[发明专利]用于锂离子二次电池的表面处理铜箔

说明书

一种表面处理铜箔，包括具有第一面及相反的第二面的铜箔以及分别设置于该第一面及第二面上的两层处理层。每一处理层提供一处理面，且该处理面具有1.2μm至4.6μm范围内的十点平均粗糙度Rz以及490,000至1,080,000mm^‑2范围内的峰密度(Spd)。此外，每一处理层中的铬含量为25至70μg/dm²范围。该表面处理铜箔具有优异的电极活性材料涂布特性，例如良好的接着性及均匀度。

技术领域

本发明涉及可用于例如锂离子二次电池中的集电体的表面处理铜箔。本发明也涉及与活性材料层具有优异接着性的表面处理铜箔。

背景技术

锂离子二次电池具有高能量及高功率密度的组合，使其作为便携式电子装置、电动工具、电动车(EVs)、能量储存系统(ESS)、移动电话、平板电脑、航空航天应用、军事应用及铁路的技术选择。电动车 (EVs)包括混合动力电动车(HEVs)、插电式混合动力电动车(PHEVs)、及纯电池电动车(BEVs)。若电动车(EVs)取代大部分以化石燃料(例如，汽油、柴油等)作为动力的运输工具，锂离子二次电池将显著减低温室气体排放。锂离子二次电池的高能量效率也可允许其用于各种电网应用中，包括改善从风、太阳、地热及其他可再生来源收获的能量的品质，因此有助于其更广泛地用于建立永续能源的经济。

因此，锂离子二次电池引起商业资本以及政府和学术实验室的基础研究的强烈兴趣。尽管近年来此领域的研究及发展已经大量存在，且锂离子二次电池当前已有所使用，但仍需要对于更高容量、更高电流生成以及可进行更多次充放电循环从而延长其使用寿命的电池进行改善。此外，需要改善电池的重量以改善其在多种环境中的应用，诸如车辆、便携式电子装置及航空航天应用。

锂离子二次电池通常包括沉积有活性材料的金属箔的集电体。因铜为电流的良好导体，故其一般用作集电体。由于对较低重量的电池的需求变得越来越迫切，需要更薄的集电体以降低锂离子二次电池的尺寸及重量。此外，为了增加锂离子二次电池的电容量，将诸如硅 (Si)的材料混合或填充至电池的高电容量活性材料中。与碳相反的是，硅基活性材料具有更高的锂离子电池容量，因此其能够达到几乎每公克能量电容量(mAh/g)的十倍。硅基阳极的锂离子电池具有更大的能量储存容量及/或更小的电池尺寸，或更长的电池循环寿命。然而，硅基阳极于应用方面具有限制，因为当插入及取出锂离子时，硅的尺寸变化高达400％。这一现象导致活性材料粉碎及容量衰减。此外，硅基阳极材料容易从集电体上脱离，而导致锂电池故障。

另外的挑战与加工有关。例如，加工包括以浆料沉积活性材料于铜箔上，于烘箱中以高温干燥相结合的铜箔及活性材料，以及后续的压延步骤。铜箔的断裂往往于该压延步骤之后出现。而且，由于上述步骤在环境空气中发生，该铜箔暴露于氧气中而可能被氧化，加剧其损伤的可能性。尽管铜箔通常包括如铬涂层的防锈涂层，于一些例子中，若该铜箔未充分涂布，则无法为该铜箔提供足够的保护，而若使用过多铬，则可能增加电极的电阻。

因此，对于用于锂离子二次电池中的铜箔仍需要改进。目前需要具有改进的表面特性的铜箔，该表面特性为例如铜箔与活性材料的接着性。此外，电极上的活性材料的良好均匀度及良好的机械强度使得其能承受加工过程中的损伤，而可进一步满足其他需求。

发明内容

总体上，本发明涉及一种铜箔，例如可用作锂离子二次电池中的集电体的电解铜箔。表面处理铜箔制备为具有与活性材料的高接着性。

于第一态样中，本发明提供一种表面处理铜箔，包含铜箔及两层处理层。该铜箔具有第一面及相反的第二面。该两层处理层的一层设置于第一面，且该两层处理层的另一层设置于第二面。每一处理层提供一处理面，该处理面具有1.2μm至4.6μm范围内的十点平均粗糙度(ten point average roughness)Rz和490,000至1,080,000mm^-2范围内的峰密度(peak density,Spd)，以及每一处理层中的铬含量为25 至70μg/dm²范围内。