锂离子电池用电解铜箔领域专利技术综述
锂离子电池用电解铜箔领域专利技术综述
文章主要从专利申请年份分布、全球及国内重点申请人、国内主要省份分布、电解铜箔性能改进点及铜箔性能提高手段等技术分支，对全球锂离子电池用电解铜箔技术领域进行分析，希望能够给电解铜箔领域工作者一些参考。
标签：锂离子电池；电解铜箔；专利；分析
Abstract： This paper mainly analyzes the technical field of electrolytic copper
foil for lithium-ion batteries in the world from the distribution of patent applications，
global and domestic key applicants， distribution of major provinces in China，
performance improvement points of electrolytic copper foil， and improvement of
copper foil performances， hoping to give some reference to workers in the field of
electrolytic copper foil.
Keywords： lithium ion battery； electrolytic copper foil； patent； analysis
1 概述
铜箔作为锂离子电池负极的集流体，是制作锂离子电池的核心原材料，占电池总成本的5%左右[1-2]，其生产技术的发展和性能的好坏直接影响到锂离子电池的制作工艺、性能和生产成本。随着近年来智能手机、新能源汽车的迅猛发展，对锂离子电池的需求暴增，并对其性能和质量提出了更高的要求。在锂电池生产发展初期，电池厂家全部选择压延铜箔来制作电池负极集流体。随着电解铜箔性能的提高，逐渐开始使用电解铜箔作为锂电池的集流体。锂电池用铜箔与传统印刷电路板（PCB）用铜箔相比，不仅在厚度上要求更薄，粗糙度低，而且要有较高的抗拉强度、高的伸长率、良好的导电性、抗氧化性、耐折性和耐腐蚀性等。
本文选用CNABS为中文专利数据库，DWPI为外文专利数据库，采用关键词和分类号组合的方式进行检索，通过逐篇阅读去噪、人工标引获得有效专利文献，同族专利均统计为1篇，数据截止时间为2018年4月16日。以下将从专利申请年份分布、全球及国内重点申请人、电解铜箔性能改进点及铜箔性能提高手段各技术分支进行分析，希望能为各企业和科研院所开展技术研发、专利布局及分析竞争对手等提供支持。
2 专利分析
2.1 专利申请态势分析
由图1可以看出，从全球领域来看，锂离子电池用电解铜箔的专利申请最早始于1993年，在1993-1999年间，专利申请较少，处于缓慢发展时期，2000-2005年间，申请量略有提升，呈稳步发展趋势，2006-2009年申请量锐减，专利申请进入一个低谷期，这是由于铜箔的主要应用领域印刷电路板业（PCB）受到IT
行业的冲击，市场出现了衰退，导致铜箔行业受到影响，各企业均减少了研发投入，从2009年开始至今，又进入一个快速增长的时期，这是由于之前电解铜箔的应用领域主要是PCB，但是隨着新能源汽车的快速发展，带动锂电池需求量上升，锂电铜箔的需求供不应求，市场对于性能优异、超薄载体铜箔的需求不断增加，且锂离子电池用电解铜箔具有更高的附加值，因此，各大企业将研发重点均转移至具有高附加值的锂电铜箔，并通过更改生产线更多地生产锂电铜箔[2-5]。而2017年的专利数据由于部分专利尚未公开，因此数据不够完整。
国内锂离子电池用电解铜箔的专利申请始于2004年，起步较晚，前期发展较慢，这是由于上世纪90年代末，日本等多家公司调整电解铜箔生产发展战略，开始分别在苏州、香港、珠海、台湾等地建厂正式投产电解铜箔，才促使中国内地及台湾的电解铜箔产业初具规模。因此，从2004年至2012年间，中国在该领域申请数量较低，处于缓慢发展阶段，直到2012年后，才开始进入快速增长阶段，但在全球专利占比仍然较低，原因可能在于：一是前期阶段，中国主要作为国外大型铜箔公司的代工厂，没有自主铜箔企业，专利意识和研发能力不足；二是用于锂离子电池的电解铜箔对厚度、性能等要求较高，随着近年来各项政策等因素的驱动，新能源汽车及电子产品的快速发展，才带动了锂电池用电解铜箔的研发及生产的热潮和需求[2-5]。
2.2 全球专利分布及重点申请人分析
锂离子电池用电解铜箔全球专利分布如图2所示，可以看出，日本在该领域处于绝对领先地位，占据全球接近一半的市场，专利申请数量占比47%，紧随其后的中国和韩国分别占比19%和18%，中国台湾地区和美国分别位列第四、第五位。由此可见，锂离子电池用电解铜箔领域的主要研究区域和市场主体集中在日本、中国和韩国等亚洲国家，其总和占据全球专利申请总量的92%。
锂离子电池用电解铜箔全球重点申请人排名如图3所示，可以看出，FURUKAWA ELECTRIC公司（古河电气工业股份有限公司）在该领域的专利申请量高居榜首，紧随其后的是韩国LS Mtron（LS 美创公司）、ILJIN Materials（日进材料股份有限公司）、JX NIPPON MINING METALS（JX 日矿日石金属股份有限公司）、MITSUI MINING SMELTING公司（三井金属矿业股份有限公司）。专利申请总量排名前五的均是日韩企业，可见，日本、韩国在该领域的研究处于领先地位并且专利布局广泛。同时，中国的企业也逐渐开始对具有高附加值的锂离子电池用电解铜箔进行研发投入并进行专利布局，如长春石油化学股份有限公司（中国台湾）、东莞华威铜箔科技有限公司、安徽铜冠铜箔有限公司以及灵宝华鑫铜箔有限责任公司等。可见，中国企业在该领域处于追赶之势，我国铜箔企业生产的锂电池用电解铜箔总体技术水平，与日本、韩国仍存在较大差距，虽然铜箔的生产总量有所提升，但是电解铜箔的档次仍有待提升，尤其是具有高附加值的高档电解铜箔（如锂离子电池用电解铜箔）的产品品质，如若不然，会面临被市场淘汰的危险[3，6-9]。
