低轮廓电解铜箔表面微细粗化工艺研究

目的针对低轮廓电解铜箔剥离强度不足的问题,进行铜箔表面微细粗化处理研究,通过在铜箔表面生成可控形态的针状结构粗化层,以期在不影响低轮廓铜箔表面整体轮廓的条件下,提高铜箔的抗剥离性能。方法采用电化学微细粗化法,以NaOH和K_(2)S_(2)O_(8)的混合溶液为粗化电解液,研究电流密度、NaOH浓度及K_(2)S_(2)O_(8)浓度等主要工艺参数对铜箔表面针状结构形貌、粗糙度及铜箔剥离强度的影响。结果经过微细粗化处理后,低轮廓电解铜箔表面形成了针状多面体结构,在粗化电流密度为1.5 A/dm^(2)、粗化液中NaOH质量浓度为100 g/L、K_(2)S_(2)O_(8)质量浓度为20 g/L的条件下,粗化层形成的针状多面体结构致密且均匀,铜箔的剥离强度提升至0.48 N/mm。结论通过电化学微细粗化法,在低轮廓电解铜箔表面成功制备了针状结构的粗化层,通过优化微细粗化工艺参数,实现了铜箔表面针状结构粗化层的可控制备,在保证铜箔低表面粗糙度的同时,有效提高了铜箔的剥离强度。

响应面法优化铜箔工艺参数的研究

通过单因素及响应面试验优化铜箔生产工艺参数对铜箔抗拉强度及延伸率的影响。结果发现,响应面优化最佳工艺条件为温度60℃,电流密度65 A/dm^(2),上液流量为55 m^(3)/h,且各因素对抗拉强度的影响大小为电流密度>温度>上液流量,对延伸率的影响大小为温度>电流密度>上液流量,其中温度和电流密度对铜箔抗拉强度的交互作用显著,最优工艺条件下制备的铜箔(111)晶面的衍射强度最大,织构系数为46.9%,具有明显的择优取向。

含硫添加剂对8μm锂电铜箔性能的影响研究

采用线性扫描伏安法和循环伏安剥离法研究了Cu^(2+)、H_(2)SO_(4)、Cl^(-)浓度分别为85 g/L、100 g/L、2 mg/L的电解液中添加光亮剂聚二硫二丙烷磺酸钠(SPS)和3-巯基-1-丙磺酸钠(MPS)对铜电沉积的影响,并研究了SPS和MPS对锂电铜箔抗拉强度、延伸率、光泽度及粗糙度的影响。结果表明,SPS和MPS对铜电沉积具有促进作用,且SPS的促进作用更强;SPS和MPS分别与胶原蛋白和羟乙基纤维素复配后,对铜电沉积的促进作用减弱;SPS更有利于提高铜箔抗拉强度,MPS更有利于提升铜箔延伸率;SPS浓度1.0 mg/L、MPS浓度1.5 mg/L时,铜箔毛面光泽度和粗糙度均较好,铜箔表面平整且致密。

新型添加剂提高锂电铜箔高温延伸率的研究

针对目前现有铜箔延伸率较低造成锂电池负极出现断带情况,为解决断带造成电池断路及寿命短的问题,采用生产试验系统制备高延伸率锂电铜箔,主要研究了新型添加剂E-P和E-M对锂电铜箔高温延伸率性能的影响。结果表明,添加剂E-M光亮效果良好,可以作为一种光亮剂来替代常用光亮剂;添加剂E-P或E-M单独作用时,可以一定程度提高延伸率,但作用不明显。然而2种添加剂共同作用时,锂电铜箔的表面形貌更加平整,高温延伸率可提高45%~46%,且表观及其它性能均良好,可以满足客户的要求。

羟乙基纤维素对4μm高抗拉电解铜箔组织及性能的影响

随着新能源行业的迅速发展,对锂离子电池及其动力电池的需求日益加剧,而电解铜箔作为锂离子电池的负极集流体如果抗拉强度不够容易引起电池龟裂而降低电池容量。针对厚度为4μm的超薄锂电铜箔,探究了不同质量浓度羟乙基纤维素(HEC)对4μm极薄电解铜箔的结构及其各项性能的影响。XRD结果表明,随着HEC质量浓度增大,Cu(111)晶面择优系数逐渐降低,Cu(220)晶面择优系数逐渐增大,表现出Cu(220)晶面择优取向生长;各项性能结果表明,当HEC质量浓度为9 mg/L时,可以获得抗拉强度567.89 MPa、伸长率3.63%、粗糙度1.26μm,光泽度121 GU的4μm极薄高抗拉铜箔,为极薄高抗铜箔提供了研究方向。

