抛弃铬，选择铬，你到底在顾虑什么？——锂电铜箔无铬钝化势在必行
今年早些时候，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。
欧盟为什么要禁用Cr(Ⅵ)？
研究表明，六价铬具有毒害性和致癌性。国际癌症研究中心（IARC）根据致癌危险性、诱变性和化学结构等将致癌研究的物质分为四类：2017年10月27日，世界卫生组织国际癌症研究机构公布的致癌物清单初步整理参考，有120种物质被纳入确认对人类致癌的1类致癌物，Cr(Ⅵ)化合物就在1类致癌物清单中。六价铬是一种毒性非常强的重金属，在使用过程中容易造成环境污染同时也会危害人体健康。图3为Cr(Ⅵ)的致癌机理图，自然环境中的Cr(Ⅵ)主要以铬酸盐（CrO42-）的形式存在，铬酸根的结构和硫酸根类似，一旦被人体吸入，CrO42-通过细胞表面的硫酸根离子通道进入细胞内部。Cr(Ⅵ)被维生素C和巯基化合物（例如谷胱甘肽）还原生成了过氧化氢和其他自由基，产生高水平的氧化应激，损伤脂肪、蛋白质。Cr(Ⅵ)被还原成Cr(Ⅲ)之后，会和DNA形成配合物，造成DNA双链断裂，形成的配合物大分子也很难被细胞修复。另外Cr(Ⅲ)通过改变DNA的甲基化水平和蛋白来影响细胞的表观遗传。
Cr(Ⅵ)确认致癌，为什么仍在使用Cr(Ⅵ)？
镀铬工艺是工业上应用最广泛的材料涂层表面处理技术。传统锂电铜箔为了保证铜箔在生产、运输和使用时不被氧化，常采用含Cr(Ⅵ)的铬酸或铬酸盐钝化工艺进行防氧化处理。锂电铜箔Cr(Ⅵ)钝化技术成熟，处理时间短，能在材料表面形成无色铬酸盐钝化膜。钝化膜表面光亮，耐腐蚀和抗氧化性能出色，同时又能实现自我修复。在涂层发生破坏后，钝化层中的Cr(Ⅲ)发生氧化反应，生成Cr(Ⅵ)，形成新的致密涂层，起到自修复作用。自修复过程如图4所示。图4主要展示了铬酸盐中Cr(Ⅲ)发生氧化反应，将其自身转化为更稳定的Cr(Ⅵ)的过程。当钝化膜表面出现破损或遭受腐蚀时，周围环境中的氧气会使钝化膜内的Cr(Ⅲ)转化为Cr(Ⅵ)，同时在金属表面产生一些沉淀物填补破损处，从而达到自修复和重建钝化膜的功能。铬酸盐会与金属表面反应生成致密的氧化铬（Cr2O3）膜。EDX能谱显示在铜箔表面生成了氧化铬镀层，且Cr和O元素在铜箔厚度方向上衍射强度发生变化说明氧化层具有良好的附着力和密封性，可以防止铜箔被进一步氧化。钝化膜中的氧化铬具有较高的迁移速率，当钝化膜受损时，铬离子可以从正常区域向受损处迁移，并与周围的氧气和水发生反应，形成新的镀层。
为什么要大力发展锂电铜箔无铬钝化？
1.符合绿色发展要求
我国《2030年前碳达峰行动方案》明确要求工业领域碳达峰行动要向绿色化、低碳化发展。含铬废水与其他含重金属废水一样，在环境中不能自行分解，且可因食物链的作用在生物体内富集，最终在高级的生物体内富集并产生毒害作用。Cr(Ⅵ)对植物、水生生物及人体均表现出毒害作用。因此在源头上不能产生Cr(Ⅵ)废水。
2.符合欧盟标准
2003年2月13日颁布的RoHS指令，要求投放欧盟市场的八大类电气电子设备的均质材料中Cr(Ⅵ)的含量不超过0.1%。欧盟今年提出将于2024年正式禁止使用镀铬材料。
3.符合可持续发展要求
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。做好锂离子电池回收利用对新能源产业持续发展、保护生态环境、提高资源利用率具有重要意义。但是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。
在锂电池铜箔生产工艺中，铜箔钝化在生箔车间内进行，部分铬酸或铬酸盐溶液挥发在空气中，车间员工在工作中可能会直接或间接接触到含Cr(Ⅵ)溶液。Cr(Ⅵ)溶液对车间员工的健康产生安全隐患。
锂电铜箔无铬钝化势在必行，看到这里你还会选择使用Cr(Ⅵ)钝化的铜箔吗？下一篇文章，我们将会为大家介绍无铬钝化的绿色环保锂电铜箔，敬请期待。
