JP2000294251A - Ｌｉイオン電池の負極集電体用銅材およびその製造方法 - Google Patents
Ｌｉイオン電池の負極集電体用銅材およびその製造方法Info
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- Cell Electrode Carriers And Collectors (AREA)
- Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 表面に形成されるカーボン層との密着性に優
れるＬｉイオン電池の負極集電体用銅材とその製造方法
を提供する。 【解決手段】 ０．０１〜５μｍの平均表面粗さを有
し、表面に粒径が０．００１〜３０μｍの炭素質粒から
構成される厚さ０．０１〜３００μｍの炭素質粒層を有
する銅箔によってＬｉイオン電池の負極集電体用銅材を
構成する。
れるＬｉイオン電池の負極集電体用銅材とその製造方法
を提供する。 【解決手段】 ０．０１〜５μｍの平均表面粗さを有
し、表面に粒径が０．００１〜３０μｍの炭素質粒から
構成される厚さ０．０１〜３００μｍの炭素質粒層を有
する銅箔によってＬｉイオン電池の負極集電体用銅材を
構成する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、Ｌｉイオン電池の
負極集電体用銅材およびその製造方法に関し、特に、表
面に形成されるカーボン層との密着性に優れたＬｉイオ
ン電池の負極集電体用銅材とその製造方法に関する。
負極集電体用銅材およびその製造方法に関し、特に、表
面に形成されるカーボン層との密着性に優れたＬｉイオ
ン電池の負極集電体用銅材とその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】単位体積および単位重量当たりのエネル
ギー密度において、Ｌｉイオン電池は、他のたとえばＮ
ｉ‐Ｃｄ電池、ＮｉＭＨ電池等に比べて高い性能を有し
ており、小型・軽量化が進む携帯用情報機器の電源（二
次電池）として大きな需要の伸びが期待されている。
ギー密度において、Ｌｉイオン電池は、他のたとえばＮ
ｉ‐Ｃｄ電池、ＮｉＭＨ電池等に比べて高い性能を有し
ており、小型・軽量化が進む携帯用情報機器の電源（二
次電池）として大きな需要の伸びが期待されている。
【０００３】この電池の陽極には、コバルト酸リチウム
を塗布したアルミニウム材が使用され、一方、負極に
は、表面にカーボン粉、黒鉛等のカーボン層を形成した
銅材が使用される。負極集電体用銅材としては銅箔が使
用され、その重要な特質としてカーボン層との密着性が
挙げられる。
を塗布したアルミニウム材が使用され、一方、負極に
は、表面にカーボン粉、黒鉛等のカーボン層を形成した
銅材が使用される。負極集電体用銅材としては銅箔が使
用され、その重要な特質としてカーボン層との密着性が
挙げられる。
【０００４】カーボン層は、炭素質粒と極く少量のバイ
ンダを液剤に分散させたペースト状のスラリーを集電体
用銅材に塗布し、これを乾燥することによって形成され
るが、集電体用銅材とカーボン層の密着性は、充放電時
における負極からのカーボン層の脱落、あるいはこれを
原因とした電極間の短絡およびサイクル特性の低下など
を防止するうえにおいて重要であり、その優劣はそのま
ま電池の品質を左右することになる。
ンダを液剤に分散させたペースト状のスラリーを集電体
用銅材に塗布し、これを乾燥することによって形成され
るが、集電体用銅材とカーボン層の密着性は、充放電時
における負極からのカーボン層の脱落、あるいはこれを
原因とした電極間の短絡およびサイクル特性の低下など
を防止するうえにおいて重要であり、その優劣はそのま
ま電池の品質を左右することになる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかし、従来の集電体
