TWI574447B - 抗鬆弛銅箔 - Google Patents

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TWI574447B TW105132172A TW105132172A TWI574447B TW I574447 B TWI574447 B TW I574447B TW 105132172 A TW105132172 A TW 105132172A TW 105132172 A TW105132172 A TW 105132172A TW I574447 B TWI574447 B TW I574447B
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賴耀生
劉岳旻
周瑞昌
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Description

抗鬆弛銅箔
本發明係有關於一種經改良的銅箔，其具有抗鬆弛及抗皺之性質，本發明亦有關於製造該銅箔的方法及該銅箔用於鋰離子二次電池之用途。
一種典型用於製造電解銅箔之裝置，係包括金屬陰極輥筒及不溶性金屬陽極(簡稱陽極)，該金屬陰極輥筒係可旋轉並具有鏡面拋光表面。該不溶性金屬陽極係裝置於該金屬陰極輥筒約下半部分並圍繞該金屬陰極輥筒。銅箔之連續製造係藉由該裝置令銅電解液流動於該陰極輥筒和該陽極之間，並提供直流電於其中，以使銅電沉積於該陰極輥筒上，以及當得到預定厚度時，自陰極輥筒上分離電解銅箔。如此方法生產之銅箔具有光澤面(S面)(形成於陰極輥筒的銅箔表面)及銅箔表面上相對於該光澤面之粗糙面(M面)(與銅電解液接觸的銅箔表面)。
銅箔常用於作為鋰離子二次電池用負極集電體及印刷電路板，鋰離子二次電池包括正極、負極和電解液。該負極通常包含碳粒子，以作為該銅箔製成的負極集電體表 面上之負極活性物質層。作為負極活性物質，通常使用能夠嵌入/嵌出鋰離子之碳系材料(如石墨)。最近，具有比石墨系材料還大的理論容量的矽系材料或錫系材料已經被提出。鋰離子二次電池用於電子設備，如行動電話、攝影機及個人電腦，隨著電子設備之微型化，微型化和容量增加的鋰離子二次電池正在發展中，而起始充電容量及充-放電特性在鋰離子二次電池所需的特性中特別重要。
本發明係有關於一種改良銅箔，其具有抗鬆弛及抗皺之性質。當銅箔厚度變薄，更難以處理及更易受到如皺紋之缺陷影響。參見如第7圖，伸長皺紋(由「鬆弛」導致的結果)可從電解銅箔自陰極輥筒剝離後衍變。當銅箔的粗糙度低時，銅箔和導輥之間的摩擦力降低，使銅箔更容易「滑動及拉扯」，此種機械應力(如「滑動及拉扯」)可導致伸長皺紋的形成。呈現過度鬆弛的銅箔是有問題的，因為其不利於使用於負極，部分原因係由於難以塗覆電極活性材料，從而導致在長期使用下故障率高。
本發明之銅箔具有優異的抗鬆弛及抗皺性質。通常銅箔在製造後立即的拉伸強度是非常高的(約70公斤/平方毫米(kg/mm2))，該拉伸強度在室溫下逐漸降低直到最終穩定(於約30至35公斤/平方毫米)。此拉伸強度的降低係室溫下再結晶的結果，若銅箔之室溫再結晶率太快，內應力導致該銅箔鬆弛和形變。銅箔M面L*(明度值)和其室溫再結晶率之間存在關聯性。
更具體而言，具有如下述參數之銅箔顯示出抗鬆弛性質，從而導致電沉積以後的製程更順暢、更少的伸長皺紋以及更好的整體電氣性能，特別是經過長期使用：(a)表面粗糙度(Rz)係0.6至1.9微米之光澤面；(b)表面粗糙度(Rz)係0.6至1.9微米之粗糙面；以及(c)基於L*a*b*色彩系統，該粗糙面的明度L*值介於12至35。
