JP2003036840A - リチウム電池用負極及び該リチウム電池用負極の製造方法 - Google Patents
リチウム電池用負極及び該リチウム電池用負極の製造方法Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 高い放電容量が得られ、負極作製が簡単で、
しかも単位時間当たりの製造量が多く、銅箔の集電体上
に錫や錫合金の活物質を強固に被覆したリチウム電池用
負極及び該リチウム電池用負極の製造方法を提供する。 【解決手段】 電解法或いは圧延法によって造られた８
〜70ミクロンの銅箔からなる集電体と該集電体の片面若
しくは両面を溶融めっき法により被覆している錫又は錫
と銀、アルミニウム、ケイ素、ビスマス、銅、ニッケ
ル、コバルト、マンガン、チタン、マグネシウム、亜
鉛、アンチモン、鉄から選ばれる一種又は二種以上との
錫合金からなる厚さ２〜25ミクロンの活物質とによって
構成されているリチウム電池用負極において、前記集電
体と前記活物質との界面に集電体の銅と活物質の錫又は
錫合金とが相溶している合金相が形成されているリチウ
ム電池用負極。
しかも単位時間当たりの製造量が多く、銅箔の集電体上
に錫や錫合金の活物質を強固に被覆したリチウム電池用
負極及び該リチウム電池用負極の製造方法を提供する。 【解決手段】 電解法或いは圧延法によって造られた８
〜70ミクロンの銅箔からなる集電体と該集電体の片面若
しくは両面を溶融めっき法により被覆している錫又は錫
と銀、アルミニウム、ケイ素、ビスマス、銅、ニッケ
ル、コバルト、マンガン、チタン、マグネシウム、亜
鉛、アンチモン、鉄から選ばれる一種又は二種以上との
錫合金からなる厚さ２〜25ミクロンの活物質とによって
構成されているリチウム電池用負極において、前記集電
体と前記活物質との界面に集電体の銅と活物質の錫又は
錫合金とが相溶している合金相が形成されているリチウ
ム電池用負極。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、集電体と活物質と
の界面に合金相が形成されているリチウム電池用負極及
び該リチウム電池用負極の製造方法に関するものであ
る。
の界面に合金相が形成されているリチウム電池用負極及
び該リチウム電池用負極の製造方法に関するものであ
る。
【０００２】
【従来の技術】周知の通り、リチウム電池は高電圧でし
かも軽量であることから携帯電話機等の携帯用電子機器
の電源として使用されている。当該リチウム電池用の集
電体と活物質とから構成されている負極には理論放電容
量が質量当たり372mAh／g ，体積当たり850mAh／ccであ
る黒鉛化炭素材が用いられているが、長年、改良研究が
なされて実用化での放電容量の向上が限界に近づいたこ
とから、炭素材料の低充填密度を改善するために、例え
ば、理論放電容量が質量当たり990mAh／g ，体積当たり
7200mAh ／ccである錫を始めとする各種金属、合金及び
これらの粉末を用いる方法が提案されている。
かも軽量であることから携帯電話機等の携帯用電子機器
の電源として使用されている。当該リチウム電池用の集
電体と活物質とから構成されている負極には理論放電容
量が質量当たり372mAh／g ，体積当たり850mAh／ccであ
る黒鉛化炭素材が用いられているが、長年、改良研究が
なされて実用化での放電容量の向上が限界に近づいたこ
とから、炭素材料の低充填密度を改善するために、例え
ば、理論放電容量が質量当たり990mAh／g ，体積当たり
7200mAh ／ccである錫を始めとする各種金属、合金及び
これらの粉末を用いる方法が提案されている。
【０００３】また、錫や錫合金の電気めっきをすること
により活物質を形成する方法も提案されており、特開20
01-68095公報には、銅板等の集電体とこの集電体の表面
に電気めっき法により積層されたスズ−ビスマス合金皮
膜とを有するリチウム二次電池用負極が開示されてい
る。
により活物質を形成する方法も提案されており、特開20
01-68095公報には、銅板等の集電体とこの集電体の表面
に電気めっき法により積層されたスズ−ビスマス合金皮
膜とを有するリチウム二次電池用負極が開示されてい
る。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかし、金属粉を用い
る方法は、従来同様、各種金属粉末を樹脂、導電助材、
溶剤等と混練りしてペーストを調製し、該ペーストを銅
板や銅箔の表面に塗布した後に乾燥して溶剤を揮発さ
せ、所定厚さに加圧することにより負極を得ているの
で、負極作製には多くの工程を要し、負極の製造が煩雑
でコスト高となる上に環境対策をとらなければならない
という問題点があった。
る方法は、従来同様、各種金属粉末を樹脂、導電助材、
溶剤等と混練りしてペーストを調製し、該ペーストを銅
板や銅箔の表面に塗布した後に乾燥して溶剤を揮発さ
せ、所定厚さに加圧することにより負極を得ているの
で、負極作製には多くの工程を要し、負極の製造が煩雑
でコスト高となる上に環境対策をとらなければならない
という問題点があった。
【０００５】また、銅箔に錫や錫合金の電気めっき層の
活物質を形成する場合には、錫合金の金属に合った電極
を必要とするので、電池特性が得られる金属であっても
該金属がめっきできない場合があるという問題点や活物
質の形成に時間がかかるという問題点や廃液処理のため
の浄化設備が必要になるという問題点があり、さらに、
錫を活物質とする負極では、充・放電サイクルによりリ
チウムイオンが活物質にて挿入・離脱を繰り返し、これ
により活物質が膨脹・収縮を繰り返すために微細化して
集電体から離脱するので、放電容量が急激に劣化してサ
イクル寿命、即ち、電池寿命が短いという問題点があっ
た。
活物質を形成する場合には、錫合金の金属に合った電極
を必要とするので、電池特性が得られる金属であっても
該金属がめっきできない場合があるという問題点や活物
質の形成に時間がかかるという問題点や廃液処理のため
の浄化設備が必要になるという問題点があり、さらに、
錫を活物質とする負極では、充・放電サイクルによりリ
チウムイオンが活物質にて挿入・離脱を繰り返し、これ
により活物質が膨脹・収縮を繰り返すために微細化して
集電体から離脱するので、放電容量が急激に劣化してサ
イクル寿命、即ち、電池寿命が短いという問題点があっ
た。
【０００６】そこで、本発明者等は、高い放電容量が得
られ、負極作製が簡単でしかも単位時間当たりの製造量
が多く、銅箔の集電体上に錫や錫合金の活物質を強固に
被覆したリチウム電池用負極及び該リチウム電池用負極
の製造方法を提供することを技術的課題として、その具
現化をはかるべく研究・実験を重ねた結果、銅箔からな
