JP2984742B2 - 円筒型電池用電極基板 - Google Patents
円筒型電池用電極基板Info
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Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、円筒型リチウム電池などの円筒型電池に用
いる電極基板に関する。
いる電極基板に関する。
従来、円筒型リチウム電池などの円筒型電池に用いる
捲回可能な電極基板として、エキスパンドメタル、パン
チングメタル又はアルミニウム箔が使用され、その夫々
に正極又は負極活物質を充填又は塗着し、乾燥して電極
を製造し、これを円筒容器に捲回収容して円筒型電池の
製造に使用されている。
捲回可能な電極基板として、エキスパンドメタル、パン
チングメタル又はアルミニウム箔が使用され、その夫々
に正極又は負極活物質を充填又は塗着し、乾燥して電極
を製造し、これを円筒容器に捲回収容して円筒型電池の
製造に使用されている。
従来の上記３種の電極基板のうち、エキスパンドメタ
ルは、加工技術の点から薄型化が困難であり、0.3mm程
度の厚さのものが限界である。又、その捲回時に、エキ
スパンド特有のバリがセパレータを貫通して正、負極板
間の短絡を生じ勝ちであった。又、使用中、デンドライ
トが生成し易く、これがセパレータを貫通し同様の短絡
を生じ勝ちであった。
ルは、加工技術の点から薄型化が困難であり、0.3mm程
度の厚さのものが限界である。又、その捲回時に、エキ
スパンド特有のバリがセパレータを貫通して正、負極板
間の短絡を生じ勝ちであった。又、使用中、デンドライ
トが生成し易く、これがセパレータを貫通し同様の短絡
を生じ勝ちであった。
特にリチウム電池の場合、短絡の原因となるデンドラ
イトの生成を防ぐため、充電時の電流密度をできる限り
小さくすることが望ましい。そのため、展開面積をでき
る限り広げることが重要であるため、電極の薄型化が重
要課題となっている。
イトの生成を防ぐため、充電時の電流密度をできる限り
小さくすることが望ましい。そのため、展開面積をでき
る限り広げることが重要であるため、電極の薄型化が重
要課題となっている。
かゝる見地より、電極基板としてパンチングメタルと
アルミニウム箔の使用が好ましいが、バンチングメタル
は、基板厚みの薄型化はできるが、円筒型電池容器に収
容するべく、これに活物質を充填し極板としたものを、
捲回した場合、その電極基板であるパンチングメタルの
開口部と無開口部とにおける弯曲状態が異なるので、捲
回時に、該パンチングメタルから該活物質の剥離、脱落
を生じ易い。
アルミニウム箔の使用が好ましいが、バンチングメタル
は、基板厚みの薄型化はできるが、円筒型電池容器に収
容するべく、これに活物質を充填し極板としたものを、
捲回した場合、その電極基板であるパンチングメタルの
開口部と無開口部とにおける弯曲状態が異なるので、捲
回時に、該パンチングメタルから該活物質の剥離、脱落
を生じ易い。
アルミニウム箔も電極基板としての薄型化の要望は満
足されるが、これに活物質を塗着し乾燥して作製した極
板を捲回するときは、アルミニウム箔の表面は平滑なた
め、活物質の剥離、脱落を生じ易い問題があった。
足されるが、これに活物質を塗着し乾燥して作製した極
板を捲回するときは、アルミニウム箔の表面は平滑なた
め、活物質の剥離、脱落を生じ易い問題があった。
この点を改良するため、更にアルミニウム箔の表面
を、ワイヤーブラシ等で機械的に無数の傷を付け或いは
化学エッチング法により表面を粗面化し、塗着活物質の
剥離、脱落を防止する試みがなされたが、この場合も、
捲回時の活物質の剥離や脱落防止効果は殆どなく、更に
改善が望まれる。
を、ワイヤーブラシ等で機械的に無数の傷を付け或いは
化学エッチング法により表面を粗面化し、塗着活物質の
剥離、脱落を防止する試みがなされたが、この場合も、
捲回時の活物質の剥離や脱落防止効果は殆どなく、更に
改善が望まれる。
本発明は、上記従来の課題を解消し、極板の捲回時に
おける活物質の剥離、脱落を防止し得る円筒型電池用電
