[發明專利]一種高模量鋰電銅箔電解液及其制備銅箔的方法

在審

• 申請號: 202110058524.6
• 申請日: 2021-01-16
• 公開（公告）號: CN112725847A
• 公開（公告）日: 2021-04-30
• 發明（設計）人: 楊帥國;江泱;范遠朋
• 申請（專利權）人: 九江德福科技股份有限公司
• 主分類號: C25D1/04
• 分類號: C25D1/04
• 代理公司: 北京紐樂康知識產權代理事務所(普通合伙) 11210
• 代理人: 田磊

本發明公開了一種高模量鋰電銅箔電解液及其制備銅箔的方法，包括主電解液和添加劑，所述主電解液包含硫酸銅、硫酸和氯離子，所述添加劑包含A劑、B劑和C劑；使用該高模量鋰電銅箔電解液進行制備銅箔的方法如下，先將主電解液倒入電解槽內，再加入添加劑并進行攪拌均勻；再對將電解槽內的溫度、電流密度進行調節；然后進行電解，得到粗銅箔；之后將粗銅箔從陰極板上剝離，使用鉻酐水溶液對粗銅箔進行防氧化處理；最后將防氧化處理后的粗銅箔進行水洗、烘干。本發明提供一種高模量鋰電銅箔電解液及其制備銅箔的方法，該電解液可以有效細化晶粒大小，提高銅箔晶粒的位錯；將該電解液電解后可獲得高模量的致密銅箔，具有抗拉強度大、韌性高的優點。

技術領域

本發明涉及鋰電銅箔制備技術領域，具體來說，涉及一種高模量鋰電銅箔電解液及其制備銅箔的方法。

背景技術

隨著新一代電動汽車的快速發展，汽車對動力源的要求越來越高，鋰離子二次電池憑借優良的性能，已經成為新一代電動汽車的理想動力源。電解銅箔是制造鋰離子電池的必備基礎材料。目前，高端鋰電銅箔都要求具有彈性形變范圍內銅箔的抗拉強度高，即楊氏模量高，韌性強，并具有超薄的特點。傳統抗拉輕度的測試過程中，往往是在銅箔拉斷的條件下測得的抗拉強度，這種情況下，銅箔的形變中既有彈性形變，又有塑形形變，所得到的抗拉強度雖然高，但塑形形變下的銅箔，無法復原，隨著電池的膨脹或收縮，銅箔變形后無法復原，會縮短鋰離子電池的使用壽命。隨著鋰離子電池的要求越來越高，鋰電銅箔制備的工藝要求也越來越高。其中，電解液添加劑的使用是鋰電銅箔制備工藝的核心環節，添加劑配方好壞往往決定銅箔性能優良與否。

一般鋰電銅箔添加劑配方都需要包括三個主要部分，即光亮劑、整平劑和走位劑，相互配合，從而獲得具有優良力學性能的電解銅箔。光亮劑，是促進銅箔毛面迅速起光亮的一類添加劑，在電解銅箔的過程中，往往決定著銅晶粒的大小和晶向，對銅箔模量的提高起著非常重要的作用；整平劑，是一種帶電的陽離子，在銅箔生成過程中，提前占據陰極輥的高位，使銅箔更加平整；走位劑，是幫助其它功能添加劑均勻“走”到陰極輥表面各處的一類輔助添加劑。

研究表明，含有硫分子化合物可以用作電解銅箔光亮劑，與一些含氮類高分子整平劑配合使用，可以細化銅箔內部晶粒，增加晶體位錯，減少晶界滑移的作用，從而提高銅箔在彈性形變內的抗拉強度，即提高銅箔的楊氏模量。究其原因，可能是這些特殊的光亮劑和整平劑使銅箔晶體結構均勻、顆粒間滑移遇到的阻力更大，且缺陷減少。

發明內容

針對相關技術中的問題，本發明提出一種高模量鋰電銅箔電解液及其制備銅箔的方法，解決現有的電解鋰電銅箔抗拉強度和韌性低的問題。

為了實現上述技術目的，本發明的技術方案是這樣的：

配制一種高模量鋰電銅箔電解液，包括主電解液和添加劑，所述主電解液包含硫酸銅、硫酸和氯離子，所述主電解液中銅離子、硫酸、氯離子的濃度依次為50-100g/L、80-140 g/L、20-45 mg/L；所述添加劑包含A劑、B劑和C劑，所述A劑、B劑、C劑的濃度依次為5-60mg/L、5-70 mg/L、10-100 mg/L，所述A劑為四氫噻唑硫酮(H1)、脂肪胺乙氧基磺化物(AESS)、巰基咪唑丙磺酸鈉(MESS)、偶氮嗪染料(MDD)中的任一種，所述B劑為聚二硫二丙烷磺酸鈉（SPS）、醇硫基丙烷磺酸鈉（HP）、二甲基甲酰胺基磺酸鈉（TPS）、噻咪啉基二硫代丙烷磺酸（SH110）中的任一種，所述C劑為聚乙二醇（P）、十二烷基苯磺酸鈉（SDBS）中的任一種。

進一步，所述主電解液中銅離子、硫酸、氯離子的濃度依次為92g/L、106g/L、25mg/L；所述A劑為四氫噻唑硫酮(H1)，且濃度為12.5mg/L，所述B劑為聚二硫二丙烷磺酸鈉（SPS），且濃度為29mg/L，所述C劑為聚乙二醇（P），且濃度為30mg/L。