在新能源与电子信息产业驱动下，电解铜箔朝着 “轻薄化、高性能化” 加速迭代，而生箔机作为铜箔制备的核心设备，其生产效率与成品质量高度依赖添加剂的*调控。从铜离子溶解的溶铜阶段，到电解沉积的生箔阶段，各类添加剂通过吸附、络合、催化等作用，贯穿 “溶铜 - 沉积 - 成箔” 全流程，解决了极薄铜箔（6μm 及以下）生产中的针孔、内应力、粗糙度等关键问题。本文将系统梳理生箔机全流程所需添加剂的分类、功能、复配策略及发展趋势，为高效制备高品质铜箔提供技术参考。
溶铜是生箔机生产的前置关键环节，目的是将固态铜料（如电解铜粒）溶解为高纯度、稳定的硫酸铜电解液，为后续电解沉积提供优质原料。此阶段添加剂主要解决 “溶铜效率低、电解液杂质多、铜离子稳定性差” 三大问题，核心分为溶铜促进剂与除杂稳定剂两类。
溶铜过程依赖酸性环境（通常为硫酸体系）下的氧化反应，铜料与硫酸、氧气反应生成硫酸铜，但自然反应速率慢，难以满足生箔机连续生产需求。溶铜促进剂通过催化氧化反应、降低反应活化能，显著提升溶铜速率，同时避免局部过热导致的电解液浓度不均。
添加剂类型 | 代表成分 | 作用机制 | 适用场景 | 添加量（g/L） | 效果指标 |
氧化剂类 | 过氧化氢（H₂O₂）、空气（富氧） | 提供充足 O₂，加速 Cu→Cu²⁺的氧化过程，避免生成 Cu⁺（易歧化产生铜粉杂质） 联系电话：19921272900 | 高纯度电解液制备（如锂电铜箔用） | 5-10（H₂O₂） | 溶铜速率提升 30%-50%，铜粉杂质含量≤0.1g/L |
催化剂类 | 氯化铜（CuCl₂）、硫酸亚铁（FeSO₄） | 过渡金属离子（Cu²⁺、Fe³⁺）作为电子传递媒介，促进氧化还原反应循环，降低反应温度需求 | 低温溶铜场景（避免硫酸挥发） | 0.5-2 | 溶铜温度从 60℃降至 45℃，能耗降低 20%，电解液浓度波动≤±2g/L |
使用溶铜促进剂需注意两点：一是过氧化氢需分批添加，避免一次性过量导致剧烈反应产生气泡，影响电解液稳定性；二是氯化铜添加量需控制，过量 Cl⁻会随电解液进入生箔阶段，与后续沉积添加剂（如含硫促进剂）形成不溶性盐，污染阴极辊。
铜料中含有的铁、镍、铅等杂质离子，以及溶铜过程中生成的微量铜粉，若进入生箔阶段，会导致铜箔出现针孔、斑点，降低力学性能。除杂稳定剂通过络合、吸附作用去除杂质，同时稳定 Cu²⁺浓度，防止其水解或歧化。
• 络合型除杂剂：以乙二胺四乙酸（EDTA）、柠檬酸为代表，通过与 Fe³⁺、Ni²⁺形成稳定络合物，阻止其在电解液中沉淀或进入铜箔镀层。添加量为 2-5g/L，可使杂质离子含量降至 0.001g/L 以下，满足锂电铜箔对纯度的严苛要求（杂质总含量≤0.003%）。
• 吸附型除杂剂：常用活性氧化铝、硅藻土，通过物理吸附去除电解液中的悬浮铜粉及胶体杂质。添加量为 1-3g/L，配合过滤系统使用，可使电解液浊度从 5NTU 降至 1NTU 以下，避免生箔时杂质附着于阴极辊导致铜箔表面凹陷。
• pH 稳定剂：溶铜过程中硫酸浓度下降会导致 pH 升高，可能引发 Cu²⁺水解生成氢氧化铜沉淀。加入硫酸铵（10-15g/L）可缓冲 pH 变化，将电解液 pH 稳定在 1.5-2.5 区间，保障 Cu²⁺以离子态稳定存在。
电解沉积是生箔机制备铜箔的核心环节，通过在阴极辊表面施加电流，使电解液中的 Cu²⁺还原沉积为连续铜箔。此阶段添加剂需解决 “晶粒粗大、表面缺陷多、力学性能差” 等问题，形成以 “晶粒细化 - 表面调控 - 应力消除” 为核心的四大功能体系，适配锂电铜箔、PCB 铜箔等不同产品需求。
晶粒细化剂通过吸附于阴极表面活性位点，抑制铜原子择优生长，促使形成细小均匀的晶粒，从根本上提升铜箔的抗拉强度、延伸率及耐弯折性，是极薄铜箔（6μm 及以下）生产的关键添加剂。
添加剂类型 | 代表成分 | 作用机制 | 适用场景 | 添加量（mg/L） | 效果指标 |
