CN1669163A - 复合集电器 - Google Patents

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平川慎介
土井博史
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Abstract

本发明公开了一种有效减小了重量和厚度的集电器。通过如下方式生产集电器：在树脂膜的表面上形成其表面电阻不高于1.3Ω/cm的导电层，然后形成其厚度至少每侧是0.3微米的电解电镀层，其特征在于，在电解电镀之后表面电阻不高于40mΩ/cm并且还满足如下表达式：Y1+Y2+Y3≤0.8×((X1+X2+X3)×Y3/X3)，这里X1：树脂膜的厚度(微米)，X2：导电处理层的厚度(微米)，X3：电镀层的厚度(微米)，Y1：树脂膜的重量(mg/cm2)，Y2：导电处理层的重量(mg/cm2)和Y3：电镀层的重量(mg/cm2)。

Description

复合集电器
技术领域
本发明涉及在锂体系二次电池等中使用的复合集电器。
背景技术
近年来，随着电子设备比如电话、个人计算机和摄像机成为便携式，每种类型的电子设备的尺寸都变小，因此强烈需要减小内置的二次电池比如锂体系或镍氢体系的二次电池的重量。
例如，锂二次电池包括负电极板、正电极板和分离器，在负电极板中上面的负电极材料通过作为负电极材料的背衬的负电极集电器保持，在正电极板中与象锂-钴复合氧化物的锂离子可逆地进行电化反应的正电极活性材料通过作为正电极活性材料的背衬的正电极集电器保持，该分离器保持电解溶液并防止在负电极板和正电极板之间插入的两个电极短路。
此外，在罐状(tanzaku)或圆柱形的电池中，上述的正电极板、分离器和负电极板都被模制成薄片或箔状，它们顺序地层叠并容纳在电池壳体中，同时螺旋地缠绕。
因此，一般地，如下地制造电极板：将活性材料或基质材料与有机粘合剂、导电剂和溶剂混合以使它们成为膏状，并在将它已经应用到背衬表面并干燥之后，将在厚度方向上将它与背衬一起压力模制。
迄今，作为电极板的集电器，由于它本身需要导电，已经使用金属比如铜和铝的箔片。
为了减小这种电池的重量，需要且不可少的是减小占用总的电池重量相当大的部分的集电器的重量。例如，在锂-聚合物电池中，仅仅负电极集电器占用了总的电池重量的大约20％左右，它与负电极活性材料占用了相同的份量，因此，减小集电器的重量在减小电池的重量方面具有较大的优势。
例如JP-A-5-31494公报中所述，在试图减小集电器的重量方面，已经提出了气相淀积或溅射金属到树脂上由此层叠很薄的薄膜层的方法。然而，在这种方法中，关于金属层叠层的厚度的上限，从经济效率和树脂的耐热性的观点看，大约2000埃是极限，因此不得不使导电层成为很薄的金属层，不仅集电能力显著较差，而且随着时间的经过由于电池的腐蚀造成很薄的金属层部分溶解并消失，由此使集电能力减小更多等，因此还没有将其用于实践。
发明内容
本发明的主题是解决常规的集电器的上述问题，提供一种树脂和金属的复合集电器，它的重量比金属箔减小更多。此外，提供一种也能够满足减小厚度需求的复合集电器。
在权利要求1中阐述的复合集电器是这样的一种复合集电器，其中在通过执行导电处理在树脂膜的表面上形成其表面电阻不高于1.3Ω/cm的导电处理层之后，其厚度至少是每面0.3微米的电镀层通过电解电镀处理形成，以及
其特征在于，在电解电镀之后表面电阻不高于40mΩ/cm并且还满足如下表达式：
Y1+Y2+Y3≤0.8×((X1+X2+X3)×Y3/X3)
这里X1：树脂膜的厚度(微米)
X2：导电处理层的厚度(微米)
X3：电镀层的厚度(微米)
Y1：树脂膜的重量(mg/cm2)
Y2：导电处理层的重量(mg/cm2)
Y3：电镀层的重量(mg/cm2)
在权利要求2中阐述的复合集电器的附加特征在于抗拉强度至少满足0.8kg/cm。
在权利要求3和4中阐述的复合集电器的附加特征在于导电处理层是通过应用导电涂料并固化它形成的导电涂敷膜，并且通过金属的气相淀积或溅射形成的很薄的金属薄膜。
在权利要求5中阐述的复合集电器的附加特征在于将包括Cu、Ag、Ni和导电碳中的一种或至少两种的导电剂混合到树脂形成导电涂敷膜，并且在权利要求6中阐述的复合集电器的特征在于很薄的金属薄膜包括Cu、Ag、Ni和Al中的一种或至少两种。在权利要求7中阐述的复合集电器的特征在于电镀层是其主要成分是Cu、Ni或Al的电镀层。
在权利要求8中阐述的复合集电器的特征在于树脂膜是波状或者是在其表面中存在不规则的图形的树脂膜。
