高抗拉双面光锂电池电解铜箔添加剂新配方开发

徐建平，郭立功

（江西省江铜耶兹铜箔有限公司，江西 南昌 330096）

随着科技发展，普通铜箔已经不能满足电子产品的生产要求，国内铜箔生产企业并未完全掌握高性能电解铜箔的生产技术，尤其抗拉强度大于40kg/mm2的双面光锂电铜箔。添加剂的成分，以及铜箔生产的工艺条件，例如镀液的浓度和温度以及电流密度等，是影响铜箔性能的两个主要因素。先进的设备和优良的添加剂才能生产高性能的电解铜箔[1]。

一定厚度的条件下,选择合适的添加剂，进行不同的配比，通过不同添加剂中的作用，改善铜箔性能，来获得高抗拉双面光锂电池。作为锂离子电池负极的重要组成部分，电解铜箔必须要有极好的导电性、附着性、耐折性和均匀的厚度，这就需要在制备电解铜箔的电解液中加入添加剂，来对电解铜箔表面进行改性，从而改善锂离子电池负极集流体的性能[2]。下面研究获得制备具有高抗拉双面光铜箔材料的添加剂配方。

1 添加剂配方开发

1.1 添加剂配方组成

聚二硫二丙烷磺酸钠、聚乙二醇、羟乙基纤维素，能提高铜箔抗拉强度。甲基紫、刚果红整平效果较好。适当在电解液中添加Cl-，Cl-表现出比较强的去极化作用，从而提高了铜电沉积速率。电解液中添加有机硫化物能够起到很好的整平及光亮作用。羟乙基纤维素能促使晶粒面向生长，抑制针孔，但会引起铜箔翘曲。聚乙二醇等聚醚化合物，能细化晶粒。聚二硫二丙烷磺酸钠细化晶粒,防止异常晶粒长大。但过量会降低铜箔高温抗拉强度和延伸率。骨胶具有细化晶粒和整平的效果，能够保证铜箔具有一定的粗糙度和提高铜箔常温抗拉强度和延伸率，但会降低高温抗拉强度和延伸率。稀土元素的加入会使添加剂成分更加稳定。

1.2 添加剂配比方案制定

根据不同添加剂作用效果不同，在保证传统添加剂成分效果的基础上，调配一组不同成分和浓度的添加剂配方。针对传统配方的缺陷，按照骨胶1.5mg/L，聚二硫二丙烷磺酸钠0.8mg/L，聚乙烯亚胺0.1mg/L，聚乙二醇1.0mg/L，甲基紫0.15mg/L，配比组成新的配方。

2 抗拉伸性对比实验

以本次开发的新添加剂配方为实验组，传统配方作为对照组。制样8μm（基重72±1g/㎡），利用SEM、微机控制万能试验机和高温拉伸机研究两组不同添加剂对电解铜箔组织性能的影响。

2.1 实验过程

在50℃水浴中，将100g五水硫酸铜溶解于蒸馏水。取20mL浓硫酸，边搅拌边加入，全部晶体溶解后，配成300mL基础电解液。依照浓度称取适量添加剂于烧杯中使用DI水配制成100mL溶液，在50℃水浴保温待用。组装好实验电解装置，在溶液中分别按设计浓度使用实验组和对照组两组添加剂进行电解制样。制备结束后，使用SEM、微机控制万能试验机和高温拉伸机研究两组电解铜箔性能。

2.2 实验结果

用高温拉伸机和微机控制万能试验机对实验组和对照组两组电解铜箔，进行抗拉伸性和延伸性测试，测试两组铜箔的抗拉性和延伸性，测试结果如表1所示。

表1 拉伸性和延展性实验对比结果表

从表1中可以看出，实验组的拉伸性和延展性好于对照组，实验组制备出的铜箔内应力减少，铜箔缺陷小。两组铜箔的外观光亮度相近。使用SEM对镀层表面放大1000倍可以明显看出区别，如图1和图2所示。

从图1和图2两组电解铜箔SEM对比，实验组更为平整均匀，对照组均匀程度较差。

图1 实验组SEM＊1000

综上所述，按照实验组添加剂配方，制备的电解铜箔效果更好，铜箔综合性能最好，具有高抗拉性和均匀紧密的镀层。

图2 对照组SEM＊1000

3 结语

电解铜箔作为锂离子电池制造，电子产品、电气工业生产的主要原材料，其性能的优劣影响着整个产业的发展。在电解铜箔的制备中，添加剂起着极为重要的作用，添加不同成分添加剂，会直接影响到铜箔的性能，影响着电解铜箔电沉积层的形态和结构。为满足未来电子电气等产业的发展需求，制备具有高抗拉性、高稳定性能的电解铜箔是必然趋势。