CN120818867A - 一种铜箔生产设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种铜箔生产设备，涉及铜箔生产技术领域，包括：电解液池，外壁上具有多个平行间隔设置的阳极导电排，阳极导电排的延伸方向与阴极辊的延伸方向平行；电源模块组的负极与阴极辊的端部电连接，电源模块组的正极与阳极导电排的中间位置电连接，本发明技术方案，由于电源模块组的正极与阳极导电排的中间位置电连接，因此所有电流从电源模块组的正极至阳极导电排上，经电解液至阴极辊上，最后到电源模块组的负极的路径基本相同，使铜离子更均匀地吸附到阴极辊上，最终提高铜箔厚度的均匀性，减少铜箔厚度差异，提升铜箔产品质量。

Description

一种铜箔生产设备

技术领域

本发明涉及铜箔生产技术领域，具体涉及一种铜箔生产设备。

背景技术

生箔机是电解铜箔生产的核心设备，生箔机的电解沉积过程为：硫酸铜电解液在循环系统驱动下，持续流经阳极板(阳极)与阴极辊(阴极)之间的电解区域；高频开关电源提供直流电，在电场作用下，电解液中的Cu²⁺向阴极辊表面迁移，获得电子后还原为金属铜(Cu²⁺+2e^-＝Cu)，逐渐沉积形成铜箔；阴极辊匀速旋转，新的表面不断进入电解区域继续沉积，而沉积好的铜箔随辊体转出电解区域，经剥离刀剥离后进入后续处理工序。

中国专利文献CN217948302U公开的一种生箔机电源一体化结构，包括：生箔机和若干个电源模块组，若干个所述电源模块组均匀分布于所述生箔机的侧边，每一所述电源模块组与所述生箔机之间呈角度β设置，每一所述电源模块组的正极与所述生箔机的阳极连接，每一所述电源模块组的负极与所述生箔机的阴极连接。

在上述方案中，铜箔厚度由电流密度(单位面积的电流强度)和阴极辊转速共同决定：厚度(μm)≈(电流密度×时间×铜的电化学当量)/铜的密度，因此需通过精准控制这两个参数实现目标厚度(如锂电铜箔常见厚度3-12μm)。

然而，在实际生产中，由于阴极辊两端的电流密度较大，导致生产出来的铜箔存在中间薄、两边厚的问题。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种铜箔生产设备，以解决生产出的铜箔厚度不均匀的问题。

本发明提供了一种铜箔生产设备，包括：

电解液池，所述电解液池上设置有可转动的阴极辊，所述电解液池的外壁上具有多个平行间隔设置的阳极导电排，所述阳极导电排的延伸方向与所述阴极辊的延伸方向平行；

电源模块组，所述电源模块组的负极与所述阴极辊的端部电连接，所述电源模块组的正极与所述阳极导电排的中间位置电连接；

所述电源模块组的正极通过所述阳极导电排至所述电源模块组的负极之间具有多个路径长度相等的电连接回路。

本发明技术方案，由于电源模块组的正极与阳极导电排的中间位置电连接，因此所有电流从电源模块组的正极至阳极导电排上，经电解液至阴极辊上，最后到电源模块组的负极的路径基本相同；相同的电流路径意味着电阻、电感等电学参数在各条电流通路中较为一致。这使得电流在阳极导电排上分布更为均匀，进而在电解液中形成更均匀的电场。在铜箔生产过程中，均匀的电场能够引导铜离子均匀地向阴极辊移动，从而实现铜离子更均匀地吸附到阴极辊上，最终提高铜箔厚度的均匀性，减少铜箔厚度差异，提升铜箔产品质量。

可选地，还包括：导电铜排，具有与所述阳极导电排一一对应的多组，所述导电铜排具有与所述阳极导电排贴合的延伸板，和连接在所述延伸板的电连接板，所述电连接板位于所述阳极导电排的中间位置。

可选地，每组所述导电铜排具有对称设置的两个导电件，其中，第一导电件具有第一电连接板和第一延伸板，第二导电件具有第二电连接板和第二延伸板，所述第一电连接板和所述第二电连接板均位于所述阳极导电排的中间位置，所述第一延伸板和所述第二延伸板分别朝向相反方向延伸。

