JP6440780B2 - Metal foil electrode and electrochemical cell - Google Patents
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Description
本発明は金属箔電極に関し、特に、これに限定はされないがリチウム箔電極に関する。 The present invention relates to a metal foil electrode, and in particular, but not limited to, a lithium foil electrode.
たとえば金属リチウム等の金属箔は、一次電気化学電池および二次電気化学電池の両方
に用いられてきた。たとえばリチウム硫黄電池においては、金属リチウム箔が電池の陰極
として用いられる。
For example, metal foils such as metallic lithium have been used in both primary and secondary electrochemical cells. For example, in a lithium sulfur battery, a metal lithium foil is used as the battery cathode.
たとえばリチウム硫黄電池の比エネルギーを改善するためには、その全体の質量を低減
することが望ましい。理論的には、これは電極の厚みを低減することによって達成される
。それは、充電と放電の間の電気化学反応は電極の表面のみで起こるからである。しかし
薄いリチウム箔は極めて柔軟で、容易に曲がるか、または裂けるか、あるいはその両方で
ある。使用のためにそのような箔を切断すると、箔はまた、切断処理に用いる刃に貼り付
く傾向がある。その結果として、薄いリチウム箔は取扱いおよび製造が極めて困難である
。実際に、市販のリチウム箔の典型的な厚みは１００μｍ以上である。
For example, in order to improve the specific energy of a lithium-sulfur battery, it is desirable to reduce its overall mass. Theoretically, this is achieved by reducing the thickness of the electrode. This is because the electrochemical reaction between charging and discharging occurs only on the electrode surface. However, the thin lithium foil is very flexible and can easily bend and / or tear. When such a foil is cut for use, the foil also tends to stick to the blade used in the cutting process. As a result, thin lithium foils are extremely difficult to handle and manufacture. In fact, the typical thickness of commercially available lithium foil is 100 μm or more.
米国特許第３７２１１１３号により、金属リチウムを固体ポリマー組成物の平滑な表面
の間で圧縮しながら冷間圧延することによって、厚み４００μｍ未満の薄い連続リチウム
ストリップを圧延するためのプロセスが提供されることが知られている。厚みは約４０μ
ｍまでに薄くできると述べられているが、これは実証されていない。固体ポリマー組成物
は一対のローラーの表面の形態であってもよく、リチウムのストリップを挟む一対のポリ
マーシートであってもよい。しかし、冷間圧延の後でポリマーシートはリチウム箔から剥
離され、その後の取扱いを改善するための支持体としての作用は意図されていないことを
認識することが重要である。したがって、この文献に開示された金属リチウム箔は薄いも
のであり得るとしても、これらはいったん製造されると取扱いが困難である。
US Pat. No. 3,721,113 provides a process for rolling thin continuous lithium strips less than 400 μm thick by cold rolling metal lithium while compressing between smooth surfaces of a solid polymer composition It has been known. Thickness is about 40μ
Although it is stated that it can be thinned to m, this has not been demonstrated. The solid polymer composition may be in the form of a pair of roller surfaces or a pair of polymer sheets sandwiching a lithium strip. However, it is important to recognize that after cold rolling, the polymer sheet is peeled from the lithium foil and is not intended to act as a support to improve subsequent handling. Thus, even though the metallic lithium foils disclosed in this document can be thin, they are difficult to handle once manufactured.
米国特許出願公開第２００９／０２４６６２６号には、リチウムイオンの源として金属
リチウム箔を用いるリチウムイオン電池が記載されている。特に米国特許出願公開第２０
０９／０２４６６２６号には炭素から形成された陽極および陰極を含むリチウムイオン電
池が記載されている。電池を初期化するため、陰極は最初に金属リチウム箔からのリチウ
ムイオンでドープされる。具体的には、金属リチウム箔は電解質の存在下に陰極と電気的
に接触させられる。暫くすると金属リチウム箔は完全に溶解してリチウムイオンを生成し
、これが陰極にインターカレートまたはドープされる。したがって、いったん溶解すれば
金属箔は電池の充電および放電の化学には寄与しない。
US Patent Application Publication No. 2009/0246626 describes a lithium ion battery that uses a metallic lithium foil as the source of lithium ions. In particular, US Patent Application Publication No. 20
09/0246626 describes a lithium ion battery including an anode and a cathode formed from carbon. To initialize the battery, the cathode is first doped with lithium ions from a metallic lithium foil. Specifically, the metal lithium foil is brought into electrical contact with the cathode in the presence of an electrolyte. After a while, the metallic lithium foil is completely dissolved to produce lithium ions, which are intercalated or doped on the cathode. Thus, once dissolved, the metal foil does not contribute to battery charge and discharge chemistry.
米国特許出願公開第２００９／０２４６６２６号は薄いリチウム箔の取扱いに固有の困
難さを認識しており、リチウム箔に接着または圧接された紙または樹脂不織布から形成さ
れた支持部材を一方または両方の側に有する金属リチウム箔を提案している。しかしこの
文献はリチウム箔の厚みを低減することには触れていない。その代り、この文献は、厚み
は限定的なものではなく、電池にドープされるリチウムイオンの量および金属リチウム箔
の面積によって決まると述べている。積み重ねられた一連の電極にインターカレートまた
はドープするためにリチウム箔の単一のシートが用いられるので、５０〜３００ミクロン
の厚みが好ましいとされている。支持部材の厚みは好ましくは２０〜１００ミクロンであ
るとされているが、この文献は接合された構造体の厚みについては何ら開示していない。
実際上、圧接が述べられているが、これは必ずしもしっかりした固定をもたらさず、その
後の切断および取扱いの間に箔と支持部材との位置合わせを誤らないことを保証するのに
充分であるにすぎない。コンポジット構造体を用いることによって何らかの厚みの低減が
達成できるという示唆はない。実際、支持体の付加によって、得られるコンポジットの厚
みが増大することが予想されよう。
U.S. Patent Application Publication No. 2009/0246626 recognizes the inherent difficulties in handling thin lithium foils and supports one or both sides of a support member formed from a paper or resin nonwoven fabric bonded or pressed against the lithium foil. Has proposed a metallic lithium foil. However, this document does not mention reducing the thickness of the lithium foil. Instead, this document states that the thickness is not limiting and depends on the amount of lithium ions doped into the battery and the area of the metallic lithium foil. A thickness of 50 to 300 microns is preferred because a single sheet of lithium foil is used to intercalate or dope the stacked series of electrodes. Although the thickness of the support member is preferably 20-100 microns, this document does not disclose any thickness of the bonded structure.
In practice, pressure welding is mentioned, but this does not necessarily result in a secure fixation and is sufficient to ensure that the foil and support member are not misaligned during subsequent cutting and handling. Only. There is no suggestion that any reduction in thickness can be achieved by using a composite structure. In fact, the addition of a support would be expected to increase the thickness of the resulting composite.
