JP2011222672A - Perforated conductive foil and method for producing the same - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To produce a perforated conductive foil which is used in place of a perforated copper foil, i.e. a collector for the negative electrode of a lithium ion capacitor, and exhibits electrical characteristics comparable to those of the perforated copper foil and yet much more lighter and economical than the perforated copper foil.SOLUTION: An aluminum foil 50 is subjected to chemical etching or electrolytic etching to obtain an aluminum foil 51 in which many through holes 52 are formed while being scattered. A plurality of layers of different kinds of metal film 60 consisting of materials different from the aluminum foil are laminated on a surface of the perforated aluminum foil 51 thus obtained. The different kinds of metal film 60 are a substitution layer 61 consisting of Zn or a Zn alloy, a resistive layer 62 consisting of Ni or a Ni alloy, and an electroplated Cu layer 63 sequentially from inside.

Description

本発明は、多数の微細な貫通孔が分散して形成されたアルミニウム箔からなる母材の最表面にCuを被覆した複層構造の孔あき導電箔に関し、リチウムイオンキャパシタにおける負極集電体に適した孔あき導電箔及びその製造方法に関する。   The present invention relates to a multi-layer perforated conductive foil in which Cu is coated on the outermost surface of a base material made of an aluminum foil formed by dispersing a number of fine through-holes, and is used as a negative electrode current collector in a lithium ion capacitor. The present invention relates to a suitable perforated conductive foil and a method for producing the same.

小型で軽量、且つエネルギー密度が高く、更に繰り返し充放電が可能なリチウムイオン二次電池や電気二重層キャパシタなどの電気化学素子は、その特性を活かして急速に需要を拡大している。リチウムイオン二次電池は、エネルギー密度が比較的大きいことから携帯電話やノート型パーソナルコンピュータなどの分野で利用され、電気二重層キャパシタはパソコン等のメモリバックアップ小型電源として利用されている。又、電気二重層キャパシタは急速充放電特性に優れることから、繰り返しの充放電が必要なショベル、クレーンなどの建設機械での使用が本格化してきている。   Electrochemical elements such as lithium ion secondary batteries and electric double layer capacitors that are small and light, have high energy density, and can be repeatedly charged and discharged are rapidly expanding their demands by utilizing their characteristics. Lithium ion secondary batteries have a relatively high energy density and are therefore used in fields such as mobile phones and notebook personal computers. Electric double layer capacitors are used as memory backup compact power sources for personal computers and the like. In addition, since electric double layer capacitors are excellent in rapid charge / discharge characteristics, their use in construction machines such as excavators and cranes that require repeated charge / discharge has become full-scale.

一方で、電気二重層キャパシタのエネルギー密度は3〜4Wh/l程度で、リチウムイオン二次電池に比べて二桁程度小さい。このため、高いエネルギー密度と充放電速度の両立を目指し、正極、負極の2つの電極のうち、負極にリチウムイオン電池を、正極に電気二重層キャパシタを組み合わせたリチウムイオンキャパシタの開発が進められている。このリチウムイオンキャパシタは、安全性、高容量及び急速充放電を兼ね備えており、新しい電気化学素子として大いに期待されている。しかしながら、まだ一般に広く使用されるには至っていない。その理由の一つが次に説明するプレドーピングである。   On the other hand, the energy density of the electric double layer capacitor is about 3 to 4 Wh / l, which is about two orders of magnitude smaller than that of the lithium ion secondary battery. For this reason, with the aim of achieving both high energy density and charge / discharge speed, the development of a lithium ion capacitor that combines a lithium ion battery for the negative electrode and an electric double layer capacitor for the positive electrode out of the positive electrode and the negative electrode has been promoted. Yes. This lithium ion capacitor combines safety, high capacity, and rapid charge / discharge, and is highly expected as a new electrochemical device. However, it has not yet been widely used in general. One of the reasons is pre-doping described below.

リチウムイオン二次電池、電気二重層キャパシタ及びリチウムイオンキャパシタの関係を図3に示し、リチウムイオンキャパシタの基本構造を図4に模式的に示す。また、リチウムイオンキャパシタにおける単セルの概念図を図5に示す。   FIG. 3 shows the relationship between the lithium ion secondary battery, the electric double layer capacitor, and the lithium ion capacitor, and FIG. 4 schematically shows the basic structure of the lithium ion capacitor. Moreover, the conceptual diagram of the single cell in a lithium ion capacitor is shown in FIG.

リチウムイオンキャパシタの基本構造は、図3に示すように、正極に電気二重層キャパシタの正極を使用し、負極にリチウムイオン二次電池の負極を用いたものであり、より具体的には、図4に示すように、それらの正極10と負極20とがセパレータ30を介して巻回、又は交互に積層された積層構造となっている。以下、前者を巻回積層構造、後者の平面型薄膜積層タイプを平面積層構造と称す。電気二重層キャパシタの正極に対応する正極10は、アルミニウム箔からなる集電体11の表面に正極活物質12として活性炭などを被覆したものが一般的である。リチウムイオン二次電池の負極に対応する負極20は、銅箔からなる集電体21の表面に負極活物質22としてカーボンなどを被覆したものが一般的である。   As shown in FIG. 3, the basic structure of the lithium ion capacitor uses a positive electrode of an electric double layer capacitor as a positive electrode and a negative electrode of a lithium ion secondary battery as a negative electrode. As shown in FIG. 4, the positive electrode 10 and the negative electrode 20 are wound via a separator 30 or have a laminated structure in which they are alternately laminated. Hereinafter, the former is referred to as a wound laminated structure, and the latter planar thin film laminated type is referred to as a planar laminated structure. The positive electrode 10 corresponding to the positive electrode of the electric double layer capacitor is generally obtained by coating the surface of a current collector 11 made of aluminum foil with activated carbon or the like as the positive electrode active material 12. Generally, the negative electrode 20 corresponding to the negative electrode of the lithium ion secondary battery is obtained by coating the surface of a current collector 21 made of copper foil with carbon or the like as the negative electrode active material 22.

このようなリチウムイオンキャパシタでは、高性能を得るために、出荷前の最終段階で予めリチウム箔などのリチウム供給源40から負極活物質22中へリチウムイオンをドーピングする必要がある。この操作がいわゆるプレドーピングであるが、その処理には長時間を要し、負極活物質22に均一にドーピングすることも困難であり、このようなプレドーピング上の問題がリチウムイオンキャパシタの実用化を阻害する一因となっている。   In such a lithium ion capacitor, in order to obtain high performance, it is necessary to dope lithium ions into the negative electrode active material 22 from the lithium supply source 40 such as lithium foil in advance in the final stage before shipment. This operation is so-called pre-doping, but the process takes a long time, and it is difficult to uniformly dope the negative electrode active material 22, and this pre-doping problem is the practical application of the lithium ion capacitor. This is one of the factors that inhibit

リチウムイオンキャパシタにおけるプレドーピングの問題を解決するための対策としては、集電体11,21に多数の微細な貫通孔を形成する方法が一般的である(特許文献1)。多数の微細な貫通孔が形成された孔あき集電体11,21を正極10及び負極20に用いたリチウムイオンキャパシタでは、プレドーピング時にリチウム供給源40から供給されたリチウムイオンが集電体11,21に遮断されることなく、正極10及び負極20を通過することができる。したがって、正極10と負極20とがセパレータ30を介して巻回された巻回積層構造のリチウムイオンキャパシタであっても、平面積層構造のリチウムイオンキャパシタであっても、リチウム供給源40から離れた場所にある負極20にもリチウムイオンをドーピングすることができる。   As a countermeasure for solving the pre-doping problem in the lithium ion capacitor, a method of forming a large number of fine through holes in the current collectors 11 and 21 is generally used (Patent Document 1). In the lithium ion capacitor using the perforated current collectors 11 and 21 having a large number of fine through holes as the positive electrode 10 and the negative electrode 20, the lithium ions supplied from the lithium supply source 40 during pre-doping are the current collector 11. , 21 can pass through the positive electrode 10 and the negative electrode 20. Therefore, even if the positive electrode 10 and the negative electrode 20 are wound laminated structure lithium ion capacitors wound through the separator 30 or planar laminated structure lithium ion capacitors, they are separated from the lithium supply source 40. The negative electrode 20 at the place can also be doped with lithium ions.

しかしながら、負極20の集電体21に貫通孔を形成することに伴う次のような問題が、リチウムイオンキャパシタの実用化、一般化を阻害する一因になっている。すなわち、負極20の集電体21には前述したとおり銅箔が使用される。銅箔に多数の貫通孔を形成する方法としては、例えば金属箔に千鳥配列の切れ目を入れ、この切れ目を押し広げて網目を形成するエキスパンドメタル方式や、針の往復運動により孔を開けるパンチング方式、表面上に多数の針を立てたロールに沿って金属箔を通過させることにより孔を開ける回転ロールパンチング方式などの機械的方法が一般的であるが、エキスパンドメタル方式では貫通孔を形成した後の銅箔の平坦性に問題があり、パンチング方式では貫通孔の周囲にバリが発生することから同様に平坦性に問題がある。   However, the following problems associated with forming through holes in the current collector 21 of the negative electrode 20 contribute to hindering the practical use and generalization of lithium ion capacitors. That is, the copper foil is used for the current collector 21 of the negative electrode 20 as described above. As a method of forming a large number of through-holes in copper foil, for example, an expanded metal method in which a staggered array of cuts is made in a metal foil, and this cut is expanded to form a mesh, or a punching method in which holes are opened by reciprocating movement of a needle A mechanical method such as a rotating roll punching method that opens a hole by passing a metal foil along a roll with a large number of needles on the surface is common, but in the expanded metal method, after forming a through hole There is a problem in the flatness of the copper foil, and in the punching method, there is a problem in the flatness because burrs are generated around the through hole.

更に、このような機械的方法では、銅箔に相応の機械的強度が必要であるため、金属箔の厚みを薄くするのが困難であり、軽量化が阻害される。プレス加工やロール加工でバリを除去することも行われているが、金属箔の厚みを薄くすると、加工でしわなどが生じるので、厚みが薄い場合は適用が困難である。   Further, in such a mechanical method, since the copper foil needs to have a corresponding mechanical strength, it is difficult to reduce the thickness of the metal foil, and the weight reduction is hindered. Although burrs are also removed by press working or roll processing, if the thickness of the metal foil is reduced, wrinkles and the like are generated in the processing, so that application is difficult when the thickness is thin.

このような問題のため、機械的方法ではない化学的方法で貫通孔を形成することが特許文献2により提案されている。この方法は、金属箔の一方の表面上に接着層を介して合成樹脂層を付着させる工程、金属箔の他方の表面上に所定パターンのレジスト層を形成する工程、他方の表面上に形成されたレジスト層をマスクとして用いてエッチングすることにより、他方の表面の側から金属箔に複数の貫通孔を形成する工程、貫通孔を形成した後、金属箔から合成樹脂層及びと接着層を剥離する工程、合成樹脂層と接着層とを剥離した後、レジスト層を除去する工程からなる。   Due to such problems, Patent Document 2 proposes forming through holes by a chemical method that is not a mechanical method. This method includes a step of attaching a synthetic resin layer on one surface of a metal foil via an adhesive layer, a step of forming a resist layer having a predetermined pattern on the other surface of the metal foil, and forming on the other surface. Etching the resist layer as a mask to form a plurality of through holes in the metal foil from the other surface side, forming the through holes, and then peeling the synthetic resin layer and the adhesive layer from the metal foil And a step of removing the resist layer after peeling the synthetic resin layer and the adhesive layer.

