JP2023512378A - 導電性フィルム、導電性フィルムの製造方法及びリチウムイオン電池 - Google Patents

導電性フィルム、導電性フィルムの製造方法及びリチウムイオン電池 Download PDF

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Abstract

本発明は、導電性フィルム、導電性フィルムの製造方法及びリチウムイオン電池を開示し、導電性フィルムの製造の技術分野に関する。該製造方法は、支持層を選択した後、支持層の上面と下面のそれぞれに第１の金属層を塗布するステップＳ１０と、第１の金属層の一方の表面に第１のフィルムを複合化し、第１の金属層の他方の表面に第２のフィルムを複合化するステップＳ２０と、フィルム複合化技術を用いて第１のフィルム及び第２のフィルムの表面に第３のフィルムを複合化し、第３のフィルム及び第２のフィルムにおいて複数の円形貫通孔をエッチングにより形成するステップＳ３０と、第３のフィルムの外面及び円形孔の内壁に第２の金属層を塗布するＳ４０と、複合フィルムを製造するステップＳ５０と、真空塗膜技術を用いて、複合フィルムの上面と下面に第３の金属層を塗布し、ロールプレスして導電性フィルムを得るステップＳ６０とを含む。本発明の有益な効果としては、電池が過熱して燃焼してしまうことを防止し、導電性フィルムの導電性及び引張強さを向上させることができる。【選択図】図１

Description

本発明は、フィルム製造の技術分野に関し、より具体的には、本発明は、導電性フィルム、導電性フィルムの製造方法及びリチウムイオン電池に関する。
リチウムイオン電池は、正極と負極の間をリチウムイオンが移動することによって働く二次電池（充電池）であり、国の呼びかけや世界的な気候変動の現状により、リチウムイオン電池はクリーンなエネルギーとしての重要性が高まっている。
現在、リチウムイオン電池では、主にリチウムイオン電池のエネルギー密度及び安全性能が注目を集めており、これはリチウムイオン電池の普及や応用に関係している。安全の点では、リチウムイオン電池の実際の使用中に、リチウムイオン電池の発熱や燃焼爆発の主な原因が「熱暴走」である。「熱暴走」とは、何らかの原因で電池内部の熱が連続的に増加し、止まらなくなる現象である。
従来技術の欠陥を解決するために、本発明は、電池が過熱して燃焼してしまうことを防止し、導電性フィルムの導電性及び引張強さを向上させることができる導電性フィルム、導電性フィルムの製造方法及びリチウムイオン電池を提供する。
本発明がその技術的課題を解決するために採用する技術的解決手段は導電性フィルムの製造方法であり、その改良として、該製造方法は、
支持層を選択した後、支持層の上面と下面のそれぞれに第１の金属層を塗布するステップＳ１０と、
第１の金属層の一方の表面に第１のフィルムを複合化し、第１の金属層の他方の表面に第２のフィルムを複合化するステップＳ２０と、
フィルム複合化技術を用いて第１のフィルム及び第２のフィルムの表面に第３のフィルムを複合化し、第３のフィルム及び第２のフィルムには、深さが第３のフィルムと第２のフィルムの合計厚さに等しい複数の円形貫通孔をエッチングにより形成するステップＳ３０と、
真空塗膜技術を用いて、第３のフィルムの外面及び円形孔の内壁に第２の金属層を塗布するステップＳ４０と、
第２のフィルムの円形孔の内壁に塗布された第２の金属層を保持しながら、第３のフィルムを第２のフィルムから剥離し、
円形孔内に難燃剤を充填し、難燃剤の上に一層の変性パラフィンを充填してシールを行い、
又は、円形孔内に難燃剤を充填し、難燃剤の上に一層の変性パラフィンを充填し、且つ変性パラフィンの上に難燃剤をさらに充填し、変性パラフィンでシールし、
複合フィルムを得るステップＳ５０と、
真空塗膜技術を用いて、複合フィルムの上面と下面に第３の金属層を塗布し、ロールプレスして導電性フィルムを得るステップＳ６０とを含む。
さらに、ステップＳ１０において、真空塗膜設備を用いて第１の支持層の表面に第１の金属層を塗布し、真空塗膜設備はマグネトロンスパッタリング装置又は真空蒸着装置を含む。
さらに、前記第１の金属層及び第３の金属層は２００～３００ｎｍの銅層又はアルミ層であり、第２の金属層は２０～１００ｎｍのリチウム層である。
