微量合金元素和配位剂对锂电铜箔性能的影响

摘要

[目的]针对极薄锂电铜箔制备过程中合金元素共沉积困难及性能协同提升受限的问题，研究柠檬酸钠和硫脲配位剂对不同微合金铜箔性能的影响。[方法]采用直流电沉积法制备Cu-Ni、Cu-Co、Cu-Ag和Cu-Sn微合金铜箔，结合线性扫描伏安（LSV）、扫描电镜（SEM）、X射线衍射（XRD）及力学性能测试研究配位剂对不同微合金铜箔性能的影响。[结果]柠檬酸钠可缩小Cu²⁺与Ni²⁺、Co²⁺的沉积电位差，促进共沉积，但会引起晶粒粗化、毛面粗糙度增大；添加柠檬酸钠后，Cu-Ni和Cu-Co微合金铜箔的电导率总体提高，Cu-Ni铜箔的抗拉强度和断后伸长率均低于未添加时，Cu-Co铜箔在柠檬酸钠质量浓度为100 mg/L时抗拉强度升高而断后伸长率降低。硫脲会抑制Cu²⁺还原并促进Ag⁺、Sn²⁺还原，可细化晶粒、改善表面均匀性，并降低毛面粗糙度；电解液添加适量硫脲可提高断后伸长率和电导率，其质量浓度为7 mg/L时Cu-Ag和Cu-Sn微合金铜箔的断后伸长率和电导率均最高；20 mg/L时抗拉强度最大，但断后伸长率下降。[结论]配位剂通过调控离子沉积行为和晶粒生长影响微合金铜箔的组织与性能。柠檬酸钠有利于Cu-Ni和Cu-Co共沉积，但易造成晶粒粗化；硫脲有利于Cu-Ag和Cu-Sn晶粒细化，但过量添加导致塑性下降。本研究为高强高导微合金化锂电铜箔的开发提供了理论依据。

关键词

锂电铜箔 / 微合金化 / 柠檬酸钠 / 硫脲 / 微观组织 / 力学性能 / 电导率

基金资助

陕西省教育厅服务地方专项计划项目（23JC051）