KR20190114814A - 리튬 이온 전지 집전체용 압연 동박 및 리튬 이온 전지 - Google Patents

리튬 이온 전지 집전체용 압연 동박 및 리튬 이온 전지 Download PDF

Info

Publication number
KR20190114814A
KR20190114814A KR1020190034354A KR20190034354A KR20190114814A KR 20190114814 A KR20190114814 A KR 20190114814A KR 1020190034354 A KR1020190034354 A KR 1020190034354A KR 20190034354 A KR20190034354 A KR 20190034354A KR 20190114814 A KR20190114814 A KR 20190114814A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
copper foil
lithium ion
ion battery
arithmetic mean
mean roughness
Prior art date
Application number
KR1020190034354A
Other languages
English (en)
Inventor
유다이 쿠도
Original Assignee
제이엑스금속주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 제이엑스금속주식회사 filed Critical 제이엑스금속주식회사
Publication of KR20190114814A publication Critical patent/KR20190114814A/ko

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/05—Accumulators with non-aqueous electrolyte
    • H01M10/052—Li-accumulators
    • H01M10/0525—Rocking-chair batteries, i.e. batteries with lithium insertion or intercalation in both electrodes; Lithium-ion batteries
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/64—Carriers or collectors
    • H01M4/66—Selection of materials
    • H01M4/661—Metal or alloys, e.g. alloy coatings
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/64—Carriers or collectors
    • H01M4/70—Carriers or collectors characterised by shape or form
    • H01M4/72—Grids
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21B—ROLLING OF METAL
    • B21B3/00—Rolling materials of special alloys so far as the composition of the alloy requires or permits special rolling methods or sequences ; Rolling of aluminium, copper, zinc or other non-ferrous metals
    • B21B2003/005—Copper or its alloys
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10—Energy storage using batteries

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Cell Electrode Carriers And Collectors (AREA)
  • Metal Rolling (AREA)

Abstract

동박 또는 탭 단자와의 양호한 초음파 용접성을 가지고, 또한 초음파 용접 시에 금속분의 발생량이 적은 리튬 이온 전지 집전체용 압연 동박을 제공한다. 산술 평균 조도(Ra)[㎛]×10+잔류 유분[㎎/㎡]≤3.8, 0.01≤산술 평균 조도(Ra)[㎛]≤0.25, 및 잔류 유분[㎎/㎡]≥0.1을 충족하는 리튬 이온 전지 접전체용 압연 동박이다.

