前沿技术
L eading-edge technology 高抗拉双面光锂电池电解铜箔添加剂新配方开发 徐建平，郭立功
（江西省江铜耶兹铜箔有限公司，江西 南昌 ３３００９６）
摘 要：为制备具有高抗拉性的双面光锂电池电解铜箔，针对传统添加剂不能保证铜箔同时具备抗拉性、延伸性和光
滑镀层的问题，提出了新的添加剂配方。为验证添加剂配方对电解铜箔抗拉性、延伸性的影响，以及对镀层光滑程度的
改良，以传统添加剂为对照组，新配方添加剂为实验组，设计对比实验。通过高温拉伸机、微机控制万能试验机和ＳＥＭ
扫描，对电解铜箔的抗拉性、延伸性和镀层光滑程度进行检测。
关键词：高抗拉；双面光锂电池；电解铜箔；添加剂
中图分类号：ＴＱ１５３ 文献标识码：Ａ 文章编号：１００２－５０６５（２０１９）０７－０１４１－２
New Formula Development of Copper Foil Additives for High Tensile Double-sided Lithium Batteries
XU Jian-ping, GUO Li-gong
（Ｊｉａｎｇｘｉ Ｃｏｐｐｅｒ Ｙａｔｅｓ Ｆｏｉｌ Ｉｎｃ．，Ｎａｎｃｈａｎｇ ３３００９６，Ｃｈｉｎａ）
Abstract: Ｉｎ ｏｒｄｅｒ ｔｏ ｐｒｅｐａｒｅ ｅｌｅｃｔｒｏｌｙｔｉｃ ｃｏｐｐｅｒ ｆｏｉｌ ｆｏｒ ｄｏｕｂｌｅ－ｓｉｄｅｄ ｌｉｇｈｔ ｌｉｔｈｉｕｍ ｂａｔｔｅｒｙ ｗｉｔｈ ｈｉｇｈ ｔｅｎｓｉｌｅ ｓｔｒｅｎｇｔｈ， ａ
ｎｅｗ ａｄｄｉｔｉｖｅ ｆｏｒｍｕｌａ ｗａｓ ｐｒｏｐｏｓｅｄ ｔｏ ｓｏｌｖｅ ｔｈｅ ｐｒｏｂｌｅｍ ｔｈａｔ ｔｒａｄｉｔｉｏｎａｌ ａｄｄｉｔｉｖｅｓ ｃｏｕｌｄ ｎｏｔ ｇｕａｒａｎｔｅｅ ｃｏｐｐｅｒ ｆｏｉｌ ｔｏ ｈａｖｅ
ｔｅｎｓｉｌｅ ｓｔｒｅｎｇｔｈ， ｅｘｔｅｎｓｉｂｉｌｉｔｙ ａｎｄ ｓｍｏｏｔｈ ｃｏａｔｉｎｇ ａｔ ｔｈｅ ｓａｍｅ ｔｉｍｅ． Ｉｎ ｏｒｄｅｒ ｔｏ ｖｅｒｉｆｙ ｔｈ
ｅ ｅｆｆｅｃｔ ｏｆ ｔｈｅ ａｄｄｉｔｉｖｅ ｆｏｒｍｕｌａ ｏｎ ｔｈｅ
ｔｅｎｓｉｌｅ ｓｔｒｅｎｇｔｈ ａｎｄ ｅｌｏｎｇａｔｉｏｎ ｏｆ ｅｌｅｃｔｒｏｌｙｔｉｃ ｃｏｐｐｅｒ ｆｏｉｌ， ａｎｄ ｔｏ ｉｍｐｒｏｖｅ ｔｈｅ ｃｏａｔｉｎｇ ｓｍｏｏｔｈｎｅｓｓ， ａ ｃｏｍｐａｒａｔｉｖｅ ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔ
ｗａｓ ｄｅｓｉｇｎｅｄ ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｔｒａｄｉｔｉｏｎａｌ ａｄｄｉｔｉｖｅ ａｓ ｔｈｅ ｃｏｎｔｒｏｌ ｇｒｏｕｐ ａｎｄ ｔｈｅ ｎｅｗ ａｄｄｉｔｉｖｅ ａｓ ｔｈｅ ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ ｇｒｏｕｐ． Ｂｙ ｍｅａｎｓ
ｏｆ ｈｉｇｈ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ｄｒａｗｉｎｇ ｍａｃｈｉｎｅ， ｍｉｃｒｏｃｏｍｐｕｔｅｒ ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄ ｕｎｉｖｅｒｓａｌ ｔｅｓｔｉｎｇ ｍａｃｈｉｎｅ ａｎｄ ＳＥＭ ｓｃａｎｎｉｎｇ， ｔｈｅ ｔｅｎｓｉｌｅ
ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ， ｅｌｏｎｇａｔｉｏｎ ａｎｄ ｃｏａｔｉｎｇ ｓｍｏｏｔｈｎｅｓｓ ｏｆ ｅｌｅｃｔｒｏｌｙｔｉｃ ｃｏｐｐｅｒ ｆｏｉｌ ｗｅｒｅ ｔｅｓｔｅｄ．
