JP2014060015A - Collector for secondary battery, method for manufacturing the same, and secondary battery - Google Patents

Collector for secondary battery, method for manufacturing the same, and secondary battery Download PDF

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めぐみ 田島
Masami Tomioka
雅巳 冨岡
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恭一 木下
Hideaki Shinoda
英明 篠田
Manabu Miyoshi
学 三好
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide: a collector for a secondary battery, having a plating layer on a surface thereof, made of a resin, and capable of improving adhesion between a base material and the plating layer; a method for manufacturing the collector; and a secondary battery.SOLUTION: A collector for a secondary battery includes: a base material having a plurality of fine spaces inside thereof, having a structure where the fine spaces are communicated to be connected to the outermost surface, and made of a resin; a catalyst part formed after a surface of the base material including an internal surface of the fine spaces has been modified, and including Pd or Ag; and a plating layer formed on a surface of the catalyst layer and including Cu or Ni.

Description

本発明は、二次電池用集電体、その製造方法、及び二次電池に関するものである。   The present invention relates to a current collector for a secondary battery, a manufacturing method thereof, and a secondary battery.

二次電池は繰り返し充放電が出来る電池のことで、鉛蓄電池、リチウムイオン二次電池、ニッケル水素蓄電池、ニッケルカドミウム蓄電池、ナトリウム硫黄電池、レドックスフロー電池などが知られている。   Secondary batteries are batteries that can be repeatedly charged and discharged, and lead storage batteries, lithium ion secondary batteries, nickel metal hydride storage batteries, nickel cadmium storage batteries, sodium sulfur batteries, redox flow batteries, and the like are known.

近年二次電池としてリチウムイオン二次電池がよく知られている。リチウムイオン二次電池は、充放電容量が高く、高出力化が可能な二次電池である。リチウムイオン二次電池は、主として携帯電子機器用の電源として用いられており、更に、今後普及が予想される電気自動車用の電源として期待されている。   In recent years, lithium ion secondary batteries are well known as secondary batteries. A lithium ion secondary battery is a secondary battery having a high charge / discharge capacity and capable of high output. Lithium ion secondary batteries are mainly used as power sources for portable electronic devices, and are expected to be used as power sources for electric vehicles that are expected to become popular in the future.

上記リチウムイオン二次電池では、正極の活物質として主にリチウムコバルト複合酸化物等のリチウム含有金属複合酸化物が用いられ、負極の活物質としては炭素材料が主に用いられている。正、負極の極板は、これらの活物質とバインダー樹脂と導電助剤とを溶媒に分散させてスラリーとしたものを集電体である金属箔上に塗布し、溶媒を乾燥除去して合剤層を形成後、これをロールプレス機で圧縮成形して作製されている。   In the lithium ion secondary battery, a lithium-containing metal composite oxide such as lithium cobalt composite oxide is mainly used as a positive electrode active material, and a carbon material is mainly used as a negative electrode active material. The positive and negative electrode plates are prepared by dispersing the active material, binder resin, and conductive additive in a solvent to form a slurry on a metal foil as a current collector. After forming the agent layer, it is produced by compression molding with a roll press.

集電体自体が導電性を有することが必要なため、従来リチウムイオン二次電池の集電体として、銅、アルミニウムなどの金属箔が用いられていた。近年、電池の軽量化を目的に集電体の軽量化が検討されている。   Since the current collector itself needs to have conductivity, metal foils such as copper and aluminum have been conventionally used as a current collector for lithium ion secondary batteries. In recent years, a reduction in the weight of the current collector has been studied for the purpose of reducing the weight of the battery.

例えば特許文献1では、樹脂フィルムの表面に導電処理し1.3Ω/cm以下の抵抗の導電処理層を形成後、電解めっき処理により片面当たり少なくとも0.3μm以上の厚みのめっき層を形成してなる集電体であって、電解めっき層の抵抗が40mΩ/cm以下であり、さらに樹脂フィルム、導電処理層、めっき層の厚みと重量との関係を規定する式を満足する二次電池用の軽量集電体が提案されている。   For example, in Patent Document 1, after conducting a conductive treatment on the surface of a resin film to form a conductive treatment layer having a resistance of 1.3 Ω / cm or less, a plating layer having a thickness of at least 0.3 μm or more per side is formed by electrolytic plating treatment. A secondary battery that has a resistance of an electrolytic plating layer of 40 mΩ / cm or less and further satisfies a formula that defines the relationship between the thickness and weight of a resin film, a conductive treatment layer, and a plating layer. Lightweight current collectors have been proposed.

また特許文献2には、集電体が耐アルカリ性繊維からなる不織布にニッケルめっきを施した3次元構造のニッケル多孔体であるアルカリ電池用集電体が提案されている。ニッケルめっきは、スパッタ法及び無電解めっき法の少なくとも一方を用いて不織布に導電性を付与した後、電解めっき法を用いて不織布に施されている。   Patent Document 2 proposes a current collector for an alkaline battery, which is a three-dimensional nickel porous body in which the current collector is nickel-plated on a nonwoven fabric made of alkali-resistant fibers. Nickel plating is applied to a nonwoven fabric using an electrolytic plating method after imparting conductivity to the nonwoven fabric using at least one of a sputtering method and an electroless plating method.

しかしながら、集電体として、樹脂フィルムあるいは不織布の表面に導電処理層を形成後に電解めっき処理しただけでは、めっき層と樹脂フィルムあるいは不織布との密着力が弱い。そのため、電池の充放電サイクルでめっき層が樹脂フィルムあるいは不織布から剥離してしまう、また電池の製造工程で集電体を捲回させるような集電体を大きく変形させる場合にはめっき層と樹脂フィルムあるいは不織布とが剥離してしまう、というおそれがある。   However, the adhesive force between the plating layer and the resin film or nonwoven fabric is weak when the electroplating treatment is performed after forming the conductive treatment layer on the surface of the resin film or nonwoven fabric as the current collector. Therefore, the plating layer and resin may be peeled off from the resin film or non-woven fabric during the battery charge / discharge cycle, or when the current collector is largely deformed during the battery manufacturing process. There is a risk that the film or the non-woven fabric will peel off.

特開2003−31224号公報Japanese Patent Laid-Open No. 2003-3224 特開2008−117579号公報JP 2008-117579 A

本発明は、このような事情に鑑みて為されたものであり、基材とめっき層との密着性を向上させることによって二次電池のサイクル特性を向上することが出来る二次電池用集電体、その製造方法、及び二次電池を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of such circumstances, and a secondary battery current collector that can improve the cycle characteristics of the secondary battery by improving the adhesion between the substrate and the plating layer. It is an object to provide a body, a manufacturing method thereof, and a secondary battery.

本発明者等が鋭意検討した結果、樹脂製の基材の表面を改質した後に触媒部を形成し、触媒部の表面にめっき層を形成することにより、基材とめっき層との密着性を大幅に向上させうることを見いだした。   As a result of intensive studies by the present inventors, the catalyst part is formed after the surface of the resin base material is modified, and the plating layer is formed on the surface of the catalyst part, whereby the adhesion between the base material and the plating layer is achieved. It was found that can be improved significantly.

すなわち、本発明の二次電池用集電体は、内部に多数の微細空間を有し、微細空間が連通し最表面につながっている構造を有する樹脂製の基材と、微細空間の内表面を含む基材の表面が改質された後に形成されたPdまたはAgを含む触媒部と、触媒部の表面に形成されたCuまたはNiを含むめっき層と、を有することを特徴とする。   That is, the current collector for the secondary battery according to the present invention has a resin base material having a structure in which a large number of fine spaces are formed in the interior and the fine spaces are connected to the outermost surface, and the inner surface of the fine space. It has a catalyst part containing Pd or Ag formed after the surface of the base material containing is modified, and a plating layer containing Cu or Ni formed on the surface of the catalyst part.

上記基材を構成する樹脂は、ポリプロピレン、ポリエチレン、これらの混合物、及びこれらの共重合体からなる群から選択される一種からなることが好ましい。   It is preferable that resin which comprises the said base material consists of 1 type selected from the group which consists of polypropylene, polyethylene, these mixtures, and these copolymers.

また基材は、単層多孔質フィルム、積層多孔質フィルム、織布、および不織布から選ばれる1つであることが好ましい。   Moreover, it is preferable that a base material is one chosen from a single layer porous film, a laminated porous film, a woven fabric, and a nonwoven fabric.

上記改質はオゾン処理によるものであることが好ましい。   The modification is preferably performed by ozone treatment.

本発明の二次電池は上記二次電池用集電体を含む。   The secondary battery of this invention contains the said collector for secondary batteries.

本発明の二次電池用集電体の製造方法は、内部に多数の微細空間を有し、微細空間が連通し最表面につながっている構造を有する樹脂製の基材を準備する基材準備工程と、基材の表面をオゾン処理してオゾン処理基材とするオゾン処理工程と、オゾン処理基材の表面にPdまたはAgを含む金属化合物溶液を接触させてPdまたはAgを含む触媒部を形成し触媒部付与基材とする触媒部付与工程と、触媒部付与基材の表面にCuまたはNiを含む無電解めっき溶液を接触させてCuまたはNiを含むめっき層を形成しめっき層付与基材とするめっき処理工程と、を有する。   The method for producing a current collector for a secondary battery according to the present invention provides a base material preparation for preparing a resin base material having a structure in which a large number of fine spaces are connected and the fine spaces are connected to the outermost surface. An ozone treatment step in which the surface of the substrate is treated with ozone to form an ozone treatment substrate, and a catalyst part containing Pd or Ag by contacting a metal compound solution containing Pd or Ag on the surface of the ozone treatment substrate. A catalyst part providing step to form a catalyst part providing base, and a surface of the catalyst part providing base is contacted with an electroless plating solution containing Cu or Ni to form a plating layer containing Cu or Ni to form a plating layer provision group And a plating process step as a material.

オゾン処理工程は、基材の表面を水を除く極性溶媒を含む第1オゾン溶液で処理して第1オゾン処理基材とする第1オゾン処理工程と、第1オゾン処理基材の表面を水を含む第2オゾン溶液で処理して第2オゾン処理基材とする第2オゾン処理工程と、を有することが好ましい。   The ozone treatment process includes a first ozone treatment process in which the surface of the base material is treated with a first ozone solution containing a polar solvent excluding water to form a first ozone treatment base material, and the surface of the first ozone treatment base material is water. It is preferable to have the 2nd ozone treatment process processed with the 2nd ozone solution containing this as a 2nd ozone treatment base material.

またオゾン処理工程の後、触媒部付与工程の前に、オゾン処理基材または第2オゾン処理基材の表面に少なくともアルカリ成分および/または界面活性剤を含む溶液を接触させて表面清浄化基材とする表面清浄化工程をさらに有することが好ましい。   In addition, after the ozone treatment step and before the catalyst portion applying step, the surface of the ozone treatment substrate or the second ozone treatment substrate is brought into contact with a solution containing at least an alkali component and / or a surfactant to clean the surface. It is preferable to further have a surface cleaning step.

