一种高抗拉强度铜箔及其制备方法与系统技术方案

本发明专利技术公开了一种高抗拉强度铜箔及其制备方法与系统。所述制备方法包括：至少使阳极、阴极辊、电解液共同构建电化学反应体系，其中，所述电解液为至少包含铜离子、主载体添加剂和辅助载体添加剂的混合液，使所述电解液输入一混料装置充分混合，使所述电化学反应体系通电进行电解反应，从而在所述阴极辊表面沉积形成高抗拉强度铜箔。本发明专利技术通过增加特殊的混料装置和采用主辅配合的载体成分方式，可有效改善电解铜箔生产过程中添加剂的局域分散不均、产品质量不稳定的缺点，所得产品质量稳定，抗拉强度好。

A high tensile strength copper foil and its preparation method and system

【技术实现步骤摘要】
一种高抗拉强度铜箔及其制备方法与系统
本专利技术涉及铜箔的制备，尤其涉及一种高抗拉强度铜箔及其制备方法，与相应的制备系统，属于铜箔制备

技术介绍
随着新能源产业的兴起，锂电池的应用领域越来越广，由此推动了可用于锂电池负极材料的铜箔产业快速发展。然而锂电池在使用过程中存在发热问题，电池材料本身存在的热胀冷缩现象导致对铜箔的抗拉强度有很高要求。传统的高抗拉强度铜箔工艺中，添加剂用量很大，所使用的多种添加剂成分都属于大分子量长链化合物，添加剂分散不均现象存在于物理和化学两个层面。首先是物理层面。添加剂在添加至储料罐中后，经过管路运行，最终到达反应槽中参与金属铜的电解反应。根据流体力学原理，流体在管道中存在湍流和层流的差异，当雷诺准数Re＞2320时，管道内的层流会被破坏，流体以湍流的形式在管道中流动，此时管壁和管轴中心的流速存在较大差异，而高分子化合物此时通常倾向于贴近管壁流动，由此导致添加剂成分在管道中便存在分布不均匀现象。尽管传统电解槽设计中，其底部通常存在分散板，但并不能完美解决该问题。其次是化学层面，长链化合物添加剂组分通常容易在溶液中发生团聚，导致局域添加剂浓度不均。为避免该现象，需要在电解液中加入足够多的载体成分。然而传统的载体添加剂在添加量过大的情况下，会导致材料内应力大幅增加，铜箔产品容易发生卷曲现象，因此生产企业并不敢大幅增加某些载体成分的用量，以至于给产品质量带来影响。
技术实现思路
本专利技术的主要目的在于提供一种高抗拉强度铜箔及其制备方法与采用的系统，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高抗拉强度铜箔的制备方法，其包括：至少使阳极、阴极辊、电解液共同构建电化学反应体系，其中，所述电解液为至少包含铜离子、主载体添加剂和辅助载体添加剂的混合液，所述主载体添加剂包括聚乙二醇、聚丙二醇、苯基聚二硫丙烷磺酸钠、乙基二硫代碳酸丙酯磺酸钾和乙基二硫代碳酸丙酯磺酸钠中的任意一种或两种以上的组合，所述辅助载体添加剂包括噻唑啉基二硫代丙烷磺酸钠、巯基咪唑丙烷磺酸钠、聚乙烯亚胺、聚醚胺、甲巯基噻唑、乙撑硫脲、己基苄基胺盐，N，N二甲基二硫代甲酰胺丙烷磺酸钠和四氢噻唑硫酮中的任意一种或两种以上的组合；使所述电解液输入一混料装置充分混合；使所述电化学反应体系通电进行电解反应，从而在所述阴极辊表面沉积形成高抗拉强度铜箔。在一些优选实施例中，所述制备方法包括：将所述电解液输入混料装置的混合腔室，所述混合腔室内设置有交错排布的复数个多孔加热网板，从而使部分电解液沿曲线型路径在该复数个多孔加热网板之间流动，同时使部分电解液直接通过该复数个多孔加热网板的孔洞，进而使所述电解液中的各成分均匀混合。本专利技术实施例还提供了由前述方法制备的高抗拉强度铜箔，其抗拉强度为320～480N/mm2。本专利技术实施例还提供了一种高抗拉强度铜箔的制备系统，应用于前述方法中，其包括：混料装置、电解槽体和电化学反应体系，其中，所述混料装置包括壳体，所述壳体内具有混合腔室，所述混合腔室内设置有交错排布的复数个多孔加热网板，从而使部分电解液沿曲线型路径在该复数个多孔加热网板之间流动，所述多孔加热网板上开设有复数个孔洞，同时使部分电解液直接通过该孔洞，进而使所述电解液中的各成分均匀混合。