一种基于脉冲电镀的电解铜箔制备方法与流程

1.本发明涉及电解铜箔的技术领域，具体来说，涉及一种基于脉冲电镀的电解铜箔制备方法。


背景技术：

2.电解铜箔是目前商业化锂电池所广泛使用的负极集流体，铜箔集流体在锂离子电池中起到收集和传输电荷，承载负极活性材料的功能。在锂离子电池充放电循环过程中由于锂离子在负极的嵌入和脱出对铜箔集流体的力学性能具有一定要求，在厚度和质量一定的条件下，开发更高抗拉强度和延伸率的铜箔对提升锂电池的性能具有重要的意义，此外对铜箔工业、储能设备、电动汽车等产业具有重要的价值。目前工业上对电解铜箔的生产主要基于直流电镀，直流电镀时，在电解液和阴极的界面处容易形成较厚的扩散层，使得阴极表面附近的金属离子浓度降低，阻碍了电沉积速度，此时加大电流密度时非但无法提高沉积速度，反而加剧析氢，使得电流效率低，镀层出现氢脆、针孔、烧焦等现象，降低镀层质量。


技术实现要素：

3.针对相关技术中的上述技术问题，本发明提供一种基于脉冲电镀的电解铜箔制备方法，能够解决上述问题。
4.为实现上述技术目的，本发明的技术方案是这样实现的：一种基于脉冲电镀的电解铜箔制备方法，包括以下步骤：s100、选择合适的电解液，并将电解液加入电解槽；s200、设置合适的电解液流速；s300、接入脉冲电源，设置平均电流密度为20～50a/dm2，脉宽为1～10ms，占空比为1～30%，脉冲波形为矩形波；s400、启动脉冲电源开始脉冲电解生箔。
5.进一步的，步骤s100中的电解液为温度在40～70℃内的含铜离子及必要添加剂的电解液，电解液的ph＞3。
6.进一步的，电解液中铜离子的含量为10～100g/l，添加剂包括含巯基的有机物（r-sh）、聚醚类有机物、表面活性剂、盐酸。
7.进一步的，步骤s100中的电解槽内使用钛金属制备成旋转辊作为阴极，阴极表面粗糙度ra＜1μm，将固定的半环绕阴极的多个不溶性基板作为阳极。
8.进一步的，步骤s200中的电解液流速为30～60m3/h。
9.本发明的有益效果：本申请通过控制脉冲参数，能够得到细小晶粒的铜箔；本申请通过控制脉冲参数，能够减弱析氢，从而减少孔洞的产生；通过本申请方法可使铜箔表面光滑均匀，不易产生缺陷。
附图说明
10.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
11.下面根据附图对本发明作进一步详细说明。
12.图1是本发明实施例所述的一种脉冲电源的脉冲波形示意图。
具体实施方式
13.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
14.根据本发明公开了一种基于脉冲电镀的电解铜箔制备方法，首先向电解槽中注入含有铜离子的电解液，铜离子浓度为10～100g/l，ph在3以上，然后将电解液温度加热至40～70℃，流速设置为30～60m3/h，最好向电解槽中注入其他必要添加剂，根据需求设定用量，则电解液准备完成，其中必要的添加剂包括含巯基的有机物（r-sh）、聚醚类有机物、表面活性剂、盐酸，含巯基的有机物（r-sh）为巯基乙醇、巯基乙酸、巯基乙酸乙酯、巯基乙胺和巯丙基三甲氧基硅烷组成的组中的一种或多种，聚醚类有机物嵌段聚醚l35(dow公司编号，下同)、嵌段聚醚l45、嵌段聚醚l61中的一种或多种，表面活性剂十二烷基磺酸钠和/或十二烷基硫酸钠。
15.接入脉冲电源（电源可采用水冷式脉冲整流器），设置平均电流密度为20～50a/dm2，脉宽为1～10ms，占空比为1～30%，脉冲波形为矩形波。具体为电流每次通断组成一个周期，一个周期内电流导通时间在1～10ms，占整个周期时长的1～30%。如图1所示为所用矩形波示意图，横坐标t为时间，纵坐标a为电流。电流接通状态时，具有很高的脉冲电流密度，形核速度大于生长速度。电流处于关断状态时，晶粒生长速度减慢，同时富集区的铜离子向贫乏区扩散，减弱浓差极化。这种控制电流周期性通断的方式使得晶粒形核速度远大于生长速度，使得结晶细致，同时减弱浓差极化，使得晶粒沉积均匀。
16.接通脉冲电源后，通过对阳极施加脉冲电流的方式进行电解，在电解过程中，铜离子以周期性的方式被还原到阴极表面，形成一层致密的铜箔，表面呈现出光滑、均匀的状态。铜箔沉积在旋转阴极辊表面上，通过剥离辊和收卷辊不断将辊面铜箔剥离收卷，实现连续电解。通过所述方法制得的铜箔特性如下，采集铜箔截面约3500个晶粒统计其平均等效圆直径为0.6μm，孪晶比例为40%，抗拉强度为750～800mpa，延伸率为5～6%，光泽度为110～140gs，箔面无透光点，均匀致密。
17.以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。


技术特征：
1.一种基于脉冲电镀的电解铜箔制备方法，其特征在于，包括以下步骤：s100、选择合适的电解液，并将电解液加入电解槽；s200、设置合适的电解液流速；s300、接入脉冲电源，脉冲波形为矩形波，设置平均电流密度为20～50a/dm2，脉宽为1～10ms，占空比为1～30%；s400、启动脉冲电源开始脉冲电解生箔。2.根据权利要求1所述的一种基于脉冲电镀的电解铜箔制备方法，其特征在于，步骤s100中的电解液为温度在40～70℃内的含铜离子及必要添加剂的电解液，电解液的ph＞3。3.根据权利要求2所述的一种基于脉冲电镀的电解铜箔制备方法，其特征在于，电解液中铜离子的含量为10～100g/l，添加剂包括含巯基的有机物（r-sh）、聚醚类有机物、表面活性剂、盐酸。4.根据权利要求1所述的一种基于脉冲电镀的电解铜箔制备方法，其特征在于，步骤s100中的电解槽内使用钛金属制备成旋转辊作为阴极，阴极表面粗糙度ra＜1μm，将固定的半环绕阴极的多个不溶性基板作为阳极。5.根据权利要求1所述的一种基于脉冲电镀的电解铜箔制备方法，其特征在于，步骤s200中的电解液流速为30～60m3/h。

技术总结
本发明公开了一种基于脉冲电镀的电解铜箔制备方法，包括以下步骤：选择合适的电解液，并将电解液加入电解槽；设置合适的电解液流速；接入脉冲电源，设置平均电流密度为20～50A/dm2，脉宽为1～10ms，占空比为1～30%，脉冲波形为矩形波；启动脉冲电源开始脉冲电解生箔。本申请通过控制脉冲参数，能够得到细小晶粒的铜箔；本申请通过控制脉冲参数，能够减弱析氢，从而减少孔洞的产生；通过本申请方法可使铜箔表面光滑均匀，不易产生缺陷。不易产生缺陷。不易产生缺陷。


技术研发人员：潘登 邵宇 江泱 蔡豫杰 漆龙武
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：2023.07.19
技术公布日：2023/9/23