Description

리튬 이온 전지 집전체용 압연 동박 및 리튬 이온 전지{ROLLED COPPER FOIL FOR LITHIUM ION BATTERY COLLECTORS AND LITHIUM ION BATTERY}
본 발명은 리튬 이온 전지 집전체용 압연 동박 및 리튬 이온 전지에 관한 것이다.
리튬 이온 전지는 에너지 밀도가 높고, 비교적 높은 전압이 얻어질 수 있는 특징을 가지며, 노트북 컴퓨터, 비디오 카메라, 디지털 카메라, 휴대전화 등의 소형 전자기기용으로 많이 이용되고 있다. 장래에 전기 자동차나 일반 가정의 분산 배치형 전원과 같은 대형 기기의 전원으로서의 이용도 유망시 되고 있다.
도 1은 리튬 이온 전지의 스택 구조의 모식도이다. 리튬 이온 전지의 전극체는 일반적으로 양극(11), 세퍼레이터(12) 및 음극(13)이 여러번 감겨지거나 적층된 스택 구조를 갖는다. 전형적으로, 양극은 알루미늄박으로 이루어진 양극 집전체와 그 표면에 배치된 LiCoO2, LiNiO2 및 LiMn2O4와 같은 리튬 복합 산화물을 재료로 하는 양극 활물질로 구성되고, 음극은 동박으로 이루어진 음극 집전체와 그 표면에 배치된 카본 등을 재료로 하는 음극 활물질로 구성된다. 양극끼리 및 음극끼리는 각 탭(14, 15)에서 각각 용접된다. 또한, 양극 및 음극은 알루미늄이나 니켈로 제작한 탭 단자와 접속되는데, 이것도 용접에 의해 행해진다. 통상적으로, 용접은 초음파 용접에 의해 행해진다.
음극의 집전체로서 사용되는 동박에 요구되는 특성으로는 음극 활물질과의 밀착성, 나아가 초음파 용접 시의 금속분 발생이 적은 것을 들 수 있다.
초음파 용접성에 대해서는 종래에 재료의 용접성에 맞추어서 용접 에너지를 크게 부여함으로써 큰 문제가 되지는 않았다. 그러나, 용접 에너지를 크게 부여함으로 인해 용접에 사용되는 소모품의 소모가 심해지므로, 최근의 비용 절감에 있어서 용접 에너지를 작게 해도 용접성이 좋은 동박이 요구된다. 이와 같은 구성의 동박으로서, 특개2009-68042호 공보에는 크롬 수화 산화물층의 동박 표면에의 피복량을 0.5~70 ㎍-Cr/dm2으로 규정하거나, 크롬 수화 산화물층이 피복되어 있는 면의 Rz(JISB0601-1994에서 규정하는 10점 평균 조도)를 2.0 ㎛ 이하로 하는 방법이 기재되어 있다. 그리고, 실시예에는 이와 같은 표면 조도를 전해 동박으로 제작한 것이 기재되어 있다.
또한, 리튬 이온 전지의 집전체로서 사용되는 동박은 초음파 용접 시에 가루 형상으로 벗겨져 금속분이 발생할 우려가 있다. 이와 같은 금속분이 다량으로 발생되어 전극체에 잔존하면 내부 단락 등이 일어나서, 리튬 이온 전지의 성능이 저하될 우려가 있다. 금속분의 발생을 억제하는 방법으로서, 예컨대 특개2007-305322호 공보에는 어닐링에 의해 음극 집전체의 내부 변형률을 제거하고 연화시킴으로써 초음파 용접 시에 집전체 일부가 가루 형상으로 벗겨지는 것을 억제하고, 50 ㎛ 이상의 금속분의 잔존을 적게 하는 방법이 기재되어 있다.
또한, 리튬 이온 전지의 집전체로서 사용되는 압연 동박은 압연 가공에 의해 제조되는데, 압연 시에 사용되는 압연유가 동박의 표면에 부착된다. 압연유는 압연 후의 탈지 공정에서 세정하여 제거되는데, 완전히 제거되지는 않는다. 동박의 표면에 압연유가 많이 잔존하면 초음파 용접 시의 동박끼리의 밀착성이 악화되므로 바람직하지 않다. 예컨대, 특개평10-212562호 공보에는 냉간 압연하여 얻어진 동박을 감은 권취품(코일) 속에서 적층 및 겹쳐져 있는 동박끼리 접착되지 않도록 하는 방법으로서, 감아 올리기 전의 동박 표면을 세정하여, 표면에 부착되어 있는 구리의 미분말 등을 제거함과 동시에, 표면에 잔존하는 압연유 등의 잔류 유분을 소정 값 이하로 한 후 동박을 감아 올리는 동박 권취품의 최종 어닐링 방법이 기재되어 있다.
[특허문헌 1] 일본 특개2009-68042호 공보 [특허문헌 2] 일본 특개2007-305322호 공보 [특허문헌 3] 일본 특개평10-212562호 공보
이와 같이, 리튬 이온 전지의 집전체로서 사용되는 동박의 특성 향상을 위한 기술이 개발되고 있는데, 초음파 용접성의 향상 및 초음파 용접 시의 금속분의 발생 억제를 동시에 실현시키는 기술에 대해서는 아직 개발의 여지가 있다.
