KR20220002243A - Copper foil and negative electrode current collector of lithium ion battery comprising same, and method for manufacturing the same - Google Patents
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Abstract
본 발명은 신규한 구리박 및 이를 포함하는 리튬 이온 전지의 음극 집전체 및 그 제조 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다. 본 발명의 일 실시 형태에서는, 적어도 표면의 일부에 높이가 5nm 이상인 볼록부가 있으며, 볼록부의 밀도가 3.8μm당 15개 이상 100개 이하인 구리박을 제조하고, 이 구리박을 이용하여 음극 집전체를 제조한다.An object of the present invention is to provide a novel copper foil, a negative electrode current collector of a lithium ion battery including the same, and a method for manufacturing the same. In one embodiment of the present invention, at least a part of the surface has convex portions with a height of 5 nm or more, and a copper foil having a density of 15 or more and 100 or less per 3.8 μm is manufactured, and the negative electrode current collector is manufactured using the copper foil. manufacture
Description
본 발명은 구리박 및 이를 포함하는 리튬 이온 전지의 음극 집전체 및 그 제조 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a copper foil, a negative electrode current collector of a lithium ion battery including the same, and a method for manufacturing the same.
리튬 이온 전지(LIB)의 음극 집전체에 있어서, 고출력, 고에너지 밀도화를 위해 대용량의 활물질을 채용하면, 충전 시와 방전 시에 활물질 부피의 팽창률이 커진다. 때문에, 충방전을 반복하면, 활물질과 집전체를 잇는 결착재가 파단되거나, 활물질 계면, 집전체 계면으로부터 결착재가 박리되어 사이클 특성이 열화된다. 이를 방지하기 위해, 구리박측의 결착재 양을 많게 하여 구리박과 음극 합제층의 밀착성을 향상시키는 발명이 개시되어 있다(일본 공개특허공보 제(평)10-284059호). 또한, 구리박판 표면에 수염 형상의 구리 산화물을 형성하여 표면적을 증대시킴으로써 구리박과 활물질의 밀착성을 향상시키는 발명이 개시되어 있다(일본 공개특허공보 제(평)11-307102호)In the anode current collector of a lithium ion battery (LIB), if a large-capacity active material is employed for high output and high energy density, the expansion rate of the active material volume increases during charging and discharging. Therefore, when charging and discharging are repeated, the binder connecting the active material and the current collector is broken, or the binder is peeled off from the interface of the active material and the current collector, thereby deteriorating cycle characteristics. In order to prevent this, an invention of improving the adhesion between the copper foil and the negative electrode mixture layer by increasing the amount of the binder on the copper foil side has been disclosed (Japanese Patent Application Laid-Open No. 10-284059). In addition, there is disclosed an invention for improving the adhesion between copper foil and an active material by forming a mustache-shaped copper oxide on the surface of the copper foil to increase the surface area (Japanese Patent Application Laid-Open No. Hei 11-307102)
본 발명은 신규한 구리박 및 이를 포함하는 리튬 이온 전지의 음극 집전체 및 그 제조 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.An object of the present invention is to provide a novel copper foil, a negative electrode current collector of a lithium ion battery including the same, and a method for manufacturing the same.
본 발명의 일 실시 양태는 적어도 표면의 일부에 높이 5nm 이상의 볼록부가 있으며, 상기 일부에서, 상기 볼록부의 밀도가 3.8μm당 평균 15개 이상 100개 이하인 구리박이다. 상기 표면이 도금 처리되어 있을 수도 있다. 상기 일부에서, 상기 볼록부의 밀도가 3.8μm당 평균 20개 이상 62개 이하일 수도 있다. 또한, 상기 일부의 표면 거칠기 Rz의 3점 표준 편차 σ가 0.5 이하일 수도 있고, 0.3 이하일 수도 있다. 또한, 상기 일부의 표면 거칠기 Rz의 평균이 2μm 이하일 수도 있고, 1.54μm 이하일 수도 있다. 구리박 4μm2당, 이진화(binarization)에 의한 전류량의 계측 개수가 평균 200개 이상 또는 500개 이상일 수도 있다. 구리박 4μm2당 총 전류면적이 평균 100000nm2 이상 또는 300000nm2 이상일 수도 있다. X선 광전자 분광법(XPS)으로 측정했을 때, 표면으로부터 깊이 방향 5nm에서의 산소량이 50% 이하 또는 25% 이하일 수도 있다. 표면의 적어도 일부에 구리 이외의 금속층이 형성되어 있을 수도 있다. 상기 금속층의 두께는 15nm 이상 200nm 이하일 수도 있다.One embodiment of the present invention is a copper foil in which at least a portion of the surface has convex portions with a height of 5 nm or more, and in the portion, the density of the convex portions is 15 or more and 100 or less on average per 3.8 μm. The surface may be plated. In some of the above, the density of the convex portions may be 20 or more and 62 or less on average per 3.8 μm. Further, the three-point standard deviation σ of the partial surface roughness Rz may be 0.5 or less, or 0.3 or less. Moreover, 2 micrometers or less may be sufficient as the average of the said part surface roughness Rz, and 1.54 micrometers or less may be sufficient as it. The average number of measurements of the amount of current by binarization per 4 µm 2 of copper foil may be 200 or more or 500 or more. Copper foil 4μm total current average area 100000nm may be 2 or more than 2 300000nm or more per second. As measured by X-ray photoelectron spectroscopy (XPS), the amount of oxygen in the
본 발명의 다른 실시 형태는 상기 중 어느 하나의 구리박을 포함하는 리튬 이온 전지의 음극 집전체이다.Another embodiment of the present invention is a negative electrode current collector of a lithium ion battery comprising the copper foil of any one of the above.
본 발명의 또 다른 실시 형태는 상기 중 어느 하나의 구리박을 포함하는 리튬 이온 전지의 음극 집전체의 제조 방법이며, 아염소산 나트륨, 차아염소산 나트륨, 염소산 칼륨, 과염소산 칼륨, 과황산 칼륨으로부터 선택되는 1 이상의 산화제에 의해 구리박의 구리 표면을 산화하여, 볼록부를 형성하는 제1 공정; 산화한 상기 구리 표면을 도금 처리하는 제2 공정; 상기 구리 표면을 도금 처리한 상기 구리박을 이용하여 음극 집전체를 제조하는 제3 공정;을 포함한다. 상기 제2 공정 전에, 상기 제1 공정에서 산화한 구리 표면을 용해하는 공정 및/또는 환원하는 제4 공정을 더 포함할 수도 있다.Another embodiment of the present invention is a method for manufacturing a negative electrode current collector of a lithium ion battery comprising the copper foil of any one of the above, and is selected from sodium chlorite, sodium hypochlorite, potassium chlorate, potassium perchlorate, and potassium persulfate. 1st process of oxidizing the copper surface of copper foil with one or more oxidizing agents, and forming a convex part; a second step of plating the oxidized copper surface; and a third step of manufacturing a negative electrode current collector using the copper foil on which the copper surface is plated. Before the second process, a process of dissolving and/or reducing the copper surface oxidized in the first process may be further included.
아울러, 본 명세서에서, 평균값은 랜덤으로 복수점, 예를 들어 3점 측정했을 때의 평균으로 한다.In addition, in this specification, let an average value be an average when multiple points|pieces, for example, 3 points|pieces are measured at random.
본 발명에 의해, 신규한 구리박 및 이를 포함하는 리튬 이온 전지의 음극 집전체 및 그 제조 방법을 제공할 수 있게 되었다.According to the present invention, it has become possible to provide a novel copper foil, a negative electrode current collector of a lithium ion battery including the same, and a method for manufacturing the same.
도 1은 본 발명의 실시예 1~실시예 7, 비교예 1~비교예 3에서의 제1 공정 및 제2 공정에서의 처리 조건을 정리한 표이다.
도 2는 본 발명의 (A) 실시예 1~실시예 7, (B) 비교예 1~비교예 3에서, 각 구리박의 단면을 나타낸 주사형 전자 현미경(SEM) 이미지이다. (C)는 (A) 및 (B)에서의 볼록부를 세는 법의 일 예를 나타낸 이미지이다. 화살표 1개가 볼록부 1개를 나타낸다. 또한, (C) 내의 확대도에 '양단의 오목부의 극소점을 이은 선분과 수직으로 연장한 길이'를 재는 법의 일 예를 나타낸다.
도 3은 본 발명의 실시예에서의 용제계 음극재의 도포 안정성을 나타내는 도면이다.
도 4는 본 발명의 실시예에서의 음극재 잔존율의 측정 방법을 나타내는 도면이다.
도 5는 본 발명의 실시예에서, 원자간력 현미경(AFM)을 이용하여 얻어진 전류상(電流像)이다.1 is a table summarizing the treatment conditions in the first step and the second step in Examples 1 to 7 and Comparative Examples 1 to 3 of the present invention.
2 is a scanning electron microscope (SEM) image showing a cross section of each copper foil in (A) Examples 1 to 7 and (B) Comparative Examples 1 to 3 of the present invention. (C) is an image showing an example of a method of counting the convex portions in (A) and (B). One arrow indicates one convex portion. In addition, in the enlarged view in (C), an example of a method of measuring the 'length extending perpendicularly to the line segment connecting the minimum points of the concave portions at both ends' is shown.
3 is a view showing the application stability of the solvent-based negative electrode material in the embodiment of the present invention.
4 is a view showing a method of measuring the negative electrode material residual ratio in the embodiment of the present invention.
5 is a current image obtained using an atomic force microscope (AFM) in an embodiment of the present invention.
이하, 본 발명의 실시 형태를 실시예를 들어 상세히 설명한다. 아울러, 본 발명의 목적, 특징, 이점 및 그 아이디어는 본 명세서의 기재에 의해 당업자에게는 명백하며, 본 명세서의 기재로부터 당업자라면 용이하게 본 발명을 재현할 수 있다. 이하에 기재된 발명의 실시 형태 및 구체적인 실시예 등은 본 발명의 바람직한 실시 형태를 나타내는 것이며, 예시 또는 설명을 위해 나타나 있는 것으로, 본 발명을 이들로 한정하는 것은 아니다. 본 명세서에서 개시되어 있는 본 발명의 의도 및 범위 내에서 본 명세서의 기재를 바탕으로 다양하게 수식이 가능한 것은 당업자에게 있어서 명백하다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to Examples. In addition, the objects, features, advantages and ideas of the present invention are apparent to those skilled in the art from the description of the present specification, and those skilled in the art can easily reproduce the present invention from the description of the present specification. Embodiments and specific examples of the present invention described below represent preferred embodiments of the present invention, are shown for illustration or description, and do not limit the present invention to these. It is apparent to those skilled in the art that various modifications can be made based on the description of the present specification within the spirit and scope of the present invention disclosed herein.
