一种电池负极集流盘用无铬铜抗氧化剂及其制备方法和应用与流程

本发明属于锂电池材料，具体涉及一种电池负极集流盘用无铬铜抗氧化剂及其制备方法和应用。

背景技术：

1、在锂离子电池结构中，负极集流盘扮演着至关重要的角色，通常由金属材料铜制成。它不仅承载活性物质，还作为电子的收集与传导介质，直接影响电池的整体性能与使用寿命。负极集流盘的表面处理技术，尤其是钝化工艺，是提升电池性能的关键步骤之一。钝化层能够有效抑制金属表面的腐蚀反应，减少副反应的发生，从而提升电池的安全性和循环寿命。

2、负极集流盘很重要的一个性能指标为润湿性和可焊性，提高负极集流盘的润湿性能可以使负极活性物质(如石墨、硅基材料等)在集流盘表面更均匀、紧密地涂覆，减少空隙和脱落的可能性，从而提高活性物质利用率，增加电池的能量密度。可焊性是集流盘在组装过程中与极耳或其它组件焊接时的一项关键指标，低劣的可焊性会导致焊接不良，如虚焊、断裂等问题，严重影响电池的机械稳定性和电接触可靠性，进而降低电池的成品率和使用安全性。然而，当前针对负极集流盘的钝化处理技术却鲜有报道专门针对提高润湿性和可焊性的优化方案。专利申请cn116103643a公开了一种锂电池专用铜箔无铬钝化剂及其应用，该钝化剂采用主盐、有机酸、缓蚀剂、螯合剂、络合剂、添加剂和有机溶剂，除此之外，还包括肌醇类物质，在环己六醇六磷酸、葡萄糖和肌醇(1,4,5)三磷酸盐的协同作用下，极大的提高了6-10μm的双光铜箔的抗盐雾性能和抗氧化性能，但是并未对铜箔的润湿性和可焊性进行改性和评价；专利申请cn116555743a公开了一种无铬钝化剂及其应用，该钝化剂采用成膜剂5-35份，无机盐1-20份，配位剂1-8份，添加剂0.1-5份，缓蚀剂0.5-8份，氧化剂0.5-10份，表面活性剂1-15份，余量为水，该钝化剂可提高铜箔钝化膜的抗氧化性、耐腐蚀性和耐高温性，但是也并未对对铜箔的润湿性和可焊性进行改性和研究。

3、鉴于此，开发一种能够同时有效形成保护层以增强耐腐蚀性，还可显著提升集流盘表面的润湿性以及可焊性的电池负极集流盘用的无铬铜防氧化剂，对锂离子电池的性能提升、延长寿命，在新能源行业中的有广泛的应用前景。

技术实现思路

1、针对现有技术中存在的问题，本发明提供了一种电池负极集流盘用无铬铜抗氧化剂及其制备方法和应用，本发明的电池负极集流盘用无铬铜抗氧化剂可以针对性地对铜表面进行保护，避免铜表面被空气氧化，具有优异的腐蚀性能、润湿性和可焊性，同时本发明的抗氧化剂不含铬，绿色环保，可广泛应用于新能源行业。

2、第一方面，本发明提供了一种电池负极集流盘用无铬铜抗氧化剂，所述电池负极集流盘用无铬铜抗氧化剂包括抗氧化剂a剂和抗氧化剂b剂；所述抗氧化剂a剂包括主缓蚀剂和稀醇溶液，所述抗氧化剂b剂为副缓蚀剂。

3、进一步地，所述主缓蚀剂包含单宁酸和/或钼酸钠，同时包含六偏磷酸钠和/或磺基水杨酸中的一种或多种。

4、进一步地，所述副缓蚀剂包括硫脲、edta·2na、聚天冬氨酸中的一种或多种。

5、进一步地，所述稀醇中包括醇类和水，所述醇类和水的质量比为(10～30)：100；

6、更进一步地，所述醇类选自乙醇、甲醇、1,2-丙二醇、正丙醇和乙二醇中的一种或多种。

7、进一步地，所述抗氧化剂a剂和抗氧化剂b剂的体积比为(5～8):(2～5)。

8、进一步地，所述主缓蚀剂与稀醇溶液的质量体积比为10～45g:1l。

9、更进一步地，当所述主缓蚀剂还包括单宁酸时，单宁酸与稀醇溶液的质量体积比为5～15g/l；当所述主缓蚀剂还包括钼酸钠时，钼酸钠与稀醇溶液的质量体积比为5～20g/l；当所述主缓蚀剂还包括六偏磷酸钠时，六偏磷酸钠与稀醇溶液的质量体积比为10～20g/l，当所述缓蚀剂还包括磺基水杨酸时，磺基水杨酸与稀醇溶液的质量体积比为1～5g/l。

10、进一步地，所述抗氧化剂b剂中副缓蚀剂与水的质量体积比为0.05～15g:1l。

11、更进一步地，当所述副缓蚀剂包含硫脲时，硫脲与纯水的质量体积比为0.05～0.1g/l；当所述副缓蚀剂包含edta·2na时，edta·2na与纯水的质量体积比为1～5g/l；当所述副缓蚀剂包含聚天冬氨酸时，聚天冬氨酸与纯水的质量体积比为2～10g/l。

