[发明专利]电解铜箔及其制法

说明书

技术领域

本发明涉及一种电解铜箔及其制法，更具体而言，涉及一种适用于锂离子二次电池的双面光泽电解铜箔及其制法。

背景技术

电解铜箔是以硫酸及硫酸铜所组成的水溶液作为电解液，以铱元素或其氧化物贴覆的钛板做为阳极(dimensionally stable anode,DSA)，以钛制辊筒做为阴极轮(Drum)，于两极间通以直流电，使电解液中的铜离子电解析出在钛制辊筒上，接着将析出的电解铜自钛制辊筒表面剥离并连续收卷进行制造，其中，电解铜箔与钛制辊筒表面接触的面称做“光泽面(S面)”，而将其反面称做“粗糙面(M面)”。通常，电解铜箔S面的粗糙度取决于钛制辊筒表面的粗糙度，因此S面的粗糙度较为固定，而M面的粗糙度则可通过调整硫酸铜电解液条件加以控制。

目前用于制造锂离子二次电池负极用电解铜箔的硫酸铜电解液主要可以分成两大类，一种是所谓的含添加剂系统，即在硫酸铜电解液中加入具有抑制铜离子电解析出的明胶(Gelatin)、羟乙基纤维素(Hydroxyethyl Cellulose；HEC)或聚乙二醇(Polyethylene Glycol；PEG)等有机添加剂及添加具有细晶化效果的3-巯基-1-丙烷磺酸钠(Sodium3-mercaptopropane Sulphonate；MPS)、聚二硫丙烷磺酸钠(bis-(3-soldiumsulfopropyl Disulfide；SPS)等含硫的化合物，藉此降低电解铜箔的M面粗糙度，以获得具有细晶粒结构的双面光泽电解铜箔，这种含添加剂电解液系统所生产的电解铜箔，其抗张强度一般在40kg/mm²以下。另一种则是所谓的无添加剂系统，即硫酸铜电解液中不添加任何的有机添加剂，这种无添加剂系统则刚好和有添加剂系统相反，硫酸铜电解液中的有机物总含量越低，越能得到M面具有低粗糙度且表面无异常凸起颗粒的光泽电解铜箔。虽然无添加剂系统的硫酸铜电解液中不添加任何的有机添加剂，但硫酸铜电解液所使用的铜原料多取材于市售回收的铜线，而那些铜线表面会含有油脂或其它有机物质，当以硫酸溶解后，作为制造电解铜箔的电解液中就会充满油脂或有机杂质等不纯物质，有机不纯物质含量越高，所制得的电解铜箔的M面则会产生越多异常凸起的颗粒，无法获得双面光泽的电解铜箔。

此外，当电解铜箔的M面具有许多异常凸起的颗粒时，常导致电解铜箔后续应用的工艺上有问题，如于铜瘤化处理时M面上异常凸起的颗粒容易诱发尖端放电，造成铜瘤化粒子的异常集中，导致电解铜箔压成基板后容易因为蚀刻不净形成残铜而造成短路，使制得的下游产品良率不佳。

为了减少有机不纯物质对无添加剂系统所生产电解铜箔的M面及物性的影响。日本电解公司在JP3850155、JP3850321中揭示一种去除硫酸铜电解液中有机系不纯物质的方法，在铜线溶解前先进行前处理，于600~900℃温度下燃烧铜线的表面30至60分钟，并以100g/L的硫酸水溶液清洗铜线表面，将铜线表面的有机不纯物质去除掉。另一方面，由上述经前处理铜线制得的硫酸铜电解液，再进一步以臭氧发生装置将油脂或有机杂质等不纯物质分解并使用活性炭过滤装置来吸附去除。但是，此方法虽可有效得到较干净的硫酸铜电解液，但以高温燃烧铜线需耗费大量能源，且以硫酸水溶液清洗铜线的表面虽可去除有机不纯物质，但同样也将少部分铜溶解去除而造成铜的损失。此外，其所使用臭氧为气体，不易停留于硫酸铜电解液中，因此利用臭氧进一步分解有机不纯物质的效率不高且高浓度的臭氧亦对人体造成危害更有安全上的疑虑。

因此，本领域亟需开发一种工艺简单、无安全疑虑、不增加电解液的复杂度，又能制得抗张强度高、热处理后伸长率高、M面粗糙度低且S面及M面粗糙度差极小的适用于锂离子二次电池的电解铜箔。

发明内容

本发明提供一种电解铜箔，具有相对的光泽面(S面)及粗糙面(M面)，其中，该S面及M面的粗糙度(Rz)差为0.5μm以下。本发明的电解铜箔的M面于光入射角为60°条件下，其光泽度为60以上。本发明的电解铜箔的S面及M面粗糙度为1.6μm以下。

本发明的优选实施方式中，本发明的S面及M面的粗糙度为1.6μm以下。本发明的S面及M面皆为光滑表面，因此特别适于锂离子二次电池的应用。

此外，本发明的电解铜箔的抗张强度为45kg/mm²以上，且其经140℃热处理5小时后伸长率为12%以上，同时具有抗张强度及伸长率高，又能达到双面粗糙度皆低且两面的粗糙度相差极小的优异特性，可应用的产业十分广泛。