本發(fā)明涉及電解銅箔，具體為一種鋰離子電池用的低內(nèi)阻銅箔制備方法。

背景技術(shù)：

1、在當(dāng)今的能源存儲(chǔ)領(lǐng)域，鋰電池因其高能量密度、長循環(huán)壽命和相對輕便的特點(diǎn)，已成為眾多電子設(shè)備和電動(dòng)汽車的核心動(dòng)力源。然而，隨著技術(shù)的不斷發(fā)展和應(yīng)用需求的日益增長，對鋰電池性能的要求愈發(fā)嚴(yán)苛。

2、在鋰電池的構(gòu)成中，銅箔作為負(fù)極集流體，是鋰電池最關(guān)鍵的材料之一。首先，其內(nèi)阻大小直接影響著電池的整體性能。傳統(tǒng)的鋰電銅箔在電導(dǎo)率和內(nèi)阻控制方面存在一定的局限性，無法充分滿足高功率輸出、快速充電和長續(xù)航等新一代應(yīng)用的需求。其次，傳統(tǒng)的鋰電池的能量密度、倍率特性還有待提升，而且部分電池單元間因一致性較差存在短板。再次，由于電流傳導(dǎo)不均勻，電池容易在局部形成過熱區(qū)域，出現(xiàn)熱失控等安全風(fēng)險(xiǎn)，電池的安全性和穩(wěn)定性還有待完善。

3、作為鋰離子電池關(guān)鍵材料的銅箔，現(xiàn)有的鋰電銅箔制造工藝相對簡單，對于銅箔的微觀結(jié)構(gòu)和表面特性控制不夠精細(xì)，如表面平整性不足，銅箔光面和毛面粗糙度過低或過高，光毛面粗糙度值差異較大，都會(huì)導(dǎo)致鋰離子電池在制備過程中，涂布打皺或極耳下塌等問題。制備成電池后會(huì)導(dǎo)致電流在電池內(nèi)部傳輸過程中遇到較大阻力，從而影響電池的充放電效率和功率性能。同時(shí)，材料純度和結(jié)晶度等方面的不足也限制了銅箔的導(dǎo)電性能。

4、一種鋰電池用的低內(nèi)阻銅箔制備方法及其應(yīng)用，通過對鋰電池所需負(fù)極集流體銅箔性能的深入研究，結(jié)合銅箔對電池中電流傳輸，負(fù)極材料承載的方面的研究，發(fā)明了新的制造工藝。這些技術(shù)能夠更精確地調(diào)控銅箔的厚度均勻性、粗糙度、結(jié)晶取向和微觀孔隙結(jié)構(gòu)，從而顯著改善電池制備過程中的涂布打皺和極耳下塌問題，降低鋰電池內(nèi)阻，提高電導(dǎo)率。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明提供一種鋰離子電池用的低內(nèi)阻銅箔，低內(nèi)阻銅箔需要控制銅箔表面的粗糙度平滑，就要控制鍍液的電鍍特性，鍍液的最佳平滑值是需要一定的整平劑濃度、一定的溫度和一定的電流密度相對應(yīng)的。

2、一種鋰離子電池用的低內(nèi)阻銅箔，包含高純硫酸銅電解液、電解銅箔添加劑、以及電解生箔，一方面改善電池制備過程中的涂布打皺和極耳下塌問題，另一方面解決現(xiàn)有銅箔作為集流體在電池使用過程中，內(nèi)阻過大發(fā)熱造成的安全問題，并提升電池的能量密度、倍率特性等性能。

3、本發(fā)明的目的在于提供一種鋰離子電池用的低內(nèi)阻銅箔制備方法，該鋰離子電池用的低內(nèi)阻銅箔制備方法具體步驟如下：

4、步驟1：將鈦陰極輥利用50-600目砂輪研磨，去除陰極輥表面氧化層及異物點(diǎn)，再利用1000-1500目的研磨輪研磨；

5、步驟2：再把陰極輥落入安裝有陽極板的電解槽中，電解槽中通入硫酸銅電解液，所述硫酸銅電解液包含銅離子80-120g/l、硫酸90-140g/l和氯離子20-40mg/l；

6、步驟3：加入添加劑，添加劑包括含量為10-20mg/l的光亮劑、含量為5-8mg/l的輔助光亮劑、含量為1-2mg/l的整平劑、含量為0.2-0.4mg/l的超強(qiáng)整平劑、含量為3-10mg/l的抑制劑和含量為0.1-0.3mg/l的分散劑；

7、步驟4：接通直流電源，電源的電流密度為60-70a/dm2，在圓弧形的陰極輥面，利用法拉第原理，電解沉積銅箔，然后將所述銅箔經(jīng)酸洗、水洗、鈍化，得到低內(nèi)阻的鋰電銅箔。

8、優(yōu)選的，步驟2中的硫酸銅電解液經(jīng)過三級過濾后進(jìn)入電解機(jī)臺(tái)，三級過濾指的是硅藻土過濾器進(jìn)行一級過濾，保安過濾器進(jìn)行二級過濾，精密過濾器進(jìn)行三級過濾。

