JP2000113892A - リチウムイオン二次電池の集電体膜用アルミニウム箔およびその製造方法 - Google Patents
リチウムイオン二次電池の集電体膜用アルミニウム箔およびその製造方法Info
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- Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 リチウムイオン二次電池の集電体膜用アルミ
ニウム箔およびその製造方法を提供する。 【解決手段】 表面に平均ピット径：０．０５〜０．１
０μｍの範囲内のピットが平均密度：１００〜５００個
／μｍ2 で形成されているリチウムイオン二次電池の集
電体膜用アルミニウム箔、アルミニウム箔を陽極酸化し
て表面に陽極酸化皮膜を形成し、ついで前記陽極酸化皮
膜を燐酸により脱膜するリチウムイオン二次電池の集電
体膜用アルミニウム箔の製造方法。
ニウム箔およびその製造方法を提供する。 【解決手段】 表面に平均ピット径：０．０５〜０．１
０μｍの範囲内のピットが平均密度：１００〜５００個
／μｍ2 で形成されているリチウムイオン二次電池の集
電体膜用アルミニウム箔、アルミニウム箔を陽極酸化し
て表面に陽極酸化皮膜を形成し、ついで前記陽極酸化皮
膜を燐酸により脱膜するリチウムイオン二次電池の集電
体膜用アルミニウム箔の製造方法。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、リチウムイオン
二次電池の電極を構成する集電体膜用アルミニウム箔お
よびその製造方法に関するものである。
二次電池の電極を構成する集電体膜用アルミニウム箔お
よびその製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】一般に、図１の斜視説明図に示されるよ
うに、リチウムイオン二次電池セルＣは、正極集電体膜
４および正極活物質膜２の積層体からなる正電極６と、
負極集電体膜５および負極活物質膜３の積層体からなる
負電極７と、前記正電極６と負電極７の間に挟んで積層
した固体電解質セパレーター１とから構成されており、
このリチウムイオン二次電池セルＣを熱融着性樹脂層コ
ートアルミ箔（図示せず）で挟んで熱融着させたり、巻
いてパッケージすることによりリチウムイオン二次電池
を作製している。
うに、リチウムイオン二次電池セルＣは、正極集電体膜
４および正極活物質膜２の積層体からなる正電極６と、
負極集電体膜５および負極活物質膜３の積層体からなる
負電極７と、前記正電極６と負電極７の間に挟んで積層
した固体電解質セパレーター１とから構成されており、
このリチウムイオン二次電池セルＣを熱融着性樹脂層コ
ートアルミ箔（図示せず）で挟んで熱融着させたり、巻
いてパッケージすることによりリチウムイオン二次電池
を作製している。
【０００３】前記正電極６は、純Ａｌ製箔からなる正極
集電体膜４の片面にコバルト酸リチウム、ニッケル酸リ
チウムなどの正極活物質とバインダーを含むスラリーを
塗布したのち乾燥して正極活物質膜２を形成することに
より作製し、さらに負電極７は、純Ｃｕ製箔からなる負
極集電体膜５の片面にカーボン粉末などの負極活物質と
バインダーを含むスラリーを塗布したのち乾燥して負極
活物質膜３を形成することにより作製する。
集電体膜４の片面にコバルト酸リチウム、ニッケル酸リ
チウムなどの正極活物質とバインダーを含むスラリーを
塗布したのち乾燥して正極活物質膜２を形成することに
より作製し、さらに負電極７は、純Ｃｕ製箔からなる負
極集電体膜５の片面にカーボン粉末などの負極活物質と
バインダーを含むスラリーを塗布したのち乾燥して負極
活物質膜３を形成することにより作製する。
【０００４】一方、固体電解質セパレーター１はポリエ
チレンオキシド、ポリフッ化ビニリデンなどのポリマー
にプロピレンカーボネート、ジエチルカーボネートなど