さらに、ステップＳ２０において、塗膜複合化設備を用いて第１のフィルムと第２のフィルムを複合化する。
さらに、ステップＳ３０において、円形孔の直径が５００～６００ｎｍである。
さらに、ステップＳ５０において、前記難燃剤はリン酸トリメチルである。
さらに、ステップＳ５０において、前記変性パラフィンの成分は、パラフィン６～７部、塩化リチウム０．５～１部、導電性黒鉛０．５～３部、及びｎ－ドデカン酸１～３部を含み、変性パラフィンの軟化点が６５～８０℃である。
別の態様では、本発明はまた、導電性フィルムを提供し、その改良として、支持層、第１の金属層、第１のフィルム、第２のフィルム及び第３の金属層を含み、
前記支持層の上面及び下面の両方に第１の金属層が塗布されており、第１のフィルム及び第２のフィルムはそれぞれ２つの第１の金属層の表面に複合化されており、
前記第１のフィルム及び第２のフィルムには複数の円形貫通孔が設けられ、円形孔の内壁には横断面が環状である第２の金属層が塗布され、第２の金属の孔内に難燃層が充填され、
前記第１のフィルムの外面及び第２のフィルムの外面の両方に第３の金属層が塗布されている。
上記した構成において、前記難燃層は、底層に位置する難燃剤と、難燃剤の上に位置する変性パラフィンとを含み、該難燃剤はリン酸トリメチルである。
上記した構成において、前記難燃層は、底層に位置する第１の難燃剤と、第１の難燃剤の上に位置する第１の変性パラフィンと、第１の変性パラフィンの上に位置する第２の難燃剤と、第２の難燃剤の上に位置する第２の変性パラフィンとを含み、前記難燃剤はリン酸トリメチルである。
上記した構成において、前記第１の金属層及び第３の金属層は２００～３００ｎｍの銅層又はアルミ層であり、第２の金属層は２０～１００ｎｍのリチウム層である。
別の態様では、本発明はまた、リチウムイオン電池を提供し、その改良として、導電性フィルムを含み、該導電性フィルムは、上述したいずれかの導電性フィルムの製造方法で製造される。
本発明の有益な効果は以下のとおりである。第２のフィルムの円形孔内に変性パラフィンでシールされる難燃剤が設けられることにより、温度が変性パラフィンの軟化点に達すると、パラフィンは孔内で溶融し、難燃剤は孔から放出され、このように、電池が高すぎる温度のため燃焼することを回避できる。第２の金属層をリチウム層とすることにより、難燃剤が放出された後、電池のエネルギー密度を増加することができる。
本発明の導電性フィルムの製造方法の模式的なフローチャートである。 本発明の導電性フィルムの製造方法のステップＳ１０における構造の模式図である。 本発明の導電性フィルムの製造方法のステップＳ２０における構造の模式図である。 本発明の導電性フィルムの製造方法のステップＳ３０における構造の模式図である。 本発明の導電性フィルムの製造方法のステップＳ４０における構造の模式図である。 本発明の導電性フィルムの製造方法のステップＳ５０の第１の実施例の図である。 本発明の導電性フィルムの製造方法のステップＳ６０の第１の実施例の図である。 本発明の導電性フィルムの製造方法のステップＳ５０の第２の実施例の図である。 本発明の導電性フィルムの製造方法のステップＳ６０の第２の実施例の図である。
以下、図面及び実施例を参照して本発明をさらに説明する。
以下、本発明の目的、特徴及び効果を十分に理解できるように、実施例及び図面を参照して本発明の構想、具体的な構造及びこれらによる技術的効果を明確かつ完全に説明する。明らかに、説明される実施例は本発明の実施例の一部に過ぎず、全ての実施例ではなく、当業者が本発明の実施例に基づいて創造的な努力を必要とせずに得る他の実施例は、本発明の特許範囲に属する。また、特許にかかわる全ての結合／接続関係は、構成要素が直接連結されるだけではなく、実施の具体的な状況に応じて、結合補助部材を増減することにより、より好ましい結合構造を構成することを意味する。本発明における各技術的特徴は、互いに矛盾しない限り、互いに組み合わせてもよい。
実施例１
図１を参照して、本発明は導電性フィルムの製造方法を開示し、本実施例では、該製造方法は以下のステップを含む。
Ｓ１０、支持層２０を選択した後、支持層１０の上面と下面のそれぞれに第１の金属層１０１を塗布する。ここで、支持層１０はＰＥＴフィルムであり、形成される構造は図２に示される。
