KR20240078587A - Copper Foil, Electrode Comprising The Same, Secondary Battery Comprising The Same, and Method for Manufacturing The Same - Google Patents
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Abstract
본 발명의 일 실시예는, 99.9 중량% 이상의 구리를 포함하는 구리막; 및 상기 구리막 상의 보호층;을 포함하고, 3.0 kgf/mm2 이하의 인장강도 지수를 갖고, 2.1 % 이하의 연신율 지수를 갖는, 동박을 제공한다. 상기 인장강도 지수는 하기 식 1로 계산되며, [식 1] 인장강도 지수 = |인장강도 2 - 인장강도 1| 상기 식 1의 인장강도 1은 염수분무시험 전 샘플의 인장강도이고, 상기 식 1의 인장강도 2는 염수분무시험 후 샘플의 인장강도이고, 상기 연신율 지수는 하기 식 2으로 계산되며, [식 2] 연신율 지수 = |연신율 2 - 연신율 1| 상기 식 2의 연신율 1은 염수분무시험 전 샘플의 연신율이고, 상기 식 2의 연신율 2은 염수분무시험 후 샘플의 연신율이고, 상기 연수분무시험은 5±1% NaCl을 총 72시간 동안 6 cycle로 진행되며, 1 cycle은 35±2℃의 온도에서 2시간 동안 분무 후, 10시간 동안 건조하는 것을 의미한다.One embodiment of the present invention includes a copper film containing 99.9% by weight or more of copper; and a protective layer on the copper film, and has a tensile strength index of 3.0 kgf/mm 2 or less and an elongation index of 2.1% or less. The tensile strength index is calculated by the following equation 1, [Equation 1] tensile strength index = | tensile strength 2 - tensile strength 1 | tensile strength 1 in the above equation 1 is the tensile strength of the sample before the salt spray test, and the above equation 1 The tensile strength 2 of is the tensile strength of the sample after the salt spray test, and the elongation index is calculated by the following equation 2, [Equation 2] Elongation index = | Elongation 2 - Elongation 1 | Elongation 1 in Equation 2 is the salt spray test. This is the elongation rate of the entire sample, and elongation rate 2 in Equation 2 is the elongation rate of the sample after the salt spray test. The soft water spray test is conducted in 6 cycles with 5±1% NaCl for a total of 72 hours, and 1 cycle is 35±2°C. This means spraying for 2 hours at a temperature and then drying for 10 hours.
Description
본 발명은 동박, 그것을 포함하는 전극, 그것을 포함하는 이차전지, 및 그것의 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to copper foil, an electrode containing it, a secondary battery containing it, and a method of manufacturing the same.
이차전지는 전기 에너지를 화학 에너지로 바꾸어 저장하였다가 전기가 필요할 때 화학 에너지를 다시 전기 에너지로 변환시킴으로써 전기를 발생시키는 에너지 변환 기기의 일종으로서, 휴대폰, 노트북 등과 같은 휴대용 가전은 물론이고 전기자동차의 에너지원으로 이용되고 있다. 이차전지는 재충전이 가능하다는 점에서 충전식 전지 (rechargeable battery)로도 지칭된다.A secondary battery is a type of energy conversion device that generates electricity by converting electrical energy into chemical energy, storing it, and then converting the chemical energy back into electrical energy when electricity is needed. It is used in portable home appliances such as mobile phones and laptops, as well as electric vehicles. It is used as an energy source. Secondary batteries are also referred to as rechargeable batteries because they can be recharged.
1회용의 일차전지에 비해 경제적으로 그리고 환경적으로 이점을 가지고 있는 이차전지로는 납 축전지, 니켈카드뮴 이차전지, 니켈수소 이차전지, 리튬 이차전지 등이 있다.Secondary batteries that have economical and environmental advantages over disposable primary batteries include lead acid batteries, nickel cadmium secondary batteries, nickel hydride secondary batteries, and lithium secondary batteries.
특히, 리튬 이차전지는 다른 이차전지들에 비해 크기 및 중량 대비 상대적으로 많은 에너지를 저장할 수 있다. 따라서, 휴대성 및 이동성이 중요한 정보통신기기 분야의 경우 리튬 이차전지가 선호되고 있으며, 하이브리드 자동차 및 전기 자동차의 에너지 저장 장치로도 그 응용 범위가 확대되고 있다.In particular, lithium secondary batteries can store a relatively large amount of energy relative to their size and weight compared to other secondary batteries. Therefore, lithium secondary batteries are preferred in the field of information and communication devices where portability and mobility are important, and their application range is also expanding to energy storage devices for hybrid vehicles and electric vehicles.
리튬 이차전지는 충전과 방전을 하나의 주기로 하여 반복적으로 사용된다. 완전히 충전된 리튬 이차전지로 어떤 기기를 가동시킬 때, 상기 기기의 가동 시간을 늘리기 위해서는 상기 리튬 이온 이차전지가 높은 충전/방전 용량을 가져야 한다. 따라서, 리튬 이차전지의 충전/방전 용량에 대한 수요자의 나날이 높아지는 기대치(needs)를 만족시키기 위한 연구가 지속적으로 요구되고 있다.Lithium secondary batteries are used repeatedly through charging and discharging in one cycle. When operating a device with a fully charged lithium secondary battery, the lithium ion secondary battery must have a high charge/discharge capacity in order to increase the operation time of the device. Therefore, research is continuously required to meet consumers' ever-increasing expectations (needs) regarding the charge/discharge capacity of lithium secondary batteries.
이러한 이차전지는 동박으로 이루어진 음극 집전체를 포함하는데, 동박들 중, 전해동박이 이차전지의 음극 집전 체로 널리 사용되고 있다. 이차전지에 대한 수용 증가와 더불어, 고용량, 고효율 및 고품질의 이차전지에 대한 수요가 증가함에 따라, 이처전지의 특성을 향상시킬 수 있는 전해동박이 요구되고 있다. 특히, 이차전지의 고 용량화 및 안정적인 용량 유지 및 성능을 담보할 수 있는 전해동박이 요구되고 있다.These secondary batteries include a negative electrode current collector made of copper foil. Among copper foils, electrolytic copper foil is widely used as a negative electrode current collector for secondary batteries. As the acceptance of secondary batteries increases and the demand for high-capacity, high-efficiency, and high-quality secondary batteries increases, electrolytic copper foil that can improve the characteristics of secondary batteries is required. In particular, there is a demand for electrolytic copper foil that can increase the capacity of secondary batteries and ensure stable capacity maintenance and performance.
한편, 동박의 두께가 얇을수록 동일 공간에 포함될 수 있는 활물질의 양이 증가하고, 집전체수가 증가될 수 있어 이차전지의 용량이 증가될 수 있다. 그러나, 동박이 얇을수록 말림(curl)이 발생되어, 동박의 권취시 에지(Edge)부 말림으로 인 한 동박의 찢김 또는 주름(wrinkle)과 같은 불량이 발생하기 때문에 극박막(very thin film) 형태의 동박을 제조하는데 어려움이 있다. 따라서, 매우 얇은 두께를 갖는 동박의 제조를 위해, 동박의 말림(Curl)이 방지되어야 한다.Meanwhile, as the thickness of the copper foil increases, the amount of active material that can be contained in the same space increases, and the number of current collectors can increase, thereby increasing the capacity of the secondary battery. However, the thinner the copper foil is, the more curls occur, which causes defects such as tears or wrinkles in the copper foil due to curling of the edges when winding the copper foil, so it is in the form of a very thin film. There are difficulties in manufacturing copper foil. Therefore, in order to manufacture copper foil having a very thin thickness, curling of the copper foil must be prevented.
따라서, 본 발명은 위와 같은 관련 기술의 제한 및 단점들에 기인한 문제점들을 방지할 수 있는 동박, 그것을 포함하는 전극, 그것을 포함하는 이차전지, 및 그것의 제조방법에 관한 것이다.Accordingly, the present invention relates to copper foil, an electrode containing the same, a secondary battery containing the same, and a manufacturing method thereof that can prevent problems caused by the limitations and disadvantages of the related technology as described above.
본 발명의 일 실시예는, 3.0 kgf/mm2 이하의 인장강도 지수를 가짐으로써 염수분무시험 후에도 말림, 주름 또는 찢김이 발생되지 않는 동박을 제공하는 것이다.One embodiment of the present invention provides a copper foil that does not curl, wrinkle, or tear even after a salt spray test by having a tensile strength index of 3.0 kgf/mm 2 or less.
본 발명의 일 실시예는, 2.1 % 이하의 연신율 지수를 가짐으로써 염수분무시험 후에도 말림, 주름 또는 찢김이 발생되지 않는 동박을 제공하는 것이다.One embodiment of the present invention provides a copper foil that does not curl, wrinkle or tear even after a salt spray test by having an elongation index of 2.1% or less.
본 발명의 다른 일 실시예는 이러한 동박을 포함하는 이차전지용 전극, 및 이러한 이차전지용 전극을 포함하는 이차전지를 제공하고자 한다.Another embodiment of the present invention seeks to provide an electrode for a secondary battery including such copper foil, and a secondary battery including the electrode for such a secondary battery.
본 발명의 또 다른 일 실시예는, 말림, 주름 또는 찢김의 발생이 방지된 동 박의 제조방법을 제공하고자 한다.Another embodiment of the present invention seeks to provide a method of manufacturing copper foil that prevents curling, wrinkling, or tearing.
위에서 언급된 본 발명의 관점들 외에도, 본 발명의 다른 특징 및 이점들이 이하에서 설명되거나, 그러한 설명으로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.In addition to the aspects of the present invention mentioned above, other features and advantages of the present invention will be described below, or may be clearly understood by those skilled in the art from such description.
본 발명의 일 실시예는, 99.9 중량% 이상의 구리를 포함하는 구리막; 및 상기 구리막 상의 보호층;을 포함하고, 3.0 kgf/mm2 이하의 인장강도 지수를 갖고, 2.1 % 이하의 연신율 지수를 갖는, 동박을 제공하고자 한다. 상기 인장강도 지수는 하기 식 1로 계산되며, [식 1] 인장강도 지수 = |인장강도 2 - 인장강도 1| 상기 식 1의 인장강도 1은 염수분무시험 전 샘플의 인장강도이고, 상기 식 1의 인장강도 2는 염수분무시험 후 샘플의 인장강도이고, 상기 연신율 지수는 하기 식 2으로 계산되며, [식 2] 연신율 지수 = |연신율 2 - 연신율 1| 상기 식 2의 연신율 1은 염수분무시험 전 샘플의 연신율이고, 상기 식 2의 연신율 2은 염수분무시험 후 샘플의 연신율이고, 상기 연수분무시험은 5±1% NaCl을 총 72시간 동안 6 cycle로 진행되며, 1 cycle은 35±2℃의 온도에서 2시간 동안 분무 후, 10시간 동안 건조하는 것을 의미한다.One embodiment of the present invention includes a copper film containing 99.9% by weight or more of copper; and a protective layer on the copper film, and has a tensile strength index of 3.0 kgf/mm 2 or less and an elongation index of 2.1% or less. The tensile strength index is calculated by the following equation 1, [Equation 1] tensile strength index = | tensile strength 2 - tensile strength 1 | tensile strength 1 in the above equation 1 is the tensile strength of the sample before the salt spray test, and the above equation 1 The tensile strength 2 of is the tensile strength of the sample after the salt spray test, and the elongation index is calculated by the following equation 2, [Equation 2] Elongation index = | Elongation 2 - Elongation 1 | Elongation 1 in Equation 2 is the salt spray test. This is the elongation rate of the entire sample, and elongation rate 2 in Equation 2 is the elongation rate of the sample after the salt spray test. The soft water spray test is conducted in 6 cycles with 5±1% NaCl for a total of 72 hours, and 1 cycle is 35±2°C. This means spraying for 2 hours at a temperature and then drying for 10 hours.
본 발명의 다른 일 실시예는, 구리 이온을 포함하는 전해액을 제조하는 단계; 구리막을 형성하는 단계; 및 상기 구리막 상에 보호층을 형성하는 단계;를 포함하되, 상기 구리막을 형성하는 단계는, 전해조 내의 전해액 내에 서로 이격되게 배치된 양극판 및 회전음극드럼을 통전시킴으로써 상기 회전 음극드럼 상에 구리막을 형성하는 단계를 포함하고, 상기 전해액은, 70 내지 100 g/L의 구리 이온; 70 내지 150 g/L의 황산; 15 내지 25 ppm의 염소(Cl); 1 내지 100 ppm의 납 이온(Pb2+); 0.5 내지 5 ppm의 비소(As); 3 ppm 이하의 은(Ag); 1 내지 10 ml/L의 과산화수소; 및 유기 첨가제;를 포함하며, 상기 유기 첨가제는 광택제(A 성분), 감속제(B 성분) 및 조도 조절제(C 성분) 중 적어도 하나를 포함하며, 상기 광택제(A 성분)는 술폰산 또는 그 금속염을 포함하고, 상기 감속제(B 성분)는 비이온성 수용성 고분자를 포함하고, 상기 조도 조절제(C 성분)는 질소 함유 헤테로고리 4급 암모늄염 또는 그 유도체를 포함하는, 동박의 제조방법을 제공하고자 한다.Another embodiment of the present invention includes preparing an electrolyte solution containing copper ions; forming a copper film; and forming a protective layer on the copper film, wherein the step of forming the copper film includes forming a copper film on the rotating cathode drum by energizing the positive electrode plate and the rotating cathode drum spaced apart from each other in the electrolyte solution in the electrolytic cell. It includes the step of forming, wherein the electrolyte solution contains 70 to 100 g/L of copper ions; 70 to 150 g/L sulfuric acid; 15 to 25 ppm chlorine (Cl); 1 to 100 ppm of lead ions (Pb 2+ ); 0.5 to 5 ppm arsenic (As); Silver (Ag) below 3 ppm; 1 to 10 ml/L of hydrogen peroxide; and an organic additive; wherein the organic additive includes at least one of a brightener (component A), a reducer (component B), and a roughness control agent (component C), and the brightener (component A) is sulfonic acid or a metal salt thereof. The aim is to provide a method for manufacturing copper foil, wherein the moderator (component B) includes a nonionic water-soluble polymer, and the roughness regulator (component C) includes a nitrogen-containing heterocyclic quaternary ammonium salt or a derivative thereof.
