一种电解铜箔用添加剂、电解液及电解铜箔的制备方法与流程

本发明涉及电解铜箔，特别涉及一种电解铜箔用添加剂、电解液及电解铜箔的制备方法。

背景技术：

1、二次电池是能量转换器中的一种，其将电能转换为化学能并储存，当有电力需要时再将化学能转换为电能，以产生电。由于二次电池可重复充电，因此也称为充电式电池。在这种二次电池中，锂二次电池相对于其尺寸和重量能够储存相对大量的能量，在重视便携性和移动性的信息通讯设备领域的情况下，优选锂二次电池，并且其应用范围也正在扩展到混合动力汽车和电动汽车的储能装置。

2、锂二次电池以充电和放电作为一个周期来重复使用。当用充满电的锂二次电池运行某个设备时，锂二次电池应当具有较高的充电/放电容量,以增加设备的运行时间。因此，需要不断研究以满足锂二次电池充电/放电容量日益增长的需求。

3、锂二次电池包括由铜箔制成的负极集电体。在铜箔中，电解铜箔被广泛用作锂二次电池的负极集电体。随着对锂二次电池的需求增加，尤其具有高容量、高效率以及高品质的锂二次电池的需求增加，因此，需要开发能够改善锂二次电池特性的电解铜箔，尤其能够保证锂二次电池的高容量化以及容量保持率的铜箔。

4、另一方面，铜箔的厚度越薄，可包含在相同空间中的活性物质的量越多,从而能够增加二次电池的容量。然而，随着铜箔变薄，在铜箔制造和电池制造工序中容易出现铜箔断裂。

5、虽然二次电池具有足够高的充电/放电容量，如果二次电池的充电/放电容量随着充电/放电循环而迅速下降(即，如果容量保持率低或寿命短)，也需要频繁更换二次电池，由此将在经济上和环境方面浪费成本和资源。作为造成二次电池的容量保持率降低的原因之一，随着二次电池的反复充电/放电，负极集流体会收缩/膨胀，此时密合的电解铜箔和负极材料在充放电时局部剥离，膨胀收缩时的应力集中在剥离的部分，也容易导致铜箔断裂。

技术实现思路

1、为了解决现有技术中存在的上述技术问题，本发明提供了一种电解铜箔用添加剂、电解液及电解铜箔的制备方法。

2、本发明解决上述技术问题的技术方案如下：

3、本发明的第一方面在于提供一种电解铜箔用添加剂，包含以下组分：

4、聚二硫二丙烷磺酸钠，氯，亚甲基蓝，辛基酚聚乙二醇醚，钼，锌。

5、本发明的电解铜箔用添加剂的有益技术效果在于：通过添加聚二硫二丙烷磺酸钠作为增亮剂，赋予镀层表面光泽并获得精细镀层；辛基酚聚乙二醇醚作为非离子型表面活性剂可以使铜层在生成过程中均匀地被电镀，防止电解铜箔的粗糙度骤增而导致铜箔的强度降低；同时加入钼和锌，在电解析出时将钼锌合金摄入到铜箔中，使铜箔的晶粒度和晶体结构的变化最小化，防止电池充电/放电时电解铜箔和负极材料因局部剥离导致铜箔断裂并改善电池的寿命；另外在电解液中加入氯是为了利用氯的特异性吸附以控制摄入到铜箔中的钼、锌合金的量，如果摄入到铜箔中的钼、锌合金的量过多，则会导致铜箔的导电率降低，而摄入量过少则达不到提高断裂能的效果；亚甲基蓝作为一种染料型整平剂，其和氯协同作用，在电镀中有助于获得更均匀且质量更好的铜镀层。

6、在上述技术方案的基础上，本发明还可以作出如下的改进：

7、进一步，所述辛基酚聚乙二醇醚具有如下结构式：

8、

9、其中，n＝10-22。

10、进一步，所述氯取自氯化物，钼取自钼酸盐，锌取自硫酸锌。

11、进一步，所述氯化物选自氯化氢、氯化钾、氯化铵中的任意一种；所述钼酸盐选自钼酸钠、钼酸钾、钼酸铵中的任意一种。

12、本发明第二方面在于提供一种采用上述电解铜箔用添加剂的电解铜箔用电解液，每升电解液中包含：聚二硫二丙烷磺酸钠5-30毫克，氯10-40毫克，亚甲基蓝4-20毫克，辛基酚聚乙二醇醚10-50毫克，钼10-300毫克，锌50-800毫克。

13、通过对电解液中的各组分的添加量进行上述限定，制备得到的电解铜箔，其断裂能大大提高，即使在二次电池的制造过程中经历高温工艺或在电池的异常高温状态下运行，铜箔也能够连续保持质量可靠性而不断裂，并且用于二次电池时表现出优异的循环寿命特性和安全性。

