JPH10106582A - 電池用集電体、電池及び非水電解質電池 - Google Patents
電池用集電体、電池及び非水電解質電池Info
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- JPH10106582A JPH10106582A JP8277290A JP27729096A JPH10106582A JP H10106582 A JPH10106582 A JP H10106582A JP 8277290 A JP8277290 A JP 8277290A JP 27729096 A JP27729096 A JP 27729096A JP H10106582 A JPH10106582 A JP H10106582A
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- Japan
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- positive electrode
- battery
- current collector
- collector
- negative electrode
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- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/10—Energy storage using batteries
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- Cell Electrode Carriers And Collectors (AREA)
- Primary Cells (AREA)
- Secondary Cells (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 集電体と正極や負極における電極材料との密
着性を向上させて、正極や負極における電荷の収率を向
上させると共に、電極材料が集電体から剥離するのを抑
制して、サイクル特性に優れた電池が得られるようにす
る。 【解決手段】 集電体１ａ，２ａにおいて少なくともそ
の表面の一部をアモルファス化させるようにし、また少
なくとも表面の一部がアモルファス化された集電体１
ａ，２ａを正極１と負極２の少なくとも一方に用いるよ
うにした。
着性を向上させて、正極や負極における電荷の収率を向
上させると共に、電極材料が集電体から剥離するのを抑
制して、サイクル特性に優れた電池が得られるようにす
る。 【解決手段】 集電体１ａ，２ａにおいて少なくともそ
の表面の一部をアモルファス化させるようにし、また少
なくとも表面の一部がアモルファス化された集電体１
ａ，２ａを正極１と負極２の少なくとも一方に用いるよ
うにした。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、電池の正極や負
極において電荷を効率良く収集させるのに使用する電池
用集電体、またこのような集電体を用いた電池及び非水
電解質電池に関するものであり、集電体と正極や負極に
おける電極材料との密着性を向上させるようにした点に
特徴を有するものである。
極において電荷を効率良く収集させるのに使用する電池
用集電体、またこのような集電体を用いた電池及び非水
電解質電池に関するものであり、集電体と正極や負極に
おける電極材料との密着性を向上させるようにした点に
特徴を有するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来、電池の正極や負極において電荷を
効率良く収集して電池特性を向上させるために、正極や
負極に集電体を使用することが行なわれていた。
効率良く収集して電池特性を向上させるために、正極や
負極に集電体を使用することが行なわれていた。
【０００３】ここで、このように正極や負極に集電体を
使用する場合、この集電体と正極や負極における電極材
料との密着性が要求され、特に、電解液に電気伝導性の
低い非水電解液を使用した非水電解質電池においては、
正極や負極において電荷を効率良く収集するため、金属
箔からなる集電体に正極材料や負極材料を塗布するよう
にして、これらの電極面積が大きくなるようにしてお
り、特に、これらの電極材料と集電体との密着性が要求
された。
使用する場合、この集電体と正極や負極における電極材
料との密着性が要求され、特に、電解液に電気伝導性の
低い非水電解液を使用した非水電解質電池においては、
正極や負極において電荷を効率良く収集するため、金属
箔からなる集電体に正極材料や負極材料を塗布するよう
にして、これらの電極面積が大きくなるようにしてお
り、特に、これらの電極材料と集電体との密着性が要求
された。
【０００４】ここで、従来の非水電解質電池において
は、電極材料をペースト状にしたものをアルミニウムや
銅からなる金属箔の表面に塗布して正極や負極を作製す
るようにしていたが、金属箔とこれらの電極材料との密
着性が必ずしも十分ではなく、特に、充放電を繰り返し
て行なうと、金属箔からこれらの電極材料が剥離して、
充放電サイクル特性が低下するという問題があった。
は、電極材料をペースト状にしたものをアルミニウムや
銅からなる金属箔の表面に塗布して正極や負極を作製す
るようにしていたが、金属箔とこれらの電極材料との密
着性が必ずしも十分ではなく、特に、充放電を繰り返し
て行なうと、金属箔からこれらの電極材料が剥離して、
充放電サイクル特性が低下するという問題があった。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】この発明は、上記のよ
うに電池における正極や負極に集電体を用いるにあたっ
て、この集電体と正極や負極における電極材料との密着
