一种粗糙化的锂离子电池用铜箔集流体及其制备方法技术

本申请公开了一种锂离子电池用铜箔集流体及其的制备方法，属于锂离子电池领域。该制备方法包括下述步骤：1)、将表面积为5‑15cm

A roughened copper foil collector for lithium ion batteries and its preparation

【技术实现步骤摘要】
一种粗糙化的锂离子电池用铜箔集流体及其制备方法
本申请涉及一种粗糙化的锂离子电池用铜箔集流体及其制备方法，属于锂离子电池领域。
技术介绍
对于锂离子电池来说，通常使用的正极集流体是铝箔，负极集流体是铜箔，为了保证集流体在电池内部稳定性，二者纯度都要求在98％以上。随着锂电技术的不断发展，无论是用于数码产品的锂电池还是电动汽车的电池，我们都希望电池的能量密度尽量高，电池的重量越来越轻，而在集流体这块最主要就是降低集流体的厚度和重量，从直观上来减少电池的体积和重量。对于集流体，除了其厚度重量对锂电池有影响外，集流体表面性能对电池的生产及性能也有较大的影响。尤其是负极集流体，由于制备技术的缺陷，市场上的铜箔以单面毛、双面毛、双面粗化品种为主。这种两面结构不对称导致负极两面涂层接触电阻不对称，进而使两面负极容量不能均匀释放；同时，两面不对称也引发负极涂层粘结强度不一致，是的两面负极涂层充放电循环寿命严重失衡，进而加快电池容量的衰减。这种直接粗糙负载锂离子电池活性材料的集流体的方法制备方法存在制备程序复杂，需要模板，难以商业化等问题。
技术实现思路
根据本申请的一个方面，提供了一种粗糙化的锂离子电池用铜箔集流体的制备方法，该方法制备程序简单、不需要模板。该锂离子电池用铜箔集流体的制备方法，其特征在于，包括下述步骤：1)、将表面积为5-15cm2的厚度为5μm-12μm的铜箔用氨水熏制为蓝色；2)将步骤1)制备的蓝色铜箔热还原值得所述铜箔集流体。优选地，所述所述氨水的浓度为1-2.5wt％。优选地，所述铜箔表面积为7-12cm2。优选地，所述铜箔的厚度为7μm-10μm优选地，所述氨水的质量浓度为5％-15％。进一步优选地，所述氨水的质量浓度为10％。优选地，所述热还原的氛围选自惰性气体中的一种。进一步优选地，所述热还原的氛围为氢气。优选地，所述热还原的温度为165～190℃。进一步优选地，所述热还原的温度为185℃。优选地，所述热还原的时间为为6～13h。进一步优选地，所述热还原的时间为为9h。优选地，还包括氨化前的预处理步骤，预处理剂为乙醇。进一步优选地，所述氨化前的预处理的温度为25-35℃。根据本申请的一个方面，提供了一种锂离子电池用铜箔集流体，其特征在于，由上述任一项所述的制备方法制备。该方法锂离子电池用铜箔集流体导电性好。优选地，其由直接生长在锂离子电池用铜箔基底上的铜微纳米齿轮片组成。本申请能产生的有益效果包括：1)本申请所提供的粗糙化的锂离子电池用铜箔集流体的制备方法，具有该制备方法程序简单，反应温度低，不需要模板。2)本申请所提供的锂离子电池用铜箔集流体，具有本申请制备的锂离子电池用铜箔集流体具有良好的电化学性能，具有良好的导电性，形貌结构可控。具体实施方式下面结合实施例详述本申请，但本申请并不局限于这些实施例。如无特别说明，本申请的实施例中的原料和催化剂均通过商业途径购买。实施例11)将面积为5cm2、厚度为5μm的锂离子电池用铜箔直接用乙醇超声清洗2次，烘干备用；配置质量浓度为1％的氨水装入广口瓶内。2)在20℃下，将锂离子电池用铜箔覆盖在装有氨水溶液的广口瓶上，氨水溶液的液面与锂离子电池用铜箔之间的距离约为1.5cm。3)待锂离子电池用铜箔表面生成一层蓝色的Cu(OH)2的厚度为7μm的铜箔，用乙醇清洗3次，吹干备用。4)将表面生成蓝色的Cu(OH)2的铜箔放入管式炉内，通入H2，升温速率4℃/min，在165℃保温6h，再自然冷却到室温，锂离子电池用铜箔表面蓝色转变成深红色。所得样品进行X射线衍射表征，用H2热还原后，锂离子电池用铜箔表面的深红色微纳米粒为金属铜。所得样品进行表面扫面电镜表征，均一的铜粒子生长在锂离子电池用铜箔基底上，这样就得到了粗糙化的锂离子电池用铜箔集流体。实施例21)将面积为7cm2、厚度为7μm的锂离子电池用铜箔直接用乙醇超声清洗3次，烘干备用；配置质量浓度为1.2％的氨水装入广口瓶内。2)在25℃下，将锂离子电池用铜箔覆盖在装有氨水溶液的广口瓶上，氨水溶液的液面与锂离子电池用铜箔之间的距离约为1.5cm。3)待锂离子电池用铜箔表面生成一层蓝色的Cu(OH)2的厚度为8μm的铜箔，用乙醇清洗3次，吹干备用。4)将表面生成蓝色的Cu(OH)2的铜箔放入管式炉内，通入H2，升温速率3.5℃/min，在170℃保温7h，再自然冷却到室温，锂离子电池用铜箔表面蓝色转变成深红色。