铜箔和包含它的锂离子电池的负极集电体及其制造方法技术

本发明专利技术的目的在于提供新的铜箔以及包含它的锂离子电池的负极集电体及其制造方法。在本发明专利技术的一个实施方式中，制造至少在表面的一部分具有高度为5nm以上的凸部、并且凸部的密度为每3.8μm有15个以上100个以下的铜箔，并使用该铜箔来制造负极集电体。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】铜箔和包含它的锂离子电池的负极集电体及其制造方法
本专利技术涉及铜箔和包含它的锂离子电池的负极集电体及其制造方法。
技术介绍
在锂离子电池(LIB)的负极集电体中，当为了高输出、高能量密度化而采用大容量的活性物质时，在充电时和放电时活性物质的体积的膨胀率会变大。因此，当反复进行充放电时，会发生连接活性物质和集电体的结合材料破裂，或者结合材料从活性物质界面、集电体界面剥离，从而导致循环特性劣化。为了防止该问题，公开了使铜箔侧的结合材料量增多，提高铜箔与负极合剂层的密合性的专利技术(日本特开平10-284059号公报)。另外，公开了通过在铜箔板表面形成须状的铜氧化物使表面积增大，从而提高铜箔与活性物质的密合性的专利技术(日本特开平11-307102号公报)。
技术实现思路
专利技术要解决的技术问题本专利技术的目的在于提供新的铜箔和包含它的锂离子电池的负极集电体及其制造方法。用于解决技术问题的手段本专利技术的一个实施方式是一种铜箔，其特征在于：至少在表面的一部分具有高度为5nm以上的凸部，在所述一部分中，所述凸部的密度为每3.8μm平均15个以上100个以下。可以是，所述表面被实施了镀覆处理。可以是，在所述一部分中，所述凸部的密度为每3.8μm平均20个以上62个以下。另外，所述一部分的表面粗糙度Rz的3点标准偏差σ可以为0.5以下，也可以为0.3以下。另外，所述一部分的表面粗糙度Rz的平均值可以为2μm以下，也可以为1.54μm以下。每4μm2铜箔的基于2值化的电流量的测量个数可以为平均200个以上或500个以上。每4μm2铜箔的电流总面积可以为平均100000nm2以上或者300000nm2以上。在利用X射线光电子能谱法(XPS)进行测量时，从表面起深度方向5nm处的氧量为50％以下或者25％以下。可以是，在表面的至少一部分形成有铜以外的金属层。所述金属层的厚度可以为15nm以上200nm以下。本专利技术的另一个实施方式为一种锂离子电池的负极集电体，其包含上述任一项的铜箔。本专利技术的另一个实施方式为包含上述任一项的铜箔的锂离子电池的负极集电体的制造方法，其包括：第一工序，利用选自亚氯酸钠、次氯酸钠、氯酸钾和高氯酸钾中的1种以上的氧化剂对铜箔的铜表面进行氧化，形成凸部；第二工序，对氧化了的所述铜表面进行镀覆处理；和第三工序，使用对所述铜表面进行了镀覆处理的所述铜箔来制造负极集电体。可以是，还包括：第四工序，在所述第二工序之前，将在所述第一工序中氧化了的铜表面溶解并且/或者还原。在本说明书中，平均值是随机地对多个点、例如3个点进行测量时的平均值。专利技术效果采用本专利技术，能够提供新的铜箔和包含它的锂离子电池的负极集电体及其制造方法。附图说明图1是将本专利技术的实施例1～实施例7、比较例1～比较例3中的第一工序和第二工序的处理条件汇总的表。图2中，(A)是表示本专利技术的实施例1～实施例7的各铜箔的截面的扫描型电子显微镜(SEM)图像，(B)是表示比较例1～比较例3的各铜箔的截面的扫描型电子显微镜(SEM)图像。(C)是表示(A)和(B)中的凸部的计数方法的一个例子的图像。1个箭头表示1个凸部。另外，(C)中的放大图表示“与连结两端的凹部的极小点的线段垂直地延伸的长度”的测量方法的一个例子。图3是表示本专利技术的实施例中的溶剂类负极材料的涂敷稳定性的图。图4是表示本专利技术的实施例中的负极材料残存率的测量方法的图。图5是在本专利技术的实施例中，使用原子力显微镜(AFM)获得的电流像。具体实施方式下面，列举实施例对本专利技术的实施方式进行详细说明。本领域技术人员根据本说明书的记载，将会清楚本专利技术的目的、特征、优点及其构思，本领域技术人员根据本说明书的记载能够容易地再现本专利技术。下面记载的专利技术的实施方式和具体的实施例等是表示本专利技术的优选实施方式，是为了例示或者说明而表示的，并不是将本专利技术限定于这些。本领域技术人员清楚，在本说明书中公开的本专利技术的意图和范围内，可以基于本说明书的记载进行各种变形。＝＝铜箔＝＝本说明书中公开的铜箔可以是轧制铜箔也可以是电解铜箔，还可以是铜合金箔。铜的含有率或者纯度优选较高，优选为50％以上，更优选为60％以上，更优选为70％以上，更优选为80％以上，更优选为90％以上，更优选为95％以上，更优选为98％以上，进一步优选为99.5％以上。铜箔的厚度没有特别限定，优选为能够作为锂离子电池的负极集电体使用的厚度，例如可列举5μm～100μm，可以从该范围选择与用途相应的铜箔的厚度。另外，铜箔的表面粗糙度也没有特别限定，可以使用任意的粗糙度的铜箔，当表面粗糙度过大时，会产生抗拉强度降低，或者负极材料无法填充至凹凸的底部而产生密合力降低。而且，当表面粗糙度大、并且凸部的数量少时，在凸部会产生电集中，会因活性物质的剥离而发生电池特性的劣化，因此，表面粗糙度优选为2μm以下。该铜箔在扫描电子显微镜的截面的拍摄图像中，至少在表面的一部分具有高度为5nm以上的凸部，在与表面平行的方向上测量时，凸部的密度优选为每3.8μm平均15个以上100个以下，更优选为每3.8μm平均20个以上62个以下。关于凸部的数量，在扫描电子显微镜的截面的拍摄图像中，在与连结凸部的两端的凹部的极小点的线段垂直地延伸的长度为5nm以上的情况下设为凸部，对其个数进行计数。凸部的高度可以使用扫描电子显微镜、尤其是共聚焦扫描电子显微镜根据JISB0601:2001中规定的Rz计算。具有高度为5nm以上的凸部的表面的一部分的表面粗糙度Rz的3点标准偏差σ，优选为0.5以下，更优选为0.3以下。Rz的3点标准偏差σ越小，凹凸越均匀。Rz的平均值优选为2μm以下，更优选为1.54μm以下。Rz的平均值越小，凹凸越小。这些性质在将铜箔用于负极集电体时，是优选的特征。关于原理并没有特别限制，但是当凸部的个数少时，铜箔的表面积小，因此，铜箔相对于负极的密合性差，其结果是，保持容量低。为了在凸部的个数少的情况下增大表面积，需要增大Rz，当Rz变大时，电流集中在凸部，因此，铜箔与活性物质容易剥离，容量维持率变小。另外，在表面粗糙度Rz的3点标准偏差、即不均匀大的情况下也是，在将铜箔用于负极集电体时容易产生电流的集中，其结果是，容量维持率低。作为负极集电体，例如，电流分散数越多，越能够抑制电流集中，越不容易产生负极材料的剥离。因此，在高速充放电特性(C-rate)中，容量保持率优异。电流分散数的每4μm2铜箔的平均个数优选为200个以上，更优选为400个以上，进一步优选为500个以上。即，电流分散数的密度优选为50个/μm2以上，更优选为100个/μm2以上，进一步优选为125个/μm2以上。另外，在设一定的电流量以上为阈值时，电流流动的面积越大，电越容易流动，集电力越优异。电流的每4μm2铜箔的平均总面积优选为100000nm2以上，更优选为200000nm2以上，进一步优选为300000nm2以上。即，在设一定的电流量以上为阈值时，电流流动的面积的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种铜箔，其特征在于：/n至少在表面的一部分具有高度为5nm以上的凸部，/n在所述一部分中，所述凸部的密度为每3.8μm平均15个以上100个以下。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20190304 JP 2019-0389141.一种铜箔，其特征在于：
至少在表面的一部分具有高度为5nm以上的凸部，
在所述一部分中，所述凸部的密度为每3.8μm平均15个以上100个以下。


