KR102032265B1 - Method for producing porous copper for a negative electrode current collector of a lithium secondary battery, and porous copper produced therefrom, and a negative electrode current collector of a lithium secondary battery - Google Patents

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Abstract

The present invention relates to a method for manufacturing porous copper used for an electronic part, an electronic device heat radiating element, and a negative current collector of a lithium secondary battery, capable of providing an increased tensile strength without using toxic gas in a manufacturing process, and porous copper and a negative current collector of a lithium secondary battery manufactured thereby. More specifically, according to the present invention, the method comprises the steps of: (B) performing copper electroless plating for a prepared porous organic body; (C) performing copper electrolyte plating for the acquired product to manufacture a half-finished product; (D), which is a heat treatment step of the half-finished product, incompletely burning the half-finished product to remove the porous organic body, performing oxidation in an oxidation atmosphere to remove carbon, and performing sintering in an inert atmosphere; (E) performing partial copper plating, partial overlapping rolling, or partial plating/partial overlapping rolling for the acquired product; and (F) performing final rolling.

Description

리튬이차전지 음극 집전체용 다공성 구리의 제조 방법 및 이에 따라 제조된 다공성 구리 및 리튬이차전지 음극 집전체{METHOD FOR PRODUCING POROUS COPPER FOR A NEGATIVE ELECTRODE CURRENT COLLECTOR OF A LITHIUM SECONDARY BATTERY, AND POROUS COPPER PRODUCED THEREFROM, AND A NEGATIVE ELECTRODE CURRENT COLLECTOR OF A LITHIUM SECONDARY BATTERY}METHOD FOR PRODUCING POROUS COPPER FOR A NEGATIVE ELECTRODE CURRENT COLLECTOR OF A LITHIUM SECONDARY BATTERY, AND POROUS COPPER PRODUCED THEREFROM, AND A NEGATIVE ELECTRODE CURRENT COLLECTOR OF A LITHIUM SECONDARY BATTERY}

본 발명은 리튬이차전지 음극 집전체용 다공성 구리의 제조 방법 및 이로부터 제조된 다공성 구리 및 리튬이차전지 음극 집전체에 관한 것이다. The present invention relates to a method for producing porous copper for a lithium secondary battery negative electrode current collector and a porous copper and a lithium secondary battery negative electrode current collector prepared therefrom.

다공성 구리(porous copper)은 금속 재료 내부에 수많은 기포를 가진 형태로서, 통상 구리 폼(Cu foam)으로도 지칭된다. 열린 기공 구조를 갖는 다공성 구리는 구조가 안정하며, 단위 체적당 표면적의 비가 극도로 크면서도 경량이라는 우수한 특성 때문에, 리튬이차전지 배터리 전극, 연료전지의 부품, 매연 여과장치용 필터, 오염 제어 장치, 촉매 지지체, 오디오 부품, 히트 싱크(heat sink)와 같은 다양한 산업 분야에 적용될 수 있다.Porous copper is a form having numerous bubbles inside a metal material, also commonly referred to as Cu foam. Porous copper with an open pore structure is stable in structure, and has a very large and light weight ratio of surface area per unit volume. Therefore, lithium secondary battery battery electrodes, fuel cell components, filters for soot filtration devices, pollution control devices, In various industries such as catalyst supports, audio components, heat sinks Can be applied.

다공성 구리를 제조하는 방법으로는, 구리 분말을 원료로 사용하여 내부에 기공이 유지되도록 성형하여 얻는 방법, 구리 용탕에 기포를 생성시키면서 응고하는 발포 방법 및 폴리우레탄 폼 등의 다공성 모재에 구리를 도금한 후 열 분해하여 모재를 제거하는 방법 등이 공업적으로 이용되고 있다. As a method for producing porous copper, copper powder is used as a raw material to obtain pores inside the mold, and a method of forming a foam in the molten copper while solidifying while foaming and plating porous copper on a porous base material such as polyurethane foam After that, thermal decomposition to remove the base metal is used industrially.

구리 분말을 원료로 사용하여 다공성 구리를 제조하는 방법은 구리 분말을 기계적으로 압출 또는 사출 후 열처리하는 비교적 단순한 공정을 가지는 장점은 있으나, 실제로 분말들이 서로 결합하였을 때 생기는 빈 공간이 그리 크지 않기 때문에 이 방법을 사용할 경우 공극율 50% 이상의 다공성 금속 재료를 제조하기가 불가능한 단점이 있다.The method of producing porous copper using copper powder as a raw material has the advantage of having a relatively simple process of mechanically extruding or injecting and heating the copper powder, but in practice, since the empty spaces generated when the powders are bonded to each other are not so large. The method has a disadvantage in that it is impossible to produce a porous metal material having a porosity of 50% or more.

또한, 구리 용탕에 기포를 생성시키는 발포 금속 제조법은 공극율이 비교적 큰 다공성 금속의 제조가 가능하나 구리를 용융시키기 위한 충분한 고온을 유지하여야 하기 때문에 에너지 비용이 많이 들고, 특히 발포 공정의 특성상 기포 크기를 일정하게 제어하는 것이 사실상 불가능하기 때문에 제품의 균질도가 크게 떨어지는 점과 얇은 소재(5T(=mm) 이하)를 제조하기 어렵다는 단점이 있다. In addition, the foamed metal manufacturing method that generates bubbles in the molten copper is capable of producing a porous metal having a relatively large porosity, but it is expensive in energy because it must maintain a high temperature enough to melt the copper, in particular the bubble size due to the nature of the foaming process Since it is virtually impossible to control constantly, there are disadvantages in that the homogeneity of the product is greatly reduced and it is difficult to manufacture thin materials (5T (= mm) or less).

또한, 다공성 모재에 구리를 도금한 후 열분해하여 모재를 제거하는 방법은, 폴리우레탄(PU) 폼 등의 다공성 모재에 전도성을 부여하는 공정과 도금 공정을 주 공정으로 한다. 상기 다공성 구리의 제조 방법은 비교적 간단하면서 두께 조절이 가능하고, 높은 비표면적과 공극율을 갖는 제품을 생산할 수 있다는 장점이 있다. 그러나, 지지체로 사용된 폴리우레탄 폼의 제거 및 도금 입자의 소결 열처리시 고온 장시간의 열처리가 필요하고, 폴리우레탄 폼을 완전 제거시키기 위해서 H2, CO, CH4와 같은 유해 가스를 사용해야 되는 문제로 인해, 상용화에 큰 어려움을 겪고 있다.In addition, the method of removing the base material by thermal decomposition after plating copper on the porous base material, the main process is a step of imparting conductivity to the porous base material such as polyurethane (PU) foam and the like. The method of manufacturing the porous copper is relatively simple, the thickness can be adjusted, there is an advantage that can produce a product having a high specific surface area and porosity. However, when removing the polyurethane foam used as a support and sintering heat treatment of the plated particles, a high temperature and long heat treatment are required, and in order to completely remove the polyurethane foam, harmful gases such as H 2 , CO, and CH 4 must be used. Due to this, there is a great difficulty in commercialization.

최근에는 원소의 용해도 차이를 이용한 탈합금법(de-alloying), CuO를 동결 후 환원시키는 동결주조법(freezing-casting) 등 다양한 방법들이 연구되고 있으나, 가격, 생산성 등을 고려할 때 상용화시키기 위해서는 다공성 구리의 제조 방법 측면에서 아직 더 많은 연구가 필요한 상황이다.Recently, various methods such as de-alloying and freezing-casting that reduce CuO after freezing using element solubility difference have been studied. However, in consideration of price and productivity, porous copper is required for commercialization. More research is still needed in terms of manufacturing method.

한편, 최근 리튬이차전지(lithium secondary battery)의 고용량 및 고출력 성능을 확보하기 위하여 집전체를 다공성 구리로 제조하고자 하는 연구가 진행되고 있다. On the other hand, in order to secure the high capacity and high output performance of the lithium secondary battery (lithium secondary battery), a study to manufacture a current collector made of porous copper has been in progress.

특히 리튬이차전지에서 집전체는 리튬이차전지의 활물질 소재(음극 및 양극 소재)에서 발생한 전자를 수집하여 외부 회로로 전달하는 동시에 전극 활물질의 전극 매트릭스 역할을 하므로, 전기차(electric vehicle, EV) 및 에너지 저장 시스템(energy saving system, ESS) 등과 같은 중대형 전자기기에 사용되는 리튬이차전지의 급속 충전 성능을 비약적으로 향상시킬 수 있는 핵심 구성 요소이다. In particular, in the lithium secondary battery, the current collector collects electrons generated from the active material (cathode and cathode material) of the lithium secondary battery, transfers them to an external circuit, and acts as an electrode matrix of the electrode active material. It is a key component that can drastically improve the fast charging performance of lithium secondary batteries used in medium and large electronic devices such as energy saving systems (ESS).

그러나, 다공성 구리는 인장력을 가하는 경우 하중이 두께 또는 폭이 얇은 쪽으로 집중되어 하중의 병목 현상으로 인해, 벌크(bulk) 유형의 구리보다 인장강도가 현저히 떨어지므로, 활물질 코팅시 롤-투-롤(roll-to-roll) 방식을 적용하는 실제 배터리 제조 공정에 적용이 불가능하다. 뿐만 아니라, 전극(활물질 및 집전체)에서 생성한 전자(전류)를 외부 도선으로 이동시킬 수 있도록 다공성 구리 일측면에 추가적인 전극 탭이 부착되어야 하므로, 이를 위한 추가 공정을 필요로 하여 제조 단가 상승의 주 요인으로 작용한다. 따라서, 상기 다공성 구리 제조 방법의 상용화와 더불어, 리튬이차전지의 집전체에 적합한 우수한 특성을 가진 다공성 구리의 제조를 위해서는, 다공성 구리의 인장강도의 개선 및 전극체와 전극탭이 일체형 구조인 다공성 구리의 제조 기술의 개발이 절실히 필요하다. However, porous copper has a significantly lower tensile strength than bulk-type copper due to the bottleneck of the load due to the load being concentrated in the thickness or thinner width when the tensile force is applied. It is not applicable to the actual battery manufacturing process using the roll-to-roll method. In addition, an additional electrode tab must be attached to one side of the porous copper to move electrons (current) generated from the electrodes (active material and current collector) to the external conductor, which requires an additional process for this. It acts as a major factor. Therefore, in order to commercialize the porous copper manufacturing method, and to manufacture porous copper having excellent characteristics suitable for the current collector of a lithium secondary battery, improvement of tensile strength of the porous copper and porous copper having an integrated structure of the electrode body and the electrode tab Development of manufacturing technology is urgently needed.

지금까지 다공성 금속을 제조하기 위한 방법과 다공성 금속을 리튬이차전지 음극 집전체에 적용하기 위해 하기와 같은 특허들이 출원된 바 있다.Until now, the following patents have been applied for a method for manufacturing a porous metal and for applying the porous metal to a lithium secondary battery negative electrode current collector.

대한민국 공개특허 제10-2010-0097575호에서는 PVD(plasma vapor deposition)와 전기도금을 이용한 철 폼의 제조 방법이 개시되어 있다. 하지만 PVD에 의한 제조 단가 증가, 4단계로 진행되는 승온과 냉각의 과정 및 수소를 사용하는 고온 장시간의 열처리로 인해, 폭발의 위험성이 증가하고 생산성이 급격히 감소되는 단점이 있다. Korean Patent Laid-Open Publication No. 10-2010-0097575 discloses a method for producing iron foam using plasma vapor deposition (PVD) and electroplating. However, due to the increase in manufacturing cost by PVD, the process of temperature rising and cooling in four stages, and the high temperature and long heat treatment using hydrogen, the risk of explosion increases and productivity is sharply reduced.

대한민국 등록 특허 제10-1520345호에서는 리튬이차전지 음극 집전체 적용을 위해 입체형 다공질체의 일면 또는 양면에 적층되는 활물질층을 포함하고 있으며, 상기 적층된 활물질층을 포함하는 입체형 다공질체의 주변부에 집전체가 형성되는 구성을 개시하였다. 그러나 상기 방법은 입체형 다공질체와 금속 박막 모두가 필요하며, 이들의 부착을 포함한 어셈블리 제조 공정이 추가되고, 상기 제조된 어셈블리에 추가로 탭을 부착하여야 하기 때문에 제조 단가 상승 및 생산성 감소가 불가피한 단점이 있다.Korean Patent Registration No. 10-1520345 includes an active material layer laminated on one or both surfaces of a three-dimensional porous body for application of a lithium secondary battery negative electrode current collector, and is collected at the periphery of the three-dimensional porous body including the stacked active material layer. The structure in which the whole is formed was disclosed. However, the method requires both a three-dimensional porous body and a thin metal film, and an assembly manufacturing process including attachment thereof is added, and an additional tab must be attached to the manufactured assembly, thereby increasing manufacturing cost and decreasing productivity. have.

본 발명은 제조 공정에서 유해 가스를 사용하지 않으면서, 인장강도가 개선된, 친환경 고강도 리튬이차전지 음극 집전체용 다공성 구리를 제조하는 방법 및 상기 방법으로 제조된 다공성 구리 및 리튬이차전지 음극 집전체를 제공하고자 한다.The present invention is a method for producing a porous copper for environmentally friendly high-strength lithium secondary battery negative electrode collector with improved tensile strength without using harmful gas in the manufacturing process and the porous copper and lithium secondary battery negative electrode current collector prepared by the above method To provide.

