CN110785515A - 制造电解铜箔的装置 - Google Patents

Abstract

根据本发明的制造电解铜箔的装置，该装置包括：电解池，该电解池包含电解液；内鼓，该内鼓安装在电解液中以部分浸没；外鼓，该外鼓形成为与内鼓的表面接触；对电极，该对电极位于电解池中同时与内鼓隔开预定距离；以及电源单元，该电源单元用于将内鼓和对电极电连接在一起。

Description

制造电解铜箔的装置

技术领域

相关申请的交叉引用

本申请要求于2017年11月9日在韩国知识产权局提交的韩国专利申请No.10-2017-0148728的优先权和权益，其全部内容通过引用并入本文。

本发明涉及一种制造铜箔的装置，并且更具体地说，本发明涉及一种制造电解铜箔的装置。

背景技术

铜箔可以主要用作二次电池或印刷电路板(PCB)的集流器。这种铜箔具有很小的厚度，并且可以通过将转鼓浸入电解液中并且使铜析出的方法获得。也就是说，将转鼓浸入包含铜离子的电解液中，允许电流在一对电极中流动，并且分离析出在转鼓的表面上的铜薄膜，从而获得铜箔。在这种情况下，可以通过转鼓的旋转来连续地制造铜箔。

同时，铜箔在转鼓的表面上产生然后分离，并且受到转鼓的表面状态的影响。

也就是说，当转鼓的表面上有异物时，异物的形状可能会转印到厚度较小的铜箔的表面上，或者铜的晶粒生长可能会不均匀。因此，在铜箔的另一表面与转鼓的表面接触的状态下，铜箔的暴露于空气中的一个表面不与铜箔的从转鼓的表面分离的另一表面接触，因此铜箔的表面具有彼此不同的形状。

当铜箔具有不同的表面特性时，铜箔的表面可能具有不同的光泽度，并且可能出现粘合力差异。特别地，当铜箔用作二次电池的集流器时，形成在铜箔上的活性材料的粘合性降低，导致二次电池的电特性降低。

为了解决这些问题，作为后处理，执行表面蚀刻法、附加涂布法等，但是会增加成本和处理时间。

发明内容

[技术问题]

本发明致力于提供一种制造电解铜箔的装置，该装置能够在需要时容易地制造具有各种形状的表面的铜箔，而无需附加的后处理。

[技术方案]

本发明的示例性实施方式提供了一种制造电解铜箔的装置，包括：电解槽，其容纳电解液；内鼓，其被安装成部分地浸入电解液中；外鼓，其与内鼓的表面接触；对电极，其被定位在电解槽中，并且被定位成与内鼓间隔开预定距离；以及电源单元，其电连接在内鼓和对电极之间。

外鼓可以具有中空管状，并且内鼓可以插入到外鼓中。

外鼓可以具有形成有多个突起的表面，多个突起均具有预定形状。

突起的高度可以为0.5μm至10μm。

多个突起可以以在各个突起之间插入预定间隔的方式布置。

突起之间的间隔可以为5μm至100μm。

在垂直于内鼓的表面的方向上截取的突起的横截面可以是包括三角形形状和四边形形状的多边形形状或者是包括半球形形状的弯曲形状。

外鼓可以由导电材料形成。

导电材料可以是选自以下材料所组成的组中的任何一种材料：Ti基材料、Zr基材料、Fe基材料、Ni基材料、Pb基材料、C基材料、Si基材料或其合金；或者导电聚合物材料。

[有益效果]

如在本发明中那样，当使用外鼓时，可以在不进行附加处理的情况下制造铜箔。

此外，通过使形成在外鼓的表面上的粗糙度的形状多样化，可以容易地制造具有各种表面特性的铜箔。

附图说明

图1是示出根据本发明的示例性实施方式的制造电解铜箔的装置的示意图。

图2是根据本发明的示例性实施方式的突起的截面图。

图3是描述根据本发明的示例性实施方式的突起的布置的视图。

图4是描述使用图1的制造电解铜箔的装置来制造铜箔的方法的视图。

具体实施方式

在下文中，将参照附图详细地描述本发明的实施方式，使得本领域技术人员可以容易地实践本发明。然而，本发明可以以各种不同的形式实现，并且不限于本文描述的示例性实施方式。