用銅材によると、銅箔メーカから供給される銅箔は、特
別な表面処理をされることなく納入されるのが普通であ
り、従って、銅箔表面のカーボンペーストの濡れ性が必
ずしも充分ではなく、このため、電池製造工程内でカー
ボン層が剥離したり、脱落するようなことがある。銅箔
の製造時に使用される加工油の極く微量の残存、あるい
は長期保管中の銅箔表面の変質等が剥離の原因となる。
用銅材によると、銅箔メーカから供給される銅箔は、特
別な表面処理をされることなく納入されるのが普通であ
り、従って、銅箔表面のカーボンペーストの濡れ性が必
ずしも充分ではなく、このため、電池製造工程内でカー
ボン層が剥離したり、脱落するようなことがある。銅箔
の製造時に使用される加工油の極く微量の残存、あるい
は長期保管中の銅箔表面の変質等が剥離の原因となる。
【０００６】従って、本発明の目的は、表面に形成され
るカーボン層との密着性に優れるＬｉイオン電池の負極
集電体用銅材とその製造方法を提供することにある。
るカーボン層との密着性に優れるＬｉイオン電池の負極
集電体用銅材とその製造方法を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記の目的を
達成するため、銅箔より構成され、表面にカーボン層が
形成されるＬｉ電池の負極集電体用銅材において、前記
銅箔は、０．０１〜５μｍの平均表面粗さを有し、かつ
表面に粒径が０．００１〜３０μｍの炭素質粒によって
構成される厚さ０．０１〜３００μｍの炭素質粒層が付
着されていることを特徴とするＬｉイオン電池の負極集
電体用銅材を提供するものである。
達成するため、銅箔より構成され、表面にカーボン層が
形成されるＬｉ電池の負極集電体用銅材において、前記
銅箔は、０．０１〜５μｍの平均表面粗さを有し、かつ
表面に粒径が０．００１〜３０μｍの炭素質粒によって
構成される厚さ０．０１〜３００μｍの炭素質粒層が付
着されていることを特徴とするＬｉイオン電池の負極集
電体用銅材を提供するものである。
【０００８】また、本発明は、上記の目的を達成するた
め、０．０１〜５μｍの平均表面粗さを有する銅箔を有
機物とともに高温非酸化性雰囲気の中に入れ、前記銅箔
の表面に前記有機物に基づく炭素質粒層を生成させるこ
とを特徴とするＬｉイオン電池の負極集電体用銅材の製
造方法を提供するものである。
め、０．０１〜５μｍの平均表面粗さを有する銅箔を有
機物とともに高温非酸化性雰囲気の中に入れ、前記銅箔
の表面に前記有機物に基づく炭素質粒層を生成させるこ
とを特徴とするＬｉイオン電池の負極集電体用銅材の製
造方法を提供するものである。
【０００９】上記の有機物としては、銅箔の製造時に加
工油として使用されるポリブテン等が好適であり、さら
には、液体ケロシンなどの各種液状有機物、あるいはポ
リスチレン樹脂をはじめとした固形有機物の粉体等が使
用される。
工油として使用されるポリブテン等が好適であり、さら
には、液体ケロシンなどの各種液状有機物、あるいはポ
リスチレン樹脂をはじめとした固形有機物の粉体等が使
用される。
【００１０】銅箔の表面に加工油を存在させる実施の形
態は、銅箔として圧延銅箔を使用する場合に銅箔製造の
延長の形となるので実際的である。銅箔としては、銅条
からの圧延銅箔、あるいは銅イオンを含む電解液から所
定の厚さに析出させた電解銅箔が使用される。銅箔の厚
さとしては、５〜５０μｍの範囲にあることが好まし
い。
態は、銅箔として圧延銅箔を使用する場合に銅箔製造の
延長の形となるので実際的である。銅箔としては、銅条
からの圧延銅箔、あるいは銅イオンを含む電解液から所
定の厚さに析出させた電解銅箔が使用される。銅箔の厚
さとしては、５〜５０μｍの範囲にあることが好まし
い。
【００１１】有機物を気体の形で適用することは可能で
あり、さらには、液体、固体、気体の有機物を適宜に併
用することも可能である。気体としては、ヘキサンガス
等の炭化水素ガス、Ｃｕカルボニルガス等の有機金属気
