[發明專利]一種鋰離子電池微孔銅箔的制備方法

在審

• 申請號: 201810805486.4
• 申請日: 2018-07-20
• 公開（公告）號: CN108893761A
• 公開（公告）日: 2018-11-27
• 發明（設計）人: 李麗;楊祥魁;徐樹民;牛宗偉;孟建兵
• 申請（專利權）人: 山東理工大學
• 主分類號: C25D1/04
• 分類號: C25D1/04;C25D1/10;C25D3/38;C25D5/20;C25D7/06;C25D17/12
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本發明公開了一種鋰離子電池微孔銅箔的制備方法，屬于直接轉變化學能為電能的裝置技術領域，其包括制電解液和制微孔銅箔兩步，其中所用陰極輥經（a）加工鈦合金板：用陣列針狀電極電火花加工鈦合金板的表面，使鈦合金板的表面布滿與陣列針狀電極相對應的微孔；（b）涂覆絕緣材料：在鈦合金板上涂覆絕緣材料，使絕緣材料填充滿鈦合金板表面的微孔；（c）研磨拋光：在研磨料和油液的作用下對鈦合金板進行磁性研磨；（d）卷繞制輥：將鈦合金板纏繞在圓柱輥上并首尾無縫拼接四步制得。此方法可用技術成熟的銅箔制備工藝制得，且微孔的分布、大小均易于控制，從而使得微孔銅箔在導電性和力學性能上更加可控與穩定。

技術領域

本發明屬于直接轉變化學能為電能的裝置技術領域，具體涉及一種鋰離子電池微孔銅箔的制備方法。

背景技術

鋰離子電池由于具有較好的循環壽命、較高的工作電壓以及較少的污染等優點，被廣泛應用于電動工具、電動車、航空航天以及大型儲能電源系統等眾多領域。鋰電池的研究隨之不斷深入，通過開發新型的電極材料，使其具有更高的容量以及更優異的電化學循環性能。在研究中發現，優良的負極集流體不僅要具有良好的導電性能和力學性能，還能均勻承載負極活性物質，這就對負極材料提出了更高的要求。

新型負極集流體的研發受到了更多的關注，其中多孔狀銅箔集流體具有較大的表面積，一方面可以為負極活性材料提供較好的體積變化緩沖空間，增強兩者之間的結合力，進而增強電池的循環性能，并增大電池容量；另一方面，采用合金負極時，可通過電沉積的方法使活性材料附著在集流體上，簡化了制備工藝，減少了生產成本。

中國發明專利申請201510407136.9提供了一種微孔銅箔的制作方法、微孔銅箔及其制作設備，其在具有凸點的陰極輥上電鍍銅箔，利用陰極輥具有的特定的凸點結構形成銅箔上的微孔，此種方法制備的銅箔雖然一定程度上增大了銅箔的表面積，但其制備的微孔普遍比較大，銅箔不平整，微孔處呈外凸狀，影響活性材料分布的均勻性。

還有在銅箔上涂聚合物鑄膜液，利用加濕器對銅箔上的聚合物鑄膜液進行加濕處理，或在非溶劑中進行聚合物的相轉化，直到聚合物鑄膜液發生相轉移形成微孔。也有利用固-氣共晶冷凝法制備多孔銅的，都存在孔徑大，甚至柱狀孔的問題。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是提供一種鋰離子電池微孔銅箔的制備方法，采用該陰極輥可用普通電鍍銅箔的技術來制備微孔分布規律且大小均勻易控的微孔銅箔。

為解決上述技術問題，本發明的技術方案是：設計一種鋰離子電池微孔銅箔的制備方法，其特征在于：包括以下步驟：

（1）制電解液：由五水硫酸銅和硫酸混合成電解液，五水硫酸銅在電解液中的濃度為100～400g/L，硫酸在電解液中的濃度為20～200g/L；

（2）制微孔銅箔：在溫度為30～40℃的環境下，在步驟（1）制得的電解液中安裝陰極輥，陰極輥的下半部浸沒在電解液中，陰極輥連接直流電源的負極，直流電源的正極連接工作電極板，工作電極板的工作面呈內凹的弧面狀且與陰極輥呈相對狀設置，工作電極板和陰極輥之間的間隔維持在5～15mm，電解液中的銅離子在陰極輥上電沉積形成微孔銅箔，微孔銅箔從陰極輥露出電解液的輥壁上牽引出，電解液中的電流密度為0.4～0.6A/cm²，電鍍時間為15～25秒；

在制備微孔銅箔的過程中，陰極輥還聯接超聲振動裝置，超聲振動裝置的振動頻率為20～25Hz，功率為300W；

所述陰極輥經由以下步驟制得：

（a）加工鈦合金板：用陣列針狀電極電火花加工鈦合金板的表面，使鈦合金板的表面布滿與陣列針狀電極相對應的微孔, 電火花加工的放電電流為0.6～0.9A、脈沖寬度為3～3.5us、脈沖間隔為5～7us，陣列針狀電極是由位于銅塊端壁上的多條順次排布的橫槽以及多條順次排布且切斷橫槽的豎槽形成；