本发明属于电化学电子器件领域，具体涉及一种三维孔状铜箔及其制备方法。
背景技术：
三维多孔铜箔是一种具有均匀孔状结构的铜箔材料，此孔状铜箔在电化学电子器件领域有着广泛的应用，尤其是可作为锂离子电池、锂离子电容器的集流体，铜箔作为锂离子电池阳极材料的集流体的主要功能是将电池活性物质产生的电流汇集起来，以便形成较大的电流对外输出。
锂离子电池是目前广泛使用的商业电池，具有比容量大，能量密度高，体积小，重量轻等优点。目前锂离子电池工业中最常用的阳极材料通常为石墨、半石墨化的碳材料，阳极的电集流体通常为铜箔，铜箔具有良好的导电性、质地较软有利于粘结、制造技术较成熟、价格相对低廉等优势，因此被选择作为锂离子电池集流体的主要材料。在铜箔表面涂敷阳极活性材料，形成锂离子电池的阳极片。在阳极片中，铜箔的质量所占据的比例为30～40％，在整个电池中，铜箔的质量占比约为10％，如果在阳极片中，减少铜箔的质量，就可以在一定程度上减少电池的总质量，提升电池单位质量的比容量，使用三维多孔铜箔是一个有效的途径。使用三维多孔铜箔作为锂离子电池集流体，可以增加与活性物质的接触面积，从而增加锂离子电池的放电容量；且能有效阻止锂离子电池在工作过程中因反应所生产的金属铜枝晶，增强电池的安全性能，减小电池内阻，有效增加电池使用寿命。
目前，多孔铜箔制备方法有很多，比如电沉积法、机械冲孔和热处理法等，唐李晟(专利号cn102931414a)报道了一种电沉积制备多孔铜箔的方法，首先在电解铜箔的电沉积辊表面上进行局部绝缘处理，形成网点状的图形，再进行电解铜箔的电沉积工艺，沉积后得到与电绝缘区域的网点图形一致的网孔状的铜箔。这种方法虽然减少了锂离子电池阳极片中的铜箔质量比重，提高电池的单位质量比容量，但是此制备方法步骤复杂，需要控制电沉积诸多工艺参数。
技术实现要素：
鉴于此，本发明所要解决的技术问题是：通过简易制备三维多孔铜箔，可减少锂离子电池阳极电集流体铜箔的质量，提升锂离子电池单位质量的比容量，从而增加锂离子电池的放电容量。
为了解决这一技术问题，本发明采用的技术方案是：
一种锂离子电池阳极集流体用三维多孔铜箔的制备方法，其特征在于：以铜箔为原料，采用制浆涂敷法，首先制备出硫碳复合材料，再将硫碳复合材料制成均匀的浆料并涂敷在铜箔上，室温下晾干，最后对铜箔进行清洁处理，得到三维多孔铜箔，用作锂离子电池阳极集流体。
进一步地，用于制备硫碳复合材料的材料是普通硫粉和碳粉，制备过程使用的是市售厚度为7-15μm铜箔。
本发明具体制备步骤为：
1)制备硫碳复合材料：利用球磨机球磨硫和碳，使得硫碳均匀混合；
2)制备浆料并涂敷：制备均匀分散的硫碳复合材料浆料，将浆料涂敷在铜箔上，室温下晾干；
3)对铜箔进行处理：将干燥的硫碳材料除去，清洗得到的多孔铜箔。
进一步地，制备硫碳复合材料的步骤可包括：将硫粉和碳粉末按一定的比例放入球磨机中，在200-500r/min的转速下球磨3-6小时，使得硫和碳均匀的混合。