본 발명의 또 다른 일 실시예에 따르면, 동박; 및 상기 동박의 적어도 일면에 배치된 활물질층을 포함하는 이차전지용 전극을 제공하고자 한다.According to another embodiment of the present invention, copper foil; and an active material layer disposed on at least one surface of the copper foil.
본 발명의 또 다른 일 실시예에 따르면, 충전 시 리튬 이온을 제공하는 양극(cathode); 방전 시 전자 및 리튬 이온을 제공하는 음극(anode); 상기 양극과 상기 음극 사이에 배치되어 리튬 이온이 이동할 수 있는 환경을 제공하는 전해질(electrolyte); 및 상기 양극과 상기 음극을 전기적으로 절연시켜 주는 분리막(separator);을 포함하는 이차전지가 제공하고자 한다.According to another embodiment of the present invention, a cathode that provides lithium ions when charging; A cathode (anode) that provides electrons and lithium ions during discharge; an electrolyte disposed between the anode and the cathode to provide an environment in which lithium ions can move; and a separator that electrically insulates the positive electrode and the negative electrode.
본 발명에 의하면, 동박의 제조과정에서 주름 또는 찢김의 발생이 방지되고, 염수분무시험 후에도 주름 또는 찢김의 발생이 방지 또는 제어되며, 이러한 동박을 이용하여 연성인쇄회로기판(FPCB), 이차전지 등의 중간부품들 및 최종품들을 제조함으로써, 상기 중간부품들은 물론이고 최종품들의 생산성을 향상시킬 수 있다.According to the present invention, the occurrence of wrinkles or tears during the manufacturing process of copper foil is prevented, and the occurrence of wrinkles or tears is prevented or controlled even after a salt spray test. Using this copper foil, flexible printed circuit boards (FPCB), secondary batteries, etc. By manufacturing intermediate parts and final products, the productivity of the intermediate parts as well as final products can be improved.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 동박의 단면도이다.
도 2은 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 동박의 단면도이다.
도 3은 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 동박의 염수분무시험 후 사진이다.
도 4는 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 이차전지용 전극의 단면도이다.
도 5는 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 이차전지용 전극의 단면도이다.
도 6은 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 이차전지의 개략적인 단면도이다.
도 7은 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 동박의 제조 장치이다.1 is a cross-sectional view of a copper foil according to an embodiment of the present invention.
Figure 2 is a cross-sectional view of copper foil according to another embodiment of the present invention.
Figure 3 is a photograph of copper foil after a salt spray test according to another embodiment of the present invention.
Figure 4 is a cross-sectional view of an electrode for a secondary battery according to another embodiment of the present invention.
Figure 5 is a cross-sectional view of an electrode for a secondary battery according to another embodiment of the present invention.
Figure 6 is a schematic cross-sectional view of a secondary battery according to another embodiment of the present invention.
Figure 7 shows an apparatus for manufacturing copper foil according to another embodiment of the present invention.
이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 상세하게 설명한다. 다만, 아래에서 설명되는 실시예들은 본 발명의 명확한 이해를 돕기 위한 예시적 목적으로 제시되는 것일 뿐, 본 발명의 범위를 제한하지 않는다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the attached drawings. However, the embodiments described below are provided for illustrative purposes only to facilitate a clear understanding of the present invention, and do not limit the scope of the present invention.
본 발명의 실시예들을 설명하기 위한 도면에 개시된 형상, 크기, 비율, 각도, 개수 등은 예시적인 것이므로, 본 발명이 도면에 도시된 사항에 한정되는 것은 아니다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 구성 요소는 동일 참조 부호로 지칭될 수 있다. 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우, 그 상세한 설명은 생략된다. The shape, size, ratio, angle, number, etc. shown in the drawings for explaining embodiments of the present invention are illustrative, and the present invention is not limited to the matters shown in the drawings. Like components may be referred to by the same reference numerals throughout the specification. In describing the present invention, if it is determined that a detailed description of related known technology may unnecessarily obscure the gist of the present invention, the detailed description is omitted.
본 명세서에서 언급된 '포함한다', '갖는다', '이루어진다' 등이 사용되는 경우 '~만'이라는 표현이 사용되지 않는 이상, 다른 부분이 추가될 수 있다. 구성 요소가 단수로 표현된 경우, 특별히 명시적인 기재 사항이 없는 한 복수를 포함한다. 또한, 구성 요소를 해석함에 있어서, 별도의 명시적 기재가 없더라도 오차 범위를 포함하는 것으로 해석한다.When 'includes', 'has', 'consists of', etc. mentioned in this specification are used, other parts may be added unless the expression 'only' is used. If a component is expressed in the singular, the plural is included unless specifically stated. In addition, when interpreting components, it is interpreted to include the margin of error even if there is no separate explicit description.
위치 관계에 대한 설명일 경우, 예를 들어, '~상에', '~상부에', '~하부에', '~옆에' 등으로 두 부분의 위치 관계가 설명되는 경우, '바로' 또는 '직접'이라는 표현이 사용되지 않는 이상 두 부분 사이에 하나 이상의 다른 부분이 위치할 수 있다.In the case of a description of a positional relationship, for example, if the positional relationship of two parts is described as 'on top', 'on the top', 'on the bottom', 'next to', etc., 'immediately' Alternatively, one or more other parts may be placed between the two parts, unless the expression 'directly' is used.
공간적으로 상대적인 용어인 "아래(below, beneath)", "하부 (lower)", "위(above)", "상부(upper)" 등은 도면에 도시되어 있는 바와 같이 하나의 소자 또는 구성 요소들과 다른 소자 또는 구성 요소들과의 상관관계를 용이하게 기술하기 위해 사용될 수 있다. 공간적으로 상대적인 용어는 도면에 도시되어 있는 방향에 더하여 사용시 또는 동작 시 소자의 서로 다른 방향을 포함하는 용어로 이해되어야 한다. 예를 들면, 도면에 도시되어 있는 소자를 뒤집을 경우, 다른 소자의 "아래(below)" 또는 "아래(beneath)"로 기술된 소자는 다른 소자의 "위(above)"에 놓일 수 있다. 따라서, 예시적인 용어인 "아래"는 아래와 위의 방향을 모두 포함할 수 있다. 마찬가지로, 예시적인 용어인 "위" 또는 "상"은 위와 아래의 방향을 모두 포함할 수 있다.Spatially relative terms such as “below, beneath,” “lower,” “above,” and “upper” refer to one element or component as shown in the drawing. It can be used to easily describe the correlation with other elements or components. Spatially relative terms should be understood as terms that include different directions of the element during use or operation in addition to the direction shown in the drawings. For example, if an element shown in the drawings is turned over, an element described as “below” or “beneath” another element may be placed “above” the other element. Accordingly, the illustrative term “down” may include both downward and upward directions. Likewise, the illustrative terms “up” or “on” can include both up and down directions.
시간 관계에 대한 설명일 경우, 예를 들어, '~후에', '~에 이어서', '~다음에', '~전에' 등으로 시간적 선후 관계가 설명되는 경우, '바로' 또는 '직접'이라는 표현이 사용되지 않는 이상 연속적이지 않은 경우도 포함할 수 있다.In the case of a description of a temporal relationship, for example, if a temporal relationship is described as 'after', 'successfully after', 'after', 'before', etc., 'immediately' or 'directly' Unless the expression is used, non-continuous cases may also be included.
제1, 제2 등이 다양한 구성요소들을 서술하기 위해서 사용되나, 이들 구성요소들은 이들 용어에 의해 제한되지 않는다. 이들 용어들은 단지 하나의 구성요소를 다른 구성요소와 구별하기 위하여 사용하는 것이다. 따라서, 이하에서 언급되는 제1 구성요소는 본 발명의 기술적 사상 내에서 제2 구성요소일 수도 있다.Although first, second, etc. are used to describe various components, these components are not limited by these terms. These terms are merely used to distinguish one component from another. Accordingly, the first component mentioned below may also be the second component within the technical spirit of the present invention.
"적어도 하나"의 용어는 하나 이상의 관련 항목으로부터 제시 가능한 모든 조합을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 예를 들어, "제1 항목, 제2 항목 및 제3 항목 중 적어도 하나"의 의미는 제1 항목, 제2 항목 또는 제3 항목 각각 뿐만 아니라 제1 항목, 제2 항목 및 제3 항목 중에서 2개 이상으로부터 제시될 수 있는 모든 항목의 조합을 의미할 수 있다. The term “at least one” should be understood to include all possible combinations from one or more related items. For example, “at least one of the first, second, and third items” means each of the first, second, or third items, as well as two of the first, second, and third items. It can mean a combination of all items that can be presented from more than one.
본 발명의 여러 실시예들의 각각 특징들이 부분적으로 또는 전체적으로 서로 결합 또는 조합 가능하고, 기술적으로 다양한 연동 및 구동이 가능하며, 각 실시예들이 서로에 대하여 독립적으로 실시 가능할 수도 있고 연관 관계로 함께 실시될 수도 있다.Each feature of the various embodiments of the present invention can be combined or combined with each other, partially or entirely, and various technological interconnections and operations are possible, and each embodiment may be implemented independently of each other or may be implemented together in a related relationship. It may be possible.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 동박(110)의 단면도이다.Figure 1 is a cross-sectional view of copper foil 110 according to an embodiment of the present invention.
도 1을 참조하면, 본 발명의 동박(110)은 99.9 중량% 이상의 구리를 포함하는 구리막(copper film: 111) 및 구리막(111) 상의 보호층(112)을 포함한다. 도 1에 도시된 동박(110)에서는 보호층(112)이 구리막(111)의 일면 상에 형성되어 있으나, 본 발명의 실시예들이 이에 한정되는 아니다. 도 2를 참조하면, 구리막(111)의 양면 상에 보호층(112)이 형성되어 있을 수도 있다.Referring to FIG. 1, the copper foil 110 of the present invention includes a copper film 111 containing 99.9% by weight or more of copper and a protective layer 112 on the copper film 111. In the copper foil 110 shown in FIG. 1, the protective layer 112 is formed on one surface of the copper film 111, but embodiments of the present invention are not limited thereto. Referring to FIG. 2, a protective layer 112 may be formed on both sides of the copper film 111.
구리막(111)은 전기도금을 통해 회전 음극드럼 상에 형성될 수 있으며, 전기도금 과정에서 회전 음극드럼과 직접 적촉하는 샤이니 면과 그 반대편의 매트 면을 가질 수 있다.The copper film 111 may be formed on a rotating cathode drum through electroplating, and may have a shiny side that directly contacts the rotating cathode drum during the electroplating process and a matte side on the opposite side.
보호층(112)은 방청물질(anticorrosion material)이 구리막(111) 상에 전착됨으로써 형성된다. 방청물질은 크롬화합물, 실란화합물 및 질소화합물 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 보호층(112)은 구리막(111)의 산화 및 부식을 방지하고 내열성을 향상시킴으로써 동박(110) 자체의 수명은 물론 이것을 포함하는 최종 제품의 수명을 연장시킨다.The protective layer 112 is formed by electrodepositing an anticorrosion material on the copper film 111. The rust preventive material may include at least one of a chromium compound, a silane compound, and a nitrogen compound. The protective layer 112 prevents oxidation and corrosion of the copper film 111 and improves heat resistance, thereby extending the lifespan of the copper foil 110 itself as well as the lifespan of the final product containing it.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 동박(110)은 3.0 kgf/mm2 이하의 인장강도 지수를 갖는다. 인장강도 지수는 인장강도 1 및 인장강도 2를 통해 하기 식 1에 따라 계산하여 얻을 수 있다. 인장강도 지수가 3.0 kgf/mm2 이하인 경우, 동박의 제조과정에서 주름 또는 찢김의 발생이 방지되고, 염수분무시험 후에도 주름 또는 찢김의 발생이 방지 또는 제어될 수 있다.According to one embodiment of the present invention, the copper foil 110 has a tensile strength index of 3.0 kgf/mm 2 or less. The tensile strength index can be obtained by calculating according to Equation 1 below through tensile strength 1 and tensile strength 2. If the tensile strength index is 3.0 kgf/mm 2 or less, the occurrence of wrinkles or tears can be prevented during the manufacturing process of copper foil, and the occurrence of wrinkles or tears can be prevented or controlled even after the salt spray test.
