CN115198319B - 电解铜箔及包含所述电解铜箔的电极与锂离子电池 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种电解铜箔及包含所述电解铜箔的电极与锂离子电池。所述电解铜箔具有相对的第一及第二表面，所述两表面的面最大高度(Sz)各自独立为1.1微米至3.0微米，所述电解铜箔具有初始伸长率、第一伸长率(经100℃热处理15分钟后所测得)和第二伸长率(经120℃热处理10小时后所测得)，所述第一伸长率小于所述初始伸长率，所述第二伸长率大于所述第一伸长率，且所述第二伸长率大于或等于8％。通过控制电解铜箔两表面的Sz、不同热处理后的伸长率的相对关系以及第二伸长率的范围，能提升电解铜箔的辗压稳定性，进而提升其后续应用的锂离子电池的产品寿命及价值。
Description
技术领域
本发明关于一种电解铜箔，尤指一种可用于锂离子电池的电解铜箔、包含所述电解铜箔的电极与锂离子电池。
背景技术
铜箔具有良好导电性，且相对于例如银等贵金属具有成本低廉的优势，因此其不仅广泛应用于基础工业之外，也为先进科技产业的重要原料；例如，铜箔可作为锂离子电池的电极材料，广泛应用于携带式电子装置(portable electronic devices，PED)、电动车(electric vehicles，EV)等领域。
随着电子、电器产品小型化和轻量化的需求，其内部使用的铜箔也随之薄箔化，故铜箔的特性与质量对于电子、电器产品的效能影响更加显著。
举例来说，一般锂离子电池的生产制备过程涉及于铜箔上涂覆负极浆料、辗压涂覆有活性物质的铜箔及热处理前述铜箔等步骤。倘若铜箔经辗压以制成薄箔时无法承受外力影响而出现褶皱(wrinkle)或浆料脱落的缺陷时，将使所述铜箔无法适用于后续负极生产制备过程；若具有此种缺陷的铜箔仍用于制成锂离子电池，所述锂离子电池于充放电过程中容易造成活性物质毁损，致使锂离子电池的产品寿命大幅地被降低。
发明内容
鉴于现有技术存在的缺陷，本发明目的其一在于改良以往的铜箔，使其能在涂覆浆料并辗压后仍具有良好的稳定性。
本发明的另一目的在于改良以往的铜箔，提升其后续应用的锂离子电池的产品寿命。
为达成前述目的，本发明提供一种电解铜箔，其具有相对的第一表面及第二表面，所述第一表面与第二表面的面最大高度(Sz)各自独立为1.1微米至3.0微米；所述电解铜箔具有初始伸长率、第一伸长率和第二伸长率，所述初始伸长率为所述电解铜箔未经热处理前所测得，所述第一伸长率为所述电解铜箔经100℃热处理15分钟后所测得，所述第二伸长率为所述电解铜箔经120℃热处理10小时后所测得，其中，所述第一伸长率小于所述初始伸长率，所述第二伸长率大于所述第一伸长率，且所述第二伸长率大于或等于8％。
本发明通过控制电解铜箔的第一、第二表面的Sz、初始伸长率、第一伸长率和第二伸长率的关系和第二伸长率的范围，能具体提升电解铜箔的辗压稳定性，能改善甚至避免电解铜箔经辗压后产生褶皱或者负极浆料脱落的问题，进而延长其后应用的锂离子电池的循环寿命，增加锂离子电池的产品价值。
可以理解的是，经100℃热处理15分钟测得电解铜箔的第一伸长率以及经120℃热处理10小时测得电解铜箔的第二伸长率可对应至一般电解铜箔应用于制成锂离子电池的电极时所历经的两阶段热处理制备过程，电解铜箔经热处理后的延展性对于其后续应用于制成锂离子电池的电极的质量至关重要。