본 발명에 따른 리튬이차전지 음극 집전체용 다공성 구리의 제조 방법은 (A) 유기 다공체를 준비하는 단계; (B) 준비된 유기 다공체를 전처리하고, 이어서 구리 무전해 도금하는 단계로, 구리 무전해 도금은 상기 유기 다공체를 20℃ 내지 30℃의 황산동 무전해 도금액에 30초 내지 10분간 침지시켜 실시되는 것인 단계; (C) 수득된 생성물을 구리 전해 도금하여 구리가 전해 도금된 반제품을 제조하는 단계로, 구리 전해 도금은 상기 생성물을 황산동 전해 도금액에서 침지하여 0.1 내지 100A/dm2의 전류밀도로 10분 내지 10시간 동안 구리를 전해 도금하여 실시되는 것인 단계; (D) 상기 반제품의 열처리 단계로, 상기 반제품을 불완전 연소시켜 유기 다공체를 제거하고, 산화 분위기에서 산화시켜 탄소를 제거하고, 이어서 불활성 분위기에서 소결하는 단계로서, 상기 불완전 연소는 N2 불활성 분위기에서 300℃ 내지 600℃로 5℃/min의 승온 속도로 열처리하여 유기 다공체를 분해하여 탄소만 표면층에 남기고, 산화는 불완전 연소 이후 N2 가스의 주입을 중단하고 1분 내지 20분간 유지하고, 소결은 N2 불활성 분위기에서 3℃/min의 승온 속도로 850℃ 내지 950℃까지 가열된 후 1분 내지 20분 동안 유지하는 것인 단계; (E) 수득된 생성물에 구리를 부분 도금하거나, 부분 겹침 압연하거나, 또는 부분 도금 및 부분 겹침 압연하는 단계; 및 (F) 최종 압연하는 단계를 포함한다. Method for producing a porous copper for lithium secondary battery negative electrode collector according to the present invention comprises the steps of (A) preparing an organic porous body; (B) pre-treating the prepared organic porous body, followed by copper electroless plating, wherein copper electroless plating is performed by immersing the organic porous body in a copper sulfate electroless plating solution at 20 ° C. to 30 ° C. for 30 seconds to 10 minutes. step; (C) copper electroplating the obtained product to produce a semi-electrolytic copper plated product, copper electroplating is immersed in a copper sulfate electrolytic plating solution, the product is 10 minutes to 10 minutes at a current density of 0.1 to 100 A / dm 2 Performing by electroplating copper for time; (D) heat treatment of the semifinished product, incomplete combustion of the semifinished product to remove the organic porous body, oxidation in an oxidizing atmosphere to remove carbon, and then sintering in an inert atmosphere, wherein the incomplete combustion is carried out in an N 2 inert atmosphere. Heat treatment at a temperature increase rate of 5 ℃ / min from 300 ℃ to 600 ℃ to decompose the organic porous body, leaving only carbon in the surface layer, oxidation stops the injection of N 2 gas after incomplete combustion, and maintained for 1 to 20 minutes, sintering Heating at 850 ° C. to 950 ° C. at an elevated temperature rate of 3 ° C./min in an N 2 inert atmosphere and then holding for 1 to 20 minutes; (E) partly plating, partly rolling, or partly plating and partly rolling the copper on the obtained product; And (F) final rolling.

상기 유기 다공체는 열린 기공(open cell) 형태일 수 있다. 상기 (B) 무전해 도금 단계에 의해 형성된 구리 도금 층의 두께는 0.5㎛ 내지 5.0㎛일 수 있다. 상기 (B) 무전해 도금 단계에서, 전처리는 감응화 처리 및 활성화 처리를 포함할 수 있다. 상기 (D) 반제품의 열처리 단계 이후, 생성물의 표면은 Cu 99.6 중량% 이상일 수 있다. 상기 단계 (E)는 이전 단계에서 수득된 생성물의 전체 면적의 1% 내지 49%를 부분 도금 또는 부분 겹침 압연 또는 둘 다를 실시할 수 있다. 상기 단계 (E)는 압연 방향 또는 폭의 수직 방향으로 띠 모양의 부분 도금 또는 부분 겹침 압연 또는 둘 다를 실시한 형태일 수 있다. 부분 도금은 소결이 완료된 다공성 구리 시트 폭의 수직방향으로 0.1 내지 100A/dm2 전류밀도로 10분 내지 10시간 동안 실시될 수 있다. 상기 단계 (E)는 겹쳐진 다공성 구리의 전체 두께에 대해 80% 내지 99%의 압하율로 압연할 수 있다. 부분 겹침 압연은, 소결이 완료된 다공성 구리 시트 폭의 수직방향으로 기공 크기 1mm 이하, 공극률 98% 이하의 추가적인 다공성 구리를 부분적으로 겹쳐서 압연할 수 있다. The organic porous body may be in the form of open pores. The thickness of the copper plating layer formed by the (B) electroless plating step may be 0.5 μm to 5.0 μm. In the electroless plating step (B), the pretreatment may include an induction treatment and an activation treatment. After the heat treatment step (D) the semi-finished product, the surface of the product may be at least 99.6% by weight of Cu. Step (E) may be carried out from 1% to 49% of the total area of the product obtained in the previous step by partial plating or partial overlap rolling or both. The step (E) may be in the form of a band-shaped partial plating or partial overlap rolling or both in the rolling direction or the vertical direction of the width. The partial plating may be performed for 10 minutes to 10 hours at a current density of 0.1 to 100 A / dm 2 in the vertical direction of the width of the sintered porous copper sheet. Step (E) may be rolled at a reduction ratio of 80% to 99% with respect to the total thickness of the overlapped porous copper. The partial overlap rolling may roll additionally overlapping additional porous copper having a pore size of 1 mm or less and a porosity of 98% or less in the vertical direction of the width of the sintered porous copper sheet.

본 발명은 상술한 리튬이차전지 음극 집전체용 다공성 구리의 제조 방법에 의해 제조되고, 폭 100mm 이상, 및 두께 0.01mm 이상이고, 폭 30mm인 시편으로 인장력 측정시 인장강도가 50N 이상이고, 전계 방출형 주사 전자 현미경(FE-SEM)으로 결정입도 해석법에 의해 측정한 결정 입경에 있어서, 평균 결정 입경이 0.1㎛ 내지 100㎛인 다공성 구리를 포함한다. 상기 다공성 구리의 미겹침 압연부 또는 미도금부는 가로 및 세로 1cm 규격으로 측정시 중량이 0.0448g 이하일 수 있다. 겹침 압연부 절단면은 밀착 형태의 구조를 가질 수 있다. The present invention is prepared by the above-described method for manufacturing a porous copper for a lithium secondary battery negative electrode current collector, a specimen having a width of 100mm or more, and a thickness of 0.01mm or more and a width of 30mm with a tensile strength of 50N or more when measuring the tensile force, the field emission In the crystal grain diameter measured by the crystal grain size analysis method with a type | mold scanning electron microscope (FE-SEM), porous copper whose average grain size is 0.1 micrometer-100 micrometers is contained. The overlapping rolled portion or the unplated portion of the porous copper may have a weight of 0.0448g or less when measured by a horizontal and vertical 1cm standard. The overlap rolling section cut surface may have a structure of close contact.

본 발명은 상술된 다공성 구리의 미겹침 압연부 또는 미도금부는 활물질 슬러리를 충전하여 전극부로 하고, 겹침부 또는 도금부는 전극탭으로 하여, 일체형으로 제조한 리튬이차전지 음극 집전체를 포함한다.The present invention includes a lithium secondary battery negative electrode current collector which is integrally manufactured by using the above-described unrolled rolled portion or unplated portion of porous copper as an electrode portion by filling an active material slurry, and the overlapped portion or plated portion as an electrode tab.

본 발명은 리튬이차전지 음극 집전체용 다공성 구리의 제조 공정에서 CH4, CO, H2 등의 유해한 가스를 사용하지 않는다. 본 발명에 따르는 리튬이차전지 음극 집전체용 다공성 구리의 제조 방법은 제조 시간 및 제조 단가를 감소시킬 수 있다.The present invention does not use harmful gases such as CH 4 , CO, H 2 in the manufacturing process of porous copper for a lithium secondary battery negative electrode current collector. The method of manufacturing porous copper for a lithium secondary battery negative electrode current collector according to the present invention can reduce manufacturing time and manufacturing cost.

도 1은 본 발명에 따르는 다공성 구리의 제조 방법의 예시적인 순서도이다.
도 2는 본 발명에 따르는 다공성 구리의 제조 방법에 따라서, 예컨대 실시예 1에서 (D) 반제품의 열처리 단계(즉, 불완전 연소, 산화 및 소결)의 공정 조건을 예시하는 열처리 공정 그래프이다.
도 3는 본 발명의 실시예에 따른 겹침압연 공정 모식도이다.
도 4는 부분 겹침 압연 공정으로 제조된 다공성 구리의 표면(상면)을 광학 현미경으로 관찰한 사진이다.
도 5는 본 발명의 실시예 3에 따라 제조된 Cu 폼의 겹침 압연부(a)와 미겹침 압연부(b)를 광학 현미경으로 관찰한 조직 사진이다.
도 6은 본 발명에 따르는 다공성 구리의 제조 방법에 의해 수득되는 다공성 Cu 폼의 강도 증대부(=부분 도금부, 또는 겹침 압연부)와 강도 미증대부(=도금 또는 겹침 압연이 되지 않은 부분)의 차이를 설명하는 모식도이다.
도 7은 본 발명의 실시예 1에 따라 제조된 다공성 구리의 사진이다.
도 8은 부분 겹침 압연 실시 유무에 따른 다공성 구리의 인장강도 비교 그래프이다.
도 9는 본 발명의 실시예 1의 제조 방법에 따라 제조된 다공성 구리의 표면 FE-SEM 사진이다.
도 10은 본 발명의 실시예 2에 따라 제조된 다공성 구리의 표면 성분을 분석한 EDS 측정 결과 그래프이다.
도 11은 각각 실시예 1(a) 및 비교예 3(b) 및 비교예 4(c)의 방법으로 제조된 다공성 구리의 표면 형상을 FE-SEM으로 촬영한 사진이다.
도 12는 본 발명에 따르는 다공성 구리의 제조 방법 중 (C) 전해 도금 후의 표면 형상을 FE-SEM으로 관찰하고 두께를 측정한 사진이다. 각 상단에 작은 이미지는 x500 배율이고, 하단에 더 큰 이미지는 x35 배율이다.
1 is an exemplary flow chart of a method for producing porous copper according to the present invention.
FIG. 2 is a heat treatment process graph illustrating the process conditions of the heat treatment step (ie, incomplete combustion, oxidation and sintering) of (D) semifinished product, for example in Example 1, according to the method for producing porous copper according to the present invention.
Figure 3 is a schematic diagram of the stack rolling process according to an embodiment of the present invention.
4 is a photograph of the surface (upper surface) of the porous copper produced by the partial overlap rolling process under an optical microscope.
5 is a structure photograph of the overlap rolling part (a) and the overlap rolling part (b) of the Cu foam prepared according to Example 3 of the present invention under an optical microscope.
Fig. 6 shows the difference between the strength increasing portion (= partial plating portion or overlap rolling portion) and the strength non-increasing portion (= portion not plating or overlap rolling) of the porous Cu foam obtained by the method for producing porous copper according to the present invention. It is a schematic diagram explaining.
7 is a photograph of a porous copper prepared according to Example 1 of the present invention.
8 is a graph comparing the tensile strength of porous copper with or without partial overlap rolling.
9 is a surface FE-SEM photograph of the porous copper prepared according to the manufacturing method of Example 1 of the present invention.
10 is a graph of EDS measurement results of analyzing surface components of porous copper prepared according to Example 2 of the present invention.
11 is a photograph taken by FE-SEM of the surface shape of the porous copper prepared by the method of Example 1 (a), Comparative Example 3 (b) and Comparative Example 4 (c), respectively.
12 is a photograph of observing the surface shape after electrolytic plating (C) in the method for producing porous copper according to the present invention with FE-SEM and measuring the thickness thereof. The smaller image at each top is x500 magnification, and the larger image at the bottom is x35 magnification.

이하, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 이해하고 실시할 수 있도록 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 그러나, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 하기 내용으로부터 본 발명의 범위 내에서 여러 가지 변형된 형태로 구현할 수 있으며, 따라서 여기에서 설명하는 실시양태로 한정하려는 것은 아니다.Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings so that those skilled in the art can easily understand and implement the present invention. However, one of ordinary skill in the art to which the present invention pertains may implement in various modified forms within the scope of the present invention from the following description, and thus are not intended to be limited to the embodiments described herein.

