KR102122425B1 - 리튬 이차전지용 전해동박 및 이를 포함하는 리튬 이차전지 - Google Patents

리튬 이차전지용 전해동박 및 이를 포함하는 리튬 이차전지 Download PDF

Info

Publication number
KR102122425B1
KR102122425B1 KR1020160049472A KR20160049472A KR102122425B1 KR 102122425 B1 KR102122425 B1 KR 102122425B1 KR 1020160049472 A KR1020160049472 A KR 1020160049472A KR 20160049472 A KR20160049472 A KR 20160049472A KR 102122425 B1 KR102122425 B1 KR 102122425B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
lithium secondary
copper foil
electrolytic copper
secondary battery
heat treatment
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
KR1020160049472A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20160149996A (ko
Inventor
김승민
김수열
김대영
이정길
Original Assignee
케이씨에프테크놀로지스 주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 케이씨에프테크놀로지스 주식회사 filed Critical 케이씨에프테크놀로지스 주식회사
Priority to JP2017565096A priority Critical patent/JP6584531B2/ja
Priority to HUE16811818A priority patent/HUE049264T2/hu
Priority to PL16811818T priority patent/PL3312920T3/pl
Priority to US15/315,774 priority patent/US10418635B2/en
Priority to PCT/KR2016/004925 priority patent/WO2016204405A1/ko
Priority to CN201680000866.XA priority patent/CN106663816B/zh
Priority to EP16811818.0A priority patent/EP3312920B1/en
Priority to TW105118807A priority patent/TWI651420B/zh
Publication of KR20160149996A publication Critical patent/KR20160149996A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR102122425B1 publication Critical patent/KR102122425B1/ko
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/05—Accumulators with non-aqueous electrolyte
    • H01M10/052—Li-accumulators
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22F—CHANGING THE PHYSICAL STRUCTURE OF NON-FERROUS METALS AND NON-FERROUS ALLOYS
    • C22F1/00—Changing the physical structure of non-ferrous metals or alloys by heat treatment or by hot or cold working
    • C22F1/08—Changing the physical structure of non-ferrous metals or alloys by heat treatment or by hot or cold working of copper or alloys based thereon
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/64—Carriers or collectors
    • H01M4/66—Selection of materials
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/64—Carriers or collectors
    • H01M4/66—Selection of materials
    • H01M4/661—Metal or alloys, e.g. alloy coatings
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/64—Carriers or collectors
    • H01M4/66—Selection of materials
    • H01M4/665—Composites
    • H01M4/667—Composites in the form of layers, e.g. coatings
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M2004/026—Electrodes composed of, or comprising, active material characterised by the polarity
    • H01M2004/027—Negative electrodes
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10—Energy storage using batteries
    • Y02E60/122—

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Composite Materials (AREA)
  • Cell Electrode Carriers And Collectors (AREA)
  • Secondary Cells (AREA)

Abstract

본 발명의 일 실시예에 따른 리튬 이차전지용 전해동박은, 리튬 이차전지의 음극 집전체로 적용되는 리튬 이차전지용 전해동박으로서, 대략 300℃ 에서 30분 간의 열처리 이후의 연신율이 5% 내지 30%인 것을 특징으로 한다.

