一种铜箔复合添加剂及制备晶面高度取向电解铜箔的方法与流程

本发明涉及铜箔生产，更具体地说，涉及一种铜箔复合添加剂及其制备晶面高度取向电解铜箔的方法。

背景技术：

1、近年来，随着锂电池的要求越来越高，对锂电铜箔的性能提出了更高的要求。比如针对高能量密度的需求，铜箔一方面要求薄化，达到单位质量铜箔具有更大的可涂负极材料面积；另一方面是铜箔在固定的涂敷面积上涂敷更多的活性物质，涂敷了更多负极活性物质的铜箔在后续电池制程中的辊压步骤就需要承受更大的压力，因此需要抗拉强度高的铜箔。

2、铜箔添加剂目前常用的是含硫有机添加剂，如聚二硫二丙烷磺酸钠，3-巯基-1-丙烷磺酸钠和硫脲等，通过控制铜箔晶粒的晶核形成及生长速率，达到铜箔颗粒大小的部分以及铜箔表面的平整度的调控从而控制铜箔的抗拉强度和延伸率。但这些传统的添加剂原材料制备添加剂后，铜箔的抗拉强度一般在320-370mpa，抗拉强度有待提高。

3、根据文献记载，铜箔晶粒中(111)面占比越高，铜箔抗拉强度越高，因此开发一种添加剂，使其能有效促使铜箔(111)面的高度取向生长，从而实现高抗拉强度铜箔的生产。

技术实现思路

1、针对现有技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一种复合添加剂，然后混合添加到主电解液中，从而通过影响铜离子沉积反应速率改变镀层的微观结构和形貌，从而制备出高抗拉的电解铜箔。

2、为解决上述问题，本发明采用如下的技术方案。一种电解铜箔复合添加剂，复合添加剂包括：

3、添加剂a，该添加剂a为磺化硫杂杯[4]芳烃、磺化硫杂杯[6]芳烃和磺化硫杂杯[8]芳烃中的至少一种，作为光亮剂；

4、添加剂b，作为湿润剂；

5、添加剂c，作为整平剂。

6、优选地，所述添加剂b为乙二醇、聚氧乙烯醚、聚丙烯酰胺、黄原胶中的至少一种。

7、优选地，所述添加剂c为明胶或胶原蛋白。

8、优选地，所述添加剂b中，乙二醇的分子量为6000-9000mw。

9、优选地，所述添加剂c中，明胶或胶原蛋白的分子量为2000-5000mw。

10、一种高抗拉电解铜箔的制备方法，包括以下步骤：

11、s1，电解液的制备，将金属铜加入含硫酸的溶铜罐中，鼓入空气，溶解得到硫酸铜电解液；

12、s2，在步骤s1中加入氯化铵，得到主电解液；

13、s3，在步骤s2中加入复合添加剂；

14、s4，在步骤s3得到的电解液输送至生箔机得到铜箔。

15、优选地，生铂机生铂过程中换热器温度设定为50-55℃，输送流量为46-58m3/h，电流密度为40-46a/dm2

16、优选地，在完成步骤s后，所述添加剂a在电解液中的浓度为100-160ppm；所述添加剂b在电解液中的浓度为20-40ppm；所述添加剂c在电解液中的浓度为5-45ppm；铜离子浓度为70-130g/l，氢离子浓度为80-130g/l，氯离子浓度为15-35ppm。