2.3 中国主要申请人分布
从图4结合分析得出，我国锂离子电池用电解铜箔领域企业主要分布在广东、台湾一带，其次是东南沿海一带，内陆地区主要集中在河南、青海、贵州等地。研发单位主要为企业，高校研究较少。对于国内主要申请人，长春石油化学股份有限公司（台湾）属于国内高端电解铜箔行业领军企业，这与台湾地区率先与日本合作开始电解铜箔研究密不可分，其次广东地区的众多铜箔企业如东莞华威、佛冈建滔、广东梅雁等也开始研究高附加值的电解铜箔，而内陆地区，河南灵宝华鑫以及青海电子材料产业公司都属于我国第一批开始铜箔产业研究的企业。
2.4 提高电解铜箔性能的技术手段及性能分布
通过人工筛选标引各专利申请中提高锂离子电池用电解铜箔性能的技术手段以及对电解铜箔性能的改进点，得到表1和表2的数据。从表1可以看出，调节电沉积参数（如电流密度、电压，电解液流速等）控制铜箔的质量，是目前主要采取的技术手段，占专利申请总数量的30%，其次是在电解液中添加某些添加剂，或控制铜离子的浓度等，以提高电解铜箔的力学性能或平整度等，而掺杂一定量的其他元素如N、Ni、Zn、Fe、W等，提高铜箔的机械性能、降低铜箔的表面粗糙度占比18%，另外，还可以通过改善电解铜箔制备装置、增加铜箔表面处理步骤、制备多层结构的铜箔、控制铜箔晶面组成及热处理等方法，来提高锂离子电池用铜箔的性能。
固态电池多孔铜箔
固态电池多孔铜箔
固态电池多孔铜箔是一种特殊材料，它在固态电池中起到关键作用。由于固态电池的工作原理不同于传统锂离子电池，因此需要一种能够传输离子的媒介，而多孔铜箔正好满足了这一需求。
多孔铜箔具有丰富的孔洞结构，这些孔洞可以容纳大量的固态电解质，使得离子在铜箔中快速传输。在固态电池充电或放电过程中，离子通过多孔铜箔在正负极之间快速迁移，从而实现电能的储存和释放。
与传统的锂离子电池相比，固态电池具有更高的能量密度和更快的充电速度。多孔铜箔作为固态电池的关键组件，其性能直接影响到电池的效率和安全性。因此，研究和开发高性能的多孔铜箔材料是固态电池领域的重要研究方向之一。
总的来说，固态电池多孔铜箔是一种至关重要的材料，在推动电动汽车、可穿戴设备等领域的发展中起到重要作用。未来，随着固态电池技术的不断进步，多孔铜箔的应用前景将更加广阔。
金属非金属新材料行业深度报告：迎新能源东风量价齐升，锂电铜箔登峰造“极”
敬请参阅末页重要声明及评级说明 证券研究报告
迎新能源东风量价齐升，锂电铜箔登峰造“极” [Table_IndNameRptType] 金属非金属新材料 行业研究/深度报告 行业评级：增持 报告日期： 2021-12-01 行业指数与沪深300走势比较 [Table_Author] 分析师：王洪岩 执业证书号：S0010521010001 邮箱：*************** 联系人：许勇其 执业证书号：S0010120070052 邮箱：************* 联系人：王亚琪 执业证书号：S0010121050049 邮箱：***************** [Table_Report] 相关报告 主要观点： ⚫ 锂电铜箔是锂电池负极集流体的核心材料 电解铜箔根据应用领域的不同可以分为锂电铜箔和标准铜箔。其中锂电铜箔在锂电池电芯材料中的成本占比达到5%-8%，是动力电池企业供应链布局中的重要一环。锂电铜箔有四大制造工序，技术指标复杂、对添加剂配方和生产控制技术等方面要求也很高，因其优质的特性成为锂离子电池负极集流体的首选，且被替代的可能性较低。 ⚫ 锂电铜箔极薄化发展，新能源汽车产业引爆需求 登峰造“极”，大势所趋。我们认为支撑极薄化锂电铜箔渗透率提升的逻辑有四：1）电池能量密度提升需求驱动极薄化；2）下游电池企业降本诉求驱动极薄化；3）极薄化铜箔提升产品溢价；4）宁德时代等下游电池厂商的设备技术突破。6μm和4.5μm的锂电铜箔相比较于8μm的铜箔能提升5.11%和8.82%的质量能量密度，用其制造的电动车单车可节约成本18.1%和20.3%，且毛利率较8μm及以上铜箔毛利率高7.80pct、16.23pct，加上宁德时代等下游电池厂商设备技术的突破，极薄化成为锂电铜箔的未来发展方向。 新能源汽车需求彻底引爆锂电需求，市场天花板再度提升。新能源汽车市场空间广阔，2021年1-10月国内销量254万辆，动力电池成为锂电铜箔需求增量的最主要推动力。预计2021-2025年，全球锂电铜箔需求量分别达到33.03/44.45/53.70/64.89/78.92万吨，未来5年CAGR=30.05%。 ⚫ 扩产受限叠加供需错配，紧平衡提升景气度 供需缺口逐渐拉大，铜箔厂商扩产计划密集。产量方面，2020年全球锂电铜箔产量为18.3万吨，与21.2万吨的需求相比，出现了2.91万吨的缺口，并且供需缺口会逐年拉大。产能方面，2020年全球锂电铜箔有效产能为25.7万吨，国内有效产能为19.5万吨。海内外均有扩产计划，国内厂商扩产步伐更大，预计2022-2023年锂电铜箔迎来扩产潮。铜箔厂商扩产有以下两点内在驱动力：第一，以新能源车动力电池为代表的需求拉动；第二，满足头部电池厂准入条件。 设备、工艺、认证、资金、扩产周期、产能利用率限制下，限制产能扩张存在瓶颈：阴极辊设备是扩产受限的关键；工艺、认证、资金壁垒较高；锂电铜箔扩产周期长，速度明显慢于下游电池厂扩产计划；国内产能利用率有待进一步提升：锂电铜箔分切导致损耗，超薄铜箔对生产工艺的高要求降低了生产效率，标箔也对锂电铜箔产能提升存在牵制。