極基板を提供するもので、金属箔に、電解エッチングを
行い、その表面及び内部に亘り無数のピットを形成して
成る円筒型電池用電極基板に存する。
おける活物質の剥離、脱落を防止し得る円筒型電池用電
極基板を提供するもので、金属箔に、電解エッチングを
行い、その表面及び内部に亘り無数のピットを形成して
成る円筒型電池用電極基板に存する。
該電極基板面に、常法により活物質を層状に圧着する
ときは、無数に形成されているピット内に、その塗着活
物質が充填され、強固に密着保持される。而も、無数の
ピットが形成された該電極基板は、その比表面積が著し
く増大しているので、前記のように圧着充填された活物
質との強固な密着面積が著しく大きくなる。その結果、
これを捲回したとき、活物質の剥離、脱落が殆どなく、
良好な捲回電極をもたらす。
ときは、無数に形成されているピット内に、その塗着活
物質が充填され、強固に密着保持される。而も、無数の
ピットが形成された該電極基板は、その比表面積が著し
く増大しているので、前記のように圧着充填された活物
質との強固な密着面積が著しく大きくなる。その結果、
これを捲回したとき、活物質の剥離、脱落が殆どなく、
良好な捲回電極をもたらす。
次に本発明の実施例を詳述する。
本発明の電極基板の材料である金属箔の種類は、円筒
型電池の種類に応じて適宜選択されるが、円筒型リチウ
ム電池の場合は、アルミニウム箔が一般に使用され、そ
の厚さは10μｍ以上が好ましい。
型電池の種類に応じて適宜選択されるが、円筒型リチウ
ム電池の場合は、アルミニウム箔が一般に使用され、そ
の厚さは10μｍ以上が好ましい。
該金属箔は、直流又は交流電解エッチングにより、そ
の表面及び内部に無数のピットを形成せしめるようにす
ることが一般であるが、直流と交流を組み合わせた電解
エッチングを使用してもよい。
の表面及び内部に無数のピットを形成せしめるようにす
ることが一般であるが、直流と交流を組み合わせた電解
エッチングを使用してもよい。
電解エッチングに用いる電解液は、塩酸、硫酸、硝酸
などの無機酸、或いは各種の有機酸の単独又はその２種
以上の混合酸から成る適当な濃度の水溶液が使用でき、
その夫々に適した電流密度、電圧などが選択される。
などの無機酸、或いは各種の有機酸の単独又はその２種
以上の混合酸から成る適当な濃度の水溶液が使用でき、
その夫々に適した電流密度、電圧などが選択される。
次に、更に具体的な実施例により説明する。
実施例１ 純度99.99％、厚さ100μｍのアルミニウム箔を、白金
から成る対極と共に10wt.％の塩酸水溶液中に浸漬し対
向配設し、該アルミニウム箔に、5A/dm2、10Vの直流を
印加した。かくして、アルミニウム箔の全面に亘り、板
面に対し直交し板の内部に深く略垂直に延びる微細なト
ンネル状ピットが無数に形成された本発明の電極基板を
得た。電子顕微鏡による観察により、ピットの直径は約
３μｍ、ピット間隔は約0.5μｍであり、このような極
めて微細な針孔状のピットが板全面に亘り形成されてい
ることが認められた。
から成る対極と共に10wt.％の塩酸水溶液中に浸漬し対
向配設し、該アルミニウム箔に、5A/dm2、10Vの直流を
印加した。かくして、アルミニウム箔の全面に亘り、板
面に対し直交し板の内部に深く略垂直に延びる微細なト
ンネル状ピットが無数に形成された本発明の電極基板を
得た。電子顕微鏡による観察により、ピットの直径は約
３μｍ、ピット間隔は約0.5μｍであり、このような極
めて微細な針孔状のピットが板全面に亘り形成されてい
ることが認められた。
このようにして得た本発明の電極基板に、円筒型リチ
ウム電池用の正極を作製するべく、正極活性物質合剤を
圧着した。即ち、例えば、正極活物質としてMnO2を75重
量部、導電剤としてケッチェンブラックを15重量部、結
着剤としてポリテトラフルオロエチレンパウダーを10重
量部を用意してこれをミルで混合、混練後、シート状に
加工した正極活物質合剤を、前記の電極基板面に平板プ
レスにより、プレス圧1.65ton/cm2で圧着して極板Ａを
製造した。
ウム電池用の正極を作製するべく、正極活性物質合剤を
圧着した。即ち、例えば、正極活物質としてMnO2を75重
