一、產(chǎn)品概述與用途

Ⅰ、鋰離子電池用電解銅箔，在鋰電池中充當負極活性物質(zhì)的載體及充當負極電子流的收集與傳輸體。

Ⅱ、在2000年之前，制造印制線(xiàn)路板是電解銅箔的唯一用途，制作鋰電池的負極采用壓延銅箔。

Ⅲ、隨著(zhù)工藝技術(shù)和生產(chǎn)設備精度逐步提升，2000年后生產(chǎn)出高性能的電解銅箔開(kāi)始代替壓延銅箔，使電解銅箔在鋰電池行業(yè)中得到廣泛應用。

卷狀銅箔

卷狀銅箔：卷狀銅箔是一種重要的電解材料，具有高導電性、高導熱性、良好的可塑性和耐腐蝕性，被廣泛引用于多個(gè)領(lǐng)域。

?  卷狀銅箔是電路板最底層的連續金屬層，通常粘在絕緣層上，通過(guò)印刷和腐蝕工藝形成電路圖樣。

?  在電子和通訊領(lǐng)域，卷狀銅箔可用于電磁屏蔽和抗靜電應用，提供良好的導通性和電磁屏蔽效果。

?  卷狀銅箔的運輸和存儲需要專(zhuān)門(mén)的包裝箱，如具備固定結構的卷裝銅箔包裝箱，以防止銅箔在運輸過(guò)程中因晃動(dòng)而損壞。

?  卷狀銅箔的供應商眾多，提供不同材質(zhì)、寬度和厚度的產(chǎn)品，以滿(mǎn)足不同領(lǐng)域的需求。

?  卷狀銅箔的生產(chǎn)商也在不斷提升研發(fā)能力，攻關(guān)核心技術(shù)研發(fā)，以生產(chǎn)出更優(yōu)質(zhì)、更薄的產(chǎn)品，如甘肅海亮新能源材料有限公司就是其中的佼佼者 。

卷狀銅箔因其獨特的性能和廣泛的應用領(lǐng)域，在現代工業(yè)中扮演著(zhù)重要的角色。

負極漿料涂

負極漿料涂：負極漿料涂是鋰電池制造環(huán)節中的關(guān)鍵環(huán)節，直接形象電池性能和壽命。

?  負極漿料成分：一般由活性材料、導電劑、粘合劑和溶劑等組成，活性材料是離等子的存儲載體，導電劑提高導電率，粘合劑固定材料，溶劑形成漿料；

?  涂布技術(shù)：主要有勻涂法、刮涂法和滾涂法等，選擇取決于電池需求和生產(chǎn)工藝。涂布過(guò)程中，刮板輥等設備可去除基材上的異物，保證涂布質(zhì)量。

?  涂布工藝目的：將正負極漿料均勻涂抹在基層上，形成具有特殊功能的膜層，預涂層涂布和漿料涂布是其主要方式。

?  負極漿料制備：包括配置羧甲基纖維素鈉水溶液、與導電劑混合、加入石墨等步驟，最終得到負極漿料。

優(yōu)化負極漿料成分和涂布技術(shù)，可提高電池的容量、循環(huán)壽命和安全性能，使電池更穩定可靠。

鋰電池負極

鋰電池負極：是電池中電位較低的一端，主要由負極活性物質(zhì)、粘合劑和添加劑混合制成，并均勻涂抹在銅箔兩側。

?  材料類(lèi)型:目前商業(yè)化的鋰離子電池主要采用石墨作為負極材料，此外，還有錫基負極材料、含鋰過(guò)渡金屬氮化物負極材料、合金類(lèi)負極材料和納米級負極材料等。

?  性能特點(diǎn):石墨負極具有多層結構，可以容納鋰原子，實(shí)現鋰離子的充放電過(guò)程。硅基負極材料理論比容量高，是石墨負極的10倍左右，但存在膨脹效應。

?  發(fā)展趨勢:為提升鋰電池的能量密度，需開(kāi)發(fā)更高比容量的負極材料，如硅碳負極等。同時(shí)，針對硅基負極的膨脹效應，已有公司開(kāi)發(fā)了相應的功能粘接材料(PAA)進(jìn)行抑制和解決。