上述方案中，由于第一延伸板和第二延伸板分别朝相反方向延伸并与阳极导电排贴合，电流得以在阳极导电排上更均匀地扩散。这有助于在阳极导电排与阴极辊之间的电解液区域形成更均匀的电场，引导铜离子更均匀地向阴极辊移动并吸附，从而进一步提高铜箔厚度的均匀性。

可选地，所述第一电连接板和所述第二电连接板相互贴靠连接。也就是说，每组导电铜排由对称设置的两个导电件组成，两个导电件中，第一电连接板和第二电连接板相互贴靠连接。如此设置，使得从电源模块组正极输出的电流能够均匀地分配到两个导电件上。

可选地，所述电源模块组具有多组，多组所述电源模块组相对与所述阴极辊的旋转轴垂直的X轴对称设置。如此设置，能够确保电流从对称的电源模块组流向阴极辊时，在阴极辊表面形成对称且均匀的电流分布，均匀的电流分布使得铜离子在阴极辊表面各处的沉积速率趋于一致。在铜箔生产过程中，可有效避免因电流不均导致铜箔出现一侧厚一侧薄的情况，显著提高铜箔厚度的均匀性，提升铜箔产品质量。

可选地，多组所述电源模块组相对与所述阴极辊的旋转轴同轴的Y轴对称设置。多组对称设置的电源模块组构成冗余结构。若某一组电源模块组因故障无法正常工作，其他对称位置的电源模块组可分担其供电任务，维持阴极辊的电流供应，保障铜箔生产持续进行。这大大增强了系统的容错能力，降低因单个电源模块组故障造成生产中断的概率，减少生产损失，提高生产效率。

可选地，在所述阴极辊的四角分别具有一个电源模块组。如此设置，能够使电流从四个不同方向流向阴极辊，实现对阴极辊表面较为均匀的电流覆盖。由于四角位置相对分散且对称分布，电流能够在较大程度上保证阴极辊表面电流密度的均匀性。在铜箔生产过程中，均匀的电流密度有助于铜离子在阴极辊表面均匀沉积，从而提高铜箔厚度的一致性。

可选地，所述电源模块组具有并排设置的多个电源模块，多个所述电源模块的正极通过正极板连接，所述正极板与所述阳极导电排通过导电板电连接。如此设置，在有限空间内增加了电源模块数量，从而提升了电源模块组的整体电量储备。

可选地，所述正极板上具有多个正极接口，所述正极接口与所述阳极导电排一一对应的电连接。如此设置，电流通过这些接口精确地传输到各个阳极导电排，使得阳极导电排与阴极辊之间的电场更加均匀和稳定。均匀稳定的电场能够引导铜离子更有序地向阴极辊移动并沉积，进一步提高铜箔的质量和性能。

可选地，所述正极接口的数量大于所述电源模块的数量。多个正极接口使电流在阳极导电排上分布更均匀，有助于构建更均匀的电场。

可选地，多个所述电源模块的负极通过负极板连接，所述负极板与所述阴极辊的端部电连接。如此设置，为整个铜箔生产系统构建了一个稳定且统一的电流回路。在这个回路中，电流从电源模块组的正极经导电铜排、阳极导电排、电解液到达阴极辊，再通过负极板与电源模块负极相连形成闭合回路。稳定的电流回路确保了电子的顺畅流动，为铜离子在阴极辊表面的沉积提供了持续且稳定的电能支持。

可选地，相对于与所述阴极辊的旋转轴同轴的Y轴对称的两个导电板的长度相等，且相对于与所述阴极辊的旋转轴垂直的X轴对称的两个所述导电板的长度相等。长度相等的导电板能够确保电场在对称区域内保持均匀，避免因电场畸变造成的铜箔质量问题，如局部过厚或过薄、表面不平整等。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的一种铜箔生产设备的立体图；

图2为图1的俯视图；

图3为图1的侧视图；

图4为图3中一个电源模组的立体图；

图5为图3中一个阳极导电排和导电铜排的立体图；

图6为本发明实施例提供的一种铜箔生产设备的俯视图。

附图标记说明：

1、电解液池；2、阴极辊；3、电源模块组；4、电源模块；5、正极板；6、负极板；7、正极接口；8、负极接口；9、阳极导电排；10、导电板；11、第一导电件；12、第一电连接板；13、第一延伸板；14、第二导电件；15、第二电连接板；16、第二延伸板。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

