一种双面光铜箔及其制备方法与装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种双面光铜箔及其制备方法。所述制备方法包括：至少使作为阳极的铜材、阴极辊、电解液共同构建电化学反应体系，所述电解液为包含铜离子和硫酸根离子的混合液，所述电解液中铜离子的浓度为0.05～0.5mol·L

A double-sided copper foil and its preparation method and device

【技术实现步骤摘要】
一种双面光铜箔及其制备方法与装置
本专利技术涉及铜箔的制备，尤其涉及一种双面光铜箔及其制备方法与装置，属于铜箔制备

技术介绍
双面光铜箔具有两面光洁度一致的特点，是一种良好的锂离子电池负极材料。电化学沉积法是一种常用的铜箔制备方法，生产出的铜箔通常被称作电解铜箔。在电解铜箔的生产过程中，为了获得低轮廓的双面光铜箔，通常需要在硫酸和硫酸铜的电解液中添加明胶、聚乙二醇、羟乙基纤维素、聚二硫二丙烷磺酸钠、乙撑硫脲。这些添加剂的添加量通常很大，不仅会增加铜箔生产成本，还会对阳极板产生腐蚀。并且添加剂在静置溶液中容易发生腐败，使得电解过程管控难度增加。
技术实现思路
本专利技术的主要目的在于提供一种双面光铜箔及其制备方法与采用的装置，从而克服现有技术的不足。为达到上述专利技术目的，本专利技术采用以下技术方案：本专利技术实施例提供了一种双面光铜箔的制备方法包括：至少使作为阳极的铜材、阴极辊、电解液共同构建电化学反应体系，其中，所述电解液为包含铜离子和硫酸根离子的混合液，所述电解液中铜离子的浓度为0.05～0.5mol·L-1，硫酸根离子的浓度为1～6mol·L-1；向所述电化学反应体系通电，并于电解槽体中进行电解反应，使电解液中的铜离子在阴极辊表面沉积形成双面光铜箔，其中，在进行所述电解反应时，采用冷风系统对所述电解槽体中的空气进行降温处理，从而使所述电解槽体中的空气温度保持在-5～20℃，采用电解液制冷循环系统对所述电解液进行降温处理，从而使所述电解液的温度保持在1～20℃。本专利技术实施例还提供了由前述方法制备的双面光铜箔。本专利技术实施例还提供了一种双面光铜箔的制备装置，应用于前述的方法中，其包括：电解槽体，所述电解槽体内设置有至少由作为阳极的铜材、阴极辊、电解液共同构建的电化学反应体系；冷风系统，所述冷风系统设置于所述电解槽体上方，并与所述电解槽体相连通，从而使所述电解槽体中的空气温度保持在-5～20℃；电解液制冷循环系统，其与所述电解槽体相连通，至少用以对所述电解液进行冷却和循环，从而使所述电解液的温度保持在1～20℃。与现有技术相比，本专利技术的有益效果至少在于：本专利技术提供了一种新的双光面电解铜箔的制备方法，该方法通过加装冷气系统和槽液循环制冷设备来降低电解液温度、空气温度和硫酸铜浓度，在不需要添加添加剂的情况下制备出具有双光面特性的铜箔，显著降低了生产成本，减少了添加剂腐败现象。同时，为了保证电解液中铜离子浓度稳定，电解过程采用金属铜作为消耗性阳极，既省去了通常电解铜箔生产过程中的溶铜步骤，也无需考虑阳极腐蚀问题。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1是本专利技术一典型实施方案中一种双面光铜箔的制备系统的结构示意图。图2a和图2b是本专利技术实施例4制备所得双光面铜箔的实物图片。图3a-图3c是采用实施例4条件制备所得双面光铜箔毛面SEM照片。具体实施方式鉴于现有技术中的不足，本案专利技术人经长期研究和大量实践，得以提出本专利技术的技术方案，提供了一种不需要往电解液中大量加入添加剂的双面光铜箔电解制备工艺。本案专利技术人经研究发现，在低硫酸铜浓度、低电解液温度、低空气温度条件下进行电解，铜离子倾向于在阴极表面电沉积生成光滑表面。根据这一特征，本案专利技术人研发了一种全新的低硫酸铜浓度、低电解液温度、低空气温度条件下的电解铜箔生产技术。如下将对该技术方案、其实施过程及原理等作进一步的解释说明。本专利技术实施例的一个方面提供的一种双面光铜箔的制备方法，其包括：至少使作为阳极的铜材、阴极辊、电解液共同构建电化学反应体系，其中，所述电解液为包含铜离子和硫酸根离子的混合液，所述电解液中铜离子的浓度为0.05～0.5mol·L-1，硫酸根离子的浓度为1～6mol·L-1；向所述电化学反应体系通电，并于电解槽体中进行电解反应，使电解液中的铜离子在阴极辊表面沉积形成双面光铜箔，其中，在进行所述电解反应时，采用冷风系统对所述电解槽体中的空气进行降温处理，从而使所述电解槽体中的空气温度保持在-5～20℃，采用电解液制冷循环系统对所述电解液进行降温处理，从而使所述电解液的温度保持在1～20℃。在一些优选实施例中，所述制备方法包括：在进行电解反应时，采用的槽电压为0.8～4.2V，所述阴极辊与阳极之间的极间距为0.5～30mm。在一些优选实施例中，所述制备方法包括：在进行电解反应时，所述电解液的循环速率为0～100L·min-1。在一些优选实施例中，所述电解液为包含硫酸铜与硫酸的混合水溶液。进一步地，所述硫酸与硫酸铜的摩尔比为2.5:1～20:1。在一些优选实施例中，所述电解液还可包括少量添加剂，所述添加剂包括明胶、聚乙二醇、羟乙基纤维素、聚二硫二丙烷磺酸钠和乙撑硫脲等中的任意一种或两种以上的组合，但不限于此。进一步地，所述电解反应的时间根据沉积形成的铜箔的厚度而定，此处不作限定。在一些优选实施例中，所述制备方法还包括：采用冷风系统对所述电解槽体中的空气进行降温处理，从而使所述电解槽体中的空气温度保持在-5～20℃。在一些优选实施例中，所述制备方法还包括：采用电解液制冷循环系统对所述电解液进行降温处理，从而使所述电解液的温度保持在1～20℃。进一步地，所述阴极辊选自表面光滑的钛轴，但不限于此。进一步地，所述铜材包括铜块或铜板，但不限于此。进一步地，所述阳极的形状可为平板、弧形、多边形、球形等各种规则形状，也可以是其他不规则形状。进一步地，所述制备方法还包括：将沉积形成的双面光铜箔从所述阴极辊表面剥离，并进行挤酸、挤水和表面钝化处理的步骤。其中，在一些更为具体的实施案例之中，所述双面光铜箔的制备方法具体包括以下步骤：步骤A、将硫酸铜、硫酸配制成水溶液，以硫酸铜与硫酸的混合水溶液为电解液，其中硫酸铜的浓度介于0.05mol·L-1至0.5mol·L-1之间，硫酸浓度介于1mol·L-1至6mol·L-1之间，硫酸和硫酸铜的摩尔比为2.5:1至20:1之间；步骤B、电解液中不加入添加剂或者少量添加明胶、聚乙二醇、羟乙基纤维素、聚二硫二丙烷磺酸钠、乙撑硫脲等添加剂中的一种、几种或全部种类；步骤C、电解槽为半封闭式，槽体上端设有冷风入口，用来通入从冷风系统出来的冷风，保持电解槽体中空气温度介于-5℃至20℃之间。同时设有排气口，用来排出酸雾和促进空气流通。电解槽体下端设有电解液循环入口和出口，从电解槽体中流出的电解液经过电解液制冷循环系统后再次流入电解槽内，使得电解液温度介于1℃至20℃之间；步骤D、采用表面光滑的金属钛轴为阴极辊，采用金属铜块或铜板为消耗本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种双面光铜箔的制备方法，其特征在于包括：/n至少使作为阳极的铜材、阴极辊、电解液共同构建电化学反应体系，其中，所述电解液为包含铜离子和硫酸根离子的混合液，所述电解液中铜离子的浓度为0.05～0.5mol·L