まためっき処理工程の後に、めっき層付与基材の表面に電気めっきを施し、めっき層の厚みを増やす電気めっき処理工程をさらに有することが好ましい。   Moreover, it is preferable to further have the electroplating process process which performs electroplating on the surface of a plating layer provision base material and increases the thickness of a plating layer after a plating process process.

本発明の二次電池用集電体は、樹脂製の基材を用いているため、金属製の基材のものより軽量化出来る。また樹脂製の基材は内部に多数の微細空間を有し、微細空間が連通し最表面につながっている構造を有するため、活物質を集電体の微細空間に担持することが出来る。活物質を集電体の微細空間に担持出来ることにより、活物質の全体量における集電体の近傍に設置される活物質の量の割合が増える。そのため活物質の全体において、活物質と集電体との間の電子の移動距離が短くなるため、担持された活物質を有効に活用できる。   Since the current collector for a secondary battery of the present invention uses a resin base material, it can be made lighter than that of a metal base material. Moreover, since the resin base material has a structure in which a large number of fine spaces are connected inside and the fine spaces are connected to the outermost surface, the active material can be carried in the fine space of the current collector. Since the active material can be supported in the fine space of the current collector, the ratio of the amount of the active material installed in the vicinity of the current collector in the total amount of the active material increases. For this reason, in the entire active material, the moving distance of electrons between the active material and the current collector is shortened, so that the supported active material can be effectively used.

また活物質を上記構造の集電体に担持することにより、集電体に箔を用いた場合よりも多くの活物質を担持することが出来る。また担持された活物質を有効に活用することが出来る。   Further, by supporting the active material on the current collector having the above structure, more active material can be supported than when the foil is used for the current collector. In addition, the supported active material can be used effectively.

また活物質は集電体の微細空間に担持されているので、電池の充放電の繰り返しに伴って活物質の膨張収縮がおこっても、集電体によって活物質の膨張収縮が抑制され、担持された活物質が集電体から剥離脱落することを抑制することが出来る。そのため、上記集電体を有する二次電池は、耐久性が向上し、高寿命とすることが出来る。   In addition, since the active material is carried in the fine space of the current collector, even if the active material expands and contracts as the battery is repeatedly charged and discharged, the current collector suppresses the expansion and shrinkage of the active material, and It is possible to suppress the separated active material from peeling off from the current collector. Therefore, the secondary battery having the current collector has improved durability and a long life.

また本発明の二次電池用集電体は、樹脂製の基材の表面を改質した後に触媒部を形成し、触媒部の表面にめっき層を形成しているため、樹脂製の基材とめっき層との密着性を大幅に向上できる。そのため電池の充放電サイクルでもめっき層が基材から剥離しにくく、また集電体を大きく変形させる場合でもめっき層と基材とが剥離しにくい。そのため、上記集電体を有する二次電池は、耐久性が向上し、高寿命とすることが出来る。   Further, the current collector for the secondary battery according to the present invention forms the catalyst part after modifying the surface of the resin base material, and forms the plating layer on the surface of the catalyst part. And the adhesion between the plating layer can be greatly improved. Therefore, the plating layer is hardly peeled off from the base material even in the charge / discharge cycle of the battery, and the plating layer and the base material are not easily peeled off even when the current collector is largely deformed. Therefore, the secondary battery having the current collector has improved durability and a long life.

本発明の二次電池は上記二次電池用集電体を有するので、良好なサイクル特性を有する電池とすることが出来る。   Since the secondary battery of this invention has the said collector for secondary batteries, it can be set as the battery which has favorable cycling characteristics.

本発明の二次電池用集電体の製造方法によれば、容易に二次電池用集電体を作製することが出来る。   According to the method for producing a current collector for a secondary battery of the present invention, a current collector for a secondary battery can be easily produced.

本実施形態の二次電池用集電体に活物質が担持されたところを示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the place where the active material was carry | supported by the collector for secondary batteries of this embodiment. 一軸方向に延伸された多孔質フィルムの模式図である。It is a schematic diagram of the porous film extended | stretched to the uniaxial direction. 二軸方向に延伸された多孔質フィルムの模式図である。It is a schematic diagram of the porous film extended | stretched to the biaxial direction. 本実施形態の二次電池用集電体の模式図である。It is a schematic diagram of the collector for secondary batteries of this embodiment. 本実施形態の二次電池用集電体の製造方法の各工程の前後における基材を模式的に示す模式断面図である。It is a schematic cross section which shows typically the base material before and after each process of the manufacturing method of the collector for secondary batteries of this embodiment. 実施例1、比較例1及び比較例2のモデル電池のサイクルごとの放電容量維持率を示すグラフである。It is a graph which shows the discharge capacity maintenance factor for every cycle of the model battery of Example 1, Comparative Example 1, and Comparative Example 2.

<二次電池用集電体>
本発明の二次電池用集電体は、樹脂製の基材と、触媒部と、めっき層とを有する。
<Current collector for secondary battery>
The current collector for a secondary battery of the present invention has a resin base material, a catalyst portion, and a plating layer.

樹脂製の基材は、内部に多数の微細空間を有し、微細空間が連通し最表面につながっている構造を有する。微細空間は互いに連通して基材の最表面とつながっており、基材の一方の面から他方の面に貫通している。集電体が表裏に貫通する微細空間をもつことで、集電体は、集電体の表裏がより強固に導電接続されて集電体の表裏に電位分布を生じないことで、電極反応の均一性を保てる。例えば基材は、網目状の三次元構造を有することが好ましい。   The resin-made base material has a structure in which a large number of fine spaces are formed therein, and the fine spaces are connected to the outermost surface. The fine space communicates with each other and is connected to the outermost surface of the substrate, and penetrates from one surface of the substrate to the other surface. Since the current collector has a fine space penetrating the front and back, the current collector is more conductively connected to the front and back of the current collector so that no potential distribution occurs on the front and back of the current collector. Uniformity can be maintained. For example, the substrate preferably has a network-like three-dimensional structure.

樹脂製の基材は、微細空間を有するため、活物質を微細空間に担持することが出来る。図1に本実施形態の二次電池用集電体に活物質が担持されたところを示す模式図を示す。図1には、集電体1の有する微細空間に活物質2が担持されているところが記載されている。図1には活物質2のみが集電体1に担持されているところが記載されているが、集電体1の微細空間には導電助剤や結着剤が担持されていてもよい。   Since the resin base material has a fine space, the active material can be supported in the fine space. FIG. 1 is a schematic view showing a state where an active material is supported on the secondary battery current collector of the present embodiment. FIG. 1 shows that the active material 2 is carried in a fine space of the current collector 1. Although FIG. 1 shows that only the active material 2 is carried on the current collector 1, a conductive auxiliary agent or a binder may be carried in the fine space of the current collector 1.

図1に示すように、活物質2は集電体1中の微細空間に担持されており、活物質2の全体量における集電体1の近傍に配置される活物質2の量の割合が集電体に箔を用いた場合に比べて増える。そのため、活物質2全体でみると、活物質2と集電体1との間の電子の移動距離が集電体に箔を用いた場合に比べて短くなるため、担持された活物質2の容量を有効に活用できる。   As shown in FIG. 1, the active material 2 is supported in a fine space in the current collector 1, and the ratio of the amount of the active material 2 disposed in the vicinity of the current collector 1 to the total amount of the active material 2 is Increased compared to the case where foil is used for the current collector. Therefore, when the active material 2 as a whole is viewed, the moving distance of electrons between the active material 2 and the current collector 1 becomes shorter than when a foil is used for the current collector. The capacity can be used effectively.

基材を構成する樹脂は、二次電池内の環境に耐えうる性質を有するものであればよい。具体的には基材を構成する樹脂は、スラリーや電解液に用いられる溶媒への耐久性があり、電極作成時にかけられる熱に対して耐熱性がある樹脂であることが好ましい。例えば基材を構成する樹脂はポリオレフィン系樹脂であることが好ましい。特に溶媒への耐久性が優れているため、基材を構成する樹脂はポリプロピレン、ポリエチレン、これらの混合物、及びこれらの共重合体からなる群から選択される一種からなることが好ましい。使用できる樹脂として、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリエチレン/ポリプロピレン、ポリエチレン/ポリプロピレン/ポリエチレン、ポリプロピレン/ポリエチレン/ポリプロピレンが挙げられる。   The resin constituting the substrate may be any resin that can withstand the environment in the secondary battery. Specifically, the resin constituting the base material is preferably a resin that is durable to a solvent used in a slurry or an electrolytic solution and is heat resistant to heat applied during electrode formation. For example, the resin constituting the substrate is preferably a polyolefin resin. In particular, since the durability to a solvent is excellent, the resin constituting the base material is preferably made of one kind selected from the group consisting of polypropylene, polyethylene, a mixture thereof, and a copolymer thereof. Examples of resins that can be used include polypropylene, polyethylene, polyethylene / polypropylene, polyethylene / polypropylene / polyethylene, and polypropylene / polyethylene / polypropylene.

基材は、単層多孔質フィルム、積層多孔質フィルム、織布、および不織布から選ばれる1つであることが好ましい。   The substrate is preferably one selected from a single-layer porous film, a laminated porous film, a woven fabric, and a non-woven fabric.

多孔質フィルムは、延伸して多孔化されたものでも未延伸で多孔化されたのものでもよい。集電体に高い機械的強度を要求される場合は、延伸して多孔化された延伸多孔質フィルムを用いることが好ましい。延伸多孔質フィルムは、屈曲した際にもその屈曲面に樹脂の切断箇所などが出にくく、集電体として用いた場合、二次電池がショートしにくい点で特に好ましい。   The porous film may be stretched and made porous, or may be unstretched and made porous. When the current collector is required to have high mechanical strength, it is preferable to use a stretched porous film that has been stretched and made porous. The stretched porous film is particularly preferable in that when the resin is bent, a resin cut portion or the like hardly appears on the bent surface, and when used as a current collector, the secondary battery is not easily short-circuited.

延伸多孔質フィルムは一軸方向に延伸されていても多軸方向に延伸されていてもよい。例えば一軸方向に延伸されている多孔質フィルムの模式図を図2に示す。図2に示すのは宇部興産株式会社製のポリオレフィン多孔フィルム、グレード UP3074の模式図である。また二軸方向に延伸されている多孔質フィルムの模式図を図3に示す。図3に示すのは東レ東燃機能膜合同会社製のポリエチレン多孔フィルム、グレード V20CFDの模式図である。これらの多孔質フィルムは単層でも複数枚が積層されたものでもよい。   The stretched porous film may be stretched in a uniaxial direction or may be stretched in a multiaxial direction. For example, FIG. 2 shows a schematic diagram of a porous film stretched in a uniaxial direction. FIG. 2 is a schematic diagram of a polyolefin porous film, grade UP3074 manufactured by Ube Industries, Ltd. Moreover, the schematic diagram of the porous film extended | stretched to the biaxial direction is shown in FIG. FIG. 3 is a schematic diagram of a polyethylene porous film, grade V20 CFD, manufactured by Toray Tonen Functional Film GK. These porous films may be a single layer or a laminate of a plurality of sheets.

