JP2984743B2 - 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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- electrode substrate
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- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/10—Energy storage using batteries
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- Cell Electrode Carriers And Collectors (AREA)
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。
上記従来の問題を解決するため、出願人は、先に金属
箔に電解エッチングを施してその表面及び内部に亘り無
数のピットを形成せしめた円筒型電池用電極基板を提案
したが、本発明は、更にその電極基板における活物質の
剥離、脱落の防止効果を向上せしめることを目的とし、
その目的を達成したもので、金属箔に、化学エッチング
により、その表面を粗面化すると共に、電解エッチング
によりその表面並に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。
箔に電解エッチングを施してその表面及び内部に亘り無
数のピットを形成せしめた円筒型電池用電極基板を提案
したが、本発明は、更にその電極基板における活物質の
剥離、脱落の防止効果を向上せしめることを目的とし、
その目的を達成したもので、金属箔に、化学エッチング
により、その表面を粗面化すると共に、電解エッチング
によりその表面並に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。
本発明の上記電極基板は、その表面及び内部に電解エ
ッチングにより形成されたピット内に、その表面に圧着
せしめた活物質の充填結着が行われるばかりでなく、そ
の化学エッチングにより形成された粗面の無数の凹面に
より活物質の充填結着が行われるので、その極板の捲回
時の活物質の剥離及び脱落防止は、更に向上する。
ッチングにより形成されたピット内に、その表面に圧着
せしめた活物質の充填結着が行われるばかりでなく、そ
の化学エッチングにより形成された粗面の無数の凹面に
より活物質の充填結着が行われるので、その極板の捲回
時の活物質の剥離及び脱落防止は、更に向上する。
次に本発明の実施例を詳述する。
金属箔としては、円筒型電池の種類などにより異なる
が、円筒型リチウム電池用には、一般に、入手容易で且
つ軽量なアルミニウム箔が使用され、その厚さは10μｍ
以上が好ましい。
が、円筒型リチウム電池用には、一般に、入手容易で且
つ軽量なアルミニウム箔が使用され、その厚さは10μｍ
以上が好ましい。
本発明によれば、該金属箔に、化学エッチングと電解
エッチングとを施すが、その両エッチングの前後関係は
問わず、そのいずれか一方を先に、その他方を後に行え
ば良い。電解エッチングは、直流又は交流電解エッチン
グのいずれでもよく、又直流と交流を組み合わせた電解
エッチングでもよい。又、その場合の電解液は、塩酸、
硫酸、硝酸などの各種無機酸又は各種有機酸の単独、又
これらの混合酸から成る所望濃度の水溶液である。又、
化学エッチングは、アルカリ水溶液、酸水溶液のいずれ
でもよい。
エッチングとを施すが、その両エッチングの前後関係は
問わず、そのいずれか一方を先に、その他方を後に行え
ば良い。電解エッチングは、直流又は交流電解エッチン
グのいずれでもよく、又直流と交流を組み合わせた電解
エッチングでもよい。又、その場合の電解液は、塩酸、
硫酸、硝酸などの各種無機酸又は各種有機酸の単独、又
これらの混合酸から成る所望濃度の水溶液である。又、
化学エッチングは、アルカリ水溶液、酸水溶液のいずれ
でもよい。
かくして、上記の両エッチングを施すことにより、電
解エッチングのみによる場合に比し、更にアルミ箔の比
表面積が増大し、従って、活物質に対する結着性、密着
性、圧着面積などの増大した電極基板が得られ、捲回に
際し、耐剥離、脱落性の更に向上した且つ優れた集電性
能をもつ電極をもたらす。
解エッチングのみによる場合に比し、更にアルミ箔の比
表面積が増大し、従って、活物質に対する結着性、密着
性、圧着面積などの増大した電極基板が得られ、捲回に
際し、耐剥離、脱落性の更に向上した且つ優れた集電性
能をもつ電極をもたらす。
次に、本発明の更に具体的な実施例につき説明する。
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％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延びる微細なトンネル状ピット
が無数に形成された電極基板を得た。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。次
にこれを、150g/の濃度のNaOH水溶液中に60℃、３秒
間浸漬し、アルミニウム箔の厚さを10μｍに薄型化する
と共にその表面の粗面化を行い、本発明の電極基板を得
た。
