JP2014150023A - リチウムイオン二次電池用の集電体及びこの集電体を備えた電極並びに該電極の形成方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】アルミニウム又は銅を圧延して得られた金属箔からなるリチウムイオン二次電池用の集電体において、上記金属箔の表面が凹凸面を有し、上記凹凸面にナノレベルの微細な突起が複数形成され、上記金属箔の圧延方向に直交する切断面を原子間力顕微鏡で観察したときの上記突起の凹凸面からの高さが2〜20nm、幅が10〜100nmであり、かつ上記高さ及び幅のアスペクト比(底辺幅/高さ)の平均値が1〜12であり、上記切断面における金属箔の単位長さあたりの上記突起の数が10〜150個/2500nmであることを特徴とする。
【選択図】図1
Description
。これにより、集電体上に形成される活物質層との結合性を確実に向上させ、リチウムイオン二次電池の耐久性やサイクル特性等も確実に向上させることができる。
〜150個/2500nmである。
先ず、導電助剤として、平均粒径が50nmのアセチレンブラック(電気化学工業株式会社製、商品名:デンカブラック)を用意した。この導電助剤の20倍(質量比)のNMPを溶媒として加え、室温でスターラ等を用いて10時間撹拌し、分散液を調製した。この分散液に、結着剤であるPVDF(クレハ・バッテルリー・マテリアルズ社製 品番:♯7200)とNMPを加え、固形のPVDFが完全に溶解するまで、自転公転のハイブリッドミキサで10分間混合した。
以下の表3に示す表面構造を有するアルミニウム箔を用いて、上記実施例1と同様に、それぞれ正極活物質の平均粒径及び種類が異なる電極ペーストを用いて形成した3種類の正極を得た。なお、比較例1については、図2に、使用したアルミニウム箔表面のAFM像に示すとともに、その詳細を以下の表2に示す。
実施例1〜5及び比較例1,2で使用したアルミニウム箔の算術平均粗さRa、突起のサイズ及び個数は、以下の方法で測定又は算出した。また、実施例、比較例で作製した正極について、放電容量を測定した。その結果を以下の表3に示す。
上記リチウムイオン二次電池の正極及び負極に一対のリード線をそれぞれ接続し、充放電サイクル試験を行い、8サイクル後の5C放電容量を測定した。具体的には、正極活物質にLiFePO4を用いたものについては、充電を0.2Cレート一定、電圧3.6Vの条件でCC−CV方式(定電流−定電圧方式)により行い、放電を、5Cレート一定でのCC方式(定電流方式)により行った。ここで「Cレート」とは、充放電レートを意味し、電池の全容量を1時間で放電させるだけの電流量を1Cレート充放電といい、その電流量の例えば2倍であるとき2Cレート充放電という。このときの測定温度は25℃一定とした。なお、放電時のカットオフ電圧は2.0V一定とし、この電位まで低下した時に放電を停止し、その際の放電容量を比較した。その結果を次の表3に示す。
Claims (3)
- アルミニウム又は銅を圧延して得られた、表面に凹凸面を有する金属箔からなるリチウムイオン二次電池用の集電体において、
前記凹凸面にナノレベルの微細な突起が複数形成され、
前記金属箔の圧延方向に直交する切断面を原子間力顕微鏡で観察したときの前記突起の前記凹凸面からの高さが2〜20nm、底辺幅が10〜100nmであり、かつ前記突起のアスペクト比(底辺幅/高さ)の平均値が1〜12であり、
前記切断面における金属箔の単位長さあたりに存在する前記突起の数が10〜150個/2500nmであることを特徴とするリチウムイオン二次電池用の集電体。 - 請求項1記載の集電体の表面に活物質層が形成されたリチウムイオン二次電池の電極。
- アルミニウム又は銅を圧延して得られた、表面に凹凸面を有する金属箔からなる集電体に、正極活物質又は負極活物質と、導電助剤と、結着剤とを含有する電極ペーストを塗布した後に乾燥して形成するリチウムイオン二次電池の電極形成方法において、
前記凹凸面にナノレベルの微細な突起が複数形成され、
前記金属箔の圧延方向に直交する切断面を原子間力顕微鏡で観察したときの前記突起の前記凹凸面からの高さが2〜20nm、底辺幅が10〜100nmであり、かつ前記突起のアスペクト比(底辺幅/高さ)の平均値が1〜12であり、
前記切断面における金属箔の単位長さあたりに存在する前記突起の数が10〜150個/2500nmである金属箔を前記集電体として用いることを特徴とするリチウムイオン二次電池の電極形成方法。
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