量部、導電剤としてケッチェンブラックを15重量部、結
着剤としてポリテトラフルオロエチレンパウダーを10重
量部を用意してこれをミルで混合、混練後、シート状に
加工した正極活物質合剤を、前記の電極基板面に平板プ
レスにより、プレス圧1.65ton/cm2で圧着して極板Ａを
製造した。
実施例２ 厚さ10μｍのアルミニウム箔を電極基板材として使用
する以外は、上記実施例１と同様に直流電解エッチング
を行い、該アルミニウム箔の表面及び内部に無数のピッ
トが形成された本発明の電極基板を製造した。該電極基
板に上記実施例１に記載したものと同じ正極活物質合剤
シートを同様に圧着して極板Ｂを製造した。
する以外は、上記実施例１と同様に直流電解エッチング
を行い、該アルミニウム箔の表面及び内部に無数のピッ
トが形成された本発明の電極基板を製造した。該電極基
板に上記実施例１に記載したものと同じ正極活物質合剤
シートを同様に圧着して極板Ｂを製造した。
比較例１ 電解エッチング処理を施されていない純度、99.99
％、厚さ100μｍのアルミニウム箔を電極基板とし、こ
れに上記実施例１に記載したものと同じ正極活物質合剤
シートを同様に圧着して極板Ｃを製造した。
％、厚さ100μｍのアルミニウム箔を電極基板とし、こ
れに上記実施例１に記載したものと同じ正極活物質合剤
シートを同様に圧着して極板Ｃを製造した。
比較例２ 市販のパンチングメタルを電極基板とし、これに実施
例１に記載したものと同じ正極活物質合剤シートを同様
に圧着して極板Ｄを製造した。
例１に記載したものと同じ正極活物質合剤シートを同様
に圧着して極板Ｄを製造した。
比較例３ 市販のエキスパンドメタルを電極基板とし、これに実
施例１に記載したものと同じ正極活物質合剤シートを前
記と同様に圧着して極板Ｅを製造した。
施例１に記載したものと同じ正極活物質合剤シートを前
記と同様に圧着して極板Ｅを製造した。
上記のように製造した各極板100枚につき、捲回機に
より夫々捲回し、捲回時の極板の捲き初め部、中間部、
及び捲き終り部の３ヶ所における活物質合剤の剥離、脱
落の有無を調べた。
より夫々捲回し、捲回時の極板の捲き初め部、中間部、
及び捲き終り部の３ヶ所における活物質合剤の剥離、脱
落の有無を調べた。
その結果は下記表１に示す通りであった。
上記表１から明らかなように、本発明の無数のピット
を有する電解基板を使用すれば、従来の電極基板を使用
した場合に比し、活物質の剥離、脱落の防止効果が著し
く向上することが認められる。
を有する電解基板を使用すれば、従来の電極基板を使用
した場合に比し、活物質の剥離、脱落の防止効果が著し
く向上することが認められる。
上記の正極板Ａ及び正極板Ｂを夫々使用し、常法によ
り円筒型リチウム電池を製造する。即ち、該正極板を、
リチウム、リチウム−アルミニウム合金、ウッド合金、
リチウム含有カーボンなどから選択した負極板と共に、
セパレータを介し積層して極板群とし、これを捲回し、
円筒容器内に収容し、有機系非水電解液を注入して円筒
型リチウム二次電池を夫々作製した所、その電池性能
は、従来のものより優れていた。
り円筒型リチウム電池を製造する。即ち、該正極板を、
リチウム、リチウム−アルミニウム合金、ウッド合金、
リチウム含有カーボンなどから選択した負極板と共に、
セパレータを介し積層して極板群とし、これを捲回し、
円筒容器内に収容し、有機系非水電解液を注入して円筒
型リチウム二次電池を夫々作製した所、その電池性能
は、従来のものより優れていた。
次に、本発明の電極基板を、交流電解エッチングによ
り製造する実施例を詳述する。
り製造する実施例を詳述する。
実施例３ 純度99.99％、厚さ100μｍのアルミニウム箔を、白金
から成る対極と共に、10wt.％の塩酸水溶液中に浸漬
し、対向配設し、50KHzのサイン波交流を10秒印加し
た。かくして、発泡微孔（ポア）のような略球状の無数
のピットが、アルミニウム箔の表面及び内部に亘り形成
された本発明の電極基板が得られた。電子顕微鏡による
観察により、ピットの直径は約１μｍ、ピット間隔は約
0.5μｍであることが認められた。
から成る対極と共に、10wt.％の塩酸水溶液中に浸漬
