JP6263968B2 - 集電体の製造方法 - Google Patents
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Description
前記表面加工工程後の前記集電体基材の表面にコート材を塗布し、前記コート材を原料とするコート層を形成するコート工程と、を備え、
前記コート材は、水系溶媒と、前記水系溶媒に分散および/または溶解された導電性粒子と、を含み、
前記集電体基材における前記表面の最大高さ粗さをRz(μm)、前記集電体基材の厚さをt(μm)、前記表面加工工程で前記集電体基材の前記表面に塗布した前記コート材の厚さをZc(μm)、前記コート材の固形分率をNV(%)、および、前記導電性粒子の凝集粒径をXp(nm)としたときに、
前記Rzと前記tとの関係は、Rz<(t/2)を満たし、
前記Zc、前記NVおよび前記Rzの関係は、Zc×NV≦100Rzを満たし、かつ、
前記Xp、前記Zcおよび前記NVの関係は、Xp≦Zc×NVを満たす方法である。
本発明の集電体は、集電体基材と、コート層とを備える。
本発明の集電体の製造方法は、表面加工工程とコート工程とを備える。以下、本発明の集電体の製造方法を説明する。
表面加工工程は、上記した集電体基材の表面に凹凸を形成する工程である。凹凸は如何なる形状であっても良いし、また、如何なる大きさ、深さ、間隔であっても良い。但し、後述するように、集電体基材表面の表面粗さRz(μm)は、集電体基材の厚さt(μm)、後述するコート工程で集電体基材の表面に塗布したコート材の厚さZc(μm)、当該コート材の固形分率NV(%)、および、導電性粒子の凝集粒径Xp(nm)との関係、つまり、後述する関係式(1)〜(3)を満たすように、一定の範囲内に定められる。以下、必要に応じて、集電体基材における表面の最大高さ粗さを、単に、集電体基材の表面粗さと略する。また、表面加工工程で集電体基材の表面に塗布したコート材の厚さを、単に、コート材の塗布厚さと略する。
コート工程においては、上記した表面加工工程後の集電体基材の表面に、コート材を塗布する。そして、当該コート材を原料とするコート層を形成する。
Zc×NV≦100Rz…関係式(2)
Xp≦Zc×NV…関係式(3)
本発明の電極において、集電体上には、活物質層が設けられる。活物質層は、蓄電装置における電荷担体を吸蔵および放出可能な活物質を含む。例えば蓄電装置が非水電解質二次電池等の二次電池であれば、活物質は正極活物質または負極活物質である。活物質層は、活物質を含むとともに、必要に応じてバインダ、導電助材等の添加剤を含む。以下、本発明の電極を負極と正極とに分けて説明する。
正極は、上述したように、集電体と集電体上に設けられている正極活物質層とを含む。正極活物質層は、上述したように、正極活物質を含むとともに、バインダや導電助剤等の添加剤を含み得る。
負極は、集電体本体と、集電体本体の表面に結着させた負極活物質層を有する。負極活物質層は、負極活物質、バインダを含み、必要に応じて導電助剤を含む。集電体本体、バインダ、導電助剤は正極用集電体及び正極で説明したものと同様である。
電解液は、有機溶媒に支持電解質(支持塩)を溶解させたものを用いれば良く、特に限定されない。本発明の蓄電装置における電解液は、蓄電装置、正極活物質および負極活物質等の種類に応じて適宜選択可能である。例えば蓄電装置がリチウムイオン二次電池の場合には、有機溶媒として、環状エステル類、鎖状エステル類、エーテル類が使用できる。環状エステル類として、例えばエチレンカーボネート、プロピレンカーボネート、ブチレンカーボネート、ガンマブチロラクトン、ビニレンカーボネート、2−メチル−ガンマブチロラクトン、アセチル−ガンマブチロラクトン、ガンマバレロラクトン等が使用できる。鎖状エステル類として、例えばジメチルカーボネート、ジエチルカーボネート、ジブチルカーボネート、ジプロピルカーボネート、メチルエチルカーボネート、プロピオン酸アルキルエステル、マロン酸ジアルキルエステル、酢酸アルキルエステル等が使用できる。エーテル類として、例えばテトラヒドロフラン、2−メチルテトラヒドロフラン、1,4−ジオキサン、1,2−ジメトキシエタン、1,2−ジエトキシエタン、1,2−ジブトキシエタン等が使用できる。また、支持電解質としては、有機溶媒に可溶なリチウム金属塩を用いるのが良く、例えば、LiPF6、LiBF4、LIASF6、LiI、LiClO4、LiCF3SO3からなる群から選ばれる少なくとも一種を用いるのが好適である。支持電解質は、有機溶媒に0.5mol/l〜1.7mol/l程度の濃度で溶解させるのが好ましい。
以下に、試験例及び参考試験例を示し、本発明を具体的に説明する。なお、本発明は、これらの試験例等によって限定されるものではない。以下において、特に断らない限り、「部」とは質量部を意味し、「%」とは質量%を意味する。
試験1の集電体の製造方法は、集電体基材としてアルミニウム箔を用い、導電性粒子として酸化スズ(SnO2)を用いたものである。以下、試験1の集電体の製造方法を詳説する。
厚さ20μmのアルミニウム箔からなる集電体基材を準備し、この集電体基材を#15,000の研磨紙で研磨することで、集電体基材の一表面に凹凸を形成した。このときの集電体基材の表面粗さRzは0.3μmであった。なお、上述したように集電体基材の厚さtは20μmであった。