欧州特許出願公開第１８６５５２０号には、金属リチウムのシートをステンレススチー
ルの網に接着することによって形成されたリチウム電極が記載されている。この先行技術
文献では、金属リチウムのシートを電流コレクタのいずれかの側に適用する可能性につい
て述べられている。しかし、欧州特許出願公開第１８６５５２０号は、コンポジットを圧
延またはその他の加圧および延伸することによってその全体の厚みを実質的に低減させる
ステップについては述べていない。実際、実施例には金属リチウムの単一のシートをステ
ンレススチール網に接着することによって形成された厚み１４８μｍの電極が記載されて
いる。欧州特許出願公開第１８６５５２０号に述べられているリチウム電極は電気化学電
池の作用陰極としてではなく、リチウムイオンを可逆的にインターカレートするための、
たとえばグラファイトから形成された陰極のためのリチウムイオン源として使用されてい
るにすぎないことにも注目されたい。さらに、ステンレススチール網は電流コレクタとし
て用いられているので、これは必然的に導電性である。したがって、電解質に曝されると
、これは樹枝状結晶形成の中心になり得る。これは一般には望ましくない。
EP 1865520 describes a lithium electrode formed by bonding a sheet of metallic lithium to a stainless steel mesh. This prior art document describes the possibility of applying a sheet of metallic lithium to either side of the current collector. However, EP 1865520 does not mention the step of substantially reducing its overall thickness by rolling or other pressing and stretching of the composite. In fact, the example describes a 148 μm thick electrode formed by bonding a single sheet of metallic lithium to a stainless steel mesh. The lithium electrode described in EP 1865520 is not as a working cathode for electrochemical cells, but for reversibly intercalating lithium ions.
It should also be noted that it is only used as a lithium ion source, for example for a cathode formed from graphite. In addition, since stainless steel mesh is used as a current collector, it is necessarily conductive. Thus, when exposed to an electrolyte, this can be the center of dendrite formation. This is generally undesirable.
米国特許出願公開第２００４／００７２０６６号には、たとえば蒸着によって金属リチ
ウム層を多孔性ポリマーフィルム上に堆積させることによって形成されたリチウム電極が
記載されている。多孔性ポリマーフィルムはリチウム電極の電解質に面する表面上に、お
よびそれと一体化して存在している。リチウムイオン導電性を有するが電解質には非浸透
性の保護コーティング層を、多孔性ポリマーフィルムと金属リチウム層との間に設けても
よい。米国特許出願公開第２００４／００７２０６６号の目的は、金属リチウム電極の表
面の上に層を設けることである。
US Patent Application Publication No. 2004/0072066 describes a lithium electrode formed by depositing a metallic lithium layer on a porous polymer film, for example, by vapor deposition. The porous polymer film is present on and integral with the electrolyte facing surface of the lithium electrode. A protective coating layer having lithium ion conductivity but impermeable to the electrolyte may be provided between the porous polymer film and the metallic lithium layer. The purpose of US 2004/0072066 is to provide a layer on the surface of a metallic lithium electrode.
上記に鑑みて、本発明の目的の１つは電気化学電池の比エネルギーを改善することであ
る。
In view of the above, one of the objects of the present invention is to improve the specific energy of electrochemical cells.
金属箔電極の厚みを低減することも、本発明の目的の１つである。 Reducing the thickness of the metal foil electrode is one of the objects of the present invention.
第１の態様によれば、本発明は金属箔電極を提供し、該金属箔電極は、
ｉ）多孔性基材から形成された補強層と、
ｉｉ）リチウムおよび／またはナトリウムを含む金属箔の第１の層および第２の層とを
含み、
前記補強層は、前記第１の金属箔層と前記第２の金属箔層との間に設けられ、かつ共に
圧接されて、１００ミクロン以下（たとえば１００ミクロン未満）の厚みを有するコンポ
ジット構造体を形成している。
According to a first aspect, the present invention provides a metal foil electrode, the metal foil electrode comprising:
i) a reinforcing layer formed from a porous substrate;
ii) comprising a first layer and a second layer of a metal foil comprising lithium and / or sodium;
The reinforcing layer is provided between the first metal foil layer and the second metal foil layer and is pressed together to form a composite structure having a thickness of 100 microns or less (for example, less than 100 microns). Forming.
好ましくは、前記多孔性基材は金属を含まない。好ましくは、前記多孔性基材は非導電
性材料から形成されている。前記多孔性基材は、繊維性非導電性材料等の繊維性材料から
形成され得る。好ましい実施形態においては、前記繊維性材料はポリマー繊維から形成さ
れた材料である。
Preferably, the porous substrate does not contain a metal. Preferably, the porous substrate is formed from a non-conductive material. The porous substrate may be formed from a fibrous material such as a fibrous non-conductive material. In a preferred embodiment, the fibrous material is a material formed from polymer fibers.
好ましくは、前記金属箔電極の前記コンポジット構造体は６０ミクロン以下、より好ま
しくは５０ミクロン以下の厚みを有する。
Preferably, the composite structure of the metal foil electrode has a thickness of 60 microns or less, more preferably 50 microns or less.
好ましくは、前記金属箔は、金属リチウム、または金属ナトリウム、または金属リチウ
ムもしくは金属ナトリウムを含む合金から形成される。金属リチウムまたはリチウム合金
が好ましい。好適なリチウム合金の例としては、リチウム−スズ合金、リチウム−アルミ
ニウム合金、リチウム−マグネシウム合金、リチウム−銀合金、リチウム−鉛合金、リチ
ウム−マンガン合金および／またはリチウム−カドミウム合金が挙げられる。
Preferably, the metal foil is formed from metal lithium, metal sodium, or an alloy containing metal lithium or metal sodium. Metallic lithium or lithium alloy is preferred. Examples of suitable lithium alloys include lithium-tin alloys, lithium-aluminum alloys, lithium-magnesium alloys, lithium-silver alloys, lithium-lead alloys, lithium-manganese alloys and / or lithium-cadmium alloys.
前記電極は接続端子を含み得る。前記電極は実質的に、コンポジット構造体と、任意選
択的に接続端子とから構成され得る。
The electrode may include a connection terminal. The electrode may be substantially composed of a composite structure and optionally a connection terminal.
第２の態様によれば、本発明は金属箔電極を形成する方法を提供し、該方法は、
多孔性基材から形成された補強層を準備するステップと、
リチウムおよび／またはナトリウムを含む金属箔の第１の層および第２の層とを準備す
るステップと、
前記金属箔の第１の層と第２の層との間に、前記補強層を設けるステップと、
圧力を印加して、前記の各層を共に接合してコンポジット構造体を形成するステップと
を含み、
前記コンポジット構造体の厚みは、前記補強層、前記金属箔の第１の層、および前記金
属箔の第２の層の初期厚みの合計よりも少なくとも２５％少ない。
According to a second aspect, the present invention provides a method of forming a metal foil electrode, the method comprising:
Providing a reinforcing layer formed from a porous substrate;
Providing a first layer and a second layer of a metal foil comprising lithium and / or sodium;
Providing the reinforcing layer between the first layer and the second layer of the metal foil;
Applying pressure to join the layers together to form a composite structure;
The thickness of the composite structure is at least 25% less than the sum of the initial thicknesses of the reinforcing layer, the first layer of the metal foil, and the second layer of the metal foil.