本実施例では、真空塗膜設備を用いて第１の支持層１０の表面に第１の金属層１０１を塗布する。真空塗膜設備は、マグネトロンスパッタリング装置又は真空蒸着装置を含む。第１の金属層１０１は厚さ２００ｎｍの銅層である。
第１の金属層１０１は、主に導電性能を向上させる役割を果たし、これに加えて、導電性フィルム全体の破断伸びを高めることができる。本実施例では、真空塗膜設備はマグネトロンスパッタリング装置であり、且つマグネトロンスパッタリングの真空度が０．１×１０－３Ｐａ－１．０×１０－３Ｐａであり、マグネトロンスパッタリングでは、アルゴンガスをスパッタリングガス、流速を５０～６０ｍｌ／ｍｉｎとする。このような圧力の強さ及び速度とすると、プロセスを効率化し、生産効率を向上させることができる。
Ｓ２０、第１の金属層１０１の一方の表面に第１のフィルム２０１を複合化し、第１の金属層１０１の他方の表面に第２のフィルム２０２を複合化する。本実施例では、図３に示すように、上方の第１の金属層１０１の表面に第２のフィルム２０２を複合化し、下方の第１の金属層１０１の表面に第１のフィルム２０１を複合化し、かつ、塗膜複合化設備を用いて第１のフィルム２０１と第２のフィルム２０２を複合化する。
Ｓ３０、フィルム複合化技術を用いて第１のフィルム２０１及び第２のフィルム２０２の表面に第３のフィルム２０３を複合化し、第３のフィルム２０３及び第２のフィルム２０２には、深さが第２のフィルム２０２と第３のフィルム２０３の合計厚さに等しい複数の円形貫通孔２０４をエッチングにより形成する。図４は、第３のフィルム２０３にエッチングにより形成した複数の円形孔２０４の構造模式図であり、且つ、円形孔２０４の直径は５００ｎｍである。
Ｓ４０、真空塗膜技術を用いて、第３のフィルム２０３の外面及び円形孔２０４の内壁に第２の金属層１０２を塗布する。図５に示すように、このとき、円形孔２０４の内壁には第２の金属層１０２が塗布されているが、第２の金属層１０２は円形孔２０４を完全に遮断しておらず、このため、第２の金属層１０２には複数の止まり穴が形成されるようになる。
Ｓ５０、第２のフィルム２０２の円形孔２０４の内壁に塗布された第２の金属層１０２を保持しながら、第３のフィルム２０３を第２のフィルム２０２から剥離し、且つ、第２の金属層１０２は１００ｎｍのリチウム層である。
本実施例では、図６に示すように、止まり穴内に難燃剤３０１が充填され、難燃剤３０１の上に一層の変性パラフィン３０２が充填されてシールを行う。前記難燃剤３０１はリン酸トリメチルであり、かつ、前記変性パラフィン３０２の成分は、パラフィン６部、塩化リチウム０．５部、導電性黒鉛０．５部、及びｎ－ドデカン酸１部を含む。一般には、パラフィンは５０～６０℃では軟化し始めるのに対し、本実施例では、変性パラフィン３０２はパラフィンの軟化点を６５～８０℃に向上させることができ、これにより、その耐熱性が向上する。
Ｓ６０、真空塗膜技術を用いて、複合フィルムの上面と下面に第３の金属層１０３を塗布し、ロールプレスして導電性フィルムを得る。その構造を図７に示す。また、第３の金属層１０３は２００ｎｍの銅層である。
図７に示すように、本発明はまた、支持層１０、第１の金属層１０１、第１のフィルム２０１、第２のフィルム２０２及び第３の金属層１０３を含む導電性フィルムを提供する。支持層１０はＰＥＴフィルムであり、支持層１０の上面及び下面の両方に第１の金属層１０１が塗布されており、第１の金属層１０１は厚さ２００ｎｍの銅層である。第１のフィルム２０１及び第２のフィルム２０２は、それぞれ、２つの第１の金属層１０１の表面に複合化され、前記第１のフィルム２０１及び第２のフィルム２０２には複数の円形貫通孔２０４が設けられ、円形孔２０４の内壁には横断面が環状である第２の金属層１０２が塗布され、第２の金属層１０２の中央の孔内に難燃層が充填されている。第１のフィルム２０１の外面及び第２のフィルム２０２の外面の両方に第３の金属層１０３が塗布されている。本実施例では、第１のフィルム２０１及び第２のフィルム２０２は全てＰＰであるが、第１のフィルム及び第２のフィルムは、ＰＰ、ＰＩ、ＰＥＴ、ＰＥから選択されるいずれかであってもよい。
本実施例では、図７に示すように、前記難燃層は、底層に位置する難燃剤３０１と、難燃剤３０１の上に位置する変性パラフィン３０２とを含む。該難燃剤３０１はリン酸トリメチルである。また、第３の金属層１０３は厚さ２００ｎｍの銅層であり、第２の金属層１０２は１００ｎｍのリチウム層である。