Description

리튬 이차전지용 전해동박 및 이를 포함하는 리튬 이차전지{Electrolytic copper foil for lithium secondary battery and Lithium secondary battery comprising the same}
본 발명은 리튬 이차전지용 전해동박 및 이를 포함하는 리튬 이차전지에 관한 것으로서, 좀 더 구체적으로는 실제 리튬 이차전지의 제조과정에서 겪게 되는 열이력을 받은 이후에 일정 수준 이상의 연신율을 갖는 리튬 이차전지용 전해동박 및 이를 포함하는 리튬 이차전지에 관한 것이다.
현재 리튬 이차전지의 음극재로는 흑연계 재료가 주로 사용되나, 흑연계 음극재는 중량당 전지용량이 작아 모바일 전지 용량 대용량화 요구에 대응할 수 없다.
이러한 전지의 대용량화 요구에 대응하기 위해 차세대 음극재로 실리콘계 음극 활물질의 적용이 활발히 검토되고 있는데, 이는 실리콘계 음극 활물질이 갖는 중량당 용량이 흑연과 비교하여 월등히 크기 때문이다.
그러나 음극 활물질로 Si계 음극재를 사용하는 경우 음극의 부피 팽창이 심해 이를 동박으로 상용화를 하게 되면 충방전시 음극 집전체 찢김에 의해 충방전 효율이 현저히 저하된다.
또한, Si계 음극재의 경우 음극재 부피 팽창을 잡아 줄 수 있는 폴리이미드계 수지를 바인더(Binder)로 사용한다.
이 경우 대략 300℃ 정도의 고온에서 동박에 코팅된 음극재를 건조하게 되므로, 리튬 이차전지의 음극 집전체로 적용되는 리튬 이차전지용 전해동박은 대략 300℃의 고온에서 일정 시간 동안 열이력을 받는 경우에도 리튬 이차전지용 전해동박으로서 적합한 물성을 가질 수 있어야 한다.
본 발명은 상술한 바와 같이 고온에서의 열이력을 받은 후에도 일정 수준 이상의 우수한 물성을 유지할 수 있는 리튬 이차전지용 전해동박을 얻어 내는 것을 일 목적으로 한다.
다만, 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 상술한 과제에 제한되지 않으며, 위에서 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래에 기재된 발명의 설명으로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명자들은 상술한 기술적 과제를 달성하기 위해 연구를 진행한 결과, 고온에서의 열이력을 받은 리튬 이차전지용 전해동박이 일정 수준 이상의 연신율을 갖게 되면 이차전지의 충방전 시에 음극재의 부피 팽창이 발생하더라도 음극 집전체의 찢김이 발생하지 않도록 할 수 있음을 알아내었다.
이러한 본 발명의 일 실시예에 따른 리튬 이차전지용 전해동박은, 리튬 이차전지의 음극 집전체로 적용되는 리튬 이차전지용 전해동박으로서, 대략 300℃ 에서 30분 간의 열처리 이후의 연신율이 5% 이상이 되는 것에 해당한다.
상기 리튬 이차전지용 전해동박은, 300℃ 에서 30분 간의 열처리 이후의 연신율이 5% 내지 30% 범위일 수 있다.
상기 리튬 이차전지용 전해동박은, 300℃ 에서 30분 간의 열처리 이후의 파단 강도가 19kgf/mm2 내지 26kgf/mm2 범위일 수 있다.
상기 리튬 이차전지용 전해동박은, 300℃ 에서 30분 간의 열처리 이후의 파단 강도율((파단강도/항복강도)×100)이 110% 내지 165% 범위일 수 있다.
상기 리튬 이차전지용 전해동박은, 양 면 상에 크롬(Cr), 실란 화합물 및 질소 화합물 중 어느 1종 이상을 함유하는 방청층을 구비할 수 있다.
상기 리튬 이차전지용 전해동박의 두께는 3㎛ 내지 30㎛ 범위일 수 있다.
상기 리튬 이차전지용 전해동박의 양 면의 표면조도는 Rz 기준으로 3.5㎛ 이하일 수 있다.
한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 리튬 이차전지는, 상술한 리튬 이차전지용 전해동박이 음극 집전체로 적용된 것이다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 리튬 이차전지의 제조과정에서 반드시 거치게 되는 고온의 열이력을 받은 이후에도 우수한 품질을 유지할 수 있는 리튬 이차전지용 전해동박 및 이를 이용하여 제작된 리튬 이차전지를 얻을 수 있게 된다.
본 명세서에 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 것이며, 후술되는 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 그러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어 해석되어서는 아니 된다.
도 1은, 본 발명의 일 실시예에 따른 리튬 이차전지용 전해동박을 나타내는 단면도이다.
도 2는, 본 발명의 일 실시예에 따른 리튬 이차전지용 전해동박의 표면에 방청층이 형성된 상태를 나타내는 단면도이다.
도 3은, 본 발명의 일 실시예에 따른 리튬 이차전지용 전해동박이 고온의 열이력을 받은 이후에 나타내는 물성을 보여주는 그래프이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일부 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
먼저, 도 1을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 리튬 이차전지용 전해동박을 설명하기로 한다.
도 1은, 본 발명의 일 실시예에 따른 리튬 이차전지용 전해동박을 나타내는 단면도이다.
도 1에 도시된 본 발명의 일 실시예에 따른 리튬 이차전지용 전해동박(1)은, 리튬 이차전지의 음극 집전체로 사용되는 것이 바람직하다. 즉, 리튬 이차전지에 있어서, 음극 활물질과 결합되는 음극 집전체로는 전해동박이 사용되는 것이 바람직하다.
반면, 리튬 이차전지의 제조에 있어서, 양극 활물질과 결합되는 양극 집전체로는 알루미늄(Al)으로 이루어진 박(foil)이 사용되는 것이 일반적이다.
이에 따라, 본 발명에 있어서는, 상기 리튬 이차전지용 전해동박(1)이 리튬 이차전지에 적용되는 음극 집전체에 해당하는 경우를 예로 들어 설명하기로 한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 리튬 이차전지용 전해동박은, 대략 300℃에 이르는 고온에서 대략 30분간 열처리 한 이후에 측정된 연신율이 대략 5% 이상으로 나타난다. 여기서 300℃는 실제 리튬 이차전지(Si계 음극재가 적용되며, Si계 음극재의 부피 팽창을 잡아주기 위해 폴리이미드계 수지가 바인더로 사용되는 리튬 이차전지)의 제조 과정에서 전해동박에 음극 활물질을 코팅 한 후 건조 시에 적용되는 온도에 해당하는 것으로서, 이러한 열처리 이후에도 대략 5% 이상의 연신율을 나타내야 이차전지 충방전 테스트 시에 전해동박의 찢김 현상이 발생되는 것을 방지할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 리튬 이차전지용 전해동박(1)은, 대략 300℃에 이르는 고온에서 대략 30분 간의 열처리를 거친 이후에 측정된 연신율이 대략 30% 이하로 나타나도록 제조되는 것이 바람직하다.