る集電体と錫又は錫合金からなる活物質との界面に錫又
は錫合金が銅箔に拡散して集電体の銅と活物質の錫又は
錫合金とが相溶している合金相を形成すれば、活物質の
脱落を可及的に防止できるという刮目すべき知見を得、
前記技術的課題を達成したものである。
られ、負極作製が簡単でしかも単位時間当たりの製造量
が多く、銅箔の集電体上に錫や錫合金の活物質を強固に
被覆したリチウム電池用負極及び該リチウム電池用負極
の製造方法を提供することを技術的課題として、その具
現化をはかるべく研究・実験を重ねた結果、銅箔からな
る集電体と錫又は錫合金からなる活物質との界面に錫又
は錫合金が銅箔に拡散して集電体の銅と活物質の錫又は
錫合金とが相溶している合金相を形成すれば、活物質の
脱落を可及的に防止できるという刮目すべき知見を得、
前記技術的課題を達成したものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】前記技術的課題は、次の
通りの本発明によって解決できる。
通りの本発明によって解決できる。
【０００８】即ち、本発明に係るリチウム電池用負極
は、銅箔からなる集電体と該集電体の片面若しくは両面
を被覆している錫又は錫合金からなる活物質とによって
構成されているリチウム電池用負極において、前記集電
体と前記活物質との界面に集電体の銅と活物質の錫又は
錫合金とが相溶している合金相が形成されているもので
ある。
は、銅箔からなる集電体と該集電体の片面若しくは両面
を被覆している錫又は錫合金からなる活物質とによって
構成されているリチウム電池用負極において、前記集電
体と前記活物質との界面に集電体の銅と活物質の錫又は
錫合金とが相溶している合金相が形成されているもので
ある。
【０００９】また、本発明は、前記リチウム電池用負極
において、錫合金が錫と銀、アルミニウム、ケイ素、ビ
スマス、銅、ニッケル、コバルト、マンガン、チタン、
マグネシウム、亜鉛、アンチモン、鉄から選ばれる一種
又は二種以上とからなるものである。
において、錫合金が錫と銀、アルミニウム、ケイ素、ビ
スマス、銅、ニッケル、コバルト、マンガン、チタン、
マグネシウム、亜鉛、アンチモン、鉄から選ばれる一種
又は二種以上とからなるものである。
【００１０】また、本発明は、前記いずれかのリチウム
電池用負極において、集電体を電解法或いは圧延法によ
って造られた厚さ８〜70ミクロンの銅箔としたものであ
る。
電池用負極において、集電体を電解法或いは圧延法によ
って造られた厚さ８〜70ミクロンの銅箔としたものであ
る。
【００１１】また、本発明は、前記いずれかのリチウム
電池用負極において、活物質を溶融めっき法により厚さ
２〜25ミクロンに被覆し、或いは、スパッタ法又は真空
蒸着法により厚さ0.05〜４ミクロンに被覆したものであ
る。
電池用負極において、活物質を溶融めっき法により厚さ
２〜25ミクロンに被覆し、或いは、スパッタ法又は真空
蒸着法により厚さ0.05〜４ミクロンに被覆したものであ
る。
【００１２】また、本発明に係るリチウム電池用負極の
製造方法は、集電体とする銅箔の片面若しくは両面に活
物質とする錫又は錫合金を溶融めっき法によって被覆さ
せた後に非酸化性ガス雰囲気中において200 〜600 ℃で
熱処理して該集電体と該活物質との界面に集電体の銅と
活物質の錫又は錫合金とが相溶している合金相を形成す
るものである。
製造方法は、集電体とする銅箔の片面若しくは両面に活
物質とする錫又は錫合金を溶融めっき法によって被覆さ
せた後に非酸化性ガス雰囲気中において200 〜600 ℃で
熱処理して該集電体と該活物質との界面に集電体の銅と
活物質の錫又は錫合金とが相溶している合金相を形成す
るものである。
【００１３】また、本発明は、前記リチウム電池用負極
の製造方法において、錫合金が錫と銀、アルミニウム、
ケイ素、ビスマス、銅、ニッケル、コバルト、マンガ
ン、チタン、マグネシウム、亜鉛から選ばれる一種又は
二種以上とからなるものである。
の製造方法において、錫合金が錫と銀、アルミニウム、
ケイ素、ビスマス、銅、ニッケル、コバルト、マンガ
ン、チタン、マグネシウム、亜鉛から選ばれる一種又は
二種以上とからなるものである。
【００１４】また、本発明に係るリチウム電池用負極の
製造方法は、集電体とする銅箔の片面若しくは両面に活
物質とする錫又は錫合金をスパッタ法或いは真空蒸着法
によって被覆させた後に非酸化性ガス雰囲気中において
250 〜400 ℃で熱処理して該集電体と該活物質との界面
に集電体の銅と活物質の錫又は錫合金とが相溶している
合金相を形成するものである。
製造方法は、集電体とする銅箔の片面若しくは両面に活
物質とする錫又は錫合金をスパッタ法或いは真空蒸着法
によって被覆させた後に非酸化性ガス雰囲気中において
250 〜400 ℃で熱処理して該集電体と該活物質との界面
に集電体の銅と活物質の錫又は錫合金とが相溶している
合金相を形成するものである。
【００１５】さらに、本発明は、前記リチウム電池用負
極の製造方法において、錫合金が錫と銀、アンチモン、
鉄、アルミニウム、ケイ素、ビスマス、銅、コバルトか
ら選ばれる一種又は二種以上とからなるものである。
極の製造方法において、錫合金が錫と銀、アンチモン、
鉄、アルミニウム、ケイ素、ビスマス、銅、コバルトか
ら選ばれる一種又は二種以上とからなるものである。
【００１６】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て説明する。
て説明する。
【００１７】実施の形態１．
【００１８】本実施の形態に係るリチウム電池用負極
は、銅箔からなる集電体と該集電体の片面若しくは両面
を被覆している錫又は錫合金からなる活物質とによって
構成されており、前記集電体と前記活物質との界面に
は、図２及び図３に示すように、集電体の銅と活物質の
錫又は錫合金とが相溶している合金相が形成されている
ものである。
は、銅箔からなる集電体と該集電体の片面若しくは両面
を被覆している錫又は錫合金からなる活物質とによって
構成されており、前記集電体と前記活物質との界面に
は、図２及び図３に示すように、集電体の銅と活物質の
錫又は錫合金とが相溶している合金相が形成されている
ものである。
【００１９】集電体とする銅箔は、電解法或いは圧延法
により厚さ８〜70ミクロンにすれば、薄い負極を得るこ
とができるので、同じ収納内積の電池容器内により広い
表面積の負極を詰めることができる。また、銅箔の両面
に活物質を被覆する場合は銅箔は薄い方がよいので、さ
らに好ましい厚さは５〜35ミクロンである。なお、銅箔
の表面は活物質の被覆により平滑になればよいので、平
滑、粗面のいずれであってもよい。
により厚さ８〜70ミクロンにすれば、薄い負極を得るこ
