一, 銅箔的分類(lèi):
按厚度可以分為厚銅箔(大于70μm)、常規厚度銅箔(大于18μm而小于70μm)、薄銅箔(大于12μm而小于18μm)、超薄銅箔(小于12μm);
按表面狀況可以分為單面處理銅箔(單面毛)、雙面處理銅箔(雙面粗)、光面處理銅箔(雙面毛)、雙面光銅箔(雙光)和甚低輪廓銅箔(VLP銅箔)銅箔等。
(1)單面處理銅箔(單面毛):在電解銅箔中,生產(chǎn)量最大的品種是單面表面處理銅箔,它不僅是覆銅板和多層板制造中使用量最大的一類(lèi)電解銅箔,而且是應用范圍最大的銅箔。
(2)雙面處理銅箔(雙面粗):主要應用于精細線(xiàn)路的多層線(xiàn)路板,其光面處理面具有較低的輪廓,此面與基材壓合后制成的覆銅板,在蝕刻后可保持較高精度的線(xiàn)路。此類(lèi)銅箔的需求量越來(lái)越大。
按應用范圍劃分:
(1)覆銅箔層壓板(CCL)及印制線(xiàn)路板用銅箔(PCB):CCL及PCB是銅箔應用最廣泛的領(lǐng)域。PCB目前已經(jīng)成為絕大多數電子產(chǎn)品達到電路互連的不可缺少的主要組成部件。銅箔目前已經(jīng)成為在電子整機產(chǎn)品中起到支撐、互連元器件作用的PCB的關(guān)鍵材料。目前,應用于CCL和PCB行業(yè)絕大部分是電解銅箔。
(2)鋰離子二次電池用銅箔:根據鋰離子電池的工作原理和結構設計,石墨和石油焦等負極材料需涂敷于導電集流體上。銅箔由于具有導電性好、質(zhì)地較軟、制造技術(shù)較成熟、價(jià)格相對低廉等特點(diǎn),成為鋰離子電池負極集流體首選。
(3)電磁屏蔽用銅箔:主要應用于醫院、通信、軍事等需要電磁屏蔽的部分領(lǐng)域,由于壓延銅箔受幅寬的限制,電磁屏蔽銅箔多為電解銅箔。
按生產(chǎn)方式可分為電解銅箔和壓延銅箔。
二, 鋰離子電池用銅箔的生產(chǎn)方法
(1)壓延銅箔:一般是由銅錠做原材料,經(jīng)熱壓、回火韌化、削垢、冷軋、連續韌化、酸洗、壓延及脫脂干燥等工序制成,生產(chǎn)難度大,設備精度高,因此成本也較高;其生產(chǎn)方式的主要區別在于軋機的選型,一般都采用進(jìn)口軋機。
關(guān)鍵技術(shù):壓延銅箔要求具有更小的厚度偏差、更好的平整度以及殘余應力,所以銅箔軋制是關(guān)鍵工序,軋制過(guò)程中的厚度、速度、張力和表面質(zhì)量控制尤為重要。
壓延銅箔表面處理工藝
(2)電解銅箔:電解銅箔是由電解液中的銅離子在光滑旋轉不銹鋼板(或鈦板)圓形陰極滾筒上沉積而成,銅箔緊貼陰極滾筒面的面稱(chēng)為光面,而另一面稱(chēng)為毛面。
在直流電的作用下,電解機內的硫酸銅電解液中的二價(jià)銅離子還原成銅原子,并聚焦結晶在不斷轉動(dòng)的光滑的陰極輥筒表面。
預處理:對生箔表面清洗,去除氧化以及對表面進(jìn)行浸蝕的過(guò)程,一般采用硫酸,雙氧水或者其混合溶液進(jìn)行處理
防氧化處理:為了防止銅箔在存儲、運輸以及使用過(guò)程中遇到潮濕的空氣以及過(guò)高的溫度,對銅箔表面采用酸性或者堿性的防氧化處理,通直流電使得銅箔表面生產(chǎn)氧化膜,達到抗氧化的目的
烘干:徹底去除水分,同時(shí)不能對銅箔表面造成傷害
1,電解銅箔和壓延銅箔的區別:
第一,二者制程工藝不同,電解是通過(guò)電鍍工藝完成,壓延銅是通過(guò)涂布方式生產(chǎn);
第二,性能不一樣,電解銅導電性好一些,壓延銅繞曲性要好一些,一般有彎折要求的產(chǎn)品就用壓延銅箔,壓延銅箔單價(jià)比電解銅箔要貴;
第三,電解銅分子比較疏松,易斷;壓延銅分子緊密,柔性好,越薄柔性越好;含磷壓延銅分子細膩,后處理電鍍表觀(guān)光亮,但柔性比純壓延銅差。
三,銅箔的檢驗:
要有厚度、標準質(zhì)量、外觀(guān)、抗張強度、剝離強度、抗高溫氧化性、銅箔的質(zhì)量電阻系數的技術(shù)性能要求,除以上7項主要性能要求外,有些廠(chǎng)家還有其他方面性能要求,如延伸率、耐折性、硬度、彈性系數、高溫延伸性、表面粗糙度、蝕刻性、可焊性、銅箔的色相等等技術(shù)要求,各個(gè)廠(chǎng)家也有自己的檢驗標準和檢驗方法,在此就不在詳述。
四,銅箔的技術(shù)發(fā)展趨勢
隨著(zhù)能量密度的不斷提升,動(dòng)力電池廠(chǎng)商也對銅箔提出了更高的要求,超薄銅箔(≤6μm),高抗拉強度的銅箔,多孔銅箔,涂層銅箔等紛紛面世。
與多孔鋁箔一樣,盡管可以提高負極活性物質(zhì)的負載量,讓負極形成立體的導電網(wǎng)絡(luò ),但在大規模生產(chǎn)中,還是不可避免的面臨著(zhù)巨大的困難需要解決,在涂布、碾壓、、剪切、卷繞等方面還是存在一定的技術(shù)難度,需要廣大同仁們一起努力去解決。
與涂層鋁箔類(lèi)似,具有涂層的銅箔也可以顯著(zhù)的降低接觸內阻,提高粘結力,加速電解液浸潤,改善低溫性能,減少過(guò)程中的毛刺,對集流體保護等等,但就目前而言,和負極材料的匹配性還不是十分的理想,因此還沒(méi)有大批量的使用,需要進(jìn)一步的研究和優(yōu)化。
小結:
本文主要介紹了銅箔的分類(lèi)、制備工藝以及發(fā)展趨勢,任何一種技術(shù)的發(fā)展,都離不開(kāi)大量的重復性實(shí)驗、驗證、分析這些看似枯燥乏味的工作,而正是由于這些基礎工作的不斷積累,才能促進(jìn)科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步。對于新能源這個(gè)嶄新的行業(yè),仍舊需要廣大基層的工程師們不斷的重復,最終完成產(chǎn)品的不斷的更新?lián)Q代,完成新能源的夢(mèng)想。