JP3427435B2 - リチウム系二次電池用電極及びリチウム系二次電池 - Google Patents
リチウム系二次電池用電極及びリチウム系二次電池Info
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- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
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- Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)
- Physical Vapour Deposition (AREA)
- Cell Electrode Carriers And Collectors (AREA)
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、内部連通空間を有する
三次元網状構造を有し、この三次元網状骨格の少なくと
も表面が金属にて形成された支持体に電極活物質を担持
させたリチウム系二次電池用電極、及びリチウム系二次
電池に関する。
三次元網状構造を有し、この三次元網状骨格の少なくと
も表面が金属にて形成された支持体に電極活物質を担持
させたリチウム系二次電池用電極、及びリチウム系二次
電池に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、リチウム二次電池の正極材料に
は、ステンレススチール薄板、アルミニウム薄板等の金
属薄板からなる電極基板上に正極活物質を担持させたも
のが使用されている。
は、ステンレススチール薄板、アルミニウム薄板等の金
属薄板からなる電極基板上に正極活物質を担持させたも
のが使用されている。
【０００３】この場合、正極活物質としては二酸化マン
ガン、酸化コバルト、硫化チタン等が一般に用いられ、
これら活物質を黒鉛、カーボン等の導電剤と共に結着剤
で混練りし、上記電極基板に塗布することにより正極が
構成されている。そして、これをリチウムを主体とした
負極とセパレーターを介して積層し、又は該積層物を更
にスパイラル状に巻回して、正負両極間に非水電解液を
介在させることによりリチウム二次電池が構成されてい
る。また、リチウムイオン二次電池としては、アルミニ
ウムシート上にＬｉＣｏＯ2などのリチウム系複合金属
酸化物を担持させたものを正極とし、銅シート上に炭素
を担持させたものを負極とし、これら正負極にセパレー
ターを介在したものが用いられている。
ガン、酸化コバルト、硫化チタン等が一般に用いられ、
これら活物質を黒鉛、カーボン等の導電剤と共に結着剤
で混練りし、上記電極基板に塗布することにより正極が
構成されている。そして、これをリチウムを主体とした
負極とセパレーターを介して積層し、又は該積層物を更
にスパイラル状に巻回して、正負両極間に非水電解液を
介在させることによりリチウム二次電池が構成されてい
る。また、リチウムイオン二次電池としては、アルミニ
ウムシート上にＬｉＣｏＯ2などのリチウム系複合金属
酸化物を担持させたものを正極とし、銅シート上に炭素
を担持させたものを負極とし、これら正負極にセパレー
ターを介在したものが用いられている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】このようなリチウム二
次電池やリチウムイオン二次電池は既に実用化されてい
るが、充放電可能回数、放電電気容量、電気出力等の更
なる向上が望まれる。
次電池やリチウムイオン二次電池は既に実用化されてい
るが、充放電可能回数、放電電気容量、電気出力等の更
なる向上が望まれる。
【０００５】本発明者らの検討によれば、これらの電池
性能は正極材の改善により向上させることが可能であ
る。即ち、従来の正極はステンレススチール薄板、アル
ミニウム薄板等の金属薄板からなる電極基板上に正極活
物質を担持させたものであるが、上記電極基板は二酸化
マンガン、酸化コバルト、硫化チタン等の活物質との密
着性が必ずしも良好ではなく、このため活物質の劣化が
不均一となって充放電可能回数が低下し、また密着性の
向上及び通電性の向上のために結着剤及び導電剤を増量
することにより、放電電気容量、電気出力等の低下を招
いている。従って、正極中の結着剤及び導電剤の使用を
減少させ、かつ電極基板と活物質との密着を向上させる
ことにより、充放電可能回数、放電電気容量、電気出力
等の電池性能を向上させることが可能である。この間の
事情はリチウムイオン二次電池の場合も同様である。
性能は正極材の改善により向上させることが可能であ
る。即ち、従来の正極はステンレススチール薄板、アル
ミニウム薄板等の金属薄板からなる電極基板上に正極活
物質を担持させたものであるが、上記電極基板は二酸化
マンガン、酸化コバルト、硫化チタン等の活物質との密
着性が必ずしも良好ではなく、このため活物質の劣化が
不均一となって充放電可能回数が低下し、また密着性の
向上及び通電性の向上のために結着剤及び導電剤を増量
することにより、放電電気容量、電気出力等の低下を招
いている。従って、正極中の結着剤及び導電剤の使用を
減少させ、かつ電極基板と活物質との密着を向上させる
ことにより、充放電可能回数、放電電気容量、電気出力
等の電池性能を向上させることが可能である。この間の
事情はリチウムイオン二次電池の場合も同様である。
【０００６】本発明は、上記事情に鑑みなされたもの
で、活物質とこれを支持する電極基体との密着性に優
れ、導電剤や結着剤の使用量を減少させることができ、
