JP2018125280A - Surface treated copper foil, and current collector, electrode, and battery using the same - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、表面処理銅箔並びにこれを用いた集電体、電極及び電池に関する。 The present invention relates to a surface-treated copper foil and a current collector, an electrode and a battery using the same.
電池、特に二次電池の正極用又は電極用の集電体として、圧延銅箔と電解銅箔が使用されている。何れの銅箔においても、正極又は負極活物質と、集電体としての銅箔との高い密着性が要求されている。密着性を改善するために、銅箔表面に凹凸を形成する表面処理を施すことを行った例がある。例えば特許文献1に開示されているように、銅箔表面をエメリーペーパーで研磨することで凹凸を形成して、密着性の改善を狙いとしている。 A rolled copper foil and an electrolytic copper foil are used as a current collector for a positive electrode or an electrode of a battery, particularly a secondary battery. In any copper foil, high adhesion between the positive electrode or negative electrode active material and the copper foil as a current collector is required. In order to improve adhesion, there is an example in which a surface treatment for forming irregularities on the copper foil surface is performed. For example, as disclosed in Patent Document 1, the surface of the copper foil is polished with emery paper to form irregularities, aiming to improve adhesion.
しかしながら、特許文献1で記載されているように、単に、エメリーペーパー等の研磨紙で銅箔を研磨することで凹凸を形成しても集電体銅箔と活物質との十分な密着性が得られないという問題があった。 However, as described in Patent Document 1, even if the copper foil is simply polished by polishing paper such as emery paper, unevenness is formed even when the current collector copper foil and the active material have sufficient adhesion. There was a problem that it could not be obtained.
また、銅箔に粗化めっきによる粗化処理層を設けて、凹凸を形成した場合、粗化粒子層の粗化粒子の脱落が多く生じるとの問題があった。 Moreover, when the roughening process layer by roughening plating was provided in copper foil and the unevenness | corrugation was formed, there existed a problem that omission of the roughening particle | grains of a roughening particle layer would arise a lot.
本発明は、粗化粒子の脱落が少なく、活物質との良好な密着性を得ることができる電池用表面処理銅箔を提供することを課題とする。 An object of the present invention is to provide a surface-treated copper foil for a battery in which roughened particles are less dropped and good adhesion to an active material can be obtained.
本発明者らは、従来技術において十分な密着性が得られなかった理由を鋭意検討したところ、硫酸銅めっき浴を用いて粗化処理によって銅箔表面に形成される粗化粒子は、肥大化した粗化粒子の積み重なりにより、不均一であるという問題を発見した。すなわち、粗化粒子の積み重なりの部分から粗化粒子が銅粉として脱落することで、集電体銅箔と活物質との十分な密着性が得られないという問題があった。そこで、本発明者らは、銅箔の表面側に、一次粒子層及び二次粒子層を形成して得られる表面処理層の十点平均粗さRzを制御することで、活物質との密着性が良好となることを見出した。そして、本発明は上記知見を基礎として完成したものである。 The present inventors diligently studied the reason why sufficient adhesion could not be obtained in the prior art, and the roughened particles formed on the copper foil surface by the roughening treatment using a copper sulfate plating bath were enlarged. We found the problem of non-uniformity due to the accumulation of roughened particles. That is, there is a problem that sufficient adhesion between the current collector copper foil and the active material cannot be obtained because the roughened particles fall off as copper powder from the portion where the roughened particles are stacked. Therefore, the present inventors control the ten-point average roughness Rz of the surface treatment layer obtained by forming the primary particle layer and the secondary particle layer on the surface side of the copper foil, thereby adhering to the active material. It was found that the property is good. And this invention is completed based on the said knowledge.
すなわち、本発明は、銅箔、および、前記銅箔の少なくとも一方の表面側に、表面処理層を有する電池用表面処理銅箔であって、前記表面処理層は一次粒子層、二次粒子層を前記銅箔の表面側からこの順に有し、前記電池用表面処理銅箔の表面処理層表面をJIS B0601 1994に準拠して、波長405nmのレーザー顕微鏡を用いて測定したときの十点平均粗さRzが1.8μm以上である電池用表面処理銅箔である。 That is, the present invention is a copper foil and a surface-treated copper foil for a battery having a surface treatment layer on at least one surface side of the copper foil, wherein the surface treatment layer is a primary particle layer or a secondary particle layer. In this order from the surface side of the copper foil, and the surface-treated layer surface of the surface-treated copper foil for batteries was measured using a laser microscope with a wavelength of 405 nm in accordance with JIS B0601 1994. This is a surface-treated copper foil for a battery having a thickness Rz of 1.8 μm or more.
また、本発明の一実施形態において、前記電池用表面処理銅箔の表面処理層表面をJIS B0601 1994に準拠して、波長405nmのレーザー顕微鏡を用いて測定したときの算術平均粗さRaが0.26μm以上である。 Moreover, in one Embodiment of this invention, arithmetic mean roughness Ra when the surface treatment layer surface of the said surface treatment copper foil for batteries is measured using the laser microscope of wavelength 405nm based on JISB06011994 is 0. .26 μm or more.
また、本発明の一実施形態において、前記一次粒子層はCu、W、Ti、As、V、Mo、Ni、Co、Cr、Zn、PおよびSnからなる群から選択される一種以上を含む。 In one embodiment of the present invention, the primary particle layer includes one or more selected from the group consisting of Cu, W, Ti, As, V, Mo, Ni, Co, Cr, Zn, P, and Sn.
また、本発明の一実施形態において、前記二次粒子層はCu、W、Ti、As、V、Mo、Ni、Co、Cr、Zn、PおよびSnからなる群から選択される一種以上を含む。 In one embodiment of the present invention, the secondary particle layer includes one or more selected from the group consisting of Cu, W, Ti, As, V, Mo, Ni, Co, Cr, Zn, P, and Sn. .
また、本発明の一実施形態において、前記表面処理層はCu、W、Ti、As、V、Mo、Ni、Co、Cr、Zn、PおよびSnからなる群から選択される一種以上を合計100μg/dm2以上含む。 In one embodiment of the present invention, the surface treatment layer includes a total of 100 μg of at least one selected from the group consisting of Cu, W, Ti, As, V, Mo, Ni, Co, Cr, Zn, P, and Sn. / Dm 2 or more.
また、本発明の一実施形態において、前記表面処理層はCu、W、Ti、As、V、Mo、Ni、Co、Cr、Zn、PおよびSnからなる群から選択される一種以上を合計10000μg/dm2以下含む。 In one embodiment of the present invention, the surface treatment layer includes a total of 10,000 μg of at least one selected from the group consisting of Cu, W, Ti, As, V, Mo, Ni, Co, Cr, Zn, P, and Sn. / Dm 2 or less.
また、本発明の一実施形態において、前記表面処理層がNiを含み、Niの付着量が100μg/dm2以上である。 Moreover, in one Embodiment of this invention, the said surface treatment layer contains Ni, and the adhesion amount of Ni is 100 microgram / dm < 2 > or more.
また、本発明の一実施形態において、前記表面処理層がNiを含み、Niの付着量が4500μg/dm2以下である。 Moreover, in one Embodiment of this invention, the said surface treatment layer contains Ni and the adhesion amount of Ni is 4500 microgram / dm < 2 > or less.
また、本発明の一実施形態において、前記表面処理層がCoを含み、Coの付着量が100μg/dm2以上である。 Moreover, in one Embodiment of this invention, the said surface treatment layer contains Co, and the adhesion amount of Co is 100 microgram / dm < 2 > or more.
また、本発明の一実施形態において、前記表面処理層がCoを含み、Coの付着量が6000μg/dm2以下である。 Moreover, in one Embodiment of this invention, the said surface treatment layer contains Co, and the adhesion amount of Co is 6000 microgram / dm < 2 > or less.
また、本発明の一実施形態において、前記一次粒子層がCuからなる。 Moreover, in one Embodiment of this invention, the said primary particle layer consists of Cu.
また、本発明の一実施形態において、前記二次粒子層がCu、Co、Niからなる。 Moreover, in one Embodiment of this invention, the said secondary particle layer consists of Cu, Co, and Ni.
また、本発明の一実施形態において、前記銅箔がIn、Au、Pd、Ag、Cr、Fe、P、Ti、Sn、Zn、Mn、Mo、Co、Ni、Si、Zr、B及びMgからなる群から選択される一種以上を合計で5質量ppm以上0.3質量%以下含む。 In one embodiment of the present invention, the copper foil is made of In, Au, Pd, Ag, Cr, Fe, P, Ti, Sn, Zn, Mn, Mo, Co, Ni, Si, Zr, B, and Mg. 1 type or more selected from the group which consists of 5 mass ppm or more and 0.3 mass% or less is included in total.
また、本発明の一実施形態において、前記銅箔がIn、Au、Pd、Ag、Cr、Fe、P、Ti、Sn、Zn、Mn、Mo、Co、Ni、Si、Zr、B及びMgからなる群から選択される一種以上を合計で5質量ppm以上300質量ppm以下含む。 In one embodiment of the present invention, the copper foil is made of In, Au, Pd, Ag, Cr, Fe, P, Ti, Sn, Zn, Mn, Mo, Co, Ni, Si, Zr, B, and Mg. 1 type or more selected from the group which consists of 5 mass ppm or more and 300 mass ppm or less is included in total.
また、本発明の一実施形態において、前記銅箔がIn、Au、Pd、Ag、Cr、Fe、P、Ti、Sn、Zn、Mn、Mo、Co、Ni、Si、Zr、B及びMgからなる群から選択される一種以上を合計で301質量ppm以上0.3質量%以下含む。 In one embodiment of the present invention, the copper foil is made of In, Au, Pd, Ag, Cr, Fe, P, Ti, Sn, Zn, Mn, Mo, Co, Ni, Si, Zr, B, and Mg. 1 type or more selected from the group which consists of 301 mass ppm or more and 0.3 mass% or less in total is included.
また、本発明の一実施形態において、前記表面処理層が、前記二次粒子層の上にさらに耐熱層、防錆層、クロメート処理層、シランカップリング処理層、めっき層、樹脂層からなる群から選択された1種以上の層を有する。 In one embodiment of the present invention, the surface treatment layer further comprises a heat-resistant layer, a rust prevention layer, a chromate treatment layer, a silane coupling treatment layer, a plating layer, and a resin layer on the secondary particle layer. One or more layers selected from:
また、本発明の一実施形態において、本発明の電池用表面処理銅箔は、二次電池用である。 Moreover, in one Embodiment of this invention, the surface-treated copper foil for batteries of this invention is for secondary batteries.
また、本発明の一実施形態において、本発明の電池用表面処理銅箔は、二次電池集電体用である。 Moreover, in one Embodiment of this invention, the surface-treated copper foil for batteries of this invention is an object for secondary battery collectors.
また、本発明は、前述の電池用表面処理銅箔を有する集電体である。 Moreover, this invention is a collector which has the above-mentioned surface-treated copper foil for batteries.
また、本発明は、前述の電池用表面処理銅箔を有する電極である。 Moreover, this invention is an electrode which has the above-mentioned surface-treated copper foil for batteries.
また、本発明は、前述の電池用表面処理銅箔又は集電体若しくは電極を有する電池である。 Moreover, this invention is a battery which has the above-mentioned surface-treated copper foil for batteries, or a collector or an electrode.
本発明によれば、粗化粒子の脱落が少なく、活物質との密着性が良好な電池用表面処理銅箔を得ることができる。また、本発明の一部の実施態様によれば、さらに耐熱特性に優れた表面処理を備えた電池用表面処理銅箔を得ることができる。 According to the present invention, it is possible to obtain a surface-treated copper foil for a battery with less dropout of roughened particles and good adhesion to an active material. Moreover, according to some embodiments of the present invention, it is possible to obtain a surface-treated copper foil for a battery provided with a surface treatment having further excellent heat resistance characteristics.
<電池用表面処理銅箔>
本発明の電池用表面処理銅箔(銅合金箔を含む)は、例えば、電池または二次電池の集電体としてその上に活物質薄膜を形成して電極を作製し、最終的にはこれを電極(正極又は負極のいずれでもよい)とする電池または二次電池を製造することができる。活物質薄膜を集電体上に形成する方法は、特に限定されるものではないが、例えば、CVD法、スパッタリング法、蒸着法、溶射法、活物質を含む液体を集電体上に塗布およびその後乾燥をする方法またはめっき法などが挙げられる。これらの薄膜形成方法の中でも、CVD法、スパッタリング法、及び蒸着法が特に好ましく用いられる。また、集電体の上に中間層を形成し、この中間層の上に活物質薄膜を形成してもよい。本発明の電池用表面処理銅箔は公知の電極、公知の集電体、公知の電池に用いることができる。公知の電池としては例えばリチウムイオン二次電池、全固体二次電池、空気電池(リチウム−空気電池、亜鉛−空気電池等)、ナトリウムイオン電池、マグネシウムイオン電池、多価イオン電池、正極に硫黄系物質を用いた二次電池、正極に酸化還元活性を示す有機物を用いた二次電池、ニッケル・カドミウム電池、マンガン電池(乾電池)、アルカリ電池(乾電池)、リチウム電池(乾電池)等が挙げられる。公知の電極、公知の集電体としては前述の公知の電池に用いられる電極、集電体が挙げられる。
<Surface-treated copper foil for batteries>
The surface-treated copper foil for a battery of the present invention (including a copper alloy foil) is prepared, for example, by forming an active material thin film thereon as a current collector of a battery or a secondary battery, and finally producing this electrode. Can be produced as a battery or a secondary battery. A method for forming the active material thin film on the current collector is not particularly limited. For example, a CVD method, a sputtering method, a vapor deposition method, a thermal spraying method, a liquid containing an active material is applied on the current collector, and The method of drying after that or the plating method etc. are mentioned. Among these thin film forming methods, the CVD method, the sputtering method, and the vapor deposition method are particularly preferably used. Further, an intermediate layer may be formed on the current collector, and an active material thin film may be formed on the intermediate layer. The surface-treated copper foil for batteries of the present invention can be used for known electrodes, known current collectors, and known batteries. Known batteries include, for example, lithium ion secondary batteries, all solid state secondary batteries, air batteries (lithium-air batteries, zinc-air batteries, etc.), sodium ion batteries, magnesium ion batteries, polyvalent ion batteries, and sulfur-based positive electrodes. Secondary batteries using substances, secondary batteries using an organic substance exhibiting redox activity on the positive electrode, nickel / cadmium batteries, manganese batteries (dry batteries), alkaline batteries (dry batteries), lithium batteries (dry batteries), and the like. Examples of known electrodes and known current collectors include electrodes and current collectors used in the aforementioned known batteries.