열처리 이후 리튬 이차전지용 전해동박(1)이 나타내는 연신율이 대략 30%를 초과하는 경우에는 전지 제조 공정에 있어서 전해동박의 변형률이 지나치게 커지므로 Si계 음극재를 전해동박에 코팅 및 건조 후에 전지 제조 라인에서 전극을 이송하는 과정에서 전극에 주름이 발생하게 된다.
한편, 상기 열처리 이후에 리튬 이차전지용 전해동박(1)이 나타내는 파단강도는 대략 19kgf/mm2 내지 26kgf/mm2 범위로 제한되는 것이 바람직하다.
열처리 이후 리튬 이차전지용 전해동박(1)이 나타내는 파단강도가 대략 19kgf/mm2 미만으로 나타나는 경우에는 전해동박 및/또는 전극의 권취 시에 가해지는 인장 응력을 전해동박이 견뎌내지 못해 전해동박의 찢김 현상이 발생할 수 있다.
반대로, 열처리 이후 리튬 이차전지용 전해동박(1)이 나타내는 파단강도가 대략 26kgf/mm2을 초과하는 경우에는 전해동박을 이루는 입자의 크기가 작고, 이로 인해 연신율이 낮아져 Si계 음극재의 코팅 및 건조 후에 전지 제조 라인에서의 이송 과정에서 전해동박에 주름이 발생할 수 있다.
또한, 상기 열처리 이후에 리튬 이차전지용 전해동박(1)이 나타내는 파단 강도율, 즉 파단강도를 항복강도로 나눈 값에 100을 곱하여 얻어진 값은 대략 110% 내지 165% 범위로 조절되는 것이 바람직하다.
전해동박을 제조함에 있어서, 대략 300℃에서의 열처리 이후의 파단 강도율이 대략 110% 미만이 되도록 하는 것은 기술적으로 거의 불가능하며, 또한 열처리 이후의 파단 강도율이 165%를 초과하는 경우에는 Si계 음극재 코팅 및 건조 후 전지 제조 라인 상에서 전극을 이송하는 과정에서 전해동박이 쉽게 변형되어 주름이 발생될 수 있다.
이와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 리튬 이차전지용 전해동박은, 대략 300℃에 달하는 고온에서의 열이력을 받은 후에도 리튬 이차전지의 제조 시에 신뢰성에 문제가 없도록 제조 과정에서 물성이 적절한 범위로 잘 조절된 전해동박에 해당한다.
한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 리튬 이차전지용 전해동박의 양 면의 표면조도는, Rz(십점 평균거칠기) 기준으로 대략 0.2㎛ 내지 3.5㎛ 인 것이 바람직하다.
상기 표면조도가 대략 0.2㎛ 미만인 경우에는 전해동박과 활물질 간의 밀착성이 저하되는 문제점이 있으며, 이처럼 전해동박과 활물질 간의 밀착성 저하가 발생되면 리튬 이차전지의 사용 과정에서 활물질 탈리 현상이 발생될 위험이 커지게 된다.
반대로, 상기 표면조도가 대략 3.5㎛를 초과하는 경우에는 높은 조도로 인해 전해동박의 표면(1a)에 활물질의 균일한 코팅이 이루어질 수 없어 밀착력이 저하될 수 있으며, 이처럼 활물질의 균일한 코팅이 이루어지지 않는 경우에는 제조된 리튬 이차전지의 방전용량 유지율이 저하될 수 있다.
또한, 상기 리튬 이차전지용 전해동박의 두께는 대략 3㎛ 내지 30㎛ 인 것이 바람직하다.
전해동박의 두께가 대략 3㎛ 미만으로 너무 얇은 경우에는 전지 제조공정에서 전해동박의 핸들링(handling)이 어려워져 작업성이 저하될 수 있고, 반대로 전해동박의 두께가 대략 30㎛를 초과하는 경우에는 전해동박이 집전체로 사용되었을 때 집전체의 두께로 인한 체적 증가로 인해 고용량의 전지를 제조하기가 곤란해 지는 문제점이 있다.
한편, 도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 리튬 이차전지용 전해동박(1)은 그 표면(1a)에 형성된 방청층(2)을 구비할 수 있다.
상기 방청층(2)은, 리튬 이차전지용 전해동박(1)의 방청 처리를 위해 전해동박의 표면(1a)에 선택적으로 형성되는 것으로서, 크롬(Cr), 실란 화합물 및 질소 화합물 중 어느 1종 이상을 함유할 수 있다.
상기 방청층(2)은, 리튬 이차전지용 전해동박(1)에 대한 방청 특성 뿐만 아니라, 내열 특성 및/또는 활물질과의 결합력 증대 특성을 부여하는 역할 또한 할 수 있다.
< 실시예 및 비교예 >
이하에서, 본 발명의 특성을 만족하는 실시예와 이에 비교되는 비교예의 전해동박을 제조하고, 이 실시예 및 비교예의 전해동박간의 물성을 비교하는 것에 의해 본 발명의 특징을 보다 명확히 살펴보기로 한다.
실시예 및 비교예에 따른 리튬 이차전지용 전해동박은, 전해조 내에 회전드럼 및 드럼에 대해 소정의 간격을 갖고 위치하는 양극판을 포함하는 구조의 제박기를 이용하여 제조된다.
이러한 제박기를 이용한 제박 공정에 있어서, 실시예에 해당하는 리튬 이차전지용 전해동박을 제조하기 위한 전해액은 50 ~ 100g/L의 동, 50 ~ 150g/L의 황산을 포함하는 황산동내에 TOC의 농도를 1g/L 이하로 제한하는 것에 의해 유기 불순물의 농도를 1g/L 이내로 제한한다. 이를 위해, 실시예에 따른 전해액의 청정도 유지를 위해 구리 와이어(Cu wire)를 황산에 투입하기 전에 이물질 등을 제거 및 세척을 한 후에 투입하며, 전해액에 과수 및 공기 투입을 통해 청정한 액을 유지한다.
또한, 실시예에 따른 전해 동박의 전착 시에 적용되는 전류 밀도는 30ASD 내지 80ASD 범위로 하고, 전해액의 온도는 40~70℃로 조정한다. 유기 첨가제로는 HEC(Hydroxyethyl Cellulose), 3-(Benzothiazolyl-2-mercapto)-propyl-sulfonic acid), 고분자 질화물(예를 들어, 젤라틴)이 사용된다. 이때, 첨가제는 HEC가 2~15mg/L, (3-(Benzothiazolyl-2-mercapto)-propyl-sulfonic acid가 2~15mg/L, 고분자 질화물인 젤라틴(Gelatin)(2300g/mole)이 5~20mg/L 사용되는 것이 바람직하다.