鋰電池負極是電池的重要組成部分，其材料類(lèi)型和性能特點(diǎn)對電池的整體性能具有重要影響。

圓柱形鋰電池結構

圓柱體鋰電池的結構主要包括以下幾個(gè)部分：外殼、蓋帽、正極、負極、隔膜、電解液、PTC元件、墊圈和安全閥??。

結構組成：

?外殼?：通常是鍍鎳的鋼殼，作為電池的負極。

?蓋帽?：作為電池的正極。

?正極?：通常使用鋰鈷合金材料。

?負極?：使用碳材料。

?隔膜?：用于隔離正負極，防止短路。

?電解液?：提供離子傳輸的介質(zhì)。

?PTC元件?：用于過(guò)溫保護。

?墊圈?：用于密封電池。

?安全閥?：防止電池內部壓力過(guò)高。正極：通常使用鋰鈷合金材料。

常見(jiàn)型號及規格：

?10440電池?：直徑10mm，高度44mm，容量較小，適用于迷你電子產(chǎn)品。

?14500電池?：直徑14mm，高度50mm，容量適中，適用于消費電子類(lèi)設備。

?16340電池?：直徑16mm，高度34mm，適用于強光手電筒等。

?18650電池?：直徑18mm，高度65mm，能量密度高，廣泛應用于小型電器如手機、筆記本電腦等。

?21700電池?：直徑21mm，高度70mm，能量密度更高，適用于電動(dòng)車(chē)、太陽(yáng)能等。

?26650電池?：直徑26mm，高度65mm，容量大，適用于動(dòng)力電池。

?32650電池?：直徑32mm，高度65mm，持續放電能力強?。

制造工藝及材料選擇

圓柱型鋰電池的制造過(guò)程包括將不同的電池層卷成一個(gè)圓柱形的卷筒，然后放入金屬罐中?3。外殼通常采用鍍鎳鋼板，以提供良好的導電性和機械強度?。

方形鋰電池結構

方形鋰電池主要由頂蓋、殼體、正極板、負極板、隔膜、絕緣件和安全組件等組成。

頂蓋和殼體: 通過(guò)激光焊接組成一個(gè)密封的整體，頂蓋還包含正負極柱、防爆裝置等，具有固定、密封、電流導通、泄壓和熔斷保護等功能。

正極板和負極板: 正極活性物質(zhì)通常為錳酸鋰、鈷酸鋰或鎳鈷錳酸鋰，負極活性物質(zhì)為石墨或近似石墨結構的碳。導電極流體分別使用電解鋁箔和電解銅箔。

隔膜: 是一種經(jīng)特殊成型的高分子薄膜，具有微孔結構，允許鋰離子自由通過(guò)，但電子不能通過(guò)。

安全組件: 包括針刺安全裝置(NSD) 和過(guò)充保護裝置(OSD)，用于防止電池熱失控和過(guò)充時(shí)的安全風(fēng)險。

此外，方形鋰電池還包含有機電解液，以及根據產(chǎn)品尺寸進(jìn)行定制化生產(chǎn)的特點(diǎn)。

二、產(chǎn)品分類(lèi)

? 產(chǎn)品種類(lèi)

雙面光(代號：LBEC-01)

單面光(代號：LBEC-02)

雙面毛(代號：LBEC-03)

雙面粗化(代號：LBEC-04)

注：LB-鋰電池；EC-電解銅箔；數字-產(chǎn)品編號

? 厚度

6μm、7μm、8μm、9μm、10μm、12μm、15μm

? 產(chǎn)品描述：

雙光面（代號：LBEC-01):具有雙面光滑的表面特征。這種銅箔適用于鋰離子電池、聚合物鋰離子電池及動(dòng)力鋰離子電池的生產(chǎn)，其表面質(zhì)量、成分和性能均符合相關(guān)標準規定。雙光面設計有助于提升銅箔的加工性和使用壽命，同時(shí)滿(mǎn)足電池制造中對材料性能的高要求。在生產(chǎn)過(guò)程中，制造商會(huì )嚴格控制銅箔的各項指標，以確保其質(zhì)量穩定可靠。

  

單光面（代號：LBEC-02):普通單面處理、具有超薄特性，具有較好的延展性，進(jìn)行粘附時(shí)有良好的涂覆性。 

雙面毛（代號：LBEC-03）：高級雙面處理鋰離子電池銅箔，具有超薄特性可雙面涂覆漿料，有高承載電量的優(yōu)點(diǎn)進(jìn)行粘附時(shí)有良好的涂覆性。 

雙面粗化（代號：LBEC-04)：經(jīng)過(guò)雙面粗化處理，具有特定的性能要求，如表面粗糙度、銅含量、抗拉強度、延伸率等。

 