を溶媒とし、ＬｉＰＦ6 ，ＬｉＢＦ4 などの塩を溶質と
した電解液を含ませた薄板で構成されており、前記リチ
ウムイオン二次電池セルＣは前記固体電解質セパレータ
ー１を前記正電極６と負電極７の間に挟んで積層させた
構造となっている。
チレンオキシド、ポリフッ化ビニリデンなどのポリマー
にプロピレンカーボネート、ジエチルカーボネートなど
を溶媒とし、ＬｉＰＦ6 ，ＬｉＢＦ4 などの塩を溶質と
した電解液を含ませた薄板で構成されており、前記リチ
ウムイオン二次電池セルＣは前記固体電解質セパレータ
ー１を前記正電極６と負電極７の間に挟んで積層させた
構造となっている。
【０００５】前記正極集電体膜４を構成する純Ａｌ製箔
および負極集電体膜５を構成する純Ｃｕ製箔は、一般
に、冷間圧延して作られるために、その表面が平滑であ
り、正極集電体膜４に対する正極活物質膜２の密着力お
よび負極集電体膜５に対する負極活物質膜３の密着力は
いずれも低い。特にリチウムイオン二次電池の容量を増
大させるために正極活物質膜および負極活物質膜に含ま
れる活物質の量を増加させると、相対的にバインダー量
が減少するため、正極集電体膜４に対する正極活物質膜
２の密着力および負極集電体膜５に対する負極活物質膜
３の密着力は一層減少し、この密着力が不足するとリチ
ウムイオン二次電池は少ない充放電サイクル回数で放電
容量が低下する。そのため、純Ａｌ製箔および純Ｃｕ製
箔の表面をサンドブラストにより粗面化して正極集電体
膜４に対する正極活物質膜２の密着力および負極集電体
膜５に対する負極活物質膜３の密着力を向上させるなど
の工夫も成されている（特開平９−２２６９９号公報参
照）。
および負極集電体膜５を構成する純Ｃｕ製箔は、一般
に、冷間圧延して作られるために、その表面が平滑であ
り、正極集電体膜４に対する正極活物質膜２の密着力お
よび負極集電体膜５に対する負極活物質膜３の密着力は
いずれも低い。特にリチウムイオン二次電池の容量を増
大させるために正極活物質膜および負極活物質膜に含ま
れる活物質の量を増加させると、相対的にバインダー量
が減少するため、正極集電体膜４に対する正極活物質膜
２の密着力および負極集電体膜５に対する負極活物質膜
３の密着力は一層減少し、この密着力が不足するとリチ
ウムイオン二次電池は少ない充放電サイクル回数で放電
容量が低下する。そのため、純Ａｌ製箔および純Ｃｕ製
箔の表面をサンドブラストにより粗面化して正極集電体
膜４に対する正極活物質膜２の密着力および負極集電体
膜５に対する負極活物質膜３の密着力を向上させるなど
の工夫も成されている（特開平９−２２６９９号公報参
照）。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】前記サンドブラストに
より表面を粗面化した純Ａｌ製箔からなる正極集電体膜
４に対する正極活物質膜２の密着性およびサンドブラス
トにより表面を粗面化した純Ｃｕ製箔からなる負極集電
体膜５に対する負極活物質膜３の密着性は確かに向上す
るものの、純Ａｌ製箔からなる正極集電体膜４に対する
正極活物質膜２の密着性は今だ十分でなく、特に正極集
電体膜４に対する正極活物質膜２の密着性の一層の改善
が求められていた。
より表面を粗面化した純Ａｌ製箔からなる正極集電体膜
４に対する正極活物質膜２の密着性およびサンドブラス
トにより表面を粗面化した純Ｃｕ製箔からなる負極集電
体膜５に対する負極活物質膜３の密着性は確かに向上す
るものの、純Ａｌ製箔からなる正極集電体膜４に対する
正極活物質膜２の密着性は今だ十分でなく、特に正極集
電体膜４に対する正極活物質膜２の密着性の一層の改善
が求められていた。
【０００７】
【課題を解決するための手段】そこで、本発明者らは、
正極集電体膜に対する正極活物質膜の密着性を一層改善
すべく研究を行っていたところ、純Ａｌ製箔を陽極酸化
して表面に陽極酸化皮膜を形成し、ついで前記陽極酸化