이에, 본 발명은 동박 또는 탭 단자와의 양호한 초음파 용접성을 가지고, 또한 초음파 용접 시의 금속분의 발생이 적은 리튬 이온 전지 집전체용 압연 동박을 제공하는 것을 과제로 한다.
본 발명자는 상기 과제를 해결하기 위해서 연구를 거듭한 결과, 압연 동박의 잔류 유분, 및 압연 동박의 잔류 유분과 표면 조도의 관계를 제어하고, 나아가 산술 평균 조도(Ra)의 수치 범위를 제어함으로써, 초음파 용접성을 향상시키면서도 초음파 용접 시의 금속분의 발생이 적은 리튬 이온 전지 집전체용 압연 동박을 제공할 수 있는 것을 발견했다.
이상의 지견을 기초로 하여 완성된 본 발명의 실시형태는 일 측면에 있어서, 산술 평균 조도(Ra)[㎛]×10+잔류 유분[㎎/㎡]≤3.8, 0.01≤산술 평균 조도(Ra)[㎛]≤0.25, 및 잔류 유분[㎎/㎡]≥0.1을 충족하는 리튬 이온 전지 집전체용 압연 동박이다.
본 발명의 실시형태에 따른 리튬 이온 전지 집전체용 압연 동박은 일 실시형태에 있어서, 산술 평균 조도(Ra)[㎛]×10+잔류 유분[㎎/㎡]≤2.8을 충족한다.
본 발명의 실시형태에 따른 리튬 이온 전지 집전체용 압연 동박은 다른 일 실시형태에 있어서, 0.01≤산술 평균 조도(Ra)[㎛]≤0.2를 충족한다.
본 발명은 다른 일 측면에 있어서, 본 발명의 실시형태에 따른 리튬 이온 전지 집전체용 압연 동박을 집전체로서 이용한 리튬 이온 전지이다.
본 발명에 의하면, 동박 또는 탭 단자와의 양호한 초음파 용접성을 가지고, 또한 초음파 용접 시의 금속분 발생이 적은 리튬 이온 전지 집전체용 압연 동박을 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시형태에 따른 리튬 이온 전지의 스택 구조의 모식도이다.
도 2는 실시예의 동박의 표면 조도(Ra)와 탈지액에의 침지 시간의 관계를 도시하는 그래프이다.
도 3은 실시예 및 비교예의 잔류 유분과 산술 평균 조도(Ra)의 관계를 도시하는 그래프이다.
(리튬 이온 전지 집전체용 압연 동박)
본 발명의 실시형태에 따른 리튬 이온 전지 집전체용 압연 동박의 동박 기재로서는 압연 동박을 사용한다. 해당 압연 동박에는 압연 구리 합금박도 포함되는 것으로 한다. 압연 동박의 재료는 특별히 제한되지 않으며, 용도나 요구 특성에 따라서 적절히 선택하면 된다. 예컨대, 다음에 제한되지 않지만, 고순도의 구리(무산소 구리나 터프 피치 구리 등) 외에, Sn 함유 구리, Ag 함유 구리, Ni, Si 등을 첨가한 Cu-Ni-Si계 구리 합금, Cr, Zr 등을 첨가한 Cu-Cr-Zr계 구리 합금과 같은 구리 합금을 들 수 있다.
압연 동박의 두께는 특별히 제한되지 않으며, 요구 특성에 따라서 적절히 선택하면 된다. 일반적으로는 1 ㎛ 내지 100 ㎛이지만, 리튬 2차 전지 음극의 집전체로서 사용하는 경우, 압연 동박의 두께를 얇게 하면 보다 높은 용량의 전지를 얻을 수 있다. 그와 같은 관점으로부터, 압연 동박의 두께는 전형적으로는 2 ㎛ 내지 50 ㎛, 보다 전형적으로는 5 ㎛ 내지 20 ㎛ 정도이다.
본 발명의 실시형태에 따른 리튬 이온 전지 집전체용 압연 동박은 산술 평균 조도(Ra)[㎛]×10+잔류 유분[㎎/㎡]≤3.8을 충족한다. 압연 동박의 잔류 유분과 산술 평균 조도(Ra)의 관계를 이와 같이 제어함으로써, 동박 또는 탭 단자와의 양호한 초음파 용접성을 구비하고, 또한 초음파 용접 시에 금속분의 발생이 적은 리튬 이온 전지 집전체용 압연 동박이 얻어진다. 본 발명의 실시형태에 따른 리튬 이온 전지 집전체용 압연 동박은 산술 평균 조도(Ra)[㎛]×10+잔류 유분[㎎/㎡]≤3.3을 충족하는 것이 바람직하며, 산술 평균 조도(Ra)[㎛]×10+잔류 유분[㎎/㎡]≤2.8을 충족하는 것이 보다 바람직하다.
또한 본 발명의 실시형태에 따른 리튬 이온 전지 집전체용 압연 동박은 0.01≤산술 평균 조도(Ra)[㎛]≤0.25를 충족한다. 산술 평균 조도(Ra)가 0.01 ㎛ 미만이면 앵커 효과가 저감되어, 음극 활물질과의 밀착성이 악화될 우려가 있다. 또한 산술 평균 조도(Ra)가 0.25 ㎛를 초과하면, 초음파 용접 시의 서로 겹친 동박과 동박의 접점이 작아지기 때문에 초음파 용접성이 악화됨과 더불어, 초음파 용접 시의 금속분의 발생량이 현저하게 증가된다. 본 발명의 실시형태에 따른 리튬 이온 전지 집전체용 압연 동박은 0.01≤산술 평균 조도(Ra)[㎛]≤0.2를 충족하는 것이 바람직하며, 0.01≤산술 평균 조도(Ra)[㎛]≤0.15를 충족하는 것이 보다 바람직하다.
