添加SP和HF制备高强度高延伸铜箔工艺研究

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作者 王丽娜 王庆福 +2 位作者 樊斌锋 王江帆 王旭阳 《中国有色冶金》 北大核心 2025年第1期114-121,共8页

铜箔是锂离子电池负极集流体关键材料,在电池电化学循环过程中,受到交变应力的作用,因此其抗拉强度和延伸率对锂电池的安全性能和寿命有重要影响。目前市场上还没有同时具备高抗拉强度和高延伸率的锂电铜箔,现有的8μm高延伸率锂电铜箔... 铜箔是锂离子电池负极集流体关键材料,在电池电化学循环过程中,受到交变应力的作用,因此其抗拉强度和延伸率对锂电池的安全性能和寿命有重要影响。目前市场上还没有同时具备高抗拉强度和高延伸率的锂电铜箔,现有的8μm高延伸率锂电铜箔可以满足E%≥14%,但其常温抗拉强度低于350 MPa。本研究引入两类新型添加剂硫脲衍生物SP和含氮有机物HF制备具有高抗拉强度和高延伸率的8μm厚双面光锂电铜箔,优化了工艺参数,并进行了铜箔性能测试,得到以下主要结论。SP-500对铜离子电沉积过程具有抑制作用,HF-1000则对铜离子电沉积具有促进作用;在电解工艺参数为铜离子浓度100~120 g/L、硫酸浓度80~100 g/L、电解液温度40±5℃、电解液流量50±5 m^(3)/h的条件下,添加HEC 80 mL/min、明胶30 mL/min、SP-500 20 mL/min、HF-1000 40 mL/min,可以使铜箔在190℃/1 h的高温条件下延伸率(E%)达到13.95%,且常温抗拉强度(T/S)达到450.25 MPa,毛面光亮度≥40;70℃/16 h的老化处理条件为最佳,可使铜箔的常温抗拉强度和高温延伸率在60 d内衰减幅度最小,分别保持在434.21 MPa和13.91%以上。这项研究为高抗拉强度、高延伸率铜箔的开发提供了新思路,能够在一定程度上进一步提升锂电池的稳定性。 展开更多

关键词 锂电铜箔 常温抗拉强度 高温延伸率 新型添加剂 硫脲衍生物SP 含氮有机物HF 稳定性

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低轮廓电解铜箔表面微细粗化工艺研究 被引量：2

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作者 凌羽 卢伟伟 +5 位作者 宋克兴 刘海涛 武玉英 杨祥魁 樊斌锋 王庆福 《精密成形工程》 北大核心 2024年第7期173-181,共9页

目的针对低轮廓电解铜箔剥离强度不足的问题,进行铜箔表面微细粗化处理研究,通过在铜箔表面生成可控形态的针状结构粗化层,以期在不影响低轮廓铜箔表面整体轮廓的条件下,提高铜箔的抗剥离性能。方法采用电化学微细粗化法,以NaOH和K_(2)S... 目的针对低轮廓电解铜箔剥离强度不足的问题,进行铜箔表面微细粗化处理研究,通过在铜箔表面生成可控形态的针状结构粗化层,以期在不影响低轮廓铜箔表面整体轮廓的条件下,提高铜箔的抗剥离性能。方法采用电化学微细粗化法,以NaOH和K_(2)S_(2)O_(8)的混合溶液为粗化电解液,研究电流密度、NaOH浓度及K_(2)S_(2)O_(8)浓度等主要工艺参数对铜箔表面针状结构形貌、粗糙度及铜箔剥离强度的影响。结果经过微细粗化处理后,低轮廓电解铜箔表面形成了针状多面体结构,在粗化电流密度为1.5 A/dm^(2)、粗化液中NaOH质量浓度为100 g/L、K_(2)S_(2)O_(8)质量浓度为20 g/L的条件下,粗化层形成的针状多面体结构致密且均匀,铜箔的剥离强度提升至0.48 N/mm。结论通过电化学微细粗化法,在低轮廓电解铜箔表面成功制备了针状结构的粗化层,通过优化微细粗化工艺参数,实现了铜箔表面针状结构粗化层的可控制备,在保证铜箔低表面粗糙度的同时,有效提高了铜箔的剥离强度。 展开更多

