本申请涉及电解铜箔制造,尤其涉及一种提高铜箔表面润湿性的添加剂及其用途。
背景技术:
1、随着新能源汽车产业、电子产品及储能领域向环保、低碳、高可靠性化方向发展,各种动力电池、3c数码电池、储能电池所用动力源—锂离子电池取得快速发展。铜箔作为锂离子电池负极集流体,是锂电池负极关键材料之一,作用是将电池活性物质产生的电流汇集起来,以便形成较大的电流输出。从电池的制作工艺上看,负极活性物质由约90%的负极活性物质碳材料、4%~5%的乙炔黑导电剂、6%~7%的粘合剂均匀混合后,涂覆于铜箔集流体表面,经干燥、辊压、分切等工序,制得负极电极,因此,对于负极,除负极活性材料外,铜箔的质量也对负极制作工艺及电池性能有很大影响。
2、目前锂电池龙头企业已大批量应用极薄化铜箔,但市面上极薄电解铜箔的表面润湿性大多停留在36~38mn/m之间,在负极浆料涂覆、辊压、卷绕等电芯生产工段时常发生负极粉化脱落现象,极大的影响了锂电池企业的生产效率。同时,较低润湿性的电解铜箔难以适应高速生产场景,抑制了锂电池产能的发挥。除此之外,消费者要求锂电池满足快速充电的需求,动力电池则要求新能源汽车等动力设备实现高功率、高动力输出,也需要满足快速放电的需求,要满足这种锂电池快充快放的要求,需要电芯材料承受较大的内阻抗,如果铜箔与负极材料粘结强度达不到要求,会加剧电池循环容量衰减,影响电池寿命和安全性等问题。这就需要这些极薄化铜箔在满足了能量密度需求的同时,也要满足长寿命和高安全性。因此,动力电池行业迫切需要具有表面润湿性大于38mn/m的极薄电解铜箔。
3、电解铜箔表面润湿性作为衡量铜箔品质的一项重要指标,不仅影响铜箔品质的优劣,并且严重影响下游客户的使用,主要影响下游客户涂布工序,涂布过程中影响到与负极活性物质的接触能力、附着能力。目前常用的粘结剂pvdf、sbr、paa等,其粘结强度不仅取决于粘合剂本身的物理化学性能,而且与铜箔的表面特性有很大关系。在锂电池制备过程中由于铜箔润湿性差,导致负极制作时影响到与负极活性物质的接触能力、附着能力、电极制作过程和电极质量。涂布时,涂层的粘结强度足够高时,可防止充彭电循环过程中负极的粉化脱落,或因过度膨胀收缩而剥离基片,降低循环容量保持率。反之,如果粘结强度达不到要求,则随着循环次数的增加因涂层剥离程度加重而使电池内阻抗不断增大,循环容量衰减加剧,严重影响电池质量,这就要求锂离子电池用铜箔需要具有良好的表面润湿性。
技术实现思路
1、为解决上述技术问题,本发明的目的在于提供一种提高铜箔表面润湿性的添加剂以及该添加剂的用途,利用该添加剂所制造的电解铜箔表面润湿性可达到48mn/m,具有优良的表面湿润性,同时兼备较高的抗拉强度、延伸率。
2、为实现上述目的,本申请采用以下技术方案:
3、本申请提出一种提高铜箔表面湿润性的添加剂,所述添加剂由a剂晶粒细化剂、b剂光亮剂、c剂低区走位剂、d剂表面活性剂、e剂整平剂与水配制而成。
4、进一步地,所述添加剂中a剂浓度为10~20g/l,b剂浓度为0.3~0.9g/l、c剂浓度为1.6~2.8g/l、d剂浓度为3~9g/l,e剂浓度为2~3g/l。
5、优选地,所述添加剂中a剂浓度为10~15g/l,b剂浓度为0.3~0.9g/l、c剂浓度为2.2~2.8g/l、d剂浓度为9g/l,e剂浓度为2~3g/l。
6、进一步地,所述a剂包含有质量比为4:1:1的苯基二硫丙烷磺酸钠、3-1巯基-1-丙烷磺酸钠、噻唑啉基二硫代丙烷磺酸钠,其中,所述苯基二硫丙烷磺酸钠的含量>98%,3-巯基-1-丙烷磺酸钠的含量≥99%,噻唑啉基二硫代丙烷磺酸钠的含量>98%。