==구리박====Copper Foil==
본 명세서에 개시되는 구리박은 압연 구리박일 수도 전해 구리박일 수도 있으며, 구리 합금박일 수도 있다. 구리의 함유율 또는 순도는 높은 것이 바람직하며, 50% 이상인 것이 바람직하고, 60% 이상인 것이 보다 바람직하고, 70% 이상인 것이 보다 바람직하고, 80% 이상인 것이 보다 바람직하고, 90% 이상인 것이 보다 바람직하고, 95% 이상인 것이 보다 바람직하고, 98% 이상인 것이 보다 바람직하고, 99.5% 이상인 것이 더욱 바람직하다. 구리박의 두께는 특별히 한정되지 않으나, 리튬 이온 전지의 음극 집전체용으로 사용되는 두께인 것이 바람직하며, 예를 들어 5μm~100μm를 들 수 있고, 그 범위로부터 용도에 따른 구리박의 두께를 선택할 수 있다. 또한, 구리박의 표면 조도도 특별히 한정되지 않으며, 어느 거칠기의 구리박도 사용할 수 있으나, 표면 조도가 너무 크면 인장 강도가 저하되거나 음극재가 요철 바닥까지 충전되지 않아 밀착력이 저하된다. 또한 표면 조도가 크면서 볼록부의 수가 적으면 볼록부에 전기가 집중되어, 활물질의 박리에 의해 전지 특성의 열화가 발생하기 때문에, 표면 조도는 2μm 이하가 바람직하다.The copper foil disclosed in this specification may be a rolled copper foil, an electrolytic copper foil may be sufficient, and copper alloy foil may be sufficient as it. The copper content or purity is preferably high, preferably 50% or more, more preferably 60% or more, more preferably 70% or more, more preferably 80% or more, more preferably 90% or more, It is more preferable that it is 95 % or more, It is more preferable that it is 98 % or more, It is still more preferable that it is 99.5 % or more. The thickness of the copper foil is not particularly limited, but it is preferably a thickness used for a negative electrode current collector of a lithium ion battery, for example, 5 μm to 100 μm, and the thickness of the copper foil according to the use can be selected from the range. can In addition, the surface roughness of the copper foil is not particularly limited, and any copper foil of any roughness can be used, but if the surface roughness is too large, the tensile strength is lowered or the negative electrode material is not filled to the uneven bottom, so that the adhesion is lowered. In addition, when the number of convex portions is small while the surface roughness is large, electricity is concentrated in the convex portions and deterioration of battery characteristics occurs due to peeling of the active material. Therefore, the surface roughness is preferably 2 µm or less.
이 구리박은 주사 전자 현미경의 단면 촬영상(像)에서, 적어도 표면의 일부에 높이 5nm 이상의 볼록부가 있으며, 볼록부의 밀도는 표면에 평행한 방향에서 쟀을 때의 3.8μm당 평균 15개 이상 100개 이하인 것이 바람직하고, 평균 20개 이상 62개 이하인 것이 보다 바람직하다. 볼록부의 수는 주사 전자 현미경의 단면의 촬영상에서, 볼록부 양단의 오목부의 극소점을 이은 선분과 수직으로 연장한 길이가 5nm 이상인 경우에 볼록부로 하여, 그 개수를 센다. 볼록부의 높이는 주사 전자 현미경, 특히 공초점 주사 전자 현미경을 이용하여 JIS B 0601:2001에 정해진 Rz에 의해 산출할 수 있다.In the cross-sectional image of this copper foil taken by a scanning electron microscope, at least a part of the surface has convex parts with a height of 5 nm or more, and the density of the convex parts averages 15 to 100 per 3.8 μm measured in a direction parallel to the surface. It is preferable that they are below, and it is more preferable that they are an average of 20 or more and 62 or less. The number of convex parts is counted as a convex part when the length extending perpendicularly to the line segment connecting the minimum points of the concave parts at both ends of the convex part is 5 nm or more on the scanning electron microscope cross-section imaging. The height of the convex portion can be calculated by Rz defined in JIS B 0601:2001 using a scanning electron microscope, particularly a confocal scanning electron microscope.
높이 5nm 이상의 볼록부가 있는 표면의 일부의 표면 거칠기 Rz의 3점 표준 편차 σ는 0.5 이하인 것이 바람직하고, 0.3 이하인 것이 보다 바람직하다. Rz의 3점 표준 편차 σ가 작아질수록 요철이 균일해진다. 그리고, Rz의 평균은 2μm 이하인 것이 바람직하고, 1.54μm 이하인 것이 보다 바람직하다. Rz의 평균이 작아질수록, 요철이 작아진다.It is preferable that it is 0.5 or less, and, as for the three-point standard deviation (sigma) of the surface roughness Rz of a part of surface with a
이들 성질은 구리박을 음극 집전체에 이용함에 있어서 바람직한 구성이다. 원리에 대해 특별히 구애되는 것은 아니지만, 볼록부의 개수가 적으면 구리박의 표면적이 작아지기 때문에, 구리박의 음극에 대한 밀착성이 나빠지고, 그 결과 유지 용량이 낮아진다. 볼록부의 개수가 적은 경우에 표면적을 많게 하기 위해서는 Rz를 크게 할 필요가 있으며, Rz가 커지면, 볼록부에 전류가 집중되기 때문에 구리박과 활물질이 박리되기 쉬워져, 용량 유지율이 작아진다. 또한, 표면 거칠기 Rz의 3점 표준 편차, 즉 불균일이 큰 경우에도, 음극 집전체에 이용했을 때 전류의 집중이 생기기 쉬워지고, 그 결과 용량 유지율이 낮아진다.These properties are preferable structures in using copper foil for a negative electrode current collector. Although there is no particular restriction on the principle, when the number of convex portions is small, the surface area of the copper foil becomes small, so the adhesion of the copper foil to the negative electrode deteriorates, and as a result, the holding capacity becomes low. When the number of convex portions is small, it is necessary to increase Rz in order to increase the surface area. When Rz becomes large, current is concentrated on the convex portions, so that the copper foil and the active material are easily peeled off, and the capacity retention rate becomes small. In addition, even when the three-point standard deviation of the surface roughness Rz, that is, non-uniformity is large, current concentration tends to occur when used for a negative electrode current collector, and as a result, the capacity retention rate is lowered.
음극 집전체로서는, 예를 들어 전류 분산수가 많아질수록 전류 집중을 억제할 수 있으며, 음극재의 박리가 발생하기 어렵다. 따라서, 고속 충방전 특성(C-rate)에 있어서 용량 유지율이 우수해진다. 전류 분산수의 구리박 4μm2당 평균 개수는 200개 이상인 것이 바람직하며, 400개 이상인 것이 보다 바람직하고, 500개 이상인 것이 더욱 바람직하다. 즉, 전류 분산수의 밀도는 50개/μm2 이상인 것이 바람직하며, 100개/μm2 이상인 것이 보다 바람직하고, 125개/μm2 이상인 것이 더욱 바람직하다. 또한, 일정 전류량 이상을 임계값으로 했을 때의 전류가 흐르는 면적이 클수록, 전기가 흐르기 쉽고 집전력이 우수하다. 그 구리박 4μm2당 평균 총면적은 100000nm2 이상인 것이 바람직하며, 200000nm2 이상인 것이 보다 바람직하고, 300000nm2 이상인 것이 더욱 바람직하다. 즉, 일정 전류량 이상을 임계값으로 했을 때의 전류가 흐르는 면적의 비율은 2.5% 이상인 것이 바람직하며, 5.0% 이상인 것이 보다 바람직하고, 7.5% 이상인 것이 더욱 바람직하다. 일정 전류량이란, 예를 들어 -1nA 이상인 것이 바람직하며, -30nA 이상인 것이 보다 바람직하고, -60nA 이상인 것이 더욱 바람직하다. 아울러, 이들 값은 공지의 방법, 예를 들어 실시예에 기재된 방법으로 측정할 수 있다.As the negative electrode current collector, for example, current concentration can be suppressed as the number of current dispersion increases, and peeling of the negative electrode material is less likely to occur. Accordingly, the capacity retention rate is excellent in the high-speed charge/discharge characteristic (C-rate). Copper foil 4μm average number per second of the number of current distribution is preferably less than 200, more preferably, preferred, and more than 500 more preferably greater than 400. That is, the density of the current dispersed water is preferably 50 pieces/μm 2 or more, more preferably 100 pieces/μm 2 or more, and still more preferably 125 pieces/μm 2 or more. In addition, the larger the area through which the current flows when the threshold value is equal to or greater than a certain amount of current, the easier the flow of electricity is and the better the power collection is. The copper foil 4μm 2 Average total area party, it is preferable 100000nm least 2, more preferably at least 200000nm 2, more preferably not less than 300000nm 2. That is, the ratio of the area through which the current flows when a certain amount of current or more is set as the threshold value is preferably 2.5% or more, more preferably 5.0% or more, and still more preferably 7.5% or more. The constant current is, for example, preferably -1 nA or more, more preferably -30 nA or more, and still more preferably -60 nA or more. In addition, these values can be measured by a well-known method, for example, the method described in an Example.
음극재에 포함되는 산소량이 많으면 저항이 커지기 때문에, 전류가 흐르기 어려워진다. 따라서, 전류가 흐르는 면적이 10000nm2 이상이 되기 위해서는, 음극재에 포함되는 산소량이 적은 것이 바람직하며, 구체적으로는 깊이 5nm에서의 산소량이 50% 이하인 것이 바람직하며, 40% 이하인 것이 보다 바람직하고, 35% 이하인 것이 보다 바람직하고, 25% 이하인 것이 더욱 바람직하다. 아울러, 이 산소량은 X선 광전자 분광법(XPS)으로 측정할 수 있다.When the amount of oxygen contained in the negative electrode material is large, resistance increases, so that it becomes difficult to flow an electric current. Therefore, in order for the area through which the current flows to be 10000 nm 2 or more, it is preferable that the amount of oxygen contained in the negative electrode material is small, specifically, the amount of oxygen at a depth of 5 nm is preferably 50% or less, and more preferably 40% or less, It is more preferable that it is 35 % or less, and it is still more preferable that it is 25 % or less. In addition, this amount of oxygen can be measured by X-ray photoelectron spectroscopy (XPS).
