JP5304796B2 - リチウムイオン二次電池用正極板、リチウムイオン二次電池、車両、電池搭載機器、及び、リチウムイオン二次電池用正極板の製造方法 - Google Patents
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Description
このような電池の中には、アルミニウムからなる正極集電箔の主面上に、正極活物質層を配置したリチウムイオン二次電池用正極板(以下、単に正極板ともいう)を用いたリチウムイオン二次電池(以下、単に電池ともいう)が知られている。
例えば、特許文献1には、交流エッチング処理によって表面(主面部)が多孔質とされた、アルミニウム製の集電体(正極集電箔)上に、活物質を含む活物質層(正極活物質層)を形成した正極(正極板)を用いた電池が開示されている。この電池では、集電体(正極集電箔)が有する空孔に電解質が保持されているので、良好な充放電特性を発現できる。
その一方で、不動態の酸化アルミニウム層は、耐蝕性が十分でなく、例えば、電池内の電解液が正極集電箔に接触すると、酸化アルミニウム層の存在に拘わらず、正極集電箔が腐食される虞がある。電池を使用している間に、正極集電箔の腐食が進行すると、正極集電箔上に形成した正極活物質層が、正極集電箔から剥離・脱落してしまい、電池の容量が徐々に低下してしまう。
また、被覆層が導電性を有するので、正極集電箔の主面部上に形成された正極活物質層中の正極活物質粒子が、正極集電箔と低抵抗で、電子のやりとりをすることができる。このため、正極活物質層と正極集電箔との間に酸化アルミニウム層を介する正極板よりも、低抵抗の正極板とすることができる。また、このような正極板を電池に用いることにより、電池抵抗(電池の内部抵抗)の低い電池を実現できる。
また、上述の正極板では、被覆層が、導電性を有するタングステン炭化物からなるので、正極活物質層と正極集電箔との間に酸化アルミニウム層を介する正極板よりも、確実に低抵抗の正極板とすることができる。また、例えば、貴金属からなる被覆層を用いた正極板よりも、安価な正極板とすることができる。
また、タングステンの炭化物は、リチウムイオンに対し高い耐蝕性を有しているので、例えば、リチウムイオンを含む電解液に触れた状態で正電位とされたとしても、容易に腐食されない耐蝕性の良好な正極板とすることができる。
さらに、タングステン炭化物は親水性を有するので、正極板の製造に、正極活物質粒子を分散させてなるペーストの溶媒に水系のものを用いる場合には、そのペーストがはじかれることなく、被覆層上にそのペーストを確実に塗工することができる。
なお、タングステンの炭化物としては、WC,W 3 Cが挙げられる。
また、被覆層が導電性のセラミックスの場合、その導電率としては、例えば、炭化タングステン(化学式WC,導電率17μΩ・cm)、炭化タンタル(TaC,0.31μΩ・cm)、炭化ハフニウム(HfC,0.26μΩ・cm)、炭化ニオブ(NbC,0.10μΩ・cm)、炭化モリブデン(Mo2C,0.09μΩ・cm)及び炭化バナジウム(VC,0.05μΩ・cm)である。また、例えば、酸化タングステン(WO3,88μΩ・cm)、酸化タンタル(Ta2O5,0.92μΩ・cm)、酸化ハフニウム(HfO2,1.01μΩ・cm)、酸化ニオブ(NbO,0.83μΩ・cm)、酸化モリブデン(MoO3,0.78μΩ・cm)及び酸化バナジウム(VO,1.11μΩ・cm)である。
さらに、被覆層が貴金属の場合、その導電率としては、例えば、金(Au,0.24nΩ・cm)、白金(Pt,1.05nΩ・cm)である。
また、被覆層で正極集電箔の主面を被覆する手法としては、例えば、スパッタリングなどの気相成長法が挙げられる。
さらに、正極集電箔の主面上にDLC被膜を直接形成しようとしても、これら正極集電箔とDLC被膜との間での密着性が低く、形成困難であるが、例えば、タングステン炭化物などからなる被覆層を介することで、正極集電箔に強固に密着したDLC被膜を形成でき、耐蝕性を確実に維持した正極板とすることができる。
なお、DLC被膜とは、炭素又は炭化水素からなり、SP2,SP3結合を有する硬質被膜をいう。
上述の正極板では、DLC被膜を、0.5〜100nmのごく薄い膜厚としているので、形成容易で、DLC皮膜を形成したことによる応力の影響(しわの発生)も無く、安価な正極板とすることができる。
また、正極活物質層と正極集電箔との間に酸化アルミニウム層を介する正極板よりも、低抵抗の正極板を有しているので、電池抵抗の低い電池とすることができる。
つまり、電池Aと電池Bとの各正極活物質層の層厚を、30μmよりも大きい同じ層厚にしたときには、電池Bの出力の方が、電池Aの出力よりも高い。また、正極活物質層の層厚を大きく(30μm以上に)すると、これに伴って電池Aと電池Bとの間の出力の差もまた大きくなる。