较佳的，所述电解铜箔的第一表面及第二表面的Sz可各自独立为1.15微米至2.93微米。更佳的，所述电解铜箔的第一表面的Sz可为1.15微米至2.93微米，所述电解铜箔的第二表面的Sz可为2.00微米至2.93微米。再更佳的，所述电解铜箔的第一表面的Sz可为1.15微米至2.93微米，所述电解铜箔的第二表面的Sz可为2.30微米至2.50微米。
较佳的，所述电解铜箔的初始伸长率可为2.0％至6.5％。更佳的，所述电解铜箔的初始伸长率可为2.1％至6.4％。再更佳的，所述电解铜箔的初始伸长率可为2.1％至6.2％。
较佳的，所述电解铜箔的第一伸长率可为1.5％至6％。更佳的，所述电解铜箔的第一伸长率可为1.6％至5.9％。再更佳的，所述电解铜箔的第一伸长率可为1.7％至5.8％。
具体来说，所述电解铜箔的第二伸长率可为8％至15％。较佳的，所述电解铜箔的第二伸长率可为10％至15％。于其他实施态样，所述电解铜箔的第二伸长率可为8.3％至14％。
较佳的，所述电解铜箔的第二伸长率大于所述初始伸长率，且所述第二伸长率和所述初始伸长率的差可为5.8％至7.1％。更佳的，所述第二伸长率和所述初始伸长率的差可为5.9％至7.1％。
依据本发明，电解铜箔的厚度可为3微米至16微米，但并非仅限于此。具体来说，电解铜箔的厚度可为4微米至12微米或6微米至12微米。
本发明还提供一种用于锂离子电池的电极，其包含前述的电解铜箔。
本发明还提供一种锂离子电池，其包含前述的电极。
依据本发明，所述电解铜箔可适用于作为锂离子电池的负极，也可适用于锂离子电池的正极。所述电解铜箔可适合作为集电体(current collector)使用，在电解铜箔的一侧或两侧涂覆有至少一层活性材料，以制成锂离子电池的电极。
依据本发明，活性材料可区分为正极活性材料及负极活性材料。负极活性材料含有负极活性物质，负极活性物质可为含碳物质、含硅物质、硅碳复合物、金属、金属氧化物、金属合金或聚合物；较佳为含碳物质或含硅物质，但不限于此。具体而言，所述含碳物质可为介相石墨碳微球(mesophase graphite powder，MGP)、非石墨碳(non-graphitizingcarbon)、焦炭(coke)、石墨(graphite)、玻璃状碳(glasslike carbon)、碳纤维(carbonfiber)、活性碳(activated carbon)、碳黑(carbon black)或高聚煅烧物，但不限于此；其中，焦炭包括沥青焦炭、针状焦炭或石油焦炭等；所述高聚煅烧物是通过在适当温度下烧制酚醛树脂(phenol-formaldehyde resin)或呋喃树脂(furan resin)等高聚合物以便被碳酸化所得。所述含硅物质具有与锂离子一起形成合金的优异能力及从合金锂提取锂离子的优异能力，而且，当含硅物质用于锂离子二次电池时可以实现具有大能量密度的优点；含硅物质可与钴(Co)、铁(Fe)、锡(Sn)、镍(Ni)、铜(Cu)、锰(Mn)、锌(Zn)、铟(In)、银(Ag)、钛(Ti)、锗(Ge)、铋(Bi)、锑(Sb)、铬(Cr)、钌(Ru)、钼(Mo)或其组合并用，形成合金材料。所述金属或金属合金的元素可选自于下列所组成的群组：钴、铁、锡、镍、铜、锰、锌、铟、银、钛、锗、铋、锑、铬、钌及钼，但不限于此。所述金属氧化物的实例是三氧化二铁、四氧化三铁、二氧化钌、二氧化钼和三氧化钼，但不限于此。所述聚合物的实例是聚乙炔(polyacetylene)和聚吡咯(polypyrrole)，但不限于此。