[식 1][Equation 1]
인장강도 지수 = |인장강도 2 - 인장강도 1|Tensile strength index = |Tensile strength 2 - Tensile strength 1|
상기 식 1의 인장강도 1은 염수분무시험 전 샘플의 인장강도이고, 상기 식 1의 인장강도 2는 염수분무시험 후 샘플의 인장강도를 의미한다.Tensile strength 1 in Equation 1 refers to the tensile strength of the sample before the salt spray test, and tensile strength 2 in Equation 1 refers to the tensile strength of the sample after the salt spray test.
이 때, 염수분무시험은 각 동박에 5±1% NaCl을 이용하여 총 72시간 동안 6 cycle로 진행되며, 1 cycle은 35±2℃의 온도에서 2시간 동안 분무 후, 분무한 샘플을 10시간 동안 건조를 실시하는 것을 의미한다.At this time, the salt spray test is conducted in 6 cycles for a total of 72 hours using 5±1% NaCl on each copper foil. 1 cycle involves spraying at a temperature of 35±2℃ for 2 hours, and then spraying the sprayed sample for 10 hours. This means drying for a while.
반면, 동박(110)의 인장강도 지수가 3.0 kgf/mm2 초과인 경우, 동박(110)에 대한 염수분무시험 시, 염수분무시험 전후 동박(110)의 인장강도 변화가 커지므로, 염수분무시험 후 동박(110)에서 주름 또는 찢김이 발생할 수 있고, 그로 인해, 작업성이 저하되며 이차전지의 불량률이 증가할 수 있다.On the other hand, when the tensile strength index of the copper foil 110 is greater than 3.0 kgf/mm 2 , during the salt spray test on the copper foil 110, the change in tensile strength of the copper foil 110 before and after the salt spray test increases, so the salt spray test Wrinkles or tears may occur in the copper foil 110, which may reduce workability and increase the defect rate of the secondary battery.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 동박(110)은 2.1 % 이하의 연신율 지수를 갖는다. 연신율 지수는 연신율 1 및 연신율 2를 통해 하기 식 2에 따라 계산하여 얻을 수 있다. 연신율 지수가 2.1 % 이하인 경우, 동박의 제조과정에서 주름 또는 찢김의 발생이 방지되고, 염수분무시험 후에도 주름 또는 찢김의 발생이 방지 또는 제어될 수 있다.According to one embodiment of the present invention, the copper foil 110 has an elongation index of 2.1% or less. The elongation index can be obtained by calculating according to Equation 2 below through elongation rate 1 and elongation rate 2. If the elongation index is 2.1% or less, the occurrence of wrinkles or tears can be prevented during the manufacturing process of copper foil, and the occurrence of wrinkles or tears can be prevented or controlled even after the salt spray test.
[식 2][Equation 2]
연신율 지수 = |연신율 2 - 연신율 1|Elongation index = |Elongation 2 – Elongation 1|
상기 식 2의 연신율 1은 염수분무시험 전 샘플의 연신율이고, 상기 식 2의 연신율 2는 염수분무시험 후 샘플의 연신율를 의미한다.Elongation 1 in Equation 2 refers to the elongation of the sample before the salt spray test, and elongation 2 in Equation 2 refers to the elongation of the sample after the salt spray test.
이 때, 염수분무시험은 각 동박에 5±1% NaCl을 이용하여 총 72시간 동안 6 cycle로 진행되며, 1 cycle은 35±2℃의 온도에서 2시간 동안 분무 후, 분무한 샘플을 10시간 동안 건조를 실시하는 것을 의미한다.At this time, the salt spray test is conducted in 6 cycles for a total of 72 hours using 5±1% NaCl on each copper foil. 1 cycle involves spraying at a temperature of 35±2℃ for 2 hours, and then spraying the sprayed sample for 10 hours. This means drying for a while.
반면, 동박(110)의 연신율 지수가 2.1 % 초과인 경우, 동박(110)에 대한 염수분무시험 시, 염수분무시험 전후 동박(110)의 연신율 변화가 커지므로, 염수분무시험 후 동박(110)에서 주름 또는 찢김이 발생할 수 있고, 그로 인해, 작업성이 저하되며 이차전지의 불량률이 증가할 수 있다.On the other hand, when the elongation index of the copper foil 110 is more than 2.1%, during the salt spray test on the copper foil 110, the change in elongation of the copper foil 110 before and after the salt spray test increases, so the copper foil 110 after the salt spray test Wrinkles or tears may occur, which may reduce workability and increase the defect rate of secondary batteries.
본 발명의 일 실시예에 따른 동박(110)은 4 내지 35 ㎛의 두께를 갖는다. 동박(110)이 이차전지에서 전극의 집전체로 사용될 때, 동박(110)의 두께가 얇을수록 동일한 공간 내에 보다 많은 집전체가 수용될 수 있으므로 이차전지의 고용량화에 유리하다. 그러나, 4㎛ 미만의 두께를 갖는 동박(110)의 제조는 작업성 저하를 야기한다. Copper foil 110 according to an embodiment of the present invention has a thickness of 4 to 35 ㎛. When copper foil 110 is used as a current collector for an electrode in a secondary battery, the thinner the copper foil 110 is, the more current collectors can be accommodated in the same space, which is advantageous for increasing the capacity of the secondary battery. However, manufacturing copper foil 110 with a thickness of less than 4 μm causes a decrease in workability.
반면, 35 ㎛를 초과하는 동박(110)으로 이차전지를 제조하는 경우 두꺼운 동박(110)으로 인해 고용량 구현이 어려워진다.On the other hand, when a secondary battery is manufactured with copper foil 110 exceeding 35 ㎛, it becomes difficult to implement high capacity due to the thick copper foil 110.
본 발명의 일 실시예에 따른 동박(110)은 28 kg/mm2 이상의 인장강도 2를 가질 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따른 인장강도 2는 염수분무시험 후 샘플의 인장강도이다. 염수분무시험 후 동박(110) 주름 및 찢김을 억제하기 위해서, 본 발명의 동박(110)은 28 kg/mm2 이상의 높은 인장강도 2를 갖는다. 염수분무시험 후 동박(110)의 인장강도가 28 kg/mm2 미만이면, 롤투롤 제조 공정 중에 2개의 서로 인접한 롤들 사이에서 동박(110)의 접힘이 야기되거나 롤투롤 제조 공정 중에 동박(110)의 좌우 말단부에 주름이 야기된다.Copper foil 110 according to an embodiment of the present invention may have a tensile strength 2 of 28 kg/mm2 or more. Tensile strength 2 according to one embodiment of the present invention is the tensile strength of the sample after the salt spray test. In order to suppress wrinkles and tears of the copper foil 110 after the salt spray test, the copper foil 110 of the present invention has a high tensile strength 2 of 28 kg/mm 2 or more. If the tensile strength of the copper foil 110 after the salt spray test is less than 28 kg/mm 2 , folding of the copper foil 110 may occur between two adjacent rolls during the roll-to-roll manufacturing process, or the copper foil 110 may be damaged during the roll-to-roll manufacturing process. Wrinkles appear on the left and right extremities of the skin.
본 발명의 일 실시예에 따른 동박(110)은 3.0 내지 12 %의 연신율 2를 가질 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따른 연신율 2는 염수분무시험 후 샘플의 연신율이다. 염수분무시험 후 동박(110)의 주름 및 찢김을 억제하기 위해서, 본 발명의 동박(110)은 3.0 내지 12 %의 연신율 2를 갖는다.Copper foil 110 according to an embodiment of the present invention may have an elongation 2 of 3.0 to 12%. Elongation 2 according to one embodiment of the present invention is the elongation of the sample after the salt spray test. In order to suppress wrinkles and tears of the copper foil 110 after the salt spray test, the copper foil 110 of the present invention has an elongation 2 of 3.0 to 12%.
염수분무시험 후 동박(110)의 연신율이 3 % 미만인 경우, 동박(110)이 이차전지의 집전체로 사용될 때, 고용량용 활물질의 큰 부피 팽창에 대응하여 동박(110)이 충분히 늘어나지 못하고 찢어질 위험이 크다.If the elongation of the copper foil 110 after the salt spray test is less than 3%, when the copper foil 110 is used as a current collector for a secondary battery, the copper foil 110 may not be sufficiently stretched in response to the large volume expansion of the high-capacity active material and may be torn. The risk is high.
반면 염수분무시험 후 동박(110)의 연신율이 12 % 초과인 경우, 이차전지용 전극 제조공정에서 동박(110)이 쉽게 늘어나서 전극의 변형이 발생할 수 있다.On the other hand, if the elongation of the copper foil 110 after the salt spray test is more than 12%, the copper foil 110 may easily stretch during the secondary battery electrode manufacturing process, causing deformation of the electrode.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 동박(110)은 0.1 내지 0.3㎛의 산술평균조도(Ra)를 가질 수 있다.According to one embodiment of the present invention, the copper foil 110 may have an arithmetic average roughness (Ra) of 0.1 to 0.3 ㎛.
이차전지의 충방전이 반복됨에 따라 활물질층의 수축 및 팽창이 번갈아 발생하고, 이것은 활물질층과 동박(110)의 분리를 유발하여 이차전지의 충방전 효율을 저하시킨다. 따라서, 이차전극이 일정 수준 이상의 용량 유지율 및 수명을 확보하기 위해서는(즉, 이차전지의 충방전 효율 저하를 억제하기 위해서는), 동박(110)이 활물질에 대하여 우수한 코팅성을 가짐으로써 동박(110)과 활물질층의 접착 강도가 높아야 한다.As charging and discharging of the secondary battery is repeated, contraction and expansion of the active material layer occur alternately, which causes separation of the active material layer and the copper foil 110, thereby lowering the charging and discharging efficiency of the secondary battery. Therefore, in order for the secondary electrode to secure a capacity retention rate and lifespan above a certain level (i.e., to suppress a decrease in charging and discharging efficiency of the secondary battery), the copper foil 110 has excellent coating properties with respect to the active material. The adhesive strength of the active material layer must be high.
구체적으로, 동박(110)의 산술평균조도(Ra)가 작을수록, 동박(110)을 포함하는 이차전지의 충방전 효율이 대체로 덜 저하되는 경향이 있다. 따라서 본 발명의 일 실시예에 따르면, 동박(110)은 0.1 내지 0.3㎛의 산술평균조도(Ra)를 갖는다.Specifically, the smaller the arithmetic mean roughness (Ra) of the copper foil 110, the less the charge/discharge efficiency of the secondary battery including the copper foil 110 tends to decrease. Therefore, according to one embodiment of the present invention, the copper foil 110 has an arithmetic average roughness (Ra) of 0.1 to 0.3 ㎛.
동박(110)의 산술평균조도(Ra)가 0.1㎛ 미만인 경우, 동박(110)의 표면적이 상대적으로 작아 활물질이 동박(110)으로부터 쉽게 탈리되고, 그 결과, 충방전의 반복에 따른 이차전지의 급격한 수명 저하가 야기된다.When the arithmetic average roughness (Ra) of the copper foil 110 is less than 0.1㎛, the surface area of the copper foil 110 is relatively small, so the active material is easily separated from the copper foil 110, and as a result, the secondary battery is damaged due to repeated charging and discharging. This causes a rapid decrease in lifespan.
반면, 동박(110)의 산술평균조도(Ra)가 0.3㎛ 초과인 경우, 동박(110)과 활물질층 사이의 접촉 균일성이 일정 수준에 미치지 못해 동박(110)과 활물질층 사이에 다수의 공간들이 존재하게 되고(즉, 코팅 자체가 부분적으로 이루어지지 않고), 그 결과, 충방전의 반복에 따른 이차전지의 급격한 수명 저하가 야기된다.On the other hand, when the arithmetic average roughness (Ra) of the copper foil 110 is more than 0.3㎛, the uniformity of contact between the copper foil 110 and the active material layer does not reach a certain level, resulting in a large number of spaces between the copper foil 110 and the active material layer. exist (i.e., the coating itself is partially not completed), and as a result, the lifespan of the secondary battery is drastically reduced due to repeated charging and discharging.
도 3은 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 동박의 염수분무시험 후 사진이다.Figure 3 is a photograph of copper foil after a salt spray test according to another embodiment of the present invention.
이하에서는, 본 발명의 동박(110)을 포함하는 전극(100) 및 이 전극(100)을 포함하는 이차전지에 대하여 구체적으로 설명한다.Below, the electrode 100 including the copper foil 110 of the present invention and the secondary battery including the electrode 100 will be described in detail.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 이차전지용 전극의 단면도이다. Figure 4 is a cross-sectional view of an electrode for a secondary battery according to an embodiment of the present invention.
도 4에 예시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 이차전지용 전극(100)은 상술한 본 발명의 실시예들 중 어느 하나의 동박(110) 및 활물질층(120)을 포함한다.As illustrated in FIG. 4, the electrode 100 for a secondary battery according to an embodiment of the present invention includes the copper foil 110 and the active material layer 120 of any one of the above-described embodiments of the present invention.
도 4에는 활물질층(120)이 동박(110)의 일 면 상에 형성된 구성을 도시하고 있다. 그러나, 본 발명의 일 실시예에는 이에 한정되지 않으며, 도 5를 참조하면, 활물질층(120)은 동박(110)의 양 면 상에 형성될 수도 있다.FIG. 4 shows a configuration in which the active material layer 120 is formed on one side of the copper foil 110. However, the present invention is not limited to this in one embodiment, and referring to FIG. 5, the active material layer 120 may be formed on both sides of the copper foil 110.