とができるので、同じ収納内積の電池容器内により広い
表面積の負極を詰めることができる。また、銅箔の両面
に活物質を被覆する場合は銅箔は薄い方がよいので、さ
らに好ましい厚さは５〜35ミクロンである。なお、銅箔
の表面は活物質の被覆により平滑になればよいので、平
滑、粗面のいずれであってもよい。
【００２０】錫又は錫合金からなる活物質は、溶融めっ
き法による場合は集電体の片面若しくは両面に厚さ２〜
25ミクロン程度、好ましくは５〜20ミクロン程度被覆す
ればよく、また、スパッタ法或いは真空蒸着法による場
合は、厚さ0.05〜４ミクロン、好ましくは0.05〜３ミク
ロン被覆すればよい。活物質を２ミクロン以上被覆すれ
ば、集電体の表面が粗面であっても活物質の表面が平滑
になる。
き法による場合は集電体の片面若しくは両面に厚さ２〜
25ミクロン程度、好ましくは５〜20ミクロン程度被覆す
ればよく、また、スパッタ法或いは真空蒸着法による場
合は、厚さ0.05〜４ミクロン、好ましくは0.05〜３ミク
ロン被覆すればよい。活物質を２ミクロン以上被覆すれ
ば、集電体の表面が粗面であっても活物質の表面が平滑
になる。
【００２１】活物質とする錫合金は、錫と銀、アルミニ
ウム、ケイ素、ビスマス、銅、ニッケル、コバルト、マ
ンガン、チタン、マグネシウム、亜鉛、アンチモン、鉄
から選ばれる一種又は二種以上とからなるものであれば
よく、これらの金属を用いれば充・放電によって起こる
錫の膨脹・収縮による電池特性の低下を防止できること
を確認している。なお、銀、アルミニウム、ケイ素、ビ
スマス及びアンチモンはリチウムイオンの吸蔵放出が可
能で活物質として働き、リチウムと反応しない銅、ニッ
ケル、コバルト、マンガン、チタン、マグネシウム、亜
鉛及び鉄は電池性能を向上させる。また、合金は金属間
化合物であることが好ましく、Cu6Sn5，Ag3Sn ，Ni3S
n2，Ni3Sn4等を使用することができる。さらに、錫合金
に含まれる一種又は二種以上の前記金属含有率は、所望
の電池特性に応じて適宜選定すればよい。
ウム、ケイ素、ビスマス、銅、ニッケル、コバルト、マ
ンガン、チタン、マグネシウム、亜鉛、アンチモン、鉄
から選ばれる一種又は二種以上とからなるものであれば
よく、これらの金属を用いれば充・放電によって起こる
錫の膨脹・収縮による電池特性の低下を防止できること
を確認している。なお、銀、アルミニウム、ケイ素、ビ
スマス及びアンチモンはリチウムイオンの吸蔵放出が可
能で活物質として働き、リチウムと反応しない銅、ニッ
ケル、コバルト、マンガン、チタン、マグネシウム、亜
鉛及び鉄は電池性能を向上させる。また、合金は金属間
化合物であることが好ましく、Cu6Sn5，Ag3Sn ，Ni3S
n2，Ni3Sn4等を使用することができる。さらに、錫合金
に含まれる一種又は二種以上の前記金属含有率は、所望
の電池特性に応じて適宜選定すればよい。
【００２２】溶融めっき法により錫合金活物質を形成す
る場合には、錫と低融点合金を造るものであればよいか
ら、錫合金は錫と銀、アルミニウム、ケイ素、ビスマ
ス、銅、ニッケル、コバルト、マンガン、チタン、マグ
ネシウム、亜鉛から選ばれる一種又は二種以上とからな
るものがよく、例えば、錫−銀合金の場合は合金中の錫
成分20〜96質量％に対して銀成分80〜４質量％とすれば
よい。
る場合には、錫と低融点合金を造るものであればよいか
ら、錫合金は錫と銀、アルミニウム、ケイ素、ビスマ
ス、銅、ニッケル、コバルト、マンガン、チタン、マグ
ネシウム、亜鉛から選ばれる一種又は二種以上とからな
るものがよく、例えば、錫−銀合金の場合は合金中の錫
成分20〜96質量％に対して銀成分80〜４質量％とすれば
よい。
【００２３】スパッタ法或いは真空蒸着法により錫合金
活物質を形成する場合には、錫と銀、アンチモン、鉄、
アルミニウム、ケイ素、ビスマス、銅、コバルトから選
ばれる一種又は二種以上とからなるものがよく、例え
ば、錫銅−銀合金の場合は合金中の錫銅成分96〜99質量
％に対して銀成分４〜１質量％とすればよい。
活物質を形成する場合には、錫と銀、アンチモン、鉄、
アルミニウム、ケイ素、ビスマス、銅、コバルトから選
ばれる一種又は二種以上とからなるものがよく、例え
ば、錫銅−銀合金の場合は合金中の錫銅成分96〜99質量
％に対して銀成分４〜１質量％とすればよい。
【００２４】錫合金相は、集電体に活物質を被覆した後
に水素ガス、アルゴンガス、真空中等の非酸化性ガス雰
囲気中にて温度200 〜600 ℃，１分間〜24時間熱処理す
ればよい。これにより、集電体と活物質との界面におい
て集電体の銅と活物質の錫又は錫合金とが相溶して合金
相が形成され、集電体と活物質との間の接合が強固とな
って充・放電による剥離・脱落を防止することができ
る。
に水素ガス、アルゴンガス、真空中等の非酸化性ガス雰
囲気中にて温度200 〜600 ℃，１分間〜24時間熱処理す
ればよい。これにより、集電体と活物質との界面におい
て集電体の銅と活物質の錫又は錫合金とが相溶して合金
相が形成され、集電体と活物質との間の接合が強固とな
って充・放電による剥離・脱落を防止することができ
る。
【００２５】溶融めっき法における活物質においては、
水素ガス、又は、アルゴンガス等の非酸化性ガス雰囲気
中にて温度200 〜600 ℃，５分間〜24時間熱処理すれ
ば、集電体と活物質との界面に錫合金相が形成され、集
電体と活物質との間の接合が強固となって充・放電によ
る剥離・脱落を防止することができる。
水素ガス、又は、アルゴンガス等の非酸化性ガス雰囲気
中にて温度200 〜600 ℃，５分間〜24時間熱処理すれ
ば、集電体と活物質との界面に錫合金相が形成され、集
電体と活物質との間の接合が強固となって充・放電によ
る剥離・脱落を防止することができる。
【００２６】また、スパッタ法或いは真空蒸着法におけ
る活物質においては、水素ガス、真空中等の非酸化性ガ
ス雰囲気中にて温度250 〜400 ℃，１分間〜１時間熱処
理すれば、集電体と活物質との界面に錫合金相が形成さ
れ、集電体と活物質との間の接合が強固となって充・放
電による剥離・脱落を防止することができ、サイクル寿
命をより長くすることができる。
る活物質においては、水素ガス、真空中等の非酸化性ガ
ス雰囲気中にて温度250 〜400 ℃，１分間〜１時間熱処
理すれば、集電体と活物質との界面に錫合金相が形成さ
れ、集電体と活物質との間の接合が強固となって充・放
電による剥離・脱落を防止することができ、サイクル寿
命をより長くすることができる。
【００２７】また、電解法により作製した銅箔からなる
集電体にあっては、銅結晶が縦に並んでいるため、熱処
理時に活物質の錫又は錫合金が粒界に拡散するので、銅
箔に強固に接合した合金相を形成することができる。