于其中一种实施态样中，活性材料可根据需求添加辅助添加剂，所述辅助添加剂可为黏结剂和/或弱酸试剂，但不限于此。较佳的，所述黏结剂可为聚偏二氟乙烯(polyvinylidene fluoride，PVDF)、丁苯橡胶(styrene-butadiene rubber，SBR)、羧甲基纤维素(carboxymethyl cellulose，CMC)、聚丙烯酸(poly(acrylic acid)，PAA)、聚丙烯腈(polyacrylonitrile，PAN)或聚丙烯酸酯(polyacrylate)，所述弱酸试剂可为草酸、柠檬酸、乳酸、醋酸或甲酸。
依据本发明，根据不同正极浆料的组成成分，本创作的锂离子电池可为锂钴电池(LiCoO2 battery)、锂镍电池(LiNiO2 battery)、锂锰电池(LiMn2O4 battery)、锂钴镍电池(LiCoXNi1-XO2 battery)或磷酸锂铁电池(LiFePO4 battery)等，但不限于此。
依据本发明，电解液可包括溶剂、电解质或视情况添加的添加剂。电解液中的溶剂包括非水性溶剂，例如：碳酸乙烯酯(ethylene carbonate，EC)或碳酸丙烯酯(propylenecarbonate，PC)等环状碳酸酯类；碳酸二甲酯(dimethyl carbonate，DMC)、碳酸二乙酯(diethyl carbonate，DEC)或碳酸甲乙酯(ethyl methyl carbonate，EMC)等链状碳酸酯类；或是磺内酯类(sultone)，但不限于此；前述溶剂可以单独使用也可以组合两种或多种溶剂使用。
依据本发明，锂离子电池可以是包含透过隔离膜堆栈的负极和正极的堆栈型锂离子电池，也可以是包含螺旋卷绕在一起的连续电极和隔离膜的螺旋卷绕型堆栈型锂离子电池，但不限于此。根据不同应用产品，本发明的锂离子电池应用于笔记型个人计算机、移动电话、电动车、储能***可制成例如圆柱型二次电池、方形二次电池、袋形二次电池或钮扣型二次电池，但不限于此。
附图说明
图1为实施例1至16、比较例1至12的电解铜箔的生产设备示意图。
图2为实施例1至16、比较例1至12的电解铜箔的侧视图。
具体实施方式
以下，列举数种实施例说明电解铜箔的实施方式，同时提供数种比较例作为对照，本领域技术人员可通过下方实施例和比较例的内容轻易理解本发明能达到的优点及效果。应当理解的是，本说明书所列举的实施例仅仅用于示范性说明本发明的实施方式，并非用于局限本发明的范围，本领域技术人员可以根据通常知识在不悖离本发明的精神下进行各种修饰、变更，以实施或应用本发明的内容。
《电解铜箔》
实施例1至16
实施例1至16是使用如图1所示的生产设备，并依序通过大致相同的电解沉积步骤和防锈处理步骤制得电解铜箔。
如图1所示，生产电解铜箔的设备包含电解沉积装置10、防锈处理装置20和一系列导辊。所述电解沉积装置10包含阴极辊筒11、不溶性阳极板12、铜电解液13和入料管14。所述阴极辊筒11为可旋转的钛制阴极辊筒。不溶性阳极板12为二氧化铱钛板(IrO2 coatedtitanium plate)，其设置于阴极辊筒11的下方并大致上围绕阴极辊筒11的下半部分，所述不溶性阳极板12具有面对阴极辊筒11的阳极表面121。阴极辊筒11和不溶性阳极板12彼此相间隔以容置由入料管14通入的铜电解液13。防锈处理装置20包括防锈处理槽21和设置于其中的两组极板211a、211b。一系列的导辊包含第一导辊31、第二导辊32、第三导辊33、第四导辊34、第五导辊35和第六导辊36，其可输送经电解沉积的原箔至防锈处理装置20中进行防锈处理，原箔经防锈处理后以气刀40移除表面多余的防锈物质，最终于第六导辊36上收卷得到电解铜箔50。
