[发明专利]一种复合多层结构多孔铜箔及其制备方法与系统

说明书

本发明公开了一种复合多层结构多孔铜箔及其制备方法与系统。所述制备方法包括：采用电沉积技术，在阴极辊表面沉积形成具有实心致密结构的铜箔中间层的第一步骤；在所述铜箔中间层两侧表面分别沉积形成具有疏松多孔结构的铜箔外层的第二步骤。本发明复合多层结构多孔铜箔的铜箔中间层为光滑致密结构，两侧外层为多孔结构，其铜箔中间层不仅因为铜密度高具有导电性能好的特点，还可为铜箔提供力学性能支撑，解决传统多孔铜箔力学强度差的缺点，两侧铜箔外层可以发挥多孔铜箔的优势，解决锂离子电池工作时易产生枝晶和某些负极材料嵌锂时发生体积膨胀的问题，该复合多层结构多孔铜箔不仅可以发挥多孔铜箔的优势，与普通多孔铜箔相比力学性能更佳。

技术领域

本发明涉及多孔铜箔的制备，尤其涉及一种复合多层结构多孔铜箔及其制备方法，与相应的制备系统，属于铜箔制备技术领域。

背景技术

铜箔作为锂电池领域重要的负极材料，在新能源经济蓬勃兴起的今天得到重要的发展机遇。与传统光面铜箔相比，多孔铜箔可解决锂离子电池工作时产生的枝晶问题，同时也可缓解负极材料嵌锂时发生的体积膨胀问题。

传统的多孔铜箔制备方法中使用最多的为模板法、蚀刻法等。模板法首先对阴极辊进行表面处理，在阴极表面塑造大量绝缘点，这些点在电解过程中不会产生金属铜沉积，最终得到的铜箔为多孔状。在所报道的文献中，这种方法的缺点是模板法的阴极表面处理方式通常并不会稳定，需要耗费大量精力进行修复和维护。蚀刻法是通过化学蚀刻或电蚀刻溶解金属铜，在成品铜箔表面塑造多孔结构。另有一种通过机械加工在铜箔表面冲孔制造多孔铜箔的方式，但是这种方式得到的铜箔孔径通常大于500微米，在应用于锂电池时会发生漏料现象。总体而言，这些通过传统方法制备的多孔铜箔都是单一的多层结构，其内部空隙很多，结构疏松，由此导致力学强度差的问题。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种复合多层结构多孔铜箔及其制备方法与采用的系统，从而克服现有技术的不足。

为达到上述发明目的，本发明采用以下技术方案：

本发明实施例提供了一种复合多层结构多孔铜箔的制备方法，其包括：

采用电沉积技术，在阴极辊表面沉积形成具有实心致密结构的铜箔中间层的第一步骤；以及在所述铜箔中间层两侧表面分别沉积形成具有疏松多孔结构的铜箔外层的第二步骤。

在一些优选实施例中，所述的第一步骤包括：

至少使弧形阳极、阴极辊、第一电解液共同构建第一电化学反应体系，其中，所述第一电解液为至少包含铜离子、第一添加剂的混合液；

使所述第一电化学反应体系通电，并控制所述阴极辊表面电极电位为第一电极电位，所述第一电极电位正于铜箔表面析氢电位，所述第一电解液的温度至少低于能够使析氢反应发生的温度，从而在所述阴极辊表面沉积形成具有实心致密结构的铜箔中间层。

进一步地，所述第一电极电位为-3V～-0.2V。

进一步地，所述第一电解液的温度为40～80℃。

在一些优选实施例中，所述的第二步骤包括：

至少使平行阳极、作为阴极的铜箔中间层、第二电解液共同构建第二电化学反应体系，其中，所述第二电解液为至少包含铜离子、第二添加剂的混合液；

使所述第二电化学反应体系通电，并控制所述铜箔中间层表面电极电位为第二电极电位，所述第二电极电位负于铜箔表面析氢电位，所述第二电解液的温度至少能够促使析氢反应发生，从而在所述铜箔中间层表面沉积形成具有疏松多孔结构的铜箔外层。

进一步地，所述第二电极电位为-6V～-1.5V。

进一步地，所述第二电解液的温度为5～40℃。