预计未来两年供需缺口会越来越大，行业景气度将有所提升。 -16%4%24%44%64%84%12/203/216/219/2112/21金属非金属新材料沪深300[Table_CompanyRptType] 行业研究 敬请参阅末页重要声明及评级说明 2 / 34 证券研究报告 ⚫ 锂电铜箔投资全景图 第一梯队的诺德和嘉元产量高、技术领先、大客户订单充足；第二梯队的铜冠铜箔和中一科技均已IPO顺利过会，超华科技也是较为纯正的铜箔标的，远东股份绑定宁德时代；此外，海亮股份、江西铜业等铜产业链龙头均有较大的产能规划。我们建议关注目前供需紧平衡局面下，能够兑现量价齐升、成功绑定优质客户的头部企业：诺德股份、嘉元科技（电新组覆盖），以及顺利过会的铜冠铜箔、中一科技。 1）诺德股份：产能加速释放叠加大客户需求旺盛，量价齐升带来业绩触底反弹； 2）嘉元科技：良品率高叠加优秀的费用控制带来领先的单吨盈利能力，扩产规划多点开花； 3）铜冠铜箔：铜陵有色旗下铜箔厂商，兼顾标箔与锂电铜箔； 4）中一科技：锂电铜箔产能瞄准6μm及以下的极薄铜箔，实控人更迭后上市重启进展顺利。 ⚫ 风险提示 新能源汽车销售不及预期，政策支持不及预期；铜箔轻薄化进程不及预期；铜箔加工费超预期下滑。 [Table_CompanyRptType] 行业研究 敬请参阅末页重要声明及评级说明 3 / 34 证券研究报告 正文目录 1 锂电铜箔：锂电负极集流体，技术工艺要求高 ................................................................................................................. 5 1.1 锂电铜箔是锂电池负极集流体的核心材料 ........................................................................................................................ 5 1.2 锂电铜箔技术指标复杂、要求高 ........................................................................................................................................ 6 1.3 电解铜箔制造工艺 ............................................................................................................................................................... 8 1.3.1四大制造工序：溶铜、生箔、后处理及分切，生箔是核心 ...................................................................................... 8 1.3.2添加剂配方+设备调制构筑产品know-how .................................................................................................................. 8 2 锂电铜箔的需求趋势如何？ ............................................................................................................................................. 10 2.1 登峰造“极”，大势所趋 ....................................................................................................................................................... 10 2.2 大水养大鱼，新能源汽车需求引爆锂电铜箔行业 .......................................................................................................... 14 2.2.1 锂电池行业天花板不断提升，增长动能切换 ........................................................................................................... 14 2.2.2 新能源汽车市场扩容，铜箔行业极富成长性 ........................................................................................................... 15 2.3 国内铜箔市场空间测算 ..................................................................................................................................................... 