本发明专利技术关于一种电解金属箔的制备装置及制备方法，其中，所述电解金属箔的制备装置包括：电解槽、阴极系统、阳极系统及绝缘隔板；其中，阴极系统包括旋转装置和阴极；阴极位于电解槽中；旋转装置与阴极连接，以在电解沉积过程中驱动阴极旋转；阳极系统包括阳极；其中，阳极置于电解槽中，且环绕阴极设置；绝缘隔板置于电解槽中，且位于阴极和阳极之间；绝缘隔板环绕阴极设置，阳极环绕绝缘隔板；绝缘隔板上开设有多个网孔，以通过调节网孔的孔径及分布，调控电解金属箔在宽度方向上的均匀性。本发明专利技术的电解金属箔制备装置能确保金属箔的均匀性，且其体积小、操作灵活、能够满足工业生产条件，为高性能电解金属箔制备技术的开发提供了一种实验装置。了一种实验装置。了一种实验装置。
【技术实现步骤摘要】
一种电解金属箔的制备装置及制备方法
[0001]本专利技术涉及一种电解金属箔生产
，特别是涉及一种电解金属箔的制备装置及制备方法。
技术介绍
[0002]铜箔指铜的极薄材料，将厚度为200μm以下的铜及铜合金片，称为铜箔。根据生产工艺的不同，工业用铜箔可分为压延铜箔和电解铜箔。相比压延铜箔的技术复杂、应用规模小，电解铜箔的生产成本较低、应用规模庞大，是铜箔的主要种类。电解铜箔根据应用领域不同，可以分为锂电铜箔和电子电路铜箔。
[0003]锂电铜箔常用于动力电池、3C数码、储能系统等领域，是锂电池负极的关键基础材料，在锂离子电池中既是负极活性物质的载体，又是负极电子的收集体和传导体。在新能源汽车续航里程需求不断增加的背景下，锂电池铜箔轻薄化有助于提升电池能量密度，厚度的薄化是锂电铜箔行业最重要的发展趋势之一，成为相关生产企业最主要的发力方向。
[0004]电子电路铜箔主要用于电子信息产业，如较低功率的印刷电路板(PCB)、覆铜板(CCL)等，下游应用包括消费电子、汽车电子、通信设备、计算机、航空航天等。电子电路铜箔可以分为常规铜箔和高性能类铜箔两大类。高性能电子电路铜箔在轮廓度、厚度、抗张强度、延伸率等多项性能指标上有特定要求，具备较高的技术壁垒。中国内资企业高端电子电路铜箔产品占比较低，需要大量进口。中国铜箔进口产品价格长期高于出口产品价格，表明国内企业在高端、高附加值的铜箔产品上与海外领先企业仍有差距。
[0005]高质量铜箔的发展主要有两个壁垒：一个是阴极辊构筑设备壁垒，生产铜箔的核心设备为生箔机，而阴极辊是生箔机的技术关键。我国高性能阴极辊主要来源于进口，价格非常昂贵，同时设备定制和调试时间长。另一个是添加剂与工艺控制技术壁垒，添加剂是电解铜箔的核心技术之一，也是我国实现弯道超车的方式。添加剂决定了铜箔的产品性能和用途，不同用途的铜箔需要不同的添加剂；其种类繁多，在电沉积过程中发挥不同的作用，掌握和研发混合型添加剂是高投入、长周期、低产出的科研工作。此外，其它配方条件还包括电流密度、电解液温度、电解液的pH值、电解液的洁净度等。而对于以上这些的研究往往需要进行大量的实验，如果直接在生产线或中试线进行实验成本巨大，因此如何能够开发一种接近于实际生产的实验装置就显得尤为重要。
[0006]目前，在实验室进行电解铜箔生箔实验的常用方式为平板式电解沉积。阴极与阳极均匀为平板状，平行放置，溶液通过搅拌或水泵循环。这种方式虽然能够制备出铜箔材料，但是由于平板式电极的电场分布不均匀，并且溶液的循环难以使阴极表面的溶液流速达到均匀，因此常出现铜箔厚度、强度与延伸率等性质不均匀的状况。