リチウム二次電池やリチウムイオン二次電池（以下、両
者を併せてリチウム系二次電池と記載することがある）
の電池性能を向上させることが可能な、リチウム系二次
電池用電極、及びリチウム系二次電池を提供することを
目的とする。
で、活物質とこれを支持する電極基体との密着性に優
れ、導電剤や結着剤の使用量を減少させることができ、
リチウム二次電池やリチウムイオン二次電池（以下、両
者を併せてリチウム系二次電池と記載することがある）
の電池性能を向上させることが可能な、リチウム系二次
電池用電極、及びリチウム系二次電池を提供することを
目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段及び作用】本発明者らは、
上記目的を達成するため鋭意検討を重ねた結果、ポリエ
ステル不織布等の内部連通空間を有する三次元網状のプ
ラスチック基体にアークイオンプレーティング法により
プラスチック基体の全格子表面を覆って金属層を形成し
た金属多孔体、又はこのような多孔体から上記プラスチ
ック基体を除去したものを支持体とし、この支持体に活
物質を充填、担持させて電極とすることにより、活物質
の密着性に優れ、導電剤や結着剤等の使用量を減少させ
ることができ、しかも電池電極とした場合に正負極間に
介在する電解液の流動性が向上し、リチウム系二次電池
の充放電可能回数、放電電気容量、電気出力等の電池性
能を向上させることができることを見出し、本発明を完
成したものである。
上記目的を達成するため鋭意検討を重ねた結果、ポリエ
ステル不織布等の内部連通空間を有する三次元網状のプ
ラスチック基体にアークイオンプレーティング法により
プラスチック基体の全格子表面を覆って金属層を形成し
た金属多孔体、又はこのような多孔体から上記プラスチ
ック基体を除去したものを支持体とし、この支持体に活
物質を充填、担持させて電極とすることにより、活物質
の密着性に優れ、導電剤や結着剤等の使用量を減少させ
ることができ、しかも電池電極とした場合に正負極間に
介在する電解液の流動性が向上し、リチウム系二次電池
の充放電可能回数、放電電気容量、電気出力等の電池性
能を向上させることができることを見出し、本発明を完
成したものである。
【０００８】従って、本発明は、内部連通空間を有する
三次元網状のプラスチック基体にアークイオンプレーテ
ィング法により金属の蒸着処理を施して、該基体の表面
部から最奥部に至る三次元網状の全格子表面を覆って金
属層を形成した支持体に、電極活物質を担持させてなる
ことを特徴とするリチウム系二次電池用電極、及び、内
部連通空間を有する三次元網状のプラスチック基体にア
ークイオンプレーティング法により金属の蒸着処理を施
して、該基体の表面部から最奥部に至る三次元網状の全
格子表面を覆って金属層を形成し、基体を除去して得た
支持体に、電極活物質を担持させてなることを特徴とす
る、リチウム系二次電池用電極を提供する。更に、本発
明は、内部連通空間を有する三次元網状のプラスチック
基体にアークイオンプレーティング法によりアルミニウ
ムの蒸着処理を施して、該基体の表面部から最奥部に至
る三次元網状の全格子表面を覆ってアルミニウム層を形
成した支持体、又はこの支持体より上記基体を除去して
得た支持体に、電極活物質を担持させた正極と、リチウ
ムを含む電極活物質からなる負極とを組合わせてなるこ
とを特徴とするリチウム二次電池、及び、内部連通空間
を有する三次元網状のプラスチック基体にアークイオン
プレーティング法によりアルミニウムの蒸着処理を施し
て、該基体の表面部から最奥部に至る三次元網状の全格
子表面を覆ってアルミニウム層を形成した支持体、又は
この支持体より上記基体を除去して得た支持体に、電極
活物質を担持させた正極と、内部連通空間を有する三次
元網状のプラスチック基体に気相メッキ法もしくは無電
解メッキ法により、該基体の表面部から最奥部に至る三
次元網状の全格子表面を覆って銅層を形成した支持体も
しくは該銅層を覆って更に電気銅メッキ層を形成した支
持体、又はこの支持体より上記基体を除去して得た支持
体に、電極活物質を担持させた負極とを組合わせてなる
ことを特徴とするリチウムイオン二次電池を提供する。
三次元網状のプラスチック基体にアークイオンプレーテ
ィング法により金属の蒸着処理を施して、該基体の表面
部から最奥部に至る三次元網状の全格子表面を覆って金
属層を形成した支持体に、電極活物質を担持させてなる
ことを特徴とするリチウム系二次電池用電極、及び、内
部連通空間を有する三次元網状のプラスチック基体にア
ークイオンプレーティング法により金属の蒸着処理を施
して、該基体の表面部から最奥部に至る三次元網状の全
格子表面を覆って金属層を形成し、基体を除去して得た
支持体に、電極活物質を担持させてなることを特徴とす
る、リチウム系二次電池用電極を提供する。更に、本発
明は、内部連通空間を有する三次元網状のプラスチック
基体にアークイオンプレーティング法によりアルミニウ
ムの蒸着処理を施して、該基体の表面部から最奥部に至
る三次元網状の全格子表面を覆ってアルミニウム層を形
成した支持体、又はこの支持体より上記基体を除去して
得た支持体に、電極活物質を担持させた正極と、リチウ
ムを含む電極活物質からなる負極とを組合わせてなるこ
とを特徴とするリチウム二次電池、及び、内部連通空間
を有する三次元網状のプラスチック基体にアークイオン
プレーティング法によりアルミニウムの蒸着処理を施し
て、該基体の表面部から最奥部に至る三次元網状の全格
子表面を覆ってアルミニウム層を形成した支持体、又は