본 발명에 따른 다공성 구리의 제조 방법은, (A) 유기 다공체를 준비하는 단계; (B) 유기 다공체를 구리 무전해 도금하는 단계로, 구리 무전해 도금은 상기 유기 다공체를 20℃ 내지 30℃의 황산동 무전해 도금액에 30초 내지 10분간 침지시켜 실시되는 것인 단계; (C) 수득된 생성물을 구리 전해 도금하여 구리가 전해 도금된 반제품을 제조하는 단계로, 구리 전해 도금은 상기 생성물을 황산동 전해 도금액에서 침지하여 0.1 내지 100A/dm2의 전류밀도로 10분 내지 10시간 동안 구리를 전해 도금하여 실시되는 것인 단계; (D) 상기 반제품의 열처리 단계로, 상기 반제품을 불완전 연소시켜 유기 다공체를 제거하고, 산화 분위기에서 산화시켜 탄소를 제거하고, 이어서 불활성 분위기에서 소결하는 단계로서, 상기 불완전 연소는 N2 불활성 분위기에서 300℃ 내지 600℃로 5℃/min의 승온 속도로 열처리하여 유기 다공체를 분해하여 탄소만 표면층에 남기고, 산화는 불완전 연소 이후 N2 가스의 주입을 중단하고 1분 내지 20분간 유지하고, 소결은 N2 불활성 분위기에서 3℃/min의 승온 속도로 850℃ 내지 950℃까지 가열된 후 1분 내지 20분 동안 유지하는 것인 단계; (E) 수득된 생성물에 구리를 부분 도금하거나, 부분 겹침 압연하거나, 또는 부분 도금 및 부분 겹침 압연하는 단계, 및 (F) 최종 압연 단계를 포함한다.Method for producing a porous copper according to the present invention, (A) preparing an organic porous body; (B) electroless plating the organic porous body, wherein the copper electroless plating is performed by immersing the organic porous body in a copper sulfate electroless plating solution at 20 ° C. to 30 ° C. for 30 seconds to 10 minutes; (C) copper electroplating the obtained product to produce a semi-electrolytic copper plated product, copper electroplating is immersed in a copper sulfate electrolytic plating solution, the product is 10 minutes to 10 minutes at a current density of 0.1 to 100 A / dm 2 Performing by electroplating copper for time; (D) heat treatment of the semifinished product, incomplete combustion of the semifinished product to remove the organic porous body, oxidation in an oxidizing atmosphere to remove carbon, and then sintering in an inert atmosphere, wherein the incomplete combustion is carried out in an N 2 inert atmosphere. Heat treatment at a temperature increase rate of 5 ° C./min from 300 ° C. to 600 ° C. decomposes the organic porous body, leaving only carbon in the surface layer, and oxidation stops injection of N 2 gas after incomplete combustion and maintains for 1 to 20 minutes. 2 is heated to 850 ℃ to 950 ℃ at an elevated temperature rate of 3 ℃ / min in an inert atmosphere and then maintained for 1 to 20 minutes; (E) partial plating, partial overlap rolling, or partial plating and partial overlap rolling of the obtained product, and (F) final rolling step.

상술한 본 발명에 따르는 다공성 구리의 제조 방법에 대하여, 도 1을 참고하여 각 공정별로 상세히 설명한다. The method for producing porous copper according to the present invention described above will be described in detail for each process with reference to FIG. 1.

(A) 유기 다공체를 준비하는 단계(A) preparing an organic porous body

다공성 구리(또는 구리 폼(foam)(Cu 폼)이라고도 함)를 제조하기 위하여, Cu 폼 내부에 형성될 열린 기공(open cell) 형태를 갖는 유기 다공체를 준비한다. 유기 다공체로는 내부에 기포가 연결되고, 열처리로 연소될 수 있는 것이면 제한이 없고, 다양한 폴리머 발포체, 부직포, 다공성 플라스틱, 유기 섬유 등을 사용할 수 있다. 바람직하게, 본 발명에서 유기 다공체는 폴리우레탄(PU) 폼이다. In order to produce porous copper (or copper foam (also referred to as Cu foam)), an organic porous body having an open cell form to be formed inside the Cu foam is prepared. The organic porous body is not limited as long as bubbles are connected therein and can be burned by heat treatment. Various polymer foams, nonwovens, porous plastics, organic fibers and the like can be used. Preferably, the organic porous body in the present invention is a polyurethane (PU) foam.

Cu 폼의 기판으로 사용될 유기 다공체는 최종 생산물의 목적에 맞는 크기로 준비된다. 상기 유기 다공체는 주로 시트(sheet) 형태로 절단하여 준비될 수 있다. The organic porous body to be used as the substrate for the Cu foam is prepared in a size suitable for the purpose of the final product. The organic porous body may be prepared by cutting mainly into sheets.

또한, 유기 다공체는, 도금을 원활히 수행하기 위하여 필요한 도금 전 처리, 예컨대 세정 처리, 산 처리, 건조 등에 선택적으로 종속될 수 있다. 예를 들어, 세정 처리는 유기 다공체를 에탄올 용액에 침지하여 실시된다. 상기 세정 처리는 작업 중 묻은 유분기 등을 포함하여 유기 다공체 표면에 붙어 있는 불순물 및/또는 오염물이 쉽게 제거될 수 있는 정도로 실시되다. 필요에 따라, 초음파 세정기 등을 이용하여 유기 다공체 표면에 잔존하는 유분기와 고형물을 추가로 제거할 수도 있다. 이후, 증류수에 10 내지 15초간 침지하여 표면에 잔존하는 에탄올을 제거한다.In addition, the organic porous body may optionally be subjected to a pre-plating treatment, such as a washing treatment, an acid treatment, drying, etc., necessary for smoothly performing the plating. For example, a washing process is performed by immersing an organic porous body in ethanol solution. The cleaning process includes impurities and / or contaminants adhering to the surface of the organic porous body, including oily soil, etc. Implemented to a degree that can be easily removed. If necessary, an oil cleaner and a solid remaining on the surface of the organic porous body may be further removed by using an ultrasonic cleaner. Thereafter, the ethanol remaining on the surface is removed by immersion in distilled water for 10 to 15 seconds.

(B) 구리 무전해 도금 단계(B) Copper Electroless Plating Step

이전 단계에서 준비된 유기 다공체를 구리 무전해 도금한다. The organic porous body prepared in the previous step is copper electroless plated.

무전해 도금 처리 전에, 먼저 무전해 도금 전처리가 실시된다. 구체적으로, 앞서 준비된 유기 다공체에 감응화(sensitizing) 공정이 실시된다. 상기 감응화 공정은 후술하는 활성화 공정에서 팔라듐(Pd)의 부착이 용이하도록 하기 위한 공정이다. 상기 감응화 공정은 감응화 처리액에 준비된 유기 다공체를 침지시킴으로써 수행된다. 예를 들어, 본 발명에서는 염화제1주석(SnCl2·2H2O) 25~35g/L, 및 35% HCl 20~25mL/L의 조성을 가진 처리액에 유기 다공체를 1분 내지 10분간 침지하여 유기 다공체 표면에 Sn2 +을 흡착시킨다. 이어서, 증류수에 침지시켜 5초 내지 15초 정도 단시간 동안 침지된 유기 다공체를 미소하게 요동시킨 후 물에서 침지된 유기 다공체를 이탈시킴으로써 수행될 수 있다. 이 때 증류수가 아닌 공업 용수 등을 이용하게 되면 물 안에 존재하는 타 이온들이 흡착되어, 이후 활성화 공정에서 Pd 이온의 부착을 방해하게 되므로 세정 시에는 증류수를 사용하여야 한다. 또한, 물에서 유기 다공체를 이탈시킨 후 충분히 건조시켜 주어야 한다. 이와 같이, Sn2 +의 흡착 이후 증류수에 침지하는 것은 Pd의 균일 부착을 위해 불순물을 제거하기 위함이다. Before the electroless plating treatment, electroless plating pretreatment is first performed. Specifically, a sensitizing process is performed on the previously prepared organic porous body. The sensitization step is a step for facilitating adhesion of palladium (Pd) in an activation step described later. The sensitization step is performed by immersing the prepared organic porous body in the sensitization treatment liquid. For example, in the present invention, the organic porous body is added to the treatment liquid having a composition of 25-35 g / L tin chloride (SnCl 2 · 2H 2 O) and 20-25 mL / L of 35% HCl for 1 minute to 10 minutes. Immersed in the adsorbed Sn + 2 in an organic porous body surface. Subsequently, the organic porous body immersed in distilled water for 5 seconds to 15 seconds may be slightly shaken, and then the organic porous body immersed in water may be removed. At this time, if industrial water is used instead of distilled water, other ions present in the water are adsorbed, and since the adhesion of Pd ions is prevented in the activation process, distilled water should be used for washing. In addition, the organic porous body should be separated from water and dried sufficiently. Thus, it is intended to remove the impurities to a uniform deposition of Pd immersing in distilled water, after adsorption of Sn + 2.

이어서, 필요 시 활성화 공정이 실시된다. 이 공정은 후술되는 무전해 도금 공정에서 불필요한 화학 반응을 방지하기 위한 공정이다. 상기 활성화 공정은 감응화 공정이 완료된 유기 다공체를 활성화액에 침지시킴으로써 수행될 수 있다. 예를 들어, 이전 단계에서 수득된 생성물을 활성화액(activator)에 1분 내지 10분 정도 시간 동안 충분히 침지시켜, 표면에서 Sn2 + + Pd2 + → Pd0 + Sn4 +의 반응이 일어나게 한다. 상기 활성화액은, 예를 들어 PdCl 0.5 내지 1.5g/L 및 35% HCl 10 내지 20mL/L로 이루어진다. 이어서, 표면의 수세를 통하여 Sn4 +을 제거하고, 팔라듐(Pd)의 핵만 부착시킨다. 상술한 바와 같이, 활성화 공정에서 부착된 팔라듐(Pd)은 후술하는 무전해 도금을 위한 하지 도금으로 활용된다.Subsequently, an activation process is carried out if necessary. This step is a step for preventing unnecessary chemical reactions in the electroless plating step described later. The activation process may be performed by immersing the organic porous body in which the sensitization process is completed in the activating liquid. For example, the product obtained in the previous step is sufficiently immersed in the activator for 1 to 10 minutes for a time to cause the reaction of Sn 2 + + Pd 2 + → Pd 0 + Sn 4 + on the surface. . The activating solution consists, for example, of 0.5 to 1.5 g / L PdCl and 10 to 20 mL / L of 35% HCl. It is then removed to Sn + 4 through a water washing of the surface, and attaching haekman of palladium (Pd). As described above, palladium (Pd) attached in the activation process is utilized as the base plating for the electroless plating described later.

상기 전처리 과정에서 필요 시 적절하게 세정할 수 있다. 세정은 감응화 공정 및/또는 활성화 공정을 통해 유기 다공체 표면에 형성된 과량의 반응물질 또는 생성물질을 제거하는 공정이다. 세정은, 동도금 분야의 공지 기술을 바탕으로 당업자가 편리하게 선택하여 실시할 수 있다. In the pretreatment process, if necessary, it can be properly cleaned. Cleaning is a process of removing excess reactants or products formed on the surface of the organic porous body through an sensitization process and / or an activation process. Cleaning can be conveniently selected and carried out by those skilled in the art based on the publicly known art of copper plating.

이어서, 상기 유기 다공체에 구리 무전해 도금을 실시한다. 본 명세서에서 구리 무전해 도금은 황산동 무전해 도금을 의미한다. 황산동 무전해 도금은 구리 이온이 있는 용액 중의 환원제에 의하여 대상 물체 위에 금속이 환원-석출되는 도금으로서, 환원제가 산화될 때 방출한 전자를 금속 이온이 받아들여 환원하면서 도금할 물체 위에 석출시키는 원리를 이용한 것이다. 황산동 무전해 도금은 황산동 무전해 도금액의 온도를 20 내지 30℃로 하여, 준비된 유기 다공체를 상기 무전해 도금액에 30초 내지 10분간 침지시켜 실시한다. 무전해 도금은 상기 온도 조건 및 시간 조건에서 실시되어야 결정립이 미세하고 표면조도가 우수한 도금층을 얻을 수 있다. 상기 온도 조건 미만이면 구리입자가 석출되는 속도가 느려 생산성이 저하되고, 초과일 때는 거친 도금이 되어 매끄러운 표면을 얻기 힘들다. 또한 상기 시간 조건 미만일 때 유기 다공체 표면에 충분한 도금층이 형성되지 않고, 초과일 때는 거친 도금이 되기 쉽고 구리입자들의 응력으로 인해 유기 다공체 표면에서 탈락이 일어날 수 있다.Next, copper electroless plating is performed on the organic porous body. Copper electroless plating in the present specification means copper sulfate electroless plating. Copper sulfate electroless plating is a plating in which metals are reduced-precipitated on a target object by a reducing agent in a solution containing copper ions, and the principle of depositing electrons emitted when the reducing agent is oxidized is deposited on the object to be plated while the metal ions are reduced. It is used. Copper sulfate electroless plating is carried out by immersing the prepared organic porous body in the electroless plating solution for 30 seconds to 10 minutes with the temperature of the copper sulfate electroless plating solution being 20 to 30 ° C. Electroless plating should be performed under the above temperature and time conditions to obtain a plating layer having fine grains and excellent surface roughness. If the temperature is less than the above conditions, the rate of precipitation of the copper particles is low, and the productivity is lowered. If the temperature is exceeded, rough plating becomes difficult to obtain a smooth surface. In addition, when less than the above time condition, a sufficient plating layer is not formed on the surface of the organic porous body, and when it is exceeded, rough plating is easily performed, and dropping may occur on the surface of the organic porous body due to the stress of copper particles.