在权利要求9中阐述的复合集电器的特征在于在具有许多通孔的树脂膜的两个表面上形成导电处理层并通过电解电镀处理在导电处理层上形成电镀层之后，表面电阻不高于40mΩ/cm，抗拉强度高于0.8kg/cm，以及正面/背面电流传输电阻不高于100mΩ/cm，并满足如下的表达式(2)：
Y1+Y2+Y3≤0.8×((X1+X2+X3)×Y3/X3)       ...(2)
这里X1：树脂膜的厚度(微米)
X2：导电处理层的厚度(微米)
X3：电镀层的厚度(微米)
Y1：树脂膜的重量(mg/cm2)
Y2：导电处理层的重量(mg/cm2)
Y3：电镀层的重量(mg/cm2)
在权利要求10中阐述的复合集电器的特征在于通孔被导电处理层填充。
在权利要求11中阐述的复合集电器的特征在于导电处理层也形成在通孔的部分中，此外电镀层形成在导电处理层的上层中。
在权利要求12中阐述的复合集电器的特征在于在权利要求9或11中阐述的电镀层的主要成分是Cu、Ni或Al。
在权利要求13中阐述的复合集电器的特征在于在权利要求9中阐述的树脂膜是波状或者是在其表面中存在不规则的图形的树脂膜。
附图说明
附图1所示为本发明的复合集电器的第一实施例的剖视图。附图2所示为本发明的复合集电器的第二实施例的剖视图。附图3所示为本发明的复合集电器的外观透视图。附图4所示为在附图3中的复合集电器的主要部分的剖视图。
具体实施方式
通过使用附图详细地解释本发明的复合集电器。附图1所示为本发明的复合集电器的第一实施例的剖视图。附图2所示为本发明的复合集电器的第二实施例的剖视图。附图3所示为本发明的复合集电器的外观透视图。附图4所示为在附图3中的复合集电器的主要部分的剖视图。
(第一实施例)
本发明的一种重量轻的集电器是这样的一种集电器，其中已经实现了集电器的重量的极大减小，但不损害经济性，同时具有大致相当于迄今所使用的金属箔集电器的集电特性和耐久性。
即，如附图1所示，本发明的重量轻的集电器10具有这样的构造：在将导电处理层12形成在树脂膜11上之后，在其上形成电镀层13。
作为树脂膜11的材料的实例，例如有聚对苯二甲酸乙二脂(PET)、聚萘乙烯(PEN)、聚丙烯(PP)、聚乙烯(PE)、通过丙烯酸或马来酸等变性的变性酸烯烃树脂等。
此外，认为，树脂膜11的材料由电池的种类和所需的性能确定，并且不特别限于上述的一种材料。
作为树脂膜11的厚度，虽然它一般是2微米-20微米，但是它可以是通过考虑所需的电池的集电器的特性例如机械强度、重量减轻和厚度减小而确定的厚度，因此对它没有特别的限制。
此外，至于树脂膜是否是拉伸的或者结晶度指数，它并不特别限于某一种。然而，一般地，在集电器要求机械强度的情况下，理想的是使用拉伸膜，而在需要粘合到导电处理层的情况下，理想的是使用非延伸膜和低结晶度指数的膜。
提供导电处理层12用于在树脂膜11上形成后面所述的电镀层13。可以使导电处理层12成为很薄的金属薄膜，其中借助于比如气相淀积和溅射形成具有导电性的金属(主要是比如Cu、Ni和Ag)。
此外，也可以将它制成通过如下方式形成的导电涂敷的薄膜层：将其主要成分是Cu、Ni、Ag等的金属粉末、导电剂的碳粉等的导电涂料或其中已经混合了Cu、Ni、Ag、导电剂碳粉中的一种或至少两种的导电涂料薄薄地涂敷到树脂膜。
此外，根据需要，可以将它制成复合层，其中导电涂敷薄膜层已经形成在很薄的金属薄膜层之上。至于在所涉及的复合层的很薄的金属薄膜的形成中所使用的金属，通过上层的导电涂敷膜的屏障效应，即使是易于被电镀溶液腐蚀且其应用不方便的Al变得也容易应用。
在上述的涂层上，通过混合载体(例如环氧酚树脂)和导电剂制备溶液，此后将它应用到树脂膜11的一个表面或两个表面并进行干燥。
导电处理层12的厚度被涂敷为它的表面电阻不高于1.3Ω/cm。
这是因为，如果表面电阻超过1.3Ω/cm，则在其上形成的电镀层13的成形变得困难。
接着，在上述的导电处理层12的上层，存在通过电解液形成的电解电镀层13。作为电镀层13的一种类型，例如通过电解金属比如Cu和Ni而电镀的电镀层。
在用作锂体系二次电池的负电极集电器的情况下，理想的是其主要成分为Cu的电镀层，而在它用作正电极集电器的情况下，理想的是其主要成分为Al的电镀层，以及在它用作Ni-MH体系二次电池的正/负电极集电器的情况下，理想的是其主要成分是Ni的电镀层。这是因为，现场使用已证实，这些金属可分别被广泛使用。
理想的是，这些电镀层13的厚度被制成使在电镀之后材料的表面电阻不高于40mΩ/cm。
顺便指出，在本发明中的表面电阻是通过经接触+和-端子而测量电阻所获得的值，该+和-端子具有1cm的间隔，并在形成导电层处理层之后或者在此后形成电镀层之后被提供在1cm的宽度的试样的测量面上。
