专利名称：超薄电解铜箔的制造方法
技术领域：
本发明涉及一种超薄电解铜箔的制造方法，特别是一种锂电池负极 集流体用超薄电解铜箔的制造方法。
背景技术：
电解铜箔在锂电池中既充当负极活性物质的载体，又充当负极电子 流的收集和传输体，因此，电解铜箔集流体对锂电池的电化学性能有很 大的影响。随着电池生产技术的发展和超薄电解铜箔性能的提高，锂电 池厂家通常釆用电解铜箔制作锂电池的负极集流体，特别是锂电池负极 集流体用的超薄电解铜箔，因具有较高的能量密度，良好的充放电循环 特性，且量轻的特性，故被广泛应用。现有锂电池负极集流体用超薄电
解铜箔存在以下缺点(1)电解铜箔表面晶体结构用扫描电镜放大1000
倍对其进行观察发现，晶体粒子在电解铜箔表面密集不够，难以得到表 面粗糙度Ra小于0. 2jum，微观不平度十个点高度Rz不大于2. 0 nm。这
样，具有凹凸的电解铜箔表面与碳粉等负极活性物质的接触较差，导致 容量降低，充放电循环寿命缩短。(2)电解铜箔的抗拉强度大于600 N/mm2，为硬铜箔。而铜箔较硬时，在涂敷辊压中，铜箔无足够变形以适 应活性物质表面，导致与活性物质的接触较差，容量降低，充放电循环 寿命缩短。(3)现有小于8jLim超薄电解铜箔延伸率小于2%，在涂敷辊压 中容易造成龟裂，导致容量降低，充放电循环缩短。(4)电解铜箔在涂 敷碳粉等负极活性物质时出现厚薄均匀性不一，偏差大的还容易在涂敷 机上起皱，表面出现高低不一，造成浪费大，成本增加。
发明内容
本发明的目的就是提供一种锂电池负极集流体用超薄电解铜箔的制 造方法，能制成大容量锂电池且充放电循环寿命长，过充电时不容易断 裂的锂电池负极集流体。
申请人对超薄电解铜箔的缺陷等进行了深入研究，发现影响锂电池 容量大小与充放电循环寿命的技术问题。发现超薄电解铜箔的表面粗糙 度Ra小于0. 2ju叫微观不平度十个点高度Rz不大于2. Onim,表面粒径应为零点几个微米的细小晶体粒子显露，底层表面突起的峰间距在2 jam
时，析出面非常平滑。此时，碳浆与铜箔接触性良好，导电率变大，成 为锂电池充放电循环寿命理想的超薄电解铜箔。
本发明可以通过以下方式来实现:(l)电解液中铜含量为90~130g/L、 硫酸含量为130 - 150g/L;(2)将电解液加热到55 65。C,每小时在1000 体积份的电解液中加入5~20质量份聚二硫二丙烷磺酸钠、0.1-0.9 质量份硫尿、0. 9~2.2质量份2-巯基苯骈咪唑和20 50质量份聚乙 二醇分子量400，拌匀后，电解液进入阳极槽；(3)电解液在电场作用 下，电流密度为65~75A/dm2，阳离子移向阴极，阴离子移向阳极，进 行电化学反应，制成超薄电解铜箔。
在步骤(2)中IOOO体积份的电解液中加入10 20质量份明胶。
本发明的超薄电解铜箔晶体组织非常细小均匀且分布整齐，厚度均 匀性偏差小于0. 3ja化表面粗糙度Ra小于0. 2jam，微观不平度十个点 高度Rz不大于2. Oiaa抗拉强度380 ~ 420 N/mm2，铜箔自身柔软。超 薄电解铜箔厚度小于8jLim时，其延伸率大于5%，用于制作锂电池负极集 流体时，铜箔极片、铝箔和隔膜纸进行卷绕时不容易断裂，制成大容量 电池且充放电循环寿命长，过充电时不容易断裂锂电池的负极集流体。
具体实施例方式
下面结合实施例，对本发明作进一步的描述，但其不代表为本发明的 唯一实施方式。 实施例一
电解液制备就是将铜料、硫酸和去离子水加入溶铜罐中，在温度为55 'C的恒温条件下，向溶铜罐内连续通入氧气，经过氧化反应过程，最终得 到硫酸铜水溶液，化学反应方程式如下(1) 2Cu + 0尸2CuO， ( 2 ) CuO + H2S04= CuS04 + H20。众所周知，电解铜箔厚度越薄，技术含量越高，越难 生产，铜箔档次越高；铜料的质量要求越高，铜的纯度越高，附带的杂质 就越少，对铜箔生产就越有利。电解铜箔生产所用的原料就是铜料，其内 在质量必须符合国家电解阴极铜标准对铜纯度及杂质的技术要求。外观要 求清洁无油、无有机物、无污物、无其它金属附带各种有害物质。在铜箔 生产过程中，电解液都是循环使用的，不断地从阴极析出电解铜，从而不 断消耗电解液中的铜，而由溶铜罐不断溶铜补充电解液中消耗的铜，使电解液中的铜含量始终保持平衡。在电解液制备过程中，利用活性炭吸附掉 电解液中的有机物，机械过滤滤掉电解液中的残留固体颗粒物。在电解液 制备过程不但要保证电解液连续不断地循环，还要及时调整并稳定控制电