前記コンポジット構造体の厚みは、好ましくは前記補強層、前記金属箔の第１の層、お
よび前記金属箔の第２の層の初期厚みの合計よりも少なくとも５０％少ない。
The thickness of the composite structure is preferably at least 50% less than the total initial thickness of the reinforcing layer, the first layer of the metal foil, and the second layer of the metal foil.
１つの実施形態においては、前記コンポジット構造体の厚みは、前記金属箔の第１の層
、および、前記金属箔の第２の層の初期厚みの合計よりも少ない。別の実施形態において
は、前記コンポジット構造体の厚みは、前記金属箔の第１の層、または、前記金属箔の第
２の層の初期厚みよりも少ない。
In one embodiment, the thickness of the composite structure is less than the sum of the initial thicknesses of the first layer of the metal foil and the second layer of the metal foil. In another embodiment, the thickness of the composite structure is less than the initial thickness of the first layer of the metal foil or the second layer of the metal foil.
いったん接合すれば、前記コンポジット構造体は金属箔電極として使用するために切断
され得る。
Once joined, the composite structure can be cut for use as a metal foil electrode.
上述のように、金属箔電極は圧接によって形成され得る。「圧接」という用語は、接合
が、たとえば接着剤を使用せずに圧力のみによって形成される（即ち、接着剤の非存在下
に接合される）、接合要素間の直接接合であることを意味する。好適な圧力の範囲は１０
０Ｎ〜４０００ｋＮ、好ましくは１ｋＮ〜１０００ｋＮ、より好ましくは１０ｋＮ〜１０
０ｋＮである。圧接によって形成されたコンポジットは一般に、たとえば接着層がないこ
とによって、他の接合手法によって形成されたものと区別される。
As described above, the metal foil electrode can be formed by pressure welding. The term “pressure welding” means that the bond is a direct bond between the bonding elements, which is formed by pressure alone (ie, bonded in the absence of adhesive), for example, without the use of an adhesive. To do. The preferred pressure range is 10
0 N to 4000 kN, preferably 1 kN to 1000 kN, more preferably 10 kN to 10
0 kN. Composites formed by pressure welding are generally distinguished from those formed by other joining techniques, for example by the absence of an adhesive layer.
本発明の１つの実施形態においては、補強層と第１および第２の金属箔層とを一緒に接
合し、圧縮してコンポジット構造体を形成するために、圧力が印加される。ここでコンポ
ジット構造体の厚みは、補強層、金属箔の第１の層、および金属箔の第２の層の初期厚み
の合計未満である。したがって、圧接ステップは層を一緒に接合するのみでなく、構造体
全体の厚みを低減させる（好ましくは実質的に低減させる）。補強層は、接合ステップの
間に構造体の構造的一体性を維持することを助ける。また補強層は、構造体全体に強度を
付加することによって、いったん形成されたコンポジットの取扱い性を改善する。したが
って、得られる金属箔電極は比較的容易に取り扱うのに充分な剛性を有しており、箔が折
り畳まれ、もしくはそれ自体の上にカールし、破れ、または裂けるリスクが低減される。
In one embodiment of the present invention, pressure is applied to join the reinforcing layer and the first and second metal foil layers together and compress to form a composite structure. Here, the thickness of the composite structure is less than the sum of the initial thicknesses of the reinforcing layer, the first layer of the metal foil, and the second layer of the metal foil. Thus, the pressure welding step not only bonds the layers together, but also reduces (preferably substantially reduces) the overall thickness of the structure. The reinforcing layer helps maintain the structural integrity of the structure during the joining step. In addition, the reinforcing layer improves the handleability of the composite once formed by adding strength to the entire structure. The resulting metal foil electrode is therefore sufficiently rigid to be handled relatively easily, reducing the risk of the foil being folded or curled on itself, torn or torn.
好ましくは、圧接ステップによって多孔性基材の孔の中に金属が流れ込み、それにより
補強層の孔を通して金属−金属接触が生じる。この金属−金属接触によって、補強基材を
横切る、したがってコンポジット構造体を横切る、接合の性質が改善される。
Preferably, the pressure step causes the metal to flow into the pores of the porous substrate, thereby creating a metal-metal contact through the pores of the reinforcing layer. This metal-to-metal contact improves the bonding properties across the reinforcing substrate and thus across the composite structure.
圧接ステップは単純な加圧によって、または好ましくはカレンダー加工によって達成さ
れ得る。好ましい実施形態においては、上記した層はローラーの間で共に１回または数回
、たとえば２〜１０回、好ましくは３〜６回、より好ましくは４〜５回、加圧される。有
利には、補強層における目打ちによって補強層が金属箔層とともに引き延ばされることが
可能になり、それとともにこれらが圧縮され、薄くなる。それぞれの金属箔層が圧縮され
、薄くなるとともに、どちらかと言えばパン生地がローラーにかけられたときのように、
その表面積が増大することが認識されよう。補強層ならびに第１および第２の金属箔層は
、好ましくは単一のステップで一緒にカレンダー加工され、コンポジット構造体が形成さ
れる。得られるコンポジット構造体は、次いで所望によりさらに１回または数回カレンダ
ー加工されてもよい。
The pressing step can be achieved by simple pressing or preferably by calendering. In a preferred embodiment, the above-mentioned layers are pressed together between the rollers once or several times, for example 2 to 10 times, preferably 3 to 6 times, more preferably 4 to 5 times. Advantageously, perforations in the reinforcing layer allow the reinforcing layer to be stretched together with the metal foil layer, with which they are compressed and thinned. Each metal foil layer is compressed and thinned, as if bread dough was laid on a roller,
It will be appreciated that the surface area increases. The reinforcing layer and the first and second metal foil layers are preferably calendered together in a single step to form a composite structure. The resulting composite structure may then be calendered one more time or several times as desired.
カレンダー加工ステップが用いられる場合には、ローラーとしては典型的にはリチウム
またはナトリウムとの接着性が低いものが選択される。ローラーはガラス、セラミック、
花崗岩、玄武岩、碧玉またはその他の鉱物から作られ得る。ロールに印加される圧力はそ
の直径に依存することになる。
When a calendering step is used, a roller is typically selected that has low adhesion to lithium or sodium. Roller is glass, ceramic,
It can be made from granite, basalt, jasper or other minerals. The pressure applied to the roll will depend on its diameter.