리튬 이차전지에 있어서, 양극 활물질과 결합되는 양극 집전체로서는 알루미늄 호일(foil)이 사용되고 음극 활물질과 결합되는 음극 집전체로서는 동박(110)이 사용되는 것이 일반적이다.In a lithium secondary battery, aluminum foil is generally used as a positive electrode current collector combined with the positive electrode active material, and copper foil 110 is generally used as a negative electrode current collector combined with the negative electrode active material.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 이차전지용 전극(100)은 음극이고, 상기 동박(110)은 음극 집전체로 사용되며, 상기 활물질층(120)은 음극 활물질을 포함한다.According to one embodiment of the present invention, the electrode 100 for a secondary battery is a negative electrode, the copper foil 110 is used as a negative electrode current collector, and the active material layer 120 includes a negative electrode active material.
이차전지의 고용량을 담보하기 위하여, 본 발명의 상기 활물질층(120)은 탄소와 금속의 복합체로 형성될 수 있다. 상기 금속은, 예를 들어 Si, Ge, Sn, Li, Zn, Mg, Cd, Ce, Ni, 및 Fe 중 적어도 하나, 바람직하게는 Si 및/또는 Sn을 포함할 수 있다.In order to ensure high capacity of the secondary battery, the active material layer 120 of the present invention may be formed of a composite of carbon and metal. The metal may include, for example, at least one of Si, Ge, Sn, Li, Zn, Mg, Cd, Ce, Ni, and Fe, preferably Si and/or Sn.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 이차전지의 개략적인 단면도이다.Figure 6 is a schematic cross-sectional view of a secondary battery according to an embodiment of the present invention.
도 6을 참조하면, 이차전지는, 양극(cathode)(370), 음극(anode)(340), 양극(370)과 음극(340) 사이에 배치되어 이온이 이동할 수 있는 환경을 제공하는 전해질(electrolyte)(350), 및 양극(370)과 음극(340)을 전기적으로 절연시켜 주는 분리막(separator)(360)을 포함한다. 여기서, 양극(370)과 음극(340) 사이에서 이동하는 이온은, 예를 들어, 리튬 이온이다. 분리막(360)은 하나의 전극에서 발생된 전하가 이차전지(105)의 내부를 통해 다른 전극으로 이동함으로써 무익하게 소모되는 것을 방지하기 위해 양극(370)과 음극(340)을 분리한다. 도 6을 참조하면, 분리막(360)은 전해질(350) 내에 배치된다.Referring to FIG. 6, the secondary battery includes a cathode 370, a cathode 340, and an electrolyte disposed between the anode 370 and the cathode 340 to provide an environment in which ions can move. It includes an electrolyte (350), and a separator (360) that electrically insulates the anode (370) and the cathode (340). Here, the ions moving between the anode 370 and the cathode 340 are, for example, lithium ions. The separator 360 separates the positive electrode 370 and the negative electrode 340 to prevent charges generated in one electrode from being wasted in vain by moving to the other electrode through the interior of the secondary battery 105. Referring to FIG. 6, the separator 360 is disposed within the electrolyte 350.
양극(370)은 양극 집전체(371) 및 양극 활물질층(372)을 포함하고, 양극 집전체(371)로 알루미늄 호일(foil)이 사용될 수 있다.The positive electrode 370 includes a positive electrode current collector 371 and a positive electrode active material layer 372, and aluminum foil may be used as the positive electrode current collector 371.
음극(340)은 음극 집전체(341) 및 음극 활물질층(342)을 포함하고, 음극 집전체(341)로 동박(110)이 사용될 수 있다.The negative electrode 340 includes a negative electrode current collector 341 and a negative electrode active material layer 342, and copper foil 110 may be used as the negative electrode current collector 341.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 음극 집전체(341)로 도 1 또는 도 2에 개시된 동박(110)이 사용될 수 있다. 또한, 도 4 또는 도 5에 도시된 이차전지용 전극(100)이 도 6에 도시된 이차전지의 음극(340) 으로 사용될 수 있다.According to one embodiment of the present invention, the copper foil 110 shown in Figure 1 or Figure 2 may be used as the negative electrode current collector 341. Additionally, the electrode 100 for a secondary battery shown in FIG. 4 or 5 may be used as the cathode 340 for the secondary battery shown in FIG. 6.
이하에서는, 도 7을 참조하여 본 발명의 동박(110)의 제조방법을 구체적으로 설명한다.Hereinafter, the manufacturing method of the copper foil 110 of the present invention will be described in detail with reference to FIG. 7.
본 발명의 전해동박(110) 제조방법은, 구리막(111)을 형성하는 단계 및 상기 구리막(111) 상에 보호층(112)을 형성하는 단계를 포함한다.The method of manufacturing the electrolytic copper foil 110 of the present invention includes forming a copper film 111 and forming a protective layer 112 on the copper film 111.
본 발명의 방법은, 전해조(10) 내의 전해액(20) 내에 서로 이격되게 배치된 양극판(30) 및 회전 음극드럼(40)을 통전시킴으로써 상기 회전 음극드럼(40) 상에 구리막(111)을 형성하는 단계를 포함한다.In the method of the present invention, the copper film 111 is formed on the rotating cathode drum 40 by energizing the positive electrode plate 30 and the rotating cathode drum 40 spaced apart from each other in the electrolyte 20 in the electrolytic cell 10. Including forming steps.
도 7에 예시된 바와 같이, 양극판(30)은 서로 전기적으로 절연된 제1 및 제2 양극판들(31, 32)을 포함할 수 있다.As illustrated in FIG. 7 , the positive electrode plate 30 may include first and second positive electrode plates 31 and 32 that are electrically insulated from each other.
구리막(111) 형성 단계는, 제1 양극판(31)과 회전 음극드럼(40) 사이의 통전에 의해 씨드층을 형성하고, 이어서 제2 양극판(32)과 회전 음극드럼(40) 사이의 통전에 의해 씨드층을 성장시킴으로써 수행될 수 있다.In the step of forming the copper film 111, a seed layer is formed by passing electricity between the first anode plate 31 and the rotating cathode drum 40, and then forming a seed layer by passing electricity between the second positive electrode plate 32 and the rotating cathode drum 40. It can be performed by growing the seed layer.
제1 및 제2 양극판들(31, 32)에 의해 각각 제공되는 전류밀도는 30 내지 130 ASD일 수 있다.The current density provided by the first and second positive electrode plates 31 and 32, respectively, may be 30 to 130 ASD.
제1 및 제2 양극판들(31, 32)에 의해 각각 제공되는 전류밀도가 30 ASD 미만인 경우, 동박(110)의 표면 조도가 낮아 동박(110)과 활물질층(120)의 접착력이 충분하지 않을 수 있다.When the current density provided by the first and second positive electrode plates 31 and 32, respectively, is less than 30 ASD, the surface roughness of the copper foil 110 is low and the adhesion between the copper foil 110 and the active material layer 120 may not be sufficient. You can.
반면, 제1 및 제2 양극판들(31, 32)에 의해 각각 제공되는 전류밀도가 130 ASD 초과인 경우, 동박(110)의 표면이 거칠어 활물질의 코팅이 원활하게 이루어지지 않을 수 있다.On the other hand, when the current density provided by the first and second positive electrode plates 31 and 32 respectively exceeds 130 ASD, the surface of the copper foil 110 is rough and the active material may not be coated smoothly.
구리막(111)의 표면 특성은 회전 음극드럼(40)의 표면 버핑 또는 연마 정도에 따라 달라질 수 있다. 예를 들어, #800 내지 #3000의 입도(Grit)를 갖는 연마 브 러시로 회전 음극드럼(40)의 표면이 연마될 수 있다.The surface properties of the copper film 111 may vary depending on the degree of surface buffing or polishing of the rotating cathode drum 40. For example, the surface of the rotating cathode drum 40 may be polished with a polishing brush having a grit size of #800 to #3000.
구리막(111) 형성 과정에서, 전해액(20)은 48 내지 60℃ 온도로 유지된다. 보다 구체적으로, 전해액(20)의 온도는 50℃ 이상으로 유지될 수 있다. 이 때, 전해액(20)의 조성이 조정됨으로써 구리막(111)의 물리적, 화학적 및 전기적 특성이 제어될 수 있다.During the process of forming the copper film 111, the electrolyte solution 20 is maintained at a temperature of 48 to 60°C. More specifically, the temperature of the electrolyte solution 20 may be maintained at 50°C or higher. At this time, the physical, chemical, and electrical properties of the copper film 111 can be controlled by adjusting the composition of the electrolyte solution 20.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 전해액(20)은 70 내지 100 g/L의 구리 이온, 70 내지 150 g/L의 황산, 15 내지 25 ppm의 염소(Cl), 1 내지 100 ppm의 납 이온(Pb2+), 0.5 내지 5 ppm의 비소(As), 0.1 내지 3 ppm의 은 이온(Ag+), 1 내지 10ml/L의 과산화수소(H2O2) 및 유기 첨가제를 포함한다.According to one embodiment of the present invention, the electrolyte solution 20 contains 70 to 100 g/L of copper ions, 70 to 150 g/L of sulfuric acid, 15 to 25 ppm of chlorine (Cl), and 1 to 100 ppm of lead ions. (Pb 2+ ), 0.5 to 5 ppm of arsenic (As), 0.1 to 3 ppm of silver ions (Ag + ), 1 to 10 ml/L of hydrogen peroxide (H2O2), and organic additives.
구리의 전착에 의한 구리막(111)의 형성이 원활해지도록 하기 위해, 전해액(20) 내의 구리 이온 농도와 황산의 농도는 각각 70 내지 100 g/L의 및 70 내지 150 g/L로 조정된다.In order to facilitate the formation of the copper film 111 by electrodeposition of copper, the copper ion concentration and the sulfuric acid concentration in the electrolyte solution 20 are adjusted to 70 to 100 g/L and 70 to 150 g/L, respectively. .
본 발명의 일 실시예에 있어서, 염소(Cl)는 염소 이온(Cl-) 및 분자 내에 존 재하는 염소 원자를 모두 포함한다. 염소(Cl)는, 예를 들어, 구리막(111)이 형성되는 과정에서 전해액(20)으로 유입된 은(Ag) 이온의 제거에 사용될 수 있다. 구체적 으로, 염소(Cl)는 은(Ag) 이온을 염화은(AgCl) 형태로 침전시킬 수 있다. 이러한 염화은(AgCl)은 여과에 의해 제거될 수 있다.In one embodiment of the present invention, chlorine (Cl) includes both a chlorine ion (Cl-) and a chlorine atom present in the molecule. Chlorine (Cl) may be used, for example, to remove silver (Ag) ions introduced into the electrolyte solution 20 during the process of forming the copper film 111. Specifically, chlorine (Cl) can precipitate silver (Ag) ions in the form of silver chloride (AgCl). This silver chloride (AgCl) can be removed by filtration.
염소(Cl)의 농도가 15 ppm 미만인 경우 은(Ag) 이온의 제거가 원활하게 이루 어지지 않는다. 반면, 염소(Cl)의 농도가 25 ppm을 초과하는 경우 과량의 염소(Cl)에 의한 불필요한 반응이 생길 수 있다. 따라서, 전해액(20) 내의 염소(Cl) 농도는 15 내지 25 ppm의 범위로 관리된다.If the concentration of chlorine (Cl) is less than 15 ppm, removal of silver (Ag) ions does not occur smoothly. On the other hand, if the concentration of chlorine (Cl) exceeds 25 ppm, unnecessary reactions may occur due to excess chlorine (Cl). Accordingly, the chlorine (Cl) concentration in the electrolyte solution 20 is managed in the range of 15 to 25 ppm.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 유기 첨가제를 포함하는 전해액(20)은 납 이온(Pb2+)을 더 포함할 수 있다. 구체적으로, 전해액(20)은 1 내지 100 ppm의 납 이온(Pb2+)을 포함할 수 있다. 납 이온(Pb2+)을 1 내지 100ppm으로 유지하는 경우, 본원발명에 따른 인장강도 지수가 3.0 kgf/mm2 이하로 유지되고, 연신율 지수가 2.1 % 이하로 유지될 수 있다. 그 결과, 동박의 제조과정에서 주름 또는 찢김의 발생이 방지되고, 염수분무시험 후에도 주름 또는 찢김의 발생이 방지 또는 제어될 수 있다. 반면, 납 이온(Pb2+)의 농도가 1 ppm 미만인 경우, 본 발명의 물성을 유지하는 측면에서 효과가 저하되는 문제가 발생할 수 있다. 그로 인해 염수분무시험 후 인장강도가 염수분무시험 전보다 급격하게 낮아져 인장강도 지수가 3.0 kgf/mm2 보다 커지는 문제가 발생하고, 염수분무시험 후 연신율이 염수분무시험 전보다 급격하게 낮아져 연신율 지수가 2.1 % 보다 커지는 문제가 발생하게 된다.According to one embodiment of the present invention, the electrolyte solution 20 containing an organic additive may further include lead ions (Pb 2+ ). Specifically, the electrolyte solution 20 may contain 1 to 100 ppm of lead ions (Pb 2+ ). When the lead ion (Pb 2+ ) is maintained at 1 to 100 ppm, the tensile strength index according to the present invention may be maintained at 3.0 kgf/mm 2 or less, and the elongation index may be maintained at 2.1 % or less. As a result, the occurrence of wrinkles or tears during the manufacturing process of copper foil can be prevented, and the occurrence of wrinkles or tears can be prevented or controlled even after the salt spray test. On the other hand, when the concentration of lead ions (Pb 2+ ) is less than 1 ppm, a problem may occur in which the effectiveness of the present invention is reduced in terms of maintaining its physical properties. As a result, the tensile strength after the salt spray test was drastically lower than before the salt spray test, causing a problem in which the tensile strength index became greater than 3.0 kgf/mm 2 , and the elongation rate after the salt spray test was drastically lower than before the salt spray test, resulting in an elongation index of 2.1%. A bigger problem arises.