織布または不織布は、織布または不織布を構成する繊維にめっき層を形成してから織布または不織布の形に成形されてもいいし、織布または不織布の形に成形されてからめっき層が形成されてもよい。織布または不織布を作製する工程で、めっき層が繊維から剥離するおそれがあるので、織布または不織布の形に成形されてからめっき層が形成されることが好ましい。   The woven or non-woven fabric may be formed into a woven or non-woven fabric after forming a plating layer on the fibers constituting the woven or non-woven fabric. It may be formed. In the process of producing the woven or non-woven fabric, the plating layer may be peeled off from the fiber. Therefore, the plating layer is preferably formed after being formed into a woven or non-woven fabric shape.

特に樹脂製の基材として、市販の二次電池用セパレータを用いることができる。二次電池用セパレータは、二次電池用の電解液を保持することが出来、電気絶縁性であり、イオン透過性がある。二次電池用セパレータは二次電池内で使用できることが確認されているため安全性が高い。   In particular, a commercially available secondary battery separator can be used as the resin base material. The separator for the secondary battery can hold the electrolyte for the secondary battery, is electrically insulating, and has ion permeability. Since it is confirmed that the secondary battery separator can be used in the secondary battery, the safety is high.

市販の二次電池用セパレータとしては、上記した宇部興産株式会社製のポリオレフィン多孔フィルム、グレード UP3074や東レ東燃機能膜合同会社製、ポリエチレン多孔フィルム、グレード V20CFD以外に、宇部興産株式会社製の一軸延伸されたグレード UP3093、UP3085、UP3146、UP3138や、東レ東燃機能膜合同会社製の二軸延伸されたグレード V25CGD、V25EKD、V20EHD、P25CH1、F16CK1、F20BMU、CP1902、XP2301や、さらには住友化学社製の二軸延伸されたグレード S258−4や旭化成社製の二軸延伸されたグレード H6022、ND525が好適に使用できる。   As a commercially available secondary battery separator, in addition to the above-mentioned polyolefin porous film made by Ube Industries, grade UP3074, Toray Tonen Functional Film GK, polyethylene porous film, grade V20 CFD, uniaxial stretching made by Ube Industries, Ltd. Grades UP3093, UP3085, UP3146, UP3138, and biaxially stretched grades V25CGD, V25EKD, V20EHD, P25CH1, F16CK1, F20BMU, CP1902, XP2301, and other products manufactured by Sumitomo Chemical Co., Ltd. Biaxially stretched grade S258-4 and Asahi Kasei's biaxially stretched grades H6022 and ND525 can be suitably used.

集電体はその厚みが5μm以上20μm以下であることが好ましい。本発明の二次電池用集電体は、基材の微細空間内に活物質を担持できるため、集電体の厚みは電極の厚みと同等の厚みが採用できる。集電体の厚みが5μm未満だと活物質に対して集電体の量が少なく電気抵抗が増加し、電池として組付けた場合に電池の出力が低下する点で好ましく、また機械的な強度が低すぎてハンドリングがしずらいため好ましくない、一方集電体の厚みが20μmより大きいと活物質に対する集電体の量が多すぎ、電池として組付けた場合に電池の重量エネルギー密度や体積エネルギー密度が低下する点で好ましくない。   The current collector preferably has a thickness of 5 μm to 20 μm. Since the current collector for a secondary battery of the present invention can carry an active material in the fine space of the base material, the thickness of the current collector can be equal to the thickness of the electrode. When the thickness of the current collector is less than 5 μm, the amount of the current collector is small with respect to the active material, the electric resistance increases, and it is preferable in that the output of the battery is lowered when assembled as a battery, and the mechanical strength. Is too low and difficult to handle. On the other hand, if the thickness of the current collector is larger than 20 μm, the amount of the current collector relative to the active material is too large, and the weight energy density and volume energy of the battery when assembled as a battery It is not preferable in that the density is lowered.

触媒部は、微細空間の内表面を含む基材の表面が改質された後に形成され、PdまたはAgを含む。以下、表面と称したものは微細空間の内表面を含む。   The catalyst part is formed after the surface of the base material including the inner surface of the fine space is modified, and contains Pd or Ag. Hereinafter, what is called a surface includes the inner surface of a fine space.

樹脂製の基材の表面は改質されることによって、表面に極性基が付与される。例えば表面で二重結合などの分子鎖が切断され、表面にOH基、CO基、COOH基などの極性基が生成される。改質はオゾン処理によるものが好ましい。オゾン処理によって改質されると、表面に極性基を付与すると共に樹脂製の基材の表面にナノレベル以下の細孔が形成される。   The surface of the resin substrate is modified to give a polar group to the surface. For example, molecular chains such as double bonds are cleaved on the surface, and polar groups such as OH groups, CO groups, and COOH groups are generated on the surface. The modification is preferably performed by ozone treatment. When modified by ozone treatment, polar groups are imparted to the surface and pores of nano-level or less are formed on the surface of the resin base material.

言い換えると、このようにオゾン処理されることによって樹脂製の基材の表面に極性基及び細孔を有する改質層が形成される。この改質層は、PdまたはAgを含む触媒液が浸透しやすく、PdまたはAgを含む触媒部は改質層に食い込んで形成される。そのため、樹脂製の基材とPdまたはAgを含む触媒部との密着性が向上する。   In other words, a modified layer having polar groups and pores is formed on the surface of the resin base material by performing the ozone treatment in this way. This reforming layer is easily penetrated by a catalyst solution containing Pd or Ag, and the catalyst portion containing Pd or Ag is formed by biting into the reforming layer. Therefore, the adhesion between the resin base material and the catalyst portion containing Pd or Ag is improved.

オゾン処理は、樹脂製の基材の表面とオゾン溶液とを接触させることによって行ってもいいし、気体オゾンを樹脂製の基材の表面に接触させて行ってもよい。   The ozone treatment may be performed by bringing the surface of the resin base material into contact with the ozone solution, or may be performed by bringing gaseous ozone into contact with the surface of the resin base material.

触媒部はPdまたはAgを含むことによって、反応活性点が付与されるため、CuまたはNiを含むめっき層が形成されやすくなる。   When the catalyst portion contains Pd or Ag, a reaction active point is imparted, so that a plating layer containing Cu or Ni is easily formed.

触媒部は触媒粒子の集合体である。触媒部は、触媒粒子が連なることによって層を形成していてもよい。   The catalyst part is an aggregate of catalyst particles. The catalyst part may form a layer by continuous catalyst particles.

触媒部の厚みは10nm以上200nm以下であることが好ましい。このとき、触媒部の厚みとは、触媒粒子の集合体の概略厚みを指す。触媒粒子の集合体が層をなしている場合は、触媒部の厚みはその層の厚みを指す。触媒部の厚みが200nmより厚いと集電体全体の抵抗が増加し、触媒部の厚みが200nmより厚い集電体を電池として組付けた場合に電池出力が低下するので、触媒部の厚みが200nmより厚いのは好ましくなく、触媒部の厚みが10nmより小さいと樹脂製の基材とめっき層との密着性が下がり、集電体の導電性が低下して抵抗が増加し、集電体を電池として組付けた場合に電池出力が低下するため、触媒部の厚みが10nmより小さいのは好ましくない。   The thickness of the catalyst part is preferably 10 nm or more and 200 nm or less. At this time, the thickness of the catalyst portion refers to the approximate thickness of the aggregate of catalyst particles. When the aggregate of catalyst particles forms a layer, the thickness of the catalyst portion refers to the thickness of the layer. If the thickness of the catalyst part is greater than 200 nm, the resistance of the entire current collector increases, and the battery output decreases when a current collector with a catalyst part thickness greater than 200 nm is assembled as a battery. When the thickness of the catalyst portion is smaller than 10 nm, it is not preferable that the thickness is greater than 200 nm. If the thickness of the catalyst portion is smaller than 10 nm, the adhesion between the resin base material and the plating layer decreases, the conductivity of the current collector decreases, and the resistance increases. When the battery is assembled as a battery, the battery output decreases, so that the thickness of the catalyst portion is less than 10 nm.

めっき層の厚みは、0.3μm以上10μm以下であることが好ましい。めっき層の厚みが10μmより厚いと活物質に対する集電体の量が多くなり、めっき層の厚みが10μmより厚い集電体を電池として組付けた場合に電池の重量エネルギー密度や体積エネルギー密度が低下するので、めっき層の厚みが10μmより厚いのは好ましくない。まためっき層の厚みが10μmより厚いとめっき時の残留応力が多くなるため、めっき層が割れて集電体が断裂してしまい抵抗が増加するため好ましくない。めっき層の厚みが0.3μmより小さいと活物質に対する集電体の量が少なく電気抵抗が増加し、めっき層の厚みが0.3μmより小さい集電体を電池として組付けた場合に電池の出力が低下するため、めっき層の厚みが0.3μmより小さいのは好ましくない。   The thickness of the plating layer is preferably 0.3 μm or more and 10 μm or less. When the thickness of the plating layer is larger than 10 μm, the amount of the current collector relative to the active material increases, and when the current collector with the thickness of the plating layer larger than 10 μm is assembled as a battery, the weight energy density or volume energy density of the battery is reduced. Since it falls, it is not preferable that the thickness of the plating layer is thicker than 10 μm. On the other hand, if the thickness of the plating layer is greater than 10 μm, the residual stress at the time of plating increases, so that the plating layer is cracked and the current collector is torn and resistance is increased. When the thickness of the plating layer is smaller than 0.3 μm, the amount of the current collector relative to the active material is small and the electric resistance increases, and when the current collector with the thickness of the plating layer smaller than 0.3 μm is assembled as a battery, Since the output is lowered, it is not preferable that the thickness of the plating layer is smaller than 0.3 μm.

めっき層はCuまたはNiを含むことによって導電性が向上する。めっき層の導電性が向上すると、集電体の電気抵抗が下がり集電体の導電性が向上し、集電体を電池として組付けた場合に電池出力が向上する。   The conductivity of the plating layer is improved by containing Cu or Ni. When the electroconductivity of the plating layer is improved, the electrical resistance of the current collector is lowered, the electrical conductivity of the current collector is improved, and the battery output is improved when the current collector is assembled as a battery.

図4に本実施形態の二次電池用集電体の模式図を示す。図4において示されるように、基材30は、基材表面に改質層31を含み、改質層31において触媒部40が形成されている。図4において触媒部40は、円形の粒の集合体で記載されているが、この集合体が層を形成していてもよい。触媒部40の表面にめっき層50が形成される。めっき層50は触媒部40に含まれる触媒を核にして形成され、ナノアンカー51を有する。めっき層50がナノアンカー51を有することにより、めっき層50は基材30とより強く結合される。   FIG. 4 is a schematic diagram of a current collector for a secondary battery according to this embodiment. As shown in FIG. 4, the base material 30 includes a modified layer 31 on the surface of the base material, and the catalyst portion 40 is formed in the modified layer 31. In FIG. 4, the catalyst unit 40 is described as an aggregate of circular particles, but the aggregate may form a layer. A plating layer 50 is formed on the surface of the catalyst unit 40. The plating layer 50 is formed using the catalyst contained in the catalyst unit 40 as a nucleus and has a nanoanchor 51. When the plating layer 50 has the nano anchors 51, the plating layer 50 is more strongly bonded to the base material 30.

