本發(fā)明屬于電解銅箔生產(chǎn)技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種應用于凝膠聚合物鋰離子電池的三維多孔電解銅箔的生產(chǎn)方法。

背景技術(shù)：

由于石油資源日趨短缺，并且燃燒石油的內(nèi)燃機尾氣排放對環(huán)境的污染越來越嚴重，環(huán)境保護已經(jīng)刻不容緩，現(xiàn)在新能源汽車需求越來越大，大眾對其動力性能需求越來越明顯，從而研發(fā)出了以凝膠聚合物為主的鋰離子電池作為動力來源，而凝膠聚合物鋰離子電池負極集流體一般采用三維多孔電解銅箔。

在制作該凝膠聚合物鋰離子電池時，要保持電解液對高密度的石墨等活性物質(zhì)進行浸潤，但作為鋰離子電池來說，本身就是一個定容反應裝置，這樣電解液就只能定量的注入。所以如何讓高密度石墨等活性物質(zhì)與電解液重新浸潤，直接影響到電池的生產(chǎn)成本和電池性能，如影響到鋰離子電池的二次充放電效率。

同時柴油機的尾氣排放，航天液壓油的凈化，石油的分離等都已離不開金屬多孔材料的應用。目前，三維多孔電解銅箔已被廣泛應用在凈化過濾領(lǐng)域。

該三維多孔電解銅箔，主要是以滿足針對制作凝膠聚合物鋰離子電池電解液親潤快速以及利用三維多孔金屬材料的過濾和分離原理而提出，作為該三維多孔電解銅箔應該具有厚度均勻性一致、三維性和可透光性可調(diào)的銅箔。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是提供應用于凝膠聚合物鋰離子電池的三維多孔電解銅箔的生產(chǎn)方法。

該三維多孔電解銅箔由以下技術(shù)方案實現(xiàn)的：（1）采用鈦筒對銅離子進行還原從而得到銅原子；（2）采用海綿拋光輪對鈦筒進行粗拋；（3）采用鈦涂銥作為電解陽極板；（4）電解液采用99.9%陰極銅，與分析純硫酸進行有氧反應制成純凈硫酸銅溶液，溶液采用ro膜等離子水進行稀釋；（5）電解液中銅含量為150g/l、硫酸含量為80g/l；電流密度34a/dm2；（6）將電解液加熱到55度，電解液添加的有機混合添加劑包括食用骨膠、37%鹽酸溶液、四氫噻唑硫酮（h1）、聚二硫二丙烷磺酸鈉（sp）、二甲基-二硫甲酰胺磺酸鈉（dps）；（7）電解液采用粗過濾器進行對過濾。

所述在步驟（2）中采用60目、80目、240目海綿拋光輪進行對鈦筒進行粗拋，利用粗糙分度儀進行測量鈦筒光澤度。

所述在步驟（6）中1000ml水中加入8-15ppm的四氫噻唑硫酮（h1）、聚二硫二丙烷磺酸鈉（sp）、二甲基-二硫甲酰胺磺酸鈉（dps）有機添加劑。

所述在步驟（6）中1000ml水中加入5-10ppm的食用骨膠。

所述在步驟（6）中1000ml水中加入3-5ppm的37%鹽酸溶液。

所述在步驟（7）中粗過濾器過濾精度為0.1um。

在生產(chǎn)實際中，發(fā)現(xiàn)采用60目、80目、240目海綿拋光輪對鈦輥進行粗拋，在電解液銅150g/l，酸80g/l,電流密度34a/dm2，同時采用均一濃度的四氫噻唑硫酮（h1）、聚二硫二丙烷磺酸鈉（sp）、二甲基-二硫甲酰胺磺酸鈉（dps），食用骨膠，37%鹽酸溶液進行電解得到以下數(shù)據(jù)。如表1。

通過表1發(fā)現(xiàn)，在工藝參數(shù)穩(wěn)定的前提下，采用80目，240目的海綿拋光輪可以滿足生產(chǎn)要求，但在產(chǎn)品應用環(huán)節(jié)，孔的透光性對產(chǎn)品要求更高，所以選用80目海綿拋光輪對鈦筒進行粗拋是最好的工藝參數(shù)要求。

同時在生產(chǎn)過程中，采用80目海綿拋光輪對鈦筒進行粗拋，在電解液銅150g/l，酸80g/l,電流密度34a/dm2，同時采用不同濃度的四氫噻唑硫酮（h1）、聚二硫二丙烷磺酸鈉（sp）、二甲基-二硫甲酰胺磺酸鈉（dps），添加定量濃度的食用骨膠和37%鹽酸溶液進行電解得到以下數(shù)據(jù)，如表2。

表2不同濃度h1、sp、dps對三維多孔銅箔性能的影響

通過表2發(fā)現(xiàn)，隨有機添加劑濃度的增加，多孔電解銅箔孔隙率有上升到下降的過程，考慮在實際生產(chǎn)運用過程中抗拉保持8-13kg/mm2三維多孔銅箔可以滿足，為使透光性達到最佳，選擇濃度10ppm的四氫噻唑硫酮（h1）、聚二硫二丙烷磺酸鈉（sp）、二甲基-二硫甲酰胺磺酸鈉（dps）濃度的有機添加劑最為合適。

在生產(chǎn)過程中，在電解液銅150g/l，酸80g/l,電流密度34a/dm2，同時采用10ppm濃度的四氫噻唑硫酮（h1）、聚二硫二丙烷磺酸鈉（sp）、二甲基-二硫甲酰胺磺酸鈉（dps），添加不同濃度的食用骨膠，定量濃度37%鹽酸溶液進行電解得到以下數(shù)據(jù)，如表3。