반면, 비교예에 해당하는 리튬 이차전지용 전해동박을 제조하기 위해서는, 상술한 제조방법과는 다른 방법을 적용하며, 구체적으로는, 제박 과정에서 전해액으로 이용되는 황산동(50 ~100g/L의 동, 50 ~150g/L의 황산)내의 유기 불순물인 TOC의 농도가 1g/L를 초과하거나 전해 동박의 전착 시에 적용되는 전류 밀도가 30ASD 내지 80ASD 범위를 벗어나도록 한다.
이러한 실시예 및 비교예에 따른 전해동박을 제박하기 위한 구체적인 전해액의 조성과 전해 조건은 다음과 같다.
구리 : 75g/L
황산 : 100g/L
전해액 온도 : 55℃
전류밀도 : [표 1]참조
HEC : 10mg/L
(3-(Benzothiazolyl-2-mercapto)-propyl-sulfonic acid : 10mg/L
Gelatin(2300g/mole) : 15mg/L
전해액 내의 TOC 농도 : [표 1]참조
구분 TOC (g/L) 전류밀도( ASD )
실시예 1 0.7 40
실시예 2 0.8 40
실시예 3 0.9 50
실시예 4 0.3 60
실시예 5 0.5 60
실시예 6 0.7 70
실시예 7 0.3 50
실시예 8 0.9 60
실시예 9 0.3 70
비교예 1 1.2 30
비교예 2 1.5 40
비교예 3 1.7 40
비교예 4 2 50
비교예 5 0.5 90
비교예 6 0.7 20
비교예 7 1.2 40
비교예 8 1.1 40
비교예 9 1.8 50
비교예 10 0.3 85
상기 [표 1]에 나타난 실시예 및 비교예에 따른 전해동박에 대해 연신율, 파단강도 및 파단강도율의 범위에 따른 전지 제조 과정에서의 전해동박의 단선 유/무 및 작업성의 정도에 대해서는 아래에 상세히 후술한다.
다음은, 아래 [표 2]를 참조하여 실시예 및 비교예의 전해 동박 상호 간의 비교를 통해 열처리 후의 동박이 갖는 물성에 따른 효과 차이를 살펴보기로 한다. 이때, 상기 실시예 및 비교예에 따라 제박된 전해동박(1)은 도 2와 같이 그 표면(1a)에 방청층(2)을 형성할 수 있다.
전해동박 작업성의 평가
음극재를 전해동박에 코팅 후 300℃ 에서 건조하여 롤투롤(Roll-to-Roll) 전지 제조 설비로 젤리롤을 만드는 과정에서 선속 5 ~ 10mpm에서 와인딩 텐션(winding tension)은 160N으로 설정하여 평가를 진행하였다. 음극재가 코팅된 전해동박을 1,000m 와인딩 할 때 주름이 발생한 경우와 찢김이 발생한 경우를 불량으로 판단하였다.
음극 활물질용으로 실리콘/카본 복합계 음극재 100 중량부에 대해 폴리이미드 단량체 2 중량부 및 CMC(카르복시메틸 셀룰로오스) 2 중량부를 혼합하고, 증류수를 용제로 이용하여 슬러리를 제조하고, 20cm 폭의 상기 실시예 및 비교예의 전해동박 상에 음극재를 코팅 및 건조한 후 원통형 18650 규격의 리튬 이차전지 샘플을 제작하였다.
해당 공정으로 원통형 리튬 이차전지 샘플을 제조한 후 0.2C에서 200회 충방전 테스트 후 리튬 이차전지를 분해하여 음극재가 코팅된 동박의 찢김 여부를 확인하였고, 찢어진 경우 불량으로 판단하였다.
연신율 및 파단 강도율 UTM 측정 조건
- 샘플의 폭: 12.7mm
- Grip 간 거리: 50mm
- 측정 속도: 50mm/min
- 열처리 조건: 300℃/30분
- 항복 강도: SS Curve에서 0.2% off set 하여 항복 강도를 구함
구분 연신율
[%] 		파단강도
[ kgf /㎟] 		항복강도
[ kgf /㎟] 		파단강 강도율
[%} 		작업성 충방전후
찢김 유/무
실시예 1 5.2 19.2 16.3 118 양호 무
실시예 2 5.1 19.4 14.4 135 양호 무
실시예 3 29.2 20.4 17.3 118 양호 무
실시예 4 29.5 20.3 15.0 135 양호 무
실시예 5 29.7 19.7 12.0 164 양호 무
실시예 6 5.2 25.9 21.9 118 양호 무
실시예 7 8.4 24.2 15.2 159 양호 무
실시예 8 29.2 25.9 21.9 118 양호 무
실시예 9 29.5 25.3 18.7 135 양호 무
비교예 1 4.8 25.9 21.9 118 양호 유
비교예 2 4.7 25.3 19.2 132 양호 유
비교예 3 4.7 24.7 15.8 156 양호 유
비교예 4 30.6 19.7 16.3 121 주름 제조불가
비교예 5 30.9 19.2 14.2 135 주름 제조불가
비교예 6 30.5 21 11.7 179 주름 제조불가
비교예 7 5.4 25.5 15.3 166 주름 제조불가
비교예 8 29.7 19.2 11.4 169 주름 제조불가
비교예 9 6 26.3 22.3 118 주름 제조불가
비교예 10 29.3 18.7 11.4 164 찢김 제조불가
상기 [표 2]의 실시예 1 내지 3과 비교예 1 내지 3을 상호 비교해 보면, 열처리 후의 전해동박이 갖는 연신율이 적어도 5%는 되어야 전해동박의 제조과정 및 완성된 이차전지의 충방전 과정에서 제품의 불량이 발생되지 않음을 알 수 있다.
마찬가지로, [표 2]의 실시예 4 내지 6과 비교예 4 내지 6을 상호 비교해 보면, 열처리 후의 전해동박이 갖는 연신율이 30%를 초과하지 않아야 전해동박의 제조과정에서 제품의 불량이 발생되지 않음을 알 수 있다.
다음으로, [표 2]의 실시예 6과 비교예 10을 상호 비교해 보면, 열처리 후의 전해동박이 갖는 파단강도 값이 적어도 19kgf/mm2 는 되어야 전해동박의 제조과정에서 제품의 불량이 발생되지 않음을 알 수 있다.
마찬가지로, [표 2]의 실시예 7과 비교예 9를 상호 비교해 보면, 열처리 후의 전해동박이 갖는 파단강도 값이 26kgf/mm2 를 초과하지 않아야 전해동박의 제조과정에서 제품의 불량이 발생되지 않음을 알 수 있다.
마지막으로, [표 2]의 실시예 6과 비교예 6 내지 8을 상호 비교해 보면, 열처리 후의 전해동박이 갖는 파단강도율이 165%를 초과하지 않아야 전해동박의 제조과정에서 제품의 불량이 발생되지 않음을 알 수 있다(단, 이러한 파단강도율은 300℃에서 30분간 열처리를 거친 전해동박에 있어서 기술적으로 110% 미만으로 떨어질 수는 없음).
따라서, 이러한 결과를 토대로 종합적으로 판단해 보면, 리튬 이차전지용 전해동박이 대략 300℃에서의 열처리를 거친 이후에 대략 5% 내지 30% 범위의 연신율을 갖고, 대략 19kgf/mm2 내지 26kgf/mm2 범위의 파단강도를 가지며, 대략 110% 내지 165% 범위의 파단강도율을 갖도록 제조되는 경우 리튬 이차전지의 제조에 적합한 우수한 품질을 가질 수 있음을 알 수 있다.
이상에서 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능함은 물론이다.
1: 리튬 이차전지용 전해동박
1a: 동박 표면
2: 방청 층