この支持体より上記基体を除去して得た支持体に、電極
活物質を担持させた正極と、内部連通空間を有する三次
元網状のプラスチック基体に気相メッキ法もしくは無電
解メッキ法により、該基体の表面部から最奥部に至る三
次元網状の全格子表面を覆って銅層を形成した支持体も
しくは該銅層を覆って更に電気銅メッキ層を形成した支
持体、又はこの支持体より上記基体を除去して得た支持
体に、電極活物質を担持させた負極とを組合わせてなる
ことを特徴とするリチウムイオン二次電池を提供する。
【０００９】以下、本発明につき更に詳述する。本発明
の電極は、上述したように、内部連通空間を有する三次
元網状のプラスチック基体に気相めっき法により金属の
蒸着処理を施して、該基体の全格子表面を覆って金属層
を形成した金属多孔体、又は該多孔体のプラスチック基
体を除去したものを活物質の支持体として用いたもので
ある。
の電極は、上述したように、内部連通空間を有する三次
元網状のプラスチック基体に気相めっき法により金属の
蒸着処理を施して、該基体の全格子表面を覆って金属層
を形成した金属多孔体、又は該多孔体のプラスチック基
体を除去したものを活物質の支持体として用いたもので
ある。
【００１０】この場合、上記プラスチック基体として
は、内部連通空間を有する三次元網状のものであればよ
く、特に制限されるものではないが、プラスチック繊維
不織布、発泡プラスチック等が挙げられる。具体的に
は、プラスチック繊維不織布としては、ポリプロピレ
ン、ポリエステル等のプラスチック繊維からなる不織布
が挙げられ、また発泡プラスチックとしては連続気泡構
造を有していればいずれのものでもよいがセル膜がな
く、実質的に骨格格子のみから構成されているものが好
ましい。例えば、セル膜を除去したポリウレタンフォー
ムが好ましく用いられるが、ポリスチレン、ポリ塩化ビ
ニル、ポリエチレン、ポリイソシアネート、ポリフェノ
ール、ポリプロピレン等の連続気泡発泡体も好適に使用
される。
は、内部連通空間を有する三次元網状のものであればよ
く、特に制限されるものではないが、プラスチック繊維
不織布、発泡プラスチック等が挙げられる。具体的に
は、プラスチック繊維不織布としては、ポリプロピレ
ン、ポリエステル等のプラスチック繊維からなる不織布
が挙げられ、また発泡プラスチックとしては連続気泡構
造を有していればいずれのものでもよいがセル膜がな
く、実質的に骨格格子のみから構成されているものが好
ましい。例えば、セル膜を除去したポリウレタンフォー
ムが好ましく用いられるが、ポリスチレン、ポリ塩化ビ
ニル、ポリエチレン、ポリイソシアネート、ポリフェノ
ール、ポリプロピレン等の連続気泡発泡体も好適に使用
される。
【００１１】この場合、網状プラスチック基体の性状
は、電極の大きさ、形状、種類等に応じて適宜選定され
るが、一般にはその平均孔径が５０〜１００μｍ程度、
厚さ０．１〜０．２ｍｍ程度であることが好ましい。
は、電極の大きさ、形状、種類等に応じて適宜選定され
るが、一般にはその平均孔径が５０〜１００μｍ程度、
厚さ０．１〜０．２ｍｍ程度であることが好ましい。
【００１２】次に、この網状プラスチック基体の格子表
面を覆って形成される金属層の材質としては、良好な導
電性を有し気相めっき法により皮膜形成が可能な金属で
あればよく、具体的にはアルミニウム、銅、ニッケル等
を例示することができる。これらの中では、軽量かつ安
価であり、しかも気相めっき法による蒸着処理が比較的
容易で、後述するイオンプレーティング法にも良好に対
応することができることからアルミニウムが特に好適で
ある。なお、アルミニウムは正極用、銅は負極用とする
ことが有効である。
面を覆って形成される金属層の材質としては、良好な導
電性を有し気相めっき法により皮膜形成が可能な金属で
あればよく、具体的にはアルミニウム、銅、ニッケル等
を例示することができる。これらの中では、軽量かつ安
価であり、しかも気相めっき法による蒸着処理が比較的
容易で、後述するイオンプレーティング法にも良好に対
応することができることからアルミニウムが特に好適で
ある。なお、アルミニウムは正極用、銅は負極用とする
ことが有効である。
【００１３】上記網状プラスチック基体の全骨格格子表
面を覆って、上記金属層を形成することにより、本発明
の電極を構成する支持体が得られるが、この場合金属層
は気相めっき法により上記網状プラスチック基体を金属
蒸着処理して形成されたものである。気相めっき法とし
ては、真空蒸着法，スパッタリング法，イオンプレーテ
ィング法，イオンビーム蒸着法，イオン注入法等のＰＶ
Ｄ法、各種ＣＶＤ法を採用し得るが、特にアークイオン
プレーティング法を採用することが好ましく、このアー
クイオンプレーティング法を採用することにより上記網
状プラスチック基体の平均孔径、空隙率が小さく、厚さ
が比較的厚い場合でも、その最奥部の格子表面に対して
も高析出速度で均一にかつ厚い膜厚で強度に優れた金属
層を密着性よく形成することができ、しかも得られる金
属層表面が粗な状態となり活物質の保持性、密着性に優
れる支持体が得られるものである。
面を覆って、上記金属層を形成することにより、本発明
の電極を構成する支持体が得られるが、この場合金属層
は気相めっき法により上記網状プラスチック基体を金属
蒸着処理して形成されたものである。気相めっき法とし
ては、真空蒸着法，スパッタリング法，イオンプレーテ
ィング法，イオンビーム蒸着法，イオン注入法等のＰＶ
Ｄ法、各種ＣＶＤ法を採用し得るが、特にアークイオン
プレーティング法を採用することが好ましく、このアー
クイオンプレーティング法を採用することにより上記網