또한, 표면에 구리 이외의 금속층이 형성되어 있음으로써, 전류 분산성이 양호해지고, 전류가 흐르기 쉬워지며, 더욱 표면의 산화를 방지할 수 있기 때문에 물에 대한 접촉각의 경시 변화가 발생하기 어려워진다. 때문에, 표면에 금속층이 형성되어 있는 것이 바람직하다. 구리 이외의 금속으로서, 주석, 은, 아연, 알루미늄, 티타늄, 비스무트, 크롬, 철, 코발트, 니켈, 팔라듐, 금, 백금 혹은 다양한 합금을 이용할 수 있다. 이 금속층의 형성에는, 예를 들어 도금 처리를 이용할 수 있다. 금속층의 두께는 15nm 이상 200nm 이하인 것이 바람직하며, 30nm 이상 200nm 이하인 것이 보다 바람직하다. 15nm 미만이 되면 경시 변화가 발생하기 쉬워지며, 200nm를 초과하면 레벨링에 의해 요철이 메워지기 때문에, 전류 분산수도 적어져, 전류 집중이 발생하기 쉬워진다.In addition, since a metal layer other than copper is formed on the surface, the current dispersibility becomes good, the current flows more easily, and oxidation of the surface can be prevented, so that the change of the contact angle with respect to water is difficult to occur with time. For this reason, it is preferable that the metal layer is formed in the surface. As the metal other than copper, tin, silver, zinc, aluminum, titanium, bismuth, chromium, iron, cobalt, nickel, palladium, gold, platinum or various alloys can be used. A plating process can be used for formation of this metal layer, for example. It is preferable that they are 15 nm or more and 200 nm or less, and, as for the thickness of a metal layer, it is more preferable that they are 30 nm or more and 200 nm or less. When it is less than 15 nm, it becomes easy to generate a change with time, and when it exceeds 200 nm, since the unevenness|corrugation is filled by leveling, the number of current dispersion also decreases, and it becomes easy to generate|occur|produce current concentration.
==구리박 및 리튬 이온 전지의 음극 집전체의 제조 방법====Manufacturing method of copper foil and negative electrode current collector of lithium ion battery==
본 명세서에 개시되는 구리박의 제조 방법은 구리박의 구리 표면을 산화하여 미세한 볼록부를 형성하는 제1 공정; 산화한 구리박의 표면에 형성된 볼록부를 더욱 조정하는 제2 공정; 구리 표면의 볼록부를 조정한 구리박을 이용하여 리튬 이온 전지의 음극 집전체를 제조하는 제3 공정;을 포함한다. 또한, 제2 공정은 산화한 구리 표면을 도금 처리, 환원 처리 또는 용해 처리 중 적어도 하나의 공정을 포함한다. 이하, 각 공정에 대해 상세히 설명한다.The manufacturing method of the copper foil disclosed in this specification is a 1st process of oxidizing the copper surface of copper foil to form a fine convex part; 2nd process of further adjusting the convex part formed in the surface of the oxidized copper foil; The 3rd process of manufacturing the negative electrode collector of the lithium ion battery using the copper foil which adjusted the convex part on the copper surface; it includes. In addition, the second process includes at least one process of plating, reducing, or dissolving the oxidized copper surface. Hereinafter, each process will be described in detail.
(1) 제1 공정(산화 공정)(1) 1st process (oxidation process)
제1 공정에서는, 우선 산화제를 이용하여 구리박의 구리 표면을 산화하여, 산화구리를 포함하는 층을 형성하는 동시에, 표면에 볼록부를 형성한다.At a 1st process, first, the copper surface of copper foil is oxidized using an oxidizing agent, and while forming the layer containing copper oxide, a convex part is formed in the surface.
산화제는 특별히 한정되지 않으며, 예를 들어 아염소산 나트륨, 차아염소산 나트륨, 염소산 칼륨, 과염소산 칼륨, 과황산 칼륨 등의 수용액이나 완충액을 이용할 수 있지만, 아염소산 나트륨 또는 차아염소산 나트륨을 포함하는 수용액을 이용하는 것이 바람직하다. 이들을 이용하면 바람직한 표면 형상을 형성할 수 있다. 산화제에는 각종 첨가제(예를 들어, 인산삼나트륨 십이수화물과 같은 인산염이나 표면 활성 분자)를 첨가할 수도 있다. 표면 활성 분자로서는, 포르피린, 포르피린 대원환(大員環), 확장 포르피린, 환축소 포르피린, 직쇄 포르피린 폴리머, 포르피린 샌드위치 배위 착체, 포르피린 배열, 실란, 테트라오가노-실란, 아미노에틸-아미노프로필-트리메톡시실란, (3-아미노프로필)트리메톡시실란, (1-[3-(트리메톡시실릴)프로필]우레아)((l-[3-(Trimethoxysilyl)propyl]urea)), (3-아미노프로필)트리에톡시실란, ((3-글리시딜옥시프로필)트리메톡시실란), (3-클로로프로필)트리메톡시실란, (3-글리시딜옥시프로필)트리메톡시실란, 디메틸디클로로실란, 3-(트리메톡시실릴)프로필 메타크릴레이트, 에틸트리아세톡시실란, 트리에톡시(이소부틸)실란, 트리에톡시(옥틸)실란, 트리스(2-메톡시에톡시)(비닐)실란, 클로로트리메틸실란, 메틸트리클로로실란, 사염화 규소, 테트라에톡시실란, 페닐트리메톡시실란, 클로로트리에톡시실란, 에틸렌-트리메톡시실란, 아민, 당 등을 예시할 수 있다. 또한, 산화제 이외에 수산화나트륨, 수산화칼륨 등의 알칼리성 화합물을 함유할 수도 있다.The oxidizing agent is not particularly limited, and for example, an aqueous solution or buffer solution such as sodium chlorite, sodium hypochlorite, potassium chlorate, potassium perchlorate, or potassium persulfate can be used, but an aqueous solution containing sodium chlorite or sodium hypochlorite is used. it is preferable If these are used, a desirable surface shape can be formed. Various additives (for example, phosphate salts such as trisodium phosphate dodecahydrate or surface active molecules) may be added to the oxidizing agent. Examples of the surface-active molecules include porphyrins, porphyrin large ring, expanded porphyrin, ring-reduced porphyrin, linear porphyrin polymer, porphyrin sandwich coordination complex, porphyrin sequence, silane, tetraorgano-silane, aminoethyl-aminopropyl-tri Methoxysilane, (3-aminopropyl)trimethoxysilane, (1-[3-(trimethoxysilyl)propyl]urea)((l-[3-(Trimethoxysilyl)propyl]urea)), (3- Aminopropyl) triethoxysilane, ((3-glycidyloxypropyl) trimethoxysilane), (3-chloropropyl) trimethoxysilane, (3-glycidyloxypropyl) trimethoxysilane, dimethyl Dichlorosilane, 3-(trimethoxysilyl)propyl methacrylate, ethyltriacetoxysilane, triethoxy(isobutyl)silane, triethoxy(octyl)silane, tris(2-methoxyethoxy)(vinyl) ) silane, chlorotrimethylsilane, methyltrichlorosilane, silicon tetrachloride, tetraethoxysilane, phenyltrimethoxysilane, chlorotriethoxysilane, ethylene-trimethoxysilane, amine, sugar and the like. Moreover, you may contain alkaline compounds, such as sodium hydroxide and potassium hydroxide, other than an oxidizing agent.
이 산화 공정에서 이용하는 첨가제로서는, 규소 화합물을 포함하는 실란 커플링제와 같이, 산화에 의한 표면의 볼록부의 형성을 적절히 억제하는 것이 바람직하며, 이에 의해, 표면의 요철이 보다 미세해지고, 볼록부의 높이가 보다 균일해진다. 표면의 볼록부의 높이가 균일한 구리박을 이용하여 리튬 이온 전지의 집전체를 제조함으로써, 요철에 대한 음극재 도포량의 부분적인 불균일을 저감하는 것이 가능해진다. 이로써, 전류의 흐르는 방식에 불균일이 없어지고, 전지 특성도 향상된다. 그리고, 생산성도 향상된다.As an additive used in this oxidation step, it is preferable to appropriately suppress the formation of convex portions on the surface due to oxidation, such as a silane coupling agent containing a silicon compound. become more uniform. By manufacturing the electrical power collector of a lithium ion battery using the copper foil with a uniform height of the convex part on the surface, it becomes possible to reduce the partial nonuniformity of the negative electrode material application amount with respect to an unevenness|corrugation. Thereby, the non-uniformity in the manner of flowing the current is eliminated, and the battery characteristics are also improved. And productivity is also improved.
산화 반응 조건은 특별히 한정되지 않으나, 산화제의 액온은 40~95℃인 것이 바람직하며, 45~80℃인 것이 보다 바람직하다. 반응 시간은 0.5~30분인 것이 바람직하고, 1~10분인 것이 보다 바람직하다.Although the oxidation reaction conditions are not specifically limited, It is preferable that it is 40-95 degreeC, and, as for the liquid temperature of an oxidizing agent, it is more preferable that it is 45-80 degreeC. It is preferable that it is 0.5 to 30 minutes, and, as for reaction time, it is more preferable that it is 1 to 10 minutes.