ローラーをライニングしてコンポジットのローラーへの貼り付きを防ぐために、ポリプ
ロピレン等の材料のシートが用いられ得る。
A sheet of material such as polypropylene can be used to line the roller and prevent sticking of the composite to the roller.
圧接ステップは、室温、または、たとえば１８０℃までの高温で行なわれ得る。好適な
温度は２０〜１６０℃、好ましくは６０〜１２０℃の範囲である。金属箔を加熱すれば、
これは軟化し、圧接ステップの間により容易に流動することができる。これにより金属が
補強層／補強基材の孔により容易に流れ込むことができ、補強層／補強基材を横切る金属
−金属の接触が可能になり、コンポジット構造体を横切る接合が強化される。圧接ステッ
プは金属箔の融点よりも好ましくは５０℃未満低い温度で、好ましくは３０℃未満低い温
度で、たとえば２０℃未満低い温度で行なわれる。金属箔が金属リチウム箔の場合は、圧
接ステップは１８０℃までの温度で、たとえば１３０〜１８０℃の温度で、好ましくは１
６０〜１８０℃の温度で行なわれ得る。金属箔が金属ナトリウム箔の場合は、圧接ステッ
プは９８℃までの温度で、たとえば４０〜９８℃の温度で、好ましくは６０〜９８℃の温
度で行なわれ得る。圧接ステップは有利には水蒸気が低減された雰囲気、好ましくは乾燥
雰囲気および／または不活性雰囲気で行なわれる。
The pressing step can be performed at room temperature or at an elevated temperature, for example up to 180 ° C. A suitable temperature is in the range of 20-160 ° C, preferably 60-120 ° C. If you heat the metal foil,
This softens and can flow more easily during the crimping step. This allows the metal to flow easily through the reinforcement layer / reinforcement substrate holes, enables metal-metal contact across the reinforcement layer / reinforcement substrate, and enhances the bond across the composite structure. The pressure welding step is carried out at a temperature preferably lower than 50 ° C., preferably lower than 30 ° C., for example lower than 20 ° C., below the melting point of the metal foil. When the metal foil is a metal lithium foil, the pressure welding step is performed at a temperature up to 180 ° C., for example at a temperature of 130 to 180 ° C.
It can be carried out at a temperature of 60-180 ° C. When the metal foil is a metal sodium foil, the pressure welding step can be performed at a temperature up to 98 ° C, for example at a temperature of 40-98 ° C, preferably at a temperature of 60-98 ° C. The pressing step is advantageously performed in an atmosphere with reduced water vapor, preferably a dry atmosphere and / or an inert atmosphere.
上記した層を接合するには、１００Ｎ〜４０００ｋＮ、好ましくは１ｋＮ〜１０００ｋ
Ｎ、またはより好ましくは１０ｋＮ〜１００ｋＮの圧力が印加される。
To join the above layers, 100N to 4000kN, preferably 1kN to 1000k.
A pressure of N, or more preferably 10 kN to 100 kN is applied.
有利には、補強層は、第１の金属箔層および第２の金属箔層に隣接し、これらと直接接
触している。好ましくは、これらの層は共に圧接され、それにより補強層の孔または目打
ちは第１および／または第２の金属箔層からの金属によって少なくとも部分的に満たされ
る。したがって、第１の金属箔層と第２の金属箔層とは孔または目打ちを通じて互いに接
触し得る。有利には、これによって層間の接合が強化され、一体化された構造体が得られ
る。
Advantageously, the reinforcing layer is adjacent to and in direct contact with the first metal foil layer and the second metal foil layer. Preferably, these layers are pressed together so that the holes or perforations in the reinforcing layer are at least partially filled with metal from the first and / or second metal foil layers. Accordingly, the first metal foil layer and the second metal foil layer can contact each other through a hole or perforation. Advantageously, this enhances the bonding between the layers and provides an integrated structure.
上述のように、金属箔層はリチウムおよび／またはナトリウム（たとえば金属または合
金）から形成され得る。これらの金属／合金は好ましくは可塑性であり、印加された圧力
の下で塑性変形することができる。好ましくは、金属リチウムまたはリチウム合金が用い
られる。
As described above, the metal foil layer can be formed from lithium and / or sodium (eg, metal or alloy). These metals / alloys are preferably plastic and can be plastically deformed under applied pressure. Preferably, metallic lithium or a lithium alloy is used.
金属箔層は５〜５００ミクロン、好ましくは５０〜４００ミクロン、より好ましくは８
０〜３００ミクロン、たとえば１００〜２００ミクロンの初期厚みを有し得る。いったん
コンポジットの一部分として接合すれば、それぞれの金属箔層は、その初期厚みよりもた
とえば少なくとも２５％、好ましくは少なくとも５０％、より好ましくは少なくとも７５
％少ない厚みを有し得る。例示的な厚みの範囲は５〜６０ミクロン、たとえば２０〜５０
ミクロンである。補強層のいずれかの側に設けられた金属箔層は同一の初期厚みを有して
いてもよいし、有さなくてもよい。
The metal foil layer is 5 to 500 microns, preferably 50 to 400 microns, more preferably 8
It may have an initial thickness of 0-300 microns, such as 100-200 microns. Once joined as part of the composite, each metal foil layer is, for example, at least 25%, preferably at least 50%, more preferably at least 75% of its initial thickness.
% Thickness. An exemplary thickness range is 5-60 microns, such as 20-50.
Micron. The metal foil layers provided on either side of the reinforcing layer may or may not have the same initial thickness.