また、上述の電池では、正極活物質層の層厚が上述の範囲で変動しても、電池の出力はほとんど変化しない。このため、1つの電池に用いる正極活物質粒子の量を変えず、正極活物質層の層厚を大きくする一方、塗布面積を小さくしても、その電池の性能(電池容量・出力)を維持できる。これにより、正極活物質層の面積が小さくなった分、正極集電箔や被覆層の面積を抑えることができ、電池の軽量化やコストを低減することができると共に、低抵抗にすることができる。
また、電池形成時の応力によって、クラックが正極活物質層に生じるのを防止できる。
10 発電要素
20 正極板(リチウムイオン二次電池用正極板)
21A 第1正極活物質層(正極活物質層)
21B 第2正極活物質層(正極活物質層)
22 正極活物質粒子
23 アルミ箔(正極集電箔)
23A 第1アルミ主面(主面)
23B 第2アルミ主面(主面)
25A 第1アルミ主面部(主面部)
25B 第2アルミ主面部(主面部)
28A 第1被覆層(被覆層)
28B 第2被覆層(被覆層)
29A 第1DLC被膜(ダイヤモンドライクカーボン被膜)
29B 第2DLC被膜(ダイヤモンドライクカーボン被膜)
50 電解液
200 車両
300 ハンマードリル(電池搭載機器)
TD (ダイヤモンドライクカーボン被膜の)膜厚
TM (正極活物質層の)層厚
次に、本発明の実施形態1について、図面を参照しつつ説明する。
なお、本実施形態1にかかる正極板20を備える電池1について、図1,2を参照しつつ説明する。
この電池1は、いずれも長手方向DAに延びる帯状の正極板20、負極板30及びセパレータ40を備え、これらを捲回した捲回型の発電要素10と、Liイオンを含む電解液50とを備えるリチウムイオン二次電池である(図1参照)。なお、電池1は、電池ケース80内に、発電要素10と電解液50とを収容してなる(図1参照)。
このうち負極活物質層31A,31Bは、グラファイトからなる負極活物質粒子、及び、PVDFからなる結着材(いずれも図示しない)を含む。
また、この正極板20について、図4の拡大端面図(図3のA部)、図5の電気顕微鏡(走査型電子顕微鏡(SEM))による拡大断面写真(二次電子像)、図6のSEMによる拡大断面写真(図5のB部、二次電子像)、図7のSEMによる拡大断面写真(図6のC部、反射電子像)及び、図8の拡大断面図(図6のC部)を用いて詳述する。この正極板20は、図4,7,8に示すように、アルミ箔23と第1正極活物質層21Aとの間に、第1アルミ主面23Aを直接被覆してなる第1被覆層28Aを有している。また、アルミ箔23と第2正極活物質層21Bとの間に、第2アルミ主面23Bを直接被覆してなる第2被覆層28Bを有している(図4参照)。さらに、第1被覆層28A上、及び、第2被覆層28B上には、ダイヤモンドライクカーボンからなる第1DLC被膜29A及び第2DLC被膜29Bが直接形成されている(図4,7,8参照)。
なお、第1DLC被膜29A上に炭素蒸着層CL、及び、リデポ(リデポジション)層RLが形成されている(図7,8参照)。炭素蒸着層CLは、絶縁性の第1DLC被覆29Aを有するアルミ箔23をSEMで観察する際に、表面に導電性を与えるためのものである。また、リデポ層RLは、SEMで観察する断面試料を作製する際に、アルミ箔23から出る切りくずが再付着したものである。これらはいずれも本実施形態1にかかる正極板20の構成物ではない。
なお、このアルミ箔23の第1アルミ主面23Aは、第1被覆層28Aに、これらの間に酸化アルミニウム層を介することなく、直接被覆されている。また、第2アルミ主面23Bは、第1アルミ主面23Aと同様、第2被覆層28Bに、これらの間に酸化アルミニウム層を介することなく、直接被覆されている。
本実施形態1の正極板20は、このような酸化アルミニウム層が未形成のアルミ箔23のアルミ主面23A,23Bに被覆層28A,28Bを被覆している。このため、この正極板20では、酸化アルミニウム層を介することなく、アルミ主面23A,23Bをなす金属アルミニウムが被覆層28A,28Bに直接接触している。
また、第1DLC被膜29A及び第2DLC被膜29Bは、主として炭素からなるSP2,SP3結合を有する硬質被膜であり、第1被覆層28A,第2被覆層28Bと同様、高い耐蝕性を有している。このため、正極板20は、第1被覆層28A及び第2被覆層28Bと共に、第1DLC被膜29A及び第2DLC被膜29Bによって、アルミ箔23の耐蝕性を良好にすることができる。なお、第1DLC被膜29A及び第2LDC被膜29Bの膜厚TDは、いずれも100nmである。
具体的には、まず、上述の電池1のうち、製造して間もない新品(初期)のものの電池容量について測定した。なお、測定の前に、25℃の温度環境下で、電池1について、3.0〜4.1Vの電圧範囲で定電流充電及び定電流放電(共に0.10A)を、1組の充放電を1サイクルとして3サイクル繰り返した(コンディショニング)。
続いて、以下のように電池容量を測定した。即ち、0.3Cの電流値で、3.4Vから4.5Vまで充電した。さらに、25℃の温度環境下で、0.3Cの電流値で2.5Vとなるまで定電流放電を行い、放電した電池容量を測定した。なお、このときの電池容量を初期容量とした。