三、生產(chǎn)流程

 1.溶銅造液

溶銅造液流程

溶銅造液流程是電解銅箔制造過(guò)程中的關(guān)鍵步驟之一，主要包括原材料準備、溶銅反應和過(guò)濾三個(gè)主要環(huán)節。

1）原材料準備:主要原材料為銅線(xiàn)，要求銅含量高達95%以上，銅線(xiàn)的表面積越大越好，且銅料之間要有較小的縫隙，以增大反應面積。

2）溶銅反應:將處理好的銅線(xiàn)投入到放有硫酸的溶銅罐中，并加入氧氣(通常通過(guò)壓縮空氣鼓風(fēng))進(jìn)行氧化化合反應，促進(jìn)銅的溶解。反應速度與槽內銅料的總表面積和風(fēng)量有關(guān)。

3）過(guò)濾:溶銅結束后，對硫酸銅液體進(jìn)行過(guò)濾，以去除其中的雜質(zhì)和未溶解物，確保電解液的純凈度。

? 溶銅造液原理：

  在溶銅罐中放置銅線(xiàn)、銅板等原材料，在一定溫度條件下空氣中的氧發(fā)生反應，生成氧化銅，再與含有硫酸的溶液接觸，氧化銅與硫酸反應，生成硫酸銅溶液。

反應方程式：

2Cu+O₂=2CuO
CuO+H₂SO₄=CuSO₄+H₂O

2.電解生箔+防氧化處理

? 電解生箔：

在專(zhuān)用電解機中，通過(guò)電解生成成箔的加工。電解機包括鈦陰極輥筒、半圓形電解槽及DSA陽(yáng)極等主要部件組成。在直流電的作用下，電解機內的硫酸銅電解液中的二價(jià)銅離子移向陰極輥筒界面處，得到2e后還原成銅原子，并沉積在不斷轉動(dòng)的光滑的陰極輥筒的表面，通過(guò)添加適當的添加劑控制銅箔表面微觀(guān)結構，在連續剝離收卷的條件下形成卷狀銅箔。

? 電解銅箔反應方程式

陰極主反應：Cu²⁺+2e→Cu↓ 

陰極副反應：Cu²⁺+e→Cu+ 

陽(yáng)極：2OH^--2e→2H⁺+O₂↑

整個(gè)過(guò)程除了銅沉積反應外，還是一個(gè)造酸過(guò)程，因為氧氣跑掉了，H+、SO42-結合生成H2SO4。

溶銅造液流程是電解銅箔制造過(guò)程中的關(guān)鍵步驟之一，主要包括原材料準備、溶銅反應和過(guò)濾三個(gè)主要環(huán)節。

1）原材料準備:主要原材料為銅線(xiàn)，要求銅含量高達95%以上，銅線(xiàn)的表面積越大越好，且銅料之間要有較小的縫隙，以增大反應面積。

2）溶銅反應:將處理好的銅線(xiàn)投入到放有硫酸的溶銅罐中，并加入氧氣(通常通過(guò)壓縮空氣鼓風(fēng))進(jìn)行氧化化合反應，促進(jìn)銅的溶解。反應速度與槽內銅料的總表面積和風(fēng)量有關(guān)。

3）過(guò)濾:溶銅結束后，對硫酸銅液體進(jìn)行過(guò)濾，以去除其中的雜質(zhì)和未溶解物，確保電解液的純凈度。

? 溶銅造液原理：

  在溶銅罐中放置銅線(xiàn)、銅板等原材料，在一定溫度條件下空氣中的氧發(fā)生反應，生成氧化銅，再與含有硫酸的溶液接觸，氧化銅與硫酸反應，生成硫酸銅溶液。

反應方程式：

2Cu+O₂=2CuO
CuO+H₂SO₄=CuSO₄+H₂O

2.電解生箔+防氧化處理

? 電解生箔：

在專(zhuān)用電解機中，通過(guò)電解生成成箔的加工。電解機包括鈦陰極輥筒、半圓形電解槽及DSA陽(yáng)極等主要部件組成。在直流電的作用下，電解機內的硫酸銅電解液中的二價(jià)銅離子移向陰極輥筒界面處，得到2e后還原成銅原子，并沉積在不斷轉動(dòng)的光滑的陰極輥筒的表面，通過(guò)添加適當的添加劑控制銅箔表面微觀(guān)結構，在連續剝離收卷的條件下形成卷狀銅箔。