此外，下面所描述的本发明不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。

如图1、图2所示，为本实施例提供的铜箔生产设备的一种具体实施方式，包括：电解液池1、阴极辊2和电源模块组3，所述阴极辊2转动设置在电解液池1上，所述电源模块4模块从俯视看，具有围绕所述阴极辊2设置的多个。如此设置，能够实现对阴极辊2全方位、更均匀的电流供应。具体的，所述电源模块组3的负极与所述阴极辊2的端部电连接。

如图3所示，所述电解液池1的外壁上具有多个平行间隔设置的阳极导电排9，所述阳极导电排9的延伸方向与所述阴极辊2的延伸方向平行。也就是说，在电解液池1的外壁上分布着多个阳极导电排9，这些阳极导电排9相互平行且间隔排列，其延伸方向与阴极辊2的延伸方向保持一致。如此设置，使得电流能够均匀地注入到电解液中。

如图2所示，所述电源模块组3的正极通过所述阳极导电排9至所述电源模块组3的负极之间具有多个路径长度相等的电连接回路。如此设置，可保证沿所述阳极导电排9的延伸方向，所有电流的密度均一致，从而保证铜箔厚度均匀。如图2所示，由于阳极导电排9的任意一点，经垂直于阳极导电排9的电解液到达阴极辊2，具有多个电连接路径，每个电连接路径均可作为一个电连接回路的一段。所述电连接回路指的是：电源模块组3的正极通过任一个电连接路径到达电源模块组3的负极的总回路。

本实施例通过将电源模块组3的正极与阳极导电排9的中间位置电连接，在电源模块组3输出的情况下，使阳极导电排9上的任意一点，通过上述电连接路径到达阴极辊2的电压均相同，各点的铜离子受到的电场相同，从而在电场作用下迁移至阴极辊2表面均匀，最终提高铜箔厚度的均匀性，减少铜箔厚度差异，提升铜箔产品质量。

如图3、图5所示，所述阳极导电排9上一一对应的设置有导电铜排，所述导电铜排具有与所述阳极导电排9贴合的延伸板，和连接在所述延伸板位于所述阳极导电排9的中间位置的电连接板，所述导电铜排的电连接板与所述电源模块组3的正极电连接。也就是说，所述阳极导电排9上，每个都对应设置有导电铜排。导电铜排包含与阳极导电排9贴合的延伸板，在延伸板中间位置连接着电连接板，该电连接板与电源模块组3的正极进行电连接。

当然，上述描述并非限制性的，在一些可替换实施方式中，所述导电铜排可以省略，所述电源模块组3的正极可以直接与所述阳极导电排9的中间位置电连接。

另外，需要说明的是，所述中间位置，指的是：在电解液池1沿着阴极辊2延伸的宽度方向上，与之对应的那个处于该宽度方向正中间的位置。也就是说，以电解液池1沿阴极辊2延伸的宽度方向为参照，阳极导电排9以及延伸板上与之对应的正中间的那个位置，就被称作“中间位置”。

本实施例的技术方案，由于电连接板连接在延伸板的中间位置，因此所有电流从电源模块组3的正极至阳极导电排9上，经电解液至阴极辊2上，最后到电源模块组3的负极的路径基本相同；相同的电流路径意味着电阻、电感等电学参数在各条电流通路中较为一致。这使得电流在阳极导电排9上分布更为均匀，进而在电解液中形成更均匀的电场。在铜箔生产过程中，均匀的电场能够引导铜离子均匀地向阴极辊2移动，从而实现铜离子更均匀地吸附到阴极辊2上，最终提高铜箔厚度的均匀性，减少铜箔厚度差异，提升铜箔产品质量。

如图5所示，本实施例中，每组所述导电铜排的具有对称设置的两个导电件，其中，第一导电件11具有第一电连接板12和第一延伸板13，第二导电件14具有第二电连接板15和第二延伸板16，所述第一电连接板12和所述第二电连接板15相互贴靠连接，所述第一延伸板13和所述第二延伸板16分别朝向相反方向延伸。

