CN106544703A - 穿孔铜箔生箔机及其生产工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种穿孔铜箔生箔机，包括机架、放置于机架上的电解槽、设置在电解槽内的阳极板、阴极辊以及收卷装置，所述阴极辊上设置有点状凸起。本发明还公开了一种穿孔铜箔生产工艺。本发明采用上述结构的穿孔铜箔生箔机及其生产工艺，能够直接成型穿孔铜箔结构，减少铜箔成型之后的二次穿孔加工工艺，减低制造成本，减少材料浪费，相比传统工艺更加环保。
Description
技术领域
本发明涉及一种生箔机及其生产工艺，尤其是涉及一种穿孔铜箔生箔机及其生产工艺。
背景技术
近年来，石油价格的大幅波动对世界各国经济发展带来了许多负面影响，对新能源的研究越加受社会各界的重视。高容量动力锂离子电池凭借其单位电池工作电压高、比能量大、循环寿命长、无记忆效应、体积小、质量轻等诸多优点，受到市场的普遍关注，其市场前景十分广阔。2011年全球锂离子电池产量达到45.13亿只，预计每年以16.57％的速度平稳增长，虽然笔记本，数码相机等需求停止增长，但手机电池，移动电源需求增长比例大，此外电动工具，新能源汽车的发展也带动锂离子电池的产业高端化，扩大化，随着锂离子电池在各个领域中的不断拓展，锂电铜箔市场需求随之增加和扩大。铜箔主要有压延铜箔和电解铜箔两种,在电子工业中应用广泛。现在工业压延铜箔的发展受制于国外技术的把控，且成本较高，无法突破性的发展，行业内普遍采用的是性价比较高的电解铜箔。
铜箔作为锂离子电池的化学材料体系的载体单元，承载着化学变化，电子迁移等诸多功能。而在现有技术背景下，锂离子电池的单体容量密度已经无法满足现有市场的发展，必须由新高容量锂离子电池来更新目前的产业结构，穿孔铜箔在穿透孔内填充负极材料，物理上增加负极材料涂抹空间，以最大限度增加电子容纳空间，使电池容量增加，为使用者在单位体积内提升电池容量，使新能源汽车在保持车体重量不变的情况下增加25％续航能力，为手持电子设备提供更长使用时间，减少充电次数，缩小产品体积。
目前工业铜箔穿孔依靠激光微孔，化学腐蚀的方式来实现，激光微孔效率低，成型面差，不利于电子迁移；而化学腐蚀的方式来实现其制造成本高，并且铜箔原有的保护层的导电性、抗氧化性、弯曲性都受到了破坏，抗弯曲性能、导电性能差。
发明内容
本发明的目的是提供一种穿孔铜箔生箔机及其生产工艺，能够直接成型穿孔铜箔结构，减少铜箔成型之后的二次穿孔加工工艺，减低制造成本，减少材料浪费，相比传统工艺更加环保。
一种穿孔铜箔生箔机，包括机架、放置于机架上的电解槽、设置在电解槽内的阳极板、阴极辊以及收卷装置，所述阴极辊上设置有点状凸起。
优选的，所述阴极辊包括辊体，所述辊体的外表面均匀加工有圆柱形内凹槽，所述内凹槽内设置有点状凸起，所述点状凸起通过钢制修补剂粘接。
优选的，所述点状凸起下方为圆柱形，顶部为球形。
优选的，所述点状凸起材质为天然石英或天然水晶石，所述辊体为不锈钢材质。
优选的，所述内凹槽的内径为0.09毫米，相邻所述内凹槽间距为0.1毫米，所述点状凸起露出所述辊体外表面的圆柱段高度为0.09毫米。
本发明还提供了一种穿孔铜箔生产工艺，包括如下步骤，
溶解：将铜料、硫酸水溶液在溶铜罐反应，经过过滤和温度调整形成电解液；
电解，将溶解步骤中制成的电解液注入权利要求1-5所述的穿孔铜箔生箔机中进行电解，通过采用具有所述点状凸起的所述阴极辊，电解过程中铜离子不断吸附在阴极辊上，直接形成穿孔铜箔，并制成铜箔卷；
表面处理，将电解步骤中形成的穿孔铜箔卷进行清理，依次进行粗化处理、固化处理、电镀异种金属、防氧化处理、涂膜和烘干，使铜箔表面形成一层保护膜；
分切，将经表面处理后的穿孔铜箔卷分切成一定宽度的穿孔铜箔卷；
切削或收卷，将分切后的穿孔铜箔卷切成等大的切削铜箔或收卷形成箔卷。
优选的，所述电解步骤中所述穿孔铜箔形成的孔洞均匀密集分布在所述穿孔铜箔上。
因此，本发明采用上述结构的穿孔铜箔生箔机及其生产工艺，能够直接成型穿孔铜箔结构，减少铜箔成型之后的二次穿孔加工工艺，减低制造成本，减少材料浪费，相比传统工艺更加环保。
