离子液体添加剂在电解铜箔中的应用及高抗拉高延伸电解铜箔的制备方法技术

本发明专利技术涉及一种离子液体添加剂在电解铜箔中的应用及高抗拉高延伸电解铜箔的制备方法，所述离子液体添加剂的结构为：其中，R1、R2代表任意烷基基团中的一种；X代表H、

【技术实现步骤摘要】
离子液体添加剂在电解铜箔中的应用及高抗拉高延伸电解铜箔的制备方法


[0001]本专利技术属于电解铜箔制备
，具体涉及一种离子液体添加剂在电解铜箔中的应用及高抗拉高延伸电解铜箔的制备方法。

技术介绍

[0002]离子液体具有蒸汽压低、热稳定性好、电化学稳定性高、导电性能好和电化学窗口较宽等特点，作为新一代的绿色溶剂聚焦了人们越来越多的关注。电解铜箔作为电子产品的“神经网络”已成为电子制造行业的功能性基础原材料；锂离子电池随着电动汽车、智能手机的迅速发展，需求量逐年攀升，高能量密度、高安全性的锂离子电池更是当前市场急需的产品，同时也是一个亟须突破的重大难题，作为锂离子电池中的核心材料，工业用锂电铜箔抗拉强度一般在250MPa～300MPa，延伸率在2.5％～3％之间，其难以满足当下高性能电池的需求；因此，制备高抗拉强度、高延伸率铜箔是提高铜箔质量、满足高性能锂离子电池应用需求的关键。在目前的电解铜箔工业生产中，为了提高铜箔的质量和性能要求，通常在电镀过程中加入添加剂。
[0003]一般地，添加剂分为促进剂、抑制剂和整平剂，其多为具有杂原子(例如氮、硫)、极性官能团和共轭双键的化合物，它们与Cu
2+
之间具有很强的配位相互作用，因此在镀液中加入微量添加剂后，铜箔性能可以得到显著地提高。例如，明胶作为一种广泛使用的整平剂，可以显著提高Cu
2+
的沉积过电位，从而制备出结构致密、性能优异的铜箔。当前工业应用中的铜箔生产添加剂主要以复合添加剂为主，其在降低铜箔表面粗糙度和提高铜箔延展性等方面展现出较好的作用；但是，复合添加剂的添加种类多、用量大、制备工艺复杂，较大的添加量也造成了添加剂的费用昂贵。

