리튬 이온 배터리 용 동박의 친수성은 무엇입니까?

1. 동박의 개념

구리 호일은 구리와 일정 비율의 다른 금속으로 만들어진 음극 전해 재료입니다. 도체로 사용되며 구리 클래드 라미네이트 (CCL) 및 인쇄 회로 기판 (PCB) 제조에 중요한 재료입니다. 동박은 표면 산소 특성이 낮고 금속, 절연재 등 다양한 기판에 부착이 가능하며 온도 범위가 넓습니다. 전자 정보 및 리튬 배터리는 동박의 주류 응용 분야입니다. 전자 동박에 비해 리튬 배터리 동박은 성능 요구 사항이 더 높습니다.

2. 동박의 분류

리튬 배터리는 일반적으로 압연 호일과 전해 호일 만 구분합니다. 다음은 압연 호일과 전해 호일의 생산 공정을 비교 한 것입니다.

3. 리튬 이온 배터리 용 동박의 성능 요구 사항

구리 호일은 리튬 이온 배터리의 음극 활물질 운반체입니다. 또한 음극 전자의 수집기이자 전도체입니다. 따라서 특별한 기술적 요구 사항이 있습니다. 즉, 전기 전도성이 우수해야하며 표면이 떨어지지 않고 음극 재료로 균일하게 코팅 될 수 있어야하며 내식성이 우수해야합니다.

현재 PVDF, SBR, PAA 등과 같이 일반적으로 사용되는 접착제는 접착 강도는 접착제 자체의 물리적 및 화학적 특성에 좌우 될뿐만 아니라 동박의 표면 특성과도 큰 관계가 있습니다. 코팅의 접착 강도가 충분히 높으면 충전 사이클 중에 음극이 분말 화되어 떨어지거나 과도한 팽창 및 수축으로 인해 기판이 벗겨지는 것을 방지하여 사이클 용량 유지율을 줄일 수 있습니다. 반대로 접착 강도가 너무 높지 않으면 사이클 횟수가 증가함에 따라 코팅이 심하게 벗겨져 배터리 내부 저항이 증가하고 사이클 용량 감쇠가 증가합니다. 이를 위해서는 리튬 이온 배터리 용 동박이 우수한 친수성을 갖도록해야합니다.

4. 동박의 친수성의 원리

As we all know, rolled copper foil and electrolytic copper foil are not only completely different in production methods, but more importantly, their metal structures are also completely different. Studies have shown that the main peak in the XRD diffraction pattern of electrolytic copper foil with a thickness of less than 12μm is the (111) plane, and the (311) plane shows a certain preferred orientation. With the increase of the thickness of the copper foil, the diffraction peak intensity of the (220) plane With continuous improvement, the diffraction intensity of other crystal planes gradually decreases. When the thickness of the copper foil reaches 21μm, the texture coefficient of the (220) crystal plane reaches 92%. Obviously, it is almost impossible to simply rely on the production process to achieve the same performance as the rolled copper foil.

물은 수소 원자와 산소 원자로 구성됩니다. 수소의 전기 음성도는 2.1이고 산소의 전기 음성도는 3.5입니다. 따라서 물 분자의 OH 결합은 매우 극성입니다. 실험에 따르면 물 분자의 두 OH 결합 사이의 각도는 104 ° 45 '입니다. 물 분자의 쌍극자 모멘트는 0이 아니며 양전하의 "중력 중심"이 음전하의 "중력 중심"과 일치하지 않으므로 수소 원자의 한쪽 끝이 양전하를 띠게됩니다. , 산소 원자의 끝은 음전하를 띠며 강한 극성을 나타냅니다. 물 분자는 매우 극성이 강한 분자입니다.

극성 분자는 상호 정전 기적 인력으로 인해 특정 친 화성을 가지므로 극성 분자로 구성된 물질은 물에 대한 친 화성을 가져야합니다. 물에 친화력이있는 물질을 친수성 물질이라고합니다. 금속 무기 염과 금속 산화물은 모두 극성 구조를 가진 물질입니다. 그들은 물과 강한 친화력을 가지고 있기 때문에 모두 친수성 물질입니다.