利用图1所示的生产电解铜箔的设备，制造实施例1至16的电解铜箔50的方法统一说明如后。
首先，配制用于电解沉积步骤的铜电解液13，在进行电解沉积步骤时，阴极辊筒11等速定轴旋转，并在阴极辊筒11和不溶性阳极板12上施加电流，使得铜电解液13中的铜离子在阴极辊筒11的表面沉积形成原箔，而后将原箔自阴极辊筒11上剥离并引导至第一导辊31上。
于此，铜电解液13的配方和电解沉积的制备过程条件如下：
I.铜电解液13的配方：
硫酸铜(CuSO4·5H2O)：约320克/升(g/L)，由铜线溶于50wt％硫酸制得；
硫酸：约110g/L；
氯离子：约25ppm；
小分子量胶(SV，购自Nippi Inc.)：约5.5ppm，分子量介于4000至7000Da；
3-巯基-1-丙烷磺酸钠(sodium 3-mercapto-1-propanesulfonate，MPS，购自HOPAX)：约3ppm；
硫脲(thiourea，购自Panreac Quimica Sau)：约0.01ppm；
聚氧乙烯山梨醇脂肪酸酯(polyoxyethylene sorbitan fatty acid ester，Tween 20)：含量如下表1所示；及
镍离子(Ni2+)：含量如下表1所示。
II.电解沉积的制备过程条件：
铜电解液13的温度：约55℃；及
电流密度：约50安培/平方分米(A/dm2)。
随后，原箔通过第一导辊31、第二导辊32输送至防锈处理装置20中进行防锈处理，使原箔浸入充满铬防锈液的防锈处理槽21中，再经由第三导辊33的输送，通过两组极板211a、211b对原箔的相反两表面施以防锈处理，于原箔的相反两表面上电解沉积形成第一防锈层及第二防锈层。
于此，铬防锈液的配方和防锈处理的制备过程条件如下：
I.铬防锈液的配方：
铬酸(CrO3)：约1.5g/L。
II.防锈处理的制备过程条件：
液温：25℃；
电流密度：约0.5A/dm2；及
处理时间：约2秒。
经上述条件完成防锈处理后，将经防锈处理的铜箔导引至第四导辊34，并利用气刀40移除表面多余的防锈物质并使其干燥，再通过第五导辊35将之传送至第六导辊36，于第六导辊36上收卷得到电解铜箔50。
实施例1至16的差异主要在于所得电解铜箔的厚度、铜电解液中聚氧乙烯山梨醇脂肪酸酯含量、镍离子含量及阳极表面的粗糙度；其中，阳极表面的粗糙度是指根据JIS B0601-1994标准方法所测定的最大高度(Rz)，其参数如表1所示。
于此，测量阳极表面的Rz所选用的仪器和条件如下所示：
I.测量仪器：
携带式表面粗糙度测量仪(接触式)：SJ-410，购自Mitutoyo。
II.测量条件：
针尖半径：2微米；
针尖角度：60°；
截止值长度(cut off length，λc)：0.8毫米；及
评估长度(evaluation length)：4毫米。
根据上述制法，可分别制得厚度约6微米的实施例1至8及厚度约12微米的实施例9至16的电解铜箔。如图2所示，各实施例的电解铜箔50包含铜层51(相当于前述未进行防锈处理步骤的原箔)、第一防锈层52和第二防锈层53，铜层51包含位于相反侧的沉积面(deposited side)511及辊筒面(drum side)512，于电解沉积过程中，沉积面511为原箔面向不溶性阳极板的表面，辊筒面512为原箔与阴极辊筒接触的表面；第一防锈层52形成在铜层51的沉积面511上，所述第一防锈层52具有位于最外侧的第一表面521，第二防锈层53形成在铜层51的辊筒面512上，且所述第二防锈层53具有位于最外侧的第二表面531，所述第一表面521和第二表面531即为电解铜箔50位于相反侧的两最外侧表面。