100サイクル毎に、電池1の電池容量を上述と同様にして測定した。そして、各サイクル(100,200,300,400サイクル)における電池1の各容量維持率を算出した。なお、この容量維持率は、各サイクルで測定した電池容量の値を、上述の初期容量で割って算出した。
なお、比較電池C1は、正極板20と同様のアルミ箔23上に、正極活物質層21A,21Bを直接形成した正極板を用いている点で電池1と異なる。
これは、比較電池C1の正極板では、アルミ箔23と正極活物質層21A,21Bとの間に、何も存在しないか、或いは、耐蝕性が十分でない酸化アルミニウム層が生じていると考えられる。これに対し、電池1の正極板20では、アルミ箔23と正極活物質層21A,21Bとの間に、リチウムイオンに対して高い耐食性を有する被覆層28A,28B及びDLC被膜29A,29Bを介している。このため、比較電池C1では、サイクル試験の間に、アルミ箔23がリチウムイオンによって腐食されて、アルミ箔23上に形成した正極活物質層21A,21Bが、アルミ箔23から剥離・脱落してしまったと考えられる。一方、電池1では、被覆層28A,28B及びDLC被膜29A,29Bによって、アルミ箔23の腐食を防止し、この腐食による正極活物質層21A,21Bの剥離・脱落を防止できたためであると考えられる。
以上より、電池1は、比較電池C1よりも、経時的な電池容量の低下を抑制することができる。
具体的には、図10に示すように、正極板20を2.0cm幅のリボン状に切断し導線LFを接合した試料TP1と、この試料TP1と同様の、2.0cm幅のリボン状の金属箔EBとを用意して、互いが2.0cm×2.0cmからなる接触面で接触するように、これらを重ね合わせる。そして、接触面を挟圧可能な2つの平面を有する挟圧装置により、重ね合わせ方向DPに沿って試料TP1と金属箔EBとを押圧する。なお挟圧装置は、10MPa/cm2の挟圧力(P)で接触面を挟圧する。そして、挟圧装置で挟圧したまま、導線LF及び金属箔EBを通じて、試料TP1に1.0Aの電流を流す。このときの電圧から、試料TP1に生じる抵抗値を算出する。
また、このような被覆層28A,28Bはいずれもリチウムイオンなどに対し高い耐蝕性を有している。このため、例えば、電解液50に触れた状態で正電位とされたとしても、容易に腐食されない耐蝕性の良好な正極板20とすることができる。
また、このような被覆層28A,28Bはいずれも親水性を有するので、正極板20の製造に、正極活物質粒子22を分散させてなるペーストの溶媒に水系のものを用いる場合でも、そのペーストをはじくことなく、被覆層28A,28B上に確実に塗工することができる。
また、アルミ箔23のアルミ主面23A,23B上にDLC被膜29A,29Bを直接形成しようとしても、これらアルミ箔23とDLC被膜29A,29Bとの間での密着性が低く、形成困難であるが、炭化タングステンからなる被覆層28A,28Bを介することで、アルミ箔23に強固に密着したDLC被膜29A,29Bを形成でき、耐蝕性を確実に維持した正極板20とすることができる。
さらに、DLC被膜29A,29Bを、0.5〜100nmのごく薄い膜厚TD(=100nm)としているので、形成容易で、DLC被膜29A,29Bを形成したことによる応力の影響(しわの発生)も無く、安価な正極板20とすることができる。
具体的には、1/3Cの電流値で、4.1Vまで充電し、その後、25℃の温度環境下で、その電圧を保ちつつ電流値を徐々に低下させ、90分間保持して(定電流−定電圧充電)、電池1を満充電にした。この状態の電池1について、25℃の温度環境下で、所定の電流値(例えば、5C)で2秒間放電させたときの2秒時点での出力(電流×電圧)を測定した。
そして、電池1、及び試料電池P1〜P5の出力比(試料電池P1(層厚が30μmの正極活物質層である正極板を用いた電池)の出力を100%としたときの比率)を算出し、図11のグラフに丸印でプロットし、これらに基づいて回帰直線LBを得た。
これら比較電池C2〜C6の出力についても、電池1と同様にして測定した。
そして、比較電池C2〜C6の出力比(層厚が30μmの正極活物質層である正極板を用いた比較電池C2の出力を100%としたときの比率)を算出し、図11のグラフにX印でプロットし、これらに基づいて回帰直線LAを得た。
また、この電池1では、正極活物質層21A,21Bの層厚TMを上述の範囲で変動させても、電池の出力はほとんど変化しない。そこで、1つの電池に用いる正極活物質粒子22の量を変えず、正極活物質層21A,21Bの層厚TMを大きくする一方、塗布面積を小さくしても、その電池1の性能(電池容量・出力)を維持できることになる。これにより、正極活物質層21A,21Bの面積が小さくできる分、アルミ箔23や被覆層28A,28Bの面積を抑えることができ、電池1の軽量化やコストを低減することができると共に、低抵抗にすることができる。
その一方、層厚TMを75μm以下としているので、電池形成時の応力によって、クラックが正極活物質層21A,21Bに生じることを防止できる。
なお、この電池1の製造において、アルミ箔23は、予め交流エッチング法による処理が施されているものを用いる。つまり、既知の交流エッチング法で、通常のアルミニウム箔を処理して、第1アルミ主面部23A及び第2アルミ主面部23Bをいずれも多孔状にしたアルミ箔23を用いる。