아울러, 이 산화 공정 이전에, 전처리로서 알칼리 처리에 의한 탈지나 산 처리에 의한 세정을 수행할 수도 있다. 알칼리 처리나 산 처리의 구체적인 방법은 특별히 한정되지 않으나, 알칼리 처리는 예를 들어 바람직하게는 30~50g/L, 보다 바람직하게는 40g/L의 알칼리 수용액, 예를 들어 수산화나트륨 수용액으로 30~50℃, 0.5~2분간 정도 처리를 한 후, 수세함으로써 수행할 수 있다. 또한, 산 처리는 예를 들어 구리 표면을 액온 20~50℃, 5~20중량%의 황산에 1~5분간 침지한 후, 수세함으로써 수행할 수 있다. 산 처리 후, 처리 불균일을 경감하고, 세정 처리에 이용한 산의 산화제로의 혼입을 막기 위해, 다시 약한 알칼리 처리를 수행할 수도 있다. 이 알칼리 처리는 특별히 한정되지 않으나, 바람직하게는 0.1~10g/L, 보다 바람직하게는 1~2g/L의 알칼리 수용액, 예를 들어 수산화나트륨 수용액으로 30~50℃, 0.5~2분간 정도 처리함으로써 수행할 수 있다. 또한, 전처리로서 에칭 등의 물리적으로 구리 표면을 조면화하는 처리를 수행할 수도 있는데, 이 때 구리 표면에 형성되는 볼록부의 형상은 일반적으로 처리 대상인 구리의 결정성에 의존하기 때문에, 물리적인 조면화 처리만으로는 미세한 요철이 되지 않으며, 미세한 요철을 갖는 구리박을 얻기 위해서는 본 산화 공정을 거칠 필요가 있다.In addition, before this oxidation process, degreasing by alkali treatment or washing by acid treatment may be performed as pretreatment. The specific method of alkali treatment or acid treatment is not particularly limited, but alkali treatment is, for example, preferably 30 to 50 g/L, more preferably 40 g/L of an aqueous alkali solution, for example, 30 to 50 g of sodium hydroxide aqueous solution. It can be carried out by treating with water at ℃, about 0.5 to 2 minutes, and then washing with water. In addition, the acid treatment can be performed, for example, by immersing the copper surface in sulfuric acid having a liquid temperature of 20 to 50° C. and 5 to 20% by weight for 1 to 5 minutes, followed by washing with water. After the acid treatment, in order to reduce the treatment unevenness and to prevent mixing of the acid used in the washing treatment with the oxidizing agent, a weak alkali treatment may be performed again. This alkali treatment is not particularly limited, but preferably 0.1 to 10 g/L, more preferably 1 to 2 g/L of an aqueous alkali solution, for example, an aqueous sodium hydroxide solution at 30 to 50° C. for about 0.5 to 2 minutes. can be done In addition, as a pretreatment, a treatment for physically roughening the copper surface, such as etching, may be performed. At this time, since the shape of the convex portion formed on the copper surface generally depends on the crystallinity of the copper to be treated, physical roughening treatment It does not become fine unevenness|corrugation only by itself, and in order to obtain the copper foil which has fine unevenness|corrugation, it is necessary to go through this oxidation process.
(2) 제2 공정(2) second process
제2 공정은 (2-1) 도금 처리 공정, (2-2) 환원 처리 공정, (2-3) 용해 처리 공정 중 적어도 하나의 공정을 포함한다. 도금 처리 공정은 환원 처리 공정 후에 수행할 수도 있고, 용해 처리 후에 수행할 수도 있다. 제1 공정에서의 산화 처리에 의해 구리 표면은 미세한 볼록부를 가지도록 조면화되어 있는데, 본 발명의 제2 공정에 의해 구리 표면에 형성된 볼록부를 더욱 조정한다. 제2 공정의 각 처리에 대해 이하에 설명한다.A 2nd process contains the at least 1 process of (2-1) plating process process, (2-2) reduction process process, and (2-3) dissolution process process. The plating process may be performed after the reduction process or after the dissolution process. Although the copper surface is roughened so that it may have a fine convex part by the oxidation treatment in a 1st process, the convex part formed in the copper surface by the 2nd process of this invention is further adjusted. Each process of the 2nd process is demonstrated below.
(2-1) 도금 처리 공정(2-1) Plating process
본 공정에서는, 산화한 구리 표면을 구리 이외의 금속에 의해 도금 처리하여, 산화된 구리 표면의 볼록부를 조정한다. 도금 처리 방법은 공지의 기술을 사용할 수 있으나, 예를 들어 구리 이외의 금속으로서 주석, 은, 아연, 알루미늄, 티타늄, 비스무트, 크롬, 철, 코발트, 니켈, 팔라듐, 금, 백금 혹은 다양한 합금을 이용할 수 있다. 도금 방법도 특별히 한정되지 않으며, 전해 도금, 무전해 도금, 진공 증착, 화성(化成) 처리 등에 의해 도금할 수 있다. 바람직하게는 전해 도금이며, 무전해 도금과 비교하여 금속 구리로 환원되기 쉽고 집전력이 우수하다.In this process, the oxidized copper surface is plated with metals other than copper, and the convex part of the oxidized copper surface is adjusted. As the plating method, a known technique may be used. For example, as a metal other than copper, tin, silver, zinc, aluminum, titanium, bismuth, chromium, iron, cobalt, nickel, palladium, gold, platinum, or various alloys may be used. can The plating method is not particularly limited, either, and plating can be performed by electrolytic plating, electroless plating, vacuum vapor deposition, chemical conversion treatment, or the like. Electrolytic plating is preferable, and it is easy to reduce to metallic copper and has excellent power collection compared to electroless plating.
무전해 니켈 도금의 경우에는 촉매를 이용한 처리를 수행하는 것이 바람직하다. 촉매로서는 철, 코발트, 니켈, 루테늄, 로듐, 팔라듐, 오스뮴, 이리듐 및 이들의 염을 이용하는 것이 바람직하다. 무전해 니켈 도금의 경우에 사용하는 환원제로서 구리 및 산화구리가 촉매 활성을 가지지 않는 환원제를 이용하는 것이 바람직하다. 구리 및 산화구리가 촉매 활성을 가지지 않는 환원제로서는, 차아인산 나트륨 등의 차아인산염을 들 수 있다.In the case of electroless nickel plating, it is preferable to perform treatment using a catalyst. As the catalyst, it is preferable to use iron, cobalt, nickel, ruthenium, rhodium, palladium, osmium, iridium and salts thereof. As a reducing agent used in the case of electroless nickel plating, it is preferable to use a reducing agent in which copper and copper oxide do not have catalytic activity. As a reducing agent in which copper and copper oxide do not have a catalytic activity, hypophosphite, such as sodium hypophosphite, is mentioned.
이와 같이 하여, 제1 공정에서 형성한 미세한 요철을 유지한 금속층을 얻음으로써, 표면이 보호되어 복합 구리박의 경시 안정성이 향상된다. 도금의 두께는 특별히 한정되지 않으나, 너무 두꺼우면 레벨링에 의해 볼록부의 수가 감소함으로써 RSm이 작아지고, 표면적이 감소하는 동시에, 집전력의 저하로 인해 전지 특성이 악화되기 때문에, 1μm 이하가 바람직하다.Thus, by obtaining the metal layer which maintained the fine unevenness|corrugation formed in the 1st process, the surface is protected and the aging stability of composite copper foil improves. The thickness of the plating is not particularly limited, but if it is too thick, RSm becomes small by reducing the number of convex portions by leveling, and the surface area decreases, and at the same time, the battery characteristics deteriorate due to a decrease in the current collecting power, so 1 μm or less is preferable.
도금 처리 공정에서는, 구리의 순도를 높여, 바람직하게는 순구리로 하지 않으면 도금을 균일하게 하는 것이 어렵다. 때문에 표면의 산화막을 제거하여 도금 처리하는 것이 일반적이다. 본 개시의 방법에서는, 산화막에 의해 바람직한 형상을 형성하고, 그 후 도금 처리를 수행함으로써, 리튬 이온 전지의 집전체를 제조할 때 필요한 밀착성이나 전지 특성을 얻을 수 있다.In a plating processing process, unless copper purity is raised, Preferably it is not made into pure copper, it is difficult to make plating uniformly. Therefore, it is common to perform plating by removing the oxide film on the surface. In the method of the present disclosure, by forming a desirable shape with an oxide film and then performing a plating treatment, adhesion and battery characteristics necessary for manufacturing a current collector of a lithium ion battery can be obtained.
(2-2) 환원 처리 공정(2-2) reduction treatment process
본 공정에서는, 환원제를 함유하는 약액(환원용 약액)을 이용하여 구리박에 형성된 산화구리를 환원시켜, 요철의 수나 길이를 조정한다.In this process, the copper oxide formed in copper foil is reduced using the chemical|medical solution (reduction|reduction chemical|medical solution) containing a reducing agent, and the number and length of unevenness are adjusted.
환원제로서는 DMAB(디메틸아민보란), 디보란, 수소화붕소나트륨, 히드라진 등을 이용할 수 있다. 또한, 환원용 약액은 환원제, 알칼리성 화합물(수산화나트륨, 수산화칼륨 등) 및 용매(순수 등)를 포함하는 액체이다.As a reducing agent, DMAB (dimethylamine borane), diborane, sodium borohydride, hydrazine, etc. can be used. In addition, the chemical|medical solution for reduction is a liquid containing a reducing agent, an alkaline compound (sodium hydroxide, potassium hydroxide, etc.), and a solvent (pure water etc.).
(2-3) 용해 처리 공정(2-3) dissolution treatment process
본 공정에서는, 산화한 구리 표면을 용해제로 용해하여, 산화된 구리 표면의 볼록부를 조정한다. 본 공정에서 이용하는 용해제는 특별히 한정되지 않으나, 킬레이트제, 생분해성 킬레이트제 등을 예시할 수 있다. 구체적으로는, EDTA(에틸렌디아민 사초산), DHEG(디에탄올 글리신), GLDA(L-글루탐산 이초산·사나트륨), EDDS(에틸렌디아민-N, N'-디숙신산), HIDS(3-하이드록시-2, 2'-이미노디숙신산 나트륨), MGDA(메틸 글리신 이초산 삼나트륨), ASDA(아스파르트산 이초산 4Na), HIDA(N-2-hydroxyethyliminodiacetic acid disodium salt), 글루콘산 나트륨, 에티드론산(하이드록시에탄디포스폰산) 등이다.In this process, the oxidized copper surface is melt|dissolved with a dissolving agent, and the convex part of the oxidized copper surface is adjusted. Although the solubilizing agent used in this process is not specifically limited, A chelating agent, a biodegradable chelating agent, etc. can be illustrated. Specifically, EDTA (ethylenediamine tetraacetic acid), DHEG (diethanol glycine), GLDA (L-glutamic acid diacetic acid tetrasodium), EDDS (ethylenediamine-N, N'-disuccinic acid), HIDS (3-hyd Sodium hydroxy-2,2'-iminodisuccinate), MGDA (methyl glycine trisodium diacetate), ASDA (aspartate diacetic acid 4Na), HIDA (N-2-hydroxyethyliminodiacetic acid disodium salt), sodium gluconate, ethide ronic acid (hydroxyethanediphosphonic acid); and the like.
