(57)【要約】      （修正有）【課題】リチウムイオン二次電池の集電体に使用されるのに適した特性を有する電解銅箔を開示する。【解決手段】電解銅箔はドラム面及び沈積面を含み、当該沈積面又は当該ドラム面の少なくとも一つは、０．１７〜１．１７μｍ3／μｍ2である空隙容積（Ｖｖ）を有する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ドラム面と、
前記ドラム面の反対側にある沈積面と、
を含む電解銅箔であって、
前記ドラム面及び前記沈積面の少なくとも一つは、０．１７〜１．１７μｍ3／μｍ2である空隙容積（Ｖｖ）の値を有する、電解銅箔。
【請求項２】
前記ドラム面及び前記沈積面は、それぞれ、０．１７〜１．１７μｍ3／μｍ2である空隙容積（Ｖｖ）の値を有する、請求項１に記載の電解銅箔。
【請求項３】
前記ドラム面及び前記沈積面の少なくとも一つは、０．１６〜１．０７μｍ3／μｍ2であるコア部空隙容積（Ｖｖｃ）の値をさらに有する、請求項１に記載の電解銅箔。
【請求項４】
前記ドラム面及び前記沈積面は、それぞれ、０．１６〜１．０７μｍ3／μｍ2であるコア部空隙容積（Ｖｖｃ）の値をさらに有する、請求項１に記載の電解銅箔。
【請求項５】
前記ドラム面及び前記沈積面の少なくとも一つは、０．０１〜０．１０μｍ3／μｍ2である谷部空隙容積（Ｖｖｖ）の値をさらに有する、請求項１に記載の電解銅箔。
【請求項６】
前記ドラム面及び前記沈積面は、それぞれ、０．０１〜０．１０μｍ3／μｍ2である谷部空隙容積（Ｖｖｖ）の値をさらに有する、請求項１に記載の電解銅箔。
【請求項７】
５回／μｍを超える疲労寿命／厚さをさらに有する、請求項１に記載の電解銅箔。
【請求項８】
前記疲労寿命／厚さは、８〜４０回／μｍである、請求項７に記載の電解銅箔。
【請求項９】
２μｍ〜２５μｍである厚さを有する、請求項１に記載の電解銅箔。
【請求項１０】
前記電解銅箔の表面は、亜鉛−クロム塗布層、クロム塗布層、及び有機塗布層からなる群から選ばれる少なくとも一つの塗布層を含む、請求項１に記載の電解銅箔。
【請求項１１】
前記電解銅箔の表面は、クロムメッキ層を含む、請求項１に記載の電解銅箔。
【請求項１２】
請求項１に記載の電解銅箔を含む、リチウムイオン二次電池用の集電体。
【請求項１３】
前記電解銅箔の沈積面と接触する負極活物質をさらに含む、請求項１２に記載の集電体。
【請求項１４】
前記電解銅箔のドラム面と接触する負極活物質をさらに含む、請求項１２に記載の集電体。
【請求項１５】
請求項１２に記載の集電体を含む、リチウムイオン二次電池。
【請求項１６】
請求項１５に記載のリチウムイオン二次電池を含む、装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、高い耐久性及び加工性を有する電解銅箔に関する。本開示は、前記電解銅箔をその構成要素として組み込んだリチウムイオン二次電池にも関する。
【背景技術】
【０００２】
リチウムイオン二次電池は、高エネルギーと高パワー密度とを兼備するため、携帯型電子機器、電動工具、電気自動車（ＥＶｓ）、エネルギー貯蔵システム（ＥＳＳ）、携帯電話、タブレット、宇宙飛行応用、軍事応用及び鉄道用の選択技術となった。電気自動車（ＥＶｓ）には、ハイブリッド電気自動車（ＨＥＶｓ）、プラグインハイブリッド自動車（ＰＨＥＶｓ）及び純粋なバッテリ電気自動車（ＢＥＶｓ）が含まれる。電気自動車（ＥＶｓ）が、主に化石燃料（例えば、ガソリン、ディーゼル燃料など）を動力とする輸送工具の代わりになれば、リチウムイオン二次電池によって温暖化ガス排出量を著しく削減することになる。リチウムイオン二次電池は、その高エネルギー効率により、風力、太陽エネルギー、地熱及び他の再生可能エネルギーから得られるエネルギーの品質の改善を含む様々な電力網の応用に適用されることが可能となるので、持続可能なエネルギーの経済の確立にさらに広く利用されることに寄与する。
【０００３】
このため、リチウムイオン二次電池に、商業資本及び政府並びに学術実験室の基礎研究は強く興味を惹かれる。近年、この分野における研究及び開発は多くあり、現在リチウムイオン二次電池も応用されているが、依然として、より高い容量、より高い電流を産生し、より多い充放電サイクルを経ることが可能であり、使用寿命を延長することができる電池に関する改良は求められている。また、自動車、携帯型電子機器及び宇宙飛行などの様々な環境への応用を改善するために、電池の重量を改良する必要がある。