皮膜を燐酸により脱膜すると、表面に平均ピット径：
０．０５〜０．１０μｍの範囲内のピットが平均密度：
１００〜５００個／μｍ2 で形成された純Ａｌ製箔が得
られ、このピットを有する純Ａｌ製箔を正極集電体膜と
し、この正極集電体膜の表面に正極活物質とバインダー
を含むスラリーを塗布したのち乾燥して正極活物質膜を
形成すると、正極集電体膜に対する正極活物質膜の密着
性が一層向上する、という知見を得たのである。
正極集電体膜に対する正極活物質膜の密着性を一層改善
すべく研究を行っていたところ、純Ａｌ製箔を陽極酸化
して表面に陽極酸化皮膜を形成し、ついで前記陽極酸化
皮膜を燐酸により脱膜すると、表面に平均ピット径：
０．０５〜０．１０μｍの範囲内のピットが平均密度：
１００〜５００個／μｍ2 で形成された純Ａｌ製箔が得
られ、このピットを有する純Ａｌ製箔を正極集電体膜と
し、この正極集電体膜の表面に正極活物質とバインダー
を含むスラリーを塗布したのち乾燥して正極活物質膜を
形成すると、正極集電体膜に対する正極活物質膜の密着
性が一層向上する、という知見を得たのである。
【０００８】この発明は、かかる知見にもとづいてなさ
れたものであって、（１）表面に平均ピット径：０．０
５〜０．１０μｍの範囲内のピットが平均密度：１００
〜５００個／μｍ2 で形成されているリチウムイオン二
次電池の集電体膜用アルミニウム箔、（２）表面に平均
ピット径：０．０５〜０．１０μｍの範囲内のピットが
平均密度：１００〜５００個／μｍ2 で形成されている
アルミニウム箔からなるリチウムイオン二次電池用集電
体膜、に特徴を有するものである。
れたものであって、（１）表面に平均ピット径：０．０
５〜０．１０μｍの範囲内のピットが平均密度：１００
〜５００個／μｍ2 で形成されているリチウムイオン二
次電池の集電体膜用アルミニウム箔、（２）表面に平均
ピット径：０．０５〜０．１０μｍの範囲内のピットが
平均密度：１００〜５００個／μｍ2 で形成されている
アルミニウム箔からなるリチウムイオン二次電池用集電
体膜、に特徴を有するものである。
【０００９】前記（１）記載の表面に平均ピット径：
０．０５〜０．１０μｍの範囲内のピットが平均密度：
１００〜５００個／μｍ2 で形成されているリチウムイ
オン二次電池の集電体膜用アルミニウム箔は、純Ａｌ製
箔を陽極酸化して表面に陽極酸化皮膜を形成し、ついで
前記陽極酸化皮膜を燐酸により脱膜することにより作製
することができる。したがってこの発明は、（３）アル
ミニウム箔を陽極酸化して表面に陽極酸化皮膜を形成
し、ついで前記陽極酸化皮膜を燐酸により脱膜するリチ
ウムイオン二次電池の集電体膜用アルミニウム箔の製造
方法、に特徴を有するものである。
０．０５〜０．１０μｍの範囲内のピットが平均密度：
１００〜５００個／μｍ2 で形成されているリチウムイ
オン二次電池の集電体膜用アルミニウム箔は、純Ａｌ製
箔を陽極酸化して表面に陽極酸化皮膜を形成し、ついで
前記陽極酸化皮膜を燐酸により脱膜することにより作製
することができる。したがってこの発明は、（３）アル
ミニウム箔を陽極酸化して表面に陽極酸化皮膜を形成
し、ついで前記陽極酸化皮膜を燐酸により脱膜するリチ
ウムイオン二次電池の集電体膜用アルミニウム箔の製造
方法、に特徴を有するものである。
【００１０】
【発明の実施の形態】実施例１ 厚さ：５０μｍの純Ａｌ箔を用意し、この純Ａｌ箔を温
度：０℃の３０％硫酸溶液に浸漬し、純Ａｌ箔に電流密
度：３Ａ／ｄｍ2 で３０分の直流を流すことにより陽極
酸化処理を行って純Ａｌ箔の表面に多孔質な酸化皮膜を
形成し、かかる陽極酸化処理を行った純Ａｌ箔を温度：
３０℃の燐酸中に３０分間浸漬して酸化皮膜を脱膜する
ことにより、表面に平均ピット径：０．０８μｍのピッ
トが平均密度：３００個／μｍ2 形成されている本発明
リチウムイオン二次電池の集電体膜用アルミニウム箔