含硫化合物 | 聚二硫二丙烷磺酸钠（SPS）、2 - 巯基苯并噻唑（MBT） | 硫原子与 Cu²⁺形成络合物，吸附于阴极表面，阻碍大晶粒生长，细化晶粒尺寸 | 锂电铜箔（高延伸率需求） | 1-5（SPS）、1-3（MBT） | 晶粒尺寸从 5-10μm 降至 1-3μm，抗拉强度提升至 440MPa 以上，延伸率≥4% |
含氮化合物 | 六次甲基四胺（HMTA）、尿素 | 分解产生胺类物质，在阴极表面形成吸附膜，改变沉积动力学，提升平整度 | PCB 铜箔（高平整度需求） 上海源聚兴机电 | 5-10 | 表面粗糙度 Ra 从 1.2μm 降至 0.6μm，厚度偏差≤±2μm |
金属离子 | 铁离子（Fe³⁺）、镍离子（Ni²⁺） | 与 Cu²⁺共沉积形成固溶体，细化晶粒边界，增强抗拉强度 | 动力电池用铜箔（高抗拉需求） | 0.5-2 | 抗张强度从 300MPa 提升至 450MPa，耐弯折次数≥100 次 |
使用要点：一是 SPS 纯度需控制在 98% 以上，实验表明，98% 纯度 SPS 比 90% 纯度产品可使铜箔抗拉强度提升 9%（从 405.89MPa 至 441.76MPa），且避免亮度不足；二是 MBT 添加量不可超过 8mg/L，过量会导致吸附膜过厚，阻碍 Cu²⁺还原，引发针孔缺陷。
表面调控添加剂包括表面光亮剂与整平剂，前者提升箔面光泽度与致密性，后者消除 “*效应” 导致的厚度偏差，共同保障铜箔表面无麻点、凹陷、边部增厚等问题，满足不同场景对箔面质量的要求。
表面光亮剂通过在阴极表面形成选择性吸附层，引导铜原子沿 “低能晶面” 有序生长，减少孔隙率，同时赋予箔面镜面光泽，适用于高端 PCB 铜箔（如 HDI 板用）与锂电铜箔。
添加剂类型 | 代表成分 | 作用机制 | 适用场景 | 添加量（mg/L） | 效果指标 |
醛酮类 | 甲醛、丙酮 | 还原反应形成薄层有机物，促进铜原子有序排列 | 高端 PCB 铜箔 | 2-5 | 光泽度从 60GU 提升至 90GU（60° 角检测），无麻点缺陷 |
聚醚类 | 聚乙二醇（PEG，分子量 6000-10000） | 空间位阻效应抑制无序生长，降低孔隙率 | 10-20 | 孔隙率从 5% 降至 1% 以下，避免电池自放电 | |
杂环化合物 | 苯并三氮唑（BTA） | 与铜原子形成螯合物，形成保护膜并提升光泽 | 防氧化预处理铜箔 | 3-8 | 光泽度≥85GU，抗氧化能力提升 20% |
复配优势：“PEG（15mg/L）+MBT（3mg/L）” 组合可实现 “低粗糙度（Ra≤0.4μm）+ 高光泽度（≥85GU）”，是动力电池铜箔的主流光亮体系。
电解过程中阴极辊表面微小凸起会导致电流密度局部升高（*效应），使该区域铜箔过厚。整平剂优先吸附于凸起部位，抑制 Cu²⁺沉积，实现 “高凹低补”，降低厚度偏差。
添加剂类型 | 代表成分 | 作用机制 | 适用场景 | 添加量（mg/L） | 效果指标 |
磺酸类 | 对甲苯磺酸（PTSA） | 酸性条件下电离出磺酸根离子，吸附于凸起处 | 中厚规格铜箔（12-18μm） | 5-15 | 厚度偏差从 ±5μm 降至 ±1.5μm |
季铵盐类 | 十六烷基三甲基溴化铵（CTAB） | 阳离子表面活性剂，静电吸附调节电流分布 | 薄规格铜箔（≤12μm） | 1-3 | 避免边部增厚，边缘 - 中心厚度差≤1μm |
膦酸酯类 | 羟基亚乙基二膦酸（HEDP） | 与 Cu²⁺形成稳定络合物，减缓凸起部位沉积 | 极薄铜箔（≤6μm） | 2-8 | 中心 - 边缘厚度差≤1μm/m，无局部过厚 |
使用注意：整平剂效果依赖电解液流速，当流速低于 0.8m/s 时，易发生局部堆积导致 “反整平”（箔面凹陷），需与生箔机循环系统参数联动调节。
电解沉积过程中铜原子排列易产生晶格畸变，导致铜箔出现翘曲、脆断，应力消除剂通过调整晶格结构、缓解畸变，提升铜箔柔韧性与耐弯折性，适配卷绕使用的锂电铜箔与柔性 PCB 铜箔。
添加剂类型 | 代表成分 | 作用机制 | 适用场景 | 添加量（mg/L） | 效果指标 |
有机酸类 | 柠檬酸、酒石酸 | 与 Cu²⁺络合，改变晶体取向（从 (111) 转向 (200)），减少晶格缺陷 | 柔性 PCB 铜箔 | 10-20 | 内应力从 150MPa 降至 50MPa 以下，180° 耐弯折次数≥500 次 |
