电解铜箔、包含其的电极、及包含其的锂离子电池制造技术

本发明专利技术提供一种电解铜箔、包含其的电极、及包含其的锂离子电池。所述电解铜箔具有相对的一辊筒面和一沉积面；其中，所述辊筒面的纳米压痕表面硬度等于或大于0.5十亿帕且等于或小于3.5十亿帕；以及所述辊筒面的明度等于或大于25且等于或小于75。此外，还提供包含上述电解铜箔的电极及包含上述电解铜箔的锂离子电池。

Electrolytic copper foil, electrode containing it and lithium ion battery containing it

【技术实现步骤摘要】
电解铜箔、包含其的电极、及包含其的锂离子电池
本专利技术涉及一种电解铜箔，特别涉及一种用于锂离子电池的电极的电解铜箔。此外，本专利技术还涉及一种包含此电解铜箔的锂离子电池。
技术介绍
随着行动电子装置、电动车(electricvehicles,EV)、混合动力车(hybridelectricvehicles,HEV)等需求快速增加，具有高电能密度及循环寿命长的可充电式锂离子电池(LiBs)引起很大的关注，而使用兼具良好韧性及导电性的铜箔作为锂离子电池的电极是发展锂离子电池的重点之一。用于锂离子电池的铜箔可根据制备方法分为压延铜箔或电解铜箔，但压延铜箔因须经过多次辗压、退火等工艺步骤，导致加工成本高且幅宽受到限制，因此锂离子电池用的铜箔主要采用制造成本低，且可实施薄箔化的电解铜箔。选用电解铜箔制备电极时，会在电解铜箔表面涂布活性材料并进行辗压，根据活性材料层的涂布条件及碾压条件，有时铜箔会产生折皱和裂纹等破损，甚至发生铜箔断裂的情况，导致电池制造的良率大幅下降，并降低电池的循环特性。因此，中国台湾专利技术专利公开案201728764号公开了一种电解铜箔，其通过限定两种不同的拉伸速度时的拉伸强度的比值，使电解铜箔具有耐久性。虽然上述电解铜箔有望提升锂离子电池的循环寿命，但此种电解铜箔的表面涂布活性材料后，电解铜箔上有涂布活性材料的区域和未涂布活性材料的区域的交界处会在辗压处理时承受不同的压力，仍有可能致使辗压处理后电解铜箔的交界处易发生断裂的问题，甚而影响生产良率。
技术实现思路
有鉴于上述电解铜箔存在技术缺陷，本专利技术的目的在于提供一种电解铜箔，其具有良好的机械性质，减少电解铜箔产生断裂的问题，以提高其生产良率。为达成上述目的，本专利技术提供一种电解铜箔，其具有相对的一辊筒面(drumside)和一沉积面(depositedside)；其中，所述辊筒面的纳米压痕表面硬度等于或大于0.5十亿帕(GPa)且等于或小于3.5GPa；以及所述辊筒面的明度等于或大于25且等于或小于75。本专利技术通过限定所述电解铜箔的辊筒面的纳米压痕表面硬度范围以及明度范围，使得电解铜箔可在制造电池时承受辗压产生的应力，减少甚至避免产生折皱及断裂的现象，进而提高应用于锂离子电池生产的良率。并且，因所述电解铜箔减少甚至避免了折皱、断裂，也可提升锂离子电池的循环特性，具有较长的电池寿命。电解铜箔是以硫酸及硫酸铜为主成分的水溶液作为电解液，常采用以铱元素或其氧化物被覆的钛板作为阳极(dimensionallystableanode,DSA)，以钛制辊筒作为阴极辊筒(cathodedrum)，于两极间通以直流电，使所述电解液中的铜离子电解析出在阴极辊筒上，接着将析出的电解铜箔自阴极辊筒表面剥离并连续收卷而得；其中，电解铜箔与阴极辊筒表面接触的面称做“辊筒面”，而将其相对的另一面称做“沉积面”。通常，阴极辊筒表面在电起始电镀时的状态会明显影响电解铜箔的辊筒面的硬度；当电解铜箔从阴极辊筒剥离后，原本与电解铜箔紧密贴合的辊筒表面则会暴露在空气中，暴露的时间取决于阴极辊筒的转速，当生产厚度较厚的电解铜箔时，阴极辊筒的转速较慢，因此阴极辊筒的表面暴露在空气中的时间较长，故阴极辊筒表面将呈现非常干燥的状况，当阴极辊筒再次与电解液接触时，阴极辊筒表面的湿润程度不一致，会导致电解铜箔的辊筒面的硬度下降；经专利技术人多次研究，发现在辊筒即将进入电解液前，先将电解液喷洒至阴极辊筒表面以润湿所述表面，进而提升所制得的电解铜箔的辊筒面的硬度。此外，相较于现有技术的电解铜箔须依序形成不同成份或不同硬度的多层结构(例如双层或三层)才能达到所需的性质，本专利技术能无需重复经过多次制箔流程，即可令电解铜箔具有期望的机械性质，从而适用于锂离子电池，进而更具商业化的优点。