CN108893760A - 一种锂离子集流体铜镍合金箔的生产方法 - Google Patents

一种锂离子集流体铜镍合金箔的生产方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种锂离子集流体铜镍合金箔的生产方法，属于电解铜箔技术领域。该方法包括采用特殊阳极板对电解铜箔进行沉积，将锂电铜箔进行酸洗，用RO膜反渗透水清洗，镀镍等步骤。由于采用上述工艺方法，有效的解决了锂离子集流体易腐蚀，在充放电过程时集流体出现断裂现象，锂离子集流体沉积镍层晶体组织紧密均匀，分布整齐，厚度均匀偏差小于0.01um，抗拉强度和延伸率均达到锂离子电池使用标准、表面可焊性优良，导电性良好、耐高温、耐腐蚀性能优良。

Description

一种锂离子集流体铜镍合金箔的生产方法
技术领域
本发明属于电解铜箔生产技术领域，尤其涉及一种锂离子集流体铜镍合金箔的生产方法。
背景技术
近年来，随着新能源汽车的续航里程的提升、航模、电动工具和电动玩具的长时间工作的发展，对锂离子电池的倍率放电性能要求也越来越高，但目前商品化的锂离子电池很难实现20C倍率以上的持续放电，其主要原因是电池在大倍率放电时，锂离子电池发热严重，电池整体温度过高，使得电池容易热失控，对锂离子集流体的损伤，从而导致电池倍率放电性能和循环性能变差，甚至造成极片的断裂，造成电池短路。为了得到倍率放电性能好且安全可靠的锂离子电池，在大电流放电时，一方面要尽量避免锂离子电池产生大量的热，另一方面要提高电池的散热速率，前者的改善方法可从正负极材料、电解液及正、负极极片设计入手，而后者可通过优化电池结构来提高电池的散热速率，从而提高电池的安全性。
锂离子集流体是电子能量传递的收集载体，所以电池大倍率放电时，提高锂离子电池集流体的耐温性，以及保证电子宽素的传输。常规的锂离子电池集流体采用普通铜箔，其在电解液充放电造成热量对锂离子集流体的损伤，由于镍的耐腐蚀性好和防氧化性高的特点，铜金属导电性强的特点，而铜镍铜合金箔具有优良的导电性能，其电导率接近纯铜的电导率，约为584000 S/cm。从而研发出了锂离子集流体铜镍合金箔的工艺。
在制作锂离子集流体铜镍合金箔时，只有保持电解铜箔在进行沉积镍时，能够均匀沉积电解铜箔的两面，其实作为锂离子电池来说，本身就是一个定容反应装置，这样锂离子集流体铜镍合金箔作为锂离子电池电子的收集。所以如何让集流体收集到的电子以安全性的方式进行输出，同时保证防止锂离子电池电解液对极片不产生腐蚀和锂离子电池充放电时极片断裂，在成本和电池安全性能上都存在一定的问题。为了解决这类存在的问题，考虑其亲润效果，制作出锂离子集流体生产铜镍合金箔的加工方法。
该锂离子集流体铜镍合金箔，主要解决了针对锂离子电池在大电流下充放电对极片造成极片断裂的不安全性的问题。同时保证大电流下锂离子电池安全性的保证。
发明内容
本发明的目的是提供一种锂离子集流体铜镍合金箔的生产方法。
本发明是通过以下技术技术方案实现的，该锂电电解铜箔的铜镍铜合金箔的方法包括以下步骤：（1）采用特殊阳极板对电解铜箔进行沉积；（2）采用钛涂铱作为电解阳极板；（3）将锂电铜箔进行酸洗，从而消除电解铜箔表层氧化铜的影响；（4）用RO膜反渗透水清洗，通过雾化喷嘴进行清洗；（5）电解液采用分析纯硫酸镍与分析纯硼酸进行搅拌制成纯净硫酸镍溶液，溶液采用RO膜等离子水进行稀释；（6）电解液中镍含量为180g/L、硼酸含量为70g/L；PH范围3.4-3.9；温度35度；（7）将电解液加热到35度，电解液添加的有机混合添加剂包括：有机配合添加剂PPS、TPP和ATPN，该有机混合添加剂流量为20mL/min，拌匀后，电解液进入阳极槽；（8）电解液采用熔喷式过滤器进行过滤；（9）电解液在电场作用下，电流密度为80A/m2，阳离子移向阴极，阴离子移向阳极，进行电化学反应；（10）采用RO膜反渗透水进行清洗；（11）通过加热烘干风箱进行烘干。
所述在步骤（2）中阳极板采用9mm纯钛板（TC4），通过静电喷涂在钛板上涂覆金属铱1mm。
所述在步骤（3）中采用含量50g/l稀硫酸进行酸洗。
所述在步骤（6）中采用碳酸镍进行PH调整。
所述在步骤（7）中1000ml水中加入10ppm质量份的PPS有机添加剂。
