[发明专利]锂离子二次电池用铜箔及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及锂离子二次电池用铜箔及其制造方法，特别涉及用于锂离子二次电池的负极且在充放电时没有破损担心的锂离子二次电池用铜箔及其制造方法。

背景技术

近年来的手机和便携式电脑等信息设备的普及异常显著，对于小型且高容量的二次电池的要求变高。在二次电池中锂离子二次电池由于轻量且具有高的能量密度，因此，最近不仅作为信息设备，而且在电动汽车的领域也受到关注。

锂离子二次电池例如如图3所示、将片状的正极1和负极2在各自之间隔着隔膜3进行卷绕而构成。锂离子二次电池的负极2中一般使用铜箔，该种铜箔根据制造方法可大体分为两类。一类是对由铸造制造的原材料实施轧制加工而制造的轧制铜箔，另一类是从以硫酸铜为主的溶液中使铜电解析出而制造的电解铜箔。

在锂离子二次电池中使用的铜箔伴随着电池的高容量化和小型化的发展，变得大多使用厚度为10μm以下的铜箔，因铜箔破损发生而使得在制造生产线上的通过性恶化。特别在轧制铜箔中，由于加工后的强度高且延伸小，因此在制造生产线上对铜箔进行涂布碳的操作等时，由对铜箔所给予的微妙的张力变动容易导致发生破损。

因此，在锂离子二次电池中使用的轧制铜箔时，通过在轧制后以一定的温度条件加热铜箔使其软化，成为使铜箔预先的延伸得到恢复的状态，从而投入到锂离子二次电池的负极的制造生产线中。

但是，伴随着锂离子二次电池的高容量化，变得看到很多在该充放电时铜箔破损的现象。在铜箔中产生破损的现象到目前为止可以被认为是因铜箔的延伸而导致的。

但是，伴随着电池高容量化，即使电解铜箔和延伸得到充分恢复的轧制铜箔，也显著地发生铜箔的破损。经过研究铜箔的破损，明确了如下事实：对于锂离子二次电池，在充电时锂离子从正极向负极移动，在放电时锂离子从负极向正极移动。伴随着锂离子的移动，负极材料进行膨胀收缩，由于作为集电体而使用的铜箔由充放电而使产生反复应力变动，铜箔发生疲劳形变，从而最终导致破损。

为了提高在锂离子二次电池的负极中使用的铜箔的强度和延展性，例如提案有如下的析出硬化型铜合金箔：含有0.05～0.4质量％的Cr、0.01～0.25质量％的Zr且残余部分为铜和不可避免杂质的铜合金，在轧制方向进行扫描时的最大高度Rz和板厚t的比Rz/t为不到0.2、且长径1μm以上的夹杂物的个数为100个/mm²以下，板厚度为20μm以下(参照专利文献1)。

另外，为了廉价地制造充放电循环寿命优异的锂离子二次电池用负极，提案有：对含有1.0质量％以上且5质量％以下的Ni、0.2质量％以上且1.2质量％以下的Si、残余部分为铜和不可避免杂质的铜合金箔实施锡镀而成为锂离子二次电池用负极时，在锡镀的覆膜中形成Sn-Ni相图中的金属间化合物(参照专利文献2)。

专利文献1：日本特开2009-79282号公报

专利文献2：日本特开2003-257417号公报

发明内容

但是，如上述专利文献1和2记载的那样对于在铜母体中添加有各种元素的合金箔有如下问题：添加元素的种类多且浓度高，在铜箔的品质管理或制造成本方面没有办法。

本发明的目的在于提供不会有被充放电时的反复应力破损担心的、提高了可靠性且容易制造的锂离子二次电池用铜箔及其制造方法。

本发明的锂离子二次电池用铜箔，其为在与正极之间隔着隔膜而卷绕成为负极的铜箔，其特征在于，所述铜箔中的具有(200)晶体取向的偏离角度在15度以内的晶体取向的晶粒，在铜箔表面的面积比例为50～100％。

其特征在于，优选所述铜箔的最后冷轧前的平均粒径为50μm以下，另外，所述铜箔以在至少一面实施有表面处理为特征，进一步，所述铜箔以具有7μm～20μm厚度为特征，另外，所述铜箔的特征是其为添加了Sn的合金箔，进一步，所述铜箔以在其表面具有涂布了的碳为特征。

另外，本发明的锂离子二次电池用铜箔制造方法，其特征在于，将由熔融铸造而制成的铜铸锭进行热轧，轧制到预先规定的厚度，将所述热轧材料反复进行冷轧和消除应力退火而形成规定厚度的铜板，对所述铜板退火后进行冷轧得到铜箔，氮气气氛中对所述铜箔进行加热而实施热处理，得到轧制加工度91～99％、且(200)晶体取向的偏离角度在15度以内的晶粒以表面面积50～100％的比例存在的铜箔。

其特征在于，优选所述铜铸锭为韧铜，以轧制加工度91～95％进行轧制加工，另外，所述铜铸锭以在无氧铜中添加了0.001～0.009质量％的锡，且以轧制加工度91～99％进行轧制加工为特征。