一种电解铜箔用电解液添加剂、高抗高延电解铜箔及其生产方法与流程

本发明该方法涉及铜箔领域，具体涉及一种电解铜箔用电解液添加剂、高抗高延电解铜箔及其生产方法。

背景技术：

1、随着锂电铜箔厚度变薄，铜箔的机械性能也产生了很大的变化，最显著的是抗拉强度降低和延伸率的降低，这两项指标直接影响到锂离子电池制造的生产效率和锂离子电池的安全性。

2、涂布打皱。涂布是铜箔下游电池客户的一个重要生产环节，涂布是指将负极材料涂覆在铜箔上，如果铜箔抗拉强度低会造成铜箔在涂布过程中打皱或断裂，客户生产线需要在高温下对数十米长的涂布机进行清扫整理，之后要重新牵箔并进行涂布，严重影响锂电池客户端的生产效率。

3、电池膨胀。锂电池在充放电的过程中，由于负极材料中含硅等材料，这些材料会在充放电过程中产生一定的膨胀，铜箔作为负极集流体，起到承载负极材料和充当电流导体的作用。如果铜箔延伸率低，电池在膨胀过程中容易断裂，缩短锂电池的使用寿命，影响电池的安全性。因此需要在保证铜箔抗拉强度的同时，保持较高的延伸率。

4、其中，电解液添加剂的使用是铜箔制备的关键影响因素，一般铜箔添加剂配方包含三部分组成，即光亮剂、整平剂和走位剂，相互协同发挥作用，促使铜箔具有优良的组成结构，获得优异的力学性能。光亮剂能够有效促进晶粒形核，产生细化晶粒的作用，达到毛面光亮效果，多为一些含硫有机化合物；整平剂能够促进铜箔晶粒面心生长，多为不同分子量蛋白质；走位剂可以使镀层“走”到镀件各个部位的添加剂，能够有效的改善镀液的分散能力，促进其他添加剂迅速有效的均匀作用在镀铜过程中，多为聚醚类物质。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种电解铜箔用电解液添加剂、高抗高延电解铜箔及其生产方法，以解决现有铜箔在锂离子电池制造过程中的涂布打皱及使用过程中膨胀断裂的问题。

2、本申请的第一方面提供了一种电解铜箔用电解液添加剂，以重量份计，电解液添加剂包括：有机二价硫化物15-60份、胶原蛋白10-40份、含硫杂环结构的光亮剂5-45份、含氮类高分子整平剂10-70份、氯离子15-40份和醚类化合物20-90份。

3、进一步地，上述有机二价硫化物包括从3,3’-二硫代双-1-丙磺酸二钠盐、3-巯基丙烷磺酸钠盐、巯基苯并咪唑组成的组中选择的一种或多种。

4、进一步地，上述胶原蛋白的重均分子量为3000-6000。

5、进一步地，上述含硫杂环结构的光亮剂包括从四氢噻唑硫酮、二苯基乙烯基吡啶和2-羟基苯硫脲组成的组中选择的一种或多种。

6、进一步地，上述含氮类高分子整平剂包括聚乙烯亚胺类化合物，优选含氮类高分子整平剂包括从聚乙烯亚胺烷基化合物、聚乙烯亚胺烷或乙氧基聚乙烯亚胺组成的组中选择的一种或多种。

7、进一步地，上述醚类化合物包括冠醚类化合物，优选醚类化合物包括从9-冠-3、12-冠-4、15-冠-5、18-冠-6、苯并-12-冠-4、苯并-15-冠-5、苯并-18-冠-6、苯并-21-冠-7组成的组中选择的一种或多种。

8、进一步地，以重量份计，上述电解液添加剂包括：有机二价硫化物40-45份、胶原蛋白20-35份、四氢噻唑硫酮30-45份、聚乙烯亚胺类化合物35-50份、氯离子20-30份和冠醚类化合物60-70份，有机二价硫化物包括3,3’-二硫代双-1-丙磺酸二钠盐或3-巯基丙烷磺酸钠盐。

9、本申请的第二方面，提供了一种电解铜箔的生产方法，包括如下步骤：(1)将金属单质铜金属溶解于电解液中，电解液包括硫酸-硫酸铜溶液和添加剂，添加剂为上述任一种的电解液添加剂；(2)对金属单质铜进行电解处理得到原箔；(3)将原箔洗涤、钝化，得到铜箔。

10、进一步地，上述电解液中铜离子浓度为75g/l-100g/l，和/或硫酸浓度为90g/l-140g/l。

11、进一步地，上述有机二价硫化物在电解液中的含量为15mg/l-60mg/l；胶原蛋白在电解液中的含量为10mg/l-40mg/l；四氢噻唑硫酮在电解液中的含量为5mg/l-45mg/l；含氮类高分子整平剂在电解液中的含量为10mg/l-70mg/l；醚类化合物在电解液中的含量为20mg/l-90mg/l；氯离子在电解液中的含量为15-40ppm。