<二次電池>
本発明の二次電池は、上記二次電池用集電体を有する。上記二次電池用集電体を有する二次電池とすると、二次電池は、良好なサイクル特性を示す。また本発明の二次電池用集電体は活物質を高密度に充填して使用することが出来る。そのため上記二次電池用集電体を有する電極を有すると、二次電池の電気容量を大きくすることが出来る。
<Secondary battery>
The secondary battery of this invention has the said collector for secondary batteries. If it is set as the secondary battery which has the said collector for secondary batteries, a secondary battery will show favorable cycling characteristics. Moreover, the current collector for a secondary battery of the present invention can be used by being filled with an active material at a high density. Therefore, when an electrode having the current collector for a secondary battery is provided, the electric capacity of the secondary battery can be increased.

本発明の二次電池は、電池構成要素として、上記した二次電池用集電体を有する正極あるいは負極に加えて、電解質及び必要に応じてセパレータを用いてもよい。   In the secondary battery of the present invention, an electrolyte and, if necessary, a separator may be used as a battery component in addition to the positive electrode or the negative electrode having the above-described current collector for a secondary battery.

正極あるいは負極は、活物質、結着剤及び必要に応じて導電助剤を有する。   The positive electrode or the negative electrode has an active material, a binder, and optionally a conductive aid.

活物質の集電体への担持は、活物質と導電助剤と結着剤との分散液に溶媒を加え攪拌したスラリーに集電体を含浸若しくは上記スラリーを集電体に塗り込むことによって行うことが出来る。また集電体は三次元構造を有するので、結着剤を少なく若しくは使用しなくとも活物質を集電体内に固定化できる。粘度調整のための溶媒としては、N−メチル−2−ピロリドン(NMP)、メタノール、メチルイソブチルケトン(MIBK)などが使用可能である。   The active material is supported on the current collector by impregnating the current collector in a slurry obtained by adding a solvent to the dispersion of the active material, the conductive additive, and the binder, or by applying the slurry to the current collector. Can be done. Further, since the current collector has a three-dimensional structure, the active material can be immobilized in the current collector without using or using a small amount of binder. As the solvent for adjusting the viscosity, N-methyl-2-pyrrolidone (NMP), methanol, methyl isobutyl ketone (MIBK) and the like can be used.

活物質は粉体形状であることが望ましい。目的となる二次電池に応じて異なるが粉体の平均粒径は5μm以上で且つ50μm以下であることが好ましい。平均粒径が細かい程、集電体に活物質を高密度に充填できる。活物質は平均粒径の大きい活物質粗粒子と平均粒径の小さい活物質微粒子とで構成された複合粉末であってもよい。その場合、活物質粗粒子の活物質微粒子に対する体積比を1.5〜4、活物質粗粒子の活物質微粒子に対する平均粒径比を10〜15とすると、嵩密度を一層向上させ得ることを本発明者は確認している。より望ましくは、活物質粗粒子の活物質微粒子に対する平均粒径比を11〜14、体積比を2〜3とするとより好適である。活物質粒子の平均粒径を具体的に言うなら、活物質粗粒子の平均粒径を5μm〜50μmとし、活物質微粒子の平均粒径を0.5μm〜5μmとすると、好適である。   The active material is preferably in the form of a powder. The average particle diameter of the powder is preferably 5 μm or more and 50 μm or less, depending on the intended secondary battery. The smaller the average particle size, the higher the density of the active material that can be filled in the current collector. The active material may be a composite powder composed of active material coarse particles having a large average particle diameter and active material fine particles having a small average particle diameter. In that case, if the volume ratio of the active material coarse particles to the active material fine particles is 1.5 to 4 and the average particle size ratio of the active material coarse particles to the active material fine particles is 10 to 15, the bulk density can be further improved. The inventor has confirmed. More desirably, the average particle diameter ratio of the active material coarse particles to the active material fine particles is 11 to 14, and the volume ratio is 2 to 3. Specifically speaking, the average particle diameter of the active material particles is preferably 5 μm to 50 μm and the average particle diameter of the active material fine particles is preferably 0.5 μm to 5 μm.

リチウムイオン二次電池の場合、正極の活物質としては、リチウムコバルト複合酸化物、リチウムニッケル複合酸化物、リチウムマンガン複合酸化物等のリチウム含有金属複合酸化物が用いられる。負極の活物質はリチウムを吸蔵、放出可能な炭素系材料やリチウムを合金化可能な金属又はこれらの酸化物等が用いられる。   In the case of a lithium ion secondary battery, a lithium-containing metal composite oxide such as a lithium cobalt composite oxide, a lithium nickel composite oxide, or a lithium manganese composite oxide is used as the positive electrode active material. As the negative electrode active material, a carbon-based material capable of inserting and extracting lithium, a metal capable of alloying lithium, or an oxide thereof is used.

導電助剤は活物質が結着剤を介して集電体に固定された際に導電性を高めるために添加されるものである。導電助剤として、炭素質微粒子であるカーボンブラック、黒鉛、アセチレンブラック(AB)、ケッチェンブラック(KB)、気相法炭素繊維(Vapor Grown Carbon Fiber:VGCF)等を単独でまたは二種以上組み合わせて添加することが出来る。導電助剤の使用量については、特に限定的ではないが、例えば、電極に含有される活物質100質量%に対して、導電助剤は2質量%〜10質量%程度とすることができる。特に限定的ではないがさらには3質量%〜5質量%程度が好ましい。   The conductive auxiliary agent is added to increase the conductivity when the active material is fixed to the current collector via the binder. Carbon black, graphite, acetylene black (AB), ketjen black (KB), vapor grown carbon fiber (Vapor Carbon Carbon Fiber: VGCF), etc., which are carbonaceous fine particles, are used alone or in combination of two or more as conductive aids. Can be added. The amount of the conductive auxiliary agent used is not particularly limited. For example, the conductive auxiliary agent can be about 2% by mass to 10% by mass with respect to 100% by mass of the active material contained in the electrode. Although not particularly limited, it is more preferably about 3% by mass to 5% by mass.

結着剤はこれらの活物質、導電助剤を集電体に繋ぎ止める役割を果たすものである。結着剤はなるべく少ない量で活物質、導電助剤を集電体に結着させることが求められ、その量は活物質、導電助剤及び結着剤を合計したものを100質量%として、0.5質量%〜10質量%であることが望ましく、特に限定的ではないがさらには3質量%〜6質量%程度であることが好ましい。   The binder plays a role of tethering these active materials and conductive assistants to the current collector. The binder is required to bind the active material and the conductive assistant to the current collector in as little amount as possible, and the amount is 100% by mass of the total of the active material, the conductive assistant and the binder. The content is desirably 0.5% by mass to 10% by mass, and is not particularly limited, but is preferably about 3% by mass to 6% by mass.

結着剤は特に限定されず、公知のバインダー樹脂をいずれも使用することが出来る。バインダー樹脂として例えばポリフッ化ビニリデン、ポリテトラフルオロエチレン、フッ素ゴム等の含フッ素樹脂、ポリプロピレン、ポリエチレン等の熱可塑性樹脂、ポリイミド、ポリアミドイミド等のイミド系樹脂、アルコキシルシリル基含有樹脂などを用いることができる。またバインダー樹脂を用いずに、活物質を分散させることが出来る溶媒を用いても良い。   The binder is not particularly limited, and any known binder resin can be used. As the binder resin, for example, a fluorine-containing resin such as polyvinylidene fluoride, polytetrafluoroethylene or fluororubber, a thermoplastic resin such as polypropylene or polyethylene, an imide resin such as polyimide or polyamideimide, or an alkoxysilyl group-containing resin may be used. it can. Moreover, you may use the solvent which can disperse | distribute an active material, without using binder resin.

セパレータは正極と負極とを隔離し、両極の接触による電流の短絡を防止しつつ、リチウムイオンを通過させるものである。セパレータは、例えばポリテトラフルオロエチレン、ポリプロピレン、あるいはポリエチレンなどの合成樹脂製の多孔質膜、またはセラミックス製の多孔質膜が使用できる。   The separator separates the positive electrode and the negative electrode and allows lithium ions to pass through while preventing a short circuit of current due to contact between the two electrodes. As the separator, for example, a porous film made of synthetic resin such as polytetrafluoroethylene, polypropylene, or polyethylene, or a porous film made of ceramics can be used.

電解質としては、非水電解液と称される有機溶媒に電解質を溶解させた有機溶媒系の電解液や、電解質の溶液を含む固体電解質などを用いることができる。   As the electrolyte, an organic solvent-based electrolyte obtained by dissolving an electrolyte in an organic solvent called a non-aqueous electrolyte, a solid electrolyte containing an electrolyte solution, or the like can be used.

例えば有機溶媒として環状エステル類、鎖状エステル類、エーテル類が使用できる。環状エステル類として、例えばエチレンカーボネート、プロピレンカーボネート、ブチレンカーボネート、ガンマブチロラクトン、ビニレンカーボネート、2−メチル−ガンマブチロラクトン、アセチル−ガンマブチロラクトン、ガンマバレロラクトン等が使用できる。鎖状エステル類として、例えばジメチルカーボネート、ジエチルカーボネート、ジブチルカーボネート、ジプロピルカーボネート、メチルエチルカーボネート、プロピオン酸アルキルエステル、マロン酸ジアルキルエステル、酢酸アルキルエステル等が使用できる。エーテル類として、例えばテトラヒドロフラン、2−メチルテトラヒドロフラン、1,4−ジオキサン、1,2−ジメトキシエタン、1,2−ジエトキシエタン、1,2−ジブトキシエタン等が使用できる。   For example, cyclic esters, chain esters, and ethers can be used as the organic solvent. Examples of cyclic esters include ethylene carbonate, propylene carbonate, butylene carbonate, gamma butyrolactone, vinylene carbonate, 2-methyl-gamma butyrolactone, acetyl-gamma butyrolactone, and gamma valerolactone. Examples of chain esters include dimethyl carbonate, diethyl carbonate, dibutyl carbonate, dipropyl carbonate, methyl ethyl carbonate, propionic acid alkyl ester, malonic acid dialkyl ester, and acetic acid alkyl ester. Examples of ethers that can be used include tetrahydrofuran, 2-methyltetrahydrofuran, 1,4-dioxane, 1,2-dimethoxyethane, 1,2-diethoxyethane, 1,2-dibutoxyethane, and the like.

また上記有機溶媒に溶解させる電解質として、例えばLiClO、LiAsF、LiPF、LiBF、LiCFSO、LiN(CFSO等のリチウム塩を使用することが出来る。 As the electrolyte dissolved in the organic solvent, for example, a lithium salt such as LiClO 4 , LiAsF 6 , LiPF 6 , LiBF 4 , LiCF 3 SO 3 , LiN (CF 3 SO 2 ) 2 can be used.

例えば、電解液として、エチレンカーボネート、ジメチルカーボネート、プロピレンカーボネート、ジメチルカーボネートなどの溶媒にLiClO、LiPF、LiBF、LiCFSOなどのリチウム塩を0.5mol/lから1.7mol/l程度の濃度で溶解させた溶液を使用することが出来る。 For example, as an electrolytic solution, 0.5 mol / l to 1.7 mol / l of a lithium salt such as LiClO 4 , LiPF 6 , LiBF 4 , LiCF 3 SO 3 in a solvent such as ethylene carbonate, dimethyl carbonate, propylene carbonate, and dimethyl carbonate. A solution dissolved at a certain concentration can be used.