から成る対極と共に10wt％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延びる微細なトンネル状ピット
が無数に形成された電極基板を得た。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。次
にこれを、150g/の濃度のNaOH水溶液中に60℃、３秒
間浸漬し、アルミニウム箔の厚さを10μｍに薄型化する
と共にその表面の粗面化を行い、本発明の電極基板を得
た。
このように作製した電極基板に、正極活物質としてMn
O2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、平板プレスによ
り、プレス圧1.65ton/cm2で圧着して円筒型リチウム電
池用電極Ａを製造した。
O2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、平板プレスによ
り、プレス圧1.65ton/cm2で圧着して円筒型リチウム電
池用電極Ａを製造した。
実施例２ 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％塩酸水溶液中に浸漬し対向配
設し、該アルミニウム箔に、50KHzのサイン波交流を10
秒印加した。
から成る対極と共に10wt％塩酸水溶液中に浸漬し対向配
設し、該アルミニウム箔に、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
れた電極基板が得られた。電子顕微鏡による観察によれ
ば、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。
ピットが、アルミニウム箔の表面及び内部に亘り形成さ
れた電極基板が得られた。電子顕微鏡による観察によれ
ば、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。
次にこれを150g/の濃度のNaOH水溶液中に60℃、３
秒間浸漬し、アルミニウム箔の厚さを10μｍに薄型化す
ると共にその粗面化した本発明の電極基板を得た。
秒間浸漬し、アルミニウム箔の厚さを10μｍに薄型化す
ると共にその粗面化した本発明の電極基板を得た。
このようにして得た電極基板剤に、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
て電極Ｂを製造した。
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
て電極Ｂを製造した。
比較例１ 前記実施例１の直流電解エッチングのみを施して得ら
れた厚さ100μｍの電極基板に、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電
極Ｃを製造した。
れた厚さ100μｍの電極基板に、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電
極Ｃを製造した。
比較例２ 前記実施例１のサイン交流電解エッチングのみを施し
て得られた厚さ100μｍの電極基板に、上記実施例１に
記載したものと同じ正極活物質合剤を同様に圧着して電
極Ｄを製造した。
て得られた厚さ100μｍの電極基板に、上記実施例１に
記載したものと同じ正極活物質合剤を同様に圧着して電
極Ｄを製造した。
比較例３ 何等の処理も施されていない純度99.99％、厚さ100μ
ｍアルミニウム箔を電極基板とし、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Ｅとした。
ｍアルミニウム箔を電極基板とし、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Ｅとした。
比較例４ 市販のパンチングメタルを電極基板とし、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Ｆとした。
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Ｆとした。
比較例５ 市販のエキスパンドメタルを電極基板とし、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Ｇとした。
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Ｇとした。
上記のように製造した各極板の100枚につき、夫々捲
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。
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。
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、本発明の電極基板を用
い極板としたものは、捲回時における活物質の剥離、脱
落防止効果が最も良く、優れた捲回極板をもたらし、最
も優れた円筒型リチウム電池などの円筒型電池をもたら
すことができる。
い極板としたものは、捲回時における活物質の剥離、脱
落防止効果が最も良く、優れた捲回極板をもたらし、最
も優れた円筒型リチウム電池などの円筒型電池をもたら
すことができる。
前記実施例２におけるサイン波交流を、三角波、矩形
波などの交流に代えても、上記と同様の結果をもたら
す。