较佳的，所述辊筒面的纳米压痕表面硬度等于或大于1.0GPa且等于或小于3.0GPa。所述明度(Lightness，L*)是在JISZ8729中描述的色彩系统中的颜色三属性之一，当明度愈高，代表颜色愈亮愈淡，愈接近白色。电解铜箔的明度与辊筒的表面型态有关，当辊筒氧化的程度提高时，电解铜箔辊筒面的明度则会下降。因此，为了移除在阴极辊筒表面产生的氧化层，通过使用在线研磨轮于特定生产长度(通常为五千米至一万米)后，重新抛光阴极辊筒的表面；所述研磨轮依照其研磨粒的粒径，各厂牌区分为不同的型号，大致上当型号的数字愈小，代表研磨粒的粒径愈大，可用于初步快速移除阴极辊筒表面的氧化层，但在研磨后的阴极辊筒上析出的电解铜箔的辊筒面的粗糙度会较高；反之，当研磨轮型号的数字愈大代表研磨粒的粒径愈小，适用于精细抛光，在精细抛光后的阴极辊筒上析出的电解铜箔的辊筒面能具有较高的明度以及较低的粗糙度。较佳的，所述电解铜箔的辊筒面的明度介于35至65。根据本专利技术所述的电解铜箔在拉伸速度为50毫米/分钟(mm/min)时，具有34公斤/平方毫米(kgf/mm2)以上的抗张强度。当电解铜箔应用于锂离子二次电池时，所述电解铜箔的表面会涂布活性材料，接着进行碾压及分条等工艺，在涂布活性材料时，若电解铜箔的抗张强度太低则容易产生皱纹，使得活性材料无法均匀涂布于电解铜箔上。较佳的，所述电解铜箔的抗张强度介于34.1kgf/mm2至34.8kgf/mm2。根据本专利技术所述的电解铜箔的表面粗糙度是以JISB0601-1994规定的10点平均粗糙度(Rz)表示。当电解铜箔的表面愈光滑(即Rz愈小)，表示电解铜箔表面的结晶愈细致，可以增加电解铜箔的表面积，提高电流大小；但若电解铜箔的表面过于光滑，活性材料在电解铜箔的黏着性会下降，可能导致分层而影响电池的性能表现。对所述辊筒面而言，表面粗糙度可大于或等于1.0微米(μm)且小于或等于2.5μm，较佳可大于或等于1.2μm且小于或等于2.0μm；对所述沉积面而言，表面粗糙度可大于或等于1.0μm且小于或等于3.0μm，较佳可大于或等于1.4μm且小于或等于2.0μm。根据本专利技术所述的电解铜箔的沉积面的纳米压痕硬度可介于1.5GPa至2.0GPa。根据本专利技术所述的电解铜箔的厚度没有特定限制，较佳的，厚度介于3μm至105μm；更佳的，厚度介于5μm至30μm。为了达到提升防锈等机能的目的，可对所述电解铜箔视需求实施常见的表面处理；举例而言，可在所述电解铜箔的表面实施防锈处理、硅烷耦合处理等的一种以上的表面处理，但不限于此。据此，所述电解铜箔的辊筒面或沉积面中的至少一者还可包括一防锈层或一硅烷耦合剂层。就防锈处理而言，可列举使用唑类化合物(azole)等的有机防锈处理或使用铬酸盐等的无机防锈处理，使所述电解铜箔的辊筒面或沉积面中的至少一者还可包括一有机防锈层或无机防锈层；可使用浸渍涂布、喷涂、电镀等方法使防锈元素附着于电解铜箔的表面上。就唑类化合物而言，可列举三唑、苯并三唑、甲苯基三唑、羧基苯并三唑、经氯取代的苯并三唑、3-胺基-1,2,4-三唑、4-胺基-1,2,4-三唑、或这些化合物的衍生物等三唑类化合物；噻唑、异噻唑、2-胺基-4-甲基噻唑、或这些化合物的衍本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种电解铜箔，其具有相对的一辊筒面和一沉积面；其中，所述辊筒面的纳米压痕表面硬度等于或大于0.5十亿帕且等于或小于3.5十亿帕；以及所述辊筒面的明度等于或大于25且等于或小于75。/n

【技术特征摘要】
1.一种电解铜箔，其具有相对的一辊筒面和一沉积面；其中，所述辊筒面的纳米压痕表面硬度等于或大于0.5十亿帕且等于或小于3.5十亿帕；以及所述辊筒面的明度等于或大于25且等于或小于75。


2.根据权利要求1所述的电解铜箔，其中，所述辊筒面的纳米压痕表面硬度等于或大于1.0十亿帕且等于或小于3.0十亿帕。


3.根据权利要求1所述的电解铜箔，其中，所述电解铜箔的抗张强度为34公斤/平方毫米以上。


4.根据权利要求1所述的电解铜箔，其中，所述辊筒面或所述沉积面中至少一者还包括一无机防锈层。


5.根据权利要求4所述的电解铜箔，其中，所述无机防锈层包...

【专利技术属性】
技术研发人员：赖耀生，黄建铭，郑桂森，周瑞昌，
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