また、固体電解質は、電解質の溶液を含むゲル電解質を用いることが出来る。   As the solid electrolyte, a gel electrolyte containing an electrolyte solution can be used.

ゲル電解質としては、例えば硫化リチウム、硫化珪素、硫化燐及びこれらの複合体、窒化リチウム、ヨウ化リチウム、LiPON(LiPO4−x)、Li4−xSi1−x(0≦x≦1)、LiLa2−x/3TiO(x=0.1〜0.5)、Li7+xLaZr12+(x/2)(−5≦x≦3,好ましくは−2≦x≦2)、Li1+x+y(Al,Ga)(Ti,Ge,Zr)2−xSi3−y12(0≦x≦1、0≦y≦1)、LiO−5Al、LiO−11Al、LiLa(Nb,Ta)12、Li14ZnGe16、LiSiAlOなどを用いることが出来る。 Examples of the gel electrolyte include lithium sulfide, silicon sulfide, phosphorus sulfide and a composite thereof, lithium nitride, lithium iodide, LiPON (Li 3 PO 4−x N x ), Li 4−x Si x P 1−x O. 4 (0 ≦ x ≦ 1), Li x La 2−x / 3 TiO 3 (x = 0.1 to 0.5), Li 7 + x La 3 Zr 2 O 12+ (x / 2) (−5 ≦ x ≦ 3, preferably −2 ≦ x ≦ 2), Li 1 + x + y (Al, Ga) x (Ti, Ge, Zr) 2−x Si y P 3−y O 12 (0 ≦ x ≦ 1, 0 ≦ y ≦ 1) ), Li 2 O-5Al 2 O 3 , Li 2 O-11Al 2 O 3 , Li 5 La 3 (Nb, Ta) 2 O 12 , Li 14 ZnGe 4 O 16 , Li 9 SiAlO 8, or the like can be used. .

正極および負極にセパレータを挟装させ電極体とする。正極集電体および負極集電体から外部に通ずる正極端子および負極端子までの間を、集電用リード等を用いて接続した後に電極体に電解質を組み合わせて二次電池とするとよい。   A separator is sandwiched between the positive electrode and the negative electrode to form an electrode body. It is preferable to connect the positive electrode current collector and the negative electrode current collector to the positive electrode terminal and the negative electrode terminal that communicate with the outside using a current collecting lead or the like and then combine the electrode body with an electrolyte to form a secondary battery.

二次電池の形状は、特に限定なく、円筒型、角型、コイン型、ラミネート型等、種々の形状を採用することができる。   The shape of the secondary battery is not particularly limited, and various shapes such as a cylindrical shape, a square shape, a coin shape, and a laminate shape can be employed.

<二次電池用集電体の製造方法>
本発明の二次電池用集電体の製造方法は、基材準備工程と、オゾン処理工程と、触媒部付与工程と、めっき処理工程とを有する。
<Method for producing current collector for secondary battery>
The manufacturing method of the collector for secondary batteries of this invention has a base material preparation process, an ozone treatment process, a catalyst part provision process, and a plating treatment process.

本発明の二次電池用集電体の製造方法の概略を図で示すと、図5のように示されると考えられる。図5は、本発明の二次電池用集電体の製造方法の各工程の前後における基材を模式的に示す模式断面図である。図5において、(a)ではオゾン処理前の基材を表す。(a)に示すように基材30の表面には有機物汚れ60が存在する。基材の表面にオゾン処理を行うと、(b)に示すように基材30の表面から有機物汚れ60が除去され、(c)に示すように基材30の表面に改質層31が形成される。触媒部付与工程の後では、(d)に示すように改質層31に食い込むように触媒部40が形成される。めっき処理工程の後では(e)に示すように触媒部40にめっき層50が形成される。めっき層50は触媒を核にして形成されるため、ナノアンカー51が形成される。ナノレベルのアンカー効果が発現すると予測されるため、めっき層50と基材30とは界面での密着強度が高く維持されると思われる。   If the outline of the manufacturing method of the current collector for a secondary battery of the present invention is shown in the drawing, it can be considered as shown in FIG. FIG. 5 is a schematic cross-sectional view schematically showing a base material before and after each step of the method for producing a current collector for a secondary battery of the present invention. In FIG. 5, (a) represents the base material before the ozone treatment. As shown in (a), organic contaminants 60 are present on the surface of the substrate 30. When ozone treatment is performed on the surface of the base material, organic contaminants 60 are removed from the surface of the base material 30 as shown in (b), and a modified layer 31 is formed on the surface of the base material 30 as shown in (c). Is done. After the catalyst portion applying step, the catalyst portion 40 is formed so as to bite into the reformed layer 31 as shown in (d). After the plating process, a plating layer 50 is formed on the catalyst portion 40 as shown in FIG. Since the plating layer 50 is formed using the catalyst as a nucleus, the nano-anchor 51 is formed. Since it is predicted that a nano-level anchor effect will appear, it seems that the adhesion strength at the interface between the plating layer 50 and the substrate 30 is maintained high.

基材準備工程は、内部に多数の微細空間を有し、微細空間が連通し最表面につながっている構造を有する樹脂製の基材を準備する。樹脂製の基材は上記二次電池用集電体で説明したものと同じである。   In the base material preparation step, a resin base material having a structure in which a large number of fine spaces are formed inside and the fine spaces are connected to the outermost surface is prepared. The base material made of resin is the same as that described in the current collector for secondary battery.

オゾン処理工程は、基材の表面をオゾン処理してオゾン処理基材とする。オゾン処理は、樹脂製の基材の表面とオゾン溶液とを接触させることによって行ってもいいし、気体オゾンを樹脂製の基材の表面に接触させて行ってもよい。オゾン溶液で処理するには、オゾン溶液中に基材を浸漬する方法、基材にオゾン溶液をスプレーする方法などがある。基材をオゾン溶液中に浸漬する方法によれば、スプレーによる接触に比べてオゾン溶液からオゾンが離脱し難いので好ましい。気体オゾンを基材の表面に接触させるには、基材をオゾン発生セル内を通過させたり、オゾン発生セル内で一定時間保持してやればよい。   In the ozone treatment step, the surface of the substrate is subjected to ozone treatment to obtain an ozone treatment substrate. The ozone treatment may be performed by bringing the surface of the resin base material into contact with the ozone solution, or may be performed by bringing gaseous ozone into contact with the surface of the resin base material. The treatment with the ozone solution includes a method of immersing the substrate in the ozone solution, a method of spraying the ozone solution onto the substrate, and the like. The method of immersing the substrate in the ozone solution is preferable because ozone is less likely to be detached from the ozone solution as compared with contact by spraying. In order to bring gaseous ozone into contact with the surface of the base material, the base material may be passed through the ozone generation cell or held in the ozone generation cell for a certain period of time.

オゾン処理工程は、基材の表面を水を除く極性溶媒を含む第1オゾン溶液で処理して第1オゾン処理基材とする第1オゾン処理工程と、第1オゾン処理基材の表面を水を含む第2オゾン溶液で処理して第2オゾン処理基材とする第2オゾン処理工程と、を有することが好ましい。   The ozone treatment process includes a first ozone treatment process in which the surface of the base material is treated with a first ozone solution containing a polar solvent excluding water to form a first ozone treatment base material, and the surface of the first ozone treatment base material is water. It is preferable to have the 2nd ozone treatment process processed with the 2nd ozone solution containing this as a 2nd ozone treatment base material.

第1オゾン処理工程において、極性溶媒は有機極性溶媒または無機極性溶媒が使用できる。有機極性溶媒としては、メタノール、エタノール、イソプロピルアルコールなどのアルコール類、N,N−ジメチルホルムアミド、N,N−ジメチルアセトアミド、ジメチルスルホキシド、N−メチルピロリドン、ヘキサメチルホスホルアミド、蟻酸、酢酸などの有機酸類、あるいはこれらを水やアルコール系溶媒と混合した混合溶媒が挙げられる。また、無機極性溶媒としては、硝酸、塩酸、フッ化水素酸などの無機酸が挙げられる。上記の溶媒にオゾンを加圧して溶解させることで、オゾン溶液が得られる。   In the first ozone treatment step, the polar solvent can be an organic polar solvent or an inorganic polar solvent. Organic polar solvents include alcohols such as methanol, ethanol, isopropyl alcohol, N, N-dimethylformamide, N, N-dimethylacetamide, dimethyl sulfoxide, N-methylpyrrolidone, hexamethylphosphoramide, formic acid, acetic acid, etc. Organic acids or a mixed solvent obtained by mixing these with water or an alcohol solvent can be used. In addition, examples of the inorganic polar solvent include inorganic acids such as nitric acid, hydrochloric acid, and hydrofluoric acid. An ozone solution is obtained by pressurizing and dissolving ozone in the solvent.

オゾン溶液中のオゾン濃度は、基材の表面の活性化に大きく影響を及ぼし、10ppm程度から活性化の効果が見られるが、20ppm以上とすればその活性化の効果が飛躍的に高まり、有機物の汚れが速やかに分解される。そこで第1オゾン処理工程で用いられる第1オゾン溶液は、オゾン濃度が20ppm以上のオゾン溶液を用いることが望ましい。   The ozone concentration in the ozone solution greatly affects the activation of the surface of the base material, and the activation effect is seen from about 10 ppm, but if it is 20 ppm or more, the activation effect is dramatically increased, and organic matter The dirt of the is quickly decomposed. Therefore, it is desirable to use an ozone solution having an ozone concentration of 20 ppm or more as the first ozone solution used in the first ozone treatment step.

このような第1オゾン溶液を用いれば、樹脂製の基材の表面が溶媒で膨潤するためオゾンによる浸食が進行しやすく、樹脂製の基材の表面に有機物の汚れが付着していても改質層を形成することができる。   If such a first ozone solution is used, the surface of the resin base material swells with the solvent, so that erosion by ozone is likely to proceed, and even if organic dirt is adhered to the surface of the resin base material, it is improved. A quality layer can be formed.

しかし有機又は無機の極性溶媒を溶媒とする第1オゾン溶液で処理した場合は、処理時のばらつきが大きく、局所的にめっき層の密着強度が低い部分が生じたり、局所的に浸食されて平滑性が損なわれたりするという問題が生じる場合がある。そこで水を溶媒とする第2オゾン溶液を用いて第2オゾン処理工程を行うことが好ましい。有機物の汚れは既に除去されているので、第1オゾン処理基材の表面は第2オゾン溶液によって浸食され、第1オゾン処理基材の表面の凹凸が平均化され表面平滑性が向上する。また第1オゾン溶液による局所的な浸食のばらつきも平均化され、めっき層の密着強度が平均化される。   However, when the first ozone solution using an organic or inorganic polar solvent as the solvent is used, there is a large variation during the treatment, and a portion having a low adhesion strength of the plating layer is locally generated or is locally eroded and smooth. There may be a problem that the quality is impaired. Therefore, it is preferable to perform the second ozone treatment step using a second ozone solution using water as a solvent. Since the organic contaminants have already been removed, the surface of the first ozone-treated substrate is eroded by the second ozone solution, and the unevenness of the surface of the first ozone-treated substrate is averaged to improve the surface smoothness. Further, the local erosion variation due to the first ozone solution is also averaged, and the adhesion strength of the plating layer is averaged.