在测量电阻值时，理想的是，通过绝缘带等覆盖非测量表面以使+和-端子不接触。
顺便指出，理想的是，作为集电器的构成要素的树脂膜、导电处理层和电镀层中的每个满足如下表达式的关系。
Y1+Y2+Y3≤0.8×((X1+X2+X3)×Y3/X3)
这里X1：树脂膜的厚度(微米)
X2：导电处理层的厚度(微米)
X3：电镀层的厚度(微米)
Y1：树脂膜的重量(mg/cm2)
Y2：导电处理层的重量(mg/cm2)
Y3：电镀层的重量(mg/cm2)
上述的表达式是条件表达式，通过该表达式，与仅由金属构成的常规的集电器相比，通过指定在树脂膜、导电处理层和电镀层之间的关系，可以减小本发明的集电器的重量。
具体地，它是这样的条件表达式，与其电镀层仅由金属成分构成的仅仅金属集电器相比，它使得在相同的厚度上可以将本发明的集电器的重量减小到不大于0.8，使它不大于0.8也是用户的需求。
其中已经使用树脂膜的本发明所需的事情是复合集电器的抗拉强度是至少0.8kg/cm。如果相关的抗拉强度低于0.8kg/cm，则该集电器不可避免地不能经受得住在通过使用相关的集电器组装电池时所需的张力，因此它是不希望的，因为容易发生破裂的问题。顺便指出，在此所述的抗拉强度表示在复合集电器已经被切割为1cm宽和10cm长并且它已经在20毫米/分钟的速率下被拉时的屈服点强度。
顺便指出，在应用上述的表达式时，使在其中已经进行了后面所述的压印处理的本发明的集电器中的导电处理层的厚度被制成为在压印之前相关的处理层的厚度，并使电镀层的厚度成为压印凸面部件的厚度。
(第二实施例)
根据使用，作为上述电镀层13的载体的树脂膜11不是平的，例如附图2所示，它是具有波形起伏的电镀层或其表面被形成为不规则的电镀层。
通过制造成这种形状，集电能力增加，因为集电器的面积变大，并且在集电器和活性材料之间的平均距离变短，因此对改善电池的性能具有贡献。
此外，也可以预计活性材料与集电器的表面的粘固效应，因此可以改善与活性材料的粘合，因此对促进电池的化学反应有贡献。
例如，在树脂膜11的表面上形成导电处理层12之后，通过使用其中已经形成了压印图形的热辊压力接合树脂膜11的上部和下部表面的压印，可以执行制造波形和成形树脂膜11的不规则性。
此后，通过将电解应用到导电处理层12上形成电镀层13。
在常规的金属集电器中，由于难以热压印的事实，因此实施机械塑料变形工作以给载体形成不规则的图形，但机械塑料变形工作不容易实施，因为在金属中产生了裂纹，形状变为不统一，或者即使执行了压印，在比如活性材料的应用的过程等中压印仍然会消失。此外，从这一点上看，本发明的第二实施例其利用可能性较大。除了树脂膜是具有波形起伏的树脂膜或者其表面形成为不规则的树脂膜之外的材料状态与第一实施例类似。
(第三实施例)
如附图3所示，在本发明的复合集电器10中，在树脂膜11的两个表面上形成了导电处理层12，该树脂膜11是载体(芯本体)，并在导电处理层上具有通孔和电镀层13，引线14形成在复合集电器10的一个表面上。
此外，如附图4所示，在成为形成本发明的复合集电器10的芯本体的树脂膜中，形成穿透树脂膜11的许多通孔15，并且在通孔15的前面的层中，形成位于正面/背面导电处理层12之间导电的导体16。与这类似，通过通孔，正面/背面导电特性变好，并且在正面/背面中的任一面上可以形成引线结，因此可以预计进一步减轻了重量。
接着，作为用于第三实施例的芯本体的树脂膜11的材料的实例，类似于第一和第二实施例，理想地，例如有聚对苯二甲酸乙二脂(PET)、聚萘乙烯(PEN)、聚丙烯(PP)、聚乙烯(PE)、通过丙烯酸或马来酸等变性的变性酸烯烃树脂等。然而，在本发明中，它们并不限于上述的材料，可以使用根据电池的类型和所需的性能等确定的材料。
作为树脂膜11的厚度，虽然它一般是2微米-20微米，但是它可以是通过考虑所需的电池的集电器的特性例如机械强度、重量减轻和厚度减小而确定的厚度，因此它并不特别限于某一种。
此外，至于树脂膜是否是延伸的或者结晶度指数，它并不特别限于某一种。然而，一般地，在集电器要求机械强度的情况下，理想的是使用延伸膜，而在需要粘合到导电处理层12的情况下，理想的是使用非延伸膜并且具有较低的结晶度指数的树脂膜。
作为在本发明的第三实施例中使用的芯本体的树脂膜11具有如附图3和4所示的许多通孔15。
在树脂膜11的两个表面上附加地形成导电处理层12之后，通孔15成为在所形成的正面/背面金属电镀层13之间的导电通道。为此，这种状态理想的是正面/背面金属电镀层不仅与正面/背面连续，而且通过在电镀时通过延伸等形成导电处理层直到孔内，还与孔内连续。此外，如果孔内通过导电处理层填充，则它是理想的，因为在正面/背面金属电镀层之间实现导通。在这种情况下，已经发现，除非在正面/背面之间的电阻不高于某一水平，否则没有效果。即，如上文所述，比较好的是，使正面/背面电流传输电阻不高于100mΩ。