別の態様では、本発明はまた、導電性フィルムを含むリチウムイオン電池を提供し、該導電性フィルムは、上述した導電性フィルムの製造方法で製造される。
上述した実施例では、第２のフィルム２０２の円形孔２０４内に変性パラフィン３０２でシールされた難燃剤３０１が設けられることにより、温度が変性パラフィン３０２の軟化点に達すると、パラフィンは孔内で溶融し、難燃剤３０１は孔から放出され、これにより、電池が高すぎる温度のため燃焼することを防止できる。第２の金属層１０２をリチウム層とすることにより、難燃剤３０１が放出された後、電池のエネルギー密度を増加させることもできる。また、第１のフィルム２０１と第２のフィルム２０２との間に第１の金属層１０１が増設されることにより、導電性フィルムの導電性能及び引張強さが向上する。
実施例２
図１に示すように、本発明は導電性フィルムの製造方法を開示し、本実施例では、該製造方法は以下のステップを含む。
Ｓ１０、支持層１０を選択した後、支持層１０の上面と下面のそれぞれに第１の金属層１０１を塗布する。ここで、支持層１０はＰＥＴフィルムであり、形成される構造は図２に示される。
本実施例では、真空塗膜設備を用いて第１の支持層１０の表面に第１の金属層１０１を塗布する。真空塗膜設備は、マグネトロンスパッタリング装置又は真空蒸着装置を含むが、もちろん、真空コータが使用されてもよい。第１の金属層１０１は厚さ３００ｎｍのアルミ層である。
第１の金属層１０１は、主に導電性能を向上させる役割を果たし、これに加えて、導電性フィルム全体の破断伸びを高めることができる。本実施例では、真空塗膜設備はマグネトロンスパッタリング装置であり、且つマグネトロンスパッタリングの真空度が０．１×１０－３Ｐａ－１．０×１０－３Ｐａであり、マグネトロンスパッタリングでは、アルゴンガスをスパッタリングガス、流速を５０～６０ｍｌ／ｍｉｎとする。このような圧力の強さ及び速度とすると、プロセスを効率化し、生産効率を向上させることができる。
Ｓ２０、第１の金属層１０１の一方の表面に第１のフィルム２０１を複合化し、第１の金属層１０１の他方の表面に第２のフィルム２０２を複合化する。本実施例では、図３に示すように、上方の第１の金属層１０１の表面に第２のフィルム２０２を複合化し、下方の第１の金属層１０１の表面に第１のフィルム２０１を複合化し、かつ、塗膜複合化設備を用いて第１のフィルム２０１と第２のフィルム２０２を複合化する。
Ｓ３０、フィルム複合化技術を用いて第１のフィルム２０１及び第２のフィルム２０２の表面に第３のフィルム２０３を複合化し、第３のフィルム２０３及び第２のフィルム２０２には、深さが第２のフィルム２０２と第３のフィルム２０３の合計厚さに等しい複数の円形貫通孔２０４をエッチングにより形成する。図４は、第３のフィルム２０３にエッチングにより形成した複数の円形孔２０４の構造模式図であり、孔の直径は６００ｎｍである。
Ｓ４０、真空塗膜技術を用いて、第３のフィルム２０３の外面及び円形孔２０４の内壁に第２の金属層１０２を塗布する。図５に示すように、このとき、円形孔２０４の内壁には第２の金属層１０２が塗布されているが、第２の金属層１０２は円形孔２０４を完全に遮断しておらず、このため、第２の金属層１０２には複数の止まり穴が形成されるようになる。
Ｓ５０、第２のフィルム２０２の円形孔２０４の内壁に塗布された第２の金属層１０２を保持しながら、第３のフィルム２０３を第２のフィルム２０２から剥離し、且つ、第２の金属層１０２は１００ｎｍのリチウム層である。
本実施例では、図８に示すように、止まり穴内に難燃剤３０１が充填され、難燃剤３０１の上に一層の変性パラフィン３０２が充填され、変性パラフィン３０２に加えてさらに難燃剤３０１が充填され、変性パラフィン３０２でシールを行い、複合フィルムが得られる。前記難燃剤３０１はリン酸トリメチルであり、かつ、前記変性パラフィン３０２の成分は、パラフィン７部、塩化リチウム１部、導電性黒鉛３部、及びｎ－ドデカン酸３部を含む。一般には、パラフィンは５０～６０℃では軟化し始めるのに対し、本実施例では、変性パラフィン３０２はパラフィンの軟化点を６５～８０℃に向上させることができ、これにより、その耐熱性が向上する。
Ｓ６０、真空塗膜技術を用いて、複合フィルムの上面と下面に第３の金属層１０３を塗布し、ロールプレスして導電性フィルムを得る。その構造を図９に示す。また、第３の金属層１０３は２００ｎｍの銅層である。