該銅箔可具有負極活性物質，其位於該箔之一或兩側上並作為負極集電體。該負極活性物質通常包含，舉例而言，碳活性材料(例如，碳質材料)、助導劑、增黏劑和黏著劑。本發明之銅箔係使用於，舉例而言，電池、包括該電池之電子設備、及/或該電子設備本身(而非用於電池)。
1‧‧‧陰極輥筒
2‧‧‧電解浴
3‧‧‧銅箔
4‧‧‧導輥
5‧‧‧防銹處理
6‧‧‧空氣刀
7‧‧‧銅箔成卷
10‧‧‧電池罐
11,12‧‧‧絕緣板
13‧‧‧電池蓋
14‧‧‧盤板
15‧‧‧安全閥機構
16‧‧‧PTC裝置
17‧‧‧墊片
21‧‧‧電極體
22,32‧‧‧正極
23,31‧‧‧負極
24,33‧‧‧隔離膜
25‧‧‧中心軸
26‧‧‧正極導柄
27‧‧‧負極導柄
31a‧‧‧負極集電體
31b‧‧‧負極活性物質層
32a‧‧‧正極集電體
32b‧‧‧正極活性物質層
34‧‧‧封裝杯
35‧‧‧封裝罐
36‧‧‧絕緣密封墊
50‧‧‧二次電池
以下透過例示性之參考附圖說明本發明的實施方式，其中：第1圖係顯示銅箔製造流程；第2圖係顯示銅箔M面的L*值和室溫再結晶之間的關聯性；第3圖係L*a*b*色彩空間之三維表現；第4圖係第3圖之三維空間之剖面圖；第5圖係非水性電解液鋰離子二次電池之剖面圖；第6圖係另一實施例之鋰離子二次電池(硬幣型)之剖面圖；以及第7圖係顯示銅箔之伸長皺紋。
咸知，本發明的各種實施態樣不應限於上述圖式示意之設置與手段。
本發明之銅箔通常具有：(a)表面粗糙度(Rz)係0.6至1.9微米之光澤面；(b)表面粗糙度(Rz)係0.6至1.9微米之粗糙面；以及(c)基於L*a*b*色彩系統，該粗糙面的明度L*值介於12至35。
於一些實施例中，該銅箔具有表面粗糙度(Rz)係1.0至2.0微米之光澤面；及/或表面粗糙度(Rz)係1.0至2.0微米之粗糙面，該光澤面之粗糙度可為自約0.6、0.7、0.8、0.9、1.0或1.1微米至約1.2、1.3、1.4、1.6、1.8、1.9或2.0微米。同樣地，該粗糙面之粗糙度可為自約0.6、0.7、0.8、0.9、1.0或1.1微米至約1.2、1.3、1.4、1.6、1.8、1.9或2.0微米。
該銅箔的厚度可以係自約1微米、2微米、3微米、4微米、5微米、6微米、7微米、8微米、9微米或10微米至約30微米、35微米、40微米、45微米或50微米；自約4微米、5微米、6微米、7微米、8微米、9微米或10微米至約20微米、21微米、22微米、23微米、24微米或25微米；或自約4微米、5微米或6微米至約15微米、16微米、17微米、18微米、19微米或20微米。同樣地，該銅箔可為約4微米、5微米、6微米、7微米、8微米、9微米、10微米、11微米、12微米、13微米、14微米、15 微米、16微米、17微米、18微米、19微米、20微米、21微米、22微米、23微米、24微米或25微米之厚度。
電沉積後之銅箔再結晶率可由拉伸強度隨時間的變化所表示，(例如，時間以分鐘、小時或日所示)，參見例如第2圖，該銅箔通常具有低於36.5公斤/平方毫米/日(kg/mm2/day)、或約8至約20公斤/平方毫米/日之製造後立即的室溫再結晶率。「室溫再結晶率」係表示在約20至約26℃(約68至約79℉)的溫度下拉伸強度隨時間的變化。該電沉積後立即的室溫再結晶率可為約5、6、7、8、9或10公斤/平方毫米/日至約20、25、30、35或36公斤/平方毫米/日。
於一些實施例中，銅箔在電沉積後立即於室溫(在約20至約26℃(約68至約79℉))的拉伸強度保持在32公斤/平方毫米以上至少48小時，銅箔在電沉積後立即於室溫的拉伸強度可在約32公斤/平方毫米至約54公斤/平方毫米內約48小時；同樣地，該銅箔在電沉積後立即於室溫的拉伸強度可為約30、31、32、33、34或35公斤/平方毫米至約40、42、44、45、46、48或50公斤/平方毫米。
