【摘 要】
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随着最近几年新能源汽车市场的蓬勃发展,作为锂电池负极集流体的电解铜箔的市场需求量也与日俱增,另一方面新能源市场要求锂电池的体积更小、容量更大,因此锂电行业对铜箔的厚度要求也向着越来越薄的方向发展;电解铜箔添加剂是电解铜箔生产的核心技术,加入极微量的添加剂就可以对铜箔的宏观性能产生极大的影响。本文通过采用直流电沉积的方法,在硫酸铜电解液体系中制备电解铜箔,并且通过使用手持粗糙度测试仪、光泽度测试仪、
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随着最近几年新能源汽车市场的蓬勃发展,作为锂电池负极集流体的电解铜箔的市场需求量也与日俱增,另一方面新能源市场要求锂电池的体积更小、容量更大,因此锂电行业对铜箔的厚度要求也向着越来越薄的方向发展;电解铜箔添加剂是电解铜箔生产的核心技术,加入极微量的添加剂就可以对铜箔的宏观性能产生极大的影响。本文通过采用直流电沉积的方法,在硫酸铜电解液体系中制备电解铜箔,并且通过使用手持粗糙度测试仪、光泽度测试仪、扫描电镜、X射线衍射分析等对制备出的样品进行检测,观察分析加入不同添加剂制备的电解铜箔的物理性能和表观形貌。在电解铜箔的生产过程中,电流密度的大小会对电解铜箔的生产速度有着直接的影响,电流密度越大,铜箔生产速度越快。本文先在高电流密度0.7A/cm~2条件下的进行基础电解液的制备,基础电解液参数包括铜离子浓度、硫酸浓度以及氯离子浓度,成功制备出两组厚度为6μm的电解铜箔,制备出的铜箔毛面不光亮,呈现暗红色,铜箔毛面的粗糙度较高,且铜箔边缘存在烧焦和产生铜粉的现象,最后经过综合对比,选择在铜离子浓度80g/L、氯离子浓度30mg/L、硫酸浓度110g/L、电沉积温度53℃的基础电解液条件下进行后续的实验;后续在0.7A/cm~2的电流密度下进行添加剂的单因素、正交以及优化试验,为电解铜箔企业提高生产效率提供了一个方向。添加剂单因素实验结果表明:按照1:1的比例混合加入10000和4000分子量的PEG后,铜箔毛面的粗糙度Ra改善明显,同时抗拉强度和延伸率随着PEG浓度增加呈现先下降后略微增加的趋势,总体上铜箔的力学性能得到了改善;SPS是良好的晶粒细化剂、整平剂,单独加入就有明显的晶粒细化的效果;高分子量明胶和低分子量蛋白粉混合的添加剂是良好的整平剂,本文将高分子量的明胶和低分子量的蛋白粉进行混合加入,以同时兼顾高低电流密度区,起到了良好的整平效果,铜箔沉积的均匀性以及铜箔表面的一致性更好;但是单独加入任何一种添加剂都没有获得毛面光亮的铜箔。正交实验制备的电解铜箔样品毛面全部光亮,有5组实验制备的铜箔的力学性能和表观质量满足锂电市场对铜箔的力学性能和表观质量的要求,之后再对组合添加剂进行优化实验,使用自制加速剂A代替基础组合添加剂中的SPS,根据生产现场的经验合理调整添加剂的比例,将整平剂、光亮剂、抑制剂的比例调整为8∶1∶1;再加入稀土铈盐添加剂,经过优化实验获得了3组力学性能和表观质量都远超过市场要求的的6μm超薄电解铜箔。
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