[0007]此外，工业中采用的电解铜箔系统能够解决实验室遇到的不均匀性问题。电解铜箔系统主要包括溶铜、过滤、添加剂加入和生箔等多个阶段，其运行过程为在溶铜罐中通过对硫酸和铜料在加热条件下的化学反应，并通过多重过滤生成硫酸铜溶液，通过管道进入生箔机的电镀槽；添加剂通过进液管连接生箔机的进液管道，与硫酸铜充分混合后一并进
入电镀槽；通过直流电，电镀槽中的阴极和阳极间电解液中的Cu
2+
还原成Cu得到铜箔。其中，在铜电沉积的过程中，阴阳极之间的电流并不是均匀分布的，尤其是阴极辊和阳极辊的边缘电力线分布较为密集，会产生“边缘效应”，因此通过电解槽两侧分别加入辅助阴极，与钛辊边缘的密封橡胶O型圈配合，减小这种“边缘效应”。该电解铜箔系统通过精确的设备配置能够极大改善铜箔不均匀性的问题，并且能够大批量连续化生产。但是，电解铜箔系统成本较高(几百万元/台)，所用铜、水、酸等耗材极大、耗电极高，难以用来电解铜箔的试验性探索研究。此外，工业中的电解铜箔系统设备复杂、布局稳定，难以有效调节设备参数；由于电解铜箔系统为非间断的连续生产，当电解沉积参数变化时，也很难判断所引起铜箔性质的变化；更重要的是，添加剂与生箔机间隔一段距离，添加剂变化时铜箔性质也难以快速得到准确反馈。
技术实现思路
[0008]有鉴于此，本专利技术提供一种电解金属箔的制备装置及制备方法，主要目的在于能确保所制备的电解金属箔的均匀性。
[0009]为达到上述目的，本专利技术主要提供如下技术方案：
[0010]一方面，本专利技术的实施例提供一种电解金属箔的制备装置，其中，所述电解金属箔的制备装置包括：
[0011]电解槽；
[0012]阴极系统，所述阴极系统包括旋转装置和阴极；其中，所述阴极位于所述电解槽中；所述旋转装置与所述阴极连接，以在电解沉积过程中驱动所述阴极旋转；
[0013]阳极系统，所述阳极系统包括阳极；其中，所述阳极置于所述电解槽中，且环绕所述阴极设置；
[0014]绝缘隔板，所述绝缘隔板置于所述电解槽中，且位于所述阴极和阳极之间；其中，所述绝缘隔板环绕所述阴极设置，所述阳极环绕所述绝缘隔板；所述绝缘隔板上开设有多个网孔，以通过调节网孔的孔径及分布，调控电解金属箔在宽度方向上的均匀性。
[0015]优选的，所述阴极的材质选用钛、钛合金、不锈钢中的任一种。
[0016]优选的，所述阴极为辊筒式阴极；优选的，所述辊筒式阴极包括顶面、底面和辊面；其中，所述顶面和底面相对设置，且所述底面靠近所述电解槽的内底、所述顶面远离所述电解槽的内底；其中，所述辊面的一端与所述顶面相接，另一端与所述底面相接；优选的，所述底面、顶面为设置成绝缘面；优选的，所述辊面为磨抛面；进一步优选的，所述辊面的粗糙Ra不高于0.3μm。
[0017]优选的，所述旋转装置包括：
[0018]电机；
[0019]驱动轴，所述电机与驱动轴的一端驱动连接，所述驱动轴的另一端与所述阴极驱动连接；
[0020]优选的，所述旋转装置还包括支撑架；其中，所述电机安装在所述支撑架上。
[0021]优选的，所述驱动轴上连接有导电装置，所述驱动轴为导体，所述驱动轴上连接有导电装置；优选的，所述导电装置套设在所述驱动轴上。
[0022]优选的，所述阳极为上端、下端均敞口设置的筒状结构；其中，所述阳极的下端置
于所述电解槽的内底上；优选的，所述阳极的上端设置有导电条。
[0023]优选的，所述阳极的材质选用铜、铅锑合金、铅银合金、涂层钛板中的任一种；优选的，所述涂层钛板中的涂层选用铱钽、二氧化铅、二氧化钌、二氧化铱中的任一种涂层。
[0024]优选的，所述阳极和阴极的有效面积比为(1:1)
‑
(1.5:1)，间隔距离为1
‑
5cm。
[0025]优选的，所述阴极完全位于电解槽内、所述阴极完全位于绝缘隔板环绕的空间内、所述阴极完全位于所述阳极环绕的空间内。
