电解铜箔双面同步粗化及固化的方法及设备

摘要

本发明涉及一种电解铜箔双面同步粗化及固化的方法及设备，其技术要点是，在电解铜箔经过粗化槽和固化槽时，在光面和毛面均设置有对应的阳极板，并让电解液从电解铜箔和阳极板间流过，一次同步完成电解铜箔的光面和毛面电镀沉铜处理，所用的设备粗化槽和固化槽内的电镀阳极板分布在槽体的中间及前侧；属于电解铜箔技术领域；与现有技术相比，本发明所提供的电解铜箔双面同步粗化及固化的方法及其使用的设备，一次同步完成铜箔光面和毛面的电镀处理，提高生产效率，降低能耗。

权利要求

1.一种电解铜箔双面同步粗化及固化的方法，其特征在于，是在所述的电解铜箔经过粗化槽和固化槽时，在光面和毛面均设置有对应的阳极板，并让电解液从电解铜箔和阳极板间流过，一次同步完成电解铜箔的光面和毛面电镀沉铜处理。

2.根据权利要求1所述的电解铜箔双面同步粗化及固化的方法，其特征在于，所述的粗化槽电解液的工艺参数为：溶液中铜含量18～25g/L，溶液中酸含量130～140g/L，温度

32～38℃。

3.根据权利要求1所述的电解铜箔双面同步粗化及固化的方法，其特征在于，所述的固化槽电解液的工艺参数为：溶液中铜含量50～60g/L，溶液中酸含量100～110g/L，温度

40～50℃。

4.一种实现权利要求1所述的电解铜箔双面同步粗化及固化的方法的设备，包括酸洗槽、粗化槽、固化槽、水洗槽和防氧化槽，其特征在于，粗化槽和固化槽内的电镀阳极板分布在槽体的中间及前侧。

5.根据权利要求4所述的电解铜箔双面同步粗化及固化的方法的设备，其特征在于，所述的粗化槽和固化槽内，在距离液中辊上端10cm的位置上设有第三电解液进液管。

6.根据权利要求5所述的电解铜箔双面同步粗化及固化的方法的设备，其特征在于，所述进液管为PVC液管。

7.根据权利要求4所述的电解铜箔双面同步粗化及固化的方法的设备，其特征在于，所述的阳极板为钛阳极板。

说明书

电解铜箔双面同步粗化及固化的方法及设备

技术领域

[0001] 本发明涉及一种电解铜箔粗化及固化方法，尤其涉及电解铜箔双面同步粗化及固化的方法，本发明还涉及电解铜箔双面同步粗化及固化的设备，属于电解铜箔技术领域。

背景技术

[0002] 锂离子动力电池用双面粗化电解铜箔与覆铜板用电解铜箔相比，各项铜箔性能指标相差甚大，锂离子动力电池用双面粗化电解铜箔机械测量厚度≤12微米、光面和毛面晶体结构致密均匀、光毛面轮廓粗糙度≤2.5微米、金属密度接近铜理论密度、延伸率≥5％、2
抗拉强度≥400N/mm 等特性。双面粗化电解铜箔在与负极材料黏贴时，接触面积成倍增长，能够降低负极集流体与负极材料之间的接触电阻，提高双面粗化电解铜箔表面与浆料的结合力，提高锂离子动力电池的体积容量，用双面粗化电解铜箔制成的负极集流体具有良好的耐冷热膨胀性能，可以明显提高锂离子动力电池的充放电循环次数，延长电池的使用寿命。

[0003] 目前双面粗化电解铜箔表面生产使用的设备的阳极如图1所示，阳极分布在槽体两侧，槽体内液体的溶液流动分布如图2所示，先处理铜箔的光面，再反过来二次处理铜箔毛面的生产工艺，但这样生产成本大，能耗高，给生产厂家带来诸多问题。

发明内容

[0004] 针对上述问题，本发明提供一种电解铜箔双面同步粗化及固化的方法，铜箔经过粗化槽和固化槽时光面和毛面均有电解液流过，一次同步完成铜箔光面和毛面的电镀处理。

[0005] 本发明的前一个技术方案是：提供一种电解铜箔双面同步粗化及固化的方法，是在所述的电解铜箔经过粗化槽和固化槽时，在光面和毛面均设置有对应的阳极板，并让电解液从电解铜箔和阳极板间流过，一次同步完成电解铜箔的光面和毛面电镀沉铜处理。

