[發(fā)明專利]一種石墨復合銅箔及其制備方法

有效

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• 申請日: 2019-12-30
• 公開（公告）號: CN110965085B
• 公開（公告）日: 2021-10-12
• 發(fā)明（設計）人: 梁建;張波;董亞萍;許志榕;王開林;徐慧云;荀庫;李武;李波;馮海濤;鄭竹林
• 申請（專利權(quán)）人: 中國科學院青海鹽湖研究所;禹象銅箔（浙江）有限公司
• 主分類號: C25D1/04
• 分類號: C25D1/04;C25D1/08;C25D15/00
• 代理公司: 南京利豐知識產(chǎn)權(quán)代理事務所(特殊普通合伙) 32256
• 代理人: 王茹;王鋒

本發(fā)明公開了一種石墨復合銅箔及其制備方法。所述制備方法包括：使陽極、陰極輥、電解液共同構(gòu)建電化學反應體系，所述電解液為包含銅離子和石墨顆粒的混合液，石墨顆粒的粒徑為500nm～500μm；向電解液體系通電進行電解反應，Cu²⁺在陰極輥表面電沉積生成金屬銅，同時將溶液中存在的石墨顆粒包裹在其中，形成內(nèi)部結(jié)構(gòu)和表面均含有石墨的石墨復合銅箔。本發(fā)明的石墨復合銅箔既擁有多孔銅箔的優(yōu)點，也可解決多孔銅箔中石墨顆粒與銅箔孔徑無法完全吻合的問題，銅箔內(nèi)部結(jié)構(gòu)因為被石墨填充而得到支撐，相比內(nèi)部存在大量空隙對的多孔銅箔導電和力學性能更好，銅箔表面分布有大量石墨顆粒，同樣可顯著提升銅箔的比表面積、導電性能。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及銅箔的制備方法，尤其涉及一種石墨復合銅箔及其制備方法，屬于銅箔制備技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

銅箔作為鋰電池領(lǐng)域重要的負極材料，在新能源經(jīng)濟蓬勃興起的今天得到重要的發(fā)展機遇。與傳統(tǒng)光面銅箔相比，多孔銅箔可解決鋰離子電池工作時產(chǎn)生的枝晶問題，同時也可緩解負極材料嵌鋰時發(fā)生的體積膨脹問題。因此，業(yè)界研發(fā)人員專門設計了一系列不同的銅箔產(chǎn)品。可多孔銅箔本身也存在一定問題，將其應用于鋰電池負極時，若是填充材料的顆粒與銅箔內(nèi)部孔徑不匹配，會導致內(nèi)部存在空隙。這些空隙本身并不導電，反而會降低銅箔的導電性能。

由于石墨復合銅箔是一種全新材料，目前尚無相關(guān)技術(shù)方案的報道。傳統(tǒng)方法中，主要通過將銅箔制備成多孔狀來增加其比表面積，其中使用最多的為模板法和蝕刻法。模板法首先對陰極輥進行表面處理，在陰極表面塑造大量絕緣點，這些點在電解過程中不會產(chǎn)生金屬銅沉積，最終得到的銅箔為多孔狀。在所報道的文獻中，這種方法的缺點是模板法的陰極表面處理方式通常并不會穩(wěn)定，需要耗費大量精力進行修復和維護。后處理法則是采用化學或者電化學蝕刻方法，在成品銅箔表面蝕刻成大量孔洞。該方法的缺點是，工序復雜，在電解-后處理之間要加入額外的蝕刻工序，變成電解-蝕刻-后處理。另有一種通過機械加工在銅箔表面沖孔制造多孔銅箔的方式，但是這種方式得到的銅箔孔徑通常大于500微米，在應用于鋰電池時會發(fā)生漏料現(xiàn)象。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的主要目的在于提供一種石墨復合銅箔及其制備方法，從而克服現(xiàn)有技術(shù)的不足。

為達到上述發(fā)明目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：

本發(fā)明實施例提供了一種石墨復合銅箔的制備方法，其包括：

至少使陽極、陰極輥、電解液共同構(gòu)建電化學反應體系，其中，所述電解液為包含銅離子和石墨顆粒的混合液，所述石墨顆粒的粒徑為500nm～500μm；

向所述電化學反應體系通電進行電解反應，銅離子在陰極輥表面電沉積生成金屬銅，同時將混合液中存在的石墨顆粒包裹在其中，形成內(nèi)部結(jié)構(gòu)和表面均含有石墨的石墨復合銅箔。

在一些優(yōu)選實施例中，所述電解液中石墨顆粒的濃度為0.01mg/L～50g/L。

在一些優(yōu)選實施例中，所述電解液還包括增稠劑，所述增稠劑包括淀粉、乙二胺、乙二醇、阿拉伯膠、果膠、瓊脂、海藻膠、角叉膠、糊精、丙二醇藻蛋白酸酯、淀粉磷酸鈉、羧甲基纖維素鈉、藻蛋白酸鈉、酪蛋白、聚丙烯酸鈉、聚氧乙烯和聚乙烯吡咯烷酮等中的任意一種或兩種以上的組合，但不限于此。

本發(fā)明實施例還提供了由前述方法制備的石墨復合銅箔，其包括銅箔以及與所述銅箔緊密復合的石墨顆粒，所述銅箔具有多孔結(jié)構(gòu)，所述石墨顆粒不僅存在于所述銅箔的多孔結(jié)構(gòu)內(nèi)部，還存在于所述銅箔表面。

較之現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明的有益效果至少在于：