18 2.3.1 相关假设 ...................................................................................................................................................................... 18 2.3.2锂电铜箔需求测算 ....................................................................................................................................................... 18 3 扩产受限叠加供需错配，紧平衡提升景气度 ................................................................................................................... 20 3.1 龙头厂商积极扩产，但未来两年仍存在供需缺口 .......................................................................................................... 20 3.2 工欲善其事必先利其器，阴极辊设备是扩产受限的关键 .............................................................................................. 24 3.3工艺、认证、资金壁垒构筑护城河 .................................................................................................................................. 26 3.4 扩产周期长且产能利用率有待提升，供给进一步受限 .................................................................................................. 27 3.5 小结 ..................................................................................................................................................................................... 29 4 锂电铜箔投资全景图 ......................................................................................................................................................... 30 风险提示： ............................................................................................................................................................................ 33
电池箔行业专题报告
电池箔行业专题报告
1.电池铝箔：电池生产基础材料
铝箔是铝延压加工行业的产品之一，上游是电解铝行业。铝箔加工企业从电解铝企业采购铝锭加工生产铝板带箔。铝板带是指以铝为主要原料，并且掺杂部分合金元素制造出来的铝板或者铝带，具有质轻、包覆性、屏蔽性好、耐腐蚀、强度高等优点,成片状的铝产品称为铝板，厚度大于0.2mm铝卷材称为铝带；铝箔一般是指厚度小于0.2mm、断面为长方形的轧制产品，具有质轻、密闭性和包覆性好等优点。中国目前是全球最大的电解铝生产国，巨大的铝锭产量及潜在可以释放的产能为下游铝加工行业提供了充足的原材料供应。光箔产品定价方式为“铝锭价+加工费”，加工费盈利较为稳定，经营业绩受铝锭价格周期波动的影响较小； 涂碳箔定价方式为“一口价”，经营业绩受铝锭价格周期波动的影响较大。
铝箔按厚度可分为双零箔、单零箔、厚箔铝板带。厚箔厚度为0.1～0.2mm；单零箔是指厚度为0.01mm和小于0.1mm/的铝箔；双零箔是指厚度以mm为计量单位时小数点后有两个零的箔，通常厚度小于0.01的铝箔,即0.005~0.009mm铝箔。铝箔加工工艺较为复杂。目前行业内有两种常用加工工艺路线：铸锭热轧法和双辊铸轧法。热轧是采用半连续铸造法将铝熔体铸造成扁锭，对大块的金属铸锭在其再结晶温度以上进行热轧和冷轧，轧制成一定厚度的板材作为铝箔坯料；铸轧是将铝熔体通过铸嘴导入内部通有冷却水的两个轧辊之间，冷却水保持流动，两个不断转动的轧辊作为结晶器，铝液在凝固后立即进行轧制到一定的厚度作为坯料，在铸轧区完成凝固和热轧两个过程仅需2~3秒。 相比而言，热轧坯料通常质量较好更适合于轧制高品质的铝箔产品。铸锭热轧法中热轧坯料要经过铣面、铣边去除表面的氧化层等缺陷，然后经过均匀化退火使铝合金成分均匀化，再经过热轧、冷轧、中间退火等多重工序循环，有效改善成分偏析、晶粒尺寸等问题。相反铸轧坯料的质量较难控制，铸轧坯料厚度为3mm～7mm，轧制铝箔的变形量要小得多，所以铸轧坯料的质量，如气道、夹杂、偏析、粗大晶粒等缺陷对铝箔轧制的影响更直接，且由于结晶条件不同而易导致板边部与中心以及板上下表面组织成分的不均匀。技术进步促使双辊铸轧法被越来越多企业使用。双辊铸轧法也有很大优点，连续铸轧在建设投入、流程、能耗等方面有突出优势，且可以与电解铝熔铸工艺配套，当前铸轧生产铝箔坯料的工艺水平不断提高，从技术、经济两方面考虑越来越多的企业将使用铸轧工艺生产。此外，鼎胜新材申请了专利：一种新能源锂电池低密度针孔正极集流体用铝箔材料及其制备方法。该专利技术采用铸轧-冷轧工艺流程，解决了从电池铝箔从15um减薄至8-10um以下的技术难题，可以提升新能源锂电池的能量密度，提高新能源汽车的续航能力，为铸轧法使用提供了良好前景。
