JP4727784B2 - リチウム二次電池 - Google Patents

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Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はリチウム二次電池に係り、より詳しくは、機械的物性が優れていると共に薄膜である負極基材を使用する高容量のリチウム二次電池に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来のリチウム電池用負極基材としては９９．８％以上の純度を有する銅フォイルが使用されてきた。これは引張強度が弱いので、充電時に負極の膨脹（約１０％）によってフォイルに引張応力がかかり、限界引張応力の超過時にフォイルが破れる問題点を有している。
【０００３】
電池の高容量化のためには銅フォイルの厚さをより薄くして一定の体積の電池により多くの量の活物質を含ませなければならないが、従来の負極基材である銅フォイルは引張強度が弱いため薄膜化が困難であるので電池の高容量化を実現することが難しい。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、前記問題点を解決するためのものであって、その目的は、引張強度が優れていると共に薄膜である負極基材を使用する高容量リチウム二次電池を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
前記本発明の目的を達成するために、本発明は、正極基材にリチウム金属酸化物が塗布された正極、負極基材に炭素物質又はＳｎＯ２が塗布された負極、前記正極と負極との間に存在するセパレータ、前記正極、負極及びセパレータに含沈された電解液を含むリチウム二次電池であって、前記負極基材はニッケルとチタンと残部銅からなる物質、ニッケルとチタンとマグネシウムと残部銅からなる物質、またはニッケルとチタンとマグネシウムとマンガンと残部銅からなる物質のいずれか１つからなり、ニッケルは銅の０．８〜４質量％であり、チタンは銅の０．２〜４質量％であり、マグネシウムは銅の０．０５〜０．６質量％であり、マンガンは銅の０．１〜１．０質量％である厚さ２０μｍ以下の銅ベース合金フォイル（Cu-based alloy foil）であるリチウム二次電池を提供する。
【０００６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明をより詳しく説明する。
本発明はリチウム二次電池用負極基材として引張強度が優れていると共に薄膜である銅ベース合金フォイル（Cu-based alloy foil）を使用することによって高容量のリチウム二次電池を提供する。
【０００７】
前記銅ベース合金フォイル（Cu-based alloy foil）はニッケルとチタンと残部銅からなる物質、ニッケルとチタンとマグネシウムと残部銅からなる物質、またはニッケルとチタンとマグネシウムとマンガンと残部銅からなる物質のいずれか１つからなり、ニッケルは銅の０．８〜４質量％であり、チタンは銅の０．２〜４質量％であり、マグネシウムは銅の０．０５〜０．６質量％であり、マンガンは銅の０．１〜１．０質量％である厚さ２０μｍ以下の銅ベース合金フォイルである。本発明の銅ベース合金フォイルに含有される添加物が前記範囲を外れる場合には好ましい引張強度を有することが難しい。
【０００８】
前記銅ベース合金フォイルを製造するための方法としては合金製造に一般的に使用される電気メッキ法又はコールドローリング法（cold-rolling）を使用することができる。
【０００９】
前記正極はＬｉＣｏＯ２、ＬｉＮｉＯ２、ＬｉＭｎＯ２、ＬｉＭｎ２Ｏ４などのリチウム金属酸化物をバインダであるポリフッ化ビニリデンと共にＮ−メチルピロリドンに溶解して正極活物質スラリーを製造した後、これを正極基材であるアルミニウムフォイルに塗布、乾燥することによって製造できる。
【００１０】
前記負極はリチウムイオンのインターカレーション、デインターカレーションが可能な活物質、例えば結晶質炭素、非晶質炭素などの炭素材とＳｎＯ２などとをバインダであるポリフッ化ビニリデンと共にＮ−メチルピロリドンに溶解して負極活物質スラリーを製造した後、これを本発明による負極基材に塗布、乾燥することによって製造できる。前記負極基材は厚さが２０μｍ以下であるのが好ましく、厚さを１５μｍ程度にしても引張強度などの機械的物性には問題が発生しない。
【００１１】
前記セパレータはポリエチレン、ポリプロピレン材質の多孔性フィルムを使用することができる。
【００１２】
前記電解液はＬｉＰＦ６、ＬｉＡｓＦ６、ＬｉＣＦ３ＳＯ３、ＬｉＮ（ＣＦ３ＳＯ２）３、ＬｉＢＦ６、ＬｉＣｌＯ４などのリチウム塩を有機溶媒に約１Ｍ濃度をなすように溶解して使用する。前記有機溶媒としてはプロピレンカーボネート、エチレンカーボネートなどのような環形カーボネートとジメチルカーボネート、ジエチルカーボネートなどのような線形カーボネートとが主に使用され、これらの混合物が使用されることも可能である。
【００１３】
次に本発明の理解を助けるための好ましい実施例を提示する。しかし、下記の実施例は本発明をより容易に理解するために提供されるものにすぎず、本発明が下記の実施例に限定されるのではない。
【００１４】
実施例１〜３、参考例４及び比較例１〜２
表１の組成を有するフォイル形態の負極基材を製造し、製造した負極基材の引張強度を測定して表１に示した。比較例１は電解銅箔を使用し、比較例２は圧延銅箔を使用した。
【表１】
Figure 0004727784
【００１５】
表１に示されているように、実施例１〜３、参考例４による負極基材が比較例１〜２による負極基材に比べてはるかに優れた引張強度を有することがわかった。
【００１６】
【発明の効果】
以上のように、本発明はニッケル、チタンなどの元素を銅に添加することによって機械的強度、熱伝導度の向上した負極基材を提供する。この負極基材は機械的強度が優れているため大面積製造が可能であるので生産性を向上させる。更に、本発明は負極基材の薄膜化を達成して高容量の電池を提供することができる。

Claims (1)

  1. 正極基材にリチウム金属酸化物が塗布された正極と、負極基材に炭素物質又はＳｎＯ２が塗布された負極と、前記正極と負極との間に存在するセパレータと、前記正極、負極及びセパレータに含沈された電解液とを含むリチウム二次電池であって、
    前記負極基材は、ニッケルとチタンと残部銅からなる物質、ニッケルとチタンとマグネシウムと残部銅からなる物質、またはニッケルとチタンとマグネシウムとマンガンと残部銅からなる物質のいずれか１つからなり、ニッケルは銅の０．８〜４質量％であり、チタンは銅の０．２〜４質量％であり、マグネシウムは銅の０．０５〜０．６質量％であり、マンガンは銅の０．１〜１．０質量％である厚さ２０μｍ以下の銅ベース合金フォイルである、リチウム二次電池。
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