WO2014033917A1 - 電解銅箔及びその製造方法 - Google Patents
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Abstract
常態引張り強さが高く、表面粗さが小さく、異常電着による突起の少ない電解銅箔、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。 本発明の電解銅箔は、常態引張り強さが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の個数が20個/cm2以下であり、表面粗さRzが2.0μm以下である。
Description
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。
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。
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45~70kgf/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。
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45~70kgf/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。
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、1)又は2)に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。
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。
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。
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の添加剤を加えることで、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45~70kgf/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が、好適が条件である。
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る。
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:2.0~10.0massppm、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の添加剤:3~10massppmを導入して電解液とする。
そして、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。
なお、電解銅箔の厚みは、以下に制限されないが、例えば35μm以下、好ましくは20μm以下、好ましくは18μm以下、更に好ましくは15μm以下とすれば上記の特性を十分に得ることができる。厚みの限界値も以下に制限されるものではないが、例えば6μm以上である。上述の厚みの電解銅箔は二次電池負極集電体用電解銅箔としても好適に用いることが出来る。
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。
なお、電解銅箔の厚みは、以下に制限されないが、例えば35μm以下、好ましくは20μm以下、好ましくは18μm以下、更に好ましくは15μm以下とすれば上記の特性を十分に得ることができる。厚みの限界値も以下に制限されるものではないが、例えば6μm以上である。上述の厚みの電解銅箔は二次電池負極集電体用電解銅箔としても好適に用いることが出来る。
この電解の表面又は裏面、さらには両面に、次の防錆処理を行う。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
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。
また、防錆処理前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。
また、防錆処理前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。
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。
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、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。
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
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
(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)
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
(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
最後に、必要に応じ、銅箔と活物質との接着力の改善を主目的として、防錆層上の両面もしくは析出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。
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。
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:3massppm、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の添加剤:3massppmを導入して電解液とした。
そして、電解液温:60°C、電流密度:85A/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。なお、銅箔の厚みは10μmとした。
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:3massppm、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の添加剤:3massppmを導入して電解液とした。
そして、電解液温:60°C、電流密度:85A/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。なお、銅箔の厚みは10μmとした。
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):54.1kgf/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3に示す。図3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。
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3に示す。図3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。
(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:3massppm、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の添加剤:5massppmを導入して電解液とした。そして、電解液温:60°C、電流密度:85A/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。なお、銅箔の厚みは12μmとした。
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:3massppm、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の添加剤:5massppmを導入して電解液とした。そして、電解液温:60°C、電流密度:85A/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。なお、銅箔の厚みは12μmとした。
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: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。
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:3massppm、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の添加剤:10massppmを導入して電解液とした。
そして、電解液温:60°C、電流密度:85A/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。なお、銅箔の厚みは6μmとした。
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:3massppm、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の添加剤:10massppmを導入して電解液とした。
そして、電解液温:60°C、電流密度:85A/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。なお、銅箔の厚みは6μmとした。
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):61.7kgf/mm2、Rz表面粗さ:1.8μm、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。
いずれも本願発明の条件を満足していた。
(実施例4)
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:3massppm、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の添加剤:3massppmを導入して電解液とした。
そして、電解液温:60°C、電流密度:61A/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。なお、銅箔の厚みは20μmとした。
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:3massppm、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の添加剤:3massppmを導入して電解液とした。
そして、電解液温:60°C、電流密度:61A/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。なお、銅箔の厚みは20μmとした。
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):58.3kgf/mm2、Rz表面粗さ:1.5μm、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。
(実施例5)
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:3massppm、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、電解液温:60°C、電流密度:73A/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。なお、銅箔の厚みは10μmとした。
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:3massppm、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、電解液温:60°C、電流密度:73A/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。なお、銅箔の厚みは10μmとした。
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):58.5kgf/mm2、Rz表面粗さ:1.8μm、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。
(実施例6)
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:3massppm、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の添加剤:3massppmを導入して電解液とした。
そして、電解液温:60°C、電流密度:85A/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。なお、銅箔の厚みは10μmとした。
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:3massppm、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の添加剤:3massppmを導入して電解液とした。
そして、電解液温:60°C、電流密度:85A/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。なお、銅箔の厚みは10μmとした。
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):57.7kgf/mm2、Rz表面粗さ:1.4μm、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。
(実施例7)
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:3massppm、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の添加剤:3massppmを導入して電解液とした。
そして、電解液温:60°C、電流密度: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した。なお、銅箔の厚みは10μmとした。