銅箔粗糙面的明度和室溫再結晶存在關聯性，物體的色彩一般涉及到三個因子：明度(顏色深淺度)、色相(色質)和彩度(鮮艷度)，為精確測量和表示這些因子，一種色彩系統係客觀地以數值表示該等因子。第3及4圖係例示性說明該L*a*b*色彩系統。該L*a*b*色彩系統係在JIS Z 8729中描述的色彩系統，並如第3圖所示地指出各個色彩於球 型色彩空間之位置。在這些色彩空間中，該明度係以縱坐標(z軸)方向上的位置表示，該色相係以圓周方向上的位置表示，以及該彩度係以與中心軸的距離表示。
縱坐標(z軸)上的位置所示明度係由L*指定，且該L*值的變化從對應於黑色的0到對應於白色的100。第4圖係球形色彩空間沿水平方向取平面L*=50的剖面圖。如第4圖所示，x軸的正方向對應於紅色方向，y軸的正方向對應於黃色方向，x軸的負方向對應於綠色方向，y軸的負方向對應於藍色的方向，以及x軸上的位置係由a*指定，其中該數值變化自-60至+60，及y軸上的位置係由b*指定，其中該數值變化自-60至+60。該色相和彩度係由a*值和b*值分別表示。
基於L*a*b*色彩系統，該銅箔粗糙面的L*值通常係在約12至40，或在約12至約35的範圍內。該L*值還可以在約12至約30的範圍內；或自約10、11、12、13、14、15至約20、21、22、23、24、25、26、27、28、29、30、31、32、33、34、35、36、37、38、39或40。
第2圖顯示出了拉伸強度、時間與銅箔粗糙面之L*值之間的關係。銅箔製造後立即的拉伸強度非常高(約70公斤/平方毫米)。在室溫下，拉伸強度降低，並在約30至35公斤/平方毫米穩定。若室溫再結晶率太快，沒有足夠的時間使銅箔放鬆，就會導致鬆弛和皺紋。第2圖顯示銅箔M面的L*值和室溫再結晶之間的關係。該L*值可被用來顯示銅箔的再結晶。
基於L*a*b*色彩系統，銅箔的a*值通常在約4至約9的範圍內，該a*值也可以自約3、4或5至約6、7、8或9。基於L*a*b*色彩系統，銅箔的b*值通常在2至10的範圍內，該b*值也可以自約2、3、4或5至約6、7、8、9或10。
本發明復有關於製造該銅箔之方法，舉例而言，該銅箔可如下述製造：(a)製備硫酸銅電解液；(b)在該硫酸銅電解液中執行電化學反應，以獲得上述銅箔；(c)剝離該銅箔(自陰極輥筒分離電解銅箔)；及(d)捲繞該銅箔。
鍍後處理(post electrodeposition treatment)亦可被包括在內，舉例而言，可施行防銹處理、該箔可被切割或切片、及/或進一步以負極活性物質處理。第1圖所示係製造銅箔之流程。於電解浴2中進行電沉積於陰極輥筒1上之後，該銅箔3通過一系列導輥4。該銅箔3於受到空氣刀6切割之前，先經過防銹處理5。最終，該銅箔成卷7，隨後包裝以運送。
本發明進一步涉及用於減少銅箔鬆弛或皺紋的方法；及用於減少或消除銅箔過度鬆弛或皺紋所造成的報廢。
該銅箔特別適用於負極集電體。通常，該負極集電體的銅箔上之一側或兩側塗覆有負極活性物質(或僅「活性物質」)。該活性物質可於負極集電體之上或周圍形成一層或 多層，且通常含有碳材料。在這種情況下，該活性物質有時被稱為「碳質材料」。通常，非限制性碳材料包括非石墨化碳、人造石墨、焦炭、石墨、玻璃狀碳、碳纖維、活性碳和碳黑。
該活性物質及/或碳質材料可以包括助導劑、增黏劑及/或黏著劑。本發明的銅箔可用於電池、包含電池的電子裝置、及/或電子裝置本身(而非用於電池)。例如，該銅箔可以應用於電子裝置，例如電源工具、汽車、包含電動汽車的電動運載工具、行動電話、平板電腦、其他便攜式電子裝置等。
負極集電體(或簡稱為「負極」)適於在鋰離子二次電池中使用。這些電池通常包括正極、能夠嵌入和嵌出鋰離子的負極(陽極)、正極和負極之間的隔離膜、以及電解液。
