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1、锂电池铜箔制造工艺概述箔材，做为集流体，是锂电池除四大主材（正极材料、负极材料、电 解液、隔膜）之外，很重要的一个生产材料。在电池空间一定的情况下， 要提高电池的容量，就要增加正负极活性物质的用量，从而正负极涂层增 加，就只能减少隔膜和集流体的厚度。当然，并不是越薄越好，太薄的集 流体容易断裂，预热收缩快。今天我们主要说说这个负极集流体 一铜箔的制作工艺。学过化学的小 伙伴都知道，这里最主要的工艺就是电解。电解铜箔，是由电解液中的铜 离子在光滑旋转不锈钢板（一般用钛板）圆形阴极滚筒上沉积而成，铜箔 紧贴阴极滚筒面的面称为光面，而另一面称为毛面。早年间我们用的比较 多的是7um的铜箔，而现在，6
2、um都已经大量量产，甚至5um以下的都 已经开始小试了。而国内一般箔材厂，并不是单独生产锂电箔材，还有电 子箔材，也就是用于计算机，PCB板等的铜箔。1. 溶铜顾名思义，首先把原材料买回来，这里的原材料主要是铜线，铜料的 表面积越大越好，铜料之间要有较小的缝隙，以增大反应面积，把处理好 的含量高达95%以上的铜线投入到放有硫酸的罐体中，并进行加热，当然， 这里要加入氧气，通常压缩空气即可，我们叫鼓风，便于其进行氧化化合 反应，促进铜的溶解。这里我们主要查看来料的铜含量，反应速度与槽内 铜料的总表面积有关，表面积越大，反应速度加快。其次与风量有关，风 量增加，反应速度也加快。2. 过滤经过溶铜罐
3、的铜线已经溶成硫酸铜液体，当然，铜线里面难免会有一 些杂质，而我们锂电池厂对杂质又是深恶痛绝，加之成品检测也会对杂质 有要求。所以溶铜结束后我们会对硫酸铜液体进行过滤，过滤掉里面的杂 质以及一些大的未溶解物。过滤分为多级，有初级过滤，筛网目数小，孑L 径大，主要拦截其中的大的物质；有硅藻土过滤，吸附一些杂质；还有精 密过滤，筛网目数大，孔径小。由之前我们知道，铜线溶于硫酸，故而我 们的过滤筛网材质，需要选择耐酸耐腐蚀的材质，比如树脂类，聚酯纤维 等。3. 降温因为在溶铜时候的温度较高，不可能直接把硫酸铜溶液流转到后面， 所以需要降温，此外，也有一些添加剂需要加入，添加剂也是一个铜箔企 业的核心
4、，特别是添加剂的种类和配比。液体的降温一般是双层管道置换 热量，内部流转硫酸铜溶液，外层流转冷却水。4. 生箔钝化经过降温的硫酸铜液体到了最关键的一步，生箔。所谓生箔，就是电 解铜还原成铜的过程。这里有阴极辊，阳极座，电解槽。阴极辊一般是钛 辊，表面比较光滑，粗糙度满足要求；阳极座一般是纯铜板；硫酸铜做为 电解液。在直流电的作用下，阳离子移向阴极，阴离子移向阳极。在阴极 上Cu2+得到2个电子还原成Cu，并在阴极辊上结晶形成生箔。粗铜中杂质 如比铜活泼的铁和锌等会随铜一起溶解为离子 （Zn和Fe），由于这些离子与 铜离子相比不易析出，所以电解时只要适当调节电位差即可避免这些离子 在阴极上析出。
5、比铜不活泼的杂质如金和银等沉积在电解槽的底部。具体 反应如下。1. 阳极反应：Cu 2e- = Cu2+Me 2e-= Me2+H2O 2e- = 2H+ + 1/2O2SO4 22e- = SO3 + 1/2O2式中Me代表Fe、Ni、Pb、As、Sb等比Cu更负电性的金属，它们从阳 极上溶解进入溶液。H2O和SO4 2-失去电子的反应由于其电位比铜正，故 在正常情况下不会发生。贵金属的电位更正，不溶解，而进入阳极泥。2. 阴极反应：Cu2+ + 2e = Cu2H+ + 2e- = H2Me2+ + 2e- = Me在这些反应中，具有标准电位比铜正、浓度高的金属离子才可能在阴 极上被还原，
6、但它们在阳极不溶解，因此只有铜离子还原是阴极反应的主 要反应。铜离子得电子在阴极还原后，便生成了铜箔，暴露在空气中的铜箔会 氧化，所以会在同时添加钝化液。一般铜箔用铭酸盐（或锌盐）溶液进行 表面钝化（即防氧化处理），使铜箔表面形成以铭（或铭锌）为主体的结 构复杂的膜层，使铜箔不会因直接与空气接触而氧化变色，同时也提高了 铜箔的耐热性。这里铜箔的厚度由阴极电流密度和阴极辊的转速所控制。5. 分切通过生箔钝化的箔材，通常是一米多的大卷。根据各锂电池工厂的需 求，分切成想要的长度，同时，对刚才生的箔材进行检测，检测表面是否 光滑，是否有凹坑，是否有凸起等，对不合格的箔材进行回收处理。6. 检测项目主
7、要的检测项目有厚度、面密度、拉升强度/延展率、粗糙度、抗氧化、 光亮度等。厚度就不说了，不管你要 5um，6um，还是7um，各有自己的 要求，测试难度也不大，千分尺即可测试；面密度测试可选用方形或者圆 形的一块铜箔，称重，然后计算即可；抗拉强度 /延展率使用拉力机在正常 检测环境下即可检测，像我们用的比较多的7um铜箔，抗拉强度一般要达到400N/平方毫米，延展率4%以上；粗糙度，使用粗糙度测试仪即可，箔 材分为毛面和光面，会有些差别；浸润性，用达因笔即可，测试表面张力、 浸润性，达因笔简单高效；抗氧化性能则多是进行烘烤，然后观其颜色变 化。总结上面所述，电解铜箔生产工序简单，主要工序有三道：溶液生箔、 表面处理和产品分切。其生产过程看似简单，却是集电子、机械、电化学 为一体，并且是对生产环境要求特别严格的一个生产过程。所以，电解铜 箔行业并没有一套标准通用的生产设备和技术，各生产商各显神通，这也 是影响国内电解铜箔产能及品质提升的一个重要瓶颈，加之客户的要求不 一，也造成了制造中很多中间产品铜箔的浪费，一次投入产出比甚至达不 到80%，不得不把这些铜箔二次制造，浪费资源。未来，现在各厂家主要路 线是朝着超薄和长收卷方向在进行优化升级，相信这个行业会在规范化、 标准化指导下，越来越好。（Lithiuman江子才）
锂电池铜箔制造工艺概述
