JP2009266526A - Method of forming inorganic thin-film pattern on metal base plate, and method of manufacturing electrode for lithium secondary battery - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、金属基板上に無機物薄膜パターンを形成する方法およびリチウム二次電池用電極の製造方法に関するものである。 The present invention relates to a method for forming an inorganic thin film pattern on a metal substrate and a method for producing an electrode for a lithium secondary battery.
近年、携帯機器の小型化や多機能化が進み、これに伴って携帯機器の電源としての電池の高容量化が切望されている。 In recent years, the miniaturization and multi-functionalization of portable devices have progressed, and accordingly, the capacity of a battery as a power source for portable devices has been demanded.
リチウム二次電池における高容量負極活物質として、シリコン(Si)を含む材料はリチウムを吸蔵する量が多く有望であり、中でもSiと酸素(O)の化合物であるSiOx(0<x<2)は数多く検討されている。SiOxを集電体に形成する方法には、真空蒸着法や、SiOx粒子をバインダーおよび溶剤と混ぜペーストにし塗工・乾燥・圧延する方法などがある。 As a high-capacity negative electrode active material in a lithium secondary battery, a material containing silicon (Si) is promising because it has a large amount of occlusion of lithium, and in particular, SiOx (0 <x <2), which is a compound of Si and oxygen (O). Many have been studied. As a method for forming SiOx on a current collector, there are a vacuum deposition method, a method in which SiOx particles are mixed with a binder and a solvent, and a paste is applied, dried, and rolled.
これらの工法の中で特に真空蒸着法は、バインダーを含まず高エネルギー密度化に有利な活物質膜を得ることが可能なドライプロセスである。 Among these methods, the vacuum evaporation method is a dry process that can obtain an active material film that does not contain a binder and is advantageous for increasing the energy density.
SiOxを真空蒸着法で形成する方法として、Siを蒸発源とし、真空チャンバー内に酸素(O)を導入する反応性蒸着法がある。生産性を高くするにはSiの蒸発速度を大きくすることが有効であり、蒸発源であるSiを融点以上の2000℃程度に加熱する方法がある。この場合、成膜を行う場所の近傍は高温になるので複雑な機構は導入しにくい。 As a method of forming SiOx by a vacuum deposition method, there is a reactive deposition method in which Si is used as an evaporation source and oxygen (O) is introduced into a vacuum chamber. In order to increase productivity, it is effective to increase the evaporation rate of Si, and there is a method of heating Si as an evaporation source to about 2000 ° C. above the melting point. In this case, since the vicinity of the place where the film is formed becomes high temperature, it is difficult to introduce a complicated mechanism.
ところで、リチウム二次電池には各種の形状があるが、捲回型および積層型などのリチウム二次電池において、電池サイズに合わせて裁断し、集電体露出部にタブ(端子)を接合した正負の電極が必要である。活物質が集電体両面すべてに形成されている電極に端子を接合する場合、端子の接合が困難であったり、接合出来ても電気的接触が不充分で電気抵抗が高くなるといった不良を生じたり、などの問題を生じる場合がある。したがって、電極には集電体露出部が必要である。 By the way, there are various types of lithium secondary batteries. In lithium secondary batteries such as a wound type and a laminated type, cutting is performed according to the battery size, and a tab (terminal) is joined to the current collector exposed portion. Positive and negative electrodes are required. When joining a terminal to an electrode in which the active material is formed on both sides of the current collector, it may be difficult to join the terminal, or even if it can be joined, there will be defects such as insufficient electrical contact and high electrical resistance. Or other problems may occur. Therefore, the electrode needs a current collector exposed portion.
真空蒸着法において、集電体露出部を形成する方法として、成膜の際にマスクで集電体の一部を覆ったまま膜形成を行うことで非成膜部つまり集電体露出部形成する方法がある。しかし、生産性の高い、長尺の集電体に連続して膜形成を行うロールトゥロール方式などでは、集電体の移動に応じて移動する方式のマスクが必要となるなど、装置の構造が複雑になるという課題を有する。 In the vacuum deposition method, the current collector exposed part is formed by forming a film while covering a part of the current collector with a mask during film formation. There is a way to do it. However, in the roll-to-roll method that forms a film continuously on a long current collector with high productivity, a mask of a method that moves according to the movement of the current collector is required. Has the problem of becoming complicated.
