JP2003197199A - 電池用銅箔および電池用銅箔の製造方法 - Google Patents
電池用銅箔および電池用銅箔の製造方法Info
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- Y02E60/10—Energy storage using batteries
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Abstract
(57)【要約】
【課題】熱処理前でも伸びを持ち、熱処理後でも強度が
落ちることのない、伸びと強度を兼ね備える電池用銅箔
を提供する。 【解決手段】銅材に、リンを０．０１５〜０．０４ｍａ
ｓｓ％以上添加するとともに、コバルト、ニッケルおよ
び鉄のうち１つ以上の成分を総量で０．０１〜０．１５
ｍａｓｓ％以上添加した後、圧延加工し、この圧延加工
により形成された銅箔を熱処理する。この銅箔を正極１
または負極２に用いる。
落ちることのない、伸びと強度を兼ね備える電池用銅箔
を提供する。 【解決手段】銅材に、リンを０．０１５〜０．０４ｍａ
ｓｓ％以上添加するとともに、コバルト、ニッケルおよ
び鉄のうち１つ以上の成分を総量で０．０１〜０．１５
ｍａｓｓ％以上添加した後、圧延加工し、この圧延加工
により形成された銅箔を熱処理する。この銅箔を正極１
または負極２に用いる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、リチウムイオン電
池やリチウムポリマー電池の電極（特に負極集電体）に
用いられる電池用銅箔および電池用銅箔の製造方法に関
する。
池やリチウムポリマー電池の電極（特に負極集電体）に
用いられる電池用銅箔および電池用銅箔の製造方法に関
する。
【０００２】
【従来の技術】近年、携帯電話機やノート型パソコン等
のポータブル機器の普及によって、小型で高容量の二次
電池に対する要求が高まっている。中でもリチウムイオ
ン電池は、軽量でエネルギー密度が高いことから多くの
分野で使用されるようになってきている。リチウムイオ
ン電池の構造は、例えば、図１に示すようにシート状の
正極１と負極２とを、各々の間にセパレータ３を介して
巻き合わせる形態がある。
のポータブル機器の普及によって、小型で高容量の二次
電池に対する要求が高まっている。中でもリチウムイオ
ン電池は、軽量でエネルギー密度が高いことから多くの
分野で使用されるようになってきている。リチウムイオ
ン電池の構造は、例えば、図１に示すようにシート状の
正極１と負極２とを、各々の間にセパレータ３を介して
巻き合わせる形態がある。
【０００３】電極（特に負極）として用いられる銅箔
は、製造方法によって大きく二つに分けることができ
る。一つは鋳造で製造した素材に圧延加工を施して製造
する圧延銅箔であり、もう一つは硫酸銅を主とする溶液
から銅を電解析出させて製造する電解銅箔である。
は、製造方法によって大きく二つに分けることができ
る。一つは鋳造で製造した素材に圧延加工を施して製造
する圧延銅箔であり、もう一つは硫酸銅を主とする溶液
から銅を電解析出させて製造する電解銅箔である。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかし、従来の電池用
銅箔においては、以下のような問題がある。電池用銅箔
は、近年の極薄化の進展に伴い１０μｍ以下のものも使
用されるようになっており、破断の発生などラインでの
通板性が悪化している。これは通常のタフピッチ銅など
の圧延箔の場合、加工後の強度が高く、伸びが小さいた
め、ラインの微妙な張力変動により破断が発生するため
である。また、ラインでの乾燥工程により軟化して伸び
は回復するものの、強度が落ちるため、後工程でのハン
ドリングに問題が発生し、このため銅箔を厚くせざるを
得ない場合がある。一方、電池の高容量化が進み、充放
電時の負極活物質の膨張収縮による負極芯材である銅箔
が破断する場合がある。特に電池組み立て時の熱履歴が
小さい場合、従来のタフピッチ銅を原料とした銅箔では
伸びが回復せず破断に至る場合がある。
銅箔においては、以下のような問題がある。電池用銅箔
は、近年の極薄化の進展に伴い１０μｍ以下のものも使
用されるようになっており、破断の発生などラインでの
通板性が悪化している。これは通常のタフピッチ銅など
の圧延箔の場合、加工後の強度が高く、伸びが小さいた
め、ラインの微妙な張力変動により破断が発生するため