또한, 본 안건의 실시형태에 따른 리튬 이온 전지 집전체용 압연 동박은 탈지 후의 잔류 유분[㎎/㎡]≥0.1을 충족한다. 잔류 유분이 0.1 ㎎/㎡ 미만인 경우에는 표면이 활성이 되고, 어떠한 화학 반응에 의해 표면이 변질되며, 초음파 용접성이 불량해진다. 동박 표면의 잔류 유분이 너무 많으면 초음파 용접을 저해하는 경우가 있기 때문에, 보다 양호한 초음파 용접성을 얻기 위해서는 탈지 후의 잔류 유분은 3.7 ㎎/㎡ 이하로 하는 것이 바람직하다.
상기와 같은 압연 동박의 잔류 유분, 잔류 유분과 산술 평균 조도(Ra)의 관계, 및 산술 평균 조도(Ra)가 제어된 본 발명의 실시형태에 따른 리튬 이온 전지 집전체용 압연 동박은 연마 처리나 전착립의 도금과 같은 조화 처리를 행하지 않고, 오일 피트에 기인하는 표면의 요철 상태를 제어함으로서 구축하는 것이 가능하다. 오일 피트란 롤 바이트 내에서 압연용 롤과 피압연재에 의해 안에 넣어져서 봉해진 압연유가 피압연재의 표면에 부분적으로 발생되는 미세한 오목부이다. 여기서 조화 처리 공정이 생략되므로, 경제성 및 생산성이 향상되는 이점이 있다.
압연 동박의 오일 피트의 형상, 즉 표면 성상은 압연 롤의 표면 조도, 압연 속도, 압연유의 점도, 1패스당 압하율(특히 최종 패스의 압하율) 등을 조절함으로서 제어 가능하다. 예컨대, 표면 조도가 큰 압연 롤을 사용하면 얻어지는 압연 동박의 표면 조도도 커지고, 반대로 표면 조도가 작은 압연 롤을 사용하면 얻어지는 압연 동박의 표면 조도도 작아지기 쉽다. 또한 압연 속도를 빠르게, 압연유의 점도를 높게, 또는 1패스당 압하율을 작게 함으로써 오일 피트의 발생량이 증가되기 쉽다. 반대로 압연 속도를 느리게, 압연유의 점도를 낮게, 또는 1패스당 압하율을 크게 함으로써 오일 피트의 발생량이 감소되기 쉽다.
(리튬 이온 전지)
본 발명의 실시형태에 따른 압연 동박을 재료로 하는 집전체와 그 위에 형성된 활물질층에 의해 구성된 음극을 이용하여 관용 수단에 의해 리튬 이온 전지를 제작할 수 있다. 리튬 이온 전지에는 전해질 중의 리튬 이온이 전기 전도를 담당하는 리튬 이온 1차 전지용 및 리튬 이온 2차 전지가 포함된다. 음극 활물질로는 다음에 제한되지 않지만, 탄소, 규소, 주석, 게르마늄, 납, 안티몬, 알루미늄, 인듐, 리튬, 산화 주석, 티탄산 리튬, 질화 리튬, 인듐을 고용화시킨 산화 주석, 인듐-주석 합금, 리튬-알루미늄 합금, 리튬-인듐 합금 등을 들 수 있다.
(제조방법)
본 발명의 실시형태에 따른 리튬 이온 전지 집전체용 압연 동박은 예컨대 이하의 제조방법에 의해 제조할 수 있다.
우선, 원료가 되는 잉곳을 제조하고, 열간 압연에 의해 압연한다. 다음에, 어닐링과 냉간 압연을 반복하고, 마지막 냉간 압연에 있어서, 워크 롤 지름 50 ㎜ 내지 100 ㎜, 워크 롤 표면 조도(Ra) 0.03 ㎛ 내지 0.1 ㎛로 하고, 최종 패스의 압연 속도 300 m/분 내지 500 m/분으로 하여 1 ㎛ 내지 100 ㎛의 두께로 마무리한다. 압연유의 점도는 3.0~5.0 cSt(25℃)로 할 수 있다. 최종 냉간 압연 후의 동박에는 최종 냉간 압연에서 사용한 압연유 등의 유분이 부착되어 있기 때문에, 이 동박을 석유계 용제와 음이온 계면활성제를 함유하는 용액으로 세정하여, 동박 표면에 부착되어 있는 구리 미분말 및 압연유 등을 제거하고, 그 후에 송풍 건조를 행한다.
또한, 동박 표면으로부터 압연유 등을 제거하는 방법으로서, 종래에 공지된 탈지 처리 또는 세정 처리를 채용할 수 있고, 나아가 사용하는 유기 용제(탈지 용매)로서는, 예컨대 노르말 파라핀, 이소프로필 알코올 등의 알코올류나 아세톤, 디메틸아세토아미드, 테트라히드로퓨란, 에틸렌글리콜을 들 수 있다.