關於可併入本發明的銅箔的二次電池的結構或類型，沒有特別的限制，而該二次電池可以是包含透過隔離膜堆疊的負極和正極之堆疊型或是包含螺旋捲繞在一起的連續電極和隔離膜之螺旋捲繞型。關於該二次電池的形式，並沒有特別的限制，而該二次電池可為廣泛用於筆記型個人電腦(PC)等之便攜式圓柱型、矩形型(矩形圓柱型電話)、鈕扣型或硬幣型。就用於二次電池中之封裝材料而言，可以使用典型的鋁罐、不銹鋼罐、鋁塑膜等。
第5圖顯示圓柱型非水性電解液二次電池的剖面結構。在具有實質上中空的圓柱狀電池罐10中，提供一個藉由將帶狀正極22和負極23與兩者間的隔離膜24捲繞而得 的捲繞電極體21。電池罐10係由例如鍍鎳(Ni)之鐵(Fe)所製造。電池罐10的一端係封閉的，另一端係開放的。一對絕緣板11和12係垂直放置於捲繞電極體的周圍表面，以夾住捲繞電極體21。
電池蓋13以及設置在電池蓋13內側的安全閥機構15與PTC(positive temperature coefficient(正溫度係數))裝置16皆連接到電池罐10的開放端，藉由墊片17填隙，使電池罐10係密封的。電池蓋13是由例如類似該電池罐10的材料所製成，該安全閥機構15係藉由PTC裝置16而被電連接到電池蓋13。當內部短路發生或由於外部加熱或類似狀況造成電池的內部壓力增大到預定值以上，盤板14會上下顛倒，從而斷開電池蓋13和捲繞電極體21間之電連接。當溫度升高，該PTC裝置16係由增加電阻值來限制電流，從而防止異常升溫引起的大電流。該PTC裝置16係由例如鈦酸鋇系半導體陶瓷混合導電粒子和聚合物材料所製。墊片17係由例如絕緣材料製造，並將瀝青施加於其上。
捲繞電極體21係纏繞，舉例而言，以中心軸25為中心。鋁(Al)製之正極導柄26係連接到正極22，及鎳(Ni)製之負極導柄27係連接到負極23。該正極導柄26藉由焊接到安全閥機構15來電連接到電池蓋13，而負極導柄27藉由焊接來電連接到電池罐10。
正極22係由例如正極混合物層及正極集電體層所組成，該結構為正極混合物層設置在正極集電體層之一側或兩側上。正極集電體層係由例如鋁箔、鎳箔或不銹鋼箔等 金屬箔所製。正極混合物層含有例如下文中描述之含錳的複合氧化物和含鎳的複合氧化物，且視需要地進一步含有石墨等導電材料及聚偏二氟乙烯等黏著劑。
負極23具有一結構，其中，舉例而言，如同正極22，負極混合物層係設置在負極集電體層之一或兩側上。負極集電層係由本發明的銅箔所形成。以鋰金屬電位作為基準，該負極能夠在例如2V以下的電位下嵌入或嵌出鋰。
對於能夠嵌入和嵌出鋰的負極的材料的實例為能夠與鋰形成合金或化合物的金屬或半導體、以及該等合金與化合物。這些材料係優選的，因為能夠獲得優異的電容。該金屬、該半導體及其合金和化合物的實例為鎂(Mg)、硼(B)、鋁(Al)、鎵(Ga)、銦(In)、矽(Si)、鍺(Ge)、錫(Sn)、鉛(Pb)、砷(As)、銻(Sb)、鉍(Bi)、鎘(Cd)、銀(Ag)、鋅(Zn)、鉿(Hf)、鋯(Zr)、釔(Y)及其合金與化合物。其它能與鋰形成合金及化合物之金屬及半導體的化合物的實例係含有至少一種非金屬元素和一種除碳(C)之外的4B族元素。
能夠嵌入和嵌出鋰的負極的材料的實例係碳材料、金屬氧化物和聚合物化合物。最佳係碳材料，因為這些材料可以得到優異的循環特性。碳材料的實例有非石墨碳、人造石墨、焦炭、石墨、玻璃狀碳、高聚物煅燒材料、碳纖維、活性碳和炭黑。焦炭包括瀝青焦炭、針狀焦炭和石油焦炭。高聚物煅燒材料係藉由於適當溫度燒製酚醛樹脂或呋喃樹脂等高聚合材料以便被碳酸化而得到的材料。金屬氧化物的實例係氧化鐵、氧化釕和氧化鉬，而高聚合材料 的實例係聚乙炔和聚吡咯。
隔離膜24係由例如由如聚丙烯或聚乙烯之聚烯烴系材料製成的多孔膜、或由如陶瓷不織布之無機材料製成的多孔膜所構成，亦可使用其中兩種或多種多孔膜堆疊的結構。