또한, 납 이온(Pb2+)의 농도가 100ppm 초과인 경우, 구리가 불균일하게 석출되고, 그로 인해 염수분무시험 후 인장강도가 염수분무시험 전보다 급격하게 낮아져 인장강도 지수가 3.0 kgf/mm2 보다 커지는 문제가 발생하고, 염수분무시험 후 연신율이 염수분무시험 전보다 급격하게 낮아져 연신율 지수가 2.1 % 보다 커지는 문제가 발생하게 된다.In addition, when the concentration of lead ions (Pb 2+ ) exceeds 100ppm, copper is precipitated unevenly, and as a result, the tensile strength after the salt spray test is drastically lower than before the salt spray test, resulting in a tensile strength index lower than 3.0 kgf/mm 2 A problem occurs, and after the salt spray test, the elongation rate drops drastically compared to before the salt spray test, causing the elongation index to become greater than 2.1%.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 유기 첨가제를 포함하는 전해액(20)은 비소(As)를 더 포함할 수 있다. 구체적으로, 전해액(20)은 0.5 내지 5 ppm의 비소(As)를 포함할 수 있다. 비소(As)를 0.5 내지 5 ppm으로 유지하는 경우, 본원발명에 따른 인장강도 지수가 3.0 kgf/mm2 이하로 유지되고, 연신율 지수가 2.1 % 이하로 유지될 수 있다. 또한, 비소(As)는 일정 농도 구간에서는 구리(Cu)의 환원 반응을 촉진하는 가속제 역할을 한다. 다만, 전해액(20) 내에서 비소(As)는, 예를 들어, 3가 또는 5가의 이온 상태(As3+, As5+)로 존재할 수 있다.According to one embodiment of the present invention, the electrolyte solution 20 containing an organic additive may further include arsenic (As). Specifically, the electrolyte solution 20 may contain 0.5 to 5 ppm of arsenic (As). When arsenic (As) is maintained at 0.5 to 5 ppm, the tensile strength index according to the present invention can be maintained at 3.0 kgf/mm 2 or less, and the elongation index can be maintained at 2.1% or less. In addition, arsenic (As) acts as an accelerator to promote the reduction reaction of copper (Cu) in a certain concentration range. However, in the electrolyte solution 20, arsenic (As) may exist, for example, in a trivalent or pentavalent ionic state (As 3+ , As 5+ ).
반면, 비소(As)의 농도가 0.5 ppm 미만인 경우, 구리의 환원 반응이 저하되고, 그로 인해 염수분무시험 후 인장강도가 염수분무시험 전보다 급격하게 낮아져 인장강도 지수가 3.0 kgf/mm2 보다 커지는 문제가 발생하고, 염수분무시험 후 연신율이 염수분무시험 전보다 급격하게 낮아져 연신율 지수가 2.1 % 보다 커지는 문제가 발생하게 된다.On the other hand, when the concentration of arsenic (As) is less than 0.5 ppm, the reduction reaction of copper decreases, and as a result, the tensile strength after the salt spray test is drastically lower than before the salt spray test, causing the tensile strength index to become greater than 3.0 kgf/mm 2. occurs, and after the salt spray test, the elongation rate drops drastically compared to before the salt spray test, causing a problem where the elongation index becomes greater than 2.1%.
또한, 비소(As)의 농도가 5 ppm 초과인 경우, 구리의 환원 반응이 과도하게 발생하고, 그로 인해 염수분무시험 후 인장강도가 염수분무시험 전보다 급격하게 낮아져 인장강도 지수가 3.0 kgf/mm2 보다 커지는 문제가 발생하고, 염수분무시험 후 연신율이 염수분무시험 전보다 급격하게 낮아져 연신율 지수가 2.1 % 보다 커지는 문제가 발생하게 된다.In addition, when the concentration of arsenic (As) exceeds 5 ppm, the reduction reaction of copper occurs excessively, and as a result, the tensile strength after the salt spray test is drastically lower than before the salt spray test, resulting in a tensile strength index of 3.0 kgf/mm 2 A problem occurs in which the elongation becomes larger, and after the salt spray test, the elongation rate drops drastically compared to before the salt spray test, causing the elongation index to become greater than 2.1%.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 유기 첨가제를 포함하는 전해액(20)은 은(Ag)을 더 포함할 수 있다. 구체적으로, 전해액(20)은 0.1 내지 3 ppm의 은(Ag)을 포함할 수 있다. 은(Ag)을 0.1 내지 3 ppm으로 유지하는 경우, 본원발명에 따른 인장강도 지수가 3.0 kgf/mm2 이하로 유지되고, 연신율 지수가 2.1 % 이하로 유지될 수 있다.Additionally, according to an embodiment of the present invention, the electrolyte solution 20 containing an organic additive may further include silver (Ag). Specifically, the electrolyte solution 20 may contain 0.1 to 3 ppm of silver (Ag). When silver (Ag) is maintained at 0.1 to 3 ppm, the tensile strength index according to the present invention can be maintained at 3.0 kgf/mm 2 or less, and the elongation index can be maintained at 2.1% or less.
반면, 은(Ag)의 농도가 0.1 ppm 미만인 경우, 염수분무시험 후 연신율이 염수분무시험 전보다 급격하게 낮아져 연신율 지수가 2.1 % 보다 커지는 문제가 발생하게 된다.On the other hand, if the concentration of silver (Ag) is less than 0.1 ppm, the elongation rate after the salt spray test is drastically lower than before the salt spray test, resulting in a problem in which the elongation index becomes greater than 2.1%.
또한, 은(Ag)의 농도가 3 ppm 초과인 경우, 염수분무시험 후 인장강도가 염수분무시험 전보다 급격하게 낮아져 인장강도 지수가 3.0 kgf/mm2 보다 커지는 문제가 발생하게 된다.In addition, when the concentration of silver (Ag) is more than 3 ppm, the tensile strength after the salt spray test is drastically lower than before the salt spray test, resulting in a problem in which the tensile strength index becomes greater than 3.0 kgf/mm 2 .
본 발명의 일 실시예에 따르면, 유기 첨가제를 포함하는 전해액(20)은 과산 화수소(H2O2)를 더 포함할 수 있다. 연속 도금되는 전해액(20)에는 유기 첨가제에 의해 유기 불순물이 존재하는데, 과산화수소(H2O2)를 처리함으로써 유기 불순물을 분해하여 동박 내부의 탄소(C)의 함량을 적절하게 조절할 수 있다. 전해액(20) 내의 TOC 농도가 높을수록 구리막(111)으로 유입되는 탄소(C) 원소의 양이 증가하며, 그에 따라 열처리시 구리막(111)으로부터 이탈되는 전체 원소의 양이 증가하여, 동박(110)의 강도가 저하되는 원인이 된다.According to one embodiment of the present invention, the electrolyte solution 20 containing an organic additive may further include hydrogen peroxide (H2O2). Organic impurities are present in the electrolyte solution 20 for continuous plating due to organic additives. By treating with hydrogen peroxide (H2O2), the organic impurities can be decomposed and the carbon (C) content inside the copper foil can be appropriately adjusted. As the TOC concentration in the electrolyte solution 20 increases, the amount of carbon (C) element flowing into the copper film 111 increases, and accordingly, the total amount of elements released from the copper film 111 during heat treatment increases, resulting in an increase in the amount of carbon (C) element flowing into the copper film 111. This causes the strength of (110) to decrease.
첨가하는 과산화수소(H2O2)의 양은 전해액 L당 1 내지 10 ml의 과산화수소(H2O2)를 첨가한다. 구체적으로, 전해액 L당 2 내지 8 ml의 과산화수소(H2O2)를 첨가하는 것이 바람직하다. 과산화수소(H2O2) 첨가량이 1 ml/L 미만인 경우에는, 유기 불순물 분해 효과가 거의 없기 때문에 무의미하다. 과산화수소(H2O2) 첨가량이 10 ml/L 초과인 경우에는, 유기 불순물이 과도하게 분해되어, 광택제, 감속제 및 조도 조절제등의 유기 첨가제의 효과도 억제된다.The amount of hydrogen peroxide (H 2 O 2 ) added is 1 to 10 ml of hydrogen peroxide (H 2 O 2 ) per L of electrolyte. Specifically, it is preferable to add 2 to 8 ml of hydrogen peroxide (H2O2) per L of electrolyte solution. If the amount of hydrogen peroxide (H2O2) added is less than 1 ml/L, it is meaningless because there is almost no effect on decomposing organic impurities. When the amount of hydrogen peroxide (H2O2) added exceeds 10 ml/L, organic impurities are excessively decomposed, and the effects of organic additives such as brighteners, reducers, and roughness control agents are suppressed.
전해액(20)에 포함된 유기 첨가제는, 광택제(A 성분), 감속제(B 성분) 및 조도 조절제(C 성분) 중 적어도 하나를 포함한다. 전해액(20) 내에서 유기 첨가제는 1 내지 100ppm의 농도를 갖는다.The organic additive contained in the electrolyte solution 20 includes at least one of a brightener (component A), a reducer (component B), and a roughness regulator (component C). The organic additive in the electrolyte solution 20 has a concentration of 1 to 100 ppm.
유기 첨가제는 광택제(A 성분), 감속제(B 성분) 및 조도 조절제(C 성분) 중 둘 이상을 포함할 수 있고, 세 가지 성분 모두를 포함할 수도 있다. 이러한 경우라 하더라도, 유기 첨가제의 농도는 100ppm 이하이다. 유기 첨가제가 광택제(A 성분), 감속제(B 성분) 및 조도 조절제(C 성분)를 모두 포함하는 경우, 유기 첨가제는 10 내지 100 ppm의 농도를 가질 수 있다.The organic additive may include two or more of a brightener (component A), a reducer (component B), and a roughness control agent (component C), or may include all three components. Even in this case, the concentration of organic additives is 100 ppm or less. If the organic additive includes all a brightener (component A), a reducer (component B), and a roughness control agent (component C), the organic additive may have a concentration of 10 to 100 ppm.
광택제(A 성분)는 술폰산 또는 그 금속염을 포함한다. 광택제(A 성분)는 전 해액(20) 내에서 1 내지 15 ppm의 농도를 가질 수 있다.The brightener (component A) contains sulfonic acid or a metal salt thereof. The brightener (component A) may have a concentration of 1 to 15 ppm in the electrolyte solution 20.
광택제(A 성분)는 전해액(20)의 전하량을 증가시켜 구리의 전착 속도를 증가시키고 동박의 말림(Curl) 특성을 개선하며, 동박(110)의 광택을 증진시킬 수 있 다. 광택제(A 성분)의 농도가 1 ppm 미만이면 동박(110)의 광택이 저하되고, 15 ppm을 초과하면 동박(110)의 조도가 상승되고 강도가 저하될 수 있고, 그로 인해, 염수분무시험 후 인장강도가 염수분무시험 전보다 급격하게 낮아져 인장강도 지수가 3.0 kgf/mm2 보다 커지는 문제가 발생하게 된다.The brightener (component A) increases the amount of charge in the electrolyte 20, thereby increasing the electrodeposition rate of copper, improving the curl characteristics of the copper foil, and enhancing the gloss of the copper foil 110. If the concentration of the brightener (component A) is less than 1 ppm, the gloss of the copper foil 110 may decrease, and if it exceeds 15 ppm, the roughness of the copper foil 110 may increase and the strength may decrease. As a result, after the salt spray test, The tensile strength drops dramatically compared to before the salt spray test, causing a problem in which the tensile strength index becomes greater than 3.0 kgf/mm 2 .
보다 구체적으로, 광택제(A 성분)는 전해액(20) 내에서 5 내지 10 ppm의 농 도를 가질 수 있다.More specifically, the brightener (component A) may have a concentration of 5 to 10 ppm in the electrolyte solution 20.
광택제는, 예를 들어, 비스-(3-술포프로필)-디설파이드 디소듐염, 3-머캅토-1-프로판술폰산, 3-(N,N-디메틸티오카바모일)-티오프로판술포네이트 소듐염, 3-[(아미노-이미노메틸)티오]-1-프로판술포네이트 소듐염, o-에틸디티오카보네이토-S-(3-설포프로필)-에스테르 소듐염, 3-(벤조티아졸릴-2-머캅토)-프로필-술폰산 소듐염 및 에틸렌디티오디프로필술폰산 소듐염(Ethylenedithiodipropylsulfonic acid sodium salt) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.Brightening agents include, for example, bis-(3-sulfopropyl)-disulfide disodium salt, 3-mercapto-1-propanesulfonic acid, 3-(N,N-dimethylthiocarbamoyl)-thiopropanesulfonate sodium salt. , 3-[(amino-iminomethyl)thio]-1-propanesulfonate sodium salt, o-ethyldithiocarbonato-S-(3-sulfopropyl)-ester sodium salt, 3-(benzothiazolyl- It may include at least one of 2-mercapto)-propyl-sulfonic acid sodium salt and ethylenedithiiodipropylsulfonic acid sodium salt.
