WO2012121020A1 - 強度が高く、異常電着による突起形状が少ない電解銅箔及びその製造方法 - Google Patents

強度が高く、異常電着による突起形状が少ない電解銅箔及びその製造方法 Download PDF

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Definitions

  • the present invention relates to an electrolytic copper foil having a small surface roughness, a high strength, and a small protrusion shape due to abnormal electrodeposition and a method for producing the same, and more particularly to an electrolytic copper foil useful for a secondary battery negative electrode current collector.
  • Electrolytic copper foil produced by electroplating greatly contributes to the development of electrical and electronic industries, and is indispensable as a printed circuit material and secondary battery negative electrode current collector.
  • the manufacturing history of the electrolytic copper foil is old (see Patent Document 1 and Patent Document 2), but recently its usefulness as a secondary battery negative electrode current collector has been reconfirmed.
  • An example of producing an electrolytic copper foil is as follows. For example, in an electrolytic cell, a titanium or stainless steel rotating drum having a diameter of about 3000 mm and a width of about 2500 mm and an electrode distance of about 5 mm around the drum are arranged. Deploy. Copper, sulfuric acid, and glue are introduced into this electrolytic cell to form an electrolytic solution. Then, the linear velocity, the electrolyte solution temperature, and the current density are adjusted, copper is deposited on the surface of the rotating drum, the copper deposited on the surface of the rotating drum is peeled off, and a copper foil is continuously produced.
  • This electrolytic copper foil manufacturing method can reduce the manufacturing cost, and can manufacture from an extremely thin layer thickness of about several ⁇ m to a thick copper foil of about 70 ⁇ m, and one side of the electrolytic copper foil is moderate. Therefore, it has many advantages such as high adhesive strength with the resin.
  • an electrolytic copper foil has been used as a copper foil for a battery negative electrode material for vehicles, and the strength of the electrolytic copper foil is required as its characteristics.
  • the manufactured electrolytic copper foil has a characteristic that can meet this demand for high strength.
  • a protrusion shape in which nucleus growth proceeds rapidly due to abnormal electrodeposition occurs at a density of 50 / cm 2 .
  • the protrusion shape due to abnormal electrodeposition is a columnar protrusion shape having a height of 1.0 ⁇ m or more and a diameter of 4.0 ⁇ m or more.
  • the height is 1.0 to 5 ⁇ m.
  • the average distribution is 0.0 ⁇ m, 2.7 ⁇ m, the diameter is 4.0-20.0 ⁇ m, and the average is 9.8 ⁇ m.
  • a typical protrusion shape by abnormal electrodeposition is shown in FIG. Further, the number of protrusion shapes due to abnormal electrodeposition was measured by observation with an electron microscope, and the height and size thereof were measured with a three-dimensional surface shape measuring device (manufactured by VEECO: NT1100).
  • Protrusion shape due to abnormal electrodeposition is considered to be caused by the electrodeposition process that occurs in the manufacturing process of electrolytic copper foil.
  • the shape of the protrusion due to abnormal electrodeposition does not directly affect the copper foil characteristics, but it must be reduced as much as possible.
  • the present invention relates to an electrolytic copper foil having a small surface roughness, a high strength, and a small protrusion shape due to abnormal electrodeposition, and a method for producing the same, and particularly to provide an electrolytic copper foil useful for a secondary battery negative electrode current collector. Is an issue.
  • the present application provides the following invention.
  • the surface roughness Rz is 2.0 ⁇ m or less, the height is 1.0 ⁇ m or more, the diameter is 4.0 ⁇ m or more, and the number of protrusions formed by abnormal electrodeposition is 20 pieces / cm 2 or less.
  • Electrolytic copper foil (2) The electrolytic copper foil according to (1), wherein the tensile strength is 45 to 70 kg / mm 2 .
  • glue 2-5 mass ppm
  • a compound having one or more epoxy groups in one molecule and an amine compound are added.
  • the electrolytic solution temperature is set to 60 to 65 ° C.
  • R1 and R2 are selected from the group consisting of hydroxyalkyl groups, ether groups, aryl groups, aromatic substituted alkyl groups, unsaturated hydrocarbon groups, and alkyl groups, and A is an epoxy compound. And n represents an integer of 1 or more.
  • the electrolytic solution temperature is set to 60 to 65 ° C., 3.
  • the present invention relates to an electrolytic copper foil having a high strength and a small protrusion shape due to abnormal electrodeposition and a method for producing the same, and particularly has an excellent effect of providing an electrolytic copper foil useful for a secondary battery negative electrode current collector. ing.
  • FIG. 2 is a diagram showing an electron micrograph of a typical surface state of Example 1.
  • FIG. It is a figure which shows the electron micrograph of the surface state of the comparative example 1 which does not contain the additive of the amine compound which has a specific skeleton shown by General formula (1), and an organic sulfur compound.
  • the present invention provides an electrolytic copper foil that has few protrusion shapes due to abnormal electrodeposition and can exhibit high strength in the electrolytic copper foil.
  • the electrolytic copper foil of the present invention is particularly useful as a copper foil for a secondary battery negative electrode current collector.
  • glue 2 to 5 mass ppm
  • an amine compound having a specific skeleton represented by general formula (1) obtained by addition reaction of a compound having one or more epoxy groups in one molecule and an amine compound
  • Addition of organic sulfur compound By using an electrolytic solution containing 3 to 10 massppm, copper layer growth during the plating process is suppressed.
  • the surface roughness is Rz: 2.0 ⁇ m or less
  • the strength is 45 kgf / mm 2 to 70 kgf / mm 2
  • the protrusion shape due to abnormal electrodeposition is 20
  • the present invention provides an electrolytic copper foil reduced to a generation density of 1 piece / cm 2 .
  • the copper layer is formed by the nucleation of grain boundaries and the progress of nucleation.
  • the rate of nucleation is increased rather than nucleation, thereby forming a fine grain boundary and exhibiting low roughness and high strength characteristics.
  • the generation rate of nucleation does not match the nucleation rate, and there is a problem that a protrusion shape due to abnormal electrodeposition is generated due to partial nucleation.