集電体にあっては、銅結晶が縦に並んでいるため、熱処
理時に活物質の錫又は錫合金が粒界に拡散するので、銅
箔に強固に接合した合金相を形成することができる。
【００２８】一方、圧延法により作製した銅箔からなる
集電体にあっては、銅結晶が圧延方向に並んでいるた
め、高い温度で熱処理できるので、集電体と活物質との
間の接合が強固となって高い放電容量を長いサイクル維
持することができ、さらに、圧延銅箔による負極は、銅
箔の銅結晶が圧延方向に並んでいるので、負極を密に丸
めても、また、鋭角に丸めても割れにくいから、小型の
円筒状電池に好適に用いることができる。
集電体にあっては、銅結晶が圧延方向に並んでいるた
め、高い温度で熱処理できるので、集電体と活物質との
間の接合が強固となって高い放電容量を長いサイクル維
持することができ、さらに、圧延銅箔による負極は、銅
箔の銅結晶が圧延方向に並んでいるので、負極を密に丸
めても、また、鋭角に丸めても割れにくいから、小型の
円筒状電池に好適に用いることができる。
【００２９】本実施の形態では、集電体と活物質との界
面に集電体の銅と活物質の錫又は錫合金とが相溶してい
る合金相が形成されているので、集電体と活物質が強固
に接合して電流の通過が容易になると共に、集電効果を
高めることができる。
面に集電体の銅と活物質の錫又は錫合金とが相溶してい
る合金相が形成されているので、集電体と活物質が強固
に接合して電流の通過が容易になると共に、集電効果を
高めることができる。
【００３０】実施の形態２．
【００３１】本実施の形態に係るリチウム電池用負極の
製造方法は、集電体とする銅箔の片面若しくは両面に活
物質とする錫、又は、錫と銀、アルミニウム、ケイ素、
ビスマス、銅、ニッケル、コバルト、マンガン、チタ
ン、マグネシウム、亜鉛から選ばれる一種又は二種以上
とからなる錫合金を溶融めっき法によって厚さ２〜25ミ
クロン、好ましくは５〜20ミクロン被覆させた後、水素
ガス、又は、アルゴンガス等の非酸化性ガス雰囲気中に
おいて温度200 〜600 ℃で５分間〜24時間熱処理して該
集電体と該活物質との界面に集電体の銅と活物質の錫又
は錫合金とが相溶している合金相を形成させるものであ
る。
製造方法は、集電体とする銅箔の片面若しくは両面に活
物質とする錫、又は、錫と銀、アルミニウム、ケイ素、
ビスマス、銅、ニッケル、コバルト、マンガン、チタ
ン、マグネシウム、亜鉛から選ばれる一種又は二種以上
とからなる錫合金を溶融めっき法によって厚さ２〜25ミ
クロン、好ましくは５〜20ミクロン被覆させた後、水素
ガス、又は、アルゴンガス等の非酸化性ガス雰囲気中に
おいて温度200 〜600 ℃で５分間〜24時間熱処理して該
集電体と該活物質との界面に集電体の銅と活物質の錫又
は錫合金とが相溶している合金相を形成させるものであ
る。
【００３２】溶融めっきに際して銅箔面にフラックスを
塗布しておけば、錫又は錫合金を均一に薄く、そして素
早く被覆することができる。フラックスは半田付けに用
いられる松ヤニを溶剤で溶かしたものであってもよい
が、作業環境上やフラックス残を洗浄する上から水性フ
ラックスを用いるのが好ましい。また、溶融めっき条件
は製造効率と所望の電池特性に合わせて適宜選定すれば
よい。
塗布しておけば、錫又は錫合金を均一に薄く、そして素
早く被覆することができる。フラックスは半田付けに用
いられる松ヤニを溶剤で溶かしたものであってもよい
が、作業環境上やフラックス残を洗浄する上から水性フ
ラックスを用いるのが好ましい。また、溶融めっき条件
は製造効率と所望の電池特性に合わせて適宜選定すれば
よい。
【００３３】熱処理は、環境を水素ガス等の還元性雰囲
気中やアルゴンガス等の不活性雰囲気中の非酸化性ガス
雰囲気中にて実施すればよく、温度は200 ℃未満では活
物質が溶けにくく、600 ℃を越えれば活物質が完全に溶
けてしまうので、200 〜600℃が好ましい。
気中やアルゴンガス等の不活性雰囲気中の非酸化性ガス
雰囲気中にて実施すればよく、温度は200 ℃未満では活
物質が溶けにくく、600 ℃を越えれば活物質が完全に溶
けてしまうので、200 〜600℃が好ましい。
【００３４】本実施の形態では、集電体とする銅箔に活
物質とする錫又は錫合金を溶融めっきした後に非酸化性
ガス雰囲気中にて熱処理して錫又は錫合金が銅箔に拡散
して集電体と活物質との界面に集電体の銅と活物質の錫
又は錫合金とが相溶している合金相を形成したので、集
電体と活物質が強固に接合して充・放電による活物質の
脱落を防止でき、電流の通過が容易になると共に、集電
効果を高めることができる。
物質とする錫又は錫合金を溶融めっきした後に非酸化性
ガス雰囲気中にて熱処理して錫又は錫合金が銅箔に拡散
して集電体と活物質との界面に集電体の銅と活物質の錫
又は錫合金とが相溶している合金相を形成したので、集
電体と活物質が強固に接合して充・放電による活物質の
脱落を防止でき、電流の通過が容易になると共に、集電
効果を高めることができる。
【００３５】実施の形態３．
【００３６】本実施の形態に係るリチウム電池用負極の
製造方法は、集電体とする銅箔の片面若しくは両面に活
物質とする錫、又は、錫と銀、アンチモン、鉄、アルミ
ニウム、ケイ素、ビスマス、銅、コバルトから選ばれる
一種又は二種以上とからなる錫合金をスパッタ法或いは
真空蒸着法によって厚さ0.05〜４ミクロン、好ましくは
0.05〜３ミクロン被覆させた後、水素ガス、又は、真空
中等の非酸化性ガス雰囲気中において温度250 〜400 ℃
で１〜60分間熱処理して該集電体と該活物質との界面に
集電体の銅と活物質の錫又は錫合金とが相溶している合
金相を形成させるものである。
製造方法は、集電体とする銅箔の片面若しくは両面に活
物質とする錫、又は、錫と銀、アンチモン、鉄、アルミ
ニウム、ケイ素、ビスマス、銅、コバルトから選ばれる
一種又は二種以上とからなる錫合金をスパッタ法或いは
真空蒸着法によって厚さ0.05〜４ミクロン、好ましくは
0.05〜３ミクロン被覆させた後、水素ガス、又は、真空
中等の非酸化性ガス雰囲気中において温度250 〜400 ℃
で１〜60分間熱処理して該集電体と該活物質との界面に
集電体の銅と活物質の錫又は錫合金とが相溶している合
金相を形成させるものである。
【００３７】前記錫又は錫合金をスパッタ法或いは真空
蒸着法により被覆すれば、錫又は錫合金が銅箔に密に被
覆されるので、より高い充填密度の活物質を得ることが
できる。また、金属を単独で、即ち、例えば錫と銅を金
属間化合物になるように交互にスパッタして熱処理すれ
ば、金属間化合物を造ると共に、金属間化合物との界面
に合金相を形成することができる。被覆条件は製造効率
と所望の電池特性に合わせて適宜選択すればよい。な