상기 황산동 무전해 도금액은 황산동(CuSO4·5H2O) 3 내지 10g/L, 롯셀염 20 내지 30g/L, 37 질량% 포르말린 5 내지 15mL/L 및 전체의 pH를 12~12.5가 되게 하는 양의 수산화나트륨을 첨가하여 제조될 수 있다. 이 때 도금액의 pH를 12 미만으로 하면 반응이 Pd과 Cu의 치환반응이 일어나지 않거나 너무 느리고, pH 12.5 초과이면 치환 반응이 순식간에 일어나 거친 도금이 되기 쉽다. 이후 수득된 생성물을 세정한다. 구체적으로, 세정은 물에 대략 5초 내지 15초 정도의 단시간 동안 침지 후 꺼낸다. The copper sulfate electroless plating solution contains copper sulfate (CuSO 4 · 5H 2 O) 3 to 10 g / L, lotel salt 20 to 30 g / L, 37 mass% formalin 5 to 15 mL / L, and the total pH of 12 to 12.5. It can be prepared by adding sodium hydroxide. At this time, when the pH of the plating solution is less than 12, the reaction does not occur or the reaction is too slow for Pd and Cu, and when the pH is higher than 12.5, the substitution reaction occurs in an instant, and is easy to be rough plated. The product obtained is then washed. Specifically, the cleaning is performed in water for a short time of about 5 to 15 seconds. Take out after dipping.

상기 황산동 무전해 도금 단계에 의해 형성된 동도금 층의 두께는 0.5㎛ 내지 5.0㎛이다. 상기 동도금층의 두께가 0.5㎛ 미만인 경우, 전체적으로 도금층이 형성되지 않아 전해 도금을 이용하여 반제품 제조시 표면에 기공 발생률이 높아지고, 5.0㎛ 초과인 경우 후술하는 전해 도금 층 형성시 유기 다공체의 변형이 일어날 수 있고, 표면조도가 높은 거친 도금을 형성하게 된다. 이와 관련하여, 후술되는 실시예 및 도 12를 참고할 수 있다. 상기 황산동 무전해 도금 공정은 황산동 전해 도금 공정의 원활한 효과 달성을 위한 하지 도금 공정에 해당된다.The thickness of the copper plating layer formed by the copper sulfate electroless plating step is 0.5 μm to 5.0 μm. If the thickness of the copper plating layer is less than 0.5㎛, the plating layer is not formed as a whole, the porosity is increased on the surface during the manufacture of semi-finished product using electrolytic plating, and when the thickness is greater than 5.0㎛, deformation of the organic porous body occurs when forming the electrolytic plating layer described below It is possible to form a rough plating having a high surface roughness. In this regard, reference may be made to the following embodiments and FIG. 12. The copper sulfate electroless plating process corresponds to a base plating process for achieving a smooth effect of the copper sulfate electrolytic plating process.

(C) 구리 전해 도금(C) copper electroplating

본 명세서에서 구리 전해 도금은 황산동 전해 도금을 의미한다. 황산동 전해 도금 공정은 일반적인 구리(동) 전해 도금 공정과 동일하며, 당업자가 당업계의 황산동 전해 도금 공정에 대하여 알려진 공지 기술을 사용하여 용이하게 실시할 수 있다. Copper electroplating in the present specification means copper sulfate electroplating. The copper sulfate electroplating process is the same as a general copper (copper) electrolytic plating process, and a person skilled in the art can easily carry out using known techniques known for the copper sulfate electroplating process in the art.

구체적으로, 이전 단계에서 수득된 생성물을 황산동 도금액으로 구리 전해 도금한다. 상기 도금액은 황산동(CuSO4·5H2O) 140 내지 180g/L, 황산(H2SO4) 40 내지 70mL/L, 염소 첨가제 25 내지 45mg/L로 조성될 수 있다. 상기 염소 첨가제는, 예를 들어 NaCl, HCl, CuCl 등에서 선택될 수 있다. 상기 전해 도금은 0.1 내지 100A/m2의 전류밀도로 10분 내지 10시간 실시하여 유기 다공체의 표면에 동이 일정 두께로 균일하게 전착되도록 할 수 있다. 전류밀도는 양극의 크기 및 시편 크기에 따라 적절히 조절할 수 있다. 상기 도금액은, 필요에 따라 평활화제(leveler), 광택제(brightener) 등에서 선택된 첨가제를 더 포함할 수 있다. Specifically, the product obtained in the previous step is copper electroplated with a copper sulfate plating solution. The plating solution may be composed of copper sulfate (CuSO 4 · 5H 2 O) 140 to 180 g / L, sulfuric acid (H 2 SO 4 ) 40 to 70 mL / L, chlorine additive 25 to 45 mg / L. The chlorine additive may be selected from NaCl, HCl, CuCl and the like, for example. The electroplating may be performed for 10 minutes to 10 hours at a current density of 0.1 to 100 A / m 2 to allow copper to be uniformly electrodeposited to a predetermined thickness on the surface of the organic porous body. The current density can be properly adjusted according to the size of the anode and the size of the specimen. The plating liquid may further include an additive selected from a leveler, a brightener, and the like as necessary.

상술한 과정을 거쳐 유기 다공체에 구리가 전해 도금된 생성물을 본 명세서에서는 편의상 반제품 또는 반제품 Cu 폼이라고 한다. The product in which copper is electroplated on the organic porous body through the above-described process is referred to herein as a semi-finished product or semi-finished Cu foam for convenience.

(D) 반제품의 열처리 단계(D) heat treatment step of semifinished product

상기 단계에서 수득된 반제품은 내부의 유기 다공체를 제거하고 표면에 흡착되어 있는 구리 도금 입자들을 소결 과정을 거쳐 밀착시켜야 한다. The semi-finished product obtained in the above step should remove the organic porous body therein and adhere the copper plated particles adsorbed on the surface through the sintering process.

본 발명과 달리, 기존에는 유기 다공체를 제거하기 위해서 완전 연소를 실시하였다. 즉, 유기 다공체의 제거를 위해 고온 장시간 열처리 및 환원 가스를 투입하였다. 하지만, 상기 환원 가스는 CH4, CO, H2 등의 고가의 유해 가스이므로, 비용과 환경 보호 측면에서 불리하였다. Unlike the present invention, conventionally, complete combustion was performed to remove the organic porous body. That is, a high temperature long time heat treatment and a reducing gas were added to remove the organic porous body. However, since the reducing gas is an expensive harmful gas such as CH 4 , CO, H 2, etc., it is disadvantageous in terms of cost and environmental protection.

본 발명의 제조 방법에 따르면, 먼저 열처리 로(furnace) 내부에 전해 도금이 완료된 반제품을 장입하고, N2 불활성 분위기 하에서 300 내지 600℃로 5℃/min의 승온 속도로 열처리하여 유기 다공체를 불완전 연소시킨다. 불완전 연소는 300℃ 미만에서는 유기 다공체 분해 반응이 일어나지 않고, 600℃를 초과하면 후술되는 탄소 제거를 위한 산화 열처리시 산화가 급격히 일어나 표면에 구리 산화물이 잔존하여 원하는 순도의 최종 제품을 얻을 수가 없다. 바람직하게, 불완전 연소는 500℃이다. 이 때 산소가 부족한 N2 분위기 하에서 유기 다공체의 불완전 연소로 Cu 폼 내부 및 표면에 탄소 찌꺼기들이 잔존한다. According to the manufacturing method of the present invention, first, a semi-finished product obtained by electroplating is charged into a heat treatment furnace, and heat treated at an elevated temperature rate of 5 ° C./min at 300 to 600 ° C. under N 2 inert atmosphere to incompletely burn the organic porous body. Let's do it. Incomplete combustion is less than 300 ℃ organic porous body decomposition reaction does not occur, if it exceeds 600 ℃ oxidation occurs rapidly during the oxidative heat treatment for the carbon to be described later, the copper oxide remains on the surface to obtain a final product of the desired purity. Preferably, incomplete combustion is 500 ° C. At this time, carbon residues remain inside and on the surface of the Cu foam due to incomplete combustion of the organic porous body under an oxygen-deficient N 2 atmosphere.

이어서, 산화 분위기에서 산화한다. 산화는 설정한 불완전 연소 온도에 도달하면 N2 가스 공급을 중단하고, 1분 내지 20분간 유지시킴으로써 이루어진다. 이 때 외부에서 산소가 유입되므로, 표면에 남은 탄소는 CO2로 산화된다. 또한, 상기 공정에서 산화 시간이 1분 미만으로 지나치게 짧으면 소결 후에도 다량의 탄소가 잔존하게 되며, 산화 시간이 20분 초과로 지나치게 길면 전체적으로 산화구리를 형성하여 얻고자 하는 물성과 깨끗한 표면을 얻을 수 없게 된다. Next, it oxidizes in an oxidizing atmosphere. Oxidation is achieved by stopping the N 2 gas supply and holding for 1 to 20 minutes when the set incomplete combustion temperature is reached. At this time, since oxygen is introduced from the outside, the carbon remaining on the surface is oxidized to CO 2 . In addition, if the oxidation time is too short (less than 1 minute) in the above process, a large amount of carbon remains after sintering, and if the oxidation time is too long (more than 20 minutes), it is impossible to obtain the physical properties and clean surface to be obtained by forming copper oxide as a whole. do.

그 후 소결 열처리가 실시된다. 다시 N2 가스를 유입하여 700℃ 내지 950℃까지 3℃/min 속도로 승온하여 1분 내지 60분간 유지하여 소결을 완료한다. 상기 소결 온도가 700℃ 미만이면, Cu 입자들이 충분히 밀착되지 않아 원하는 강도와 전기전도도를 얻기 힘들고, 상기 소결 온도가 950℃ 초과이면, 결정립 조대화로 인해 강도 확보가 불리하고, 리튬이차전지 음극 집전체 적용에 있어 활물질과의 접촉력이 약해질 수 있다는 단점이 있다. 바람직하게, 소결 열처리는 900℃에서 실행된다. Thereafter, sintering heat treatment is performed. Introduced N 2 gas again 700 ℃ The sintering was completed by increasing the temperature to 3 to 950 ° C. at a rate of 3 ° C./min and maintaining it for 1 to 60 minutes. When the sintering temperature is less than 700 ° C, Cu particles are not sufficiently in contact with each other to obtain desired strength and electrical conductivity. If the sintering temperature is more than 950 ° C, it is disadvantageous to secure strength due to grain coarsening. There is a disadvantage that the contact force with the active material may be weakened in the whole application. Preferably, the sintering heat treatment is carried out at 900 ° C.

상술한 반제품의 열처리 단계의 공정 시간 및 온도에 대한 예시 그래프는 도 2에 도시된다. An exemplary graph of the process time and temperature of the heat treatment step of the semifinished product described above is shown in FIG. 2.

(E) 구리 부분 도금, 또는 부분 겹침 압연, 또는 부분 도금 및 부분 겹침 압연(E) copper partial plating, or partial overlap rolling, or partial plating and partial overlap rolling

상술한 열처리 공정까지 완료된 Cu 폼(foam)은 Cu 폼 전체 면적의 1% 내지 49% 면적에 구리 부분 도금 또는 부분 겹침 압연 또는 부분 도금 및 부분 겹침 압연 공정을 실시한다. Cu foam completed by the above-described heat treatment process is in the area of 1% to 49% of the total Cu foam area. Copper partial plating or partial overlap rolling or partial plating and partial overlap rolling processes are performed.

부분 도금은 소결이 완료된 Cu 폼 시트 폭의 수직방향 즉, 설비에서 Cu 폼에 힘이 가해지는 방향의 측면 또는 중앙에 띠 모양의 형태로 실시될 수 있다. 부분 도금은, 예를 들어, 0.1 내지 100A/dm2의 전류밀도로 10분 내지 10시간 정도의 범위 내로 전해 도금으로 실시될 수 있다. 이 때 전해 도금액은 상기 황산동 전해 도금 공정에서 사용된 전해 도금액을 동일하게 사용할 수 있다. 도금 면적, 도금 시간, 도금 양에 따라 강도는 증가하므로, 최종 제품에서 필요한 강도를 고려하여 부분 도금할 수 있다. Partial plating may be carried out in the form of a strip in the vertical direction of the width of the sintered Cu foam sheet, that is, the side or center of the direction in which the force is applied to the Cu foam in the installation. Partial plating may be carried out by electrolytic plating, for example, within a range of about 10 minutes to 10 hours at a current density of 0.1 to 100 A / dm 2 . In this case, the electrolytic plating solution may use the same electrolytic plating solution used in the copper sulfate electroplating process. Since the strength increases with the plating area, the plating time, and the amount of plating, partial plating can be performed considering the strength required in the final product.

부분 겹침 압연은 소결이 완료된 Cu 폼 시트 폭의 수직방향, 즉 설비에서 Cu 폼에 힘이 가해지는 방향의 측면 또는 중앙에 띠 모양의 추가적인 Cu 폼을 부착하여 압연 롤을 통과시킴으로써 겹쳐진 Cu 폼을 고상 접합시키는 압연 접합(roll bonding)이 실시된다. 이 때 부착되는 추가적인 Cu 폼은 기공 크기 1mm 이하, 공극률 10 내지 99% 범위이다. 상기 추가적인 Cu 폼은 필요한 강도만큼 개수를 증가시키면서 압연롤에 통과시킨다. 이 때 압연기 롤의 갭을 일정 두께로 고정한 후 추가되는 Cu 폼의 개수를 변화시키면 두께와 강도 모두 원하는 만큼 맞추기가 용이하다.Partial overlap rolling is used to solidify the overlapped Cu foams by passing additional rolls of Cu-shaped strips through a rolling roll in the vertical or vertical direction of the width of the sintered Cu foam sheet, i.e. in the direction of the force applied to the Cu foams in the installation. Roll bonding to bond is performed. The additional Cu foam attached at this time is pore size 1 mm or less, porosity 10 to 99% range. The additional Cu foam is passed through a rolling roll while increasing the number by the required strength. At this time, after fixing the gap of the rolling mill roll to a certain thickness, by changing the number of added Cu foam, both the thickness and the strength is easy to fit as desired.