Claims (7)

  1. 리튬 이차전지의 음극 집전체로 적용되는 리튬 이차전지용 전해동박으로서,
    300℃ 에서 30분 간의 열처리 이후의 연신율이 5% 내지 30%이고,
    300℃ 에서 30분 간의 열처리 이후의 파단 강도가 19kgf/mm2 내지 26kgf/mm2이며,
    300℃ 에서 30분 간의 열처리 이후의 항복 강도가 14.4kgf/mm2 내지 21.9kgf/mm2이며,
    300℃ 에서 30분 간의 열처리 이후의 파단 강도율((파단강도/항복강도)×100)이 110% 내지 164.2%인 것을 특징으로 하는 리튬 이차전지용 전해동박.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서,
    상기 리튬 이차전지용 전해동박은,
    양 면 상에 크롬(Cr), 실란 화합물 및 질소 화합물 중 어느 1종 이상을 함유하는 방청층을 구비하는 것을 특징으로 하는 리튬 이차전지용 전해동박.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 리튬 이차전지용 전해동박의 두께는 3㎛ 내지 30㎛ 인 것을 특징으로 하는 리튬 이차전지용 전해동박.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 리튬 이차전지용 전해동박의 양 면의 표면조도는 Rz 기준으로 3.5㎛ 이하인 것을 특징으로 하는 리튬 이차전지용 전해동박.
  7. 제1항에 따른 리튬 이차전지용 전해동박이 음극 집전체로 적용된 리튬 이차전지.
KR1020160049472A 2015-06-18 2016-04-22 리튬 이차전지용 전해동박 및 이를 포함하는 리튬 이차전지 Active KR102122425B1 (ko)