용해제의 pH는 특별히 한정되지 않으나, 산성에서는 용해량이 크기 때문에 처리의 컨트롤이 어렵다는 것, 처리 불균일이 발생하기 쉽다는 것 등으로 인해, 알칼리성인 것이 바람직하며, pH 9.0~14.0인 것이 보다 바람직하고, pH 9.0~10.5인 것이 더욱 바람직하고, pH 9.8~10.2인 것이 더욱 바람직하다.The pH of the solubilizing agent is not particularly limited, but in acid, since the amount of dissolution is large, it is difficult to control the treatment, and treatment unevenness tends to occur. It is more preferable that it is pH 9.0-10.5, and it is still more preferable that it is pH 9.8-10.2.
이 공정에서, 산화구리의 용해율이 35~99%, 바람직하게는 50~99% 및 CuO의 두께가 4~300nm, 바람직하게는 8~200nm가 될 때까지 구리 표면을 처리한다. 아울러, 여기서 CuO의 두께는 SERA(ECI사 제품)로 측정할 수 있다. 이 조건에서, 표면 요철의 수나 길이가 바람직하게 되고 처리 불균일이 저감되기 때문에, 미리 파일럿 실험을 수행하여, 이러한 산화구리의 층이 얻어지도록 온도, 시간 등의 조건을 설정하는 것이 바람직하다. 아울러, 용해율이란, 구리 표면의 산화구리 중, 용해하여 구리 표면으로부터 제거된 산화구리의 비율을 의미한다.In this process, the copper surface is treated until the dissolution rate of copper oxide is 35 to 99%, preferably 50 to 99%, and the thickness of CuO is 4 to 300 nm, preferably 8 to 200 nm. In addition, the thickness of CuO can be measured by SERA (manufactured by ECI). Under this condition, since the number and length of the surface asperity becomes preferable and the treatment unevenness is reduced, it is preferable to conduct a pilot experiment in advance to set conditions such as temperature and time so that such a layer of copper oxide is obtained. In addition, a dissolution rate means the ratio of the copper oxide which melt|dissolved and removed from the copper surface among the copper oxides of a copper surface.
이와 같이, 구리박에 대해 제2 공정을 수행함으로써, 표면의 볼록부가 조정된 리튬 이온 전지의 음극 집전체에 적합한 복합 구리박을 제조할 수 있다.Thus, by performing a 2nd process with respect to copper foil, the composite copper foil suitable for the negative electrode collector of the lithium ion battery with which the convex part on the surface was adjusted can be manufactured.
이들 제2 공정에서 제조한 구리박에 실란 커플링제 등을 이용한 커플링 처리나 크로메이트 처리, 벤조트리아졸류 등을 이용한 방청 처리를 수행할 수도 있다.A coupling treatment using a silane coupling agent or the like, a chromate treatment, or a rust prevention treatment using benzotriazoles may be performed on the copper foil produced in these second steps.
(3) 제3 공정(음극 집전체 제조 공정)(3) 3rd process (negative electrode current collector manufacturing process)
상술한 바와 같이 처리한 구리박을 이용하여, 공지의 방법에 따라 리튬 이온 전지용 음극 집전체를 제조하고 음극을 제조할 수 있다. 예를 들어, 카본계 활물질을 함유하는 음극 재료를 조제하고, 용제 혹은 물에 분산시켜 활물질 슬러리로 한다. 이 활물질 슬러리를 구리박에 도포한 후, 용제나 물을 증발시키기 위해 건조시킨다. 그 후, 프레스하고, 재차 건조한 후에 원하는 형태가 되도록 음극 집전체를 성형한다. 아울러, 음극재에는 카본계 활물질보다 이론 용량이 큰 실리콘이나 실리콘 화합물, 게르마늄, 주석, 납 등을 포함할 수도 있다. 또한, 전해질로서 유기 용매에 리튬염을 용해시킨 유기 전해액뿐만 아니라, 폴리에틸렌 옥사이드나 폴리불화 비닐리덴 등으로 이루어지는 폴리머를 이용한 것일 수도 있다. 리튬 이온 전지뿐만 아니라 리튬 이온 폴리머 전지에도 적용할 수 있다.Using the copper foil treated as described above, a negative electrode current collector for a lithium ion battery may be manufactured according to a known method, and a negative electrode may be manufactured. For example, a negative electrode material containing a carbon-based active material is prepared and dispersed in a solvent or water to obtain an active material slurry. After this active material slurry is applied to a copper foil, it is dried in order to evaporate a solvent or water. Then, after pressing and drying again, the negative electrode collector is shape|molded so that it may become a desired shape. In addition, the negative electrode material may include silicon, a silicon compound, germanium, tin, lead, and the like having a theoretical capacity greater than that of the carbon-based active material. Further, as the electrolyte, not only an organic electrolyte in which a lithium salt is dissolved in an organic solvent, but also a polymer made of polyethylene oxide or polyvinylidene fluoride may be used. It can be applied not only to lithium ion batteries but also to lithium ion polymer batteries.
실시예Example
[평가 구리박 및 구리박 표면의 조면화 처리][Roughening treatment of evaluation copper foil and copper foil surface]
실시예 및 비교예로서 이하의 구리박을 이용하여 기재의 처리를 수행했다.The processing of the base material was performed using the following copper foils as an Example and a comparative example.
실시예 1~실시예 3에서는, 시판 구리박(Targray 제품 B-Foil) 매트면의 표면 처리층을 제거하고, 각종 표면 처리를 실시했다. 실시예 4~실시예 7에서는, 시판 구리박(후루카와덴키코교(주)(Furukawa Electric Co., Ltd.) 제품 NC-WS)의 표면 처리층을 제거하고, 후술하는 표면 처리를 실시했다. 비교예 1은 시판 구리박(Targray 제품 B-Foil)의 매트면을, 비교예 2는 시판 구리박(후루카와덴키코교(주) 제품 NC-WS)을, 비교예 3은 시판 구리박(Targray 제품 B-Foil)의 샤이니면(캐소드 접촉면)을 이용했다.In Examples 1-3, the surface treatment layer of the mat surface of a commercially available copper foil (B-Foil by Targray) was removed, and various surface treatments were performed. In Examples 4-7, the surface treatment layer of commercially available copper foil (Furukawa Electric Co., Ltd. product NC-WS) was removed, and the surface treatment mentioned later was performed. Comparative Example 1 is a mat surface of a commercially available copper foil (B-Foil manufactured by Targray), Comparative Example 2 is a commercially available copper foil (NC-WS manufactured by Furukawa Denki Kogyo Co., Ltd.), Comparative Example 3 is a commercially available copper foil (Targray) The shiny surface (cathode contact surface) of product B-Foil) was used.
아울러, 제1 공정 및 제2 공정에서의 처리 조건은 도 1의 표에 정리했다. 전처리 조건 및 음극 재료의 도포 조건은 실시예와 비교예에서 동일한 조건을 이용했다.In addition, the processing conditions in a 1st process and a 2nd process were put together in the table|surface of FIG. As the pretreatment conditions and the application conditions of the negative electrode material, the same conditions were used in Examples and Comparative Examples.
(1) 전처리(1) Pretreatment
[알칼리 탈지 처리][Alkaline degreasing treatment]
구리박을 액온 50℃, 40g/L의 수산화나트륨 수용액에 1분간 침지한 후, 수세를 수행했다.After immersing copper foil in the sodium hydroxide aqueous solution of 50 degreeC liquid temperature and 40 g/L for 1 minute, water washing was performed.
[산 세정 처리][acid washing treatment]
알칼리 탈지 처리를 수행한 구리박을 액온 25℃, 10중량%의 황산 수용액에 2분간 침지한 후, 수세를 수행했다.After the copper foil subjected to alkaline degreasing treatment was immersed in an aqueous solution of sulfuric acid having a liquid temperature of 25°C and 10 wt% for 2 minutes, water washing was performed.
[프리딥(predip) 처리][Predip processing]
산 세정 처리를 수행한 구리박을 액온 40℃, 수산화나트륨(NaOH) 1.2g/L의 프리딥용 약액에 1분간 침지했다.The copper foil which performed the acid washing process was immersed for 1 minute in the liquid temperature 40 degreeC, and the chemical|medical solution for predip of sodium hydroxide (NaOH) 1.2g/L.
(2) 제1 공정(산화 처리)(2) 1st process (oxidation treatment)
우선, 제1 공정으로서 실시예 1, 실시예 2, 실시예 3, 실시예 4, 실시예 5, 실시예 7의 구리박에 대해, 알칼리 수용액(20g/L 수산화나트륨, 60g/L 아염소산 나트륨, 2g/L 3-글리시딜옥시프로필트리메톡시실란)으로 산화 처리를 수행했다. 처리 온도와 처리 시간은 실시예 1이 45℃에서 1분, 실시예 2, 3, 4, 7이 73℃에서 2분, 실시예 5가 73℃에서 3분이었다.First, about the copper foil of Example 1, Example 2, Example 3, Example 4, Example 5, and Example 7 as a 1st process, aqueous alkali solution (20 g/L sodium hydroxide, 60 g/L sodium chlorite , 2 g/L 3-glycidyloxypropyltrimethoxysilane). The treatment temperature and treatment time were 1 minute at 45°C for Example 1, 2 minutes at 73°C for Examples 2, 3, 4, and 7, and 3 minutes at 73°C for Example 5.
실시예 6의 구리박에 대해서는, 알칼리 수용액(20g/L 수산화나트륨, 60g/L 아염소산 나트륨)으로 73℃, 8분 산화 처리를 수행했다. 아울러, 비교예 1~비교예 3의 구리박에는 본 발명의 산화 처리 등의 표면 처리는 수행하지 않았다.About the copper foil of Example 6, 73 degreeC and 8 minutes oxidation treatment were performed with aqueous alkali solution (20 g/L sodium hydroxide, 60 g/L sodium chlorite). In addition, surface treatment, such as oxidation treatment of this invention, was not performed to the copper foil of Comparative Examples 1-3.