ケミカルエッチングによる化学的方法は、機械的打ち抜き法によるバリや返りがでない点で優れた方法であると考えられるが、工程数が多く、且つ複雑であるために、コスト高になる可能性がある。又、エッチングを防止するために積層したポリプロピレンフィルムを剥離する工程で、金属箔が薄いためにしわが発生する可能性があり、作業性に課題がある。   The chemical method by chemical etching is considered to be an excellent method in that there is no burr or return by the mechanical punching method, but the number of steps is complicated and the cost may increase. . Further, in the process of peeling the laminated polypropylene film to prevent etching, wrinkles may occur because the metal foil is thin, and there is a problem in workability.

ケミカルエッチングによる更に別の方法として、写真法を利用する技術が特許文献3及び特許文献4により提案されている。この方法は、銅箔の両面に光感応性樹脂を塗工し、片面に所定のネガフィルム及びポジフィルムを介して紫外線を露光する。続いて現像、金属箔のエッチング、レジスト除去を行うことで、貫通孔を有する金属箔を形成することができる。ネガフィルム及びポジフィルムの仕様変更によって貫通孔の孔径を調整できる点で優れた方法である。しかしながら、ケミカルエッチング法である以上、前述した特許文献2の方法と同様に工数が多く、経済性が悪い。   As still another method by chemical etching, Patent Document 3 and Patent Document 4 propose a technique using a photographic method. In this method, a photosensitive resin is applied on both sides of a copper foil, and ultraviolet rays are exposed on one side through a predetermined negative film and a positive film. Subsequently, by performing development, etching of the metal foil, and removal of the resist, a metal foil having a through hole can be formed. This is an excellent method in that the hole diameter of the through hole can be adjusted by changing the specifications of the negative film and the positive film. However, since the chemical etching method is used, the number of steps is large as in the method of Patent Document 2 described above, and the economic efficiency is poor.

近時の傾向として、電池容量増大等のために、正極部材、負極部材及びセパレータの積層数(巻回構造では巻回回数)が著しく増加しており、その結果として部材面積が増大し、これによる電池の大型化、重量増大及びコスト増が問題になる。このことはリチウムイオンキャパシタにおいても例外ではなく、このため正極部材、負極部材等について軽量で安価なものが求められている。   As a recent trend, the number of stacked positive electrode members, negative electrode members and separators (the number of windings in the winding structure) has increased remarkably due to an increase in battery capacity, and as a result, the member area has increased. As a result, the increase in size, weight, and cost of the battery are problematic. This is no exception in lithium ion capacitors, and therefore, there is a demand for light and inexpensive positive and negative electrode members.

特開平8−107048号公報Japanese Patent Laid-Open No. 8-1007048 特開2008−41511号公報JP 2008-41511 A 特開2000−294250号公報JP 2000-294250 A 特開平11−67217号公報Japanese Patent Laid-Open No. 11-67217

本発明は、リチウムイオンキャパシタの負極用集電体である孔あき銅箔に代えて使用して孔あき銅箔と遜色ない電気的特性を示し、しかも、その孔あき銅箔と比べて軽量で安価な孔あき導電箔及びその製造方法を提供することにある。   The present invention is used in place of a perforated copper foil which is a current collector for a negative electrode of a lithium ion capacitor and exhibits electrical characteristics comparable to a perforated copper foil, and is lighter than that perforated copper foil. An object is to provide an inexpensive perforated conductive foil and a method for producing the same.

リチウムイオンキャパシタの小型化、軽量化のために、本発明者らは電極部材、特に負極集電体に着目した。すなわち、リチウムイオンキャパシタにおける正極集電体は比重の小さいアルミニウムの孔あき箔であるのに対し、負極集電体は比重の大きい銅の孔あき箔である。これらの集電体においては薄厚化が進んでいるとは言え、一方では積層数(巻回積層構造では旋回数)が増加しているため、集電体の総面積も増加している。その結果、孔あき銅箔からなる負極集電体の占める重量比は依然として大きく、このことが負極集電体の軽量化を阻害する一因となっているのである。   In order to reduce the size and weight of the lithium ion capacitor, the present inventors have focused on electrode members, particularly the negative electrode current collector. That is, the positive electrode current collector in a lithium ion capacitor is a perforated foil of aluminum having a small specific gravity, whereas the negative electrode current collector is a perforated foil of copper having a large specific gravity. Although these current collectors are being made thinner, on the other hand, since the number of stacked layers (the number of turns in a wound laminated structure) is increasing, the total area of the current collectors is also increasing. As a result, the weight ratio of the negative electrode current collector made of perforated copper foil is still large, which is one factor that hinders the weight reduction of the negative electrode current collector.

そして、本発明者らは負極集電体の軽量化を実現するために、孔あきアルミニウム箔を母材とし、その表面に銅をコーティングした複層構造の孔あき導電箔の有効性について検討した。その結果、その複合構造の孔あき導電箔がリチウムイオンキャパシタにおける負極集電体として問題なく機能すること、アルミニウム母材を使用する分、軽量となることを確認した。その上、アルミニウム箔の表面への銅コーティングのコストを考慮してもなお、この複合孔あき導電箔は孔あき銅箔より安価となることを知見した。   In order to reduce the weight of the negative electrode current collector, the present inventors examined the effectiveness of a multi-layer perforated conductive foil having a perforated aluminum foil as a base material and coated with copper on the surface thereof. . As a result, it was confirmed that the perforated conductive foil of the composite structure functions without any problem as a negative electrode current collector in a lithium ion capacitor and that the aluminum base material is reduced in weight. Moreover, it has been found that this composite perforated conductive foil is less expensive than perforated copper foil, even considering the cost of copper coating on the surface of the aluminum foil.

すなわち、アルミニウム箔は銅箔より機械的強度が低く、厚みが小さい場合は機械的な孔あけ加工が難しくなる。このため、アルミニウム箔に対する孔あけ加工は化学的方法が主体となり、化学的方法としてはケミカルエッチングと電解エッチングとが周知である。電解エッチングは、孔あけをすべき金属箔を陽極に繋ぎ、カーボンを陰極に繋ぎ、酸性液中で通電を行う方法である。金属箔が選択的に溶解し、多数の微細な貫通孔が形成される。通電量や酸性液の温度、浸漬時間などを制御することで、貫通孔の孔径を調節することもできる。簡易でバリも生じない方法であるため、リチウムイオンキャパシタの陽極用集電体であるアルミニウム箔の孔あけ加工には使用されている。ただし、この電解エッチングは銅箔の孔あけ加工には使用できない。また、アルミニウム箔の孔あけ加工に使用する場合も、特殊で高価な素材箔が必要になる。   That is, the aluminum foil has a lower mechanical strength than the copper foil, and when the thickness is small, mechanical drilling is difficult. For this reason, a chemical method is mainly used for drilling the aluminum foil, and chemical etching and electrolytic etching are well known as chemical methods. Electrolytic etching is a method in which a metal foil to be drilled is connected to an anode, carbon is connected to a cathode, and electricity is supplied in an acidic solution. The metal foil is selectively dissolved, and a large number of fine through holes are formed. By controlling the energization amount, the temperature of the acidic liquid, the immersion time, etc., the hole diameter of the through hole can be adjusted. Since this method is simple and does not generate burrs, it is used for drilling aluminum foil, which is a current collector for an anode of a lithium ion capacitor. However, this electrolytic etching cannot be used for drilling copper foil. Moreover, when using it for the punching process of aluminum foil, special and expensive raw material foil is needed.

これに対し、ケミカルエッチングは、周知のとおり多くの工程を必要とするため電解エッチングより高コストとなるが、ケミカルエッチングに使用可能なアルミニウム箔は、電解エッチングに使用可能なアルミニウム箔と異なり、安価な汎用品でよいため、エッチングのトータルコストとしては、ケミカルエッチングの方が電解エッチングより若干高価となる程度である。   On the other hand, chemical etching requires many steps as is well known, so it is more expensive than electrolytic etching. However, aluminum foil that can be used for chemical etching is less expensive than aluminum foil that can be used for electrolytic etching. Therefore, the total cost of etching is slightly more expensive than chemical etching.

一方、材料コストは、アルミニウム箔の方が銅箔に比べて格段に安い。他方、アルミニウム箔の表面に対する銅コーティングのコストはケミカルエッチングのコストと同程度である。その結果、アルミニウム箔の表面への銅コーティングのコストを考慮してもなお、複合孔あき導電箔のトータルコストは孔あき銅箔のトータルコストより安価となるのである。   On the other hand, the material cost of aluminum foil is much lower than that of copper foil. On the other hand, the cost of the copper coating on the surface of the aluminum foil is comparable to the cost of chemical etching. As a result, even if the cost of copper coating on the surface of the aluminum foil is taken into consideration, the total cost of the composite perforated conductive foil is lower than the total cost of the perforated copper foil.

本発明の孔あき導電箔は、かかる知見を基礎として完成されたものであり、複数の貫通孔が分散して形成された孔あきアルミニウム箔の片面又は両面に、アルミニウム箔と異なる材質からなる1層又は複数層の異種金属膜が積層被覆され、異種金属膜における最表層の金属層がCuからなる積層構造を有することを構成上の特徴点としている。   The perforated conductive foil of the present invention has been completed on the basis of such knowledge, and is made of a material different from aluminum foil on one or both sides of a perforated aluminum foil formed by dispersing a plurality of through holes. A feature of the constitution is that a layer or a plurality of layers of dissimilar metal films are laminated and coated, and the outermost metal layer of the dissimilar metal film has a laminated structure made of Cu.

また、本発明の孔あき導電箔の製造方法は、アルミニウム箔に複数の貫通孔を分散して形成する工程と、孔あきアルミニウム箔の表面をZn又はZn合金により置換する工程と、Zn又はZn合金の置換膜上にNi又はNi合金を無電解めっきする工程と、Ni又はNi合金のめっき膜上にCuの電気めっきを行う工程とを含んでいる。   In addition, the method for producing a perforated conductive foil of the present invention includes a step of dispersing and forming a plurality of through holes in an aluminum foil, a step of replacing the surface of the perforated aluminum foil with Zn or a Zn alloy, and Zn or Zn. The method includes a step of electrolessly plating Ni or a Ni alloy on the replacement film of the alloy, and a step of electroplating Cu on the plating film of the Ni or Ni alloy.