较之现有技术，本专利技术的有益效果至少在于：本专利技术提供了一种高抗拉强度铜箔的制备方法，通过增加特殊的混料装置和采用主辅配合的载体成分方式，可有效改善电解铜箔生产过程中添加剂的局域分散不均、产品质量不稳定的缺点，所得产品质量稳定，抗拉强度好。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高抗拉强度铜箔的制备系统中混料装置的结构示意图。图2是本专利技术实施例1所得高抗拉强度铜箔产品表面XRD谱图。图3a-图3c是本专利技术实施例1所得高抗拉强度铜箔产品表面的SEM图。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。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高抗拉强度铜箔的制备方法，其包括：至少使阳极、阴极辊、电解液共同构建电化学反应体系，其中，所述电解液为至少包含铜离子、主载体添加剂和辅助载体添加剂的混合液；使所述电解液输入一混料装置充分混合；使所述电化学反应体系通电进行电解反应，从而在所述阴极辊表面沉积形成高抗拉强度铜箔。本专利技术的载体添加剂组分可有效改善其他添加剂组分在电解液中的分散状况，在加入主载体添加剂组分的同时，添加辅用载体添加剂，形成主辅结合的载体作用形式。辅用载体的电沉积效果可能不如主要载体，但是既能改善添加剂的分散效果，也能保证所得铜箔产品的内应力不会增加。其主载体添加剂组分可为聚乙二醇、聚丙二醇、苯基聚二硫丙烷磺酸钠、乙基二硫代碳酸丙酯磺酸钾、乙基二硫代碳酸丙酯磺酸钠中的一种或者几种。这些主载体添加剂组分可有效改善添加剂在电解液中的分散效果，同时也有导致铜箔内应力增加的副作用。其辅助载体添加剂组分可为噻唑啉基二硫代丙烷磺酸钠、巯基咪唑丙烷磺酸钠、聚乙烯亚胺、聚醚胺、甲巯基噻唑、乙撑硫脲、己基苄基胺盐、聚乙烯亚胺烷基盐，N，N二甲基二硫代甲酰胺丙烷磺酸钠、四氢噻唑硫酮等中的一种或多种，但不限于此。在一些优选实施例中，所述电解液中主载体添加剂的浓度为0.01～35mg/L，通过持续补料的方式保证生产过程中主载体添加剂浓度基本不变。在一些优选实施例中，所述电解液中辅助载体添加剂的浓度为0.01～20mg/L，通过持续补料的方式保证生产过程中该物质浓度基本不变。在一些优选实施例中，所述制备方法包括：将所述电解液输入混料装置的混合腔室，所述混合腔室内设置有交错排布的复数个多孔加热网板，从而使部分电解液沿曲线型路径在该复数个多孔加热网板之间流动，同时使部分电解液直接通过该复数个多孔加热网板的孔洞，进而使所述电解液中的各成分均匀混合。本专利技术的混料装置为箱体结构，内设多块多孔加热网板，该网板可有效改变电解液的流经路径，使得部分电解液的流动路径为S型。同时由于挡板为多孔结构，可使另一部分电解液直接穿过挡板行进。经由S型途径流动的电解液与直线行进的电解液发生碰撞，使电解液中的添加液成分充分混合均匀。该混料装置完全利用流体力学原理对电解液中添加剂组分进行混匀，无需机械或气动搅拌，从而不会将气泡带入电解槽中，避免气泡存留在铜箔产品内部形成缺陷孔隙。在一些优选实施例中，所述电解液包含硫酸和硫酸铜的水溶液。本专利技术是经过溶铜处理，初步得到电解所需硫酸铜和硫酸水溶液。进一步地，所述本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种高抗拉强度铜箔的制备方法，其特征在于包括：/n至少使阳极、阴极辊、电解液共同构建电化学反应体系，其中，所述电解液为至少包含铜离子、主载体添加剂和辅助载体添加剂的混合液，所述主载体添加剂包括聚乙二醇、聚丙二醇、苯基聚二硫丙烷磺酸钠、乙基二硫代碳酸丙酯磺酸钾和乙基二硫代碳酸丙酯磺酸钠中的任意一种或两种以上的组合，所述辅助载体添加剂包括噻唑啉基二硫代丙烷磺酸钠、巯基咪唑丙烷磺酸钠、聚乙烯亚胺、聚醚胺、甲巯基噻唑、乙撑硫脲、己基苄基胺盐，N，N二甲基二硫代甲酰胺丙烷磺酸钠和四氢噻唑硫酮中的任意一种或两种以上的组合；/n使所述电解液输入一混料装置充分混合；/n使所述电化学反应体系通电进行电解反应，从而在所述阴极辊表面沉积形成高抗拉强度铜箔。/n