进一步地，制备制备浆料并涂敷的步骤可包括：称取步骤1)得到的硫碳复合材料，放入装有搅拌磁子的玻璃搅拌瓶中，加入粘结剂pvdf(聚偏氟乙烯)，再加入溶剂nmp(n-甲基吡咯烷酮)，加入superp和粘结剂pvdf，硫碳复合材料、superp和粘结剂pvdf粉末材料三者质量比8：1：1；再加入溶剂nmp(n-甲基吡咯烷酮,nmp与硫碳复合材料、superp和粘结剂pvdf粉末材料的质量比为3：1至8：1，将玻璃瓶密封并放到磁力搅拌机上搅拌至均匀浆料；将均匀的浆料涂敷在铜箔上，放置在室温下晾干，干燥后的硫碳材料已经脱离了铜箔，不再附着在铜箔表面。
进一步地，对铜箔进行处理的步骤可包括：将干燥的硫碳材料从铜箔上除去，使用无水乙醇对反应后的铜箔清洗，得到了三维多孔的铜箔，以此作为锂离子电池的阳极集流体。
本发明的优点
1)本发明制备出的三维孔状铜箔作为锂离子电池的阳极集流体，可以增加与活性物质的接触面积，从而增加锂离子电池的放电容量。
2)本发明制备出的三维孔状铜箔能有效阻止锂离子电池在工作过程中因反应所生产的金属铜枝晶，增强锂离子电池的安全性能，减小电池内阻，有效增加锂离子电池使用寿命，提高锂离子电池的能量密度。
3)本发明制备出的三维孔状铜箔，减少了铜箔自身的质量，就可以在一定程度上减少锂离子电池的总质量，从而提升锂离子电池单位质量的比容量。
4)本发明不需要复杂的制备过程，工艺流程短，制备过程简单易操作，耗时少，仪器设备廉价，节约能源，安全无污染，产率高，具有较好的可行性。
具体实施方式
下面结合具体实例对本发明作进一步的描述。
实施例1
一种锂离子电池阳极集流体用三维多孔铜箔的制备方法，以市售的厚度为15μm的单面光的电池级集流体用铜箔作为原料，所用铜箔为卷材，具体步骤如下：
步骤一：制备硫碳复合材料：
将硫粉和乙炔黑按7:3的比例放入球磨机中，在380r/min的转速下球磨4小时，使得硫和乙炔黑均匀的混合，从球磨罐中取出硫碳混合粉末，此时粉末无明显颜色差异，放到250目的筛子以筛选出粒径在61微米以下的s/c复合材料粉末。
步骤二：制备浆料并涂敷：
1)制备浆料，称取步骤一得到的硫碳复合材料16g放入装有搅拌磁子的玻璃搅拌瓶中，加入浓度为5g/100ml的粘结剂pvdf(以n-甲基吡咯烷酮为溶剂)溶液40ml，再加入40ml的溶剂nmp(n-甲基吡咯烷酮)，密封玻璃瓶，将玻璃瓶放到磁力搅拌机上搅拌至均匀浆料。再超声处理30分钟,得到分散均匀的浆料。
2)涂敷，将分散均匀的浆料涂敷在铜箔上，放置在室温下晾干，等浆料晾干后铜箔已与硫均匀反应,干燥后的硫碳材料已经脱离了铜箔，不再附着在铜箔表面。
步骤三：对铜箔进行处理：
浆料晾干后铜箔已和硫均匀的反应，干燥后的硫碳材料已经脱离了铜箔，不再附着在铜箔表面。将干燥的硫碳材料从铜箔上除去，使用无水乙醇对反应后的铜箔清洗，得到了三维多孔的铜箔，以此作为锂离子电池的阳极集流体。
实施例2
一种锂离子电池阳极集流体用三维多孔铜箔的制备方法，以市售的厚度为15μm的双面光的电池级集流体用铜箔作为原料，所用铜箔为卷材，其余制备步骤、参数均与实施例1相同。
实施例3
一种锂离子电池阳极集流体用三维多孔铜箔的制备方法，以市售的厚度为10μm的单面光的电池级集流体用铜箔作为原料，所用铜箔为卷材，其余制备步骤、参数均与实施例1相同。
实施例4
本实施例中，将硫粉和乙炔黑按6:4的比例放入球磨机中，其余制备步骤、参数均和所用铜箔均与实施例1相同。
实施例5
本实施例中，将硫粉和乙炔黑按5:5的比例放入球磨机中，其余制备步骤、参数均和所用铜箔均与实施例1相同。