ロールトゥロール方式において簡単な構成で非成膜部を形成する方法として、オイルマージン法(オイルマスク法とも呼ばれる)がある。(特許文献1を参照)オイルマージン法は、高分子フィルム上に金属膜を形成する際に、予めフィルム上にオイルを塗布することで、オイル塗布部が非成膜部になるものである。 There is an oil margin method (also called an oil mask method) as a method for forming a non-deposition portion with a simple configuration in the roll-to-roll method. (See Patent Document 1) In the oil margin method, when a metal film is formed on a polymer film, the oil application part becomes a non-film formation part by applying oil on the film in advance.
また、フィルム上に部分的に水溶性樹脂を形成し、金属膜を蒸着し、水洗することでフィルム露出部を形成する方法がある。(特許文献2を参照)
図4に示すように、リチウムイオン二次電池製造途中に於いて、電極37に端子38を接合するためには集電体箔2の露出部が必要である。集電体箔上にオイルを形成し活物質膜39を形成した場合、一部のオイルが活物質膜39中に取り込まれる。集電体箔上に水溶性樹脂を形成し活物質膜39を形成した場合、活物質膜39を水に浸漬する工程があり、吸着水などがあって水が残留してしまう。オイルといった不純物を取り込んだ活物質や、水が残留した活物質はリチウム二次電池におけるサイクル特性などに悪影響が懸念される。
As shown in FIG. 4, the exposed portion of the
より詳細には、前記特許文献1では、膜形成を行う基板上に形成したオイルが揮発するので、揮発したオイルの一部が形成した膜中に取り込まれる。したがって、オイルやオイルの分解物からなる不純物が増大し、リチウム二次電池のサイクル特性が低下するなど悪影響が懸念される。
More specifically, in
前記特許文献2では、膜形成を行った後に水洗の工程が必要であり、形成した膜が水に接してしまう。高温での乾燥や真空での乾燥を行えばある程度の水は除去できるが、吸着水などがあって完全には除去しにくい。リチウム二次電池において、残留した水はサイクル特性などに悪影響を与える。
In
また、このような課題は、リチウム二次電池の製造工程における場合のみならず、一般に、金属基板上にパターニングされた無機物薄膜を形成する際に、起こりうる課題である。 Moreover, such a problem is a problem that may occur not only in the manufacturing process of a lithium secondary battery, but generally when a patterned inorganic thin film is formed on a metal substrate.
本発明は、前記課題を解決するもので、活物質膜に対して汚染の無い方法で集電体箔に端子を付けた電極の製造方法を提供することを目的とする。 The present invention solves the above-described problems, and an object of the present invention is to provide a method for manufacturing an electrode in which a terminal is attached to a current collector foil by a method that does not contaminate an active material film.
前記課題を解決するために、本発明の金属基板上に無機物薄膜パターンを形成する方法は、
(a)前記基板上に、フタル酸エステルおよびパラフィンから選択される1の化合物を含む有機物薄膜が形成されている第1領域と、前記有機物薄膜が形成されていない第2領域とを有する前記基板を準備する工程と、
(b)前記基板の前記第1領域および前記第2領域上に、無機物薄膜を形成する工程と、(c)前記基板の第1領域上に形成された無機物薄膜を除去する工程と、
を有する。
In order to solve the above problems, a method of forming an inorganic thin film pattern on a metal substrate of the present invention is as follows.
(A) The substrate having a first region in which an organic thin film containing one compound selected from phthalate ester and paraffin is formed on the substrate, and a second region in which the organic thin film is not formed The process of preparing
(B) forming an inorganic thin film on the first region and the second region of the substrate; and (c) removing the inorganic thin film formed on the first region of the substrate;
Have
ここで、無機物とは、金属、半導体、それらの酸化物、窒化物などである。望ましくは、半導体またはその酸化物である。より望ましくは、SiまたはSi酸化物である。 Here, the inorganic substance is a metal, a semiconductor, an oxide or a nitride thereof. Desirably, it is a semiconductor or an oxide thereof. More preferably, it is Si or Si oxide.
また、フタル酸エステルとしては、DEHP、DIDP,DINP、DBPなどがある。 Examples of the phthalic acid ester include DEHP, DIDP, DINP, DBP and the like.