隔離膜24浸漬於液態電解質，藉由溶解，例如，鋰鹽在溶劑中作為電解質鹽而得到該電解質。適當的非水性溶劑的實例係碳酸丙烯酯、碳酸乙烯酯、碳酸二乙酯、碳酸二甲酯、1,2-二甲氧基乙烷、1,2-二乙氧基乙烷、γ-丁內酯、四氫呋喃、2-甲基四氫呋喃、1,3-二氧戊環、4-甲基-1,3-二氧戊環、二乙醚、環丁碸、甲基環丁碸、乙腈、丙腈酯(ester propionitrile)、苯甲醚酯、乙酸酯、丁酸酯及丙酸酯。可單獨使用這些非水性溶劑，或混合使用兩種或更多種非水性溶劑。鋰鹽的實例係LiClO4、LiAsF6、LiPF6、LiBF4、LiB(C6H5)4、CH3SO3Li、CF3SO3Li、LiCl及LiBr，可單獨使用該材料，或混合使用兩種或更多種鋰鹽。
當二次電池充電時，舉例而言，鋰離子從正極22被嵌出並經過浸有隔離膜24之電解質而嵌入負極23中。當二次電池放電時，舉例而言，鋰離子從負極23嵌出並經過浸有隔離膜24之電解質而嵌入正極22中。正極22上形成包含該第一元素之含錳複合氧化物和包含第二元素之含鎳複合氧化物，以使電池即使保存在高溫下後也可維持其電池容量，從而獲得高的容量保持率。此外，當在高電位截止條件下(例如，3.3伏特)進行高負載放電，可得到大的放電 量。
第6圖係表示硬幣型鋰離子二次電池的剖面圖。該二次電池50包含容置於封裝杯34之負極31及容納於封裝罐35之正極32，其通過隔離膜33堆疊。封裝杯34和封裝罐35的邊緣藉由填隙絕緣密封墊36以封閉電池。每個封裝杯34和封裝罐35係由金屬製成，如不銹鋼或鋁(Al)。
該負極集電體31a包括本發明的銅箔，該銅箔係能夠與負極活性物質層31b一起形成合金。在這種情況下，合金的形成改善了負極活性物質層31b和負極集電體31a間之附著，因此，該負極活性物質能防止充電或放電過程由於膨脹或收縮之間引起的微粉化(finely divided)，從而防止負極活性物質層31b自負極集電體31a剝離。此外，可以得到改善負極31的電子傳導的優點。
該負極集電體31a可以由單層或多層銅箔製成。當負極集電體係由多層製成時，係以該與負極活性物質層31b接觸的層是由能與矽一起形成合金的金屬材料製成以及其它層是由不與鋰一起形成介金屬化合物的金屬材料製成為佳。
該負極集電體31a之待形成負極活性物質層31b之表面可以被粗糙化。負極活性物質層31b包含選自矽單質及其化合物以及錫單質及其化合物中的至少一者作為負極活性物質，而以含有矽為特佳。矽具有與鋰離子一起形成合金之優異能力及從合金鋰提取鋰離子的優異能力，而且，當矽用於形成鋰離子二次電池，可以實現具有大能量密度 的二次電池。矽可包含在任何形式的單質、合金、化合物及其混合物之中。
該負極活性物質層31b可以是具有厚度為約70到80微米的塗層類型，或是具有厚度為約5至6微米的薄膜類型。
塗層類型的負極活性物質層31b係形成在負極集電體31a上，並由矽單質及其化合物以及錫單質及其化合物中的至少一者所製成的負極活性物質細顆粒及視需要的導體(如碳材料)、及黏著劑(如聚醯亞胺或聚氟乙烯)所製成。薄膜類型的負極活性物質層31b係形成在負極集電體31a上，並由矽單質及其化合物以及錫單質及其化合物中的至少一者製成的負極活性物質31b所製成。
負極活性物質層31b可含有氧作為構成元素。氧可以抑制負極活性物質層31b的膨脹與收縮，並防止放電容量的降低。其可能的原因係至少一部分包含在負極活性物質層31b的氧與矽鍵結，且該矽鍵結可以以一氧化矽或二氧化矽的形式存在，或者是以另一亞穩狀態(metastable state)存在。在一些情況下，負極活性物質層31b的氧含量在3至45原子%的範圍內。負極活性物質層31b可含有矽及氧以外的至少一種構成元素。這些元素之實例包含鈷(Co)、鐵(Fe)、錫(Sn)、鎳(Ni)、銅(Cu)、錳(Mn)、鋅(Zn)、銦(In)、銀(Ag)、鈦(Ti)、鍺(Ge)、鉍(Bi)、銻(Sb)及鉻(Cr)。
