負極集電體用電解銅箔及其制造方法技術

本發明專利技術披露一種負極集電體用電解銅箔及其制造方法，該制造方法，包括以下步驟：首先，以硫酸銅電解液的電解法于一陰極表面析出形成一電解銅箔，然后從所述陰極表面上剝離所述電解銅箔，特別的是，所述硫酸銅電解液包含聚醚化合物、活性有機硫化物的磺酸鹽以及氯。由此方法制成的銅箔可應用于二次電池領域，在充電及放電過程中不容易發生變形或斷裂。由此方法制得的銅箔具有良好的彈性能及韌性，即便是反復進行電池的充電及放電也不容易發生變形或斷裂，因此能顯著提升充、放電的循環特性。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及一種電解銅箔，特別是指一種應用于鋰二次電池的具有高彈性能及高 韌性的。
技術介紹
按，鋰二次電池多使用于便攜式電子產品例如智能型手機、平板電腦、音樂播放 器、數碼相機等作為其動力源，隨著使用者對于便攜式電子產品的小型輕量化及高機能化 需求，鋰二次電池的特性也相對的被要求提升，而鋰二次電池的諸多特性中又以電容量、充 電速度及充放電的循環次數尤其重要。 以高電容量為目的，目前業界正積極開發具有大幅超越碳材料的理論容量的充放 電容量的負極材料，以作為鋰二次電池的負極活性物質，其中又以含有硅（Si)與錫（Sn)等 可以和鋰（Li )進行合金化的金屬材料更為受矚目。 然而，在此類鋰離子二次電池的電極中，活性物質(例如硅）于充電過程中會因為 吸收儲藏鋰離子而導致體積膨脹約4倍，并于放電時放出鋰離子而收縮。如此反復進行充 放電，電活性物質層的體積也會隨之膨脹及收縮，造成活性物質微粉化并從集電體剝離。此 外，由于電活性物質層緊密接著于集電體，故電活性物質層的體積膨脹、收縮會對集電體產 生很大的應力使集電體發生褶皺，更嚴重的情況下還可能致使集電體的銅箔發生變形、斷 裂等問題。 另外，傳統的鋰二次電池在達到快速充電的目標時，往往會遭遇電容量下降、充放 電循環的電容量降低的時間提早、電池性能下降等問題。其中會造成電池性能下降的原因， 一方面被認為是和銅箔與負極材料的間密合性或表面雜質有關；另一方面則是鋰二次電池 于充電時鋰離子被獲取至負極材料，于放電時則釋出鋰離子。然而，負極材料會在獲取鋰離 子時膨脹并在釋出鋰離子時會回復原狀，電池反復充放電的負荷施加在銅箔上可能使其發 生變形，情況嚴重時甚至會斷裂；如此一來，銅箔若發生變形時會從負極材料上剝離，使電 池的周期充放電效率下降，而銅箔若發生斷裂時會使電池性能無法維持長時間的安定性。 因此，本專利技術人有鑒于傳統的鋰二次電池的負極集電體用銅箔實在有其改良的必 要性，遂以其多年從事相關領域的創作設計及專業制造經驗，積極地針對負極集電體用銅 箔特性進行改良研究，在各方條件的審慎考慮下，終于開發出本專利技術。
技術實現思路
本專利技術的主要目的在于，提供一種具有高彈性能及高韌性的負極集電體用電解銅 箔及其制造方法，由此方法制得的銅箔具有良好的彈性能及韌性，即便是反復進行電池的 充電及放電也不容易發生變形或斷裂，因此能顯著提升充、放電的循環特性。 為實現上述目的，本專利技術采用以下技術方案：一種具有高彈性能及高韌性的負極 集電體用電解銅箔的制造方法，包括以下步驟：首先，以硫酸銅電解液的電解法于一陰極的 表面析出形成一電解銅箔，其中所述硫酸銅電解液包含聚醚化合物、活性有機硫化物的磺 酸鹽以及氯；接著，從所述陰極上剝離所述電解銅箔。 在本專利技術的一實施例中，所述硫酸銅電解液中的硫酸濃度為70g/L~100g/L，銅 濃度為80g/L~100g/L。 在本專利技術的一實施例中，所述硫酸銅電解液中的聚醚化合物濃度為50ppm~ 250ppm，活性有機硫化物的磺酸鹽濃度為0· 3ppm~IOppm,氯濃度為IOppm~50ppm。 在本專利技術的一實施例中，所述硫酸銅電解液的電解法系在58°C~62°C的電解液 溫度下，以50A/dm 2~80A/dm2的電流密度進行電解。 在本專利技術的一實施例中，在從所述陰極上剝離所述電解銅箔的步驟之后，還進一 步包括步驟以浸漬法或電解法在所述電解銅箔的至少一表面上形成一鉻抗氧化層。 