  • the present invention is a specific skeleton represented by the general formula (1) obtained by addition reaction of a compound having one or more epoxy groups in the molecule and an amine compound, in addition to glue which is a conventional additive as an additive.
  • the number of abnormal electrodeposited particles having an average particle size of 5 to 15 ⁇ m is 20 particles / cm 2 or less and the strength is 45 to 70 kg / to a mm 2
  • the surface roughness to produce the following electrolytic copper foil Rz2.0 ⁇ m is glue: 2 ⁇ 5massppm, adding a first compound having one or more epoxy groups in the molecule and the amine compound
  • the electrolytic solution temperature is set to 60 to 65 ° C., and the current Electrolysis with a density of 60 to 110 A / dm 2 is preferable.
  • R1 and R2 are selected from the group consisting of a hydroxyalkyl group, an ether group, an aryl group, an aromatic substituted alkyl group, an unsaturated hydrocarbon group, and an alkyl group, and A is an epoxy compound.
  • N represents an integer of 1 or more.
  • the electrolytic copper foil of the present invention is produced by an electrolytic method using a sulfuric acid copper electrolytic solution.
  • the present invention relates to a conventional electrolytic copper foil in which a rotating drum made of titanium or stainless steel having a diameter of about 3000 mm and a width of about 2500 mm and an electrode is disposed with a distance of about 5 mm around the drum in an electrolytic cell. It can manufacture using a manufacturing apparatus.
  • the example of this apparatus is an example and there is no restriction
  • Addition of 3 to 10 mass ppm of an amine compound having a specific skeleton represented by the general formula (1) obtained by addition reaction with an amine compound and an organic sulfur compound: 3 to 10 mass ppm is made to be an electrolytic solution.
  • the linear velocity was adjusted to 1.5 to 5.0 m / s
  • the electrolyte temperature was adjusted to 60 ° C. to 65 ° C.
  • the current density was adjusted to 60 to 120 A / dm 2 to deposit copper on the surface of the rotating drum,
  • the copper deposited on the surface of the rotating drum is peeled off to continuously produce a copper foil. That is, as described above, electrolysis at an electrolyte temperature of 60 to 65 ° C. and a current density of 60 to 120 A / dm 2 is a preferable condition for obtaining an electrolytic copper foil having the above characteristics. In particular, the adjustment of the electrolyte temperature is important. Details will be described in Examples and Comparative Examples.
  • the average surface roughness Ra can be set to 0.04 to 0.20 ⁇ m. In this case, the reason why the lower limit of the average surface roughness Ra is 0.04 ⁇ m is to form fine particles and improve the adhesion.
  • the reason for setting the upper limit to 0.20 ⁇ m is to reduce variation in weight thickness. Thereby, for example, the charge / discharge characteristics of the secondary battery can be improved.
  • These surface roughnesses show an example and can be appropriately adjusted according to the use of the electrolytic copper foil.
  • the average diameter of the roughened particles on the roughened surface be 0.1 to 0.4 ⁇ m. It is desired that the roughened particles are fine particles and the fine particles are more uniform. Similarly to the above, this is a preferable mode for improving the adhesion of the battery active material and applying as much active material as possible to increase the electric capacity of the battery.
  • the maximum height of the roughened layer in the copper foil for the negative electrode current collector for the secondary battery is 0.2 ⁇ m or less. This is also a preferable mode for reducing the thickness variation of the roughening treatment layer, improving the adhesion of the battery active material, and increasing the electric capacity of the battery by applying as much active material as possible.
  • the present invention can be managed and achieved based on an index that makes the thickness of the roughened particles 0.2 ⁇ m or less.
  • the copper foil for a negative electrode current collector for a secondary battery can form one type of plating of copper, cobalt, nickel or two or more types of alloy plating as roughening particles. Usually, roughened particles are formed by three-part alloy plating of copper, cobalt, and nickel. Furthermore, the copper foil for the negative electrode current collector for the secondary battery has a cobalt-nickel alloy plating layer on the roughened surface on both the front and back sides of the rolled copper alloy foil in order to improve heat resistance and weather resistance (corrosion resistance). It is a desirable element to form one or more rust-proofing layers or heat-resistant layers and / or silane coupling layers selected from zinc-nickel alloy plating layers and chromate layers.
  • the copper foil for a negative electrode current collector for a secondary battery of the present invention can reduce the thickness variation in the copper foil width direction of the rolled copper alloy foil after the front and back surface roughening treatment to 0.5% or less.
  • An excellent copper foil for a negative electrode current collector for a secondary battery can be provided.
  • the roughening treatment on the copper foil for the secondary battery negative electrode current collector of the present invention can be performed, for example, copper roughening treatment or copper-cobalt-nickel alloy plating treatment.
  • the copper roughening treatment is as follows. Copper roughening treatment Cu: 10 to 25 g / L H 2 SO 4 : 20 to 100 g / L Temperature: 20-40 ° C Dk: 30 to 70 A / dm 2 Time: 1-5 seconds
  • the roughening treatment by the copper-cobalt-nickel alloy plating treatment is as follows.
  • electrolytic plating the amount of deposition is carried out to form a ternary alloy layer such that 15 ⁇ 40mg / dm 2 of copper -100 ⁇ 3000 ⁇ g / dm 2 of cobalt -100 ⁇ 500 ⁇ g / dm 2 of nickel.
  • This ternary alloy layer also has heat resistance.
  • the general bath and plating conditions for forming such ternary copper-cobalt-nickel alloy plating are as follows. (Copper-cobalt-nickel alloy plating) Cu: 10 to 20 g / liter Co: 1 to 10 g / liter Ni: 1 to 10 g / liter pH: 1 to 4 Temperature: 30-50 ° C Current density D k : 20 to 50 A / dm 2 Time: 1-5 seconds
  • a cobalt-nickel alloy plating layer can be formed on the roughened surface.
  • the cobalt-nickel alloy plating layer has a cobalt adhesion amount of 200 to 3000 ⁇ g / dm 2 and a cobalt ratio of 60 to 70 mass%.