状プラスチック基体の平均孔径、空隙率が小さく、厚さ
が比較的厚い場合でも、その最奥部の格子表面に対して
も高析出速度で均一にかつ厚い膜厚で強度に優れた金属
層を密着性よく形成することができ、しかも得られる金
属層表面が粗な状態となり活物質の保持性、密着性に優
れる支持体が得られるものである。
【００１４】この場合、気相めっき法により形成する金
属層の厚さは、電極の用途や網状プラスチック基体の厚
さ、空隙率、孔径等に応じて適宜設定されるが、通常は
５〜２０μｍ、特に５〜１０μｍとされる。
属層の厚さは、電極の用途や網状プラスチック基体の厚
さ、空隙率、孔径等に応じて適宜設定されるが、通常は
５〜２０μｍ、特に５〜１０μｍとされる。
【００１５】なお、上記真空蒸着法、スパッタリング
法、イオンプレーティング法、イオンビーム蒸着法等の
気相めっき法は、公知の方法により行うことができ、例
えばアークイオンプレーティング法によりアルミニウム
層を形成する場合には図１に示した装置を用いて行うこ
とができる。即ち、図中１は反応装置（真空チャン
バ）、２はアーク電源３に接続されたアルミニウムター
ゲット（カソード）、４はバイアス電源５に接続された
回転テーブルで、網状プラスチック基体６はこの回転テ
ーブル４上に配置され、上記アルミニウムターゲット２
より蒸発したアルミニウム蒸気が網状プラスチック基体
６に蒸着するようになっている。なお、図中７はガス導
入口、８は排気口である。
法、イオンプレーティング法、イオンビーム蒸着法等の
気相めっき法は、公知の方法により行うことができ、例
えばアークイオンプレーティング法によりアルミニウム
層を形成する場合には図１に示した装置を用いて行うこ
とができる。即ち、図中１は反応装置（真空チャン
バ）、２はアーク電源３に接続されたアルミニウムター
ゲット（カソード）、４はバイアス電源５に接続された
回転テーブルで、網状プラスチック基体６はこの回転テ
ーブル４上に配置され、上記アルミニウムターゲット２
より蒸発したアルミニウム蒸気が網状プラスチック基体
６に蒸着するようになっている。なお、図中７はガス導
入口、８は排気口である。
【００１６】このようにして得られた支持体に電極活物
質を担持させることにより、本発明の電極が構成され
る。この場合、上記網状プラスチック基体の格子表面に
金属層を形成したまま活物質を担持させることができる
が、必要により網状プラスチック基体を除去し、格子が
金属層のみからなる金属多孔体、即ち網状プラスチック
基体と同一の格子態様を有する金属のみからなる多孔質
支持体に活物質を担持させて電極を構成することもでき
る。
質を担持させることにより、本発明の電極が構成され
る。この場合、上記網状プラスチック基体の格子表面に
金属層を形成したまま活物質を担持させることができる
が、必要により網状プラスチック基体を除去し、格子が
金属層のみからなる金属多孔体、即ち網状プラスチック
基体と同一の格子態様を有する金属のみからなる多孔質
支持体に活物質を担持させて電極を構成することもでき
る。
【００１７】網状プラスチック基体を除去する方法とし
ては、プラスチックの種類（溶融温度或いは熱分解温
度、化学的溶解性等）に応じて適宜選定し得、例えば溶
融或いは熱分解によりプラスチック基体を除去する方
法、プラスチックを適宜な有機溶媒で溶解する方法等が
採用される。ここで、プラスチックを適宜な有機溶解媒
で溶解する場合は、基体の格子表面を被覆する金属層に
ある程度のピンホールが必要であり、このためまず金属
層を薄く形成した後、プラスチックを有機溶媒で溶解除
去し、ついで再度気相めっき法による蒸着を行って所定
の膜厚とすることができる。
ては、プラスチックの種類（溶融温度或いは熱分解温
度、化学的溶解性等）に応じて適宜選定し得、例えば溶
融或いは熱分解によりプラスチック基体を除去する方
法、プラスチックを適宜な有機溶媒で溶解する方法等が
採用される。ここで、プラスチックを適宜な有機溶解媒
で溶解する場合は、基体の格子表面を被覆する金属層に
ある程度のピンホールが必要であり、このためまず金属
層を薄く形成した後、プラスチックを有機溶媒で溶解除
去し、ついで再度気相めっき法による蒸着を行って所定
の膜厚とすることができる。
【００１８】次に、この支持体に担持させる電極活物質
は、電極の用途に応じて適宜選定されるもので、例えば
リチウム二次電池の正極とする場合には、二酸化マンガ
ン、酸化コバルト、硫化チタン等が一般に用いられ、ま
た導電性高分子やその他の公知の正極活物質を用いるこ
ともできる。また、リチウムイオン二次電池の場合に
は、正極活物質としてＬｉＣｏＯ2等のリチウム系複合
金属酸化物などを使用することができる。
は、電極の用途に応じて適宜選定されるもので、例えば
リチウム二次電池の正極とする場合には、二酸化マンガ
ン、酸化コバルト、硫化チタン等が一般に用いられ、ま
た導電性高分子やその他の公知の正極活物質を用いるこ
ともできる。また、リチウムイオン二次電池の場合に
は、正極活物質としてＬｉＣｏＯ2等のリチウム系複合
金属酸化物などを使用することができる。
【００１９】これら活物質は、通常黒鉛、カーボン等の
導電剤と共に結着剤で混練りし、上記上記支持体に充填
することにより支持体に担持される。この場合、本発明
の電極、特にアークイオンプレーティング法によって金
属層を形成した電極によれば、上記活物質との密着性に
優れるので、電極としての性能、信頼性を向上させるこ
とができ、また電池用電極、特にリチウム二次電池やリ
チウムイオン二次電池の電極として用いた場合には、充