所得样品进行X射线衍射表征，用H2热还原后，锂离子电池用铜箔表面的深红色微纳米粒为金属铜。所得样品进行表面扫面电镜表征，均一的铜粒子生长在锂离子电池用铜箔基底上，这样就得到了粗糙化的锂离子电池用铜箔集流体。实施例31)将面积为12cm2、厚度为10μm的锂离子电池用铜箔直接用乙醇超声清洗3次，烘干备用；配置质量浓度为1％的氨水装入广口瓶内。2)在20℃下，将锂离子电池用铜箔覆盖在装有氨水溶液的广口瓶上，氨水溶液的液面与锂离子电池用铜箔之间的距离约为1.5cm。3)待锂离子电池用铜箔表面生成一层蓝色的Cu(OH)2的厚度为10μm的铜箔，用乙醇清洗3次，吹干备用。4)将表面生成蓝色的Cu(OH)2的铜箔放入管式炉内，通入H2，升温速率4℃/min，在190℃保温13h，再自然冷却到室温，锂离子电池用铜箔表面蓝色转变成深红色。所得样品进行X射线衍射表征，用H2热还原后，锂离子电池用铜箔表面的深红色微纳米粒为金属铜。所得样品进行表面扫面电镜表征，均一的铜粒子生长在锂离子电池用铜箔基底上，这样就得到了粗糙化的锂离子电池用铜箔集流体。实施例41)将5×5cm的锂离子电池用铜箔直接用乙醇超声清洗3次，烘干备用。2)将质量浓度为25％的浓氨水稀释成氨水与水的体积比为1∶6的溶液，装入广口瓶内。3)在20℃下，将锂离子电池用铜箔覆盖在装有氨水溶液的广口瓶上，氨水溶液的液面与锂离子电池用铜箔之间的距离约为2cm。4)0.5h后，锂离子电池用铜箔表面生成一层蓝色的Cu(OH)2微纳米齿轮片，用乙醇清洗2次，吹干备用。5)将表面生成蓝色的Cu(OH)2微纳米齿轮片的锂离子电池用铜箔放入反应炉--管式密封炉内，通入由氢气发生器产生的H2，升温速率3℃/min，在150℃保温8h，再自然冷却到室温，锂离子电池用铜箔表面蓝色的微纳米齿轮片转变成深红色的铜微纳米齿轮片微纳米齿轮片。所得样品进行X射线衍射表征，用H2热还原后，锂离子电池用铜箔表面的深红色微纳米齿轮片为金属铜。所得样品进行表面扫面电镜表征，均一的铜微纳米齿轮片生长在锂离子电池用铜箔基底上，这样就得到了粗糙化的锂离子电池用铜箔集流体。实施例51)将5×5cm的锂离子电池用铜箔直接用乙醇超声清洗3次，烘干备用。2)将质量浓度为25％的浓氨水稀释成氨水与水的体积比为1∶4的溶液，装入广口瓶内。3)在5℃下，将锂离子电池用铜箔覆盖在装有氨水溶液的广口瓶上，氨水溶液的液面与锂离子电池用铜箔之间的距离约为1cm。4)6h后，锂离子电池用铜箔表面生成一层蓝色的Cu(OH)2微纳米齿轮片，用乙醇清洗2次，吹干备用。5)将表面生成蓝色的Cu(OH)2微纳米齿轮片的锂离子电池用铜箔放入反应炉--管式密封炉内，通入由氢气发生器产生的H2，升温速率3℃/min，在160℃保温15本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种粗糙化的锂离子电池用铜箔集流体的制备方法，其特征在于，包括下述步骤：1)将表面积为5‑15cm

【技术特征摘要】
1.一种粗糙化的锂离子电池用铜箔集流体的制备方法，其特征在于，包括下述步骤：1)将表面积为5-15cm2的厚度为5μm-12μm的铜箔用1％-2.5wt％氨水熏制为蓝色；2)将步骤1)制备的蓝色铜箔热还原值得所述铜箔集流体。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述氨水的浓度为2wt％，所述氨水由质量浓度为25％的浓氨水加水稀释而成。3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述铜箔表面积为7-12cm2，所述铜箔为正方形。4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述铜箔厚度均匀，且其厚度为7μm-10μm。5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述氨水的质量浓度为5％-15％，所述氨水的溶剂为水。6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述热还原的气氛选自惰性气体中的至少一种。7.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述热还原的温度为165～190℃，所述热还原的时间为为6～13h。8.根据权利要求1...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈欣，王瑛，赵成龙，宋春华，
申请(专利权)人：山东玉皇盛世化工股份有限公司，
类型：发明
国别省市：山东,37