[发明专利]锂离子电池的负极集流体用高粗糙度铜箔及其制备方法

说明书

本发明提供一种锂离子电池负极集流体用高粗糙度铜箔及其制备方法。制备方法包括以下步骤：(1)对铜箔进行除油和酸洗，然后再用去离子水除去残留酸液；(2)用混合处理液对铜箔进行处理，完成后去除多余的混合处理液；(3)处理后铜箔经过高温烘干和氢/氩混合气煅烧还原后，即得高粗度铜箔。所述混合处理液为氢氧化钠和过硫酸铵混合液，保持过硫酸铵浓度不变，通过调节氢氧化钠溶液的浓度可以改变铜箔表面形貌，即铜箔的粗糙度，从而调控铜箔表面粗糙度。利用该高粗糙度铜箔能够解决现有技术中以硅材料为负极活性材料时，硅材料易于从集流体铜箔上脱落的问题，达到增加集流体层和活性材料层机械咬合作用力效果，提高锂离子电池循环性能。

技术领域

本发明属于锂离子负极集流体技术领域，尤其涉及一种锂离子电池的负极集流体用高粗糙度的铜箔及其制备方法。

背景技术

目前，锂离子电池由于低成本，长循环寿命，高安全性的优点广泛的应用于各种储能器件。目前商业化的锂离子电池的负极材料主要是石墨。但是，由于石墨质量比容量有限，体积比容量提升空间小，所以以石墨为阳极活性材料的锂离子电池无法满足未来高容量、小体积电子设备的使用需求。硅由于具有理论克容量高达4200mAh/g，理论体积比容量高达7200mAh/cm³被认为是最有前途的下一代锂离子电池的负极材料。但是，硅基材料在脱/嵌锂过程中存在着较大的体积变化，极易粉碎并从集流体上脱落，使锂离子电池循环性能恶化，进而限制了锂离子电池的商业化应用。

发明内容

针对上诉现有技术存在的问题，本发明旨在提供一种锂离子电池负极集流体用的高粗糙度铜箔的制备方法，本发明采用处理液制备集流体用高粗糙度铜箔，这种制备工艺流程简洁，生产周期较短，处理液简单易于配制，非常有利于实现这种高粗糙度铜箔制备的商业化生产。同时，本发明制备的铜箔表面形貌包括针状，棒状，花瓣状，有益于增加铜箔表面的粗糙度，增强集流体和活性材料之间的机械咬合作用力，提高锂离子电池的循环性能。

本发明的目的之一是提供一种锂离子电池负极集流体用高粗糙度铜箔的制备方法。

本发明的目的之二是提供一种锂离子电池负极集流体用高粗糙度铜箔。

本发明的目的之三是提供一种锂离子电池负极集流体。

本发明的目的之四是提供锂离子电池负极集流体用高粗糙度铜箔和锂离子电池负极集流体的应用。

一种锂离子电池负极集流体用高粗糙度铜箔的制备方法，包括如下步骤：

(1)先用丙酮溶液对铜箔进行表面除油，然后用质量分数为0.5％的硫酸溶液进行酸洗，酸洗后用去离子水洗掉残留酸液，备用。

(2)用混合处理液对步骤(1)的铜箔进行处理，完成后清洗掉多余的混合处理液；

所述的混合处理液为由过硫酸铵、氢氧化钠组成的溶液，其中过硫酸铵浓度为0.05-0.5mol/L，氢氧化钠浓度为2.5～4.5mol/L。

(3)处理后的铜箔在高温烘干之后用氢/氩混合气还原，即得高粗糙度铜箔。混合处理液处理后的铜箔表面形成针状、棒状和/或花瓣状结构的氢氧化铜或者氧化铜，在鼓风烘箱中100-300℃中处理1-10h将氢氧化铜完全转化为氧化铜；之后将上述铜箔置于氢/氩混合气氛下，在管式炉中250～450℃，1-6h将铜箔表面的氧化铜还原为金属铜。

上述技术方案中，优选的，所述混合处理液的配置方法为，先配置氢氧化钠溶液，然后再加入过硫酸铵，即得均匀透明的混合处理液。保持过硫酸铵浓度不变，通过调节氢氧化钠溶液的浓度可以改变铜箔表面形貌，即铜箔的粗糙度，从而调控铜箔表面粗糙度。

步骤(1)中，所述铜箔为市售单面光或者双面光，厚度为12-50微米的电池级平整铜箔，铜箔的厚度优选为25微米，这种铜箔在电池中应用广泛，并且成本低廉，来源广，容易获得。