第2オゾン処理工程で用いられる第2オゾン溶液は、オゾン濃度が1ppm〜20ppmのオゾン溶液を用いることが望ましい。第2オゾン溶液のオゾン濃度がこの範囲から外れると、局所的にめっき層の密着強度が低い部分が生じたり、局所的に浸食されて平滑性が損なわれたりするという問題を解決することが困難となる。   The second ozone solution used in the second ozone treatment step is preferably an ozone solution having an ozone concentration of 1 ppm to 20 ppm. If the ozone concentration of the second ozone solution is out of this range, it is difficult to solve the problem that a portion having a low adhesion strength of the plating layer is locally generated or that the smoothness is impaired due to local erosion. It becomes.

第1オゾン処理工程及び第2オゾン処理工程では、オゾン溶液中のオゾンによる酸化によってオゾナイドが形成され、OH基、CO基、COOH基などの極性基が生成すると考えられる。なおオゾン処理工程における処理温度は、原理的には高いほど反応速度が大きくなるが、温度が高くなるほどオゾン溶液中のオゾンの溶解度が低くなり、40℃を超える温度においてオゾン溶液中のオゾン濃度を40ppm以上とするには、処理雰囲気を大気圧以上に加圧する必要があり、装置が大がかりなものとなる。処理温度は、室温程度であってもよい。   In the first ozone treatment step and the second ozone treatment step, it is considered that an ozonide is formed by oxidation with ozone in an ozone solution, and polar groups such as an OH group, a CO group, and a COOH group are generated. In principle, the higher the treatment temperature in the ozone treatment step, the higher the reaction rate, but the higher the temperature, the lower the solubility of ozone in the ozone solution, and the ozone concentration in the ozone solution at a temperature exceeding 40 ° C. In order to set it to 40 ppm or more, it is necessary to pressurize the processing atmosphere to atmospheric pressure or more, and the apparatus becomes large. The processing temperature may be about room temperature.

第1オゾン処理工程及び第2オゾン処理工程におけるオゾン溶液と基材の表面との接触時間は、樹脂種によって異なるが、2分〜30分とするのが好ましい。2分未満では、オゾン濃度を100ppmとしてもオゾン処理による効果の発現が困難となり、30分を超えると樹脂製の基材の劣化が生じるようになる。   The contact time between the ozone solution and the surface of the substrate in the first ozone treatment step and the second ozone treatment step varies depending on the resin type, but is preferably 2 minutes to 30 minutes. If it is less than 2 minutes, even if the ozone concentration is set to 100 ppm, it will be difficult to achieve the effect of ozone treatment, and if it exceeds 30 minutes, the resin base material will deteriorate.

オゾン処理工程の後、触媒部付与工程の前に、オゾン処理基材または第2オゾン処理基材の表面に少なくともアルカリ成分および/または界面活性剤を含む溶液を接触させて表面清浄化基材とする表面清浄化工程をさらに有することが望ましい。アルカリ成分は、基材の改質層のごく表面を分子レベルで水に可溶化する。この際、改質層の表面に極性基をさらに多く表出させる。アルカリ成分の種類に特に限定はないが、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、水酸化リチウムなどを用いることができる。   After the ozone treatment step and before the catalyst portion application step, the surface of the ozone treatment substrate or the second ozone treatment substrate is brought into contact with a solution containing at least an alkali component and / or a surfactant to contact the surface cleaning substrate. It is desirable to further have a surface cleaning step. The alkaline component solubilizes the very surface of the modified layer of the substrate in water at the molecular level. At this time, more polar groups are exposed on the surface of the modified layer. Although there is no limitation in particular in the kind of alkali component, Sodium hydroxide, potassium hydroxide, lithium hydroxide, etc. can be used.

界面活性剤は、改質層に存在する極性基にその疎水基が吸着しやすいと考えられる。そのため、改質層のぬれ性を向上できる。この界面活性剤としては、OH基、CO基、COOH基からなる少なくとも一つの極性基に対して疎水基が吸着しやすいものが用いられる。界面活性剤としては、ラウリル硫酸ナトリウム、ラウリル硫酸カリウム、ステアリル硫酸ナトリウム、ステアリル硫酸カリウム、ポリオキシエチレンドデシルエーテルなどが例示される。   It is considered that the surfactant easily adsorbs the hydrophobic group to the polar group present in the modified layer. Therefore, the wettability of the modified layer can be improved. As the surfactant, a surfactant that can easily adsorb a hydrophobic group to at least one polar group composed of an OH group, a CO group, and a COOH group is used. Examples of the surfactant include sodium lauryl sulfate, potassium lauryl sulfate, sodium stearyl sulfate, potassium stearyl sulfate, polyoxyethylene dodecyl ether and the like.

また、表面清浄化工程では、アルカリ成分および界面活性剤を含む溶液として従来から広く用いられているクリーナコンディショナ溶液を使用することができる。界面活性剤とアルカリ成分とを含むクリーナコンディショナ溶液の溶媒としては、極性溶媒を用いることが望ましく、水を代表的に用いることができるが、場合によってはアルコール系溶媒あるいは水−アルコール混合溶媒を用いてもよい。   In the surface cleaning step, a cleaner conditioner solution that has been widely used conventionally as a solution containing an alkali component and a surfactant can be used. As the solvent of the cleaner conditioner solution containing the surfactant and the alkali component, it is desirable to use a polar solvent, and water can be typically used. However, in some cases, an alcohol solvent or a water-alcohol mixed solvent is used. It may be used.

クリーナコンディショナ溶液中の界面活性剤の濃度は、0.01g/L〜10g/Lの範囲とすることが好ましい。界面活性剤の濃度が0.01g/Lより低いと触媒金属の粒子の生成量が低下し、10g/Lより高くなると、改質層に余分な界面活性剤が不純物として残留するため、触媒金属の粒子の生成量が低下するようになる。この場合には、基材の表面を水洗して余分な界面活性剤を除去すればよい。   The concentration of the surfactant in the cleaner conditioner solution is preferably in the range of 0.01 g / L to 10 g / L. When the concentration of the surfactant is lower than 0.01 g / L, the amount of catalyst metal particles produced is reduced. When the surfactant concentration is higher than 10 g / L, excess surfactant remains as impurities in the reforming layer. The amount of particles produced decreases. In this case, the surface of the substrate may be washed with water to remove excess surfactant.

またクリーナコンディショナ溶液中のアルカリ成分の濃度はpH値で10以上が望ましい。pH値が10未満であっても効果は得られるが、表出する極性基が少ないために、所定量の触媒金属の粒子を生成するための時間が長大となってしまう。pH値が10以上であると、表面脆化層の除去処理が早くなる。   The alkali component concentration in the cleaner conditioner solution is preferably 10 or more in terms of pH value. The effect can be obtained even if the pH value is less than 10, but since the number of polar groups to be expressed is small, it takes a long time to generate a predetermined amount of catalyst metal particles. When the pH value is 10 or more, the removal treatment of the surface embrittlement layer is accelerated.

クリーナコンディショナ溶液と基材の表面との接触時間は特に制限されないが、10℃で1分以上とするのが好ましい。接触時間が短すぎると、極性基に吸着する界面活性剤量が不足する場合がある。しかし接触時間が長くなり過ぎると、極性基が表出した層まで溶解する場合がある。接触時間は、1分間〜10分間程度であることが好ましい。また温度は高い方が望ましく、温度が高いほど接触時間を短縮することが可能である。温度は10℃〜70℃程度であることが好ましい。   The contact time between the cleaner conditioner solution and the surface of the substrate is not particularly limited, but is preferably 1 minute or longer at 10 ° C. If the contact time is too short, the amount of surfactant adsorbed on the polar group may be insufficient. However, if the contact time becomes too long, the layer in which the polar group is exposed may dissolve. The contact time is preferably about 1 minute to 10 minutes. Moreover, the higher temperature is desirable, and the higher the temperature, the shorter the contact time. The temperature is preferably about 10 ° C to 70 ° C.

またクリーナコンディショナ溶液をオゾン処理基材の表面と接触させるには、クリーナコンディショナ溶液中に基材を浸漬する方法、基材にクリーナコンディショナ溶液を塗布する方法などで行うことができる。   Further, the cleaner conditioner solution can be brought into contact with the surface of the ozone-treated substrate by a method of immersing the substrate in the cleaner conditioner solution, a method of applying the cleaner conditioner solution to the substrate, or the like.

表面清浄化工程の後で、触媒部付与工程の前に、触媒部と基材の表面との密着性を上げるために、表面清浄化基材の表面と、カップリング剤とを接触させるカップリング剤処理工程をさらに行ってもよい。カップリング剤は、一般に無機材料と有機材料の両者とを化学結合できる官能基を持つ有機化合物のことである。表面清浄化基材の表面にカップリング剤を接触させることによって、表面清浄化基材の表面と触媒部とをカップリング剤を介して化学結合させることが出来、基材と触媒部とがより強固に密着できる。カップリング剤としては、一般的に用いられるシランカップリング剤、チタネート系カップリング剤、アルミネート系カップリング剤、シラザン類などのカップリング剤が使用できる。   Coupling that brings the surface of the surface cleaning substrate into contact with the coupling agent in order to increase the adhesion between the catalyst portion and the surface of the substrate after the surface cleaning step and before the catalyst portion applying step. You may further perform an agent processing process. A coupling agent is generally an organic compound having a functional group capable of chemically bonding both an inorganic material and an organic material. By bringing the coupling agent into contact with the surface of the surface-cleaning substrate, the surface of the surface-cleaning substrate and the catalyst part can be chemically bonded via the coupling agent. Can adhere firmly. As the coupling agent, commonly used coupling agents such as silane coupling agents, titanate coupling agents, aluminate coupling agents, and silazanes can be used.

触媒部付与工程は、オゾン処理基材の表面にPdまたはAgを含む金属化合物溶液を接触させてPdまたはAgを含む触媒部を形成し触媒部付与基材とする。具体的にはオゾン処理基材の表面の改質層と、コロイドおよび/またはイオンを含む金属化合物溶液とを接触させてコロイドおよび/またはイオンを改質層に吸着させ、吸着したイオンおよびコロイドを還元することによってナノレベルの微細な金属粒子として、触媒部を形成する。改質層と金属化合物溶液とを接触させることによって、改質層の表面さらには細孔に存在する極性基に触媒金属のコロイドあるいはイオンが吸着する。金属化合物溶液としては、金属錯イオンを含むアルカリ性のもの、あるいは金属コロイドを含む酸性のものが知られ、いずれも用いることができる。なお触媒金属とは、めっき処理工程において金属イオンが還元析出する際の触媒となるものであり、パラジウム(Pd)または銀(Ag)を用いることが出来る。   In the catalyst part applying step, a metal compound solution containing Pd or Ag is brought into contact with the surface of the ozone-treated base material to form a catalyst part containing Pd or Ag to be a catalyst part providing base material. Specifically, the modified layer on the surface of the ozone-treated substrate is brought into contact with a metal compound solution containing colloids and / or ions so that the colloids and / or ions are adsorbed on the modified layer, and the adsorbed ions and colloids are absorbed. The catalyst part is formed as nano-level fine metal particles by reduction. By bringing the modified layer into contact with the metal compound solution, the colloid or ions of the catalytic metal are adsorbed on the polar group existing on the surface of the modified layer and further on the pores. As the metal compound solution, an alkaline solution containing a metal complex ion or an acidic solution containing a metal colloid is known, and any of them can be used. The catalyst metal is a catalyst used when metal ions are reduced and precipitated in the plating process, and palladium (Pd) or silver (Ag) can be used.