关键词 电解铜箔 微细粗化处理 针状多面体 粗糙度 剥离强度

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含硫添加剂对8μm锂电铜箔性能的影响研究 被引量：3

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作者 李谋翠 樊斌锋 +2 位作者 赵玉龙 王庆福 王绪军 《矿冶工程》 CAS 北大核心 2024年第2期188-191,共4页

采用线性扫描伏安法和循环伏安剥离法研究了Cu^(2+)、H_(2)SO_(4)、Cl^(-)浓度分别为85 g/L、100 g/L、2 mg/L的电解液中添加光亮剂聚二硫二丙烷磺酸钠(SPS)和3-巯基-1-丙磺酸钠(MPS)对铜电沉积的影响,并研究了SPS和MPS对锂电铜箔抗拉... 采用线性扫描伏安法和循环伏安剥离法研究了Cu^(2+)、H_(2)SO_(4)、Cl^(-)浓度分别为85 g/L、100 g/L、2 mg/L的电解液中添加光亮剂聚二硫二丙烷磺酸钠(SPS)和3-巯基-1-丙磺酸钠(MPS)对铜电沉积的影响,并研究了SPS和MPS对锂电铜箔抗拉强度、延伸率、光泽度及粗糙度的影响。结果表明,SPS和MPS对铜电沉积具有促进作用,且SPS的促进作用更强;SPS和MPS分别与胶原蛋白和羟乙基纤维素复配后,对铜电沉积的促进作用减弱;SPS更有利于提高铜箔抗拉强度,MPS更有利于提升铜箔延伸率;SPS浓度1.0 mg/L、MPS浓度1.5 mg/L时,铜箔毛面光泽度和粗糙度均较好,铜箔表面平整且致密。 展开更多

关键词 锂电铜箔 电解铜箔 含硫添加剂 胶原蛋白 光泽度 粗糙度 光亮剂 锂离子电池

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新型添加剂提高锂电铜箔高温延伸率的研究 被引量：1

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作者 樊斌锋 王丽娜 +1 位作者 王庆福 王江帆 《电镀与精饰》 CAS 北大核心 2024年第3期108-113,共6页

针对目前现有铜箔延伸率较低造成锂电池负极出现断带情况,为解决断带造成电池断路及寿命短的问题,采用生产试验系统制备高延伸率锂电铜箔,主要研究了新型添加剂E-P和E-M对锂电铜箔高温延伸率性能的影响。结果表明,添加剂E-M光亮效果良好... 针对目前现有铜箔延伸率较低造成锂电池负极出现断带情况,为解决断带造成电池断路及寿命短的问题,采用生产试验系统制备高延伸率锂电铜箔,主要研究了新型添加剂E-P和E-M对锂电铜箔高温延伸率性能的影响。结果表明,添加剂E-M光亮效果良好,可以作为一种光亮剂来替代常用光亮剂;添加剂E-P或E-M单独作用时,可以一定程度提高延伸率,但作用不明显。然而2种添加剂共同作用时,锂电铜箔的表面形貌更加平整,高温延伸率可提高45%~46%,且表观及其它性能均良好,可以满足客户的要求。 展开更多

关键词 电解铜箔 锂电铜箔 新型添加剂 高温延伸率

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响应面法优化铜箔工艺参数的研究

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作者 王庆福 王绪军 +1 位作者 樊斌锋 李谋翠 《电镀与精饰》 CAS 北大核心 2024年第4期81-89,共9页