（以下、本発明Ａｌ箔という）を作製した。
度：０℃の３０％硫酸溶液に浸漬し、純Ａｌ箔に電流密
度：３Ａ／ｄｍ2 で３０分の直流を流すことにより陽極
酸化処理を行って純Ａｌ箔の表面に多孔質な酸化皮膜を
形成し、かかる陽極酸化処理を行った純Ａｌ箔を温度：
３０℃の燐酸中に３０分間浸漬して酸化皮膜を脱膜する
ことにより、表面に平均ピット径：０．０８μｍのピッ
トが平均密度：３００個／μｍ2 形成されている本発明
リチウムイオン二次電池の集電体膜用アルミニウム箔
（以下、本発明Ａｌ箔という）を作製した。
【００１１】一方、バインダーであるＰＶｄＦ（ポリフ
ッ化ビニリデン）にニッケル酸リチウムを通常よりも多
い量の２モル／ｌ混合してスラリーを作製し、このスラ
リーを前記本発明Ａｌ箔に塗布し、乾燥させて正極活物
質膜を形成することにより正電極を作製した。得られた
正電極の本発明Ａｌ箔から正極活物質膜を引き剥がす剥
離試験をＪＩＳ−Ｋ６８５４（接着剤のはく離接着強さ
試験方法）に規定される条件に従って行い、引き剥がす
ための引張力を測定したところ０．４９０ｋＮ／ｍであ
った。
ッ化ビニリデン）にニッケル酸リチウムを通常よりも多
い量の２モル／ｌ混合してスラリーを作製し、このスラ
リーを前記本発明Ａｌ箔に塗布し、乾燥させて正極活物
質膜を形成することにより正電極を作製した。得られた
正電極の本発明Ａｌ箔から正極活物質膜を引き剥がす剥
離試験をＪＩＳ−Ｋ６８５４（接着剤のはく離接着強さ
試験方法）に規定される条件に従って行い、引き剥がす
ための引張力を測定したところ０．４９０ｋＮ／ｍであ
った。
【００１２】従来例１ 実施例１で用意した厚さ：５０μｍの純Ａｌ箔にサンド
ブラストを施すことにより表面の平均粗さＲが２．５μ
ｍの従来リチウムイオン二次電池の集電体膜用アルミニ
ウム箔（以下、従来Ａｌ箔という）を作製した。この従
来Ａｌ箔に実施例１で作製したスラリーを塗布し、乾燥
させて正極活物質膜を形成することにより正電極を作製
し、得られた正電極の従来Ａｌ箔から正極活物質膜を引
き剥がす剥離試験をＪＩＳ−Ｋ６８５４（接着剤のはく
離接着強さ試験方法）に規定される条件に従って行い、
引き剥がすための引張力を測定したところ０．１ｋＮ／
ｍであった。
ブラストを施すことにより表面の平均粗さＲが２．５μ
ｍの従来リチウムイオン二次電池の集電体膜用アルミニ
ウム箔（以下、従来Ａｌ箔という）を作製した。この従
来Ａｌ箔に実施例１で作製したスラリーを塗布し、乾燥
させて正極活物質膜を形成することにより正電極を作製
し、得られた正電極の従来Ａｌ箔から正極活物質膜を引
き剥がす剥離試験をＪＩＳ−Ｋ６８５４（接着剤のはく
離接着強さ試験方法）に規定される条件に従って行い、
引き剥がすための引張力を測定したところ０．１ｋＮ／
ｍであった。
【００１３】本発明Ａｌ箔から正極活物質膜を引き剥が
すための引張力は、従来Ａｌ箔から正極活物質膜を引き
剥がすための引張力よりも大であるところから、陽極酸
化皮膜を脱膜して得られた本発明Ａｌ箔は、サンドブラ
ストを施すことにより得られた従来Ａｌ箔に比べて正極
活物質膜に対する密着性が優れていることが分かる。
すための引張力は、従来Ａｌ箔から正極活物質膜を引き
剥がすための引張力よりも大であるところから、陽極酸
化皮膜を脱膜して得られた本発明Ａｌ箔は、サンドブラ
ストを施すことにより得られた従来Ａｌ箔に比べて正極
活物質膜に対する密着性が優れていることが分かる。
【００１４】実施例２ 厚さ：１２０μｍの寸法を有しプロピレンカーボネート
電解液を含むポリエチレンオキシドの多孔質ポリマー薄
膜を固体電解質セパレーターとして用意した。さらに表
面にサンドブラストを施した厚さ：５０μｍの純Ｃｕ箔
の表面に、カーボン粉末：９０重量％とバインダー（ポ
リフッ化ビニリデン）：１０重量％を混合して得られた
スラリーを塗布し、乾燥させて負極活物質膜を形成する
ことにより負電極を作製した。