技术实现思路

[0004]针对现有技术存在的缺陷和不足，本专利技术提出一种离子液体添加剂在电解铜箔中的应用及高抗拉高延伸电解铜箔的制备方法，目的在于通过采用新型的离子液体单一添加剂代替传统的复合添加剂，提高电解铜箔的生产质量与性能，解决了电解铜箔工艺生产过程中使用添加剂种类多、加入量大以及抗拉强度与延伸率难以同步提高的问题。
[0005]本专利技术提出的离子液体添加剂在电解铜箔中的应用，所述离子液体添加剂具有以下结构：
[0006][0007]其中，R1、R2代表任意烷基基团中的一种；X代表
‑
H、
‑
COOH、
‑
SO3H、
‑
PO3H、
‑
NH2、
‑
SH、
‑
CN中的一种；Y代表任意阴离子中的一种。
[0008]优选的，所述离子液体添加剂包括1
‑
丁基
‑3‑
甲基咪唑氯盐、1
‑
己基
‑3‑
甲基咪唑
氯盐、1
‑
辛基
‑3‑
甲基咪唑氯盐、1
‑
癸基
‑3‑
甲基咪唑氯盐、1
‑
胺丙基
‑3‑
甲基咪唑氯盐、1
‑
胺丙基
‑3‑
甲基咪唑溴盐中的一种。
[0009]优选的，用于制备电解铜箔的方法包括：
[0010](1)将阴极钛进行机械抛光以获得可重复使用的无氧化层表面；
[0011](2)在去离子水中加入五水硫酸铜和硫酸配置成基础电解液；
[0012](3)将所配置的硫酸铜
‑
硫酸基础电解液进行温度调节；
[0013](4)将达到调节温度后的硫酸铜
‑
硫酸基础电解液加入电解槽中，并向其中加入所述的离子液体添加剂，搅拌，使添加剂与基础电解液充分混合后，开始在钛阴极上进行直流电沉积，电流密度保持在40A/dm2～80A/dm2，得到高抗拉强度和高延伸率的电解铜箔。
[0014]优选的，步骤(2)基础电解液中Cu
2+
离子含量为80g/L～150g/L，硫酸含量为65g/L～110g/L。
[0015]优选的，步骤(3)基础电解液的温度调至30℃～60℃。
[0016]优选的，步骤(4)离子液体添加剂在基础电解液中的浓度为10mg/L～50mg/L。
[0017]优选的，所述离子液体添加剂能同时提高电解铜箔的抗拉强度和延伸率并降低其表面粗糙度，采用所述离子液体添加剂制备的电解铜箔的抗拉强度达到609.9Mpa，延伸率达到17.1％，粗糙度达到2.655μm。
[0018]与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果：
[0019]1、本专利技术通过在离子液体中引入各种特殊的基团，发现了可替代传统复合添加剂的新型单一离子液体添加剂，在减少添加剂种类以及用量的同时实现了铜箔性能的综合提升。
[0020]2、本专利技术的离子液体添加剂具有良好的可设计性，可根据在电解铜箔制备过程中的作用对离子液体进行设计，使单一离子液体兼具多种调控功能，实现铜箔性能的综合提升。
[0021]3、本专利技术的离子液体添加剂在直流电沉积工艺条件下能够同步提高电解铜箔的抗拉强度以及延伸率，降低铜箔表面粗糙度和平均晶粒尺寸。
附图说明
[0022]图1为本专利技术离子液体添加剂的化学结构示意图。
[0023]图2为本专利技术对照例1所制备电解铜箔的毛面表面形貌图(a)以及其对应的应力应变曲线图(b)。
[0024]图3为本专利技术实施例1所制备电解铜箔的毛面表面形貌图(a)以及与对照例1所制备电解铜箔对照的应力应变曲线图(b)。
[0025]图4为本专利技术实施例2所制备电解铜箔的毛面表面形貌图(a)以及与对照例1所制备电解铜箔对照的应力应变曲线图(b)。
[0026]图5为本专利技术实施例3所制备电解铜箔的毛面表面形貌图(a)以及与对照例1所制备电解铜箔对照的应力应变曲线图(b)。
[0027]图6为本专利技术实施例4所制备电解铜箔的毛面表面形貌图(a)以及与对照例1所制备电解铜箔对照的应力应变曲线图(b)。
[0028]图7为本专利技术实施例5所制备电解铜箔的毛面表面形貌图(a)以及与对照例1所制
备电解铜箔对照的应力应变曲线图(b)。
[0029]图8为本专利技术实施例6所制备电解铜箔的毛面表面形貌图(a)以及与对照例1所制备电解铜箔对照的应力应变曲线图(b)。
[0030]图9为本专利技术对照例2所制备电解铜箔的毛面表面形貌图(a)以及与对照例2所制备电解铜箔对照的应力应变曲线图(b)。
[0031]图10为本专利技术对照例1所制备电解铜箔的截面晶界图(a)以及其对应的晶粒尺寸分布图(b)。
[0032]图11为本专利技术实施例5所制备电解铜箔的截面晶界图(a)以及其对应的晶粒尺寸分布图(b)。
具体实施方式
[0033]为了更好地理解本专利技术的内容，下面将结合具体实施例和附图来进一步阐述本专利技术。以下实施例以本专利技术的技术为基础，给出了详细的实施方式和操作步骤，但本发本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.离子液体添加剂在电解铜箔中的应用，所述离子液体添加剂具有以下结构：其中，R1、R2代表任意烷基基团中的一种；X代表
‑
H、
‑
COOH、
‑
SO3H、
‑
PO3H、
‑
NH2、
‑
SH、
‑
CN中的一种；Y代表任意阴离子中的一种。2.如权利要求1所述的离子液体添加剂在电解铜箔中的应用，其特征在于，所述离子液体添加剂包括1
‑
丁基
‑3‑
甲基咪唑氯盐、1
‑
己基
‑3‑
甲基咪唑氯盐、1
‑
辛基
‑3‑
甲基咪唑氯盐、1
‑
癸基
‑3‑
甲基咪唑氯盐、1
‑
胺丙基
‑3‑
甲基咪唑氯盐、1
‑
胺丙基
‑3‑
甲基咪唑溴盐中的一种。3.如权利要求1或2所述的离子液体添加剂在电解铜箔中的应用，其特征在于，用于制备电解铜箔的方法包括：(1)将阴极钛进行机械抛光以获得可...

【专利技术属性】
技术研发人员：宋克兴，卢伟伟，徐鹏，朱倩倩，胡浩，杨斌，刘海涛，程楚，
申请(专利权)人：河南科技大学，
类型：发明
国别省市：