<銅箔>
本発明に用いることのできる銅箔の形態に特に制限はなく公知の銅箔を用いることができる。典型的には本発明において使用する銅箔は、乾式めっき若しくは湿式めっきにより形成した銅箔、電解銅箔或いは圧延銅箔のいずれでも良い。一般的には、電解銅箔は硫酸銅めっき浴からチタンやステンレスのドラム上に銅を電解析出して製造される。また、圧延銅箔は圧延ロールによる塑性加工と熱処理を繰り返して製造される。屈曲性が要求される用途には圧延銅箔を適用することが多い。前述の銅箔、例えば圧延銅箔を使用する場合、圧延後など銅箔を製造した後に、焼鈍処理(アニール処理)を行った銅箔を使用することもできる。耐折れ曲げ性などが向上するため、焼鈍処理を行った圧延銅箔は好ましい。
銅箔材料としてはタフピッチ銅(JIS H3100 合金番号C1100)や無酸素銅(JIS H3100 合金番号C1020またはJIS H3510 合金番号C1011)やりん脱酸銅(JIS H3100 合金番号C1201、C1220またはC1221)や電気銅といった高純度の銅の他、例えばSn入り銅、Ag入り銅、前述の高純度の銅にIn、Au、Pd、Ag、Cr、Fe、P、Ti、Sn、Zn、Mn、Mo、Co、Ni、Si、Zr、B及び/又はMg等からなる群から選択される一種以上を添加した銅合金、Ni及びSi等を添加したコルソン系銅合金のような銅合金も使用可能である。また、公知の組成を有する銅箔および銅合金箔も使用可能である。なお、本明細書において用語「銅箔」を単独で用いたときには銅合金箔も含むものとする。また、銅箔材料としては前述の高純度の銅にIn、Au、Pd、Ag、Cr、Fe、P、Ti、Sn、Zn、Mn、Mo、Co、Ni、Si、Zr、B及びMgからなる群から選択される一種以上を合計で5質量ppm以上、好ましくは10質量ppm以上、好ましくは15質量ppm以上、好ましくは20質量ppm以上、好ましくは25質量ppm以上、好ましくは30質量ppm以上、好ましくは35質量ppm以上、好ましくは40質量ppm以上、好ましくは45質量ppm以上、好ましくは50質量ppm以上、好ましくは301質量ppm以上、好ましくは310質量ppm以上、好ましくは350質量ppm以上、好ましくは380質量ppm以上、好ましくは400質量ppm以上、好ましくは500質量ppm以上添加した銅合金を用いることも可能である。また、銅箔材料としては前述の高純度の銅にIn、Au、Pd、Ag、Cr、Fe、P、Ti、Sn、Zn、Mn、Mo、Co、Ni、Si、Zr、B及びMgからなる群から選択される一種以上を合計で50質量%以下、好ましくは40質量%以下、好ましくは30質量%以下、好ましくは20質量%以下、好ましくは10質量%以下、好ましくは5質量%以下、好ましくは1質量%以下、好ましくは0.8質量%以下、好ましくは0.6質量%以下、好ましくは0.5質量%以下、好ましくは0.3質量%以下、好ましくは0.28質量%以下、好ましくは0.25質量%以下、好ましくは0.23質量%以下、好ましくは0.20質量%以下、好ましくは0.17質量%以下、好ましくは0.15質量%以下、好ましくは300質量ppm以下添加した銅合金を用いることも可能である。前述の高純度の銅に添加したIn、Au、Pd、Ag、Cr、Fe、P、Ti、Sn、Zn、Mn、Mo、Co、Ni、Si、Zr、B及びMgからなる群から選択される一種以上の元素の合計の濃度が高い場合(例えば301質量ppm以上)、銅箔の強度がより高くなるため有効である。また、In、Au、Pd、Ag、Cr、Fe、P、Ti、Sn、Zn、Mn、Mo、Co、Ni、Si、Zr、B及びMgからなる群から選択される一種以上の元素の合計の濃度が低い場合(例えば300質量ppm以下)、屈曲性に優れるため有効である。
<Copper foil>
There is no restriction | limiting in particular in the form of the copper foil which can be used for this invention, A well-known copper foil can be used. Typically, the copper foil used in the present invention may be a copper foil formed by dry plating or wet plating, an electrolytic copper foil, or a rolled copper foil. In general, the electrolytic copper foil is produced by electrolytically depositing copper on a titanium or stainless steel drum from a copper sulfate plating bath. Moreover, a rolled copper foil is manufactured by repeating plastic working and heat treatment with a rolling roll. Rolled copper foil is often used for applications that require flexibility. When using the above-mentioned copper foil, for example, rolled copper foil, after manufacturing copper foil after rolling etc., the copper foil which annealed (annealed) can also be used. A rolled copper foil subjected to an annealing treatment is preferable because the bending resistance and the like are improved.
Copper foil materials include tough pitch copper (JIS H3100 alloy number C1100), oxygen-free copper (JIS H3100 alloy number C1020 or JIS H3510 alloy number C1011), phosphorous deoxidized copper (JIS H3100 alloy number C1201, C1220 or C1221), and electric copper. In addition to high-purity copper, for example, Sn-containing copper, Ag-containing copper, the above-described high-purity copper, In, Au, Pd, Ag, Cr, Fe, P, Ti, Sn, Zn, Mn, Mo, Co, Copper alloys such as a copper alloy added with one or more selected from the group consisting of Ni, Si, Zr, B and / or Mg, and a Corson copper alloy added with Ni, Si and the like can also be used. Moreover, the copper foil and copper alloy foil which have a well-known composition can also be used. In addition, when the term “copper foil” is used alone in this specification, a copper alloy foil is also included. As the copper foil material, the above-described high-purity copper is made of In, Au, Pd, Ag, Cr, Fe, P, Ti, Sn, Zn, Mn, Mo, Co, Ni, Si, Zr, B, and Mg. One or more selected from the group consisting of 5 mass ppm or more, preferably 10 mass ppm or more, preferably 15 mass ppm or more, preferably 20 mass ppm or more, preferably 25 mass ppm or more, preferably 30 mass ppm or more. , Preferably 35 mass ppm or more, preferably 40 mass ppm or more, preferably 45 mass ppm or more, preferably 50 mass ppm or more, preferably 301 mass ppm or more, preferably 310 mass ppm or more, preferably 350 mass ppm or more, Preferably 380 ppm by mass or more, preferably 400 ppm by mass or more, preferably 500 ppm by mass or more It is also possible to use a copper alloy. As the copper foil material, the above-described high-purity copper is made of In, Au, Pd, Ag, Cr, Fe, P, Ti, Sn, Zn, Mn, Mo, Co, Ni, Si, Zr, B, and Mg. One or more selected from the group consisting of 50% by mass or less, preferably 40% by mass or less, preferably 30% by mass or less, preferably 20% by mass or less, preferably 10% by mass or less, preferably 5% by mass or less. 1 mass% or less, preferably 0.8 mass% or less, preferably 0.6 mass% or less, preferably 0.5 mass% or less, preferably 0.3 mass% or less, preferably 0.28 mass%. % Or less, preferably 0.25 mass% or less, preferably 0.23 mass% or less, preferably 0.20 mass% or less, preferably 0.17 mass% or less, preferably 0.15 mass% or less, preferably 300 mass p m it is possible to use the added copper alloy below. Selected from the group consisting of In, Au, Pd, Ag, Cr, Fe, P, Ti, Sn, Zn, Mn, Mo, Co, Ni, Si, Zr, B and Mg added to the above-described high purity copper When the total concentration of one or more elements is high (for example, 301 mass ppm or more), the strength of the copper foil becomes higher, which is effective. Also, the sum of one or more elements selected from the group consisting of In, Au, Pd, Ag, Cr, Fe, P, Ti, Sn, Zn, Mn, Mo, Co, Ni, Si, Zr, B, and Mg When the concentration of is low (for example, 300 mass ppm or less), it is effective because it has excellent flexibility.
<表面処理層>
表面処理層は一次粒子層と二次粒子層とを銅箔側からこの順に有する。表面処理層は一次粒子層と二次粒子層とを銅箔側からこの順に有することで、粗化粒子の脱落を原因とする粉落ちが低減する。また、表面処理層は一次粒子層と二次粒子層とを銅箔側からこの順に有することで、銅箔と活物質との密着性が良好になるという効果を有する。これは、一次粒子層と二次粒子層とを設けることで、粗化粒子が折れにくくなるためと推定される。また、表面処理層は一次粒子層と二次粒子層とを銅箔側からこの順に有することで、銅箔の耐熱性が向上する。一次粒子層及び二次粒子層は、電気めっき層により形成することが可能である。この二次粒子の特徴は、前記一次粒子の上に成長した1又は複数個の粒子である。または二次粒子層は前記一次粒子の上に成長した正常めっき層である。二次粒子は樹枝状の形状を有してもよい。すなわち、本明細書において用語「二次粒子層」を用いた場合には、被せめっき等の正常めっき層も含まれるものとする。また、二次粒子層は粗化粒子により形成される層を一層以上有する層であってもよく、正常めっき層を一層以上有する層であってもよく、粗化粒子により形成される層と正常めっき層とをそれぞれ一層以上有する層であってもよい。なお、表面処理層は一次粒子層や二次粒子層以外の一つまたは複数の他の層を有しても良い。なお、正常めっきとは、限界電流密度以下の電流密度の条件で行うめっきを意味する。
なお、一次粒子層とは、銅箔の上に直接形成されている粗化粒子と、当該粗化粒子の上に積み重なっている粗化粒子であって、銅箔の上に直接形成されている粗化粒子と組成が同様であるか、銅箔の上に直接形成されている粗化粒子が含有する元素と同じ元素を有する粗化粒子を含む層とする。二次粒子層とは、一次粒子層に含まれる粗化粒子の上に形成されている粗化粒子であって、一次粒子層を形成する粗化粒子とは組成が異なるか、または、一次粒子層を形成する粗化粒子が含まない元素を含む粗化粒子を含む層とする。
また、上述の一次粒子および/または二次粒子を構成する元素の有無、および/または、当該元素の濃度若しくは付着量を測定することができない場合には、一次粒子及び二次粒子は、例えば走査型電子顕微鏡写真で観察した際に、重なって見える粒子であって銅箔側(下方)に存在する粒子、および、重なっていない粒子を一次粒子とし、重なって見える粒子であって他の粒子の上に存在する粒子を二次粒子と判定することができる。なお、銅箔の上に銅などの下地めっき層(正常めっき層)が設けられている場合には、前述の「銅箔の上に直接形成されている粗化粒子」は、当該下地めっき層の上に直接形成されている粗化粒子も含むとする。
<Surface treatment layer>
The surface treatment layer has a primary particle layer and a secondary particle layer in this order from the copper foil side. The surface treatment layer has a primary particle layer and a secondary particle layer in this order from the copper foil side, so that powder falling due to falling off of the roughened particles is reduced. Moreover, the surface treatment layer has an effect that the adhesion between the copper foil and the active material is improved by having the primary particle layer and the secondary particle layer in this order from the copper foil side. This is presumably because the roughened particles are less likely to break by providing the primary particle layer and the secondary particle layer. Moreover, the surface treatment layer has a primary particle layer and a secondary particle layer in this order from the copper foil side, whereby the heat resistance of the copper foil is improved. The primary particle layer and the secondary particle layer can be formed by an electroplating layer. The secondary particles are characterized by one or more particles grown on the primary particles. Alternatively, the secondary particle layer is a normal plating layer grown on the primary particles. The secondary particles may have a dendritic shape. That is, in the present specification, when the term “secondary particle layer” is used, a normal plating layer such as overlay plating is also included. Further, the secondary particle layer may be a layer having one or more layers formed of roughened particles, or may be a layer having one or more normal plating layers, and is normal with a layer formed of roughened particles. A layer having one or more plating layers may be used. The surface treatment layer may have one or a plurality of other layers other than the primary particle layer and the secondary particle layer. In addition, normal plating means plating performed under conditions of current density equal to or lower than the limit current density.
The primary particle layer is a roughened particle directly formed on the copper foil and a roughened particle stacked on the roughened particle, and is directly formed on the copper foil. A layer containing roughened particles having the same composition as the roughened particles or having the same elements as the elements contained in the roughened particles directly formed on the copper foil is used. The secondary particle layer is a roughened particle formed on the roughened particles contained in the primary particle layer and has a composition different from that of the roughened particles forming the primary particle layer or the primary particles. A layer containing roughened particles containing an element not included in the roughened particles forming the layer is used.
Further, when the presence or absence of the elements constituting the primary particles and / or the secondary particles and / or the concentration or adhesion amount of the elements cannot be measured, the primary particles and the secondary particles are scanned, for example. When observed with a scanning electron micrograph, particles that appear to overlap and exist on the copper foil side (downward), and non-overlapping particles are primary particles that appear to overlap and other particles The particles present above can be determined as secondary particles. In addition, when the base plating layer (normal plating layer) such as copper is provided on the copper foil, the above-mentioned “roughened particles directly formed on the copper foil” It also includes roughened particles that are formed directly on the surface.
本発明の電池用表面処理銅箔は、表面処理層表面をJIS B0601 1994に準拠して、波長405nmのレーザー顕微鏡を用いて測定したときの十点平均粗さRzが1.8μm以上である。Rzが1.8μm未満であれば、図1の概念図で示すように、銅箔上の粗化粒子は細長い樹枝状に分布し、この細長い樹枝状の粒子は、外力により樹枝の一部が折れ易く、又は根元から脱落するため、活物質との密着性が良好ではない。一方、Rzが1.8μm以上であれば、図2の概念図のように、鋭い立ち上がりがなくなり、丸みを帯びた形状の粒子が成長するため、樹枝が折れにくく、根元からの脱落もしにくい。その結果、活物質との密着性が向上する。この観点から、十点平均粗さRzは、より好ましくは 1.9μm以上、より好ましくは2.0μm以上、更により好ましくは2.1μm以上、更により好ましくは2.2μm以上、更により好ましくは2.3μm以上、更により好ましくは2.35μm以上である。十点平均粗さRzの上限は特に限定する必要はないが、典型的には例えば10μm以下、好ましくは8μm以下、更に好ましくは5μm以下、更に好ましくは3.30μm以下、更に好ましくは3.20μm以下、更に好ましくは3.10μm以下、更に好ましくは3.05μm以下、更に好ましくは3μm以下、更に好ましくは2.95μm以下、更に好ましくは2.90μm以下、更に好ましくは2.85μm以下、更に好ましくは2.80μm以下である。Rzが3μm以下等ある程度小さい場合、粗化粒子がより脱落しにくくなり活物質との密着性がより良好になっていると推定している。なお、表面処理層が銅箔の両面に存在する場合、一方の十点平均粗さRzが上記範囲内であれば本発明の効果を奏するので、一方の十点平均粗さRzを上記範囲内とすればよく、両方の十点平均粗さRzを上記範囲内としてもよい。
なお、前述の「表面処理層表面」とは、電池用表面処理銅箔が一次粒子層、二次粒子層、耐熱層、防錆槽、クロメート処理層、シランカップリング処理層、めっき層など複数の層を有する場合には当該複数の層の最外層の表面を意味する。
The surface-treated copper foil for a battery of the present invention has a 10-point average roughness Rz of 1.8 μm or more when the surface treatment layer surface is measured using a laser microscope with a wavelength of 405 nm in accordance with JIS B0601 1994. If Rz is less than 1.8 μm, as shown in the conceptual diagram of FIG. 1, the roughened particles on the copper foil are distributed in the shape of elongated dendrites. Since it is easy to break or falls off from the root, adhesion to the active material is not good. On the other hand, when Rz is 1.8 μm or more, as shown in the conceptual diagram of FIG. 2, sharp rising does not occur and rounded particles grow, so that the branches are difficult to break and fall off from the root. As a result, the adhesion with the active material is improved. In this respect, the ten-point average roughness Rz is more preferably 1.9 μm or more, more preferably 2.0 μm or more, still more preferably 2.1 μm or more, still more preferably 2.2 μm or more, and even more preferably It is 2.3 μm or more, and more preferably 2.35 μm or more. The upper limit of the ten-point average roughness Rz is not particularly limited, but is typically, for example, 10 μm or less, preferably 8 μm or less, more preferably 5 μm or less, more preferably 3.30 μm or less, and further preferably 3.20 μm. Or less, more preferably 3.10 μm or less, more preferably 3.05 μm or less, further preferably 3 μm or less, further preferably 2.95 μm or less, more preferably 2.90 μm or less, still more preferably 2.85 μm or less, and further preferably Is 2.80 μm or less. When Rz is small to some extent such as 3 μm or less, it is presumed that the roughened particles are more difficult to fall off and the adhesion to the active material is better. In addition, when the surface treatment layer exists on both surfaces of the copper foil, the effect of the present invention is exhibited if one of the ten-point average roughness Rz is within the above range. Therefore, the one ten-point average roughness Rz is within the above range. The ten-point average roughness Rz may be within the above range.