本発明の孔あき導電箔及びその製造方法の基本概念を、従来の孔あき銅箔の場合と比較して図1に示す。なお、本発明の孔あき導電箔及びその製造方法において、アルミニウムは純アルミニウム又はアルミニウム合金の両方を意味する。   The basic concept of the perforated conductive foil of the present invention and the manufacturing method thereof is shown in FIG. 1 in comparison with the case of a conventional perforated copper foil. In the perforated conductive foil and the method for producing the same of the present invention, aluminum means both pure aluminum and an aluminum alloy.

孔あき銅箔の場合は、孔のない銅箔70からパンチング法やラス法、ケミカルエッチング法により孔あき銅箔71が製造されるが、それらの孔あけ法に関係なく材料コストが高く単位面積当たりの重量も大きい。これに対し、本発明の孔あき導電箔及びその製造方法の場合は、先ず孔のないアルミニウム箔50から孔あきアルミニウム箔51を作製し、その表面に、最表面がCuである1層又は複数層の異種金属膜60を積層被覆する。孔あきアルミニウム箔51の作製法としてはパンチング法やラス法も可能であるが、平坦性を考慮するとケミカルエッチングや電解エッチング法が好ましく、素材コスト、汎用性、孔仕様のコントロール容易性の点からはケミカルエッチングが好ましく、工数面からは電解エッチング法が好ましい。そして、その孔あきアルミニウム箔51の表面に、最表層がCuからなる1層又は複数層の異種金属膜60を積層被覆することにより、その積層型孔あき導電箔は、ケミカルエッチング法で作製された孔あき銅箔と電気化学的に同様の機能を奏すると共に、その孔あき銅箔より安価で軽量となる。   In the case of a perforated copper foil, a perforated copper foil 71 is manufactured from a copper foil 70 without a hole by a punching method, a lath method, or a chemical etching method. The weight per hit is also large. On the other hand, in the case of the perforated conductive foil and the manufacturing method thereof according to the present invention, a perforated aluminum foil 51 is first prepared from the aluminum foil 50 having no holes, and one or more layers whose outermost surface is Cu are formed on the surface. A different kind of metal film 60 is laminated and coated. A punching method or a lath method can be used as a method for producing the perforated aluminum foil 51. However, in consideration of flatness, a chemical etching method or an electrolytic etching method is preferable. From the viewpoint of material cost, versatility, and ease of control of hole specifications. Chemical etching is preferable, and electrolytic etching is preferable from the viewpoint of man-hours. Then, the surface of the perforated aluminum foil 51 is covered with one or more layers of dissimilar metal films 60 whose outermost layer is made of Cu, so that the multilayer perforated conductive foil is produced by a chemical etching method. It has the same electrochemical function as the perforated copper foil and is cheaper and lighter than the perforated copper foil.

すなわち、本発明の孔あき導電箔の製造では、孔あけ加工の後にめっきを繰り返すため、孔あき銅箔の場合と比べて製造工数、製造コストは若干増加するが、母材がアルミニウムであるため、軽量であり、且つ母材コストが安く、全体としては重量、コスト共に小さくなる。ちなみに、アルミニウム箔の真比重は2.7g/cm3 であり、銅箔の真比重(8.6g/cm3 )の1/3以下である。また、アルミニウム箔の素材コストは、銅箔の素材コストと比べ、ケミカルエッチング用の場合で約1/10、電解エッチング用の場合で約1/5である。 That is, in the production of the perforated conductive foil of the present invention, since plating is repeated after the drilling process, the manufacturing man-hours and production costs are slightly increased compared to the case of the perforated copper foil, but the base material is aluminum. It is lightweight, and the base material cost is low. As a whole, both weight and cost are small. Incidentally, the true specific gravity of the aluminum foil is 2.7 g / cm 3, which is 1/3 or less of the true specific gravity of the copper foil (8.6 g / cm 3 ). The material cost of the aluminum foil is about 1/10 in the case of chemical etching and about 1/5 in the case of electrolytic etching, compared with the material cost of the copper foil.

本発明の孔あき導電箔は、リチウムイオンキャパシタの負極用集電体として好適である。その場合は、金属膜はアルミニウム箔の両面に被覆される必要があり、且つアルミニウム箔と最外側層のCu膜との間にNi又はCrからなる中間膜を抵抗層として介在させるのが好ましい。また、用途にかかわらず、アルミニウム箔表面の極く薄い領域をZn又はZn合金で置換するのが好ましい。アルミニウム箔の表面は酸化膜で覆われており、金属めっきが困難であるが、Zn又はZn合金からなる置換層を形成することにより、この金属めっきが容易となる。   The perforated conductive foil of the present invention is suitable as a current collector for a negative electrode of a lithium ion capacitor. In that case, the metal film needs to be coated on both surfaces of the aluminum foil, and it is preferable to interpose an intermediate film made of Ni or Cr as a resistance layer between the aluminum foil and the outermost Cu film. Regardless of the application, it is preferable to replace a very thin region on the surface of the aluminum foil with Zn or a Zn alloy. Although the surface of the aluminum foil is covered with an oxide film and metal plating is difficult, this metal plating is facilitated by forming a substitution layer made of Zn or a Zn alloy.

リチウムイオンキャパシタの負極集電体として使用する孔あき導電箔の場合、厚みは1〜100μmが好ましく、5〜50μmが特に好ましい。孔あき導電箔の厚みが大きすぎる場合は集電体の厚みが大きくなり、リチウムイオンキャパシタの小型化が阻害される。ただし、厚みが余りに小さすぎる場合は集電体としての担持機能が失われる危険性がある。また、取り扱い性が低下し、めっき作業等が困難となる。孔あき金属箔の作製に機械的方法の適用が困難となる20μm以下、特に15μm以下の厚みの場合に本発明の有効性が顕著である。   In the case of a perforated conductive foil used as a negative electrode current collector of a lithium ion capacitor, the thickness is preferably 1 to 100 μm, particularly preferably 5 to 50 μm. When the thickness of the perforated conductive foil is too large, the thickness of the current collector is increased, and the miniaturization of the lithium ion capacitor is hindered. However, if the thickness is too small, there is a risk that the carrying function as a current collector is lost. In addition, the handleability is lowered, and the plating work is difficult. The effectiveness of the present invention is remarkable in the case of a thickness of 20 μm or less, particularly 15 μm or less, which makes it difficult to apply a mechanical method to the production of a perforated metal foil.

貫通孔の孔形状は円形、楕円形、矩形、菱形、スリット形など任意形状であってもよいが、円形、楕円形、矩形が好ましい。孔形状に関係なく、貫通孔は導電箔の厚み方向に同一サイズ、同一形状である必要はなく、異なるサイズ、異なる形状であってもよい。ケミカルエッチングによる貫通孔の形成では、孔形状、孔径、分布状況等を任意にコントロールできる。電解エッチングにより形成した貫通孔は概ね丸孔で、アルミニウム箔全体に均一な分布で分散する。   The shape of the through hole may be any shape such as a circle, an ellipse, a rectangle, a diamond, and a slit, but a circle, an ellipse, and a rectangle are preferable. Regardless of the hole shape, the through holes need not have the same size and the same shape in the thickness direction of the conductive foil, and may have different sizes and different shapes. In the formation of through-holes by chemical etching, the hole shape, hole diameter, distribution state, etc. can be arbitrarily controlled. The through-holes formed by electrolytic etching are generally round holes and are dispersed with a uniform distribution throughout the aluminum foil.

貫通孔の孔径は、開口面積を同一面積の丸孔の直径で表して10〜300μmが好ましい。孔径が小さすぎると、予めドーピングするリチウムイオンの透過や電解液の拡散がスムーズに行われなくなる。反対に、孔径が大きすぎると、機械的強度の低下、電極活物質を塗工する際に液垂れなどの不具合が生じる。アルミニウム箔の電解エッチングでは、エッチング条件、エッチング後の酸処理により孔径を広範囲に変更することができる。   The hole diameter of the through hole is preferably 10 to 300 μm, where the opening area is represented by the diameter of a round hole having the same area. If the pore diameter is too small, the permeation of lithium ions to be doped in advance and the diffusion of the electrolyte solution will not be performed smoothly. On the other hand, if the pore diameter is too large, problems such as a decrease in mechanical strength and dripping when applying the electrode active material occur. In electrolytic etching of an aluminum foil, the pore diameter can be changed over a wide range by etching conditions and acid treatment after etching.

貫通孔の個数は、数式1にて定義される開口率で表して10〜80%が好ましく、20〜60%が特に好ましい。開口率が小さすぎると、予めドーピングするリチウムイオンの透過や電解液の拡散がスムーズに行われなくなる。反対に、開口率が大きすぎると孔あき導電箔の機械的強度の低下が問題になる。   The number of through-holes is preferably 10 to 80%, particularly preferably 20 to 60%, expressed by the aperture ratio defined by Equation 1. If the aperture ratio is too small, transmission of lithium ions to be doped in advance and diffusion of the electrolytic solution will not be performed smoothly. On the other hand, when the aperture ratio is too large, a decrease in mechanical strength of the perforated conductive foil becomes a problem.

なお、前述したとおり、貫通孔の孔形状は問わないが、1枚の孔あき導電箔においては孔径と共に同一に揃えることが好ましく、分布密度も均一であることが望ましい。   As described above, the hole shape of the through hole is not limited, but in a single perforated conductive foil, it is preferable that the hole diameter is the same as the hole diameter, and the distribution density is also uniform.

電解エッチングによる孔あけ加工は、アルミニウム箔に対しては可能であっても、リチウムイオンキャパシタの負極集電体である銅箔に対しては不可能である。その理由は次のように考えられる。アルミニウムの結晶構造は、面心立方格子であり、原子の並び方によってできる結晶面には、緻密に並んだ面(111)と疎に並んだ面(100)とができる。電解エッチングによって、アルミニウムをエッチングする際もその結晶状態が大きく関わるため、エッチングに選択性が出る。つまり、疎の面の方がエッチングされやすい。アルミニウム箔の電解エッチングで使用されるアルミは、予めそのように密の面、疎の面を配列させた状態になっている。一方、Cuの場合は、結晶構造は、アルミニウムと同様であるが、結晶面が一様でなく、ランダムに配列されている。よって、仮に電解エッチングを実施したとしても、Cu表面全体が選択性なくエッチングされるのみとなるので、アルミニウムのような結果とはならない。   Drilling by electrolytic etching is possible for an aluminum foil, but not for a copper foil that is a negative electrode current collector of a lithium ion capacitor. The reason is considered as follows. The crystal structure of aluminum is a face-centered cubic lattice, and the crystal plane formed by the arrangement of atoms can be a densely arranged plane (111) and a sparsely arranged plane (100). When aluminum is etched by electrolytic etching, the crystal state is greatly involved, so that etching is selective. That is, the sparse surface is more easily etched. Aluminum used in the electrolytic etching of the aluminum foil is in such a state that dense surfaces and sparse surfaces are arranged in advance. On the other hand, in the case of Cu, the crystal structure is the same as that of aluminum, but the crystal plane is not uniform and is randomly arranged. Therefore, even if electrolytic etching is performed, the entire Cu surface is only etched without selectivity, so that the result is not like aluminum.