  • This treatment can be regarded as a kind of rust prevention treatment in a broad sense.
  • a zinc-nickel alloy plating layer can be further formed on the cobalt-nickel alloy plating.
  • the total amount of the zinc-nickel alloy plating layer is 150 to 500 ⁇ g / dm 2 and the nickel ratio is 16 to 40% by mass. This has the role of a heat and rust preventive layer.
  • the conditions for zinc-nickel alloy plating are as follows. (Zinc-nickel alloy plating) Zn: 0-30 g / liter Ni: 0-25 g / liter pH: 3-4 Temperature: 40-50 ° C Current density D k : 0.5 to 5 A / dm 2 Time: 1 to 3 seconds
  • a preferable antirust treatment is a coating treatment of chromium oxide alone or a mixture coating treatment of chromium oxide and zinc / zinc oxide.
  • Chromium oxide and zinc / zinc oxide mixture film treatment is a method of forming zinc or zinc oxide comprising zinc oxide and chromium oxide by electroplating using a plating bath containing zinc salt or zinc oxide and chromate. It is the process which coat
  • the plating bath typically, at least one kind of dichromate such as K 2 Cr 2 O 7 and Na 2 Cr 2 O 7 and CrO 3 and a water-soluble zinc salt such as ZnO 4 and ZnSO 4 ⁇ 7H are used.
  • a mixed aqueous solution of at least one kind such as 2 O and an alkali hydroxide is used.
  • a typical plating bath composition and electrolysis conditions are as follows. The copper foil thus obtained has excellent heat resistance peel strength, oxidation resistance and hydrochloric acid resistance.
  • Chromium rust prevention treatment K 2 Cr 2 O 7 (Na 2 Cr 2 O 7 or CrO 3 ): 2 to 10 g / liter NaOH or KOH: 10 to 50 g / liter ZnO or ZnSO 4 ⁇ 7H 2 O: 0.05 to 10 g / liter pH: 3-13 Bath temperature: 20-80 ° C Current density D k : 0.05 to 5 A / dm 2 Time: 5-30 seconds Anode: Pt—Ti plate, stainless steel plate, etc. Chromium oxide requires a coating amount of 15 ⁇ g / dm 2 or more, and zinc requires a coating amount of 30 ⁇ g / dm 2 or more.
  • silane treatment is performed by applying a silane coupling agent to at least the roughened surface on the rust preventive layer, mainly for the purpose of improving the adhesion between the copper foil and the resin substrate.
  • a silane coupling agent used for the silane treatment include olefin silane, epoxy silane, acrylic silane, amino silane, and mercapto silane, which can be appropriately selected and used. .
  • Application method may be any of spraying a silane coupling agent solution by spraying, coating with a coater, dipping, pouring and the like.
  • Japanese Patent Publication No. 60-15654 describes that the adhesion between a copper foil and a resin substrate is improved by subjecting the rough surface of the copper foil to a chromate treatment followed by a silane coupling agent treatment. . Refer to this for details. Thereafter, if necessary, an annealing treatment may be performed for the purpose of improving the ductility of the copper foil.
  • Example 1 In the electrolytic cell, a rotating drum made of titanium having a diameter of about 3133 mm and a width of 2476.5 mm and an electrode distance of about 5 mm are arranged around the drum.
  • copper concentration: 90 g / L, sulfuric acid concentration: 80 g / L, glue concentration: 3 ppm, and an additive of an amine compound and an organic sulfur compound having a specific skeleton represented by the general formula (1): 10 mass ppm was used as an electrolytic solution.
  • the linear velocity was adjusted to 3.0 m / s, the electrolyte temperature: 60 ° C., and the current density: 84 A / dm 2 , copper was deposited on the surface of the rotating drum, and the copper deposited on the surface of the rotating drum was peeled off.
  • the copper foil was continuously manufactured.
  • Example 2 In the electrolytic cell, a rotating drum made of titanium having a diameter of about 3133 mm and a width of 2476.5 mm and an electrode distance of about 5 mm are arranged around the drum.
  • copper concentration: 90 g / L, sulfuric acid concentration: 80 g / L, glue concentration: 3 ppm, and an additive of an amine compound having a specific skeleton represented by the general formula (1) and an organic sulfur compound: 5 mass ppm was used as an electrolytic solution.
  • the linear velocity is adjusted to 3.0 m / s
  • the electrolyte temperature is 63 ° C.
  • the current density is 84 A / dm 2
  • copper is deposited on the surface of the rotating drum, and the copper deposited on the surface of the rotating drum is peeled off.
  • the copper foil was continuously manufactured.
  • the electrolytic copper foil thus produced was examined for strength (normal tensile strength), Rz surface roughness, and the number of protrusion shapes due to abnormal electrodeposition.
  • the strength (normal tensile strength) was 59.3 kgf / mm 2
  • the Rz surface roughness was 1.4 ⁇ m
  • the number of protrusion shapes due to abnormal electrodeposition was 8 / cm 2 . All satisfied the conditions of the present invention.
  • Example 3 In the electrolytic cell, a rotating drum made of titanium having a diameter of about 3133 mm and a width of 2476.5 mm and an electrode distance of about 5 mm are arranged around the drum.
  • copper concentration: 90 g / L, sulfuric acid concentration: 80 g / L, glue concentration: 3 ppm, and an additive of an amine compound and an organic sulfur compound having a specific skeleton represented by the general formula (1): 3 mass ppm was used as an electrolytic solution.
  • the linear velocity is adjusted to 3.0 m / s
  • the electrolyte temperature is 63 ° C.
  • the current density is 109 A / dm 2
  • copper is deposited on the surface of the rotating drum, and the copper deposited on the surface of the rotating drum is peeled off.
  • the copper foil was continuously manufactured.
  • the electrolytic copper foil thus produced was examined for strength (normal tensile strength), Rz surface roughness, and the number of protrusion shapes due to abnormal electrodeposition.