所述在步骤（7）中1000ml水中加入30ppmTPp有机添加剂。
所述在步骤（7）中1000ml水中加入50ppmATPN有机添加剂。
所述在步骤（8）中精过滤器熔喷式过滤精度为1um。
生产实践中发现，在其它生产条件相同的情况下，使用钛涂铱阳极板可以有效的在电解铜箔镀上均匀的镍层，加上有机镀镍混合中间体PPS、TPP和ATPN，即采用有机添加剂配合使用使毛面波峰整平和光亮剂配合，使镍更加细腻、致密、光亮的镍层。
耐高温实验：在500度温度下烘烤120分钟，经检测铜镍合金箔无任何氧化现象。
耐腐蚀实验：在室温下，把本发明所述的锂离子集流体铜镍合金箔与市售普通铜镍合金箔样品浸入17%盐酸溶液中48h。从实验结果得知，本发明所述的锂离子集流体铜镍合金箔样品无明显腐蚀现象发生，而市售普通铜镍合金箔样品腐蚀了15.7%。
蚀刻实验：通过压力成型机，先把本发明所述的锂离子集流体铜镍合金箔样品压制在双氰胺半固化片上，压制温度为160℃，压制压力为7 MPa，，压制时间为1 h，得到铜镍合金箔样品。把两块同样大小的铜镍合金箔样品，一块浸入一定温度的价格较高的蚀刻剂中，另一块浸入同样温度的价格较低的蚀刻剂中进行蚀刻。实验结果发现在基板上均无残留物，表面非常干净。由此可见，本发明所述的锂离子集流体铜镍合金箔可以选择价格较低的蚀刻剂进行蚀刻，有利于降低生产成本。
本发明的目的就是使用钛涂铱阳极板进行沉积镍表层，并使用光亮剂PPS、TPP和ATPN混合有机添加剂加以生产出物理性能最优的锂离子集流体铜镍合金箔，特别是较好的解决了因锂离子电池在大电流下发生集流体易腐蚀、易断裂的现象。
本发明的有益效果：由于采用上述工艺方法，有效的解决了锂离子集流体易腐蚀，在充放电过程时集流体出现断裂现象，锂离子集流体沉积镍层晶体组织紧密均匀，分布整齐，厚度均匀偏差小于0.01um，抗拉强度和延伸率均达到锂离子电池使用标准、表面可焊性优良，导电性良好、耐高温、耐腐蚀性能优良。
具体实施方式
锂离子集流体铜镍合金箔采用特殊钛涂铱阳极板对电解铜箔两面进行沉积，从而达到每个端面均匀致密性良好的镍层析出。
锂离子集流体电解铜箔因为电解出来极易造成箔面氧化，酸洗液体采用RO膜反渗透去离子水和稀硫酸进行配比，以去除表面氧化铜，同时采用RO膜反渗透水通过喷嘴进行清洗，以保证锂离子集流体铜箔干净，电解液制备就是采用分析纯硫酸镍、分析硼酸酸和RO反渗透去离子水加入搅拌罐中，在温度为35度的恒温条件下，利用碳酸镍进行PH值调整3.5-3.8，，最终得到硫酸镍水溶液。在锂离子集流体沉积镍时生产过程中，电解液都是循环使用的，不断的从电解铜箔两侧上析出镍，从而不断的消耗电解液中的镍，而由分析纯硫酸镍不断溶解补充电解液中消耗的镍，使电解液中的镍含量始终保持平衡。同时利用碳酸镍进行PH 值调整，在电解液制备过程中不但要保证电解液连续不断的循环，还要及时根据电解镍生产量调整溶铜的速率以此来稳定控制电解液成分。电解液的成分：硫酸镍镍含量为180g/L、硼酸含量为70g/L；PH范围3.4-3.9；将电解液加热到35度，电解液添加的有机混合添加剂包括：有机配合添加剂PPS、TPP和ATPN，该有机混合添加剂流量为20mL/min，拌匀后，电解液进入阳极槽；电解液采用熔喷式过滤器进行过滤，电解液在电场作用下，电流密度为80A/m2，阳离子移向阴极，阴离子移向阳极，进行电化学反应，并通过有机添加剂改变镍原子结晶的结构电子迁移方式以及链接结构，从而制成一种可以铜镍合金的电解铜箔。
由此生产出的铜镍合金箔的电解铜箔，耐高温特性大、抗腐蚀性强、可焊性高。经高端客户使用实验数据检测：用这种铜镍合金箔的电解铜箔生产的集流体，作为新能源电池收集电子，表面粗糙度Ra为0.1um，厚度均匀性偏差0.01um。尤其是高抗侧腐蚀性，解决了新能源电池充放电造成集流体氧化腐蚀和断裂极片的技术问题，同时利用了镍金属高温抗氧化性以及电解铜箔良好的导电性，使新能源电池的安全性大大提高。避免了在电解液中出现腐蚀性和断裂极片，造成新能源电池短路、充放电不稳定等问题，其中耐高温性与抗侧腐蚀性、导电性三个指标都达到了新能源电池的使用标准，该铜镍合金铜箔较好的解决了新能源电池集流体极片出现腐蚀存在和充放电高温造成极片断裂的技术瓶颈，填补了市场空白。