本発明の孔あき導電箔は、材料費が安くて軽い孔あきアルミニウム箔を母材としてその最表面にCuを被覆した複合積層構造の孔あき金属箔であるので、Cu単体からなる孔あき金属箔と比べて、トータルコストが安く軽量である。また、リチウムイオンキャパシタの負極用集電体として使用しても従来の孔あき銅箔と比べて遜色ない電気的特性を示す。したがって、リチウムイオンキャパシタの負極コスト低減、負極軽量化及び負極小型化、ひいてはリチウムイオンキャパシタの製造コスト低減、軽量化及び小型化に大きな効果を発揮する。   The perforated conductive foil of the present invention is a perforated metal foil having a composite laminated structure in which Cu is coated on the outermost surface with a perforated aluminum foil having a low material cost as a base material. Compared to foil, the total cost is low and light. Moreover, even if it uses as a negative electrode collector of a lithium ion capacitor, it shows the electrical property which is inferior compared with the conventional perforated copper foil. Therefore, the negative electrode cost of the lithium ion capacitor is reduced, the negative electrode is lightened and the negative electrode is miniaturized. As a result, the production cost of the lithium ion capacitor is reduced, and the large effect is achieved.

本発明の孔あき導電箔の製造方法は、材料費が安くて軽い孔あきアルミニウム箔を母材としてその最表面にCuを被覆した複合積層構造の孔あき金属箔を製造するので、Cu単体からなる孔あき金属箔を製造する場合と比べて、トータル製造コストの引き下げ、及び軽量化を可能とする。また、リチウムイオンキャパシタの負極用集電体として使用しても従来の孔あき銅箔と比べて遜色ない電気的特性の孔あき導電箔を製造することができる。したがって、リチウムイオンキャパシタの負極コスト低減、負極軽量化及び負極小型化、ひいてはリチウムイオンキャパシタの製造コスト低減、軽量化及び小型化に大きな効果を発揮する。   The method for producing a perforated conductive foil according to the present invention produces a perforated metal foil having a composite laminated structure in which Cu is coated on the outermost surface with a perforated aluminum foil having a low material cost as a base material. Compared with the case of manufacturing the perforated metal foil, the total manufacturing cost can be reduced and the weight can be reduced. Moreover, even if it uses as a negative electrode collector of a lithium ion capacitor, the perforated conductive foil of an electrical property comparable to the conventional perforated copper foil can be manufactured. Therefore, the negative electrode cost of the lithium ion capacitor is reduced, the negative electrode is lightened and the negative electrode is miniaturized. As a result, the production cost of the lithium ion capacitor is reduced, and the large effect is achieved.

本発明の孔あき導電箔及びその製造方法の基本概念を、従来の孔あき銅箔の場合と比較して示す工程図である。It is process drawing which shows the basic concept of the perforated conductive foil of this invention, and its manufacturing method compared with the case of the conventional perforated copper foil. 本発明の孔あき導電箔の製造プロセスを段階的に示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the manufacturing process of the perforated conductive foil of this invention in steps. リチウムイオン二次電池、電気二重層キャパシタ及びリチウムイオンキャパシタの関係図である。It is a related figure of a lithium ion secondary battery, an electric double layer capacitor, and a lithium ion capacitor. リチウムイオンキャパシタの基本構造を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the basic structure of a lithium ion capacitor. リチウムイオンキャパシタにおける単セルの概念図である。It is a conceptual diagram of the single cell in a lithium ion capacitor.

以下、本発明の一実施形態を図2に基づいて説明する。   Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.

本実施形態の孔あき導電箔は、リチウムイオンキャパシタの負極集電体に使用されるものであり、アルミニウム箔50から製造された孔あきアルミニウム箔51を母材とし、その両面に、アルミニウムとは異なる複数の金属層からなる異種金属膜60が積層被覆された孔あき金属積層体である。   The perforated conductive foil of the present embodiment is used for a negative electrode current collector of a lithium ion capacitor, and a perforated aluminum foil 51 manufactured from an aluminum foil 50 is used as a base material. This is a perforated metal laminate in which different kinds of metal films 60 made of a plurality of different metal layers are laminated and coated.

孔あきアルミニウム箔51は、異種金属膜60の担持体(サポート)であり、プレドーピングにおけるリチウムイオンの透過のために、ケミカルエッチング又は電解エッチングにより均一な分布で形成された多数の貫通孔52を有している。異種金属膜60は、ここではZn又はZn合金からなる置換層61、無電解Niめっき層又は無電解Ni合金メッキ層からなる抵抗層62、及び電気Cuメッキ層63からなる3層構造であり、孔あきアルミニウム箔51における各貫通孔52の内周面にも積層被覆されている。   The perforated aluminum foil 51 is a support (support) for the dissimilar metal film 60, and has a large number of through-holes 52 formed by chemical etching or electrolytic etching with a uniform distribution for the permeation of lithium ions in pre-doping. Have. Here, the dissimilar metal film 60 has a three-layer structure including a substitution layer 61 made of Zn or a Zn alloy, a resistance layer 62 made of an electroless Ni plating layer or an electroless Ni alloy plating layer, and an electric Cu plating layer 63. The inner peripheral surface of each through hole 52 in the perforated aluminum foil 51 is also laminated and coated.

異種金属膜60における置換層61は、孔あきアルミニウム箔51の表面に形成されている酸化皮膜を取り除いて抵抗層62のめっきを可能とするものであり、その厚みは非常に薄く、0.01〜0.1μm程度である。   The substitution layer 61 in the dissimilar metal film 60 removes the oxide film formed on the surface of the perforated aluminum foil 51 and enables the resistance layer 62 to be plated. About 0.1 μm.

無電解Niめっき層又は無電解Ni合金メッキ層からなる抵抗層62は、当該孔あき導電箔をリチウムイオンキャパシタの負極集電体として機能させるための電気的抵抗層であり、その厚みは例えば0.03〜0.5μmである。すなわち、孔あきアルミニウム箔51と電気Cuメッキ層63との間に無電解Niめっき層又は無電解Ni合金メッキ層が存在しないと、孔あきアルミニウム箔51と電気Cuメッキ層53との間に電流が集中して流れ(負極内で電流が循環し)、負極と正極との間に電流が流れ難くなる。この抵抗層62の層厚が小さすぎる抵抗層としての機能を果すことが困難となる。反対に層厚が大きすぎる場合は電気銅めっきする際の抵抗層として働き電気めっき銅の膜厚ムラを生じる。   The resistance layer 62 made of an electroless Ni plating layer or an electroless Ni alloy plating layer is an electrical resistance layer for causing the perforated conductive foil to function as a negative electrode current collector of a lithium ion capacitor, and the thickness thereof is, for example, 0. 0.03 to 0.5 μm. That is, if there is no electroless Ni plating layer or electroless Ni alloy plating layer between the perforated aluminum foil 51 and the electric Cu plating layer 63, the current flows between the perforated aluminum foil 51 and the electric Cu plating layer 53. Flows in a concentrated manner (current circulates in the negative electrode), making it difficult for the current to flow between the negative electrode and the positive electrode. It becomes difficult to perform the function as the resistance layer in which the thickness of the resistance layer 62 is too small. On the other hand, when the layer thickness is too large, it acts as a resistance layer when electrolytic copper plating is performed, resulting in uneven film thickness of the electroplated copper.

電気Cuメッキ層63は、孔あきアルミニウム箔51に、リチウムイオンキャパシタの負極集電体としての機能を付与する機能膜であり、その厚みは例えば1〜10μmである。電気Cuメッキ層63の層厚が小さすぎると導電率が低下し、銅本来の電気特性が得られず電池機能を果たす事が困難となり、大きすぎる場合は軽量化及び低コストの面での優位性を示すことができない。   The electric Cu plating layer 63 is a functional film that gives the perforated aluminum foil 51 a function as a negative electrode current collector of a lithium ion capacitor, and has a thickness of, for example, 1 to 10 μm. If the layer thickness of the electric Cu plating layer 63 is too small, the electrical conductivity will be reduced, and it will be difficult to achieve the battery function without obtaining the original electrical characteristics of copper, and if it is too large, it will be advantageous in terms of weight reduction and low cost. Cannot show gender.

次に、リチウムイオンキャパシタの負極集電体に使用される孔あき導電膜の製造方法について具体的に説明する。   Next, the manufacturing method of the perforated electrically conductive film used for the negative electrode electrical power collector of a lithium ion capacitor is demonstrated concretely.

1)孔あきアルミニウム箔を作製する工程
(ケミカルエッチング法)
孔あけ前のアルミニウム箔50の両面にネガ型又はポジ型のレジストを塗布し、一方の面(表面)に所定のネガ型又はポジ型のマスクを重ねUVで露光する。他方の面(裏面)にはフォトマスクを使用せず、全面露光を行う。続いて、現像により表面に所定のパターンでアルミニウム面を露出させ、露出部分を塩化鉄等のアルミニウム用エッチング液により溶解除去する。続いて、表面及び裏面のレジストをカセイソーダ等で剥離液で除去する。かくして、所定パターンで貫通孔が形成された孔あきアルミニウム箔51が得られる。フォトマスクのパターンにより貫通孔の大きさ、形状、分布形態等を変更することができ、開口率も任意に調整することができる。
1) Process for producing perforated aluminum foil (chemical etching method)
A negative or positive resist is applied to both surfaces of the aluminum foil 50 before drilling, and a predetermined negative or positive mask is superimposed on one surface (surface) and exposed with UV. The entire surface is exposed without using a photomask on the other surface (back surface). Subsequently, the aluminum surface is exposed in a predetermined pattern on the surface by development, and the exposed portion is dissolved and removed with an aluminum etchant such as iron chloride. Subsequently, the resist on the front and back surfaces is removed with a stripping solution using caustic soda or the like. Thus, a perforated aluminum foil 51 in which through holes are formed in a predetermined pattern is obtained. The size, shape, distribution form and the like of the through holes can be changed by the photomask pattern, and the aperture ratio can be arbitrarily adjusted.

(電解エッチング法)
孔あけ前のアルミニウム箔50を陽極に繋ぎ、カーボンを陰極に繋ぎ、酸性液中で電解エッチングを行う。酸性液としては塩酸を使用することができる。通電量や酸性液の温度、浸漬時間を制御することで、孔あきアルミニウム箔51における貫通孔52の孔径を調節することができる。電解エッチング後の酸性液による処理で貫通孔52の孔径を更に大きくすることもできる。
(Electrolytic etching method)
The aluminum foil 50 before drilling is connected to the anode, carbon is connected to the cathode, and electrolytic etching is performed in an acidic solution. Hydrochloric acid can be used as the acidic liquid. The diameter of the through hole 52 in the perforated aluminum foil 51 can be adjusted by controlling the energization amount, the temperature of the acidic liquid, and the immersion time. The hole diameter of the through hole 52 can be further increased by treatment with an acidic solution after electrolytic etching.

