用于二次电池的铜箔及其制造方法以及包括该铜箔的二次电池技术

本发明专利技术提供一种用于二次电池的铜箔、制造所述铜箔的方法和包括所述铜箔的二次电池，在不必须使用铬的情况下，所述铜箔具有优异的抗氧化性，并且在被加工成电极集电器之后，对活性材料层具有优异的粘附性。在所述用于二次电池的铜箔中，在电沉积铜箔的表面上形成丁苯橡胶(SBR)层。

Copper foil for secondary batteries and its manufacturing method and secondary batteries including the copper foil

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于二次电池的铜箔及其制造方法以及包括该铜箔的二次电池
本公开内容涉及一种用于二次电池的铜箔(copperfoil)及其制造方法以及包括该铜箔的二次电池，且更具体地，涉及一种具有令人满意的性能的电沉积铜箔(electro-depositedcopperfoil)作为用于二次电池的铜箔，而不再必须含有铬元素(Cr)作为诸如防锈(抗锈)等的表面处理元素。本申请要求于2017年7月25日在韩国提交的韩国专利申请第10-2017-0094256号和于2018年6月29日在韩国提交的韩国专利申请第10-2018-0075894号的优先权，通过引用将上述专利申请的公开内容结合在此。
技术介绍
随着近来对诸如笔记本电脑、摄像机、便携式电话等的便携式电子产品的需求的快速增长，以及电动汽车、储能蓄电池、机器人、卫星等的发展规范化，正积极进行对能够重复充电和放电的高性能二次电池的研究。在目前商业化的二次电池中，锂二次电池备受关注，因为与镍基二次电池相比，锂二次电池几乎没有记忆效应，具有非常低的自放电率，并具有高能量密度。通常，二次电池具有包括正极和负极的结构，所述正极和负极之间布置有隔膜，正极具有其中正极活性材料贴附至正极集电器的结构，负极具有其中负极活性材料贴附至负极集电器的结构。在锂二次电池中，电沉积铜箔主要用作负极集电器的材料。在用作负极集电器的各种材料中，电沉积铜箔因相位稳定、宽响应性、纯度以及易于处理长卷绕而被几乎所有制造商采用。然而，电沉积铜箔从其离开电解槽暴露于空气的那一刻起就被氧化。这种氧化产生CuO和CuO2，这不仅是导致电气特性劣化的因素，而且还会导致外形问题。因此，通常，作为电沉积铜箔的防锈元素或表面改性元素，铬组分已经经由镀铬或铬酸盐处理而被广泛使用。具体地，铬酸盐处理用于近年来市场上的大多数电沉积铜箔。当铬组分作为铬化合物存在时，氧化数为三价或六价。六价铬对生物体的毒性要高得多，并且六价铬在土壤中的迁移率也较高。因此，欧盟报废车辆指令(EUELV)通过了一项提案，禁止自2003年7月1日起在欧盟市场注册的新车辆中使用对环境有害的材料，诸如铅、六价铬、汞和镉的，并且促进了三价铬的积极使用。此外，从最近环境问题的意识提升来看，即使使用三价铬，三价铬也可能因处置不当而转化为六价铬，或者可能因分析方法错误而将三价铬确定为六价铬。在这方面，需要开发不使用铬组分的电沉积铜箔。在电沉积铜箔的表面上处理的除铜之外的金属组分通常被称为防锈处理层(防锈层)，并且通过保护电沉积铜箔免受大气氧化而用于确保长期保存性。然而，在将电沉积铜箔加工成负极集电器之后，防锈处理层的类型在很大程度上影响对负极活性材料层的粘附性。除了电沉积铜箔的防锈处理层的开发之外，还在进行二次电池的电极的制造工艺的研究。电沉积铜箔具有非常优异的亲水性，但对负极活性材料层的粘附性有限制。为了避免这种限制，目前正在应用以下技术：通过在制备负极活性材料浆料时增加粘合剂的含量来增加粘附性，在电沉积铜箔上涂覆碳层作为底漆(primer)，或者经由称为双层(doublelayer)的方法多层化负极活性材料涂层。这种方法必须伴随着电池容量/成本/设备投资等的结算，并且由于过程控制因素的增加，总产量和生产率受到不利影响。因此，非常需要一种用于二次电池的铜箔，在电沉积铜箔的防锈处理层中不必须使用铬的情况下，这种用于二次电池的铜箔具有防锈和抗氧化性，并且在被加工成负极集电器之后，对负极活性材料层具有优异的粘附性。
技术实现思路