상기 부분 겹침 압연 단계는 부분 도금되거나 또는 부분적으로 겹쳐진 Cu 폼의 전체 두께에 대해 80% 내지 99% 범위 내의 압하율로 압연하여 강도를 확보하는 것이 바람직하다. 80% 미만일 경우에는 Cu 폼끼리 완전 밀착이 되지 않아 표면 쪽에 있는 Cu 폼이 일어나거나, 원하는 강도를 얻을 수 없는 결과를 초래할 수 있다. 상기 부분 겹침 압연에 대한 모식도를 도 3에 개시된다. 도 3을 참고하면, 띠 모양으로 겹쳐서 압연 공정을 실시하면, 배터리 전극 작업시 되감기(rewinding) 설비에 적용할 수 있을 만큼 강력한 장력이 확보된다. 더욱이, 전극탭과 전극 집전체가 일체형을 이루는 구조를 형성할 수 있다. 상기 공정을 거친 후 최종 압연을 통해 원하는 두께로 정밀하게 조절이 가능하다. The partial overlap rolling step is preferably secured by rolling at a reduction ratio within the range of 80% to 99% relative to the total thickness of the partially plated or partially overlapped Cu foam. If it is less than 80%, the Cu foams may not be in close contact with each other, resulting in the Cu foam on the surface side, or the result that the desired strength cannot be obtained. The schematic diagram about the said partial overlap rolling is shown in FIG. Referring to FIG. 3, when the rolling process is performed by overlapping a band, a strong tension is secured enough to be applied to a rewinding facility during battery electrode operation. Furthermore, a structure in which the electrode tab and the electrode current collector are integrated can be formed. After the above process can be precisely adjusted to the desired thickness through the final rolling.

부분 겹침 압연 공정으로 제조된 다공성 구리의 표면(상면)은 도 4를 참고할 수 있다. 이와 관련하여, 도 4는 후술되는 실시예 2에 따른 다공성 구리 시편의 겹침 압연부와 미겹침 압연부가 모두 나타나도록 광학 현미경으로 관찰한 사진이다.The surface (top) of the porous copper manufactured by the partial overlap rolling process may refer to FIG. 4. In this regard, Figure 4 is a photograph observed with an optical microscope so that both the overlap rolled portion and the overlap rolled portion of the porous copper specimen according to Example 2 to be described later.

겹침 압연부 절단면은 밀착 형태의 구조를 갖는다. 이러한 구조는 도 5를 통하여 확인할 수 있다. 도 5는 후술되는 본 발명의 실시예 3에 따라 제조된 Cu 폼의 겹침 압연부(a) 및 미겹침 압연부(b)를 광학현미경으로 관찰한 조직 사진이다. 겹쳐진 Cu 폼 사이에 빈 공간이 없이 강하게 밀착되어 있는 것을 확인할 수 있다. 이렇게 겹침 압연부가 밀착 형태의 구조를 갖기 때문에, 본 발명에 따라 제조된 다공성 구리가 일반 다공성 구리 대비 강도가 우수하며, 낮은 전기저항 값을 가지므로 대전류의 흐름을 가능하게 할 수 있다. The overlap rolling part cut surface has a structure of a close contact form. This structure can be confirmed through FIG. 5 is a structure photograph of the overlap rolling part (a) and the overlap rolling part (b) of the Cu foam prepared according to Example 3 of the present invention to be described later with an optical microscope. It can be seen that there is no empty space between the overlapping Cu foams, and it is in close contact. Since the overlap-rolled portion has a close-type structure, the porous copper prepared according to the present invention has excellent strength compared to general porous copper and has a low electric resistance value, thereby enabling the flow of a large current.

도 6은 본 발명에 따르는 다공성 구리의 제조 방법에 의해 수득되는 다공성 Cu 폼의 도금부 또는 겹침 압연부와, 도금되지 않은 부분 또는 겹침 압연되지 않은 부분을 대비한 모식도를 도시한다. 도금 또는 겹침 압연이 일어나지 않은 부분은 미도금부 또는 미겹침 압연부 또는 일반부로 지칭한다. FIG. 6 shows a schematic view of a plated portion or an overlap rolled portion of a porous Cu foam obtained by the method for producing a porous copper according to the present invention and an unplated portion or an unrolled portion. The part where plating or overlap rolling has not occurred is called an unplated part or an overlap rolling part, or a general part.

(F) 최종 압연(F) final rolling

최종 압연은 상술한 공정을 거친 제품의 두께를 정밀하고 일정하게 만들기 위해 실시된다. 부분 도금 또는 부분 겹침 압연부와 일반부(미도금 또는 미겹침 압연부)의 두께는 미세하게 차이가 발생할 수 있기 때문에, 최종 압연을 통해 제품의 최종 두께를 정밀하게 맞추는 것이 유리하다. Final rolling is carried out to make the thickness of the product which has been subjected to the above-described process precise and constant. Since the thicknesses of the partially plated or partially overlapped rolling portions and the general portion (unplated or overlapped rolling portions) may be slightly different, it is advantageous to precisely match the final thickness of the product through final rolling.

본 발명에 따르는 제조 방법으로 제조된 다공성 구리Porous copper produced by the production process according to the invention

본 발명에 따라 제조된 다공성 구리는 높은 기공률에 의한 경량성, 넓은 비표면적을 활용한 열방출성, 및 증대된 계면 면적의 특성을 가진다. 이로 인해, 리튬이차전지 음극 집전체용으로 유리하다.Porous copper prepared according to the present invention has the characteristics of light weight due to high porosity, heat dissipation utilizing a large specific surface area, and increased interface area. For this reason, it is advantageous for the lithium secondary battery negative electrode collector.

본 발명에 따라 얇은 두께의 판재로 제조된 다공성 구리는, 상술한 바와 같이 부분 도금 또는 부분 겹침 압연 또는 부분 도금 및 부분 겹침 압연 공정을 통해 리튬이차전지의 음극 집전체의 전극부와 전극탭부를 일체형으로 제조할 수 있기 때문에, 공정이 간단하고 비용이 저감되며 우수한 강도를 확보할 수 있다. Porous copper made of a thin plate according to the present invention, the electrode portion and the electrode tab portion of the negative electrode current collector of the lithium secondary battery through the partial plating or partial overlap rolling or partial plating and partial overlap rolling process as described above Because it can be produced in the process, the process is simple, the cost can be reduced and excellent strength can be ensured.

본 발명에 개시된 제조 방법에 따라, 폭 100mm 이상, 두께 0.01mm 이상의 다공성 구리를 제조할 수 있다. 실제 리튬이차전지 생산 공정에서 생산성을 향상시키기 위해서는 폭 100mm 이상의 다공성 금속이 유리하다. 또한 상기 다공성 구리의 두께는 0.01mm 미만이면, 기공률 50% 이상 확보가 어렵다. 기공률이 높을수록 다공성 구리 내부 활물질의 집적률이 높아지므로, 리튬 이차 전지의 에너지 밀도를 높이기 위해서는 기공률 50% 이상이 되는 다공성 구리가 적합하다. According to the production method disclosed in the present invention, porous copper of 100 mm or more in width and 0.01 mm or more in thickness can be produced. In order to improve productivity in a lithium secondary battery production process, a porous metal having a width of 100 mm or more is advantageous. Also If the thickness of the porous copper is less than 0.01mm, it is difficult to secure more than 50% porosity. Since the higher the porosity, the higher the integration rate of the porous copper internal active material, porous copper having a porosity of 50% or more is suitable for increasing the energy density of the lithium secondary battery.

상기 다공성 구리는 30mm 폭 시편으로 측정시 인장강도가 50N 이상이다. 다공성 구리는 롤-투-롤(roll-to-roll) 방식으로 배터리 제조 공정에 적용하기 위해서는 기계가 당기는 최소 인장값인 50N 이상이 되어야 하는데, 본 발명에 따라 제조된 다공성 구리는 이러한 최소 인장값을 만족시킨다. 높은 인장값을 가질수록 속도를 더 빨리 할 수 있으므로 생산성을 증대시킬 수 있다. The porous copper has a tensile strength of 50N or more when measured with a 30 mm wide specimen. In order to apply the roll-to-roll method to the battery manufacturing process, the porous copper must have a minimum tensile value of 50 N or more, which is drawn by the present invention. Satisfies The higher the tension value, the faster the speed can be and the productivity can be increased.

상기 제조된 다공성 구리는 전계 방출형 주사 전자 현미경(FE-SEM)으로 결정입도 해석법에 의해 측정한 결정 입경에 있어서, 평균 결정 입경이 0.1㎛ 내지 100㎛일 수 있다. 평균 결정 입경이 0.1㎛ 미만이면 Cu 입자들이 충분히 밀착되지 않아 원하는 강도와 전기전도도를 얻기 힘들고, 100㎛ 초과이면 결정립이 조대하여 충분한 강도를 얻기 힘들다. 또한 리튬이차전지 음극 집전체 적용시 활물질과의 결합력을 감소시킬 수 있다는 단점이 있다. The prepared porous copper may have an average grain size of 0.1 μm to 100 μm in a crystal grain size measured by a grain size analysis method using a field emission scanning electron microscope (FE-SEM). If the average grain size is less than 0.1 µm, the Cu particles are not sufficiently in contact with each other to obtain desired strength and electrical conductivity. If the average grain size is more than 100 µm, the grains are coarse to obtain sufficient strength. In addition, there is a disadvantage in that the bonding strength with the active material can be reduced when the lithium secondary battery negative electrode current collector is applied.

상기 방법으로 제조된 다공성 구리(Cu 폼)의 단위 부피당 중량이 동박 50㎛ 수준 이하의 중량을 가질 수 있다. 단위 부피당 중량이 동박 50㎛ 수준의 중량이란 50㎛ 두께의 동박을 1x1cm 규격으로 잘라서 무게를 쟀을 때 0.0448g이므로, 미 겹칩 압연부 또는 미 도금부는 가로 및 세로 1cm 규격으로 재단했을 때 0.0448g 이하의 중량을 가지는 것을 의미한다. 단위 부피당 중량이 0.0448g 초과이면, 도금된 Cu 금속 입자의 양이 초과되어, 리튬이차전지 부품으로써 원하는 경량성과 기공률을 얻기가 힘들다. The weight per unit volume of the porous copper (Cu foam) prepared by the above method may have a weight of 50 μm or less. The weight of 50μm copper foil per unit volume is 0.0448g when 50μm thick copper foil is cut to 1x1cm size and weighed. It means having a weight of. If the weight per unit volume is more than 0.0448g, the amount of plated Cu metal particles is exceeded, and it is difficult to obtain desired light weight and porosity as a lithium secondary battery component.

본 발명에 따른 다공성 구리의 제조 방법에 의해 제조된 다공성 구리는 열처리 공정에서 유기 다공체의 유기성분과 잔류 카본을 연속적으로 제거하여 표면에 불순물이 없고 순도 99.6 중량% 이상인 다공성 구리를 제공한다. 순도 99.6 중량%에 미치지 못하는 경우 전기적 저항이 증가하여 전류의 손실이 발생하고 저항열이 증대되어 배터리 내부 온도가 올라가 화재의 위험이 증가하게 된다. Porous copper prepared by the method for producing porous copper according to the present invention continuously removes the organic components and residual carbon of the organic porous body in a heat treatment process to provide porous copper having no impurities on the surface and having a purity of 99.6% by weight or more. If the purity is less than 99.6% by weight, the electrical resistance is increased to cause a loss of current and the heat of resistance is increased to increase the internal temperature of the battery, increasing the risk of fire.

본 발명에 따르는 다공성 구리는 전자부품, 전자기기 방열 소재, 촉매, 필터 소재, 센서, 리튬이차전지 음극 집전체의 용도로서 사용된다. 특히 리튬이차전지 음극 집전체에 적합하며, 하기에 더욱 상세하게 설명된다. Porous copper according to the present invention is used as an electronic component, an electronic device heat dissipation material, a catalyst, a filter material, a sensor, a lithium secondary battery negative electrode current collector. Particularly suitable for a lithium secondary battery negative electrode current collector, which will be described in more detail below.

본 발명에 따르는 제조 방법에 의해 제조된 다공성 구리로 제조된 Made of porous copper produced by the production process according to the invention 리튬이차전지Lithium secondary battery 음극 집전체 Cathode current collector

본 발명에 따르는 제조 방법에 의해 제조된 다공성 구리는, 특히 리튬이차전지의 음극 집전체로 적합하다. 이때 리튬이차전지의 음극 집전체는 전극부와 전극탭부가 일체형일 수 있다. 본 발명에 따르는 제조 방법에 의해 제조된 다공성 구리는, 리튬이차전지 전극제조 공정시 미도금부 또는 미겹침 압연부에 활물질 도포 후 압착하여 기공 내부로 활물질 슬러리를 충전시켜 전극 집전체로 사용되고, 도금부 또는 겹침 압연부는 전극탭으로 사용될 수 있다. Porous copper produced by the production method according to the invention is particularly suitable as a negative electrode current collector of a lithium secondary battery. In this case, the negative electrode current collector of the lithium secondary battery may have an integrated electrode part and an electrode tab part. Porous copper produced by the manufacturing method according to the present invention is used as an electrode current collector by filling the active material slurry into the pores after applying the active material in the unplated or unrolled rolled part during the lithium secondary battery electrode manufacturing process, and then compressed. Alternatively, the overlap rolling part may be used as an electrode tab.