【技术特征摘要】
1.一种双面光铜箔的制备方法，其特征在于包括：
至少使作为阳极的铜材、阴极辊、电解液共同构建电化学反应体系，其中，所述电解液为包含铜离子和硫酸根离子的混合液，所述电解液中铜离子的浓度为0.05～0.5mol·L-1，硫酸根离子的浓度为1～6mol·L-1；
向所述电化学反应体系通电，并于电解槽体中进行电解反应，使电解液中的铜离子在阴极辊表面沉积形成双面光铜箔，其中，在进行所述电解反应时，采用冷风系统对所述电解槽体中的空气进行降温处理，从而使所述电解槽体中的空气温度保持在-5～20℃，采用电解液制冷循环系统对所述电解液进行降温处理，从而使所述电解液的温度保持在1～20℃。


2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于包括：在进行电解反应时，采用的槽电压为0.8～4.2V，所述阴极辊与阳极之间的极间距为0.5～30mm。


3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于包括：在进行电解反应时，所述电解液的循环速率为0～100L·min-1。


4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述电解液为包含硫酸铜与硫酸的混合水溶液；优选的，所述硫酸与硫酸铜的摩尔比为2.5:1～20:1。


5.根据权利要求1所述的制备方法...

【专利技术属性】
技术研发人员：张波，董亚萍，乔弘志，梁建，李武，冯海涛，李波，郑竹林，
申请(专利权)人：中国科学院青海盐湖研究所，
类型：发明
国别省市：青海;63