也就是说，每组导电铜排由对称设置的两个导电件组成，第一电连接板12和第二电连接板15相互贴靠连接，使得从电源模块组3正极输出的电流能够均匀地分配到两个导电件上。由于第一延伸板13和第二延伸板16分别朝相反方向延伸并与阳极导电排9贴合，电流得以在阳极导电排9上更均匀地扩散。这有助于在阳极导电排9与阴极辊2之间的电解液区域形成更均匀的电场，引导铜离子更均匀地向阴极辊2移动并吸附，从而进一步提高铜箔厚度的均匀性。

当然，上述描述并非限制性的，在一些可替换实施方式中，所述导电铜排也可以设置为具有一整段延伸板，和连接在该整段延伸板的中间位置的电连接板。或者，两个导电件中的第一电连接板12和第二电连接板15也可以不贴靠连接，也就是可以间隔设置。

如图2所示，本实施例中，在所述阴极辊2的四角分别具有一个电源模块组3。如此设置，能够使电流从四个不同方向流向阴极辊2，实现对阴极辊2表面较为均匀的电流覆盖。由于四角位置相对分散且对称分布，电流能够在较大程度上保证阴极辊2表面电流密度的均匀性。在铜箔生产过程中，均匀的电流密度有助于铜离子在阴极辊2表面均匀沉积，从而提高铜箔厚度的一致性。

如图6所示，在一些实施方式中，所述电源模块组3具有相对与所述阴极辊2的旋转轴垂直的X轴对称设置的多组。也就是说，以X轴为参照基准，电源模块组3的分布呈现出上下对称的状态。如此设置，能够确保电流从对称的电源模块组3流向阴极辊2时，在阴极辊2表面形成对称且均匀的电流分布，均匀的电流分布使得铜离子在阴极辊2表面各处的沉积速率趋于一致。在铜箔生产过程中，可有效避免因电流不均导致铜箔出现一侧厚一侧薄的情况，显著提高铜箔厚度的均匀性，提升铜箔产品质量。

如图6所示，在一些实施方式中，多组所述电源模块组3相对与所述阴极辊2的旋转轴同轴的Y轴对称设置。也就是说，多组电源模块组3以Y轴为对称轴，呈对称分布。

多组对称设置的电源模块组3构成冗余结构。若某一组电源模块组3因故障无法正常工作，其他对称位置的电源模块组3可分担其供电任务，维持阴极辊2的电流供应，保障铜箔生产持续进行。这大大增强了系统的容错能力，降低因单个电源模块组3故障造成生产中断的概率，减少生产损失，提高生产效率。

另外，需要说明的是，每个所述电源模块组3分别具有冗余设计，也就是说，当其中一个电源模块4故障时，该组的其他电源模块4一般可以通过提高功率的方式补充该损失。只有当该电源模块组3整体无法满足功率要求时，才会采用上述提高对称侧的电源模块组3的功率的方式进行补充功率损伤。

如图4所示，在一些实施方式中，所述电源模块组3具有并排设置的多个电源模块4，具体为三个，三个电源模块4沿高度方向并排设置。多个所述电源模块4的正极通过正极板5连接，所述正极板5与所述阳极导电排9通过导电板10电连接。如此设置，在有限空间内增加了电源模块4数量，从而提升了电源模块组3的整体电量储备。

如图4所示，在一些实施方式中，所述正极板5上具有多个正极接口7，所述正极接口7与所述阳极导电排9一一对应的电连接。如此设置，电流通过这些接口精确地传输到各个阳极导电排9，使得阳极导电排9与阴极辊2之间的电场更加均匀和稳定。均匀稳定的电场能够引导铜离子更有序地向阴极辊2移动并沉积，进一步提高铜箔的质量和性能。

需要说明的是，本实施例中，所述正极接口7的数量大于所述电源模块4的数量。多个正极接口7使电流在阳极导电排9上分布更均匀，有助于构建更均匀的电场。

如图4所示，多个所述电源模块4的负极通过负极板6连接，所述负极板6与所述阴极辊2的端部电连接。如此设置，为整个铜箔生产系统构建了一个稳定且统一的电流回路。在这个回路中，电流从电源模块组3的正极经导电铜排、阳极导电排9、电解液到达阴极辊2，再通过负极板6与电源模块4负极相连形成闭合回路。稳定的电流回路确保了电子的顺畅流动，为铜离子在阴极辊2表面的沉积提供了持续且稳定的电能支持。