In addition, the above-mentioned “surface treatment layer surface” means that the surface treatment copper foil for the battery includes a primary particle layer, a secondary particle layer, a heat-resistant layer, a rust prevention tank, a chromate treatment layer, a silane coupling treatment layer, a plating layer, and the like. In the case of having a plurality of layers, it means the surface of the outermost layer of the plurality of layers.
また、前記同様の観点から、本発明の電池用表面処理銅箔は、表面処理層表面をJIS B0601 1994に準拠して、波長405nmのレーザー顕微鏡を用いて測定したときの算術平均粗さRaを0.26μm以上とすることが好ましい。かかる算術平均粗さRaは、より好ましくは0.28μm以上、より好ましくは0.30μm以上、より好ましくは0.32μm以上、より好ましくは0.34μm以上、より好ましくは0.36μm以上、より好ましくは0.38μm以上、更により好ましくは0.40μm以上である。算術平均粗さRaの上限は特に限定する必要はないが、典型的には例えば5.0μm以下、好ましくは4.5μm以下、更に好ましくは4.0μm以下、更に好ましくは3.5μm以下、更に好ましくは3.0μm以下、更に好ましくは2.5μm以下、更に好ましくは2.0μm以下、更に好ましくは1.5μm以下、更に好ましくは1.0μm以下、更に好ましくは0.5μm以下、更に好ましくは0.45μm以下、更に好ましくは0.44μm以下、更に好ましくは0.41μm以下、更に好ましくは0.40μm以下である。なお、表面処理層が銅箔の両面に存在する場合、一方の算術平均粗さRaが上記範囲内であれば本発明の効果を奏するので、一方の算術平均粗さRaを上記範囲内とすればよく、両方の算術平均粗さRaを上記範囲内としてもよい。 From the same viewpoint, the surface-treated copper foil for a battery of the present invention has an arithmetic average roughness Ra when the surface-treated layer surface is measured using a laser microscope with a wavelength of 405 nm in accordance with JIS B0601 1994. The thickness is preferably 0.26 μm or more. The arithmetic average roughness Ra is more preferably 0.28 μm or more, more preferably 0.30 μm or more, more preferably 0.32 μm or more, more preferably 0.34 μm or more, more preferably 0.36 μm or more, more preferably Is 0.38 μm or more, still more preferably 0.40 μm or more. The upper limit of the arithmetic average roughness Ra is not particularly limited, but typically, for example, 5.0 μm or less, preferably 4.5 μm or less, more preferably 4.0 μm or less, more preferably 3.5 μm or less, Preferably it is 3.0 μm or less, more preferably 2.5 μm or less, more preferably 2.0 μm or less, more preferably 1.5 μm or less, more preferably 1.0 μm or less, more preferably 0.5 μm or less, and further preferably It is 0.45 μm or less, more preferably 0.44 μm or less, further preferably 0.41 μm or less, and further preferably 0.40 μm or less. In addition, when the surface treatment layer exists on both surfaces of the copper foil, the effect of the present invention is exhibited if one arithmetic average roughness Ra is within the above range, so that one arithmetic average roughness Ra is within the above range. Both arithmetic mean roughness Ra may be within the above range.
前記一次粒子層の平均粒子径を0.1〜0.6μmとすることが好ましい。また、二次粒子層の平均粒子径を0.01〜0.45μmとすることが好ましい。ここで粒子径とは走査型電子顕微鏡にて銅箔の真上から写真撮影して粗化粒子を観察した場合に、当該粒子を取り囲む最小円の直径を意味する。また、平均粒子径とは複数の粗化粒子の粒子径の算術平均値を意味する。具体的には、前記一次粒子層の平均粒子径は、前述の走査型電子顕微鏡で撮影した写真において、横4μm×縦3μmの領域に存在する一次粒子層の粗化粒子の粒子径の算術平均値を意味する。また、前記二次粒子層の平均粒子径は、前述の走査型電子顕微鏡で撮影した写真において、横4μm×縦3μmの領域に存在する二次粒子層の粗化粒子の粒子径の算術平均値を意味する。
なお、一次粒子層の平均粒子径は、一次粒子層を形成する際に、使用するめっき液中の、めっきにより銅箔に付着する元素の濃度を低くするか、及び/又は、電流密度を高くするか、及び/又は、表面処理時間(めっきをする際の通電時間)を長くする、及び/又は、めっき回数を多くする、こと等により、大きくすることができる。また、一次粒子層の平均粒子径は、一次粒子層を形成する際に、使用するめっき液中の、めっきにより銅箔に付着する元素の濃度を高くするか、及び/又は、電流密度を低くするか、及び/又は、表面処理時間(めっきをする際の通電時間)を短くする、及び/又は、めっき回数を少なくする、こと等により、小さくすることができる。
また、二次粒子層の平均粒子径は、二次粒子層を形成する際に、使用するめっき液中の、めっきにより銅箔に付着する元素の濃度を低くするか、及び/又は、電流密度を高くするか、及び/又は、表面処理時間(めっきをする際の通電時間)を長くする、及び/又は、めっき回数を多くする、こと等により、大きくすることができる。また、二次粒子層の平均粒子径は、二次粒子層を形成する際に、使用するめっき液中の、めっきにより銅箔に付着する元素の濃度を高くするか、及び/又は、電流密度を低くするか、及び/又は、表面処理時間(めっきをする際の通電時間)を短くする、及び/又は、めっき回数を少なくする、こと等により、小さくすることができる。
The average particle diameter of the primary particle layer is preferably 0.1 to 0.6 μm. Moreover, it is preferable that the average particle diameter of a secondary particle layer shall be 0.01-0.45 micrometer. Here, the particle diameter means the diameter of the smallest circle surrounding the particles when the roughened particles are observed by taking a photograph from directly above the copper foil with a scanning electron microscope. Moreover, an average particle diameter means the arithmetic mean value of the particle diameter of several roughening particle | grains. Specifically, the average particle diameter of the primary particle layer is the arithmetic average of the particle diameters of the coarse particles of the primary particle layer present in the region of 4 μm wide × 3 μm long in the photograph taken with the scanning electron microscope. Mean value. The average particle size of the secondary particle layer is the arithmetic average value of the particle size of the coarse particles of the secondary particle layer existing in the region of 4 μm wide × 3 μm long in the photograph taken with the scanning electron microscope. Means.
The average particle size of the primary particle layer is such that when the primary particle layer is formed, the concentration of the element attached to the copper foil by plating in the plating solution used is lowered and / or the current density is increased. It can be increased by increasing the surface treatment time (energization time during plating) and / or increasing the number of times of plating. The average particle size of the primary particle layer is such that when forming the primary particle layer, the concentration of the element attached to the copper foil by plating in the plating solution used is increased and / or the current density is decreased. Or / and shortening the surface treatment time (energization time for plating) and / or reducing the number of times of plating.
In addition, the average particle diameter of the secondary particle layer is determined by reducing the concentration of the element attached to the copper foil by plating in the plating solution used when forming the secondary particle layer, and / or the current density. Can be increased by increasing the surface treatment time (or energizing time during plating) and / or increasing the number of times of plating. The average particle size of the secondary particle layer is determined by increasing the concentration of elements attached to the copper foil by plating in the plating solution used when forming the secondary particle layer and / or current density. And / or shortening the surface treatment time (energization time for plating) and / or reducing the number of times of plating.
本発明の電池用表面処理銅箔は、表面処理層における一次粒子層はCu、W、Ti、As、V、Mo、Ni、Co、Cr、Zn、PおよびSnからなる群から選択される一種または二種以上の元素を有することができる。表面処理層における一次粒子層はCu、W、Ti、As、CrおよびPからなる群から選択される一種以上の元素を有することが好ましい。表面処理層における一次粒子層はCu、W、AsおよびPからなる群から選択される一種以上の元素を有することが好ましい。粉落ちをより防止しやすくなるためである。また、二次粒子層についても、Cu、W、Ti、As、V、Mo、Ni、Co、Cr、Zn、PおよびSnからなる群から選択される一種または二種以上の元素を有することができる。そして、前述の一次粒子層および二次粒子層に含まれるCu、W、Ti、As、V、Mo、Ni、Co、Cr、Zn、PおよびSnからなる群から選択される一種以上の元素の合計付着量は、例えば100μg/dm2以上とすることができる。合計付着量の上限も特に制限はないが、例えば10000μg/dm2以下とすることができる。また、前述の一次粒子層および二次粒子層に含まれるCu、W、Ti、As、V、Mo、Ni、Co、Cr、Zn、PおよびSnからなる群から選択される一種または二種以上の元素の合計付着量は、例えば100μg/dm2以上とすることができる。合計付着量の上限も特に制限はないが、例えば10000μg/dm2以下とすることができる。 In the surface-treated copper foil for a battery of the present invention, the primary particle layer in the surface-treated layer is a kind selected from the group consisting of Cu, W, Ti, As, V, Mo, Ni, Co, Cr, Zn, P, and Sn. Or it can have 2 or more types of elements. The primary particle layer in the surface treatment layer preferably has one or more elements selected from the group consisting of Cu, W, Ti, As, Cr and P. The primary particle layer in the surface treatment layer preferably has one or more elements selected from the group consisting of Cu, W, As and P. This is because it becomes easier to prevent powder falling. The secondary particle layer also has one or more elements selected from the group consisting of Cu, W, Ti, As, V, Mo, Ni, Co, Cr, Zn, P and Sn. it can. And one or more elements selected from the group consisting of Cu, W, Ti, As, V, Mo, Ni, Co, Cr, Zn, P and Sn contained in the primary particle layer and the secondary particle layer. The total adhesion amount can be, for example, 100 μg / dm 2 or more. The upper limit of the total adhesion amount is not particularly limited, but can be, for example, 10,000 μg / dm 2 or less. One or more selected from the group consisting of Cu, W, Ti, As, V, Mo, Ni, Co, Cr, Zn, P, and Sn contained in the primary particle layer and the secondary particle layer described above. The total adhesion amount of these elements can be, for example, 100 μg / dm 2 or more. The upper limit of the total adhesion amount is not particularly limited, but can be, for example, 10,000 μg / dm 2 or less.
電池容量向上の観点から、電極活物質は単純なカーボン系活物質から、シリコン系や複数種を混合した複合系活物質が検討されている。このようなシリコン系活物質を使用する場合には、ポリイミド系バインダーが使用されることがあり、接合には300℃以上の加熱が必要となる。従って、活物質との密着性が良好であれば本発明の目的を達成できるが、300℃以上の加熱後も銅箔表面の酸化変色が生じない耐熱特性も有する二次電池集電体用の銅箔であることがより好ましい。上記Cu、W、Ti、As、V、Mo、Ni、Co、Cr、Zn、PおよびSnからなる群から一種または二種以上の元素を選択して、上記付着量に従い二次粒子層を形成することにより、上記耐熱特性の向上が可能である。 From the viewpoint of improving battery capacity, electrode active materials have been studied from simple carbon-based active materials to silicon-based and composite active materials in which a plurality of types are mixed. When such a silicon-based active material is used, a polyimide-based binder may be used, and heating at 300 ° C. or higher is required for bonding. Therefore, if the adhesiveness with the active material is good, the object of the present invention can be achieved, but for a secondary battery current collector that has a heat resistance property that does not cause oxidation discoloration of the copper foil surface even after heating at 300 ° C. or higher. More preferably, it is a copper foil. Select one or more elements from the group consisting of Cu, W, Ti, As, V, Mo, Ni, Co, Cr, Zn, P and Sn, and form a secondary particle layer according to the amount of adhesion. By doing so, the above heat resistance characteristics can be improved.
本発明の電池用表面処理銅箔の表面処理層はNiを含まない場合か、または、表面処理層がNiを含む場合がある。表面処理層がNiを含む場合には、表面処理層におけるNiの付着量は100μg/dm2以上であることが好ましい。当該Niの付着量が100μg/dm2を下回ると、耐熱性が著しく悪化するという問題が生じる場合がある。表面処理層がNiを含む場合には、表面処理層におけるNiの付着量は4500μg/dm2以下であることが好ましい。4500μg/dm2を超えると、Ni膜厚が厚くなることで、電気抵抗値が上昇して、集電体用銅箔として電気特性が低下するという問題が生じるおそれがある。当該Niの付着量は、より好ましくは200μg/dm2以上、更により好ましくは300μg/dm2以上、更により好ましくは400μg/dm2以上である。また、当該Niの付着量は、より好ましくは4400μg/dm2以下、更により好ましくは4300μg/dm2以下、更により好ましくは4200μg/dm2以下、更により好ましくは4100μg/dm2以下、更により好ましくは4000μg/dm2以下、更により好ましくは3950μg/dm2以下である。なお、表面処理層がNiを含む場合、Niを含まない場合と比較して表面処理銅箔の耐薬品性が向上するという効果を奏する場合がある。 The surface treatment layer of the surface-treated copper foil for a battery of the present invention may not contain Ni or the surface treatment layer may contain Ni. When the surface treatment layer contains Ni, the adhesion amount of Ni in the surface treatment layer is preferably 100 μg / dm 2 or more. When the adhesion amount of Ni is less than 100 μg / dm 2 , there may be a problem that the heat resistance is remarkably deteriorated. When the surface treatment layer contains Ni, the adhesion amount of Ni in the surface treatment layer is preferably 4500 μg / dm 2 or less. If it exceeds 4500 μg / dm 2 , the Ni film thickness is increased, so that there is a possibility that the electrical resistance value increases and the electrical characteristics of the current collector copper foil deteriorate. The adhesion amount of Ni is more preferably 200 μg / dm 2 or more, still more preferably 300 μg / dm 2 or more, and even more preferably 400 μg / dm 2 or more. The coating weight of the Ni is more preferably 4400μg / dm 2 or less, still more preferably from 4300μg / dm 2 or less, even more preferably 4200μg / dm 2 or less, even more preferably 4100μg / dm 2 or less, even more Preferably it is 4000 μg / dm 2 or less, and more preferably 3950 μg / dm 2 or less. In addition, when a surface treatment layer contains Ni, there exists a case where there exists an effect that the chemical resistance of a surface treatment copper foil improves compared with the case where it does not contain Ni.