9、優(yōu)選的，電解液進(jìn)行電解銅箔的溫度為50-60℃；所述電解銅箔過程中，電解液的上液流量為40-50m3/h。

10、優(yōu)選的，光亮劑包括有機(jī)硫化物，具體為醇硫基丙烷磺酸鈉或聚二硫二丙烷磺酸鈉、聚二硫二乙烷磺酸鈉和3-巰基-1-丙烷磺酸鈉中的一種或多種；

11、輔助光亮劑包括含氮的有機(jī)硫化物，具體為聚異硫脲丙烷磺酸內(nèi)鹽、3-苯并噻唑基-2-硫醇丙烷磺酸鈉、二甲基-丙烷磺酸鈉的一種或多種。

12、優(yōu)選的，整平劑包括明膠或者膠原蛋白的一種或者兩種混合添加，膠原蛋白分子量為1000-5000道爾頓；

13、超強(qiáng)整平劑為雜環(huán)化合物，包括四氫噻唑硫酮、二甲苯吡啶、氨基-4-甲基苯并噻唑和三環(huán)唑中的一種或多種。

14、優(yōu)選的，抑制劑包括十二烷基硫酸鈉或聚醚類化合物的一種或多種，聚醚類化合物包含分子量為4000-8000的聚乙二醇或分子量為400-1000的聚乙二醇中的一種；

15、分散劑包含羥甲基纖維素或羥乙基纖維素中的一種或多種。

16、優(yōu)選的，銅箔具有均勻的晶粒結(jié)構(gòu)，平整的結(jié)構(gòu)輪廓，銅箔表面粗糙度低，銅箔光面和毛面粗糙度差異小特性，平均晶粒尺寸為0.5-0.8μm。

17、優(yōu)選的，銅箔光面粗糙度ra值小于0.22微米，毛面粗糙度ra值小于0.20微米，銅箔光面和毛面粗糙度差值在0.03微米以內(nèi)。

18、優(yōu)選的，銅箔的延伸率大于12％，銅箔的抗拉強(qiáng)度為300-400mpa。

19、優(yōu)選的，銅箔的厚度為6-10μm。

20、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是：

21、降低電池內(nèi)阻：粗糙度低意味著銅箔與負(fù)極活性材料以及在電池中與其他部件(如隔膜等)接觸更為緊密和平滑，電流傳導(dǎo)路徑更順暢，能有效減少因接觸不良等因素導(dǎo)致的局部電阻增加，進(jìn)而降低整個(gè)電池的內(nèi)阻。

22、提升能量密度：更薄的電極層：低粗糙度銅箔表面更平整，負(fù)極材料涂覆更為均勻且能更薄更緊密地涂覆，在相同空間內(nèi)可以容納更多活性物質(zhì)，或者在活性物質(zhì)一定時(shí)，整體電極厚度可以更薄，有利于提升電池的體積能量密度和質(zhì)量能量密度。

23、減少無效空間：由于平整度好，在電池卷繞等工藝中，層與層之間更為緊密貼合，減少了因粗糙表面導(dǎo)致的間隙等無效空間，為電池能量密度提升作出貢獻(xiàn)。

24、改善倍率性能：因內(nèi)阻降低，在大電流充放電時(shí)，發(fā)熱等能量損耗減少，電池可以承受更大的電流密度進(jìn)行充放電，提升電池的充放電倍率性能，滿足電動(dòng)汽車等動(dòng)力領(lǐng)域快速充放電等需求。

25、減少局部過熱：由于電流傳導(dǎo)均勻且電阻小，不容易在局部形成過熱區(qū)域，從而降低了電池因局部高溫而出現(xiàn)熱失控等安全風(fēng)險(xiǎn)。

26、穩(wěn)定的界面：低粗糙度有助于保持負(fù)極材料在循環(huán)過程中界面的穩(wěn)定性，減少因界面接觸不良、應(yīng)力不均等導(dǎo)致的負(fù)極材料從銅箔表面脫落等問題。

27、均勻的電流分布：使得在充放電循環(huán)過程中銅箔表面的電流分布均勻，避免局部過度極化和副反應(yīng)的集中發(fā)生，從而減少對銅箔和負(fù)極材料的電化學(xué)腐蝕等，延長電池循環(huán)壽命。

28、提高加工精度：在電極制作過程中，無論是涂覆、輥壓、分切等環(huán)節(jié)，由于銅箔表面粗糙度低，更利于控制工藝參數(shù)和保持工藝的穩(wěn)定性和一致性，減少次品率。

29、更易清潔處理：在電池生產(chǎn)過程中，如果銅箔表面粗糙容易粘附雜質(zhì)等，而低粗糙度銅箔相對更易進(jìn)行清潔等處理，保持銅箔表面的潔凈度，避免雜質(zhì)等混入電池內(nèi)部影響性能和安全性。

30、銅箔光毛面粗糙度差值小，在電池制程端，極大的改善了涂布打皺和電芯極耳下塌問題。

31、可以讓批量生產(chǎn)的電池在性能上具有更好的一致性，因?yàn)榇植诙鹊蛶淼男阅軆?yōu)勢(如內(nèi)阻、能量密度等)在不同電池之間的差異會(huì)更小，有助于提高電池組的整體性能和可靠性。