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銅箔的發(fā)展歷史可以追溯至1937年,當時美國的Anaconda公司煉銅廠開始涉足銅箔生產(chǎn),但那時的銅箔主要用于木層房頂?shù)姆浪?。到?0世紀50年代初,隨著印制電路板(PCB)的出現(xiàn),銅箔業(yè)迅速崛起,成為與電子信息產(chǎn)業(yè)緊密相連的尖端精密工業(yè)。
1955年,美國Yates公司脫離Anaconda公司,成為世界上首家專門生產(chǎn)PCB用電解銅箔的公司。隨后,美國Gould公司也進入該領(lǐng)域,與Yates公司平分市場。日本的三井金屬公司(Mitsui)于1968年開始引進美國的銅箔制造技術(shù),隨后日本的古河電氣公司(Frukawa)和日礦公司(Nippon Mining)等也相繼涉足該領(lǐng)域,使日本銅箔工業(yè)得到了快速發(fā)展。
進入21世紀,隨著電子信息產(chǎn)業(yè)的飛速發(fā)展,銅箔的需求量迅速增加。中國作為全球最大的電子信息產(chǎn)業(yè)基地之一,銅箔產(chǎn)業(yè)也取得了突飛猛進的發(fā)展。據(jù)統(tǒng)計,1999年全世界PCB用電解銅箔的生產(chǎn)量約為18萬噸,其中日本、臺灣、中國大陸和韓國是主要生產(chǎn)地。
銅箔添加劑是銅箔生產(chǎn)過程中的重要輔助材料,根據(jù)其作用和成分的不同,可以分為以下幾類:清潔劑:用于去除銅箔表面的雜質(zhì)和污染物,提高銅箔的純度和質(zhì)量,清潔劑有堿性清潔劑、酸性清潔劑和有機溶劑等。防氧化劑:在銅箔表面形成一層保護膜,有效阻止氧氣和濕氣的進一步氧化反應,防氧化劑有有機物類和無機物類的化合物,如硫酮類、脲類、羧酸類、硫酸鹽類等。表面活性劑:用于改善銅箔的潤濕性和涂布性,減少表面張力,提高涂層的均勻性和附著力,表面活性劑有非離子表面活性劑、陽離子表面活性劑和陰離子表面活性劑等?;瘜W溶劑:用于調(diào)節(jié)銅箔表面的化學性質(zhì),改善其加工性能和耐蝕性,化學溶劑有酸性溶劑、堿性溶劑、氧化劑和還原劑等??寡鮿禾岣咩~箔的耐高溫氧化性能,減緩其在高溫下的氧化速度,抗氧劑有苯胺類、酮類和醇類等。防腐劑:用于延長銅箔的使用壽命,減少其在儲存和使用過程中的腐蝕現(xiàn)象,防腐劑有有機酸類、無機酸類和緩蝕劑等。涂層劑:在銅箔表面形成一層涂層,以改善其抗腐蝕性能、耐磨性和導電性能,涂層劑有樹脂類涂層劑、聚合物類涂層劑和金屬類涂層劑等。此外,還有其他類型的添加劑,如抗靜電劑等,用于減少銅箔表面的靜電吸附,提高其處理和加工過程中的穩(wěn)定性;這些添加劑在銅箔生產(chǎn)中發(fā)揮著重要作用,幫助提高銅箔的質(zhì)量和性能。
PCB銅箔到鋰電銅箔的發(fā)展可以清晰地分為幾個階段和關(guān)鍵點,起始階段:PCB(印制電路板)銅箔的發(fā)展始于電子產(chǎn)品的普及和集成化趨勢。隨著電子產(chǎn)品的小型化、集成化需求增加,PCB銅箔作為電路板的重要導電材料,得到了廣泛的應用。技術(shù)升級:隨著電子產(chǎn)品技術(shù)的快速發(fā)展,PCB銅箔行業(yè)也不斷進行技術(shù)升級。多層板、剛撓結(jié)合板、HDI板、IC載板等高端PCB產(chǎn)品的需求量顯著增長,推動了電子電路銅箔產(chǎn)品向超薄化、低輪廓度、細微粗化等方向發(fā)展。
PCB銅箔到鋰電銅箔的轉(zhuǎn)變,市場需求驅(qū)動:新能源汽車市場的快速崛起和動力電池的廣泛應用,對鋰離子電池的能量密度和安全性能提出了更高要求。這促使了銅箔行業(yè)從PCB銅箔向鋰電銅箔的轉(zhuǎn)變。技術(shù)創(chuàng)新:為了滿足鋰離子電池對銅箔性能的需求,銅箔行業(yè)在材料、工藝等方面進行了大量創(chuàng)新。例如,研發(fā)了更薄的銅箔以降低電池集流體使用成本、提升電池能量密度;開發(fā)了新型添加劑以改善銅箔的性能和質(zhì)量。