図９に示すように、本発明はまた、支持層１０、第１の金属層１０１、第１のフィルム２０１、第２のフィルム２０２及び第３の金属層１０３を含む導電性フィルムを提供する。支持層１０はＰＥＴフィルムであり、支持層１０の上面及び下面の両方に第１の金属層１０１が塗布されており、第１の金属層１０１は厚さ３００ｎｍの銅層である。第１のフィルム２０１及び第２のフィルム２０２は、それぞれ、２つの第１の金属層１０１の表面に複合化され、前記第１のフィルム２０１及び第２のフィルム２０２には複数の円形貫通孔２０４が設けられ、円形孔２０４の内壁には横断面が環状である第２の金属層１０２が塗布され、第２の金属層１０２の中央の孔内に難燃層が充填されている。第１のフィルム２０１の外面及び第２のフィルム２０２の外面の両方に第３の金属層１０３が塗布されている。本実施例では、第１のフィルム２０１及び第２のフィルム２０２は全てＰＩであるが、第１のフィルム２０１及び第２のフィルム２０２は、ＰＰ、ＰＩ、ＰＥＴ、ＰＥから選択されるいずれかであってもよい。
本実施例では、図９に示すように、前記難燃層は、底層に位置する第１の難燃剤３０３と、第１の難燃剤３０３の上に位置する第１の変性パラフィン３０４と、第１の変性パラフィン３０４の上に位置する第２の難燃剤３０５と、第２の難燃剤３０５の上に位置する第２の変性パラフィン３０６とを含み、リチウムイオン電池の燃焼を繰り返して防止することができ、電池の安全性をさらに向上させることができる。前記難燃剤３０１はリン酸トリメチルである。また、第３の金属層１０３は厚さ３００ｎｍの銅層であり、第２の金属層１０２は１００ｎｍのリチウム層である。
別の態様では、本発明はまた、導電性フィルムを含むリチウムイオン電池を提供し、該導電性フィルムは上述した導電性フィルムの製造方法で製造される。
上述した実施例では、第２のフィルム２０２の円形孔２０４内に変性パラフィンでシールされた難燃剤が設けられることにより、温度が変性パラフィンの軟化点に達すると、パラフィンは孔内で溶融し、難燃剤は孔から放出され、これにより、電池が高すぎる温度のため燃焼することを防止できる。第２の金属層１０２をリチウム層とすることにより、難燃剤が放出された後、電池のエネルギー密度を増加させることができる。また、第１のフィルム２０１と第２のフィルム２０２との間に第１の金属層１０１が増設されることにより、導電性フィルムの導電性能及び引張強さが向上する。
実施例３
図１を参照して、本発明は導電性フィルムの製造方法を開示し、本実施例では、該製造方法は以下のステップを含む。
Ｓ１０、支持層１０を選択した後、支持層１０の上面と下面のそれぞれに第１の金属層１０１を塗布する。ここで、支持層１０はＰＥＴフィルムであり、形成される構造は図２に示される。
本実施例では、真空塗膜設備を用いて第１の支持層１０の表面に第１の金属層１０１を塗布する。真空塗膜設備は、マグネトロンスパッタリング装置又は真空蒸着装置を含み、もちろん、真空コータが使用されてもよい。第１の金属層１０１は厚さ２５０ｎｍの銅層である。
第１の金属層１０１は、主に導電性能を向上させる役割を果たし、これに加えて、導電性フィルム全体の破断伸びを高めることができる。本実施例では、真空塗膜設備はマグネトロンスパッタリング装置であり、且つマグネトロンスパッタリングの真空度が０．１×１０－３Ｐａ－１．０×１０－３Ｐａであり、マグネトロンスパッタリングでは、アルゴンガスをスパッタリングガス、流速を５０～６０ｍｌ／ｍｉｎとする。このような圧力の強さ及び速度とすると、プロセスを効率化し、生産効率を向上させることができる。
Ｓ２０、第１の金属層１０１の一方の表面に第１のフィルム２０１を複合化し、第１の金属層１０１の他方の表面に第２のフィルム２０２を複合化する。本実施例では、図３に示すように、上方の第１の金属層１０１の表面に第２のフィルム２０２を複合化し、下方の第１の金属層１０１の表面に第１のフィルム２０１を複合化し、かつ、塗膜複合化設備を用いて第１のフィルム２０１と第２のフィルム２０２を複合化する。