  • the strength (normal tensile strength) was 57.0 kgf / mm 2
  • the Rz surface roughness was 1.3 ⁇ m
  • the number of protrusion shapes due to abnormal electrodeposition was 12 / cm 2 . All satisfied the conditions of the present invention.
  • the linear velocity is adjusted to 3.0 m / s
  • the electrolyte temperature is 57 ° C.
  • the current density is 84 A / dm 2
  • copper is deposited on the surface of the rotating drum, and the copper deposited on the surface of the rotating drum is peeled off.
  • the copper foil was continuously manufactured.
  • the linear velocity is adjusted to 3.0 m / s
  • the electrolyte temperature is 57 ° C.
  • the current density is 97 A / dm 2
  • copper is deposited on the surface of the rotating drum, and the copper deposited on the surface of the rotating drum is peeled off.
  • the copper foil was continuously manufactured.
  • the present invention can provide an electrolytic copper foil having a high normal tensile strength and a surface roughness Rz of 2.0 ⁇ m or less, and further can provide an electrolytic copper foil having a small number of protrusions by abnormal electrodeposition. This is useful for an electrolytic copper foil for a negative electrode current collector.

Abstract

　常態引張り強さが高く、かつ表面粗さＲｚ２．０μｍ以下であり、異常電着による突起形状数の少ない電解銅箔、特に二次電池用負極集電体に有用である電解銅箔を提供することを課題とする。常態における引張り強さ（ 以下、「常態引張り強さ」と称する。） が、４５ｋｇｆ／ｍｍ２～７０ｋｇｆ／ｍｍ２であり、高さが１．０μｍ以上、直径が４．０μｍ以上である異常電着による突起形状の個数が２０個／ｃｍ２以下であり、表面粗さＲｚ２．０μｍ以下であることを特徴とする電解銅箔。

Description

強度が高く、異常電着による突起形状が少ない電解銅箔及びその製造方法
　本発明は、表面粗さが小さく、強度が高く、異常電着による突起形状が少ない電解銅箔及びその製造方法に関し、特に二次電池負極集電体に有用である電解銅箔に関する。
　電気めっきによって製造される電解銅箔は、電気・電子関連産業の発展に大きく寄与しており、印刷回路材や二次電池負極集電体として不可欠の存在となっている。電解銅箔の製造の歴史は古い（特許文献１及び特許文献２参照）が、最近は二次電池負極集電体としてその有用性が再確認されている。
　電解銅箔の製造例を示すと、例えば電解槽の中に、直径約３０００ｍｍ、幅約２５００ｍｍのチタン製又はステンレス製の回転ドラムと、ドラムの周囲に５ｍｍ程度の極間距離を置いて電極を配置する。
　この電解槽の中に、銅、硫酸、にかわを導入して電解液とする。そして、線速、電解液温、電流密度を調節し、回転ドラムの表面に銅を析出させ、回転ドラムの表面に析出した銅を剥ぎ取り、連続的に銅箔を製造している。
　この電解銅箔製造方法は製造コストの低減化を図ることができ、数μｍ程度の極めて薄い層厚から７０μｍ程度の厚い銅箔まで製造することが可能であり、また電解銅箔の片面が適度な粗度を有するので、樹脂との接着強度が高いという、多くの利点を有している。
　近年、車載用電池負極材用銅箔として電解銅箔が使用されるが、その特性として電解銅箔の強度が高いことが要求されている。従来、製造されている電解銅箔は、この高強度の要求に応えられる特性を有している。しかしながら、銅層形成過程において異常電着により核成長が急速に進行した突起形状が５０個／ｃｍ２の密度で発生するという問題がある。
　なお、異常電着による突起形状は、高さが１．０μｍ以上、直径が４．０μｍ以上である円柱状の突起形状であるが、従来の電解銅箔では、高さは１．０～５．０μｍで平均としては２．７μｍ、径は４．０～２０．０μｍで平均としては９．８μｍの分布を有している。
　代表的な異常電着による突起形状を図１に示す。また、異常電着による突起形状の数量は電子顕微鏡観察にて計測し、その高さ及びサイズは3次元表面形状測定装置（ＶＥＥＣＯ社製：ＮＴ１１００）にて計測したものである。