添加剂对电解铜箔的作用 刘晓燕
添加剂对电解铜箔的作用 刘晓燕
摘要:电解铜箔是电子工业的重要原料。可用于印制电路板和锂离子电池。电解铜箔表面的普通镀锌层只能解决铜箔的耐热性问题，而不能完全解决铜箔的耐蚀性问题。它越来越不能满足应用的需要，添加剂是解决这一问题的有效方法之一。
关键词:电解铜箔；稀土添加剂；耐蚀性
1 电解铜箔的发展趋势
电解铜箔是生产铜箔的主要原料。目前，大多数铜箔用于印刷电路板的制造。随着印刷电路板向多层、薄型化、高密度、高速化方向发展，对电解铜箔的更新提出了更高的要求，使电解铜箔呈现出如下的发展趋势。
1.1铜箔厚度向超薄方向发展
自2000年以来，超薄铜箔（12微米和小于12微米）已经在日本印刷电路板的制造中使用。日本三井有限公司开创了一个3至5微米的超薄铜箔的载体的开发。在超薄铜箔的技术，它的载体的制造技术是一种很重要的环节。日本福田公司开发为9微米的无载波超薄铜箔的产品。在2001年在类型的载体而言，一些日本制造商最近开发的膜载体代替传统的金属载体，以提高印刷电路板的制造的性能。
1.2特殊性能铜箔用途普通化
为了提高电子产品的性能，在军事和航天领域具有特殊性能的铜箔，如高温高延展性铜箔、退火铜箔等，在一般电子产品中得到了广泛的应用。
1.3涂树脂铜箔需求渐增
传统的铜箔基片已不能满足要求，适应印刷电路板向线路细小和微细孔的方向发展，高密度互连技术的发展提供了广阔的涂覆树脂铜箔应用区域。
1.4应用领域越来越广阔
自1990年期间印刷电路板的出现，电解铜箔的唯一用途是在印刷电路板的制造。随科学技术的不断发展，锂离子电池的问世，让电解铜箔应用到新领域。金属箔是用于锂离子电池的集电体的主要材料。电解铜箔具有良好的导电性，适度的潜力，提供给绕组，低成本性等的优点它已成为最大的锂电池制造商在国内外以产生用于锂离子电池的负电流的主要选择。
2 电解铜箔添加剂的作用
电解铜箔生产装备生箔机技术现状与发展趋势
第58卷0引言电解铜箔主要用于制作印刷电路板渊PCB冤的导电材料要要要覆铜板渊CCL冤尧锂电池的电极材料袁广泛应用于家电尧通讯尧计算机尧汽车等产业[1]遥工业电解铜箔生产采用辊式连续电解法袁其基本工艺流程如图1所示遥生产设备为生箔机组袁主要包括生箔机尧阴极辊和表面处理机三个关键设备[2]遥电解铜箔生产品质与生箔机组设计制造水平密切相关遥生箔机主要分为标准箔生箔机和锂电箔生箔一体机遥如图2所示袁锂电箔生箔一体机是近些年出现的专门用于锂电池铜箔生箔和防氧化处理的主要设备遥生箔机主要由阳极槽尧阴极辊主驱动装置尧阴极辊导电装置尧在线抛光装置尧在线切边及切边自动收卷装置尧收卷装置尧机架尧供液装置尧烘干装置尧电控系统等组成遥锂电箔生箔一体机还包括防氧化处理的生箔酸洗及水洗装置尧钝化装置等遥1生箔机市场现状目前袁生产电解铜箔装备生箔机的国家主要有日本尧美国尧韩国等袁如日本NIPPON尧三船株式会社尧韩国人与科技有限公司渊PNT冤和美国耶兹公司等遥国外企业研制铜箔装备较早袁在设备研发设计及生产制造工艺上均已非常成熟遥经过多年的优化革新均已具备优异的性能袁在电解铜箔装备市场上占有很大的市场份额,但这些厂家的生箔机价格比较昂贵遥国内生产生箔机的主要企业有西安航天源动力工程有限公司尧上海洪田机电科技有限公司尧西安泰金工业电化学技术有限公司尧上海昭晟机电设备有限公司尧上海洪田机电科技有限公司及西安航天动力机械有限公司遥国内的生箔机技术是从仿制日美产品开始发展起来的袁借鉴吸收国外技术的基础上袁收稿日期院2022-12-23曰修订日期院2023-01-20作者简介院陈浩渊1990要冤袁男袁工程师袁
从事材料成形技术研究电解铜箔生产装备生箔机技术现状与发展趋势陈浩袁尚勇袁徐浩天袁宋泽彬渊西安航天动力机械有限公司袁陕西西安710025冤摘要院电解铜箔主要用于制作印刷电路板渊PCB冤的导电材料要要要覆铜板渊CCL冤尧锂电池的电极材料遥生箔机是生产电解铜箔的主要设备遥本文主要介绍了国内生箔机市场现状尧技术现状及其发展趋势遥关键词院电解铜箔曰生箔机曰技术曰发展曰趋势中图分类号院O646文献标识码院BDOI院10.16316/j.issn.1672-0121.2023.03.022文章编号院1672-0121渊2023冤03-0090-02第58卷第3期Vol.58No.3CHINAMETALFORMINGEQUIPMENT&MANUFACTURINGTECHNOLOGY2023年6月Jun.2023铜尧硫酸尧水溶铜造液电解液净化过滤电解生箔渊标准箔冤表面处理分切尧包装成品电解生箔渊锂电箔冤图1生箔工艺流程图2锂电箔生箔一体机90--Copyright©博看网. All Rights Reserved. 