Ｓ３０、フィルム複合化技術を用いて第１のフィルム２０１及び第２のフィルム２０２の表面に第３のフィルム２０３を複合化し、第３のフィルム２０３及び第２のフィルム２０２には、深さが第２のフィルム２０２と第３のフィルム２０３の合計厚さに等しい複数の円形貫通孔２０４をエッチングにより形成する。図４は、第３のフィルム２０３にエッチングにより形成した複数の円形孔２０４の構造模式図であり、孔の直径は６００ｎｍである。
Ｓ４０、真空塗膜技術を用いて、第３のフィルム２０３の外面及び円形孔２０４の内壁に第２の金属層１０２を塗布する。図５に示すように、このとき、円形孔２０４の内壁には第２の金属層１０２が塗布されているが、第２の金属層１０２は円形孔２０４を完全に遮断しておらず、このため、第２の金属層１０２には複数の止まり穴が形成されるようになる。
Ｓ５０、第２のフィルム２０２の円形孔２０４の内壁に塗布された第２の金属層１０２を保持しながら、第３のフィルム２０３を第２のフィルム２０２から剥離し、且つ、第２の金属層１０２は２０ｎｍのリチウム層である。
本実施例では、図６に示すように、止まり穴内に難燃剤３０１が充填され、難燃剤３０１の上に一層の変性パラフィン３０２が充填されてシールを行う。前記難燃剤３０１はリン酸トリメチルであり、かつ、前記変性パラフィン３０２の成分は、パラフィン６部、塩化リチウム０．５部、導電性黒鉛０．５部、及びｎ－ドデカン酸１部を含む。一般には、パラフィンは５０～６０℃では軟化し始めるのに対し、本実施例では、変性パラフィン３０２はパラフィンの軟化点を６５～８０℃に向上させることができ、これにより、その耐熱性が向上する。
Ｓ６０、真空塗膜技術を用いて、複合フィルムの上面と下面に第３の金属層１０３を塗布し、ロールプレスして導電性フィルムを得る。その構造を図７に示す。また、第３の金属層１０３は２００ｎｍの銅層である。
図７に示すように、本発明はまた、支持層１０、第１の金属層１０１、第１のフィルム２０１、第２のフィルム２０２及び第３の金属層１０３を含む導電性フィルムを提供する。支持層１０はＰＥＴフィルムであり、支持層１０の上面及び下面の両方に第１の金属層１０１が塗布されており、第１の金属層１０１は厚さ２５０ｎｍの銅層である。第１のフィルム２０１及び第２のフィルム２０２は、それぞれ、２つの第１の金属層１０１の表面に複合化され、前記第１のフィルム２０１及び第２のフィルム２０２には複数の円形貫通孔２０４が設けられ、円形孔２０４の内壁には横断面が環状である第２の金属層１０２が塗布され、第２の金属層１０２の中央の孔内に難燃層が充填されている。第１のフィルム２０１の外面及び第２のフィルム２０２の外面の両方に第３の金属層１０３が塗布されている。本実施例では、第１のフィルム２０１及び第２のフィルム２０２は全てＰＥＴであるが、第１のフィルム２０１及び第２のフィルム２０２は、ＰＰ、ＰＩ、ＰＥＴ、ＰＥから選択されるいずれかであってもよい。
本実施例では、図７に示すように、前記難燃層は、底層に位置する難燃剤３０１と、難燃剤３０１の上方に位置する変性パラフィン３０２とを含む。該難燃剤３０１はリン酸トリメチルである。また、第３の金属層１０３は厚さ２５０ｎｍの銅層であり、第２の金属層１０２は２０ｎｍのリチウム層である。
別の態様では、本発明はまた、導電性フィルムを含むリチウムイオン電池を提供し、該導電性フィルムは上述した導電性フィルムの製造方法で製造される。
上述した実施例では、第２のフィルム２０２の円形孔２０４内に変性パラフィン３０２でシールされた難燃剤３０１が設けられることにより、温度が変性パラフィン３０２の軟化点に達すると、パラフィンは孔内で溶融し、難燃剤３０１は孔から放出され、これにより、電池が高すぎる温度のため燃焼することを防止できる。第２の金属層１０２をリチウム層とすることにより、難燃剤３０１が放出された後、電池のエネルギー密度を増加させることもできる。また、第１のフィルム２０１と第２のフィルム２０２との間に第１の金属層１０１が増設されることにより、導電性フィルムの導電性能及び引張強さが向上する。
また、本発明は以下の２つの比較例をさらに提供する。
一、比較例の製造：
１、比較例１の製造方法は従来技術の手法であり、フィルムの上面と下面の両方に一層の金属が塗布され、本実施例では、両方に銅が塗布されている。
２、中間の支持層１０に金属を塗布しない以外、比較例２の製造方法は本発明に係る方法と同様である。
３、実施例は本発明に係る方法により得られるサンプルである。