放電の繰返しによる活物質の劣化が電極のいずれの個所
においても均一になり充放電可能回数が向上し、かつ品
質の一定な電池を確実に得ることができる。更に、導電
剤や決着剤の使用量を減少させることができ、これによ
り放電電気容量、電気出力等を向上させることができ
る。
導電剤と共に結着剤で混練りし、上記上記支持体に充填
することにより支持体に担持される。この場合、本発明
の電極、特にアークイオンプレーティング法によって金
属層を形成した電極によれば、上記活物質との密着性に
優れるので、電極としての性能、信頼性を向上させるこ
とができ、また電池用電極、特にリチウム二次電池やリ
チウムイオン二次電池の電極として用いた場合には、充
放電の繰返しによる活物質の劣化が電極のいずれの個所
においても均一になり充放電可能回数が向上し、かつ品
質の一定な電池を確実に得ることができる。更に、導電
剤や決着剤の使用量を減少させることができ、これによ
り放電電気容量、電気出力等を向上させることができ
る。
【００２０】更に、本発明の電極は、多孔質体であるの
で、小さな電極で表面積を大きくとることができ、また
電解液の流通を良好ならしめることができるので、小さ
な電池でより大きな放電電気容量、電気出力を得ること
ができる。
で、小さな電極で表面積を大きくとることができ、また
電解液の流通を良好ならしめることができるので、小さ
な電池でより大きな放電電気容量、電気出力を得ること
ができる。
【００２１】本発明の電極は、上述したように、電池用
電極、特にリチウム二次電池やリチウムイオン二次電池
の電極として好適に使用されるものであるが、この場合
電極の形態としては、プレート状、ブロック状、プレー
ト状の電極をスパイラル状に巻回した電極等、電池の形
状等に応じて種々の形態とすることができ、正負極間に
電解液を介在させることにより、電池に組み上げること
ができる。
電極、特にリチウム二次電池やリチウムイオン二次電池
の電極として好適に使用されるものであるが、この場合
電極の形態としては、プレート状、ブロック状、プレー
ト状の電極をスパイラル状に巻回した電極等、電池の形
状等に応じて種々の形態とすることができ、正負極間に
電解液を介在させることにより、電池に組み上げること
ができる。
【００２２】ここで、リチウム二次電池を構成する場
合、本発明の電極を用いた正極には、通常上記活物質が
用いられるが、負極としてはリチウムを含むもの、具体
的にはリチウム金属、リチウム合金などの公知の負極活
物質を用いることができる。また、電解質としても公知
の電解質を使用し得る。
合、本発明の電極を用いた正極には、通常上記活物質が
用いられるが、負極としてはリチウムを含むもの、具体
的にはリチウム金属、リチウム合金などの公知の負極活
物質を用いることができる。また、電解質としても公知
の電解質を使用し得る。
【００２３】また、リチウムイオン二次電池の場合、負
極活物質としては炭素質を用いることができるが、この
場合、この負極活物質を、内部連通空間を有する三次元
網状のプラスチック基体にその全格子表面を覆って銅層
を形成した支持体に担持させることが有効である。この
銅層の被覆方法としては、本発明に従った気相めっき法
を採用することが最も好ましいが、場合により気相めっ
き後、電気めっき法により銅層を更に厚く形成する方法
も採用し得、またまず無電解めっき法で銅層を形成した
後、電気銅めっきを行うことも可能である。
極活物質としては炭素質を用いることができるが、この
場合、この負極活物質を、内部連通空間を有する三次元
網状のプラスチック基体にその全格子表面を覆って銅層
を形成した支持体に担持させることが有効である。この
銅層の被覆方法としては、本発明に従った気相めっき法
を採用することが最も好ましいが、場合により気相めっ
き後、電気めっき法により銅層を更に厚く形成する方法
も採用し得、またまず無電解めっき法で銅層を形成した
後、電気銅めっきを行うことも可能である。
【００２４】
【実施例】以下、実施例を示して本発明を具体的に説明
するが、本発明は下記実施例に制限されるものではな
い。 ［実施例１］ポリエステル製不織布（厚さ０．１ｍｍ、
平均孔径５０μｍ）に図１に示した装置を用いてアーク
イオンプレーティング法によりアルミニウムを蒸着処理
し、ポリエステル製不織布の全格子表面を覆ってアルミ
ニウム層（厚さ約１０μｍ）を形成して電極基体（支持
体）を得た。
するが、本発明は下記実施例に制限されるものではな
い。 ［実施例１］ポリエステル製不織布（厚さ０．１ｍｍ、
平均孔径５０μｍ）に図１に示した装置を用いてアーク
イオンプレーティング法によりアルミニウムを蒸着処理
し、ポリエステル製不織布の全格子表面を覆ってアルミ
ニウム層（厚さ約１０μｍ）を形成して電極基体（支持
体）を得た。
【００２５】得られた支持体表面の電子顕微鏡写真（７
９０倍）を図２に示す。図２から分かるように、ポリエ
ステル製不織布の全繊維表面にアルミニウム層が粗な状
態で形成されていることが確認される。
９０倍）を図２に示す。図２から分かるように、ポリエ
ステル製不織布の全繊維表面にアルミニウム層が粗な状
態で形成されていることが確認される。
【００２６】次に、活物質としてリチウム含有二酸化マ
ンガンを用い、これに２重量％のＰＶＡ及び５重量％の
カーボン粉末を加えて混練し、これを上記支持体に１ｄ
ｍ2当たり２グラムの割合で充填，塗布し、リチウム二
次電池用正極材を作成した。
ンガンを用い、これに２重量％のＰＶＡ及び５重量％の
カーボン粉末を加えて混練し、これを上記支持体に１ｄ
ｍ2当たり２グラムの割合で充填，塗布し、リチウム二