なお、交流エッチング法により、アルミニウム箔の主面上に形成されていた酸化アルミニウム層は除去されるので、アルミ箔23のアルミ主面23A,23Bには、金属アルミニウムが露出している。つまり、このアルミ箔23には、アルミ主面23A,23Bに酸化アルミニウム層が存在しない。
この被覆工程では、図12に示すスパッタ装置100を用いる。このスパッタ装置100は、真空容器120内に、アルミ箔23の巻出し部101、巻取り部102、炭化タングステン(WC)からなるターゲット110、陽極端子131、陰極端子132、複数の補助ローラ140、導通補助ローラ140N及び電源装置150を備えている。
また、アルミ箔23は、真空装置120内で巻出し部101から巻き出され、複数の補助ローラ140,140及び導通補助ローラ140Nにより長手方向DAに移動し、巻取り部102で巻き取られる。このうち、導通補助ローラ140Nは金属からなり、アルミ箔23と導通可能とされている。この導通補助ローラ140Nには、電源装置150の正極端子131が電気的に接続してあるため、電源装置150を用いて電圧を印加すれば、アルミ箔23全体が正電位となる。
アルミ箔23の反対の主面についても同様に行い、被覆層28A,28Bで、アルミ箔23の主面23A,23Bを直接被覆した。
なお、上述のペーストには、正極活物質粒子22、導電助剤及び結着材を、イオン交換水AQに分散させて混練したものを用いた。しかしながら、被覆層28A,28Bはいずれも親水性を有するので、ペーストがはじかれることなく、被覆層28A,28B上にそのペーストを確実に塗工できる。
その後、正極板20(アルミ箔23)及び負極板30(銅箔33)にそれぞれ正極集電部材91及び負極集電部材92を溶接し、電池ケース本体81に挿入し、前述した電解液50を注入後、封口蓋82で電池ケース本体81を溶接で封口する。かくして、電池1が完成する(図1参照)。
本実施形態2にかかる車両200は、前述した電池1を複数含むバッテリパック210を搭載したものである。具体的には、図13に示すように、車両200は、エンジン240、フロントモータ220及びリアモータ230を併用して駆動するハイブリッド自動車である。この車両200は、車体290、エンジン240、これに取り付けられたフロントモータ220、リアモータ230、ケーブル250、インバータ260、及び、矩形箱形状のバッテリパック210を有している。このうちバッテリパック210は、前述した電池1を複数収容してなる。
また、本実施形態3のハンマードリル300は、前述した電池1を含むバッテリパック310を搭載したものであり、図14に示すように、バッテリパック310、本体320を有する電池搭載機器である。なお、バッテリパック310はハンマードリル300の本体320のうち底部321に可能に収容されている。
例えば、実施形態1では、電池の電池ケースを矩形形状の収容容器としたが、例えば、円筒形状や、ラミネート形状の収容容器としても良い。また、実施形態1では、電池用電極箔の被覆層を炭化タングステン(WC)からなるものとした。しかし、例えば、WCのほかW3C等のタングステン炭化物、TaC等のタンタル炭化物、HfC等のハフニウム炭化物、Nb2C,NbCのニオブ炭化物、或いは、VC等のバナジウム炭化物からなるものとしても良い。また、例えば、WO3,W2O3のタングステン酸化物、TaO2等のタンタル酸化物、HfO2等のハフニウム酸化物、NbO,Nb2O5のニオブ酸化物、或いは、VO,V2O3,VO2のバナジウム酸化物からなるものとしても良い。また、例えば、金や白金等の貴金属としても良い。
また、実施形態1では、スパッタリングによって、正極集電箔の主面を被覆層で被覆させたが、例えば、スパッタリングの他の、真空蒸着、イオンプレーティングなどの物理蒸着(PVD)法や、CVD等の化学蒸着法(気相成長法)としても良い。また、被覆層が金、白金等の貴金属からなる場合に、めっき処理で正極集電箔の主面を被覆しても良い。
Claims (7)
- アルミニウムからなり、少なくとも主面をなす主面部が多孔状にされた正極集電箔と、
正極活物質粒子を有し、上記正極集電箔の上記主面部上に形成された正極活物質層と、を備える
リチウムイオン二次電池用正極板であって、
上記正極集電箔と上記正極活物質層との間に、
酸化アルミニウムからなる酸化アルミニウム層を介することなく、
上記正極集電箔の上記主面を直接被覆してなり、導電性と耐蝕性とを有する被覆層を備え、
前記被覆層は、タングステンの炭化物からなる
リチウムイオン二次電池用正極板。 - 請求項1に記載のリチウムイオン二次電池用正極板であって、
ダイヤモンドライクカーボン被膜を、前記被覆層上に直接形成してなる
リチウムイオン二次電池用正極板。 - 請求項1又は請求項2に記載のリチウムイオン二次電池用正極板を有する発電要素と、
リチウムイオンを含む電解液と、を備える
リチウムイオン二次電池。 - 請求項3に記載のリチウムイオン二次電池であって、