[0026]优选的，所述阴极和阳极的中心轴位于同一直线上。
[0027]优选的，所述绝缘隔板为上端、下端均敞口设置的筒状结构；其中，所述绝缘隔板的下端置于所述电解槽的内底上。
[0028]优选的，所述绝缘隔板上的网孔满足如下要求：所述绝缘隔板的上端部分的开孔率本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种电解金属箔的制备装置，其特征在于，所述电解金属箔的制备装置包括：电解槽；阴极系统，所述阴极系统包括旋转装置和阴极；其中，所述阴极位于所述电解槽中；所述旋转装置与所述阴极连接，以在电解沉积过程中驱动所述阴极旋转；阳极系统，所述阳极系统包括阳极；其中，所述阳极置于所述电解槽中，且环绕所述阴极设置；绝缘隔板，所述绝缘隔板置于所述电解槽中，且位于所述阴极和阳极之间；其中，所述绝缘隔板环绕所述阴极设置，所述阳极环绕所述绝缘隔板；所述绝缘隔板上开设有多个网孔，以通过调节网孔的孔径及分布，调控电解金属箔在宽度方向上的均匀性。2.根据权利要求1所述的电解金属箔的制备装置，其特征在于，所述阴极的材质选用钛、钛合金、不锈钢中的任一种；和/或所述阴极为辊筒式阴极；优选的，所述辊筒式阴极包括顶面、底面和辊面；其中，所述顶面和底面相对设置，且所述底面靠近所述电解槽的内底、所述顶面远离所述电解槽的内底；其中，所述辊面的一端与所述顶面相接，另一端与所述底面相接；优选的，所述底面、顶面为设置成绝缘面；优选的，所述辊面为磨抛面；进一步优选的，所述辊面的粗糙Ra不高于0.3μm。3.根据权利要求1或2所述的电解金属箔的制备装置，其特征在于，所述旋转装置包括：电机；驱动轴，所述电机与驱动轴的一端驱动连接，所述驱动轴的另一端与所述阴极驱动连接；优选的，所述旋转装置还包括支撑架；其中，所述电机安装在所述支撑架上。4.根据权利要求3所述的电解金属箔的制备装置，其特征在于，所述驱动轴为导体，所述驱动轴上连接有导电装置；优选的，所述导电装置套设在所述驱动轴上。5.根据权利要求1
‑
4任一项所述的电解金属箔的制备装置，其特征在于，所述阳极为上端、下端均敞口设置的筒状结构；其中，所述阳极的下端置于所述电解槽的内底上；优选的，所述阳极的上端设置有导电条；和/或所述阳极的材质选用铜、铅锑合金、铅银合金、涂层钛板中的任一种；优选的，所述涂层钛板中的涂层选用铱钽、二氧化铅、二氧化钌、二氧化铱中的任一种涂层。6.根据权利要求1
‑
5任一项所述的电解金属箔的制备装置，其特征在于，所述阳极和阴极的有效面积比为(1:1)
‑
(1.5:1)，间隔距离为1
‑
5cm；和/或所述阴极完全位于电解槽内、完全位于绝缘隔板环绕的空间内、完全位于所述阳极环绕的空间内；和/或所述阴极和阳极的中心轴位于同一直线上。7.根据权利要求1
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6任一项所述的电解金属箔的制备装置，其特征在于，所述绝缘隔板为上端、下端均敞口设置的筒状结构；其中，所述绝缘隔板的下端置于所述电解槽的内底上；和/或所述绝缘隔板上的网孔满足如下要求：所述绝缘隔板的上端部分的开孔率为10
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【专利技术属性】
技术研发人员：卢磊，程钊，陈祥成，
申请(专利权)人：中国科学院金属研究所，
类型：发明
国别省市：
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