12、第二方面，本发明提供了一种电池负极集流盘用无铬铜抗氧化剂的制备方法，具体包括以下步骤：

13、s1、将主缓蚀剂溶于稀醇溶液中，得到抗氧化剂a剂；

14、s2、将副缓蚀剂溶于纯水中，得到抗氧化剂b剂；

15、s3、将步骤s1所得抗氧化剂a剂和s2所得抗氧化剂b剂混合，即得电池负极集流盘用无铬铜抗氧化剂。

16、第三方面，本发明提供了一种电池负极集流盘，使用所述电池负极集流盘用无铬铜抗氧化剂处理得到。

17、第三方面，本发明提供了一种电池负极集流盘的钝化方法，包括将待负极集流盘放入所述的负极流盘抗氧化剂中，在20～50℃下浸泡2～5min，水洗，先用冷风吹走表面水珠，之后在70～90℃下烘干10～20min，得到钝化的电池负极集流盘。

18、第四方面，本发明还提供了一种包含所述电池负极集流盘的锂电池。

19、第五方面，本发明还提供了所述锂电池在新能源汽车、电子产品、储能设备中的应用。

20、本发明的一种电池负极集流盘用无铬铜抗氧化剂中主缓蚀剂分别通过不同的方式在铜表面形成保护膜或与铜离子形成稳定的络合物，其中单宁酸提供良好的吸附和螯合作用，钼酸钠则能形成氧化膜，而六偏磷酸钠则兼有络合和磷化作用，磺基水杨酸也起到络合和酸性保护作用；副缓蚀剂进一步加强了保护膜的稳定性和完整性，其不仅能够还原已形成的氧化物，还能在还原过程中促进新膜的生成，增强了抗氧化能力，同时，作为铜的良好螯合剂，可以更彻底地移除溶液中的游离铜离子，确保铜表面不因离子移动而引发局部腐蚀，同时也有助于构建更加均匀、紧密的保护层；另外，本发明的主缓蚀剂添加至稀醇中，主缓蚀剂可以更好地溶于稀醇。

21、与现有技术相比，本发明的有益效果如下：

22、(1)本发明提供的电池负极集流盘用无铬铜抗氧化剂可以快速在铜表面成膜，数分钟之内即可形成致密的化学转换膜，使铜表面与空气隔绝，免于空气氧化，经本发明处理后的负极集流盘可裸露放置1个月不变色。

23、(2)不含铬酸盐和其他有害重金属成分，减少了对环境和人体健康的潜在威胁。该抗氧化剂所制得的产品润湿性良好，可过46号达因笔、可焊性良好，焊接后表面较为平整无漏锡，污水处理容易。

24、(3)本发明供的电池负极集流盘用无铬铜抗氧化剂制备方法简单，成本较低，工作条件温和，水洗与不水洗均可。

1.一种电池负极集流盘用无铬铜抗氧化剂，其特征在于，所述电池负极集流盘用无铬铜抗氧化剂包括抗氧化剂a剂和抗氧化剂b剂；所述抗氧化剂a剂包括主缓蚀剂和稀醇溶液，所述主缓蚀剂中包含单宁酸和/或磺基水杨酸，同时还包含钼酸钠和/或六偏磷酸钠，所述抗氧化剂b剂包括副缓蚀剂和水，所述副缓蚀剂选自硫脲、edta·2na、聚天冬氨酸中的一种或多种。

2.根据权利要求1所述的电池负极集流盘用无铬铜抗氧化剂，其特征在于，所述稀醇中为醇类和水的混合物，所述醇类选自甲醇、乙醇、丙二醇、正丙醇和乙二醇中的一种或多种，所述醇类和水的质量比为(10～30)：100。

3.根据权利要求1所述的电池负极集流盘用无铬铜抗氧化剂，其特征在于，所述抗氧化剂a剂和抗氧化剂b剂的体积比为(5～8):(2～5)。

4.根据权利要求1所述的电池负极集流盘用无铬铜抗氧化剂，其特征在于，所述抗氧化剂a剂中包括浓度为5～15g/l的单宁酸和/或浓度为1～5g/l的磺基水杨酸，同时包含浓度为5～20g/l的钼酸钠和/或浓度为10～20g/l的六偏磷酸钠中的一种或多种。

5.根据权利要求1所述的电池负极集流盘用无铬铜抗氧化剂，其特征在于，所述抗氧化剂a剂中主缓蚀剂与稀醇溶液的质量体积比为10～45g:1l，所述抗氧化剂b剂中副缓蚀剂与水的质量体积比为0.05～15g:1l。

6.根据权利要求1所述的电池负极集流盘用无铬铜抗氧化剂，其特征在于，所述抗氧化剂b剂中包括浓度为0.05～0.1g/l的硫脲、浓度为1～5g/l的edta·2na、浓度为2～10g/l的聚天冬氨酸中的一种或多种。

7.一种电池负极集流盘的制备方法，其特征在于，所述电池负极集流盘包含由权利要求1～6任一项所述电池负极集流盘用无铬铜抗氧化剂处理得到，包括以下步骤：

8.一种由权利要求7所述制备方法制得的电池负极集流盘。

9.一种包含权利要求8所述电池负极集流盘的锂电池。

10.如权利要求9所述锂电池在新能源汽车、电子产品、储能设备中的应用。