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鋰電銅箔的發(fā)展與趨勢
銅箔的發(fā)展歷史可以追溯至1937年,當(dāng)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(jì)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(jì),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(yīng),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(xué)溶劑:用于調(diào)節(jié)銅箔表面的化學(xué)性質(zhì),改善其加工性能和耐蝕性,化學(xué)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(dǎo)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(dǎo)電材料,得到了廣泛的應(yīng)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(yīng)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(yīng)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(yù)計鋰電銅箔的需求量將持續(xù)增加。未來趨勢:預(yù)計到2025年,復(fù)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(xué)結(jié)構(gòu)的中間體進行復(fù)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(yīng),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(yīng)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(yīng)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(yīng)用。其中,動力電池市場是鋰電銅箔應(yīng)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(yù)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。
六氟磷酸鹽系列產(chǎn)品的應(yīng)用
六氟磷酸鈉是一種常用的電解質(zhì),在化學(xué)實驗、工業(yè)生產(chǎn)中可作為催化劑、酸催化劑,并且廣泛應(yīng)用于電池、電解液、表面活性劑、催化劑、高溫潤滑劑、分析化學(xué)等領(lǐng)域。
六氟磷酸鉀主要用于合成涂料行業(yè)中紫外光引發(fā)劑,涂料紫外光固化劑是一種新型的涂料固化劑,可以控制使涂料在短短數(shù)秒內(nèi)固化成膜,還可以生產(chǎn)鋰電池電解液、高分子合成催化劑、多肽藥物合成保護劑。
六氟磷酸銨在電池行業(yè)中具有重要的應(yīng)用,可以作為電解液添加劑,用于鋰離子電池和超級電容器中,在金屬表面處理中也有廣泛的應(yīng)用,可以作為金屬表面處理的添加劑,提高金屬表面的耐蝕性和潤濕性,可以與一些金屬離子形成絡(luò)合物,具有較強的催化活性,用于有機合成反應(yīng)中的催化劑,提高化學(xué)反應(yīng)的速率和選擇性。
3-氯-2-羥丙基磺酸鈉(CHPS-Na)的應(yīng)用
3-氯-2-羥丙基磺酸鈉CHPS-Na,是一種含羥基和磺酸基團的重要有機化工中間體,由于其分子結(jié)構(gòu)中既含有親水性的磺酸基團,又含有活性較強的鹵原子,可以為合成材料增加親水的羥基磺酸基團,被廣泛應(yīng)用于表面活性劑的制備、淀粉的改性、油田鉆井材料的制備等領(lǐng)域。
1、制備磺酸基羥丙基胍膠
3-氯-2-羥丙基磺酸鈉在弱酸性條件下與胍膠通過醚化反應(yīng)制備磺酸基羥丙基胍膠,鹵代烷基磺酸鹽胍膠的衍生物是常見的壓井液用增粘劑,在堿性條件下引入帶負電荷的陰離子基團(主要包括羧甲基、磺酸基和磷酸酯基)可制備陰離子胍膠,其中,羧甲基改性胍膠增稠效果顯著,但干法制備純度低、出料困難;磷酸酯胍膠理論上可行,目前國內(nèi)外未見文獻報道。
經(jīng)鹵代烷基磺酸鹽改性的陰離子胍膠具有很好的透明度、耐酸堿性、耐鹽性,可作為增稠劑、分散穩(wěn)定劑和乳化劑大量應(yīng)用于石油、紡織、造紙和藥物領(lǐng)域。
