[发明专利]一种锂电池用多孔铜箔及其制备方法和应用

说明书

本发明涉及铜箔技术领域，具体涉及一种锂电池用多孔铜箔及其制备方法和应用，所述多孔铜箔包括：无孔铜箔基底和覆盖在所述无孔铜箔基底表面的多孔铜箔层，所述多孔铜箔层具有的孔隙度为20‑30％；所述多孔铜箔层含有铜元素和助剂金属元素。所述多孔铜箔的制备方法包括：在无孔铜箔基底表面覆盖合金铜箔层，然后将所述合金铜箔层进行去合金处理。本发明提供的多孔铜箔相较于同尺寸传统锂电池用铜箔，由于具有特定结构的多孔铜箔层，可减小在电池中的体积占比，重量可减少20％，同时提高比表面积，能够紧密填充更多的活性材料，进而提升电池容量密度，满足当前锂离子电池轻量化的要求。

技术领域

本发明涉及铜箔技术领域，具体涉及一种锂电池用多孔铜箔及其制备方法和应用。

背景技术

锂离子电池因其结构特性，相比传统的二次电池具有高的比能量、无记忆效应、工作电压高、安全、寿命长、循环性能好和绿色环保等优点，是目前最具发展前景的高效二次电池储能材料，广泛用于动力汽车、航空航天以及电子设等新能源领域。随着时代的发展，对于锂离子电池性能的要求越来越高，在材料创新的基础上研发具有更高能量密度、更高安全保护的高效二次锂离子电池已成为当前人类共同追求的目标。

通常锂离子电池存在过充析出锂枝晶刺破隔膜现象，造成电池短路爆炸的风险。然而，传统的铜箔集流体用于锂离子电池时，充放电过程中电池体积膨胀与产生锂枝晶，容易刺破隔膜造成电池短路风险，需要进一步改善。

发明内容

本发明的目的是为了克服现有技术的铜箔用于锂离子电池时充放电过程中电池体积膨胀与产生锂枝晶，容易刺破隔膜造成电池短路风险，需要进一步改善的缺陷，提供一种锂电池用多孔铜箔及其制备方法和应用，该多孔铜箔具有特定的结构，能够有效改善锂离子电池充放电过程中体积膨胀与产生枝晶而容易刺破隔膜的问题，能够有效避免电池因此短路。

发明人研究发现，现有的电沉积铜锌合金(例如无氰电沉积铜锌合金)再经去合金处理得到的铜箔均会出现开裂现象，而本发明通过在多孔铜箔层引入助剂金属元素并配合下述其他技术特征，可以防止开裂。发明人进一步研究发现，单独的铜锌合金由于薄而脆，无法从沉积底托(例如阴极钛板)上剥离下来；而本发明通过设置无孔铜箔基底和多孔铜箔层的结构可以很好的解决该问题。还研究发现，在本发明的多孔铜箔制备过程的去合金处理中，必须采用先碱腐蚀、再酸腐蚀的方式才能制备得到表面规整、致密的多孔铜箔层；而传统的单独采用酸腐蚀的方式，得到的多孔铜箔层表面结构崩塌，不规整，不具有多孔结构。

为了实现上述目的，第一方面，本发明提供一种锂电池用多孔铜箔，该多孔铜箔包括：无孔铜箔基底和覆盖在所述无孔铜箔基底表面的多孔铜箔层，所述多孔铜箔层具有的孔隙度为20-30％；所述多孔铜箔层含有铜元素和助剂金属元素。

优选地，所述助剂金属元素为Bi。

第二方面，本发明提供一种锂电池用多孔铜箔的制备方法，该方法包括：在无孔铜箔基底表面覆盖合金铜箔层，然后将所述合金铜箔层进行去合金处理；其中，所述去合金处理的过程包括：先将所述合金铜箔层与碱性腐蚀剂进行第一接触，再与酸性腐蚀剂进行第二接触。

优选地，所述覆盖合金铜箔层的过程包括：电沉积第一电解液，所述第一电解液包括含铜化合物、含合金元素化合物和络合剂。

优选地，所述第一电解液中，含铜化合物以铜元素计的浓度为8-11g/L，含合金元素化合物以合金元素计的浓度为2-4g/L，络合剂的浓度为90-100g/L。

第三方面，本发明提供前述第二方面所述的制备方法制备得到的锂电池用多孔铜箔。

第四方面，本发明提供前述第一方面或第三方面所述的锂电池用多孔铜箔在锂电池中的应用。