[发明专利]一种新的网状铜箔制备方法

说明书

本发明涉及一种新的网状铜箔的制备方法，采用5‑20μm锂电箔，在其表面进行孔状图案印制，然后通过特殊溶液咬蚀的方式形成直径为20‑500μm的微孔，孔间距50‑1000μm，的网状铜箔，本发明可以快速进行铜箔打孔，其微孔边缘平整，表面孔隙率达到10‑50％，蚀刻后的铜可以回收利用，打孔方式不受铜箔性能影响，工艺简单可靠，解决了激光打孔的铜箔烧焦易氧化，且铜回收差损耗大的缺陷和机械打孔边缘毛刺重大不良、打孔过程易断带撕裂造成良品率低的难题。

技术领域

本发明涉及一种新的网状铜箔的制备方法。

背景技术

锂离子电池作为新一代的绿色高性能电池，具有能量密度大、循环性能好、自放电小、充电效率高等突出优点，被广泛应用于新能源汽车、以及水力、风力和太阳能电站等储能电源系统等多个领域。在锂离子电池中，通常使用铜箔作为负极集流体，在铜箔表面涂布负极材料，形成负极；铝箔作为正极集流体，在铝箔表面涂布正极材料，形成正极；正极与负极通过隔膜隔开后填入电解液，形成锂离子电池。

锂离子电池用网状电子铜箔是一种具有一定空隙率的微孔网状铜箔，主要用作锂离子充电电池的新型负极集电体。采用网状铜箔充当负极集流体可大幅降低锂电池中所需铜箔重量的同时，极大通过三维结构的方式提高了电极材料与集电体的粘合性，且增大质量比表面积进而增加表面电极材料涂覆量，提高锂离子电池的容量和循环性能，长期使用也能确保电池的可靠性。

目前，网状铜箔还在试验阶段，试验有激光或机械方式打孔两种途径，激光打孔是利用高密度激光烧穿铜箔形成微孔，设备精密度高，同时要求铜箔在打孔过程中箔面需要保持平整，激光焦距稳定，同时微孔边缘存在烧焦和轻微增厚现象，烧穿的铜回收率低；机械打孔方式的微孔边缘毛刺不平整，容易对电池的隔膜产生刺穿造成电池起火或爆炸的重大危险，且制程过程对铜箔张力要求高，容易产生撕边或断裂的风险。本发明能够规避以上缺陷，且生产效率高。

发明内容

本发明将提供一种网状电子铜箔的制备方法，其包括以下步骤：

生箔工序：在电解液温度40-60℃，电流密度4000-8000A/m²条件下，采用80-160g/L硫酸，60-120g/L二价铜离子，0.01～0.05g/L氯离子的生箔电解液生成生箔，电解液中还包括组合添加剂，组合添加剂包括0.5-2.0g/L高分子量胶原蛋白，0.5-1.0g/L羟丙基甲基纤维素，0.001-0.005g/L乙氧基化烷基硫酸钠，0.1-0.5g/L柠檬酸钠水合物，0.1-0.2g/L高分子量聚乙二醇；

其中，高分子量聚乙二醇的分子量优选为12000，申请人发现，合适的聚乙二醇分子量利于电解液粘度，可以有效提高生箔效率。

对胶原蛋白的分子量没有特别要求，申请人经过试验得出，所有的胶原蛋白配合羟丙基甲基纤维素和乙氧基化烷基硫酸钠显著提高晶粒的成核速率、改变晶粒生长方向，但优选的，分子量高于300000的高分子胶原蛋白效果更好，具体的原理仍不明了，但相比于普通胶原蛋白，高分子量胶原蛋白制得的铜箔性能更为优异，粗糙度低，最终制得的成品孔径均一性高，孔间距更为均匀。

在制备铜箔时使用一定的表面活性剂是已知的，用于消除铜层孔结构中的缺陷，但申请人通过实验意外发现，使用特定量的乙氧基化烷基硫酸钠配合胶原蛋白和一定量的羟丙基甲基纤维素，除了可以起到表面活性剂的作用外，可以协助生成网状铜箔，实验证明，单一的的使用胶原蛋白配合常规的表面活性剂或者即使使用乙氧基化烷基硫酸钠但含量小于0.001g/L或大于0.005g/L均不能形成网状结构。

成孔工序：将上述生箔阶段生产的5-20μm铜箔经过贴膜--曝光--显影--蚀刻--除膜--防氧化工艺，形成直径为20-500μm的微孔，孔间距50-1000μm的网状铜箔。

贴膜：可以采用两种途径如下，