CN119422254A 铜箔、包含其的二次电池及其制造方法 （铜箔卢森堡公司）

2024.11.29PCT/EP2023/0701632023.07.20WO2024/018005EN2024.01.25本发明涉及用于在二次电池中使用的经处有两个相对表面的铜箔和布置在铜箔的每一个第二侧面中的每一个具有在1.0μm至3.0μm之21.一种用于在二次电池中使用的经处理的铜箔(1)，所述经处理的铜箔具有第一侧面(1a)和与所述第一侧面相对的第二侧面(1b)，所述经处理的铜箔包括具有两个相对表面所述经处理的铜箔的侧面对应于铜箔具有其相应处理堆叠其中，所述处理堆叠件包括结构化层(4)和至少一个功能层(53.根据前述权利要求中任一项所述的经处理的铜箔所述铜箔的相应表面上电沉积具有预定粗糙度的结构化铜6.根据前述权利要求中任一项所述的经处理的铜箔，7.根据前述权利要求中任一项所述的经处理的8.根据前述权利要求中任一项所述的经处理的铜箔，其中下具有在30kgf/mm2至100kgf/9.根据前述权利要求中任一项所述的经处理的铜箔，其中中任一项所述的经处理的铜箔，其中所述硅层中硅的量大于50优选地至少90更优选地通过硅的低压等离子体增强的化学气相沉3a)提供具有第一表面(2a)和与所述第一表面相对的第二表面(2b)的未处理的铜箔b)通过将所述铜箔浸没在电镀浴中以在所述铜箔的每个表面上进行结构化处理(3)，60至100g/L的优选地以铜离子Cu2+的形式的铜和30至90g/L、优选地40至80g/L的硫酸的电4029769A1公开了包括由硅制成的负极的电池以及使用化学气相沉积制造这种负极的方以及不稳定的固体电解质界面(SEI)的事实。活性硅材料的分解将导致电池更短的寿命并5有其相应处理堆叠件的表面。处理堆叠件包括用于控制/影响表面粗糙度的结构化层和用面状态对于待用于二次电池，特别地用作电池中的集流体的经处理的铜箔是令人期望的；与Sk组合的常规粗糙度参数Rz表示的特定表面条件适用于精确地表征经处理的铜箔(特别[0019]应当理解的是，发明人出人意料地发现本发明的铜箔用作电极导致充电/放电循6来了针对分层更高的抗性并且允许增加充电[0023]经处理的铜箔的规定粗糙度轮廓主要受将极大控制整体粗糙度的结构化层的影(最大高度峰和最小高度谷)的表面的芯粗糙[0027]由于Sk受纹理(峰和谷的数量和大小)以及峰和谷的空间理的铜箔可以有利地抵抗由附接到其上或涂处理的铜箔和作为负极的硅层的电池的充电和放电期间通过Li离子的插入或解吸而膨胀7[0040]在此主要地将该术语理解为包含大于50wt.优选大于60wt.％、70wt.％或硅烷。[0049]根据另一个方面，本发明涉及本发明经处理的铜箔作为二次电池集流体的用至少90通常至少95％并且可能地至少99％。这种电极是硅基电极而不是基于Si掺杂碳8牢固地附接至铜箔上。可以在步骤b之后通过穿过包含更高浓度的铜的另外的电镀浴直接[0059]在步骤c)和d)中，在铜箔表面上形成连续层并且与结构化层相比这些层相对较[0061]具体地，金属电沉积领域的技术人员熟悉Winand和FischerWinand和Fischer描述了电沉积的类型取决于两个主要参数：电流密度与扩散限制电流密9dm2之间浴优选地保持在40℃至60℃之间的温度下。沉积持续描述根据本发明的经处理的铜箔。经处理的铜箔1具有第一侧面1a和与第一侧面相对的第[0079]通过使通过轧制(轧制铜箔)或电沉积(电沉积铜箔)生产的未处理的铜箔经受至锈钢或钛制成)和与正极相对地提供的固定负极[0085]用于铜镀覆处理的示例性电解质(称为包封浴)可以包含60g/L的铜离子Cu2+和0.95g/L的CrO3的浴在pH＝3.8下并且使用4A/dm2的电40.0g/L的H3BO3的浴在pH＝3.5下使用1.5A/dm2的电流密度在[0102]通过本领域熟知的方法生产具有在1.0μm至3.0μm之间的初始表面粗糙度Rz的电[0103]然后使根据本发明的具有结构化层的铜箔(实施例1至3)经受功能处理以连续地[0104]比较实施例的结构化或非结构化铜箔除了铬钝化之外不进行结节处理和不进行功能处理(比较实施例1和2)，进行类似于根据本发明的铜箔之一的结节处理和功能处理[0109]然后根据本领域中已知的并且在本文中未进一步详细描述的方法制造包括硅负极和根据实施例1_3或比较实施例1_4的作为负极集流体的经处理的[0115]将Sk芯高度计算为在等值线上的面积材料比值0％和100[0116]面积材料比率表示具有特定高度c或更高的面积。面积的面积材料比率曲线是表芯表面上方具有高度的峰称为削峰(reducedpeak)，而在芯表面下方的谷称为削谷以在1000至6000之间的放大倍数对根据本发明和比较实施例生产的经处理的铜箔进行成理的铜箔，因为功能箔的重量相对可忽略)的重量面积减去未处理铜箔的重量面积来估计度下以2.0英寸/分钟的拉伸速度通过机械力测试确定拉伸强度[0141]对于每个实施例和比较实施例进行5次测量，并且将相应的算术平均值作为伸长[0143]将包括经处理的铜箔作为负极集流体和硅负极的电池以约600mAh/克硅的不可逆[0149]表1提供了根据本发明和根据比较实施例的经处理的铜箔的表面特性、力学特性始容量(表1)。与比较实施例1和2的箔不μ包括这种铜箔的电池在小于10个循环之后损[0153]现在参考比较实施例3和4，在铜箔上形成结节不足以确保在充电_放电循环时电之间的Sk的箔)允许在充电_放电循环时实现想要[0157][REF.1]R.WINAND,‘Electrocristallisation.Théorieetapplications',JOURNALDEPHYSIQUEIVColloqueC1,supplémentauJournaldePhysiqueIII,Volume4,janvier1994,C1_55toC1_73.