【０００４】
リチウムイオン二次電池は、通常、活物質が塗布された金属箔の集電体を含む。銅は良好な電流導体であるため、よく集電体として銅箔を用いる。電池重量の低減への要求がより切実になるにつれて、リチウムイオン二次電池の寸法と重量を低減するために、集電体をより薄くにする必要がある。また、リチウムイオン二次電池の容量を増加させるために、珪素（Ｓｉ）、ゲルマニウム（Ｇｅ）及びスズ（Ｓｎ）のような材料を高容量活物質と混合するか又は電池に充填するが、前記活物質の膨張と収縮を激化させ、前記活物質と接触する銅箔への応力を増加させることになる。さらに、最近のいくつかの発展では、電池の容量を増加させるために、電極としての銅箔を折畳んで又は曲がって、そして巻回する。電池の使用期間における活物質の膨張と収縮及び電池の生産期間における折畳みと巻回に、銅箔が耐えられないと、電池のサイクル特性に悪影響を与える。
【０００５】
したがって、依然として、リチウムイオン二次電池に用いられる銅箔を改良する必要がある。また、向上した加工性及び耐久性を有する薄い銅箔を必要とすることもある。また、前記銅箔と活物質とを組み合わせてリチウムイオン二次電池を提供する際、銅箔と活物質との分離又は銅箔破断によって高充放電サイクル中に失効になることがない。リチウムイオン二次電池の重量の低減及びリチウムイオン二次電池の容量の増加という目標を満足するために、より薄い銅箔は必要になり、また、電池の製造中又は電池の使用中に失効しない。
【発明の概要】
【０００６】
総括すると、本発明は、銅箔、例えば、リチウムイオン二次電池の集電体として使用できる電解銅箔に関する。例を挙げると、空隙容積（ｖｏｉｄ  ｖｏｌｕｍｅ、Ｖｖ）のような制御特性を有する電解銅箔が製造されてきた。
【０００７】
第一の態様において、本発明は、ドラム面と、ドラム面の反対側にある沈積面と、を含む電解銅箔であって、前記ドラム面及び沈積面の少なくとも一つは、０．１７〜１．１７μｍ3／μｍ2である空隙容積（Ｖｖ）の値を有する、電解銅箔を含む。必要に応じて、前記ドラム面及び沈積面はそれぞれ０．１７〜１．１７μｍ3／μｍ2である空隙容積（Ｖｖ）の値を有する。必要に応じて、前記ドラム面及び沈積面の少なくとも一つは、０．１６〜１．０７μｍ3／μｍ2であるコア部空隙容積（ｃｏｒｅ ｖｏｉｄ ｖｏｌｕｍｅ、Ｖｖｃ）の値をさらに有する。必要に応じて、前記ドラム面及び沈積面はそれぞれ０．１６〜１．０７μｍ3／μｍ2であるコア部空隙容積（Ｖｖｃ）の値をさらに有する。必要に応じて、さらに、前記ドラム面及び沈積面の少なくとも一つは、０．０１〜０．１０μｍ3／μｍ2である谷部空隙容積（ｄａｌｅ ｖｏｉｄ ｖｏｌｕｍｅ、Ｖｖｖ）の値を有する。必要に応じて、前記ドラム面及び沈積面はそれぞれ０．０１〜０．１０μｍ3／μｍ2である谷部空隙容積（Ｖｖｖ）の値をさらに有する。必要に応じて、前記銅箔の表面は、亜鉛−クロム塗布層、クロム塗布層、及び有機塗布層からなる群から選ばれる少なくとも一つの塗布層を含む。必要に応じて、前記銅箔の表面は、クロムメッキ層を含む。
【０００８】
本発明によれば、第一の態様は以下の追加特性を含む。必要に応じて、前記電解銅箔は、５回／μｍを超える電解銅箔の疲労寿命／厚さをさらに有する。必要に応じて、前記疲労寿命／厚さは、８〜４０回／μｍである。必要に応じて、前記電解銅箔は、２μｍ〜２５μｍである厚さを有する。
【０００９】
第二の態様において、本発明は、電解銅箔、例えば、本発明の第一の態様に記載の電解銅箔を含むリチウムイオン二次電池用の集電体を含む。必要に応じて、前記集電体は、前記電解銅箔の沈積面と接触する負極活物質をさらに含む。必要に応じて、前記集電体は、前記電解銅箔のドラム面と接触する負極活物質をさらに含む。
【００１０】
第三の態様において、本発明は、集電体、例えば、本発明の第二の態様に記載の集電体を含むリチウムイオン二次電池を含む。
【００１１】
本開示の電解銅箔は、例えば、リチウムイオン二次電池に使用されるときに優れた特性を示す。高容量を有する軽量型二次電池を製造できる以外、これらの電解銅箔で製造された電池は優れた充放電サイクル特性も有する。例えば、当該銅箔と活物質は、リチウムイオン二次電池の大量の充放電サイクル中に分離または破損しない。特定のメカニズムに縛られないが、これらの改善の少なくとも一部は、当該銅箔と活物質との間の優れた接着性、および銅箔の破損点／失効点の数の減少によることが示唆されている。
【００１２】