また、本発明のリチウムイオン電池用電極の製造方法は、
(a)集電体基板上に、フタル酸エステルおよびパラフィンから選択される1の化合物を含む有機物薄膜が形成されている第1領域と、前記有機物薄膜が形成されていない第2領域とを有する前記基板を準備する工程と、
(b)前記基板の前記第1領域および前記第2領域上に、活物質薄膜を形成する工程と、(c)前記基板の第1領域上に形成された活物質薄膜を除去する工程と、
を有する。
Moreover, the method for producing the electrode for a lithium ion battery of the present invention comprises:
(A) having a first region where an organic thin film containing one compound selected from phthalate ester and paraffin is formed on a current collector substrate, and a second region where the organic thin film is not formed Preparing the substrate;
(B) forming an active material thin film on the first region and the second region of the substrate; and (c) removing the active material thin film formed on the first region of the substrate;
Have
本発明の金属基板上に無機物薄膜パターンを形成する方法によれば、無機物薄膜を汚染しないで、無機物薄膜パターンを形成することができる。 According to the method for forming an inorganic thin film pattern on the metal substrate of the present invention, the inorganic thin film pattern can be formed without contaminating the inorganic thin film.
本発明のリチウム二次電池用電極の製造方法によれば、活物質膜に対して汚染の無い方法でパターニングされた活物質膜を形成することができる。したがって、リチウム二次電池のサイクル特性に悪影響を与えることなく、捲回型および積層型などのリチウム二次電池に用いる集電体露出部(端子接合部)を有する電極が提供できる。 According to the method for manufacturing an electrode for a lithium secondary battery of the present invention, it is possible to form an active material film patterned by a method that does not contaminate the active material film. Therefore, it is possible to provide an electrode having a current collector exposed portion (terminal junction portion) used for a wound type or stacked type lithium secondary battery without adversely affecting the cycle characteristics of the lithium secondary battery.
以下本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
なお、以下では、無機物薄膜パターンの製造方法の例として、金属基板として集電体基板、無機物薄膜として活物質薄膜を用い、リチウム二次電池用電極を製造する場合について、説明する。 In the following, as an example of a method for producing an inorganic thin film pattern, a case where a current collector substrate is used as a metal substrate and an active material thin film is used as an inorganic thin film to produce an electrode for a lithium secondary battery will be described.
(実施の形態1)
図1は、本発明のリチウム二次電池用電極の製造プロセスフロー図である。図1に沿って以下に各工程について説明する。
(Embodiment 1)
FIG. 1 is a manufacturing process flow diagram of an electrode for a lithium secondary battery of the present invention. Each step will be described below with reference to FIG.
<有機物被覆工程1>