为了清楚地描述本公开，将省略与描述无关的部分，并且在整个说明书中相似的部分将由相似的附图标记表示。另外，为了避免部件之间的混淆，可以使用“第一”、“第二”、“第三”等。

此外，为了便于解释，所示的每个部件的尺寸和厚度是随机表示的，但是本发明不限于此。

在下文中，将参照附图描述根据本发明的制造电解铜箔的装置。

图1是示出根据本发明的示例性实施方式的制造电解铜箔的装置的示意图，图2是根据本发明的示例性实施方式的突起的截面图，并且图3是描述根据本发明的示例性实施方式的突起的布置的视图。

如图1所示，根据本发明的示例性实施方式的制造电解铜箔的装置100包括：第一转鼓10、容纳电解液22的电解槽20和第二转鼓30，第一转鼓10部分地浸入电解液22中。

在制造电解铜箔的装置100中，通过允许电流在两个电极之间流动使金属以薄膜形式析出在电极的表面上，并且析出的金属与电极分离，从而获得金属薄膜。第一转鼓10可以是金属，即析出有铜的负极。

第一转鼓10包括内鼓10a和外鼓10b。外鼓10b可以具有中空管状，并且内鼓10a可以插入到外鼓10b中。在这种情况下，优选将内鼓10a插入到外鼓10b中，使得内鼓10a的外表面与外鼓10b的内表面直接接触。

因此，可以通过在外鼓10b单独形成之后将内鼓10a插入到外鼓10b中或者通过将板状金属附接到内鼓10a的外侧以包围内鼓10a的外侧来形成外鼓10b。

在这种情况下，外鼓10b可以包围内鼓10a，同时紧密地粘附到内鼓10a上。外鼓10b可以具有可以形成粗糙度的厚度(例如1mm至50mm)。

同时，外鼓10b的一个表面具有粗糙图案，并且粗糙图案可以是突起均具有预定形状并且规则布置的图案。

如图2和图3所示，突起12可以具有在电池箔中形成图案的高度，并且可以以在其间插入间隔的方式布置。作为示例，突起12从外鼓10b的表面以0.5μm至10μm的高度H突出，并且相邻突起之间的间隔S可以是5μm至100μm。

沿与内鼓的表面垂直的方向截取的突起12的横截面可以是多边形形状(诸如三角形和四边形)或者弯曲形状(诸如半球形、椭圆形和圆形)。

突起12可以以各种方法形成。根据突起12的期望形状，可以通过选择性地使用以下方法来形成突起：例如，机械抛光法、打磨法等用于蚀刻金属的方法；沉积法，其中非导电材料设置在与导电材料上的期望图案相对的位置处，并且执行部分沉积；构图法，其中聚合物框架填充有金属并且聚合物在高温下燃烧以仅留下金属；以及光刻法，其中将金属薄膜施加到精密聚合物图案上并移除聚合物以形成金属薄膜图案。

参照图1，由于第一转鼓10在该第一转鼓10浸入电解液中的状态下旋转，因此作为第一转鼓10的材料，可以使用耐腐蚀和高强度的材料，所述耐腐蚀和高强度的材料为选自以下材料所组成的组中的任何一种：金属材料(诸如Ti基材料、Zr基材料、Fe基材料、Ni基材料或Pb基材料)、非金属材料(诸如C基材料或Si基材料)或其合金、或者导电聚合物材料。在这种情况下，内鼓10a和外鼓10b可以由不同的金属形成，但是不限于此，也可以由相同的金属形成。

电解槽20容纳电解液22以形成铜箔，并且对电极(counter electrode)24可以安装在电解槽20中。对电极24被安装成面向负极，并且可以是与负极极性相反的正极(cathode)。

可以填充电解液22以与第一转鼓10的下表面接触，并且优选地，将电解液填充到与第一转鼓的下表面的接触面积最大的高度。

对电极24可以沿具有圆形横截面的第一转鼓10的外周表面形成，并且可以具有包围第一转鼓10的下部的形式的半球形横截面。对电极24被定位成与第一转鼓10间隔开预定距离，并且电解液22可以在其间流动。电解液22可以通过安装在外部的泵40供应并且可以循环。