(3) 제2 공정(3) 2nd process
다음으로, 제2 공정으로서 제1 공정의 산화 처리를 수행한 구리박에 대해, (3-1) 용해 처리, (3-2) 도금 처리, (3-3) 환원 처리를 각각 1종 이상의 처리를 수행했다.Next, with respect to the copper foil which performed the oxidation process of the 1st process as a 2nd process, (3-1) dissolution process, (3-2) plating process, and (3-3) reduction process are each 1 or more types of processes. performed
(3-1) 용해 처리(3-1) dissolution treatment
실시예 2, 실시예 3, 실시예 7의 구리박에 대해서는, (2)의 산화 처리 후, 용제 L-글루탐산 이초산 사나트륨(38g/L)을 이용하여, 55℃에서 용해 처리를 수행했다. 처리 시간은 실시예 2가 1분, 실시예 3이 2분, 실시예 7이 3분이었다.About the copper foil of Example 2, Example 3, and Example 7, after the oxidation treatment of (2), the dissolution treatment was performed at 55 degreeC using the solvent L-glutamic acid tetrasodium diacetate (38 g/L). . The treatment time was 1 minute for Example 2, 2 minutes for Example 3, and 3 minutes for Example 7.
(3-2) 도금 처리(3-2) Plating
실시예 1, 실시예 4의 구리박에 대해서는 (2)의 산화 처리 후에, 실시예 2, 실시예 3의 구리박에 대해서는 (3-1)의 용해 처리 후에, 니켈 도금용 전해액(450g/L 술팜산 니켈, 40g/L 붕산)을 이용하여 전해 도금을 실시했다. 전류 밀도는 1(Å/dm2), 시간은 15(초)로 수행했다. 그 외 구리박에는 도금 처리를 수행하지 않았다.After the oxidation treatment of (2) for the copper foils of Examples 1 and 4, and after the dissolution treatment of (3-1) for the copper foils of Examples 2 and 3, the electrolytic solution for nickel plating (450 g/L) Electrolytic plating was performed using nickel sulfamic acid, 40 g/L boric acid). The current density was 1 (Å/dm 2 ) and the time was 15 (sec). No plating treatment was performed on the other copper foils.
(3-3) 환원 처리(3-3) reduction treatment
실시예 5, 실시예 6의 구리박에 대해서는 (2)의 산화 처리 후, 용제(5g/L 디메틸아민보란, 5g/L 수산화나트륨)를 이용하여 실온에서 3분간 정치함으로써, 환원 처리를 수행했다.For the copper foils of Examples 5 and 6, after the oxidation treatment of (2), a reduction treatment was performed by using a solvent (5 g/L dimethylamine borane, 5 g/L sodium hydroxide) and allowing it to stand at room temperature for 3 minutes. .
(4) 볼록부의 높이 및 수, 및 표면 거칠기의 측정(4) Measurement of height and number of convex portions, and surface roughness
(1)~(3)의 처리를 한 구리박에 대해 그 단면을 주사형 현미경(SEM)으로 관찰한 바, 도 2(A), 도 2(B)의 사진이 얻어졌다. 이 촬영상을 이용하여, 단면의 볼록부의 수를 측정했다. 볼록의 수는 주사 전자 현미경의 단면의 촬영상에서 볼록부 양단의 오목부의 극소점을 이은 선분과 수직으로 연장한 길이가 5nm 이상인 경우에 볼록부로 하여, 그 개수를 세었다. 세는 법의 일 예(실시예 5를 센 것)를 도 2(C)에 나타낸다.When the cross section of the copper foil which performed the process of (1)-(3) was observed with the scanning microscope (SEM), the photograph of FIG.2(A), FIG.2(B) was obtained. Using this photographed image, the number of convex portions in the cross section was measured. The number of convexities was counted as a convex part when the length extending perpendicularly to the line segment connecting the minimum points of the concave parts at both ends of the convex part on the scanning electron microscope cross-section was 5 nm or more. An example of a counting method (counting Example 5) is shown in FIG. 2(C).
또한, 표면 거칠기 Rz를 공초점 주사 전자 현미경 OPTELICS H1200(레이져테크 가부시키가이샤(Lasertec Corporation) 제품)을 이용하여 측정하였으며, JIS B 0601:2001에 정해진 Rz에 의해 산출했다. 측정 조건으로서, 스캔 폭은 100μm, 스캔 타입은 에리어(area)로 하고, Light source는 Blue, 컷 오프값은 1/5로 했다. 오브젝트 렌즈는 x100, 콘택트 렌즈는 x14, 디지털 줌은 x1, Z피치는 10nm의 설정으로 하여 3개 부분의 데이터를 취득하고, 표준 편차를 계산했다. 또한, Rz는 3개 부분의 평균값으로 했다.In addition, the surface roughness Rz was measured using the confocal scanning electron microscope OPTELICS H1200 (Lasertec Corporation (Lasertec Corporation) product), and it computed by Rz determined by JIS B0601:2001. As measurement conditions, the scan width was set to 100 µm, the scan type was set to area, the light source was set to Blue, and the cutoff value was set to 1/5. The object lens was set to x100, the contact lens to x14, the digital zoom to x1, and the Z-pitch to be set at 10 nm. Data for three parts were acquired, and the standard deviation was calculated. In addition, Rz was made into the average value of three parts.
(표 1)(Table 1)
이와 같이, 실시예의 샘플은 모두 높이 5nm 이상의 볼록부가 3.8μm당 평균 10개 이상이고, 평균 Rz가 2.00μm 이하이고, 그 표준 편차는 0.3 이하였다.As described above, all samples of Examples had an average of 10 or more protrusions per 3.8 μm in height of 5 nm or more, an average Rz of 2.00 μm or less, and the standard deviation was 0.3 or less.
(5) 음극 재료의 도포(5) Application of negative electrode material
(5-1) 수계 음극재의 도포(5-1) Application of water-based negative electrode material
평가에는 실시예 1, 실시예 2, 실시예 3 및 비교예 1의 구리박을 이용했다.The copper foils of Example 1, Example 2, Example 3, and Comparative Example 1 were used for evaluation.
그래파이트(MTI 제품 EQ-Lib-MCMB), 아세틸렌 블랙(덴카(Denka Company Limited) 제품 Li-400), CMC(카복시메틸 셀룰로오스 다이셀 파인켐(Daicel FineChem Ltd.) 제품 CMC 다이셀 2200), SBR(스틸렌 부타디엔 고무 닛폰제온(Zeon Corporation) 제품 BM-400B), Si(Tekna Advanced Materials 제품)를 소정의 배합(그래파이트: 86.5중량%, 아세틸렌 블랙: 1.5중량%, CMC: 5.0중량%, SBR: 2.5중량%, Si: 4.5중량%)이 되도록 칭량하고, 순수를 이용하여 점도를 조정했다.Graphite (EQ-Lib-MCMB from MTI), Acetylene Black (Li-400 from Denka Company Limited), CMC (Carboxymethyl Cellulose CMC Daicel 2200 from Daicel FineChem Ltd.), SBR ( Styrene-butadiene rubber BM-400B manufactured by Zeon Corporation) and Si (manufactured by Tekna Advanced Materials) are mixed with a predetermined mixture (graphite: 86.5% by weight, acetylene black: 1.5% by weight, CMC: 5.0% by weight, SBR: 2.5% by weight) %, Si: 4.5 wt%), and the viscosity was adjusted using pure water.
그 후, 유성식 교반 장치로 그래파이트, 아세틸렌 블랙, CMC, Si가 균일해질 때까지 교반하고, 마지막에 SBR을 첨가하여 더 교반을 수행했다. 바 코터로 도포 두께가 150μm 두께가 되도록 설정하여 구리박에 도포했다. 도포 후, 수분을 제거하기 위해 70℃에서 2시간 건조시키고, 롤 프레스를 이용하여 음극재의 두께가 30μm가 되도록 프레스를 수행하여 구리박과 음극재를 밀착시켰다. 그 후, 진공, 감압한 건조기로 70℃ 12시간 건조를 수행했다.Thereafter, the mixture was stirred with a planetary stirring device until graphite, acetylene black, CMC, and Si became uniform, and finally SBR was added to further stir. It applied to copper foil by setting it so that the coating thickness might become 150 micrometers in thickness with a bar coater. After application, it was dried at 70° C. for 2 hours to remove moisture, and pressing was performed so that the thickness of the negative electrode material became 30 μm using a roll press to adhere the copper foil to the negative electrode material. Thereafter, drying was performed at 70° C. for 12 hours with a vacuum and a reduced pressure dryer.
(5-2) 용제계 음극재의 도포(5-2) Application of solvent-based negative electrode material
평가에는 실시예 4, 실시예 5, 실시예 6, 비교예 1, 비교예 2 및 비교예 3의 구리박을 이용했다.The copper foils of Example 4, Example 5, Example 6, Comparative Example 1, Comparative Example 2, and Comparative Example 3 were used for evaluation.
그래파이트(닛폰코쿠엔(Nippon Graphite) 제품), 아세틸렌 블랙(덴카 제품 Li-400), PVDF(폴리불화 비닐리덴 구레하(Kureha Corporation)제품 L#1120)를 사용하여 소정의 배합(그래파이트: 85중량%, 아세틸렌 블랙: 5중량%, PDVF: 10중량%)이 되도록 칭량했다. 용매로서 NMP를 이용하여 점도를 조정했다.Graphite (manufactured by Nippon Graphite), acetylene black (Li-400 manufactured by Denka), and PVDF (polyvinylidene fluoride L#1120 manufactured by Kureha Corporation) are used in a prescribed formulation (graphite: 85 weight) %, acetylene black: 5 wt%, PDVF: 10 wt%). The viscosity was adjusted using NMP as a solvent.
