具有超薄抗氧化层的铜箔、其制备方法及应用

本发明涉及一种铜箔的制备方法，具体涉及一种具有超薄抗氧化层的铜箔及其制备方法与应用，属于铜箔制备。

背景技术：

1、电解铜箔具有生产工艺成本低、厚度薄(11μm/6μm)安全性好等优势，是制作覆铜板的关键材料，现阶段，覆铜板被广泛用于各类电子产品(如手机、可穿戴设备)、新能源汽车等领域，尤其是锂离子电池负极材料。铜箔相关产品长期暴露在潮湿的环境中会加速其氧化腐蚀过程，进而影响其使用寿命。为提高铜箔的抗氧化性及耐蚀性，钝化是最常见的表面处理工艺。通常情况下，用于锂离子电池的铜箔都需进行钝化处理，用来防止铜箔相关产品的氧化腐蚀，进而延长其使用寿命。现阶段，在传统的钝化工艺中，使用较多的钝化技术是含铬(铬酸盐)钝化工艺，该工艺操作简单，成本低，且钝化膜能够自我修复，然而，实际生产中，金属铬属于有毒重金属，对人体存在致癌风险，已被列为3类致癌物清单中，对身体健康和环境的危害都不可忽略。此外在铜箔的后处理中，会产生含铬的废水，使得水处理成本加剧，不利于环境的可持续发展。因此，开发高效环保、无铬的抗氧化钝化工艺，在工业应用领域如锂电企业实际生产中是相当重要的，具有重要意义。

技术实现思路

1、本发明的主要目的在于提供一种具有超薄抗氧化层的铜箔及其制备方法，以克服现有技术中的不足。

2、本发明的另一个目的在于提供所述具有超薄抗氧化层的铜箔的应用。

3、为实现上述发明目的，本发明采用了如下技术方案：

4、本发明实施例提供了一种具有超薄抗氧化层的铜箔的制备方法，其包括：

5、以待处理铜箔作为阴极，使所述阴极、阳极与电解液构成电化学反应体系，所述电解液具有络合体系的特征，所述电解液包括焦磷酸盐和/或柠檬酸盐、镍盐、铈盐、钼酸盐和功能添加剂；

6、使所述电化学反应体系通电，利用恒电流沉积法，在待处理铜箔表面电沉积形成超薄抗氧化层，制得具有超薄抗氧化层的铜箔。

7、在一些实施方案中，所述恒电流沉积法的工艺条件包括：电流密度为10～100ma/cm2，电解液的温度为20～50℃，电沉积的时间为1～10s，电解液的搅拌速度为100～500rpm。

8、本发明实施例还提供了由前述制备方法制得的具有超薄抗氧化层的铜箔。

9、本发明实施例还提供了所述具有超薄抗氧化层的铜箔于制备钠离子电池中的应用。

10、与现有钝化工艺相比，本发明的有益效果在于：

11、本发明提供的制备具有超薄抗氧化层的铜箔的方法通过在络合体系中对铜箔表面进行恒电流沉积处理，该钝化工艺不含铬，制备所需时间短，得到的铜箔样品在保持原铜箔外观形貌的基础上且在150℃高温条件和50℃、80％湿度条件下均具有较理想的抗氧化性能，使得该材料有望在更多领域内应用。

技术特征：

1.一种具有超薄抗氧化层的铜箔的制备方法，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述电解液中焦磷酸盐和/或柠檬酸盐的浓度为50～300g/l，镍盐的浓度为10～80g/l，铈盐的浓度为1～10g/l，钼酸盐的浓度为1～20g/l，功能添加剂的浓度为10～100g/l。

3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述焦磷酸盐包括焦磷酸钠；和/或，所述柠檬酸盐包括柠檬酸钠；和/或，所述镍盐包括硫酸镍、氯化镍、硝酸镍中的任意一种或两种以上的组合；和/或，所述铈盐包括水合硫酸铈、硝酸铈中的任意一种或两种的组合；和/或，所述钼酸盐包括钼酸钠；和/或，所述功能添加剂包括铵盐、edta盐和酒石酸盐中的任意一种或两种以上的组合，优选包括氯化铵、edta-2na和酒石酸钾钠中的任意一种或两种以上的组合。

4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，包括：采用氨水调节电解液的ph值为6～10。

5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述恒电流沉积法的工艺条件包括：电流密度为10～100ma/cm2，电解液的温度为20～50℃，电沉积的时间为1～10s，电解液的搅拌速度为100～500rpm。

6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述阳极包括惰性电极，优选为铂片或不锈钢基惰性金属氧化物涂层电极。

7.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于还包括：在对所述电化学反应体系通电之前，先对待处理铜箔进行超声预处理；优选的，所述超声预处理包括以盐酸、丙酮和乙醇依次对待处理铜箔进行超声预处理，尤其优选的，所述盐酸的浓度小于0.1mol/l。

8.由权利要求1-7中任一项所述制备方法制得的具有超薄抗氧化层的铜箔。

9.根据权利要求8所述的具有超薄抗氧化层的铜箔，其特征在于：所述超薄抗氧化层的厚度为1～20nm；和/或，所述超薄抗氧化层的成分包括ni-mo-ce三元合金。

10.权利要求8-9中任一项所述的具有超薄抗氧化层的铜箔于制备钠离子电池中的应用。

技术总结
本发明公开了一种具有超薄抗氧化层的铜箔、其制备方法及应用。所述制备方法包括：以待处理铜箔作为阴极，使所述阴极、阳极与电解液构成电化学反应体系，所述电解液具有络合体系的特征，所述电解液包括焦磷酸盐和/或柠檬酸盐、镍盐、铈盐、钼酸盐和功能添加剂；使所述电化学反应体系通电，利用恒电流沉积法，在待处理铜箔表面电沉积形成超薄抗氧化层，制得具有超薄抗氧化层的铜箔。本发明提供的制备具有超薄抗氧化层的铜箔的方法通过在络合体系中对铜箔表面进行恒电流沉积处理，该钝化工艺不含铬，制备所需时间短，得到的铜箔样品在保持原铜箔外观形貌的基础上且具有较理想的抗氧化性能，使得该材料有望在更多领域内应用。

技术研发人员：季霞芳,张波,李武,徐慧云,张万珍,钱玉龙,赵玉祥,马悦,索玲,王欣玉,黄金望,李雪婷,舒永琪,梁建
受保护的技术使用者：中国科学院青海盐湖研究所
技术研发日：
技术公布日：2024/5/16