JP2011241410A - リチウムイオン電池電極集電体用アルミニウム合金箔 - Google Patents
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Abstract
【構成】質量%で、Fe:0.8%以上2.0%以下、Si:0.35%以下、Ti:0.05%以下を含有し、残部Alおよび不可避的不純物からなり、円相当直径が10〜50nmのAl−Fe系化合物が1立方μm当たり800個以上存在し、引張強さが160MPa以上で、100℃で1分のオイルバス熱処理後の引張強さが150MPa以上で、さらに120℃で1分のオイルバス熱処理後の引張強さが150MPa未満であることを特徴とする。
【選択図】なし
Description
Fe:
本発明のリチウムイオン集電体用アルミニウム合金箔の特徴を決める重要な合金元素であり、強度を向上させ、100℃程度の加熱における軟化を防止するとともに、120℃程度の温度で軟化を開始し、さらに再結晶温度を低下させるよう機能する。これらの機能は、Feの固溶量と析出状態の双方を制御して、強度を向上させ再結晶温度を低下させることにより得ることができる。
不純物として含有するが、0.35%以下に規制するのが好ましい。Si含有量が0.35%を超えると、170℃付近でSi単体あるいはAl−Fe−Si系化合物の析出が促進され延性が低下する。0.1%以下に規制するのがさらに好ましい。
鋳塊組織を微細にする効果があり、量産規模での機械的特性の変動を低減するのに役立つ。Tiの好ましい含有量は0.05%以下の範囲であり、0.05%を超えて含有すると箔圧延時のピンホールの原因となることがある。Bは、Tiと共に添加して同様な効果を得ることができるが、アルミニウム合金箔中のBの含有量は同様の理由で0.01%以下とすることが好ましい。
Mnは強度を向上させるよう機能する。Mnの好ましい含有量は0.05%以下の範囲であり、0.05%を超えて含有すると粗大なAl−Mn系化合物が形成し易くなり、ピンホールの発生が誘発される。Mnのさらに好ましい含有範囲は0.02%以下である。
強度を向上させるよう機能する。Cuの好ましい含有量は0.05%以下の範囲であり、含有量が多いと固溶Cu量が多くなり転位の移動が抑制され、その結果、200℃以下では再結晶が完了せず、大きな伸びが得られなくなる。
0.8%以上のFeを含む状態で熱間圧延や冷間圧延を行うと、鋳造時に形成した粒径50〜100μm程度のAl−Fe系化合物が分断化され、厚さ50μm以下の箔材では粒径が50nm以下の微細な化合物となって分散する。これらの微細化合物によって、冷間圧延時に強度が上昇する。また、これらAl−Fe系化合物はAl素地と整合性を持たず、温度が上昇すると、Al−Fe系化合物とAl素地の界面が空孔の供給源となって転位の移動を容易にし、再結晶温度を下げる効果があることが見出された。なお、化合物の粒径は全て円相当直径で示す。
本発明のリチウムイオン電池電極集電体用アルミニウム合金箔は、前記組成を有するアルミニウム合金を溶解、鋳造し、得られた鋳塊を均質化処理、熱間圧延、冷間圧延、中間焼鈍、最終冷間圧延を経て製造される。均質化処理は400〜580℃の温度で行うのが好ましく、400℃未満では、量産規模の箔材において機械的性質の変動が顕著となり好ましくない。また、580℃を超えるとAl−Fe系化合物の一部が粗大化、一部が固溶消滅(いわゆるオストワルド成長)し、箔材段階でのAl−Fe系化合物の分散数が減少し、200℃以下で再結晶が完了し難くなる。保持時間は製造コストの観点から24h以下とすることが好ましい。
表1に示す組成を有するアルミニウム合金を溶解、半連続鋳造法にて造塊し、得られた鋳塊について520℃で10hの均質化処理を行った。ついで、450〜230℃の温度範囲で熱間圧延を行って230℃で巻き取り、厚さ3mmの熱間圧延板を得た。さらに、得られた熱間圧延板に330℃の温度で4hの中間焼鈍を実施した。
表1の合金Bの鋳塊を用いて、表3に示す製造条件で厚さ15μmのアルミニウム合金箔に製箔し、得られたアルミニウム合金箔を試験材として、実施例1と同様に、ピンホールの発生の有無を観察し、引張強さを測定し、また、前記の透過型電子顕微鏡法により、粒径が10〜50nmのAl−Fe系化合物の1立方μm当たりの数を測定した。さらに、100℃で1分のオイルバス熱処理後の引張強さを測定し、さらに前記熱処理後の試験材を、170℃で1分のオイルバス熱処理し、引張強さおよび伸びを測定した。また、前記とは別に、100℃で1分のオイルバス熱処理後の試験材を120℃で1分のオイルバス熱処理し引張強さを測定した。これらの結果を表3に示す。なお、表3において、本発明の条件を外れたものには下線を付した。
Claims (2)
- 質量%で、Fe:0.8%以上2.0%以下、Si:0.35%以下、Ti:0.05%以下を含有し、残部Alおよび不可避的不純物からなり、円相当直径が10〜50nmのAl−Fe系化合物が1立方μm当たり800個以上存在し、引張強さが160MPa以上で、100℃で1分のオイルバス熱処理後の引張強さが150MPa以上で、さらに120℃で1分のオイルバス熱処理後の引張強さが150MPa未満であることを特徴とするリチウムイオン電池電極集電体用アルミニウム合金箔。
- さらに、質量%で、Mn:0.05%以下、Cu:0.05%以下を含有することを特徴とする請求項1記載のリチウムイオン電池電極集電体用アルミニウム合金箔。
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