上記の発明内容は、本開示のすべての実施例又は実施態様を代表するためのものではない。むしろ、上記の発明内容は、単に本発明の明細書に記載されているいくつかの新規な態様及び特徴を示す例を提供するに過ぎない。添付の図面及び特許請求の範囲を組み合わせる際、以下の本発明を実施するための代表的な実施形態及び模式的な詳しい説明によれば、本開示の上記の特徴及び利点並びに他の特徴及び利点は明らかとなる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
本開示は、以下の例示的な実施形態の説明及び添付の図面の参照により、さらに理解される。
【図１】３Ｄ表面プロット及び負荷面積率（ａｒｅａｌ  ｍａｔｅｒｉａｌ  ｒａｔｉｏ）プロットを示す図である。
【図２】負荷面積率プロットの詳細を示す図である。
【００１４】
本開示は、様々な修正及び代替形態を許可する。図面の例示により、いくつかの代表的な実施形態を示し、本発明の明細書においてそれらについて詳細に説明する。ただし、本発明は、開示された特定の形態に限定されるものではないことが理解されるべきである。また、本開示は、本発明の特許請求の範囲によって定義される精神及び範囲内に含まれるすべての修正、均等物及び代替物を含む。
【００１５】
すべての図面およびグラフィックスの表現は概略のみであることを明確に理解すべきである。開示された実施形態の理解を容易にするために、図面の各図において同様の要素を表すために同じ番号が使用されている。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
本発明の製品は、定量化可能な特性を有し、集電体として使用されるときに良好な性能を提供できる電解銅箔に関する。例えば、このような電解銅箔は、活物質と組み合わせて、リチウムイオン二次電池に用いられる負極を提供できる。いくつかの実施態様において、前記電解銅箔は、銅箔における空隙容積を特定の量に調整することを特徴とする。
【００１７】
本開示に用いられる銅箔の「ドラム面」とは、電着過程においてドラムと接触する銅箔の表面であり、また、「沈積面」とは、前記ドラム面の反対面、又は銅箔を形成する電着過程において電解液と接触する電解銅箔の表面である。これらの用語は、回転するドラムの部品部分を銅イオンと必要に応じて他の添加剤（例えば、希土類金属及び界面活性剤）を含する有電解液に浸漬することを含む電解銅箔の製造方法に関する。このため、電流の作用下で、銅イオンがドラムに吸引されて還元されることにより、ドラムの表面に銅金属をメッキさせ、ドラムの表面に電解銅箔を形成する。前記ドラムを回転させ、回転されたドラムにつれて、形成された電解銅箔が電解液から出たときに、当該電解銅箔を剥離することにより、電解銅箔を連続工程で形成してドラムから剥離する。例えば、電解銅箔をドラムに形成した際、それを引き出して、連続工程においてローラーを横切る又は通過することができる。
【００１８】
電解銅箔は、その特性及び電池に組み立てられるときその最終的な性能に影響を及ぼす表面テクスチャ又は特徴を有する。その特徴の一つは、図１を示すように、空隙容積パラメータである。図１は、例えば、電解銅箔のドラム面又は沈積面の３Ｄ表面、および空隙容積パラメータを得るための負荷面積プロットの導出を示す。図１の左側は、表面の表面幾何を表示する三次元画像である。図１の右側は、ＩＳＯ標準方法ＩＳＯ２５１７８−２：２０１２に準じて得られる負荷面積率曲線プロットの導出を示し、それは、負荷率（ｍａｔｅｒｉａｌ  ｒａｔｉｏ、以下、ｍｒともいう）が０％である最高のピーク１１０の頂点から、負荷率が１００％である最低の谷又はホール１１２まで渡る。空隙容積（Ｖｖ）は、０％（ピーク１１０の頂部）及び１００％（ホール１１２の底部）の間にある特定の負荷率（ｍｒ）に対応する高さに設定された表面の上及び水平切断面の下に囲まれた空隙の容積を積分することにより、計算される。例えば、負荷率が７０％であるＶｖは、図１の右側のプロットにおける陰影領域１１４として示される。ここで示されるＶｖは、別途に明記されていない限り、負荷率が１０％である空隙容積％である。
【００１９】