前記正極活物質層の層厚が35〜75μmである
リチウムイオン二次電池。 - 請求項3又は請求項4に記載のリチウムイオン二次電池を搭載し、このリチウムイオン二次電池に蓄えた電気エネルギを動力源の全部又は一部に使用する車両。
- 請求項3又は請求項4に記載のリチウムイオン二次電池を搭載し、このリチウムイオン二次電池に蓄えた電気エネルギを駆動エネルギ源の全部又は一部に使用する電池搭載機器。
- アルミニウムからなり、少なくとも主面をなす主面部が多孔状にされた正極集電箔と、
正極活物質粒子を有し、上記正極集電箔の上記主面部上に形成された正極活物質層と、を備え、
上記正極集電箔と上記正極活物質層との間に、
酸化アルミニウムからなる酸化アルミニウム層を介することなく、
上記正極集電箔の上記主面を直接被覆してなり、導電性と耐蝕性とを有する被覆層を備える
リチウムイオン二次電池用正極板の製造方法であって、
上記被覆層は、タングステンの炭化物からなり、
上記酸化アルミニウム層が未形成の、上記正極集電箔の上記主面上に、上記被覆層を直接被覆する被覆工程を備える
リチウムイオン二次電池用正極板の製造方法。
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---|---|
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Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US9853323B2 (en) | 2013-10-31 | 2017-12-26 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Positive electrode for lithium-ion secondary battery, and lithium-ion secondary battery |
KR102625236B1 (ko) * | 2021-07-30 | 2024-01-15 | (주)에이프로 | 나노 입자를 구비한 리튬 이온 전지용 양극재 구조와 그의 제조방법 |
Families Citing this family (21)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2010135316A (ja) * | 2008-11-10 | 2010-06-17 | Equos Research Co Ltd | 集電体及び電池 |
WO2013062026A1 (ja) * | 2011-10-27 | 2013-05-02 | 日立金属株式会社 | 多孔アルミニウム箔の製造方法、多孔アルミニウム箔、蓄電デバイス用正極集電体、蓄電デバイス用電極、および、蓄電デバイス |
WO2013172007A1 (ja) * | 2012-05-16 | 2013-11-21 | 株式会社豊田自動織機 | 非水電解質二次電池正極用集電体、その製造方法、非水電解質二次電池用正極及び非水電解質二次電池 |
JP6011634B2 (ja) * | 2012-11-12 | 2016-10-19 | 株式会社豊田自動織機 | 非水電解質二次電池 |
WO2014130666A1 (en) * | 2013-02-21 | 2014-08-28 | Robert Bosch Gmbh | Metal/oxygen battery with multistage oxygen compression |
CN105593051B (zh) * | 2013-02-21 | 2019-04-02 | 罗伯特·博世有限公司 | 具有多级氧气压缩的金属/氧气电池组 |
EP2999031B1 (en) * | 2013-05-16 | 2017-10-11 | Sumitomo Osaka Cement Co., Ltd. | Carbon-coated active-material complex and lithium-ion battery |
WO2017037618A1 (en) * | 2015-08-31 | 2017-03-09 | Leif Nyholm | Substrate with doped diamond layer for lithium-based systems |
TWI625874B (zh) * | 2015-11-05 | 2018-06-01 | 華邦電子股份有限公司 | 導電橋接式隨機存取記憶體 |
US9994178B2 (en) * | 2016-05-17 | 2018-06-12 | Autoliv Asp, Inc. | Displaceable steering wheel safety systems and related methods |
CN108511680B (zh) * | 2017-02-24 | 2021-01-15 | 宁德时代新能源科技股份有限公司 | 正极片及其制备方法及储能装置 |