し、対向配設し、50KHzのサイン波交流を10秒印加し
た。かくして、発泡微孔（ポア）のような略球状の無数
のピットが、アルミニウム箔の表面及び内部に亘り形成
された本発明の電極基板が得られた。電子顕微鏡による
観察により、ピットの直径は約１μｍ、ピット間隔は約
0.5μｍであることが認められた。
交流として、サイン波の他に、三角波、矩形波などに
よっても同様のピット形成が認められた。
よっても同様のピット形成が認められた。
かくして、比表面積が著しく増大し、活物質の充填密
着性、保持性の著しく優れた本発明の電極基板が得られ
た。
着性、保持性の著しく優れた本発明の電極基板が得られ
た。
次に、上記の本発明の電極基板を用い、これに、円筒
型リチウム電池の正極を下記のように製造した。
型リチウム電池の正極を下記のように製造した。
即ち、該電極基板に、上記実施例１に記載したものと
同じ正極活物質合剤の形成シートを上記と同様に圧着し
て極板Ｆを製造した。
同じ正極活物質合剤の形成シートを上記と同様に圧着し
て極板Ｆを製造した。
実施例４ 厚さ10μｍアルミニウム箔を電極基板材料とする以外
は、上記実施例３と同様にサイン波交流により電解エッ
チング処理を施し、本発明の電極基板を製造した。この
電極基板に、上記実施例１に記載したと同じ正極活物質
合剤の成形シートを上記と同様に圧着して極板Ｇを製造
した。
は、上記実施例３と同様にサイン波交流により電解エッ
チング処理を施し、本発明の電極基板を製造した。この
電極基板に、上記実施例１に記載したと同じ正極活物質
合剤の成形シートを上記と同様に圧着して極板Ｇを製造
した。
このようにして得た極板Ｆ及びＧの夫々100枚を、前
記の捲回機により同様に捲回して、活物質の剥離、脱落
の有無を検査した。
記の捲回機により同様に捲回して、活物質の剥離、脱落
の有無を検査した。
その結果は下記表２に示す通りであった。
上記表２から明らかなように、交流電解エッチングに
よる無数のピットを有する本発明の電極基板を使用し極
板を製造した場合は、直流電解エッチングによる無数の
ピットを形成した電極基板と同様に、従来の各種電極基
板を使用した場合に比し、活物質の剥離、脱落防止効果
は著しく向上することが認められる。
よる無数のピットを有する本発明の電極基板を使用し極
板を製造した場合は、直流電解エッチングによる無数の
ピットを形成した電極基板と同様に、従来の各種電極基
板を使用した場合に比し、活物質の剥離、脱落防止効果
は著しく向上することが認められる。
電解エッチングを、直流、交流のいずれで行っても、
上記のように、金属箔に形成される無数のピットの口径
は上記のように微小であるから、捲回時におけるそのピ
ット部とピットのない無孔部とにおける弯曲状態に差が
なく、従来のパンチングメタルのような大きい開口部と
無開口部での弯曲状態の差によりもたらされる活物質の
剥離や脱落の問題は全く生じない。而もそのピットの間
隔は上記のように極めて小さく、従って、電極基板全面
に亘り細かく無数のピットが散在するので、その全面に
圧着された活物質合剤の下面は、これら無数のピット内
に充填された状態となるので、該基板に対する活物質合
剤層の結着性、密着性が著しく増大し、前記の活物質の
剥離、脱落の防止効果と共に、集電性能の向上した電極
をもたらす。
上記のように、金属箔に形成される無数のピットの口径
は上記のように微小であるから、捲回時におけるそのピ
ット部とピットのない無孔部とにおける弯曲状態に差が
なく、従来のパンチングメタルのような大きい開口部と
無開口部での弯曲状態の差によりもたらされる活物質の
剥離や脱落の問題は全く生じない。而もそのピットの間
隔は上記のように極めて小さく、従って、電極基板全面
に亘り細かく無数のピットが散在するので、その全面に
圧着された活物質合剤の下面は、これら無数のピット内
に充填された状態となるので、該基板に対する活物質合
剤層の結着性、密着性が著しく増大し、前記の活物質の
剥離、脱落の防止効果と共に、集電性能の向上した電極
をもたらす。
尚、本発明の電極基板に正極活物質合剤を一定の厚さ
に層状に結着する方法としては、上記のように成形シー
