[发明专利]负极集电体用电解铜箔及其制造方法在审
申请号: | 201410043978.6 | 申请日: | 2014-01-29 |
公开(公告)号: | CN104805478A | 公开(公告)日: | 2015-07-29 |
发明(设计)人: | 吕明传;许纮玮;徐嘉禧 | 申请(专利权)人: | 金居开发铜箔股份有限公司 |
主分类号: | C25D3/38 | 分类号: | C25D3/38;H01M4/66;H01M4/70 |
代理公司: | 北京康信知识产权代理有限责任公司 11240 | 代理人: | 余刚;李静 |
地址: | 中国*** | 国省代码: | 中国台湾;71 |
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摘要: | |||
搜索关键词: | 负极 体用 电解 铜箔 及其 制造 方法 | ||
技术领域
本发明涉及一种电解铜箔,特别是指一种应用于锂二次电池的具有高弹性能及高韧性的负极集电体用电解铜箔及其制造方法。
背景技术
按,锂二次电池多使用于便携式电子产品例如智能型手机、平板电脑、音乐播放器、数码相机等作为其动力源,随着使用者对于便携式电子产品的小型轻量化及高机能化需求,锂二次电池的特性也相对的被要求提升,而锂二次电池的诸多特性中又以电容量、充电速度及充放电的循环次数尤其重要。
以高电容量为目的,目前业界正积极开发具有大幅超越碳材料的理论容量的充放电容量的负极材料,以作为锂二次电池的负极活性物质,其中又以含有硅(Si)与锡(Sn)等可以和锂(Li)进行合金化的金属材料更为受瞩目。
然而,在此类锂离子二次电池的电极中,活性物质(例如硅)于充电过程中会因为吸收储藏锂离子而导致体积膨胀约4倍,并于放电时放出锂离子而收缩。如此反复进行充放电,电活性物质层的体积也会随之膨胀及收缩,造成活性物质微粉化并从集电体剥离。此外,由于电活性物质层紧密接着于集电体,故电活性物质层的体积膨胀、收缩会对集电体产生很大的应力使集电体发生褶皱,更严重的情况下还可能致使集电体的铜箔发生变形、断裂等问题。
另外,传统的锂二次电池在达到快速充电的目标时,往往会遭遇电容量下降、充放电循环的电容量降低的时间提早、电池性能下降等问题。其中会造成电池性能下降的原因,一方面被认为是和铜箔与负极材料的间密合性或表面杂质有关;另一方面则是锂二次电池于充电时锂离子被获取至负极材料,于放电时则释出锂离子。然而,负极材料会在获取锂离子时膨胀并在释出锂离子时会回复原状,电池反复充放电的负荷施加在铜箔上可能使其发生变形,情况严重时甚至会断裂;如此一来,铜箔若发生变形时会从负极材料上剥离,使电池的周期充放电效率下降,而铜箔若发生断裂时会使电池性能无法维持长时间的安定性。
因此,本发明人有鉴于传统的锂二次电池的负极集电体用铜箔实在有其改良的必要性,遂以其多年从事相关领域的创作设计及专业制造经验,积极地针对负极集电体用铜箔特性进行改良研究,在各方条件的审慎考虑下,终于开发出本发明。
发明内容
本发明的主要目的在于,提供一种具有高弹性能及高韧性的负极集电体用电解铜箔及其制造方法,由此方法制得的铜箔具有良好的弹性能及韧性,即便是反复进行电池的充电及放电也不容易发生变形或断裂,因此能显着提升充、放电的循环特性。
为实现上述目的,本发明采用以下技术方案:一种具有高弹性能及高韧性的负极集电体用电解铜箔的制造方法,包括以下步骤:首先,以硫酸铜电解液的电解法于一阴极的表面析出形成一电解铜箔,其中所述硫酸铜电解液包含聚醚化合物、活性有机硫化物的磺酸盐以及氯;接着,从所述阴极上剥离所述电解铜箔。
在本发明的一实施例中,所述硫酸铜电解液中的硫酸浓度为70g/L~100g/L,铜浓度为80g/L~100g/L。
在本发明的一实施例中,所述硫酸铜电解液中的聚醚化合物浓度为50ppm~250ppm,活性有机硫化物的磺酸盐浓度为0.3ppm~10ppm,氯浓度为10ppm~50ppm。
在本发明的一实施例中,所述硫酸铜电解液的电解法系在58℃~62℃的电解液温度下,以50A/dm2~80A/dm2的电流密度进行电解。
在本发明的一实施例中,在从所述阴极上剥离所述电解铜箔的步骤之后,还进一步包括步骤以浸渍法或电解法在所述电解铜箔的至少一表面上形成一铬抗氧化层。
根据上述制造方法,本发明另提出一种具有高弹性能及高韧性的负极集电体用电解铜箔,其特征在于,弹性能为60~100KJ/M2,且韧性至少大于1500KJ/M2。
从机械性质的观点来看,本发明的具有高弹性能及高韧性的负极集电体用电解铜箔在常态下的抗张强度至少大于300N/mm2,且延伸率至少大于10%。
再者,在本发明的具有高弹性能及高韧性的负极集电体用电解铜箔中,厚度优选为8μm~35μm且具有至少一表面,所述表面的粗糙度Rz为1.0μm~2.5μm。
又,在本发明的具有高弹性能及高韧性的负极集电体用电解铜箔中,还包括一铬抗氧化层,形成于所述表面上。
而且,在本发明的具有高弹性能及高韧性的负极集电体用电解铜箔中,所述铬抗氧化层为一铬酸盐皮膜。
本发明至少具有以下有益效果:
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