である。また、ラインでの乾燥工程により軟化して伸び
は回復するものの、強度が落ちるため、後工程でのハン
ドリングに問題が発生し、このため銅箔を厚くせざるを
得ない場合がある。一方、電池の高容量化が進み、充放
電時の負極活物質の膨張収縮による負極芯材である銅箔
が破断する場合がある。特に電池組み立て時の熱履歴が
小さい場合、従来のタフピッチ銅を原料とした銅箔では
伸びが回復せず破断に至る場合がある。
【０００５】本発明は、かかる点に鑑みてなされたもの
であり、熱処理前でも伸びを持ち、熱処理後でも強度が
落ちることのない、伸びと強度を兼ね備える電池用銅箔
および電池用銅箔の製造方法を提供することを目的とす
る。
であり、熱処理前でも伸びを持ち、熱処理後でも強度が
落ちることのない、伸びと強度を兼ね備える電池用銅箔
および電池用銅箔の製造方法を提供することを目的とす
る。
【０００６】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明の電池用銅箔は、コバルト、ニッケルおよび
鉄の何れか又はそれらを組み合わせたもののリン化物が
形成された銅材を圧延加工して成ることを特徴としてい
る。
に、本発明の電池用銅箔は、コバルト、ニッケルおよび
鉄の何れか又はそれらを組み合わせたもののリン化物が
形成された銅材を圧延加工して成ることを特徴としてい
る。
【０００７】また、前記リン化物は、銅材にリンを０．
０１５〜０．０４ｍａｓｓ％以上添加するとともに、コ
バルト、ニッケルおよび鉄のうち１つ以上の成分を総量
で０．０１〜０．１５ｍａｓｓ％以上含有させて形成さ
れることを特徴としている。
０１５〜０．０４ｍａｓｓ％以上添加するとともに、コ
バルト、ニッケルおよび鉄のうち１つ以上の成分を総量
で０．０１〜０．１５ｍａｓｓ％以上含有させて形成さ
れることを特徴としている。
【０００８】また、前記圧延加工された銅箔は、２０μ
ｍ以下の厚さであることを特徴としている。
ｍ以下の厚さであることを特徴としている。
【０００９】また、前記圧延加工された銅箔は、熱処理
されることを特徴としている。
されることを特徴としている。
【００１０】また、本発明の電池用銅箔の製造方法は、
銅材に、リンを０．０１５〜０．０４ｍａｓｓ％以上添
加するとともに、コバルト、ニッケルおよび鉄のうち１
つ以上の成分を総量で０．０１〜０．１５ｍａｓｓ％以
上添加した後、圧延加工し、この圧延加工により形成さ
れた銅箔を熱処理することを特徴としている。
銅材に、リンを０．０１５〜０．０４ｍａｓｓ％以上添
加するとともに、コバルト、ニッケルおよび鉄のうち１
つ以上の成分を総量で０．０１〜０．１５ｍａｓｓ％以
上添加した後、圧延加工し、この圧延加工により形成さ
れた銅箔を熱処理することを特徴としている。
【００１１】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て詳細に説明する。
て詳細に説明する。
【００１２】（実施の形態） 本発明の実施の形態に係
る電池用銅箔の製造方法を説明する。まず、無酸素銅や
タフピッチ銅をべースに、Ｐを０．０２ｍａｓｓ％以上
添加し、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｆｅのうち１種以上の成分を総量
で０．０１ｍａｓｓ％以上含有する銅材を作成し、圧延
加工により製造する。この製造した銅箔を熱処理するこ
とで必要に応じた強度と伸びをもった銅箔を製造する。
ＰとＣｏ、Ｎｉ、Ｆｅのうち１種類以上を添加するの
は、Ｃｏ、ＮｉおよびＦｅのリン化物を銅箔中に形成さ
せるためである。
る電池用銅箔の製造方法を説明する。まず、無酸素銅や
タフピッチ銅をべースに、Ｐを０．０２ｍａｓｓ％以上
添加し、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｆｅのうち１種以上の成分を総量
で０．０１ｍａｓｓ％以上含有する銅材を作成し、圧延
加工により製造する。この製造した銅箔を熱処理するこ
とで必要に応じた強度と伸びをもった銅箔を製造する。
ＰとＣｏ、Ｎｉ、Ｆｅのうち１種類以上を添加するの
は、Ｃｏ、ＮｉおよびＦｅのリン化物を銅箔中に形成さ
せるためである。
【００１３】すなわちリン化物を形成することにより、
銅箔の熱処理に際し、急激な軟化を防止する事が可能と
なり、熱処理条件を選定することにより、必要に応じた
強度と伸びを持つ銅箔を製造することができるからであ