次電池用正極材を作成した。
【００２７】このリチウム二次電池用正極材について、
市販セロハンテープで９０°のテープテストを行い、支
持体と活物質との密着性を評価した。結果を表１に示
す。
市販セロハンテープで９０°のテープテストを行い、支
持体と活物質との密着性を評価した。結果を表１に示
す。
【００２８】上記正極材を５０×２００ｍｍに裁断し、
これをポリエステル製不織布からなるセパレータを介し
て金属リチウム板（５０×２００×０．１ｍｍ）からな
る負極と積層し、スパイラル状に巻き上げた。そして、
プロピレンカーボネート（ＰＣ）と１，２ジメトキシエ
タン（ＤＭＥ）との混合溶媒（ＰＣ：ＤＭＥ＝５０：５
０）にＬｉＣｌＯ4を１０重量％溶解した電解液を上記
正負極間に介在させて円筒状リチウム二次電池を構成し
た。得られたリチウム二次電池について放電電気容量及
び電気出力を測定した。結果を表２に示す。
これをポリエステル製不織布からなるセパレータを介し
て金属リチウム板（５０×２００×０．１ｍｍ）からな
る負極と積層し、スパイラル状に巻き上げた。そして、
プロピレンカーボネート（ＰＣ）と１，２ジメトキシエ
タン（ＤＭＥ）との混合溶媒（ＰＣ：ＤＭＥ＝５０：５
０）にＬｉＣｌＯ4を１０重量％溶解した電解液を上記
正負極間に介在させて円筒状リチウム二次電池を構成し
た。得られたリチウム二次電池について放電電気容量及
び電気出力を測定した。結果を表２に示す。
【００２９】［参考例１］
アークイオンプレーティング法に代えて公知の真空蒸着
法を採用し、アルミニウム層を形成した以外は上記実施
例１と同様にして電極基体（支持体）を得た。得られた
支持体表面の電子顕微鏡写真（７９０倍）を図３に示
す。図３から分かるように、ポリエステル製不織布の全
繊維表面にアルミニウム層が均一に形成されていること
が確認される。
法を採用し、アルミニウム層を形成した以外は上記実施
例１と同様にして電極基体（支持体）を得た。得られた
支持体表面の電子顕微鏡写真（７９０倍）を図３に示
す。図３から分かるように、ポリエステル製不織布の全
繊維表面にアルミニウム層が均一に形成されていること
が確認される。
【００３０】次に、この支持体に実施例１と同様にして
活物質を担持させ、リチウム二次電池用正極材を得た。
この正極材について、実施例１と同様に支持体と活物質
との密着性を評価した。結果を表１に示す。
活物質を担持させ、リチウム二次電池用正極材を得た。
この正極材について、実施例１と同様に支持体と活物質
との密着性を評価した。結果を表１に示す。
【００３１】この正極材を用い、実施例１と同様にして
リチウム二次電池を構成した。得られたリチウム二次電
池について放電電気容量及び電気出力を測定した。結果
を表２に示す。
リチウム二次電池を構成した。得られたリチウム二次電
池について放電電気容量及び電気出力を測定した。結果
を表２に示す。
【００３２】［比較例］厚さ８０μｍのアルミニウム板
の両面に実施例１と同様の活物質を同量塗布し、１２０
℃で１時間真空乾燥させ、リチウム二次電池用正極剤を
得た。この正極材について、実施例１と同様に支持体
（アルミニウム板）と活物質との密着性を評価した。結
果を表１に示す。
の両面に実施例１と同様の活物質を同量塗布し、１２０
℃で１時間真空乾燥させ、リチウム二次電池用正極剤を
得た。この正極材について、実施例１と同様に支持体
（アルミニウム板）と活物質との密着性を評価した。結
果を表１に示す。
【００３３】この正極材を用い、実施例１と同様にして
リチウム二次電池を構成し。得られたリチウム二次電池
について放電電気容量及び電気出力を測定した。結果を
表２に示す。
リチウム二次電池を構成し。得られたリチウム二次電池
について放電電気容量及び電気出力を測定した。結果を
表２に示す。
【００３４】表１ 密着性実施例１ ほとんどはがれがない。 参考例１ 部分的にブロック状のはがれが生じた。 従来例 ひろい部分（全面的）にはがれが生じた。
【００３５】表１の結果から、本発明の電極は、その表
面に担持させた活物質と支持体との密着性が従来電極に
比べて優れることが確認された。
面に担持させた活物質と支持体との密着性が従来電極に
比べて優れることが確認された。
【００３６】
【００３７】表２の結果から明らかなように、本発明の
電極を正極に用いたリチウム二次電池は、従来の電池に
比べて優れた放電電気容量及び電気出力を有することが
確認された。
電極を正極に用いたリチウム二次電池は、従来の電池に
比べて優れた放電電気容量及び電気出力を有することが
確認された。
【００３８】［実施例２］
ポリエステル不織布（繊維径１２μｍ、厚さ０．１ｍ
ｍ、重量３６ｇ／ｍ2）にアークイオンプレーティング
法で約１０μｍのアルミニウムをコーティングすること
により得られたアルミニウム多孔体を正極の支持体とす
る一方、銅不織布に最初にスパッタリングで約５００
Å、次いで電気硫酸銅めっき浴を用いて約１０μｍの銅
をコーティングした銅多孔体を負極の支持体として用
い、リチウムイオン二次電池を作成した。
ｍ、重量３６ｇ／ｍ2）にアークイオンプレーティング
法で約１０μｍのアルミニウムをコーティングすること
により得られたアルミニウム多孔体を正極の支持体とす
る一方、銅不織布に最初にスパッタリングで約５００
Å、次いで電気硫酸銅めっき浴を用いて約１０μｍの銅
をコーティングした銅多孔体を負極の支持体として用
い、リチウムイオン二次電池を作成した。
【００３９】この場合、正極活物質としてはＬｉＣｏＯ
2、負極活物質としてはグラファイト、セパレーターと
してはサブミクロンオーダーの微小孔を多数有するポリ