본 발명에 따르는 제조 방법에 의해 제조된 다공성 구리는 부분 도금 또는 부분 겹침 압연을 통해 인장강도는 증대시키면서, 미도금부 또는 미겹침 압연부는 기공의 유지가 가능하므로, 높은 강도, 경량성 및 넓은 비표면적을 동시에 제공한다. Porous copper produced by the production method according to the present invention can increase the tensile strength through partial plating or partial overlap rolling, while maintaining the pores of the unplated or overlapped rolling section, high strength, light weight and large specific surface area Provide simultaneously.

본 발명에 따르는 제조 방법에 의해 제조된 다공성 구리는, 전술한 바와 같이 인장강도가 50N 이상이므로, 리튬이차전지의 전극 제조 공정에서 활물질 도포기, 직선 전단기(slitter), 권취기 등의 양산 설비 적용이 가능하다.As described above, the porous copper produced by the manufacturing method according to the present invention has a tensile strength of 50 N or more, so that a mass production facility such as an active material applicator, a linear shearer, a winder, and the like is used in an electrode manufacturing process of a lithium secondary battery. Application is possible.

본 발명에 따르는 제조 방법에 의해 제조된 다공성 구리의 중량은 전술한 바와 같이, 동박 50㎛ 수준 이하의 중량, 즉 50㎛ 두께의 동박을 1x1cm 규격으로 잘라서 무게를 쟀을 때 0.0448g 이하의 중량이고, 기공률이 50% 이상이므로, 기존 리튬이차전지 음극 집전체로 사용되는 전해동박과 유사한 중량을 가지면서 비표면적이 월등히 높다. 구체적으로는, 3차원 입체 구조의 다공성 구리를 집전체로 하여 집전체-활물질 간 접촉 면적 및 결착력을 증대시켜 급속 충전 성능에 영향을 미치는 전극 단락 문제 극복, 긴 리튬 이온 확산 거리, 낮은 전자 전달 문제를 극복할 수 있다. 또한 높은 기공률을 제공함으로써, 다공성 구리 내부 활물질의 집적률을 높일 수 있어 배터리의 용량(에너지 밀도)을 증대시킬 수 있다.The weight of the porous copper produced by the manufacturing method according to the present invention, as described above, the weight of the copper foil 50㎛ level or less, that is, the weight of less than 0.0448g when weighed by cutting the 50㎛ thick copper foil to 1x1cm standard and Since the porosity is 50% or more, the specific surface area of the lithium secondary battery negative electrode collector is similar to that of an electrolytic copper foil, and the specific surface area is much higher. Specifically, the porous copper of the three-dimensional solid structure is used as the current collector to increase the contact area and binding force between the current collector and the active material, thereby overcoming the electrode short circuit problem affecting the fast charging performance, long lithium ion diffusion distance, and low electron transfer problem. Can overcome. In addition, by providing a high porosity, it is possible to increase the integration rate of the porous copper internal active material, thereby increasing the capacity (energy density) of the battery.

실시예Example

실시예 1Example 1

유기 다공체로서, 폴리우레탄 폼(3mm(T)x380mm(W)x320mm(L), 기공 크기 600㎛, 스펀지마트社 제품)을 사용하였다. 폴리우레탄 폼을 에탄올에 5분간 침지 후 증류수에 15초간 침지하여 세정하여 준비하였다(단계 (A)). As the organic porous body, a polyurethane foam (3 mm (T) x 380 mm (W) x 320 mm (L), pore size 600 µm, manufactured by Sponge Mart) was used. The polyurethane foam was prepared by immersing in ethanol for 5 minutes and then immersed in distilled water for 15 seconds (step (A)).

준비된 폴리우레탄 폼에 감응화 처리(SnCl2·2H2O 150g/L, HCl 115mL/L, 3분 간 침지 후 증류수에 세정) 후, 활성화 처리(PdCl 1.5g/L, HCl 75mL/L, 3분 간 침지 후 증류수에 세정)를 실시하여, 무전해 도금 전처리 과정을 완료하였다. 무전해 도금 전처리된 폴리우레탄 폼을 무전해 동도금액(CuSO4 50g/L, 롯셀염 125g/L, NaOH 10g/L, HCHO 8ml/L)에 5분간 침지하여 폴리우레탄 표면에 구리를 3㎛ 도금하여 전도성을 부여하고, 수득된 폴리우레탄 폼을 증류수에 15초간 침지하여 세정하였다(단계 (B)). The prepared polyurethane foam was subjected to induction treatment (SnCl 2 · 2H 2 O 150g / L, HCl 115mL / L, soaked in distilled water after soaking for 3 minutes), followed by activation treatment (PdCl 1.5g / L, HCl 75mL / L, 3 Distilled water was washed after dipping for a minute) to complete the electroless plating pretreatment process. Electroless plating The pretreated polyurethane foam was immersed in an electroless copper plating solution (CuSO 4 50g / L, Rotsel salt 125g / L, NaOH 10g / L, HCHO 8ml / L) for 5 minutes to plate copper 3㎛ on the surface of polyurethane. To impart conductivity, and the resulting polyurethane foam was immersed in distilled water for 15 seconds to wash (step (B)).

이어서, 수득된 폼을 전해 도금(CuSO4 160g/L, H2SO4 40ml, SP-95 첨가제 1.5mL/L, 전류밀도 30A/dm2)을 하여 최종 도금 두께가 10㎛인 Cu 폼 반제품을 제조하였다(단계 (C)). Subsequently, the obtained foam was subjected to electroplating (CuSO 4 160g / L, H 2 SO 4 40ml, SP-95 additive 1.5mL / L, current density 30A / dm 2 ) to obtain a Cu foam semifinished product having a final plating thickness of 10 μm. Was prepared (step (C)).

이후 분위기 열처리 로(Lindberg社, 380Wx380Hx380D) 내부에 전해 도금이 완료된 Cu 폼 반제품을 장입하고, 500℃까지 5℃/min 속도로 N2 분위기하에서 폴리우레탄 폼을 불완전 연소시켰다. 로의 내부 온도가 500℃에 도달하면 N2 가스 공급을 중단하고 5분간 유지시켜 표면에 남은 탄소들을 제거하였다. 이후 다시 N2 가스를 유입하여 900℃까지 3℃/min 속도로 승온 후 5분간 유지하여 소결을 완료하였다(단계 (D)). Subsequently, a semi-finished electroformed Cu foam product was charged into an atmosphere heat treatment furnace (Lindberg, 380Wx380Hx380D), and the polyurethane foam was incompletely burned under N 2 atmosphere at a rate of 5 ° C./min up to 500 ° C. When the internal temperature of the furnace reached 500 ° C, the N 2 gas supply was stopped and maintained for 5 minutes to remove the carbon remaining on the surface. After the N 2 gas was introduced again, the temperature was raised to 900 ° C. at 3 ° C./min, and then maintained for 5 minutes to complete sintering (step (D)).

이후 소결이 완료된 Cu 폼에 부분 겹침 압연을 실시하였다. 부분 겹침 압연은 Cu 폼 시트 폭의 수직 방향으로 전체 폭의 10%의 폭으로 양쪽 측면 그리고 중앙부 총 3부분에 진행하였고, 겹침 조건은 제조된 것과 동일한 형태의 Cu 폼을 각각 8개 층씩 겹쳐 97%의 압하율로 압연하였으며, 최종적으로 부분적인 띠 모양의 형태를 이루는 두께 0.5t인 Cu 폼 완제품을 만들었다(단계 (E)). 완제품의 두께는 0.5t로 고정하였고, 압하율에 따라 최종 두께에 맞춰 Cu 폼의 겹침 수를 조절하였다. 최종압연으로 최종제품의 두께를 0.5t로 정밀하게 맞추고 표면을 평탄하게 하였다(단계 (F)). 도 7은 실시예 1에 따라 제조된 Cu 폼 완제품의 사진이다. Subsequently, partial overlap rolling was performed on the completed Cu foam. Partial overlap rolling was performed in three parts on both sides and the center at 10% of the total width in the vertical direction of the Cu foam sheet width, and the overlap condition was 97% by overlapping 8 layers of Cu foam having the same shape as that prepared. Rolling was carried out at a reduction ratio of to form a final product of Cu foam having a thickness of 0.5 tons in the form of a partial strip (step (E)). The thickness of the finished product was fixed at 0.5t, and the number of overlaps of the Cu foam was adjusted to the final thickness according to the reduction ratio. Final rolling precisely adjusted the thickness of the final product to 0.5t and smoothed the surface (step (F)). 7 is a photograph of the finished Cu foam prepared according to Example 1.

실시예 2Example 2

Cu 폼 반제품까지는 실시예 1과 동일한 방법으로 제조하였다. Cu foam semi-finished products were prepared in the same manner as in Example 1.

이후 분위기 열처리 로 내부에 Cu 폼 반제품을 장입하고, 500℃까지 5℃/min 속도로 N2 분위기에서 폴리우레탄 폼을 불완전 연소시켰다. 로의 내부 온도가 500℃에 도달하면 N2 가스 유입을 차단하고 10분간 산화시킨 후 다시 N2 가스를 유입하여 900℃까지 3℃/min 속도로 승온 후 10분간 유지하여 소결을 완료하였다. After charging the Cu foam semi-finished product in the atmosphere heat treatment furnace, and incomplete combustion of polyurethane foam in N 2 atmosphere at a rate of 5 ℃ / min to 500 ℃. When the internal temperature of the furnace reached 500 ℃ to block the inflow of N 2 gas and oxidized for 10 minutes, the N 2 gas was introduced again to increase the temperature to 3 ℃ / min at 900 ℃ and then maintained for 10 minutes to complete the sintering.

소결이 완료된 Cu 폼에 95%의 압하율로 부분 겹침 압연을 실시한 후 최종압연으로 최종제품의 두께를 0.5t로 정밀하게 맞추고 표면을 평탄하게 하여 완제품을 제조하였다. After partially sintering rolling the Cu foam after sintering at 95% reduction rate, the final product is precisely adjusted to 0.5t and the surface is flattened by final rolling. The finished product was prepared.

실시예 3Example 3

Cu 폼 반제품 제조 및 불완전 연소 후 산화 열처리 및 소결 열처리까지 실시예 1과 동일한 방법으로 제조하였다. 소결이 완료된 Cu 폼에 부분 도금을 실시한 후 80%의 압하율로 부분 겹침 압연을 실시하였다. 이후 최종압연으로 최종제품의 두께를 0.5t로 정밀하게 맞추고 표면을 평탄하게 하여 완제품을 제조하였다.Cu foam semifinished product was prepared in the same manner as in Example 1 until the incomplete combustion after oxidation and sintering heat treatment. After partial sintering to the Cu foam which completed sintering, partial overlap rolling was performed at 80% of the reduction ratio. After the final rolling, the finished product was manufactured by precisely adjusting the thickness of the final product to 0.5t and flattening the surface.

실시예 4Example 4

Cu 폼 반제품까지는 실시예 1과 동일한 방법으로 제조하였다.Cu foam semi-finished products were prepared in the same manner as in Example 1.

이후 분위기 열처리 로 내부에 Cu 폼 반제품을 장입하고, 350℃까지 5℃/min 속도로 N2 분위기에서 폴리우레탄 폼을 불완전 연소시켰다. 로의 내부 온도가 350℃에 도달하면 N2 가스 유입을 차단하고 10분간 산화시킨 후 다시 N2 가스를 유입하여 800℃까지 3℃/min 속도로 승온 후 15분간 유지하여 소결을 완료하였다.Subsequently, Cu foam semi-finished products were charged into the atmosphere heat treatment furnace, and the polyurethane foam was incompletely burned in an N 2 atmosphere at a rate of 5 ° C./min up to 350 ° C. When the internal temperature of the furnace reached 350 ℃ to block the inflow of N 2 gas and oxidized for 10 minutes, the N 2 gas was introduced again to increase the temperature to 3 ℃ / min at 800 ℃ and maintained for 15 minutes to complete the sintering.

소결이 완료된 Cu 폼에 부분도금 및 90%의 압하율로 부분 겹침 압연을 실시 실시한 후 최종압연으로 최종제품의 두께를 0.5t로 정밀하게 맞추고 표면을 평탄하게 하여 완제품을 제조하였다.After partial sintering and partial overlap rolling at 90% reduction rate, the final product is precisely adjusted to 0.5t thickness and flattened surface. The finished product was prepared.

실시예 5Example 5

Cu 폼 반제품까지는 실시예 1과 동일한 방법으로 제조하였다.Cu foam semi-finished products were prepared in the same manner as in Example 1.

이후 분위기 열처리 로 내부에 Cu 폼 반제품을 장입하고, 570℃까지 5℃/min 속도로 N2 분위기에서 폴리우레탄 폼을 불완전 연소시켰다. 로의 내부 온도가 570℃에 도달하면 N2 가스 유입을 차단하고 10분간 산화시킨 후 다시 N2 가스를 유입하여 750℃까지 3℃/min 속도로 승온 후 15분간 유지하여 소결을 완료하였다.After charging the Cu foam semi-finished product in the atmosphere heat treatment furnace, and incomplete combustion of polyurethane foam in N 2 atmosphere at a rate of 5 ℃ / min to 570 ℃. When the internal temperature of the furnace reached 570 ℃, the inflow of N 2 gas was blocked and oxidized for 10 minutes, the N 2 gas was introduced again to increase the temperature to 3 ℃ / min to 750 ℃ and maintained for 15 minutes to complete sintering.