탈지 처리는 동박 표면의 잔류 유분과 산술 평균 조도(Ra)의 관계식(산술 평균 조도(Ra)[㎛]×10+잔류 유분[㎎/㎡]≤3.8)을 충족하도록 처리 조건을 제어한다. 예컨대, 산술 평균 조도(Ra)가 0.068 ㎛의 동박의 탈지 후의 잔류 유분이 3.12 ㎎/㎡ 이하가 되도록 탈지 처리를 시행한다. 탈지액에의 침지 시간은 동박 표면의 조도에 따라서 도 2에 도시하는 바와 같이 조정함으로써, 동박 표면의 변 색을 방지하고, 초음파 용접성의 불량을 억제할 수 있다.
탈지 처리에 있어서의 동박의 탈지 용매에의 침지 시간은 1.0s 이상으로 할 수 있다. 한편, 침지 시간이 너무 길면 생산성이 악화되고, 또한 동박 표면에 알칼리 화상에 의한 변색이 발생된다. Ra가 큰, 즉 오일 피트가 많거나 깊은 동박은 오일 피트에 들어간 압연유 및 오일 피트에 생성한 산화막을 제거하기 위해서 침지 시간이 긴 것이 바람직하다. 동박의 탈지 용매에의 침지 시간은 1.0 내지 8.0s로 할 수 있다.
[실시예]
이하에 본 발명의 실시예를 도시하나, 이들은 본 발명을 보다 잘 이해하기 위해서 제공하는 것이며, 본 발명이 한정되는 것을 의도하는 것은 아니다.
(실시예 1~10, 비교예 1~8)
[압연 동박의 제조]
폭 600㎜의 터프 피치 구리의 잉곳을 제조하고, 열간 압연에 의해 압연했다.
다음에, 어닐링과 냉간 압연을 반복하여, 마지막에 냉간 압연으로 워크 롤 지름 60 ㎜, 워크 롤 표면 조도(Ra) 0.03 ㎛로 하고, 최종 패스의 압연 속도 400 m/분으로 표 1에 기재한 두께로 마무리했다. 압연유의 점도는 4.0 cSt(25℃)였다. 이 상태에서는 동박에 최종 냉간 압연에서 사용한 압연유 등의 유분이 부착되어 있다. 이 동박을 석유계 용제와 음이온 계면활성제를 함유하는 용액으로 세정하여, 동박 표면에 부착되어 있는 구리 미분말 및 압연유 등을 제거하고, 그 후에 송풍 건조를 행했다.
동박 표면에 있어서의 압연유는 유기 용제(탈지 용매)로서 노르말 파라핀을 이용하여 탈지 처리에 의해 제거했다. 표 1에 해당 탈치 처리에서 실시한 동박의 유기 용제(탈지 용매)에의 침지 시간을 도시한다. 또한 실시예 1~10에서는 이때의 동박 표면의 잔류 유분과 산술 평균 조도(Ra)의 관계식(산술 평균 조도(Ra)[㎛]×10+잔류 유분[㎎/㎡]≤3.8)을 충족하도록 제어했다.
[산술 평균 조도(Ra)]
산술 평균 조도(Ra)는 JIS B0601 2001에 준하여 측정하고, 시료 표면을 콘포컬 현미경(레이저 테크 주식회사 제품, 형번 : HD100D)을 이용하여 압연 평행방향으로 길이 175 ㎛로 측정한 값으로 했다.
[잔류 유분]
잔류 유분은 이하의 방법으로 측정했다. 비커에 해당 동박 샘플과 용매(호리바 제작소 제품 H-997)를 넣고, 초음파 세정기에 의해 2분간 초음파 세정을 실시했다. 그 후, 호리바 제작소 제품인 유분 농도계 OCMA-555를 이용하여 전용 셀에 넣어서 유분 농도를 측정했다. 용매는 호리바 제작소 제품인 H-997을 이용하여 측정했다.
또한, 상기 유분 농도는 본 실시예에서 이용한 호리바 제작소 제품인 유분 농도계 OCMA-555 외에 공지된 일반적인 방법에 의해 측정할 수 있다. 또한, 용매로도 본 실시예에서 이용한 호리바 제작소 제품인 H-997 외에 사염화 탄소 등의 공지된 일반적인 용매를 이용할 수 있다.
[초음파 용접성]
초음파 용접성을 이하의 절차로 평가했다.
(1) 동박을 100 ㎜×30 ㎜의 크기로 잘라내서 30장 겹쳤다.
(2) 브랜슨 주식회사 제품의 액츄에이터(형번 : Ultraweld L20E)에 혼(피치 0.8 ㎜, 높이 0.4 ㎜)을 설치한다. 앰빌은 0.2 ㎜ 피치를 사용한다.
(3) 용접 조건은 압력 40 psi, 진폭 60 ㎛, 진동수 20 kHz, 용접 시간 0.1초로 했다.
(4) 상기 조건으로 용접한 후, 동박을 1장씩 박리했을 때에 11장 이상의 동박이 용접 부분에서 찢어진 경우를 "○", 0~10장의 동박이 용접 부분에서 찢어진 경우를 "×"로 했다. 또한 동박을 박리하기 전에 혼에 접촉되어 있었던 최표층의 동박의 용접 부분을 실태 현미경으로 20배로 확대 관찰하여, 크랙이 발생되어 있지 않은 것을 확인한 후에 박리 시험을 실시했다.
[초음파 용접 시에 발생된 금속분의 개수]
초음파 용접 시에 발생된 금속분의 개수를 이하의 절차로 계수했다.
(1) 20 ㎜ 폭의 테이프의 접착면을 겉으로 하여 브랜슨 주식회사 제품의 액츄에이터(형번 : Ultraweld L20E)의 앰빌의 양 옆에 설치한다. 접착면의 사이즈는 20 ㎜×60 ㎜였다.