일부 물질의 분자 구조는 대칭이므로 극성이 아닙니다. 비극성 분자는 비극성 분자에 대해서는 친 화성을 갖지만 극성 분자에는 친 화성이 없습니다. 이것은 유사한 구조를 가진 물질의 상호 용해 원리에 근거한 결론입니다. 분자가 물 분자와 친 화성이없는 비극성 분자로 구성된 물질을 소수성 물질이라고합니다.

유기 화학에서 "오일"은 비극성 유기 액체의 일반적인 용어이므로 소수성 물질은 친 유성을 가져야합니다. 히드 록실 (-OH), 아미노 (-NH2), 카르 복실 (-COOH), 카르 보닐 (-COH), 니트로 (-NO2) 등과 같은 일부 극성 작용기는 소수성 물질에 도입되어 특정 극성 및 따라서 친수성. 소위 친수성은 물에 대한 물질의 친화성에 대한 간단한 설명입니다. 고체 물질의 경우 친수성을 일반적으로 젖음성이라고합니다.

젖 음각과 관련하여 금속과 물 사이의 접촉각 θ는 일반적으로 90 ° 미만이므로 구리 호일 표면이 거칠수록 젖음성이 좋습니다. θ> 90 ° 일 때 단단한 표면이 거칠수록 표면 젖음성이 나빠집니다. 표면 거칠기가 증가하면 젖기 쉬운 표면은 젖기 쉬워지고 젖기 어려운 표면은 젖기 어려워집니다.

5. 동박의 친수성 시험 기준

리튬 이온 배터리 제조업체는 압연 동박의 친수성을 테스트하는 것이 매우 간단합니다. 그들은 수막 파열이 있는지 관찰하기 위해 구리 호일 표면에 순수한 물을 부드럽게 브러시로 브러시를 사용합니다.

6. 동박의 친수성에 영향을 미치는 요인

6.1 동박의 친수성과 동박의 표면 거칠기 사이의 관계는 분명하지 않습니다.

6.2 친수성은 구리 호일의 금속 조직 구조와 관련이 있습니다.

주사 전자 현미경 (SEM)은 친수성이 좋은 동박이 미세한 입자와 상대적으로 낮은 표면 거칠기를 가지고 있음을 보여줍니다. 표면 거칠기가 낮은 호일은 표면 처리 후 친수성이 우수합니다. 이것은 주로 전해 동박의 펠릿 입자가 미세할수록 실제 비 표면적이 더 커지기 때문입니다. 표면 거칠기가 클수록 실제 표면적이 낮아져 구리 호일의 친수성이 감소합니다.

6.3 친수성은 구리 호일의 표면 상태 및 반응과 관련이 있습니다.

동박을 장시간 공기 중에두면 공기 중의 무극성 기체 분자 인 N2, 02, CO2가 금속 표면에 흡착되어 동박의 친수성을 변화시킵니다. 예를 들어, 친수성이 좋은 동박을 90 분 동안 공기에 노출시킨 후 친수성이 현저히 감소합니다. 이는 습윤 공정이 시스템의 자유 에너지를 감소시키기 때문에 높은 비 표면 에너지를 가진 금속 표면이 표면 장력이 낮은 액체에 쉽게 젖기 때문입니다. 새로운 금속 표면의 비 표면 에너지는 더 높지만 (구리의 비 표면 에너지는 약 1.0J / m2, 알루미늄과 아연의 비 표면 에너지는 약 0.7-0.9J / m2) 구리 박의 표면이 특히 새로운 전해 동박의 표면이 공기에 노출되면 그것은 많은 가스 분자를 흡착하여 단일 분자 흡착 층을 형성합니다. 표면 압력의 존재는 구리 호일 표면의 젖음성을 크게 감소시킵니다.

비극성 가스 분자 외에도 구리 호일의 표면은 공기 중의 먼지와 유기 오일을 흡수하여 소수성을 높일 수 있습니다. 따라서 리튬 이온 배터리 용 동박 포장은 동박 표면의 산화를 줄이고 동박의 친수성을 유지하기 위해 진공 포장을 채택해야합니다.