集電体箔2上に有機物を被覆する方法として、真空蒸着法、あるいは大気圧下での有機物蒸気への暴露による方法がある。図2の(A)に示すチャンバー1内構成は、真空蒸着法により有機物を被覆する装置の概要図である。図2の(A)に示すように、チャンバー1内に集電体箔2を巻いた巻き出しロール3、および複数の補助ロール4、5、6、マスク7、蒸発源を配置する。チャンバー1下方には真空配管8をつなぎ、油拡散ポンプ9および油回転ポンプ10によって1E−2Paの真空度まで真空排気する。蒸発源は、モリブデン製のボート11に有機物12を入れて構成し、ボート11は抵抗加熱法で加熱する。蒸発源加熱条件は水晶振動子膜厚計(図示せず)で蒸発レートを測定しながら制御する。有機物12にはフタル酸エステルが望ましい。ここでは、フタル酸エステルの中でもDEHP(フタル酸ジエチルヘキシル Diethylhexyl Phthalate)を用いた。DEHPは大気圧(約1.0E+5Pa)で沸点370℃であり、1.0E−2Paの真空度で沸点100℃以下の有機物である。集電体箔2は、1cm/分の速度で巻き出しロール3から巻き出し、補助ロール4に沿って移動し、ステンレス製のマスク7の開口領域を通過する際に有機物を形成し、補助ロール5、6に沿って移動して図2の(B)に示す部分に移動する。
<
As a method for coating the
集電体箔2上に有機物12が存在することは発生ガス分析(EGA−MS)で検出可能である。集電体箔2上に被覆した有機物12は、分析の結果、真空中で長時間経過しても安定に存在できることが確認できた。一方、有機物12を被覆した集電体箔2を、加熱し重量変化を測定する熱天秤(TG)により分析すると重量変化は検出限界以下であった。これらの結果から、有機物12は単分子膜あるいはそれに近い状態であり、物理的あるいは化学的結合により表面吸着していると推測している。
The presence of the
有機物12の膜厚は単分子膜あるいはそれに近い厚みが好ましいと推測している。理由は、この膜厚で充分に活物質膜が除去できること、および有機物膜厚が厚ければ後工程である活物質形成工程において有機物が周辺の有機物除去部に再付着し密着性を低下する懸念があるためである。
It is estimated that the film thickness of the
<加熱工程1>
集電体箔2を加熱する方法として、ハロゲンランプによる加熱、あるいは赤外線ヒータによる加熱がある。図2の(B)に示すチャンバー1内構成は、ハロゲンランプ18により集電体箔2を加熱する装置の概要図である。図2の(B)に示すように、チャンバー1内には複数の補助ロール13、14、15、16、マスク17、ハロゲンランプ18、マスク駆動ロール91、マスク補助ロール92、93、94を配置する。チャンバー1(B)下方には真空配管19をつなぎ、油拡散ポンプ20および油回転ポンプ21によって真空排気する。チャンバー1(B)下方の集電体箔2と向き合う場所にハロゲンランプ18を配置し、集電体箔2を加熱する。
<
As a method of heating the
集電体箔2は補助ロール13、14、15、16に沿って1cm/分の速度で移動し図2のチャンバー(C)に移動する。マスク17はマスク駆動ロール91、マスク補助ロール92、93、94に沿って1cm/分の速度で移動する。集電体箔2とマスク17の移動速度を同じくすることで、集電体箔2の特定位置を継続的にマスク17で遮蔽できる。図6はマスク17の概要図である。マスク17は長尺板に長方形の開口部を有した構造である。集電体箔2が補助ロール14と15との間にある時に、マスク17により遮蔽されずに透過したハロゲンランプ18の光により加熱され、所定の部分を除いて有機物を除去する。集電体箔2を被覆した有機物を除去するためには、加熱温度は300℃以上が必要である。加熱により揮発した有機物は速やかに排気される。
The
集電体箔2が銅箔などクロメート処理等の表面酸化防止層を持つ箔の場合には、集電体箔2を500℃以上の温度で加熱すると集電体箔2の酸化および表面酸化層の変質がみられるので、加熱温度は500℃以下が望ましい。
In the case where the
マスク17は固定してあってもよく、マスク17を固定する場合は、集電体箔2の移動を止める機構を設ければよい。図3は、マスク17を固定し、集電体箔2の移動を止める機構を有した集電体箔2を加熱する装置の概要図である。図3に示すように、チャンバー1(B)に1cm/分の速度で入った集電体箔2は、補助ロール101、102、103、104、105、106、107、14、15、108、109、110、111、112、113、114に沿って移動する。補助ロール101から114はそれぞれが図3に示す左右の方向に動く。
The
1cm/分の速度で入ってきた集電体箔2は、補助ロール101、103、105が右側に動き102、104、106が左側に動くことで、集電体箔2の移動(送り)を蓄積し、補助ロール14から15の間を移動する集電体箔2は停止する。この時、補助ロール109、111、113が左側に動き110、112、114が右側に動くことで、蓄積した集電体箔2の移動(送り)を放出し、集電体箔2は1cm/分の速度でチャンバー1(B)から出ていく。
The
1cm/分の速度で入ってきた集電体箔2は、補助ロール101、103、105が左側に動き102、104、106が右側に動くことで、蓄積した集電体箔2の移動(送り)を放出し、補助ロール14から15の間を25cm/分の速度で移動する。この時、補助ロール109、111、113が右側に動き110、112、114が左側に動くことで、集電体箔2の移動(送り)を蓄積し、集電体箔2は1cm/分の速度でチャンバー1(B)から出ていく。
The
<活物質形成工程1>
集電体箔2上に活物質膜39を形成する方法として、真空蒸着法、スパッタ法がある。図2の(C)に示すチャンバー1内構成は、真空蒸着法により活物質膜39を形成する装置の概要図である。図2の(C)に示すように、チャンバー1内には複数の補助ロール22、23、24、27、キャンロール25、マスク26、蒸発源、巻き取りロール27、