体などが使用される。
あり、さらには、液体、固体、気体の有機物を適宜に併
用することも可能である。気体としては、ヘキサンガス
等の炭化水素ガス、Ｃｕカルボニルガス等の有機金属気
体などが使用される。
【００１２】有機物と炭素質粒の混合物を銅箔の表面に
塗布するなどして予め他の炭素質粒を銅箔の表面に存在
させ、これを高温非酸化性雰囲気の中で加熱することに
よって粒径の異なる炭素質粒を含む炭素質粒層を形成す
ることは可能である。このようにするときには、銅箔へ
のカーボン層の密着性をより向上させることができる。
塗布するなどして予め他の炭素質粒を銅箔の表面に存在
させ、これを高温非酸化性雰囲気の中で加熱することに
よって粒径の異なる炭素質粒を含む炭素質粒層を形成す
ることは可能である。このようにするときには、銅箔へ
のカーボン層の密着性をより向上させることができる。
【００１３】
【発明の実施の形態】次に、本発明によるＬｉイオン電
池の負極集電体用銅材およびその製造方法の実施の形態
を説明する。
池の負極集電体用銅材およびその製造方法の実施の形態
を説明する。
【実施例１】５００ｍｍの幅と３０００ｍｍの長さを有
し、異なる平均表面粗さを有した各種銅箔を準備し、こ
れらの銅箔に圧延加工油であるポリブテンを１〜１００
０μｍの厚さに塗布した（塗布厚さが大のものは繰り返
し塗布）。
し、異なる平均表面粗さを有した各種銅箔を準備し、こ
れらの銅箔に圧延加工油であるポリブテンを１〜１００
０μｍの厚さに塗布した（塗布厚さが大のものは繰り返
し塗布）。
【００１４】次に、これをケロシンの不完全燃焼ガス雰
囲気炉（水素ガス雰囲気、ＣＯ2濃度４％、平均温度３
００〜１０００℃）の中に入れ、３〜６０分間保持する
ことによって、異なる炭素質粒径と異なる厚さから構成
された炭素質粒層をそれぞれ表面に有した種類の異なる
負極集電体用銅材を製作した。
囲気炉（水素ガス雰囲気、ＣＯ2濃度４％、平均温度３
００〜１０００℃）の中に入れ、３〜６０分間保持する
ことによって、異なる炭素質粒径と異なる厚さから構成
された炭素質粒層をそれぞれ表面に有した種類の異なる
負極集電体用銅材を製作した。
【００１５】次いで、市販のグラファイトカーボン粉と
水を前者９に対して後者１の割合で練り合わせたカーボ
ンペーストを準備し、これを各銅材の上に１００μｍの
厚さに塗布した後、１００℃で１時間乾燥することによ
って表面にカーボン層を有するＬｉ電池用負極材を製作
した。
水を前者９に対して後者１の割合で練り合わせたカーボ
ンペーストを準備し、これを各銅材の上に１００μｍの
厚さに塗布した後、１００℃で１時間乾燥することによ
って表面にカーボン層を有するＬｉ電池用負極材を製作
した。
【００１６】次に、このＬｉイオン電池用負極材を対象
に、ＪＩＳ Ｋ ５４００の６．１５に基づく碁盤目付
着性試験（カッターナイフによる５ｍｍ間隔メッシュを
１０個×１０個形成）を行うことによってカーボン層の
密着性を評価したところ、以下の結果が得られた。な
お、評価は、剥離したメッシュ数による採点とし、剥離
数が０のときを１００点、全部剥離を０点とした。
に、ＪＩＳ Ｋ ５４００の６．１５に基づく碁盤目付
着性試験（カッターナイフによる５ｍｍ間隔メッシュを
１０個×１０個形成）を行うことによってカーボン層の
密着性を評価したところ、以下の結果が得られた。な
お、評価は、剥離したメッシュ数による採点とし、剥離
数が０のときを１００点、全部剥離を０点とした。
【００１７】１） 銅箔の厚さが１μｍ、１０μｍ、２
０μｍおよび５０μｍの間に差は認められなかった。 ２） 銅箔の平均表面粗さＲａが０．０１μｍおよび
０．１μｍの場合が６０点台の密着性を示し、さらに、
１μｍ、５μｍと粗さが増すにしたがって密着性は向上
した。０．０１〜５μｍの範囲を外れるものは、密着性
が充分でなく、特に５μｍ超過の場合には、密着性は９
８点程度に向上するものの、表面が波打って多数の割れ