補強層は任意の好適な多孔性基材から形成され得る。補強層は、実質的に多孔性基材か
らなり得るか、または排他的に多孔性基材のみからなり得る。基材は本質的に多孔性の材
料から形成され得る。代替としては、または付加的には、孔はたとえば機械的手段によっ
て基材に目打ちを施すことによって基材に導入され得る。好適な基材は化学的に不活性で
あり、好ましくは圧力下で塑性的に変形することができる。このことは重要である。それ
は、本発明の電極は２枚の金属箔シートの間に補強層を設け、次いで圧力を印加して、得
られたコンポジットをたとえばカレンダー加工によって延伸することによって形成される
からである。この延伸ステップの間、およびその後で、補強層がその構造的一体性および
機械的強度を保つことが重要である。有利には、補強層は繊維性材料（即ち、繊維から形
成された材料）から形成される。繊維性材料は織られた、または織られていない材料であ
ってよい。繊維性材料は好ましくはポリマー繊維等の非導電性材料の繊維から形成される
。有利には、繊維はその一体性および機械的強度を保ちながら圧力下で塑性的に変形する
。例としては不織布、織布、およびメッシュ（たとえばポリマーメッシュ）が挙げられる
。好適な布帛としては、ポリアルキレン布帛、ポリアミド（カプロン）、およびナイロン
等のポリマー布帛が挙げられる。ポリプロピレン布帛が好ましい。ポリプロピレン不織物
が最も好ましい。非金属および／または非導電性の補強層が特に好ましい。いかなる理論
にも縛られることを望むものではないが、これはどのような金属または導電性の補強材料
も、電池のサイクルの間、電解質に曝され、樹枝状成長の中心になることがあるからであ
る。
The reinforcing layer can be formed from any suitable porous substrate. The reinforcing layer can consist essentially of a porous substrate or can consist exclusively of a porous substrate. The substrate can be formed from an essentially porous material. Alternatively or additionally, the holes can be introduced into the substrate, for example by perforating the substrate by mechanical means. Suitable substrates are chemically inert and are preferably capable of plastic deformation under pressure. This is important. This is because the electrode of the present invention is formed by providing a reinforcing layer between two metal foil sheets, then applying pressure, and stretching the resulting composite, for example, by calendering. It is important that during and after this stretching step, the reinforcing layer retains its structural integrity and mechanical strength. Advantageously, the reinforcing layer is formed from a fibrous material (ie a material formed from fibers). The fibrous material can be a woven or non-woven material. The fibrous material is preferably formed from fibers of a non-conductive material such as polymer fibers. Advantageously, the fiber deforms plastically under pressure while maintaining its integrity and mechanical strength. Examples include non-woven fabrics, woven fabrics, and meshes (eg, polymer mesh). Suitable fabrics include polyalkylene fabrics, polyamide (capron), and polymer fabrics such as nylon. Polypropylene fabric is preferred. Polypropylene nonwoven is most preferred. Non-metallic and / or non-conductive reinforcing layers are particularly preferred. While not wishing to be bound by any theory, this is because any metal or conductive reinforcing material can be exposed to the electrolyte during the battery cycle and become the center of dendritic growth. It is.
好ましい実施形態においては、補強層は、６ｇ／ｃｍ３未満、好ましくは４ｇ／ｃｍ３
未満、より好ましくは２ｇ／ｃｍ３未満、さらにより好ましくは１．５ｇ／ｃｍ３未満の
密度を有する材料を有し、またはそのような材料から形成され得る。１つの実施形態にお
いては、補強層は少なくとも０．５ｇ／ｃｍ３、好ましくは少なくとも０．７ｇ／ｃｍ３
、より好ましくは少なくとも０．８ｇ／ｃｍ３、さらにより好ましくは少なくとも０．９
ｇ／ｃｍ３の密度を有する材料を有し、またはそのような材料から形成され得る。好まし
い実施形態においては、補強層は、１〜１．２ｇ／ｃｍ３の密度を有する。比較的低い密
度を有する材料を用いることによって、電池の全体の質量が減少し、電池の比エネルギー
が改善され得る。
In a preferred embodiment, the reinforcing layer is less than 6 g / cm 3 , preferably 4 g / cm 3.
Have a material with a density of less than, more preferably less than 2 g / cm 3 , even more preferably less than 1.5 g / cm 3 , or may be formed from such materials. In one embodiment, the reinforcing layer is at least 0.5 g / cm 3 , preferably at least 0.7 g / cm 3.
, More preferably at least 0.8 g / cm 3 , even more preferably at least 0.9
It may have a material with a density of g / cm 3 or may be formed from such a material. In a preferred embodiment, the reinforcing layer has a density of 1-1.2 g / cm 3 . By using a material having a relatively low density, the overall mass of the battery can be reduced and the specific energy of the battery can be improved.
補強層は好ましくは非導電体である。好ましくは、補強層は、２０℃で少なくなくとも
１００オーム・ｍ、好ましくは少なくとも１×１０５オーム・ｍ、より好ましくは少なく
とも１×１０１０オーム・ｍ、さらにより好ましくは少なくとも１×１０１２オーム・ｍ
、さらにより好ましくは少なくとも１×１０１４オーム・ｍの２０℃での電気抵抗（オー
ム・ｍ）を有する材料を有し、またはそのような材料から形成される。たとえば、補強層
は２０℃で少なくとも１×１０１４、好ましくは少なくとも１×１０１６オーム・ｍの電
気抵抗を有する材料を有し、またはそのような材料から形成される。
The reinforcing layer is preferably a non-conductor. Preferably, the reinforcing layer is at least 100 ohm · m at 20 ° C., preferably at least 1 × 10 5 ohm · m, more preferably at least 1 × 10 10 ohm · m, even more preferably at least 1 × 10 12. Ohm
Even more preferably having or having a material with an electrical resistance (ohm · m) at 20 ° C. of at least 1 × 10 14 ohm · m. For example, the reinforcing layer comprises or is formed from a material having an electrical resistance of at least 1 × 10 14 , preferably at least 1 × 10 16 ohm · m at 20 ° C.
基材（補強層）は１〜３００ミクロン、好ましくは１００〜２００ミクロンの初期平均
寸法を有する孔（または目打ち）を有し得る。これらの孔は、典型的にはたとえば基材が
特にカレンダー加工によって圧接される際に、その寸法が増加する。
The substrate (reinforcing layer) may have pores (or perforations) having an initial average dimension of 1 to 300 microns, preferably 100 to 200 microns. These holes typically increase in size when, for example, the substrate is pressed, particularly by calendering.
補強層は５〜５００ミクロン、好ましくは５０〜４００ミクロン、より好ましくは８０
〜３００ミクロン、たとえば１００〜２００ミクロンの初期厚みを有し得る。いったんコ
ンポジットの一部分として接合すれば、補強層は、その初期厚みよりもたとえば少なくと
も２５％、好ましくは少なくとも５０％、より好ましくは少なくとも７５％少ない厚みを
有し得る。例示的な厚みの範囲は５〜６０ミクロン、たとえば２０〜５０ミクロンである
。
The reinforcing layer is 5 to 500 microns, preferably 50 to 400 microns, more preferably 80.
It may have an initial thickness of ˜300 microns, such as 100-200 microns. Once joined as part of a composite, the reinforcing layer may have a thickness that is, for example, at least 25%, preferably at least 50%, more preferably at least 75% less than its initial thickness. An exemplary thickness range is 5 to 60 microns, such as 20 to 50 microns.
補強層ならびに第１の金属箔層および第２の金属箔層の初期厚みの合計は５０〜１５０
０ミクロンであり、好ましくは１００〜８００ミクロンであり得る。いったん接合すれば
、コンポジットは１００ミクロン未満、たとえば２０〜６０ミクロンの厚みを有し得る。
１つの実施形態においては、補強層ならびに第１の金属箔層および第２の金属箔層の初期
厚みの合計は２００ミクロンであり、いったん接合すれば、これは５０ミクロンに減少す
る。好ましくは、接合されたコンポジットの厚みは３０〜８０ミクロン、より好ましくは
４０〜６０ミクロンである。
The total initial thickness of the reinforcing layer and the first metal foil layer and the second metal foil layer is 50 to 150.