本発明の電池用表面処理銅箔の表面処理層はCoを含まない場合か、または、表面処理層がCoを含む場合がある。表面処理層がCoを含む場合には、表面処理層におけるCoの付着量は100μg/dm2以上であることが好ましい。当該Coの付着量が100μg/dm2を下回ると、耐熱性が著しく悪化するという問題が生じる場合がある。また、表面処理層がCoを含む場合には、表面処理層におけるCoの付着量は6000μg/dm2以下であることが好ましい。6000μg/dm2を超えると、Co膜厚が厚くなることで、磁性が発現して、電池用銅箔、特に集電体用銅箔として電気特性が劣るという問題が生じるおそれがある。当該Coの付着量は、より好ましくは200μg/dm2以上、より好ましくは300μg/dm2以上、より好ましくは400μg/dm2以上、より好ましくは500μg/dm2以上、より好ましくは600μg/dm2以上、より好ましくは700μg/dm2以上、より好ましくは800μg/dm2以上、より好ましくは900μg/dm2以上、より好ましくは1000μg/dm2以上である。また、当該Coの付着量は、より好ましくは5500μg/dm2以下、より好ましくは5000μg/dm2以下、より好ましくは4500μg/dm2以下、より好ましくは4300μg/dm2以下、より好ましくは4200μg/dm2以下、より好ましくは4100μg/dm2以下、より好ましくは4000μg/dm2以下、より好ましくは3950μg/dm2以下である。なお、表面処理層がCoを含む場合、Coを含まない場合と比較して表面処理銅箔の耐候性が向上するという効果を奏する場合がある。 The surface treatment layer of the surface-treated copper foil for a battery of the present invention may not contain Co, or the surface treatment layer may contain Co. When the surface treatment layer contains Co, the amount of Co deposited on the surface treatment layer is preferably 100 μg / dm 2 or more. When the adhesion amount of Co is less than 100 μg / dm 2 , there may be a problem that heat resistance is remarkably deteriorated. When the surface treatment layer contains Co, the amount of Co deposited on the surface treatment layer is preferably 6000 μg / dm 2 or less. If it exceeds 6000 μg / dm 2 , the Co film thickness is increased, and thus magnetism is exhibited, which may cause a problem that the electrical characteristics are inferior as a copper foil for a battery, particularly as a copper foil for a current collector. The adhesion amount of Co is more preferably 200 μg / dm 2 or more, more preferably 300 μg / dm 2 or more, more preferably 400 μg / dm 2 or more, more preferably 500 μg / dm 2 or more, more preferably 600 μg / dm 2. or more, more preferably 700 [mu] g / dm 2 or more, more preferably 800 [mu] g / dm 2 or more, more preferably 900 [mu] g / dm 2 or more, more preferably 1000 [mu] g / dm 2 or more. Further, the adhesion amount of the Co is more preferably 5500μg / dm 2 or less, more preferably 5000 [mu] g / dm 2 or less, more preferably 4500μg / dm 2 or less, more preferably 4300μg / dm 2 or less, more preferably 4200Myug / dm 2 or less, more preferably 4100 μg / dm 2 or less, more preferably 4000 μg / dm 2 or less, more preferably 3950 μg / dm 2 or less. In addition, when a surface treatment layer contains Co, there exists a case where there exists an effect that the weather resistance of a surface treatment copper foil improves compared with the case where Co is not contained.
なお、本発明において、表面処理層におけるCu、W、Ti、As、V、Mo、Ni、Co、Cr、Zn、Sn、P等の元素の付着量を規定しているが、一次粒子層及び二次粒子層を含む表面処理層に存在する元素の付着量の総量を規定するものである。また、これらの表面処理層が銅箔の両方の面に存在する場合には、一方の面の表面処理層における規定であり、両方の面に形成された表面処理層に含有される元素(例えばNi等)の合計値ではない。 In the present invention, the adhesion amount of elements such as Cu, W, Ti, As, V, Mo, Ni, Co, Cr, Zn, Sn, and P in the surface treatment layer is defined. It defines the total amount of attached elements present in the surface treatment layer including the secondary particle layer. Moreover, when these surface treatment layers exist in both surfaces of copper foil, it is prescription | regulation in the surface treatment layer of one surface, and the element contained in the surface treatment layer formed in both surfaces (for example, It is not the total value of Ni and the like.
本発明の電池用表面処理銅箔の表面処理層は、Cu、W、Ti、As、V、Mo、Ni、Co、Cr、Zn、Sn、P等の元素の付着量が前記範囲内であれば、その種類及び付着量を必要に応じて変更することができるが、活物質薄膜との密着性をさらに向上させる観点から、一次粒子層がCuからなることが好ましい。ここで、「一次粒子層がCuからなる」ことは、「一次粒子層がCuのみを含む」こと、及び、「一次粒子層がCuと不可避的不純物のみを含む」ことを含む概念である。また、表面処理銅箔の耐熱性を向上させる観点から、二次粒子層がCu、Co、Niからなることが好ましい。ここで、「二次粒子層がCu、Co、Niからなる」ことは、「二次粒子層がCu、Co及びNiのみを含む」こと、及び、「二次粒子層がCu、Co及びNiと不可避的不純物のみを含む」ことを含む概念である。 The surface treatment layer of the surface-treated copper foil for a battery of the present invention has an adhesion amount of elements such as Cu, W, Ti, As, V, Mo, Ni, Co, Cr, Zn, Sn, and P within the above range. For example, the type and amount of adhesion can be changed as necessary, but the primary particle layer is preferably made of Cu from the viewpoint of further improving the adhesion to the active material thin film. Here, “the primary particle layer is made of Cu” is a concept including “the primary particle layer contains only Cu” and “the primary particle layer contains only Cu and inevitable impurities”. Moreover, it is preferable that a secondary particle layer consists of Cu, Co, and Ni from a viewpoint of improving the heat resistance of surface-treated copper foil. Here, “the secondary particle layer is made of Cu, Co, Ni” means “the secondary particle layer contains only Cu, Co and Ni” and “the secondary particle layer is Cu, Co and Ni”. And “contains only inevitable impurities”.
なお、表面処理層が含有する元素の付着量は、表面処理層を形成する際に使用する表面処理液中の当該元素の濃度を高くするか、及び/又は、表面処理がめっきの場合には、電流密度を高くするか、及び/又は、表面処理時間(めっきをする際の通電時間)を長くする、こと等により、多くすることができる。また、表面処理層が含有する元素の付着量は、表面処理層を形成する際に使用する表面処理液中の当該元素の濃度を低くするか、及び/又は、表面処理がめっきの場合には、電流密度を低くするか、及び/又は、表面処理時間(めっきをする際の通電時間)を短くする、こと等により、少なくすることができる。 In addition, the adhesion amount of the element contained in the surface treatment layer is to increase the concentration of the element in the surface treatment liquid used when forming the surface treatment layer and / or when the surface treatment is plating. It can be increased by increasing the current density and / or increasing the surface treatment time (the energization time during plating). In addition, the adhesion amount of the element contained in the surface treatment layer is such that the concentration of the element in the surface treatment liquid used when forming the surface treatment layer is lowered and / or when the surface treatment is plating. It can be reduced by reducing the current density and / or shortening the surface treatment time (energization time for plating).
<一次粒子層、二次粒子層の形成条件>
本発明の電池用表面処理銅箔の表面処理層は、銅箔の表面側から一次粒子層及び二次粒子層を順に形成する。一次粒子層及び二次粒子層は、銅箔の表面側から直接形成してもよく、銅箔の表面側に下地めっき層を形成し、次に一次粒子層及び二次粒子層を順に形成してもよい。前述の下地めっき層はCuめっき層であってもよい。一次粒子層、二次粒子層の形成条件を以下に示すが、これはあくまで好適な例を示すものであり、表面処理層表面をJIS B0601 1994に準拠して、波長405nmのレーザー顕微鏡を用いて測定したときの十点平均粗さRzが1.8μm以上であれば、下記に表示する以外のめっき条件であることを何ら妨げるものではない。
なお、表面処理層表面をJIS B0601 1994に準拠して、波長405nmのレーザー顕微鏡を用いて測定したときの十点平均粗さRzは、一次粒子層、及び/又は、二次粒子層を形成する際に、使用するめっき液中の、めっきにより銅箔に付着する元素の濃度を低くするか、及び/又は、電流密度を高くするか、及び/又は、表面処理時間(めっきをする際の通電時間)を長くする、及び/又は、めっき回数を多くする、こと等により、大きくすることができる。また、表面処理層表面をJIS B0601 1994に準拠して、波長405nmのレーザー顕微鏡を用いて測定したときの十点平均粗さRzは、一次粒子層、及び/又は、二次粒子層を形成する際に、使用する表面処理液中の、めっきにより銅箔に付着する元素の濃度を高くするか、及び/又は、電流密度を低くするか、及び/又は、表面処理時間(めっきをする際の通電時間)を短くする、こと等により、小さくすることができる。
また、表面処理層表面をJIS B0601 1994に準拠して、波長405nmのレーザー顕微鏡を用いて測定したときの算術平均粗さRaは、一次粒子層、及び/又は、二次粒子層を形成する際に、使用するめっき液中の、めっきにより銅箔に付着する元素の濃度を低くするか、及び/又は、電流密度を高くするか、及び/又は、表面処理時間(めっきをする際の通電時間)を長くする、こと等により、大きくすることができる。また、表面処理層表面をJIS B0601 1994に準拠して、波長405nmのレーザー顕微鏡を用いて測定したときの算術平均粗さRaは、一次粒子層、及び/又は、二次粒子層を形成する際に、使用するめっき液中の、めっきにより銅箔に付着する元素の濃度を高くするか、及び/又は、電流密度を低くするか、及び/又は、表面処理時間(めっきをする際の通電時間)を短くする、及び/又は、めっき回数を少なくする、こと等により、小さくすることができる。
<Formation conditions of primary particle layer and secondary particle layer>
The surface treatment layer of the surface-treated copper foil for a battery according to the present invention sequentially forms a primary particle layer and a secondary particle layer from the surface side of the copper foil. The primary particle layer and the secondary particle layer may be formed directly from the surface side of the copper foil. The base plating layer is formed on the surface side of the copper foil, and then the primary particle layer and the secondary particle layer are formed in order. May be. The aforementioned base plating layer may be a Cu plating layer. The formation conditions of the primary particle layer and the secondary particle layer are shown below, but this is only a preferable example, and the surface treatment layer surface is compliant with JIS B0601 1994 using a laser microscope with a wavelength of 405 nm. If the ten-point average roughness Rz when measured is 1.8 μm or more, it does not disturb the plating conditions other than those indicated below.
In addition, 10-point average roughness Rz when the surface treatment layer surface is measured using a laser microscope having a wavelength of 405 nm in accordance with JIS B0601 1994 forms a primary particle layer and / or a secondary particle layer. In the plating solution to be used, the concentration of the element attached to the copper foil by plating is lowered and / or the current density is increased and / or the surface treatment time (the energization during plating) The time can be increased by increasing the time) and / or increasing the number of times of plating. The 10-point average roughness Rz when the surface treatment layer surface is measured using a laser microscope having a wavelength of 405 nm in accordance with JIS B0601 1994 forms a primary particle layer and / or a secondary particle layer. In the surface treatment solution used, the concentration of the element attached to the copper foil by plating is increased and / or the current density is decreased and / or the surface treatment time (when plating is performed) The energization time can be shortened by shortening.
Further, the arithmetic average roughness Ra when the surface treatment layer surface is measured using a laser microscope with a wavelength of 405 nm in accordance with JIS B0601 1994 is used when forming the primary particle layer and / or the secondary particle layer. In addition, in the plating solution to be used, the concentration of the element adhering to the copper foil due to the plating is lowered and / or the current density is increased, and / or the surface treatment time (the energization time during plating) ) Can be increased by making it longer. Further, the arithmetic average roughness Ra when the surface treatment layer surface is measured using a laser microscope with a wavelength of 405 nm in accordance with JIS B0601 1994 is used when forming the primary particle layer and / or the secondary particle layer. In addition, in the plating solution used, the concentration of the element attached to the copper foil by plating is increased and / or the current density is decreased, and / or the surface treatment time (the energization time during plating) ) Can be shortened and / or the number of times of plating can be reduced.
・一次粒子層
一次粒子めっき液(A)で処理した後、一次粒子めっき液(B)で処理する場合は以下の条件で一次粒子層を形成することが可能である。
(一次粒子めっき液(A)による処理)
<電解液組成>
銅:5〜15g/L
硫酸:70〜80g/L
<製造条件>
電流密度:40〜60A/dm2
電解液温度:25〜35℃
電解時間:0.5〜1.6秒
(一次粒子めっき液(B)による処理)
<電解液組成>
銅:20〜50g/L
硫酸:60〜100g/L
<製造条件>
電流密度:4〜10A/dm2
電解液温度:35〜55℃
電解時間:1.4〜2.5秒
-Primary particle layer After processing with a primary particle plating solution (A), when processing with a primary particle plating solution (B), it is possible to form a primary particle layer on the following conditions.
(Treatment with primary particle plating solution (A))
<Electrolyte composition>
Copper: 5-15g / L
Sulfuric acid: 70-80g / L
<Production conditions>
Current density: 40-60 A / dm 2
Electrolyte temperature: 25-35 ° C
Electrolysis time: 0.5 to 1.6 seconds (treatment with primary particle plating solution (B))
<Electrolyte composition>
Copper: 20-50 g / L
Sulfuric acid: 60-100 g / L
<Production conditions>
Current density: 4 to 10 A / dm 2
Electrolyte temperature: 35-55 ° C
Electrolysis time: 1.4 to 2.5 seconds
一次粒子めっき液(I)による処理のみで一次粒子層を形成する場合は以下の一次粒子めっき液(I)による処理1または、一次粒子めっき液(I)による処理2に記載の条件で実施することが可能である。
(一次粒子めっき液(I)による処理1)
<電解液組成>
銅:10〜45g/L
コバルト:5〜30g/L
ニッケル:5〜30g/L
pH:2.8〜3.2
<製造条件>
電流密度:30〜45A/dm2
電解液温度:30〜40℃
電解時間:0.3〜0.8秒
When the primary particle layer is formed only by the treatment with the primary particle plating solution (I), it is carried out under the conditions described in the following treatment 1 with the primary particle plating solution (I) or treatment 2 with the primary particle plating solution (I). It is possible.
(Treatment with primary particle plating solution (I) 1)
<Electrolyte composition>
Copper: 10-45 g / L
Cobalt: 5-30 g / L
Nickel: 5-30g / L
pH: 2.8-3.2
<Production conditions>
Current density: 30 to 45 A / dm 2
Electrolyte temperature: 30-40 ° C
Electrolysis time: 0.3 to 0.8 seconds
(一次粒子めっき液(I)による処理2)
<電解液組成>
銅:5〜15g/L
ニッケル:3〜30g/L
pH:2.6〜3.0
<製造条件>
電流密度:50〜70A/dm2
電解液温度:30〜40℃
電解時間:0.3〜0.9秒
(Treatment with primary particle plating solution (I) 2)
<Electrolyte composition>
Copper: 5-15g / L
Nickel: 3-30g / L
pH: 2.6-3.0
<Production conditions>
Current density: 50 to 70 A / dm 2
Electrolyte temperature: 30-40 ° C
Electrolysis time: 0.3 to 0.9 seconds
・二次粒子層
二次粒子層を形成する場合は、以下の二次粒子めっき液(I)、または、二次粒子めっき液(II)による処理で実施することが可能である。
(二次粒子めっき液(I)による処理)
<電解液組成>
銅:10〜15g/L
コバルト:5〜15g/L
ニッケル:5〜15g/L
pH:2.8〜3.2
<製造条件>
電流密度:20〜40A/dm2
電解液温度:33〜37℃
電解時間:0.5〜1.0秒
-Secondary particle layer When forming a secondary particle layer, it is possible to implement by the process by the following secondary particle plating solution (I) or secondary particle plating solution (II).