? 電解銅箔反應方程式

陰極主反應：Cu²⁺+2e→Cu↓ 

陰極副反應：Cu²⁺+e→Cu⁺ 

陽(yáng)極：2OH^--2e→2H⁺+O₂↑

整個(gè)過(guò)程除了銅沉積反應外，還是一個(gè)造酸過(guò)程，因為氧氣跑掉了，H⁺、SO₄^2-結合生成H₂SO₄。

防氧化處理
從陰極輥剝離出來(lái)的銅箔經(jīng)過(guò)水洗吹干后，進(jìn)入含有H₂CrO₄的酸性防氧化液中，在直流電的作用下，銅箔表面形成了一層極薄而又致密的Cr³⁺鹽防氧化膜。

新電解機結構圖：

電解機實(shí)物圖： 

新電解機實(shí)物圖：

電解機實(shí)物圖：

新電解機實(shí)物圖： 

3.分切包裝：

四、產(chǎn)品技術(shù)要求

行業(yè)執行標準：

?  《鋰離子電池用電解銅箔》DB44/T  837-2010

?  《鋰離子電池用電解銅箔》SJ/T 11483-2014

1.   單位面積質(zhì)量：

?  控制標準

?  對客戶(hù)的影響

1)導致不同卷之間活性物質(zhì)涂布量不一致，影響電池的一致性。

2)偏重，相同重量下，卷長(cháng)減少，增加客戶(hù)生產(chǎn)成本。

3)造成電池極片尺寸(厚度)不符。

2.抗拉強度：≥294Mpa

偏低——生產(chǎn)及客戶(hù)使用容易起皺，極片易斷裂，涂布對輥后容易造成極片尺寸變化大。

3.延伸率：

偏低——生產(chǎn)及客戶(hù)使用容易斷裂。

4. 表面粗糙度：

光面Ra值：≤0.30μm在測量長(cháng)度內，沿測量方向的輪廓線(xiàn)上的點(diǎn)與基準線(xiàn)之間距離絕對值的算術(shù)平均值。

毛面Rz值：≤3.0μm

在測量長(cháng)度內，5個(gè)最大輪廓峰高的平均值和5個(gè)最大輪廓谷深的平均值之和。

對客戶(hù)影響：兩個(gè)數值偏高，都會(huì )使銅箔機械厚度偏高。

5.機械厚度：

對客戶(hù)影響：造成極片厚度偏高，影響電池裝配。

6.  抗氧化性：

行標要求：140±2℃烘烤15min，無(wú)氧化變色。

一般企業(yè)要求：150±2℃烘烤10min，無(wú)氧化變色。

對客戶(hù)影響：抗氧化性不合格，銅箔在涂布負極材料時(shí)發(fā)生氧化，增加電池內阻。

7.  外觀(guān)質(zhì)量：

?  表面平整，顏色均勻，應有氧化變色、斑點(diǎn)、褶皺、壓痕、手??；在樣本上任一300 ×300mm區域，非永久性的壓痕、連續或周期性凹凸不等等缺陷數量不超過(guò)1處。

?  切邊整齊、無(wú)缺口、撕裂、卷偏、折疊及波浪邊；允許有不影響負極材料涂覆的電鍍條紋。

?  除非另有規定，劃痕的深度應小于標稱(chēng)厚度的5%，樣本上任一300 ×300mm區域，劃痕數量≤1條。

?  表面整潔，不應有灰塵、油脂、鹽類(lèi)、銅粉、污跡等影響加工使用的異物。

8.常見(jiàn)外觀(guān)質(zhì)量問(wèn)題：

1)壓坑

?  定義：箔面被固體顆粒(粉塵、銅粉等)擠壓后形成的箔面凸起或凹陷，如下圖所示：

2) 凸線(xiàn)

?  定義：銅箔表面有直線(xiàn)狀凸起，寬度約為1~3mm左右，如下圖所示：

3）褶皺

?  定義：銅箔表面有一條或多條凸起的斜線(xiàn)狀條紋(即與銅箔長(cháng)度方向形成大于或小于90°的夾角)，寬度約2~5mm左右，如下圖所示：

4)白點(diǎn)(白印)

?  定義：銅箔表面不規則性的白色點(diǎn)(印)，尺寸大小不一，如下圖所示：

5)黃點(diǎn)(黃印)

?  定義：銅箔表面不規則性或規則性的黃色點(diǎn)(印)，如下圖所示：

6)魚(yú)鱗紋

?  定義：在銅箔卷表面沿銅箔長(cháng)度方向呈魚(yú)鱗狀皺紋，如下圖所示：

7)橫向皺

? 定義：在銅箔表面形成橫向(與銅箔長(cháng)度方向垂直)波浪形軟褶，如下圖所示：

8）水波紋

? 定義：在銅箔表面形成波浪形條紋，并與銅箔長(cháng)度方向一致，如下圖所示：