JP5555126B2 - 銅合金箔、及びそれを用いたリチウムイオン二次電池用電極、並びに銅合金箔の製造方法 - Google Patents
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Description
この実施の形態における銅合金箔は、Cu(銅)を母相として、Cr(クロム)を含有し、残部が不可避的不純物からなる構成を基本組成成分としている。Cuとしては、無酸素銅を用いることが好適である。
図1を参照すると、図1には、この実施の形態に係る銅合金箔を製造するための典型的な製造工程が示されている。この銅合金箔を製造する工程は、溶製工程、熱間圧延工程、第1の冷間圧延工程、溶体化処理工程、第2の冷間圧延工程、及び時効処理工程の一連の工程(ステップ10〜60、以下、ステップを「S」と称する。)からなる。これらの工程で順番に処理を行うことで初期の目的とする銅合金箔が効果的に得られる。
この溶製工程においては、Cuと、Cuに添加される所定量のCrとを溶解炉を用いて溶製し、銅合金素材となるインゴットを製造する(図1のS10)。溶製工程では、0.01重量%以上0.5重量%以下のCrを含有する銅合金素材を鋳造する。Cuとしては、無酸素銅を用いることができる。
この熱間圧延工程においては、インゴットを900℃程度の温度で熱間圧延を施して板材を形成する(図1のS20)。
この第1の冷間圧延工程においては、熱間圧延後の板材に冷間圧延を施す(図1のS30)。この冷間圧延では、所定の厚みとなるように冷間圧延の加工度を調整する。
この溶体化処理工程においては、冷間圧延後の板材に溶体化処理を施す(図1のS40)。溶体化処理とは、板材中のCrをCu母相中に固溶させる機能である。最終工程となる時効処理工程において生成されるCrを含有する析出物の銅合金中における分布状態をより均一にすることができるとともに、Crを含有する析出物を微細な状態に保つことができる。
この第2の冷間圧延工程においては、溶体化処理後の板材に90%以上の加工度の冷間圧延を施す(図1のS50)。この冷間圧延では、例えばリチウムイオン二次電池用の集電体として要求される厚みの箔材を形成する。箔材の厚さとしては、20μm以下であることが好適であるが、所定の厚みとなるように冷間圧延の加工度を調整することで、箔厚が20μmを超えても同等の特性を得ることができる。
最終工程となる時効処理工程においては、冷間圧延を施された銅合金箔材に350℃以上550℃未満の温度と所定の時間で、時効処理を施す(図1のS60)。時効温度が350℃未満の温度では延性の向上が得られず、550℃以上の温度では強度の低下を招くので好ましくない。この時効析出によって、銅合金箔材の剥離を抑えることを目的として、Crを含有する析出物が微細な状態で箔材に均一に分布される。銅合金箔材の表面に分布されたCrを含有する析出物の密着性が高いので、剥離を防止することができるようになり、樹脂バインダとの密着性を向上させることができる。
無酸素銅を母材にして、下記の表1に示す合金成分の銅合金を溶製し、インゴットに鋳造した。実施例1〜3、及び比較例1、2の銅合金箔は、インゴットに熱間圧延加工を施した板材を工程Aにより製造し、比較例3の銅合金箔は工程Bにより製造した。
表1から明らかなように、実施例1〜3は、銅合金箔の組成と製造工程の要件を満たすものである。実施例1〜3では、初期の目的とする30nm以下の平均粒径を有するCr析出物が銅合金箔の表面に均一に分布しており、銅合金箔とPVDF層との密着性を向上させることができるということが分かった。
比較例1の銅合金箔の組成は、Crを含有していない。比較例1では、実施例1〜3と同様に、20μm以下の箔厚が得られる。しかしながら、銅合金箔の表面にはCr析出物が存在しないので、銅合金箔とPVDF層との密着性が悪かった。
比較例2の銅合金箔の組成は、許容規定範囲外のCrを含有している。比較例2では、実施例1〜3と同様に、20μm以下の箔厚が得られる。しかしながら、許容規定範囲外のCrを含有しているので、Cr析出物の平均粒径が初期の目的とする許容規定範囲から大幅に超えてしまい、銅合金箔とPVDF層との密着性が悪かった。
比較例3の銅合金箔の組成は、許容規定範囲内のCrを含有している。しかしながら、初期の目的とする製造条件を満たしていない。比較例3では、銅合金箔の表面にCr析出物の存在が確認されず、銅合金箔とPVDF層との密着性が悪かった。
Claims (4)
- 0.01重量%以上0.5重量%以下のCrを含有し、残部がCu及び不可避的な不純物からなり、箔材の表面に前記Crを含有する析出物が存在し、当該Cr含有析出物の平均粒径が30nm以下であることを特徴とする銅合金箔。
- 前記箔材の厚さが20μm以下であることを特徴とする請求項1記載の銅合金箔。
- 上記請求項1または2に記載の銅合金箔をリチウムイオン二次電池集電体として用いたことを特徴とするリチウムイオン二次電池用電極。
- Cu、及びCuに添加される0.01重量%以上0.5重量%以下のCrを溶解して銅合金素材を鋳造する溶製工程と、
前記銅合金素材に熱間圧延を施して板材を形成する熱間圧延工程と、
前記熱間圧延を施された前記板材に冷間圧延を施す第1の冷間圧延工程と、
前記冷間圧延を施された前記板材に溶体化処理を施す溶体化処理工程と、
前記溶体化処理を施された前記板材に冷間圧延を施して箔材を形成する、90%以上の加工度の第2の冷間圧延工程と、
前記第2の冷間圧延を施された箔材に時効処理を350℃以上550℃未満の温度で施す時効処理工程とを備え、
前記時効処理を施された箔材の表面に前記Crを含有する析出物を析出させると共に、当該Cr含有析出物の平均粒径が30nm以下であることを特徴とする銅合金箔の製造方法。
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