図２は、負荷面積率プロット及び様々な空隙容積パラメータで定義されたいくつかの関係の詳細を示す。コア部空隙容積（Ｖｖｃ）は、２つの負荷率の間の空隙容積の差、例えば、領域２１０に示されるｍｒ１とｍｒ２との間の空隙容積の差である。例えば、特定されていない限り、Ｖｖｃの計算は、ｍｒ１が１０％であり、かつ、ｍｒ２が８０％であることを選択する。谷部空隙容積（Ｖｖｖ）は、谷の空隙容積（ｖａｌｌｅｙ  ｖｏｉｄ  ｖｏｌｕｍｅ）とも呼ばれており、所定のｍｒ値の空隙容積、例えば、領域２１２に示されるようなｍｒが８０％である場合の空隙容積である。本開示に用いられるＶｖｖは、特定されていない限り、負荷率８０％で計算される。ｍｒ１での空隙容積（Ｖｖ）は、ｍｒ１とｍｒ２との間のコア部空隙容積（Ｖｖｃ）（領域２１０）と、ｍｒ２での谷部空隙容積（Ｖｖｖ）（領域２１２）との総和である。他の領域は、ピーク部実体体積（ｐｅａｋ  ｍａｔｅｒｉａｌ  ｖｏｌｕｍｅ、Ｖｍｐ）（領域２１４）及びコア部実体体積（ｃｏｒｅ  ｍａｔｅｒｉａｌ  ｒａｔｉｏ、Ｖｍｃ）（領域２１６）を含む。
【００２０】
いくつかの実施態様において、電解銅箔は、低い値と高い値との間に、例えば、約０．１７（μｍ3／μｍ2）という低い値と約１．１７（μｍ3／μｍ2）という高い値との間に制御された範囲内にある空隙容積を有する。空隙容積が低すぎ、例えば、約０．１７（μｍ3／μｍ2）未満であると、アンカー効果（ａｎｃｈｏｒ  ｅｆｆｅｃｔ）が弱いため、活物質への銅箔の付着力が弱い。すなわち、材料を表面に上手くアンカーできないため、付着性が悪い。一方、空隙容積が高すぎ、例えば、約１．１７（μｍ3／μｍ2）を超えると、電解銅箔の表面に活物質を均一に塗布できない。すなわち、大きい空隙容積が銅箔の表面の大きい空隙に対応し、活物質によってすべての空隙を効率的に充填できないため、銅箔と活物質層との間に無被覆又は被覆された空隙を残す。よって、低すぎる領域及び高すぎる領域の両方とも、活物質への電解銅箔の付着力が弱く、空隙容積が制御されていない範囲内にある銅箔で製造された電池は、電池特性が劣っている。
【００２１】
電解銅箔の沈積面又はドラム面の少なくとも一つは、空隙容積の値が０．１７〜１．１７（μｍ3／μｍ2）の範囲内にあり、沈積面とドラム面との間から独立に選ばれる。これらの範囲は連続的であり、０．１７、０．１８、０．１９、０．２０、０．２１、０．２２、０．２３、０．２４、０．２５、０．２６、０．２７、０．２８、０．２９、０．３０、０．３１、０．３２、０．３３、０．３４、０．３５、０．３６、０．３７、０．３８、０．３９、０．４０、０．４１、０．４２、０．４３、０．４４、０．４５、０．４６、０．４７、０．４８、０．４９、０．５０、０．５１、０．５２、０．５３、０．５４、０．５５、０．５６、０．５７、０．５８、０．５９、０．６０、０．６１、０．６２、０．６３、０．６４、０．６５、０．６６、０．６７、０．６８、０．６９、０．７０、０．７１、０．７２、０．７３、０．７４、０．７５、０．７６、０．７７、０．７８、０．７９、０．８０、０．８１、０．８２、０．８３、０．８４、０．８５、０．８６、０．８７、０．８８、０．８９、０．９０、０．９１、０．９２、０．９３、０．９４、０．９５、０．９６、０．９７、０．９８、０．９９、１．００、１．０１、１．０２、１．０３、１．０４、１．０５、１．０６、１．０７、１．０８、１．０９、１．１０、１．１１、１．１２、１．１３、１．１４、１．１５、１．１６及び１．１７（μｍ3／μｍ2）で示されてもよく、各数値は、範囲数値の端点を示すことを明確に理解されたい。いくつかの実施態様において、電解銅箔の沈積面又はドラム面の少なくとも一つのコア部空隙容積（Ｖｖｃ）の値は０．１６〜１．０７（μｍ3／μｍ2）である。Ｖｖに対する説明と同様に、これらの範囲は連続しており、０．１６〜１．０７（μｍ3／μｍ2）の間の任意の範囲または値で表すことができる。いくつかの実施態様において、電解銅箔の沈積面又はドラム面の少なくとも一つの谷部空隙容積（Ｖｖｖ）の値は、０．０１〜０．１０（μｍ3／μｍ2）の範囲内にあり、Ｖｖ及びＶｖｃに対する説明と同様に、これらの範囲は連続しており、０．０１〜０．１０（μｍ3／μｍ2）の間の任意の範囲または値で表すことができる。
【００２２】
本開示に用いられる「疲労寿命」とは、電解銅箔の曲げ特性に関連する定量的測定であり、本開示において、銅箔の疲労寿命は厚さに対する疲労寿命（疲労寿命／厚さ）の値として示し、また、疲労寿命試験は以下のように詳細に説明される。銅箔の曲げ特性は、導電性炭素材料のような活物質の銅箔への接着性に影響を与える可能性があるので、バッテリの性能に影響を与える可能性がある。いくつかの実施態様において、銅箔は、高い疲労寿命、例えば、５回／μｍより大きい（例えば、８、１０、２０、または３０回／μｍより大きい）疲労寿命／厚さを有する。低い疲労寿命により、充放電サイクル試験中において、影響を受けて失効（例えば、破損）になりやすい電解銅箔が生成される可能性がある。
