一种高电流电解铜箔钛阳极的制作方法

本发明涉及钛阳极应用，具体涉及一种高电流电解铜箔钛阳极。

背景技术：

1、随着新能源动力锂电池需求旺盛，制作锂电池负极集流体的铜箔需求量愈来愈大，随着技术革新，铜箔向轻薄化发展，这就使得铜箔生产的电流越来越大，镀液体系愈加复杂，作为电镀反应的主要材料——阳极便受到了较大挑战。

2、目前，电解铜箔应用最广泛的阳极为钛阳极，其在铜箔生产中的成本比重越来越高。作为钛阳极生产商，经过对使用过的阳极研究发现，不同安装位置及同一阳极的不同位置的涂层消耗呈不均匀状态，同时，阳极背面呈电击烧焦状态，使得阳极的使用寿命越来越短。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种高电流电解铜箔钛阳极，结合涂层配方及工艺、机加工设计、拆装紧固件及阳极背面的优化，设计出高效长寿命钛阳极，达到使用故障率低、提高铜箔生产效率之目的。具体的技术方案如下：

2、一种高电流电解铜箔钛阳极，包括钛阳极、用于将所述钛阳极固定在生箔机阳极槽内的若干个紧固螺钉、用于盖住所述紧固螺钉的螺钉头的紧固帽盖；其中，所述生箔机阳极槽的槽底设置有若干数量的螺纹孔，所述钛阳极的正面开设有若干数量的台阶孔，所述紧固螺钉的螺柱部分穿过所述钛阳极的台阶孔后与所述生箔机阳极槽的螺纹孔相连接，所述紧固螺钉的螺钉头安装在所述钛阳极的台阶孔内，所述紧固帽盖外套在所述紧固螺钉的螺钉头上，且所述紧固帽盖的外圆与所述钛阳极的台阶孔的大孔相配合；其中，所述紧固帽盖的上端面与所述钛阳极的正面相平齐，所述钛阳极的正面和所述紧固帽盖的上端面均设置有贵金属氧化物涂层面。

3、进一步的，所述钛阳极的背面为与所述生箔机阳极槽的槽底相贴合的光面。

4、本发明的一种高电流电解铜箔钛阳极，通过在钛阳极的正面开设若干数量的台阶孔，实现了钛阳极在生箔机阳极槽中的内嵌式安装，从而可以杜绝镀液泄露风险。

5、作为本发明中贵金属氧化物涂层面的优选方案之一，所述贵金属氧化物涂层面中的贵金属为铱、钽、钌、铂、铑中的一种。

6、作为本发明中贵金属氧化物涂层面的优选方案之二，所述贵金属氧化物涂层面中的贵金属为铱、钽、钌、铂、铑中的两种，从而形成氧化物共融体，以进一步提高电流耐受性。

7、本发明中，所述贵金属氧化物涂层面的烘干、氧化及烧结温度分别为110-130℃、460-500℃及500-530℃，以使得制作的涂层更为致密、结合力较优。

8、本发明中，所述贵金属氧化物涂层面的烘干、氧化及烧结时间均为10-60分钟，以使得涂层制备充分反应。

9、优选的，所述钛阳极的厚度为1-10mm。

10、优选的，所述紧固帽盖的外圆与所述钛阳极的台阶孔的大孔之间的配合为过盈配合或过渡配合。

11、作为本发明的进一步改进，在所述紧固帽盖上朝向所述钛阳极的一面设置有沉孔，在所述紧固帽盖的所述沉孔与所述紧固螺钉的螺钉头外圆之间设置有防脱扣结构。

12、作为本发明中防脱扣结构的优选方案之一，所述防脱扣结构包括设置在所述紧固螺钉的螺钉头外圆上的扣槽、设置在所述紧固帽盖的沉孔上的弹性扣舌，所述紧固帽盖上的弹性扣舌进入到所述螺钉头外圆上的扣槽内从而形成所述防脱扣结构。

13、作为本发明中防脱扣结构的优选方案之二，所述防脱扣结构包括设置在所述紧固螺钉的螺钉头外圆上的弹性扣舌、设置在所述所述紧固帽盖的沉孔上的扣槽，所述紧固螺钉的螺钉头外圆上的弹性扣舌头进入到所述紧固帽盖沉孔上的扣槽内从而形成所述防脱扣结构。