KR20230148391A (ko) * | 2017-04-10 | 2023-10-24 | 에이치헬리, 엘엘씨 | 고용량 배터리 및 이의 성분 |
JP7033749B2 (ja) * | 2017-04-26 | 2022-03-11 | パナソニックIpマネジメント株式会社 | 二次電池用正極、及び二次電池 |
WO2018220991A1 (ja) * | 2017-05-30 | 2018-12-06 | パナソニックIpマネジメント株式会社 | 二次電池用正極、及び二次電池 |
CN108682864A (zh) * | 2017-12-29 | 2018-10-19 | 上海其鸿新材料科技有限公司 | 一种锂电池集流体及其制备方法 |
JP6992614B2 (ja) * | 2018-03-12 | 2022-01-13 | トヨタ自動車株式会社 | 正極、リチウムイオン二次電池、および正極の製造方法 |
DE102018128901A1 (de) * | 2018-08-08 | 2020-02-13 | VON ARDENNE Asset GmbH & Co. KG | Beschichtungsverfahren |
JP7181400B2 (ja) * | 2019-06-19 | 2022-11-30 | Tpr株式会社 | 蓄電デバイス電極用集電体、その製造方法、及び蓄電デバイス |
JP7249982B2 (ja) * | 2020-11-16 | 2023-03-31 | プライムプラネットエナジー&ソリューションズ株式会社 | 非水電解液二次電池の製造方法 |
FR3116696B1 (fr) | 2020-11-28 | 2023-07-21 | Sergere Jean Christophe | Composition antimicrobienne |
CN114695946B (zh) * | 2022-03-14 | 2023-08-25 | 华中科技大学 | 快充型柔性锂离子电池及其制备方法 |
Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2008160053A (ja) * | 2006-11-27 | 2008-07-10 | Denso Corp | 集電体、電極および蓄電装置 |
JP2008300302A (ja) * | 2007-06-04 | 2008-12-11 | Panasonic Corp | 非水電解質二次電池及び非水電解質二次電池用正極の製造方法 |
JP2009259634A (ja) * | 2008-04-17 | 2009-11-05 | Toyota Motor Corp | 電池用電極箔、正電極板、電池、車両、電池搭載機器、電池用電極箔の製造方法、及び、正電極板の製造方法 |
JP2009283232A (ja) * | 2008-05-21 | 2009-12-03 | Toyo Ink Mfg Co Ltd | 電池用組成物の製造方法 |
JP2010086866A (ja) * | 2008-10-01 | 2010-04-15 | Toyota Motor Corp | 電極シートおよびその製造方法 |
JP2010218971A (ja) * | 2009-03-18 | 2010-09-30 | Toyota Motor Corp | 非水電解液二次電池用集電体の製造方法及び集電体 |
JP2010257574A (ja) * | 2009-04-21 | 2010-11-11 | Toyota Motor Corp | 電池用正極集電体及びその製造方法 |
Family Cites Families (37)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH06302477A (ja) | 1993-04-19 | 1994-10-28 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | アルミ電解コンデンサ用電極箔のエッチング方法 |
JP3587266B2 (ja) | 1994-04-22 | 2004-11-10 | 日本製箔株式会社 | 電解コンデンサ電極用アルミニウム箔及びその製造方法 |
JPH0864203A (ja) | 1994-08-25 | 1996-03-08 | Ricoh Co Ltd | 電極、電極の製造方法および該電極を用いた二次電池 |
JPH0888024A (ja) * | 1994-09-14 | 1996-04-02 | Hitachi Maxell Ltd | リチウム二次電池 |
US5578396A (en) * | 1994-10-19 | 1996-11-26 | Arthur D. Little, Inc. | Current collector device |
JP3281819B2 (ja) | 1996-09-30 | 2002-05-13 | 三洋電機株式会社 | 非水電解質二次電池 |