关于通孔15的数量和孔直径，应该考虑在正面/背面金属电镀层13之间的电流传输特性、机械强度和制造特性等确定它们，并且它们不特别限制某一种。
如下地形成树脂膜11的通孔15：通过在金刚石已经粘接到其中的辊之间或具有许多被加热的针的辊之间传递树脂膜，通过较小直径的冲头挤压而冲切树脂膜，或者在长度上和横向上延伸树脂膜。
然而，通过除了上述的方法之外的方法也可以形成通孔15，并且它的工作方法并没有特别的限制。此外，在形成导电处理层之前或者在形成它之后可以形成孔。
接着，在树脂膜11上形成的导电处理层12是为经由导电处理层12主要在导电处理层的正面/背面层上的树脂膜11的两个表面上形成电镀层13而提供的层。
如果导电处理层也形成在树脂膜11的通孔15的里面(截面)，则电连接正面/背面电镀层13的金属电镀层13a也容易形成在孔的里面，因此它是一种有效的方法。
在第三实施例中，重要的问题是使正面/背面的电流传输电阻(在此，称为正面/背面电流传输电阻)不高于100mΩ。如果正面/背面电流传输电阻超过100mΩ，在引线14仅连接到复合集电器的一个表面的情况下，非连接表面的集电特性非常差，因此不希望它成为降低电池性能的因素。
在本发明中提及的正面/背面电流传输电阻是通过如下方式获得的值：通过使具有以1.5cm×1.5cm切割的复合集电器的一个面的1cm×1cm的尺寸的+端子和在与存在+端子的位置相同的位置上的另一个面的1cm×1cm的尺寸的-端子充分地接触，同时在两个端子上施加1kg/cm2的负载，测量电阻。
导电处理层12的形成可以如下地执行：通过借助于比如气相淀积和溅射使具有导电性的金属(主要是比如Cu、Ni、Al和Ag成为很薄的金属膜层。
此外，导电处理层12的形成也可以如下地执行：将其主要成分是Cu、Ni、Al、Ag等的金属粉末、导电剂的碳粉等的导电涂料或者其中混合了以上所述中的至少一种或两种的导电涂料等薄薄地涂敷到形成有通孔15的树脂膜11的正面/背面上，由此使得可以将它制成导电涂料膜层，但应该根据所需的性能选择它。
此外，根据需要，也可以将它制造为这样的复合层：其中借助于比如在通过上述手段比如气相淀积或溅射形成的很薄的金属薄膜层上利用上述的涂敷已经形成了导电涂敷薄膜层的复合层，或者其中上述的很薄的金属薄膜层已经形成在上述的导电涂敷的薄膜层的复合层。
此外，也是事实，在通过上述的金属粉末或碳粉等已经填充(关闭)通孔15的里面之后，很薄的金属薄膜层形成在树脂膜11的正面/背面，由此使它们成为导电处理层12，这对于彼此电连接正面/背面金属电镀层13比较有效。
理想的是，导电处理层12的厚度被形成为使它所具有的表面电阻不高于1.3Ω/cm。这是因为，如果表面电阻超过1.3Ω/cm，则在其上执行的金属电镀层13的均匀成形变得困难。
接着，在上述的导电处理层12的上层中，通过电解电镀处理形成电镀层13。作为形成电镀层的金属的类型，例如有通过电解金属比如Cu、Ni和Al而电镀的一种，但它应该由所需的性能选择。
一般地，在本发明的复合集电器用于作为锂体系二次电池的集电器的负电极的情况下，形成其主要成分是Cu的电镀层，在它用作正电极的情况下，形成其主要成分为Al的电镀层，以及在它用作Ni-MH体系二次电池的正/负电极集电器的情况下，形成其主要成分是Ni的电镀层。
理想的是，这些电镀层13的每一个的厚度被制成使在电镀之后材料的表面电阻不高于40mΩ/cm。
这是因为，如果所涉及的表面电阻超过40mΩ/cm，则即使它用于较小的二次电池的集电器，即，即使它在所使用的集电器的长度较短的情况下使用，由电阻造成的电池能量的损失如此大以致不能被忽略。
此外，也在第三实施例的复合集电器10中，类似于第一和第二实施例，需要使作为复合集电器10的构成要素的具有通孔的树脂膜11、导电处理层12和电镀层13的每一个满足如下表达式(2)的关系。
Y1+Y2+Y3≤0.8×((X1+X2+X3)×Y3/X3)      ...(2)
这里X1：树脂膜的厚度(微米)
X2：导电处理层的厚度(微米)
X3：金属电镀层的厚度(微米)
Y1：树脂膜的重量(mg/cm2)
Y2：导电处理层的重量(mg/cm2)
Y3：金属电镀层的重量(mg/cm2)
顺便指出，在此所提及的每个厚度X1-X3表示没有形成孔的部分的厚度。
上述的表达式(2)是条件表达式，通过该表达式，与仅由金属构成的常规的集电器相比，通过指定在树脂膜、导电处理层和电镀层之间的关系，可以减小本发明的集电器的重量。