酸素ノズル28を配置する。蒸発源は、カーボン製の坩堝29に蒸発材料30を入れることで構成し、水冷した銅ハース31内に配置する。蒸発源は電子ビーム(図示せず)により加熱し、蒸発材料30にはSiを用いることが望ましい。チャンバー1(C)下方には真空配管32をつなぎ、油拡散ポンプ33および油回転ポンプ34によって真空排気する。集電体箔2は補助ロール22、23、キャンロール25に沿って移動し、集電体箔2がマスク26の開口部を移動する間に集電体箔2上に活物質膜39を形成する。蒸着する際には、電極設計上の必要に応じて、酸素ガスボンベ35からマスフローコントローラ36で流量を制御し、酸素ノズル28からO2ガスをチャンバー1内に導入することで反応性蒸着を行い、活物質膜39としてSiOxを形成する。活物質膜39を形成した集電体箔2は補助ロール24に沿って移動し、最後に巻き取りロール27に巻き取る。
<Active
As a method of forming the
An
なお、蒸発材料にSnを用い、活物質膜39としてSnOxを形成しても構わない。
Note that Sn may be used as the evaporation material, and SnOx may be formed as the
<有機物被覆工程2、加熱工程2、活物質形成工程2>
集電体箔2両面に活物質膜39を形成するために、片面に活物質膜39を形成した集電体箔2はチャンバー1を開け取出し、巻き内と巻き外とを巻き換え、巻き出しロール3に取り付ける。その後、同様にして有機物被覆工程1、加熱工程1、活物質形成工程1の順に行う。
<Organic
In order to form the
<活物質除去工程>
集電体箔2上の活物質膜39を除去する方法の一例として、テープを貼り付け引き剥がす方法がある。図4(a)に示すように、活物質膜39を形成した集電体箔2を200mm×50mmの大きさに切断し、電極37とする。加熱工程および加熱工程2において、有機物を残し、その上に活物質膜39を形成した部位(図4(a)に示す右側50mm×10mm)に50mm×10mmの大きさでテープを貼り付け、貼り付けた周囲を押さえテープを引き剥がすと、図4(b)に示すように、活物質膜39を除去した電極37が得られる。テープにはシリコーン系粘着剤、アクリル系粘着剤などのテープが使用できる。
<Active material removal process>
As an example of a method for removing the
<端子接合工程>
電極37に端子38を接合する方法として、超音波溶接法やスポット溶接法がある。超音波溶接法の場合、電極37の活物質膜39を剥がした部位に端子38を重ねて、超音波溶接装置のヘッドで押さえて超音波振動を加えることで電極37と端子38を接合できる。スポット溶接法の場合、電極37の活物質膜39を剥がした部位に端子38を重ねて、スポット溶接装置の電極間に挿入し、電極で挟み込みながら電流を流すことで電極37と端子38を接合できる。
<Terminal joining process>
As a method for joining the terminal 38 to the electrode 37, there are an ultrasonic welding method and a spot welding method. In the case of the ultrasonic welding method, the electrode 37 and the terminal 38 can be joined by superimposing the terminal 38 on the part where the
(端子接合工程以降の工程)
上記の工程により得られた端子38の付いた電極37は、それが負極の場合、セパレータ42を介して正極40と対向するように捲回または積層することで、捲回型や積層型電池の電極群50を構成できる。電極群50は電解質と共に電池缶47に収容する。
(Process after terminal joining process)
When the electrode 37 with the terminal 38 obtained by the above process is a negative electrode, the electrode 37 is wound or laminated so as to face the
電解質は、溶媒とこれに溶解する溶質を含む。例えばリチウム二次電池の電解質には、溶媒として、エチレンカーボネートなどの環状カーボネート類とジメチルカーボネートなどの鎖状カーボネート類との混合溶媒が好ましく用いられ、溶質として、6フッ化リン酸リチウム、4フッ化ホウ酸リチウムなどが好ましく用いられる。リチウム二次電池の正極40は、活物質として、LiCoO2、LiNiO2、LiMn2O4などを含むことが好ましい。
The electrolyte includes a solvent and a solute that dissolves in the solvent. For example, in the electrolyte of a lithium secondary battery, a mixed solvent of a cyclic carbonate such as ethylene carbonate and a chain carbonate such as dimethyl carbonate is preferably used as a solvent, and lithium hexafluorophosphate, 4 fluorine as a solute. Lithium borate and the like are preferably used. The
捲回型リチウム二次電池の構造の一例について、図面を参照しながら説明する。 An example of the structure of a wound lithium secondary battery will be described with reference to the drawings.
