[发明专利]一种兼具高强度和高延性的梯度超薄铜箔制备方法

说明书

一种兼具高强度和高延性的梯度超薄铜箔的制备方法，包括以下步骤：步骤S1，制备表面干净的钛箔基底；步骤S2，将五水硫酸铜，浓硫酸，添加剂按比例混合溶解得到沉积电解质溶液，其中五水硫酸铜、浓硫酸的用量分别为140～240g/L、100～150mM；步骤S3，电化学沉积制备铜箔，电流范围0～700mA/cmsupgt;2/supgt;梯度变化，温度为30～50℃。本发明提供了一种兼具高强度和高延性的梯度超薄铜箔制备方法，所得到的铜箔具有均匀变化的梯度组织，在保证其具有5‑35μm超薄厚度的情况下，可同时提升铜箔的抗拉强度与拉伸性等力学性能。对电子信息，能源动力，精密仪器等领域的发展具有重要意义。

技术领域

本发明涉及电解铜箔技术领域，具体涉及一种兼具高强度和高延性的梯度超薄铜箔的制备方法。

背景技术

铜箔是当今社会工业中广泛应用的重要材料，分为压延铜箔(RA铜箔)与电解铜箔(ED铜箔)两种。压延铜箔具有低表面氧气特性，可以附着于各种不同基材，拥有较宽的温度使用范围。电解铜箔是覆铜板(CCL)及印制电路板(PCB)、锂离子电池制造的重要材料之一。在时下具有战略意义的能源领域中，电解锂电铜箔主要用于动力类锂电池、消费类锂电池及储能用锂电池，锂电铜箔需求增长的主要动力来源于动力类锂电池。新能源汽车、储能、5G、数据中心等为代表的新基建产业加速推进也将拉动铜箔需求。随着技术与市场要求不断升级，常规铜箔的抗拉强度在350～450MPa，很难满足高密度印刷线路板以及高能量密度高安全性电池发展的需要，急需开发一种具有高抗拉强度并且兼具延伸性同时又不以牺牲厚度为代价的铜箔。

发明内容

本发明的目的是解决现有铜箔存在的抗拉强度低，拉伸性差等问题，提供一种高强度，高延性梯度超薄铜箔的制备方法。本发明采用操作简单、可控性强、易于放大且环境友好的电化学沉积法进行铜箔的制备，使铜箔体相晶粒呈现一种均匀变化的梯度组织，可同时提升铜箔的抗拉强度与拉伸性等力学性能。对于电子信息，能源动力，精密仪器等领域发展具有重要意义。

本发明的技术方案：

一种兼具高强度和高延性的梯度超薄铜箔，所述铜箔体相组织具有200纳米～2微米晶粒尺寸变化范围，通过改变电沉积参数，铜箔厚度可以控制在5～35微米之间。

一种兼具高强度和高延性的梯度超薄铜箔的制备方法，包括：

S1、工作电极表面处理(制备洁净的钛基底)：用去离子水/无水乙醇表面超声清洗去除表面污染物，然后真空干燥，备用；

S2、制备电解质溶液：将五水硫酸铜溶解于去离子水中制备一定浓度的蓝色溶液，然后向溶液中加入一定比例的浓硫酸和添加剂，搅拌冷却得到电解液，备用；

S3、电化学沉积：将步骤S1中的钛基底置于步骤S2制备的电解质溶液中，在均匀变化的电流下进行沉积，范围在0～700mA，沉积完成后，分别用去离子水和无水乙醇清洗表面，干燥后进行剥离即得到具有梯度组织结构的高强度和高延性的梯度超薄铜箔。

S1步骤中所述的钛箔为市售钛箔，厚度～100微米，这种商品钛箔价格低廉，为商业化产品。

较佳地，步骤S1中，所述超声清洗，时间为20-30min。

较佳地，步骤S1中，所述的清洗过程，采用去离子水，无水乙醇对铜箔表面进行清洗；真空干燥时间30min。

较佳地，步骤S2中，所述的五水硫酸铜用量为160～240g/L；浓硫酸用量为100～150mM；添加剂的用量为15～25mg。

较佳地，步骤S3中，电沉积过程为单面沉积，另一侧不要接触电解液；沉积温度为30～50℃，沉积时间随电流变化率而不同；所述的干燥过程为真空干燥，温度为40～60℃，时间30min。

本发明的优点和有益效果：