通过单因素及响应面试验优化铜箔生产工艺参数对铜箔抗拉强度及延伸率的影响。结果发现,响应面优化最佳工艺条件为温度60℃,电流密度65 A/dm^(2),上液流量为55 m^(3)/h,且各因素对抗拉强度的影响大小为电流密度>温度>上液流量,对... 通过单因素及响应面试验优化铜箔生产工艺参数对铜箔抗拉强度及延伸率的影响。结果发现,响应面优化最佳工艺条件为温度60℃,电流密度65 A/dm^(2),上液流量为55 m^(3)/h,且各因素对抗拉强度的影响大小为电流密度>温度>上液流量,对延伸率的影响大小为温度>电流密度>上液流量,其中温度和电流密度对铜箔抗拉强度的交互作用显著,最优工艺条件下制备的铜箔(111)晶面的衍射强度最大,织构系数为46.9%,具有明显的择优取向。 展开更多

关键词 铜箔 抗拉强度 延伸率 工艺参数 响应面法

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噻唑及氨基脲衍生物与氯离子作用于电沉积铜的研究

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作者 王庆福 王丽娜 +2 位作者 樊斌锋 侯格格 王旭阳 《电镀与精饰》 北大核心 2025年第1期1-8,共8页

本文利用自制的电镀装置对三种新型未知添加剂(NT、DT和HP-200)在铜电沉积过程中与Cl^(-)的作用及对铜箔性能的影响进行了探究。结果表明,NT和DT与Cl^(-)之间存在着相互作用,而HP-200与Cl^(-)几乎无相互作用。在电沉积过程中促进铜箔表... 本文利用自制的电镀装置对三种新型未知添加剂(NT、DT和HP-200)在铜电沉积过程中与Cl^(-)的作用及对铜箔性能的影响进行了探究。结果表明,NT和DT与Cl^(-)之间存在着相互作用,而HP-200与Cl^(-)几乎无相互作用。在电沉积过程中促进铜箔表面的平整性方面,DT最佳,HP-200次之,NT最差。DT对铜箔物性指标呈现出低浓度抑制、高浓度促进的影响,整体具有提高铜箔物性指标的效果,可使高温抗拉强度达到456.76 MPa,同时延伸率可达到5.43%。 展开更多

关键词 添加剂 电解铜箔 氯离子 共同作用 晶体结构

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添加剂对铜电沉积及铜箔力学性能的影响 被引量：4

7

作者 樊斌锋 王绪军 +2 位作者 赵玉龙 王庆福 李谋翠 《有色金属科学与工程》 CAS 北大核心 2024年第5期740-749,共10页

利用线性扫描伏安法及循环伏安剥离法研究了3-巯基-1-丙磺酸钠(MPS)、羟甲基纤维素、明胶及糖精钠对Cu电沉积的影响,并通过响应面法优化了添加剂对铜箔抗拉强度及延伸率影响的工艺条件。结果表明,羟甲基纤维素及明胶对铜电沉积具有抑制... 利用线性扫描伏安法及循环伏安剥离法研究了3-巯基-1-丙磺酸钠(MPS)、羟甲基纤维素、明胶及糖精钠对Cu电沉积的影响,并通过响应面法优化了添加剂对铜箔抗拉强度及延伸率影响的工艺条件。结果表明,羟甲基纤维素及明胶对铜电沉积具有抑制作用,且明胶的抑制作用优于羟甲基纤维素;MPS表现为促进作用,在浓度大于8 mg/L时,其促进作用不随浓度的改变而改变;糖精钠对铜电沉积无明显作用,与添加剂复配后,其促进或抑制效果介于单一添加剂之间。响应面结果表明,MPS、羟甲基纤维素及明胶浓度分别为4、8、6 mg/L时,铜箔的抗拉强度较优,且浓度为6、3、7 mg/L时延伸率最高。 展开更多

关键词 电解铜箔 电化学测试 有机添加剂 响应面 力学性能

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聚醚类添加剂在5μm极薄电解铜箔制备中的影响 被引量：1

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作者 姬琳 樊斌锋 +1 位作者 王庆福 李伟涛 《矿冶工程》 CAS 北大核心 2024年第4期72-74,80,共4页