更具体地，它也是这样的条件表达式，与其电镀层仅由金属成分构成的仅仅金属集电器相比，它使得在相同的厚度上可以将本发明的集电器的重量减小到不大于80％。
此外，其中已经使用通孔的树脂膜的本发明所需要的主题在于，由此获得的复合集电器的抗拉强度是至少0.8kg/cm。如果相关的抗拉强度低于0.8kg/cm，则该集电器不可避免地不能经受得住在通过使用相关的集电器组装电池时所需的张力，因此它是不希望的，因为容易发生破裂的问题。顺便指出，类似于在第一实施例中所示的方法地检查在此所述的抗拉强度。其它材料条件类似于第一实施例。
顺便指出，本发明的复合集电器不必限于平面的集电器，根据需要，它可以是波形或其表面已经被形成为不规则的图形的集电器。
实例
(实例1)
作为树脂膜，使用4微米厚(X1＝4)的PET膜，其中平均颗粒直径为0.5微米的Ag粉末作为导电剂已经混合的Ag体系涂料分别应用到PET膜的两面以使它干燥后的厚度为0.5微米，并干燥它(X2＝1)。
此外，在它的两个面上电镀Cu2微米厚(X3＝4)。
在这种情况下的PET膜的重量是0.564mg/cm2(Y1＝0.564)，应用了Ag体系涂料的导电处理层的重量是0.547mg/cm2(Y2＝0.547)，以及Cu电镀的重量是3.572mg/cm2(Y3＝3.572)。
(实例2)
作为树脂膜，使用4微米厚(X1＝4)的PET膜，其中类似于实例1的Ag体系涂料分别应用到PET膜的两面以使它干燥后的厚度为0.5微米，并干燥它(X2＝1)。
此外，在它的两个面上电镀Cu0.3微米厚(X3＝0.6)。
在这种情况下的PET膜的重量是0.564mg/cm2(Y1＝0.564)，应用了Ag体系涂料的导电处理层的重量是0.547mg/cm2(Y2＝0.547)，以及Cu电镀的重量是0.536mg/cm2(Y3＝0.536)。
(实例3)
作为树脂膜，使用14微米厚(X1＝14)的PET膜，其中类似于实例1的Ag体系涂料分别应用到PET膜的两面以使它干燥后的厚度为0.5微米，并干燥它(X2＝1)。
此外，在它的两个面上电镀Cu4微米厚(X3＝8)。
在这种情况下的PET膜的重量是1.974mg/cm2(Y1＝1.974)，应用了Ag体系涂料的导电处理层的重量是0.547mg/cm2(Y2＝0.547)，以及Cu电镀的重量是7.144mg/cm2(Y3＝7.144)。
(实例4)
作为树脂膜，使用4微米厚(X1＝4)的PET膜，其中平均颗粒直径为0.7微米的Ni粉末作为导电剂已经混合的Ni体系涂料分别应用到PET膜的两面以使它干燥后的厚度为2微米，并干燥它(X2＝4)。
此外，在它的两个面上电镀Ni1微米厚(X3＝2)。
在这种情况下的PET膜的重量是0.564mg/cm2(Y1＝0.564)，应用了Ni体系涂料的导电处理层的重量是1.288mg/cm2(Y2＝1.288)，以及Ni电镀的重量是0.568mg/cm2(Y3＝0.568)。
(实例5)
作为树脂膜，使用形成有压印图形的4微米厚(X1＝4)的PET膜，其中类似于实例1的Ag体系涂料分别应用到PET膜的两面以使它干燥后的厚度为1微米，并干燥它(X2＝2)。
此外，在它的两个面上电镀Cu2微米厚(X3＝4)。
在这种情况下的PET膜的重量是0.564mg/cm2(Y1＝0.564)，应用了Ag体系涂料的导电处理层的重量是1.054mg/cm2(Y2＝1.054)，以及Cu电镀的重量是3.672mg/cm2(Y3＝3.672)。
(实例6)
作为树脂膜，使用14微米厚(X1＝14)的通过马来酸变性的烯烃膜，其中类似于实例1的Ag体系涂料分别应用到烯烃膜的两面以使它干燥后的厚度为0.5微米，并干燥它(X2＝1)。
此外，在它的两个面上电镀Cu2微米厚(X3＝4)。
在这种情况下的烯烃膜的重量是0.372mg/cm2(Y1＝0.372)，应用了Ag体系涂料的导电处理层的重量是0.547mg/cm2(Y2＝0.547)，以及Cu电镀的重量是3.572mg/cm2(Y3＝3.572)。
(实例7)
作为树脂膜，使用4微米厚(X1＝4)的PET膜，分别在PET膜的两面上气相淀积Cu层500埃(X2＝0.1)。
此外，在它的两个面上电镀Cu2微米厚(X3＝4)。
在这种情况下的PET膜的重量是0.564mg/cm2(Y1＝0.564)，Cu气相淀积的导电处理层的重量是0.047mg/cm2(Y2＝0.047)，以及Cu电镀的重量是3.572mg/cm2(Y3＝3.572)。
(实例8)
作为树脂膜，使用4微米厚(X1＝4)的PET膜，在该PET膜中以50％的孔面积比率形成直径为5微米的圆孔，并且类似于实例1的Ag体系涂料分别应用到PET膜的两面以使它干燥后的厚度为0.5微米，并干燥它(X2＝1)。