Keywords: ｈｉｇｈ ｔｅｎｓｉｌｅ； Ｄｏｕｂｌｅ－ｓｉｄｅｄ ｌｉｇｈｔ ｌｉｔｈｉｕｍ ｂａｔｔｅｒｙ； Ｅｌｅｃｔｒｏｌｙｔｉｃ ｃｏｐｐｅｒ ｆｏｉｌ； ａｄｄｉｔｉｖｅ
随着科技发展，普通铜箔已经不能满足电子产品的生产要求，国内铜箔生产企业并未完全掌握高性能电解铜箔的生产技术，尤其抗拉强度大于40kg/mm2的双面光锂电铜箔。添加剂的成分，以及铜箔生产的工艺条件，例如镀液的浓度和温度以及电流密度等，是影响铜箔性能的两个主要因素。先进的设备和优良的添加剂才能生产高性能的电解铜箔[1]。
一定厚度的条件下，选择合适的添加剂，进行不同的配比，通过不同添加剂中的作用，改善铜箔性能，来获得高抗拉双面光锂电池。作为锂离子电池负极的重要组成部分，电解铜箔必须要有极好的导电性、附着性、耐折性和均匀的厚度，这就需要在制备电解铜箔的电解液中加入添加剂，来对电解铜箔表面进行改性，从而改善锂离子电池负极集流体的性能[2]。下面研究获得制备具有高抗拉双面光铜箔材料的添加剂配方。
1添加剂配方开发
1.1 添加剂配方组成
聚二硫二丙烷磺酸钠、聚乙二醇、羟乙基纤维素，能提高铜箔抗拉强度。甲基紫、刚果红整平效果较好。适当在电解液中添加Cl-，Cl-表现出比较强的去极化作用，从而提高了铜电沉积速率。电解液中添加有机硫化物能够起到很好的整平及光亮作用。羟乙基纤维素能促使晶粒面向生长，抑制针孔，但会引起铜箔翘曲。聚乙二醇等聚醚化合物，能细化晶粒。聚二硫二丙烷磺酸钠细化晶粒，防止异常晶粒长大。
但过量会降低铜箔高温抗拉强度和延伸率。骨胶具有细化晶粒和整平的效果，能够保证铜箔具有一定的粗糙度和提高铜箔常温抗拉强度和延伸率，但会降低高温抗拉强度和延伸率。稀土元素的加入会使添加剂成分更加稳定。
1.2 添加剂配比方案制定
根据不同添加剂作用效果不同，在保证传统添加剂成分效果的基础上，调配一组不同成分和浓度的添加剂配方。针对传统配方的缺陷，按照骨胶1.5mg/L，聚二硫二丙烷磺酸钠0.8mg/L，聚乙烯亚胺0.1mg/L，聚乙二醇1.0mg/L，甲基紫0.15mg/L，配比组成新的配方。
2抗拉伸性对比实验
以本次开发的新添加剂配方为实验组，传统配方作为对照组。制样8μm（基重72±1g/㎡），利用SEM、微机控制万能试验机和高温拉伸机研究两组不同添加剂对电解铜箔组织性能的影响。
2.1 实验过程
在50℃水浴中，将100g五水硫酸铜溶解于蒸馏水。取20mL浓硫酸，边搅拌边加入，全部晶体溶解后，配成300mL基础电解液。依照浓度称取适量添加剂于烧杯中使用DI水配制成100mL溶液，在50℃水浴保温待用。组装好实验电解装置，在溶液中分别按设计浓度使用实验组和对照组两组添加剂进行电解制样。
制备结束后，使用SEM、微机控制万能试验机和高温拉伸机研究两组电解铜箔性能。
（下转143页）
收稿日期：２０１９－０３
作者简介：徐建平，男，生于１９８６年，汉族，江西德兴人，本科，助理工程师，研究方向：电解铜箔制造。
4 建设项目拟压覆重要资源储量估算
（1）维护带边界的确定。依据《建筑物、水体、铁路及主要井巷煤柱留设与压煤开采规范》，拟建项目保护等级为II 级，围护带范围为拟征地范围外推15m。（2）拟压覆重要矿产资源储量估算。经核实，河南省新乡市压覆矿产资源查区范围内，距离资源储量边界约15.3km，因此拟建工程未压覆普查区的矿产资源量。见附图3。根据豫国土资办函﹝2014﹞102号《河南省国土资源厅办公室关于规范建设项目压覆省地勘基金项目有关工作的意见》，如围护带边界范围不压覆矿体，则围护带边界所圈定的范围即为压覆区最终边界。
5 拟压覆工作量核定