解液成分，电解液的成分铜含量90g/L、硫酸含量130g/L;将电解液 加热到55°C，经过精度达到1微米的过滤器进行过滤；每小时在1000 升的电解液中加入5g聚二硫二丙烷磺酸钠、O.lg硫尿、0.9g 2-巯基 苯骈咪唑和20g聚乙二醇分子量400,搅拌均勻后，电解液进入阳极槽； 电解液在电场作用下，电流密度为65A/dm2，阳离子移向阴极，阴离子 移向阳极，进行电化学反应，制成双面光超薄电解铜箔。
经检测厚度小于8jLim的超薄电解铜箔两面粗糙度Ra为0. 16jli叫微 观不平度十个点高度Rz为1.6|am,厚度均匀性偏差小于0. 3jli叫抗拉 强度380N/mm2,延伸率7. 0%。 实施例二
电解液中铜含量为110g/L、硫酸含量为140g/L、将电解液加热到 60°C,经过精度达到1微米的过滤器进行过滤；每小时在1000升的电 解液中加入10g聚二硫二丙烷磺酸钠、0. 5g硫尿、1.5g2-巯基苯骈咪 唑、30g聚乙二醇分子量400和10g明胶，搅拌均勾后，电解液进入阳 极槽，在电场作用下，电流密度为70A/dm2，阳离子移向阴极，阴离子 移向阳极，进行电化学反应，制成单面毛超薄电解铜箔。
经检测厚度小于8nm的超薄电解铜箔两面粗糙度Ra为0. 18nm，微 观不平度十个点高度Rz为1.8jLim,厚度均匀性偏差小于0. 3law抗拉 强度400N/mm2，延伸率6. 5°/。。
实施例三
电解液中铜含量为130g/L、硫酸含量为150g/L、将电解液加热到 65°C，再经过精度达到l微米的过滤器进行过滤；每小时在IOOO升的电 解液中加入20g聚二硫二丙烷磺酸钠、0. 9g硫尿、2.2g2-巯基苯骈咪 唑、50g聚乙二醇分子量400和20g明胶，搅拌均匀后，电解液进入阳 极槽，在电场作用下，电流密度为75A/dm2,阳离子移向阴极，阴离子 移向阳极，进行电化学反应，制成电解铜箔。电解铜箔经过表面处理，第 一层镀上细小的铜结瘤层，而需要进一步第二层处理该结瘤层固结在铜箔 表面，电镀纳米级厚度的纯铜，再经过钝化处理，处理的电解铜箔具有优异的防氧化性能。其表面镀铜成分粗化铜含量为25g/L、硫酸含量为 140g/L，电解液35°C、电流密度为26A/dm2,固化铜含量为50g/L、硫 酸含量为100g/L、电解液温度65°C，电解液进入阳极槽，在电场作用下， 电流密度为10A/dm2，阳离子移向阴极，阴离子移向阳极，进行电化学 反应，制成双面毛超薄电解铜箔。
经检测双面毛超薄电解铜箔的表面粗糙度Ra小于0. 2jlui^微观不 平度十个点高度Rz小于2. Ojum，抗拉强度420N/mm2，延伸率大于5%。
权利要求
1、一种超薄电解铜箔的制造方法，其特征在于(1)电解液中铜含量为90～130g/L、硫酸含量为130～150g/L；(2)将电解液加热到55～65℃，每小时在1000体积份的电解液中加入5～20质量份聚二硫二丙烷磺酸钠、0.1～0.9质量份硫尿、0.9～2.2质量份2-巯基苯骈咪唑和20～50质量份聚乙二醇分子量400，拌匀后，电解液进入阳极槽；(3)电解液在电场作用下，电流密度为65～75A/dm2，阳离子移向阴极，阴离子移向阳极，进行电化学反应，制成超薄电解铜箔。
2、 根据权利要求1所述的超薄电解铜箔的制造方法，其特征在于在步骤(2)中IOOO体积份的电解液中加入10 20质量份明胶。
全文摘要
本发明涉及一种超薄电解铜箔的制造方法，(1)电解液中铜含量90～130g/L、硫酸含量130～150g/L；(2)将电解液加热55～65℃，每小时在1000体积份的电解液中加入按质量份取5～20份聚二硫二丙烷磺酸钠、0.1～0.9份硫尿、0.9～2.2份2-巯基苯骈咪唑和20～50份聚乙二醇分子量400，拌匀后，进入阳极槽；(3)在电场下，电流密度65～75A/dm<sup>2</sup>，进行反应，制得。本发明晶体细小均匀，厚度均匀性偏差小于0.3μm，Ra小于0.2μm，Rz不大于2.0μm，抗拉强度380～420N/mm<sup>2</sup>；制成大容量锂电池且充放电循环寿命长，过充电时不容易断裂的锂电池负极集流体。
文档编号C25D1/04GK101476138SQ20081022057
公开日2009年7月8日 申请日期2008年12月30日 优先权日2008年12月30日
发明者刘少华, 叶敬敏, 吴红兵, 夏文梅, 王俊锋, 钱保国 申请人:广东梅县梅雁电解铜箔有限公司