正極32包含正極集電體32a以及形成在正極集電體32a上的正極活性物質層32b，該正極集電體32a通常係由 金屬材料製成，諸如鋁、鎳或不銹鋼。正極活性物質層32b可包含，例如，能夠在該充電過程中嵌出鋰離子及在放電過程中嵌入鋰離子之至少一種材料、及視需要的導體(如碳材料)、及黏著劑(如聚偏二氟乙烯)作為正極活性物質。
作為能夠嵌出和嵌入鋰離子的材料，較佳為鋰-過渡金屬複合氧化物，其包括鋰和過渡金屬元素M，且以例如通式：LixMO2所示。當鋰-過渡金屬複合氧化物係用在鋰離子二次電池時，氧化物可以產生高電動勢，並具有高密度，因此可以進一步提高二次電池的容量。上述式中，M表示至少一種過渡金屬元素，較佳地，例如，至少一種選自鈷和鎳之元素，並且x取決於電池的充電狀態(或放電狀態)，且通常該值的範圍為0.05≦x≦1.10。該鋰-過渡金屬複合氧化物的具體實例包括LiCoO2和LiNiO2。
當顆粒狀鋰-過渡金屬複合氧化物用作正極活性物質時，無論係可以原樣使用粉末狀或至少部分係顆粒狀的鋰-過渡金屬複合氧化物，可能已經形成一表面層係包含至少一個選自具有一種與該鋰-過渡金屬複合氧化物之組成物不同的氧化物、鹵化物、磷酸鹽及硫酸鹽所組成的群組。在後者的情況下，可改善其穩定性，從而能夠更可靠地抑制放電容量的降低。在這種情況下，表面層的組成元素和鋰-過渡金屬複合氧化物的組成元素可擴散進入彼此。
該正極活性物質層32b可包含選自屬於元素週期表第2族、第3族或第4族之單質及化合物所組成群組的至少一者。該屬於第二族之元素之實例包含鎂(Mg)、鈣(Ca)和 鍶(Sr)，該屬於第三族之元素之實例包含鈧(Sc)和釔(Y)，該屬於第四族之元素之實例包含鈦(Ti)和鋯(Zr)。上述元素可以固體溶液的形式存在於正極活性物質或以單質或化合物的形式存在於正極活性物質的晶粒邊界。
隔離膜33分隔正極32及負極31，並防止由於這些電極接觸造成的電流短路，並允許鋰離子通過。作為隔離膜33的材料，例如，具有數個微孔的微孔聚乙烯或聚丙烯薄膜係合適的。
電解液包括，例如溶劑和溶解在該溶劑中的電解質鹽，視需要也可以含有添加劑。在電解液中使用的溶劑的實例包括非水性溶劑，舉例而言，環狀碳酸酯，如1,3-二氧戊環-2-酮(碳酸乙烯酯；EC)及4-甲基-1,3-二氧戊環-2-酮(碳酸丙烯酯；PC)；及鏈狀碳酸酯，如碳酸二甲酯(DMC)、碳酸二乙酯(DEC)和碳酸甲乙酯(EMC)。這些溶劑可以單獨使用，但以組合使用兩種或多種溶劑為佳。例如，當組合使用高介電常數的溶劑(如碳酸乙烯酯或碳酸丙烯酯)和低黏度溶劑(如碳酸二甲酯、碳酸二乙酯或碳酸甲乙酯)時，可達到電解質鹽之高溶解能力和高離子傳導。該溶劑可以含有磺內酯(sultone)。
電解液可以原樣使用或以具有電解液之聚合物化合物所製之所謂凝膠電解質的形式使用。在上述後者情況下，隔離膜33可浸漬於電解質，或電解質可以設置在隔離膜33和負極31或正極32之間的層的形式存在。較佳的聚合物材料係例如含偏二氟乙烯之聚合物，它具有高氧化還 原穩定性。作為聚合物化合物，較佳的係由聚合性化合物聚合而成的化合物。聚合性化合物的實例包括單官能丙烯酸酯，如丙烯酸酯；單官能甲基丙烯酸酯，如甲基丙烯酸酯；多官能丙烯酸酯，如二丙烯酸酯和三丙烯酸酯；多官能甲基丙烯酸酯，如二甲基丙烯酸酯和三甲基丙烯酸酯；丙烯腈；和甲基丙烯腈，其中較佳的係容易聚合並具有高聚合性化合物反應性之具有丙烯酸酯基或甲基丙烯酸酯基之酯。
實施例1 電解銅箔之製備