(2) 동박을 100 ㎜×30 ㎜의 크기로 잘라내어 30장 겹쳤다.
(3) 용접 조건은 압력 40 psi, 진폭 60 ㎛, 진동수 20 kHz, 용접 시간 0.1초로 했다.
(4) 상기 조건으로 용접 장소를 바꾸면서 동일한 샘플로 30회 용접한 후, 앰빌의 양 옆에 설치한 테이프의 접착면에 부착된 금속분의 수를 계수했다.
침지 시간[s] 두께[㎜] 산술 평균 조도(Ra)[㎛] 잔류 유분[㎎/㎡] Ra[㎛]*10+잔류 유분[㎎/㎡] 초음파 용접성 발생된 금속분의 개수 변색
실시예 1 5.0 0.005 0.068 0.3 1.0 ○ 210 ○
실시예 2 8.0 0.010 0.222 1.3 3.5 ○ 692 ○
실시예 3 3.0 0.006 0.044 1.2 1.6 ○ 298 ○
실시예 4 7.0 0.008 0.194 0.6 2.5 ○ 542 ○
실시예 5 2.0 0.008 0.037 1.0 1.4 ○ 201 ○
실시예 6 4.0 0.008 0.084 1.5 2.3 ○ 517 ○
실시예 7 7.0 0.008 0.149 1.1 2.6 ○ 550 ○
실시예 8 6.0 0.008 0.162 1.4 3.0 ○ 593 ○
실시예 9 8.0 0.008 0.171 1.8 3.5 ○ 655 ○
실시예 10 3.5 0.008 0.025 3.2 3.5 ○ 255 ○
비교예 1 1.5 0.005 0.262 3.1 5.7 × 2579 ○
비교예 2 1.0 0.006 0.076 3.5 4.3 × 681 ○
비교예 3 4.0 0.010 0.203 2.0 4.0 × 790 ○
비교예 4 5.0 0.008 0.274 0.8 3.5 ○ 2898 ○
비교예 5 2.5 0.008 0.311 0.6 3.7 ○ 3621 ○
비교예 6 8.0 0.008 0.292 0.4 3.3 ○ 3108 ○
비교예 7 9.5 0.008 0.155 0.05 1.6 × 529 ×
비교예 8 0.5 0.008 0.008 0.3 0.4 × 184 ×
실시예 1~10은 산술 평균 조도(Ra)[㎛]×10+잔류 유분[㎎/㎡]≤3.8, 0.01≤산술 평균 조도(Ra)≤0.25, 및 잔류 유분[㎎/㎡]≥0.1을 충족했기 때문에 초음파 용접성이 양호하고, 또한 발생된 금속분의 개수는 적었다.
비교예 1은 산술 평균 조도(Ra)[㎛]×10+잔류 유분[㎎/㎡]이 3.8을 초과하고, 나아가 산술 평균 조도(Ra)가 0.25 ㎛를 초과했기 때문에 초음파 용접성은 불량하며, 발생된 금속분의 개수는 0.01≤산술 평균 조도(Ra)[㎛]≤0.25를 충족하는 동박과 비교하여 현저하게 많았다.
비교예 2, 3은 산술 평균 조도(Ra)[㎛]×10+잔류 유분[㎎/㎡]이 3.8을 초과했기 때문에 초음파 용접성이 불량했다. 보다 구체적으로는, 비교예 2, 3은 산술 평균 조도(Ra)에 대해서 잔류 유분이 많고, 이 유분이 초음파 용접으로 동박을 서로 겹쳐서 용접했을 때에 동박끼리의 밀착을 저해했다. 그 결과, 초음파 용접성은 산술 평균 조도(Ra)[㎛]×10+잔류 유분[㎎/㎡]≤3.8을 충족하는 동박보다 악화되었다.
비교예 4~6은 산술 평균 조도(Ra)가 0.25 ㎛를 초과했기 때문에, 발생된 금속분의 개수는 0.01≤산술 평균 조도(Ra)[㎛]≤0.25를 충족하는 동박과 비교하여 현저하게 많았다.
비교예 7은 침지 시간이 8s를 초과했기 때문에 잔류 유분이 적고, 표면이 활성이었기 때문에 어떠한 화학 반응에 의해 표면이 변질되어 초음파 용접성이 불량했다.
비교예 8은 산술 평균 조도(Ra)가 0.01보다 작고, 탈지 전의 시점에서 동박 표면에 부착된 압연유가 적었던 것으로 인해, 침지 시간이 짧아도 동박 표면에 알칼리 화상에 의한 변색이 발생되었기 때문에 초음파 용접성이 불량했다.
도 3에는 실시예 1~10의 잔류 유분과 산술 평균 조도(Ra)의 관계를 도시하는 그래프를 도시한다. 점선으로 둘러싸인 영역 내의 범위 내에 있는 산술 평균 조도(Ra)[㎛]×10+잔류 유분[㎎/㎡]≤3.8, 및 잔류 유분[㎎/㎡]≥0.1의 관계를 충족하는 실시예 1~10은 모두 초음파 용접성이 양호하고, 또한 발생된 금속분의 개수는 적었다.
11 : 양극 12 : 세퍼레이터
13 : 음극 14, 15 : 탭