改質層の表面に金属化合物溶液を接触させるには、改質層の表面に金属化合物溶液を塗布したり、金属化合物溶液中に基材を浸漬したり、といった方法を用いることができる。改質層に金属化合物溶液を接触させると、金属化合物溶液を改質層の表面から基材の内部に拡散浸透させることが出来る。   In order to bring the metal compound solution into contact with the surface of the modified layer, a method of applying the metal compound solution to the surface of the modified layer or immersing the base material in the metal compound solution can be used. When the metal compound solution is brought into contact with the modified layer, the metal compound solution can be diffused and penetrated from the surface of the modified layer into the substrate.

めっき処理工程は、触媒部付与基材の表面にCuまたはNiを含む無電解めっき溶液を接触させることによってCuまたはNiを含むめっき層を形成し、めっき層付与基材とする。めっき処理工程では、改質層に吸着している触媒金属を核としてめっき金属が析出する。   In the plating treatment step, a plating layer containing Cu or Ni is formed by bringing an electroless plating solution containing Cu or Ni into contact with the surface of the catalyst portion-giving substrate to obtain a plating layer-giving substrate. In the plating process, the plating metal is deposited using the catalyst metal adsorbed on the modified layer as a nucleus.

めっき処理工程の後に、さらに電気めっき処理工程を行ってもよい。めっき処理工程後であれば、めっき層の表面にさらに電気めっき処理を施すことが可能である。電気めっき処理工程を行うことによってめっき層をさらに厚くすることが出来る。   An electroplating process may be further performed after the plating process. After the plating process, it is possible to further perform electroplating on the surface of the plating layer. By performing the electroplating process, the plating layer can be made thicker.

なお、以上説明した表面清浄化工程、触媒部付与工程、めっき処理工程および電気めっき処理工程の条件は制限されず、従来のめっき処理と同様に行うことができる。   In addition, the conditions of the surface cleaning process, the catalyst part providing process, the plating process, and the electroplating process described above are not limited, and can be performed in the same manner as a conventional plating process.

以上、本発明の二次電池用集電体、その製造方法、及び二次電池の実施形態を説明したが、本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。本発明の要旨を逸脱しない範囲において、当業者が行い得る変更、改良等を施した種々の形態にて実施することができる。   As mentioned above, although the collector of the secondary battery of the present invention, the manufacturing method thereof, and the embodiment of the secondary battery have been described, the present invention is not limited to the above embodiment. The present invention can be implemented in various forms without departing from the gist of the present invention, with modifications and improvements that can be made by those skilled in the art.

以下、実施例を挙げて本発明を更に詳しく説明する。   Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to examples.

(実施例1)
<基材の準備>
集電体の樹脂製の基材として、宇部興産株式会社製のポリオレフィン多孔フィルム、グレード UP3074を準備した。
<集電体の製造>
上記樹脂製の基材に、触媒部及びめっき層を以下の手順で形成し、実施例1の集電体とした。
Example 1
<Preparation of base material>
A polyolefin porous film, grade UP3074 manufactured by Ube Industries, Ltd. was prepared as a resin base material for the current collector.
<Manufacture of current collector>
A catalyst part and a plating layer were formed on the resin base material by the following procedure to obtain a current collector of Example 1.

(1)<オゾン処理工程>
準備した基材を、40ppmのオゾンを含有するオゾン溶液に20℃で8分間浸漬した。
(1) <Ozone treatment process>
The prepared base material was immersed in an ozone solution containing 40 ppm of ozone at 20 ° C. for 8 minutes.

(2)<表面清浄化工程>
オゾン処理工程後の基材を、50℃に加温されたクリーナコンディショナ溶液(「OPC370コンディクリーンM」奥野製薬工業社製)に3分間浸漬した。さらに30℃に加温された濃度0.5mol/LのHSOに1分間浸漬した。
(2) <Surface cleaning process>
The base material after the ozone treatment step was immersed in a cleaner conditioner solution (“OPC370 Condy Clean M” manufactured by Okuno Pharmaceutical Co., Ltd.) heated to 50 ° C. for 3 minutes. Further, it was immersed in H 2 SO 4 having a concentration of 0.5 mol / L heated to 30 ° C. for 1 minute.

(3)<触媒部付与工程>
表面清浄化工程後の基材を水洗・乾燥後、3mol/LのHClに、PdClが0.1質量%濃度及びSnClが5質量%濃度となるように溶解した溶液に50℃で3分間浸漬し、次いでPd還元液である1mol/LのHClに30℃で6分間浸漬した。
(3) <Catalyst part providing step>
The substrate after the surface cleaning step was washed with water and dried, and then dissolved in 3 mol / L HCl so that PdCl 2 was 0.1% by mass and SnCl 2 was 5% by mass at 50 ° C. Then, it was immersed in 1 mol / L HCl as a Pd reducing solution at 30 ° C. for 6 minutes.

(4)<めっき処理工程>
上記触媒部付与工程後の基材を30℃に保温されたCu化学めっき浴中に20分間浸漬し、Cuめっき層を析出させた。析出したCuめっき層の厚さは0.3μm〜0.5μmであった。
(4) <Plating process>
The base material after the catalyst part providing step was immersed in a Cu chemical plating bath kept at 30 ° C. for 20 minutes to precipitate a Cu plating layer. The thickness of the deposited Cu plating layer was 0.3 μm to 0.5 μm.

(5)<熱処理工程>
上記で得られた基材を150℃で60分間加熱した。熱処理を施すことによって、残留応力が除去され、めっき層と基材との密着力を高めることが出来る。
(5) <Heat treatment process>
The base material obtained above was heated at 150 ° C. for 60 minutes. By applying the heat treatment, the residual stress is removed, and the adhesion between the plating layer and the substrate can be increased.

<リチウムイオン二次電池用負極の作製>
上記で準備した実施例1の集電体を負極用集電体に用いて、リチウムイオン二次電池用負極を作製した。
<Preparation of negative electrode for lithium ion secondary battery>
A negative electrode for a lithium ion secondary battery was prepared using the current collector prepared in Example 1 as a negative electrode current collector.

負極活物質を以下のように準備した。SiO粉末(シグマ・アルドリッチ・ジャパン社製、平均粒径5μm)を900℃で2時間熱処理し、平均粒径5μmのSiO粉末を調製した。得られたSiO粉末は、SiO粒子の集合体であり、このSiO粒子は、SiOのマトリックス中に微細なSi粒子が分散した構造となっている。 A negative electrode active material was prepared as follows. SiO powder (manufactured by Sigma-Aldrich Japan, average particle size 5 μm) was heat-treated at 900 ° C. for 2 hours to prepare SiO x powder having an average particle size of 5 μm. The obtained SiO x powder is an aggregate of SiO x particles, and the SiO x particles have a structure in which fine Si particles are dispersed in a SiO 2 matrix.

スラリーの調整を以下のように行った。このSiO粉末と、導電助剤としてのケッチェンブラック(KB)と、黒鉛(MAG)と、バインダー樹脂としてのポリアミドイミド(PAI)を有機溶媒であるN−メチルピロリドン(NMP)に溶解させたものと、とを混合し、スラリー状の負極合材を調製した。PAIとしては、荒川化学工業株式会社製、商品名コンポセランAIシリーズ、品番AI−301を用いた。スラリー中の各成分(固形分)の組成比は、SiO:MAG:KB:PAI=42:40:3:15(質量比)であった。 The slurry was adjusted as follows. This SiO x powder, ketjen black (KB) as a conductive additive, graphite (MAG), and polyamideimide (PAI) as a binder resin were dissolved in N-methylpyrrolidone (NMP) as an organic solvent. Those were mixed with each other to prepare a slurry-like negative electrode mixture. As the PAI, Arakawa Chemical Industries, Ltd., trade name Composeran AI series, product number AI-301 was used. The composition ratio of each component (solid content) in the slurry was SiO x : MAG: KB: PAI = 42: 40: 3: 15 (mass ratio).

このスラリーを実施例1の集電体に含浸し、実施例1の集電体の内部にスラリーを充填した。スラリーを充填した集電体を80℃で15分間乾燥し、スラリー中から有機溶媒を揮発させて除去した。乾燥後、ロールプレス機により、電極密度を調整した。   The slurry of Example 1 was impregnated with the slurry, and the current collector of Example 1 was filled with the slurry. The current collector filled with the slurry was dried at 80 ° C. for 15 minutes, and the organic solvent was volatilized and removed from the slurry. After drying, the electrode density was adjusted with a roll press.

次にこのスラリーを充填された乾燥後の集電体を真空乾燥炉にて200℃で2時間加熱し、バインダー樹脂を硬化させた。その後、自然冷却して実施例1の負極を得た。   Next, the dried current collector filled with the slurry was heated at 200 ° C. for 2 hours in a vacuum drying furnace to cure the binder resin. Then, it cooled naturally and the negative electrode of Example 1 was obtained.

<コイン型リチウムイオン二次電池作製>
上記した実施例1の負極を評価極とし、金属リチウムを対極として、ハーフセルでの評価を行った。1モルのLiPF/エチレンカーボネ−ト(EC)+ジエチルカーボネート(DEC)(EC:DEC=1:1(体積比))溶液を電解液として、ドライルーム内でコイン型モデル電池(CR2032タイプ)を作製した。コイン型モデル電池は、スペーサー、対極となる厚み500μmのLi箔、セパレータ(セルガード社製 商標名Celgard #2400)、および評価極を順に重ね、かしめ加工して、実施例1のモデル電池を作製した。
<Production of coin-type lithium ion secondary battery>
Evaluation in the half cell was performed using the negative electrode of Example 1 described above as the evaluation electrode and metal lithium as the counter electrode. 1 mol of LiPF 6 / ethylene carbonate (EC) + diethyl carbonate (DEC) (EC: DEC = 1: 1 (volume ratio)) as an electrolyte and a coin-type model battery (CR 2032 type) in a dry room ) Was produced. The coin-type model battery was manufactured by stacking a spacer, a Li foil having a thickness of 500 μm as a counter electrode, a separator (trade name Celgard # 2400, manufactured by Celgard), and an evaluation electrode in this order and caulking to prepare a model battery of Example 1. .

(比較例1)
実施例1の集電体においてオゾン処理工程をしなかった以外は実施例1の集電体と同様にして比較例1の集電体を作製し、実施例1のモデル電池と同様にして比較例1のモデル電池を作製した。
(Comparative Example 1)
A current collector of Comparative Example 1 was prepared in the same manner as the current collector of Example 1 except that the ozone treatment step was not performed on the current collector of Example 1, and compared in the same manner as the model battery of Example 1. The model battery of Example 1 was produced.