お、コストを重視する場合には被覆速度の早い真空蒸着
法によればよい。
蒸着法により被覆すれば、錫又は錫合金が銅箔に密に被
覆されるので、より高い充填密度の活物質を得ることが
できる。また、金属を単独で、即ち、例えば錫と銅を金
属間化合物になるように交互にスパッタして熱処理すれ
ば、金属間化合物を造ると共に、金属間化合物との界面
に合金相を形成することができる。被覆条件は製造効率
と所望の電池特性に合わせて適宜選択すればよい。な
お、コストを重視する場合には被覆速度の早い真空蒸着
法によればよい。
【００３８】熱処理温度は250 ℃未満では活物質が溶け
にくく、400 ℃を越えれば活物質が完全に溶けてしまう
ので、250 〜400 ℃が好ましい。活物質の組成に応じて
温度250 〜400 ℃の範囲において、非酸化性ガス雰囲気
中、即ち、還元性（例えば、水素ガス）雰囲気中、真空
中或いは不活性ガス雰囲気中等、適宜選択すればよい。
還元性雰囲気中にて行えば、負極の表面酸化膜等が取り
除かれるのでより好ましい。
にくく、400 ℃を越えれば活物質が完全に溶けてしまう
ので、250 〜400 ℃が好ましい。活物質の組成に応じて
温度250 〜400 ℃の範囲において、非酸化性ガス雰囲気
中、即ち、還元性（例えば、水素ガス）雰囲気中、真空
中或いは不活性ガス雰囲気中等、適宜選択すればよい。
還元性雰囲気中にて行えば、負極の表面酸化膜等が取り
除かれるのでより好ましい。
【００３９】前記熱処理を施すことにより、図１の図面
代用電子顕微鏡写真（倍率800 倍）にて示す銅箔に被覆
された錫又は錫合金が図２の図面代用電子顕微鏡写真
（倍率800 倍）に示すように拡散されて銅箔と錫又は錫
合金との界面に集電体の銅と活物質の錫又は錫合金とが
相溶している合金相が形成される。当該錫合金相は、熱
処理前と熱処理後のＸ線回折により図３に示すように銅
を示すピークＡの隣に錫合金相を示すピークＢが現れて
いることにより確認できる。
代用電子顕微鏡写真（倍率800 倍）にて示す銅箔に被覆
された錫又は錫合金が図２の図面代用電子顕微鏡写真
（倍率800 倍）に示すように拡散されて銅箔と錫又は錫
合金との界面に集電体の銅と活物質の錫又は錫合金とが
相溶している合金相が形成される。当該錫合金相は、熱
処理前と熱処理後のＸ線回折により図３に示すように銅
を示すピークＡの隣に錫合金相を示すピークＢが現れて
いることにより確認できる。
【００４０】本実施の形態では、集電体とする銅箔に活
物質とする錫又は錫合金をスパッタ法或いは真空蒸着法
によって被覆した後に非酸化性ガス雰囲気中にて熱処理
して錫又は錫合金が銅箔に拡散して集電体と活物質との
界面に集電体の銅と活物質の錫又は錫合金とが相溶して
いる合金相を形成したので、集電体と活物質が強固に接
合して充・放電による活物質の脱落がなく、電流の通過
が容易になると共に、集電効果を高めることができ、高
い放電容量を長いサイクル維持することができる。
物質とする錫又は錫合金をスパッタ法或いは真空蒸着法
によって被覆した後に非酸化性ガス雰囲気中にて熱処理
して錫又は錫合金が銅箔に拡散して集電体と活物質との
界面に集電体の銅と活物質の錫又は錫合金とが相溶して
いる合金相を形成したので、集電体と活物質が強固に接
合して充・放電による活物質の脱落がなく、電流の通過
が容易になると共に、集電効果を高めることができ、高
い放電容量を長いサイクル維持することができる。
【００４１】
【実施例】本発明を実施例及び比較例によってより詳し
く説明する。
く説明する。
【００４２】実施例１．
【００４３】圧延法により得た純度99.9％，厚さ50ミク
ロン，A4サイズの銅箔を用意した。該銅箔のめっきする
面にフラックスを塗布した後、該銅箔を純度99.8％以上
の錫（Sn）20Kgを溶融した溶融めっき温度250 ℃の槽に
５秒間デップして片面に平均厚さ５ミクロンの錫膜が被
覆された錫溶融めっきシートを得た。
ロン，A4サイズの銅箔を用意した。該銅箔のめっきする
面にフラックスを塗布した後、該銅箔を純度99.8％以上
の錫（Sn）20Kgを溶融した溶融めっき温度250 ℃の槽に
５秒間デップして片面に平均厚さ５ミクロンの錫膜が被
覆された錫溶融めっきシートを得た。
【００４４】続いて、前記錫溶融めっきシートを水素ガ
ス雰囲気中にて温度300 ℃で５分間熱処理して負極用材
料を得た。
ス雰囲気中にて温度300 ℃で５分間熱処理して負極用材
料を得た。
【００４５】前記負極用材料の集電体とする銅箔と活物
質とする錫膜との界面には、銅と錫とが相溶している合
金相が形成されていた。
質とする錫膜との界面には、銅と錫とが相溶している合
金相が形成されていた。
【００４６】前記負極用材料をポンチで打ち抜いて１cm
2 のディスクを抜き取り、該ディスクを温度130 ℃で24
時間、真空乾燥させて試験用負極とした。
2 のディスクを抜き取り、該ディスクを温度130 ℃で24
時間、真空乾燥させて試験用負極とした。
【００４７】ドライボックス中で前記試験用負極をカソ
ードとし、セパレータを介して金属リチウムをアノード
とし、１M のLiPF6 ／エチレンカーボネート（EC）とジ
メチルカーボネート（DMC ）との溶液（体積比でEC：DM
C ＝１：２）を電解液とするリチウム電池を作製して該
リチウム電池の放電容量試験を行った。
ードとし、セパレータを介して金属リチウムをアノード
とし、１M のLiPF6 ／エチレンカーボネート（EC）とジ
メチルカーボネート（DMC ）との溶液（体積比でEC：DM
C ＝１：２）を電解液とするリチウム電池を作製して該
リチウム電池の放電容量試験を行った。
【００４８】放電容量試験方法は、始めに0.25mA/cm2の
定電流で電圧1.5Vに達するまで充電し、10分間の休止
後、0.25mA/cm2の定電流で電圧０V に達するまで放電さ
せ、この充・放電を１サイクル（cycle ）として該１サ
イクルを繰り返して放電容量を測定した。初期の放電容
量と50サイクル後の放電容量とを表１に示す。
定電流で電圧1.5Vに達するまで充電し、10分間の休止
後、0.25mA/cm2の定電流で電圧０V に達するまで放電さ
せ、この充・放電を１サイクル（cycle ）として該１サ
イクルを繰り返して放電容量を測定した。初期の放電容
量と50サイクル後の放電容量とを表１に示す。
【００４９】
【表１】
【００５０】実施例２〜１１．
【００５１】錫90質量％，銀（Ag) 10質量％の錫合金
（実施例２）、錫96質量％，アルミニウム（Al) ４質量
％の錫合金（実施例３）、錫90質量％，ビスマス（Bi)
10質量％の錫合金（実施例４）、錫99質量％，ケイ素
（Si) １質量％の錫合金（実施例５）、錫90質量％，コ
バルト（Co) 10質量％の錫合金（実施例６）、錫92質量