トとした状態から、加圧板や加圧ロールで圧縮するよう
にする他、勿論、一般に行われている活物質合剤の混練
物をそのまま直ちにロールを通して充填塗着するように
しても得られることは言うまでもない。
に層状に結着する方法としては、上記のように成形シー
トとした状態から、加圧板や加圧ロールで圧縮するよう
にする他、勿論、一般に行われている活物質合剤の混練
物をそのまま直ちにロールを通して充填塗着するように
しても得られることは言うまでもない。
本発明の電極基板は、各種の円筒型電池の陰極活物質
の剥離、脱落のない優れた陰極板を作製するため、陰極
基板としても使用できることは言うまでもない。
の剥離、脱落のない優れた陰極板を作製するため、陰極
基板としても使用できることは言うまでもない。
このように本発明の電極基板は、金属箔に、電解エッ
チングによる無数のピットを形成せしめたものであるた
め、これに活物質を圧着して極板を製造するときは、該
極板の捲回時における活物質の剥離、脱落が防止でき、
優れた円筒型電池をもたらす効果を有する。
チングによる無数のピットを形成せしめたものであるた
め、これに活物質を圧着して極板を製造するときは、該
極板の捲回時における活物質の剥離、脱落が防止でき、
優れた円筒型電池をもたらす効果を有する。
Claims (1)
- 【請求項１】金属箔に、電解エッチングにより、その表
面及び内部に亘り無数のピットを形成して成る円筒型電
池用電極基板。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2270181A JP2984742B2 (ja) | 1990-10-08 | 1990-10-08 | 円筒型電池用電極基板 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2270181A JP2984742B2 (ja) | 1990-10-08 | 1990-10-08 | 円筒型電池用電極基板 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04147567A JPH04147567A (ja) | 1992-05-21 |
| JP2984742B2 true JP2984742B2 (ja) | 1999-11-29 |
Family
ID=17482656
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2270181A Expired - Lifetime JP2984742B2 (ja) | 1990-10-08 | 1990-10-08 | 円筒型電池用電極基板 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2984742B2 (ja) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3321432B2 (ja) * | 1998-06-26 | 2002-09-03 | 山田 和範 | 電池用集電体 |
| EP1017120A1 (en) | 1998-12-25 | 2000-07-05 | Tokai Aluminum Foil Co., Ltd. | Current collectors for battery |
| JP4875808B2 (ja) * | 2001-08-07 | 2012-02-15 | パナソニック株式会社 | 積層型二次電池 |
| CN112048757B (zh) * | 2020-09-11 | 2022-06-03 | 广东中商国通电子股份有限公司 | 板栅刻蚀的处理工艺 |
-
1990
- 1990-10-08 JP JP2270181A patent/JP2984742B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH04147567A (ja) | 1992-05-21 |
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