添加剂对5μm电解铜箔性能及形貌的影响

电解铜箔因其具有强度高、延展性良好等优势被广泛应用于新能源领域,目前对于5μm电解铜箔性能的影响因素研究较少。本文采用单一变量法考察了PEG、HVP和HP等添加剂对Cu电沉积的影响,通过正交试验探究PEG、HVP和HP复合添加剂对5μm电解铜箔性能的影响,并对比了不同添加剂对5μm电解铜箔外观形貌的影响,得到如下结论:PEG和HVP具有增强极化的作用,且随着浓度的增加极化作用增强,HP具有去极化的作用,且随着浓度的增加去极化作用增强;通过正交试验得出的最优复合添加剂的浓度为PEG 0.36 g/L、HVP 0.12 g/L、HP 0.05 g/L,在此条件下得到的较佳性能为抗拉强度485.17 MPa、延伸率3.72%、粗糙度1.31;相比于单一添加剂,最优配比复合添加剂下的复合镀层表面更加均匀平整,且颗粒细小。

硫酸高铈对电解铜箔性能的影响

选用硫酸高铈为添加剂,运用电化学工作站、扫描电子显微镜(SEM)等手段探究了其在电解铜箔过程中的作用机理及其最佳添加量。研究表明,1 g/L的硫酸高铈添加量为2 mL时,电解铜箔的电位负移,晶粒细化,显著提高了抗腐蚀能力,粗糙度降低了近30%,抗拉强度和伸长率分别提高了65.1%和113.2%。铈阳离子的特殊电子结构,使其在电解铜箔生产过程中能够发挥优异作用,也为新型添加剂的开发提供了思路。

添加剂对极薄锂电铜箔电沉积过程的影响

利用线性扫描伏安法及正交试验研究了聚二硫二丙烷磺酸钠(SPS)、聚乙二醇(PEG)和聚乙烯亚胺(PEI)对Cu电沉积过程的影响,并通过SEM表征了最优复合添加剂作用下生产的4.5μm铜箔以及铜沉积层的微观形貌。试验结果表明,SPS促进Cu的电沉积,PEG抑制Cu的电沉积,而PEI对Cu的电沉积表现为低浓度抑制,高浓度促进。最优复合添加剂4×10^(-6)SPS-7×10^(-6)PEG-7×10^(-6)PEI协同作用时可得到平整、晶粒细小、致密性高的铜沉积层。

有机添加剂对极薄锂电铜箔性能的影响

采用酸性硫酸铜电解液,加入聚醚类化合物和亚胺类化合物(质量比为1∶1)、羟乙基纤维素(HEC)、胶原蛋白和N,N−二甲基硫代甲酰胺丙烷磺酸钠(DPS)作为添加剂,在中试试验机上电沉积得到厚度为5μm的极薄电解铜箔。考察了聚醚类化合物和亚胺类化合物用量对铜箔力学性能和微观结构的影响。结果表明,聚醚类和亚胺类化合物具有细化晶粒和整平作用,当其用量为130 mL/min时,铜箔的抗拉强度为581.08 MPa,模量(即铜箔延伸率为0.5%时对应的抗拉强度)为340.07 MPa,满足极薄锂电铜箔高抗拉强度的要求。

聚醚类添加剂在5μm极薄电解铜箔制备中的影响

通过电化学、扫描电镜、X射线衍射仪研究了聚醚类添加剂对5μm极薄锂电铜箔性能的影响。结果表明,电解液中添加聚醚类添加剂能促使铜的沉积电位负移;适宜质量浓度的聚醚类添加剂能细化铜箔晶粒,有利于提高铜箔表面平整性;聚醚类添加剂质量浓度2.3 mg/L时,所得铜箔抗拉强度620.43 MPa,延伸率3.67%,光泽度161 GU,毛面粗糙度1.02μm,综合性能极好;高抗拉强度电解铜箔具有(111)晶面择优取向特征。

阴极辊在线抛光工艺对锂电铜箔性能的影响

利用单因素实验探究了抛光刷转动速度、横向摆动速度及抛光电流对铜箔性能及针孔的影响,并在单因素实验基础上应用响应面分析法优化抛光工艺,进而改善铜箔性能及表观质量。结果表明,抛光刷转动速度450 r/min、横向摆动速度350 r/min、抛光电流0.50 A时,生成的铜箔光面(S面)均一,且针孔缺陷明显减少。