감속제(B 성분)는 비이온성 수용성 고분자를 포함한다. 감속제(B 성분)는 전 해액(20) 내에서 1 내지 15 ppm의 농도를 가질 수 있다.The moderator (component B) contains a nonionic water-soluble polymer. The moderator (component B) may have a concentration of 1 to 15 ppm in the electrolyte solution 20.
감속제(B 성분)는 구리의 전착 속도를 감소시켜 동박(110)의 급격한 조도 상 승 및 강도 저하를 방지한다. 이러한 감속제(B 성분)는 억제제 또는 suppressor라 고도 불린다.The moderator (component B) reduces the electrodeposition rate of copper and prevents a rapid increase in roughness and a decrease in strength of the copper foil 110. This moderator (component B) is also called an inhibitor or suppressor.
감속제(B 성분)의 농도가 1 ppm 미만이면 동박(110)의 조도가 급격히 상승하 며, 동박(110)의 강도가 저하되는 문제가 발생할 수 있으며, 그로 인해, 염수분무시험 후 인장강도가 염수분무시험 전보다 급격하게 낮아져 인장강도 지수가 3.0 kgf/mm2 보다 커지는 문제가 발생하게 된다. 반면, 감속제(B 성분)의 농도가 15 ppm을 초과하더라도, 동박(110)의 외관, 광택, 조도, 강도, 연신율 등의 물성 변화가 거의 없다. 따라서, 감속제(B 성분)의 농도를 불필요하게 높여 제조 비용을 상승시키고 원료를 낭비할 필요 없이, 감속제(B 성분)의 농도를 1 내지 15 ppm의 범위로 조정할 수 있다.If the concentration of the moderator (component B) is less than 1 ppm, the roughness of the copper foil 110 increases rapidly, and a problem may occur where the strength of the copper foil 110 decreases. As a result, the tensile strength after the salt spray test may decrease. It drops dramatically compared to before the salt spray test, causing the problem that the tensile strength index becomes greater than 3.0 kgf/mm 2 . On the other hand, even if the concentration of the moderator (component B) exceeds 15 ppm, there is little change in the physical properties of the copper foil 110, such as appearance, gloss, roughness, strength, and elongation. Therefore, the concentration of the moderator (component B) can be adjusted to a range of 1 to 15 ppm without the need to increase the manufacturing cost and waste raw materials by unnecessarily increasing the concentration of the moderator (component B).
감속제(B 성분)는, 예를 들어, 폴리에틸렌 클리콜(PEG), 폴리 프로필렌 글리콜, 폴리에틸렌폴리프로필렌 코폴리머, 폴리글리세린, 폴리에틸렌 글리콜 디메틸 에테르, 하이드록시에틸렌셀룰로오스, 폴리비닐 알코올, 스테아릭산 폴리글리콜 에테르 및 스테아릴 알코올 폴리글리콜 에테르 중에서 선택된 적어도 하나의 비이온 성 수용성 고분자를 포함할 수 있다. 그러나, 감속제의 종류가 이에 한정되는 것은 아니며, 고강도 동박(110)의 제조에 사용될 수 있는 다른 비이온성 수용성 고분자 가 감속제로 사용될 수 있다.The moderator (component B) is, for example, polyethylene glycol (PEG), polypropylene glycol, polyethylenepolypropylene copolymer, polyglycerin, polyethylene glycol dimethyl ether, hydroxyethylenecellulose, polyvinyl alcohol, stearic acid polyglycol. It may include at least one nonionic water-soluble polymer selected from ethers and stearyl alcohol polyglycol ethers. However, the type of moderator is not limited to this, and other nonionic water-soluble polymers that can be used in the production of the high-strength copper foil 110 can be used as a moderator.
조도 조절제(C 성분)는 질소 함유 헤테로고리 4급 암모늄염 또는 그 유도체 를 포함한다.The roughness regulator (component C) contains a nitrogen-containing heterocyclic quaternary ammonium salt or a derivative thereof.
조도 조절제(C 성분)는 동박(110)의 광택도 및 평탄성을 향상시킨다. 조도 조절제(C 성분)는 전해액(20) 내에서 1 내지 15 ppm의 농도를 가질 수 있다.The roughness control agent (component C) improves the gloss and flatness of the copper foil 110. The roughness control agent (component C) may have a concentration of 1 to 15 ppm in the electrolyte solution 20.
조도 조절제(C 성분)의 농도가 1 ppm 미만인 경우, 동박(110)의 광택도 및 평탄성 향상 효과가 나타나지 않는 동시에, 염수분무시험 후 연신율이 염수분무시험 전보다 급격하게 낮아져 연신율 지수가 2.1 % 보다 커지는 문제가 발생하게 된다. 반면, 조도 조절제(C 성분)의 농도 가 15 ppm을 초과하는 경우, 동박(110)의 표면 광택이 불균일해지고 표면 거칠기가 급격히 상승하는 문제가 있으며, 희망하는 조도 범위를 확보하는데 어려움이 있고, 그 결과, 동박(110)의 강도가 저하될 수 있고, 그로 인해, 염수분무시험 후 인장강도가 염수분무시험 전보다 급격하게 낮아져 인장강도 지수가 3.0 kgf/mm2 보다 커지는 문제가 발생하게 된다. 보다 구체적으로, 조도 조절제(C 성분)는 전해액(20) 내에서 5 내지 10 ppm의 농도를 가질 수 있다.If the concentration of the roughness control agent (component C) is less than 1 ppm, the effect of improving the gloss and flatness of the copper foil 110 does not appear, and at the same time, the elongation after the salt spray test decreases sharply compared to before the salt spray test, so that the elongation index becomes greater than 2.1%. A problem arises. On the other hand, when the concentration of the roughness control agent (component C) exceeds 15 ppm, there is a problem that the surface gloss of the copper foil 110 becomes non-uniform and the surface roughness increases rapidly, and it is difficult to secure the desired roughness range. As a result, the strength of the copper foil 110 may decrease, and as a result, the tensile strength after the salt spray test is drastically lower than before the salt spray test, resulting in a problem in which the tensile strength index becomes greater than 3.0 kgf/mm 2 . More specifically, the roughness control agent (component C) may have a concentration of 5 to 10 ppm in the electrolyte solution 20.
조도 조절제(C 성분)는 하기 화학식 1 내지 5으로 표현되는 화합물들 중 적 어도 하나를 포함할 수 있다. The roughness control agent (component C) may include at least one of the compounds represented by the following formulas 1 to 5.
[화학식 1][Formula 1]
[화학식 2][Formula 2]
[화학식 3][Formula 3]
[화학식 4][Formula 4]
[화학식 5][Formula 5]
화학식 1 내지 5에서 ℓ1 내지 ℓ4, m1 내지 m4 및 n1 내지 n5는 각각 반복 단위를 나타내고, 1이상의 정수이며, 서로 동일할 수도 있고 다를 수도 있다.In Formulas 1 to 5, ℓ1 to ℓ4, m1 to m4, and n1 to n5 each represent a repeating unit, are integers of 1 or more, and may be the same or different from each other.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 화학식 1 내지 5로 표현되는 화합물들은 각각 500 내지 12,000의 수평균 분자량을 갖는다.According to one embodiment of the present invention, the compounds represented by Formulas 1 to 5 each have a number average molecular weight of 500 to 12,000.
조도 조절제로 사용되는 화학식 1 내지 5로 표현되는 화합물들의 수평균 분자량이 500 미만인 경우, 단량체의 비율이 높아 동박(110)의 표면 조도가 높아진다. 조도 조절제의 함량이 적은 경우, 구리막(111)의 표면 조도가 높아져 광택도 및 평탄성이 저하될 수 있다.When the number average molecular weight of the compounds represented by Formulas 1 to 5 used as a roughness control agent is less than 500, the surface roughness of the copper foil 110 increases because the ratio of monomers is high. If the content of the roughness control agent is small, the surface roughness of the copper film 111 may increase and glossiness and flatness may decrease.
화학식 1 내지 5로 표현되는 화합물들의 수평균 분자량이 12,000을 초과하면, 동박(110)의 표면조도 편차가 커진다. 이 경우, 다른 첨가제 농도를 조정하더라도 동박(110)의 표면조도 편차가 커지는 것을 억제하기 어렵다.If the number average molecular weight of the compounds represented by Formulas 1 to 5 exceeds 12,000, the variation in surface roughness of the copper foil 110 increases. In this case, even if the concentration of other additives is adjusted, it is difficult to suppress the increase in variation in surface roughness of the copper foil 110.
화학식 1 내지 5로 표현되는 화합물들은 예를 들어, DDAC(Diallyl dimethyl ammoniumchloride)를 이용한 중합 또는 공중합으로 만들어질 수 있다.Compounds represented by Chemical Formulas 1 to 5 can be made by polymerization or copolymerization using, for example, DDAC (Diallyl dimethyl ammoniumchloride).
화학식 1로 표현되는 화합물로, 예를 들어, PAS-2451(Mw 30,000, Nittobo社)등이 있다.Compounds represented by Formula 1 include, for example, PAS-2451 (Mw 30,000, Nittobo).
화학식 2로 표현되는 화합물로, 예를 들어, PAS-84(Mw 20,000, Nittobo社)등이 있다.Compounds represented by Formula 2 include, for example, PAS-84 (Mw 20,000, Nittobo).
화학식 3으로 표현되는 화합물로, 예를 들어, PAS-2351(Mw 25,000, Nittobo社) 등이 있다.Compounds represented by Formula 3 include, for example, PAS-2351 (Mw 25,000, Nittobo).
화학식 4로 표현되는 화합물로, 예를 들어, PAS-A-1(Mw 5,000, Nittobo社), PAS-A-5(Mw 4,000, Nittobo社) 등이 있다.Compounds represented by Formula 4 include, for example, PAS-A-1 (Mw 5,000, Nittobo), PAS-A-5 (Mw 4,000, Nittobo), etc.
화학식 5로 표현되는 화합물로, 예를 들어, PAS-J-81(Mw 180,000, Nittobo社)등이 있다.Compounds represented by Formula 5 include, for example, PAS-J-81 (Mw 180,000, Nittobo).
구리막(111)이 형성될 때, 전해조(10) 내로 공급되는 전해액(20)의 유속은 41 내지 45m3/hour일 수 있다.When the copper film 111 is formed, the flow rate of the electrolyte solution 20 supplied into the electrolytic cell 10 may be 41 to 45 m3/hour.
구리막(111)을 형성하는 단계는, 활성탄을 이용하여 전해액(20)을 여과하는 단계, 규조토를 이용하여 전해액(20)을 여과하는 단계 및 전해액(20)을 오존(O3)으 로 처리하는 단계 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.The step of forming the copper film 111 includes filtering the electrolyte solution 20 using activated carbon, filtering the electrolyte solution 20 using diatomaceous earth, and treating the electrolyte solution 20 with ozone (O3). It may include at least one of the steps.
구체적으로, 전해액(20) 여과를 위해, 전해액(20)은 35 내지 45 m3/hour의 유량으로 순환될 수 있다. 즉, 구리막(111) 형성을 위한 전기 도금이 수행되는 동 안 전해액(20)에 존재하는 고형 불순물을 제거하기 위해, 35 내지 45 m3/hour의 유 량으로 여과가 수행될 수 있다. 이 때, 활성탄 또는 규조토가 사용될 수 있다.Specifically, for filtration of the electrolyte solution 20, the electrolyte solution 20 may be circulated at a flow rate of 35 to 45 m3/hour. That is, in order to remove solid impurities present in the electrolyte 20 while electroplating to form the copper film 111 is performed, filtration may be performed at a flow rate of 35 to 45 m3/hour. At this time, activated carbon or diatomaceous earth may be used.
전해액(20)의 청정도를 유지하기 위해, 전해액(20)이 오존(O3)으로 처리될 수도 있다.In order to maintain the cleanliness of the electrolyte 20, the electrolyte 20 may be treated with ozone (O3).
또한, 전해액(20)의 청정도를 위해, 전해액(20)의 원료가 되는 구리 와이어(Cu wire)가 세정될 수 있다.Additionally, in order to ensure the cleanliness of the electrolyte 20, the copper wire (Cu wire), which is a raw material of the electrolyte 20, may be cleaned.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 전해액(20)을 제조하는 단계는, 구리 와이어 를 열처리하는 단계, 열처리된 구리 와이어를 산세하는 단계, 산세된 구리 와이어 를 수세하는 단계 및 수세된 구리 와이어를 전해액용 황산에 투입하는 단계를 포함할 수 있다.According to one embodiment of the present invention, the steps of preparing the electrolyte 20 include heat-treating the copper wire, pickling the heat-treated copper wire, washing the pickled copper wire, and placing the washed copper wire in the electrolyte solution. It may include the step of adding sulfuric acid.