Claims (7)

1.一种锂离子集流体铜镍合金箔的生产方法，其特征在于该方法包括以下步骤：（1）采用特殊阳极板对电解铜箔进行沉积；（2）采用钛涂铱作为电解阳极板；（3）将锂电铜箔进行酸洗，从而消除电解铜箔表层氧化铜的影响；（4）用RO膜反渗透水清洗，通过雾化喷嘴进行清洗；（5）电解液采用分析纯硫酸镍与分析纯硼酸进行搅拌制成纯净硫酸镍溶液，溶液采用RO膜等离子水进行稀释；（6）电解液中镍含量为180g/L、硼酸含量为70g/L；PH范围3.4-3.9；温度35度；（7）将电解液加热到35度，电解液添加的有机混合添加剂包括：有机配合添加剂PPS、TPP和ATPN，该有机混合添加剂流量为20mL/min，拌匀后，电解液进入阳极槽；（8）电解液采用熔喷式过滤器进行过滤；（9）电解液在电场作用下，电流密度为80A/m2，阳离子移向阴极，阴离子移向阳极，进行电化学反应；（10）采用RO膜反渗透水进行清洗；（11）通过加热烘干风箱进行烘干。
2.如权利要求1所述的一种锂离子集流体铜镍合金箔的生产方法，其特征在于在步骤（2）中阳极板采用9mm纯钛板（TC4），通过静电喷涂在钛板上涂覆金属铱1mm。
3.如权利要求1所述的一种锂离子集流体铜镍合金箔的生产方法，其特征在于在步骤（3）中采用含量50g/l稀硫酸进行酸洗。
4.如权利要求1所述的一种锂离子集流体铜镍合金箔的生产方法，其特征在于在步骤（6）中采用碳酸镍进行PH调整。
5.如权利要求1所述的一种锂离子集流体铜镍合金箔的生产方法，其特征在于在步骤（7）中1000ml水中加入10ppm质量份的PPS有机添加剂。
6.如权利要求1所述的一种锂离子集流体铜镍合金箔的生产方法，其特征在于在步骤（7）中1000ml水中加入30ppmTPp有机添加剂。
7.如权利要求1所述的一种锂离子集流体铜镍合金箔的生产方法，其特征在于在步骤（7）中1000ml水中加入50ppmATPN有机添加剂。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109750336A (zh) * 2018-08-06 2019-05-14 新疆中亚新材料科技有限公司 一种锂离子集流体铜镍合金箔的生产方法
CN110644025A (zh) * 2019-11-12 2020-01-03 长沙理工大学 一种超薄镍铜合金箔及其制备方法
CN112216809A (zh) * 2019-07-11 2021-01-12 深圳市比亚迪锂电池有限公司 锂金属负极及其制备方法和锂离子电池

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107022778A (zh) * 2017-03-12 2017-08-08 山东金盛源电子材料有限公司 一种四面镀镍电解铜箔的方法及应用该方法生产的极耳

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107022778A (zh) * 2017-03-12 2017-08-08 山东金盛源电子材料有限公司 一种四面镀镍电解铜箔的方法及应用该方法生产的极耳

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109750336A (zh) * 2018-08-06 2019-05-14 新疆中亚新材料科技有限公司 一种锂离子集流体铜镍合金箔的生产方法
CN112216809A (zh) * 2019-07-11 2021-01-12 深圳市比亚迪锂电池有限公司 锂金属负极及其制备方法和锂离子电池
CN112216809B (zh) * 2019-07-11 2022-03-18 深圳市比亚迪锂电池有限公司 金属负极及其制备方法和锂离子电池
CN110644025A (zh) * 2019-11-12 2020-01-03 长沙理工大学 一种超薄镍铜合金箔及其制备方法

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