[發明專利]一種微米級多孔銅箔及其制備方法與應用

在審

• 申請號: 202110322291.6
• 申請日: 2021-03-25
• 公開（公告）號: CN113089032A
• 公開（公告）日: 2021-07-09
• 發明（設計）人: 韓曉剛;徐宏剛;楊超;白宇鴿
• 申請（專利權）人: 西安交通大學
• 主分類號: C25D1/04
• 分類號: C25D1/04;C25D1/20
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司 61200
• 代理人: 高博

本發明公開了一種微米級多孔銅箔及其制備方法與應用，對鈦片進行預處理，然后將光刻膠均勻涂布在鈦片上，將具有多孔矩陣形狀的掩模版放置在鈦片上進行光刻處理；然后對鈦片進行顯影處理；將顯影處理后的鈦片作為電鍍陰極基底放入電鍍液中進行電鍍；再將銅箔從鈦片上剝下；制得微米級多孔銅箔。本發明方法光刻的設備、電解的設備、條件簡單，原材料易取，操作工藝簡單，時間短，鈦基底作為模板可重復使用，適宜大規模生產。

技術領域

本發明屬于金屬箔制作技術領域，具體涉及一種微米級多孔銅箔及其制備方法與應用。

背景技術

銅箔是鋰電池負極集流體關鍵材料，對電池能量密度等性能有著重要影響，約占鋰電池成本的5％～8％，在當前電池行業提質降本的大背景下，超薄化、超輕化、高端化的新型負極集流體的研究也受到了更多的關注。多孔銅箔具有巨大的表面積，一方面能夠承載更多的負極活性物質，從而增大電池的容量；另一方面可以為電極反應提供更大的反應界面來提升電池的功率。而且，鋰電用多孔銅箔相對于普通銅箔質量更輕，則相應的電池質量也將約輕，不僅能夠有效降低銅箔原材料成本，還能將整個電池的能量密度從器件角度有所提升。

多孔銅的制備方法有多種，常用的有去合金化法、粉末冶金法、溶膠凝膠法和氫氣泡模板法等。去合金化法、粉末冶金法、溶膠/凝膠法等均能成功制得高孔隙率的多孔銅材料，但其操作和制備過程都比較繁瑣，孔的大小和分布密度很難控制，一致性也難以保證，所得多孔銅箔機械強度差或制備成本高。

總之，目前這幾種方法制備的多孔銅箔無法達到相關行業使用要求，或成本較高，工藝較為復雜，對環境不友好等問題。

發明內容

本發明所要解決的技術問題在于針對上述現有技術中的不足，提供一種微米級多孔銅箔及其制備方法與應用，多孔銅箔的微觀結構為數個大小均等的圓孔構成的矩陣，具有45～50微米的孔徑及10～100微米的孔間距，銅箔厚度為10～20微米；相對于氫氣泡模板法等方法制備出的多孔銅箔具有更佳的機械性能。

本發明采用以下技術方案：

一種微米級多孔銅箔制備方法，包括以下步驟：

S1、對鈦片進行預處理，然后將光刻膠均勻涂布在鈦片上，將具有多孔矩陣形狀的掩模版放置在鈦片上進行光刻處理；然后對鈦片進行顯影處理；

S2、將步驟S1顯影處理后的鈦片作為電鍍陰極基底放入電鍍液中進行電鍍；再將銅箔從鈦片上剝下；制得微米級多孔銅箔。

具體的，步驟S1中，預處理具體為：

對鈦片進行拋磨處理；然后用無水乙醇和蒸餾水清洗，然后對清洗后的鈦片用等離子氧處理2次，每次處理3～4min，最后控制溫度90～98℃對鈦片進行烘干處理。

具體的，步驟S1中，光刻處理的厚度為20微米，光刻時間為35～40s。

具體的，步驟S1中，顯影處理使用的溶液為濃度5％的NaOH溶液。

進一步的，顯影處理后對鈦片進行烘干處理，烘干處理的溫度為90～98℃。

具體的，步驟S2中，電鍍處理的時間為450～600s。

具體的，步驟S2中，電鍍液包括濃度80～100g/L的無水硫酸銅溶液，濃度110～130g/L的硫酸和濃度25～35mg/L的明膠。

具體的，步驟S2中，將銅箔從鈦片上剝下后先進行清洗和干燥處理，銅箔從鈦片上剝下先用蒸餾水清洗2～3次，然后放入60℃真空干燥相中干燥。

本發明的另一個技術方案是，一種微米級多孔銅箔，其特征在于，根據權利要求1所述方法制備而成，微米級多孔銅箔為厚度10～20微米的矩形結構，矩形結構上間隔設置有多個大小均等的圓孔，圓孔的孔徑為45～50微米，孔間距為10～100微米。