2、制備兩性磺酸基甜菜堿表面活性劑
以長碳鏈烷基叔胺、3-氯-2-羥丙基磺酸鈉、催化劑,在水溶液中通過季銨化反應(yīng)制得兩性磺酸基甜菜堿表面活性劑。長碳鏈烷基叔胺可以為下列之一:十二烷基二甲基叔胺、十四烷基二甲基叔胺、十六烷基二甲基叔胺、十八烷基二甲基叔胺、椰油?;谆灏贰⒔嫠狨;谆灏?、月桂?;谆灏贰iL碳鏈烷基叔胺的季銨化,具有制備工藝步驟簡單、成本低、副反應(yīng)少、產(chǎn)品純度高、產(chǎn)率高等優(yōu)勢,提高了企業(yè)經(jīng)濟效率及經(jīng)濟效益,適合普遍推廣使用。
3、制備磺基改性淀粉漿料
淀粉具有易生物降解、價格低等優(yōu)良特性,被認為是最有應(yīng)用前途的天然聚合物,已廣泛用于紡織經(jīng)紗上漿和塑料等應(yīng)用領(lǐng)域中。然而,由于淀粉大分子中存在著大量的氫鍵,造成了淀粉膜的硬而脆。此外,分子剛性強,分子間作用力高,造成其黏合作用不足,嚴重限制淀粉在上述領(lǐng)域中的使用效果。淀粉的磺基-2-羥丙基醚化變性,涉及到2個反應(yīng):首先為CHPS-Na在堿性條件下形成活性大的環(huán)氧丙烷磺酸鈉,然后與淀粉分子發(fā)生醚化反應(yīng),生成SHPS,并在淀粉分子上引入親水性的磺基-2-羥丙基原子團。隨著CHPS-Na用量的增加,可與淀粉分子鏈上活性點反應(yīng)的CHPS-Na的分子數(shù)增多,增大醚化反應(yīng)的改性程度。
隨著親水性新材料的制備需求的提升,3-氯-2-羥丙基磺酸鈉CHPS-Na一定會因其超高性價比的磺化基團引入,迎來市場的快速增長。
1,3-丙烷磺內(nèi)酯的行業(yè)應(yīng)用
1,3-PS,它能和許多種類的化合物在非常溫和的條件下反應(yīng),準(zhǔn)確的提供磺酸基團,從而賦予這些化合物新的性能,是優(yōu)良的通用型磺化劑。
該產(chǎn)品主要在三個方面應(yīng)用:合成重要的系列磺酸鹽電鍍中間體;作為鋰電池電解液的功能性添加劑,用于合成系列丙基磺酸鹽的生物緩沖劑。
隨著新材料的不斷研發(fā),磺酸鹽的親水性、抗靜電性、界面活性等特征賦能,1,3-PS在新材料領(lǐng)域:醫(yī)藥化工、感光材料、鋰電池、生物化學(xué)、紡織、潤滑、廢水處理、表面處理等行業(yè)將迎來廣泛應(yīng)用。
鋰電銅箔及復(fù)合銅箔用無鉻鈍化的行業(yè)應(yīng)用
目前,鋰離子電池中的負極銅箔集流體在運輸、儲存及覆銅箔板生產(chǎn)操作過程中,由于外界水汽、落塵、氧化、甚至手印的污染,會使銅箔表面發(fā)生氧化變色,不僅影響銅箔的外觀,更重要的是影響電池的性能,例如增大內(nèi)阻,影響導(dǎo)電性;降低負極材料的力學(xué)性能。
而在印制電路板的制作過程中,銅箔表面易氧化形成變色斑,影響銅面的可焊性、與油墨的親合性、附著性,并且會使線路電阻增大,這時需要對銅箔雙面進行防氧化處理。
針對上述問題,傳統(tǒng)是采用鉻酸鹽鈍化的方法;鉻酸鹽鈍化是在銅箔表面形成一層氧化膜,從而能夠提高銅箔的耐熱性和高溫力學(xué)性能,其一般在銅箔表面電沉積一層幾十納米厚度的銅、鋅或鎳合金。這種處理方式增加了工藝上的復(fù)雜性。
另外,傳統(tǒng)的鉻酸鹽鈍化液中含有重金屬六價鉻,由于六價鉻致癌,污染環(huán)境,已被歐盟rohs明文規(guī)定,六價鉻含量不能超過0.1%,中國也已出行相應(yīng)的配套指令。因此,無論是鋰電池行業(yè)還是印制電路板行業(yè)都亟需一款可替代鉻酸鹽鈍化的高性能鈍化產(chǎn)品。
格物致新材料聯(lián)合廣州旭奇材料科技有限公司共同研發(fā),創(chuàng)新性提出單分子無鉻鈍化層,解決了因鈍化槽過水時間短無法形成有效保護層的行業(yè)難題。銅箔無鉻鈍化劑處理后的轉(zhuǎn)化膜緊密而且沒有裂紋。EP-3鈍化劑的多功能基團能在銅箔表面反應(yīng)生成牢固的化學(xué)鍵,這種復(fù)合結(jié)構(gòu)的鈍化膜能夠有效提高銅箔的耐腐蝕性,大幅度提高銅箔的耐高溫能力,且不影響銅箔本身的導(dǎo)電性和焊接性能。
EP-3無鉻鈍化特點:
更加穩(wěn)定:不存在因水解而釋放VOCs的問題
槽液管理更加容易,穩(wěn)定性好適用于電池用電解銅箔鈍化、防氧化。
在干燥成膜過程中形成熱穩(wěn)定性更優(yōu)異的化學(xué)鍵
不影響導(dǎo)電與焊接性能。
鈍化后不改變工件表面外觀、顏色、光澤、尺寸等。
環(huán)保、無鉻;
同樣適用于PCB標(biāo)箔和壓延銅箔
現(xiàn)場開槽說明:
參照說明開槽,鈍化時間與開槽濃度成反比。
請務(wù)必用純水開槽。
純水電導(dǎo)率
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