【００２３】
いくつかの実施態様において、電解銅箔は電池を形成するために使用できる。例えば、積層型リチウムイオン電池またはコイン型リチウムイオン電池が例として挙げられる。したがって、いくつかの実施態様において、前記銅箔を使用して作製された電極は正極として形成することができ、その上にコーティングされた活物質は正極活物質である。いくつかの他の実施形態において、銅箔を使用して作製された電極は負極として形成することができ、その上にコーティングされた活物質は負極活物質である。
【００２４】
いくつかの実施態様において、電解銅箔は、その表面に形成された防錆層を含み、当該防錆層は、金属の腐食による劣化から電解銅箔を保護することができる。防錆層は、防錆層を形成するための添加剤を有する溶液に形成された電解銅箔を浸漬又は通過させ、あるいは、形成された電着シートに金属又は合金フィルムをメッキ（例えば、電気メッキ）することを含む、任意の周知の方法で製造できる。例えば、亜鉛、クロム、ニッケル、コバルト、モリブデン、バナジウム及びそれらの組み合わせの１つ又は２つ以上を含む電気メッキ浴、又は防錆層を形成する有機化合物が例として挙げられる。この過程は、連続的なプロセスであり、かつ、電解銅箔を製造するプロセス全体の一部であってもよい。
【００２５】
本開示に用いられる充放電試験とは、電池の正極と負極に電圧を印加して電池を充電した後、正極と負極を負荷に接続し、電流を負荷に通過させて電池を放電する試験である。充放電は、一回の充放電サイクルを示す。この試験は、電池の繰り返し使用に関する性能を模擬できる。「サイクル寿命」又は「充放電サイクル寿命」は、電池の公称容量（ｎｏｍｉｎａｌ  ｃａｐａｃｉｔｙ）が初期定格容量（ｒａｔｅｄ  ｃａｐａｃｉｔｙ）の８０％を下回るまでに、電池が実行できる充放電サイクルの数として定義される。
【００２６】
いくつかの実施態様において、電解銅箔は、集電体として電池（例えば、リチウムイオン二次電池）に使用でき、装置に用いられる。本開示に用いられる装置は、動作に電力を必要とする任意の部品又は部材を含み、例えば、軽量の小型電池を必要とする独立的な、隔離的な及び携帯型の部材及び装置である。これらの装置は、積載運送工具（自動車、路面電車、バス、トラック、船、潜水艦、飛行機）、コンピューター（例えば、マイクロコントローラ、ラップトップ、タブレット）、電話（例えば、スマートフォン、無線固定電話）、個人用の健康監視及び維持装置（例えば、グルコースモニター、ペースメーカー）、工具（例えば、電気ドリル、電気鋸）、照明器具（例えば、懐中電灯、非常灯、サイン）、ハンドヘルド測定装置（例えば、ｐＨメーター、空気監視装置）及び住居単位（例えば、宇宙船、トレーラー、家、飛行機、潜水艦）を含むが、これらに限らない。
【００２７】
本開示の範囲内において、上記及び下記で述べた技術特徴（例えば、実施例）は、自由にかつ相互に組み合わせて、新規又は好ましい技術方案を形成することができると理解されるべきであり、簡便のために省略している。
【００２８】
［実施例］
電解銅箔の製造
電解銅箔は、回転可能な金属カソードドラム及び不溶性金属アノードを使用して製造された。不溶性金属アノードは、金属カソードドラムのほぼ下半部に配置され、当該金属カソードドラムを囲んだ。金属カソードドラムと不溶性金属アノードとの間に硫酸銅電解液を流させ、カソードとアノードとの間に電流を印加し、金属カソードドラムに銅の電着をさせることにより、連続電着を使用して電解銅箔を形成した。
【００２９】
いくつかの実験では、以下の表２に示すように、電着の形成過程中に、アノードをアノードバッグ（ＢＥＩＰ３０８Ｗ１０Ｌ２０、台湾恩慈株式会社製）で覆って、電解銅箔を製造した。アノードバッグはアノードを包むが、電解液の外側にあるアノードバッグの上部が開くことにより、酸素ガスバブルが電解質溶液から流出し、アノードから離れた。
【００３０】
未処理の電解銅箔が製造された後、銅箔をドラムから取り出し、ガイドローラーによって当該電解銅箔を連続的に電気メッキ浴に通過させ、電解銅箔の表面を防錆材料で処理した。
電解液の成分及びメッキ条件は下記の通りで提供された。
【００３１】
［電解液］
硫酸（５０重量％）：７５ｇ／Ｌ
硫酸銅（ＣｕＳＯ4・５Ｈ2Ｏ）：２８０ｇ／Ｌ
塩素イオン濃度：１５ｍｇ／Ｌ（塩酸由来、ＲＣＩ  Ｌａｂｓｃａｎ社から購入）