比较例1至12
比较例1至6作为实施例1至8的对照、比较例7至12作为实施例9至16的对照，其大致上采用如同实施例1至16的制备方法，仅各比较例所得电解铜箔的厚度、所采用的铜电解液的聚氧乙烯山梨醇脂肪酸酯含量、镍离子含量及阳极表面的Rz各有差异，上述参数皆列于表1中；另外，比较例1至6的电解铜箔的结构也如图2所示，且其厚度皆为6微米；比较例7至12的电解铜箔的结构也如图2所示，且其厚度皆为12微米。
表1：实施例1至16(E1至E16)及比较例1至12(C1至C12)的电解铜箔的厚度、制备过程所用的铜电解液中的聚氧乙烯山梨醇脂肪酸酯含量、镍离子含量及阳极表面的Rz
试验例1：伸长率
本试验例以前述实施例1至16及比较例1至12的电解铜箔为待测样品，根据IPC-TM-650标准方法分析各待测样品未经热处理和经不同热处理后的伸长率。
于此，待测样品分别经以下热处理条件后，测量伸长率所采用的仪器和条件如下所示：
I.热处理条件：
(i)待测样品于25℃的室温，在未经热处理的情况下，以前述分析条件测得初始伸长率(EL0)；
(ii)待测样品以100℃加热15分钟再回温至大约25℃后，以前述分析条件测得第一伸长率(EL1)；
(iii)待测样品先以100℃加热15分钟，回温至大约25℃，再以120℃加热10小时，待回温至大约25℃后，以前述分析条件测得第二伸长率(EL2)。
II.测量仪器：
AG-I万能拉力机，购自岛津公司(Shimadzu Corp.)。
III.测量条件：
样品尺寸：长度约100毫米、宽度约12.7毫米；
夹头间距(chuck distance)：50毫米；及
横梁速度(crosshead speed)：50毫米/分钟。
根据电解铜箔的厚度差异，实施例1至8及比较例1至6的电解铜箔所测得的EL0、EL1、EL2的结果如表2所示，实施例9至16及比较例7至12的电解铜箔所测得的EL0、EL1、EL2的结果如表3所示。此外，本试验例另分析EL2和EL0的差值(ΔEL2-0)、EL1与EL0的相对关系(ΔEL1-0)，若EL1大于EL0以“+”表示，若EL1小于EL0则以“－”表示，其结果也列于下表2和表3中。
于实验中观察到，前述电解铜箔先经100℃热处理15分钟再经120℃热处理10小时所测得的第二伸长率大致上等同或近似于电解铜箔直接经120℃热处理10小时所测得的伸长率。
试验例2：面最大高度
本试验例以前述实施例1至16及比较例1至12的电解铜箔为待测样品，根据ISO25178-2:2012标准方法测量采用各待测样品的第一表面及第二表面的面最大高度(Sz)，其结果如表2、3所示。
于此，测量电解铜箔的Sz所选用的仪器和测量条件如下所示：
I.测量仪器：
雷射扫描共轭焦显微镜：LEXT OLS5000-SAF，购自Olympus公司；及
物镜：MPLAPON-100xLEXT。
II.测量条件：
光源波长：405纳米；
物镜倍率：100倍；
光学变焦：1.0倍；
观察面积：129微米×129微米；
分辨率：1024像素×1024像素；
模式：去除自动倾斜(auto tilt removal)；
滤镜：无滤镜；
温度：24±3℃；及
相对湿度：63±3％。
《电极》
实施例1A至16A、比较例1A至12A