보다 구체적으로, 전해액(20)의 청정도 유지를 위해서 고순도(99.9%이상) 구 리 와이어(Cu wire)를 750℃ 내지 850℃의 전기로에서 열처리하여 구리 와이어에 묻어있는 각종 유기 불순물을 태워버린 후, 10% 황산 용액을 이용하여 10 내지 20 분간 열처리된 구리 와이어를 산세하고, 증류수를 이용하여 산세된 구리 와이어를 수세하는 과정을 순차적으로 거쳐, 전해액(20) 제조용 구리가 제조될 수 있다. 수 세된 구리 와이어를 전해액용 황산에 투합하여 전해액(20)을 제조할 수 있다.More specifically, in order to maintain the cleanliness of the electrolyte 20, high purity (99.9% or more) copper wire (Cu wire) is heat treated in an electric furnace at 750°C to 850°C to burn off various organic impurities on the copper wire. , Copper for producing the electrolyte solution 20 can be manufactured by sequentially going through the process of pickling the heat-treated copper wire for 10 to 20 minutes using a 10% sulfuric acid solution and washing the pickled copper wire with distilled water. The electrolyte solution 20 can be prepared by combining the washed copper wire with sulfuric acid for electrolyte solution.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 동박(110)의 특성을 만족시키기 위해 전해 액(20) 내의 총 유기 탄소(Total Organic Carbon: TOC)의 농도는 300ppm 이하로 관리된다. 즉, 전해액(20)은 300ppm 이하의 총 유기 탄소(TOC) 농도를 가질 수 있다.According to one embodiment of the present invention, in order to satisfy the characteristics of the copper foil 110, the concentration of total organic carbon (TOC) in the electrolyte solution 20 is managed to be 300 ppm or less. That is, the electrolyte solution 20 may have a total organic carbon (TOC) concentration of 300 ppm or less.
이와 같이 제조된 구리막(111)은 세정조에서 세정될 수 있다.The copper film 111 manufactured in this way can be cleaned in a cleaning tank.
예를 들어, 구리막(111) 표면 상의 불순물, 예를 들어, 수지 성분 또는 자연 산화막(natural oxide) 등을 제거하기 위한 산세(acid cleaning) 및 산세에 사용된 산성 용액 제거를 위한 수세(water cleaning)가 순차적으로 수행될 수 있다. 세정 공정은 생략될 수도 있다.For example, acid cleaning to remove impurities on the surface of the copper film 111, such as resin components or natural oxide, and water cleaning to remove the acid solution used in the acid cleaning. ) can be performed sequentially. The cleaning process may be omitted.
다음, 구리막(111) 상에 보호층(112)이 형성된다.Next, a protective layer 112 is formed on the copper film 111.
도 7을 참조하면, 상기 구리막(111)을 방청액(anticorrosion solution)(60)에 침지시키는 단계를 더 포함할 수 있다. 상기 구리막(111)은 상기 방청액(60)에 침지될 때 상기 방청액(60) 내에 배치된 가이드 롤(guide roll)(70)에 의해 안내될 수 있다.Referring to FIG. 7 , the step of immersing the copper film 111 in an anticorrosion solution 60 may be further included. When the copper film 111 is immersed in the rust preventive liquid 60, it may be guided by a guide roll 70 disposed in the rust preventive liquid 60.
전술한 바와 같이, 상기 방청액(60)은 크롬화합물, 실란화합물 및 질소화합물 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 예를 들어, 1 내지 10 g/L의 중크롬산 칼륨 용액에 상기 구리막(111)을 상온에서 1 내지 30초 침지시킬 수 있다.As described above, the rust preventive liquid 60 may contain at least one of a chromium compound, a silane compound, and a nitrogen compound. For example, the copper film 111 may be immersed in a 1 to 10 g/L potassium dichromate solution at room temperature for 1 to 30 seconds.
한편 보호층(112)은 실란 처리에 의한 실란 화합물을 포함할 수도 있고, 질소 처리에 의한 질소 화합물을 포함할 수도 있다.Meanwhile, the protective layer 112 may include a silane compound obtained by silane treatment or a nitrogen compound obtained by nitrogen treatment.
이러한 보호층(112) 형성에 의해 동박(110)이 만들어진다.Copper foil 110 is created by forming this protective layer 112.
위와 같은 방법을 통해 제조된 본 발명의 동박(110)의 일면 또는 양면 상에, 탄소; Si, Ge, Sn, Li, Zn, Mg, Cd, Ce, Ni 또는 Fe의 금속(Me); 상기 금속(Me)을 포함하는 합금; 상기 금속(Me)의 산화물(MeOx); 및 상기 금속(Me)과 탄소의 복합체로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상의 음극 활물질을 코팅함으로써 본 발명의 이차전지용 전극(즉, 음극)이 제조될 수 있다.On one or both sides of the copper foil 110 of the present invention manufactured through the above method, carbon; metal (Me) of Si, Ge, Sn, Li, Zn, Mg, Cd, Ce, Ni or Fe; an alloy containing the metal (Me); Oxide (MeOx) of the metal (Me); The electrode (i.e., negative electrode) for a secondary battery of the present invention can be manufactured by coating one or more negative electrode active materials selected from the group consisting of a composite of metal (Me) and carbon.
예를 들어, 탄소 100 중량부의 음극 활물질용 탄소에 1 내지 3 중량부의 스티렌부타디엔 고무(SBR) 및 1 내지 3 중량부의 카르복시메틸 셀룰로오스(CMC)를 혼합한 후 증류수를 용제로 사용하여 슬러리를 조제한다. 이어서, 닥터 블레이드를 이용하여 상기 전해동박(110) 상에 20 내지 60㎛ 두께로 상기 슬러리를 도포하고, 110 내지 130℃에서 0.5 내지 1.5 ton/cm2의 압력으로 프레스한다.For example, 100 parts by weight of carbon for a negative electrode active material is mixed with 1 to 3 parts by weight of styrenebutadiene rubber (SBR) and 1 to 3 parts by weight of carboxymethyl cellulose (CMC), and then a slurry is prepared using distilled water as a solvent. . Next, the slurry is applied to a thickness of 20 to 60 μm on the electrolytic copper foil 110 using a doctor blade, and pressed at a temperature of 110 to 130° C. at a pressure of 0.5 to 1.5 ton/cm2.
이상의 방법으로 제조된 본 발명의 이차전지용 전극(음극)과 함께 통상의 양극, 전해질, 및 분리막을 이용하여 이차전지를 제조할 수 있다.A secondary battery can be manufactured using a conventional positive electrode, electrolyte, and separator along with the secondary battery electrode (negative electrode) of the present invention manufactured by the above method.
이하에서는, 실시예들 및 비교예들을 통해 본 발명을 구체적으로 설명한다. 다만, 하기의 실시예들은 본 발명의 이해를 돕기 위한 것일 뿐으로, 본 발명의 권리범위가 이들 실시예들로 제한되지 않는다.Below, the present invention will be described in detail through examples and comparative examples. However, the following examples are only intended to aid understanding of the present invention, and the scope of the present invention is not limited to these examples.
실시예 1-6 및 비교예 1-8Examples 1-6 and Comparative Examples 1-8
전해조(10), 전해조(10)에 배치된 회전 음극드럼(40) 및 회전 음극드럼(40) 과 이격되어 배치된 양극판(30)을 포함하는 제박기를 이용하여 동박을 제조하였다. 전해액(20)은 황산동 용액이다. 전해액(20) 내의 구리이온 농도는 87g/L, 황산의 농도는 110g/L, 전해액의 온도는 55℃ 전류밀도는 60ASD로 설정되었다.Copper foil was manufactured using a making machine including an electrolytic cell 10, a rotating cathode drum 40 disposed in the electrolytic cell 10, and a positive electrode plate 30 disposed spaced apart from the rotating cathode drum 40. The electrolyte solution 20 is a copper sulfate solution. The concentration of copper ions in the electrolyte 20 was set to 87 g/L, the concentration of sulfuric acid was 110 g/L, the temperature of the electrolyte was set to 55°C, and the current density was set to 60ASD.
또한, 전해액(20)에 포함된 염소(Cl) 농도는 20 ppm으로 유지하고, 납 이온, 비소, 은 이온, 과산화수소 및 유기 첨가제의 농도는 하기 표 1과 같다.In addition, the concentration of chlorine (Cl) contained in the electrolyte solution 20 is maintained at 20 ppm, and the concentrations of lead ions, arsenic, silver ions, hydrogen peroxide, and organic additives are shown in Table 1 below.
유기 첨가제 중 광택제(A 성분)로 비스-(3-술포프로필)-디설파이드 디소디움 염(SPS)가 사용되었고, 감속제(B 성분)로 폴리에틸렌 클리콜(PEG)이 사용되었고, 조도 조절제(D성분)로 트리아일메틸에틸암모늄에틸설파이드 말레익산공중합체(PAS-2451TM, Nittobo社, Mw. 30,000)가 사용되었다.Among the organic additives, bis-(3-sulfopropyl)-disulfide disodium salt (SPS) was used as a brightener (component A), polyethylene glycol (PEG) was used as a moderator (component B), and a roughness regulator (D Ingredient), triylmethylethylammonium ethyl sulfide maleic acid copolymer (PAS-2451TM, Nittobo, Mw. 30,000) was used.
회전 음극드럼(40)과 양극판(30) 사이에 60 ASD의 전류 밀도로 전류를 인가 하여 구리막(111)을 제조하였다. 다음, 구리막(111)을 방청액에 약 2초간 침지시켜 서 구리막(111)의 표면에 크로메이트 처리를 하여 보호층(112)을 형성함으로써 동박(110)을 제조하였다. 방청액으로 크롬산을 주성분으로 하는 방청액이 사용되었으며, 크롬산의 농도는 5g/L이었다.A copper film 111 was manufactured by applying a current at a current density of 60 ASD between the rotating cathode drum 40 and the anode plate 30. Next, the copper foil 110 was manufactured by immersing the copper film 111 in a rust preventive solution for about 2 seconds and chromating the surface of the copper film 111 to form a protective layer 112. A rust preventive liquid containing chromic acid as the main ingredient was used, and the concentration of chromic acid was 5 g/L.
그 결과, 실시예 1-6 및 비교예 1-8의 동박들이 제조되었다.As a result, copper foils of Examples 1-6 and Comparative Examples 1-8 were manufactured.
(A 성분)
(ppm)SPS
(Component A)
(ppm)
(B 성분)
(ppm)PEG
(B component)
(ppm)
(C 성분)
(ppm)PAS-2451
(C component)
(ppm)
(ppm)Lead ion (Pb 2+ )
(ppm)
(ppm)Arsenic (As)
(ppm)
(ppm)Silver (Ag)
(ppm)
(ml/L)hydrogen peroxide
(ml/L)
(kgf/mm2)Tensile strength 1
(kgf/ mm2 )
(kgf/mm2)Tensile strength 2
(kgf/ mm2 )
(kgf/mm2)Tensile Strength Index
(kgf/ mm2 )
(%)Elongation 1
(%)
(%)Elongation 2
(%)
(%)Elongation index
(%)
이와 같이 제조된 실시예 1-6 및 비교예 1-6의 동박들에 대해 i) 인장강도 1, ii) 인장강도 2, iii) 인장강도 지수, iv) 연신율 1, v) 연신율 2, vi) 연신율 지수 및 vii) 주름/찢김 발생여부를 확인하였다.i) 인장강도 1, ii) 인장강도 2 측정For the copper foils of Example 1-6 and Comparative Example 1-6 manufactured in this way, i) tensile strength 1, ii) tensile strength 2, iii) tensile strength index, iv) elongation 1, v) elongation 2, vi) Elongation index and vii) occurrence of wrinkles/tearing were checked. i) tensile strength 1, ii) tensile strength 2 were measured.
동박(110)의 인장강도 1은 염수분무시험 전 샘플의 인장강도이고,The tensile strength 1 of the copper foil 110 is the tensile strength of the sample before the salt spray test,
동박(110)의 인장강도 2는 염수분무시험 후 샘플의 인장강도이다.The tensile strength 2 of the copper foil 110 is the tensile strength of the sample after the salt spray test.
이 때, 염수분무시험은 각 동박에 5±1% NaCl을 이용하여 총 72시간 동안 6 cycle로 진행되며, 1 cycle은 35±2℃의 온도에서 2시간 동안 분무 후, 분무한 샘플을 10시간 동안 건조를 실시하는 것을 의미한다.At this time, the salt spray test is conducted in 6 cycles for a total of 72 hours using 5±1% NaCl on each copper foil. 1 cycle involves spraying at a temperature of 35±2℃ for 2 hours, and then spraying the sprayed sample for 10 hours. This means drying for a while.
인장강도 1은 상온에서 IPC-TM-650 Test Method Manual에 규정된 방법을 통해 만능재료시험기(Universal Testing Machine: UTM)를 이용하여 동박(110)의 인장강도를 측정하였다. Tensile strength 1 was measured at room temperature using a universal testing machine (UTM) using the method specified in the IPC-TM-650 Test Method Manual.
인장강도 2는 동박(110)에 염수분무시험을 실시하고, 인장강도 1과 동일한 방법으로 인장강도를 측정하였다.For tensile strength 2, a salt spray test was performed on the copper foil 110, and the tensile strength was measured in the same manner as for tensile strength 1.
iii) 인장강도 지수 계산iii) Calculation of tensile strength index
인장강도 지수는 상기 측정된 i) 인장강도 1 및 ii) 인장강도 2 값들을 하기 식 1에 따라 계산하여 얻을 수 있다.The tensile strength index can be obtained by calculating the measured i) tensile strength 1 and ii) tensile strength 2 values according to Equation 1 below.