オレフィンフィルムをそれぞれ使用し、更に電解液とし
ては実施例１と同様のものを使用した。
2、負極活物質としてはグラファイト、セパレーターと
してはサブミクロンオーダーの微小孔を多数有するポリ
オレフィンフィルムをそれぞれ使用し、更に電解液とし
ては実施例１と同様のものを使用した。
【００４０】比較のため、正極支持体にアルミニウム箔
（８０μｍ）、負極支持体に銅箔を用いる以外は同様の
リチウムイオン二次電池（従来例）を作成した。上記電
池の性能を比較した結果を表４に示す。
（８０μｍ）、負極支持体に銅箔を用いる以外は同様の
リチウムイオン二次電池（従来例）を作成した。上記電
池の性能を比較した結果を表４に示す。
【００４１】［実施例２］
【００４２】
【発明の効果】以上説明したように、本発明のリチウム
系二次電池用電極は、活物質とこれを支持する電極基体
との密着性に優れ、導電剤や結着剤の使用量を減少させ
ることができ、リチウム二次電池やリチウムイオン二次
電池の電池性能を向上させることができるものである。
系二次電池用電極は、活物質とこれを支持する電極基体
との密着性に優れ、導電剤や結着剤の使用量を減少させ
ることができ、リチウム二次電池やリチウムイオン二次
電池の電池性能を向上させることができるものである。
【図１】本発明の電極を製造するに当たり、網状プラス
チックの全格子表面に金属層をアークイオンプレーティ
ング法により形成する装置の一例を示す概略図である。
チックの全格子表面に金属層をアークイオンプレーティ
ング法により形成する装置の一例を示す概略図である。
【図２】アークイオンプレーティング法により、ポリエ
ステル製不織布（網状プラスチック）の繊維（格子）表
面にアルミニウム層を形成した状態を示す電子顕微鏡写
真（７９０倍）である。
ステル製不織布（網状プラスチック）の繊維（格子）表
面にアルミニウム層を形成した状態を示す電子顕微鏡写
真（７９０倍）である。
【図３】真空蒸着法により、ポリエステル製不織布（網
状プラスチック）の繊維（格子）表面にアルミニウム層
を形成した状態を示す電子顕微鏡写真（７９０倍）であ
る。
状プラスチック）の繊維（格子）表面にアルミニウム層
を形成した状態を示す電子顕微鏡写真（７９０倍）であ
る。
１ 反応装置（真空チャンバー）
２ アルミニウムターゲット
３ アーク電源
４ 回転テーブル
５ バイアス電源
６ 網状プラスチック基体
フロントページの続き
(56)参考文献 特開 平３−226969（ＪＰ，Ａ)
特開 平３−222260（ＪＰ，Ａ)
特開 平２−125889（ＪＰ，Ａ)
特開 平１−144562（ＪＰ，Ａ)
特開 平５−41216（ＪＰ，Ａ)
特開 平３−37969（ＪＰ，Ａ)
特開 平３−30259（ＪＰ，Ａ)
特開 昭64−24365（ＪＰ，Ａ)
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
H01M 4/02
C23C 14/20
H01M 4/04
H01M 4/80
H01M 10/40
Claims (6)
- 【請求項１】 内部連通空間を有する三次元網状のプラ
スチック基体にアークイオンプレーティング法により金
属の蒸着処理を施して、該基体の表面部から最奥部に至
る三次元網状の全格子表面を覆って金属層を形成した支
持体、又はこの支持体より上記基体を除去して得た支持
体に、電極活物質を担持させてなることを特徴とするリ
チウム系二次電池用電極。 - 【請求項２】 プラスチック基体がプラスチック繊維不
織布である請求項１記載のリチウム系二次電池用電極。 - 【請求項３】 内部連通空間を有する三次元網状のプラ
スチック基体にアークイオンプレーティング法によりア
ルミニウムの蒸着処理を施して、該基体の表面部から最
奥部に至る三次元網状の全格子表面を覆ってアルミニウ
ム層を形成した支持体、又はこの支持体より上記基体を
除去して得た支持体に、電極活物質を担持させた正極
と、リチウムを含む電極活物質からなる負極とを組合わ
せてなることを特徴とするリチウム二次電池。 - 【請求項４】 プラスチック基体がプラスチック繊維不
織布である請求項３記載のリチウム二次電池。 - 【請求項５】 内部連通空間を有する三次元網状のプラ
スチック基体にアークイオンプレーティング法によりア
ルミニウムの蒸着処理を施して、該基体の表面部から最
奥部に至る三次元網状の全格子表面を覆ってアルミニウ
ム層を形成した支持体、又はこの支持体より上記基体を
除去して得た支持体に、電極活物質を担持させた正極
と、内部連通空間を有する三次元網状のプラスチック基
体に気相メッキ法もしくは無電解メッキ法により、該基
体の表面部から最奥部に至る三次元網状の全格子表面を
覆って銅層を形成した支持体もしくは該銅層を覆って更
に電気銅メッキ層を形成した支持体、又はこの支持体よ
り上記基体を除去して得た支持体に、電極活物質を担持
させた負極とを組合わせてなることを特徴とするリチウ
ムイオン二次電池。 - 【請求項６】 プラスチック基体がプラスチック繊維不
織布である請求項５記載のリチウムイオン二次電池。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22817293A JP3427435B2 (ja) | 1993-04-14 | 1993-08-20 | リチウム系二次電池用電極及びリチウム系二次電池 |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11110593 | 1993-04-14 | ||