技术问题设计本公开内容以解决现有技术的问题，因此本公开内容旨在提供一种用于二次电池的铜箔，在不必须使用铬的情况下，这种用于二次电池的铜箔具有优异的抗氧化性，并且在被加工成负极集电器之后，对负极活性材料层具有优异的粘附性。本公开内容还旨在提供一种制造用于二次电池的铜箔的方法。本公开内容还涉及提供一种使用所述用于二次电池的铜箔的二次电池。然而，本公开内容的目的不限于上述内容，并且本领域普通技术人员从下面的本公开内容的描述中将清楚地理解以上未描述的其他目的。技术方案在本公开内容的一个方面，提供一种用于二次电池的铜箔，其中在电沉积铜箔的表面上形成SBR(StyreneButadieneRubber；丁苯橡胶)层。SBR层可以完全涂覆电沉积铜箔的表面，并且可以是厚度方向、宽度方向、和长度方向上的连续层。SBR层可以形成在电沉积铜箔的两个表面上并且可以具有防锈功能。此外，电沉积铜箔可以不含铬元素作为防锈表面处理元素。SBR层可以直接涂覆在电解槽的鼓表面上制备的电沉积铜箔的表面上，而无需人工处理。本公开内容的专利技术人发现，通过积极地使用SBR作为电沉积铜箔的表面上的防锈处理层，可以在不必须使用含铬防锈处理层(诸如铬酸盐处理)的情况下获得优异的抗氧化性，此外，增加了对负极活性材料层的粘附性，由此专利技术了本公开内容。这种用于二次电池的铜箔可以用作二次电池的负极集电器。电沉积铜箔的厚度可以在3μm至30μm的范围内。SBR层的厚度可以在0.5μm至5μm的范围内。此外，在根据本公开内容的制造用于二次电池的铜箔的方法中，可以在电解槽中的鼓上通过电沉积来制造电沉积铜箔，并且在将电沉积铜箔从电解槽中取出时，可通过SBR表面处理部分将电沉积铜箔卷绕在线轴(bobbin)上。具体地，SBR表面处理部分可以以直列(in-line)方式设置有SBR水溶液处理槽和热空气干燥炉。SBR层可以通过在电沉积铜箔的表面上涂覆SBR水溶液并干燥SBR水溶液来形成，其中SBR以1g/l至10g/l的浓度分散在水中。此外，干燥可以在160℃至200℃的温度气氛中进行。在此，除了简单干燥的概念外，干燥可以在180℃至190℃的温度气氛中持续30至240分钟以获得除干燥以外的烘烤(baking)效果。此外，在根据本公开内容的二次电池中，根据本公开内容的用于二次电池的铜箔被用作负极的集电器。二次电池可包括电极组件，所述电极组件包括正极、负极和隔膜。在负极中，在集电器上形成包括负极活性材料、导电材料和粘合剂的负极活性材料层，并且粘合剂的含量可以为基于负极活性材料层的总重量的1重量％至15重量％。具体地，粘合剂可以是SBR。负极可仅包括电沉积铜箔、SBR层、和负极活性材料层。有益效果根据本公开内容的用于二次电池的铜箔处于形成丁苯橡胶(SBR)层作为防锈处理层的状态。包含这种防锈处理层的用于二次电池的铜箔具有不使用有害物质的优点，因为在电沉积铜箔的防锈处理层中没有使用铬。根据本公开内容的用于二次电池的铜箔即使与进行铬酸盐处理的普通铜箔相比也表现出相同或更高的性能。不仅诸如拉伸强度和伸长率之类的机械特性，而且表面粗糙度都与普通电沉积铜箔相似，从而在将根据本公开内容的用于二次电池的铜箔用作二次电池的负极集电器时，在不需要改变二次电池的制造工艺的情况下，与普通电沉积铜箔相比，负极集电器与负极活性材料层之间的粘附性增加了40％至70％。换句话说，本说明书简单地陈述了防锈处理层，但是藉由防锈处理层的存在增加了对负极活性材料层的粘附性。因此，不需要形成额外形成的底漆涂层，以在使用进行铬酸盐防锈处理的普通电沉积铜箔时改善对负极活性材料层的粘附性。因此，包括在根据本公开内容的用于二次电池的铜箔中的SBR层不仅起到防本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于二次电池的铜箔，其中在电沉积铜箔的表面上形成SBR(Styrene Butadiene Rubber；丁苯橡胶)层。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2017.07.25 KR 10-2017-0094256;2018.06.29 KR 10-2011.一种用于二次电池的铜箔，其中在电沉积铜箔的表面上形成SBR(StyreneButadieneRubber；丁苯橡胶)层。2.如权利要求1所述的铜箔，其中所述电沉积铜箔不包含铬元素作为防锈表面处理元素。3.如权利要求1所述的铜箔，其中所述SBR层直接涂覆在电解槽的鼓表面上制备的所述电沉积铜箔的表面上，而无需人工处理。4.一种制造用于二次电池的铜箔的方法，所述方法包括：通过用SBR水溶液对电沉积铜箔的表面进行表面处理，在所述电沉积铜箔的表面上形成丁苯橡胶(SBR)层。5.如权利要求4所述的方法，其中在电解槽中的鼓上通过电沉积来制造所述电沉积铜箔，并且在将所述电沉积铜箔从所述电解槽中取出时，通过SBR表面处理部分将所述电沉积铜箔卷绕在线轴上。6.如权利要求5所述的方法，...

【专利技术属性】
技术研发人员：韩亨锡，文载元，庾亨均，彭纪熏，
申请(专利权)人：株式会社LG化学，
类型：发明
国别省市：韩国,KR