그 후, 유성식 교반 장치로 그래파이트, 아세틸렌 블랙, PVDF가 균일해질 때까지 교반하고, 바 코터로 도포 두께가 150μm 두께가 되도록 설정하여 구리박에 도포했다. 도포 후, 용매를 제거하기 위해 80℃에서 2시간 건조시키고, 롤 프레스를 이용하여 음극재의 두께가 30μm가 되도록 프레스를 수행하여 구리박과 음극재를 밀착시켰다. 그 후, 진공, 감압한 건조기로 120℃, 12시간 건조를 수행했다.Then, it stirred with a planetary stirring device until graphite, acetylene black, and PVDF became uniform, and it applied to copper foil by setting so that the coating thickness might become 150 micrometers with a bar coater. After application, it was dried at 80° C. for 2 hours to remove the solvent, and pressing was performed so that the thickness of the negative electrode material was 30 μm using a roll press to adhere the copper foil to the negative electrode material. Thereafter, drying was performed at 120° C. for 12 hours with a vacuum and a reduced pressure dryer.
도 3은 용제계 음극제의 도포 안정성을 나타내는 도면이다. 도 3의 좌측이 실시예 4이며, 볼록부가 많기 때문에 밀착성이 양호한 동시에, 모관 현상에 의해 균일하게 음극제가 도포되어 있다. 한편, 도 3의 우측은 비교예 1이며, 볼록부의 수가 적기 때문에 밀착력도 모관 현상도 얻어지지 않아, 부분적으로 박리가 많이 발생했다.3 is a view showing the application stability of the solvent-based negative electrode agent. The left side of FIG. 3 is Example 4, and since there are many convex parts, adhesiveness is favorable and the negative electrode agent is apply|coated uniformly by capillary phenomenon. On the other hand, the right side of FIG. 3 is Comparative Example 1, and since the number of convex parts was small, neither adhesiveness nor capillary phenomenon was obtained, but peeling arose partly a lot.
(6) 코인 셀 제작(6) Coin cell fabrication
코인 셀의 제작에 대해서는 음극에는 (5) 음극 재료의 도포에서 제작한 샘플을 이용했다. 코인 셀에 전해액으로서 1M LiPF6/EC-DEC(1:1)를 사용하여, 음극, 세퍼레이터, 리튬박을 이용해 코인 셀을 제작했다.For the production of the coin cell, the sample prepared in (5) Application of the negative electrode material was used for the negative electrode. 1M LiPF6/EC-DEC (1:1) was used for the coin cell as an electrolyte, and the coin cell was produced using the negative electrode, the separator, and lithium foil.
(7) 충방전 특성의 측정(7) Measurement of charge/discharge characteristics
0.2C, 1 사이클로 전해액의 환원 분해에 의해 음극 표면 위에 형성되는 박막인 SEI(Solid Electrolyte Interphase)를 제작 후, 방전은 CC-CV(전압 10mV, 전류 0.1C까지) 모드, 충전은 CC(전압 1500mV까지) 모드로 30℃에서 1C⇒3C⇒5C⇒1C를 각각 3 사이클씩 반복한 후, 50℃에서 마찬가지로 1C⇒3C⇒5C⇒1C를 각각 3 사이클씩 반복하여, 50℃의 5C의 3 사이클째의 특성을 평가했다.After manufacturing SEI (Solid Electrolyte Interphase), a thin film formed on the surface of the anode by reduction decomposition of the electrolyte at 0.2C, 1 cycle, discharge is in CC-CV (voltage 10mV, current up to 0.1C) mode, and charging is CC (voltage 1500mV). Until) mode, repeat 1C⇒3C⇒5C⇒1C for 3 cycles each at 30℃, then repeat 1C⇒3C⇒5C⇒1C for 3 cycles each at 50℃ in the same way at 50℃, the 3rd cycle of 5C at 50℃ properties were evaluated.
(8) 음극재 잔존율의 측정(8) Measurement of anode material residual rate
밀착성 평가로서, (5)의 음극재의 도포 후의 구리박을 사용하여 음극재 잔존율을 산출했다. 우선, 음극재가 도포되어 있는 구리박의 무게를 측정한다. 그 후, 고정하기 위한 판에 양면 테이프를 붙이고, 그 위에 셀로판 테이프의 점착면이 음극재에 접하도록 셀로판 테이프를 붙이고, 그 후, 음극재를 도포한 구리박의 음극재면을 셀로판 테이프에 접하도록 붙이고, 5kN/inch2의 압력을 부하 후, 필(peel) 강도 시험기(Imada 제품)로 90° 필 강도 시험 조건(JIS 0237:2009)으로 박리하여, 구리박측에 잔존하고 있는 음극재 양을 측정했다. 시험 방법을 도 4에 나타낸다.As adhesive evaluation, the negative electrode material residual rate was computed using the copper foil after application|coating of the negative electrode material of (5). First, the weight of the copper foil coated with the negative electrode material is measured. Thereafter, a double-sided tape is applied to the plate for fixing, and the cellophane tape is attached thereon so that the adhesive side of the cellophane tape is in contact with the negative electrode material, and then, the negative electrode material side of the copper foil coated with the negative electrode material is in contact with the cellophane tape After applying a pressure of 5 kN/inch2, it was peeled off under 90° peel strength test conditions (JIS 0237:2009) with a peel strength tester (manufactured by Imada), and the amount of negative electrode material remaining on the copper foil side was measured. . The test method is shown in FIG. 4 .
음극재 잔존율은 이하의 식을 이용하여 산출했다.The negative electrode material residual ratio was computed using the following formula.
음극재 잔존율[%]=(시험 후의 전체 중량-구리박의 무게)/(시험 전의 전체 중량-구리박의 무게)×100Negative electrode material residual ratio [%] = (total weight after test - weight of copper foil) / (total weight before test - weight of copper foil) × 100
수계 음극재와의 평가 결과를 표 2에 나타낸다. 용제계 음극재와의 평가 결과를 표 3에 나타낸다.Table 2 shows the evaluation results with the aqueous negative electrode material. Table 3 shows the evaluation results with the solvent-based negative electrode material.
(표 2)(Table 2)
(표 3)(Table 3)
이와 같이, 적어도 표면의 일부에 높이 5nm 이상의 볼록부를 가지며, 볼록부의 밀도가 3.8μm당 평균 15개 이상 100개 이하인 구리박을 이용하여 리튬 이온 전지의 음극 집전체를 제조함으로써, 구리박과 음극의 밀착성이나 용량 유지율이 개선된다.In this way, by manufacturing a negative electrode current collector of a lithium ion battery using a copper foil having convex portions with a height of 5 nm or more on at least a part of the surface and having an average density of 15 or more and 100 or less per 3.8 μm, the copper foil and the negative electrode Adhesion and capacity retention are improved.
(9) 전류 분산수 및 면적의 측정(9) Measurement of current dispersion number and area
샘플 구리박은 실시예로서, 상기 실시예 3~6에 더하여, 실시예 1과 동일한 조건으로, 도금 처리 시간만 길게 하고, 도금 시의 쿨롱양을 조정함으로써 도금 두께를 100nm(실시예 8), 200nm(실시예 9)로 한 구리박을 이용하였으며, 비교예로서, 상기 비교예 1~3에 더하여, 시판 구리박(후루카와덴키코교(주) 제품 NC-WS)에 실시예 1과 동일한 산화 처리만을 실시한 것(도금 처리 없음)(비교예 4), 실시예 1과 동일한 조건으로, 도금 처리 시간만을 짧게 하여 도금 두께를 10nm로 한 것(비교예 5)을 이용했다. 아울러, 여기에서는, 도금 두께로서 도금의 수직 방향의 평균 두께로 했다. 즉, 12% 질산에 구리박을 용해하고, 용해액을 ICP 발광 분석 장치 5100SVDV ICP-OES(애질리런트 테크놀로지스사(Agilent Technologies) 제품)를 이용하여 해석하여 도금에 이용한 금속의 농도를 측정하고, 금속의 밀도 및 금속층의 표면적을 고려함으로써 층 형상으로 했을 때의 금속층의 평균 두께를 산출하여, 도금 두께로 했다.The sample copper foil is an example, and in addition to Examples 3 to 6, under the same conditions as in Example 1, only the plating processing time is lengthened, and the plating thickness is 100 nm (Example 8), 200 nm by adjusting the Coulomb amount at the time of plating A copper foil was used as (Example 9), and as a comparative example, in addition to Comparative Examples 1 to 3, a commercially available copper foil (NC-WS manufactured by Furukawa Denki Kogyo Co., Ltd.) was subjected to the same oxidation treatment as in Example 1 Under the same conditions as in Example 1 (Comparative Example 4) and in Example 1, only the plating time was shortened and the plating thickness was 10 nm (Comparative Example 5). In addition, it was set as the average thickness of the perpendicular|vertical direction of plating as plating thickness here. That is, copper foil is dissolved in 12% nitric acid, and the solution is analyzed using an ICP emission spectrometer 5100SVDV ICP-OES (manufactured by Agilent Technologies) to measure the concentration of metal used for plating, By considering the density of the metal and the surface area of the metal layer, the average thickness of the metal layer at the time of forming a layer was calculated, and it was set as the plating thickness.
이들 샘플 구리박에 대해, 원자간력 현미경(AFM)을 이용하여 이하의 측정 조건으로 도 5의 전류상을 얻었다. 얻어진 전류상에서 전류값 -60nA 이하만 표시하도록 조정했다. 아울러, 본 측정에서는 구리박 표면의 산화에 의한 전류상에 대한 영향을 제거하기 위해, 바이어스 전압은 마이너스로 하고 있다. 때문에, 전류값이 마이너스일수록, 저항값이 작고, 보다 전류가 흐르기 쉬운 것을 의미하고 있다.About these sample copper foils, the current image of FIG. 5 was obtained on the following measurement conditions using an atomic force microscope (AFM). Adjustments were made so that only the current value of -60 nA or less was displayed on the obtained current. In addition, in this measurement, in order to remove the influence on the electric current phase by oxidation of the copper foil surface, the bias voltage is made into negative. Therefore, a negative current value means that the resistance value is small and the current flows more easily.
