半固态电池专用铜箔的制备方法及生产系统技术方案

一种半固态电池专用铜箔的制备方法包括以下步骤：制备硫酸铜溶液。取铜线和硫酸，放入溶铜罐内，溶解后得到混合硫酸铜溶液，其中：硫酸的浓度为340～360g/L，溶铜塔内的环境温度为65

【技术实现步骤摘要】
半固态电池专用铜箔的制备方法及生产系统


[0001]本专利技术属于半固态电池
，尤其涉及一种半固态电池专用铜箔的制备方法。

技术介绍

[0002]随着社会的发展和进步，环境污染和能源匮乏的问题日益严重，清洁能源开始普及。随着新能源的发展，电动车续航的问题是一个痛点，开发更高能量密度的锂离子动力电池迫在眉睫。固态电池作为下一代电池已经被提到了前沿位置，但是固态电池研发难度大，工艺要求较高，目前还不能马上实现量产，因此半固态电池作为一种过渡产品应运而生。
[0003]半固态电池中锂离子通过填充在电池的正极片和负极片之间的半固态凝胶电解液进行传导，但是半固态电解液相对于液态电解液会受到固固界面限制，从而使锂离子的传导的通畅性不佳。由于硅负极具有很高的理论比容量，半固态电池通常以硅作为负极材料但在电池的充放电过程中存在很严重的体积膨胀问题，容易导致负极集流体在膨胀收缩过程中产生断裂、负极浆料脱落，影响电池内阻、循环寿命。因此，负极集流体的抗拉、延伸、粗糙度等性能尤为重要。
[0004]铜箔是锂离子电池负极关键材料，按厚度可以分为厚铜箔(大于70μm)、常规厚度铜箔(大于18μm而小于70μm)、薄铜箔(大于12μm而小于18μm)、超薄铜箔(小于12μm)；按表面状况可以分为单面处理铜箔(单面毛)、双面处理铜箔(双面粗)、光面处理铜箔(双面毛)、双面光铜箔(双光)和甚低轮廓铜箔(VLP铜箔)铜箔等。
[0005]目前市场上的半固态锂电池铜箔基本上是单面毛铜箔，单面毛铜箔的制备过程生产流程为溶铜<br/>→
过滤
→
电解生箔
→
铜箔后处理
→
收卷。在电解生箔前需要加入添加剂，以提高铜箔的物理性能。铜箔的后处理目的主要是提高箔面的平整度、粗糙度以及防止铜箔氧化。后处理的过程一般为酸洗
→
粗化
→
固化
→
粗化
→
固化
→
镀镍
→
镀锌
→
镀铬
→
喷氯硅烷
→
烘干。其中，酸洗是用酸液清洗铜箔表面的氧化物；粗化是用砂纸或砂轮打磨铜箔，提高铜箔表面粗糙度；固化是平整铜箔，降低粗化层的粗糙度，镀镍、锌、铬等是为了防止铜箔氧化。
[0006]由此可见，上述单面毛铜箔的制备工艺需要多个步骤对铜箔进行后处理，在处理过程中容易引入Fe、Ni、Zn等杂质，出现色差。同时，由于铜箔非常薄，后处理过程容易发生打皱和抗拉强度下降的问题。