12、进一步地，上述电解的条件选自以下任意一种或多种：电解的温度为40℃-60℃，电解液的上液流量为40m3/h-50m3/h，电解的电流密度为6000a/m2-7000a/m2。

13、本申请的第三方面，提供了一种电解铜箔，该电解铜箔满足以下条件中的至少两者：抗拉强度在480mpa-550mpa之间，延伸率为6-8，晶粒粒径为0.4μm-0.5μm，孪晶比例为52％-70％。

14、本申请的第四方面，提供了一种电解铜箔，该电解铜箔采用上述任一种的生产方法得到。

15、本申请的添加剂不仅采用有机二价硫化物作为光亮剂使用，而且同时采用了含有硫杂环结构的光亮剂，该含硫杂环结构的光亮剂与含氮类高分子整平剂协同配合，可以获得具有极高的抗拉强度的铜箔，并有效提升铜箔的延伸率，同时该类铜箔表面稳定性优秀。

技术特征：

1.一种电解铜箔用电解液添加剂，其特征在于，以重量份计，所述电解液添加剂包括：

2.根据权利要求1所述的电解液添加剂，其特征在于，所述有机二价硫化物包括从3,3’-二硫代双-1-丙磺酸二钠盐、3-巯基丙烷磺酸钠盐、巯基苯并咪唑组成的组中选择的一种或多种。

3.根据权利要求1或2所述的电解液添加剂，其特征在于，所述胶原蛋白的重均分子量为3000-6000。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的电解液添加剂，其特征在于，所述含硫杂环结构的光亮剂包括从四氢噻唑硫酮、二苯基乙烯基吡啶和2-羟基苯硫脲组成的组中选择的一种或多种。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的电解液添加剂，其特征在于，所述含氮类高分子整平剂包括聚乙烯亚胺类化合物，优选所述含氮类高分子整平剂包括从聚乙烯亚胺烷基化合物、聚乙烯亚胺烷或乙氧基聚乙烯亚胺组成的组中选择的一种或多种。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的电解液添加剂，其特征在于，所述醚类化合物包括冠醚类化合物，优选所述醚类化合物包括从9-冠-3、12-冠-4、15-冠-5、18-冠-6、苯并-12-冠-4、苯并-15-冠-5、苯并-18-冠-6、苯并-21-冠-7组成的组中选择的一种或多种。

7.根据权利要求1至6中任一项所述的电解液添加剂，其特征在于，以重量份计，所述电解液添加剂包括：

8.一种电解铜箔的生产方法，其特征在于，包括如下步骤：

9.根据权利要求8所述的生产方法，其特征在于，所述电解液中铜离子浓度为75g/l-100g/l，和/或硫酸浓度为90g/l-140g/l。

10.根据权利要求8或9所述的生产方法，其特征在于，所述有机二价硫化物在电解液中的含量为15mg/l-60mg/l；所述胶原蛋白在电解液中的含量为10mg/l-40mg/l；所述四氢噻唑硫酮在电解液中的含量为5mg/l-45mg/l；所述含氮类高分子整平剂在电解液中的含量为10mg/l-70mg/l；所述醚类化合物在电解液中的含量为20mg/l-90mg/l；所述氯离子在电解液中的含量为15-40ppm。

11.根据权利要求8至10中任一项所述的生产方法，其特征在于，所述电解的条件选自以下任意一种或多种：

12.一种电解铜箔，其特征在于，所述电解铜箔满足以下条件中的至少两者：

13.一种电解铜箔，其特征在于，所述电解铜箔采用权利要求8至11中任一项所述的生产方法得到。

技术总结
本发明公开了一种电解铜箔用电解液添加剂、高抗高延电解铜箔及其生产方法。一种电解铜箔用电解液添加剂，以重量份计，电解液添加剂包括：有机二价硫化物15‑60份、胶原蛋白10‑40份、含硫杂环结构的光亮剂5‑45份、含氮类高分子整平剂10‑70份、氯离子15‑40份和醚类化合物20‑90份。本申请的添加剂不仅采用有机二价硫化物作为光亮剂使用，而且同时采用了含有硫杂环结构的光亮剂，该含硫杂环结构的光亮剂与含氮类高分子整平剂协同配合，可以获得具有极高的抗拉强度的铜箔，并有效提升铜箔的延伸率，同时该类铜箔表面稳定性优秀。

技术研发人员：杨帅国,文敏,江泱,董朝龙,何博通
受保护的技术使用者：九江德福科技股份有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/14