It can be 0 microns, preferably 100-800 microns. Once joined, the composite can have a thickness of less than 100 microns, such as 20-60 microns.
In one embodiment, the total initial thickness of the reinforcing layer and the first and second metal foil layers is 200 microns, and once joined, this is reduced to 50 microns. Preferably, the thickness of the bonded composite is 30-80 microns, more preferably 40-60 microns.
電池の組み立ての間に、セパレータが金属箔電極の片面または両面に接触して設けられ
得る。使用する際には、セパレータは好ましくは金属箔電極の表面に接合されない（たと
えば圧接されない）。１つの実施形態においては、陰極と、陽極と、それらの間に位置す
るセパレータとを含む電極アセンブリが提供され、ここで陰極は上述の金属箔電極である
。陰極と陽極の間には電解質が存在し得る。セパレータは陰極および／または陽極と物理
的に接触し得る。しかし、これは好ましくは金属箔電極の表面に接合（たとえば圧接）は
されない。陰極（複数可）と陽極（複数可）との間に電位差を印加するためにアクセスす
ることができる電極の接続端子とともに、電極アセンブリまたは電極アセンブリの積み重
ねをケーシングの中にシールしてもよい。
During battery assembly, a separator may be provided in contact with one or both sides of the metal foil electrode. In use, the separator is preferably not bonded (eg not pressed) to the surface of the metal foil electrode. In one embodiment, an electrode assembly is provided that includes a cathode, an anode, and a separator positioned therebetween, wherein the cathode is the metal foil electrode described above. There may be an electrolyte between the cathode and the anode. The separator can be in physical contact with the cathode and / or the anode. However, this is preferably not bonded (eg, pressed) to the surface of the metal foil electrode. The electrode assembly or stack of electrode assemblies may be sealed in a casing, with electrode connection terminals accessible to apply a potential difference between the cathode (s) and anode (s).
本発明のさらなる態様によれば、上述の金属箔電極を含む電気化学電池が提供される。 According to a further aspect of the present invention, there is provided an electrochemical cell comprising the metal foil electrode described above.
電気化学電池は一次電池であってもよい。しかし好ましくは、電気化学電池は二次電池
である。
The electrochemical cell may be a primary cell. However, preferably the electrochemical cell is a secondary cell.
電気化学電池は電池の陰極として金属箔電極を含み得る。電気化学電池が２つ以上の陰
極を含む場合、電池の全ての陰極が金属箔電極から形成されていてもよい。
The electrochemical cell may include a metal foil electrode as the battery cathode. When the electrochemical cell includes two or more cathodes, all the cathodes of the cell may be formed from metal foil electrodes.
電気化学電池は電解質中に少なくとも１つの陰極と少なくとも１つの陽極とを含み得る
。陰極は好ましくは上述の金属箔電極である。電池は複数の陰極および複数の陽極を含み
得る。好ましくは電池の全ての陰極は上述の金属箔電極から形成される。陰極と陽極との
間にセパレータを設けてもよい。セパレータは陰極および／または陽極と接触し得るが、
好ましくは陰極および／または陽極に接合（たとえば圧接）されない。電池を充電および
／または放電させるためにアクセスすることができる、陰極の少なくとも１つおよび陽極
の少なくとも１つの端子とともに、電池をハウジングの中にシールしてもよい。
The electrochemical cell may include at least one cathode and at least one anode in the electrolyte. The cathode is preferably the metal foil electrode described above. The battery can include a plurality of cathodes and a plurality of anodes. Preferably all the cathodes of the battery are formed from the metal foil electrodes described above. A separator may be provided between the cathode and the anode. The separator can be in contact with the cathode and / or the anode,
Preferably, it is not joined (eg, pressure welded) to the cathode and / or anode. The battery may be sealed in the housing with at least one of the cathode and at least one terminal of the anode that can be accessed to charge and / or discharge the battery.
使用する際には、セパレータは電気絶縁性材料から形成され得る。例としてはポリエチ
レン、ポリプロピレン、ポリアミド、ガラス織布等が挙げられる。
In use, the separator can be formed from an electrically insulating material. Examples include polyethylene, polypropylene, polyamide, glass woven fabric and the like.
金属箔電極は任意の好適なリチウムバッテリにおいて用いられる電極であってよい。好
適なリチウムバッテリの例としては、遷移金属の酸化物、硫化物またはハロゲン化物等の
遷移金属化合物系の陽極を有するものが挙げられる。具体的な例としてはＬｉ−ＭｎＯ２
電池およびＬｉ−ＦｅＳ２電池が挙げられる。その他の例としては陽極として二酸化硫黄
、塩化チオニル、塩化スルフリル、ハロゲン（たとえばヨウ素）および一フッ化炭素を用
いたリチウム電池が挙げられる。具体的な例としてはＬｉ−ＳＯ２電池、Ｌｉ−ＳＯＣｌ
２電池、Ｌｉ−ＳＯ２Ｃｌ２電池、Ｌｉ−（ＣＦ）ｘ電池およびＬｉ−Ｉ２電池が挙げら
れる。１つの実施形態においては、金属箔電極はリチウムイオン電池においては用いられ
ない。好ましい実施形態においては、電気化学電池は陰極としての金属箔電極と、硫黄含
有陽極と、電解質とを含むリチウム硫黄電池である。硫黄含有電極は硫黄を含むスラリー
を含んでいてもよい。スラリーは金属板または金属箔等の導電性プレートの上に堆積され
得る。好適なプレートまたは箔はアルミニウムから形成され得る。
The metal foil electrode may be an electrode used in any suitable lithium battery. Examples of suitable lithium batteries include those having transition metal compound based anodes such as transition metal oxides, sulfides or halides. As a specific example, Li—MnO 2
Examples include batteries and Li—FeS 2 batteries. Other examples include lithium batteries using sulfur dioxide, thionyl chloride, sulfuryl chloride, halogen (eg iodine) and carbon monofluoride as the anode. Specific examples include Li—SO 2 batteries and Li—SOCl.
2 battery, Li-SO 2 Cl 2 battery include Li- (CF) x batteries and Li-I 2 batteries. In one embodiment, the metal foil electrode is not used in a lithium ion battery. In a preferred embodiment, the electrochemical cell is a lithium sulfur cell that includes a metal foil electrode as a cathode, a sulfur-containing anode, and an electrolyte. The sulfur-containing electrode may contain a slurry containing sulfur. The slurry can be deposited on a conductive plate such as a metal plate or metal foil. A suitable plate or foil may be formed from aluminum.
スラリーは、硫黄元素を炭素支持体等の支持体と混合することによって形成され得る。
バインダー、たとえばポリマー性のバインダーも存在し得る。好適なバインダーは、たと
えばポリエチレンオキシド、ポリテトラフルオロエチレン、ポリビニリデンフルオライド
、エチレン−プロピレン−ジエンゴム、メタクリレート（たとえばＵＶ硬化性メタクリレ
ート）、およびジビニルエステル（たとえば熱硬化性ジビニルエステル）の少なくとも１
つから形成され得る。
The slurry can be formed by mixing elemental sulfur with a support such as a carbon support.