％，銅（Cu) ８質量％の錫合金（実施例７）、錫90質量
％，亜鉛（Zn) 10質量％の錫合金（実施例８）、錫95質
量％，ニッケル（Ni) ５質量％の錫合金（実施例９）、
錫90質量％，銀５質量％，ビスマス５質量％の錫合金
（実施例10）及び錫90質量％，銀５質量％，銅５質量％
の錫合金（実施例11）を、それぞれ20Kg溶融した温度40
0 ℃の各溶融めっき槽を用意した以外は、前記実施例１
と同様にして、各錫合金溶融めっきシートを得、これを
熱処理して各負極用材料を得た。
（実施例２）、錫96質量％，アルミニウム（Al) ４質量
％の錫合金（実施例３）、錫90質量％，ビスマス（Bi)
10質量％の錫合金（実施例４）、錫99質量％，ケイ素
（Si) １質量％の錫合金（実施例５）、錫90質量％，コ
バルト（Co) 10質量％の錫合金（実施例６）、錫92質量
％，銅（Cu) ８質量％の錫合金（実施例７）、錫90質量
％，亜鉛（Zn) 10質量％の錫合金（実施例８）、錫95質
量％，ニッケル（Ni) ５質量％の錫合金（実施例９）、
錫90質量％，銀５質量％，ビスマス５質量％の錫合金
（実施例10）及び錫90質量％，銀５質量％，銅５質量％
の錫合金（実施例11）を、それぞれ20Kg溶融した温度40
0 ℃の各溶融めっき槽を用意した以外は、前記実施例１
と同様にして、各錫合金溶融めっきシートを得、これを
熱処理して各負極用材料を得た。
【００５２】前記各負極用材料の集電体と活物質の界面
には、銅と錫合金とが相溶している合金相が形成されて
いた。
には、銅と錫合金とが相溶している合金相が形成されて
いた。
【００５３】前記実施例１と同様にして各試験用負極を
作製し、前記放電容量試験を行った。結果を表１に示
す。
作製し、前記放電容量試験を行った。結果を表１に示
す。
【００５４】比較例１．
【００５５】前記実施例１と同様にして錫溶融めっきシ
ートを得、熱処理を施すことなく該錫溶融めっきシート
をポンチで打ち抜いて１cm2 のディスクを抜き取り、該
ディスクを温度130 ℃で24時間、真空乾燥させて試験用
負極とし、前記放電容量試験を行った。結果を表１に示
す。
ートを得、熱処理を施すことなく該錫溶融めっきシート
をポンチで打ち抜いて１cm2 のディスクを抜き取り、該
ディスクを温度130 ℃で24時間、真空乾燥させて試験用
負極とし、前記放電容量試験を行った。結果を表１に示
す。
【００５６】表１より、実施例１〜１１の負極は押し並
べて初期放電容量が高く、50サイクル後の放電容量はい
ずれも比較例１より十分保持されており、実用化に適す
るものである。
べて初期放電容量が高く、50サイクル後の放電容量はい
ずれも比較例１より十分保持されており、実用化に適す
るものである。
【００５７】実施例１２，１３．
【００５８】電解法により得た純度99.9％，厚さ35ミク
ロン，200mm ×200mm の銅箔２枚を用意した。純度99.8
％以上の錫１Kgの各ターゲットを用意した。
ロン，200mm ×200mm の銅箔２枚を用意した。純度99.8
％以上の錫１Kgの各ターゲットを用意した。
【００５９】前記各ターゲットを原料として真空槽に入
れ、スパッタ条件：真空度５×10-3Torr，出力電圧700
V，出力電力1.04KV，スパッタ時間30sec にてスパッタ
厚さが0.05ミクロンになるように前記銅箔の片面に錫膜
を被覆し、それぞれ錫スパッタシート２枚を得た。
れ、スパッタ条件：真空度５×10-3Torr，出力電圧700
V，出力電力1.04KV，スパッタ時間30sec にてスパッタ
厚さが0.05ミクロンになるように前記銅箔の片面に錫膜
を被覆し、それぞれ錫スパッタシート２枚を得た。
【００６０】続いて、前記錫スパッタシートの１枚を水
素ガス雰囲気中にて温度300 ℃で５分間熱処理して負極
用材料（実施例12）を得た。また、前記錫スパッタシー
トの他の１枚を温度400 ℃で５分間熱処理して負極用材
料（実施例13）を得た。
素ガス雰囲気中にて温度300 ℃で５分間熱処理して負極
用材料（実施例12）を得た。また、前記錫スパッタシー
トの他の１枚を温度400 ℃で５分間熱処理して負極用材
料（実施例13）を得た。
【００６１】前記各負極用材料の集電体と活物質との界
面には、銅と錫とが相溶している合金相が形成されてい
た。
面には、銅と錫とが相溶している合金相が形成されてい
た。
【００６２】前記各負極用材料をポンチで打ち抜いて１
cm2 のディスクを抜き取り、該各ディスクを温度130 ℃
で24時間、真空乾燥させてそれぞれ試験用負極とした。
cm2 のディスクを抜き取り、該各ディスクを温度130 ℃
で24時間、真空乾燥させてそれぞれ試験用負極とした。
【００６３】前記実施例１と同様にしてリチウム電池を
作製し、0.05〜1.00mA/cm2の定電流で電圧1.5Vに達する
まで充電し、10分間の休止後、0.05〜1.00mA/cm2の定電
流で電圧０V に達するまで放電させ、この充・放電を１
サイクル（cycle ）として該１サイクルを繰り返して放
電容量を測定した。初期、10サイクル後及び300 サイク
ル後の放電容量を表２に示す。
作製し、0.05〜1.00mA/cm2の定電流で電圧1.5Vに達する
まで充電し、10分間の休止後、0.05〜1.00mA/cm2の定電
流で電圧０V に達するまで放電させ、この充・放電を１
サイクル（cycle ）として該１サイクルを繰り返して放
電容量を測定した。初期、10サイクル後及び300 サイク
ル後の放電容量を表２に示す。
【００６４】
【表２】
【００６５】実施例１４〜２５．
【００６６】錫60質量％，銅40質量％の錫合金１Kgのタ
ーゲット及び熱処理温度300 ℃（実施例14）、錫60質量
％，銅40質量％の錫合金１Kgのターゲット及び熱処理温
度200 ℃（実施例15）、錫60質量％，銅40質量％の錫合
金１Kgのターゲット及び熱処理温度400 ℃（実施例1
6）、圧延銅箔及び錫60質量％，銅40質量％の錫合金１K
gのターゲット（実施例17）、錫60質量％，銅40質量％
の錫合金１Kgのターゲット及び真空蒸着方法（実施例1
8）、錫60質量％，銅39.5質量％，アンチモン（Sb）0.5
質量％の錫合金１Kgのターゲット（実施例19）、錫59
質量％，銅38質量％，銀3.0 質量％の錫合金１Kgのター
ゲット（実施例20）、錫60質量％，銅39.5質量％，ケイ
素0.5 質量％の錫合金１Kgのターゲット（実施例21）、
錫59質量％，銅39質量％，コバルト2.0 質量％の錫合金
１Kgのターゲット（実施例22）、錫60質量％，銅37質量
％，ビスマス3.0 質量％の錫合金１Kgのターゲット（実
施例23）、錫60質量％，銅39.5質量％，アルミニウム0.
