用于锂二次电池集电体的铜箔及包含其的负极制造技术

一种用于锂二次电池集电体的铜箔及包含其的负极。铜箔具有一突刺强度及一撕裂强度。突刺强度与撕裂强度的比值为14至64。使用此电解铜箔所制备的锂离子二次电池具有优异的循环充放电寿命。

Copper foil for lithium secondary battery collector and its negative electrode

【技术实现步骤摘要】
用于锂二次电池集电体的铜箔及包含其的负极
本揭示内容是关于一种电解铜箔，使用上述电解铜箔作为二次电池用集电体，于该集电体上堆叠活性物质后作为二次电池用电极，并组装有该电极的二次电池。
技术介绍
锂离子二次电池常用于诸如移动电话及笔记型电脑等电子设备中。随着电子设备的发展，优良的电容量及循环充放电寿命为锂离子二次电池所需的重要特性。传统上，使用铜箔作为锂离子二次电池的负极集电体。将石墨等碳材料、导电剂及接着剂混合成糊状物质作为负极(阳极)材料，并涂覆于铜箔上来形成负极。锂离子二次电池负极集电体用铜箔，为了具有与活性物质层的密合性,必须具备适当粗糙度，一般而言，铜箔的表面越光滑，涂覆于表面上的负极材料更均匀。当铜箔的表面太粗糙时，涂覆于表面上的负极材料厚度不均匀，进而使负极容量不能均匀释放。同时，黏结强度不一致，使得负极涂层充放电循环寿命失衡，进而加快电池容量的衰减。换言之，当铜箔的表面太粗糙时，使得锂离子二次电池的活性物质(即锂离子)的利用效率变差而导致电容量减少。此外，当铜箔的表面太粗糙时，负极材料在充放电期间容易剥离，从而降低锂离子二次电池的循环充放电寿命。由于调控铜箔的物理性质可影响锂离子二次电池的循环充放电寿命。因此，开发出一种适用于锂离子二次电池的铜箔，已成为电池领域重要的课题之一。
技术实现思路
本揭示内容的一态样是提供一种电解铜箔。电解铜箔具有一突刺强度及一撕裂强度。突刺强度与撕裂强度的一比值为14至64。在本揭示内容的一实施方式中，突刺强度为300至1200N/mm1.17。在本揭示内容的一实施方式中，撕裂强度小于50N/mm。在本揭示内容的一实施方式中，电解铜箔具有一沉积面，且沉积面的一表面粗糙度(Rz)小于2.0μm。在本揭示内容的一实施方式中，电解铜箔的单位面积重量为17.8至329.4g/m2。本揭示内容的另一态样是提供一种负极。负极包括一电解铜箔，且电解铜箔具有一突刺强度及一撕裂强度。突刺强度与撕裂强度的一比值为14至64。本揭示内容的另一态样是提供一种电解铜箔。电解铜箔具有300至1200N/mm1.17的一突刺强度及小于50N/mm的一撕裂强度。在本揭示内容的一实施方式中，电解铜箔具有一沉积面，且沉积面的一表面粗糙度(Rz)小于2.0μm。在本揭示内容的一实施方式中，电解铜箔的单位面积重量为17.8至329.4g/m2。本揭示内容的另一态样是提供一种负极。负极包括一电解铜箔，且电解铜箔具有300至1200N/mm1.17的一突刺强度及小于50N/mm的一撕裂强度。以下将以实施方式对上述的说明作详细的描述，并对本揭示内容的技术方案提供更进一步的解释。附图说明图1为本揭示内容一实施方式的负极的剖面示意图；图2为本揭示内容一实施方式的制备电解铜箔的装置的示意图；图3A～图3C为本揭示内容一实施方式的电解铜箔的撕裂强度的测量方法的各阶段示意图；图4A～图4B为本揭示内容一实施方式的电解铜箔的铜屑测试的各阶段示意图。具体实施方式为了使本揭示内容的叙述更加详尽与完备，下文针对了本揭示内容的实施态样与具体实施例提出了说明性的描述；但这并非实施或运用本揭示内容具体实施例的唯一形式。以下所揭露的各实施例，在有益的情形下可相互组合或取代，也可在一实施例中附加其他的实施例，而无须进一步的记载或说明。在以下描述中，将详细叙述许多特定细节以使读者能够充分理解以下的实施例。然而，可在无此等特定细节的情况下实践本揭示内容的实施例。根据各种实施方式，本揭示内容的电解铜箔适用于锂离子二次电池。锂离子二次电池可应用于电子装置，例如电源工具、电动车辆、移动电话、平板电脑或便携式电子装置等。具体地，锂离子二次电池包括正极、负极、设置于正极与负极之间的隔离膜及电解液。须说明的是，关于本揭示内容的锂离子二次电池的结构没有特别的限制，可以是积层型或螺旋卷绕型锂离子二次电池。