る。ここで、Ｐが０．０１５ｍａｓｓ％未満ではリン化
物の形成が不十分である。同様にＣｏ、Ｎｉ、Ｆｅの１
種類以上の総量が０．０１ｍａｓｓ％未満でもリン化物
の形成が不十分となる。また、Ｐが０．０４ｍａｓｓ％
を超えると加工性が低下するとともに、導電率も低下
し、電池用負極材としては不向きとなる。Ｃｏ、Ｎｉ、
Ｆｅについても０．１５ｍａｓｓ％を超えるといたずら
に導電率を害するのみとなる。したがって各添加元素の
範囲を上記のように、Ｐを０．０２ｍａｓｓ％以上、Ｃ
ｏ、Ｎｉ、Ｆｅのうち１種以上の成分を総量で０．０１
ｍａｓｓ％以上と定めた。
銅箔の熱処理に際し、急激な軟化を防止する事が可能と
なり、熱処理条件を選定することにより、必要に応じた
強度と伸びを持つ銅箔を製造することができるからであ
る。ここで、Ｐが０．０１５ｍａｓｓ％未満ではリン化
物の形成が不十分である。同様にＣｏ、Ｎｉ、Ｆｅの１
種類以上の総量が０．０１ｍａｓｓ％未満でもリン化物
の形成が不十分となる。また、Ｐが０．０４ｍａｓｓ％
を超えると加工性が低下するとともに、導電率も低下
し、電池用負極材としては不向きとなる。Ｃｏ、Ｎｉ、
Ｆｅについても０．１５ｍａｓｓ％を超えるといたずら
に導電率を害するのみとなる。したがって各添加元素の
範囲を上記のように、Ｐを０．０２ｍａｓｓ％以上、Ｃ
ｏ、Ｎｉ、Ｆｅのうち１種以上の成分を総量で０．０１
ｍａｓｓ％以上と定めた。
【００１４】次に、上記のような製造方法に基づき電池
用銅箔を製造した際の実施例を、下記表１を参照して説
明する。
用銅箔を製造した際の実施例を、下記表１を参照して説
明する。
【００１５】
【表１】
酸素含有量が１０ｐｐｍの無酸素銅をベース材とし、表
１の資料Ｎｏ．１〜９に示すように、Ｐをそれぞれ０．
０２５ｍａｓｓ％・０．０３５ｍａｓｓ％添加した材料
をベースに、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉを１種類以上で合計０．
０１ｍａｓｓ％添加して溶解鋳造を行った。
１の資料Ｎｏ．１〜９に示すように、Ｐをそれぞれ０．
０２５ｍａｓｓ％・０．０３５ｍａｓｓ％添加した材料
をベースに、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉを１種類以上で合計０．
０１ｍａｓｓ％添加して溶解鋳造を行った。
【００１６】この鋳塊を熱間圧延して厚さ１２ｍｍの素
材に加工した後、冷間圧延と焼鈍を繰り返す方法で加工
して、厚さ２００μｍの生地材を製造した。さらに、こ
の生地材を焼鈍した後、厚さ１５μｍまで冷間圧延して
試料とした。以上の試料を３００℃で９時間と、３５０
℃で４時間の還元雰囲気で熱処理を行った後、所定の特
性を確認した。この確認された特性は、表１に示すよう
に、３５０℃×４時間後の欄の引張強さ（Ｎ／ｍｍ2）
並びに伸び（％）と、３００℃×９時間後の欄の引張強
さ（Ｎ／ｍｍ2）、伸び（％）並びに導電率（％ＩＡＣ
Ｓ）のようになった。
材に加工した後、冷間圧延と焼鈍を繰り返す方法で加工
して、厚さ２００μｍの生地材を製造した。さらに、こ
の生地材を焼鈍した後、厚さ１５μｍまで冷間圧延して
試料とした。以上の試料を３００℃で９時間と、３５０
℃で４時間の還元雰囲気で熱処理を行った後、所定の特
性を確認した。この確認された特性は、表１に示すよう
に、３５０℃×４時間後の欄の引張強さ（Ｎ／ｍｍ2）
並びに伸び（％）と、３００℃×９時間後の欄の引張強
さ（Ｎ／ｍｍ2）、伸び（％）並びに導電率（％ＩＡＣ
Ｓ）のようになった。
【００１７】さらに、表１で試料Ｎｏ．３を８μｍまで
圧延し、３５０℃で４時間の熱処理を行った。リチウム
イオン電池用の負極材としてカーボン塗工を行ったとこ
ろ、塗工ラインでは、従来のタフピッチ銅を素材とした
ものよりも伸びがあり、シワなどの発生はなかった。ま
た、塗工後、強度を確認すると引張強さは２５０Ｎ／ｍ
ｍ2と塗工前の強度とほぼ同等であり、タフピッチ銅を
素材としたものよりも強度があった。この塗工した電極
材を用いて電池に組み立てたて、過充放電試験を行った
が、負極芯材である銅箔の破断やクラックの発生はなく
良好であった。
圧延し、３５０℃で４時間の熱処理を行った。リチウム
イオン電池用の負極材としてカーボン塗工を行ったとこ
ろ、塗工ラインでは、従来のタフピッチ銅を素材とした
ものよりも伸びがあり、シワなどの発生はなかった。ま
た、塗工後、強度を確認すると引張強さは２５０Ｎ／ｍ
ｍ2と塗工前の強度とほぼ同等であり、タフピッチ銅を