將銅線溶解在50重量%的硫酸水溶液以製備含320克/升(g/l)的硫酸銅(CuSO4‧5H2O)和100克/升的硫酸的硫酸銅電解液。於每升的硫酸銅電解液中加入4.55毫克(mg)的明膠(DV：NIPPI公司)、1.95毫克的羥乙基纖維素(LC-400；DAICEL公司)、3.12毫克的3-巰基-1-丙烷磺酸鈉(MPS：HOPAX公司)、0.39毫克的N,N'-二乙基硫脲(Alfa Aesar®；A Johnson Matthey公司)、以及30毫克的氯離子。接著，在50℃的液溫和50安培/平方分米(A/dm2)的電流密度製備厚度為6微米、8微米及20微米厚之電解銅箔。電解銅箔的粗糙度、拉伸強度、伸長率和粗糙面的色彩的測量係如下所述，並記錄在表4。
測量
鬆弛：鬆弛係以分條機視覺測量。該分條機通常用於檢查銅箔的外觀，並切成特定的尺寸。在實施例中，將該 銅箔(寬度：1,380毫米)送入兩個水平固定導輥(距離：700毫米)之間。隨後，該導輥被旋轉以施加不同的張力到該箔，然後目視檢查該箔，以確定鬆弛是否存在於定態(steady state)並依照結果排序在下表1中。
拉伸強度：拉伸強度係材料被拉伸或被拉至故障或斷裂之前能夠承受的最大應力。拉伸強度與抗壓強度不同，且其數值係相當不同的。拉伸強度係藉由IPC-TM-650進行測量，切割電解銅箔以獲得100毫米×12.7毫米(長×寬)尺寸的測試樣品。測試樣品係於室溫(約25℃)下在50毫米的夾頭距離及50毫米/分鐘的十字頭速度(crosshead speed)的條件下使用島津股份有限公司(Shimadzu Corporation)型號為AG-I之試驗機測量。
粗糙度：粗糙度係根據JIS B 0601-1994並使用α型表面粗糙度測量儀(Kosaka Laboratory有限公司；SE 1700系列)進行測量。
伸長率：伸長率係根據IPC-TM-650進行測量，切割銅 箔以獲得100毫米×12.7毫米(長×寬)尺寸的測試樣品。測試樣品係於室溫(約25℃)下在50毫米的夾頭距離及50毫米/分鐘的十字頭速度的條件下使用島津公司的型號AG-I之試驗機測量。
L*a*b*色彩：L*a*b*色彩測量係基於JIS Z 8722(2000)方法並使用分光光度計(柯尼卡美能達(Konica Minolta)；CM2500c)(「色彩的測量方法-反射及透過物體顏色」)進行測量。
△拉伸強度/時間(公斤/平方毫米/日)：△拉伸強度/時間係藉由使用起始拉伸強度為70公斤/平方毫米(其為銅箔的平均起始拉伸強度)來計算。
使用上述步驟並依據下表2及3的條件製備銅箔#1至15以及比較銅箔#1至12並測量其性質，將測量結果記錄於表4及5。
上表中的數據係顯示具有本文闡述的特性之銅箔展現出令人驚奇和無法預期的抗鬆弛性和抗皺紋性。
實施例2 塗覆電解銅箔
負極漿料之製備係藉由使用水作為溶劑、以及如下表所列具有液固比為73%(100克的負極材料：73克的水)的負極材料。
將負極材料配方的組分混合後，以每分鐘5米的速度將該碳材漿料塗覆於銅箔的表面上使厚度達到200微米，然後通過120℃的烘箱乾燥。
上述實施例僅用於說明本發明原理和其效果，而非用於限制本發明。任何熟習此項技藝之人士均可在不違背本發明之精神及範疇下，對上述實施例進行修飾與改變。因 此，本發明之權利保護範圍係由所附之申請專利範圍所定義。只要不影響本發明之效果及實施目的，應涵蓋於本文揭露之技術內容中。
術語「包括」、「具有」及「包含」係開放式，非限制性用語。術語「一」和「該」應理解為涵蓋複數及單數。表述「至少一個」係指一個或多個，藉以表達包括各個組分及其混合/組合。術語「約」所指為數值時，係特別指可以四捨五入的測量值。例如，「約1.5」係1.45至1.54。無論術語「約」是否與任何特定值結合(或不存在)闡述於本文中，本文所闡述的所有數值可以經或未經術語「約」修飾。本文所有範圍和值都係包含及可合併的。關於實施例，落在本文中所述的範圍內之任何數值或點，可以作為最小值或最大值以導出下位範圍等。