が発生し、実用に供し得ないことが確認された。
０μｍおよび５０μｍの間に差は認められなかった。 ２） 銅箔の平均表面粗さＲａが０．０１μｍおよび
０．１μｍの場合が６０点台の密着性を示し、さらに、
１μｍ、５μｍと粗さが増すにしたがって密着性は向上
した。０．０１〜５μｍの範囲を外れるものは、密着性
が充分でなく、特に５μｍ超過の場合には、密着性は９
８点程度に向上するものの、表面が波打って多数の割れ
が発生し、実用に供し得ないことが確認された。
【００１８】３） 炭素質粒の見かけ粒径が０．００１
μｍ、０．０１μｍ、０．１μｍ、１μｍ、１０μｍ、
および３０μｍのものを考察すると、０．００１μｍと
０．０１μｍで８０点という高い密着性を示し、粒径が
大きくなるほど密着性の向上が認められた。０．００１
〜３０μｍを外れるものには充分な密着性が認められ
ず、特に３０μｍを超える場合には、カーボンペースト
を塗布する前の段階で炭素質粒が僅かに擦るだけで脱落
し、従って、これにカーボンペーストを塗布したもの
は、３０点という低い密着性に留まった。
μｍ、０．０１μｍ、０．１μｍ、１μｍ、１０μｍ、
および３０μｍのものを考察すると、０．００１μｍと
０．０１μｍで８０点という高い密着性を示し、粒径が
大きくなるほど密着性の向上が認められた。０．００１
〜３０μｍを外れるものには充分な密着性が認められ
ず、特に３０μｍを超える場合には、カーボンペースト
を塗布する前の段階で炭素質粒が僅かに擦るだけで脱落
し、従って、これにカーボンペーストを塗布したもの
は、３０点という低い密着性に留まった。
【００１９】４） 炭素質粒層が０．０１μｍ、０．１
μｍ、１μｍ、１０μｍ、１００μｍおよび３００μｍ
の各厚さのものについて密着性を評価した結果、厚さが
０．０１μｍと０．１μｍの間に差はなく、ともに８０
点の密着性を示し、さらに、３００μｍ厚さまで良好な
密着性を示した。しかし、０．０１〜３００μｍを外れ
たものには充分な密着性が得られず、特に３００μｍを
超過すると、僅かに擦ることで炭素質粒が銅材の表面か
ら脱落し、これにカーボンペーストを塗布したものは、
密着性が５０点に留まった。
μｍ、１μｍ、１０μｍ、１００μｍおよび３００μｍ
の各厚さのものについて密着性を評価した結果、厚さが
０．０１μｍと０．１μｍの間に差はなく、ともに８０
点の密着性を示し、さらに、３００μｍ厚さまで良好な
密着性を示した。しかし、０．０１〜３００μｍを外れ
たものには充分な密着性が得られず、特に３００μｍを
超過すると、僅かに擦ることで炭素質粒が銅材の表面か
ら脱落し、これにカーボンペーストを塗布したものは、
密着性が５０点に留まった。
【００２０】
【実施例２】０．０１μｍ、０．１μｍ、１μｍおよび
５μｍの平均表面粗さを有する銅箔を準備し、これに粒
径が１０μｍのグラファイト炭素質粒とポリブテンを練
り合わせたものを塗布した後、実施例１に示した炉の中
に入れて５００℃で２０分間加熱処理を施した。
５μｍの平均表面粗さを有する銅箔を準備し、これに粒
径が１０μｍのグラファイト炭素質粒とポリブテンを練
り合わせたものを塗布した後、実施例１に示した炉の中
に入れて５００℃で２０分間加熱処理を施した。
【００２１】以上の結果、粒径が０．１μｍと１０μｍ
の２種類の炭素質粒が組み合わされた炭素質粒層を表面
に有した負極集電体用銅材が得られ、これに実施例１と
同様にしてカーボンペーストを塗布してその密着性を測
定したところ、どの平均表面粗さの場合にも、グラファ
イト炭素質粒を使用しない実施例１に比べて平均２０点
以上の密着性の向上が認められた。
の２種類の炭素質粒が組み合わされた炭素質粒層を表面
に有した負極集電体用銅材が得られ、これに実施例１と
同様にしてカーボンペーストを塗布してその密着性を測
定したところ、どの平均表面粗さの場合にも、グラファ
イト炭素質粒を使用しない実施例１に比べて平均２０点
以上の密着性の向上が認められた。