第3期经过改进创新袁灵活的市场营销能力袁不断的打开国内市场袁并形成一定优势袁国内厂家设计制造的生箔机在设计水平尧设备稳定性及制造质量上均略逊于国外设备袁但未来必将迎头赶上袁完成超越遥2生箔机技术现状阳极槽是生箔机的一大关键部件袁槽体主要采用全钛材质焊接而成袁之前的塑料+钛复合槽体正逐步淘汰遥阳极主要分为整体式阳极和拆分式阳极袁整体式阳极一般适用于实验室的小型生箔机袁工业上大量采用拆分式阳极遥根据拆分式阳极板安装形式袁阳极槽主要分为分为FIP条式阳极槽和背拉式阳极槽遥其中FIP条式阳极槽结构相对简单袁由于阳极母板上的孔为盲孔袁不易泄露袁但是长期使用过程中袁生成的铜箔表面可能会有花纹产生曰螺钉可能脱落袁造成阴极辊表面电离尧形成凹坑袁需修复阴极辊曰严重的话袁可能使阴极辊报废遥目前锂电铜箔用背拉式阳极槽生产的较多袁但加工难度较大袁阳极母板开有通孔袁阳极板的背拉螺栓由此穿过安装尧固定阳极板袁很好的保证了阴极辊与阳极板间阴阳极极距均匀性,但背拉螺栓的密封处易产生泄露[3]遥阳极槽阳极一般采用不溶性阳极袁主要包括铅阳极和钛阳极两种遥由于铅阳极在硫酸铜电解液中易于腐蚀袁使得阴阳极间距不断变大袁且产生大量的PbSO4沉渣袁难以保证电解铜箔的质量袁已逐步淘汰遥为了克服铅阳极存在的上述缺陷袁人们探索研究袁开始采用钛阳极袁目前已大量使用遥钛阳极采用钛材作为支撑体袁在阳极板内弧面热涂一层特殊涂层袁一般由贵金属或贵金属氧化物组成袁常用的由铂层或钽铱氧化物的混合层袁涂层定期更换遥该阳极尺寸稳定袁生箔厚度均匀性好袁但费用较高[4]遥在铜箔生产中,生箔机传动控制是极其重要的一环,张力控制更是生箔机控制系统的关键袁良好的生箔机控制系统可以保证铜箔产品的质量,提高生产效率遥张力控制系统是现代工业中广泛应用的控制系统之一遥早期的张力控制系统袁一般是以模拟器件为主,系统复杂袁调试困难袁可设置选项少袁系统的可靠性较差袁实时运算精度很低袁使系统的控制精度低袁动态补偿效果差袁系统的控制精度不高遥随着科学技术的发展袁张力控制系统逐渐由模拟控制转向数字化控制,并从单纯的单机单路控制转向一机多路控制,全面采用单板机尧可编程序控制器控制袁目前以大规模集成电路,彩色液晶显示,多层菜单操作为主[5袁6]遥目前袁国外高速尧高精度的张力控制系统在实时性尧可靠性方面袁己经达到产品化阶段遥但公开发表的资料对涉及核心技术的问题所谈甚少遥许多涉及机电系统张力控制的技术细节袁例如控制算法尧建模技术尧滤波技术尧补偿技术尧扰动控制技术等方面内容袁均作为核心技术保密遥国外张力控制系统设备不仅对于卷取过程中张力有严格精确的控制袁而且对于初始建立张力尧抛尾过程张力都有较好的控制袁并且有友好的人机界面袁完善的功能袁如缓冲启动尧防松卷功能尧手动自动控制尧模式选取尧控制参数的保存和调用尧自诊断模式尧多种通讯接口等袁但是价格相对昂贵遥国内的张力控制系统基本停留在手动随机尧随时控制的水平上袁有部分采用模拟检测尧模拟放大控制输出的产品袁可控性和人机界面差袁控制精度不高袁迫切需要更新换代[6]遥3结论铜箔不断朝着厚度更薄尧性能更好的方向发展袁生箔机的设计制造一直在朝着连续化尧自动化尧整体化尧精密化的方向发展遥虽然目前我国的铜箔设备的设计制造水平与日尧韩尧美还有一定差距袁但铜箔生产的重心正在逐步向中国转移的趋势是不会改变的遥充分借鉴国外先进技术袁自主创新袁不断提升我国生箔机设计制造水平刻不容缓遥中国与日尧韩尧美等国的生箔机设计制造差距终将逐步缩小遥参考文献院[1]郭峰袁张波.电解铜箔生产工艺及发展[A].中国铜加工产业技术创新交流大会暨中国铜基新材料产业发展论坛[C].铜陵袁2014.[2]张永清袁吉毅松袁孙丽红.国内外电解生箔机铜箔发展情况的介绍[J].河北建筑工程学院学报袁2013袁31渊4冤:80-82.[3]金荣涛.电解铜箔生产[M].长沙院中南大学出版社袁2010.[4]胡耀红袁陈力格.DSA涂层阳极及其应用[J].电镀与涂饰袁2003袁22渊5冤:58-59.[5]衣磊.生箔机控制系统的设计与研究[D].武汉院武汉理工大学袁2009.[6]刘相杰袁罗经津袁肖麟芬.生箔机控制系统的设计与实现[J].机械制造袁2013袁51渊3冤:38-40.陈浩袁等院电解铜箔生产装备生箔机技术现状与发展趋势
锂离子电池正极与负极材料的选择
锂离子电池正极与负极材料的选择
一、引言
锂离子电池作为一种高能量密度的电池系统，被广泛应用于各类电子产品和电动车中。电池的正负极材料是电池性能的关键因素。在电池制造过程中，正极材料通常使用铝箔，而负极材料则使用铜箔。本文将详细探讨铝箔和铜箔在锂离子电池中的应用及其技术原因。
二、铝箔在锂离子电池正极的应用
1.物理性质：铝箔具有轻质、高强度、良好的延展性和导电性等优点，这些特性使其适合作为电池的正极材料。
2.化学性质：铝箔在电池的充放电过程中，具有良好的化学稳定性和电化学性能，这有助于提高电池的循环寿命。
3.成本：铝箔相较于其他金属材料成本更低，易于大规模应用。
三、铜箔在锂离子电池负极的应用
1.物理性质：铜箔具有高导电性、良好的机械强度和延展性等优点，适合作为电池的负极材料。 2.化学性质：铜箔在电池的充放电过程中，具有良好的化学稳定性和电化学性能，这有助于提高电池的循环寿命。
3.成本：铜箔相较于其他金属材料成本更低，易于大规模应用。
四、铝箔与铜箔的制造技术
1.电解法：大部分铝箔和铜箔都是通过电解方法制造的，这种方法可以获得高纯度的金属箔。
2.压延法：压延法是一种制造铝箔和铜箔的常用方法，通过将金属熔体压延成薄片，再进行冷却和矫直，得到所需的金属箔。
五、铝箔与铜箔在锂离子电池中的优势与挑战
1.优势：铝箔和铜箔都具有优良的物理和化学性质，能够满足锂离子电池对于正负极材料的要求。此外，它们的制造成本相对较低，适合大规模应用。
2.挑战：虽然铝箔和铜箔在锂离子电池中具有良好的应用前景，但它们在电池充放电过程中的体积变化可能会导致容量衰减等问题。此外，它们的机械强度和柔韧性也需要进一步改善。
六、结论
铝箔和铜箔作为锂离子电池的正负极材料，具有优良的物理和化学性质，以及较低的制造成本，因此在锂离子电池制造中广泛应用。然而，它们在应用中仍面临一些挑战，如容量衰减和机械强度等问题。未来的研究应关注如何克服这些问题，以进一步优化锂离子电池的性能。
