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关于电池铜箔，，，，，，，主要是从铜箔未来的发展方向，，，，，，，生产工艺等进行详细讲解

发布时间：2021-08-30点击：2568

在锂离子电池中，，，，，，，正负极活性材料通过涂布到基材上，，，，，，，做成极片，，，，，，，之后通过卷绕或者叠片的方式组成电芯。。。。。。这里面所用到的基材主要有铜箔和铝箔，，，，，，，目前的锂电池正极为铝箔，，，，，，，负极为铜箔，，，，，，，这是因为在电位较高的正极，，，，，，，铜容易被氧化，，，，，，，同时铝箔的表面有一层致密的氧化层，，，，，，，在高电位下对内部的铝具有保；；；；；ぷ饔。。。。。。本文主要聊聊负极常用的铜箔。。。。。。

铜具有较高的机械强度和优异的导电性能，，，，，，，在地壳中的含量约为0.01%，，，，，，，在自然界中多以铜矿石的形式存在。。。。。。铜箔根据其制造方式的不同，，，，，，，可以分为电解铜和压延铜，，，，，，，压延铜的延展性很好，，，，，，，生产具有较高的技术难度，，，，，，，其制备所需工序较多，，，，，，，成本较高，，，，，，，国内较少企业采用此法来生产，，，，，，，国际上做的较好的公司有美国的Olin brass, 日本日矿等公司。。。。。。

目前电芯厂所用的铜箔多为电解法生产。。。。。。1922年，，，，，，，Edison发明了连续电解铜箔的方法，，，，，，，并申请***，，，，，，，利用不断旋转浸没在硫酸铜电解液中的金属辊作为阴极，，，，，，，不溶性金属作为阳极，，，，，，，此法的诞生标志着电解铜产业的起步。。。。。。1937年，，，，，，，美国的Anaconde铜厂将Edison的***用于生产实践，，，，，，，成功生产出电解铜箔。。。。。。纵观电解铜箔的发展史，，，，，，，可以发现其始终跟随着印刷电路板的趋势，，，，，，，随着锂离子电池在消费电子产品的大规模应用，，，，，，，电解铜箔被带入了一个崭新的领域，，，，，，，作为负极的集流体，，，，，，，其良好的导电性，，，，，，，耐碾压和低成本的特性，，，，，，，使其被迅速大规模的推广应用。。。。。。现在随着新能源汽车，，，，，，，5G和储能的大规模推广应用，，，，，，，电解铜箔的需求量呈现出一个新的爆发。。。。。。

电芯的设计者为了在保证安全，，，，，，，循环等性能的前提下，，，，，，，要尽可能多的提升电芯的体积能量密度，，，，，，，在有限的电芯壳子中，，，，，，，装入更多的活性材料，，，，，，，我想作为负极的集流体铜箔，，，，，，，未来可能会朝着以下几个方向发展：

1 极薄铜箔：这个趋势现在已经很明显，，，，，，，从8um降低到6um，，，，，，，再到现在部分厂家小批量在导入的4.5um，，，，，，，也许未来还有4um以下的铜箔推向量产。。。。。。这个作用也很明显，，，，，，，就是尽可能的提升电芯的体积和质量能量密度，，，，，，，但这对铜箔的制造和电芯的涂布控制，，，，，，，都提出了更高的要求，，，，，，，毕竟越薄的铜箔，，，，，，，其在涂布过程断带的风险也越高。。。。。。

2 打孔铜箔：即通过化学腐蚀的方法，，，，，，，在铜箔的表面造出微孔，，，，，，，降低基材的重量，，，，，，，提升电芯的质量能量密度，，，，，，，需要对孔径的控制，，，，，，，刻蚀剂的种类进行优化，，，，，，，一是要防止孔径过大，，，，，，，单面涂布浆料难以保持，，，，，，，二是要评估残留刻蚀剂对电芯性能的影响，，，，，，，如循环，，，，，，，产气等。。。。。。

3 喷涂铜箔：这相当于在塑料基材上，，，，，，，双面镀铜，，，，，，，这样在既保留了集流体电子导电这块的功能，，，，，，，同时也降低了基材的重量，，，，，，，提升电芯的质量能量密度，，，，，，，但在制造过程中，，，，，，，可能会面临冷压，，，，，，，极耳焊接等工序的工艺的挑战。。。。。。

随着新能源汽车渗透率的不断提升，，，，，，，现有铜箔的产能也愈发不足，，，，，，，供需存在一定的缺口，，，，，，，预计未来铜箔行业会逐步的扩产，，，，，，，来满足动力电芯的市场需求。。。。。。

电解铜箔的制备主要分为溶铜，，，，，，，生箔和表面处理三步。。。。。。溶铜过程即在溶铜槽中，，，，，，，将铜料和硫酸混合，，，，，，，反应生成硫酸铜溶液，，，，，，，化学反应式如下：

Cu+O₂→CuO

CuO+H₂SO₄→CuSO₄+H₂O

溶铜工序需要注意管控环境中的粉尘，，，，，，，原料液中的异物，，，，，，，防止后续沾在铜箔表面，，，，，，，产生凹凸点，，，，，，，这种情况可能会在涂布时候，，，，，，，挂到模头，，，，，，，产生断带。。。。。。所以在此步骤要增加过滤工序，，，，，，，彻底将溶液中的杂质过滤掉。。。。。。

将溶解铜工序得到的CuSO₄溶液作为电解液，，，，，，，利用大直径的钛辊作为阴极，，，，，，，弧形的铅合金板作为阳极，，，，，，，控制电化学工艺参数，，，，，，，溶液中的铜离子就会在阴极析出，，，，，，，形成连续的铜层。。。。。。通过阴极辊的连续转动，，，，，，，沉积的铜箔会不断的剥离成卷，，，，，，，得到生箔，，，，，，，示意如下图：

铜箔有毛面和光面之分，，，，，，，同阴极辊接触的光面，，，，，，，而与电解液直接接触的是毛面，，，，，，，其SEM图如下：

由于铜容易发生氧化，，，，，，，得到生箔后，，，，，，，还需要进行粗化，，，，，，，镀阻挡层和抗氧化层，，，，，，，以便于存储运输。。。。。。具体的过程示意图如下：

由于不同厂家电芯的型号，，，，，，，生产工艺的差异，，，，，，，如卷绕，，，，，，，叠片等差异，，，，，，，对于基材铜铝箔来说，，，，，，，一个宽度很难为不同厂家所通用，，，，，，，所以需要在分切工序，，，，，，，分切成企业所需要的特定宽度。。。。。。

来源：电池方舟