素材としたものよりも強度があった。この塗工した電極
材を用いて電池に組み立てたて、過充放電試験を行った
が、負極芯材である銅箔の破断やクラックの発生はなく
良好であった。
【００１８】ここで、Ｐ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉの添加量を
変えた比較材を下記表２に示し、その特性を、表１に示
した本発明材と比較する。
変えた比較材を下記表２に示し、その特性を、表１に示
した本発明材と比較する。
【００１９】
【表２】
この表２において、Ｎｏ．１０の比較材は、Ｐの量が
０．０１ｍａｓｓ％と低いが、ＦｅとＣｏの量がＮｏ．
３と同じである。Ｎｏ．１１の比較材は、Ｐのみを０．
０２５ｍａｓｓ％添加したものである。これらを本発明
のものと比較すると、Ｐの量が低いとＦｅやＣｏを添加
しても十分な効果（特性）が得られない。また、試料Ｎ
ｏ．１１のようにＰが同等に入っていても単独では効果
がないことが特性から確認できる。試料Ｎｏ．１２の比
較材は、Ｐは０．０３５ｍａｓｓ％と本発明のものの範
囲以内で、ＦｅとＮｉを総量で０．１５ｍａｓｓ％以上
添加したものである。この場合、リン化物の形成が増
え、熱処理後も強度は増えるものの、導電率が７４．５
％ＩＡＣＳと低くなり、電極材には向かないことが分か
る。
０．０１ｍａｓｓ％と低いが、ＦｅとＣｏの量がＮｏ．
３と同じである。Ｎｏ．１１の比較材は、Ｐのみを０．
０２５ｍａｓｓ％添加したものである。これらを本発明
のものと比較すると、Ｐの量が低いとＦｅやＣｏを添加
しても十分な効果（特性）が得られない。また、試料Ｎ
ｏ．１１のようにＰが同等に入っていても単独では効果
がないことが特性から確認できる。試料Ｎｏ．１２の比
較材は、Ｐは０．０３５ｍａｓｓ％と本発明のものの範
囲以内で、ＦｅとＮｉを総量で０．１５ｍａｓｓ％以上
添加したものである。この場合、リン化物の形成が増
え、熱処理後も強度は増えるものの、導電率が７４．５
％ＩＡＣＳと低くなり、電極材には向かないことが分か
る。
【００２０】このように、実施の形態の電池用銅箔によ
れば、銅材に、リンを０．０１５〜０．０４ｍａｓｓ％
以上添加するとともに、コバルト、ニッケルおよび鉄の
うち１つ以上の成分を総量で０．０１〜０．１５ｍａｓ
ｓ％以上添加した後、圧延加工し、この圧延加工により
形成された銅箔を熱処理して電池用銅箔を形成する。
れば、銅材に、リンを０．０１５〜０．０４ｍａｓｓ％
以上添加するとともに、コバルト、ニッケルおよび鉄の
うち１つ以上の成分を総量で０．０１〜０．１５ｍａｓ
ｓ％以上添加した後、圧延加工し、この圧延加工により
形成された銅箔を熱処理して電池用銅箔を形成する。
【００２１】銅箔を熱処理することで必要に応じた強度
と伸びをもった銅箔を形成することができる。銅箔にリ
ン化物を形成することにより、銅箔の熱処理に際し、急
激な軟化を防止する事が可能となり、熱処理条件を選定
することにより、必要に応じた強度と伸びを持つ銅箔を
形成することができる。
と伸びをもった銅箔を形成することができる。銅箔にリ
ン化物を形成することにより、銅箔の熱処理に際し、急
激な軟化を防止する事が可能となり、熱処理条件を選定
することにより、必要に応じた強度と伸びを持つ銅箔を
形成することができる。
【００２２】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
コバルト、ニッケルおよび鉄の何れか又はそれらを組み
合わせたもののリン化物が形成された銅材を圧延加工し
て電池用銅箔を形成したので、熱処理前でも伸びを持
ち、熱処理後でも強度が落ちることのない、伸びと強度
を電池用銅箔に兼ね備えることができる。
コバルト、ニッケルおよび鉄の何れか又はそれらを組み
合わせたもののリン化物が形成された銅材を圧延加工し
て電池用銅箔を形成したので、熱処理前でも伸びを持
ち、熱処理後でも強度が落ちることのない、伸びと強度
を電池用銅箔に兼ね備えることができる。
【図１】シート状の正極と負極の電極を、セパレータを
介して巻き合わせるタイプのリチウムイオン電池の構造
を示す図である。
介して巻き合わせるタイプのリチウムイオン電池の構造
を示す図である。
１ 正極
２ 負極
３ セパレータ
─────────────────────────────────────────────────────
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）