根據上述制造方法，本專利技術另提出一種具有高彈性能及高韌性的負極集電體用電 解銅箔，其特征在于，彈性能為60~100KJ/M 2,且韌性至少大于1500KJ/M2。 從機械性質的觀點來看,本專利技術的具有高彈性能及高韌性的負極集電體用電解銅 箔在常態下的抗張強度至少大于300N/mm 2,且延伸率至少大于10%。 再者，在本專利技術的具有高彈性能及高韌性的負極集電體用電解銅箔中，厚度優選 為8μπι~35 μπι且具有至少一表面，所述表面的粗糙度Rz為1. 0 μ m~2. 5 μ m。 又，在本專利技術的具有高彈性能及高韌性的負極集電體用電解銅箔中，還包括一鉻 抗氧化層，形成于所述表面上。 而且，在本專利技術的具有高彈性能及高韌性的負極集電體用電解銅箔中，所述鉻抗 氧化層為一鉻酸鹽皮膜。 本專利技術至少具有以下有益效果： 本專利技術的制造方法利用含有特殊添加劑(包含聚醚化合物、活性有機硫化物的磺 酸鹽以及氯）的硫酸銅電解液進行電解電鍍，所析出形成的電解銅箔可具有高彈性能及高 韌性，其中高彈性能的特性可以改善銅箔容易發生變形此一缺陷，高韌性的特性則可以改 善銅箔容易發生斷裂此另一缺陷，因此，本專利技術應用在鋰二次電池的負極集電體上可以達 到維持鋰二次電池的充放電循環特性的優異效果。 以上關于本
技術實現思路
的說明及以下實施方式的說明用以舉例并解釋本專利技術的原 理，并且提供本專利技術的申請專利范圍進一步地解釋。【附圖說明】 圖1為比較例2的電解銅箔的析出面的掃描型電子顯微鏡照片。 圖2為實施例1的具有高彈性能及高韌性的負極集電體用電解銅箔的析出面的掃 描型電子顯微鏡照片。 圖3為實施例1的具有高彈性能及高韌性的負極集電體用電解銅箔經拉伸試驗所 得的應力應變曲線圖。 圖4為實施例2的具有高彈性能及高韌性的負極集電體用電解銅箔經拉伸試驗所 得的應力應變曲線圖。 圖5為實施例3的具有高彈性能及高韌性的負極集電體用電解銅箔經拉伸試驗所 得的應力應變曲線圖。 圖6為實施例4的具有高彈性能及高韌性的負極集電體用電解銅箔經拉伸試驗所 得的應力應變曲線圖。 圖7為實施例5的具有高彈性能及高韌性的負極集電體用電解銅箔經拉伸試驗所 得的應力應變曲線圖。 圖8為比較例1的電解銅箔經拉伸試驗所得的應力應變曲線圖。 圖9為比較例2的電解銅箔經拉伸試驗所得的應力應變曲線圖。【具體實施方式】 本專利技術針對鋰離子二次電池提出一種在電池放電化學反應發生時可作為集中電 子的導體的電解銅箔及其制造方法，本專利技術發現若以含有特殊添加劑的硫酸銅電解液進行 電解電鍍所形成的電解銅箔可具有良好的彈性能及韌性，所述的電解銅箔應用于鋰二次電 池的負極集電體可防止因反復充放電而發生變形或斷裂，從而鋰二次電池的充放電循環特 性可獲得明顯改善。 以下將詳細說明本專利技術的特點及本專利技術所采用的技術手段，本領域的普通技術人 員可由本說明書的內容輕易了解本專利技術的優點和功效，并在不悖離本專利技術的精神下進行各 種修飾與變更，以施行或應用本專利技術的方法。 本專利技術提出一種具有高彈性能及高韌性的負極集電體用電解銅箔的制造方法，包 括先執行第一步驟：以硫酸銅電解液的電解法于一陰極的表面析出形成一電解銅箔，其中 所述硫酸銅電解液包含聚醚化合物、活性有機硫化物的磺酸鹽以及氯；之后再執行第二步 驟：從所述陰極上剝離所述電解銅箔。 于第一步驟中，電解銅箔的制造采用連續生產方式，具體地說，先于旋轉陰極與相 對設置的陽極(如鉛陽極或釕氧化物陽極）之間泵入硫酸銅電解液，接著利用電解反應于陰 極表面析出銅，并將析出的電解銅箔自旋轉陰極上連續剝除并卷取。 在本實施例中，電解銅箔的制造包括銅線溶解、電解液的制造及電解銅箔三道程 序。首先，將銅線置入裝有硫酸的溶解槽內并吹入空氣，使其溶解而形成硫酸銅溶液；接著， 所本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種負極集電體用電解銅箔，其特征在于，所述電解銅箔的彈性能至少大于60KJ/m2，且所述電解銅箔的韌性至少大于1500KJ/m2。

【技術特征摘要】

【專利技術屬性】
技術研發人員：呂明傳，許纮瑋，徐嘉禧，
申請(專利權)人：金居開發銅箔股份有限公司，
類型：發明
國別省市：中國臺灣;71