酰胺类 | 乙二胺四乙酸（EDTA） | 形成 Cu-EDTA 络合物，减缓沉积速度，使原子排列更有序 | 锂电铜箔（卷绕用） | 5-15 | 翘曲度≤2mm/m，卷绕后无开裂 |
稀土化合物 | 氯化镧（LaCl₃）、氯化铈（CeCl₃） | 稀土离子嵌入 Cu 晶格，填补空位，提升内应力稳定性 | 汽车电子用铜箔 | 0.1-0.5 | 150℃烘烤 1h 后延伸率保持率≥90%，内应力稳定性提升 30% |
关键警示：稀土化合物添加量不可超过 1mg/L，过量会导致稀土氧化物析出，使铜箔颜色发暗，影响外观质量。
单一添加剂无法满足铜箔多性能需求，需通过 “功能互补、协同增效” 的复配体系，结合严格的浓度控制，确保生箔机稳定生产高品质铜箔。
根据下游产品需求，生箔机常用复配体系分为两类：
针对极薄（6μm 及以下）、高柔韧性、低孔隙率需求，典型配方为：SPS（3mg/L）+PEG（15mg/L）+ 柠檬酸（12mg/L）+HEDP（5mg/L）。该体系可实现：
• 晶粒细化：晶粒尺寸 1-2μm；
• 表面质量：Ra≤0.5μm，孔隙率≤0.5%；
• 力学性能：抗拉强度≥420MPa，延伸率≥4%；
• 应力控制：内应力≤40MPa，翘曲度≤2mm/m。
针对高光泽、高平整度、低厚度偏差需求，典型配方为：HMTA（8mg/L）+PTSA（10mg/L）+BTA（5mg/L）+EDTA（8mg/L）。该体系可实现：
• 光泽度≥90GU，无麻点；
• 厚度偏差≤±1μm；
• 抗张强度≥350MPa，延伸率≥8%；
• 抗氧化性：常温放置 30 天无氧化斑点。
1. 在线监测：采用高效液相色谱（HPLC）或离子色谱仪，每 2 小时检测一次添加剂浓度，重点监控易降解成分（如 MBT 半衰期约 48h），避免浓度衰减导致性能波动；
2. 定量补充：根据监测结果按比例补充，例如 MBT 浓度每降低 1mg/L，补充 0.8mg/L（考虑氧化损耗），确保浓度偏差≤±0.5mg/L；
3. 杂质管控：电解液中 Cl⁻、SO₄²⁻过量会与添加剂反应（如 Cl⁻与 MBT 形成不溶性盐），需通过离子交换树脂定期去除，控制 Cl⁻≤50mg/L，SO₄²⁻≤30g/L。
随着铜箔向 “更薄（4μm 以下）、更高性能（高抗拉、低轮廓）” 升级，叠加绿色生产需求，生箔机添加剂技术正朝着绿色化、定制化、智能化方向突破。
1. 绿色成分替代：开发生物基有机酸衍生物（如植物提取的羧基有机酸），替代传统含硫、含磷添加剂，可生物降解，减少废水处理难度，同时保持晶粒细化效果（晶粒尺寸≤2μm）；
2. 高效分子设计：通过量子化学计算与分子动力学模拟，设计吸附性更强的添加剂分子（如新型整平剂），使厚度偏差从 ±1.5μm 降至 ±1μm 以内，添加剂用量减少 20%-30%。
1. 锂电铜箔定制：针对高镍三元正极体系，开发强化 (200) 晶面生长的添加剂，将延伸率提升至 12%-15%；针对磷酸锰铁锂体系，优化添加剂降低铜箔电阻 5%-8%；
2. PCB 铜箔定制：为 5G/6G 高频高速需求，开发低粗糙度（Ra≤0.3μm）、低轮廓度（≤2μm）添加剂体系，降低信号衰减 10%-15%，提升抗电迁移性能。
1. 大数据预测：收集添加剂浓度、电解参数（电流密度、温度）、铜箔性能数据，建立预测模型，提前预判添加剂老化（如 PEG 降解），及时调整配方；
2. AI 优化：基于深度学习算法，构建 “性能目标 - 添加剂配方 - 工艺参数” 联动模型，输入铜箔厚度、强度等指标，自动输出*添加剂组合，缩短新产品开发周期 50% 以上。
添加剂是生箔机生产高品质电解铜箔的 “核心密码”，从溶铜阶段的效率提升与除杂，到电解沉积阶段的晶粒调控、表面优化与应力消除，各类添加剂形成协同体系，直接决定铜箔的性能与应用场景。未来，随着绿色化、定制化、智能化技术的融合，生箔机添加剂将进一步突破性能边界，为新能源与电子信息产业提供更薄、更强、更环保的铜箔材料，推动产业链升级发展。