1‧‧‧陰極輥筒
2‧‧‧電解浴
3‧‧‧銅箔
4‧‧‧導輥
5‧‧‧防銹處理
6‧‧‧空氣刀
7‧‧‧銅箔成卷

Claims (20)

  1. 一種電解銅箔，包括：(a)光澤面，其表面粗糙度(Rz)係0.6至1.9微米；(b)粗糙面，其表面粗糙度(Rz)係0.6至1.9微米；以及(c)基於L*a*b*色彩系統，該粗糙面的明度L*值介於12至35。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之電解銅箔，其中該光澤面之表面粗糙度(Rz)係1.0至1.9微米。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之電解銅箔，其中，(a)該光澤面之表面粗糙度(Rz)係1.0至1.9微米；以及(b)該粗糙面之表面粗糙度(Rz)係1.0至1.9微米。
  4. 如申請專利範圍第1項所述之電解銅箔，其中該銅箔之厚度係自1至50微米。
  5. 如申請專利範圍第1項所述之電解銅箔，其中該銅箔之厚度係自4至25微米。
  6. 如申請專利範圍第1項所述之電解銅箔，進一步包括於該銅箔之一或兩面的碳質材料。
  7. 如申請專利範圍第1項所述之電解銅箔，其拉伸強度在製造後立即隨時間的變化(拉伸強度/時間)所示之再結晶率係低於36.5公斤/平方毫米/日(kg/mm2/day)。
  8. 如申請專利範圍第7項所述之電解銅箔，其拉伸強度在製造後立即隨時間的變化(拉伸強度/時間)所示之再結 晶率為8至20公斤/平方毫米/日。
  9. 如申請專利範圍第1項所述之電解銅箔，其拉伸強度在製造後維持高於32公斤/平方毫米(kg/mm2)至少48小時。
  10. 如申請專利範圍第1項所述之電解銅箔，其中基於L*a*b*色彩系統，該粗糙面之a*值係4至9，且該粗糙面之b*值係2至10。
  11. 一種用於製造如申請專利範圍第1項所述之電解銅箔之方法，包括：(a)製備硫酸銅電解液；(b)在該硫酸銅電解液中執行電化學反應，以獲得該銅箔，其中該銅箔具有：(i)光澤面，其表面粗糙度(Rz)係0.6至1.9微米；(ii)粗糙面，其表面粗糙度(Rz)係0.6至1.9微米；以及(iii)基於L*a*b*色彩系統，該粗糙面的明度L*值介於12至35。(c)剝離該銅箔；以及(d)捲繞該銅箔。
  12. 如申請專利範圍第11項所述之方法，其中該光澤面之表面粗糙度(Rz)係1.0至1.9微米。
  13. 如申請專利範圍第11項所述之方法，其中，(a)該光澤面之表面粗糙度(Rz)係1.0至1.9微 米；以及(b)該粗糙面之表面粗糙度(Rz)係1.0至1.9微米。
  14. 如申請專利範圍第11項所述之方法，其中該電解銅箔之厚度係自1至50微米。
  15. 一種負極，包括：負極集電體，係包括如申請專利範圍第1之電解銅箔；以及負極活性物質，係形成於該負極集電體上。
  16. 如申請專利範圍第15項所述之負極，其中該負極活性物質包含碳材料。
  17. 如申請專利範圍第16項所述之負極，其中該碳材料係選自非石墨化碳、人造石墨、焦炭、石墨、玻璃狀碳、碳纖維、活性碳及碳黑所組成之群組。
  18. 一種鋰離子二次電池，包括：正極；如申請專利範圍第15項所述之負極，係能夠嵌入和嵌出鋰離子；位於該正極和負極之間的隔離膜；以及電解液。
  19. 如申請專利範圍第18項所述之鋰離子二次電池，其中該正極係包括複合鋰氧化物。
  20. 一種電子裝置，其包括如申請專利範圍第18項所述之電池，該電子裝置係選自電源工具、電動運載工具、行動電話、平板電腦及便攜式電子裝置所組成之群組。
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