以上のサンプルをそれぞれ、長さ２０ＣＭ、幅２ＣＭのサンプルに切ってテストを行い、引張機として中諾計器製のインテリジェント電子引張試験機を用い、軟化点のテストにはアスファルト軟化点テスターを用いる。
Ａ、引張強さのテスト
Figure 2023512378000002
 比較した結果、本発明に係る方法により製造された導電性フィルムは、引張強さが明らかに向上した。
Ｂ、導電性能のテスト
方法：マルチメータの正極と負極を非金属材料の両端に直接接続し、スイッチをオームレンジにして測定したデータをその電気抵抗とし、電気抵抗が高いほど、導電性に優れた。
Figure 2023512378000003
 比較した結果、本発明に係る方法により製造された導電性フィルムは、電気抵抗の数値が小さく、その導電性能が明らかに向上した。
Ｃ、変性パラフィン３０２の軟化点のテストデータ：
Figure 2023512378000004
二、比較例のリチウムイオン電池の製造：
２つの比較例を比較し、比較例１のリチウムイオン電池を組み立てる際には、正極板を製造し、すなわち、厚さ２μｍのＰＥＴの両面に一層の厚さ１μｍの金属アルミ層を塗布した後、この金属アルミ層の上に一層の活物質層を塗布した。この活物質の組成には、活物質であるリン酸鉄リチウム、導電剤としてアセチレンブラック、バインダとしてポリフッ化ビニリデンが含まれる。活物質、導電剤及びバインダの比率は７：１：２である。負極板では、ＰＥＴを基材とし、ＰＥＴの上に一層の金属銅を塗布した。該ＰＥＴの厚さは２μｍであり、銅金属層の厚さは１μｍであり、負極活物質はチタン酸リチウムであり、バインダはポリフッ化ビニリデンを用い、導電剤は黒鉛であり、ここでは、負極活物質：バインダ：導電剤の比率は８：１：１である。電解液は１ＭのＬｉＰＦ６溶液電解液である。次に、上述のものを組み立ててボタン型電池とした。
実施例１のリチウムイオン電池の製造：実施例のリチウムイオン電池は、比較例１で得られたリチウムイオン電池に比べて、負極板の基材として本発明に係る導電性フィルムを用いる以外、残りは同様である。
比較例２の製造：実施例に比べて、該比較例２において、実施例の孔、及び孔内の難燃層のようなものがない点が異なる。残りは同様である。
実施例２の製造：実施例２のリチウムイオン電池は、負極板の基材に使用される導電性フィルムが第２の難燃剤及び第２の変性パラフィンを内部に使用する以外、実施例１の電池と同様である。
上述で得られた各電池をオーブンに入れて、１分あたり５℃の速度で１００℃に昇温した後、３０分間保温し、発火、発煙しないようにすることが好ましい。以下の結果が得られる。
Figure 2023512378000005
 上記実験を受けた実施例１－１及び１－２を取り出して冷却した後、実施例２と比較し、同様に実施例１及び実施例２を１分あたり５℃の速度で１１０度に昇温し、次に３０ｍｉｎ保持する。

以下のデータが得られる。
Figure 2023512378000006
以上は本発明の好適な実施を具体的に説明したが、本発明は前記実施例に限定されるものではなく、当業者であれば、本発明の主旨を逸脱せずに様々な同等変形や置換を行うことができ、これらの同等変形や置換は全て本願の請求項が限定される範囲に含まれる。
本発明は、導電性フィルム、導電性フィルムの製造方法及びリチウムイオン電池を提供し、第２のフィルムの円形孔内に変性パラフィンでシールされた難燃剤が設けられることにより、温度が変性パラフィンの軟化点に達すると、パラフィンは孔内で溶融し、難燃剤は孔から放出される。これにより、電池が高すぎる温度のため燃焼することを防止し、リチウムイオン電池の安全性を向上させることができる。第２の金属層をリチウム層とすることにより、難燃剤が放出された後、電池のエネルギー密度を増加させることもでき、これにより、リチウムイオン電池には普及させる将来性が期待できる。よって、本発明の導電性フィルム、導電性フィルムの製造方法及びリチウムイオン電池は実用性を有する。

Claims (13)

  1. 導電性フィルムの製造方法であって、
    支持層を選択した後、支持層の上面と下面のそれぞれに第１の金属層を塗布するステップＳ１０と、
    第１の金属層の一方の表面に第１のフィルムを複合化し、第１の金属層の他方の表面に第２のフィルムを複合化するステップＳ２０と、