2)Zn又はZn合金からなる置換層を形成する工程
アルミニウムの表面にNi又はNi合金層を形成する場合には、アルミニウムの表面をZn又はZn合金で置換してその表面から酸化膜を除去し、その上にNi又はNi合金を無電解めっきする方法が一般的である。その典型的な工程例は「アルカリ脱脂→脱スマット→Zn又はZn合金置換→置換皮膜剥離→Zn又はZn合金置換→Ni又はNi合金無電解めっき」である。
2) Step of forming a substitution layer made of Zn or a Zn alloy When forming a Ni or Ni alloy layer on the surface of aluminum, the surface of aluminum is substituted with Zn or a Zn alloy, and the oxide film is removed from the surface. In general, a method of electrolessly plating Ni or a Ni alloy thereon is generally used. A typical example of the process is “alkali degreasing → desmutting → Zn or Zn alloy replacement → replacement coating peeling → Zn or Zn alloy replacement → Ni or Ni alloy electroless plating”.

(アルカリ脱脂)
アルミ箔の表面のエッチング及び酸化皮膜を目的として、表面をアルカリ洗浄することが好ましい。その洗浄液としては、例えば、炭酸ナトリウムと第3リン酸ナトリウム各20〜25g/l又は、水酸化ナトリウム水溶液50g/lを使用する。水酸化ナトリウム水溶液を使用する場合の浸漬温度は、50℃〜60℃が好ましく、浸漬時間は、30秒〜60秒が好ましい。
(Alkaline degreasing)
For the purpose of etching and oxidizing the surface of the aluminum foil, the surface is preferably washed with an alkali. As the cleaning liquid, for example, sodium carbonate and tribasic sodium phosphate 20 to 25 g / l or sodium hydroxide aqueous solution 50 g / l is used. In the case of using an aqueous sodium hydroxide solution, the immersion temperature is preferably 50 ° C. to 60 ° C., and the immersion time is preferably 30 seconds to 60 seconds.

(脱スマット)
エッチングにより生じたアルミニウム中の不純物で形成されるスマット(黒色沈殿物)を除去することが好ましい。そのスマット除去剤として、アルミニウムに含まれる金属成分の含有量によるが、例えば65%硝酸500ml/l、硫酸200ml/l等が挙げられる。例えば、硝酸を使用する場合の浸漬温度は、10℃〜30℃が好ましく、浸漬時間は、10秒〜60秒が好ましい。
(De-smut)
It is preferable to remove smut (black precipitate) formed by impurities in aluminum generated by etching. The smut remover includes, for example, 65% nitric acid 500 ml / l, sulfuric acid 200 ml / l depending on the content of the metal component contained in the aluminum. For example, the immersion temperature when using nitric acid is preferably 10 ° C. to 30 ° C., and the immersion time is preferably 10 seconds to 60 seconds.

(Zn又はZn合金置換)
脱スマットしたAl表面にZn又はZn合金を置換めっきする。その置換めっき液としては、例えば、水酸化ナトリウム120g/l、酸化亜鉛20g/l、結晶性塩化第二鉄2g/l、ロッセル塩50g/l、硝酸ナトリウム1g/lの混合溶液などがある。又、市販のZn又はZn合金めっき液を使用してもよい。例えば、奥野製薬工業株式会社製サブスターZn−1、Zn−2、Zn−3、Zn−8、Zn−10、Zn−111、Zn−222、Zn−291等が挙げられる。めっきするアルミ箔中の金属不純物量に応じて上記めっき液を使い分ける。この溶液を使用した場合の浸漬温度は、15℃〜25℃が好ましく、浸漬時間は、15秒〜40秒が好ましい。
(Zn or Zn alloy substitution)
Displacement plating of Zn or Zn alloy is performed on the desmutted Al surface. Examples of the substitution plating solution include a mixed solution of sodium hydroxide 120 g / l, zinc oxide 20 g / l, crystalline ferric chloride 2 g / l, lossel salt 50 g / l, and sodium nitrate 1 g / l. A commercially available Zn or Zn alloy plating solution may also be used. For example, Substar Zn-1, Zn-2, Zn-3, Zn-8, Zn-10, Zn-111, Zn-222, Zn-291 etc. by Okuno Pharmaceutical Co., Ltd. are mentioned. The plating solution is properly used according to the amount of metal impurities in the aluminum foil to be plated. When this solution is used, the immersion temperature is preferably 15 ° C. to 25 ° C., and the immersion time is preferably 15 seconds to 40 seconds.

(Zn又はZn合金皮膜剥離)
2重置換する方が置換皮膜を緻密化でき、密着性、被覆力を向上させることができるため、一度被覆置換したZn又はZn合金層を剥離する。その剥離液として、例えば、65%硝酸500ml/l等が挙げられる。浸漬温度は15℃〜30℃が好ましく、浸漬時間は20〜60秒が好ましい。
(Zn or Zn alloy film peeling)
Double substitution can densify the substitution film and improve adhesion and covering power. Therefore, the Zn or Zn alloy layer once coated and substituted is peeled off. As the stripping solution, for example, 65% nitric acid 500 ml / l and the like can be mentioned. The immersion temperature is preferably 15 ° C to 30 ° C, and the immersion time is preferably 20 to 60 seconds.

(Zn又はZn合金置換)
Zn又はZn合金層を剥離した面上に再度Zn又はZn合金置換めっきを行う。その置換めっき液としては、例えば、水酸化ナトリウム120g/l、酸化亜鉛20g/l、結晶性塩化第二鉄2g/l、ロッセル塩50g/l、硝酸ナトリウム1g/lの混合溶液などがある。又、市販のZn又はZn合金めっき液を使用してもよい。例えば、奥野製薬工業株式会社製サブスターZn−1、Zn−2、Zn−3、Zn−8、Zn−10、Zn−111、Zn−222、Zn−291等が挙げられる。めっきするアルミ箔中の金属不純物量に応じて上記めっき液を使い分ける。この溶液を使用した場合の浸漬温度は、15℃〜25℃が好ましく、浸漬時間は、15秒〜40秒が好ましい。
(Zn or Zn alloy substitution)
Zn or Zn alloy substitution plating is performed again on the surface from which the Zn or Zn alloy layer has been peeled off. Examples of the substitution plating solution include a mixed solution of sodium hydroxide 120 g / l, zinc oxide 20 g / l, crystalline ferric chloride 2 g / l, lossel salt 50 g / l, and sodium nitrate 1 g / l. A commercially available Zn or Zn alloy plating solution may also be used. For example, Substar Zn-1, Zn-2, Zn-3, Zn-8, Zn-10, Zn-111, Zn-222, Zn-291 etc. by Okuno Pharmaceutical Co., Ltd. are mentioned. The plating solution is properly used according to the amount of metal impurities in the aluminum foil to be plated. When this solution is used, the immersion temperature is preferably 15 ° C. to 25 ° C., and the immersion time is preferably 15 seconds to 40 seconds.

3)置換層上にNi又はNi合金からなる抵抗層を形成する工程。
(Ni又はNi合金めっき)
置換したZn又はZn合金上にNi又はNi合金めっきを行う。使用するNi又はNi合金めっきとしては、通常、無電解めっきに使用されるめっき液であれば、特に限定されない。例えば、Niめっき液としては、市販品が幅広く使用でき、硫酸ニッケル30g/l、次亜リン酸ソーダ20g/l、クエン酸アンモニウム50g/lを含む水溶液などが挙げられる。Ni合金めっき液としては、りん化合物が還元剤となるNi−P合金めっき液やホウ素化合物が還元剤となるNi−Bメッキ液などが挙げられる。トップニコロンXT(奥野製薬(株))、ICPニコロンGM(E)(奥野製薬(株))、トップケミアロイB−1(奥野製薬(株))、ICP二コロンDK(奥野製薬(株))が好ましく、更に好ましくはICP二コロンDK(奥野製薬(株))、トップケミアロイB−1(奥野製薬(株))である。浸漬温度は30℃〜90℃が好ましい。浸漬時間は15秒〜10分が好ましい。
3) A step of forming a resistance layer made of Ni or Ni alloy on the substitution layer.
(Ni or Ni alloy plating)
Ni or Ni alloy plating is performed on the substituted Zn or Zn alloy. The Ni or Ni alloy plating to be used is not particularly limited as long as it is a plating solution usually used for electroless plating. For example, as the Ni plating solution, commercially available products can be widely used, and examples thereof include an aqueous solution containing 30 g / l nickel sulfate, 20 g / l sodium hypophosphite, and 50 g / l ammonium citrate. Examples of the Ni alloy plating solution include a Ni—P alloy plating solution in which a phosphorus compound is a reducing agent and a Ni—B plating solution in which a boron compound is a reducing agent. Top Nicolon XT (Okuno Pharmaceutical Co., Ltd.), ICP Nicolon GM (E) (Okuno Pharmaceutical Co., Ltd.), Top Chemialoy B-1 (Okuno Pharmaceutical Co., Ltd.), ICP Nicolon DK (Okuno Pharmaceutical Co., Ltd.) And ICP Nicolone DK (Okuno Pharmaceutical Co., Ltd.) and Top Chemialoy B-1 (Okuno Pharmaceutical Co., Ltd.) are more preferable. As for immersion temperature, 30 to 90 degreeC is preferable. The immersion time is preferably 15 seconds to 10 minutes.

4)抵抗層上に電気Cuめっきを行う工程
電気Cuめっき浴は、一般的に使用されているめっき液であれば特に限定されることはない。例えば、Cuを電気めっきする場合は、硫酸Cu60〜110g/L、硫酸160〜200g/L及び塩酸0.1〜0.15mL/Lを純水に加え、さらに奥野製薬株式会社製トップルチナSFベースWR1z5〜5.0mL/L、トップルチナSF−B0.5〜2.0mL/L及びトップルチナSFレベラー3.0〜1010mL/Lを添加剤として加えてよい。好ましいCuめっき浴としては、硫酸Cu70g/L、硫酸200g/Lおよび塩酸0.5mL/Lを純水に加え、さらにトップルチナSFベースWR2.5mL/L、トップルチナSF−B1.0mL/L及びトップルチナSFレベラー5.0mL/Lを加える。浸漬温度は20〜30℃が好ましい。浸漬時間は、めっきをつけるCu膜の厚さによるが、例えば2μmのCu膜をつける場合は、電流密度2A/dmで約5分間浸漬すればよい。
4) Step of performing electric Cu plating on resistance layer The electric Cu plating bath is not particularly limited as long as it is a plating solution generally used. For example, when electroplating Cu, Cu-sulfuric acid 60-110 g / L, sulfuric acid 160-200 g / L and hydrochloric acid 0.1-0.15 mL / L are added to pure water, and Okuno Pharmaceutical Co., Ltd. Top Lucina SF Base WR1z5 -5.0 mL / L, Top Lucina SF-B 0.5-2.0 mL / L and Top Lucina SF leveler 3.0-1010 mL / L may be added as additives. As a preferable Cu plating bath, 70 g / L of sulfuric acid, 200 g / L of sulfuric acid and 0.5 mL / L of hydrochloric acid are added to pure water, and Top Lucina SF base WR 2.5 mL / L, Top Lucina SF-B 1.0 mL / L and Top Lucina SF Add leveler 5.0 mL / L. As for immersion temperature, 20-30 degreeC is preferable. The dipping time depends on the thickness of the Cu film to be plated. For example, when a 2 μm Cu film is to be dipped, it may be dipped for about 5 minutes at a current density of 2 A / dm.