17、优选地，所述添加剂a、添加剂b、添加剂c分别先在50-55℃下搅拌溶解，然后依次加入到主电解液中。

18、优选地，所述金属铜为金属铜线，铜含量≥99.5％，且铁含量不超过0.5％，铜箔厚度为6um。

19、与现有技术相比，本发明有益效果：

20、以水溶性杯芳烃为代表的磺化硫杂杯芳烃，因其对金属强的包合配位能力和良好的键合选择性能成为sps含硫化学物的替代品。磺化硫杂杯芳烃可以利用羟基和硫官能团吸附在阴极面上，另一端的磺酸阴离子吸附铜离子。由于磺化硫杂杯芳烃的刚性结构，吸附在阴极上的杯芳烃形成以磺酸基向上的定向排列。硫杂芳香烃可利用磺酸基和羟基吸附水合铜离子中水分子，得到裸露的铜离子。进入通过上缘进入环腔的铜离子，会与杯芳烃的硫桥键发生络合，且杯芳烃下缘的环腔较小，使铜不能在阴极上析出。铜离子只能从杯芳烃边缘向阴极靠近，导致铜晶粒的定向生长，同时铜离子析出的过电位增加，根据能量最低原则，有利于铜的(111)晶面析出，进而提高铜箔的抗拉强度。

技术特征：

1.一种电解铜箔复合添加剂，复合添加剂包括：

2.根据权利要求1的所述的一种电解铜箔添加剂，其特征在于：所述添加剂b为乙二醇、聚氧乙烯醚、聚丙烯酰胺、黄原胶中的至少一种。

3.根据权利要求1的所述的一种电解铜箔添加剂，其特征在于：所述添加剂c为明胶或胶原蛋白。

4.根据权利要求2的所述的一种电解铜箔添加剂，其特征在于：所述添加剂b中，乙二醇的分子量为6000-9000mw。

5.根据权利要求3的所述的一种电解铜箔添加剂，其特征在于：所述添加剂c中，明胶或胶原蛋白的分子量为2000-5000mw。

6.一种制备晶面高度取向电解铜箔的方法，其特征在于,采用如权利要求1-5任意一项所述的一种电解铜箔添加剂，包括以下步骤：

7.根据权利要求6所述的一种制备晶面高度取向电解铜箔的方法，其特征在于：生铂机生铂过程中换热器温度设定为50-55℃，输送流量为46-58m3/h，电流密度为40-46a/dm2

8.根据权利要求6所述的一种制备晶面高度取向电解铜箔的方法，其特征在于：在完成步骤s后，所述添加剂a在电解液中的浓度为100-160ppm；所述添加剂b在电解液中的浓度为20-40ppm；所述添加剂c在电解液中的浓度为5-45ppm；铜离子浓度为70-130g/l，氢离子浓度为80-130g/l，氯离子浓度为15-35ppm。

9.根据权利要求6所述的一种制备晶面高度取向电解铜箔的方法，其特征在于：所述添加剂a、添加剂b、添加剂c分别先在50-55℃下搅拌溶解，然后依次加入到主电解液中。

10.根据权利要求6所述的一种制备晶面高度取向电解铜箔的方法，其特征在于：所述金属铜为金属铜线，铜含量≥99.5％，且铁含量不超过0.5％，铜箔厚度为6um。

技术总结
本发明公开了一种铜箔复合添加剂及制备晶面高度取向电解铜箔的方法，复合添加剂包括：添加剂A，该添加剂A为磺化硫杂杯[4]芳烃、磺化硫杂杯[6]芳烃和磺化硫杂杯[8]芳烃中的至少一种；由于磺化硫杂杯芳烃的刚性结构，吸附在阴极上的杯芳烃形成以磺酸基向上的定向排列。硫杂芳香烃可利用磺酸基和羟基吸附水合铜离子中水分子，得到裸露的铜离子。进入通过上缘进入环腔的铜离子，会与杯芳烃的硫桥键发生络合，且杯芳烃下缘的环腔较小，使铜不能在阴极上析出。铜离子只能从杯芳烃边缘向阴极靠近，导致铜晶粒的定向生长，同时铜离子析出的过电位增加，根据能量最低原则，有利于铜的(111)晶面析出，进而提高铜箔的抗拉强度。

技术研发人员：王伟,李敏,吴小华,练泽,李琪,林国华,杜健,余玺
受保护的技术使用者：江西鑫铂瑞科技股份有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/5/16