[식 1][Equation 1]
인장강도 지수 = |인장강도 2 - 인장강도 1|Tensile strength index = |Tensile strength 2 - Tensile strength 1|
iv) 연신율 1, v) 연신율 2 측정 iv) Elongation 1, v) Elongation 2 measurements
동박(110)의 연신율 1은 염수분무시험 전 샘플의 연신율이고,The elongation rate 1 of the copper foil 110 is the elongation rate of the sample before the salt spray test,
동박(110)의 연신율 2는 염수분무시험 후 샘플의 연신율이다.Elongation 2 of copper foil 110 is the elongation of the sample after the salt spray test.
이 때, 염수분무시험은 각 동박에 5±1% NaCl을 이용하여 총 72시간 동안 6 cycle로 진행되며, 1 cycle은 35±2℃의 온도에서 2시간 동안 분무 후, 분무한 샘플을 10시간 동안 건조를 실시하는 것을 의미한다.At this time, the salt spray test is conducted in 6 cycles for a total of 72 hours using 5±1% NaCl on each copper foil. 1 cycle involves spraying at a temperature of 35±2℃ for 2 hours, and then spraying the sprayed sample for 10 hours. This means drying for a while.
연신율 1은 상온에서 IPC-TM-650 Test Method Manual에 규정된 방법을 통해 만능재료시험기(Universal Testing Machine: UTM)를 이용하여 동박(110)의 연신율을 측정하였다. Elongation 1 was measured at room temperature using a Universal Testing Machine (UTM) using the method specified in the IPC-TM-650 Test Method Manual.
연신율 2는 동박(110)에 염수분무시험을 실시하고, 연신율 1과 동일한 방법으로 연신율 2를 측정하였다.For elongation 2, a salt spray test was performed on the copper foil 110, and elongation 2 was measured in the same manner as for elongation 1.
vi) 연신율 지수 계산vi) Calculation of elongation index
연신율 지수는 상기 측정된 i) 연신율 1 및 ii) 연신율 2 값들을 하기 식 2에 따라 계산하여 얻을 수 있다.The elongation index can be obtained by calculating the measured i) elongation 1 and ii) elongation 2 values according to Equation 2 below.
[식 2][Equation 2]
연신율 지수 = |연신율 2 - 연신율 1|Elongation index = |Elongation 2 – Elongation 1|
vii) 주름/찢김 발생 여부vii) Whether or not there are wrinkles/tears
100회의 충방전 후 이차전지를 분해하여 동박에 주름 또는 찢김이 발생되는지 여부를 관찰하였다. 동박에 주름 또는 찢김이 발행한 경우를 "발생"으로 표시하고, 발생하지 않은 경우를 "없음"으로 표기하였다.After charging and discharging 100 times, the secondary battery was disassembled and observed whether wrinkles or tears occurred in the copper foil. Cases where wrinkles or tears occurred in the copper foil were marked as “occurrence,” and cases where they did not occur were marked as “none.”
표 1 및 표 2를 참조하면 다음과 같은 결과를 확인할 수 있다.Referring to Table 1 and Table 2, you can see the following results.
광택제(A 성분)을 과량으로 포함하고, 납 이온을 미량으로 포함하는 전해액에 의해 제조된 비교예 1의 동박에서 찢김/주름이 발생하였다.Tears/wrinkles occurred in the copper foil of Comparative Example 1, which was manufactured with an electrolyte solution containing an excessive amount of brightener (component A) and a trace amount of lead ions.
감속제(B 성분)을 과량으로 포함하고, 비소를 과량으로 포함하는 전해액에 의해 제조된 비교예 2의 동박에서 찢김/주름이 발생하였다.Tears/wrinkles occurred in the copper foil of Comparative Example 2, which was manufactured with an electrolyte solution containing an excess amount of a moderator (component B) and arsenic.
조도 조절제(C 성분)을 과량으로 포함하고, 은(Ag)을 미량으로 포함하는 전해액에 의해 제조된 비교예 3의 동박에서 찢김/주름이 발생하였다.Tears/wrinkles occurred in the copper foil of Comparative Example 3, which was manufactured with an electrolyte solution containing an excessive amount of a roughness regulator (component C) and a trace amount of silver (Ag).
광택제(A 성분)을 포함하지 않고, 납 이온, 비소 및 은(Ag)을 과량으로 포함하는 전해액에 의해 제조된 비교예 4의 동박에서 찢김/주름이 발생하였다.Tears/wrinkles occurred in the copper foil of Comparative Example 4, which was manufactured with an electrolyte solution containing an excessive amount of lead ions, arsenic, and silver (Ag) but not containing a brightener (component A).
감속제(B 성분)을 포함하지 않고, 비소 및 은(Ag)을 미량으로 포함하는 전해액에 의해 제조된 비교예 5의 동박에서 찢김/주름이 발생하였다.Tearing/wrinkling occurred in the copper foil of Comparative Example 5, which was manufactured with an electrolyte solution containing trace amounts of arsenic and silver (Ag) without containing a moderator (component B).
조도 조절제(C 성분)을 포함하지 않고, 납 이온 및 은(Ag)을 과량으로 포함하며, 비소를 미량으로 포함하는 전해액에 의해 제조된 비교예 6의 동박에서 찢김/주름이 발생하였다.Tears/wrinkles occurred in the copper foil of Comparative Example 6, which was manufactured with an electrolyte solution that did not contain a roughness regulator (component C), contained an excessive amount of lead ions and silver (Ag), and contained a trace amount of arsenic.
광택제(A 성분) 및 비소(As)를 미량을 포함하는 전해액에 의해 제조된 비교예 7의 동박에서 찢김/주름이 발생하였다.Tears/wrinkles occurred in the copper foil of Comparative Example 7, which was manufactured with an electrolyte solution containing a brightener (component A) and a trace amount of arsenic (As).
감속제(B 성분)을 미량으로 포함하고, 비소(As)를 과량으로 포함하는 전해액에 의해 제조된 비교예 8의 동박에서 찢김/주름이 발생하였다.Tears/wrinkles occurred in the copper foil of Comparative Example 8, which was manufactured with an electrolyte solution containing a trace amount of a moderator (component B) and an excessive amount of arsenic (As).
조도 조절제(C 성분)을 미량을 포함하고, 비소(As)를 과량으로 포함하는 전해액에 의해 제조된 동박에서 찢김/주름이 발생하였다.Tearing/wrinkling occurred in copper foil manufactured with an electrolyte solution containing a trace amount of a roughness regulator (component C) and an excessive amount of arsenic (As).
이상에서 설명된 본 발명은 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니며, 본 발명의 기술적 사항을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하다는 것이 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명백할 것이다. 그러므로, 본 발명의 범위는 후술하는 특허청구범위에 의하여 표현되며, 특허청구범위의 의미, 범위 그리고 그 등가 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.The present invention described above is not limited to the above-described embodiments and the accompanying drawings, and various substitutions, modifications, and changes are possible without departing from the technical details of the present invention. It will be clear to a person with ordinary knowledge. Therefore, the scope of the present invention is expressed by the claims described later, and all changes or modified forms derived from the meaning and scope of the claims and their equivalent concepts should be interpreted as being included in the scope of the present invention.
100: 이자전지용 전극
110: 동박
111: 구리막
120: 활물질층
10: 전해조
20: 전해액100: Electrode for interest cell
110: copper foil
111: copper film
120: Active material layer
10: Electrolyzer
20: electrolyte
Claims (9)
상기 구리막 상의 보호층;을 포함하고,
3.0 kgf/mm2 이하의 인장강도 지수를 갖고,
2.1 % 이하의 연신율 지수를 갖는, 동박:
상기 인장강도 지수는 하기 식 1로 계산되며,
[식 1]
인장강도 지수 = |인장강도 2 - 인장강도 1|
상기 식 1의 인장강도 1은 염수분무시험 전 샘플의 인장강도이고,
상기 식 1의 인장강도 2는 염수분무시험 후 샘플의 인장강도이고,
상기 연신율 지수는 하기 식 2으로 계산되며,
[식 2]
연신율 지수 = |연신율 2 - 연신율 1|
상기 식 2의 연신율 1은 염수분무시험 전 샘플의 연신율이고,
상기 식 2의 연신율 2은 염수분무시험 후 샘플의 연신율이고,
상기 연수분무시험은 5±1% NaCl을 총 72시간 동안 6 cycle로 진행되며,
1 cycle은 35±2℃의 온도에서 2시간 동안 분무 후, 10시간 동안 건조하는 것을 의미한다.A copper film containing 99.9% by weight or more of copper; and
It includes a protective layer on the copper film,
Has a tensile strength index of 3.0 kgf/mm 2 or less,
Copper foil with an elongation index of 2.1% or less:
The tensile strength index is calculated using Equation 1 below,
[Equation 1]
Tensile strength index = |Tensile strength 2 - Tensile strength 1|
Tensile strength 1 in Equation 1 is the tensile strength of the sample before the salt spray test,
Tensile strength 2 in Equation 1 is the tensile strength of the sample after the salt spray test,
The elongation index is calculated using Equation 2 below,
[Equation 2]
Elongation index = |Elongation 2 – Elongation 1|
Elongation 1 in Equation 2 is the elongation of the sample before the salt spray test,
Elongation 2 in Equation 2 is the elongation of the sample after the salt spray test,
The soft water spray test is conducted in 6 cycles with 5±1% NaCl for a total of 72 hours.
1 cycle means spraying for 2 hours at a temperature of 35 ± 2℃, followed by drying for 10 hours.
상기 인장강도 2는 28 kgf/mm2 이상인, 동박.According to paragraph 1,
The tensile strength 2 is 28 kgf/mm 2 or more.
상기 연신율 2는 3.0 내지 12 % 범위인, 동박.According to paragraph 1,
The elongation 2 is in the range of 3.0 to 12%.
상기 구리막 상에 보호층을 더 포함하는, 동박.According to paragraph 1,
Copper foil further comprising a protective layer on the copper film.
상기 보호층은 크롬화합물, 실란화합물, 질소화합물 중 적어도 하나를 포함하는, 동박.According to paragraph 4,
The protective layer includes at least one of a chromium compound, a silane compound, and a nitrogen compound.
구리막을 형성하는 단계; 및
상기 구리막 상에 보호층을 형성하는 단계;를 포함하되,
상기 구리막을 형성하는 단계는,
전해조 내의 전해액 내에 서로 이격되게 배치된 양극판 및 회전음극드럼을 통전시킴으로써 상기 회전 음극드럼 상에 구리막을 형성하는 단계를 포함하고,
상기 전해액은,
70 내지 100 g/L의 구리 이온;
70 내지 150 g/L의 황산;
15 내지 25 ppm의 염소(Cl);
1 내지 100 ppm의 납 이온(Pb2+);
0.5 내지 5 ppm의 비소(As);
0.1 내지 3 ppm의 은 이온(Ag+);
1 내지 10 ml/L의 과산화수소; 및
유기 첨가제;를 포함하며,
상기 유기 첨가제는 광택제(A 성분), 감속제(B 성분) 및 조도 조절제(C 성분) 중 적어도 하나를 포함하며,
상기 광택제(A 성분)는 술폰산 또는 그 금속염을 포함하고,
상기 감속제(B 성분)는 비이온성 수용성 고분자를 포함하고,
상기 조도 조절제(C 성분)는 질소 함유 헤테로고리 4급 암모늄염 또는 그 유도체를 포함하는,
동박의 제조방법.Preparing an electrolyte solution containing copper ions;
forming a copper film; and
Including forming a protective layer on the copper film,
The step of forming the copper film is,
Comprising the step of forming a copper film on the rotating cathode drum by energizing the positive electrode plate and the rotating cathode drum spaced apart from each other in the electrolyte solution in the electrolytic cell,
The electrolyte is,
70 to 100 g/L of copper ions;
70 to 150 g/L sulfuric acid;
15 to 25 ppm chlorine (Cl);
1 to 100 ppm of lead ions (Pb 2+ );
0.5 to 5 ppm arsenic (As);
0.1 to 3 ppm of silver ions (Ag + );
1 to 10 ml/L of hydrogen peroxide; and
Contains organic additives;
The organic additive includes at least one of a brightener (component A), a reducer (component B), and a roughness regulator (component C),
The polishing agent (component A) contains sulfonic acid or a metal salt thereof,
The moderator (component B) includes a nonionic water-soluble polymer,
The roughness regulator (component C) includes a nitrogen-containing heterocyclic quaternary ammonium salt or a derivative thereof,
Manufacturing method of copper foil.
상기 광택제(A 성분)는 1 내지 15 ppm의 함량을 갖는, 동박의 제조방법.According to clause 6,
The method of producing copper foil, wherein the brightener (component A) has a content of 1 to 15 ppm.
상기 감속제(B 성분)는 1 내지 15 ppm의 함량을 갖는, 동박의 제조방법.According to clause 6,
The method of producing copper foil, wherein the moderator (component B) has a content of 1 to 15 ppm.
상기 조도 조절제는 1 내지 15 ppm의 함량을 갖는, 동박의 제조방법.According to clause 6,
A method of manufacturing copper foil, wherein the roughness control agent has a content of 1 to 15 ppm.
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