(Treatment with secondary particle plating solution (I))
<Electrolyte composition>
Copper: 10-15g / L
Cobalt: 5-15g / L
Nickel: 5-15g / L
pH: 2.8-3.2
<Production conditions>
Current density: 20 to 40 A / dm 2
Electrolyte temperature: 33-37 ° C
Electrolysis time: 0.5 to 1.0 seconds
(二次粒子めっき液(II)による処理)
<電解液組成>
銅:5〜12g/L
ニッケル:2〜11g/L
pH:2.8
<製造条件>
電流密度:55〜65A/dm2
電解液温度:35〜40℃
電解時間:0.3〜0.9秒
(Treatment with secondary particle plating solution (II))
<Electrolyte composition>
Copper: 5-12g / L
Nickel: 2-11g / L
pH: 2.8
<Production conditions>
Current density: 55 to 65 A / dm 2
Electrolyte temperature: 35-40 ° C
Electrolysis time: 0.3 to 0.9 seconds
<かぶせめっき>
二次粒子層の上に、かぶせめっきを行うことができる。かぶせめっきを形成することにより、耐熱性向上の効果が期待できる。かぶせめっきによって形成する層は、例えば、Zn−Cr合金層、Ni−Mo合金層、Zn層、Co−Mo合金層、Co−Ni合金層、Ni−W合金層、Ni−Zn合金層、Ni−P合金層、Ni−Fe合金層、Ni−Al合金層、Co−Zn合金層、Co−P合金層、Zn−Co合金層、Ni層、Co層、Cr層、Al層、Sn層、Sn−Ni層、Ni−Sn層またはZn−Ni合金層等のような、Zn、Cr、Ni、Fe、Ta、Cu、Al、P、W、Mn、Sn、As、Ti、Mo及びCo等からなる群から選択される一種の元素からなる金属層、または、Zn、Cr、Ni、Fe、Ta、Cu、Al、P、W、Mn、Sn、As、Ti、Mo及びCoからなる群から選択される2種または3種以上を含む合金層または前述の元素群から選択される2種または3種以上の元素からなる合金層が挙げられる。
かぶせめっきは、以下のかぶせめっき液等による処理を行うことで、または、これらを組み合わせることで実施することができる。また、湿式めっきで設けることができない金属層、および/または、合金層はスパッタリング、物理蒸着(PVD)、化学蒸着(CVD)等の乾式めっき法により設けることができる。
<Cover plating>
Cover plating can be performed on the secondary particle layer. The effect of improving heat resistance can be expected by forming the cover plating. The layer formed by covering plating is, for example, a Zn—Cr alloy layer, a Ni—Mo alloy layer, a Zn layer, a Co—Mo alloy layer, a Co—Ni alloy layer, a Ni—W alloy layer, a Ni—Zn alloy layer, Ni -P alloy layer, Ni-Fe alloy layer, Ni-Al alloy layer, Co-Zn alloy layer, Co-P alloy layer, Zn-Co alloy layer, Ni layer, Co layer, Cr layer, Al layer, Sn layer, Zn, Cr, Ni, Fe, Ta, Cu, Al, P, W, Mn, Sn, As, Ti, Mo, Co, etc., such as Sn—Ni layer, Ni—Sn layer or Zn—Ni alloy layer A metal layer composed of one element selected from the group consisting of: or a group consisting of Zn, Cr, Ni, Fe, Ta, Cu, Al, P, W, Mn, Sn, As, Ti, Mo and Co Alloy layer containing 2 or 3 or more selected elements or the aforementioned element group Alloy layer can be mentioned consists of two or more elements selected.
The cover plating can be performed by performing a treatment with the following cover plating solution or a combination thereof. In addition, the metal layer and / or the alloy layer that cannot be provided by wet plating can be provided by a dry plating method such as sputtering, physical vapor deposition (PVD), or chemical vapor deposition (CVD).
・かぶせめっき液による処理(1)Zn−Cr
液組成:重クロム酸カリウム1〜1g/L、Zn0.1〜5g/L
液温:40〜60℃
pH:0.5〜10
電流密度:0.01〜2.6A/dm2
通電時間:0.05〜30秒
・ Treatment with cover plating solution (1) Zn-Cr
Liquid composition: potassium dichromate 1-1 g / L, Zn 0.1-5 g / L
Liquid temperature: 40-60 degreeC
pH: 0.5-10
Current density: 0.01 to 2.6 A / dm 2
Energizing time: 0.05-30 seconds
・かぶせめっき液による処理(2)Ni−Mo
液組成:硫酸ニッケル270〜280g/L、塩化ニッケル35〜45g/L、酢酸ニッケル10〜20g/L、モリブデン酸ナトリウム1〜60g/L、クエン酸三ナトリウム10〜50g/L、ドデシル硫酸ナトリウム50〜90ppm
液温:20〜65℃
pH:4〜12
電流密度:0.5〜5A/dm2
通電時間:0.1〜5秒
・ Treatment with cover plating solution (2) Ni-Mo
Liquid composition: nickel sulfate 270-280 g / L, nickel chloride 35-45 g / L, nickel acetate 10-20 g / L, sodium molybdate 1-60 g / L, trisodium citrate 10-50 g / L, sodium dodecyl sulfate 50 ~ 90ppm
Liquid temperature: 20-65 degreeC
pH: 4-12
Current density: 0.5 to 5 A / dm 2
Energizing time: 0.1 to 5 seconds
・かぶせめっき液による処理(3)Zn
液組成:Zn1〜15g/L
液温:25〜50℃
pH:2〜6
電流密度:0.5〜5A/dm2
通電時間:0.01〜0.3秒
・ Treatment with cover plating solution (3) Zn
Liquid composition: Zn1-15g / L
Liquid temperature: 25-50 degreeC
pH: 2-6
Current density: 0.5 to 5 A / dm 2
Energizing time: 0.01 to 0.3 seconds
・かぶせめっき液による処理(4)Co−Mo
液組成:Co1〜20g/L、モリブデン酸ナトリウム1〜60g/L、クエン酸ナトリウム10〜110g/L
液温:25〜50℃
pH:5〜7
電流密度:1〜4A/dm2
通電時間:0.1〜5秒
・ Treatment with cover plating solution (4) Co-Mo
Liquid composition: Co 1-20 g / L, sodium molybdate 1-60 g / L, sodium citrate 10-110 g / L
Liquid temperature: 25-50 degreeC
pH: 5-7
Current density: 1-4 A / dm 2
Energizing time: 0.1 to 5 seconds
・かぶせめっき液による処理(5)Co−Ni
液組成:Co1〜20g/L、N1〜20g/L
液温:30〜80℃
pH:1.5〜3.5
電流密度:1〜20A/dm2
通電時間:0.1〜4秒
・ Treatment with cover plating solution (5) Co-Ni
Liquid composition: Co1-20g / L, N1-20g / L
Liquid temperature: 30-80 degreeC
pH: 1.5-3.5
Current density: 1 to 20 A / dm 2
Energizing time: 0.1 to 4 seconds
・かぶせめっき液による処理(6)Zn−Ni
液組成:Zn1〜30g/L、N1〜30g/L
液温:40〜50℃
pH:2〜5
電流密度:0.5〜5A/dm2
通電時間:0.01〜0.3秒
・ Treatment with cover plating solution (6) Zn-Ni
Liquid composition: Zn1-30 g / L, N1-30 g / L
Liquid temperature: 40-50 degreeC
pH: 2-5
Current density: 0.5 to 5 A / dm 2
Energizing time: 0.01 to 0.3 seconds
・かぶせめっき液による処理(7)Ni−W
液組成:Ni1〜30g/L、W1〜300mg/L
液温:30〜50℃
pH:2〜5
電流密度:0.1〜5A/dm2
通電時間:0.01〜0.3秒
・ Treatment with cover plating solution (7) Ni-W
Liquid composition: Ni1-30g / L, W1-300mg / L
Liquid temperature: 30-50 degreeC
pH: 2-5
Current density: 0.1 to 5 A / dm 2
Energizing time: 0.01 to 0.3 seconds
・かぶせめっき液による処理(8)Ni−P
液組成:Ni1〜30g/L、P1〜10g/L
液温:30〜50℃
pH:2〜5
電流密度:0.1〜5A/dm2
通電時間:0.01〜0.3秒
・ Treatment with cover plating solution (8) Ni-P
Liquid composition: Ni1-30g / L, P1-10g / L
Liquid temperature: 30-50 degreeC
pH: 2-5
Current density: 0.1 to 5 A / dm 2
Energizing time: 0.01 to 0.3 seconds
<その他の表面処理>
また、本発明の電池用表面処理銅箔の表面処理層は、二次粒子層または前述のかぶせめっき層の上にさらに耐熱層、防錆層、クロメート処理層、シランカップリング処理層、めっき層、樹脂層からなる群から選択された1種以上の層を有してもよい。なお、上述の耐熱層、防錆層、クロメート処理層、シランカップリング処理層、めっき層、樹脂層はそれぞれ複数の層を形成してもよい(例えば2層以上、3層以上など)。
<Other surface treatment>
In addition, the surface treatment layer of the surface-treated copper foil for a battery according to the present invention is further provided with a heat-resistant layer, a rust prevention layer, a chromate treatment layer, a silane coupling treatment layer, a plating layer on the secondary particle layer or the above-mentioned covering plating layer. One or more layers selected from the group consisting of resin layers may be included. The above heat-resistant layer, rust prevention layer, chromate treatment layer, silane coupling treatment layer, plating layer, and resin layer may each form a plurality of layers (for example, 2 layers or more, 3 layers or more, etc.).
耐熱層、防錆層としては公知の耐熱層、防錆層を用いることができる。例えば、耐熱層および/または防錆層はニッケル、亜鉛、錫、コバルト、モリブデン、銅、タングステン、リン、ヒ素、クロム、バナジウム、チタン、アルミニウム、金、銀、白金族元素、鉄、タンタルの群から選ばれる1種以上の元素を含む層であってもよく、ニッケル、亜鉛、錫、コバルト、モリブデン、銅、タングステン、リン、ヒ素、クロム、バナジウム、チタン、アルミニウム、金、銀、白金族元素、鉄、タンタルの群から選ばれる1種以上の元素からなる金属層または合金層であってもよい。また、耐熱層および/または防錆層は前述の元素を含む酸化物、窒化物、珪化物を含んでもよい。また、耐熱層および/または防錆層はニッケル−亜鉛合金を含む層であってもよい。また、耐熱層および/または防錆層はニッケル−亜鉛合金層であってもよい。前記ニッケル−亜鉛合金層は、不可避不純物を除き、ニッケルを50wt%〜99wt%、亜鉛を50wt%〜1wt%含有するものであってもよい。前記ニッケル−亜鉛合金層の亜鉛及びニッケルの合計付着量が5〜1000mg/m2、好ましくは10〜500mg/m2、好ましくは20〜100mg/m2であってもよい。また、前記ニッケル−亜鉛合金を含む層または前記ニッケル−亜鉛合金層のニッケルの付着量と亜鉛の付着量との比(=ニッケルの付着量/亜鉛の付着量)が1.5〜10であることが好ましい。また、前記ニッケル−亜鉛合金を含む層または前記ニッケル−亜鉛合金層のニッケルの付着量は0.5mg/m2〜500mg/m2であることが好ましく、1mg/m2〜50mg/m2であることがより好ましい。耐熱層および/または防錆層がニッケル−亜鉛合金を含む層である場合、スルーホールやビアホール等の内壁部がデスミア液と接触したときに銅箔と樹脂基板との界面がデスミア液に浸食されにくく、銅箔と樹脂基板との密着性が向上する。 As the heat-resistant layer and rust-proof layer, known heat-resistant layers and rust-proof layers can be used. For example, the heat-resistant layer and / or the anticorrosive layer is a group of nickel, zinc, tin, cobalt, molybdenum, copper, tungsten, phosphorus, arsenic, chromium, vanadium, titanium, aluminum, gold, silver, platinum group elements, iron, tantalum A layer containing one or more elements selected from nickel, zinc, tin, cobalt, molybdenum, copper, tungsten, phosphorus, arsenic, chromium, vanadium, titanium, aluminum, gold, silver, platinum group elements Further, it may be a metal layer or an alloy layer made of one or more elements selected from the group consisting of iron, tantalum and the like. Further, the heat-resistant layer and / or the rust-preventing layer may contain oxides, nitrides and silicides containing the above-mentioned elements. Further, the heat-resistant layer and / or the rust preventive layer may be a layer containing a nickel-zinc alloy. Further, the heat-resistant layer and / or the rust preventive layer may be a nickel-zinc alloy layer. The nickel-zinc alloy layer may contain 50 wt% to 99 wt% nickel and 50 wt% to 1 wt% zinc, excluding inevitable impurities. The total adhesion amount of zinc and nickel in the nickel-zinc alloy layer may be 5 to 1000 mg / m 2 , preferably 10 to 500 mg / m 2 , preferably 20 to 100 mg / m 2 . Further, the ratio of the nickel adhesion amount and the zinc adhesion amount of the layer containing the nickel-zinc alloy or the nickel-zinc alloy layer (= nickel adhesion amount / zinc adhesion amount) is 1.5 to 10. It is preferable. Further, the nickel - in adhesion amount of nickel in the zinc alloy layer is preferably from 0.5mg / m 2 ~500mg / m 2 , 1mg / m 2 ~50mg / m 2 - zinc alloy layer or the nickel containing More preferably. When the heat-resistant layer and / or rust prevention layer is a layer containing a nickel-zinc alloy, the interface between the copper foil and the resin substrate is eroded by the desmear liquid when the inner wall such as a through hole or via hole comes into contact with the desmear liquid. It is difficult to improve the adhesion between the copper foil and the resin substrate.
例えば耐熱層および/または防錆層は、付着量が1mg/m2〜100mg/m2、好ましくは5mg/m2〜50mg/m2のニッケルまたはニッケル合金層と、付着量が1mg/m2〜80mg/m2、好ましくは5mg/m2〜40mg/m2のスズ層とを順次積層したものであってもよく、前記ニッケル合金層はニッケル−モリブデン合金、ニッケル−亜鉛合金、ニッケル−モリブデン−コバルト合金、ニッケル−スズ合金のいずれか一種により構成されてもよい。 For example heat-resistant layer and / or anticorrosive layer has coating weight of 1 mg / m 2 -100 mg / m 2, preferably from 5 mg / m 2 and to 50 mg / m 2 of nickel or nickel alloy layer, the adhesion amount is 1 mg / m 2 to 80 mg / m 2, preferably it may be obtained by sequentially laminating a tin layer of 5mg / m 2 ~40mg / m 2 , wherein the nickel alloy layer is a nickel - molybdenum alloy, nickel - zinc alloys, nickel - molybdenum -You may be comprised by either 1 type of a cobalt alloy and a nickel- tin alloy.