　異常電着による突起形状は、電解銅箔の製造工程で発生する電着工程に原因があると考えられる。異常電着による突起形状は、銅箔特性に直接的な影響を与えるものではないが、極力低減する必要がある。
特開平７－１８８９６９号公報 特開２００４－１０７７８６号公報
　本発明は、表面粗さが小さく、強度が高く、異常電着による突起形状が少ない電解銅箔及びその製造方法に関し、特に二次電池負極集電体に有用である電解銅箔を提供することを課題とする。
　本願は、次の発明を提供するものである。
（１）表面粗さＲｚ２．０μｍ以下であり、高さが１．０μｍ以上、直径が４．０μｍ以上である異常電着による突起形状の個数が２０個／ｃｍ２以下であることを特徴とする電解銅箔。
（２）抗張力が４５～７０ｋｇ／ｍｍ２であることを特徴とする前記（１）記載の電解銅箔。
（３）二次電池負極集電体用銅箔であることを特徴とする前記（１）又は（２）記載の電解銅箔。
（４）硫酸系銅電解液を用いた電解法により電解銅箔を製造する方法であって、にかわ：２～５ｍａｓｓｐｐｍ、１分子中に１個以上のエポキシ基を有する化合物とアミン化合物とを付加反応させることにより得られる下記一般式（１）で示す特定骨格を有するアミン化合物と有機硫黄化合物の添加剤：３～１０ｍａｓｓｐｐｍを含む電解液を用いて、電解液温度を６０～６５°Ｃとし、電流密度を６０～１１０Ａ／ｄｍ２として電解することを特徴とする電解銅箔の製造方法。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000003
 （一般式（１）中、Ｒ１及びＲ２はヒドロキシアルキル基、エーテル基、アリール基、芳香族置換アルキル基、不飽和炭化水素基、アルキル基からなる一群から選ばれるものであり、Ａはエポキシ化合物残基を、ｎは１以上の整数を表す。）
（５）硫酸系銅電解液を用いた電解法により電解銅箔を製造する方法であって、にかわ：２～５ｍａｓｓｐｐｍ、１分子中に１個以上のエポキシ基を有する化合物とアミン化合物とを付加反応させることにより得られる下記一般式（１）で示す特定骨格を有するアミン化合物と有機硫黄化合物の添加剤：３～１０ｍａｓｓｐｐｍを含む電解液を用いて、電解液温度を６０～６５°Ｃとし、電流密度を６０～１２０Ａ／ｄｍ２として電解することにより、請求項１又は２記載の電解銅箔を製造することを特徴とする電解銅箔の製造方法。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000004
 （一般式（１）中、Ｒ１及びＲ２はヒドロキシアルキル基、エーテル基、アリール基、芳香族置換アルキル基、不飽和炭化水素基、アルキル基からなる一群から選ばれるものであり、Ａはエポキシ化合物残基を、ｎは１以上の整数を表す。）
　本発明は、強度が高く、かつ異常電着による突起形状が少ない電解銅箔及びその製造方法に関し、特に二次電池負極集電体に有用である電解銅箔を提供できる優れた効果を有している。
異常電着粒子の形状を示す顕微鏡写真である。 実施例１の代表的な表面状態の電子顕微鏡写真を示す図である。 一般式（１）で示す特定骨格を有するアミン化合物と有機硫黄化合物の添加剤を含有していない比較例１の表面状態の電子顕微鏡写真を示す図である。
　本発明は、電解銅箔の中に、異常電着による突起形状が少なく、かつ高強度を発現できる電解銅箔を提供するものである。本願発明の電解銅箔は、二次電池負極集電体用銅箔として特に有用である。
　具体的には、にかわ：２～５ｍａｓｓｐｐｍ、１分子中に１個以上のエポキシ基を有する化合物とアミン化合物とを付加反応させることにより得られる一般式（１）で示す特定骨格を有するアミン化合物と有機硫黄化合物の添加剤：３～１０ｍａｓｓｐｐｍを含む電解液を用いることでメッキ過程での銅層成長を抑制する。
　すなわち、これによって異常電着を抑制することができ、表面粗さがＲｚ：２．０μｍ以下であり、４５ｋｇｆ／ｍｍ２～７０ｋｇｆ／ｍｍ２の高強度でありかつ異常電着による突起形状を２０個／ｃｍ２の発生密度に低減した電解銅箔を提供するものである。
　一般的に銅層は粒界の核発生と核生成の進行により形成される。従来の製造方法は添加剤により、核生成より核発生の割合を多くすることで、微細粒界を形成させ、低粗度、高強度特性を発現する。しかしながら、従来の製造方法では、核発生の発生速度が核生成速度に合わず、一部核生成が進行することで異常電着による突起形状が発生する問題が生じている。
　本発明は添加剤として従来添加剤であるにかわの他に新たに分子中に１個以上のエポキシ基を有する化合物とアミン化合物とを付加反応させることにより得られる一般式（１）で示す特定骨格を有するアミン化合物と有機硫黄化合物を加えることで、銅層の形成速度を全体的に抑制し、核発生の発生速度と核生成速度を調整し、異常電着による突起形状の個数を低減したものである。
　以上の硫酸系銅電解液を用いた電解法により電解銅箔を製造する方法において、平均粒径５～１５μｍサイズの異常電着粒子が２０個／ｃｍ２以下であり、強度が４５～７０ｋｇ/ｍｍ２であり、かつ表面粗さがＲｚ２．０μｍ以下の電解銅箔を製造するためには、にかわ：２～５ｍａｓｓｐｐｍ、１分子中に１個以上のエポキシ基を有する化合物とアミン化合物とを付加反応させることにより得られる一般式（１）で示す特定骨格を有するアミン化合物と有機硫黄化合物の添加剤：３～１０ｍａｓｓｐｐｍを含む電解液を用いて、電解液温度を６０～６５°Ｃとし、電流密度を６０～１１０Ａ／ｄｍ２として電解することが、好適が条件である。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000005