此外，在它的两个面上电镀Cu1微米厚(X3＝2)。
在这种情况下的PET膜的重量是0.282mg/cm2(Y1＝0.282)，应用了Ag体系涂料的导电处理层的重量是0.305mg/cm2(Y2＝0.305)，以及Cu电镀的重量是1.82mg/cm2(Y3＝1.82)。
上述实例1-8集中描述在表1中。
(实例9)
作为树脂膜，使用4微米厚的双轴取向的PET膜(X1＝4)，其中以20/mm2地形成5微米的直径的圆形通孔，Cu的气相淀积层分别形成在PET膜的两个面上并为500埃，由此形成导电处理层(X2＝0.1)
此外，在它的两个面上电镀Cu2微米厚，由此形成金属电镀层(X3＝4)，因此获得了复合集电器。在这种情况下的Y1-Y3在表2中示出。
(实例10)
作为树脂膜，使用20微米厚的双轴取向的PET膜(X1＝20)，其中以16/mm2地形成15微米的直径的圆形通孔，其中平均颗粒直径为0.5微米的Ag粉末作为导电剂已经混合的Ag体系涂料应用到PET膜的两个面上并使其干燥，由此填充孔部分，形成了其干燥厚度分别为0.5微米的导电处理层(X2＝1)，因此获得了复合集电器。
此外，在它的两个面上电镀Cu2微米厚，由此形成金属电镀层(X3＝4)，因此获得了复合集电器。在这种情况下的Y1-Y3在表2中示出。
(实例11)
作为树脂膜，使用4微米厚的双轴取向的PET膜(X1＝4)，其中在一侧上以9/mm2地形成50微米的直径的四边形通孔，其中Ni粉末作为导电剂已经混合的Ni体系涂料应用到PET膜的两个面上并使其干燥，由此形成了其干燥厚度分别为0.5微米的导电处理层(X2＝1)。也是在已经应用并干燥Ni体系涂料之后，通过填充相关的涂料并不关闭该孔，而且通孔仍然被识别。
此外，在它的两个面上电镀Cu2微米厚，由此形成金属电镀层(X3＝4)，因此获得了复合集电器。在这种情况下的Y1-Y3在表2中示出。
(实例12)
除了形成1微米的金属电镀层(X3＝2)之外，通过类似于实例9地执行获得复合集电器。在这种情况下的Y1-Y3在表2中示出。
(实例13)
除了如下不同之外，通过类似于实例9地执行获得复合集电器：分别在PET膜的两个面上形成Cu的气相淀积层1000埃，由此使它们成为导电处理层(X2＝0.2)，并且在它的两个面上形成3微米的Cu电镀层(X3＝6)。在这种情况下的Y1-Y3在表2中示出。
(实例14)
除了树脂膜是通过丙烯酸改性的6微米的双轴取向的聚丙烯(X1＝12)之外，通过类似于实例9地执行获得复合集电器。在这种情况下的Y1-Y3在表2中示出。
(实例15)
除了树脂膜是20微米的双轴取向的PET膜(X1＝20)并且通过电镀2微米的Al在两个面上形成金属电镀层(X3＝4)之外，通过类似于实例10地执行获得复合集电器。在这种情况下的Y1-Y3在表2中示出。
(比较实例1)
除了如下不同之外，通过类似于实例2地执行获得复合集电器：树脂膜是没有孔的并且其厚度是20微米的双轴取向的PET膜(X1＝20)。顺便指出，在相关的复合集电器中，认为不仅在电镀之前而且在电镀之后都不存在通孔。
(评价复合集电器性能指标的方法)
实例1-14和比较实例1
通过常规的方法如下地制造锂体系二次电池：在其宽度是5cm和长度是20cm的实例1-6和比较实例中的每个中，使用其中包括LiCoO2∶乙炔碳黑∶PVDF＝100∶8∶2(重量比)的化合物的活性材料层叠在其宽度为5厘米和长度为20厘米的Al箔(20微米)上层叠的电极作为正电极，使用其中包括石墨∶PVDF＝100∶11(重量比)的组分的活性材料(20mg/cm2)在复合集电器上层叠的电极作为负电极，使用以1mol/L将LiClO4增加到通过以相等的重量比混合碳酸丙烯酯和碳酸乙烯酯形成的溶液中的溶液作为电解溶液，通过常规的方法使用精细的多孔聚丙烯系统分离器，并将包括其宽度是0.5cm和长度是8cm的Al(60微米)的引线连接到正电极的集电器的端部的宽度方向，类似地，将包括其宽度是0.5cm和长度是8cm的Cu(60微米)的引线连接到负电极的集电器的端部的宽度方向。在将相关的电池完整地置于60℃的环境中一个月之后，在充电结束电压＝4.2V、放电结束电压＝2V和充电/放电速度＝0.2C的条件下执行恒定的电流充电/放电，并测量放电容量(＝电池容量1)。
此外，除了如下事实不同之外，通过执行与上文类似的过程测量放电容量(＝电池容量2)：替代本发明的复合集电器，使用仅包括金属的集电器，它的成分与复合集电器的电镀金属相同并且它的厚度与复合集电器相同。
顺便指出，通过如下表达式计算复合集电器性能指标(存在称为性能指标的情况)。