本明細書において、クロメート処理層とは無水クロム酸、クロム酸、二クロム酸、クロム酸塩または二クロム酸塩を含む液で処理された層のことをいう。クロメート処理層はCo、Fe、Ni、Mo、Zn、Ta、Cu、Al、P、W、Sn、AsおよびTi等の元素(金属、合金、酸化物、窒化物、硫化物等どのような形態でもよい)を含んでもよい。クロメート処理層の具体例としては、無水クロム酸または二クロム酸カリウム水溶液で処理したクロメート処理層や、無水クロム酸または二クロム酸カリウムおよび亜鉛を含む処理液で処理したクロメート処理層等が挙げられる。 In the present specification, the chromate-treated layer refers to a layer treated with a liquid containing chromic anhydride, chromic acid, dichromic acid, chromate or dichromate. Chromate treatment layer is any element such as Co, Fe, Ni, Mo, Zn, Ta, Cu, Al, P, W, Sn, As and Ti (metal, alloy, oxide, nitride, sulfide, etc.) May be included). Specific examples of the chromate treatment layer include a chromate treatment layer treated with chromic anhydride or a potassium dichromate aqueous solution, a chromate treatment layer treated with a treatment solution containing anhydrous chromic acid or potassium dichromate and zinc, and the like. .
シランカップリング処理層は、公知のシランカップリング剤を使用して形成してもよく、エポキシ系シラン、アミノ系シラン、メタクリロキシ系シラン、メルカプト系シラン、ビニル系シラン、イミダゾール系シラン、トリアジン系シランなどのシランカップリング剤などを使用して形成してもよい。なお、このようなシランカップリング剤は、2種以上混合して使用してもよい。中でも、アミノ系シランカップリング剤又はエポキシ系シランカップリング剤を用いて形成したものであることが好ましい。 The silane coupling treatment layer may be formed using a known silane coupling agent, such as epoxy silane, amino silane, methacryloxy silane, mercapto silane, vinyl silane, imidazole silane, triazine silane. You may form using silane coupling agents, such as. In addition, you may use 2 or more types of such silane coupling agents in mixture. Especially, it is preferable to form using an amino-type silane coupling agent or an epoxy-type silane coupling agent.
また、銅箔、表面処理層、耐熱層、防錆層、シランカップリング処理層またはクロメート処理層の表面に、例えば国際公開番号WO2008/053878、特開2008−111169号、特許第5024930号、国際公開番号WO2006/028207、特許第4828427号、国際公開番号WO2006/134868、特許第5046927号、国際公開番号WO2007/105635、特許第5180815号、特開2013−19056号に記載の表面処理を行うことができる。 Further, on the surface of the copper foil, surface treatment layer, heat-resistant layer, rust prevention layer, silane coupling treatment layer or chromate treatment layer, for example, International Publication No. WO2008 / 053878, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2008-111169, Japanese Patent No. 5024930, International The surface treatment described in publication number WO2006 / 028207, patent 4828427, international publication number WO2006 / 134868, patent 5046927, international publication number WO2007 / 105635, patent 5180815, and JP2013-19056A may be performed. it can.
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。
<一次粒子層及び二次粒子層>
まず、表1の「銅箔基材の組成」の欄に記載の組成を有するインゴットを溶製し、このインゴットを900℃から熱間圧延し、厚さ10mmの板を得た。その後、冷間圧延と焼鈍を繰り返し、最終的に12μm厚の銅箔に冷間圧延し、圧延銅箔を得た。また実施例7の電解銅箔として厚み9μmのJX金属株式会社製HLP箔を用意した。
なお表1の「銅箔基材の組成」欄のTPCはタフピッチ銅(JIS H3100 合金番号C1100)、OFCは無酸素銅(JIS H3100 合金番号C1020)を意味する。すなわち例えば実施例2の「190ppmAg―TPC」はタフピッチ銅に190質量ppmのAgを添加したことを意味する。また、例えば実施例4の「1200ppmSn−OFC」は無酸素銅に1200質量ppmのSnを添加したことを意味する。
続いて、当該圧延銅箔の表面または当該電解銅箔のマット面(析出面、M面)側の表面を電解脱脂、水洗、酸洗を行った後、各銅箔基材の当該表面に、表1に示す条件で一次粒子層及び/又は二次粒子層を形成した。表1に「一次粒子層めっき電流条件A」及び「一次粒子層めっき電流条件B」が記載された実施例、比較例は、Aに記載されている条件でめっきを行った後に、Bに記載されている条件で更にめっきを行ったことを意味する。一次粒子層及び二次粒子層を形成するためのめっき液条件は表1の「一次粒子層めっき液A」「一次粒子層めっき液B」「二次粒子層めっき液」の欄および以下に示す。例えば、「一次粒子層めっき液A」欄に(1)と記載されている場合、下記の、「一次粒子層A形成段階でのめっき液条件」の「めっき液(1)」を用いて一次粒子層Aを形成したことを意味する。
(一次粒子層A形成段階でのめっき液条件)
・めっき液(1)
液組成 :銅11g/L、硫酸50g/L
液温 :25℃
pH :1.0〜2.0
・めっき液(2)
液組成 :銅11g/L、タングステン3mg/L、硫酸50g/L
液温 :25℃
pH :1.0〜2.0
・めっき液(3)
液組成 :銅11g/L、ヒ素100mg/L、硫酸50g/L
液温 :25℃
pH :1.0〜2.0
・めっき液(4)
液組成 :銅11g/L、チタン6mg/L、硫酸50g/L
液温 :25℃
pH :1.0〜2.0
・めっき液(5)
液組成 :銅11g/L、クロム3mg/L、硫酸50g/L
液温 :25℃
pH :1.0〜2.0
(一次粒子層B形成段階でのめっき液条件)
・めっき液(1)
液組成 :銅22g/L、硫酸100g/L
液温 :50℃
pH :1.0〜2.0
(二次粒子層形成段階でのめっき条件)
・めっき液(1)
液組成 :銅15g/L、ニッケル8g/L,コバルト8g/L
液温 :36℃
pH :2.7
・めっき液(2)
液組成 :銅15g/L、ニッケル8g/L,りん1g/L
液温 :36℃
pH :2〜3
・めっき液(3)
液組成 :銅15g/L、ニッケル8g/L,コバルト8g/L、モリブデン8g/L
液温 :36℃
pH :2〜3
・めっき液(4)
液組成 :銅15g/L、ニッケル8g/L,タングステン3g/L
液温 :36℃
pH :2〜3
・めっき液(5)
液組成 :銅15g/L、モリブデン8g/L,コバルト8g/L
液温 :36℃
pH :2〜3
<かぶせめっき>
続いて、一次粒子層のみが形成されたものは一次粒子層の上に、一次粒子層及び二次粒子層が形成されたものは二次粒子層の上に、表1に示すかぶせめっきを形成した。それぞれの具体的な条件を以下に記す。
(1)Ni層
めっき液組成:Ni 10g/L
pH:2.5
温度:50℃
電流密度Dk:12A/dm2
めっき時間:0.5秒
めっき回数:2回
(2)Ni−Co合金層
めっき浴組成:Ni 10g/L、Co 5g/L
pH:2.5
温度:50℃
電流密度Dk:10A/dm2
めっき時間:0.5秒
めっき回数:2回
(3)Ni−Zn合金層
めっき浴組成:Ni 10g/L、Zn 5g/L
pH:3.5
温度:40℃
電流密度Dk:2A/dm2
めっき時間:1秒
めっき回数:2回
<電解クロメート処理>
上記のかぶせめっきを形成した後、実施例1〜7、比較例2、3では以下の電解クロメート処理を行った。
液組成:重クロム酸カリウム 3g/L、Zn 0.5g/L
液温:40〜60℃
pH:4.0
電流密度Dk:2.0A/dm2
めっき時間:0.6秒
めっき回数:2回
<シランカップリング処理>
実施例1〜7、比較例2、3では電解クロメート処理を行った後、さらに以下のシランカップリング処理を行った。
シランカップリング剤:N−2−(アミノエチル)−3−アミノプロピルトリメトキシシラン
シランカップリング剤濃度:1.0vol%
処理温度:25℃
処理時間:3秒
Hereinafter, description will be made based on Examples and Comparative Examples. In addition, a present Example is an example to the last, and is not restrict | limited only to this example.
<Primary particle layer and secondary particle layer>
First, an ingot having a composition described in the column “Composition of copper foil substrate” in Table 1 was melted, and this ingot was hot-rolled from 900 ° C. to obtain a plate having a thickness of 10 mm. Then, cold rolling and annealing were repeated, and finally cold rolled to a copper foil having a thickness of 12 μm to obtain a rolled copper foil. Further, an HLP foil made by JX Metals Co., Ltd. having a thickness of 9 μm was prepared as the electrolytic copper foil of Example 7.
In Table 1, TPC in the “Composition of copper foil substrate” column represents tough pitch copper (JIS H3100 alloy number C1100), and OFC represents oxygen-free copper (JIS H3100 alloy number C1020). That is, for example, “190 ppm Ag-TPC” in Example 2 means that 190 mass ppm of Ag was added to tough pitch copper. For example, “1200 ppm Sn—OFC” in Example 4 means that 1200 mass ppm of Sn was added to oxygen-free copper.
Subsequently, after performing electrolytic degreasing, water washing, pickling on the surface of the rolled copper foil or the matte surface (deposition surface, M surface) side of the electrolytic copper foil, on the surface of each copper foil base material, A primary particle layer and / or a secondary particle layer was formed under the conditions shown in Table 1. Examples and comparative examples in which “Primary particle layer plating current condition A” and “Primary particle layer plating current condition B” are described in Table 1 are described in B after plating under the conditions described in A. It means that further plating was performed under the conditions. The plating solution conditions for forming the primary particle layer and the secondary particle layer are shown in the columns of “Primary particle layer plating solution A”, “Primary particle layer plating solution B”, and “Secondary particle layer plating solution” in Table 1 and below. . For example, when (1) is described in the “Primary particle layer plating solution A” column, the following “Priming solution condition in the primary particle layer A formation stage” “Plating solution (1)” is used as the primary. It means that the particle layer A was formed.
(Plating solution conditions at the primary particle layer A formation stage)
・ Plating solution (1)
Liquid composition: Copper 11g / L, sulfuric acid 50g / L
Liquid temperature: 25 ° C
pH: 1.0-2.0
・ Plating solution (2)
Liquid composition: Copper 11g / L, tungsten 3mg / L, sulfuric acid 50g / L
Liquid temperature: 25 ° C
pH: 1.0-2.0
・ Plating solution (3)
Liquid composition: Copper 11g / L, Arsenic 100mg / L, Sulfuric acid 50g / L
Liquid temperature: 25 ° C
pH: 1.0-2.0
・ Plating solution (4)
Liquid composition: Copper 11g / L, Titanium 6mg / L, Sulfuric acid 50g / L
Liquid temperature: 25 ° C
pH: 1.0-2.0
・ Plating solution (5)
Liquid composition: Copper 11g / L, chromium 3mg / L, sulfuric acid 50g / L
Liquid temperature: 25 ° C
pH: 1.0-2.0
(Plating solution conditions at the primary particle layer B formation stage)
・ Plating solution (1)
Liquid composition: Copper 22g / L, sulfuric acid 100g / L
Liquid temperature: 50 ° C
pH: 1.0-2.0
(Plating conditions at the secondary particle layer formation stage)
・ Plating solution (1)
Liquid composition: Copper 15g / L, nickel 8g / L, cobalt 8g / L
Liquid temperature: 36 ° C
pH: 2.7
・ Plating solution (2)
Liquid composition: Copper 15g / L, nickel 8g / L, phosphorus 1g / L
Liquid temperature: 36 ° C
pH: 2-3
・ Plating solution (3)
Liquid composition: Copper 15g / L, nickel 8g / L, cobalt 8g / L, molybdenum 8g / L
Liquid temperature: 36 ° C
pH: 2-3
・ Plating solution (4)
Liquid composition: Copper 15g / L, nickel 8g / L, tungsten 3g / L
Liquid temperature: 36 ° C
pH: 2-3
・ Plating solution (5)
Liquid composition: Copper 15g / L, Molybdenum 8g / L, Cobalt 8g / L
Liquid temperature: 36 ° C
pH: 2-3
<Cover plating>
Subsequently, the cover plating shown in Table 1 is formed on the primary particle layer when the primary particle layer is formed, and on the secondary particle layer when the primary particle layer and the secondary particle layer are formed. did. Each specific condition is described below.
(1) Ni layer Plating solution composition: Ni 10 g / L
pH: 2.5
Temperature: 50 ° C
Current density Dk: 12 A / dm 2
Plating time: 0.5 seconds Plating times: 2 times (2) Ni—Co alloy layer Plating bath composition: Ni 10 g / L, Co 5 g / L
pH: 2.5
Temperature: 50 ° C
Current density Dk: 10 A / dm 2
Plating time: 0.5 seconds Plating times: 2 times (3) Ni—Zn alloy layer Plating bath composition: Ni 10 g / L, Zn 5 g / L
pH: 3.5
Temperature: 40 ° C
Current density Dk: 2 A / dm 2
Plating time: 1 second Plating frequency: 2 times <Electrolytic chromate treatment>
After the above-described cover plating was formed, in Examples 1 to 7 and Comparative Examples 2 and 3, the following electrolytic chromate treatment was performed.
Liquid composition: potassium dichromate 3 g / L, Zn 0.5 g / L
Liquid temperature: 40-60 degreeC
pH: 4.0
Current density Dk: 2.0 A / dm 2
Plating time: 0.6 seconds Plating times: 2 times <Silane coupling treatment>
In Examples 1 to 7 and Comparative Examples 2 and 3, after the electrolytic chromate treatment, the following silane coupling treatment was further performed.