소결이 완료된 Cu 폼에 93%의 압하율로 부분 겹침 압연을 실시 실시한 후 최종압연으로 최종제품의 두께를 0.5t로 정밀하게 맞추고 표면을 평탄하게 하여 완제품을 제조하였다.After the sintering completed, the Cu foam was partially rolled and rolled at 93% reduction rate, and finally, the final product was precisely set to a thickness of 0.5t and the surface was flattened. The finished product was prepared.

비교예 1Comparative Example 1

실시예 2에서와 동일한 방법으로 Cu 폼을 제조하되, 소결 온도를 700℃, 유지 시간을 5분으로 감소시켜 제조하였다.Cu foam was prepared in the same manner as in Example 2, except that the sintering temperature was 700 ° C. and the holding time was reduced to 5 minutes.

비교예 2Comparative Example 2

실시예 1에서와 동일한 방법으로 Cu 폼을 제조하되, 불완전 연소 및 산화 열처리 온도를 270℃로 감소시켜 제조하였다.Cu foam was prepared in the same manner as in Example 1, but was prepared by reducing the incomplete combustion and oxidation heat treatment temperatures to 270 ° C.

비교예 3Comparative Example 3

실시예 1에서와 동일한 방법으로 Cu 폼을 제조하되, 불완전 연소 및 산화 열처리 온도를 650℃로 증가시켜 제조하였다.Cu foam was prepared in the same manner as in Example 1, but was prepared by increasing the incomplete combustion and oxidation heat treatment temperature to 650 ° C.

비교예 4Comparative Example 4

실시예 1에서와 동일한 방법으로 Cu 폼을 제조하되, 소결 유지 시간만 80분으로 증대시켰다.Cu foam was prepared in the same manner as in Example 1, but only the sintering holding time was increased to 80 minutes.

비교예Comparative example 5 5

실시예 1에서와 동일한 방법으로 Cu 폼을 제조하되, 부분 겹침 압연을 실시하지 않았다. Cu foam was prepared in the same manner as in Example 1, but no partial overlap rolling was performed.

비교예 6Comparative Example 6

실시예 1에서와 동일한 방법으로 Cu 폼을 제조하되, 소결 온도를 970℃, 유지 시간을 15분으로 증가시켜 제조하였다.Cu foam was prepared in the same manner as in Example 1 except that the sintering temperature was increased to 970 ° C. and the holding time was increased to 15 minutes.

비교예 7Comparative Example 7

실시예 1에서와 동일한 방법으로 Cu 폼을 제조하되, 소결 온도를 640℃로 감소시켜 제조하였다.Cu foam was prepared in the same manner as in Example 1, but was prepared by reducing the sintering temperature to 640 ℃.

비교예 8Comparative Example 8

실시예 1에서와 동일한 방법으로 Cu 폼을 제조하되, 겹침 압연 압하율을 40%로 감소시켜 제조하였다.Cu foam was prepared in the same manner as in Example 1, but was prepared by reducing the overlap rolling reduction to 40%.

상기 실시예 1 내지 5 및 비교예 1 내지 8의 공정 조건을 표 1에 요약 정리하였다. 각각의 실시예와 비교예에 따라 제조된 Cu 폼으로 하술되는 시험을 위해 0.5T x 350W x 240L 크기의 시편을 각각 준비하였다. The process conditions of the said Examples 1-5 and Comparative Examples 1-8 are summarized in Table 1. 0.5T × 350W × 240L sized specimens were prepared for the test described below with Cu foam prepared according to each of Examples and Comparative Examples.

시험예Test Example

이하, 상기 실시예 및 비교예에 따라 제조된 다공성 구리 시편의 특성 분석 방법 및 결과에 대하여 기술한다. Hereinafter, the method and results of the characterization of the porous copper specimens prepared according to the Examples and Comparative Examples will be described.

인장강도는 각 시편을 30mm 폭으로 더 가공한 후 ZWICK ROELL社의 Z100 만능시험기를 사용하여 인장력을 측정하였다. 그 결과를 하기 표 1에 기재하였다. Tensile strength of each specimen was further processed to 30mm width and then measured by the ZWICK ROELL Z100 universal testing machine. The results are shown in Table 1 below.

시편 미세조직의 평균 결정 입경은 FEI社의 Quanta650FEG(FE-SEM)을 이용하여 측정하였다. 평균 결정 입경 측정을 위해 10mm x 10mm 크기로 절단한 각 시편을 FE-SEM 챔버에 장입하고, 챔버 내부의 진공도를 1x10-5 이하로 유지한 뒤 전자빔을 조사하여 결정방위 해석법으로 관찰하였다. The average grain size of the specimen microstructure was measured by using Quanta650FEG (FE-SEM) manufactured by FEI. In order to measure the average grain size, each specimen cut into a size of 10 mm x 10 mm was charged to the FE-SEM chamber, and the vacuum inside the chamber was maintained at 1x10 -5 or less, and the electron beam was irradiated to observe the crystal orientation analysis method.

단위 부피당 중량은, 각각의 실시예와 비교예에 따른 시편을 50㎛ 두께의 동박을 기준으로 1x1cm 규격으로 잘라서 측정하였을 때, 그 결과는 모두 50㎛ 두께의 동박 질량인 0.0448g 이하이고, 하기 표 1에 기재하였다. When the weight per unit volume is measured by cutting the specimens according to the Examples and Comparative Examples to 1x1cm standard on the basis of 50μm thick copper foil, the results are all 0.0448g or less, which is 50μm thick copper foil mass, It described in 1.

Cu의 순도는 상기 Quanta650FEG(FE-SEM)에 설치되어 있는 EDS(EDAX)를 이용하여 측정하였다. 미세조직 측정과 마찬가지로 시편을 챔버에 장입하고, 챔버 내부의 진공도를 1x10-5 이하로 유지한 뒤 성분 강도(intensity)를 얻었다. 이 때 측정 배율은 x 1000으로 고정하였다.The purity of Cu was measured using EDS (EDAX) installed in the Quanta650FEG (FE-SEM). As in the microstructure measurement, the specimen was charged into the chamber, and the component strength was obtained after maintaining the vacuum in the chamber at 1 × 10 −5 or less. At this time, the measurement magnification was fixed at x 1000.

상술한 Cu 폼 특성 측정방법에 따라 평가한 결과를 하기 표 1에 나타내었다.Table 1 shows the results of evaluation according to the above-described method for measuring Cu foam properties.

열처리 조건Heat treatment condition 강도 증대
방법
Increasing strength
Way
압연 조건Rolling condition 평가evaluation
불완전 연소/산화Incomplete combustion / oxidation 소결 열처리Sinter Heat Treatment 강도 증대
방법
Increasing strength
Way
압하율
(%)
Rolling reduction
(%)
인장
강도
(N)
Seal
burglar
(N)
평균
결정
입경
(μm)
Average
decision
Particle diameter
(μm)
Cu
순도
(wt%)
Cu
water
(wt%)
단위
부피당
중량
(g)
unit
Per volume
weight
(g)
온도
()
Temperature
( )
유지
시간
(분)
maintain
time
(minute)
온도
()
Temperature
( )
유지
시간
(분)
maintain
time
(minute)
실시예 1Example 1 500500 55 900900 55 겹침 압연Overlap rolling 9797 125125 66 99.799.7 0.008910.00891 실시예 2Example 2 500500 1010 900900 1010 겹침 압연Overlap rolling 9595 114114 1515 99.899.8 0.009710.00971 실시예 3Example 3 500500 1010 900900 1010 부분 도금Part plating 8080 7070 1616 99.899.8 0.008900.00890 실시예
4
EXAMPLE
4
350350 1010 800800 1515 부분 도금
/ 겹침 압연
Part plating
Rolled / overlap
9090 123123 2222 99.899.8 0.009230.00923
실시예5Example 5 570570 1010 750750 1515 겹침 압연Overlap rolling 9393 9393 1818 99.799.7 0.009180.00918 비교예 1Comparative Example 1 500500 1010 700700 55 겹침 압연Overlap rolling 9595 3737 -- 99.699.6 0.010100.01010 비교예 2Comparative Example 2 270270 55 900900 55 겹침 압연Overlap rolling 9797 -- -- 87.387.3 0.012140.01214 비교예 3Comparative Example 3 650650 55 900900 55 겹침 압연Overlap rolling 9797 -- -- 72.172.1 -- 비교예
4
Comparative example
4
500500 55 900900 8080 겹침 압연Overlap rolling 9595 5454 8686 99.899.8 0.009550.00955
비교예 5Comparative Example 5 500500 55 900900 55 미실시Not carried -- 1717 1010 99.799.7 0.009130.00913 비교예 6Comparative Example 6 500500 55 970970 1515 겹침 압연Overlap rolling 9797 4545 5757 99.899.8 0.011080.01108 비교예 7Comparative Example 7 500500 55 640640 55 겹침 압연Overlap rolling 9595 2222 -- 99.699.6 0.009240.00924 비교예 8Comparative Example 8 500500 55 900900 55 겹침 압연Overlap rolling 4040 1515 88 99.799.7 0.009480.00948

상기 표 1에서, 실시예 1과 비교예 4를 대비하면, 비교예 4는 소결 열처리를 80분간 실시한 것으로, 실시예 1에 따라 제조된 시편에 비하여 소결 열처리 유지시간이 증대함으로써 평균 결정 입경이 커지고 인장강도가 저하된 것을 확인할 수 있다. 또한, 실시예 2와 비교예 1을 비교하면 비교예 1은 실시예 2의 제조 방법에서 소결 온도를 700℃, 유지 온도를 5분으로 감소시킨 것으로, 낮은 소결 온도로 인해 결정립이 제대로 형성되지 않아 인장강도 확보에 어려움이 있는 것을 확인할 수 있다. In Table 1, in contrast to Example 1 and Comparative Example 4, Comparative Example 4 was subjected to sintering heat treatment for 80 minutes, the average grain size is increased by increasing the holding time of the sintering heat treatment compared to the specimen prepared according to Example 1 It can be seen that the tensile strength is lowered. In addition, when comparing Example 2 and Comparative Example 1 Comparative Example 1 in the manufacturing method of Example 2 reduced the sintering temperature to 700 ℃, the holding temperature to 5 minutes, due to the low sintering temperature crystal grains do not form properly It can be confirmed that there is difficulty in securing the tensile strength.

또한 비교예 2는 실시예 1에서 불완전 연소 및 산화 온도를 270℃로 감소시킨 조건으로, 낮은 온도로 인해 폴리우레탄 폼을 열분해 시키지 못해 탄소를 충분히 산화시키지 못하였고, 최종 제품에 탄화부 잔존으로 Cu의 순도가 다소 감소하는 것을 확인할 수 있다.In addition, Comparative Example 2 is a condition in which the incomplete combustion and oxidation temperature was reduced to 270 ° C in Example 1, and due to the low temperature, the polyurethane foam could not be thermally decomposed to sufficiently oxidize carbon, and the remaining carbonization in the final product resulted in Cu. It can be seen that the purity of is slightly reduced.

한편, 비교예 3은 실시예 1의 조건에서 불완전 연소 및 산화 온도를 650℃로 증대시킨 조건으로써, 폴리우레탄 폼이 열 분해된 후 과산화되어 소결 열처리 이후에도 다량의 CuO 및 CuO2가 표면에 잔존하였다. 이로 인해 취성이 높아져 인장강도를 측정할 수 없었다.On the other hand, Comparative Example 3 is a condition of increasing the incomplete combustion and oxidation temperature to 650 ℃ under the conditions of Example 1, the polyurethane foam was thermally decomposed after the thermal decomposition, a large amount of CuO and CuO 2 remained on the surface even after sintering heat treatment . As a result, the brittleness was increased and the tensile strength could not be measured.

한편, 비교예 5는 실시예 1과 동일하게 실시하되, 부분 겹침 압연을 실시하지 않았다. 그 결과 인장강도가 17N으로 실시예 1 대비 5분의 1수준으로 취약한 것을 확인할 수 있었다. On the other hand, Comparative Example 5 was carried out in the same manner as in Example 1, but did not perform partial overlap rolling. As a result, it could be confirmed that the tensile strength was weak at 1/5 as compared to Example 1 at 17N.

한편, 비교예 6은 실시예 1의 조건에서 소결 온도를 970℃, 유지 시간을 15분으로 증대시킨 조건으로써, 이 때는 높은 소결 온도로 인해 결정립이 조대화되어 원하는 인장강도를 확보할 수 없었다.On the other hand, Comparative Example 6 is a condition in which the sintering temperature was increased to 970 ° C. and the holding time was increased to 15 minutes under the conditions of Example 1, and at this time, the crystal grains coarsened due to the high sintering temperature, and thus the desired tensile strength could not be obtained.

반면, 비교예 7은 실시예 1의 조건에서 소결 열처리 온도를 650℃로 감소시킨 조건으로써, 이 때는 낮은 소결 온도로 인해 결정립이 형성되지 않아 결정입도를 측정이 불가능하였고, 이로 인해 낮은 인장강도 값을 가지는 것을 확인할 수 있었다.On the other hand, Comparative Example 7 is a condition in which the sintering heat treatment temperature was reduced to 650 ° C. under the conditions of Example 1, in which crystal grains were not formed due to low sintering temperature, and thus grain size could not be measured. It was confirmed to have.