复合集电器性能指标(％)＝电池容量1/电池容量2×100
顺便指出，在此，在LiCoO2的理论容量下结束充电或放电5小时的电流值是135mAh/g，根据理论0.2C被认为充电/放电。
实例15
除了下述事实不同之外与上文类似地评价，作为正电极的集电器，使用实例15的复合集电器，而不用Al箔，并使用Cu箔(厚度10微米)作为负电极的集电器。
在Cu或Ni电镀之前，实例1-15的复合集电器的导电处理层的表面电阻都不高于1.3Ω/cm。
此外，在实例1-15的每个实例中产生的复合集电器的评价如下地执行：通过电阻和如下所示的方法制造电池，并考虑在使用本发明的复合集电器时获得的电池容量与在使用其厚度相同但仅包括金属箔的集电器时获得的电池容量的比率。
认为，在相关的百分比值(称为复合集电器性能指标)至少是99.8％时，复合集电器的集电性能较好。
复合集电器的表面电阻都不高于40mΩ/cm。此外，如表3所示，这些实例的复合集电器的性能指标都至少是99.8％，并且在集电性能方面都较好。
表1复合集电器的成分
实例 X1     X2 X3     Y1     Y2   Y3     Y1+Y2+Y3
实例1 4(PET)     0.5/0.5＝1(Ag体系) 2/2＝4(Cu)     0.564     0.547   3.572     4.683
实例2 11(PET)     0.5/0.5＝1(Ag体系) 0.3/0.3＝0.6(Cu)     0.564     0.547   0.536     1.647
实例3 14(PET)     0.5/0.5＝1(Ag体系) 4/4＝8(Cu)     1.974     0.547   7.144     9.665
实例4 4(PET)     2/2＝4(Ni体系) 1/1＝2(Ni)     0.564     1.288   0.560     2.412
实例5 4(压印PET)     1/1＝2(Ag体系) 2/2＝4(Cu)     0.564     1.054   3.672     5.29
实例6 14(以马来酸变性的烯族烃)     0.5/0.5＝1(Ag体系) 2/2＝4(Cu)     0.372     0.547   3.572     4.491
实例7 4(PET)     Cu气相淀积层(500埃) 2/2＝4(Cu)     0.564     0.047   3.572     4.183
实例8 4(50％开孔的PET)     0.5/0.5(Ag体系) 1/1＝2(Cu)     0.282     0.305   1.82     2.407
表2复合集电器的成分
  实例或比较实例   X1 X2 X3   Y1   Y2   Y3   Y1+Y2+Y3
  实例9   4(PET) 0.5/0.5＝0.1(Cu气相淀积层) 2/2＝4(Cu)   0.56   0.09   3.57   4.22
  实例10   20(PET) 0.5/0.5＝1(Ag体系涂料膜) 2/2＝4(Cu)   2.8   0.55   3.57   6.92
  实例11   4(PET) 0.5/0.5＝1(Ni体系涂料膜) 2/2＝4(Cu)   0.56   0.33   3.57   4.46
  实例12   4(PET) 0.05/0.05＝0.1(Cu气相淀积) 1/1＝2(Cu)   0.56   0.09   1.79   2.44
  实例13   4(PET) 0.1/0.1＝0.2(Cu气相淀积层) 3/3＝6(Cu)   0.56   0.18   5.36   6.1
  实例14   6(变性的聚丙烯) 0.5/0.5＝0.1(Cu气相淀积层) 2/2＝4(Cu)   0.54   0.09   3.57   4.2
  实例15   20(PET) 0.5/0.5＝1(Ag体系涂料膜) 2/2＝4(Al)   2.8   0.55   1.08   4.43
  比较实例1   20(PET) 0.5/0.5＝1(Ag体系涂料膜) 2/3＝4(Cu)   2.8   0.55   3.57   6.92
表3复合集电器的特性
 实例或比较实例                          复合集电器的特性
  表面电阻(mΩ/cm)   抗拉强度(kg/cm) 正面/背面电流传输电阻(mΩ)    性能指标
    实例1     12.0     5.2     -     99.95
    实例2     8.9     14.8     -     99.82