7、进一步地,所述b剂包含有质量比为2:1的2-巯基苯骈咪唑和四氢噻唑硫醇,其中,所述2-巯基苯骈咪唑和四氢噻唑硫醇的含量均≥98%。
8、进一步地,所述c剂包含有质量比为4:1的脂肪胺聚氧乙烯醚和己基苄基胺盐,其中,所述脂肪胺聚氧乙烯醚的含量≥99%,己基苄基胺盐的含量≥98%。
9、进一步地,所述d剂包含有二(2-乙基己基)琥珀酸酯磺酸钠、聚苯乙烯磺酸钠和聚乙烯磺酸钠,其质量比为2:5:1。
10、进一步地,所述e剂为麦芽糊精。
11、本申请还请求保护添加剂的用途,即本申请添加剂在制备电解铜箔中的用途,具体地,制备铜箔时将所述添加剂加入到电解液中,添加剂的流量为2.5-2.8l/h。
12、与现有技术相比,本申请具有以下有益效果:
13、采用本申请添加剂制备的电解铜箔厚度为4.5μm,铜箔的表面润湿张力可达到48mn/m,抗拉强度均大于450mpa,延伸率均大于5.0%,铜箔阴极面和阳极面色度值均大于80、粗糙度rz均小于3.0μm。
14、此外,通过添加剂用量调整,可控制铜箔的表面润湿性在34~48mn/m范围,实现多层次表面润湿性产品全覆盖,同时铜箔的各项性能一致性高,抗拉强度450~490mpa,延伸率5.0~6.5%,粗糙度rz1.2~1.8μm,表面色度84~98,且制备方法比较简单。
1.一种提高铜箔表面湿润性的添加剂,其特征在于:所述添加剂由a剂晶粒细化剂、b剂光亮剂、c剂低区走位剂、d剂表面活性剂、e剂整平剂与水配制而成。
2.根据权利要求1所述的一种提高铜箔表面湿润性的添加剂,其特征在于:所述添加剂中a剂浓度为10~20g/l,b剂浓度为0.3~0.9g/l,c剂浓度为1.6~2.8g/l,d剂浓度为3~9g/l,e剂浓度为2~3g/l。
3.根据权利要求2所述的一种提高铜箔表面湿润性的添加剂,其特征在于:所述添加剂中a剂浓度为10~15g/l,b剂浓度为0.3~0.9g/l、c剂浓度为2.2~2.8g/l、d剂浓度为9g/l,e剂浓度为2~3g/l。
4.根据权利要求1所述的一种提高铜箔表面湿润性的添加剂,其特征在于:所述a剂包含有质量比为4:1:1的苯基二硫丙烷磺酸钠、3-1巯基-1-丙烷磺酸钠、噻唑啉基二硫代丙烷磺酸钠,其中,所述苯基二硫丙烷磺酸钠的含量>98%,3-巯基-1-丙烷磺酸钠的含量≥99%,噻唑啉基二硫代丙烷磺酸钠的含量>98%。
5.根据权利要求1所述的一种提高铜箔表面湿润性的添加剂,其特征在于:所述b剂包含有质量比为2:1的2-巯基苯骈咪唑和四氢噻唑硫醇,其中,所述2-巯基苯骈咪唑和四氢噻唑硫醇的含量均≥98%。
6.根据权利要求1所述的一种提高铜箔表面湿润性的添加剂,其特征在于:所述c剂包含有质量比为4:1的脂肪胺聚氧乙烯醚和己基苄基胺盐,其中,所述脂肪胺聚氧乙烯醚的含量≥99%,己基苄基胺盐的含量≥98%。
7.根据权利要求1所述的一种提高铜箔表面湿润性的添加剂,其特征在于:所述d剂包含有二(2-乙基己基)琥珀酸酯磺酸钠、聚苯乙烯磺酸钠和聚乙烯磺酸钠,其质量比为2:5:1。
8.根据权利要求1所述的一种提高铜箔表面湿润性的添加剂,其特征在于:所述e剂为麦芽糊精。
9.根据权利要求1-8任意一项所述添加剂在制备铜箔中的用途。
10.根据权利要求9所述的一种用途,其特征在于:制备铜箔时将所述添加剂加入到电解液中,所述添加剂的流量为2.5-2.8l/h。