硫酸セリウム（Ｃｅ（ＳＯ4）2）：０〜５５ｍｇ／Ｌ（Ｓｉｇｍａ−Ａｌｄｒｉｃｈから購入）
液体温度：４０℃
電流密度：３３〜６５Ａ／ｄｍ2
【００３２】
［防錆処理］
ＣｒＯ3：１５００ｍｇ／Ｌ（Ｓｉｇｍａ−Ａｌｄｒｉｃｈから購入）
液体温度：２５℃
電流密度：０．５Ａ／ｄｍ2
メッキ時間：１秒間
【００３３】
積層型リチウムイオン二次電池
積層型リチウムイオン二次電池を下記のように製造し、高ｃレート（ｈｉｇｈ  ｃ−ｒａｔｅ）の充放電試験を行った。
【００３４】
正極スラリーと負極スラリーは、Ｎ−メチル−２−ピロリドン（ＮＭＰ）を溶剤として使用することにより製造された。正極スラリーは、固液比が１９５重量％（１９５ｇのＮＭＰ：１００ｇの正極活物質）になるように配合された。負極スラリーは、固液比が６０重量％（６０ｇのＮＭＰ：１００ｇの負極活物質）になるように配合された。正極活物質及び負極活物質の処方は下記の表１に示される。
【００３５】
アルミニウム箔に正極スラリーを塗布し、電解銅箔に負極スラリーを塗布した。溶剤が蒸発された後、負極と正極を圧密して、望ましいサイズに切断された。正極及び負極を交替的に積み重ね、セパレータ（Ｃｅｌｇａｒｄ社）をその間に挟ませて、積層膜で成形された容器に置いた。前記容器に電解質を充填し、封止して、電池を形成した。積層型電池のサイズは４１ｍｍ×３４ｍｍ×５３ｍｍであった。
【００３６】
【表１】
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【００３７】
高ｃレートの充電と放電試験（例えば、充電−放電試験）において、充電モードでは、定電流−定電圧（ＣＣＣＶ）モードであり、その中、充電電圧が４．２Ｖであり、充電電流が５Ｃであった。放電モードでは、定電流（ＣＣ）モードであり、放電電圧が２．８Ｖであり、放電電流が５Ｃであった。電池の充放電試験は高温（５５℃）で行った。
【００３８】
［電解銅箔の実施例］
実施例１〜７、比較例１〜５
表２は、電解銅箔の実施形態を例示的に説明する設計実験を示す。アノードバッグの欄において、Ｘはアノードバッグなし、Ｏはアノードバッグあり、と示す。表３は、電解銅箔の得られた特性または特徴を示す。Ｖｖの欄において、Δは沈積面とドラム面との間のＶｖの差（絶対値）を表す。湿潤接着力は、後記の「湿潤接着力試験」で述べたように製造された負極の湿潤接着力である。各行には、７つの実施例（Ｅ．１〜Ｅ．７）と５つの比較例（Ｃ．１〜Ｃ．５）が並んでいる。
【００３９】
このデータは、特に、電解銅箔の少なくとも一つの側の空隙容積（Ｖｖ）が約０．１７〜１．１７μｍ3／μｍ2の範囲にある場合、当該銅箔は高い疲労寿命を有し、強い湿潤接着力を有し、これらの銅箔で製造された電池は高いサイクル寿命があることを示す。銅箔の空隙容積（Ｖｖ）がこれらの範囲に入っていない場合、疲労寿命、接着力、サイクル寿命の特性が劣る。例えば、疲労寿命／厚さは約８回／μｍ未満であり、湿潤接着力試験は不合格であり、サイクル寿命は約８００未満である。
【００４０】
【表２】
2020158878.tif 000004
【００４１】
【表３】
2020158878.tif 000005
【００４２】
試験方法  
・容積パラメータ
表３における空隙容積（Ｖｖ）の値は、ＩＳＯ２５１７８−２（２０１２）に準じた工程により、実施例及び比較例から得られた。表面テクスチャ解析はレーザー顕微鏡の画像で行った。レーザー顕微鏡はＯｌｙｍｐｕｓ社製のＬＥＸＴＯＬＳ５０００−ＳＡＦであり、画像は空気温度２４±３℃及び相対湿度６３±３％で撮られた。フィルタ設定はフィルタなし（ｕｎｆｉｌｔｅｒｅｄ）と設定された。光源は４０５ｎｍ波長源であった。対物レンズは１００×拡大倍率（ＭＰＬＡＰＯＮ−１００ｘＬＥＸＴ）であった。光学ズームは１．０×と設定された。画像面積は１２９μｍ×１２９μｍと設定された。解析度は１０２４画素×１０２４画素と設定された。条件はオートチルト除去（ａｕｔｏ  ｔｉｌｔ  ｒｅｍｏｖａｌ）と設定された。
【００４３】
コア部空隙容積（Ｖｖｃ）は、ｐが１０％であり、ｑが８０％であるという負荷率で計算された。また、谷部空隙容積（Ｖｖｖ）は、負荷率８０％で計算された。空隙容積（Ｖｖ）は、負荷率１０％で計算された。空隙容積の単位は、μｍ3／μｍ2であった。
【００４４】
・単位面積重量および厚さ