1)〜4)の各工程間には、前工程の処理液が次工程へ侵入するのを防ぐために水洗工程を設けてよい。   Between each process of 1) -4), in order to prevent the process liquid of a previous process invading into a next process, you may provide a water washing process.

以下、本発明の実施例を挙げてより詳細な説明を行うが、本発明はこれらに限定されるものではない。   Hereinafter, although the example of the present invention is given and explained in more detail, the present invention is not limited to these.

(電解エッチング)
厚み10μmのアルミニウム箔を用意した。そのアルミニウム箔を陽極に繋ぎ、カーボン電極を陰極に繋ぎ、80℃5%塩酸中において電流密度2A/dmで1分間電解エッチングを行なった。続いて、60℃5%塩酸中において、電解エッチングで形成した貫通孔を拡張し、水洗及び乾燥し、厚さ10μm、平均孔径0.1mm、開口率40%の孔あきアルミニウム箔を得た。
(Electrolytic etching)
An aluminum foil having a thickness of 10 μm was prepared. The aluminum foil was connected to the anode, the carbon electrode was connected to the cathode, and electrolytic etching was performed at 80 ° C. in 5% hydrochloric acid at a current density of 2 A / dm for 1 minute. Subsequently, through holes formed by electrolytic etching were expanded in 60 ° C. and 5% hydrochloric acid, washed with water and dried to obtain a perforated aluminum foil having a thickness of 10 μm, an average pore diameter of 0.1 mm, and an aperture ratio of 40%.

(Zn置換及び無電解Niめっき)
得られた孔あきアルミニウム箔を、始めに50℃に調整した5%水酸化ナトリウム水溶液に1分間浸漬し、次いで30℃に調整した30%硝酸水溶液に浸漬した。続いて、25℃に調整したサブスターZn−111(奥野製薬工業株式会社製)に1分間浸漬し、ジンケート処理した。続いて、ジンケート皮膜を剥離するために、30℃に調整した30%硝酸水溶液に1分間浸漬し、25℃に調整したサブスターZn−111(奥野製薬工業株式会社製)に1分間浸漬した。続いて、50℃に調整したドップケミアロイB1(奥野製薬工業株式会社製)に1分30秒浸漬し、0.02μmのNi層を形成し、100℃で1時間乾燥した。
(Zn substitution and electroless Ni plating)
The resulting perforated aluminum foil was first immersed in a 5% aqueous sodium hydroxide solution adjusted to 50 ° C. for 1 minute, and then immersed in a 30% nitric acid aqueous solution adjusted to 30 ° C. Subsequently, it was immersed in Substar Zn-111 (Okuno Pharmaceutical Co., Ltd.) adjusted to 25 ° C. for 1 minute and subjected to a zincate treatment. Subsequently, in order to peel the zincate film, the film was immersed in a 30% nitric acid aqueous solution adjusted to 30 ° C. for 1 minute, and then immersed in Substar Zn-111 (Okuno Pharmaceutical Co., Ltd.) adjusted to 25 ° C. for 1 minute. Then, it was immersed for 1 minute 30 seconds in Dop Chemia Alloy B1 (Okuno Pharmaceutical Co., Ltd.) adjusted to 50 ° C. to form a 0.02 μm Ni layer and dried at 100 ° C. for 1 hour.

(電気Cuめっき)
得られたNi層が表面に形成された孔あきアルミニウム箔を陰極に繋ぎ、不溶性電極を陽極に繋ぎ、25℃に調整した硫酸Cu水溶液中で電気Cuめっきを行った。電流密度2A/dm2 で5分間浸漬することで、Cu層を2μm形成した。これにより、本発明の孔あき導電箔として、アルミニウム箔の表面上にCuが積層された総厚14μmの孔あき金属積層体が得られた。得られた孔あき金属積層体はバリもしわもなく、リチウムイオンキャパシタにおける負極集電体としての使用が可能である。
(Electric Cu plating)
The perforated aluminum foil with the Ni layer formed on the surface was connected to the cathode, the insoluble electrode was connected to the anode, and electro Cu plating was performed in a Cu sulfate aqueous solution adjusted to 25 ° C. By immersing for 5 minutes at a current density of 2 A / dm 2 , 2 μm of the Cu layer was formed. As a result, a perforated metal laminate having a total thickness of 14 μm in which Cu was laminated on the surface of the aluminum foil was obtained as the perforated conductive foil of the present invention. The obtained perforated metal laminate is free from burrs and wrinkles, and can be used as a negative electrode current collector in a lithium ion capacitor.

(Zn置換及び無電解Niめっき)
実施例1で得られた孔あきアルミニウム箔(貫通孔の平均径が0.1mm、厚さが10μm、気孔率が40%)を、始めに50℃に調整した5%水酸化ナトリウム水溶液に1分間浸漬し、次いで30℃に調整した30%硝酸水溶液に浸漬した。続いて、25℃に調整したサブスターZn−111(奥野製薬工業株式会社製)に1分間浸漬し、ジンケート処理した。続いて、ジンケート皮膜を剥離するために、30℃に調整した30%硝酸水溶液に1分間浸漬し、25℃に調整したサブスターZn−111(奥野製薬工業株式会社製)に1分間浸漬した。続いて、50℃に調整したドップケミアロイB1(奥野製薬工業株式会社製)に1分30秒浸漬し、0.02μmのNi層を形成し、100℃で1時間乾燥した。
(Zn substitution and electroless Ni plating)
The perforated aluminum foil obtained in Example 1 (the average diameter of the through holes was 0.1 mm, the thickness was 10 μm, and the porosity was 40%) was first added to a 5% sodium hydroxide aqueous solution adjusted to 50 ° C. It was immersed for 30 minutes and then immersed in a 30% nitric acid aqueous solution adjusted to 30 ° C. Subsequently, it was immersed in Substar Zn-111 (Okuno Pharmaceutical Co., Ltd.) adjusted to 25 ° C. for 1 minute and subjected to a zincate treatment. Subsequently, in order to peel the zincate film, the film was immersed in a 30% nitric acid aqueous solution adjusted to 30 ° C. for 1 minute, and then immersed in Substar Zn-111 (Okuno Pharmaceutical Co., Ltd.) adjusted to 25 ° C. for 1 minute. Then, it was immersed for 1 minute 30 seconds in Dop Chemia Alloy B1 (Okuno Pharmaceutical Co., Ltd.) adjusted to 50 ° C. to form a 0.02 μm Ni layer and dried at 100 ° C. for 1 hour.

(電気Cuめっき)
上記で得られたNi層が表面に形成されたアルミ箔を陰極に繋ぎ、不溶性電極を陽極に繋ぎ25℃に調整した硫酸Cu水溶液中で電気Cuめっきした。電流密度2A/dm2で10分間浸漬することで、Cu層を4μm形成した。アルミ箔にCuを積層し、総厚18μmの金属積層体が得られた。得られた孔あき金属積層体はバリもしわもなく、リチウムイオンキャパシタにおける負極集電体としての使用が可能である。
(Electric Cu plating)
The aluminum foil with the Ni layer formed on the surface was connected to the cathode, the insoluble electrode was connected to the anode, and Cu was plated in an aqueous Cu sulfate solution adjusted to 25 ° C. By immersing for 10 minutes at a current density of 2 A / dm 2, 4 μm of the Cu layer was formed. Cu was laminated on the aluminum foil to obtain a metal laminate having a total thickness of 18 μm. The obtained perforated metal laminate is free from burrs and wrinkles, and can be used as a negative electrode current collector in a lithium ion capacitor.

(ケミカルエッチング)
アルミニウム箔(10μm)にネガ型レジスト液(進和工業製、EF−100)をバーコーターで10μm厚に均一塗布し、80℃で10分乾燥した。続いて、0.25mm四方に0.1mm径の孔が2つあるネガフィルムマスク(150μm)を用意した。そのネガフィルムをレジストが積層されたアルミの片面に真空密着させ、そこから一定の距離を置いて設けた紫外線露光機から300mj/cm2 の紫外線を照射し、レジスト層に潜像を形成した。一方、ネガフィルムマスクを形成密着させた面と異なる他方の面は、ネガフィルムマスクを介在させず全面を300mj/cm2 の紫外線で露光した。続いて、未露光箇所を1%炭酸ナトリウム水溶液により1分間/30℃の条件で現像することで除去した。
(Chemical etching)
A negative resist solution (Shinwa Kogyo, EF-100) was uniformly applied to an aluminum foil (10 μm) to a thickness of 10 μm with a bar coater and dried at 80 ° C. for 10 minutes. Subsequently, a negative film mask (150 μm) having two 0.1 mm diameter holes in a 0.25 mm square was prepared. The negative film was brought into vacuum contact with one side of the aluminum on which the resist was laminated, and irradiated with 300 mj / cm 2 of ultraviolet light from an ultraviolet exposure machine provided at a certain distance from it, thereby forming a latent image on the resist layer. On the other hand, the other surface different from the surface on which the negative film mask was formed and adhered was exposed to 300 mj / cm 2 of ultraviolet light without interposing the negative film mask. Subsequently, the unexposed portion was removed by developing with a 1% aqueous sodium carbonate solution at 1 minute / 30 ° C.

続いて、現像後にむき出しになったアルミニウム面をエッチング除去した。具体的には、2.2mol/dm3 FeCl3 +1.0mol/cm3 HCl水溶液(温度40℃)により1分間、0.15MPaの圧力でシャワー処理を行った。この後、直ちに水洗及び乾燥した。続いて、硬化させたレジストを剥離除去した。即ち、3%水酸化ナトリウム水溶液(温度40℃)により1分間、0.15MPaの条件でシャワー処理を行った。この後、水洗及び乾燥を行い、厚みが10μmで開口率40%の孔あきアルミニウム箔を得た。 Subsequently, the exposed aluminum surface after development was removed by etching. Specifically, a shower treatment was performed with a 2.2 mol / dm 3 FeCl 3 +1.0 mol / cm 3 HCl aqueous solution (temperature 40 ° C.) for 1 minute at a pressure of 0.15 MPa. After this, it was immediately washed with water and dried. Subsequently, the cured resist was peeled and removed. That is, a shower treatment was performed with a 3% aqueous sodium hydroxide solution (temperature: 40 ° C.) for 1 minute under the condition of 0.15 MPa. Thereafter, washing and drying were performed to obtain a perforated aluminum foil having a thickness of 10 μm and an aperture ratio of 40%.