14、在上述技术方案的基础上，本发明还可以作出如下的改进：

15、进一步，每升电解液中包含：聚二硫二丙烷磺酸钠10-25毫克，氯15-30毫克，亚甲基蓝6-18毫克，辛基酚聚乙二醇醚20-40毫克，钼20-250毫克，锌40-700毫克。

16、进一步，每升电解液中包含：聚二硫二丙烷磺酸钠12-22毫克，氯18-25毫克，亚甲基蓝8-15毫克，辛基酚聚乙二醇醚25-35毫克，钼100-200毫克，锌200-400毫克。

17、进一步，所述电解液为硫酸-硫酸铜电解液，所述钼酸盐和硫酸锌均以水溶液的形式加入所述硫酸-硫酸铜电解液中。

18、进一步，所述硫酸-硫酸铜电解液中的铜离子浓度为85-120g/l，硫酸浓度为90-120g/l。

19、本发明的另一方面在于提供采用上述电解铜箔用电解液制备电解铜箔的方法，包括以下步骤：

20、(1)将所述电解液送入生箔机中制造生箔，控制电解温度为50-60℃，电流密度为50-70a/dm2；

21、(2)对生箔进行铬酸盐处理，重铬酸钾浓度为20-30g/l，温度为20-40℃，电流密度为5-8a/dm2，电镀时间为6-8秒，赋予电解铜箔抗腐蚀能力。

22、与现有技术相比，本发明具有如下技术效果：

23、通过本发明制备的电解铜箔，断裂能大大提高，即使在二次电池的制造过程中经历高温工艺或在电池的异常高温状态下运行，铜箔也能够连续保持质量可靠性而不断裂，并且用于二次电池时表现出优异的循环寿命特性和安全性。

技术特征：

1.一种电解铜箔用添加剂，其特征在于，包含以下组分：

2.根据权利要求1所述的电解铜箔用添加剂，其特征在于，所述辛基酚聚乙二醇醚具有如下结构式：

3.根据权利要求1或2所述的电解铜箔用添加剂，其特征在于，所述氯取自氯化物，钼取自钼酸盐，锌取自硫酸锌。

4.根据权利要求3所述的电解铜箔用添加剂，其特征在于，所述氯化物选自氯化氢、氯化钾、氯化铵中的任意一种；所述钼酸盐选自钼酸钠、钼酸钾、钼酸铵中的任意一种。

5.一种采用权利要求1-4中任一项所述的电解铜箔用添加剂的电解铜箔用电解液，其特征在于，每升电解液中包含：聚二硫二丙烷磺酸钠5-30毫克，氯10-40毫克，亚甲基蓝4-20毫克，辛基酚聚乙二醇醚10-50毫克，钼10-300毫克，锌50-800毫克。

6.根据权利要求5所述的电解铜箔用电解液，其特征在于，每升电解液中包含：聚二硫二丙烷磺酸钠10-25毫克，氯15-30毫克，亚甲基蓝6-18毫克，辛基酚聚乙二醇醚20-40毫克，钼20-250毫克，锌40-700毫克。

7.根据权利要求6所述的电解铜箔用电解液，其特征在于，每升电解液中包含：聚二硫二丙烷磺酸钠12-22毫克，氯18-25毫克，亚甲基蓝8-15毫克，辛基酚聚乙二醇醚25-35毫克，钼100-200毫克，锌200-400毫克。

8.根据权利要求5-7任一项所述的电解铜箔用电解液，其特征在于，所述电解液为硫酸-硫酸铜电解液，所述钼酸盐和硫酸锌均以水溶液的形式加入所述硫酸-硫酸铜电解液中。

9.根据权利要求8所述的电解铜箔用电解液，其特征在于，所述硫酸-硫酸铜电解液中的铜离子浓度为85-120g/l，硫酸浓度为90-120g/l。

10.一种采用权利要求5-9任一项所述的电解铜箔用电解液制备电解铜箔的方法，其特征在于，包括以下步骤：

技术总结
本发明涉及电解铜箔技术领域，特别涉及一种电解铜箔用添加剂、电解液及电解铜箔的制备方法。本发明提供的电解铜箔用添加剂，包含以下组分：聚二硫二丙烷磺酸钠，氯，亚甲基蓝，辛基酚聚乙二醇醚，钼，锌。本发明还提供了电解铜箔用电解液，每升电解液中包含：聚二硫二丙烷磺酸钠5‑30毫克，氯10‑40毫克，亚甲基蓝4‑20毫克，辛基酚聚乙二醇醚10‑50毫克，钼10‑300毫克，锌50‑800毫克。本发明制备的电解铜箔，断裂能提高，避免在使用过程中出现铜箔的断裂。

技术研发人员：张艳卫,王学江,孙云飞,王其伶,刘铭,张嵩岩,徐媛亭,陈萌
受保护的技术使用者：山东金宝电子有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/11/11