単位面積重量は、単位面積あたりの重量である。１００ｍｍ×１００ｍｍの試験サンプルを用いて面積を測定した。重量は、精密天秤（ＡＧ−２０４型、メトラー・トレド社（Ｍｅｔｔｌｅｒ  Ｔｏｌｅｄｏ  Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ  Ｉｎｃ．）製）で測定され、単位面積重量は、重量を面積で割って計算し、グラム／平方メートル（ｇ／ｍ3）という単位に換算した。
【００４５】
電解銅箔の厚さは、ＩＰＣ−ＴＭ−６５０の試験方法２．４．１８で測定された。下記の公式を使用した。
【００４６】
【数１】
2020158878.tif 000006
【００４７】
厚さは、マイクロメーター（μｍ）に基づくものであり、Ｍは、グラム（ｇ）に基づくサンプル重量であり、Ａは、平方メートル（ｍ2）に基づくサンプル面積であり、ρは、サンプル密度である。使用された電解銅箔の密度は８．９０９ｇ／ｃｍ3であった。
【００４８】
・湿潤接着力試験
銅箔の表面に負極スラリーを５ｍ／ｍｉｎの速度で２００μｍの厚さになるまでに塗布し、１６０℃のオーブンで乾燥することにより、負極を製造した。次に、プレス機を使用して、プレス速度１ｍ／ｍｉｎおよび圧力３０００ｐｓｉで負極をプレスした。当該プレス機のローラーの寸法はφ２５０ｍｍ×幅２５０ｍｍであり、ローラーの硬度は６２〜６５ＨＲＣであり、ローラーの材料は高炭素クロム軸受鋼（ＳＵＪ２）であった。次いで、負極を試験片として１０ｃｍ×１０ｃｍの片材に切断し、６０℃の電解液（ＬＢＣ３２２−０１Ｈ、深セン新宙邦科技株式会社製）に４時間浸漬した。負極スラリーが銅箔から剥離したり、または銅箔間で膨潤した場合は、不合格とみなされた。逆に、層間剥離または膨潤がなければ、合格とみなされた。
【００４９】
・疲労寿命
疲労寿命は、標準試験方法ＩＰＣ−ＴＭ−６５０２．４．２．１を使用して試験された。簡単に言えば、この方法は、薄いストリップ形の試験サンプル（例えば、電解銅箔）を、おもりが吊られたホルダーに取り付けた後、設定された直径を有するマンドレルを使用して、試験サンプルの中心を素早に上下に振動することを含む。試験は、３ＦＤＦ型疲労延性試験機（Ｊｏｖｉｌ  Ｕｎｉｖｅｒｓａｌ  Ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇ社製）を使用して行われた。試験サンプルは、１２．７ｍｍ×２００ｍｍの電解銅箔のストリップであった。試験条件は次のとおりである。マンドレルの直径＝０．８ｍｍ、振動速度＝１００振動／分、張力を与えるためのおもり＝８４．６ｇ。試験のために、試験サンプルがサンプルホルダーから滑らないように、試験サンプルを粘着テープでサンプルホルダーに取り付けた。さらに、サンプリング方向については、その長辺（２００ｍｍ）が機械方向と平行になるように各試験サンプルを切断した。
【００５０】
本開示に用いられる「含む」又は「含有する」という用語は、請求される発明に必要な組成物、方法、及びそれらのそれぞれの構成要素に関するが、必要とされるか否かにかかわらず、指定されていない要素を含むことが許される。
【００５１】
本開示に用いられる「（主に）〜からなる」という用語は、所与の具体的な実施形態に必要な要素を指す。この用語は、本発明がクレームされた具体的な実施形態の基本的な、及び新規又は機能的な特徴に実質的に影響を与えない要素の存在を許可する。
【００５２】
「のみからなる」という用語は、本明細書に記載される組成物、方法、及びそのそれぞれの構成要素を指し、具体的な実施形態の説明に列挙されていない要素を含まない。
【００５３】
本発明の明細書及び特許請求の範囲に用いられる単数形「一つの（ａ）」、「一つの（ａｎ）」及び「前記（ｔｈｅ）」は、文脈がそうでないことを明確に示していない限り、複数形も含むことが意図される。例えば、「前記方法」について言及する場合は、１つ又は２つ以上の方法、及び／又は本発明の明細書に記載されている種類の工程、及び／又は本開示を読めば当業者にとって明白であるものを含む。同様に、「又は」という用語は、文脈がそうでないことを明確に示していない限り、「及び」を含むことが意図される。
【００５４】
操作された実施例又は他に説明がある場合以外、本発明の明細書において成分の量又は反応条件を表すための数字は、すべての場合においては、用語「約」によって修飾されていると理解されるべきである。用語「約」は、言及されている値の±５％（例えば、±４％、±３％、±２％、±１％）を意味することができる。
【００５５】