得られた孔あきアルミニウム箔に実施例1と同じ方法でZn置換、無電解Niめっき及び電気Cuめっきを行い、アルミニウム箔の表面上にCuが積層された総厚14μmの孔あき金属積層体を得た。得られた孔あき金属積層体はバリもしわもなく、リチウムイオンキャパシタにおける負極集電体としての使用が可能である。   The obtained perforated aluminum foil was subjected to Zn substitution, electroless Ni plating and electric Cu plating in the same manner as in Example 1, and a perforated metal laminate having a total thickness of 14 μm in which Cu was laminated on the surface of the aluminum foil. Obtained. The obtained perforated metal laminate is free from burrs and wrinkles, and can be used as a negative electrode current collector in a lithium ion capacitor.

実施例3と同じケミカルエッチングにより得た厚みが10μmで開口率40%の孔あきアルミニウム箔に対し、実施例2と同じ方法でZn置換、無電解Niめっき及び電気Cuめっきを行い、アルミニウム箔の表面上にCuが積層された総厚18μmの孔あき金属積層体を得た。得られた孔あき金属積層体はバリもしわもなく、リチウムイオンキャパシタにおける負極集電体としての使用が可能である。   For the perforated aluminum foil having a thickness of 10 μm and an aperture ratio of 40% obtained by the same chemical etching as in Example 3, Zn substitution, electroless Ni plating and electric Cu plating were performed in the same manner as in Example 2, and the aluminum foil A perforated metal laminate having a total thickness of 18 μm and Cu laminated on the surface was obtained. The obtained perforated metal laminate is free from burrs and wrinkles, and can be used as a negative electrode current collector in a lithium ion capacitor.

比較例1Comparative Example 1

厚みが15μmの銅箔(60mm×60mm)にパンチングにより孔径0.3mmの丸孔を0.36mm2 当り2個の密度であけた。パンチングした面の反対の面にバリが生じた。このバリを除去するために、圧延を行った。続いて、圧延時に付着した潤滑油を除去するために、3%水酸化ナトリウム水溶液で脱脂処理した。厚みが14μmで開口率が40%の孔あき銅箔を得たが、銅箔の厚みが薄く、加工途中でしわが生じたため、リチウムイオンキャパシタにおける負極集電体としての使用は困難である。 A round hole having a hole diameter of 0.3 mm was punched in a copper foil (60 mm × 60 mm) having a thickness of 15 μm at a density of 2 per 0.36 mm 2 . Burrs occurred on the surface opposite to the punched surface. Rolling was performed to remove the burrs. Then, in order to remove the lubricating oil adhering at the time of rolling, it degreased with 3% sodium hydroxide aqueous solution. A perforated copper foil having a thickness of 14 μm and an aperture ratio of 40% was obtained. However, since the copper foil was thin and wrinkles occurred during processing, it was difficult to use it as a negative electrode current collector in a lithium ion capacitor.

比較例2Comparative Example 2

厚みが15μmの銅箔を用意した。銅箔を陽極に繋ぎ、カーボン電極を陰極に繋ぎ、50℃、5%の硫酸水溶液中で、電流密度2A/dm2 の条件にて1分間電解エッチングを行なった。選択的に銅箔をエッチングすることが困難であり、15μmの銅箔が10μmまで薄くなっただけで、貫通孔は形成されなかった。このため、リチウムイオンキャパシタにおける負極集電体としての使用は不能である。 A copper foil having a thickness of 15 μm was prepared. The copper foil was connected to the anode, the carbon electrode was connected to the cathode, and electrolytic etching was performed at 50 ° C. in a 5% sulfuric acid aqueous solution for 1 minute at a current density of 2 A / dm 2 . It was difficult to selectively etch the copper foil, and the through hole was not formed only by reducing the thickness of the 15 μm copper foil to 10 μm. For this reason, the use as a negative electrode electrical power collector in a lithium ion capacitor is impossible.

比較例3Comparative Example 3

厚みが15μmの銅箔(60mm×60mm)にネガ型レジスト液(進和工業製、FE−100)をバーコーターで10μmの厚みに均一塗布し、80℃で10分乾燥した。続いて、0.25mm四方に0.1mm径の丸孔が2つあるネガフィルムマスク(150μm厚)を用意した。そのネガフィルムをレジストが積層された銅箔の片面に真空密着させ、そこから一定の距離を置いて設けた紫外線露光機から300mj/cm2 の紫外線を照射し、レジスト層に潜像を形成した。一方、ネガフィルムマスクを形成密着させた面と異なる他方の面は、ネガフィルムマスクを介在させず全面を300mj/cm2 で露光した。続いて、未露光箇所を1%炭酸ナトリウム水溶液により1分間×30℃の条件で現像することにより除去した。 A negative resist solution (Shinwa Kogyo, FE-100) was uniformly applied to a thickness of 10 μm with a bar coater on a copper foil (60 mm × 60 mm) having a thickness of 15 μm, and dried at 80 ° C. for 10 minutes. Subsequently, a negative film mask (150 μm thick) having two 0.1 mm diameter round holes in a 0.25 mm square was prepared. The negative film was vacuum-adhered to one side of the copper foil on which the resist was laminated, and 300 mj / cm 2 of ultraviolet light was irradiated from an ultraviolet exposure machine provided at a certain distance from it to form a latent image on the resist layer. . On the other hand, the other surface different from the surface on which the negative film mask was formed and adhered was exposed at 300 mj / cm 2 without interposing the negative film mask. Subsequently, the unexposed portion was removed by developing with a 1% aqueous sodium carbonate solution for 1 minute at 30 ° C.

この後、現像後にむき出しになった銅箔表面をエッチング処理した。具体的には、2.2mol/dm3 FeCl3 +1.0mol/cm3 HCl水溶液(温度40℃)により1分間、0.15MPaの圧力でシャワー処理を行った。この後、直ちに水洗及び乾燥処理を行った。続いて、硬化させたレジストを剥離除去した。具体的には、3%水酸化ナトリウム水溶液(温度40℃)により1分間、0.15MPaの圧力でシャワー処理を行った。この後、再度水洗及び乾燥処理を行い、厚みが14μmで開口率40%の孔あき銅箔を得た。得られた孔あき銅箔はバリやしわもなく、リチウムイオンキャパシタにおける負極集電体としての使用は可能である。 Thereafter, the exposed copper foil surface after development was etched. Specifically, a shower treatment was performed with a 2.2 mol / dm 3 FeCl 3 +1.0 mol / cm 3 HCl aqueous solution (temperature 40 ° C.) for 1 minute at a pressure of 0.15 MPa. This was followed by immediate water washing and drying. Subsequently, the cured resist was peeled and removed. Specifically, a shower treatment was performed with a 3% aqueous sodium hydroxide solution (temperature: 40 ° C.) for 1 minute at a pressure of 0.15 MPa. Thereafter, washing with water and drying were performed again to obtain a perforated copper foil having a thickness of 14 μm and an aperture ratio of 40%. The obtained perforated copper foil is free from burrs and wrinkles, and can be used as a negative electrode current collector in a lithium ion capacitor.

評価項目
(密着性)
リチウムイオンキャパシタにおける負極集電体としての使用が可能な実施例1の孔あき金属積層体(厚み14μm)、同じく実施例2の孔あき金属積層体(厚み18μm)、同じく実施例3の孔あき金属積層体(厚み14μm)、同じく実施例4の孔あき金属積層体(厚み18μm)に関し、母材である孔あきアルミニウム箔の表面に積層被覆された異種金属膜に対する剥離試験を実施した。剥離試験はJIS−H8504に準じたテープ引き剥がし試験とした。結果を表1に示す。いずれの孔あき金属積層体においても異種金属膜の全層剥離も一部の層の剥離も認められなかった。
Evaluation item (adhesion)
Perforated metal laminate of Example 1 (thickness 14 μm) that can be used as a negative electrode current collector in a lithium ion capacitor, Perforated metal laminate of Example 2 (thickness 18 μm), and Perforated of Example 3 With respect to the metal laminate (thickness 14 μm) and the perforated metal laminate (thickness 18 μm) of Example 4, a peel test was performed on dissimilar metal films laminated and coated on the surface of a perforated aluminum foil as a base material. The peeling test was a tape peeling test according to JIS-H8504. The results are shown in Table 1. In any of the perforated metal laminates, separation of all layers of the dissimilar metal film and separation of some layers were not observed.

(導電率)
リチウムイオンキャパシタにおける負極集電体としての使用が可能な実施例1の孔あき金属積層体(厚み14μm)、同じく実施例2の孔あき金属積層体(厚み18μm)、同じく実施例3の孔あき金属積層体(厚み14μm)、同じく実施例4の孔あき金属積層体(厚み18μm)、同じく比較例3の孔あき銅箔(厚み14μm)の5種類の孔あき導電箔について、導電率を評価した。導電率は体積抵抗値の逆数であり、実施例1〜4の孔あき金属積層体においては、母材である孔あきアルミニウム箔の表面に積層被覆された異種金属膜とアルミニウム箔の一体性を評価できる。体積抵抗率の測定には「ロレスターEP」(低抵抗率計、三菱化学)を用いた。測定温度は20℃である。結果を表1に示す。実施例1〜4の孔あき金属積層体も比較例3の孔あき銅箔と遜色ない導電率を示した。
(conductivity)
Perforated metal laminate of Example 1 (thickness 14 μm) that can be used as a negative electrode current collector in a lithium ion capacitor, Perforated metal laminate of Example 2 (thickness 18 μm), and Perforated of Example 3 The electrical conductivity of the metal laminate (thickness 14 μm), the perforated metal laminate (thickness 18 μm) of Example 4 and the perforated copper foil (thickness 14 μm) of Comparative Example 3 were evaluated. did. The electrical conductivity is the reciprocal of the volume resistance value. In the perforated metal laminates of Examples 1 to 4, the integrity of the dissimilar metal film laminated on the surface of the perforated aluminum foil as the base material and the aluminum foil is determined. Can be evaluated. For the measurement of volume resistivity, “Lorestar EP” (low resistivity meter, Mitsubishi Chemical) was used. The measurement temperature is 20 ° C. The results are shown in Table 1. The perforated metal laminates of Examples 1 to 4 also exhibited conductivity comparable to the perforated copper foil of Comparative Example 3.