通过电化学、扫描电镜、X射线衍射仪研究了聚醚类添加剂对5μm极薄锂电铜箔性能的影响。结果表明,电解液中添加聚醚类添加剂能促使铜的沉积电位负移;适宜质量浓度的聚醚类添加剂能细化铜箔晶粒,有利于提高铜箔表面平整性;聚醚类添加剂... 通过电化学、扫描电镜、X射线衍射仪研究了聚醚类添加剂对5μm极薄锂电铜箔性能的影响。结果表明,电解液中添加聚醚类添加剂能促使铜的沉积电位负移;适宜质量浓度的聚醚类添加剂能细化铜箔晶粒,有利于提高铜箔表面平整性;聚醚类添加剂质量浓度2.3 mg/L时,所得铜箔抗拉强度620.43 MPa,延伸率3.67%,光泽度161 GU,毛面粗糙度1.02μm,综合性能极好;高抗拉强度电解铜箔具有(111)晶面择优取向特征。 展开更多

关键词 锂电铜箔 聚醚类添加剂 电化学 抗拉强度 延伸率 光泽度 粗糙度

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添加剂HP在复合添加剂中对电解铜箔组织性能的影响 被引量：1

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作者 樊斌锋 程润润 +3 位作者 王庆福 朱石林 董玉佳 王坤 《电镀与精饰》 CAS 北大核心 2024年第10期28-33,共6页

电解铜箔具有工艺简单、导电导热等力学性能较好的特点,目前已经成为了现代电子行业重要的基础原材料。本研究采用直流电沉积法,以一定量的醇硫基丙烷磺酸钠(HP)、聚乙二醇(PEG)、聚二硫二丙烷磺酸钠(SPS)、糖精钠(BSI)和胶原蛋白作为... 电解铜箔具有工艺简单、导电导热等力学性能较好的特点,目前已经成为了现代电子行业重要的基础原材料。本研究采用直流电沉积法,以一定量的醇硫基丙烷磺酸钠(HP)、聚乙二醇(PEG)、聚二硫二丙烷磺酸钠(SPS)、糖精钠(BSI)和胶原蛋白作为复合添加剂,研究了不同HP浓度对铜箔表面微观形貌、抗拉强度以及其他物理性能的影响。结果表明:HP在合适的浓度范围内,可以在组合添加剂中与其他添加剂发生协同作用提高(200)和(220)晶面的择优取向,从而有效地细化晶粒,降低粗糙度。当HP在组合添加剂中的浓度为6 mg·L^(−1)时,制备的铜箔其抗拉强度和延伸率分别达到了634.1 MPa和4.1%。 展开更多

关键词 电解铜箔 醇硫基丙烷磺酸钠 聚二硫二丙烷磺酸钠 抗拉强度

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羟乙基纤维素对4μm高抗拉电解铜箔组织及性能的影响

10

作者 王庆福 韩田莉 +1 位作者 樊斌锋 姬琳 《有色金属（冶炼部分）》 CAS 北大核心 2024年第6期104-108,共5页

随着新能源行业的迅速发展,对锂离子电池及其动力电池的需求日益加剧,而电解铜箔作为锂离子电池的负极集流体如果抗拉强度不够容易引起电池龟裂而降低电池容量。针对厚度为4μm的超薄锂电铜箔,探究了不同质量浓度羟乙基纤维素(HEC)对4μ... 随着新能源行业的迅速发展,对锂离子电池及其动力电池的需求日益加剧,而电解铜箔作为锂离子电池的负极集流体如果抗拉强度不够容易引起电池龟裂而降低电池容量。针对厚度为4μm的超薄锂电铜箔,探究了不同质量浓度羟乙基纤维素(HEC)对4μm极薄电解铜箔的结构及其各项性能的影响。XRD结果表明,随着HEC质量浓度增大,Cu(111)晶面择优系数逐渐降低,Cu(220)晶面择优系数逐渐增大,表现出Cu(220)晶面择优取向生长;各项性能结果表明,当HEC质量浓度为9 mg/L时,可以获得抗拉强度567.89 MPa、伸长率3.63%、粗糙度1.26μm,光泽度121 GU的4μm极薄高抗拉铜箔,为极薄高抗铜箔提供了研究方向。 展开更多