前述实施例1至16、比较例1至12的电解铜箔的第一表面和第二表面可分别涂覆含有负极活性物质的负极浆料，以制成锂离子电池用的负极。具体来说，所述负极可大致上经由如下所述之步骤制得。
首先，配制负极浆料，其组成如下所示：
介相石墨碳微球(MGP)：93.9重量份，作为负极活性物质；
导电碳黑(Super P)：1重量份，作为导电添加剂；
聚偏二氟乙烯(PVDF 6020)：5重量份，作为溶剂黏结剂；
草酸：0.1重量份；及
N-甲基吡咯烷酮(NMP)：60重量份。
接着，将前述负极浆料分别涂覆在电解铜箔的第一表面和第二表面上，负极浆料的涂覆厚度各自约200微米，并于烘箱中以100℃加热15分钟以初步除水；再利用辗压机进行辗压，得到经辗压的电解铜箔(密度达1.5克/立方公分(g/cm3))；再将前述经辗压的电解铜箔于120℃加热10小时以完全除水，得到实施例1A至16A、比较例1A及12A的负极。
于此，制作负极时所设定的涂覆条件及辗压条件如下：
I.涂覆条件：
涂覆速率：5m/min；及
涂覆厚度：各面约200μm。
II.辗压条件：
辗压速率：1m/min；
辗压压力：3000磅/平方吋(psi)；
辗压机的辊子尺寸：250mm(外径，)×250mm(宽度)；
辊子硬度：62至65HRC；及
辊子材料：高碳铬轴承钢(SUJ2)。
试验例3：辗压稳定性
为评估电解铜箔用于制作负极时能否具备期望的辗压稳定性，本试验以实施例1A至16A、比较例1A至12A的负极为待测样品，以目视法观察前述待测样品，观察待测样品(经辗压的电解铜箔)表面是否出现褶皱或负极浆料脱落的情形。若待测样品被观察到褶皱或负极浆料脱落的情形，则评价为“X”，显示所述待测样品的辗压稳定性差；若待测样品未出现褶皱也未有负极浆料脱落的情形，则评价为“O”，显示所述待测样品能具备期望的辗压稳定性，其结果如表2、3所示。
由下表2中厚度同为6微米的电解铜箔的测试结果可见，比较例2至6的电解铜箔经前述辗压测试后已可观察到有褶皱或负极浆料脱落的情形，辗压稳定性差，显示比较例2至6的电解铜箔无法制作成锂离子电池用的负极(比较例2A至6A)。再由下表3中厚度同为12微米的电解铜箔的测试结果可见，比较例8至12的电解铜箔经前述辗压测试后也可观察到有褶皱或负极浆料脱落的情形，辗压稳定性差，显示比较例8至12的电解铜箔也无法适用于制作成锂离子电池用的负极(比较例8A至12A)。
《锂离子电池》
前述负极可进一步与正极搭配制成锂离子电池。如前所述，由于比较例2至6和8至12的电解铜箔无法具备期望的辗压稳定性，无法适用于制成锂离子电池用的负极，故以下仅将实施例1A至16A、比较例1A及7A与同款正极搭配，制作成实施例1B至16B、比较例1B及7B的锂离子电池。为方便说明，利用前述负极制作锂离子电池的制造流程统一说明如后。
首先，配制正极浆料，其组成如下所示：
锂钴氧化物(LiCoO2)：89重量份，作为正极活性物质；
片状石墨(KS6)：5重量份，作为导电添加剂；
导电碳黑(Super P)：1重量份，作为导电添加剂；
聚偏二氟乙烯(PVDF 1300)：5重量份，作为溶剂黏结剂；及
N-甲基吡咯烷酮(NMP)：195重量份。
接着，将正极浆料涂覆在铝箔的两表面上，待溶剂挥发后，再将前述正极及各实施例和各比较例的负极分别裁切至特定大小，再将正极和负极之间夹着微孔性隔离膜(型号：Celgard 2400，由Celgard公司制造)交替推迭，置于充满电解液的压合模具(型号：LBC322-01H，购自新宙邦科技股份有限公司)中，密封得到层压型锂离子电池(尺寸为41毫米×34毫米×53毫米)。