図5は、本発明に係る捲回型リチウム二次電池の概略断面図である。図6において、帯状の正極40と電極37からなる負極41とは、それらの間に配置された、両電極よりも幅広な帯状のセパレータ42とともに捲回され、電極群50を形成している。正極40にはアルミニウムなどからなる正極端子43が接続され、その一端は周縁にポリプロピレンなどからなる絶縁パッキン49が配された封口板48に接続されている。負極41にはニッケルなどからなる負極端子44が接続され、その一端は電極群50を収容する電池缶47に接続されている。電極群50の上下には、それぞれ上部絶縁リング45および下部絶縁リング46が配されている。電極群50には、リチウムイオン伝導性を有する電解質(図示せず)が含浸されている。電池缶47の開口は、封口板48で塞がれている。
FIG. 5 is a schematic cross-sectional view of a wound lithium secondary battery according to the present invention. In FIG. 6, a strip-shaped
この他にも、扁平型および角形等の様々な形状の電池が製造可能であり、高容量で優れた電池を得ることができる。 In addition, batteries having various shapes such as a flat type and a square can be manufactured, and an excellent battery having a high capacity can be obtained.
本発明の実施の形態1において使用する有機物は、25℃、1E−2Paの真空度で集電体箔2上に残留し、集電体箔2と活物質との密着を阻害する材料であればよく、前記DEHPの他に、DIDP(フタル酸ジイソデシル Diisodecyl Phthalate)、DINP(フタル酸ジイソノニル Diisononyl Phthalate)、DBP(フタル酸ジブチル Dibutyl Phthalate)を用いることができる。他に、ミネラルオイルなどのパラフィン(炭素数が15以上のアルカン(CnH2n+2で表される鎖式飽和炭化水素))を用いることができる。
The organic substance used in the first embodiment of the present invention is a material that remains on the
本発明の実施の形態1において使用する集電体箔2は、活物質膜39との密着性を高くするために、表面粗さRaは0.5μm以上3.0μm以下が適している。更に、1.5μm以上2.5μm以下が望ましく、この範囲であれば、高い密着性を得ることができる。
The
次に本発明を実施例に基づいて具体的に説明するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。 EXAMPLES Next, although this invention is demonstrated concretely based on an Example, this invention is not limited to a following example.
(実施例)
以下、リチウム二次電池用電極の製造方法を具体的に説明する。
(Example)
Hereinafter, the manufacturing method of the electrode for lithium secondary batteries is demonstrated concretely.
チャンバー1(A)内を1E−2Paの真空度まで真空引きし、集電体箔2として古河サーキットフォイル(株)製の粗化銅箔(表面粗さRa=2μm、厚み35μm)上に、有機物としてDEHPを抵抗加熱法により真空蒸着することで有機物被覆を行った。
The inside of the chamber 1 (A) is evacuated to a vacuum degree of 1E-2 Pa, and on the roughened copper foil (surface roughness Ra = 2 μm,
有機物を被覆した集電体箔2をハロゲンランプ18により加熱した。加熱条件は、別途、集電体箔2に熱電対を取付け加熱時の温度が350℃になるハロゲンランプ18の出力条件を見出し、一定とした。加熱の際に、集電体箔2の一部を遮蔽するようにステンレス製マスク17を配置しハロゲンランプ18で加熱した。
The
粗化銅箔上のDEHP有無の検出は、別途、熱抽出ガスクロマトグラフィー質量分析法を用いて行った。DEHPを被覆した粗化銅箔を、1E−2Paの真空度で、温度を変えて加熱したサンプルを作製し、切り出して熱抽出ガスクロマトグラフィー質量分析法を行った。その結果、100℃、200℃ではDEHPを検出し、300℃以上では検出されなかった。DEHPの沸点は、1E−2Paの真空度で100℃以下であるが、沸点程度の加熱では除去できなかった。おそらく、銅箔表面に物理的あるいは化学的に吸着しており、沸点程度の加熱ではほとんど脱離できないと推測される。吸着のエネルギーを上回るまで加熱する必要があると考えられる。 The detection of the presence or absence of DEHP on the roughened copper foil was separately performed using a heat extraction gas chromatography mass spectrometry method. A sample obtained by heating a roughened copper foil coated with DEHP at a vacuum degree of 1E-2 Pa at different temperatures was prepared, cut out, and subjected to thermal extraction gas chromatography mass spectrometry. As a result, DEHP was detected at 100 ° C. and 200 ° C., but not detected at 300 ° C. or higher. The boiling point of DEHP is 100 ° C. or less at a degree of vacuum of 1E-2 Pa, but could not be removed by heating at the boiling point. Presumably, it is physically or chemically adsorbed on the surface of the copper foil, and it is presumed that it can hardly be desorbed by heating at the boiling point. It is thought that it is necessary to heat until it exceeds the energy of adsorption.