【００２２】また、良好な密着性を示した銅材は、いず
れも０．００１〜３０μｍの炭素質粒径と、０．０１〜
３００μｍの炭素質粒層の厚さを有するものであり、さ
らに、炭素質粒層の形成は、１回よりも２回あるいは３
回行うことが好ましく、層数が増えるほど密着性が向上
することが確認された。
れも０．００１〜３０μｍの炭素質粒径と、０．０１〜
３００μｍの炭素質粒層の厚さを有するものであり、さ
らに、炭素質粒層の形成は、１回よりも２回あるいは３
回行うことが好ましく、層数が増えるほど密着性が向上
することが確認された。
【００２３】
【実施例３】実施例２において、グラファイト炭素質粒
を混合したポリブテンを使用する代わりに、炉の中にヘ
キサンガスとＣｕカルボニルガスを封入し、さらに、液
体ケロシンとポリスチレン樹脂の微粉末を噴霧すること
によって銅箔の表面に炭素質粒層を生成させた。
を混合したポリブテンを使用する代わりに、炉の中にヘ
キサンガスとＣｕカルボニルガスを封入し、さらに、液
体ケロシンとポリスチレン樹脂の微粉末を噴霧すること
によって銅箔の表面に炭素質粒層を生成させた。
【００２４】このようにして得られた負極集電体用銅材
にカーボンペーストを塗布、乾燥して負極材を製作し、
これらの中から粒径が０．００１〜３０μｍの炭素質粒
から構成され、０．０１〜３００μｍの厚さを有する炭
素質粒層を形成した銅材による負極材を選択し、そのカ
ーボン層の密着性を測定したところ、いずれも８５点以
上の良好な結果を示した。
にカーボンペーストを塗布、乾燥して負極材を製作し、
これらの中から粒径が０．００１〜３０μｍの炭素質粒
から構成され、０．０１〜３００μｍの厚さを有する炭
素質粒層を形成した銅材による負極材を選択し、そのカ
ーボン層の密着性を測定したところ、いずれも８５点以
上の良好な結果を示した。
【００２５】
【実施例４】銅箔として、圧延加工によって製造された
ままで表面に加工油（ポリブテン）が付着した平均表面
粗さが０．０１〜５μｍの銅箔を準備し、これを高温非
酸化性の雰囲気において５５０℃で３分間加熱し、所定
の負極集電体用銅材とした。銅材の表面を観察した結
果、当初付着していた酸化物は還元消失し、加工油に基
づく炭素質粒の生成が認められた。
ままで表面に加工油（ポリブテン）が付着した平均表面
粗さが０．０１〜５μｍの銅箔を準備し、これを高温非
酸化性の雰囲気において５５０℃で３分間加熱し、所定
の負極集電体用銅材とした。銅材の表面を観察した結
果、当初付着していた酸化物は還元消失し、加工油に基
づく炭素質粒の生成が認められた。
【００２６】０．００１〜３０μｍの炭素質粒径と０．
０１〜３００μｍの炭素質粒層の厚さを有するサンプル
を対象に、カーボン層の密着性の試験を行ったところ、
７０点台の良好な密着性が得られた。なお、加熱処理を
施さない銅材の密着性は、１０点台の低い水準であるこ
とも確認された。
０１〜３００μｍの炭素質粒層の厚さを有するサンプル
を対象に、カーボン層の密着性の試験を行ったところ、
７０点台の良好な密着性が得られた。なお、加熱処理を
施さない銅材の密着性は、１０点台の低い水準であるこ
とも確認された。
【００２７】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によるＬｉ
イオン電池の負極集電体用銅材およびその製造方法によ
れば、０．０１〜５μｍの平均表面粗さを有する銅箔の
表面に粒径が０．００１〜３０μｍの炭素質粒から構成
される厚さ０．０１〜３００μｍの炭素質粒層を形成す
ることによってカーボン層との密着性に優れた負極集電
体用銅材を提供し、さらに、この銅材を得るための有効
な製造方法を提供するものであり、有用性大である。
イオン電池の負極集電体用銅材およびその製造方法によ
れば、０．０１〜５μｍの平均表面粗さを有する銅箔の
表面に粒径が０．００１〜３０μｍの炭素質粒から構成