另外，关于锂离子二次电池中的正极、隔离膜及电解液的材料亦没有特别的限制，可以是本领域已知的任何适用于锂离子二次电池的正极、隔离膜及电解液的材料。请参阅图1。图1绘示本揭示内容一实施方式的负极100的剖面示意图。如图1所示，负极100包括电解铜箔110及负极材料层120。具体地，电解铜箔110具有沉积面110a及滚筒面110b，且沉积面110a与滚筒面110b相对。所谓“滚筒面”是指，在制备电解铜箔110时，电解铜箔110与阴极滚筒接触的一面。而所谓“沉积面”是指，电解铜箔110与电解液接触的一面(其与滚筒面相对)，下文将详细叙述。负极材料层120设置于沉积面110a及滚筒面110b上。作为本揭示内容的负极材料层120的形成方式，例如是将负极材料涂覆于电解铜箔110上，并经过干燥及辗压制程来形成。一般来说，负极材料层120包括碳材料、导电材料、黏着剂及非水性溶液。举例而言，碳材料可选自非石墨化碳、焦炭、石墨、玻璃状碳、碳纤维、活性碳及碳黑所组成的群组。黏着剂可例如是聚偏二氟乙烯(PVDF)、聚偏氟乙烯六氟丙烯(PVDF-HFP)、聚酰亚胺(PI)、羧甲基纤维素(CMC)、聚四氟乙烯(PTFE)、聚乙酸乙烯酯(PVA)、、丙烯酸树脂、环氧树脂、聚氨酯树脂、尿素树脂、苯乙烯丁腈橡胶(SBR)或其组合，而非水性溶剂可例如是N-甲基-2-吡咯烷酮(NMP)。在一实施方式中，电解铜箔110的厚度可为1～50μm，例如4、8、12、16、20、24、28、32、36、40或44μm。值得一提的是，本揭示内容的电解铜箔110的厚度不影响电解铜箔110的表面粗糙度(Rz)、突刺强度或撕裂强度等物理性质，下文将详细叙述。请参阅图2。图2绘示本揭示内容一实施方式的制备电解铜箔的电解装置200的示意图。如图2所示，电解装置200包括电解槽211、阴极滚筒213及阳极214。电解槽211中装有电解液212。阴极滚筒213设置于电解槽211中，并且阴极滚筒213的一部分与电解液212接触。阴极滚筒213可由铝、铝合金、钛、或钛合金所制成。在一实施方式中，阴极滚筒213包括钛，且阳极214包括表面涂布二氧化铱(IrO2)的钛。电解液212例如是含铜溶液。较佳来说，电解液212为硫酸铜溶液。作为本揭示内容的电解铜箔的制备方法，首先，在电化学反应阶段210中，阴极滚筒213沿着一方向转动，并接触电解液212。此时，施加直流电以将铜电沉积于阴极滚筒213的表面上以形成薄铜层。薄铜层与阴极滚筒213接触的一面称为“滚筒面”，而薄铜层与电解液212接触的一面称为“沉积面”。接下来，在薄铜层转动至离开电解液212后，剥离薄铜层，并进行防锈处理220。一般而言，以锌/铬镀覆、铬镀覆、铬浸渍或有机浸渍处理剥离的电解铜箱的表面来进行防锈处理，以防止氧化。随后，在干燥阶段230中，通过一系列导辊并经由空气刀将薄铜层干燥。接着，经由卷绕装置240收集所制得的薄铜层。最后，将卷绕的薄铜层进行裁切，形成适本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于锂二次电池集电体的铜箔，其特征在于，具有一突刺强度及一撕裂强度，其中该突刺强度与该撕裂强度的一比值为14至64。/n

【技术特征摘要】
20181001 TW 1071347141.一种用于锂二次电池集电体的铜箔，其特征在于，具有一突刺强度及一撕裂强度，其中该突刺强度与该撕裂强度的一比值为14至64。


2.根据权利要求1所述的铜箔，其特征在于，该突刺强度为300至1200N/mm1.17。


3.根据权利要求1所述的铜箔，其特征在于，该撕裂强度小于50N/mm。


4.根据权利要求1所述的铜箔，其特征在于，该铜箔具有一沉积面，且该沉积面的一表面粗糙度小于2.0μm。


5.根据权利要求1所述的铜箔，其特征在于，该铜箔的单位面积重量为17.8至329.4g/m2。


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【专利技术属性】
技术研发人员：黄慧芳，郑桂森，周瑞昌，赖耀生，
申请(专利权)人：长春石油化学股份有限公司，
类型：发明
国别省市：中国台湾;71