図2に示すチャンバー(C)で、集電体箔2は1cm/分の速度で補助ロール22、23、キャンロール25、補助ロール24に沿って移動し、巻き取りロール27に巻き取った。高純度化学(株)製のSi(純度6N)を蒸発材料30に用い、カーボン製の坩堝29に入れ、坩堝29を銅ハース31内に配置することで冷却しながら、電子ビーム(図示せず)で加熱した。電子ビームの出力は加速電圧−13kV、エミッション電流1Aの条件で行った。酸素を100sccm酸素ノズル28から終電体箔2に吹き付ける向きで導入した。集電体箔2がマスク26開口部を通過する際に、集電体箔2上にSiとOが飛来し、活物質膜39としてSiOx膜が形成された。
In the chamber (C) shown in FIG. 2, the
得られたSiOx膜厚は約20μmであった。集電体箔2上に形成したSiOx膜を、Si量はICP発光分光分析で分析し、O量はJIS Z2613 赤外線吸収法で分析した結果、xを表すO/Siのモル比は0.6であった。
The obtained SiOx film thickness was about 20 μm. The SiOx film formed on the
SiOx膜を形成した集電体箔2を、図5(a)に示すように50mm×200mmの大きさに切断し、極板37とした。極板37端部の、あらかじめDEHPを残してSiOx膜を成膜した部位に、日東電工(株)製のノーメックス粘着テープNo.403FP(シリコーン系粘着剤)を貼り付けた。充分に接着してから、テープ周囲を押さえ、引き剥がすとSiOx膜がきれいに剥がれた。極板37の反対面を同様にして、SiOx膜を引き剥がした。
The
電極37のSiOx膜を剥がした部分、およびテープを付着した引き剥がしたSiOx膜部分を、SEMにより観察した結果、剥がれた場所は集電体箔2とSiOx膜の界面であることが分かった。界面部分にDEHPが残存している可能性はあるが、元々単分子膜程度の厚みであり量が少ないので検出は困難である。
As a result of observing the part of the electrode 37 where the SiOx film was peeled off and the part of the SiOx film which was peeled off with the tape attached thereto by SEM, it was found that the peeled place was the interface between the
DEHPを残してSiOx膜を形成した場所から切り出したサンプルと、DEHPを除去した後にSiOx膜を形成した場所から切り出したサンプルとを用いて、集電体箔2とSiOx膜との界面の密着性を評価した。DEHPを残してSiOx膜を形成したサンプルおよびDEHPを除去した後にSiOx膜を形成したサンプルのSiOx膜上に、φ2mmの金属円柱にエポキシ接着剤を塗布した測定子を接着し、充分に硬化させてから引張試験機で破断するまで引張を行った。その結果、DEHPを残してSiOx膜を形成したサンプルは10kgf/cm2で銅箔とSiOx膜の界面で剥がれ、DEHPを除去した後にSiOx膜を形成したサンプルは35kgf/cm2でエポキシ接着剤が破断した。したがって、銅箔とSiOx膜界面の密着力は、DEHPを残してSiOx膜を形成したサンプルが10kgf/cm2であり、DEHPを除去した後にSiOx膜を形成したサンプルは35kgf/cm2以上であった。
Adhesiveness of the interface between the
極板37の集電体箔2露出部にニッケル製の端子38を重ねて、超音波溶接法で極板37と端子38との接合を試みた結果、容易に接合することができた。極板37と端子38との接合強度を、端子を引っ張ることで測定した結果、平均12Nの引張強度があった。したがって、接合強度は充分であった。
As a result of attempting to join the electrode plate 37 and the terminal 38 by an ultrasonic welding method by superimposing the nickel-made terminal 38 on the exposed portion of the
本発明のリチウム二次電池用電極の製造方法は、高容量である活物質材料を用いたリチウム二次電池用電極の製造方法として特に有用である。形状については特に限定されず、捲回型や積層型など端子を用いるリチウム二次電池に適用することができる。 The method for producing an electrode for a lithium secondary battery of the present invention is particularly useful as a method for producing an electrode for a lithium secondary battery using an active material having a high capacity. The shape is not particularly limited, and can be applied to a lithium secondary battery using terminals such as a wound type and a laminated type.