ある数値範囲が提供される場合、本発明に開示された範囲の上限と下限の間に全ての数値及びその範囲の上限と下限を含むことが意図される。
【００５６】
本明細書において、別途で定義されていない限り、本出願に使用される科学的及び技術的用語は、当業者が一般的に理解する意味と同様の意味を有する。さらに、文脈上、別段の要求がない限り、単数形の用語は複数形を含み、複数形の用語は単数形を含む。
【００５７】
本発明は、本発明の明細書に記載されている特定の方法、手順、及び試薬などに限定されるものではなく、変化してもよいことを理解されたい。本発明の明細書に用いられる用語は、特定の実施形態を説明することを目的とするに過ぎず、本発明の範囲を限定することを意図するものではない。本発明の範囲は、特許請求の範囲のみによって定義される。
【００５８】
本発明の明細書に開示されているＡＳＴＭ、ＪＩＳ方法を含むいずれの特許、特許出願及び刊行物は、説明及び開示を目的とするために明確に本開示に組み込まれ、例えば、前記刊行物に記載されている方法は、本発明と組み合わせて使用できる。このような刊行物を提供する原因は、それらが本出願の出願日前に公開されただけである。この点に関して、そのような従来技術により、又は他の何らかの理由で、本発明者らがそのような開示に先行する権利がないことを認めると解釈されるべきではない。日付に関するすべての記述又はこれらの文書の内容に関する表現は、出願人が入手可能な情報に基づいており、これらの文書の日付又は内容の正確性を認めると解釈されるべきではない。
【符号の説明】
【００５９】
１１０  ピーク
１１２  ホール
ｍｒ１  負荷率
ｍｒ２  負荷率
１１４、２１０、２１２、２１４、２１６  領域
【図１】
2020158878.tif 000007
【図２】
2020158878.tif 000008
【手続補正書】
【提出日】令和2年6月1日(2020.6.1)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ドラム面と、
前記ドラム面の反対側にある沈積面と、
を含む電解銅箔であって、
前記ドラム面及び前記沈積面の少なくとも一つは、０．１７〜１．１７μｍ3／μｍ2である空隙容積（Ｖｖ）の値を有する、電解銅箔。
【請求項２】
前記ドラム面及び前記沈積面は、それぞれ、０．１７〜１．１７μｍ3／μｍ2である空隙容積（Ｖｖ）の値を有する、請求項１に記載の電解銅箔。
【請求項３】
前記ドラム面及び前記沈積面の少なくとも一つは、０．１６〜１．０７μｍ3／μｍ2であるコア部空隙容積（Ｖｖｃ）の値をさらに有する、請求項１又は２に記載の電解銅箔。
【請求項４】
前記ドラム面及び前記沈積面は、それぞれ、０．１６〜１．０７μｍ3／μｍ2であるコア部空隙容積（Ｖｖｃ）の値をさらに有する、請求項１〜３のいずれか一項に記載の電解銅箔。
【請求項５】
前記ドラム面及び前記沈積面の少なくとも一つは、０．０１〜０．１０μｍ3／μｍ2である谷部空隙容積（Ｖｖｖ）の値をさらに有する、請求項１〜４のいずれか一項に記載の電解銅箔。
【請求項６】
前記ドラム面及び前記沈積面は、それぞれ、０．０１〜０．１０μｍ3／μｍ2である谷部空隙容積（Ｖｖｖ）の値をさらに有する、請求項１〜５のいずれか一項に記載の電解銅箔。
【請求項７】
５回／μｍを超える疲労寿命／厚さをさらに有する、請求項１〜６のいずれか一項に記載の電解銅箔。
【請求項８】
前記疲労寿命／厚さは、８〜４０回／μｍである、請求項７に記載の電解銅箔。
【請求項９】
２μｍ〜２５μｍである厚さを有する、請求項１〜８のいずれか一項に記載の電解銅箔。
【請求項１０】
前記電解銅箔の表面は、亜鉛−クロム塗布層、クロム塗布層、及び有機塗布層からなる群から選ばれる少なくとも一つの塗布層を含む、請求項１〜９のいずれか一項に記載の電解銅箔。
【請求項１１】
前記電解銅箔の表面は、クロムメッキ層を含む、請求項１〜１０のいずれか一項に記載の電解銅箔。
【請求項１２】
請求項１〜１１のいずれか一項に記載の電解銅箔を含む、リチウムイオン二次電池用の集電体。
【請求項１３】
前記電解銅箔の沈積面と接触する負極活物質をさらに含む、請求項１２に記載の集電体。
【請求項１４】
前記電解銅箔のドラム面と接触する負極活物質をさらに含む、請求項１２又は１３に記載の集電体。
【請求項１５】
請求項１２〜１４のいずれか一項に記載の集電体を含む、リチウムイオン二次電池。
【請求項１６】
請求項１５に記載のリチウムイオン二次電池を含む、装置。
【外国語明細書】
2020158878000001.pdf