　前記一般式（１）中、Ｒ１及びＲ２はヒドロキシアルキル基、エーテル基、アリール基、芳香族置換アルキル基、不飽和炭化水素基、アルキル基からなる一群から選ばれるものであり、Ａはエポキシ化合物残基を、ｎは１以上の整数を表す。
　本願発明の電解銅箔は、硫酸系銅電解液を用いた電解法により電解銅箔を製造する。本願発明は、電解槽の中に、直径約３０００ｍｍ、幅約２５００ｍｍのチタン製又はステンレス製の回転ドラムと、ドラムの周囲に５ｍｍ程度の極間距離を置いて電極を配置した従来の電解銅箔製造装置を用いて、製造することができる。この装置の例は一例であり、装置の仕様に特に制限はない。
　この電解槽の中に、銅濃度：８０～１１０ｇ／Ｌ、硫酸濃度：７０～１１０ｇ／Ｌ、にかわ濃度：２．０～１０．０ｐｐｍ、１分子中に１個以上のエポキシ基を有する化合物とアミン化合物とを付加反応させることにより得られる一般式（１）で示す特定骨格を有するアミン化合物と有機硫黄化合物の添加剤：３～１０ｍａｓｓｐｐｍを導入して電解液とする。
　そして、線速：１．５～５．０ｍ／ｓ、電解液温：６０°Ｃ～６５°Ｃ、電流密度：６０～１２０Ａ／ｄｍ２に調節し、回転ドラムの表面に銅を析出させ、回転ドラムの表面に析出した銅を剥ぎ取り、連続的に銅箔を製造する。
　すなわち、上記の通り、電解液温度を６０～６５°Ｃとし、電流密度を６０～１２０Ａ／ｄｍ２として電解することが、上記の特性を有する電解銅箔を得る好適な条件である。特に電解液温の調整は重要である。詳細は、実施例及び比較例で説明する。
　この電解の表面又は裏面、さらには両面に、必要に応じて粗化処理を施すことができる。例えば、平均の表面粗さＲａを０．０４～０．２０μｍとすることができる。この場合、平均の表面粗さＲａの下限を０．０４μｍとする理由は、微細な粒子を形成し、密着性を良好にするためである。
　これによって、例えば二次電池の活物質を極力多く塗布することが可能となり、電池の電気容量を高めることができる。他方、上限を０．２０μｍとする理由は、重量厚みのばらつきを少なくするためである。これによって、例えば二次電池の充放電特性を向上させることができる。これらの表面粗さは一例を示すものであり、電解銅箔の用途に応じて適宜調節できる。
　また、二次電池用負極集電体用銅箔を例に挙げると、粗化処理面の粗化粒子の平均直径を０．１～０．４μｍとすることが望ましい。粗化粒子は、微細な粒子であると共に、その微細粒子がより均一であることが望まれる。これも、上記と同様に、電池活物質の密着性を向上させ、活物質を極力多く塗布して電池の電気容量を高めるために好ましい形態である。
　また、二次電池用負極集電体用銅箔は、粗化処理層の最大高さを０．２μｍ以下とすることが望ましい。これも粗化処理層の厚みばらつきを低減させ、電池活物質の密着性を向上させ、活物質を極力多く塗布して電池の電気容量を高めるために好ましい形態である。本願発明は、この粗化粒子の厚みを０．２μｍ以下とする指標を基に、管理し、これを達成することが可能である。
　二次電池用負極集電体用銅箔は、粗化粒子として、銅、コバルト、ニッケルの１種のめっき又はこれらの２種以上の合金めっきを形成することができる。通常、銅、コバルト、ニッケルの３者の合金めっきにより、粗化粒子を形成する。さらに、二次電池用負極集電体用銅箔は、耐熱性及び耐候（耐食）性を向上させるために、圧延銅合金箔の表裏両面の粗化処理面上に、コバルト－ニッケル合金めっき層、亜鉛－ニッケル合金めっき層、クロメート層から選択した一種以上の防錆処理層又は耐熱層及び／又はシランカップリング層を形成することが望ましい形態の要素である。
　以上により、本発明の二次電池用負極集電体用銅箔は、表裏両面粗化処理後の圧延銅合金箔の銅箔幅方向の重量厚みばらつきを０．５％以下とすることができ、優れた二次電池用負極集電体用銅箔を提供することができる。
　本発明の二次電池用負極集電体用銅箔上の粗化処理を、例えば銅の粗化処理又は銅－コバルト－ニッケル合金めっき処理を施すことができる。
　例えば、銅の粗化処理は、次の通りである。
　銅粗化処理
　Ｃｕ：　　　　　１０～２５g／Ｌ
　Ｈ２ＳＯ４：　　　２０～１００ｇ／Ｌ
　温度：　　　　　２０～４０°Ｃ
　Ｄｋ：　　　　　３０～７０Ａ／ｄｍ２
　時間：　　　　　１～５秒
　また、銅－コバルト－ニッケル合金めっき処理による粗化処理は、次の通りである。電解めっきにより、付着量が１５～４０ｍｇ／ｄｍ２銅－１００～３０００μｇ／ｄｍ２コバルト－１００～５００μｇ／ｄｍ２ニッケルであるような３元系合金層を形成するように実施する。この３元系合金層は耐熱性も備えている。
　こうした３元系銅－コバルト－ニッケル合金めっきを形成するための一般的浴及びめっき条件は次の通りである。
（銅－コバルト－ニッケル合金めっき）
Ｃｕ：１０～２０ｇ／リットル
　Ｃｏ：１～１０ｇ／リットル
　Ｎｉ：１～１０ｇ／リットル
　ｐＨ：１～４
　温度：３０～５０°Ｃ
　電流密度Ｄk ：２０～５０Ａ／ｄｍ2
　時間：１～５秒
　粗化処理後、粗化面上にコバルト－ニッケル合金めっき層を形成することができる。このコバルト－ニッケル合金めっき層は、コバルトの付着量が２００～３０００μｇ／ｄｍ２であり、かつコバルトの比率が６０～７０質量％とする。この処理は広い意味で一種の防錆処理とみることができる。
　コバルト－ニッケル合金めっきの条件は次の通りである。
（コバルト－ニッケル合金めっき）
Ｃｏ：１～２０ｇ／リットル
　　Ｎｉ：１～２０ｇ／リットル
　　ｐＨ：１．５～３．５
　　温度：３０～８０°Ｃ
　　電流密度Ｄk ：１．０～２０．０Ａ／ｄｍ２