1 真空チャンバー
2 集電体箔
3 巻き出しロール
4 補助ロール
5 補助ロール
6 補助ロール
7 マスク
8 真空配管
9 油拡散ポンプ
10 油回転ポンプ
11 ボート
12 有機物
13 補助ロール
14 補助ロール
15 補助ロール
16 補助ロール
17 マスク
18 ハロゲンランプ
19 真空配管
20 油拡散ポンプ
21 油回転ポンプ
22 補助ロール
23 補助ロール
24 補助ロール
25 キャンロール
26 マスク
27 巻き取りロール
28 酸素ノズル
29 坩堝
30 蒸発材料
31 銅ハース
32 真空配管
33 油拡散ポンプ
34 油回転ポンプ
35 酸素ガスボンベ
36 マスフローコントローラ
37 電極
38 端子
39 活物質膜
40 正極
41 負極
42 セパレータ
43 正極端子
44 負極端子
45 上部絶縁リング
46 下部絶縁リング
47 電池缶
48 封口板
49 絶縁パッキン
50 電極群
91 マスク駆動ロール
92 マスク補助ロール
93 マスク補助ロール
94 マスク補助ロール
101 補助ロール
102 補助ロール
103 補助ロール
104 補助ロール
105 補助ロール
106 補助ロール
107 補助ロール
108 補助ロール
109 補助ロール
110 補助ロール
111 補助ロール
112 補助ロール
113 補助ロール
114 補助ロール
DESCRIPTION OF
Claims (12)
(a)前記基板上に、フタル酸エステルおよびパラフィンから選択される1の化合物を含む有機物薄膜が形成されている第1領域と、前記有機物薄膜が形成されていない第2領域とを有する前記基板を準備する工程と、
(b)前記基板の前記第1領域および前記第2領域上に、無機物薄膜を形成する工程と、(c)前記基板の第1領域上に形成された無機物薄膜を除去する工程と、
を有する金属基板上に無機物薄膜パターンを形成する方法。 A method of forming an inorganic thin film pattern on a metal substrate,
(A) The substrate having a first region in which an organic thin film containing one compound selected from phthalate ester and paraffin is formed on the substrate, and a second region in which the organic thin film is not formed The process of preparing
(B) forming an inorganic thin film on the first region and the second region of the substrate; and (c) removing the inorganic thin film formed on the first region of the substrate;
Forming an inorganic thin film pattern on a metal substrate having
(a1)前記基板上の第1領域および第2領域に、前記有機物薄膜を形成する工程と、
(a2)前記基板上の第2領域を加熱することにより、前記有機物薄膜を除去する工程と、を有する金属基板上に無機物薄膜パターンを形成する方法。 The step (a)
(A1) forming the organic thin film in the first region and the second region on the substrate;
(A2) A method of forming an inorganic thin film pattern on a metal substrate comprising: a step of removing the organic thin film by heating a second region on the substrate.
(a)集電体基板上に、フタル酸エステルおよびパラフィンから選択される1の化合物を含む有機物薄膜が形成されている第1領域と、前記有機物薄膜が形成されていない第2領域とを有する前記基板を準備する工程と、
(b)前記基板の前記第1領域および前記第2領域上に、活物質薄膜を形成する工程と、(c)前記基板の第1領域上に形成された活物質薄膜を除去する工程と、
を有するリチウム二次電池用電極の製造方法。 A method for producing an electrode for a lithium secondary battery, comprising:
(A) having a first region where an organic thin film containing one compound selected from phthalate ester and paraffin is formed on a current collector substrate, and a second region where the organic thin film is not formed Preparing the substrate;
(B) forming an active material thin film on the first region and the second region of the substrate; and (c) removing the active material thin film formed on the first region of the substrate;
The manufacturing method of the electrode for lithium secondary batteries which has this.
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JP2022086814A (en) * | 2020-11-30 | 2022-06-09 | Apb株式会社 | Manufacturing apparatus for electrode for battery |
WO2022210966A1 (en) * | 2021-03-31 | 2022-10-06 | Apb株式会社 | Battery electrode manufacturing device |
-
2008
- 2008-04-24 JP JP2008113555A patent/JP2009266526A/en active Pending
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