Priority Applications (8)

Application Number Priority Date Filing Date Title
HUE16811818A HUE049264T2 (hu) 2015-06-18 2016-05-11 Elektrolitikus réz fólia lítium akkumulátortelephez, és az ezt magában foglaló lítium akkumulátortelep
PL16811818T PL3312920T3 (pl) 2015-06-18 2016-05-11 Elektrolityczna folia miedziana do akumulatora litowego oraz zawierający ją akumulator litowy
US15/315,774 US10418635B2 (en) 2015-06-18 2016-05-11 Electrolytic copper foil for lithium secondary battery and lithium secondary battery comprising the same
PCT/KR2016/004925 WO2016204405A1 (ko) 2015-06-18 2016-05-11 리튬 이차전지용 전해동박 및 이를 포함하는 리튬 이차전지
JP2017565096A JP6584531B2 (ja) 2015-06-18 2016-05-11 リチウム二次電池用の電解銅箔及びこれを含むリチウム二次電池
CN201680000866.XA CN106663816B (zh) 2015-06-18 2016-05-11 用于锂二次电池的电解铜箔及包含该电解铜箔的锂二次电池
EP16811818.0A EP3312920B1 (en) 2015-06-18 2016-05-11 Electrolytic copper foil for lithium secondary battery and lithium secondary battery including same
TW105118807A TWI651420B (zh) 2015-06-18 2016-06-15 用於鋰二次電池之電解銅箔以及包含彼之鋰二次電池

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR20150086856 2015-06-18
KR1020150086856 2015-06-18

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20160149996A KR20160149996A (ko) 2016-12-28
KR102122425B1 true KR102122425B1 (ko) 2020-06-12

Family

ID=57724756

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020160049472A Active KR102122425B1 (ko) 2015-06-18 2016-04-22 리튬 이차전지용 전해동박 및 이를 포함하는 리튬 이차전지

Country Status (8)

Country Link
US (1) US10418635B2 (ko)
EP (1) EP3312920B1 (ko)
JP (1) JP6584531B2 (ko)
KR (1) KR102122425B1 (ko)
CN (1) CN106663816B (ko)
HU (1) HUE049264T2 (ko)
PL (1) PL3312920T3 (ko)
TW (1) TWI651420B (ko)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102391520B1 (ko) * 2021-10-07 2022-04-29 서키트 호일 룩셈부르크, 에스에이알엘 높은 파괴 에너지를 갖는 동박 및 이를 포함하는 이차전지
KR102456668B1 (ko) * 2021-10-07 2022-10-20 서키트 호일 룩셈부르크, 에스에이알엘 높은 파괴 에너지를 갖는 동박 및 이를 포함하는 이차전지

Families Citing this family (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102130011B1 (ko) * 2015-06-23 2020-07-03 케이씨에프테크놀로지스 주식회사 리튬 이차전지용 전해동박 및 이를 포함하는 리튬 이차전지
KR102725487B1 (ko) * 2017-01-04 2024-11-01 에스케이넥실리스 주식회사 최적화된 피크 조도를 갖는 전해동박, 그것을 포함하는 전극, 그것을 포함하는 이차전지, 및 그것의 제조방법
KR102721378B1 (ko) * 2017-02-03 2024-10-23 에스케이넥실리스 주식회사 주름 및 말림이 최소화된 고강도 전해동박, 그것을 포함하는 전극, 그것을 포함하는 이차전지, 및 그것의 제조방법
KR102824073B1 (ko) * 2017-02-22 2025-06-20 에스케이넥실리스 주식회사 코팅층을 가져 우수한 접착력을 갖는 동박, 그것을 포함하는 전극, 그것을 포함하는 이차전지, 및 그것의 제조방법
TWI660541B (zh) * 2018-10-01 2019-05-21 長春石油化學股份有限公司 用於鋰二次電池集電體之銅箔及包含其之負極
US10581081B1 (en) 2019-02-01 2020-03-03 Chang Chun Petrochemical Co., Ltd. Copper foil for negative electrode current collector of lithium ion secondary battery
TWI731330B (zh) 2019-04-30 2021-06-21 南亞塑膠工業股份有限公司 電解銅箔、其製造方法、及鋰離子二次電池
LU501043B1 (en) * 2021-12-20 2023-06-20 Circuit Foil Luxembourg Method for producing an electrodeposited copper foil for lithium secondary battery