关键词 羟乙基纤维素 晶粒取向 微观形貌 高抗拉强度

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阴极辊在线抛光工艺对锂电铜箔性能的影响

11

作者 张盼阳 王庆福 +3 位作者 李谋翠 樊斌锋 王绪军 金淑苗 《矿冶工程》 CAS 北大核心 2024年第4期84-89,共6页

利用单因素实验探究了抛光刷转动速度、横向摆动速度及抛光电流对铜箔性能及针孔的影响,并在单因素实验基础上应用响应面分析法优化抛光工艺,进而改善铜箔性能及表观质量。结果表明,抛光刷转动速度450 r/min、横向摆动速度350 r/min、... 利用单因素实验探究了抛光刷转动速度、横向摆动速度及抛光电流对铜箔性能及针孔的影响,并在单因素实验基础上应用响应面分析法优化抛光工艺,进而改善铜箔性能及表观质量。结果表明,抛光刷转动速度450 r/min、横向摆动速度350 r/min、抛光电流0.50 A时,生成的铜箔光面(S面)均一,且针孔缺陷明显减少。 展开更多

关键词 锂电铜箔 集流体 响应面分析法 抛光电流 阴极辊 在线抛光

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添加剂对5μm电解铜箔性能及形貌的影响

12

作者 樊斌锋 韩田莉 +2 位作者 王庆福 彭肖林 裴晓哲 《中国有色冶金》 CAS 北大核心 2024年第2期63-68,共6页

电解铜箔因其具有强度高、延展性良好等优势被广泛应用于新能源领域,目前对于5μm电解铜箔性能的影响因素研究较少。本文采用单一变量法考察了PEG、HVP和HP等添加剂对Cu电沉积的影响,通过正交试验探究PEG、HVP和HP复合添加剂对5μm电解... 电解铜箔因其具有强度高、延展性良好等优势被广泛应用于新能源领域,目前对于5μm电解铜箔性能的影响因素研究较少。本文采用单一变量法考察了PEG、HVP和HP等添加剂对Cu电沉积的影响,通过正交试验探究PEG、HVP和HP复合添加剂对5μm电解铜箔性能的影响,并对比了不同添加剂对5μm电解铜箔外观形貌的影响,得到如下结论:PEG和HVP具有增强极化的作用,且随着浓度的增加极化作用增强,HP具有去极化的作用,且随着浓度的增加去极化作用增强;通过正交试验得出的最优复合添加剂的浓度为PEG 0.36 g/L、HVP 0.12 g/L、HP 0.05 g/L,在此条件下得到的较佳性能为抗拉强度485.17 MPa、延伸率3.72%、粗糙度1.31;相比于单一添加剂,最优配比复合添加剂下的复合镀层表面更加均匀平整,且颗粒细小。 展开更多