试验例4：充放电循环寿命
本试验例以实施例1B至16B、比较例1B及7B的锂离子电池为待测样品，在下述的测试条件下，通过一系列的充放电循环，记录电容量下降至80％初始电容量的充放电循环次数，并定义前述充放电次数为所述待测样品的充放电循环寿命，其结果如表2、3所示。
于此，充放电循环测试的条件如下：
充电模式：恒定电流-恒定电压(CCCV)；
放电模式：恒定电流(CC)；
充电电压：4.2伏特(V)；
充电电流：5C；
放电电压：2.8V：
放电电流：5C；
测量温度：约55℃。
根据上述说明可见，实施例1B至16B、比较例1B及7B的锂离子电池的差异仅在于其负极所用的电解铜箔，故锂离子电池的充放电循环寿命主要是归因于电解铜箔的特性。
表2：实施例1至8(E1至E8)、比较例1至6(C1至C6)的EL0、EL1、EL2、ΔEL1-0、ΔEL2-0、第一表面的Sz、第二表面的Sz、辗压稳定性以及利用前述电解铜箔所制得的锂离子电池的充放电循环次数
如上表2所示，实施例1至8的电解铜箔的第一表面和第二表面皆具有适当的Sz(均落在1.1微米至3.0微米的范围内)，且电解铜箔的第一伸长率小于初始伸长率、第二伸长率大于第一伸长率，电解铜箔的第二伸长率大于或等于8％，故所述电解铜箔能获得良好的辗压稳定性，具体避免电解铜箔经辗压后产生褶皱或负极浆料脱落的问题，据此，利用此种电解铜箔所制得的锂离子电池能具有优异的循环寿命，充放电循环次数可达800次以上。
反观比较例1至6的电解铜箔，因为电解铜箔未能同时具备(1)第一表面的Sz和第二表面的Sz在适当的范围、(2)第一伸长率小于初始伸长率、第二伸长率大于第一伸长率、以及(3)第二伸长率大于或等于8％的三项特点，因此，比较例2至6的电解铜箔于辗压后会出现褶皱或负极浆料脱落的问题，不利于后续应用于锂离子电池，而比较例1虽能制成锂离子电池，但其充放电循环次数仅有756次，仍有待改善。
进一步细究比较例1至6的电解铜箔的测试结果可见，比较例1的电解铜箔的第二伸长率低于8％，所述电解铜箔应用于锂离子电池时的充放电循环次数仅有756次；比较例2的电解铜箔的第一伸长率大于初始伸长率，故所述电解铜箔经辗压后易产生褶皱，致使负极浆料涂覆于电解铜箔时容易发生脱落，比较例3及5的电解铜箔的第一表面的Sz超出3.0微米，致使比较例3及5的电解铜箔经辗压后也容易产生褶皱，负极浆料涂覆于电解铜箔后容易发生脱落的情形，而比较例4及6的电解铜箔的第一表面的Sz低于1.1微米，致使比较例4及6的电解铜箔与负极浆料的接着性不佳而容易发生负极浆料脱落的问题，故比较例2至6的电解铜箔皆无法具备期望的辗压稳定性，难以适用于制作锂离子电池。
如上表2所示，实施例3及4的电解铜箔的第二伸长率均大于10％，使其锂离子电池的充放电循环次数大于1000次，具有更优异的循环寿命。
表3：实施例9至16(E9至E16)、比较例7至12(C7至C12)的EL0、EL1、EL2、ΔEL-1-0、ΔEL2-0、第一表面的Sz、第二表面的Sz、辗压稳定性以及利用前述电解铜箔所制得的锂离子电池的充放电循环次数
如上表3所示，实施例9至16的电解铜箔的第一表面和第二表面皆具有适当的Sz(均落在1.1微米至3.0微米的范围内)，且电解铜箔的第一伸长率小于初始伸长率，电解铜箔的第二伸长率大于或等于8％，故所述电解铜箔能获得良好的辗压稳定性，具体避免电解铜箔经辗压后产生褶皱或负极浆料脱落的问题，据此，利用此种电解铜箔所制得的锂离子电池能具有优异的循环寿命，充放电循环次数可达800次以上。