14、本发明中，所述紧固螺钉的螺钉头中间设置有内六角沉槽。

15、本发明中，所述紧固螺钉为采用钛材质的紧固螺钉。钛材质的紧固螺钉耐腐蚀性强，可循环利用。

16、本发明中，所述钛阳极为采用如下步骤制备的钛阳极：

17、(一)材料选择：采用钛材作为制备钛阳极和紧固帽盖的原材料；

18、(二)钛材成型：钛材通过加工制成具有一定形状的钛阳极和紧固帽盖的成型基材；

19、(三)成型基材预处理：对成型基材的涂层面先后进行除油、喷砂、酸洗、水洗、烘干处理；

20、(四)涂液配制：配制一种涂液，所述涂液采用铱钽涂液、铱铂涂液、铱铑涂液、铂涂液、铂钌涂液中的一种；

21、其中，所述铱钽涂液为采用氯铱酸、五氯化钽、盐酸、正丁醇按照质量比200:50:30:2000混合配制成的涂液；

22、其中，所述铱铂涂液为采用氯铂酸、盐酸、松酯酚、松香酸、松油醇、正丁醇按照质量比200:70:38:2000混合配制成的涂液；

23、其中，所述铱铑涂液为采用氯铱酸、三氯化铑、盐酸、正丁醇按照质量比200:55:27:2000混合配制成的涂液；

24、其中，所述铂涂液为采用氯铂酸、盐酸、松酯酚、松香酸、松油醇、正丁醇按照质量比600:8:15:20:1000:1000混合配制成的涂液；

25、其中，所述铂钌涂液为采用氯铂酸、三氯化钌、钛酸丁酯、乙酰丙酮、盐酸、正丁醇按照质量比500:300:100:100:60:2000混合配制成的涂液；

26、(五)涂覆和氧化烧结：将配制好的涂液涂覆至成型基材的涂层面，在洁净环境中静置一定时间后，进入烘箱中烘干进行处理，再进入电炉中进行氧化处理，取出冷却至室温，重复以上步骤若干次，最后一次涂覆烘干后进行烧结处理，得到高电流电解铜箔钛阳极。

27、优选的，所述步骤(五)涂覆和氧化烧结的工艺参数如下：涂液涂覆至成型基材的涂层面后，在洁净环境中静置8～15min，进入110～130℃烘箱中烘干7～12min，再进入470～500℃电炉中氧化12～20min，取出冷却至室温，重复以上步骤15～25次，最后一次在510～530℃烧结1～2小时。

28、本发明的有益效果是：

29、第一，本发明的一种高电流电解铜箔钛阳极，在用于安装钛阳极的紧固螺钉的螺钉头上设置有紧固帽盖，紧固帽盖的上端面与所述钛阳极的正面相平齐并涂有与钛阳极的正面相同的贵金属氧化物涂层面，从而一方面保护了紧固螺钉，另一方面使得钛阳极正面的贵金属氧化物涂层面较为完整，从而有利于提高电解反应均匀性。

30、第二，本发明的一种高电流电解铜箔钛阳极，钛阳极的贵金属氧化物涂层面中的贵金属为铱、钽、钌、铂、铑中的一种或两种，从其电流耐受性好，从而有利于提高钛阳极的使用寿命。

31、第三，本发明的一种高电流电解铜箔钛阳极，钛阳极正反面分别为涂层面和光面，从而使得钛阳极具有较高电催化性、耐氧化性及导电性。

32、第四，本发明的一种高电流电解铜箔钛阳极，钛阳极在生箔机阳极槽中采用内嵌式安装结构，从而可以杜绝镀液泄露风险。

33、第五，本发明的一种高电流电解铜箔钛阳极，在紧固帽盖与紧固螺钉的螺钉之间设置有弹性防脱扣结构，可有效防止紧固帽盖的脱落，从而提高了生箔机阳极槽长时间运行的可靠性。

