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载体超薄铜箔的制备及其剥离层形成过程电化学机理研究

黄崛起  
【摘要】:金属铜是电的良导体,同时价格较低且易于加工,因此电解铜箔被广泛应用于印制线路板和锂离子电池的负极集流体。近年来,使用印制线路板和锂离子电池较多的电子及电气设备逐步向轻薄短小化方向发展,电解铜箔也被要求向更薄的趋势发展,带载体支撑的超薄电解铜箔将是今后电解铜箔研究的重要方向。本文针对国内载体支撑超薄电解铜箔生产企业制备工艺水平不足,专利多数由国外企业、学者发明的现状,提出在35μm的载体铜箔表面电沉积锌镍合金,然后在其上电沉积超薄铜箔层的工艺流程,从而制备抗剥离强度稳定的载体支撑超薄电解铜箔。 本文系统的研究了载体支撑可剥离超薄铜箔的制备,先通过焦磷酸钾体系在35微米的铜箔载体上电沉积锌镍合金作为剥离层,再通过焦磷酸盐体系在剥离层上电沉积铜最终获得载体超薄铜箔。通过SEM.EDAX等手段对所得的载体支撑可剥离超薄铜箔及其剥离层进行微观形貌和物相分析。利用了电化学工作站测试锌镍合金剥离层电解液电沉积过程的稳态阴极极化曲线、循环伏安曲线、溶出伏安曲线及计时电流曲线等分析其电沉积的化学机理。 实验结果表明:采用焦磷酸钾体系在预处理后的载体箔亮面电沉积锌镍合金层,焦磷酸钾体系下电沉积锌镍合金层的最佳配方为:K4P207.3H2O0.5mol.L-1;[Zn2+]:[Ni2+]=4:1;明胶0.2-0.5g·L-1;十二烷基苯磺酸钠0.2-0.4g·L-1。采用焦磷酸盐沉铜的方式制备超薄铜箔层,其最佳的工艺条件为:电流密度2A·dm-2;沉积时间6s;电解液温度45℃;载体支撑超薄铜箔纵剖面的BSE表明:载体支撑超薄铜箔的抗剥离强度与剥离层、剥离层的制备工艺及铜箔层的制备工艺具有密切关系。 焦磷酸钾体系下的锌镍合金剥离层的电化学分析结果表明:焦磷酸钾体系下电沉积所得的锌镍合金是低共溶体,电沉积锌镍合金过程是受扩散控制的准可逆过程,其电结晶成核方式属瞬时成核模型。


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