锂电铜箔防氧化抗腐蚀处理技术研究现状
154锂电铜箔防氧化抗腐蚀处理技术研究现状徐建平（江西省江铜铜箔科技股份有限公司，江西 南昌 ３３００９６）摘 要：对于锂电铜箔在制造和使用过程中可能遭受的氧化和腐蚀，这些都会对其使用年限和电池的安全性产生影响，本文总结并归纳了一些防止氧化的技术，并概括了各种钝化方式的工作原理。此外，还对铜箔集流体在锂电池电解液中的腐蚀机制进行了简要的介绍，并对铜箔表面改良以增强其抗腐蚀性的研究进展做了概括。对于无铬钝化处理技术以及表面改良技术的未来发展进行了预测。最后，提出了一个环保、高效的锂电铜箔防止氧化和腐蚀的新思路。关键词：锂离子电池；铜箔；防氧化；抗腐蚀中图分类号：ＴＧ１７４．４ 文献标识码：Ａ 文章编号：１００２－５０６５（２０２３）１７－０１５４－３Research status of anti oxidation and corrosion treatment technology for lithium battery copper foilXUJian-ping（Ｊｉａｎｇｘｉ ＪＪＣ Ｃｏｐｐｅｒ Ｆｏｉｌ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｃｏ．， Ｌｔｄ，Ｎａｎｃｈａｎｇ ３３００９６，Ｃｈｉｎａ）Abstract: Ｒｅｇａｒｄｉｎｇ ｔｈｅ ｏｘｉｄａｔｉｏｎ ａｎｄ ｃｏｒｒｏｓｉｏｎ ｔｈａｔ ｌｉｔｈｉｕｍ ｃｏｐｐｅｒ ｆｏｉｌ ｍａｙ ｓｕｆｆｅｒ ｄｕｒｉｎｇ ｔｈｅ ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇ ａｎｄ ｕｓｅ ｐｒｏｃｅｓｓ， ｗｈｉｃｈ ｗｉｌｌ ａｆｆｅｃｔ ｉｔｓ ｓｅｒｖｉｃｅ ｌｉｆｅ ａｎｄ ｔｈｅ ｓａｆｅｔｙ ｏｆ ｔｈｅ ｂａｔｔｅｒｙ， ｔｈｉｓ ａｒｔｉｃｌｅ ｓｕｍｍａｒｉｚｅｓ ａｎｄ ｓｕｍｍａｒｉｚｅｓ ｓｏｍｅ ｔｅｃｈｎｉｑｕｅｓ ｔｏ ｐｒｅｖｅｎｔ ｏｘｉｄａｔｉｏｎ， ａｎｄ ｓｕｍｍａｒｉｚｅｓ ｔｈｅ ｗｏｒｋｉｎｇ ｐｒｉｎｃｉｐｌｅｓ ｏｆ ｖａｒｉｏｕｓ ｐａｓｓｉｖａｔｉｏｎ ｍｅｔｈｏｄｓ． Ｉｎ ａｄｄｉｔｉｏｎ， ａ ｂｒｉｅｆ ｉｎｔｒｏｄｕｃｔｉｏｎ ｗａｓ ｇｉｖｅｎ ｔｏ ｔｈｅ ｃｏｒｒｏｓｉｏｎ ｍｅｃｈａｎｉｓｍ ｏｆ ｃｏｐｐｅｒ ｆｏｉｌ ｃｏｌｌｅｃｔｏｒ ｉｎ ｌｉｔｈｉｕｍ ｂａｔｔｅｒｙ ｅｌｅｃｔｒｏｌｙｔｅｓ， ａｎｄ ｒｅｓｅａｒｃｈ ｐｒｏｇｒｅｓｓ ｏｎ ｉｍｐｒｏｖｉｎｇ ｔｈｅ ｓｕｒｆａｃｅ ｏｆ ｃｏｐｐｅｒ ｆｏｉｌ ｔｏ ｅｎｈａｎｃｅ ｉｔｓ ｃｏｒｒｏｓｉｏｎ ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ ｗａｓ ｓｕｍｍａｒｉｚｅｄ． Ｔｈｅ ｆｕｔｕｒｅ ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ｏｆ ｃｈｒｏｍｉｕｍ ｆｒｅｅ ｐａｓｓｉｖａｔｉｏｎ ｔｒｅａｔｍｅｎｔ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ａｎｄ ｓｕｒｆａｃｅ ｉｍｐｒｏｖｅｍｅｎｔ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ｈａｓ ｂｅｅｎ ｐｒｅｄｉｃｔｅｄ． Ｆｉｎａｌｌｙ， ａ ｎｅｗ ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌｌｙ ｆｒｉｅｎｄｌｙ ａｎｄ ｅｆｆｉｃｉｅｎｔ ａｐｐｒｏａｃｈ ｔｏ ｐｒｅｖｅｎｔ ｏｘｉｄａｔｉｏｎ ａｎｄ ｃｏｒｒｏｓｉｏｎ ｏｆ ｌｉｔｈｉｕｍ ｃｏｐｐｅｒ ｆｏｉｌ ｗａｓ ｐｒｏｐｏｓｅｄ．Keywords: ｌｉｔｈｉｕｍ－ｉｏｎ ｂａｔｔｅｒｙ； Ｃｏｐｐｅｒ ｆｏｉｌ； Ａｎｔｉ ｏｘｉｄａｔｉｏｎ； Ｃｏｒｒｏｓｉｏｎ ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ收稿日期：２０２３－０６作者简介：徐建平，男，生于１９８６年，汉族，江西德兴人，本科，工程师，研究方向：电解铜箔制造和工艺研究。由于其高能量密度和快速传输等优秀特性，锂离子电池已经成为储能领域的主要力量。铜箔集流体在锂离子电池的构造中占据了关键的位置，它不只包含了负极的活性元素，也肩负起了负极电子的采集和转移的任务，因此，它被誉为锂电池领域的核心原料。锂离子电池的总体表现受到铜箔性能的重大影响[1]。尽管如此，制造和使用铜箔时仍可能遇到各类难题。首先，由于氧气的存在，铜箔有可能进行氧化作用，形成半导体钝化膜，这样就会使得电池的内部阻力提高，进一步减少其容量。此外，它还可能削弱活性物质的粘接效果，从而对电池的表现造成更大的不利影响[2]。所以，对于具备防止氧化和抵御腐蚀特性的锂电铜箔的研究与开发，以最大限度地利用其作为集流体的载体和导电功能，显得极其关键。这种改变不只在增强锂离子电池的效率上产生了巨大的效果，同时也成为了驱动锂电池产业进步的关键研究领域。1 锂电铜箔防氧化处理的相关研究发展铜在众多的金属元素里扮演着关键的角色，因为它的独一无二的电子构造以及卓越的导电功能，已经得到了广泛的运用。尽管如此，铜的表层并未能像铝或镍那样自发地生成一个稳固且紧凑的钝化层[4]。所以，当处于高温和高湿的条件中，铜的表层很可能会经历长时间的氧化。在制造锂电池的过程中，铜箔作为负极的集流体，其表面的氧化会导致活性物质涂层不均匀，从而增加锂电池的内阻，进一步影响锂离子电池的电流聚集和传输能力，最终缩短电池的使用寿命[4]。