Silane coupling agent: N-2- (aminoethyl) -3-aminopropyltrimethoxysilane Silane coupling agent concentration: 1.0 vol%
Processing temperature: 25 ° C
Processing time: 3 seconds
比較例4は、表1に示すように、上記所定の条件で一次粒子層及び二次粒子層を形成するに代わって、表面を粗化した圧延ロールで調質圧延した表面を、大気雰囲気で熱酸化処理し、次に1%COを含む窒素雰囲気で加熱還元処理した。
比較例5は、表1に示すように、上記所定の条件で一次粒子層及び二次粒子層を形成するに代わって、次の条件で順次に第1Cuめっき、第2Cuめっき及び第3Cuめっきを施した。
(第1Cuめっき条件)
めっき浴組成:Cu 150g/L〜250g/L、硫酸100g/L
pH:1.0
温度:40℃
電流密度Dk:5A/dm2
めっき時間:7秒
めっき回数:1回
(第2Cuめっき条件)
めっき浴組成:Cu 50g/L〜150g/L、硫酸130g/L
pH:1.0
温度:25℃
電流密度Dk:40A/dm2
めっき時間:7秒
めっき回数:1回
(第3Cuめっき条件)
めっき浴組成:Cu 150g/L〜250g/L、硫酸100g/L
pH:1.0
温度:40℃
電流密度Dk:5A/dm2
めっき時間:7秒
めっき回数:1回
(十点平均粗さRzの測定)
各実験例の表面処理後の銅箔について、オリンパス社製レーザー顕微鏡OLS4000にて、表面粗さRzを測定した。RzはJIS B0601 1994に準拠する。対物レンズ50倍を使用して、銅箔表面の観察において評価長さ258μm、カットオフ値ゼロの条件で、圧延銅箔については圧延方向と垂直な方向(TD)の測定で、または、電解銅箔については電解銅箔の製造装置における電解銅箔の進行方向と垂直な方向(TD)の測定で、それぞれ測定位置を変えて10回行い、10回の測定での平均値を求めた。なお、レーザー顕微鏡による表面粗さRzの測定環境温度は23〜25℃とした。両面に表面処理層を設けた銅箔については、両面とも十点平均粗さRzは同じ値となった。
(算術平均粗さRaの測定)
各実験例の表面処理後の銅箔について、オリンパス社製レーザー顕微鏡OLS4000にて、表面粗さRaを測定した。RaはJIS B0601 1994に準拠する。対物レンズ50倍を使用して、銅箔表面の観察において評価長さ258μm、カットオフ値ゼロの条件で、圧延銅箔については圧延方向と垂直な方向(TD)の測定で、または、電解銅箔については電解銅箔の製造装置における電解銅箔の進行方向と垂直な方向(TD)の測定で、それぞれ測定位置を変えて10回行い、10回の測定での平均値を求めた。なお、レーザー顕微鏡による表面粗さRaの測定環境温度は23〜25℃とした。両面に表面処理層を設けた銅箔については、両面とも算術平均粗さRaは同じ値となった。
(Co、Ni及びその他の元素の付着量の測定)
Co、Ni及びその他の元素の付着量は銅箔サンプルを濃度20質量%の硝酸水溶液で溶解してICP発光分析によって測定を行った。銅箔の両面に表面処理層を設けた実施例、比較例では、片面に耐酸テープ等のマスキングをして、片面の表面処理層を溶解してCo、Ni及びその他の元素の付着量を測定した。その後、前述のマスキングを取ってもう片方の面についてCo、Ni及びその他の元素の付着量を測定するか、若しくは、別のサンプルを用いてもう片方の面のCo、Ni及びその他の元素の付着量を測定した。なお、表1に記載の値は片面の値とした。両面に表面処理層を設けた銅箔については、両面ともCo、Ni及びその他の元素の付着量は同じ値となった。なお、Co、Niおよびその他の元素が濃度20質量%の硝酸水溶液に溶解しない場合には、Co、Niおよびその他の元素を溶解させることが可能な液を用いて溶解した後に上述のICP発行分析によって測定を行っても良い。なお、Co、Niおよびその他の元素を溶解させることが可能な液には公知の液や、公知の酸性液や、公知のアルカリ性液を用いても良い。
(粒子脱落の評価)
(1)テープテスト
表面処理銅箔の表面処理された側の表面上に透明なメンディングテープを貼りつけ、このテープを180°方向に剥がした際にテープ粘着面に付着する脱落粒子により、テープが変色する様子から粉落ちを評価した。テープの変色が無い場合は「◎」、灰色になる場合は「○」、テープが黒く変色する場合は「×」とした。
(2)搬送ロール確認
2次電池の製造工程においては、集電体用の銅箔上に電極活物質をコーティングする際に、ロールtoロールの搬送ラインが使用される。そのため搬送ラインのロール上に、集電体用銅箔表面処理の粗化粒子の脱落発生は問題となる。集電体用銅箔の製品幅を調整するために使用するスリットライン装置を使って、搬送用ロールは銅箔搬送の数千メートル毎に一度清掃することが多いが、このロール汚染状態によって歩留りを評価した。ロールが殆ど汚れていない状態を「◎」、やや固着がみられる状態を「〇」、ロールが顕著に汚れている状態を「×」とした。
(活物質との密着性の評価)
活物質との密着性は、以下の手順により評価した。
(1)平均径9μmの人工黒鉛とポリビニリデンフルオライドを重量比1:9で混合し、これを溶剤N−メチル−2−ピロリドンに分散させる。
(2)銅箔の表面に上記の活物質を塗布する。
(3)活物質を塗布した銅箔を乾燥機にて90℃×30分間加熱する。なお、このときにはシランカップリング剤は銅表面にOH基が結合していないため、未反応のシランカップリング剤との脱水反応により銅表面と反応することはほとんどない。
(4)乾燥後、20mm角に切り出し、1.5トン/mm2×20秒間の荷重をかける。
(5)上記サンプルをカッターにて碁盤目状に切り傷を形成し、市販の粘着テープ(セロテープ(登録商標))を貼り、重さ2kgのローラーを置いて1往復させて粘着テープを圧着する。
(6)粘着テープを剥がし、銅箔上に残存した活物質は、表面の画像をPCに取り込み、二値化によって銅表面の金属光沢部分と活物質が残存する黒色部分を区別し、活物質の残存率を算出した。残存率は、各サンプル3つの平均値とした。活物質密着性の判定は、残存率50%未満を「×」、50%以上70%未満を「△」、70%以上80%未満を「○」、80%以上90%未満を「◎」、90%以上を「◎◎」とした。
(耐熱評価)
表面処理銅箔を20cm×20cmサイズの大きさにカットした後、300℃に加熱したオーブン中に銅箔カットサンプルを投入して、15秒経過後に銅箔サンプルをオーブンから取り出し、表面処理の酸化変色度合を評価した。酸化変色が全く発生しなかったものを「○」、20cm×20cmサイズの3割未満で黒っぽく酸化変色が発生したものを「△」、3割以上で黒っぽく酸化変色が発生したものを「×」とした。
In Comparative Example 4, as shown in Table 1, instead of forming the primary particle layer and the secondary particle layer under the predetermined conditions, the surface temper-rolled with a rolling roll having a roughened surface was used in an atmospheric atmosphere. Thermal oxidation treatment was performed, and then heat reduction treatment was performed in a nitrogen atmosphere containing 1% CO.
In Comparative Example 5, as shown in Table 1, instead of forming the primary particle layer and the secondary particle layer under the predetermined conditions, the first Cu plating, the second Cu plating, and the third Cu plating were sequentially performed under the following conditions. gave.
(First Cu plating conditions)
Plating bath composition: Cu 150 g / L to 250 g / L, sulfuric acid 100 g / L
pH: 1.0
Temperature: 40 ° C
Current density Dk: 5 A / dm 2
Plating time: 7 seconds Plating frequency: 1 time (2nd Cu plating condition)
Plating bath composition: Cu 50 g / L to 150 g / L, sulfuric acid 130 g / L
pH: 1.0
Temperature: 25 ° C
Current density Dk: 40 A / dm 2
Plating time: 7 seconds Plating frequency: 1 time (3rd Cu plating condition)
Plating bath composition: Cu 150 g / L to 250 g / L, sulfuric acid 100 g / L
pH: 1.0
Temperature: 40 ° C
Current density Dk: 5 A / dm 2
Plating time: 7 seconds Plating frequency: 1 time (10-point average roughness Rz measurement)
About the copper foil after the surface treatment of each experimental example, the surface roughness Rz was measured with an Olympus laser microscope OLS4000. Rz conforms to JIS B0601 1994. Using an objective lens 50 times, in the observation of the copper foil surface, the evaluation length is 258 μm, the cut-off value is zero, and the rolled copper foil is measured in the direction (TD) perpendicular to the rolling direction or electrolytic copper The foil was measured 10 times in the direction (TD) perpendicular to the traveling direction of the electrolytic copper foil in the electrolytic copper foil manufacturing apparatus, and each measurement position was changed 10 times, and the average value of 10 measurements was obtained. In addition, the measurement environmental temperature of surface roughness Rz by a laser microscope was 23-25 degreeC. About the copper foil which provided the surface treatment layer on both surfaces, the 10-point average roughness Rz became the same value on both surfaces.
(Measurement of arithmetic average roughness Ra)
About the copper foil after the surface treatment of each experimental example, the surface roughness Ra was measured with an Olympus laser microscope OLS4000. Ra conforms to JIS B0601 1994. Using an objective lens 50 times, in the observation of the copper foil surface, the evaluation length is 258 μm, the cut-off value is zero, and the rolled copper foil is measured in the direction (TD) perpendicular to the rolling direction or electrolytic copper The foil was measured 10 times in the direction (TD) perpendicular to the traveling direction of the electrolytic copper foil in the electrolytic copper foil manufacturing apparatus, and each measurement position was changed 10 times, and the average value of 10 measurements was obtained. In addition, the measurement environmental temperature of surface roughness Ra by a laser microscope was 23-25 degreeC. About the copper foil which provided the surface treatment layer on both surfaces, arithmetic mean roughness Ra became the same value on both surfaces.
(Measurement of adhesion amount of Co, Ni and other elements)
The adhesion amount of Co, Ni and other elements was measured by ICP emission analysis after dissolving a copper foil sample in a nitric acid solution having a concentration of 20% by mass. In Examples and Comparative Examples in which surface treatment layers were provided on both sides of copper foil, masking such as acid-resistant tape was performed on one side, and the surface treatment layer on one side was dissolved to measure the adhesion amount of Co, Ni and other elements. did. Then, measure the amount of adhesion of Co, Ni and other elements on the other side even if the above masking is taken, or use another sample to adhere Co, Ni and other elements on the other side. The amount was measured. The values listed in Table 1 were values on one side. About the copper foil which provided the surface treatment layer on both surfaces, the adhesion amount of Co, Ni, and another element became the same value on both surfaces. If Co, Ni and other elements are not dissolved in a 20% by mass nitric acid aqueous solution, the above ICP issuance analysis is performed after dissolving using a solution capable of dissolving Co, Ni and other elements. You may measure by. In addition, you may use a well-known liquid, a well-known acidic liquid, and a well-known alkaline liquid for the liquid which can dissolve Co, Ni, and another element.
(Evaluation of particle dropout)
(1) Tape test A transparent mending tape is affixed on the surface-treated surface of the surface-treated copper foil, and when the tape is peeled off in the direction of 180 °, the falling particles adhering to the tape adhesive surface cause the tape. The powder fall was evaluated from the appearance of the discoloration. When there was no discoloration of the tape, “◎”, when it became gray, “◯”, and when the tape discolored black, “×”.
(2) Conveyance roll confirmation In the manufacturing process of a secondary battery, when coating an electrode active material on the copper foil for collectors, the conveyance line of a roll to roll is used. Therefore, dropping off of the roughened particles on the copper foil surface treatment for the current collector becomes a problem on the roll of the transport line. Using a slit line device, which is used to adjust the product width of the current collector copper foil, the transport roll is often cleaned once every several thousand meters of copper foil transport. Evaluated. The state in which the roll was hardly soiled was “◎”, the state in which the roll was slightly fixed was “◯”, and the state in which the roll was significantly soiled was “x”.
(Evaluation of adhesion with active material)
The adhesion with the active material was evaluated by the following procedure.
(1) Artificial graphite having an average diameter of 9 μm and polyvinylidene fluoride are mixed at a weight ratio of 1: 9 and dispersed in a solvent N-methyl-2-pyrrolidone.
(2) The above active material is applied to the surface of the copper foil.
(3) The copper foil coated with the active material is heated at 90 ° C. for 30 minutes with a dryer. In this case, since the silane coupling agent has no OH group bonded to the copper surface, it hardly reacts with the copper surface due to a dehydration reaction with the unreacted silane coupling agent.
(4) After drying, cut into 20 mm squares and apply a load of 1.5 ton / mm 2 × 20 seconds.
(5) The sample is cut into a grid pattern with a cutter, a commercially available adhesive tape (Cellotape (registered trademark)) is attached, a roller with a weight of 2 kg is placed, and the adhesive tape is crimped by reciprocating once.
(6) The active material remaining on the copper foil after peeling off the adhesive tape is obtained by capturing the surface image into a PC and binarizing to distinguish between the metallic luster portion of the copper surface and the black portion where the active material remains, The residual ratio of was calculated. The residual rate was an average value of three samples. For the determination of the active material adhesion, the residual ratio is less than 50% “x”, 50% to less than 70% “△”, 70% to less than 80% “◯”, 80% to less than 90% “◎”. 90% or more was designated as “「 ”.
(Heat resistance evaluation)
After cutting the surface-treated copper foil into a size of 20 cm × 20 cm, the copper foil cut sample is put into an oven heated to 300 ° C., and after 15 seconds, the copper foil sample is taken out of the oven and oxidized in the surface treatment. The degree of discoloration was evaluated. “O” indicates that no oxidative discoloration occurred, “△” indicates that less than 30% of a 20 cm × 20 cm size has undergone oxidative discoloration, and “×” indicates that oxidative discoloration occurs in 30% or more. It was.
(評価結果)
実施例1〜14は、いずれも粒子脱落評価が良く、活物質との密着性が良く、耐熱性も良好であった。
比較例1は二次粒子層を設けなかったため、十点平均粗さRz及び算術平均粗さRaが所定の範囲から外れ、そのため粒子脱落評価、密着性がともに不良であった。また、二次粒子層を形成せず、かぶせめっきも設けなかったため耐熱性も不良であった。
比較例2は一次粒子層を設けなかったため、十点平均粗さRzが所定の範囲から外れ、そのため粒子脱落評価、密着性がともに不良であった。
比較例3は一次粒子層及び二次粒子層を設けたが、十点平均粗さRz及び算術平均粗さRaが所定の範囲から外れたため、密着性の評価は「△」にとどまった。
比較例4は、十点平均粗さRzが所定の範囲内であるが、圧延処理だけでは一次粒子層及び二次粒子層を順次形成できないので、密着性が不十分であった。また、かぶせめっき層も設けなかったため耐熱性能が不良であった。
比較例5は、十点平均粗さRzが所定の範囲内であるが、かかるめっき条件では一次粒子層及び二次粒子層を順次形成できないので、粒子脱落テストの結果が好ましくなく、密着性が不十分であった。
(Evaluation results)
Examples 1-14 all had good particle dropout evaluation, good adhesion to the active material, and good heat resistance.
In Comparative Example 1, since the secondary particle layer was not provided, the ten-point average roughness Rz and the arithmetic average roughness Ra were out of the predetermined ranges, so that both the particle dropout evaluation and the adhesion were poor. Moreover, since the secondary particle layer was not formed and the covering plating was not provided, the heat resistance was also poor.
In Comparative Example 2, since the primary particle layer was not provided, the ten-point average roughness Rz deviated from the predetermined range, and therefore both the particle dropout evaluation and the adhesion were poor.
In Comparative Example 3, the primary particle layer and the secondary particle layer were provided. However, the ten-point average roughness Rz and the arithmetic average roughness Ra were out of the predetermined ranges, so that the evaluation of adhesion was only “Δ”.
In Comparative Example 4, the ten-point average roughness Rz was within a predetermined range, but the primary particle layer and the secondary particle layer could not be formed sequentially only by the rolling treatment, and thus the adhesion was insufficient. Moreover, since the covering plating layer was not provided, the heat resistance performance was poor.
In Comparative Example 5, the ten-point average roughness Rz is within a predetermined range. However, since the primary particle layer and the secondary particle layer cannot be sequentially formed under such plating conditions, the result of the particle drop test is not preferable, and the adhesion is not good. It was insufficient.