（1）拟压覆工作量确定原则。根据河南省国土资源厅办公室“关于规范建设项目压覆省地勘基金项目有关工作的意见”（豫国土资办函〔2014〕102号），压覆工作量的确定遵循以下原则：凡参与压覆区矿产资源储量估算的探槽、钻探等探矿工程、面积性工作和样品，均计入压覆的主要实物工作量。其中，压覆大块段估算资源储量区的，按压覆区最近的探矿工程统计；面积性（地形、地质测量以及面积性物化探）工作量，按压覆范围内工作量统计；线性工作量，按压覆区内及压覆区外最邻近一条线对应范围性工作量计算。本次工作量统计截至日期：2018年6月14日。（2）拟压覆工作量情况。经核实，截止2018年6月14日，建设项目拟压覆二维地震物理点14个。6 经济社会效益对比分析
（1）项目社会效益分析。本项目的建设及运营，能有效地解决因能源开采造成的环境污染及资源回收问题，使城镇面貌、生态环境得到了较大的改善。改善了投资环境和生活环境，进一步吸引境内外投资者，对实现经济的可持续发展具有重大的现实意义。（2）被压覆矿产资源经济评价。经核实，河南省新乡市压覆矿产资源预查和普查区范围内，截至2018年6月14日，建设项目拟压覆二维地震物理点14个，未压覆普查区的矿产资源量。因此建设项目对当地经济建设无影响。（3）项目经济效益分析。本项目的建成，使服务区建立在资源的可持续利用和良好的生态环境基础上。保护了自然资源，保持了资源的可持续供给能力，逐步使资源、环境与经济、社会的发展相协调。综上所述，项目建设能带来较好的社会经济效益。拟建项目仅压覆河南省浚县新镇煤普查区范围和二维地震物理点14个，未压覆普查区的矿产资源，建设项目可以开工建设。
7 结论
建设项目仅压覆河南省浚县新镇矿产资源普查区范围和
二维地震物理点14个，未压覆普查区的矿产资源量。因此建设项目对当地经济建设无影响，建设项目可以开工建设。
[1] 岳雪波，帅志鹏，王吉祥.建设项目压覆矿产资源评估方法探讨[J].人
民长江，2013，44（6）：44-46.
（上接141页）2.2 实验结果
用高温拉伸机和微机控制万能试验机对实验组和对照组两组电解铜箔，进行抗拉伸性和延伸性测试，测试两组铜箔的抗拉性和延伸性，测试结果如表1所示。
表1 拉伸性和延展性实验对比结果表
组别基重g/㎡常温抗拉/MPa 高温抗拉/MPa 常温延伸率/%高温延伸率/%实验组72.142.322.5 5.2 5.6对照组
72.3
37.620.9 2.6 2.3
从表1中可以看出，实验组的拉伸性和延展性好于对照组，实验组制备出的铜箔内应力减少，铜箔缺陷小。两组铜箔的外观光亮度相近。使用SEM 对镀层表面放大1000倍可以明显看出区别，如图1和图2所示。
从图1和图2两组电解铜箔SEM 对比，实验组更为平整均匀，
对照组均匀程度较差。
图1 实验组SEM*1000
综上所述，按照实验组添加剂配方，制备的电解铜箔效
果更好，铜箔综合性能最好，具有高抗拉性和均匀紧密的镀
层。
图2 对照组SEM*1000
3 结语
电解铜箔作为锂离子电池制造，电子产品、电气工业
生产的主要原材料，其性能的优劣影响着整个产业的发展。在电解铜箔的制备中，添加剂起着极为重要的作用，添加不同成分添加剂，会直接影响到铜箔的性能，影响着电解铜箔电沉积层的形态和结构。为满足未来电子电气等产业的发展需求，制备具有高抗拉性、高稳定性能的电解铜箔是必然趋势。
[1] 胡旭日，王海振，徐策.电解铜箔表面黑化工艺优化[J].电镀与涂
饰,2017(04):27-31.
[2] 苗景国，王新颖，张泽磊.2024铝合金微等离子体氧化电解液配方优化
[J].轻合金加工技术,2017(10):40-44.
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