2.如权利要求1所述的铜箔，其特征在于：
所述表面被实施了镀覆处理。


3.如权利要求1或2所述的铜箔，其特征在于：
在所述一部分中，所述凸部的密度为每3.8μm平均20个以上62个以下。


4.如权利要求1～3中任一项所述的铜箔，其特征在于：
所述一部分的表面粗糙度Rz的3点标准偏差σ为0.5以下。


5.如权利要求1～3中任一项所述的铜箔，其特征在于：
所述一部分的表面粗糙度Rz的3点标准偏差σ为0.3以下。


6.如权利要求1～4中任一项所述的铜箔，其特征在于：
所述一部分的表面粗糙度Rz的平均值为2μm以下。


7.如权利要求1～4中任一项所述的铜箔，其特征在于：
所述一部分的表面粗糙度Rz的平均值为1.54μm以下。


8.如权利要求1～7中任一项所述的铜箔，其特征在于：
每4μm2铜箔的基于2值化的电流量的测量个数为平均200个以上。


9.如权利要求1～7中任一项所述的铜箔，其特征在于：
每4μm2铜箔的基于2值化的电流量的测量个数为平均500个以上。


10.如权利要求1～9中任一项所述的铜箔，其特征在于：
每4μm2铜箔的电流总面积为平均100000nm2以上。

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【专利技术属性】
技术研发人员：佐藤牧子，大久保贤，
申请(专利权)人：纳美仕有限公司，
类型：发明
国别省市：日本;JP