一种锂离子电池集流体用铜箔的制备工艺制造技术

本发明专利技术涉及电化学镀膜，尤其是一种锂离子电池集流体用铜箔的制备工艺。其特点是，包括如下步骤：首先在电解铜箔的电沉积辊表面上进行局部绝缘处理，形成网点状的图形，然后再进行电解铜箔的电沉积工艺，沉积后得到的铜箔即为与电绝缘区域的网点图形一致的网孔状箔片。本发明专利技术提出了一种锂离子电池集流体用铜箔的制备工艺，可制备具有网孔状的铜箔，用于锂离子电池负极集流体，可减少锂离子电池中负极片中的铜箔重量占比，提高电池的单位重量克容量，且可兼容现有的锂离子电池生产中使用的铜箔生产设备，只需对现有的铜箔生产设备部件，即电沉积辊进行改进就可以实现。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及电化学镀膜，尤其是一种锂离子电池集流体用铜箔的制备工艺。
技术介绍
锂(离子)电池是目前广泛使用的一种二次技术，具有容量大，体积小，重量轻等优点。现有锂离子电池中，通常使用铜箔作为负极的电集流体，在铜箔表面涂敷负极材料， 形成负极片；铝箔为正极电集流体，在铝箔表面涂敷正极活性材料，形成正极片；正极片和负极片通过隔膜隔离后叠合在一起，即形成了一个锂离子电池。电池每单体重量的电容量为锂离子性能的一个重要指标，提高电池单位重量的电容量，是锂离子电池
一个重要而持久的课题。目前锂离子电池工业中最常用的负极材料通常为石墨、半石墨化的碳材料，负极集流体通常为铜箔。作为负极材料的石墨、半石墨化的碳材料，相对于正极材料，单位重量的容易较大而密度相对较小，极片上负极材料的涂敷厚度一般为正极材料涂敷厚度的1/3 左右；相对于铜箔集流体，碳负极材料的密度为铜箔的1/6左右，在负极片中，铜箔的重量所占据的比例为30 40 %，在整个电池中，铜箔的重量占比约为10 %，如果在负极片中，能够减少铜箔的用量，就可以在一定程度上减少电池的重量，提升电池单位重量的电容量，使用网状铜箔是一个有效的途径。目前锂电池生产中，部分使用了铜网布作为负极集流体，与前述的减少负极片中铜集流体的重量占比作用类似，铜网布的一个问题是，生产时需将的金属铜拉丝，然后再将铜丝纺织成网布，成本较高，而且网布所用的铜丝丝径较粗，一定程度降低了其提升电池单位重量电容量的作用。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种锂离子电池集流体用铜箔的制备工艺，能够制备出具有网孔状的铜箔，使用后能提高电池的单位重量克容量。一种锂离子电池集流体用铜箔的制备工艺，其特别之处在于，包括如下步骤首先在电解铜箔的电沉积辊表面上进行局部绝缘处理，形成网点状的图形，然后再进行电解铜箔的电沉积工艺，沉积后得到的铜箔即为与电绝缘区域的网点图形一致的网孔状箔片。其中在电解铜箔的电沉积辊表面上进行局部绝缘处理，是采用激光熔敷工艺、等离子溅射镀膜工艺或化学腐蚀工艺来实现的。其中激光熔敷工艺具体是在激光熔敷涂层处理设备上，首先利用静电吸附的方式在电沉积辊表面上吸附一层电绝缘的化合物粉末，然后在需要形成电绝缘表面的区域，将激光束聚焦于电沉积辊表面上吸附的电绝缘粉末层上，利用激光束照射的高温，使电绝缘的化合物粉末熔化，形成在电沉积棍表面牢固附着的膜层。进一步的，其中电绝缘的化合物采用氧化铝、二氧化硅、氮化硅或二氧化锆。其中等离子溅射镀膜工艺的具体步骤如下(I)电沉积辊表面清洁使用质量分数为1% 5%的NaOH溶液对电沉积辊表面进行清洗，然后再用去离子水反复冲洗10 20分钟；(2)感光胶涂布在黄光或黑暗环境下，在电沉积辊的表面均匀涂布感光胶，然后在80 90摄氏度温度下烘干10 20分钟，得到厚度为10 50微米的感光胶膜层；(3)图形制备使用激光图形扫描设备，在电沉积辊表面扫描电绝缘区网点图形， 完成后将电沉积辊浸入质量分数O. I 1%的NaOH溶液中I 5分钟后得到电绝缘区域图形；(4)将完成电绝缘区域图形制备的电沉积辊放入等离子溅射镀膜设备中，镀上所需要的膜层，膜层厚度5至100微米；(5)将电沉积辊从溅射镀膜设备中取出后，浸入质量分数I % 10%的NaOH溶液中浸泡10至20分钟,之后用去离子水反复冲洗10至20分钟即可。本专利技术提出了一种锂离子电池集流体用铜箔的制备工艺，可制备具有网孔状的铜箔，用于锂离子电池负极集流体，可减少锂离子电池中负极片中的铜箔重量占比，提高电池的单位重量克容量，且可兼容现有的锂离子电池生产中使用的铜箔生产设备，只需对现有的铜箔生产设备部件，即电沉积辊进行改进就可以实现。具体实施方式本专利技术是一种锂离子电池集流体用铜箔的制备工艺，是在进行电解铜箔电沉积的工艺之前，在电解铜箔的电沉积辊表面上进行局部的绝缘处理，形成网点状的图形(如圆形、椭圆形、矩形等规格形状的阵列)，经过表面绝缘处理的区域，在电沉积过程中无电流通过，没有单质铜析出，沉积后得到的铜箔为与电绝缘区域的网点图形一致的网孔状箔片。在电沉积辊表面上形成的电绝缘区域，I)电绝缘的区域与非电绝缘区域形成连续的光滑表面，两者之间没有台阶；2)电绝缘区域与非电绝缘区域为非连续的光滑表面，经电绝缘处理的区域形成高出非电绝缘区域的台阶，其高度可根据所制备的铜箔厚度的不同来决定，台阶高度范围可从O 100微米；3)电绝缘区域图形为网点状图形阵列，网点图形可为规则圆形、椭圆形、方形、棱形、不规划图形等，网点密度大小和形状均可根据需要而定。在电沉积辊表面上形成的电绝缘区域，其形成方法有以下几种(I)激光熔敷涂层法激光熔敷涂层法工艺过程为首先利用静电吸附的方式在电沉积辊的表面上吸附上一层电绝缘的化合物粉末，如氧化铝、二氧化硅、氮化硅、二氧化锆等；然后在需要形成电绝缘表面的区域，将激光束聚焦于电沉积辊表面上吸附的电绝缘粉末层上，利用激光束的高温，使电绝缘的化合物粉末熔化，形成与电沉积辊表面牢固附着的膜层；(2)等离子溅射镀膜法等离子溅射镀膜法为广泛使用的镀膜方法，使用等离子溅射的方法，在需要形成电绝缘区域的电沉积辊表面溅射上绝缘的化合物膜层，膜层厚度可从O至数微米；如需增加电绝缘区域膜层厚度，可在完成绝缘区域电绝缘膜层镀膜后，使用化学腐蚀的方式，将非电绝缘区域的表面腐蚀掉一部分。本专利技术可在现有的电解铜箔生产工艺基础上，对其中的电沉积辊表面进行绝缘化处理，在电沉积辊的表面形成网点状的电绝缘图形，其它工艺参数和条件只需进行微小调整，即可制备用于锂离子电池集流体的铜箔。本专利技术提出的铜箔为镂空的网状箔片，网状图形的网眼图案形状、图案大小、网眼密度、排布方式均可灵活设置。此铜箔用于现有锂离子电池的制备，可有效提高电池的单位重量电容量。实施例I :通过激光熔敷涂层法在电沉积表面形成电绝缘网点图形激光熔敷涂层法工艺过程为在激光熔敷涂层处理设备上，首先利用静电吸附的方式在电沉积辊的表面上吸附上一层电绝缘的氧化铝粉末；然后在需要形成电绝缘表面的区域，即圆形点阵中的圆点，将激光束聚焦于电沉积辊表面上吸附的电绝缘粉末层上，利用激光束的高温，使电绝缘的化合物粉末熔化，形成与电沉积棍表面牢固附着的膜层；使用经过绝缘图形处理的电沉积辊，按正常的电解铜箔生产工艺，制备得到所需的网状铜箔。实施例2 等离子溅射镀膜法电沉积辊表面清洁使用质量分数为2%的NaOH溶液对电沉积辊表面进行清洗， 除去表面的油污等污染物后，用去离子水反复冲洗15分钟；感光胶涂布在黄光或黑暗环境下，在电沉积辊的表面均匀涂布感光胶，胶膜厚度 30微米，然后在85摄氏度温度下烘干10分钟；图形制备使用激光图形扫描设备，在电沉积辊表面扫描形成电绝缘区网点图形， 本例中采用多个相同矩形组成的阵列，完成后将电沉积辊浸入质量分数O. 5%的NaOH溶液中，3分钟后，得到电绝缘区域图形。将电沉积辊从NaOH溶液中取出，用去离子水冲洗5分钟，将电沉积辊表面的NaOH溶液冲洗干净。用110°C暧风吹10分钟，至电沉积辊表面的感光胶层干燥完全。将完成电绝缘区域图形制备的电沉积辊放入等离子溅射镀膜设备中，镀上所需要的膜层，膜层厚度20微米。将电沉积辊从溅射镀膜设备中取出后，浸入质量分数5 %的Na本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种锂离子电池集流体用铜箔的制备工艺，其特征在于，包括如下步骤：首先在电解铜箔的电沉积辊表面上进行局部绝缘处理，形成网点状的图形，然后再进行电解铜箔的电沉积工艺，沉积后得到的铜箔即为与电绝缘区域的网点图形一致的网孔状箔片。