[0006] 进一步的，上述的电解铜箔双面同步粗化及固化的方法，其中，所述的粗化槽电解硫酸铜溶液的工艺控制：溶液中铜含量18～25g/L，溶液中酸含量130～140g/L，温度32～38℃。

[0007] 进一步的，上述的电解铜箔双面同步粗化及固化的方法，其中，所述的固化槽电解硫酸铜溶液的工艺控制：溶液中铜含量50～60g/L，溶液中酸含量100～110g/L，温度40～50℃。

[0008] 本发明的后一个技术方案是：提供一种电解铜箔双面同步粗化及固化所使用的设备，包括，酸洗槽、粗化槽、固化槽、水洗槽和防氧化槽，其中，粗化槽和固化槽内的电镀阳极板分布在槽体的中间及前侧。

[0009] 上述的电解铜箔双面同步粗化及固化所使用的设备，其中，所述的粗化槽和固化槽内，在距离液中辊上端10cm的位置上设有第三电解液进液管。

[0010] 上述的电解铜箔双面同步粗化及固化所使用的设备，其中，所述进液管为PVC液管。

[0011] 进一步的，上述的电解铜箔双面同步粗化及固化所使用的设备，其中，所述的阳极板为钛阳极板。

[0012] 本发明所提供的方法和设备所生产的产品主要技术指标：光面和毛面结构基本一致，双面粗化电解铜箔表面轮廓均匀细致，高延伸率与高抗拉强度，厚度均匀性良好，双面粗化电解铜箔机械测量厚度≤12微米。与碳浆材料黏贴牢固，可降低负极集流体与负极材料之间的接触电阻，大幅度提高锂离子动力电池的体积容量比。使用高性能双面粗化电解铜箔组成的负极集流体具有良好的耐冷热膨胀性能，在充放电时不易产生断裂，可以明显提高锂离子动力电池的充放电循环次数，延长电池的使用寿命。

[0013] 与现有技术相比，本发明所提供的电解铜箔双面同步粗化及固化的方法及其使用的设备，一次同步完成铜箔光面和毛面的电镀处理，提高生产效率，降低能耗。

附图说明

[0014] 图1是现有技术铜箔表面处理设备示意图；

[0015] 图2是现有技术表面处理板溶液流动示意图；

[0016] 图3是本发明具体实施1铜箔表面处理设备示意图；

[0017] 图4是本发明具体实施1溶液流动示意图。

[0018] 其中：铜箔1、酸洗槽2、粗化槽3、固化槽4、水洗槽5、防氧化槽6、烘干箱7、阳极板8、第一进液管9、第二进液管10、第三进液管11。

具体实施方式

[0019] 下面结合附图对本发明作进一步的描述，但不构成对本发明的任何限制。

[0020] 参阅图3、图4所示，一种电解铜箔双面同步粗化及固化的方法的设备，包括酸洗槽2、粗化槽3、固化槽4、水洗槽5和防氧化槽6。其中，粗化槽3和固化槽4的底部分别设有第一电解液PVC进液管9、第二电解液PVC进液管10，在距离液中辊上端10cm的位置上设有第三电解液PVC进液管11，用以改变粗化槽和固化槽体溶液的流动结构，保证粗化溶液和固化溶液的流量工艺要求，使得铜箔产品表面电镀结晶的均匀一致性；在粗化槽3和固化槽4中间及前侧分别设有钛阳极板8，铜箔经过粗化槽3和固化槽4时，中间钛阳极板和前端钛阳极板同时通电，就可完成同步生产。

[0021] 具体使用时，将铜箔1首先经过酸洗槽2清洗、去除铜箔表面的氧化物，并对表面进行浸蚀，然后将处理过的铜箔1放入粗化槽3中，粗化槽3内的第一进液管9、第二进液管10、第三进液管11同时流出电解液，使得铜箔1的光面和毛面均有电解液流过，再给中间阳极板8和前端钛阳极板8同时通电，一次同步完成铜箔1光面和毛面的电镀处理；再使粗化处理过的铜箔1置入固化槽4中，固化槽4内的第一进液管9、第二进液管10、第三进液管
11同时流出电解液，使得铜箔1的光面和毛面均有电解液流过，再给中间阳极板8和前端钛阳极板8同时通电，一次同步完成铜箔1光面和毛面的电镀处理，粗化瘤体被正常的铜镀层所包围及加固，粗化层与铜箔1基体结合牢固，形成最终的粗化层；再将固化后的铜箔1经过水洗槽5水洗以清除表面附带的电解液，放入防氧化槽6进行防氧化处理，有利于进一步提高铜箔与基材结合力，最后放入烘干箱7进行烘干除铜箔表面的水分，防止残留水分对铜箔的危害。