上記した表面加工工程で凹凸が形成された集電体基材の表面に、コート材を塗布した。コート材は、5質量部の酸化スズ粉末と、0.5質量部のバインダとを、94.5質量部のイオン交換水に投入し略均一になるように混合したものである。酸化スズ粉末、すなわち導電性粒子の凝集粒径Xpは100nmであった。また、バインダとしてはポリアクリル酸を用いた。
Zc×NV≦100Rz…関係式(2)
Xp≦Zc×NV…関係式(3)
試験2の集電体の製造方法は、集電体基材の表面粗さRzが1.0μmとなるように表面加工工程において集電体基材に凹凸を形成したこと以外は、試験1の集電体の製造方法と同じ方法であった。具体的には、#1,500の研磨紙で研磨した。試験2の集電体は、集電体基材の表面粗さRzが1.0μmであったこと以外は、試験1の集電体と同じものであった。
試験3の集電体の製造方法は、集電体基材の表面粗さRzが2.0μmとなるように表面加工工程において集電体基材に凹凸を形成したこと以外は、試験1の集電体の製造方法と同じ方法であった。具体的には、#800の研磨紙で研磨した。試験3の集電体は、集電体基材の表面粗さRzが2.0μmであったこと以外は、試験1の集電体と同じものであった。
試験4の集電体の製造方法は、集電体基材の表面粗さRzが5.0μmとなるように表面加工工程において集電体基材に凹凸を形成したこと以外は、試験1の集電体の製造方法と同じ方法であった。具体的には、#240の研磨紙で研磨した。試験4の集電体は、集電体基材の表面粗さRzが5.0μmであったこと以外は、試験1の集電体と同じものであった。
試験5の集電体の製造方法は、集電体基材の表面粗さRzが10.0μmとなるように表面加工工程において集電体基材に凹凸を形成したこと以外は、試験1の集電体の製造方法と同じ方法であった。具体的には、#60の研磨紙で研磨した。試験5の集電体は、集電体基材の表面粗さRzが10.0μmであったこと以外は、試験1の集電体と同じものであった。なお、試験5の製造法においては、集電体基材の表面に対するコート材の接触角は23.3度であり、集電体基材の表面とコート材との濡れ性の評価は○であった。
試験6の集電体の製造方法は、集電体基材の表面粗さRzが0.01μmとなるように、表面加工工程においてプラズマエッチングにより集電体基材の凹凸を低減したこと以外は、試験1の集電体の製造方法と同じ方法であった。試験6の集電体は、集電体基材の表面粗さRzが0.01μmであったこと以外は、試験1の集電体と同じものであった。
試験7の集電体の製造方法は、集電体基材の表面粗さRzが0.1μmとなるように、表面加工工程においてプラズマエッチングにより集電体基材の凹凸を低減したこと以外は、試験1の集電体の製造方法と同じ方法であった。試験7の集電体は、集電体基材の表面粗さRzが0.1μmであったこと以外は、試験1の集電体と同じものであった。
試験8の集電体の製造方法は、集電体基材の表面粗さRzが0.2μmとなるように、表面加工工程においてプラズマエッチングにより集電体基材の凹凸を低減したこと以外は、試験1の集電体の製造方法と同じ方法である。試験8の集電体は、集電体基材の表面粗さRzが0.2μmであったこと以外は、試験1の集電体と同じものである。
Claims (7)
- 金属製の集電体基材の表面に凹凸を形成する表面加工工程と、
前記表面加工工程後の前記集電体基材の表面にコート材を塗布し、前記コート材を原料とするコート層を形成するコート工程と、を備え、
前記コート材は、水系溶媒と、前記水系溶媒に分散および/または溶解された導電性粒子と、を含み、
前記集電体基材における前記表面の最大高さ粗さをRz(μm)、前記集電体基材の厚さをt(μm)、前記コート工程で前記集電体基材の前記表面に塗布した前記コート材の厚さをZc(μm)、前記コート材の固形分率をNV(%)、および、前記導電性粒子の凝集粒径をXp(μm)としたときに、
前記Rzと前記tとの関係は、Rz<(t/2)を満たし、
前記Zc、前記NVおよび前記Rzの関係は、Zc×NV≦100Rzを満たし、かつ、
前記Xp、前記Zcおよび前記NVの関係は、Xp≦Zc×(NV/100)を満たし、
前記集電体基材における前記表面の最大高さ粗さRzは、0.3μm以上5.0μm以下である集電体の製造方法。 - 前記集電体基材はアルミニウム箔からなる請求項1に記載の集電体の製造方法。
- 前記集電体基材の厚さtは、5μm以上100μm以下である請求項1または請求項2に記載の集電体の製造方法。
- 前記コート工程で前記集電体基材の前記表面に塗布した前記コート材の厚さZcは、1μm以上20μm以下である請求項1〜請求項3の何れか一項に記載の集電体の製造方法。
- 前記コート材の固形分率NVは、3%以上50%以下である請求項1〜請求項4の何れか一項に記載の集電体の製造方法。
- 前記導電性粒子の凝集粒径Xpは、0.01μm以上1μm以下である請求項1〜請求項5の何れか一項に記載の集電体の製造方法。
- 前記表面加工工程において、前記集電体基材の表面に、溝状をなし互いに交叉する方向に延びる複数の凹部を形成する請求項1〜請求項6の何れか一項に記載の集電体の製造方法。
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