    实例3     7.7     15.3     -     99.98
    实例4     9.3     5.2     -     99.87
    实例5     6.4     5.0     -     99.92
    实例6     5.3     5.6     -     99.96
    实例7     7.8     5.2     -     99.93
    实例8     12.5     2.6     7     99.84
    实例9     8.6     2.6     8     99.92
    实例10     9.2     3.1     17     99.94
    实例11     9.8     2.6     85     99.93
    实例12     19.4     1.4     14     99.85
    实例13     6.2     3.3     6     99.97
    实例14     8.7     2.2     12     99.91
    实例15     10.6     2.9     21     99.89
    比较实例1     9.3     3.2     不可能测量     49.95
工业实用性
本发明的集电器具有如下的优点：可以预计重量和厚度减轻，它大约是常规的集电器的0.8，因此又导致电池的重量和厚度减小。
此外，本发明的集电器具有如下的优点：压印、通孔的形成等都是可能的，因此可以预计增加集电器的面积，因此改善了与活性材料的粘接和集电能力。此外，在本发明的复合集电器中，尽管在芯本体中使用是绝缘体的树脂膜，但是如果通过形成通孔使正面或背面类似于金属箔则引线的连接足够，此外比金属箔更可能减小重量和厚度。

Claims (13)

1.一种复合集电器，其中在通过执行导电处理在树脂膜的表面上形成其表面电阻不高于1.3Ω/cm的导电处理层之后，通过电解电镀处理形成其厚度至少是每面0.3微米的电镀层，
其特征在于，在电解电镀之后的表面电阻不高于40mΩ/cm，并且还满足如下表达式：
Y1+Y2+Y3≤0.8×((X1+X2+X3)×Y3/X3)
这里X1：树脂膜的厚度(微米)
    X2：导电处理层的厚度(微米)
    X3：电镀层的厚度(微米)
    Y1：树脂膜的重量(mg/cm2)
    Y2：导电处理层的重量(mg/cm2)
    Y3：电镀层的重量(mg/cm2)
2.权利要求1所述的复合集电器，其特征在于抗拉强度至少为0.8kg/cm。
3.权利要求1所述的复合集电器，其中导电处理层是通过施加导电涂料并使之固化而形成的导电涂敷膜。
4.权利要求1所述的复合集电器，其中导电处理层通过金属的气相淀积或溅射形成的很薄的金属薄膜。
5.权利要求3所述的复合集电器，其中通过将包括Cu、Ag、Ni和导电碳中的一种或至少两种的导电剂混合到树脂，形成导电涂敷膜。
6.权利要求4所述的复合集电器，其中很薄的金属薄膜包括Cu、Ag、Ni和Al中的一种或至少两种。
7.权利要求1所述的复合集电器，其中电镀层是其主要成分是Cu、Ni或Al的电镀层。
8.权利要求1-2中任何权利要求所述的复合集电器，其中树脂膜是波状树脂膜或者是在其表面中形成有不规则的图形的树脂膜。
9.一种复合集电器，在具有许多通孔的树脂膜的两个表面上形成导电处理层，其特征在于，在通过电解电镀处理在导电处理层上形成电镀层之后，表面电阻不高于40mΩ/cm，抗拉强度高于0.8kg/cm，以及正面/背面电流传输电阻不高于100mΩ/cm，并满足如下的表达式(2)：
Y1+Y2+Y3≤0.8×((X1+X2+X3)×Y3/X3)     …(2)
这里X1：树脂膜的厚度(微米)
    X2：导电处理层的厚度(微米)
    X3：电镀层的厚度(微米)
    Y1：树脂膜的重量(mg/cm2)
    Y2：导电处理层的重量(mg/cm2)
    Y3：电镀层的重量(mg/cm2)
10.权利要求9所述的复合集电器，其特征在于通孔被导电处理层填充。
11.权利要求9所述的复合集电器，其特征在于导电处理层也形成在通孔的部分中，此外电镀层形成在导电处理层的上层中。
12.权利要求9或11所述的复合集电器，其中电镀层的主要成分是Cu、Ni或Al。
13.权利要求9所述的复合集电器，其中树脂膜是波状树脂膜或者是在其表面中形成有不规则的图形的树脂膜。
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