[发明专利]电解铜箔、集电体、电极及包含其的锂离子二次电池

说明书

本发明提供一种电解铜箔、集电体、电极及包含其的锂离子二次电池。所述电解铜箔包含位于相反侧的一沉积面及一辊筒面。于第一实施方案中，电解铜箔的沉积面与辊筒面的ΔRS至多约95MPa，且沉积面的Vv约0.15μm³/μm²至1.35μm³/μm²。于第二实施方案中，电解铜箔的沉积面的Sku约1.5至6.5，且沉积面的Vv约0.15μm³/μm²至1.35μm³/μm²。前述特性能有利于提升电解铜箔的质量，进而延长包含此电解铜箔的锂离子二次电池的充放电循环寿命。

技术领域

本发明关于一种电解铜箔，尤指一种用于锂离子二次电池的电解铜箔。此外，本发明另关于一种集电体、电极和锂离子二次电池。

背景技术

锂离子二次电池因兼具高能量和高功率密度，而成为手机、平板计算机等携带式电子装置(portable electronic devices，PED)、电动工具、电动车(electric vehicles，EVs)、能量储存系统(energy storage systems，ESS)、太空应用、军事应用、铁路设施等领域的首选供电产品。电动车包括混合动力车(hybrid electric vehicles，HEVs)、插电式混合动力车(plug-in hybrid electric vehicles，PHEVs)、纯电动车(pure batteryelectric vehicles，BEVs)等。若电动车取代了大部分的化石燃料(例如汽油、柴油等)动力运输，锂离子二次电池将大幅减少温室气体的排放。此外，高效能的锂离子二次电池还可应用于各种电网系统(electric grid applications)，提高从风能、太阳能、地热能和其他可再生能源中收集到的能量质量，从而有助于更广泛地建立永续能源的社会。

有鉴于此，企业、政府及学术单位皆对于锂离子二次电池的基础研究深感兴趣。尽管近年来此领域已有相关的研究发展成果，且锂离子二次电池现今已商品化，但目前仍有待提升锂离子二次电池的循环寿命表现，使其能更加适用于各种领域。

锂离子二次电池系仰赖锂离子在正、负极之间来回穿梭完成充、放电的工作。锂离子二次电池通常包括涂布有负极活性材料的金属箔作为负极集电体，而铜因具有良好的导电性，故铜箔特别适合作为负极集电体使用。此外，为了增加锂离子二次电池的电容量，硅(Si)、锗(Ge)、锡(Sn)等物质会与高容量活性物质掺混并填充于锂离子二次电池中，进而加剧活性物质的膨胀与收缩，同时增加与其接触的铜箔所承受的应力。另外，在现今某些改良产品中，为了增加锂离子二次电池的电容量，可将作为电极的铜箔折迭并卷绕，若铜箔在锂离子二次电池使用过程中不能承受活性物质的膨胀和收缩，或者在锂离子二次电池制造过程中不能承受折迭和卷绕而断裂，将会对锂离子二次电池的循环特性产生不利影响。

有鉴于此，目前仍有待改善铜箔的特性与质量，提升锂离子二次电池的效能。例如，目前仍有待解决锂离子二次电池经过多次充放电循环后因活性材料自铜箔上脱落或因铜箔断裂而失效的问题，最后缩短了锂离子二次电池的充放电循环寿命。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提升锂离子二次电池的充放电循环寿命表现。

为达成前述目的，本发明第一方面提供一种电解铜箔，其包含位于相反侧的一沉积面(deposited side)及一辊筒面(drum side)，该沉积面及该辊筒面各自具有一残留应力(residual stress，RS)，所述电解铜箔兼具以下特性：

(a)沉积面的残留应力与辊筒面的残留应力的差数的绝对值(以下亦可简称为差值，以ΔRS表示)至多大约95百万帕(MPa)；且

(b)沉积面的空隙体积(void volume，Vv)大约0.15立方微米/平方微米(μm³/μm²)至大约1.35μm³/μm²。