如图3、图4所示，在一些实施方式中，相对于与所述阴极辊2的旋转轴同轴的Y轴对称的两个导电板10的长度相等，且相对于与所述阴极辊2的旋转轴垂直的X轴对称的两个所述导电板10的长度相等。长度相等的导电板10能够确保电场在对称区域内保持均匀，避免因电场畸变造成的铜箔质量问题，如局部过厚或过薄、表面不平整等。

工作原理：

如图2所示，电流从电源模块组3的正极至阳极导电排9上，在阳极导电排9上，位于中间位置的电流进入电解液池1后到达阴极辊2的端部的距离，与位于两边位置的电流到达阴极辊2的端部的距离相等。

如此设置，使阴极辊2表面的电流一致，从而实现使铜离子更均匀地吸附到阴极辊2上，避免铜离子在一端聚集的问题。

虽然结合附图描述了本发明的实施例，但是本领域技术人员可以在不脱离本发明的精神和范围的情况下做出各种修改和变型，这样的修改和变型均落入本发明所限定的范围之内。

Claims (11)

1.一种铜箔生产设备，其特征在于，包括：

电解液池(1)，所述电解液池(1)上设置有可转动的阴极辊(2)，所述电解液池(1)的外壁上具有多个平行间隔设置的阳极导电排(9)，所述阳极导电排(9)的延伸方向与所述阴极辊(2)的延伸方向平行；

电源模块组(3)，所述电源模块组(3)的负极与所述阴极辊(2)的端部电连接，所述电源模块组(3)的正极与所述阳极导电排(9)的中间位置电连接；

所述电源模块组(3)的正极通过所述阳极导电排(9)至所述电源模块组(3)的负极之间具有多个路径长度相等的电连接回路。

2.根据权利要求1所述的铜箔生产设备，其特征在于，还包括：导电铜排，具有与所述阳极导电排(9)一一对应的多组，所述导电铜排具有与所述阳极导电排(9)贴合的延伸板，和连接在所述延伸板的电连接板，所述电连接板位于所述阳极导电排(9)的中间位置。

3.根据权利要求2所述的铜箔生产设备，其特征在于，每组所述导电铜排具有对称设置的两个导电件，其中，第一导电件(11)具有第一电连接板(12)和第一延伸板(13)，第二导电件(14)具有第二电连接板(15)和第二延伸板(16)，所述第一电连接板(12)和所述第二电连接板(15)均位于所述阳极导电排(9)的中间位置，所述第一延伸板(13)和所述第二延伸板(16)分别朝向相反方向延伸。

4.根据权利要求3所述的铜箔生产设备，其特征在于，所述第一电连接板(12)和所述第二电连接板(15)相互贴靠连接。

5.根据权利要求1所述的铜箔生产设备，其特征在于，所述电源模块组(3)具有多组，多组所述电源模块组(3)相对与所述阴极辊(2)的旋转轴垂直的X轴对称设置。

6.根据权利要求5所述的铜箔生产设备，其特征在于，多组所述电源模块组(3)相对与所述阴极辊(2)的旋转轴同轴的Y轴对称设置。

7.根据权利要求4所述的铜箔生产设备，其特征在于，在所述阴极辊(2)的四角分别具有一个电源模块组(3)。

8.根据权利要求1-7中任一项所述的铜箔生产设备，其特征在于，所述电源模块组(3)具有并排设置的多个电源模块(4)，多个所述电源模块(4)的正极通过正极板(5)连接，所述正极板(5)与所述阳极导电排(9)通过导电板(10)电连接。

9.根据权利要求8所述的铜箔生产设备，其特征在于，所述正极板(5)上具有多个正极接口(7)，所述正极接口(7)与所述阳极导电排(9)一一对应的电连接。

10.根据权利要求8所述的铜箔生产设备，其特征在于，多个所述电源模块(4)的负极通过负极板(6)连接，所述负极板(6)与所述阴极辊(2)的端部电连接。

11.根据权利要求8所述的铜箔生产设备，其特征在于，相对于与所述阴极辊(2)的旋转轴同轴的Y轴对称的两个导电板(10)的长度相等，且相对于与所述阴极辊(2)的旋转轴垂直的X轴对称的两个所述导电板(10)的长度相等。