JPH11250900A (ja) | 1998-02-26 | 1999-09-17 | Sony Corp | 非水電解液二次電池用電極の製造方法、製造装置、および電極ならびにこの電極を用いた非水電解液二次電池 |
JP2000149924A (ja) * | 1998-11-06 | 2000-05-30 | Japan Storage Battery Co Ltd | 非水電解質二次電池 |
JP2000231923A (ja) | 1999-02-12 | 2000-08-22 | Kee:Kk | 非水系二次電池用多孔質集電体および電極 |
JP2000243383A (ja) | 1999-02-22 | 2000-09-08 | Toshiba Battery Co Ltd | リチウム二次電池の製造方法 |
JP2000348710A (ja) | 1999-06-07 | 2000-12-15 | Japan Energy Corp | 非水系二次電池用電極および製造方法 |
US20030090021A1 (en) * | 2000-02-25 | 2003-05-15 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Electrode, method of fabricating thereof, and battery using thereof |
US6872491B2 (en) * | 2001-01-23 | 2005-03-29 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Positive electrode active material and lithium ion secondary battery |
JP4082922B2 (ja) | 2001-04-13 | 2008-04-30 | 三洋電機株式会社 | リチウム二次電池用電極及びその製造方法 |
JP2003224036A (ja) | 2002-01-31 | 2003-08-08 | Japan Carlit Co Ltd:The | 電解コンデンサ用アルミニウム陽極箔及びその製造方法 |
US20050064247A1 (en) | 2003-06-25 | 2005-03-24 | Ajit Sane | Composite refractory metal carbide coating on a substrate and method for making thereof |
WO2005020355A1 (ja) * | 2003-08-26 | 2005-03-03 | Sanyo Electric Co., Ltd. | 非水電解質電池 |
JP4407211B2 (ja) * | 2003-09-02 | 2010-02-03 | 日産自動車株式会社 | 非水電解質二次電池 |
JP3987851B2 (ja) | 2003-12-04 | 2007-10-10 | 三井金属鉱業株式会社 | 二次電池用負極及びそれを備えた二次電池 |
JP4352972B2 (ja) | 2004-04-02 | 2009-10-28 | 日産自動車株式会社 | 電極およびこれを用いてなる電池 |
JP4572649B2 (ja) | 2004-10-12 | 2010-11-04 | パナソニック株式会社 | 電解コンデンサ用電極箔の製造方法 |
US20060134501A1 (en) * | 2004-11-25 | 2006-06-22 | Lee Jong-Ki | Separator for fuel cell, method for preparing the same, and fuel cell stack comprising the same |
JP2007042413A (ja) * | 2005-08-03 | 2007-02-15 | Gs Yuasa Corporation:Kk | 非水電解質二次電池 |
JP2007109454A (ja) | 2005-10-12 | 2007-04-26 | Toyota Motor Corp | リチウム二次電池およびその製造方法 |
CN100467664C (zh) | 2005-11-11 | 2009-03-11 | 东北大学 | 一种类金刚石碳膜制造方法和用其制造的带包覆膜的部件 |
CN101346835B (zh) * | 2005-12-27 | 2011-06-15 | 松下电器产业株式会社 | 锂二次电池用电极和使用该电极的锂二次电池 |
JP5192658B2 (ja) | 2006-05-12 | 2013-05-08 | Necエナジーデバイス株式会社 | リチウムイオンポリマー電池 |
JP5239311B2 (ja) * | 2006-11-27 | 2013-07-17 | 株式会社デンソー | 集電体、電極および蓄電装置 |
JP5236875B2 (ja) | 2006-12-19 | 2013-07-17 | Necエナジーデバイス株式会社 | 非水電解液およびそれを用いた非水電解液二次電池 |