[0022] 各个粗化处理和固化处理的工艺条件为：

[0023] 1、粗化槽电解硫酸铜溶液的工艺控制：溶液中铜含量18～25g/L，溶液中酸含量130～140g/L，温度32～38℃。

[0024] 2、固化槽电解硫酸铜溶液的工艺控制：溶液中铜含量50～60g/L，溶液中酸含量100～110g/L，温度40～50℃。

[0025] 3、电镀用阳极板技术要求：采用钛阳极板，电流密度在6000～7000A/m2，高性能的阳极板保证在高温度、高硫酸浓度、高电流密度的条件下稳定生产。

[0026] 4、粗化槽和固化槽的溶液流量要求：20m3/h，通过高性能耐腐蚀供液泵进行变频控制，达到流量的稳定。

[0027] 5、铜箔表面处理设备采用变频同步控制，铜箔在生产运行过程中不会起皱。槽体各分段张力同步稳定，达到减少铜箔在线运行的磨擦，保证铜箔表面的晶体结构不会受到磨擦破坏。

[0028] 6、直流电流设备：采用可控硅整流柜的大功率直流输出装置，其输出的直流电压和直流电流是通过电脑编程调节操作。

[0029] 采用上述方法和设备所生产的铜箔，双面粗化电解铜箔机械测量厚度≤12微米，光面和毛面结构基本一致，双面粗化电解铜箔表面轮廓均匀细致，厚度均匀，面密度2 2
95-100g/m，延伸率＞5％，抗拉强度≥400N/mm，粗糙度≤2.5微米，使用高性能双面粗化电解铜箔组成的负极集流体具有良好的耐冷热膨胀性能，在充放电时不易产生断裂，可以明显提高锂离子动力电池的充放电循环次数，延长电池的使用寿命。

[0030] 采用本发明电解铜箔双面同步粗化及固化的方法及其设备，一次同步完成铜箔光面和毛面的电镀处理。

[0031] 双面粗化电解铜箔表面处理所使用的设备和处理工艺能耗比较：

[0032] 1、进行双面粗化电解铜箔表面处理过程中使用的设备分别为：

[0033] 1)、粗化槽供液泵1台：11kw；

[0034] 2)、固化槽供液泵1台：11kw；

[0035] 3)、防氧化槽供液泵1台：7.5kw；

[0036] 4)、水洗槽供水泵1台：3kw；

[0037] 5)、铜箔烘干箱加热管10支：20kw；

[0038] 6)、表面处理机放卷电机1台：3.7kw；

[0039] 7)、表面处理机收卷电机1台：3.7kw；

[0040] 8)、表面处理机槽体电机6台，每台2.2kw：共13.2kw；

[0041] 9)、抽风风柜电机1台：15kw；

[0042] 10)、抽风净化水泵1台：5.5kw；

[0043] 11)、整流柜1套：200kw；

[0044] 12)、车间送风风柜电机1台：20kw；

[0045] 合计总功率：313.6kw。

[0046] 2、以每分钟20米的生产速度进行双面粗化电解铜箔表面处理工艺能耗比较(以1000kg为例)：

[0047] 1)、时间比较

[0048] ①原工艺第一次处理光面所需时间为7.455小时，原工艺第二次处理毛面所需时间为7.455小时，处理完合计时间为14.91小时。

[0049] ②采用新工艺一次同步处理光面和毛面所需时间为7.455小时。

[0050] 3)、电耗比较

[0051] ①原有的生产工艺电耗：4675.776kwh。

[0052] ②新生产工艺电耗：2337.888kwh。

[0053] 4)、水耗比较

[0054] ①原有的生产工艺水消耗量：186.375m3/h，废水产生量：186.375m3/h。

[0055] ②新生产工艺水消耗量：93.1875m3/h，废水产生量：93.1875m3/h。

[0056] 新旧工艺处理比较得出：新工艺的生产能耗整体下降50