技术实现思路

[0007]针对现有工艺中超薄单面毛铜箔存在的引入杂质较多、容易打皱、抗拉强度下降的问题，本专利技术提供一种半固态电池专用铜箔的制备方法。
[0008]同时，本专利技术还提供一种半固态电池专用铜箔的生产系统。
[0009]一种半固态电池专用铜箔的制备方法包括以下步骤：
[0010]步骤S1，制备硫酸铜溶液。取铜线和硫酸，放入溶铜罐内，溶解后得到混合硫酸铜
溶液，其中：硫酸的浓度为340～360g/L，溶铜塔内的环境温度为65
‑
85℃；硫酸铜经过多级过滤后进入净液槽；净液铜酸浓度在60
‑
75ppm之间；
[0011]步骤S2，向净液槽中配置添加剂形成电解液，即：
[0012]以5g/L，10L/h的流量向净液槽中加入胶原蛋白；
[0013]以8g/L，10L/h的流量向净液槽中加入聚二硫二丙烷磺酸钠；
[0014]以1g/L，10L/h的流量向净液槽中加入羟乙基纤维素；
[0015]步骤S3，电解生箔。在电解槽中以50m3/h速度加入预定量的电解液，之后在电解槽内通电，采用表面粗糙度小于0.3μm的阴极辊制取铜箔。
[0016]步骤S4，剥离铜箔。将阴极辊表面生成的铜箔通过剥离辊剥离开，之后在阴极辊表面喷酸，以除去阴极辊表面的氧化层。
[0017]步骤S5，对阴极辊表面进行喷酸处理。
[0018]步骤S6，铜箔防氧化处理。将剥离后的铜箔进行铬酸盐防氧化电镀处理。
[0019]一种半固态电池专用铜箔的系统生产系统包括溶铜罐、多级过滤器、净液槽、电解装置、铬酸盐电镀装置、收卷辊，所述溶铜罐的出液口与多级过滤器的进液口通过管道连通，多级过滤器的出液口与净液槽的进液口通过管道连通，净液槽的出液口与电解装置的上端连通，收卷辊位于铬酸盐电镀装置的后端，所述电解装置包括电解槽、阴极辊、剥离辊、抛光刷、喷淋管，所述阴极辊位于电解槽的正上方，剥离辊、抛光刷、喷淋管先后围绕阴极辊的上端设置，所述喷淋管的喷头与水平方向角度为35～40度。
[0020]有益效果：与现有技术相比，本专利技术的半固态电池专用铜箔的制备方法首先在添加剂的配制上通过优化，使得电解出的铜箔表面粗糙度在0.2～0.3μm的范围内，抗拉强度大于等于320Mpa，能够有效减少铜箔打皱情况的发生。在对铜箔进行剥离后，立即对阴极辊表面进行喷酸，及时去除了阴极辊表面的氧化层，如此，能够保证阴极辊表面的粗糙度，防止阴极辊因表面氧化而变得光滑，无需再对铜箔进行粗化处理。同时及时除去阴极辊表面的氧化物，可以防止生成铜箔过程中，氧化铁附着到铜箔上。之后直接进行铬酸盐防氧化电镀处理。如此，能够有效避免引入Fe、Ni、Zn等杂质，同时显著缩短了铜箔的后处理流程。
附图说明
[0021]图1为本专利技术的半固态电池专用铜箔的制备方法的流程图。
[0022]图2为本专利技术的半固态电池专用铜箔的系统生产系统的结构示意图。
[0023]其中：溶铜罐10、多级过滤器20、净液槽30、电解装置40、电解槽401、阴极辊402、剥离辊403、抛光刷404、喷淋管405、铬酸盐电镀装置50、挤压辊501、收卷辊60、刀槽辊70、风刀80。
具体实施方式
[0024]为了更清楚地说明本专利技术实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本专利技术的一些实施例，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。
[0025]请参看图1，一种半固态电池专用铜箔的制备方法包括以下步骤：
[0026]步骤S1，制备硫酸铜溶液。取铜线和硫酸，放入溶铜罐10内，溶解后得到混合硫酸
铜溶液，其中：硫酸的浓度为340～360g/L，溶铜塔内的环境温度为65
‑
85℃；硫酸铜经过多级过滤后进入净液槽30；净液铜酸浓度在60
‑
75ppm之间；
[0027]在一较佳实施例中，硫酸铜经过四级过滤后进入净液槽30。
[0028]步骤S2，步骤S2，向净液槽30中配置添加剂形成电解液，即：
[0029]以5g/L，10L/h的流量向净液槽30中加入胶原蛋白；
[0030]以8g/L，10L/h的流量向净液槽30中加入聚二硫二丙烷磺酸钠。...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种半固态电池专用铜箔的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：步骤S1，制备硫酸铜溶液。取铜线和硫酸，放入溶铜罐内，溶解后得到混合硫酸铜溶液，其中：硫酸的浓度为340～360g/L，溶铜塔内的环境温度为65
‑
85℃；硫酸铜经过多级过滤后进入净液槽；净液铜酸浓度在60
‑
75ppm之间；步骤S2，向净液槽中配置添加剂形成电解液，即：以5g/L，10L/h的流量向净液槽中加入胶原蛋白；以8g/L，10L/h的流量向净液槽中加入聚二硫二丙烷磺酸钠；以1g/L，10L/h的流量向净液槽中加入羟乙基纤维素；步骤S3，电解生箔，在电解槽中以50m3/h速度加入预定量的电解液，之后在电解槽内通电，采用表面粗糙度小于0.3μm的阴极辊制取铜箔；步骤S4，剥离铜箔，将阴极辊表面生成的铜箔通过剥离辊剥离开，之后在阴极辊表面喷酸，以除去阴极辊表面的氧化层；步骤S5，对阴极辊表面进行喷酸处理；步骤S6，铜箔防氧化处理，将剥离后的铜箔进行铬酸盐防氧化电镀处理。2.如权利要求1所述的半固态电池专用铜箔的制备方法，其特征在于：在步骤S4中，“阴极辊表面喷酸”具体为：酸液的喷射方向与水平方向的夹角为35
‑
40度，阴极辊的转速为7.6米/分钟，酸液喷射流速为1
‑
1.5立方/小时。3.如权利要求...

【专利技术属性】
技术研发人员：马校彬，孙绍林，张欣，董国飞，王磊，
申请(专利权)人：浙江花园新能源股份有限公司，
类型：发明
国别省市：