反观比较例7至12的电解铜箔，因为电解铜箔未能同时具备(1)第一表面的Sz和第二表面的Sz在适当的范围、(2)第一伸长率小于初始伸长率以及(3)第二伸长率大于或等于8％的三项特点，因此，比较例8至12的电解铜箔于辗压后会出现褶皱或负极浆料脱落的问题，不利于后续应用于锂离子电池，而比较例7虽能制成锂离子电池，但其充放电循环次数仅有766次，仍有待改善。
进一步细究比较例7至12的电解铜箔的测试结果可见，比较例7的电解铜箔的第二伸长率低于8％，所述电解铜箔应用于锂离子电池时的充放电循环次数仅有766次；比较例8的电解铜箔的第一伸长率大于初始伸长率，故所述电解铜箔经辗压后易产生褶皱，致使负极浆料涂覆于电解铜箔时容易发生脱落，比较例9及11的电解铜箔的第一表面的Sz超出3.0微米，致使比较例9及11的电解铜箔经辗压后也容易产生褶皱，负极浆料涂覆于电解铜箔后容易发生脱落的情形，而比较例10及12的电解铜箔的第一表面的Sz低于1.1微米，致使比较例10及12的电解铜箔与负极浆料的接着性不佳而容易发生负极浆料脱落的问题，故比较例8至12的电解铜箔皆无法具备期望的辗压稳定性，难以适用于制作锂离子电池。
如上表3所示，实施例9至16的电解铜箔的第二伸长率均大于10％，使其锂离子电池的充放电循环次数大于1000次，具有更优异的循环寿命。
综上所述，本发明通过调控电解铜箔的第一表面和第二表面的Sz、初始伸长率、第一伸长率和第二伸长率的关系和第二伸长率的范围，能具体避免电解铜箔于辗压过程产生褶皱或负极浆料脱落的现象，并且提升其后应用的锂离子电池的循环寿命。
Claims (10)
1.一种电解铜箔，其具有相对的第一表面及第二表面，其特征在于，所述第一表面与第二表面的面最大高度Sz各自独立为1.1微米至3.0微米；所述电解铜箔具有初始伸长率、第一伸长率和第二伸长率，所述初始伸长率为所述电解铜箔未经热处理前所测得，所述第一伸长率为所述电解铜箔经100℃热处理15分钟后所测得，所述第二伸长率为所述电解铜箔经120℃热处理10小时后所测得，其中，所述第一伸长率小于所述初始伸长率，所述第二伸长率大于所述第一伸长率，且所述第二伸长率大于或等于8％。
2.如权利要求1所述的电解铜箔，其特征在于，所述第一表面及第二表面的Sz各自独立为1.15微米至2.93微米。
3.如权利要求2所述的电解铜箔，其特征在于，所述第一表面的Sz为1.15微米至2.93微米，所述第二表面的Sz为2.00微米至2.93微米。
4.如权利要求1所述的电解铜箔，其特征在于，所述电解铜箔的初始伸长率为2％至6.5％。
5.如权利要求1所述的电解铜箔，其特征在于，所述电解铜箔的第一伸长率为1.5％至6％。
6.如权利要求1至5中任一项所述的电解铜箔，其特征在于，所述电解铜箔的第二伸长率为8％至15％。
7.如权利要求6所述的电解铜箔，其特征在于，所述电解铜箔的第二伸长率为10％至15％。
8.如权利要求1至5中任一项所述的电解铜箔，其特征在于，所述电解铜箔的第二伸长率大于所述初始伸长率，且所述第二伸长率和所述初始伸长率的差为5.8％至7.1％。
9.一种用于锂离子电池的电极，其特征在于，所述电极包含如权利要求1至8中任一项所述的电解铜箔。
10.一种锂离子电池，其特征在于，所述锂离子电池包含如权利要求9所述的电极。
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