用于制备电解铜箔的添加剂、电解铜箔及其制备方法与流程

本发明涉及电解铜箔，特别是涉及一种用于制备电解铜箔的添加剂、电解铜箔及其制备方法。

背景技术：

1、电解铜箔作为新能源产业的重要材料之一，需要其有优异的性能。但是在应用过程中经常出现电解铜箔断裂的情况，比如作为锂电池负极的集流体和活性物质载体，在电池应用过程中经常会有负极集流体铜箔断裂的情况发生，其主要原因是电解铜箔的韧性差、延伸率过低导致。

2、针对此问题，目前主要的解决方式是利用添加剂调节铜离子沉积时的晶面取向，避免更多柱状晶的生成，从而改善电解铜箔中的晶界滑移。但是目前使用的添加剂依然无法实现电解铜箔同时具备高延伸率和高抗拉强度。

技术实现思路

1、基于此，有必要针对上述问题，提供一种用于制备电解铜箔的添加剂、电解铜箔及其制备方法，采用所述添加剂制备得到的电解铜箔具有优异的延伸率和抗拉强度。

2、一种用于制备电解铜箔的添加剂，所述添加剂包括功能碳纳米管、光亮剂、整平剂以及润湿剂，其中，所述功能碳纳米管的表面基团能够与所述光亮剂反应生成类硫脲基。

3、在其中一个实施例中，所述光亮剂选自聚二硫二丙烷磺酸钠及/或十二烷基磺酸钠。

4、在其中一个实施例中，所述功能碳纳米管的表面基团包括氨基，所述功能碳纳米管的改性方法包括：将碳纳米管置于含氮有机物溶液中进行功能化改性，得到表面带有氨基的功能碳纳米管。

5、在其中一个实施例中，所述功能碳纳米管的表面还包括有亲水基团，所述亲水基团包括羟基及/或羧基。

6、在其中一个实施例中，当制备6μm的电解铜箔时，所述添加剂包括5mg/l-30mg/l的所述功能碳纳米管、7mg/l-17mg/l的所述光亮剂、8mg/l-18mg/l的所述整平剂以及5mg/l-15mg/l的所述润湿剂。

7、在其中一个实施例中，当所述电解铜箔的厚度每增加1μm时，所述功能碳纳米管、所述光亮剂、所述整平剂以及所述润湿剂在所述添加剂中的浓度分别提高40％-100％、5％-20％、5％-20％、10％-40％；

8、当所述电解铜箔的厚度每减小1μm时，所述功能碳纳米管、所述光亮剂、所述整平剂以及所述润湿剂在所述添加剂中的浓度分别降低30％-70％、10％-50％、20％-60％、20％-60％。