5 質量％の錫合金１Kgのターゲット（実施例24）及び錫
60質量％，銅39質量％，鉄（Fe）1.0 質量％の錫合金１
Kgのターゲット（実施例25）とした以外は、前記実施例
１２と同様にして各負極用材料を得た。
ーゲット及び熱処理温度300 ℃（実施例14）、錫60質量
％，銅40質量％の錫合金１Kgのターゲット及び熱処理温
度200 ℃（実施例15）、錫60質量％，銅40質量％の錫合
金１Kgのターゲット及び熱処理温度400 ℃（実施例1
6）、圧延銅箔及び錫60質量％，銅40質量％の錫合金１K
gのターゲット（実施例17）、錫60質量％，銅40質量％
の錫合金１Kgのターゲット及び真空蒸着方法（実施例1
8）、錫60質量％，銅39.5質量％，アンチモン（Sb）0.5
質量％の錫合金１Kgのターゲット（実施例19）、錫59
質量％，銅38質量％，銀3.0 質量％の錫合金１Kgのター
ゲット（実施例20）、錫60質量％，銅39.5質量％，ケイ
素0.5 質量％の錫合金１Kgのターゲット（実施例21）、
錫59質量％，銅39質量％，コバルト2.0 質量％の錫合金
１Kgのターゲット（実施例22）、錫60質量％，銅37質量
％，ビスマス3.0 質量％の錫合金１Kgのターゲット（実
施例23）、錫60質量％，銅39.5質量％，アルミニウム0.
5 質量％の錫合金１Kgのターゲット（実施例24）及び錫
60質量％，銅39質量％，鉄（Fe）1.0 質量％の錫合金１
Kgのターゲット（実施例25）とした以外は、前記実施例
１２と同様にして各負極用材料を得た。
【００６７】前記各負極用材料の集電体とする銅箔と活
物質とする錫合金膜との界面には、実施例１４における
負極用材料の縦断面を撮像した倍率800 倍の電子顕微鏡
写真（図２）に示すように、銅箔に錫又は錫合金が拡散
して銅と錫又は錫合金とが相溶している合金相が形成さ
れていた。また、当該負極用材料の縦断面をＸ線回折装
置（型番：RINT2000：リガク株式会社製）を用いて条
件：Ｘ線入射角・１°，走査モード・連続，スキャンス
ピード・２°／min ，スキャンステップ・0.01°，走査
軸・２θ，走査範囲・10〜100 °，走査角・１°，固定
角・０°にて回折したところ、銅を示すピークＡの隣に
錫合金相を示すピークＢが現れていることを確認した。
物質とする錫合金膜との界面には、実施例１４における
負極用材料の縦断面を撮像した倍率800 倍の電子顕微鏡
写真（図２）に示すように、銅箔に錫又は錫合金が拡散
して銅と錫又は錫合金とが相溶している合金相が形成さ
れていた。また、当該負極用材料の縦断面をＸ線回折装
置（型番：RINT2000：リガク株式会社製）を用いて条
件：Ｘ線入射角・１°，走査モード・連続，スキャンス
ピード・２°／min ，スキャンステップ・0.01°，走査
軸・２θ，走査範囲・10〜100 °，走査角・１°，固定
角・０°にて回折したところ、銅を示すピークＡの隣に
錫合金相を示すピークＢが現れていることを確認した。
【００６８】前記実施例１２及び１３と同様にして各試
験用負極を作製し、前記放電容量試験を行った。結果を
表２に示す。
験用負極を作製し、前記放電容量試験を行った。結果を
表２に示す。
【００６９】比較例２．
【００７０】前記実施例１２，１３と同様にして錫スパ
ッタシートを得、熱処理を施すことなく該錫スパッタシ
ートをポンチで打ち抜いて１cm2 のディスクを抜き取
り、該ディスクを温度130 ℃で24時間、真空乾燥させて
試験用負極とし、前記放電容量試験を行った。結果を表
２に示す。
ッタシートを得、熱処理を施すことなく該錫スパッタシ
ートをポンチで打ち抜いて１cm2 のディスクを抜き取
り、該ディスクを温度130 ℃で24時間、真空乾燥させて
試験用負極とし、前記放電容量試験を行った。結果を表
２に示す。
【００７１】比較例３．
【００７２】錫60質量％，銅40質量％の錫合金１Kgをタ
ーゲットとして前記実施例１２，１３と同様にして錫ス
パッタシートを得た。
ーゲットとして前記実施例１２，１３と同様にして錫ス
パッタシートを得た。
【００７３】前記錫スパッタシートの銅箔と錫合金膜と
の界面には、該シートの縦断面を撮像した倍率800 倍の
電子顕微鏡写真（図１）に示すように、錫合金が拡散し
ておらず、合金相は形成されていなかった。また、当該
縦断面をＸ線回折装置（型番：RINT2000：リガク株式会
社製）を用いて条件：Ｘ線入射角・１°，走査モード・
連続，スキャンスピード・２°／min ，スキャンステッ
プ・0.01°，走査軸・２θ，走査範囲・10〜100 °，走
査角・１°，固定角・０°にて回折したところ、銅を示
すピークＡのみが現れていた。
の界面には、該シートの縦断面を撮像した倍率800 倍の
電子顕微鏡写真（図１）に示すように、錫合金が拡散し
ておらず、合金相は形成されていなかった。また、当該
縦断面をＸ線回折装置（型番：RINT2000：リガク株式会
社製）を用いて条件：Ｘ線入射角・１°，走査モード・
連続，スキャンスピード・２°／min ，スキャンステッ
プ・0.01°，走査軸・２θ，走査範囲・10〜100 °，走
査角・１°，固定角・０°にて回折したところ、銅を示
すピークＡのみが現れていた。
【００７４】前記錫スパッタシートをポンチで打ち抜い
て１cm2 のディスクを抜き取り、該ディスクを温度130
℃で24時間、真空乾燥させて試験用負極とし、前記放電
容量試験を行った。結果を表２に示す。
て１cm2 のディスクを抜き取り、該ディスクを温度130
℃で24時間、真空乾燥させて試験用負極とし、前記放電
容量試験を行った。結果を表２に示す。
【００７５】表２より、実施例１２〜２５の負極は初期
放電容量が高く、しかも300 サイクル後の放電容量も比
較例２，３より十分保持されており、実用化に適するも
のであった。
放電容量が高く、しかも300 サイクル後の放電容量も比
較例２，３より十分保持されており、実用化に適するも
のであった。
【００７６】
【発明の効果】本発明によれば、熱処理により集電体と