// Ｃ２２Ｆ 1/00 ６２２ Ｃ２２Ｆ 1/00 ６２２
６３０ ６３０Ａ
６６１ ６６１Ｃ
６８３ ６８３
６８５ ６８５Ｚ
６８６ ６８６Ａ
６９１ ６９１Ｂ
(72)発明者 山中 務
東京都千代田区大手町一丁目６番１号 日
立電線株式会社内
(72)発明者 萩原 登
東京都千代田区大手町一丁目６番１号 日
立電線株式会社内
Ｆターム(参考） 5H017 AA03 AA04 AS02 BB01 BB06
BB15 CC01 EE01 HH01 HH03
Claims (5)
- 【請求項１】 コバルト、ニッケルおよび鉄の何れか又
はそれらを組み合わせたもののリン化物が形成された銅
材を圧延加工して成ることを特徴とする電池用銅箔。 - 【請求項２】 前記リン化物は、銅材にリンを０．０１
５〜０．０４ｍａｓｓ％以上添加するとともに、コバル
ト、ニッケルおよび鉄のうち１つ以上の成分を総量で
０．０１〜０．１５ｍａｓｓ％以上含有させて形成され
ることを特徴とする請求項１記載の電池用銅箔。 - 【請求項３】 前記圧延加工された銅箔は、２０μｍ以
下の厚さであることを特徴とする請求項１または２記載
の電池用銅箔。 - 【請求項４】 前記圧延加工された銅箔は、熱処理され
ることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の電
池用銅箔。 - 【請求項５】 銅材に、リンを０．０１５〜０．０４ｍ
ａｓｓ％以上添加するとともに、コバルト、ニッケルお
よび鉄のうち１つ以上の成分を総量で０．０１〜０．１
５ｍａｓｓ％以上添加した後、圧延加工し、この圧延加
工により形成された銅箔を熱処理することを特徴とする
電池用銅箔の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001395014A JP2003197199A (ja) | 2001-12-26 | 2001-12-26 | 電池用銅箔および電池用銅箔の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001395014A JP2003197199A (ja) | 2001-12-26 | 2001-12-26 | 電池用銅箔および電池用銅箔の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003197199A true JP2003197199A (ja) | 2003-07-11 |
Family
ID=27601569
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001395014A Pending JP2003197199A (ja) | 2001-12-26 | 2001-12-26 | 電池用銅箔および電池用銅箔の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2003197199A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006063431A (ja) * | 2004-08-30 | 2006-03-09 | Dowa Mining Co Ltd | 銅合金およびその製造法 |
| WO2023276756A1 (ja) * | 2021-06-30 | 2023-01-05 | パナソニックＩｐマネジメント株式会社 | リチウム二次電池 |
-
2001
- 2001-12-26 JP JP2001395014A patent/JP2003197199A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006063431A (ja) * | 2004-08-30 | 2006-03-09 | Dowa Mining Co Ltd | 銅合金およびその製造法 |
| JP4524471B2 (ja) * | 2004-08-30 | 2010-08-18 | Ｄｏｗａメタルテック株式会社 | 銅合金箔およびその製造法 |
| WO2023276756A1 (ja) * | 2021-06-30 | 2023-01-05 | パナソニックＩｐマネジメント株式会社 | リチウム二次電池 |
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