波などの交流に代えても、上記と同様の結果をもたら
す。
上記の極板Ａ及びＢは、いずれも円筒型リチウム電池
の正極として使用し、常法により、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、セパレータを介して
積層して極板群とし、これを捲回し、円筒容器に収容
し、有機系非水電解液を注入し、円筒型リチウム二次電
池を作製すれば、電池性能の優れた電池を得ることがで
きる。
の正極として使用し、常法により、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、セパレータを介して
積層して極板群とし、これを捲回し、円筒容器に収容
し、有機系非水電解液を注入し、円筒型リチウム二次電
池を作製すれば、電池性能の優れた電池を得ることがで
きる。
尚、前記の２つの実施例では、化学エッチングを電解
エッチングの後に行ったが、初めに化学エッチングを行
い表面を粗面化し、次でその粗面を有するアルミニウム
箔に、電解エッチングを行い無数のピットを形成するよ
うにしても同様の効果をもたらす電極基板が得られる。
エッチングの後に行ったが、初めに化学エッチングを行
い表面を粗面化し、次でその粗面を有するアルミニウム
箔に、電解エッチングを行い無数のピットを形成するよ
うにしても同様の効果をもたらす電極基板が得られる。
かくして、該電極基板に圧着された活物質合剤は、そ
の基板表面の化学エッチングによる無数の微細な凹凸部
と電解エッチングによるその無数のピットとが形成され
て著しく比表面積の増大した面に密着するので、集電性
能の著しく向上した電極をもたらす。
の基板表面の化学エッチングによる無数の微細な凹凸部
と電解エッチングによるその無数のピットとが形成され
て著しく比表面積の増大した面に密着するので、集電性
能の著しく向上した電極をもたらす。
尚、本発明の電極基板は、正極板の製造の他に負極板
の製造にも適し、同様の活物質の剥離、脱落の防止効果
をもたらすことは言うまでもない。
の製造にも適し、同様の活物質の剥離、脱落の防止効果
をもたらすことは言うまでもない。
又、活物質合剤は、シート状に成形したものを圧着す
るものばかりでなく、通常行われている塗布型の混練物
として本発明の電極基板に塗着した場合でも同様の効果
をもたらす。
るものばかりでなく、通常行われている塗布型の混練物
として本発明の電極基板に塗着した場合でも同様の効果
をもたらす。
このように本発明によれば、電解エッチングと化学エ
ッチングとを組み合わせて金属箔の処理を行い、その表
面を粗面化すると共にその表面と内部とに無数のピット
を形成したものを電極基板とするので、これに、活物質
混練物を圧着して電極とし、これを捲回した場合に、活
物質の剥離、脱落の防止効果が極めて高い効果をもたら
す。
ッチングとを組み合わせて金属箔の処理を行い、その表
面を粗面化すると共にその表面と内部とに無数のピット
を形成したものを電極基板とするので、これに、活物質
混練物を圧着して電極とし、これを捲回した場合に、活
物質の剥離、脱落の防止効果が極めて高い効果をもたら
す。
Claims (1)
- 【請求項１】金属箔に、化学エッチングにより、その表
面を粗面化すると共に、電解エッチングによりその表面
並に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 |
|---|---|---|---|
| JP2270182A JP2984743B2 (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 |
|---|---|---|---|
| JP2270182A JP2984743B2 (ja) | 1990-10-08 | 1990-10-08 | 円筒型電池用電極基板 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04147568A JPH04147568A (ja) | 1992-05-21 |
| JP2984743B2 true JP2984743B2 (ja) | 1999-11-29 |
Family
ID=17482670
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2270182A Expired - Lifetime JP2984743B2 (ja) | 1990-10-08 | 1990-10-08 | 円筒型電池用電極基板 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2984743B2 (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 |
| CN114171798B (zh) * | 2021-11-12 | 2024-07-12 | 天津中能锂业有限公司 | 改善负极表面覆锂的方法、补锂负极和锂离子二次电池 |
-
1990
- 1990-10-08 JP JP2270182A patent/JP2984743B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH04147568A (ja) | 1992-05-21 |
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