【技术特征摘要】
1.一种高抗拉强度铜箔的制备方法，其特征在于包括：
至少使阳极、阴极辊、电解液共同构建电化学反应体系，其中，所述电解液为至少包含铜离子、主载体添加剂和辅助载体添加剂的混合液，所述主载体添加剂包括聚乙二醇、聚丙二醇、苯基聚二硫丙烷磺酸钠、乙基二硫代碳酸丙酯磺酸钾和乙基二硫代碳酸丙酯磺酸钠中的任意一种或两种以上的组合，所述辅助载体添加剂包括噻唑啉基二硫代丙烷磺酸钠、巯基咪唑丙烷磺酸钠、聚乙烯亚胺、聚醚胺、甲巯基噻唑、乙撑硫脲、己基苄基胺盐，N，N二甲基二硫代甲酰胺丙烷磺酸钠和四氢噻唑硫酮中的任意一种或两种以上的组合；
使所述电解液输入一混料装置充分混合；
使所述电化学反应体系通电进行电解反应，从而在所述阴极辊表面沉积形成高抗拉强度铜箔。


2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于包括：将所述电解液输入混料装置的混合腔室，所述混合腔室内设置有交错排布的复数个多孔加热网板，从而使部分电解液沿曲线型路径在该复数个多孔加热网板之间流动，同时使部分电解液直接通过该复数个多孔加热网板的孔洞，进而使所述电解液中的各成分均匀混合。


3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述电解液包含硫酸和硫酸铜的水溶液；优选的，所述电解液中铜离子的浓度为30～150g/L；优选的，所述电解液中硫酸的浓度为20～130g/L；优选的，所述电解液还包含Cl-；尤其优选的，所述电解液中Cl-的浓度为0.02～100mg/L。


4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述电解液中主载体添加剂的浓度为0.01～35mg/L；和/或，所述电解液中辅助载体添加剂的浓度为0.01～20mg/L。


5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述电解液还包括整平剂；优选的，所述整平剂包括动物明胶和/或多肽蛋白；优选的，所...

【专利技术属性】
技术研发人员：张波，李波，李武，许志榕，王开林，梁建，董亚萍，徐慧云，荀库，冯海涛，郑竹林，
申请(专利权)人：中国科学院青海盐湖研究所，禹象铜箔浙江有限公司，
类型：发明
国别省市：青海;63