    フィルム複合化技術を用いて第１のフィルム及び第２のフィルムの表面に第３のフィルムを複合化し、第３のフィルム及び第２のフィルムには、深さが第３のフィルムと第２のフィルムの合計厚さに等しい複数の円形貫通孔をエッチングにより形成するステップＳ３０と、
    真空塗膜技術を用いて、第３のフィルムの外面及び円形孔の内壁に第２の金属層を塗布するステップＳ４０と、
    第２のフィルムの円形孔の内壁に塗布された第２の金属層を保持しながら、第３のフィルムを第２のフィルムから剥離し、
    円形孔内に難燃剤を充填し、難燃剤の上に一層の変性パラフィンを充填してシールを行い、
    又は、円形孔内に難燃剤を充填し、難燃剤の上に一層の変性パラフィンを充填し、且つ変性パラフィンの上に難燃剤をさらに充填し、変性パラフィンでシールし、
    複合フィルムを得るステップＳ５０と、
    真空塗膜技術を用いて、複合フィルムの上面と下面に第３の金属層を塗布し、ロールプレスして導電性フィルムを得るステップＳ６０とを含む、
    ことを特徴とする導電性フィルムの製造方法。
  2. ステップＳ１０において、真空塗膜設備を用いて第１の支持層の表面に第１の金属層を塗布し、真空塗膜設備はマグネトロンスパッタリング装置又は真空蒸着装置を含む、ことを特徴とする請求項１に記載の導電性フィルムの製造方法。
  3. 前記第１の金属層及び第３の金属層は２００～３００ｎｍの銅層又はアルミ層であり、第２の金属層は２０～１００ｎｍのリチウム層である、ことを特徴とする請求項１に記載の導電性フィルムの製造方法。
  4. ステップＳ２０において、塗膜複合化設備を用いて第１のフィルムと第２のフィルムを複合化する、ことを特徴とする請求項１に記載の導電性フィルムの製造方法。
  5. ステップＳ３０において、円形孔の直径が５００～６００ｎｍである、ことを特徴とする請求項１に記載の導電性フィルムの製造方法。
  6. ステップＳ４０において、第３のフィルムの外面及び円形孔内に第２の金属層を塗布した後、エッチング技術を用いて、円形孔の中央における金属層を除去し、円形孔の内壁に一層の金属層を保持する、ことを特徴とする請求項１に記載の導電性フィルムの製造方法。
  7. ステップＳ５０において、前記難燃剤はリン酸トリメチルである、ことを特徴とする請求項１に記載の導電性フィルムの製造方法。
  8. ステップＳ５０において、前記変性パラフィンの成分は、パラフィン６～７部、塩化リチウム０．５～１部、導電性黒鉛０．５～３部、及びｎ－ドデカン酸１～３部を含み、変性パラフィンの軟化点が６５～８０℃である、ことを特徴とする請求項１に記載の導電性フィルムの製造方法。
  9. 導電性フィルムであって、
    支持層、第１の金属層、第１のフィルム、第２のフィルム及び第３の金属層を含み、
    前記支持層の上面及び下面の両方に第１の金属層が塗布されており、第１のフィルム及び第２のフィルムはそれぞれ２つの第１の金属層の表面に複合化されており、
    前記第１のフィルム及び第２のフィルムには複数の円形貫通孔が設けられ、円形孔の内壁には横断面が環状である第２の金属層が塗布され、第２の金属の孔内に難燃層が充填され、
    前記第１のフィルムの外面及び第２のフィルムの外面の両方に第３の金属層が塗布されている、ことを特徴とする導電性フィルム。
  10. 前記難燃層は、底層に位置する難燃剤と、難燃剤の上に位置する変性パラフィンとを含み、該難燃剤はリン酸トリメチルである、ことを特徴とする請求項９に記載の導電性フィルム。
  11. 前記難燃層は、底層に位置する第１の難燃剤と、第１の難燃剤の上に位置する第１の変性パラフィンと、第１の変性パラフィンの上に位置する第２の難燃剤と、第２の難燃剤の上に位置する第２の変性パラフィンとを含み、前記難燃剤はリン酸トリメチルである、ことを特徴とする請求項９に記載の導電性フィルム。
  12. 前記第１の金属層及び第３の金属層は２００～３００ｎｍの銅層又はアルミ層であり、第２の金属層は２０～１００ｎｍのリチウム層である、ことを特徴とする請求項９に記載の導電性フィルム。
  13. リチウムイオン電池であって、
    導電性フィルムを含み、
    該導電性フィルムは請求項１～８のいずれかに記載の導電性フィルムの製造方法で製造される、ことを特徴とするリチウムイオン電池。
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