下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
附图说明
图1为本发明穿孔铜箔生箔机实施例的结构示意图；
图2为本发明穿孔铜箔生箔机实施例中所述阴极辊的外表面的放大结构示意图；
图3为本发明穿孔铜箔的生产工艺实施例的流程图；
图4为本发明穿孔铜箔的生产工艺实施例中制得的穿孔铜箔的结构示意图；
图5为本发明穿孔铜箔的生产工艺实施例中所述穿孔铜箔涂抹负极材料后与传统结构的对比结构示意图。
其中：1、机架；2、电解槽；3、阳极板；4、阴极辊；5、收卷装置。
具体实施方式
以下实施例结合附图对本发明做进一步描述，需要说明的是，本发明以本技术方案为前提，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围并不限于本实施例。
图1为本发明穿孔铜箔生箔机实施例的结构示意图，图2为本发明穿孔铜箔生箔机实施例中所述阴极辊的外表面的放大结构示意图，图3为本发明穿孔铜箔的生产工艺实施例的流程图，图4为本发明穿孔铜箔的生产工艺实施例中制得的穿孔铜箔的结构示意图，图5为本发明穿孔铜箔的生产工艺实施例中所述穿孔铜箔涂抹负极材料后与传统结构的对比结构示意图，如图1、图2、图3、图4和图5所示，本发明涉及孔铜箔生箔机包括机架1、放置于机架1上的电解槽2、设置在电解槽2内的阳极板3、阴极辊4以及收卷装置5，阴极辊4包括辊体，辊体为不锈钢材质，辊体的外表面均匀加工有圆柱形内凹槽，内凹槽的内径为0.09毫米，相邻所述内凹槽间距为0.1毫米。内凹槽内设置有点状凸起，点状凸起通过钢制修补剂粘接，下方为圆柱形，顶部为球形，选用1-3级粒度范围1-0.5mm,0.5-0.1mm，0.1-0.01mm或0.01-0.005mm，材质为天然石英或天然水晶石，点状凸起露出辊体外表面的圆柱段高度为0.09毫米，具有强酸和CuSO4通电情况下均不产生化学反应的特点，同时具备良好的绝缘性，故可得到均匀、平滑、细小的铜箔孔径。
根据穿孔铜箔生箔机，其生产工艺流程如下所示：
新型铜箔穿孔工艺，按顺序包括溶解工序、电解工序、表面处理工序、分切工序，切削工序。具体工序步骤如下：溶解工序：首先将铜纯度99.95％以上并符合国家标准中一号铜要求的铜料与纯度在95％以上的硫酸在溶铜灌中进行溶解，同时向溶铜灌内加入去离子水和鼓入洁净的压缩空气，使用去离子水，主要用于初始配液和生产中的液量消耗的补充，避免了电解液中含有杂质引起极板自放电和局部腐蚀，鼓入洁净的压缩空气主有两个要作用，一是供给氧气，以促使溶铜罐内有充足的氧，使铜氧化，达到溶解铜的目的；二是起搅拌作用，促进溶铜罐内铜液流动，提高溶铜速度，在加热条件下，温度一般保持在50℃至90℃之间，最佳保持在80℃到85℃之间，进行反应2Cu+O2+2H2S04＝2CuS04+2H20，生成的CuSO4水溶液Cu2+浓度达到120g/L至150g/L时进入原液罐与贫铜电解液混合，然后再经过一系列活性炭过滤、机械过滤、温度调整等过程后，把不含杂质、温度合适的电解液送入生箔机中。然后进入电解工序：通电后，将溶解步骤中制成的电解液注入穿孔铜箔生箔机中进行电解，通电情况下阴极辊控制器,控制阴极辊4通电旋转，电解槽2内硫酸铜溶液产生化学变化，因生箔机中的阴极辊4为不锈钢材质且表面设有点状凸起，所以在电解过程中，Cu2+不断被还原，并吸附在阴极辊4的不锈钢的表面上，而点状凸起均匀分布在阴极辊4上，点状凸起采用粒度范围为1-0.5mm、0.5-0.1mm、0.1-0.01mm或0.01-0.005mm的不导电高纯度石英材料和1-3级天然水晶石制成，且点状凸起露出辊体外表面的圆柱段高度为0.09毫米，因点状凸起具有良好的绝缘性且不与电解液发生化学反应，不吸附铜离子，因此随着时间的延长，制成的铜箔表面会出现因点状凸起的存在，通铜箔剥离机之后会出现密集且均匀的小孔，最终形成穿孔铜箔，然后用刮板将其刮下并制成铜箔卷。而且为保持电解液Cu2+浓度在70g/L至100g/L之间，形成的贫铜电解液回流到原液罐中与高浓度的电解液混合，然后再经过一系列活性炭过滤、机械过滤、温度调整等过程后，形成新电解液流入生箔机中进行电解，这样不断循环，以保证电解液Cu2+浓度在70g/L至100g/L之间。