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:3massppm、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の添加剤:3massppmを導入して電解液とした。
そして、電解液温:60°C、電流密度: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した。なお、銅箔の厚みは10μmとした。
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):61.2kgf/mm2、Rz表面粗さ:1.7μm、異常電着による突起形状数:10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8)
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:3massppm、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の添加剤:3massppmを導入して電解液とした。
そして、電解液温:64°C、電流密度:85A/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。なお、銅箔の厚みは10μmとした。
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:3massppm、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の添加剤:3massppmを導入して電解液とした。
そして、電解液温:64°C、電流密度:85A/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。なお、銅箔の厚みは10μmとした。
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):52.1kgf/mm2、Rz表面粗さ:1.2μm、異常電着による突起形状数:2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:0massppm、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の添加剤:3massppmを導入して電解液とした。
そして、電解液温:60°C、電流密度:85A/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。なお、銅箔の厚みは10μmとした。
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:0massppm、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の添加剤:3massppmを導入して電解液とした。
そして、電解液温:60°C、電流密度:85A/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。なお、銅箔の厚みは10μmとした。
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):56.3kgf/mm2、Rz表面粗さ:3.2μm、異常電着による突起形状数:0.1個/cm2となった。表面粗さの要件を満足していないことがわかる。
(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:3massppm、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の添加剤:0massppmを導入して電解液とした。(すなわち、比較例2においては、前記一般式(1)で示す特定骨格を有するアミン化合物の添加剤を電解液に添加していない。)
そして、電解液温:60°C、電流密度:85A/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。なお、銅箔の厚みは10μmとした。
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:3massppm、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の添加剤:0massppmを導入して電解液とした。(すなわち、比較例2においては、前記一般式(1)で示す特定骨格を有するアミン化合物の添加剤を電解液に添加していない。)
そして、電解液温:60°C、電流密度:85A/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。なお、銅箔の厚みは10μmとした。
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。
異常電着による突起形状の個数が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2に示す。
図2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。
異常電着による突起形状の個数が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2に示す。
図2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:3massppm、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の添加剤:1massppmを導入して電解液とした。
そして、電解液温:60°C、電流密度:85A/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。なお、銅箔の厚みは10μmとした。
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:3massppm、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の添加剤:1massppmを導入して電解液とした。
そして、電解液温:60°C、電流密度:85A/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。なお、銅箔の厚みは10μmとした。
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。
異常電着による突起形状の個数が本願発明の条件を満足していなかった。
異常電着による突起形状の個数が本願発明の条件を満足していなかった。
(比較例4)
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:3massppm、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の添加剤:3massppmを導入して電解液とした。
そして、電解液温:57°C、電流密度:85A/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。なお、銅箔の厚みは10μmとした。
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:3massppm、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の添加剤:3massppmを導入して電解液とした。
そして、電解液温:57°C、電流密度:85A/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。なお、銅箔の厚みは10μmとした。
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):59.3kgf/mm2、Rz表面粗さ:1.6μm、異常電着による突起形状数:25個/cm2となった。
異常電着による突起形状の個数が本願発明の条件を満足していなかった。
異常電着による突起形状の個数が本願発明の条件を満足していなかった。
(比較例5)
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:3massppm、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の添加剤:12massppmを導入して電解液とした。
そして、電解液温:60°C、電流密度:85A/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。なお、銅箔の厚みは10μmとした。
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:3massppm、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の添加剤:12massppmを導入して電解液とした。
そして、電解液温:60°C、電流密度:85A/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。なお、銅箔の厚みは10μmとした。
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):65.2kgf/mm2、Rz表面粗さ:2.1μm、異常電着による突起形状数:1個/cm2となった。
表面粗さRzが本願発明の条件を満足していなかった。
表面粗さRzが本願発明の条件を満足していなかった。
(比較例6)
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:3massppm、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の添加剤:3massppmを導入して電解液とした。
そして、電解液温:60°C、電流密度:48A/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。なお、銅箔の厚みは10μmとした。
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:3massppm、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の添加剤:3massppmを導入して電解液とした。
そして、電解液温:60°C、電流密度:48A/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。なお、銅箔の厚みは10μmとした。
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):44.3kgf/mm2、Rz表面粗さ:1.5μm、異常電着による突起形状数:30個/cm2となった。
異常電着による突起形状の個数が本願発明の条件を満足していなかった。
異常電着による突起形状の個数が本願発明の条件を満足していなかった。
(比較例7)
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:3massppm、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の添加剤:3massppmを導入して電解液とした。
そして、電解液温:60°C、電流密度:133A/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。なお、銅箔の厚みは10μmとした。
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:3massppm、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の添加剤:3massppmを導入して電解液とした。
そして、電解液温:60°C、電流密度:133A/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。なお、銅箔の厚みは10μmとした。
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):71.3kgf/mm2、Rz表面粗さ:2.2μm、異常電着による突起形状数:35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。
いずれも本願発明の条件を満足していなかった。
(比較例8)
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:7massppm、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の添加剤:3massppmを導入して電解液とした。
そして、電解液温:57°C、電流密度:85A/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。なお、銅箔の厚みは10μmとした。
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:7massppm、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の添加剤:3massppmを導入して電解液とした。
そして、電解液温:57°C、電流密度:85A/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。なお、銅箔の厚みは10μmとした。
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):62.3kgf/mm2、Rz表面粗さ:1.4μm、異常電着による突起形状数:53個/cm2となった。
異常電着による突起形状の個数が本願発明の条件を満足していなかった。
異常電着による突起形状の個数が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 (6)
- 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。
- 抗張力が45~70kgf/mm2であることを特徴とする請求項1記載の電解銅箔。
- 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又は2記載の電解銅箔。
- 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。
- 上記請求項4又は5による二次電池負極集電体用銅箔の製造方法。
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