电解液22可以是含有硫酸铜作为主要成分的电解液，铜箔可以通过由反应式(i)、(ii)和(iii)表示的反应被析出。

(i)CuSO₄+2e^-+2H⁺→Cu+H₂SO₄(转鼓中的反应)

(ii)H₂O→2H⁺+1/2O₂+2e(对电极中的反应)

(iii)CuSO₄+H₂O→Cu+H₂SO₄+1/2O₂(整体反应)

铜箔的厚度可以根据电解液22的浓度、电流密度等而改变，例如，铜箔的厚度可以是5μm至100μm。

从第一转鼓10连续排出的铜箔缠绕在第二转鼓30周围。多个辊(未示出)可以设置在第一转鼓10和第二转鼓30之间，从而控制缠绕在第二转鼓30周围的铜箔的张力。

当使用上述制造电解铜箔的装置时，可以制造具有粗糙表面的铜箔50。

图4是描述使用图1的制造电解铜箔的装置制造铜箔的方法的视图。

参照图4，将以硫酸铜作为主要成分的电解液22填充在电解槽20中，并且安装第一转鼓10，使得第一转鼓10的下部部分地浸入电解槽20的电解液中。

此外，当第一转鼓10和对电极24彼此电连接并且允许电流经过电源单元1000在她们之间流动时，通过由上述反应式表示的反应在第一转鼓10的表面上析出铜。

铜在第一转鼓10的旋转期间连续地析出，以薄膜形式形成在第一转鼓10的表面上，并缠绕在第二转鼓30周围，从而制造出铜箔卷。

如在上述示例性实施方式中那样，通过使用包括具有特定图案的外鼓的第一转鼓10，可以将在外鼓的表面上形成的特定图案转印到铜箔的表面。

由于这种粗糙度均匀地形成在铜箔的表面上，所以可以防止传统鼓的表面由于抛光痕迹的转印而不均匀。因此，不存在用于处理铜箔表面的附加工艺。

此外，在铜箔表面上形成的均匀粗糙度可以防止铜箔的粘合力由于铜箔的不均匀表面而降低。

因此，考虑到各种特性，可以使用具有突起的外鼓来容易地制造铜箔，所述突起的布置和形状根据铜箔的期望粘合性和光泽度而改变。

尽管以上对本发明的优选实施方式进行了说明，但是本发明并不限于此，在权利要求书、具体实施方式以及所附附图的范围内可以进行各种变更和修改，而且这些变更当然也属于本发明的范围内。

<附图标记说明>

10：第一转鼓

10a：内鼓

10b：外鼓

20：电解槽

30：第二转鼓

40：泵

50：铜箔

Claims (9)

1.一种制造电解铜箔的装置，所述装置包括：

电解槽，所述电解槽容纳电解液；

内鼓，所述内鼓被安装成部分地浸入所述电解液中；

外鼓，所述外鼓与所述内鼓的表面接触；

对电极，所述对电极被定位在所述电解槽中，并且被定位成与所述内鼓间隔开预定距离；以及

电源单元，所述电源单元电连接在所述内鼓与所述对电极之间。

2.根据权利要求1所述的装置，其中：

所述外鼓具有中空管状，并且所述内鼓插入到所述外鼓中。

3.根据权利要求1所述的装置，其中：

所述外鼓具有形成有多个突起的表面，所述多个突起均具有预定形状。

4.根据权利要求3所述的装置，其中：

所述突起的高度为0.5μm至10μm。

5.根据权利要求3所述的装置，其中：

所述多个突起以在各个突起之间插入预定间隔的方式布置。

6.根据权利要求5所述的装置，其中：

所述突起之间的所述间隔为5μm至100μm。

7.根据权利要求3所述的装置，其中：

在与所述内鼓的表面垂直的方向上截取的所述突起的横截面是包括三角形形状和四边形形状的多边形形状或者是包括半球形形状的弯曲形状。

8.根据权利要求1所述的装置，其中：

所述外鼓由导电材料形成。

9.根据权利要求8所述的装置，其中：

所述导电材料是选自由以下材料所组成的组中的任何一种材料：Ti基材料、Zr基材料、Fe基材料、Ni基材料、Pb基材料、C基材料、Si基材料或其合金；或者导电聚合物材料。

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