(比較例2)
実施例1の集電体に代わって、集電体として銅箔を用い、銅箔上に実施例1で用いた負極活物質が入ったスラリーをドクターブレードで塗布した。スラリーを塗布した銅箔を実施例1と同様に加熱して比較例2の負極とし、実施例1のモデル電池と同様にして比較例2のモデル電池を作製した。
(Comparative Example 2)
Instead of the current collector of Example 1, a copper foil was used as the current collector, and a slurry containing the negative electrode active material used in Example 1 was applied onto the copper foil with a doctor blade. The copper foil coated with the slurry was heated in the same manner as in Example 1 to obtain a negative electrode of Comparative Example 2, and a model battery of Comparative Example 2 was produced in the same manner as the model battery of Example 1.

<サイクル試験>
実施例1、比較例1及び比較例2のコイン型モデル電池のサイクル試験を行った。充電は、65℃において1/3Cレート、電圧4.1VでCCCV充電(定電流定電圧充電)をした。電圧は一時間保持した。放電は2.9V、1/3CレートでCC放電(定電流放電)を行った。
<Cycle test>
A cycle test of the coin-type model batteries of Example 1, Comparative Example 1, and Comparative Example 2 was performed. The charge was CCCV charge (constant current constant voltage charge) at a 1/3 C rate and a voltage of 4.1 V at 65 ° C. The voltage was held for 1 hour. Discharge performed CC discharge (constant current discharge) at 2.9V and 1 / 3C rate.

この充放電を1サイクルとし、500サイクルまで繰り返した。初回の放電容量を測定し、初回容量とした。100、200、300、500サイクル目の各放電容量から同様に計算して、各サイクルの放電容量とした。容量維持率は以下の式で求めた。容量維持率=(各サイクルの放電容量/初回放電容量)。   This charging / discharging was made into 1 cycle and repeated to 500 cycles. The initial discharge capacity was measured and used as the initial capacity. It calculated similarly from each discharge capacity of 100th, 200th, 300th, 500th cycle, and it was set as the discharge capacity of each cycle. The capacity maintenance rate was obtained by the following formula. Capacity maintenance rate = (discharge capacity of each cycle / initial discharge capacity).

結果を図6に示した。図6は、実施例1、比較例1及び比較例2のモデル電池のサイクルごとの放電容量維持率を示すグラフである。   The results are shown in FIG. FIG. 6 is a graph showing the discharge capacity maintenance rate for each cycle of the model batteries of Example 1, Comparative Example 1 and Comparative Example 2.

図6に見られるように、オゾン処理を行わなかった比較例1の集電体を用いた比較例1のモデル電池では、サイクル特性が実施例1のモデル電池に比べて大幅に低下した。この比較例1のモデル電池のサイクル試験結果は銅箔を集電体に用いた比較例2のモデル電池のサイクル試験結果よりも悪かった。このことから、比較例1のモデル電池ではサイクル試験を重ねることで銅のめっき層が基材から剥離して集電体の電子伝導量が下がり、放電容量が低下したのではないかと推測される。   As seen in FIG. 6, in the model battery of Comparative Example 1 using the current collector of Comparative Example 1 that was not subjected to ozone treatment, the cycle characteristics were significantly reduced as compared to the model battery of Example 1. The cycle test result of the model battery of Comparative Example 1 was worse than the cycle test result of the model battery of Comparative Example 2 using a copper foil as a current collector. From this, it is presumed that in the model battery of Comparative Example 1, the copper plating layer was peeled off from the base material by repeating the cycle test, the amount of electronic conductivity of the current collector was lowered, and the discharge capacity was lowered. .

また実施例1のモデル電池は比較例2のモデル電池よりもサイクル特性が優れていた。実施例1の負極では、負極活物質は集電体の微細空間に充填されている。実施例1の負極では負極活物質が集電体の微細空間内に担持されているので、電池の充放電の繰り返しに伴って負極活物質の膨張収縮が起こっても担持された負極活物質が集電体から剥離脱落することを抑制することが出来たのではないかと推測される。   The model battery of Example 1 was superior in cycle characteristics to the model battery of Comparative Example 2. In the negative electrode of Example 1, the negative electrode active material is filled in the fine space of the current collector. In the negative electrode of Example 1, the negative electrode active material is supported in the fine space of the current collector. Therefore, even when the negative electrode active material expands and contracts due to repeated charge and discharge of the battery, the supported negative electrode active material is It is presumed that it was possible to suppress peeling and dropping from the current collector.

1:集電体、2:活物質、30:基材、31:改質層、40:触媒部、50:めっき層、51:ナノアンカー、60:有機物汚れ。   1: Current collector, 2: Active material, 30: Base material, 31: Modified layer, 40: Catalyst part, 50: Plating layer, 51: Nano anchor, 60: Organic soiling.

Claims (11)

内部に多数の微細空間を有し、該微細空間が連通し最表面につながっている構造を有する樹脂製の基材と、
前記微細空間の内表面を含む前記基材の表面が改質された後に形成されたPdまたはAgを含む触媒部と、
前記触媒部の表面に形成されたCuまたはNiを含むめっき層と、
を有する二次電池用集電体。
A resin base material having a structure in which a large number of fine spaces are formed inside and the fine spaces are connected to the outermost surface;
A catalyst part containing Pd or Ag formed after the surface of the base material including the inner surface of the fine space is modified;
A plating layer containing Cu or Ni formed on the surface of the catalyst part;
A current collector for a secondary battery.
前記基材を構成する樹脂は、ポリプロピレン、ポリエチレン、これらの混合物、及びこれらの共重合体からなる群から選択される一種からなる請求項1に記載の二次電池用集電体。   2. The current collector for a secondary battery according to claim 1, wherein the resin constituting the base material is one selected from the group consisting of polypropylene, polyethylene, a mixture thereof, and a copolymer thereof. 前記基材は、単層多孔質フィルム、積層多孔質フィルム、織布、および不織布から選ばれる1つである請求項1または2に記載の二次電池用集電体。   The current collector for a secondary battery according to claim 1, wherein the base material is one selected from a single-layer porous film, a laminated porous film, a woven fabric, and a non-woven fabric. 前記改質はオゾン処理による請求項1〜3のいずれか1項に記載の二次電池用集電体。   The current collector for a secondary battery according to claim 1, wherein the reforming is performed by ozone treatment. 請求項1〜4のいずれか1項に記載の二次電池用集電体を有する二次電池。   The secondary battery which has the electrical power collector for secondary batteries of any one of Claims 1-4. 内部に多数の微細空間を有し、該微細空間が連通し最表面につながっている構造を有する樹脂製の基材を準備する基材準備工程と、
前記基材の表面をオゾン処理してオゾン処理基材とするオゾン処理工程と、
前記オゾン処理基材の表面にPdまたはAgを含む金属化合物溶液を接触させてPdまたはAgを含む触媒部を形成し触媒部付与基材とする触媒部付与工程と、
前記触媒部付与基材の表面にCuまたはNiを含む無電解めっき溶液を接触させてCuまたはNiを含むめっき層を形成しめっき層付与基材とするめっき処理工程と、
を有する二次電池用集電体の製造方法。
A base material preparation step for preparing a resin base material having a structure in which a large number of fine spaces are formed inside and the fine spaces communicate with each other and connected to the outermost surface;
An ozone treatment step in which the surface of the substrate is ozone treated to form an ozone treated substrate;
A catalyst part providing step of bringing a metal compound solution containing Pd or Ag into contact with the surface of the ozone-treated base material to form a catalyst part containing Pd or Ag to form a catalyst part providing base material;
A plating treatment step in which an electroless plating solution containing Cu or Ni is brought into contact with the surface of the catalyst portion-giving substrate to form a plating layer containing Cu or Ni to form a plating layer-giving substrate;
The manufacturing method of the electrical power collector for secondary batteries which has this.
前記オゾン処理工程は、前記基材の表面を水を除く極性溶媒を含む第1オゾン溶液で処理して第1オゾン処理基材とする第1オゾン処理工程と、
前記第1オゾン処理基材の表面を水を含む第2オゾン溶液で処理して第2オゾン処理基材とする第2オゾン処理工程と、を有する請求項6に記載の二次電池用集電体の製造方法。
The ozone treatment step is a first ozone treatment step in which the surface of the substrate is treated with a first ozone solution containing a polar solvent excluding water to form a first ozone treatment substrate;
And a second ozone treatment step of treating the surface of the first ozone-treated substrate with a second ozone solution containing water to form a second ozone-treated substrate. Body manufacturing method.
前記オゾン処理工程の後、前記触媒部付与工程の前に、前記オゾン処理基材または前記第2オゾン処理基材の表面に少なくともアルカリ成分および/または界面活性剤を含む溶液を接触させて表面清浄化基材とする表面清浄化工程をさらに有する請求項6または7に記載の二次電池用集電体の製造方法。   After the ozone treatment step and before the catalyst portion application step, the surface of the ozone treatment substrate or the second ozone treatment substrate is brought into contact with a solution containing at least an alkali component and / or a surfactant to clean the surface. The manufacturing method of the electrical power collector for secondary batteries of Claim 6 or 7 which further has the surface cleaning process used as a conversion base. 前記めっき処理工程の後に、前記めっき層付与基材の表面に電気めっきを施し前記めっき層の厚みを増やす電気めっき処理工程をさらに有する請求項6〜8のいずれか1項に記載の二次電池用集電体の製造方法。   The secondary battery according to any one of claims 6 to 8, further comprising an electroplating treatment step for increasing the thickness of the plating layer by performing electroplating on the surface of the plating layer-applied substrate after the plating treatment step. Method for manufacturing a current collector. 前記基材を構成する樹脂は、ポリプロピレン、ポリエチレン、これらの混合物、及びこれらの共重合体からなる群から選択される一種からなる請求項6〜9のいずれか1項に記載の二次電池用集電体の製造方法。   The secondary battery according to any one of claims 6 to 9, wherein the resin constituting the base material is one selected from the group consisting of polypropylene, polyethylene, a mixture thereof, and a copolymer thereof. A method of manufacturing a current collector. 前記基材は、単層多孔質フィルム、積層多孔質フィルム、織布、および不織布から選ばれる1つである請求項6〜10のいずれか1項に記載の二次電池用集電体の製造方法。   The said base material is one chosen from a single layer porous film, a lamination | stacking porous film, a woven fabric, and a nonwoven fabric, The manufacture of the collector for secondary batteries of any one of Claims 6-10. Method.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2016009526A (en) * 2014-06-20 2016-01-18 古河電気工業株式会社 Negative electrode current collector for all-solid battery and all-solid battery
WO2018074775A1 (en) * 2016-10-18 2018-04-26 주식회사 제낙스 Metal non-woven fabric electrode having dopamine-based monomer polymerized on surface thereof, and surface modification method therefor
US10712393B2 (en) 2016-01-15 2020-07-14 Gs Yuasa International Ltd. Energy storage device management apparatus, energy storage device module, vehicle, and energy storage device management method

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