表3不同濃度食用明膠對三維多孔銅箔性能的影響

通過表3發(fā)現(xiàn)，低濃度的食用明膠對抗拉強度有很大影響，考慮生產(chǎn)實際運用情況，選擇5ppm濃度食用明膠能使三維多孔銅箔的卷繞收卷以及透光性能達到最佳。

在生產(chǎn)過程中，在電解液銅150g/l，酸80g/l,電流密度34a/dm2，同時采用10ppm濃度的四氫噻唑硫酮（h1）、聚二硫二丙烷磺酸鈉（sp）、二甲基-二硫甲酰胺磺酸鈉（dps），添加5ppm濃度的食用骨膠，不同濃度37%鹽酸溶液進行電解得到以下數(shù)據(jù)，如表4。

表4不同濃度37%鹽酸對三維多孔銅箔性能的影響

通過表4發(fā)現(xiàn)，鹽酸濃度對厚度顆粒粒徑的有很大幫助，考慮三維多孔電解銅箔厚度上的均一性，所以選擇3ppm濃度的37%鹽酸溶液使三維多孔電解銅箔厚度均一性能達到最佳。

以上實施透光率測量是通過以下技術(shù)手段測得，采用國產(chǎn)廠家生產(chǎn)的dr81透光率儀表進行在線記錄數(shù)據(jù)進行得出。

本發(fā)明實施的最佳狀態(tài)就是使用80目海綿拋光輪對鈦筒進行表面粗拋，并使用10ppm濃度的四氫噻唑硫酮（h1）、聚二硫二丙烷磺酸鈉（sp）、二甲基-二硫甲酰胺磺酸鈉（dps），添加5ppm食用明膠和3ppm37%鹽酸溶液混合添加電解液中，其中電解液中銅150g/l，酸80g/l,電流密度34a/dm2，可以生產(chǎn)出性能穩(wěn)定，透光率穩(wěn)定，厚度均勻的三維多孔電解銅箔，特別解決了在實際運用中涂布斷裂、透光率低的矛盾。

本發(fā)明的有益效果：由本發(fā)明生產(chǎn)一種應用于凝膠聚合物鋰離子電池以及過濾的三維多孔電解銅箔，該三維多孔電解銅箔組織結(jié)構(gòu)呈現(xiàn)三維狀，分布均勻，厚度均勻性偏差小于0.12um,抗拉強度10kg/mm2，透光率45%。

附圖說明

圖1為本發(fā)明工藝生產(chǎn)出的三維多孔電解銅箔的電子顯微鏡電鏡圖

圖2為本發(fā)明生產(chǎn)出的三維多孔電解銅箔與傳統(tǒng)的電解銅箔以及現(xiàn)延伸涂炭電解銅箔，經(jīng)鋰離子電池實驗數(shù)據(jù)檢測對比

在圖2中：

◆紅色表示為三維多孔電解銅箔

◆黑色為涂炭電解銅箔

◆藍色為普通電解銅箔

具體實施方式

電解鈦筒拋光設(shè)備是采用磨床改造，保證研磨輪與鈦輥同步進行拋光，以達到拋磨均勻度以及潔凈度平整，拋光過程采用ro反滲透膜處理的去離子水濕法研磨，并采用海綿拋光輪80目方式進行研磨，達到輥面粗糙度均勻。

電解液制備就是采用99.9%陰極銅、分析純硫酸和ro反滲透去離子水加入溶銅罐中，在溫度為55度的恒溫條件下，向溶銅罐內(nèi)連續(xù)通入氧氣，經(jīng)過氧化反應過程，最終得到硫酸銅水溶液。在三維多孔電解銅箔生產(chǎn)過程中，電解液都是循環(huán)使用的，不斷的從陰極鈦筒上析出三維多孔銅箔，從而不斷的消耗電解液中的銅，而由溶銅罐不斷溶銅補充電解液中消耗的銅，使電解液中的銅含量始終保持平衡。在電解液制備過程中不但要保證電解液連續(xù)不斷的循環(huán)，還要及時根據(jù)三維多孔電解銅箔生產(chǎn)量調(diào)整溶銅的速率以此來穩(wěn)定控制電解液成分，電解液的成分：銅含量為150g/l、硫酸含量為80g/l、電解液溫度為55度，三維多孔電解銅箔采用有機混合添加劑包括：h1、sp、dps，其中在1000ml體積份的電解液中加入10ppm質(zhì)量份的有機混合添加劑h1、sp、dps和5pm食用明膠，3pm37%鹽酸溶液，攪拌均勻后，隨電解液泵均勻添并進入陽極槽，該有機混合添加劑流量為50ml/min；電解液在電場作用下，電流密度為34a/dm2，進行電化學反應，并通過有機添加劑改變銅原子結(jié)晶的結(jié)構(gòu)電子遷移方式以及鏈接結(jié)構(gòu)，從而制成一種應用于凝膠聚合物鋰離子電池以及過濾的三維多孔電解銅箔。

實驗證明，該三維多孔電解銅箔呈現(xiàn)三維狀，分布均勻，厚度均勻性偏差小于0.12um,抗拉強度10kg/mm2，透光率45%。尤其是三維狀、高透光率，填補了其他電解銅箔無法滿足鋰離子電池在電池循環(huán)性能效率的提高，避免了鋰離子電池充放電不穩(wěn)定等問題，為動力能源系統(tǒng)提供了一個持久安全可靠的動力來源，保證了鋰離子電池動力性能穩(wěn)定，增強了鋰離子電池的市場競爭力，降低了生產(chǎn)成本。