電解液を含むポリエチレンオキシドの多孔質ポリマー薄
膜を固体電解質セパレーターとして用意した。さらに表
面にサンドブラストを施した厚さ：５０μｍの純Ｃｕ箔
の表面に、カーボン粉末：９０重量％とバインダー（ポ
リフッ化ビニリデン）：１０重量％を混合して得られた
スラリーを塗布し、乾燥させて負極活物質膜を形成する
ことにより負電極を作製した。
【００１５】前記固体電解質セパレーターを実施例１で
作製した正電極と前記負電極の間に挟んで積層させるこ
とにより図１に示されるようなリチウムイオン二次電池
セルを作製し、このリチウムイオン二次電池セルについ
て充放電サイクル数と放電容量を測定し、その結果をグ
ラフに示したところ図２のＩの曲線が得られた。
作製した正電極と前記負電極の間に挟んで積層させるこ
とにより図１に示されるようなリチウムイオン二次電池
セルを作製し、このリチウムイオン二次電池セルについ
て充放電サイクル数と放電容量を測定し、その結果をグ
ラフに示したところ図２のＩの曲線が得られた。
【００１６】なお、図２のグラフは、リチウムイオン二
次電池セルを５時間で４Ｖになるまで充電したのち５時
間で２．７Ｖになるまで放電する条件の充放電を１サイ
クルとし、この充放電の繰り返し数を充放電サイクル数
として横軸に取り、この時の放電容量を縦軸に取ったも
のである。
次電池セルを５時間で４Ｖになるまで充電したのち５時
間で２．７Ｖになるまで放電する条件の充放電を１サイ
クルとし、この充放電の繰り返し数を充放電サイクル数
として横軸に取り、この時の放電容量を縦軸に取ったも
のである。
【００１７】従来例２ 実施例２で用意した固体電解質セパレーターおよび負電
極、並びに従来例１で作製した正電極を積層させてリチ
ウムイオン二次電池セルを作製し、このリチウムイオン
二次電池セルについて充放電サイクル数と放電容量を測
定し、その結果をグラフに示したところ図２のIIの曲線
が得られた。曲線IIが途中で切れているのは放電容量が
３０％以下では電池として使用できないため、これ以上
測定しても無意味であるという理由によるものである。
極、並びに従来例１で作製した正電極を積層させてリチ
ウムイオン二次電池セルを作製し、このリチウムイオン
二次電池セルについて充放電サイクル数と放電容量を測
定し、その結果をグラフに示したところ図２のIIの曲線
が得られた。曲線IIが途中で切れているのは放電容量が
３０％以下では電池として使用できないため、これ以上
測定しても無意味であるという理由によるものである。
【００１８】図２から明らかなように、本発明Ａｌ箔を
使用して作製した正電極を組み込んだリチウムイオン二
次電池セルは、充放電サイクル数が２００回を越えても
放電容量は９５％以上を保持しているに対し、従来Ａｌ
箔を使用して作製した正電極を組み込んだリチウムイオ
ン二次電池セルは、充放電サイクル数が１００回で放電
容量が３０％まで下がり、本発明Ａｌ箔は従来Ａｌ箔に
比べてリチウムイオン二次電池の電極の正極集電体膜と
して格段に優れていることがわかる。
使用して作製した正電極を組み込んだリチウムイオン二
次電池セルは、充放電サイクル数が２００回を越えても
放電容量は９５％以上を保持しているに対し、従来Ａｌ
箔を使用して作製した正電極を組み込んだリチウムイオ
ン二次電池セルは、充放電サイクル数が１００回で放電
容量が３０％まで下がり、本発明Ａｌ箔は従来Ａｌ箔に
比べてリチウムイオン二次電池の電極の正極集電体膜と
して格段に優れていることがわかる。
【００１９】
【発明の効果】この発明によると、リチウムイオン二次
電池の集電体に適用できる優れたアルミニウム箔および
その製造方法を提供することができるので従来よりも長
期間使用可能なリチウムイオン二次電池を作製すること
ができ、各種電気・電子産業の発展に大いに貢献し得る
ものである。
電池の集電体に適用できる優れたアルミニウム箔および
その製造方法を提供することができるので従来よりも長