技术特征：

1.一种高电流电解铜箔钛阳极，其特征在于，包括钛阳极、用于将所述钛阳极固定在生箔机阳极槽内的若干个紧固螺钉、用于盖住所述紧固螺钉的螺钉头的紧固帽盖；其中，所述生箔机阳极槽的槽底设置有若干数量的螺纹孔，所述钛阳极的正面开设有若干数量的台阶孔，所述紧固螺钉的螺柱部分穿过所述钛阳极的台阶孔后与所述生箔机阳极槽的螺纹孔相连接，所述紧固螺钉的螺钉头安装在所述钛阳极的台阶孔内，所述紧固帽盖外套在所述紧固螺钉的螺钉头上，且所述紧固帽盖的外圆与所述钛阳极的台阶孔的大孔相配合；其中，所述紧固帽盖的上端面与所述钛阳极的正面相平齐，所述钛阳极的正面和所述紧固帽盖的上端面均设置有贵金属氧化物涂层面。

2.根据权利要求1所述的一种高电流电解铜箔钛阳极，其特征在于，所述钛阳极的背面为与所述生箔机阳极槽的槽底相贴合的光面。

3.根据权利要求1所述的一种高电流电解铜箔钛阳极，其特征在于，所述贵金属氧化物涂层面中的贵金属为铱、钽、钌、铂、铑中的一种或两种。

4.根据权利要求1所述的一种高电流电解铜箔钛阳极，其特征在于，所述紧固帽盖的外圆与所述钛阳极的台阶孔的大孔之间的配合为过盈配合或过渡配合。

5.根据权利要求1所述的一种高电流电解铜箔钛阳极，其特征在于，在所述紧固帽盖上朝向所述钛阳极的一面设置有沉孔，在所述紧固帽盖的所述沉孔与所述紧固螺钉的螺钉头外圆之间设置有防脱扣结构。

6.根据权利要求5所述的一种高电流电解铜箔钛阳极，其特征在于，所述防脱扣结构包括设置在所述紧固螺钉的螺钉头外圆上的扣槽、设置在所述紧固帽盖的沉孔上的弹性扣舌，所述紧固帽盖上的弹性扣舌进入到所述螺钉头外圆上的扣槽内从而形成所述防脱扣结构。

7.根据权利要求5所述的一种高电流电解铜箔钛阳极，其特征在于，所述防脱扣结构包括设置在所述紧固螺钉的螺钉头外圆上的弹性扣舌、设置在所述所述紧固帽盖的沉孔上的扣槽，所述紧固螺钉的螺钉头外圆上的弹性扣舌头进入到所述紧固帽盖沉孔上的扣槽内从而形成所述防脱扣结构。

8.根据权利要求1所述的一种高电流电解铜箔钛阳极，其特征在于，所述紧固螺钉的螺钉头中间设置有内六角沉槽；所述紧固螺钉为采用钛材质的紧固螺钉。

9.根据权利要求1至8中任一项所述的一种高电流电解铜箔钛阳极，其特征在于，所述钛阳极为采用如下步骤制备的钛阳极：

10.根据权利要求9中任一项所述的一种高电流电解铜箔钛阳极，其特征在于，所述步骤(五)涂覆和氧化烧结的工艺参数如下：涂液涂覆至成型基材的涂层面后，在洁净环境中静置8～15min，进入110～130℃烘箱中烘干7～12min，再进入470～500℃电炉中氧化12～20min，取出冷却至室温，重复以上步骤15～25次，最后一次在510～530℃烧结1～2小时。

技术总结
本发明公开了一种高电流电解铜箔钛阳极，包括钛阳极、用于将所述钛阳极固定在生箔机阳极槽内的若干个紧固螺钉、用于盖住所述紧固螺钉的螺钉头的紧固帽盖；所述生箔机阳极槽的槽底设置有若干数量的螺纹孔，钛阳极的正面开设有若干数量的台阶孔，紧固螺钉的螺柱部分穿过钛阳极的台阶孔后与生箔机阳极槽的螺纹孔相连接，紧固螺钉的螺钉头安装在钛阳极的台阶孔内，紧固帽盖外套在紧固螺钉的螺钉头上，且所述紧固帽盖的外圆与所述钛阳极的台阶孔的大孔相配合；所述紧固帽盖的上端面与所述钛阳极的正面相平齐，所述钛阳极的正面和所述紧固帽盖的上端面均设置有贵金属氧化物涂层面。本发明的钛阳极寿命长、使用故障率低、铜箔生产效率高。

技术研发人员：徐宇翔,张冰,唐宏,陈晓丽,袁敏杰,孙钰,卢建栋,马培岚,侯小飞
受保护的技术使用者：江苏安凯特科技股份有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/11