(重量)
リチウムイオンキャパシタにおける負極集電体としての使用が可能な実施例1の孔あき金属積層体(厚み14μm)、同じく実施例2の孔あき金属積層体(厚み18μm)、同じく実施例3の孔あき金属積層体(厚み14μm)、同じく実施例4の孔あき金属積層体(厚み18μm)、同じく比較例3の孔あき銅箔(厚み14μm)の5種類の孔あき導電箔について、重量を比較した。具体的には、比較例3の孔あき銅箔(厚み14μm)の単位面積当たりの重量を100として、実施例1の孔あき金属積層体(厚み14μm)、実施例2の孔あき金属積層体(厚み18μm)、実施例3の孔あき金属積層体(厚み14μm)、実施例4の孔あき金属積層体(厚み18μm)の単位体積当たりの重量を評価した。結果を表1に示す。比較例3の孔あき銅箔(厚み14μm)と同じ厚みの実施例1及び3の孔あき金属積層体(厚み14μm)が、比較例3の孔あき銅箔(厚み14μm)より軽量であることはもとより、比較例3の孔あき銅箔(厚み14μm)より厚みが大きい実施例2及び4の孔あき金属積層体(厚み18μm)も、比較例3の孔あき銅箔(厚み14μm)より軽量である。
(weight)
Perforated metal laminate of Example 1 (thickness 14 μm) that can be used as a negative electrode current collector in a lithium ion capacitor, Perforated metal laminate of Example 2 (thickness 18 μm), and Perforated of Example 3 The weights of the metal laminate (thickness 14 μm), the perforated metal laminate of Example 4 (thickness 18 μm), and the perforated conductive foil of Comparative Example 3 (perforated copper foil (thickness 14 μm)) were compared. . Specifically, assuming that the weight per unit area of the perforated copper foil (thickness 14 μm) of Comparative Example 3 is 100, the perforated metal laminate (thickness 14 μm) of Example 1 and the perforated metal laminate of Example 2 The weight per unit volume of the perforated metal laminate of Example 3 (thickness 14 μm) and the perforated metal laminate of Example 4 (thickness 18 μm) was evaluated. The results are shown in Table 1. The perforated metal laminate (thickness 14 μm) of Examples 1 and 3 having the same thickness as the perforated copper foil (thickness 14 μm) of Comparative Example 3 is lighter than the perforated copper foil (thickness 14 μm) of Comparative Example 3. Of course, the perforated metal laminates (thickness 18 μm) of Examples 2 and 4 which are thicker than the perforated copper foil (thickness 14 μm) of Comparative Example 3 are also lighter than the perforated copper foil (thickness 14 μm) of Comparative Example 3. It is.

ちなみに、単位体積当たりの重量はCuで8920kg/m3 、アルミニウムでは2700kg/m3 である。 Incidentally, the weight per unit volume is 8920 kg / m 3 for Cu and 2700 kg / m 3 for aluminum.

(コスト)
リチウムイオンキャパシタにおける負極集電体としての使用が可能な実施例1の孔あき金属積層体(厚み14μm)、同じく実施例2の孔あき金属積層体(厚み18μm)、同じく実施例3の孔あき金属積層体(厚み14μm)、同じく実施例4の孔あき金属積層体(厚み18μm)、同じく比較例3の孔あき銅箔(厚み14μm)の3種類の孔あき導電箔について、コストを比較した。具体的には、比較例3の孔あき銅箔(厚み14μm)の製造トータルコストを100として、実施例1の孔あき金属積層体(厚み14μm)、実施例2の孔あき金属積層体(厚み18μm)、実施例3の孔あき金属積層体(厚み14μm)、実施例4の孔あき金属積層体(厚み18μm)の製造トータルコストを評価した。結果を表1に示す。また、コストの内訳を表2に示す。実施例1〜4の孔あき金属積層体においては孔あきアルミニウム箔の表面に電気Cuメッキが余分に必要であるが、そのコストを考慮してもなお、素材コストの差が大きいために、比較例3の孔あき銅箔より安価となる。
(cost)
Perforated metal laminate of Example 1 (thickness 14 μm) that can be used as a negative electrode current collector in a lithium ion capacitor, Perforated metal laminate of Example 2 (thickness 18 μm), and Perforated of Example 3 Costs were compared for three types of perforated conductive foils, a metal laminate (thickness 14 μm), a perforated metal laminate of Example 4 (thickness 18 μm), and a perforated copper foil of Comparative Example 3 (thickness 14 μm). . Specifically, with the total production cost of the perforated copper foil (thickness 14 μm) of Comparative Example 3 being 100, the perforated metal laminate of Example 1 (thickness 14 μm) and the perforated metal laminate of Example 2 (thickness) 18 μm), the total manufacturing cost of the perforated metal laminate of Example 3 (thickness 14 μm) and the perforated metal laminate of Example 4 (thickness 18 μm) were evaluated. The results are shown in Table 1. Table 2 shows a breakdown of costs. In the perforated metal laminates of Examples 1 to 4, the surface of the perforated aluminum foil requires extra electrical Cu plating, but the difference in material cost is still large even when the cost is taken into consideration. It is cheaper than the perforated copper foil of Example 3.

巻回積層構造のリチウムイオンキャパシタにおける負極集電体として、厚みが15μm、開口率が50%の孔あき銅箔に代えて、総厚が15μm、孔あきアルミニウム箔の厚みが10μm、両面に形成された電気Cuめっき膜の合計厚さが5μm、開口率が50%の積層型孔あき導電箔(製造法は実施例3,4と同じ)を使用した。性能上の問題は生じなかった。ここにおけるリチウムイオンキャパシタの仕様は次のとおりである。電圧:上限が3.8V、下限が2.2V、容量:2200F、内部抵抗:1.4mΩ、重量エネルギー密度:14Wh/L、体積エネルギー密度:25Wh/L、各電極のサイズ:0.6m幅×3.3m長、総面積:約2m2 である。 As a negative electrode current collector in a lithium ion capacitor having a wound laminated structure, a total thickness of 15 μm and a thickness of a perforated aluminum foil of 10 μm are formed on both sides in place of a perforated copper foil having a thickness of 15 μm and an aperture ratio of 50% A laminated perforated conductive foil having a total thickness of 5 μm and an aperture ratio of 50% (the manufacturing method is the same as in Examples 3 and 4) was used. There were no performance issues. The specifications of the lithium ion capacitor here are as follows. Voltage: upper limit is 3.8V, lower limit is 2.2V, capacity: 2200F, internal resistance: 1.4mΩ, weight energy density: 14Wh / L, volume energy density: 25Wh / L, size of each electrode: 0.6m width × 3.3 m long, total area: about 2 m 2 .

また、元のリチウムイオンキャパシタ、すなわち負極集電体として孔あき銅箔を使用したリチウムイオンキャパシタ、及び改良後のリチウムイオンキャパシタ、すなわち負極集電体として積層型孔あき導電箔を使用したリチウムイオンキャパシタの各構成材料の1m2 当たりの重量を表3及び表4に示す。負極集電体として積層型孔あき導電箔を使用することによりリチウムイオンキャパシタの重量が5%程度軽減される。 Also, the original lithium ion capacitor, that is, a lithium ion capacitor that uses a perforated copper foil as a negative electrode current collector, and an improved lithium ion capacitor, that is, a lithium ion that uses a laminated perforated conductive foil as a negative electrode current collector Tables 3 and 4 show the weight per 1 m 2 of each constituent material of the capacitor. By using a laminated perforated conductive foil as the negative electrode current collector, the weight of the lithium ion capacitor is reduced by about 5%.

本発明の孔あき導電箔をリチウムイオンキャパシタにおける負極集電体に使用すれば、既存の孔あき銅箔を負極集電体として使用した場合と比較して、同等の負極容量を保持しつつ重量及びコストの低減が可能となる。   If the perforated conductive foil of the present invention is used as a negative electrode current collector in a lithium ion capacitor, the weight is maintained while maintaining the same negative electrode capacity as compared with the case where an existing perforated copper foil is used as a negative electrode current collector. In addition, the cost can be reduced.

10 リチウムイオンキャパシタの正極
11 集電体
12 正極活物質
20 リチウムイオンキャパシタの負極
21 集電体
22 負極活物質
30 セパレータ
40 リチウム供給源
50 アルミニウム箔
51 孔あきアルミニウム箔
60 異種金属膜
61 置換層
62 抵抗層
63 電気Cuめっき層
70 銅箔
71 孔あき銅箔
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Positive electrode of lithium ion capacitor 11 Current collector 12 Positive electrode active material 20 Negative electrode of lithium ion capacitor 21 Current collector 22 Negative electrode active material 30 Separator 40 Lithium supply source 50 Aluminum foil 51 Perforated aluminum foil 60 Dissimilar metal film 61 Substitution layer 62 Resistance layer 63 Electric Cu plating layer 70 Copper foil 71 Perforated copper foil

Claims (8)

複数の貫通孔が分散して形成された孔あきアルミニウム箔の片面又は両面に、アルミニウム箔と異なる材質からなる1層又は複数層の異種金属膜が積層被覆され、異種金属膜における最表層の金属層がCuからなる孔あき導電箔。   One or both surfaces of a perforated aluminum foil formed by dispersing a plurality of through-holes are covered with one or more layers of different metal films made of a material different from the aluminum foil, and the outermost layer metal in the different metal film A perforated conductive foil whose layer is made of Cu. 請求項1に記載の孔あき導電箔において、孔あきアルミニウム箔はアルミニウム箔のケミカルエッチング品又は電解エッチング品である孔あき導電箔。   2. The perforated conductive foil according to claim 1, wherein the perforated aluminum foil is a chemical etching product or an electrolytic etching product of aluminum foil. 請求項1又は2に記載の孔あき導電箔において、異種金属膜は内側から順にZn又はZn合金からなる置換層、Ni又はNi合金からなる抵抗層、及びCu層が積層された3層構造である孔あき導電箔。   3. The perforated conductive foil according to claim 1, wherein the dissimilar metal film has a three-layer structure in which a substitution layer made of Zn or a Zn alloy, a resistance layer made of Ni or a Ni alloy, and a Cu layer are laminated in order from the inside. A perforated conductive foil. 請求項3に記載の孔あき導電箔において、抵抗層はNi又はNi合金の無電解めっき層、Cu層は電気めっき層である孔あき導電箔。   4. The perforated conductive foil according to claim 3, wherein the resistance layer is an electroless plating layer of Ni or Ni alloy, and the Cu layer is an electroplating layer. 請求項1〜4の何れかに記載の孔あき導電箔において、当該孔あき導電箔の用途がリチウムイオンキャパシタにおける負極集電体である孔あき導電箔。   The perforated conductive foil according to any one of claims 1 to 4, wherein the use of the perforated conductive foil is a negative electrode current collector in a lithium ion capacitor. アルミニウム箔に複数の貫通孔を分散して形成する工程と、孔あきアルミニウム箔の表面をZn又はZn合金により置換する工程と、Zn又はZn合金の置換膜上にNi又はNi合金を無電解めっきする工程と、Ni又はNi合金のめっき膜上にCuの電気めっきを行う工程とを含む孔あき導電箔の製造方法。   A step of dispersing and forming a plurality of through holes in an aluminum foil, a step of replacing the surface of the perforated aluminum foil with Zn or a Zn alloy, and electroless plating of Ni or a Ni alloy on a Zn or Zn alloy replacement film A method for producing a perforated conductive foil, comprising: a step of performing electroplating of Cu on a Ni or Ni alloy plating film. 請求項6に記載の孔あき導電箔の製造方法において、アルミニウム箔への貫通孔の形成をエッチングにより行う孔あき導電箔の製造方法。   The method for manufacturing a perforated conductive foil according to claim 6, wherein the formation of the through hole in the aluminum foil is performed by etching. 請求項7に記載の孔あき導電箔の製造方法において、エッチングはケミカルエッチング又は電解エッチングである孔あき導電箔の製造方法。   8. The method for manufacturing a perforated conductive foil according to claim 7, wherein the etching is chemical etching or electrolytic etching.
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