　　時間：０．５～４秒
　コバルト－ニッケル合金めっき上に更に、亜鉛－ニッケル合金めっき層を形成することができる。亜鉛－ニッケル合金めっき層の総量を１５０～５００μｇ／ｄｍ２とし、かつニッケルの比率を１６～４０質量％とする。これは、耐熱防錆層という役割を有する。
　亜鉛－ニッケル合金めっきの条件は、次の通りである。
（亜鉛－ニッケル合金めっき）
Ｚｎ：０～３０ｇ／リットル
　　Ｎｉ：０～２５ｇ／リットル
　　ｐＨ：３～４
　　温度：４０～５０°Ｃ
　　電流密度Ｄk ：０．５～５Ａ／ｄｍ２
　　時間：１～３秒
　この後、必要に応じ、次の防錆処理を行うこともできる。好ましい防錆処理は、クロム酸化物単独の皮膜処理或いはクロム酸化物と亜鉛／亜鉛酸化物との混合物皮膜処理である。クロム酸化物と亜鉛／亜鉛酸化物との混合物皮膜処理とは、亜鉛塩または酸化亜鉛とクロム酸塩とを含むめっき浴を用いて電気めっきにより亜鉛または酸化亜鉛とクロム酸化物とより成る亜鉛－クロム基混合物の防錆層を被覆する処理である。
　めっき浴としては、代表的には、Ｋ２Ｃｒ２Ｏ７、Ｎａ２Ｃｒ２Ｏ７等の重クロム酸塩やＣｒＯ３等の少なくとも一種と、水溶性亜鉛塩、例えばＺｎＯ 、ＺｎＳＯ４・７Ｈ２Ｏなど少なくとも一種と、水酸化アルカリとの混合水溶液が用いられる。代表的なめっき浴組成と電解条件例は次の通りである。こうして得られた銅箔は、優れた耐熱性剥離強度、耐酸化性及び耐塩酸性を有する。
（クロム防錆処理）
　Ｋ２Ｃｒ２Ｏ７（Ｎａ２Ｃｒ２Ｏ７或いはＣｒＯ３）：２～１０ｇ／リットル
　ＮａＯＨ或いはＫＯＨ ：１０～５０ｇ／リットル
　ＺｎＯ 或いはＺｎＳＯ４・７Ｈ２Ｏ：０．０５～１０ｇ／リットル
　ｐＨ：３～１３
　浴温：２０～８０°Ｃ
　電流密度Ｄk ：０．０５～５Ａ／ｄｍ２
　時間：５～３０秒
　アノード：Ｐｔ－Ｔｉ 板、ステンレス鋼板等
　クロム酸化物はクロム量として１５μｇ／ｄｍ２以上、亜鉛は３０μｇ／ｄｍ２以上の被覆量が要求される。
　最後に、必要に応じ、銅箔と樹脂基板との接着力の改善を主目的として、防錆層上の少なくとも粗化面にシランカップリング剤を塗布するシラン処理が施される。このシラン処理に使用するシランカップリング剤としては、オレフィン系シラン、エポキシ系シラン、アクリル系シラン、アミノ系シラン、メルカプト系シランを挙げることができるが、これらを適宜選択して使用することができる。
　塗布方法は、シランカップリング剤溶液のスプレーによる吹付け、コーターでの塗布、浸漬、流しかけ等いずれでもよい。例えば、特公昭６０－１５６５４号は、銅箔の粗面側にクロメート処理を施した後シランカップリング剤処理を行なうことによって銅箔と樹脂基板との接着力を改善することを記載している。詳細はこれを参照されたい。この後、必要なら、銅箔の延性を改善する目的で焼鈍処理を施すこともある。
　上記については、主として二次電池用負極集電体に適用する本願発明の電解銅箔への付加的な表面処理層について説明したが、電解銅箔の用途に応じてこれらを任意に適用できることは言うまでもない。本発明はこれらを全て包含するものである。
　以下、実施例及び比較例に基づいて説明する。なお、本実施例はあくまで一例であり、この例のみに制限されるものではない。すなわち、本発明に含まれる他の態様または変形を包含するものである。
（実施例１）
　電解槽の中に、直径約３１３３ｍｍ、幅２４７６．５ｍｍのチタン製の回転ドラムと、ドラムの周囲に５ｍｍ程度の極間距離を置いて電極を配置する。この電解槽の中に、銅濃度：９０ｇ／Ｌ、硫酸濃度：８０ｇ／Ｌ、にかわ濃度：３ｐｐｍ、さらに前記一般式（１）で示す特定骨格を有するアミン化合物と有機硫黄化合物の添加剤：１０ｍａｓｓｐｐｍを導入して電解液とした。
　そして、線速：３．０ｍ／ｓ、電解液温：６０°Ｃ、電流密度：８４Ａ／ｄｍ２に調節し、回転ドラムの表面に銅を析出させ、回転ドラムの表面に析出した銅を剥ぎ取り、連続的に銅箔を製造した。
　この条件を表１に示す。このようにして製造した電解銅箔の強度（常態引張り強さ）、Ｒｚ表面粗さ、異常電着による突起形状数を調べた。その結果、強度（常態引張り強さ）：６１．７ｋｇｆ／ｍｍ２、Ｒｚ表面粗さ：１．３μｍ、異常電着による突起形状数：１個／ｃｍ２となった。
　いずれも本願発明の条件を満足していた。また、代表的な表面状態の電子顕微鏡写真を図２に示す。図２より、明らかに異常電着による突起形状の発生が抑制されていることが確認できる。以下の実施例及び比較例の、結果も表１に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000006
（実施例２）
　電解槽の中に、直径約３１３３ｍｍ、幅２４７６．５ｍｍのチタン製の回転ドラムと、ドラムの周囲に５ｍｍ程度の極間距離を置いて電極を配置する。この電解槽の中に、銅濃度：９０ｇ／Ｌ、硫酸濃度：８０ｇ／Ｌ、にかわ濃度：３ｐｐｍ、さらに前記一般式（１）で示す特定骨格を有するアミン化合物と有機硫黄化合物の添加剤：５ｍａｓｓｐｐｍを導入して電解液とした。そして、線速：３．０ｍ／ｓ、電解液温：６３°Ｃ、電流密度：８４Ａ／ｄｍ２に調節し、回転ドラムの表面に銅を析出させ、回転ドラムの表面に析出した銅を剥ぎ取り、連続的に銅箔を製造した。
　このようにして製造した電解銅箔の強度（常態引張り強さ）、Ｒｚ表面粗さ、異常電着による突起形状数を調べた。その結果、強度（常態引張り強さ）：５９．３ｋｇｆ／ｍｍ２、Ｒｚ表面粗さ：１．４μｍ、異常電着による突起形状数：８個/ｃｍ２となった。
　いずれも本願発明の条件を満足していた。
（実施例３）