Claims (4)

  1. 산술 평균 조도(Ra)[㎛]×10+잔류 유분[㎎/㎡]≤3.8, 0.01≤산술 평균 조도(Ra)[㎛]≤0.25, 및 잔류 유분[㎎/㎡]≥0.1을 충족하는 리튬 이온 전지 접전체용 압연 동박.
  2. 제1항에 있어서, 산술 평균 조도(Ra)[㎛]×10+잔류 유분[㎎/㎡]≤2.8을 충족하는 리튬 이온 전지 접전체용 압연 동박.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 0.01≤산술 평균 조도(Ra)[㎛]≤0.2를 충족하는 리튬 이온 전지 접전체용 압연 동박.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 기재한 리튬 이온 전지 집전체용 압연 동박을 집전체로서 이용한 리튬 이온 전지.
KR1020190034354A 2018-03-29 2019-03-26 리튬 이온 전지 집전체용 압연 동박 및 리튬 이온 전지 KR20190114814A (ko)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2018065531A JP2019175802A (ja) 2018-03-29 2018-03-29 リチウムイオン電池集電体用圧延銅箔及びリチウムイオン電池
JPJP-P-2018-065531 2018-03-29

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20190114814A true KR20190114814A (ko) 2019-10-10

Family

ID=68112816

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020190034354A KR20190114814A (ko) 2018-03-29 2019-03-26 리튬 이온 전지 집전체용 압연 동박 및 리튬 이온 전지

Country Status (4)

Country Link
JP (1) JP2019175802A (ko)
KR (1) KR20190114814A (ko)
CN (1) CN110323448A (ko)
TW (1) TW201943133A (ko)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113972448B (zh) * 2021-10-19 2022-08-09 东莞新能安科技有限公司 一种电化学装置及包含该电化学装置的电子装置

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH10212562A (ja) 1997-01-27 1998-08-11 Nippon Foil Mfg Co Ltd 銅箔巻取品の最終焼鈍方法
JP2007305322A (ja) 2006-05-09 2007-11-22 Toyota Motor Corp 電池及びその製造方法
JP2009068042A (ja) 2007-09-11 2009-04-02 Furukawa Circuit Foil Kk 超音波溶接性に優れた銅箔、およびその表面処理方法

