Rare Metals 河南省科学院材料研究所宋克兴：电解铜箔的制造、微观结构和力学性能研究进展综述

     2024年10月29日

电解铜箔的制造、微观结构和力学性能研究进展综述

鲁龙龙，刘海涛*，王昭东*，卢琼琼，周延军，周菲，张彦敏，卢伟伟，杨斌，朱倩倩，宋克兴*

河南省科学院材料研究所

河南科技大学材料科学与工程学院

郑州大学化工学院

东北大学轧制技术及连轧自动化国家重点实验室

河南科技大学化学化工学院

 

【文献链接】

Lu, LL., Liu, HT., Wang, ZD. et al. Advances in electrolytic copper foils: fabrication, microstructure, and mechanical properties. Rare Met. (2024).

https://doi.org/10.1007/s12598-024-02965-6

 

【背景介绍】

电解铜箔作为锂离子电池 (LIBs)、印制电路板 (PCBs)和芯片封装基板 (CPSs)中的关键组件，备受关注。随着LIBs向更高能量密度的发展以及电子电路高密度化，铜箔要求具有极薄的厚度和高的拉伸强度等苛刻性能。本综述首先总结了电解铜箔制造技术的最新研究进展，并详细讨论了工艺参数、阴极基底和添加剂对铜箔电沉积行为、微观结构和性能的影响。随后，总结了电解铜箔力学性能的调控策略，包括纳米孪晶及织构的形成机理。此外，本文概述了新型电解铜箔的最新进展，如极薄铜箔与铜基复合箔。最后，提出了铜箔电沉积制造未来的挑战和展望。

 

【文章亮点】

1. 系统讨论了影响电解铜箔的沉积行为、微观结构与性能的关键因素。

2. 综述了近年电解铜箔纳米孪晶、织构与力学性能调控方面的研究进展。

3. 展望了铜箔电沉积制造的未来发展与研究方向，并提出了微观结构与性能的调控策略

 

【内容简介】

日前，河南省科学院材料研究所的宋克兴教授课题组在Rare Metals上发表了题为“A comprehensive review on advances in electrolytic copper foils: fabrication, microstructure, and mechanical properties”的综述文章，系统综述了电解铜箔电沉积行为、微观结构与性能的发展与研究现状。

为了铜箔研究人员从科学角度深入了解电解铜箔，本文综述了电解铜箔制备的研究进展。首先讨论了影响铜箔电沉积行为、微观结构与性能的关键因素。总结了铜箔力学性能调控的研究进展，并讨论了铜箔电沉积过程中纳米孪晶及织构的形成机理。此外，概述了新型电解铜箔的研究进展。最后从工业生产和基础理论研究方面提出了电解铜箔制造的挑战与展望。

 

【图文解析】

图1电解铜箔的工业应用

铜箔是锂离子电池集流体、印制线路板及封装基板的关键基础材料，广泛应用于新能源和电子信息领域。随着集成电路逐渐高密度化、多层化、薄型化，锂电池也向高能量密度、轻量化方向发展，这要求铜箔越来越薄，同时也对各项性能提出更高指标。文章论文了工艺参数、阴极基底、添加剂以及通电方式对铜箔电沉积行为、微观结构与性能的研究进展。讨论了纳米孪晶与织构形成机制以及对电解铜箔力学性能的影响机制。最后，为了应对新能源与电子信息技术的快速发展对电解铜箔提出的严峻挑战，提出了在铜箔电沉积制造、微观结构和性能方面的重点研究方向及策略。

 

【全文小结】

1. 讨论了工艺参数、阴极辊、添加剂和通电方式对电解铜箔制造、微观结构与性能的影响。

2. 综述了新型电解铜箔的研究进展。

3. 分别从工业生产与基础研究两个方面展望了铜箔电沉积制造的发展方向和策略。

 

【作者简介】

宋克兴，河南省科学院材料研究所首席科学家，博士生导师，国家“高层次人才特殊支持计划”科技创新领军人才，科技部重点领域创新团队带头人，“十四五”国家重点研发计划专项首席科学家。现任河南省科学院党委书记、执行院长，长期专注于高性能铜合金的组织性能调控，主持获国家科技进步二等奖2项，在Acta Materialia, Journal of Materials Science & Technology等知名期刊发表SCI论文300余篇。