关键词 5μm电解铜箔 铜沉积 复合添加剂 聚乙二醇(PEG) 水解蛋白(HVP) 醇硫基丙烷磺酸钠(HP) 铜箔性能 微观形貌

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添加剂聚乙二醇分子量对电解铜箔性能的影响

13

作者 樊斌锋 董玉佳 +3 位作者 王庆福 王坤 朱石林 程润润 《中国有色冶金》 CAS 北大核心 2024年第5期17-22,共6页

聚乙二醇(PEG)是电解铜箔制备过程中常用的润湿剂,具有细化晶粒、整平镀层的作用,同时还可调节镀层的力学性能,现有文献针对PEG浓度大小对电解铜箔性能影响研究较多,而系统研究PEG分子量大小对电解铜箔性能影响鲜有报道。本研究使用分... 聚乙二醇(PEG)是电解铜箔制备过程中常用的润湿剂,具有细化晶粒、整平镀层的作用,同时还可调节镀层的力学性能,现有文献针对PEG浓度大小对电解铜箔性能影响研究较多,而系统研究PEG分子量大小对电解铜箔性能影响鲜有报道。本研究使用分子量为200、1000、4000和8000的聚乙二醇(PEG)作为电解铜箔的添加剂,在Cl-存在的情况下,制备出添加不同分子量PEG的电解铜箔,探究PEG分子量的大小对铜的电沉积行为、铜箔的表观形貌、质重和厚度、M面亮度和粗糙度以及抗拉强度和延伸率的影响。结果表明,当PEG分子量为200时,对铜的电沉积表现为促进作用,制备出的电解铜箔与未添加PEG相比,表面晶粒尺寸稍大,粗糙度升高,抗拉强度和延伸率有所降低;当PEG分子量为1000、4000和8000时,对铜的电沉积表现为抑制作用,且抑制效果为4000>1000>8000,此时制备的铜箔表面晶粒尺寸减小且变得平整均匀,粗糙度降低,抗拉强度和延伸率也有所提升,尤其是当PEG分子量为4000时,制备出的电解铜箔的性能最优,M面粗糙度由3.79降至2.79,抗拉强度和延伸率分别提升了43%和114%;不同分子量PEG对铜箔的质重、厚度及M面亮度影响不大。本研究结果为电解铜箔时选择适宜分子量PEG提供了参考。 展开更多

关键词 电解铜箔 电沉积 聚乙二醇(PEG) 分子量 添加剂 力学性能 粗糙度

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硫酸高铈对电解铜箔性能的影响

14

作者 李照华 乔知秋 +2 位作者 樊彬锋 王庆福 段丰楠 《有色金属（冶炼部分）》 CAS 北大核心 2024年第6期109-113,共5页

选用硫酸高铈为添加剂,运用电化学工作站、扫描电子显微镜(SEM)等手段探究了其在电解铜箔过程中的作用机理及其最佳添加量。研究表明,1 g/L的硫酸高铈添加量为2 mL时,电解铜箔的电位负移,晶粒细化,显著提高了抗腐蚀能力,粗糙度降低了近3... 选用硫酸高铈为添加剂,运用电化学工作站、扫描电子显微镜(SEM)等手段探究了其在电解铜箔过程中的作用机理及其最佳添加量。研究表明,1 g/L的硫酸高铈添加量为2 mL时,电解铜箔的电位负移,晶粒细化,显著提高了抗腐蚀能力,粗糙度降低了近30%,抗拉强度和伸长率分别提高了65.1%和113.2%。铈阳离子的特殊电子结构,使其在电解铜箔生产过程中能够发挥优异作用,也为新型添加剂的开发提供了思路。 展开更多

关键词 硫酸高铈 电解铜箔 添加剂

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添加剂对极薄锂电铜箔电沉积过程的影响 被引量：8

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作者 樊斌锋 王绪军 +2 位作者 王庆福 彭肖林 李谋翠 《电镀与精饰》 CAS 北大核心 2023年第5期85-89,共5页

利用线性扫描伏安法及正交试验研究了聚二硫二丙烷磺酸钠(SPS)、聚乙二醇(PEG)和聚乙烯亚胺(PEI)对Cu电沉积过程的影响,并通过SEM表征了最优复合添加剂作用下生产的4.5μm铜箔以及铜沉积层的微观形貌。试验结果表明,SPS促进Cu的电沉积,... 利用线性扫描伏安法及正交试验研究了聚二硫二丙烷磺酸钠(SPS)、聚乙二醇(PEG)和聚乙烯亚胺(PEI)对Cu电沉积过程的影响,并通过SEM表征了最优复合添加剂作用下生产的4.5μm铜箔以及铜沉积层的微观形貌。试验结果表明,SPS促进Cu的电沉积,PEG抑制Cu的电沉积,而PEI对Cu的电沉积表现为低浓度抑制,高浓度促进。最优复合添加剂4×10^(-6)SPS-7×10^(-6)PEG-7×10^(-6)PEI协同作用时可得到平整、晶粒细小、致密性高的铜沉积层。 展开更多

关键词 铜箔 电沉积 聚二硫二丙烷磺酸钠 聚乙二醇 聚乙烯亚胺

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