Family Cites Families (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003242983A (ja) * 2002-02-14 2003-08-29 Nippon Mining & Metals Co Ltd 鉛蓄電池正極集電体用箔
JP5219952B2 (ja) * 2009-07-17 2013-06-26 Ｊｘ日鉱日石金属株式会社 リチウムイオン電池集電体用銅箔
CN102498600A (zh) * 2009-09-11 2012-06-13 Jx日矿日石金属株式会社 锂离子电池集电体用铜箔
JP5676467B2 (ja) * 2009-11-05 2015-02-25 Jx日鉱日石金属株式会社 リチウムイオン電池集電体用銅箔
JP5226027B2 (ja) * 2010-03-31 2013-07-03 Ｊｘ日鉱日石金属株式会社 リチウムイオン電池集電体用銅箔
JP5427752B2 (ja) * 2010-11-02 2014-02-26 Ｊｘ日鉱日石金属株式会社 リチウムイオン電池集電体用銅箔
CN103620839B (zh) * 2011-06-21 2017-08-18 海德鲁铝业钢材有限公司 经化学处理的、由铝或铝合金构成的集电箔
WO2013128685A1 (ja) * 2012-02-28 2013-09-06 住友軽金属工業株式会社 集電体用アルミニウム箔及びその製造方法
JP5917242B2 (ja) * 2012-04-05 2016-05-11 株式会社Uacj 二次電池電極用アルミニウム合金箔、及びその製造方法
WO2014178327A1 (ja) * 2013-04-30 2014-11-06 古河電気工業株式会社 リチウムイオン二次電池負極集電体用銅箔
JP6041779B2 (ja) * 2013-09-20 2016-12-14 Ｊｘ金属株式会社 銅合金箔
US9287566B1 (en) * 2015-04-17 2016-03-15 Chang Chun Petrochemical Co., Ltd. Anti-curl copper foil

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH10212562A (ja) 1997-01-27 1998-08-11 Nippon Foil Mfg Co Ltd 銅箔巻取品の最終焼鈍方法
JP2007305322A (ja) 2006-05-09 2007-11-22 Toyota Motor Corp 電池及びその製造方法
JP2009068042A (ja) 2007-09-11 2009-04-02 Furukawa Circuit Foil Kk 超音波溶接性に優れた銅箔、およびその表面処理方法

Also Published As

Publication number Publication date
JP2019175802A (ja) 2019-10-10
CN110323448A (zh) 2019-10-11
TW201943133A (zh) 2019-11-01

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5427752B2 (ja) リチウムイオン電池集電体用銅箔
KR101108911B1 (ko) 리튬 2차 전지용 전해 구리박 및 그 구리박의 제조 방법
KR20130119007A (ko) 2차 전지용 음극, 전극용 동박, 2차 전지 및 2차 전지용 음극의 제조방법
JP4831946B2 (ja) 非水電解質電池
KR20210003707A (ko) 이차전지 음극 집전체용 압연 동박, 이를 이용한 이차전지 음극 및 이차전지, 및 이차전지 음극 집전체용 압연 동박의 제조 방법
KR101422376B1 (ko) 리튬 이온 전지 집전체용 동박
JP2013026063A (ja) アルミニウム合金製集電体を用いた二次電池用正極、及びその二次電池用正極の生産方法
KR102643400B1 (ko) 리튬 이온 전지 집전체용 압연 구리박 및 리튬 이온 전지
KR20190114814A (ko) 리튬 이온 전지 집전체용 압연 동박 및 리튬 이온 전지
TWI677131B (zh) 鋰離子電池集電體用壓延銅箔及鋰離子電池
EP1278256B1 (en) Lead alloy surface coating for positive lead-acid battery grids and methods of use
KR102003342B1 (ko) 리튬이온 2차전지용 음극집전 동박, 리튬이온 2차전지용 음극 및 리튬이온 2차전지
JP2018076590A (ja) 電極集電体用アルミニウム合金箔及びその製造方法
KR20190113628A (ko) 리튬 이온 전지 집전체용 압연 동박 및 리튬 이온 전지
JP4107004B2 (ja) リチウムイオン二次電池用負極集電体及びリチウムイオン二次電池用負極集電体の製造方法
JP2008041347A (ja) リチウムイオン二次電池用負極の製造方法及びリチウムイオン二次電池用負極
CN117936804A (zh) 一种高比表集流体及其制备方法、电极片及电池
CN117976915A (zh) 一种高比表集流体的制备方法
JP2012082497A (ja) 銅合金箔、及びそれを用いたリチウムイオン二次電池用電極、並びに銅合金箔の製造方法

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E601 Decision to refuse application