される厚さ０．０１〜３００μｍの炭素質粒層を形成す
ることによってカーボン層との密着性に優れた負極集電
体用銅材を提供し、さらに、この銅材を得るための有効
な製造方法を提供するものであり、有用性大である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 5H014 AA04 BB01 CC04 EE05 EE07 HH06 5H017 AA03 AS10 BB01 BB17 CC01 DD01 DD05 EE01 EE06 HH03
Claims (5)
- 【請求項１】銅箔より構成され、表面にカーボン層が形
成されるＬｉ電池の負極集電体用銅材において、 前記銅箔は、０．０１〜５μｍの平均表面粗さを有し、
かつ表面に粒径が０．００１〜３０μｍの炭素質粒から
構成される厚さ０．０１〜３００μｍの炭素質粒層を付
着させていることを特徴とするＬｉイオン電池の負極集
電体用銅材。 - 【請求項２】前記炭素質粒層は、粒径の異なる複数の炭
素質粒を含むことを特徴とする請求項１項記載のＬｉイ
オン電池の負極集電体用銅材。 - 【請求項３】０．０１〜５μｍの平均表面粗さを有する
銅箔を有機物とともに高温非酸化性雰囲気の中に入れ、
前記銅箔の表面に前記有機物に基づく炭素質粒層を生成
させることを特徴とするＬｉイオン電池の負極集電体用
銅材の製造方法。 - 【請求項４】前記有機物は、気体、液体、あるいは固体
であることを特徴とする請求項３項記載のＬｉイオン電
池の負極集電体用銅材の製造方法。 - 【請求項５】前記銅箔は、その表面に予め他の炭素質粒
を保持した状態で前記有機物とともに前記高温非酸化性
雰囲気の中に入れられることを特徴とする請求項３項記
載のＬｉイオン電池の負極集電体用銅材の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11098976A JP2000294251A (ja) | 1999-04-06 | 1999-04-06 | Ｌｉイオン電池の負極集電体用銅材およびその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11098976A JP2000294251A (ja) | 1999-04-06 | 1999-04-06 | Ｌｉイオン電池の負極集電体用銅材およびその製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000294251A true JP2000294251A (ja) | 2000-10-20 |
Family
ID=14234065
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11098976A Pending JP2000294251A (ja) | 1999-04-06 | 1999-04-06 | Ｌｉイオン電池の負極集電体用銅材およびその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2000294251A (ja) |
Cited By (13)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2001031722A1 (fr) * | 1999-10-22 | 2001-05-03 | Sanyo Electric Co., Ltd. | Electrode pour pile au lithium et accumulateur au lithium |
| WO2002058182A1 (fr) * | 2001-01-18 | 2002-07-25 | Sanyo Electric Co., Ltd. | Batterie secondaire au lithium |
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