进而对制成的穿孔铜箔卷进行表面处理工序：将电解步骤制成的穿孔铜箔卷进行清理，即采用硫酸、双氧水等水溶液或其混合水溶液去除铜箔卷表面氧化及对表面进行浸蚀。然后依次进行粗化处理、固化处理、电镀异种金属、防氧化处理、涂膜和烘干。粗化处理：用酸性电解工艺方式，即铜箔卷为阴极，在硫酸铜的电解液中进行几次电沉积，而且要控制电解液使其具有较低的含铜量及较高的含酸量，通过电解作用，在铜箔卷表面(阴极)发生铜沉积，在表面形成的牢固的粒状和树枝状结晶有较高展开度的粗糙面，可达到高比表面积，这就加强了树脂渗入的附着嵌合力，还可增加铜与树脂的化学亲和力。固化处理：使铜箔卷表面生产松散的瘤体，然后进行固化，使粗化瘤体被正常的铜镀层所包围及加固，使粗化层与铜箔基体结合牢固，形成最终的粗化层。而电镀异种金属即在铜箔卷粗化层面上再镀一层其他金属，使铜表面不与基材直接接触，使铜箔形成一层阻挡层，以提高铜箔在自然空气中的防氧化能力，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，保证了铜箔的储存期限。涂膜处理：即在防氧化处理后表面喷涂硅烷，一方面可提高铜箔常温下的抗氧化能力，另一方面在高温压板时，硅烷能通过偶联使铜箔和树脂基材结合得更好，提高剥离强度。烘干：在不低于100℃下的高温下对铜箔卷进行烘干则防止了残留水分对铜箔卷的危害，但烘干时温度也不宜太高。分切工序：根据客户的需求将上述处理好的穿孔铜箔卷利用分切机分切成一定宽度的穿孔铜箔卷。最后进行切削工序，将分切后的上述穿孔铜箔卷切成等大的穿孔铜箔片。
因此，本发明采用上述结构的穿孔铜箔生箔机及其生产工艺，能够直接成型穿孔铜箔结构，减少铜箔成型之后的二次穿孔加工工艺，减低制造成本，减少材料浪费，相比传统工艺更加环保。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其进行限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而这些修改或者等同替换亦不能使修改后的技术方案脱离本发明技术方案的精神和范围。
Claims (7)
1.一种穿孔铜箔生箔机，包括机架、放置于机架上的电解槽、设置在电解槽内的阳极板、阴极辊以及收卷装置，其特征在于：所述阴极辊上设置有点状凸起。
2.根据权利要求1所述的穿孔铜箔生箔机，其特征在于：所述阴极辊包括辊体，所述辊体的外表面均匀加工有圆柱形内凹槽，所述内凹槽内设置有点状凸起，所述点状凸起通过钢制修补剂粘接。
3.根据权利要求2所述的穿孔铜箔生箔机，其特征在于：所述点状凸起下方为圆柱形，顶部为球形。
4.根据权利要求3所述的穿孔铜箔生箔机，其特征在于：所述点状凸起材质为天然石英或天然水晶石，所述辊体为不锈钢材质。
5.根据权利要求4所述的穿孔铜箔生箔机，其特征在于：所述内凹槽的内径为0.09毫米，相邻所述内凹槽间距为0.1毫米，所述点状凸起露出所述辊体外表面的圆柱段高度为0.09毫米。
6.一种使用上述权利要求1-5所述的穿孔铜箔生箔机的穿孔铜箔生产工艺，其特征在于，包括如下步骤，
溶解：将铜料、硫酸水溶液在溶铜罐反应，经过过滤和温度调整形成电解液；
电解，将溶解步骤中制成的电解液注入权利要求1-5所述的穿孔铜箔生箔机中进行电解，通过采用具有所述点状凸起的所述阴极辊，电解过程中铜离子不断吸附在阴极辊上，直接形成穿孔铜箔，并制成铜箔卷；
表面处理，将电解步骤中形成的穿孔铜箔卷进行清理，依次进行粗化处理、固化处理、电镀异种金属、防氧化处理、涂膜和烘干，使铜箔表面形成一层保护膜；
分切，将经表面处理后的穿孔铜箔卷分切成一定宽度的穿孔铜箔卷；
切削或收卷，将分切后的穿孔铜箔卷切成等大的切削铜箔或收卷形成箔卷。
7.根据权利要求6所述的一种新型铜箔穿孔工艺，其特征在于：所述电解步骤中所述穿孔铜箔形成的孔洞均匀密集分布在所述穿孔铜箔上。
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