Family Cites Families (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3850155B2 (ja) 1998-12-11 2006-11-29 日本電解株式会社 電解銅箔、二次電池の集電体用銅箔及び二次電池
TW200714666A (en) * 2005-07-29 2007-04-16 Sumitomo Chemical Co Laminate of liquid crystalline polyester with copper foil
JP4470917B2 (ja) * 2006-06-29 2010-06-02 ソニー株式会社 電極集電体、電池用電極及び二次電池
KR101108911B1 (ko) 2007-04-20 2012-01-31 제이엑스 닛코 닛세키 킨조쿠 가부시키가이샤 리튬 2차 전지용 전해 구리박 및 그 구리박의 제조 방법
CN105386088B (zh) 2010-07-01 2018-06-29 三井金属矿业株式会社 电解铜箔以及其制造方法
TWI466367B (zh) * 2010-12-27 2014-12-21 Furukawa Electric Co Ltd A lithium ion secondary battery, an electrode for the secondary battery, an electrode for an electrolytic copper foil
JP5074611B2 (ja) * 2011-03-30 2012-11-14 Ｊｘ日鉱日石金属株式会社 二次電池負極集電体用電解銅箔及びその製造方法
JP2013001982A (ja) * 2011-06-20 2013-01-07 Jx Nippon Mining & Metals Corp 圧延銅箔
WO2013002275A1 (ja) 2011-06-28 2013-01-03 古河電気工業株式会社 電解銅箔、該電解銅箔を使用した配線板及びフレキシブル配線板
CN107587172B (zh) * 2011-10-31 2019-09-24 古河电气工业株式会社 高强度、高耐热电解铜箔及其制造方法
JP5981165B2 (ja) * 2011-12-27 2016-08-31 古河電気工業株式会社 銅箔、二次電池の負極電極、二次電池、並びにプリント回路基板
JP5718476B2 (ja) * 2012-06-27 2015-05-13 古河電気工業株式会社 リチウムイオン二次電池用電解銅箔、リチウムイオン二次電池の負極電極及びリチウムイオン二次電池
JP2014009365A (ja) * 2012-06-27 2014-01-20 Furukawa Electric Co Ltd:The 電解銅箔、リチウムイオン二次電池負極電極、及びリチウムイオン二次電池
TWI518210B (zh) * 2013-01-31 2016-01-21 三井金屬鑛業股份有限公司 電解銅箔、該電解銅箔之製造方法及使用該電解銅箔而得之表面處理銅箔
KR101571063B1 (ko) 2013-11-28 2015-11-24 일진머티리얼즈 주식회사 전해동박, 이를 포함하는 전기부품 및 전지, 및 전해동박 제조방법
JP2014101581A (ja) 2013-12-25 2014-06-05 Furukawa Electric Co Ltd:The 電解銅合金箔、その製造方法、その製造に用いる電解液、二次電池用負極集電体、二次電池及びその電極

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102391520B1 (ko) * 2021-10-07 2022-04-29 서키트 호일 룩셈부르크, 에스에이알엘 높은 파괴 에너지를 갖는 동박 및 이를 포함하는 이차전지
KR102456668B1 (ko) * 2021-10-07 2022-10-20 서키트 호일 룩셈부르크, 에스에이알엘 높은 파괴 에너지를 갖는 동박 및 이를 포함하는 이차전지
KR102456668B9 (ko) 2021-10-07 2026-01-02 서키트 호일 룩셈부르크, 에스에이알엘 높은 파괴 에너지를 갖는 동박 및 이를 포함하는 이차전지
KR102391520B9 (ko) 2021-10-07 2026-01-02 서키트 호일 룩셈부르크, 에스에이알엘 높은 파괴 에너지를 갖는 동박 및 이를 포함하는 이차전지

Also Published As

Publication number Publication date
PL3312920T3 (pl) 2020-07-27
TW201700738A (zh) 2017-01-01
US10418635B2 (en) 2019-09-17
EP3312920A1 (en) 2018-04-25
JP6584531B2 (ja) 2019-10-02
EP3312920A4 (en) 2018-04-25
JP2018524772A (ja) 2018-08-30
CN106663816A (zh) 2017-05-10
HUE049264T2 (hu) 2020-09-28
TWI651420B (zh) 2019-02-21
EP3312920B1 (en) 2020-03-18
KR20160149996A (ko) 2016-12-28
US20180102545A1 (en) 2018-04-12
CN106663816B (zh) 2020-02-11