期間使用可能なリチウムイオン二次電池を作製すること
ができ、各種電気・電子産業の発展に大いに貢献し得る
ものである。
【図１】リチウムイオン二次電池セルの斜視説明図であ
る。
る。
【図２】充放電サイクル数と放電容量の関係を示すグラ
フである。
フである。
【符号の説明】 １ 固体電解質セパレーター ２ 正極活物質膜 ３ 負極活物質膜 ４ 正極集電体膜 ５ 負極集電体膜 ６ 正電極 ７ 負電極 Ｃ リチウムイオン二次電池セル
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｈ０１Ｍ 10/40 Ｈ０１Ｍ 10/40 Ｚ Ｆターム(参考） 5H014 AA04 BB11 CC04 EE05 HH00 HH08 5H017 AA03 BB16 CC01 DD01 EE05 HH03 HH06 5H029 AJ05 AK03 AL06 AM02 AM06 AM16 BJ04 BJ12 CJ12 CJ14 CJ25 DJ07 DJ14 EJ01 HJ06 HJ08
Claims (4)
- 【請求項１】 表面に平均ピット径：０．０５〜０．１
０μｍの範囲内のピットが平均密度：１００〜５００個
／μｍ2 で形成されていることを特徴とするリチウムイ
オン二次電池の集電体膜用アルミニウム箔。 - 【請求項２】 表面に平均ピット径：０．０５〜０．１
０μｍの範囲内のピットが平均密度：１００〜５００個
／μｍ2 で形成されているアルミニウム箔からなること
を特徴とするリチウムイオン二次電池用集電体膜。 - 【請求項３】 請求項２記載の集電体膜を組み込んだリ
チウムイオン二次電池。 - 【請求項４】 アルミニウム箔を陽極酸化して表面に陽
極酸化皮膜を形成し、ついで前記陽極酸化皮膜を燐酸に
より脱膜することを特徴とするリチウムイオン二次電池
の集電体膜用アルミニウム箔の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10280898A JP2000113892A (ja) | 1998-10-02 | 1998-10-02 | リチウムイオン二次電池の集電体膜用アルミニウム箔およびその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10280898A JP2000113892A (ja) | 1998-10-02 | 1998-10-02 | リチウムイオン二次電池の集電体膜用アルミニウム箔およびその製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000113892A true JP2000113892A (ja) | 2000-04-21 |
Family
ID=17631491
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10280898A Withdrawn JP2000113892A (ja) | 1998-10-02 | 1998-10-02 | リチウムイオン二次電池の集電体膜用アルミニウム箔およびその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2000113892A (ja) |
Cited By (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2006028316A1 (en) * | 2004-09-11 | 2006-03-16 | Lg Chem, Ltd. | Method for improvement of performance of si thin film anode for lithium rechargeable battery |
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