장치: 히타치 하이테크 사이언스(Hitachi High-Tech Science Corporation) 제품Apparatus: Product of Hitachi High-Tech Science Corporation
프로브 스테이션 AFM5000II Probe Station AFM5000II
접속 기종: AFM5300E Connection model: AFM5300E
캔틸레버: SI-DF3-R Cantilever: SI-DF3-R
AFM5000II에서의 자동 설정 기능을 사용하여 설정 Set using the auto setup function on the AFM5000II
(진폭 감쇠율, 주사 주파수, I 게인, P 게인, A 게인, S 게인) (Amplitude attenuation rate, scan frequency, I gain, P gain, A gain, S gain)
주사 영역: 사방 2μm Scanning area: 2μm everywhere
화소수: 512x512 Number of pixels: 512x512
측정 모드: Current(nano) Measurement mode: Current (nano)
측정 시야: 2μm Measuring field of view: 2μm
SIS 모드: 사용 SIS Mode: Enabled
스캐너: 20μm 스캐너 Scanner: 20μm scanner
바이어스 전압: -0.5V Bias voltage: -0.5V
측정 분위기: 진공 Measuring atmosphere: vacuum
얻어진 전류상을 이미지 처리 소프트웨어(미타니쇼지(주)(MITANI CORPORATION) 제품 WINROOF2018)를 이용하여, 모노크롬 이미지로 변환 후 이진화 처리를 수행하고, 구리박 4μm2당 전류부(녹색 부분)의 개수, 총면적을 계측했다.The obtained current image was converted to a monochrome image using image processing software (WINROOF2018, manufactured by MITANI CORPORATION), and then binarized, and the number of current parts (green part) per 4μm 2 of copper foil, total area was measured.
(10) 깊이 5nm에서의 산소 비율(10) oxygen ratio at 5 nm depth
X선 광전자 분광법(XPS)으로 음극체의 표면으로부터 깊이 5nm에서의 산소 비율을 측정했다.The oxygen ratio at a depth of 5 nm from the surface of the cathode body was measured by X-ray photoelectron spectroscopy (XPS).
측정 장치로서 Quantera SXM(ULVAC-PHI사 제품) 및 여기 X선으로서 단색화 AlKα(1486.6eV)를 이용했다. Survey Spectrum에서 검출된 모든 원소에 대해, Narrow Spectrum을 취득했다. 깊이 방향으로는 Ar 스퍼터를 2.5분 간격으로 12회 수행하고, 측정과 스퍼터를 반복하여 데이터를 취득했다.Quantera SXM (manufactured by ULVAC-PHI) as a measuring device and monochromatic AlKα (1486.6 eV) as excitation X-rays were used. For all elements detected in the Survey Spectrum, a Narrow Spectrum was obtained. In the depth direction, Ar sputtering was performed 12 times at 2.5-minute intervals, and data were acquired by repeating measurement and sputtering.
아울러, 각 측정은 이하의 조건으로 수행했다.In addition, each measurement was performed under the following conditions.
<Survey spectrum><Survey spectrum>
X선 빔 지름: 100μm(25w15kV)X-ray beam diameter: 100 μm (25w15kV)
패스 에너지: 280eV, 1eV 스텝Pass Energy: 280 eV, 1 eV step
라인 분석: φ100μm*1200umLine analysis: φ100μm*1200um
적산 회수 6회6 integration times
<Narrow spectrum><Narrow spectrum>
X선 빔 지름: 100μm(25w15kV)X-ray beam diameter: 100 μm (25w15kV)
패스 에너지: 112eV, 0.1eV 스텝Pass Energy: 112 eV, 0.1 eV steps
라인 분석: φ100μm*1200umLine analysis: φ100μm*1200um
<Ar 스퍼터 조건><Ar sputter condition>
가속 전압 1kVAcceleration voltage 1kV
조사 면적 2x2mmirradiation area 2x2mm
스퍼터 속도 2.29nm/min(SiO2 환산)Sputtering rate 2.29 nm/min (in terms of SiO 2 )
구리박 4μm2당 전류 분산수 및 총면적, 5nm 깊이에서의 산소의 함유율의 결과를 표 4에 나타낸다.Table 4 shows the results of the number of current dispersions per 4 µm 2 of copper foil and the oxygen content in the total area and 5 nm depth.
(표 4)(Table 4)
이와 같이, 실시예의 구리박에서는, 구리박 4μm2당 전류 분산수가 200 이상이고, 전류가 흐르는 총면적은 100000nm2 이상이 되어 있다. 또한, 실시예의 모든 경우에서 산소량은 25% 이하로 바람직한 값이었다. 비교예 1, 2 및 4, 5의 경우, 산소량이 많기 때문에 전류가 흐르는 총면적이 작다. 전류가 흐르는 총면적이 작은 것은, 즉 전류가 흐르기 어렵고, 집전력이 떨어지는 것을 의미하고 있다. 비교예 3의 경우, 산소량은 25% 이하이지만 전류 분산수가 적기 때문에, 전류가 집중되기 때문에 음극재가 박리되고, 고속 충방전 특성이 떨어지게 된다.In this manner, in the embodiment, a copper foil, a copper foil 4μm current spreading over the number of 200 per second, the total area in which a current flows is at least two 100000nm. In addition, in all cases of Examples, the oxygen content was a preferable value of 25% or less. In Comparative Examples 1, 2 and 4, 5, since the amount of oxygen is large, the total area through which current flows is small. The small total area through which the current flows means that the current hardly flows and the power collection is low. In the case of Comparative Example 3, although the amount of oxygen is 25% or less, since the number of current dispersion is small, the negative electrode material is peeled off because the current is concentrated, and the high-speed charge/discharge characteristic is deteriorated.
Claims (19)
상기 일부에서, 상기 볼록부의 밀도가 3.8μm당 평균 15개 이상 100개 이하인 구리박.At least a part of the surface has a convex part with a height of 5 nm or more,
In some of the above, the copper foil having an average density of 15 or more and 100 or less per 3.8 μm of the convex portions.
상기 표면이 도금 처리되어 있는 구리박.According to claim 1,
A copper foil on which the surface is plated.
상기 일부에서, 상기 볼록부의 밀도가 3.8μm당 평균 20개 이상 62개 이하인 구리박.3. The method of claim 1 or 2,
In some of the above, the copper foil having an average density of 20 or more and 62 or less per 3.8 μm of the convex portions.
상기 일부의 표면 거칠기 Rz의 3점 표준 편차 σ가 0.5 이하인 구리박.4. The method according to any one of claims 1 to 3,
The copper foil whose three-point standard deviation (sigma) of the said part surface roughness Rz is 0.5 or less.
상기 일부의 표면 거칠기 Rz의 3점 표준 편차 σ가 0.3 이하인 구리박.4. The method according to any one of claims 1 to 3,
The copper foil whose three-point standard deviation (sigma) of the said part surface roughness Rz is 0.3 or less.
상기 일부의 표면 거칠기 Rz의 평균이 2μm 이하인 구리박.5. The method according to any one of claims 1 to 4,
Copper foil whose average of said one part surface roughness Rz is 2 micrometers or less.
상기 일부의 표면 거칠기 Rz의 평균이 1.54μm 이하인 구리박.5. The method according to any one of claims 1 to 4,
Copper foil whose average of said one part surface roughness Rz is 1.54 micrometers or less.
구리박 4μm2당, 이진화에 의한 전류량의 계측 개수가 평균 200개 이상인 구리박.8. The method according to any one of claims 1 to 7,
Copper foil whose average number of measurements of the amount of current by binarization is 200 or more per 4 µm 2 of copper foil.
구리박 4μm2당, 이진화에 의한 전류량의 계측 개수가 평균 500개 이상인 구리박.8. The method according to any one of claims 1 to 7,
Copper foil with an average of 500 or more of the number of measurements of the amount of current by binarization per 4 μm 2 of the copper foil.
구리박 4μm2당 총 전류면적이 평균 100000nm2 이상인 구리박.10. The method according to any one of claims 1 to 9,
Copper foil with an average total current area of 100000 nm 2 or more per 4 μm 2 of copper foil.
구리박 4μm2당 총 전류면적이 평균 300000nm2 이상인 구리박.10. The method according to any one of claims 1 to 9,
Copper foil with an average total current area of 300000 nm 2 or more per 4 μm 2 of copper foil.
X선 광전자 분광법(XPS)으로 측정했을 때, 표면으로부터 깊이 방향 5nm에서의 산소량이 50% 이하인 구리박.12. The method according to any one of claims 1 to 11,
Copper foil whose oxygen content in 5 nm depth direction from the surface is 50 % or less when it measures by X-ray photoelectron spectroscopy (XPS).
X선 광전자 분광법(XPS)으로 측정했을 때, 표면으로부터 깊이 5nm에서의 산소량이 25% 이하인 구리박.12. The method according to any one of claims 1 to 11,
Copper foil whose oxygen content at a depth of 5 nm from the surface is 25% or less when measured by X-ray photoelectron spectroscopy (XPS).
표면의 적어도 일부에 구리 이외의 금속층이 형성되어 있는 구리박.14. The method according to any one of claims 1 to 13,
A copper foil in which a metal layer other than copper is formed on at least a part of the surface.
상기 금속층의 두께는 15nm 이상 200nm 이하인 음극 집전체.15. The method of claim 14,
The thickness of the metal layer is 15 nm or more and 200 nm or less.
구리박의 구리 표면을 아염소산 나트륨, 차아염소산 나트륨, 염소산 칼륨, 과염소산 칼륨으로부터 선택되는 1 이상의 산화제에 의해 산화하여, 볼록부를 형성하는 제1 공정;
산화한 상기 구리 표면을 도금 처리하는 제2 공정;
상기 구리 표면을 도금 처리한 상기 구리박을 이용하여 음극 집전체를 제조하는 제3 공정을 포함하는 제조 방법.In the manufacturing method of the negative electrode current collector of the lithium ion battery according to claim 7,
1st process of oxidizing the copper surface of copper foil with one or more oxidizing agents chosen from sodium chlorite, sodium hypochlorite, potassium chlorate, and potassium perchlorate, and forming a convex part;
a second step of plating the oxidized copper surface;
and a third step of manufacturing a negative electrode current collector using the copper foil on which the copper surface is plated.
상기 제2 공정 전에, 상기 제1 공정에서 산화한 구리 표면을 용해하는 공정 및/또는 환원하는 제4 공정을 더 포함하는 제조 방법.19. The method of claim 18,
The manufacturing method which further includes the 4th process of melt|dissolving and/or reducing the copper surface oxidized in the said 1st process before the said 2nd process.
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