또한, 비교예 8은 실시예 1의 조건에서 겹침압연 압하율을 40%로 감소시킨 조건으로써, 이 때는 낮은 압하율로 인해 겹쳐진 Cu 폼 부분에서 탈락이 일어나 강도 증대효과를 얻을 수 없었다.In addition, Comparative Example 8 is a condition in which the overlap rolling reduction rate was reduced to 40% under the conditions of Example 1, and at this time, dropping occurred in the overlapping Cu foam portions due to the low reduction ratio, and thus an increase in strength was not obtained.

한편, 실시예 1과 비교예 5의 인장강도 평가 결과를 도 8에 나타내었다. 비교예 5의 방법으로 제조된 미겹침 압연된 Cu 폼의 경우 17N의 인장강도를 가지는 반면, 실시예 1의 방법으로 제조된 겹침 압연된 Cu 폼은 125N으로 전해동박 10㎛와 유사한 수준의 인장강도를 가지는 것을 확인 할 수 있었다.On the other hand, the tensile strength evaluation results of Example 1 and Comparative Example 5 are shown in FIG. The overlap rolled Cu foam prepared by the method of Comparative Example 5 had a tensile strength of 17 N, while the overlap rolled Cu foam prepared by the method of Example 1 had a tensile strength similar to that of 10 µm of electrolytic copper foil at 125 N. I could confirm that I had.

도 9는 본 발명의 실시예 1의 제조 방법에 따라 제조된 다공성 구리의 표면 FE-SEM 사진으로, 결정입경 측정법으로 다공성 구리 표면의 결정립을 측정한 결과 평균 6μm 크기였다. 9 is a surface FE-SEM photograph of the porous copper prepared according to the production method of Example 1 of the present invention, the average grain size of 6μm as a result of measuring the grain size of the porous copper surface by the grain size measurement method.

도 10은 본 발명의 실시예 2에 따라 제조된 다공성 구리의 표면 성분 분석한 EDS 측정 결과 그래프이다. FIG. 10 is a graph showing EDS measurement results of surface components of porous copper prepared according to Example 2 of the present invention. FIG.

도 11은 본 발명의 실시예 1(a) 및 비교예 2(b) 내지 비교예 3(c)의 조건으로 제조한 최종 Cu 폼 제품의 표면 형상을 FE-SEM으로 관찰한 사진이다. 불완전 연소 및 산화 온도가 각각 300℃ 미만, 600℃ 초과일 경우, 각각 탄화부, 산화부가 잔존하여 원하는 고순도의 성분을 가진 Cu 폼을 얻을 수가 없었다. 11 is a photograph of the surface shape of the final Cu foam product prepared under the conditions of Example 1 (a) and Comparative Example 2 (b) to Comparative Example 3 (c) of the present invention by FE-SEM. When the incomplete combustion and oxidation temperatures were less than 300 ° C and more than 600 ° C, respectively, the carbonized part and the oxidized part remained, so that a Cu foam having a desired high purity component could not be obtained.

도 12에 황산동 무전해 도금 두께에 따른 전해 도금 후의 표면 형상을 나타내었다. 도 12는 실시예 1과 동일한 방법으로 제조하되, 황산동 무전해 도금 시간을 각각 20초(a)와 20분(b)으로 변경하여 제조된 반제품으로, 황산동 무전해 도금 직후 측정한 두께는 각각 0.3㎛, 6.0㎛이었다. (a)의 경우 황산동 무전해 도금시간이 짧아 폴리우레탄 폼 표면 전체를 덮을 수 있는 동 도금이 형성되지 않았고, (b)의 경우, 황산동 무전해 도금시간이 지나치게 길어 거친 도금 표면을 형성하였다. 이를 통해 황산동 무전해 도금 두께에 따른 전해 도금 후 표면의 차이를 확인할 수 있다.12 shows the surface shape after electrolytic plating according to copper sulfate electroless plating thickness. 12 is a semi-finished product prepared in the same manner as in Example 1 except that the copper sulfate electroless plating time was changed to 20 seconds (a) and 20 minutes (b), respectively, and the thickness measured immediately after copper sulfate electroless plating was 0.3. It was 탆 and 6.0 탆. In the case of (a), the copper sulfate electroless plating time was short, and copper plating was not formed to cover the entire surface of the polyurethane foam, and in (b), the copper sulfate electroless plating time was too long to form a rough plating surface. Through this, the difference in surface after electrolytic plating according to the copper sulfate electroless plating thickness can be confirmed.

Claims (16)

리튬이차전지 음극 집전체용 다공성 구리의 제조 방법으로서,
(A) 유기 다공체를 준비하는 단계;
(B) 준비된 유기 다공체를 전처리하고, 이어서 구리 무전해 도금하는 단계로, 구리 무전해 도금은 상기 유기 다공체를 20℃ 내지 30℃의 황산동 무전해 도금액에 30초 내지 10분간 침지시켜 실시되는 것인 단계;
(C) 수득된 생성물을 구리 전해 도금하여 구리가 전해 도금된 반제품을 제조하는 단계로, 구리 전해 도금은 상기 생성물을 황산동 전해 도금액에서 침지하여 0.1 내지 100A/dm2의 전류밀도로 10분 내지 10시간 동안 구리를 전해 도금하여 실시되는 것인 단계;
(D) 상기 반제품의 열처리 단계로, 상기 반제품을 불완전 연소시켜 유기 다공체를 제거하고, 산화 분위기에서 산화시켜 탄소를 제거하고, 이어서 불활성 분위기에서 소결하는 단계로서, 상기 불완전 연소는 N2 불활성 분위기에서 300℃ 내지 600℃로 5℃/min의 승온 속도로 열처리하여 유기 다공체를 분해하여 탄소만 표면층에 남기고, 산화는 불완전 연소 이후 N2 가스의 주입을 중단하고 1분 내지 20분간 유지하고, 소결은 N2 불활성 분위기에서 3℃/min의 승온 속도로 850℃ 내지 950℃까지 가열된 후 1분 내지 20분 동안 유지하는 것인 단계;
(E) 수득된 생성물에 구리를 부분 도금하거나, 부분 겹침 압연하거나, 또는 부분 도금 및 부분 겹침 압연하는 단계; 및
(F) 최종 압연하는 단계
를 포함하는 것인 리튬이차전지 음극 집전체용 다공성 구리의 제조 방법.
As a method of manufacturing porous copper for a lithium secondary battery negative electrode current collector,
(A) preparing an organic porous body;
(B) pretreatment of the prepared organic porous body, followed by copper electroless plating, wherein copper electroless plating is performed by immersing the organic porous body in a copper sulfate electroless plating solution at 20 ° C. to 30 ° C. for 30 seconds to 10 minutes. step;
(C) copper electroplating the obtained product to produce a semi-electrolytic copper plated product, copper electroplating is immersed in a copper sulfate electrolytic plating solution, the product is 10 minutes to 10 minutes at a current density of 0.1 to 100 A / dm 2 Performing by electroplating copper for time;
(D) heat treatment of the semifinished product, incomplete combustion of the semifinished product to remove the organic porous body, oxidation in an oxidizing atmosphere to remove carbon, and then sintering in an inert atmosphere, wherein the incomplete combustion is carried out in an N 2 inert atmosphere. Heat treatment at a temperature increase rate of 5 ℃ / min from 300 ℃ to 600 ℃ to decompose the organic porous body, leaving only carbon in the surface layer, oxidation stops the injection of N 2 gas after incomplete combustion, and maintained for 1 to 20 minutes, sintering Heating at 850 ° C. to 950 ° C. at an elevated temperature rate of 3 ° C./min in an N 2 inert atmosphere and then holding for 1 to 20 minutes;
(E) partial plating, partial overlap rolling, or partial plating and partial stack rolling of copper on the obtained product; And
(F) final rolling step
Method for producing a porous copper for a lithium secondary battery negative electrode current collector comprising a.
제 1 항에 있어서,
상기 유기 다공체는 열린 기공(open cell) 형태인 것인 다공성 구리의 제조 방법.
The method of claim 1,
The organic porous body is a method for producing porous copper in the form of open pores (open cell).
제 1 항에 있어서,
상기 (B) 무전해 도금 단계에 의해 형성된 구리 도금 층의 두께는 0.5㎛ 내지 5.0㎛인 것인 다공성 구리의 제조 방법.
The method of claim 1,
The thickness of the copper plating layer formed by the (B) electroless plating step is 0.5㎛ to 5.0㎛ manufacturing method of porous copper.
제 1 항에 있어서,
상기 (B) 무전해 도금 단계에서, 전처리는 감응화 처리 및 활성화 처리를 포함하는 것인 다공성 구리의 제조 방법.
The method of claim 1,
In the (B) electroless plating step, the pretreatment is a method for producing porous copper comprising an sensitization treatment and an activation treatment.
제 1 항에 있어서,
상기 (D) 반제품의 열처리 단계 이후, 생성물의 표면은 Cu 99.6 중량% 이상인 다공성 구리의 제조 방법.
The method of claim 1,
After the heat treatment step of the (D) semi-finished product, the surface of the product is Cu 99.6% by weight or more method for producing porous copper.
제 1 항에 있어서,
상기 단계 (E)는 이전 단계에서 수득된 생성물의 전체 면적의 1% 내지 49%를 부분 도금 또는 부분 겹침 압연 또는 둘 다를 실시하는 것인 다공성 구리의 제조 방법.
The method of claim 1,
The step (E) is a method for producing porous copper, wherein 1% to 49% of the total area of the product obtained in the previous step is subjected to partial plating or partial overlap rolling or both.
제 6 항에 있어서,
상기 단계 (E)는 압연 방향 또는 폭의 수직 방향으로 띠 모양의 부분 도금 또는 부분 겹침 압연 또는 둘 다를 실시한 형태인 것인 다공성 구리의 제조 방법.
The method of claim 6,
The step (E) is a method for producing porous copper in the form of performing a strip-shaped partial plating or partial overlap rolling or both in the rolling direction or the vertical direction of the width.
제 6 항에 있어서,
부분 도금은 소결이 완료된 다공성 구리 시트 폭의 수직방향으로 0.1 내지 100A/dm2 전류밀도로 10분 내지 10시간 동안 실시되는 것인 다공성 구리의 제조 방법.
The method of claim 6,
The partial plating is performed for 10 minutes to 10 hours at a current density of 0.1 to 100 A / dm 2 in the vertical direction of the width of the porous copper sheet which has been sintered.
제 7 항에 있어서,
상기 단계 (E)는 겹쳐진 다공성 구리의 전체 두께에 대해 80% 내지 99%의 압하율로 압연하는 것인 제조 방법.
The method of claim 7, wherein
The step (E) is a rolling method with a rolling reduction of 80% to 99% of the total thickness of the overlapped porous copper.
제 6 항에 있어서,
부분 겹침 압연은, 소결이 완료된 다공성 구리 시트 폭의 수직방향으로 기공 크기 1mm 이하, 공극률 98% 이하의 추가적인 다공성 구리를 부분적으로 겹쳐서 압연하는 것인 다공성 구리의 제조 방법.
The method of claim 6,
The partial overlap rolling is a method for producing porous copper, which partially rolls additional porous copper having a pore size of 1 mm or less and a porosity of 98% or less in the vertical direction of the width of the porous copper sheet that has been sintered.
제 1 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 기재된 제조 방법에 의해 제조되고, 폭 100mm 이상, 및 두께 0.01mm 이상이고, 폭 30mm인 시편으로 인장력 측정시 인장강도가 50N 이상이고, 전계 방출형 주사 전자 현미경(FE-SEM)으로 결정입도 해석법에 의해 측정한 결정 입경에 있어서, 평균 결정 입경이 0.1㎛ 내지 100㎛인 다공성 구리. A specimen prepared by the manufacturing method according to any one of claims 1 to 10, having a width of 100 mm or more, a thickness of 0.01 mm or more, and a width of 30 mm, having a tensile strength of 50 N or more, and a field emission type scan. Porous copper whose average grain size is 0.1 micrometer-100 micrometers in the crystal grain size measured by the crystal grain size analysis method by the electron microscope (FE-SEM). 제 11 항에 있어서,
상기 다공성 구리의 미겹침 압연부 또는 미도금부는 가로 및 세로 1cm 규격으로 측정시 중량이 0.0448g 이하인 다공성 구리.
The method of claim 11,
The overlapping rolled portion or the unplated portion of the porous copper has a weight of 0.0448g or less when measured in a horizontal and vertical 1cm standard.
제 11 항에 있어서,
겹침 압연부 또는 도금부의 절단면은 밀착 형태의 구조를 가지는 것인 다공성 구리.
The method of claim 11,
The cut surface of the overlap rolling part or plating part has a porous structure Copper.
제 11 항에 따르는 다공성 구리의 미겹침 압연부 또는 미도금부는 활물질 슬러리를 충전하여 전극부로 하고, 겹침부 또는 도금부는 전극탭부로 하여, 일체형으로 제조한 리튬이차전지 음극 집전체.The lithium secondary battery negative electrode current collector of the porous copper according to claim 11, wherein the unrolled rolled portion or unplated portion is filled with an active material slurry to form an electrode portion, and the overlapped portion or plated portion is formed as an electrode tab portion. 삭제delete 삭제delete
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