Binders such as polymeric binders can also be present. Suitable binders are, for example, at least one of polyethylene oxide, polytetrafluoroethylene, polyvinylidene fluoride, ethylene-propylene-diene rubber, methacrylate (eg UV curable methacrylate), and divinyl ester (eg thermosetting divinyl ester).
Can be formed from one.
本明細書の記載および特許請求の範囲を通して、「含む」（「ｃｏｍｐｒｉｓｅ」およ
び「ｃｏｎｔａｉｎ」）という語およびそれらの変化形は「含むがそれだけに限らない」
ことを意味し、その他の部分、付加要素、構成要素、整数またはステップを除外すること
を意図せず、また除外しない。本明細書の記載および特許請求の範囲を通して、文脈によ
ってそれ以外が要求されない限り、単数形は複数形を包含する。特に、不定冠詞が用いら
れる場合には、文脈によってそれ以外が要求されない限り、明細書は単数形と同様に複数
形を意図していると理解されたい。
Throughout the description and claims, the words “comprise” and “contain” and variations thereof include “including but not limited to”.
And is not intended to exclude or exclude other parts, additional elements, components, integers or steps. Throughout the description and claims, the singular includes the plural unless the context otherwise requires. In particular, where the indefinite article is used, it is to be understood that the specification intends the plural as well as the singular unless the context requires otherwise.
本発明の特定の態様、実施形態または実施例に関連して記載した特徴、各部、特性、化
合物、化学的な部分または基は、それらと不適合でない限り、本明細書に記載したその他
のいずれの態様、実施形態または実施例にも適用可能であると理解されたい。本明細書（
添付した特許請求の範囲、要約書および図面のいずれをも含む）に開示した全ての特徴、
および／または本明細書に開示したいずれの方法またはプロセスの全てのステップも、そ
のような特徴および／またはステップの少なくともいくつかが相互に排他的である組み合
わせを除いて、任意の組み合わせで組み合わせることができる。本発明は前記の実施形態
のいずれの詳細にも制限されない。本発明は本明細書（添付した特許請求の範囲、要約書
および図面のいずれをも含む）に開示したいずれの新規の１つの特徴またはいずれの新規
の組み合わせの特徴にも拡張され、または本明細書に開示したいずれの新規の１つの方法
もしくはプロセスのステップ、またはいずれの新規の組み合わせの方法もしくはプロセス
のステップにも、拡張される。
Features, parts, properties, compounds, chemical moieties or groups described in connection with a particular aspect, embodiment or example of the invention, are not limited to any other described herein unless otherwise incompatible with them. It should be understood that the invention is applicable to aspects, embodiments, or examples. This specification (
Including all features disclosed in the appended claims, including abstracts and drawings),
And / or all steps of any method or process disclosed herein may be combined in any combination, except combinations where at least some of such features and / or steps are mutually exclusive. Can do. The present invention is not limited to any details of the foregoing embodiments. The present invention extends to any novel single feature or any novel combination of features disclosed herein (including any of the appended claims, abstracts and drawings), or Any novel method or process step disclosed in the document, or any novel combination method or process step.
読者の関心は、本出願に関連して本明細書と同時にまたはそれに先立って出願され、本明細書とともに公開されて公衆の閲覧に付される全ての文献および書類に向けられ、そのような文献および書類の内容は引用することにより本明細書の一部をなすものとする。
本願の出願当初の特許請求の範囲は、以下のような記載であった。
［請求項１］
ｉ）多孔性基材から形成された補強層と、
ｉｉ）リチウムおよび／またはナトリウムを含んで形成された金属箔の第１の層および２の層とを含む金属箔電極であって、
前記補強層は、前記第１の金属箔層と前記第２の金属箔層との間に設けられ、かつ共に接合（好ましくは圧接）されて、１００ミクロン以下の厚みを有するコンポジット構造体を形成している、金属箔電極。
［請求項２］
前記コンポジット構造体が６０ミクロン以下の厚みを有する、請求項１に記載の金属箔電極。
［請求項３］
前記金属箔が金属リチウムから形成されてなる、請求項１または２に記載の金属箔電極。
［請求項４］
前記多孔性基材が非導電性材料から形成されてなる、請求項１〜３のいずれか１項に記載の金属箔。
［請求項５］
前記多孔性基材が繊維性材料から形成されてなる、請求項１〜４のいずれか１項に記載の金属箔。
［請求項６］
前記繊維性材料がポリマー繊維から形成される材料である、請求項５に記載の金属箔。
［請求項７］
前記多孔性基材が不織布、織布およびポリマーメッシュの少なくとも１つから選択される材料から形成されてなる、請求項１〜６のいずれか１項に記載の金属箔電極。
［請求項８］
前記不織布または織布が金属を含まない、請求項７に記載の金属箔電極。
［請求項９］
前記多孔性基材がポリプロピレン不織布から形成されてなる、請求項７または８に記載の金属箔電極。
［請求項１０］
前記補強層が６ｇ／ｃｍ ３ 未満の密度を有する、請求項１〜９のいずれか１項に記載の金属箔電極。
［請求項１１］
請求項１〜１０のいずれか１項に記載の金属箔電極を含む電気化学電池。
［請求項１２］
陰極としての前記金属箔電極と、硫黄含有陽極と、電解質とを含むリチウム硫黄電池である、請求項１１に記載の電気化学電池。
［請求項１３］
可逆的電気化学電池である、請求項１１または１２に記載の電気化学電池。
［請求項１４］
多孔性基材から形成された補強層を準備するステップと、
リチウムおよび／またはナトリウムから形成された金属箔の第１の層および第２の層を準備するステップと、
前記金属箔の第１の層と第２の層との間に、前記補強層を設けるステップと、
圧力を印加して、前記の各層を共に接合してコンポジット構造体を形成する圧接ステップとを含む、金属箔電極を形成する方法であって、
前記コンポジット構造体の厚みは、前記補強層、前記金属箔の第１の層、および前記金属箔の第２の層の初期厚みの合計よりも少なくとも２５％少ない、方法。
［請求項１５］
前記金属箔電極が請求項１〜１０のいずれか１項に記載の電極である、請求項１４に記載の方法。
［請求項１６］
前記コンポジット構造体を切断するステップをさらに含む、請求項１４または１５に記載の方法。
［請求項１７］
前記コンポジット構造体の厚みが、前記補強層、前記金属箔の第１の層、および前記金属箔の第２の層の初期厚みの合計よりも少なくとも５０％少ない、請求項１４〜１６のいずれか１項に記載の方法。
［請求項１８］
前記コンポジット構造体の厚みが、前記補強層、前記金属箔の第１の層、および前記金属箔の第２の層の初期厚みの合計よりも少なくとも７５％少ない、請求項１７に記載の方法。
［請求項１９］
前記コンポジット構造体の厚みが、前記金属箔の第１の層、および、前記金属箔の第２の層の初期厚みの合計よりも少ない、請求項１４〜１８のいずれか１項に記載の方法。
［請求項２０］
前記コンポジット構造体の厚みが、前記金属箔の第１の層、または、前記金属箔の第２の層の初期厚みよりも少ない、請求項１９に記載の方法。
［請求項２１］
電気化学電池の陰極として前記電極を使用するステップをさらに含む、請求項１４〜２０のいずれか１項に記載の方法。
［請求項２２］
前記圧接ステップが、前記した層を共にカレンダー加工してコンポジット構造体を形成することによって達成される、請求項１４〜２１のいずれか１項に記載の方法。
The reader's interest is directed to all documents and documents filed with or prior to this specification in connection with this application, published with this specification, and subject to public inspection. And the contents of the documents are incorporated herein by reference.