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR102122425B1 (ko) 리튬 이차전지용 전해동박 및 이를 포함하는 리튬 이차전지
CN106507689B (zh) 用于锂二次电池的电解铜箔及包含该电解铜箔的锂二次电池
KR101661006B1 (ko) 다공성 폴리프로필렌 필름 롤
TWI661597B (zh) 易於加工的電解銅箔、電極、蓄電池、及其製造方法
KR102413056B1 (ko) 주름이 방지되고 우수한 충방전 특성을 갖는 동박, 그것을 포함하는 전극, 그것을 포함하는 이차전지, 및 그것의 제조방법
CN106575734A (zh) 聚烯烃微多孔质膜、电池用隔膜以及电池
KR102646185B1 (ko) 우수한 접착력을 갖는 동박, 그것을 포함하는 전극, 그것을 포함하는 이차전지, 및 그것의 제조방법
JP2014141644A (ja) 二軸配向多孔性ポリプロピレンフィルム、蓄電デバイス用セパレータフィルムおよび蓄電デバイス
KR102721378B1 (ko) 주름 및 말림이 최소화된 고강도 전해동박, 그것을 포함하는 전극, 그것을 포함하는 이차전지, 및 그것의 제조방법
KR102130011B1 (ko) 리튬 이차전지용 전해동박 및 이를 포함하는 리튬 이차전지
US20040029006A1 (en) Electrodeposited copper foil and electrodeposited copper foil for secondary battery collector
TWI711722B (zh) 於後續製程表現優異的處理特性的電解銅箔及其製造方法
JP4413552B2 (ja) 電解銅箔および二次電池集電体用電解銅箔
KR20170085425A (ko) 동박, 그 제조방법, 그것을 포함하는 전극, 및 그것을 포함하는 이차전지
JP2014208448A (ja) 導電層積層多孔性フィルム及び電池用セパレータ
KR102424266B1 (ko) 친수성 고분자층을 가져 우수한 접착력을 갖는 동박, 그것을 포함하는 전극, 그것을 포함하는 이차전지, 및 그것의 제조방법
KR101816801B1 (ko) 이차전지용 동박 및 이를 포함하는 이차전지
KR102524929B1 (ko) 높은 파괴 에너지를 갖는 동박 및 이를 포함하는 이차전지
CN121556099A (zh) 一种铜箔及其制备方法，以及包含该铜箔的集流体、极片、锂二次电池、储能装置
US10403898B2 (en) Electrolytic copper foil having high tensile strength, electrode including the same, secondary battery including the same, and method of manufacturing the same
WO2016204405A1 (ko) 리튬 이차전지용 전해동박 및 이를 포함하는 리튬 이차전지
TW202546112A (zh) 聚苯硫醚膜與其卷、包含該些的金屬化膜與其卷、集電箔與其卷、電極板與其卷及二次電池

Legal Events

Date Code Title Description
PA0109 Patent application

Patent event code: PA01091R01D

Comment text: Patent Application

Patent event date: 20160422

PG1501 Laying open of application
PN2301 Change of applicant

Patent event date: 20180308

Comment text: Notification of Change of Applicant

Patent event code: PN23011R01D

A201 Request for examination
A302 Request for accelerated examination
PA0201 Request for examination

Patent event code: PA02012R01D

Patent event date: 20191119

Comment text: Request for Examination of Application

Patent event code: PA02011R01I

Patent event date: 20160422

Comment text: Patent Application

PA0302 Request for accelerated examination

Patent event date: 20191119

Patent event code: PA03022R01D

Comment text: Request for Accelerated Examination

Patent event date: 20160422

Patent event code: PA03021R01I

Comment text: Patent Application

E902 Notification of reason for refusal
PE0902 Notice of grounds for rejection

Comment text: Notification of reason for refusal

Patent event date: 20191216

Patent event code: PE09021S01D

AMND Amendment
E601 Decision to refuse application
PE0601 Decision on rejection of patent

Patent event date: 20200424

Comment text: Decision to Refuse Application

Patent event code: PE06012S01D

Patent event date: 20191216

Comment text: Notification of reason for refusal

Patent event code: PE06011S01I

AMND Amendment
PX0901 Re-examination

Patent event code: PX09011S01I

Patent event date: 20200424

Comment text: Decision to Refuse Application

Patent event code: PX09012R01I

Patent event date: 20200217

Comment text: Amendment to Specification, etc.

PX0701 Decision of registration after re-examination

Patent event date: 20200606

Comment text: Decision to Grant Registration

Patent event code: PX07013S01D

Patent event date: 20200521

Comment text: Amendment to Specification, etc.

Patent event code: PX07012R01I

Patent event date: 20200424

Comment text: Decision to Refuse Application

Patent event code: PX07011S01I

Patent event date: 20200217

Comment text: Amendment to Specification, etc.

Patent event code: PX07012R01I

X701 Decision to grant (after re-examination)
GRNT Written decision to grant
PR0701 Registration of establishment

Comment text: Registration of Establishment

Patent event date: 20200608

Patent event code: PR07011E01D

PR1002 Payment of registration fee

Payment date: 20200609

End annual number: 3

Start annual number: 1

PG1601 Publication of registration
PR1001 Payment of annual fee

Payment date: 20230424

Start annual number: 4

End annual number: 4

PR1001 Payment of annual fee

Payment date: 20240423

Start annual number: 5

End annual number: 5