【技术特征摘要】
1.一种锂离子电池集流体用铜箔的制备工艺，其特征在于，包括如下步骤首先在电解铜箔的电沉积辊表面上进行局部绝缘处理，形成网点状的图形，然后再进行电解铜箔的电沉积工艺，沉积后得到的铜箔即为与电绝缘区域的网点图形一致的网孔状箔片。2.如权利要求I所述的一种锂离子电池集流体用铜箔的制备工艺，其特征在于其中在电解铜箔的电沉积辊表面上进行局部绝缘处理，是采用激光熔敷工艺、等离子溅射镀膜工艺或化学腐蚀工艺来实现的。3.如权利要求I所述的一种锂离子电池集流体用铜箔的制备工艺，其特征在于其中激光熔敷工艺具体是在激光熔敷涂层处理设备上，首先利用静电吸附的方式在电沉积辊表面上吸附一层电绝缘的化合物粉末，然后在需要形成电绝缘表面的区域，将激光束聚焦于电沉积辊表面上吸附的电绝缘粉末层上，利用激光束照射的高温，使电绝缘的化合物粉末熔化，形成在电沉积辊表面牢固附着的膜层。4.如权利要求3所述的一种锂离子电池集流体用铜箔的制备工艺，其特征在于其中电绝缘的化合...

【专利技术属性】
技术研发人员：唐李晟，
申请(专利权)人：彩虹集团公司，
类型：发明
国别省市：