一、铬钝化工艺相关介绍
锂电铜箔在生产制造过程需要对铜箔表面进行处理以提高其高温抗氧化性能,以适应下游电池生产中热压工艺及电池应用终端对高温性能的要求。
传统方法是采用含铬工艺进行钝化,在铜箔表面形含铬的钝化膜
主流体系为铬酐—葡萄糖体系,其主要钝化机理为:
(1)葡萄糖分子通过羟基在铜箔表面吸附形成含氧的吸附层,使金属铜原子不易从晶格上移出;
(2)在铬酐溶液体系中,Cr3+和Cr6+离子通过氧化铜箔表面的铜原子,形成了紧密且覆盖性优异的铜盐化合物。这些化合物进一步沉积并转化成一层钝化膜,有效地将铜箔与外界环境隔离开来,从而达到保护目的;
(3)表面钝化失去作用后,内部Cr3+迁移至表面进行补充,使钝化膜达到连续、致密的状态,确保了其长期抗氧化能力
铜箔绿色发展方向--无铬钝化

葡萄糖表面含氧吸附层是形成良好钝化膜的前提,先形成吸附膜,然后发展为成相膜
钝化的难易主要取决于吸附膜,而钝化状态的维持主要取决于成相膜
目前含铬钝化技术已相当成熟,铬钝化处理时间短,能形成无色、彩色多种铬酸盐钝化膜,铬酸盐钝化膜表面光亮,装饰效果极佳,耐腐蚀能力出色的同时,又能实现自我修复。
2023年7月,欧盟启动了限制电镀铬工艺提案。欧洲化学品管理局ECHA收到欧盟委员会授权,对铬酸中六价铬即铬Cr(Ⅵ)的使用进行限制。预计在2024年4月20日后,欧盟境内车企将不能再使用镀铬工艺进行钝化。
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欧盟禁用铬政策
研究表明,六价铬具有毒害性和致癌性,在使用过程中容易造成环境污染同时也会危害人体健康。
随着新能源汽车产业快速发展,锂电池出货量大幅增长,导致锂电池报废量逐年攀升。
回收锂离子电池流程繁琐,存在一定技术门槛、回收难度高,尤其对于含有重金属有害物质的材料而言(例如镀铬铜箔),市场需要无铬铜箔来解决锂电池铜箔回收困难的问题。
二、无铬钝化工艺相关介绍
无铬钝化可以大体分为有机钝化和无机钝化两大类。
有机钝化使用丹柠酸、植酸、环氧树脂、丙烯酸、二氨基三氮杂茂等,在铜箔表面通过与金属键合形成一层或多层保护膜以防止铜箔氧化,但有机钝化往往会使铜箔的电阻升高,降低了其导电性能
无机钝化包括钼酸盐、钨酸盐、硅酸盐、稀土盐、稀土氧化物、钛盐、锆盐等,在铜箔表面形成钝化膜。
目前常用的无铬钝化体系技术的优缺点如下图所示:

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有机钝化剂与无机钝化剂搭配使用,在不影响铜箔终端应用的同时也确保了产品高稳定性。有望实现铜箔的无铬钝化,以达到匹敌甚至超越铬钝化的效果。
铜箔绿色发展方向--无铬钝化
三、未来发展
绿色、低碳、循环、可持续是未来发展的重要趋势。
无铬钝化是一种绿色、环保的铜箔表面处理技术,通过优化选择不同的钝化剂和工艺参数,可以提高铜箔的抗氧化性能和使用寿命。
随着环保意识的不断提高和技术的发展,无铬钝化技术有望在未来得到更广泛的应用和推广。
资料来源:南京研究总院,龙电华鑫,花园新能源等
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