所以，采取电解方式来钝化锂电池的铜箔是一个关键的环节。钝化工艺是将一层防氧化膜覆盖在铜箔的基底上，从而阻止了铜箔与空气的直接接触。此策略利用物理手段将基质和侵蚀性环境分开，减少了基质的氧化水平，进一步实现了防腐的目标。一般来说，此类抗氧化膜表现出优秀的亲水、耐高温和对负极活性成分的粘附力。两种常用的钝化技术是电镀法和浸渍镀法。尽管电镀钝化过程利用的是镍-锌的电镀系统，但其过程中，电解液可能含有各类杂质，对铜箔的品质产生不良影响。所以，电镀钝化技术并不适合用于处理锂电池中的电解铜箔[5]。1.1 铬酸盐溶液对锂电铜箔进行钝化研究在近些年，大部分中国的铜箔制造商都选择在铬酐-葡萄糖体系中进行直接浸泡的钝化处理（参见图1）。这种方法能够有效地保护铜箔的表层，避免超薄的锂电铜箔被氧化，同时也能够满足对于锂电负极片的烘干和焊接的需求。一些研究已经对这个系统的钝化原理进行了深入的研究，他们发现葡萄糖分子内部存在着众多的亲水性较高的羟基，这些羟基能够在铜箔的表面生成富含氧（氧粒子）的吸附层。这个吸附层对“Cul电解质”的交界处的双电层构造进行了调整，同时，它通过占据铜箔表面的铜晶粒边缘以及棱角等活性部位来阻止铜箔表面的溶解[6]。吸附性膜的示意图可以参考图1（a）。在铬酐溶液体系中，大量的Cr3+和Cr6+铬离子在电极电势的影响下能够与铜箔表面进行氧化反应，生成紧密的成相膜，这就是铜箔具有抗氧化性的原因。铬酐与葡萄糖有协同效应，葡萄糖表面的氧粒子优先被吸附形成膜，然后在此基础上，铬酐再次反应生成含铬的成相膜，成相膜的示意图如图1（b）所展示。
锂电池用6微米超薄双面光电解铜箔工艺分析
锂电池用6微米超薄双面光电解铜箔工艺分析
锂电池是一种新兴的高能量密度电池，它具有轻量化、长寿命、环保等优点，已经逐渐成为各种电子设备、电动汽车等领域的首选电池。其中，锂离子电池的正负电极主要采用超薄双面光电解铜箔作为电极集流体，因其表面具有细密的孔隙，能够大大增加电极材料与电解液之间的接口面积，提高电极的电化学反应效率。
在锂电池生产中，双面光电解铜箔的制备工艺越来越受到关注。与传统单面光电解铜箔相比，双面光电解铜箔可以提高电池的能量密度、降低电极的内阻，并且可以大大减少电极材料的损耗。其中，双面光电解铜箔的工艺技术对于电池性能具有重要的影响。
目前，6微米超薄双面光电解铜箔是最为常见的电极集流体。其工艺分为以下几个步骤：
1. 预处理：将电解铜箔放入去离子水中反复清洗，以去除表面的杂质和氧化层。
2. 精密轧制：将预处理后的铜箔放入精密轧机中，逐渐压缩并拉长，使其厚度达到6微米以下，提高其导电性和表面平滑度。
3. 化学腐蚀：采用化学腐蚀方法，在铜箔表面形成一层均匀的光电解层，该层可以提高铜箔的电化学反应效率，并可以增加其表面面积。
5. 清洗和干燥：将电极集流体放入去离子水中进行清洗，使其表面干净无尘。然后再将其放入干燥箱中进行干燥处理。
总之，6微米超薄双面光电解铜箔工艺是锂电池生产中至关重要的一步，对电池的性能和品质具有重要影响。随着科技的发展，制备工艺将不断完善，这也将推动锂电池技术的不断创新和进步。
锂电池铜箔的生产工艺简介
锂电池铜箔的制造工艺简介
铜箔，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。
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7μm的铜箔，
而现在，6μm都已经大量量产，甚至5μm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，孔径大，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
锂离子电池用铜箔的应用与发展现状
铜 业 工 程 ２０ｏ７ Ｎｏ４
文章编号：１００９—３８４２（２００７）０４—００６８—０４
锂离子电池用铜箔的应用与发展现状
赵玲艳
（江西理工大学，江西赣州 ３４１ｏ０ｏ）
摘要：铜箔作为锂离子电池的关键材料之一，其品质的优劣直接影响到锂离子电池的制作工艺和综合性能，
为锂离子电池应用研究的热点。本文综述了铜箔在锂离子电池中的应用发展，及其对锂离子电池负极制作－ｘ－－Ｅ￣ｅ，，
电池性能的影响，同时展望了锂离子电池用铜箔的发展趋势。
关键词：铜箔；锂离子电池；负极
中图分类号：ＴＭ２４１
１ 锂离子电池用铜箔的应用背景 文献标识码：Ｃ
锂离子电池作为新一代的绿色高能可充电电
池，具有电压高、能量密度大、循环性能好、自放电
小、无记忆效应等突出优点，在近ｌＯ年来取得了飞
速发展，并以其卓越的高性能价格比优势在全球各
国的笔记本电脑、移动电话、摄录机、武器装备等移
动电子终端设备领域占据了主导地位，被认为是２ｌ
世纪对国民经济和人民生活具有重要意义的高新技
术产业 一引。
・销售量（亿块） 罟销售额（亿美元）
一销售量增长 一销售额增长
图Ｉ ２００１—２００６年全球锂离子电池市场规模增长状况
图１－４ 为２００１～２００６年全球锂离子电池市场
规模增长状况。由图可知，２００２年，全球锂离子电
池销售量达到了８．６亿块，增长５ｌ％，销售额达到
了２８．１８亿美元，增长ｌ８％，主要成长驱动力来自
于手机市场的应用，其锂离子电池使用量占全部销
售量的６成。２００３年全球锂离子电池销售量达到
ｌ２．５５亿块，增长４５％，但总体价格下降了１６％，销 售额达到３６．３４亿美元，增长２９％。２００５年，整个
锂离子电池的销量达到了ｌ７．１亿块，２００６年这～
数额保守估计达到了２５亿块，预计２０１０年全球的
锂离子电池销量量会超过３Ｏ亿块，其中动力电池和
聚合物电池将成为新的增长点。
锂离子电池的迅猛发展带动了其相关体系产业