・かぶせめっき液による処理(1)Zn−Cr
液組成:重クロム酸カリウム1〜10g/L、Zn0.1〜5g/L
液温:40〜60℃
pH:0.5〜10
電流密度:0.01〜2.6A/dm2
通電時間:0.05〜30秒
・ Treatment with cover plating solution (1) Zn-Cr
Liquid composition: potassium dichromate 1 to 10 g / L, Zn 0.1 to 5 g / L
Liquid temperature: 40-60 degreeC
pH: 0.5-10
Current density: 0.01 to 2.6 A / dm 2
Energizing time: 0.05-30 seconds
・かぶせめっき液による処理(5)Co−Ni
液組成:Co1〜20g/L、Ni1〜20g/L
液温:30〜80℃
pH:1.5〜3.5
電流密度:1〜20A/dm2
通電時間:0.1〜4秒
・ Treatment with cover plating solution (5) Co-Ni
Liquid compositions: Co1~20g / L, N i 1~20g / L
Liquid temperature: 30-80 degreeC
pH: 1.5-3.5
Current density: 1 to 20 A / dm 2
Energizing time: 0.1 to 4 seconds
・かぶせめっき液による処理(6)Zn−Ni
液組成:Zn1〜30g/L、Ni1〜30g/L
液温:40〜50℃
pH:2〜5
電流密度:0.5〜5A/dm2
通電時間:0.01〜0.3秒
・ Treatment with cover plating solution (6) Zn-Ni
Liquid compositions: Zn1~30g / L, N i 1~30g / L
Liquid temperature: 40-50 degreeC
pH: 2-5
Current density: 0.5 to 5 A / dm 2
Energizing time: 0.01 to 0.3 seconds
比較例4は、表1に示すように、上記所定の条件で一次粒子層及び二次粒子層を形成するに代わって、表面を粗化した圧延ロールで調質圧延した表面を、大気雰囲気で熱酸化処理し、次に1%COを含む窒素雰囲気で加熱還元処理した。
比較例5は、表1に示すように、上記所定の条件で一次粒子層及び二次粒子層を形成するに代わって、次の条件で順次に第1Cuめっき、第2Cuめっき及び第3Cuめっきを施した。
(第1Cuめっき条件)
めっき浴組成:Cu 150g/L〜250g/L、硫酸100g/L
pH:1.0
温度:40℃
電流密度Dk:5A/dm2
めっき時間:7秒
めっき回数:1回
(第2Cuめっき条件)
めっき浴組成:Cu 50g/L〜150g/L、硫酸130g/L
pH:1.0
温度:25℃
電流密度Dk:40A/dm2
めっき時間:7秒
めっき回数:1回
(第3Cuめっき条件)
めっき浴組成:Cu 150g/L〜250g/L、硫酸100g/L
pH:1.0
温度:40℃
電流密度Dk:5A/dm2
めっき時間:7秒
めっき回数:1回
(十点平均粗さRzの測定)
各実験例の表面処理後の銅箔について、オリンパス社製レーザー顕微鏡OLS4000にて、表面粗さRzを測定した。RzはJIS B0601 1994に準拠する。対物レンズ50倍を使用して、銅箔表面の観察において評価長さ258μm、カットオフ値ゼロの条件で、圧延銅箔については圧延方向と垂直な方向(TD)の測定で、または、電解銅箔については電解銅箔の製造装置における電解銅箔の進行方向と垂直な方向(TD)の測定で、それぞれ測定位置を変えて10回行い、10回の測定での平均値を求めた。なお、レーザー顕微鏡による表面粗さRzの測定環境温度は23〜25℃とした。両面に表面処理層を設けた銅箔については、両面とも十点平均粗さRzは同じ値となった。
(算術平均粗さRaの測定)
各実験例の表面処理後の銅箔について、オリンパス社製レーザー顕微鏡OLS4000にて、表面粗さRaを測定した。RaはJIS B0601 1994に準拠する。対物レンズ50倍を使用して、銅箔表面の観察において評価長さ258μm、カットオフ値ゼロの条件で、圧延銅箔については圧延方向と垂直な方向(TD)の測定で、または、電解銅箔については電解銅箔の製造装置における電解銅箔の進行方向と垂直な方向(TD)の測定で、それぞれ測定位置を変えて10回行い、10回の測定での平均値を求めた。なお、レーザー顕微鏡による表面粗さRaの測定環境温度は23〜25℃とした。両面に表面処理層を設けた銅箔については、両面とも算術平均粗さRaは同じ値となった。
(Co、Ni及びその他の元素の付着量の測定)
Co、Ni及びその他の元素の付着量は銅箔サンプルの表面処理層を濃度20質量%の硝酸水溶液で溶解してICP発光分析によって測定を行った。銅箔の両面に表面処理層を設けた実施例、比較例では、片面に耐酸テープ等のマスキングをして、片面の表面処理層を溶解してCo、Ni及びその他の元素の付着量を測定した。その後、前述のマスキングを取ってもう片方の面についてCo、Ni及びその他の元素の付着量を測定するか、若しくは、別のサンプルを用いてもう片方の面のCo、Ni及びその他の元素の付着量を測定した。なお、表1に記載の値は片面の値とした。両面に表面処理層を設けた銅箔については、両面ともCo、Ni及びその他の元素の付着量は同じ値となった。なお、Co、Niおよびその他の元素が濃度20質量%の硝酸水溶液に溶解しない場合には、Co、Niおよびその他の元素を溶解させることが可能な液を用いて溶解した後に上述のICP発行分析によって測定を行っても良い。なお、Co、Niおよびその他の元素を溶解させることが可能な液には公知の液や、公知の酸性液や、公知のアルカリ性液を用いても良い。
(粒子脱落の評価)
(1)テープテスト
表面処理銅箔の表面処理された側の表面上に透明なメンディングテープを貼りつけ、このテープを180°方向に剥がした際にテープ粘着面に付着する脱落粒子により、テープが変色する様子から粉落ちを評価した。テープの変色が無い場合は「◎」、灰色になる場合は「○」、テープが黒く変色する場合は「×」とした。
(2)搬送ロール確認
2次電池の製造工程においては、集電体用の銅箔上に電極活物質をコーティングする際に、ロールtoロールの搬送ラインが使用される。そのため搬送ラインのロール上に、集電体用銅箔表面処理の粗化粒子の脱落発生は問題となる。集電体用銅箔の製品幅を調整するために使用するスリットライン装置を使って、搬送用ロールは銅箔搬送の数千メートル毎に一度清掃することが多いが、このロール汚染状態によって歩留りを評価した。ロールが殆ど汚れていない状態を「◎」、やや固着がみられる状態を「〇」、ロールが顕著に汚れている状態を「×」とした。
(活物質との密着性の評価)
活物質との密着性は、以下の手順により評価した。
(1)平均径9μmの人工黒鉛とポリビニリデンフルオライドを重量比1:9で混合し、これを溶剤N−メチル−2−ピロリドンに分散させる。
(2)銅箔の表面に上記の活物質を塗布する。
(3)活物質を塗布した銅箔を乾燥機にて90℃×30分間加熱する。なお、このときにはシランカップリング剤は銅表面にOH基が結合していないため、未反応のシランカップリング剤との脱水反応により銅表面と反応することはほとんどない。
(4)乾燥後、20mm角に切り出し、1.5トン/mm2×20秒間の荷重をかける。
(5)上記サンプルをカッターにて碁盤目状に切り傷を形成し、市販の粘着テープ(セロテープ(登録商標))を貼り、重さ2kgのローラーを置いて1往復させて粘着テープを圧着する。
(6)粘着テープを剥がし、銅箔上に残存した活物質は、表面の画像をPCに取り込み、二値化によって銅表面の金属光沢部分と活物質が残存する黒色部分を区別し、活物質の残存率を算出した。残存率は、各サンプル3つの平均値とした。活物質密着性の判定は、残存率50%未満を「×」、50%以上70%未満を「△」、70%以上80%未満を「○」、80%以上90%未満を「◎」、90%以上を「◎◎」とした。
(耐熱評価)
表面処理銅箔を20cm×20cmサイズの大きさにカットした後、300℃に加熱したオーブン中に銅箔カットサンプルを投入して、15秒経過後に銅箔サンプルをオーブンから取り出し、表面処理の酸化変色度合を評価した。酸化変色が全く発生しなかったものを「○」、20cm×20cmサイズの3割未満で黒っぽく酸化変色が発生したものを「△」、3割以上で黒っぽく酸化変色が発生したものを「×」とした。
In Comparative Example 4, as shown in Table 1, instead of forming the primary particle layer and the secondary particle layer under the predetermined conditions, the surface temper-rolled with a rolling roll having a roughened surface was used in an atmospheric atmosphere. Thermal oxidation treatment was performed, and then heat reduction treatment was performed in a nitrogen atmosphere containing 1% CO.
In Comparative Example 5, as shown in Table 1, instead of forming the primary particle layer and the secondary particle layer under the predetermined conditions, the first Cu plating, the second Cu plating, and the third Cu plating were sequentially performed under the following conditions. gave.
(First Cu plating conditions)
Plating bath composition: Cu 150 g / L to 250 g / L, sulfuric acid 100 g / L
pH: 1.0
Temperature: 40 ° C
Current density Dk: 5 A / dm 2
Plating time: 7 seconds Plating frequency: 1 time (2nd Cu plating condition)
Plating bath composition: Cu 50 g / L to 150 g / L, sulfuric acid 130 g / L
pH: 1.0
Temperature: 25 ° C
Current density Dk: 40 A / dm 2
Plating time: 7 seconds Plating frequency: 1 time (3rd Cu plating condition)
Plating bath composition: Cu 150 g / L to 250 g / L, sulfuric acid 100 g / L
pH: 1.0
Temperature: 40 ° C
Current density Dk: 5 A / dm 2
Plating time: 7 seconds Plating frequency: 1 time (10-point average roughness Rz measurement)
About the copper foil after the surface treatment of each experimental example, the surface roughness Rz was measured with an Olympus laser microscope OLS4000. Rz conforms to JIS B0601 1994. Using an objective lens 50 times, in the observation of the copper foil surface, the evaluation length is 258 μm, the cut-off value is zero, and the rolled copper foil is measured in the direction (TD) perpendicular to the rolling direction or electrolytic copper The foil was measured 10 times in the direction (TD) perpendicular to the traveling direction of the electrolytic copper foil in the electrolytic copper foil manufacturing apparatus, and each measurement position was changed 10 times, and the average value of 10 measurements was obtained. In addition, the measurement environmental temperature of surface roughness Rz by a laser microscope was 23-25 degreeC. About the copper foil which provided the surface treatment layer on both surfaces, the 10-point average roughness Rz became the same value on both surfaces.
(Measurement of arithmetic average roughness Ra)
About the copper foil after the surface treatment of each experimental example, the surface roughness Ra was measured with an Olympus laser microscope OLS4000. Ra conforms to JIS B0601 1994. Using an objective lens 50 times, in the observation of the copper foil surface, the evaluation length is 258 μm, the cut-off value is zero, and the rolled copper foil is measured in the direction (TD) perpendicular to the rolling direction or electrolytic copper The foil was measured 10 times in the direction (TD) perpendicular to the traveling direction of the electrolytic copper foil in the electrolytic copper foil manufacturing apparatus, and each measurement position was changed 10 times, and the average value of 10 measurements was obtained. In addition, the measurement environmental temperature of surface roughness Ra by a laser microscope was 23-25 degreeC. About the copper foil which provided the surface treatment layer on both surfaces, arithmetic mean roughness Ra became the same value on both surfaces.
(Measurement of adhesion amount of Co, Ni and other elements)
The adhesion amount of Co, Ni and other elements was measured by ICP emission analysis after the surface treatment layer of the copper foil sample was dissolved in an aqueous nitric acid solution having a concentration of 20% by mass. In Examples and Comparative Examples in which surface treatment layers were provided on both sides of copper foil, masking such as acid-resistant tape was performed on one side, and the surface treatment layer on one side was dissolved to measure the adhesion amount of Co, Ni and other elements. did. Then, measure the amount of adhesion of Co, Ni and other elements on the other side even if the above masking is taken, or use another sample to adhere Co, Ni and other elements on the other side. The amount was measured. The values listed in Table 1 were values on one side. About the copper foil which provided the surface treatment layer on both surfaces, the adhesion amount of Co, Ni, and another element became the same value on both surfaces. If Co, Ni and other elements are not dissolved in a 20% by mass nitric acid aqueous solution, the above ICP issuance analysis is performed after dissolving using a solution capable of dissolving Co, Ni and other elements. You may measure by. In addition, you may use a well-known liquid, a well-known acidic liquid, and a well-known alkaline liquid for the liquid which can dissolve Co, Ni, and another element.
(Evaluation of particle dropout)
(1) Tape test A transparent mending tape is affixed on the surface-treated surface of the surface-treated copper foil, and when the tape is peeled off in the direction of 180 °, the falling particles adhering to the tape adhesive surface cause the tape. The powder fall was evaluated from the appearance of the discoloration. When there was no discoloration of the tape, “◎”, when it became gray, “◯”, and when the tape discolored black, “×”.
(2) Conveyance roll confirmation In the manufacturing process of a secondary battery, when coating an electrode active material on the copper foil for collectors, the conveyance line of a roll to roll is used. Therefore, dropping off of the roughened particles on the copper foil surface treatment for the current collector becomes a problem on the roll of the transport line. Using a slit line device, which is used to adjust the product width of the current collector copper foil, the transport roll is often cleaned once every several thousand meters of copper foil transport. Evaluated. The state in which the roll was hardly soiled was “◎”, the state in which the roll was slightly fixed was “◯”, and the state in which the roll was significantly soiled was “x”.
(Evaluation of adhesion with active material)
The adhesion with the active material was evaluated by the following procedure.
(1) Artificial graphite having an average diameter of 9 μm and polyvinylidene fluoride are mixed at a weight ratio of 1: 9 and dispersed in a solvent N-methyl-2-pyrrolidone.
(2) The above active material is applied to the surface of the copper foil.
(3) The copper foil coated with the active material is heated at 90 ° C. for 30 minutes with a dryer. In this case, since the silane coupling agent has no OH group bonded to the copper surface, it hardly reacts with the copper surface due to a dehydration reaction with the unreacted silane coupling agent.
(4) After drying, cut into 20 mm squares and apply a load of 1.5 ton / mm 2 × 20 seconds.
(5) The sample is cut into a grid pattern with a cutter, a commercially available adhesive tape (Cellotape (registered trademark)) is attached, a roller with a weight of 2 kg is placed, and the adhesive tape is crimped by reciprocating once.
(6) The active material remaining on the copper foil after peeling off the adhesive tape is obtained by capturing the surface image into a PC and binarizing to distinguish between the metallic luster portion of the copper surface and the black portion where the active material remains, The residual ratio of was calculated. The residual rate was an average value of three samples. For the determination of the active material adhesion, the residual ratio is less than 50% “x”, 50% to less than 70% “△”, 70% to less than 80% “◯”, 80% to less than 90% “◎”. 90% or more was designated as “「 ”.
(Heat resistance evaluation)
After cutting the surface-treated copper foil into a size of 20 cm × 20 cm, the copper foil cut sample is put into an oven heated to 300 ° C., and after 15 seconds, the copper foil sample is taken out of the oven and oxidized in the surface treatment. The degree of discoloration was evaluated. “O” indicates that no oxidative discoloration occurred, “△” indicates that less than 30% of a 20 cm × 20 cm size has undergone oxidative discoloration, and “×” indicates that oxidative discoloration occurs in 30% or more. It was.
Claims (21)
前記銅箔の少なくとも一方の表面側に表面処理層を有し、
前記表面処理層は一次粒子層、二次粒子層を有し、
前記表面処理層表面をJIS B0601 1994に準拠して、波長405nmのレーザー顕微鏡を用いて測定したときの十点平均粗さRzが1.8μm以上である、
電池用表面処理銅箔。 Copper foil, and
It has a surface treatment layer on at least one surface side of the copper foil,
The surface treatment layer has a primary particle layer and a secondary particle layer,
The 10-point average roughness Rz when the surface treatment layer surface is measured using a laser microscope with a wavelength of 405 nm in accordance with JIS B0601 1994 is 1.8 μm or more.
Surface-treated copper foil for batteries.
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