　電解槽の中に、直径約３１３３ｍｍ、幅２４７６．５ｍｍのチタン製の回転ドラムと、ドラムの周囲に５ｍｍ程度の極間距離を置いて電極を配置する。この電解槽の中に、銅濃度：９０ｇ／Ｌ、硫酸濃度：８０ｇ／Ｌ、にかわ濃度：３ｐｐｍ、さらに前記一般式（１）で示す特定骨格を有するアミン化合物と有機硫黄化合物の添加剤：３ｍａｓｓｐｐｍを導入して電解液とした。
　そして、線速：３．０ｍ／ｓ、電解液温：６３°Ｃ、電流密度：１０９Ａ／ｄｍ２に調節し、回転ドラムの表面に銅を析出させ、回転ドラムの表面に析出した銅を剥ぎ取り、連続的に銅箔を製造した。
　このようにして製造した電解銅箔の強度（常態引張り強さ）、Ｒｚ表面粗さ、異常電着による突起形状数を調べた。その結果、強度（常態引張り強さ）：５７．０ｋｇｆ／ｍｍ２、Ｒｚ表面粗さ：１．３μｍ、異常電着による突起形状数：１２個/ｃｍ２となった。
　いずれも本願発明の条件を満足していた。
（比較例１）
　電解槽の中に、直径約３１３３ｍｍ、幅２４７６．５ｍｍのチタン製の回転ドラムと、ドラムの周囲に５ｍｍ程度の極間距離を置いて電極を配置する。この電解槽の中に、銅濃度：９０ｇ／Ｌ、硫酸濃度：８０ｇ／Ｌ、にかわ濃度：３ｐｐｍ、さらに前記一般式（１）で示す特定骨格を有するアミン化合物と有機硫黄化合物の添加剤：０ｍａｓｓｐｐｍを導入して電解液とした。
　そして、線速：３．０ｍ／ｓ、電解液温：５７°Ｃ、電流密度：８４Ａ／ｄｍ２に調節し、回転ドラムの表面に銅を析出させ、回転ドラムの表面に析出した銅を剥ぎ取り、連続的に銅箔を製造した。
　この条件を表１に示す。このようにして製造した電解銅箔の強度（常態引張り強さ）、Ｒｚ表面粗さ、異常電着による突起形状数を調べた。その結果、強度（常態引張り強さ）：５５．９ｋｇｆ／ｍｍ２、Ｒｚ表面粗さ：１．５μｍ、異常電着による突起形状数：５３個／ｃｍ２となった。
　いずれも本願発明の条件を満足していなかった。また、代表的な表面状態の電子顕微鏡写真を図３に示す。図３より、前記一般式（１）で示す特定骨格を有するアミン化合物と有機硫黄化合物の添加剤を含有していない状態では、異常電着による突起形状が発生しやすい状態であることが確認できる。
（比較例２）
　電解槽の中に、直径約３１３３ｍｍ、幅２４７６．５ｍｍのチタン製の回転ドラムと、ドラムの周囲に５ｍｍ程度の極間距離を置いて電極を配置する。この電解槽の中に、銅濃度：９０ｇ／Ｌ、硫酸濃度：８０ｇ／Ｌ、にかわ濃度：３ｐｐｍ、さらに前記一般式（１）で示す特定骨格を有するアミン化合物と有機硫黄化合物の添加剤：１ｍａｓｓｐｐｍを導入して電解液とした。
　そして、線速：３．０ｍ／ｓ、電解液温：５７°Ｃ、電流密度：９７Ａ／ｄｍ２に調節し、回転ドラムの表面に銅を析出させ、回転ドラムの表面に析出した銅を剥ぎ取り、連続的に銅箔を製造した。
　この条件を表１に示す。このようにして製造した電解銅箔の強度（常態引張り強さ）、Ｒｚ表面粗さ、異常電着による突起形状数を調べた。その結果、強度（常態引張り強さ）：５８．７ｋｇｆ／ｍｍ２、Ｒｚ表面粗さ：１．４μｍ、異常電着による突起形状数：５２個／ｃｍ２となった。
　いずれも本願発明の条件を満足していなかった。
　本発明は、常態引張り強さが高く、かつ表面粗さＲｚ2.0μｍ以下である電解銅箔を提供でき、さらに異常電着による突起形状数の少ない電解銅箔を提供できるので、特に二次電池用負極集電体用電解銅箔に有用である。

Claims (5)

  1. 　表面粗さＲｚ２．０μｍ以下であり、高さは１．０μｍ以上、径は４．０μｍ以上である異常電着による突起形状の個数が２０個／ｃｍ２以下である、ことを特徴とする電解銅箔。
  2. 　抗張力が４５～７０ｋｇ/ｍｍ２であることを特徴とする請求項１記載の電解銅箔。
  3. 　二次電池負極集電体用銅箔であることを特徴とする請求項１記載の電解銅箔。
  4. 　硫酸系銅電解液を用いた電解法により電解銅箔を製造する方法であって、にかわ：２～５ｍａｓｓｐｐｍ、１分子中に１個以上のエポキシ基を有する化合物とアミン化合物とを付加反応させることにより得られる下記一般式（１）で示す特定骨格を有するアミン化合物と有機硫黄化合物の添加剤：３～１０ｍａｓｓｐｐｍを含む電解液を用いて、電解液温度を６０～６５°Ｃとし、電流密度を６０～１２０Ａ／ｄｍ２として電解することを特徴とする電解銅箔の製造方法。
    Figure JPOXMLDOC01-appb-C000001
     （一般式（１）中、Ｒ１及びＲ２はヒドロキシアルキル基、エーテル基、アリール基、芳香族置換アルキル基、不飽和炭化水素基、アルキル基からなる一群から選ばれるものであり、Ａはエポキシ化合物残基を、ｎは１以上の整数を表す。）
  5. 　硫酸系銅電解液を用いた電解法により電解銅箔を製造する方法であって、にかわ：２～５ｍａｓｓｐｐｍ、１分子中に１個以上のエポキシ基を有する化合物とアミン化合物とを付加反応させることにより得られる下記一般式（１）で示す特定骨格を有するアミン化合物と有機硫黄化合物の添加剤：３～10ｍａｓｓｐｐｍを含む電解液を用いて、電解液温度を６０～６５°Ｃとし、電流密度を６０～１２０Ａ／ｄｍ２として電解することにより、請求項１又は２記載の電解銅箔を製造することを特徴とする電解銅箔の製造方法。
    Figure JPOXMLDOC01-appb-C000002
     （一般式（１）中、Ｒ１及びＲ２はヒドロキシアルキル基、エーテル基、アリール基、芳香族置換アルキル基、不飽和炭化水素基、アルキル基からなる一群から選ばれるものであり、Ａはエポキシ化合物残基を、ｎは１以上の整数を表す。）
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