JP5110380B2 - 集電体、電極および蓄電装置 - Google Patents
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Description
本発明の集電体は、金属製の基材と、基材の表面上に形成され、基材と、導電性をもつ導電材とが混在した接合層と、接合層上に形成され、導電材を有する導電体層と、を有する集電体である。
本発明の電極は、請求項1〜7のいずれかに記載の集電体と、集電体の表面に形成された電極活物質層と、を有する。すなわち、本発明の電極は、上記の集電体を用いてなる電極であり、上記の集電体は、基材の表面上に接合層を介して導電体層が形成されており、内部抵抗の上昇が抑えられ、かつ高い耐久性・信頼性を発揮する電極となっている。
本発明の蓄電装置は、請求項1〜7に記載の集電体、請求項8〜9に記載の電極を用いてなる。すなわち、本発明の蓄電装置は、上記した集電体及び電極以外は従来公知の蓄電装置と同様な構成とすることができる。すなわち、蓄電装置は、上記の集電体を用いて製造された電極を用いて電極体を形成し、この電極体を非水電解液とともに容器に密封した構成とすることができる。
まず、厚さ15μmのH材よりなるアルミニウム箔(日本製箔株式会社製、JIS規定の1N30材)を準備した。このアルミニウム箔は、熱処理が施されていないアルミニウム箔である。
(実施例2)
黒鉛粒子として、エックス線回折法による(002)面の回折ピークと(101)面の回折ピークのピーク強度比I002 / I101 が44の粒子を利用した他は、実施例1と同じ方法により集電体を作製した。
(実施例3)
黒鉛粒子として、エックス線回折法による(002)面の回折ピークと(101)面の回折ピークのピーク強度比I002 / I101 が38の粒子を利用した他は、実施例1と同じ方法により集電体を作製した。
アルミニウム箔の表面に吹き付けられる粒子が、平均粒径が5.0μmの黒鉛粉末であること以外は、実施例1と同様にして本実施例の集電体が製造された。
本比較例は、実施例1の製造に用いられたアルミニウム箔よりなる。本比較例の集電体は、常温で大気中に保存されており、その表面に酸化皮膜よりなる不働態皮膜が形成されている。本比較例の集電体の表面粗さ(RaおよびRz)を測定したところ、Raは0.081μm、Rzが1.89μmであった。測定結果を表1にあわせて示した。
実施例および比較例の集電体の評価として、これらの集電体からリチウムイオン電池の正極およびこの正極を用いた試験用リチウムイオン電池を製造し、高電位を印加した後に接触抵抗を測定した。
正極活物質としてニッケル酸リチウム(LiNiO2)を、バインダとしてポリテトラフルオロエチレン(PTFE)およびカルボキシルメチルセルロース(CMC)を、導電助剤としてカーボンブラックを、それぞれ所定量を秤量し、分散媒の水に分散させて正極合剤ペーストを調製した。
負極活物質として黒鉛を、バインダとしてスチレンブタジエンゴム(SBR)およびカルボキシルメチルセルロース(CMC)を、それぞれ所定量を秤量し、分散媒の水に分散させて負極合剤ペーストを調製した。
上記の正極および負極を、ポリエチレン製の多孔質膜よりなるセパレータを介して積層させ、電解液とともにアルミニウムよりなる電池ケース内に挿入し、ケースを封口して試験用電池が製造された。電解液は、エチレンカーボネート(EC)、ジメチルカーボネート(DMC)、エチルメチルカーボネート(EMC)が体積比で1:1:1の割合で混合した混合溶媒にLiPF6を1mol/Lの割合となるように添加して製造された。
つづいて、試験用電池を、試験機の電極に接続し、4.1Vまで充電した後、この電池を500時間放置した。放置後、試験用電池を放電した。
高電位の印加終了後の正極を取り出し、洗浄、乾燥した。乾燥後の正極をφ15mmの円板状に切り出し、2枚の銅材で挟み込んだ。このとき、正極は、2枚の銅材の間を1MPaの加圧力で圧縮しており、正極は2枚の銅材のそれぞれに圧着している。
Claims (10)
- 金属製の基材と、
該基材の表面上に形成され、該基材と、導電性をもつ導電材とが混在した接合層と、
該接合層上に形成され、該導電材を有する導電体層と、
を有する集電体であり、
該導電材は、X線粉末回折法による(002)面の回折ピーク強度I002と(101)面の回折ピーク強度比I002/I101が68以下である黒鉛材料であることを特徴とする集電体。 - 前記基材は、アルミニウムまたはアルミニウム合金からなる請求項1に記載の集電体。
- 前記基材は、厚みが50μm以下である請求項1〜2のいずれかに記載の集電体。
- 前記集電体は、その表面の90%以上が前記導電材に被覆されている請求項1〜3のいずれかに記載の集電体。
- 前記黒鉛材料は、鱗片状黒鉛、人造黒鉛、鱗状黒鉛、土状黒鉛より選ばれる少なくとも一種である請求項1〜4のいずれかに記載の集電体。
- 前記導電体層は、炭素成分80%以上で、粒度分布幅0.6〜100μmに含まれた前記黒鉛材料の粒子を、噴射圧力:0.2〜1.0MPa、噴射速度:200〜500m/sで前記集電体に吹き付けてなる請求項1〜5のいずれかに記載の集電体。
- 前記導電体層の表面に凹凸が形成されており、該導電体層の算術平均粗さ(Ra)が1.0〜3.0μm、十点平均粗さ(Rz)が8.0〜30μmである請求項1〜6のいずれかに記載の集電体。
- 請求項1〜7のいずれかに記載の集電体と、
該集電体の表面に形成された電極活物質層と、
を有することを特徴とする電極。 - 前記電極活物質層は、水を含むスラリーを前記集電体に塗布してなる請求項8記載の電極。
- 請求項1〜7に記載の集電体、請求項8〜9に記載の電極のいずれかを用いてなることを特徴とする蓄電装置。
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