活物質との界面に集電体の銅と活物質の錫又は錫合金と
が相溶している合金相を形成したから、活物質に集電体
が強固に被覆され、電極の体積当たり放電容量が高く、
サイクル特性に優れ、そして、負極作製が簡単で電池の
組み立てが容易で製造コストを低減できるリチウム電池
用負極及びその製造方法を提供することができる。
活物質との界面に集電体の銅と活物質の錫又は錫合金と
が相溶している合金相を形成したから、活物質に集電体
が強固に被覆され、電極の体積当たり放電容量が高く、
サイクル特性に優れ、そして、負極作製が簡単で電池の
組み立てが容易で製造コストを低減できるリチウム電池
用負極及びその製造方法を提供することができる。
【００７７】従って、本発明の産業上利用性は非常に高
いといえる。
いといえる。
【図１】集電体と活物質との界面の縦断面構造を倍率80
0 倍にて示す図面代用電子顕微鏡写真である。
0 倍にて示す図面代用電子顕微鏡写真である。
【図２】集電体と活物質との界面の縦断面構造を倍率80
0 倍にて示す図面代用電子顕微鏡写真である。
0 倍にて示す図面代用電子顕微鏡写真である。
【図３】本発明に係る負極のＸ線回折プロファイルであ
る。
る。
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(72)発明者 西田 元紀
京都府京都市山科区勧修寺西栗栖野町260
(72)発明者 山本 浩一
滋賀県大津市馬場３−５−20
(72)発明者 谷川 竜一
滋賀県大津市本宮２−３−６−406号
(72)発明者 大西 利樹
京都府京都市山科区栗栖野華ノ木町７−
306
(72)発明者 益岡 佐千子
京都府京都市山科区椥辻草海道町12−１−
308
(72)発明者 吉永 弘
京都府京都市山科区音羽前出町６−11
(72)発明者 境 哲男
大阪府池田市緑丘１丁目８番31号 独立行
政法人産業技術総合研究所関西センター内
Ｆターム(参考） 5H017 AA03 AS02 AS10 BB01 BB06
BB16 CC01 DD05 EE01 HH03
HH08
5H029 AJ03 AJ05 AJ14 AK11 AL11
AL12 AM03 AM05 AM07 CJ02
CJ03 CJ24 CJ28 DJ07 DJ12
EJ01 HJ04 HJ14
5H050 AA07 AA08 AA19 BA17 CB11
DA07 FA18 GA02 GA03 GA24
GA27 HA04 HA14
Claims (9)
- 【請求項１】 銅箔からなる集電体と該集電体の片面若
しくは両面を被覆している錫又は錫合金からなる活物質
とによって構成されているリチウム電池用負極におい
て、前記集電体と前記活物質との界面に集電体の銅と活
物質の錫又は錫合金とが相溶している合金相が形成され
ていることを特徴とするリチウム電池用負極。 - 【請求項２】 錫合金が錫と銀、アルミニウム、ケイ
素、ビスマス、銅、ニッケル、コバルト、マンガン、チ
タン、マグネシウム、亜鉛、アンチモン、鉄から選ばれ
る一種又は二種以上とからなるものである請求項１記載
のリチウム電池用負極。 - 【請求項３】 集電体が電解法或いは圧延法によって造
られた厚さ８〜70ミクロンの銅箔である請求項１又は請
求項２記載のリチウム電池用負極。 - 【請求項４】 活物質が溶融めっき法により厚さ２〜25
ミクロンに被覆されている請求項１乃至請求項３のいず
れかに記載のリチウム電池用負極。 - 【請求項５】 活物質がスパッタ法或いは真空蒸着法に
より厚さ0.05〜４ミクロンに被覆されている請求項１乃
至請求項３のいずれかに記載のリチウム電池用負極。 - 【請求項６】 集電体とする銅箔の片面若しくは両面に
活物質とする錫又は錫合金を溶融めっき法によって被覆
させた後に非酸化性ガス雰囲気中において200 〜600 ℃
で熱処理して該集電体と該活物質との界面に集電体の銅
と活物質の錫又は錫合金とが相溶している合金相を形成
させることを特徴とするリチウム電池用負極の製造方
法。 - 【請求項７】 錫合金が錫と銀、アルミニウム、ケイ
素、ビスマス、銅、ニッケル、コバルト、マンガン、チ
タン、マグネシウム、亜鉛から選ばれる一種又は二種以
上とからなるものである請求項６記載のリチウム電池用
負極の製造方法。 - 【請求項８】 集電体とする銅箔の片面若しくは両面に
活物質とする錫又は錫合金をスパッタ法或いは真空蒸着
法によって被覆させた後に非酸化性ガス雰囲気中におい
て250 〜400 ℃で熱処理して該集電体と該活物質との界
面に集電体の銅と活物質の錫又は錫合金とが相溶してい
る合金相を形成させることを特徴とするリチウム電池用
負極の製造方法。 - 【請求項９】 錫合金が錫と銀、アンチモン、鉄、アル
ミニウム、ケイ素、ビスマス、銅、コバルトから選ばれ
る一種又は二種以上とからなるものである請求項８記載
のリチウム電池用負極の製造方法。
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|---|---|---|---|
| JP2001321626A JP2003036840A (ja) | 2001-05-18 | 2001-10-19 | リチウム電池用負極及び該リチウム電池用負極の製造方法 |
Applications Claiming Priority (3)
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|---|---|---|---|
| JP2001148580 | 2001-05-18 | ||
| JP2001-148580 | 2001-05-18 | ||
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|---|---|
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ID=26615304
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