[发明专利]一种研究铜箔初期电结晶的方法及电沉积系统

说明书

本发明公开了一种研究铜箔初期电结晶的方法，所述方法采用铜电沉积工艺，通过控制铜电沉积初期的电结晶过程，获得铜电沉积初期形成的铜箔沉积层，通过观察和分析该铜箔沉积层的微观结构，获得相关生长参数对连续工业生产中铜箔电沉积过程的影响及连续工业生产中制得的电沉积铜箔性能的影响，从而指导铜箔的连续工业生产。本发明可以控制铜箔初期电结晶工艺时间精确到1ms，还可通过控制添加剂分析其对电结晶的影响。且本发明的方法所用电解液成分、电流密度等参数与工业铜箔生产接近，使得获得的试验结果对于工业铜箔生产具有明确的相似性和重要的参考价值。本发明提供的方法及装置简单可靠，可适用于研究多种金属电沉积初期的晶粒生长情况。

技术领域

本发明属于电解铜箔领域，具体涉及一种研究铜箔初期电结晶的方法及其电沉积系统。

背景技术

电解铜箔作为电子制造行业的功能性基础原材料，具有“神经网络”之美誉，主要用于覆铜板和印制线路板的制作。随着各种电子通讯器件向小尺寸方向发展及印刷电路板向大密度相互连接、又薄又平的方向发展，对铜箔的性能也提出了更高的要求。近些年来，由于锂离子电池具有比能量高、工作电压高、循环寿命长、无污染、体积小等优点，成为电子产品的首选对象。而铜箔作为锂离子电池负极的集流体材料，其生产技术水平和性能也直接影响锂离子电池的制作工艺、性能和生产成本等。

在铜箔的生产工艺中，铜箔初期电结晶阶段得到的沉积层的微观结构等特征能直接影响或表征在连续生产中的铜箔电沉积过程、微观结构等，进而最终影响铜箔的性能。特别的，连续工业生产时电解铜箔的沉积时间虽然长达几十秒，但是对铜箔结构性能影响最大的是初始的形核生长阶段，在该初始阶段晶核形成的容易程度、晶核形貌、大小和分散情况是决定最终所得铜箔性能的关键因素。因此，通过有效的手段，观察和分析铜箔初期电结晶阶段沉积层的微观结构等特征，对生产线上获得性能优异的铜箔的生长工艺有着很好的指导意义。

发明内容

本发明的目的，拟提供一种观察和分析铜箔初期电结晶阶段的方法和相应的系统，通过该方法和系统，可以获得铜电沉积初期一些重要工艺参数对铜箔生长过程和性能的影响，从而指导电解铜箔的实际生产，极大的节约时间和成本。

为实现上述目的，本发明的技术方案如下。

本发明提供了一种研究铜箔初期电结晶的方法，所述方法采用铜电沉积工艺，通过控制铜电沉积初期的电结晶过程，获得铜电沉积初期形成的铜箔沉积层，通过观察和分析该铜箔沉积层的微观结构，获得相关生长参数对连续工业生产中铜箔电沉积过程的影响及连续工业生产中制得的电沉积铜箔性能的影响，从而指导铜箔的连续工业生产。

具体的，所述观察和分析所述铜箔沉积层的微观结构主要包括但不限于通过显微技术观察及分析所述铜箔沉积层的晶粒微观结构，所述微观结构包括但不限于晶粒分布密度、晶粒形状、晶粒尺寸，所述显微技术使用的显微装置包括但不限于光学显微镜、扫描电镜（SEM）。

具体的，所述控制铜电沉积初期的电结晶过程主要包括控制铜电沉积初期的电结晶工艺时间。具体的所述工艺时间最小可控制到1ms，优选的，将工艺时间控制在1ms~2s的范围内，观察该时间段范围内铜电沉积形成的所述铜箔沉积层的微观结构。连续工业生产时电解铜箔的沉积时间虽然长达几十秒，但是对铜箔结构性能影响最大的是初始的形核生长阶段，在该初始阶段晶核形成的容易程度、晶核形貌、大小和分散情况是决定最终所得铜箔性能的关键因素，因此必须能够实现极短的沉积时间控制，才能够捕捉到初始阶段的特征。

具体的，所述控制铜电沉积初期的电结晶过程还包括在电解液中加入不同种类、不同浓度的添加剂，以研究添加剂对所述铜箔沉积层的微观结构的影响。