9、在其中一个实施例中，所述整平剂选自明胶及/或聚乙烯亚胺；

10、及/或，所述润湿剂选自聚乙二醇及/或羟乙基纤维素。

11、在其中一个实施例中，所述润湿剂选自聚乙二醇和羟乙基纤维素，且所述聚乙二醇与所述羟乙基纤维素的浓度比为1:1-1:3。

12、一种电解铜箔的制备方法，包括以下步骤：

13、将功能碳纳米管、光亮剂、整平剂以及润湿剂与硫酸铜溶液混合得到电解液，其中，所述功能碳纳米管的表面基团能够与所述光亮剂反应生成类硫脲基；

14、经过电解生箔、钝化处理和热处理，得到电解铜箔。

15、在其中一个实施例中，所述功能碳纳米管的制备包括以下步骤：

16、将碳纳米管置于含氮有机物溶液中进行功能化改性，得到表面带有氨基的功能碳纳米管。

17、在其中一个实施例中，所述含氮有机物溶液选自氨水、乙胺、乙二胺、水合肼或苯胺中的至少一种。

18、一种采用如上述所述的电解铜箔的制备方法得到的电解铜箔。

19、在其中一个实施例中，所述电解铜箔厚度小于6μm时，所述电解铜箔的抗拉强度大于或等于500mpa，延伸率大于或等于13％；

20、及/或，所述电解铜箔厚度大于或等于6μm时，所述电解铜箔的抗拉强度大于或等于350mpa，延伸率大于或等于15％；

21、及/或，所述电解铜箔厚度大于或等于9μm时，所述电解铜箔的抗拉强度大于或等于450mpa，延伸率大于或等于20％。

22、本发明用于制备电解铜箔的添加剂中，所述功能碳纳米管的表面基团能够与光亮剂发生特定的反应生成类硫脲基，再配合整平剂和润湿剂的作用以及添加剂的浓度的控制，使得在制备电解铜箔时有利于(111)晶面与(200)晶面的择优取向；同时，由于碳纳米管自身具有高模量、高强度以及纤维的结构特性，有利于抑制柱状晶生成，填补晶粒间的空隙，同时能够减少针孔等瑕疵，增强晶粒间的结合力，从而提高电解铜箔的塑性。因此，采用本发明的添加剂，可以使得制备得到的电解铜箔同时具备优异的延伸率和抗拉强度。

技术特征：

1.一种用于制备电解铜箔的添加剂，其特征在于，所述添加剂包括功能碳纳米管、光亮剂、整平剂以及润湿剂，其中，所述功能碳纳米管的表面基团能够与所述光亮剂反应生成类硫脲基。

2.根据权利要求1所述的用于制备电解铜箔的添加剂，其特征在于，所述光亮剂选自聚二硫二丙烷磺酸钠及/或十二烷基磺酸钠。

3.根据权利要求1所述的用于制备电解铜箔的添加剂，其特征在于，所述功能碳纳米管的表面基团包括氨基，所述功能碳纳米管的改性方法包括：将碳纳米管置于含氮有机物溶液中进行功能化改性，得到表面带有氨基的功能碳纳米管。

4.根据权利要求1所述的用于制备电解铜箔的添加剂，其特征在于，所述功能碳纳米管的表面还包括有亲水基团，所述亲水基团包括羟基及/或羧基。

5.根据权利要求1所述的用于制备电解铜箔的添加剂，其特征在于，当制备6μm的电解铜箔时，所述添加剂包括5mg/l-30mg/l的所述功能碳纳米管、7mg/l-17mg/l的所述光亮剂、8mg/l-18mg/l的所述整平剂以及5mg/l-15mg/l的所述润湿剂。

6.根据权利要求5所述的用于制备电解铜箔的添加剂，其特征在于，当所述电解铜箔的厚度每增加1μm时，所述功能碳纳米管、所述光亮剂、所述整平剂以及所述润湿剂在所述添加剂中的浓度分别提高40％-100％、5％-20％、5％-20％、10％-40％；

7.根据权利要求1-6任一项所述的用于制备电解铜箔的添加剂，其特征在于，所述整平剂选自明胶及/或聚乙烯亚胺；

8.根据权利要求7所述的用于制备电解铜箔的添加剂，其特征在于，所述润湿剂选自聚乙二醇和羟乙基纤维素，且所述聚乙二醇与所述羟乙基纤维素的浓度比为1:1-1:3。

9.一种电解铜箔的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

10.根据权利要求9所述的电解铜箔的制备方法，其特征在于，所述功能碳纳米管的制备包括以下步骤：

11.根据权利要求10所述的电解铜箔的制备方法，其特征在于，所述含氮有机物溶液选自氨水、乙胺、乙二胺、水合肼或苯胺中的至少一种。

12.一种采用如权利要求9-11任一项所述的电解铜箔的制备方法得到的电解铜箔。

13.根据权利要求12所述的电解铜箔，其特征在于，所述电解铜箔厚度小于6μm时，所述电解铜箔的抗拉强度大于或等于500mpa，延伸率大于或等于13％；

技术总结
本发明涉及一种用于制备电解铜箔的添加剂、电解铜箔及其制备方法。所述添加剂包括功能碳纳米管、光亮剂、整平剂以及润湿剂，其中，所述功能碳纳米管的表面基团能够与所述光亮剂反应生成类硫脲基。采用本发明所述添加剂制备得到的电解铜箔同时具有优异的延伸率和抗拉强度。

技术研发人员：陈倩倩,冯涛,罗冲,袁智斌,王树光
受保护的技术使用者：甘肃海亮新能源材料有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/4/17