CN101082118A (zh) * | 2007-07-05 | 2007-12-05 | 中国航天科技集团公司第五研究院第五一○研究所 | 高速钢金属表面镀制类金刚石薄膜的方法 |
JP2009123346A (ja) | 2007-11-09 | 2009-06-04 | Toyota Motor Corp | 二次電池用電極の製造方法および電極集電体製造装置 |
JP5207026B2 (ja) * | 2007-11-30 | 2013-06-12 | トヨタ自動車株式会社 | 電池の電極集電体及び該電極集電体を備えた電池用電極の製造方法 |
JP4403524B2 (ja) * | 2008-01-11 | 2010-01-27 | トヨタ自動車株式会社 | 電極およびその製造方法 |
JP4433329B2 (ja) * | 2008-04-02 | 2010-03-17 | トヨタ自動車株式会社 | リチウム二次電池の正極およびその製造方法 |
JP4730405B2 (ja) | 2008-07-11 | 2011-07-20 | トヨタ自動車株式会社 | リチウムイオン電池の正電極板に用いる電池用電極箔、リチウムイオン電池用の正電極板、リチウムイオン電池、車両、電池搭載機器、リチウムイオン電池の正電極板に用いる電池用電極箔の製造方法、及び、リチウムイオン電池用の正電極板の製造方法 |
JP5608990B2 (ja) | 2009-03-12 | 2014-10-22 | トヨタ自動車株式会社 | 集電箔、電池、車両、電池使用機器及び集電箔の製造方法 |
JP5353423B2 (ja) | 2009-05-08 | 2013-11-27 | トヨタ自動車株式会社 | 電池用電極箔、正電極板、電池、車両、電池搭載機器、及び、電池用電極箔の製造方法 |
-
2010
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Patent Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2008160053A (ja) * | 2006-11-27 | 2008-07-10 | Denso Corp | 集電体、電極および蓄電装置 |
JP2008300302A (ja) * | 2007-06-04 | 2008-12-11 | Panasonic Corp | 非水電解質二次電池及び非水電解質二次電池用正極の製造方法 |
JP2009259634A (ja) * | 2008-04-17 | 2009-11-05 | Toyota Motor Corp | 電池用電極箔、正電極板、電池、車両、電池搭載機器、電池用電極箔の製造方法、及び、正電極板の製造方法 |
JP2009283232A (ja) * | 2008-05-21 | 2009-12-03 | Toyo Ink Mfg Co Ltd | 電池用組成物の製造方法 |
JP2010086866A (ja) * | 2008-10-01 | 2010-04-15 | Toyota Motor Corp | 電極シートおよびその製造方法 |
JP2010218971A (ja) * | 2009-03-18 | 2010-09-30 | Toyota Motor Corp | 非水電解液二次電池用集電体の製造方法及び集電体 |
JP2010257574A (ja) * | 2009-04-21 | 2010-11-11 | Toyota Motor Corp | 電池用正極集電体及びその製造方法 |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US9853323B2 (en) | 2013-10-31 | 2017-12-26 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Positive electrode for lithium-ion secondary battery, and lithium-ion secondary battery |
KR102625236B1 (ko) * | 2021-07-30 | 2024-01-15 | (주)에이프로 | 나노 입자를 구비한 리튬 이온 전지용 양극재 구조와 그의 제조방법 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
US20130122359A1 (en) | 2013-05-16 |
WO2011083585A1 (ja) | 2011-07-14 |
CN102714300B (zh) | 2015-10-21 |
CN102714300A (zh) | 2012-10-03 |
JPWO2011083585A1 (ja) | 2013-05-13 |
US9105931B2 (en) | 2015-08-11 |
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