鋰電銅箔的發(fā)展現(xiàn)狀:鋰電銅箔作為鋰離子電池負極集流體的首選材料,得益于鋰離子電池在新能源汽車、消費電子、儲能電池等領(lǐng)域的廣泛應用,需求量不斷增長。新能源汽車市場的擴張和動力電池能量密度提升的需求,推動了鋰電銅箔向輕薄化方向發(fā)展。目前,規(guī)?;a(chǎn)的最薄銅箔已達到4.5μm,較8μm銅箔能夠提升電池能量密度。隨著新能源汽車的滲透率持續(xù)增長,預計鋰電銅箔的需求量將持續(xù)增加。未來趨勢:預計到2025年,復合銅箔市場空間有望突破更高臺階,表明其未來發(fā)展?jié)摿薮?。輕薄化將繼續(xù)是鋰電銅箔的主要發(fā)展趨勢。更薄的銅箔不僅有助于降低電池集流體使用成本和提升電池整體能量密度,還有助于提高電池的安全性能。研發(fā)新型添加劑和改善銅箔制備工藝將是鋰電銅箔行業(yè)的重要發(fā)展方向。這將有助于進一步提高銅箔的性能和質(zhì)量,滿足市場對高性能電池的需求。
鋰電銅箔的添加劑在銅箔制備過程中發(fā)揮著重要作用,主要包括以下幾種類型:促進劑,抑制劑,整平劑;各類添加劑必須組合使用,才能電解出光亮度一致,整平性能和韌性良好的電解銅箔,選用特定化學結(jié)構(gòu)的中間體進行復配成添加劑,合理加入到電解液中,對銅電沉積進行有效控制,獲得理化參數(shù)合格的電解銅箔。促進劑:在氯離子協(xié)助下產(chǎn)生一種去極化或降低過電位的作用,因而加速鍍銅的效應,還會影響銅原子的結(jié)晶方式,得到更為細膩的銅結(jié)晶,鍍層變得平滑光亮。抑制劑:在反應中呈現(xiàn)增極化或增加過電位的作用,抑制銅的沉積速度,其協(xié)助光亮劑向鍍面各處分布,同時還可以降低鍍液表面張力,增加其濕潤效果。
鋰電銅箔的添加劑整平劑:含硫類中間體:聚二硫二丙烷磺酸鈉,3-巰基-1-丙磺酸鈉,N,N-二甲基-二硫代羰基丙烷磺酸鈉,醇硫基丙烷磺酸鈉,2-巰基苯并咪唑,乙烯硫脲,四氫噻唑硫酮。胺類中間體:酸銅強光亮走位劑,聚乙烯亞胺烷基鹽,聚乙烯亞胺季銨鹽。聚醚類中間體:聚乙二醇,酸銅濕潤劑,脂肪族胺乙氧基磺酸鹽。其他中間體:膠原蛋白,羥乙基纖維素。這些添加劑的選擇和使用對于銅箔的性能和質(zhì)量具有重要影響。隨著技術(shù)的不斷發(fā)展和市場的不斷變化,新型添加劑的研發(fā)和應用將成為推動鋰電銅箔行業(yè)發(fā)展的重要力量。
鋰電銅箔在動力電池、儲能電池等領(lǐng)域得到了廣泛應用。其中,動力電池市場是鋰電銅箔應用最大的細分市場。國家出臺了一系列政策支持鋰電池及其關(guān)鍵材料產(chǎn)業(yè)的發(fā)展,為鋰電銅箔的發(fā)展提供了有力保障。市場規(guī)模持續(xù)擴大,隨著新能源汽車市場的持續(xù)增長和儲能需求的增加,預計鋰電銅箔的市場規(guī)模將持續(xù)擴大。加速技術(shù)創(chuàng)新為滿足市場對高性能電池的需求,銅箔行業(yè)將繼續(xù)加大研發(fā)力度,推動技術(shù)創(chuàng)新和產(chǎn)業(yè)升級。銅箔行業(yè)將更加注重環(huán)保和可持續(xù)發(fā)展,推動綠色生產(chǎn)和循環(huán)經(jīng)濟。
綜上所述,銅箔的發(fā)展方向往新能源鋰電,要求銅箔越來越薄,而且還能保持拉伸強度,銅箔防氧化的趨勢往無鉻鈍化發(fā)展,武漢格物致新材料有限公司注重研發(fā),推出符合發(fā)展趨勢的創(chuàng)新產(chǎn)品,能與同行一起推動行業(yè)的發(fā)展。