| JP5-111105 | 1993-04-14 | ||
| JP22817293A JP3427435B2 (ja) | 1993-04-14 | 1993-08-20 | リチウム系二次電池用電極及びリチウム系二次電池 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06349481A JPH06349481A (ja) | 1994-12-22 |
| JP3427435B2 true JP3427435B2 (ja) | 2003-07-14 |
Family
ID=26450578
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP22817293A Expired - Fee Related JP3427435B2 (ja) | 1993-04-14 | 1993-08-20 | リチウム系二次電池用電極及びリチウム系二次電池 |
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| Country | Link |
|---|---|
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| CN100438203C (zh) * | 2005-07-26 | 2008-11-26 | 比亚迪股份有限公司 | 电池充电器盒 |
| JP2008016329A (ja) * | 2006-07-06 | 2008-01-24 | Sumitomo Electric Ind Ltd | リチウム二次電池用負極材 |
| JP2010012744A (ja) * | 2008-07-07 | 2010-01-21 | Shimano Inc | 合成樹脂複合体 |
| JP2010061825A (ja) | 2008-09-01 | 2010-03-18 | Toyota Motor Corp | 電池用集電箔及びその製造方法、並びに、電池 |
| WO2010089939A1 (ja) * | 2009-02-06 | 2010-08-12 | コニカミノルタホールディングス株式会社 | 電池用電極の製造方法および二次電池の製造方法 |
| CA2754051C (en) | 2009-03-09 | 2017-07-11 | Masakazu Nishiyama | Conductive sheet and electrode |
| JP2010282789A (ja) * | 2009-06-03 | 2010-12-16 | Sharp Corp | 非水電解液二次電池 |
| WO2010131650A1 (ja) * | 2009-05-13 | 2010-11-18 | シャープ株式会社 | 非水電解液二次電池 |
| JP5703739B2 (ja) * | 2010-03-26 | 2015-04-22 | 住友電気工業株式会社 | アルミニウム多孔体の製造方法及びアルミニウム多孔体を用いた電池用電極材料、電気二重層コンデンサ用電極材料 |
| JPWO2012036065A1 (ja) * | 2010-09-15 | 2014-02-03 | 住友電気工業株式会社 | アルミニウム構造体の製造方法およびアルミニウム構造体 |
| KR101768562B1 (ko) * | 2010-09-20 | 2017-08-16 | 스미토모덴키고교가부시키가이샤 | 알루미늄 구조체의 제조 방법 |
| DE112012000887T5 (de) * | 2011-02-18 | 2013-11-14 | Sumitomo Electric Industries, Ltd. | Poröser Aluminiumkörper mit dreidimensionalem Netzwerk für einen Stromsammler, Stromsammler, der den porösen Aluminiumkörper verwendet, Elektrode, die den Stromsammler verwendet und Batterie mit nicht wässrigem Elektrolyt, Kondensator und Lithium-Ionen-Kondensator, die jeweils die Elektrode verwenden |
| JPWO2012111665A1 (ja) * | 2011-02-18 | 2014-07-07 | 住友電気工業株式会社 | 集電体用三次元網状アルミニウム多孔体、該アルミニウム多孔体を用いた電極並びに該電極を用いた電池、キャパシタ、及びリチウムイオンキャパシタ |
| JP2011142100A (ja) * | 2011-03-17 | 2011-07-21 | Toyota Motor Corp | 電池用集電箔及びその製造方法、並びに、電池 |
| KR20140148384A (ko) * | 2012-03-22 | 2014-12-31 | 스미토모덴키고교가부시키가이샤 | 리튬 2차 전지 |
-
1993
- 1993-08-20 JP JP22817293A patent/JP3427435B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| JPH06349481A (ja) | 1994-12-22 |
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