The scope of claims at the beginning of the filing of the present application was as follows.
[Claim 1]
i) a reinforcing layer formed from a porous substrate;
ii) a metal foil electrode comprising a first layer and a second layer of metal foil formed comprising lithium and / or sodium,
The reinforcing layer is provided between the first metal foil layer and the second metal foil layer, and is bonded (preferably pressed) together to form a composite structure having a thickness of 100 microns or less. Metal foil electrode.
[Claim 2]
The metal foil electrode according to claim 1, wherein the composite structure has a thickness of 60 microns or less.
[Claim 3]
The metal foil electrode according to claim 1 or 2, wherein the metal foil is made of metallic lithium.
[Claim 4]
The metal foil according to any one of claims 1 to 3, wherein the porous substrate is formed from a non-conductive material.
[Claim 5]
The metal foil according to any one of claims 1 to 4, wherein the porous substrate is formed from a fibrous material.
[Claim 6]
The metal foil according to claim 5, wherein the fibrous material is a material formed from polymer fibers.
[Claim 7]
The metal foil electrode according to any one of claims 1 to 6, wherein the porous substrate is formed of a material selected from at least one of a nonwoven fabric, a woven fabric, and a polymer mesh.
[Claim 8]
The metal foil electrode according to claim 7, wherein the nonwoven fabric or the woven fabric does not contain a metal.
[Claim 9]
The metal foil electrode according to claim 7 or 8, wherein the porous substrate is formed of a polypropylene nonwoven fabric.
[Claim 10]
The metal foil electrode according to any one of claims 1 to 9, wherein the reinforcing layer has a density of less than 6 g / cm 3 .
[Claim 11]
The electrochemical cell containing the metal foil electrode of any one of Claims 1-10.
[Claim 12]
The electrochemical battery according to claim 11, which is a lithium-sulfur battery including the metal foil electrode as a cathode, a sulfur-containing anode, and an electrolyte.
[Claim 13]
The electrochemical cell according to claim 11 or 12, which is a reversible electrochemical cell.
[Claim 14]
Providing a reinforcing layer formed from a porous substrate;
Providing a first layer and a second layer of metal foil formed from lithium and / or sodium;
Providing the reinforcing layer between the first layer and the second layer of the metal foil;
A method of forming a metal foil electrode, comprising applying a pressure and joining the layers together to form a composite structure.
The method wherein the thickness of the composite structure is at least 25% less than the sum of the initial thicknesses of the reinforcing layer, the first layer of the metal foil, and the second layer of the metal foil.
[Claim 15]
The method according to claim 14, wherein the metal foil electrode is the electrode according to claim 1.
[Claim 16]
16. The method according to claim 14 or 15, further comprising cutting the composite structure.
[Claim 17]
The thickness of the composite structure is at least 50% less than the sum of initial thicknesses of the reinforcing layer, the first layer of the metal foil, and the second layer of the metal foil. 2. The method according to item 1.
[Claim 18]
The method of claim 17, wherein a thickness of the composite structure is at least 75% less than a total initial thickness of the reinforcing layer, the first layer of the metal foil, and the second layer of the metal foil.
[Claim 19]
The method according to any one of claims 14 to 18, wherein the thickness of the composite structure is less than the sum of the initial thicknesses of the first layer of the metal foil and the second layer of the metal foil. .
[Claim 20]
The method of claim 19, wherein the thickness of the composite structure is less than the initial thickness of the first layer of the metal foil or the second layer of the metal foil.
[Claim 21]
21. A method according to any one of claims 14 to 20, further comprising using the electrode as a cathode for an electrochemical cell.
[Claim 22]
22. A method according to any one of claims 14 to 21, wherein the crimping step is accomplished by calendering together the layers described above to form a composite structure.
本実施例において、厚み６０μｍのＬｉ箔シートを、厚み４５μｍの不織ポリプロピレ
ン（ＰＰ）シートを用いて補強した。初期厚み２２０μｍのＬｉ／ＰＰ／Ｌｉコンポジッ
トをポリプロピレンフィルムのシートの間に挟み、ロールプレス（ＤＲＭ１００／１３０
、Ｄｕｒｓｔｏｎ、金属棒のセットを用いてロール間隔を調節した。ロール回転速度：２
．０４ｃｍ／ｓ）上でスチールロールを用いて圧延した。Ｌｉ／ＰＰ／Ｌｉコンポジット
がスチールロールに貼り付かないよう、ポリプロピレンフィルムのシートを用いた。圧延
条件および結果を以下の表１に示す。
In this example, a Li foil sheet having a thickness of 60 μm was reinforced using a non-woven polypropylene (PP) sheet having a thickness of 45 μm. A Li / PP / Li composite with an initial thickness of 220 μm is sandwiched between sheets of polypropylene film, and a roll press (DRM100 / 130
, Durston, a set of metal bars was used to adjust the roll spacing. Roll rotation speed: 2
. 04 cm / s) using a steel roll. A polypropylene film sheet was used so that the Li / PP / Li composite would not stick to the steel roll. The rolling conditions and results are shown in Table 1 below.
Claims (12)
ｉｉ）リチウムおよび／またはナトリウムを含んで形成された金属箔の第１の層および第２の層とを含む金属箔電極であって、
前記補強層は、前記第１の金属箔層と前記第２の金属箔層との間に設けられ、かつ共に接合されて、１００ミクロン以下の厚みを有するコンポジット構造体を形成し、前記多孔性基材が非導電性の繊維性材料から形成されてなる、金属箔電極。 i) a reinforcing layer formed from a porous substrate;
ii) a metal foil electrode comprising a first layer and a second layer of a metal foil formed comprising lithium and / or sodium,
The reinforcing layer is provided between the first metal foil layer and the second metal foil layer and joined together to form a composite structure having a thickness of 100 microns or less, and the porous layer A metal foil electrode in which a base material is formed from a non-conductive fibrous material .
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