性を向上させて、正極や負極における電荷の収率を向上
させると共に、電極材料が集電体から剥離するのを抑制
して、サイクル特性に優れた電池が得られるようにする
ことを課題とするものである。
うに電池における正極や負極に集電体を用いるにあたっ
て、この集電体と正極や負極における電極材料との密着
性を向上させて、正極や負極における電荷の収率を向上
させると共に、電極材料が集電体から剥離するのを抑制
して、サイクル特性に優れた電池が得られるようにする
ことを課題とするものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】この発明における電池用
集電体においては、上記のような課題を解決するため
に、集電体において少なくともその表面の一部をアモル
ファス化させるようにしたのである。
集電体においては、上記のような課題を解決するため
に、集電体において少なくともその表面の一部をアモル
ファス化させるようにしたのである。
【０００７】また、この発明における電池においては、
上記のような課題を解決するため、少なくとも表面の一
部がアモルファス化された集電体を、正極と負極の少な
くとも一方に用いるようにしたのである。
上記のような課題を解決するため、少なくとも表面の一
部がアモルファス化された集電体を、正極と負極の少な
くとも一方に用いるようにしたのである。
【０００８】また、この発明における非水電解質電池に
おいては、上記のような課題を解決するため、正極と、
負極と、非水電解液とを備えた非水電解質電池におい
て、少なくとも表面の一部がアモルファス化された集電
体を、上記の正極と負極の少なくとも一方に用いるよう
にしたのである。
おいては、上記のような課題を解決するため、正極と、
負極と、非水電解液とを備えた非水電解質電池におい
て、少なくとも表面の一部がアモルファス化された集電
体を、上記の正極と負極の少なくとも一方に用いるよう
にしたのである。
【０００９】ここで、この発明における電池用集電体
は、上記のように少なくともその表面の一部がアモルフ
ァス化されていればよいが、正極や負極における電極材
料との密着性を向上させて、正極や負極における電荷の
収率を向上させると共に、電極材料が集電体から剥離す
るのを十分に抑制するために、集電体の表面全体をアモ
ルファス化させることが好ましい。
は、上記のように少なくともその表面の一部がアモルフ
ァス化されていればよいが、正極や負極における電極材
料との密着性を向上させて、正極や負極における電荷の
収率を向上させると共に、電極材料が集電体から剥離す
るのを十分に抑制するために、集電体の表面全体をアモ
ルファス化させることが好ましい。
【００１０】また、上記のように集電体の表面をアモル
ファス化させるにあたっては、例えば、金属箔の表面に
ＣＶＤ法やスパッタリング法等によって金属をアモルフ
ァスさせた状態で付着させてアモルファス化させること
ができる。
ファス化させるにあたっては、例えば、金属箔の表面に
ＣＶＤ法やスパッタリング法等によって金属をアモルフ
ァスさせた状態で付着させてアモルファス化させること
ができる。
【００１１】そして、このように少なくとも表面の一部
がアモルファス化された集電体を電池における正極や負
極に使用した場合、この集電体のアモルファス化された
部分において電極材料と集電体との密着性が向上し、正
極や負極における電荷の収率が向上すると共に、電極材
料が集電体から剥離するということも少なくなって電池
におけるサイクル特性が向上する。
がアモルファス化された集電体を電池における正極や負
極に使用した場合、この集電体のアモルファス化された
部分において電極材料と集電体との密着性が向上し、正
極や負極における電荷の収率が向上すると共に、電極材
料が集電体から剥離するということも少なくなって電池
におけるサイクル特性が向上する。
【００１２】特に、金属箔からなる集電体に正極材料や
負極材料を塗布して、これらの電極面積が大きくなるよ
うにする非水電解質電池において、上記のように少なく
とも表面の一部がアモルファス化された集電体を用いる
と、この集電体に対する各電極材料の密着性が向上し、
正極や負極における電荷の収率が著しく向上すると共
に、電極材料が集電体から剥離するということも少なく
なってサイクル特性も著しく向上する。
負極材料を塗布して、これらの電極面積が大きくなるよ
うにする非水電解質電池において、上記のように少なく
とも表面の一部がアモルファス化された集電体を用いる
と、この集電体に対する各電極材料の密着性が向上し、
正極や負極における電荷の収率が著しく向上すると共
に、電極材料が集電体から剥離するということも少なく
なってサイクル特性も著しく向上する。
【００１３】
【実施例】以下、この発明の実施例について具体的に説
明すると共に、比較例をあげ、この実施例に示した電池
用集電体を用いると、比較例のものに比べて充放電サイ
クル特性が向上することを明らかにする。なお、この発
明は以下の実施例に示したものに限定されず、この発明
の要旨を変更しない範囲で適宜変更して実施できるもの
である。
明すると共に、比較例をあげ、この実施例に示した電池
用集電体を用いると、比較例のものに比べて充放電サイ
クル特性が向上することを明らかにする。なお、この発
明は以下の実施例に示したものに限定されず、この発明
の要旨を変更しない範囲で適宜変更して実施できるもの
である。
【００１４】（実施例１〜５及び比較例１）これらの実
施例及び比較例においては、下記のようにして作製した
正極と負極とを用いると共に、下記のようにして調整し
た非水電解液を用いて図１に示すような単３型の非水電
解質二次電池を作製した。
施例及び比較例においては、下記のようにして作製した
正極と負極とを用いると共に、下記のようにして調整し
た非水電解液を用いて図１に示すような単３型の非水電
解質二次電池を作製した。
【００１５】ここで、正極を作製するにあたっては、正
極材料として、リチウムコバルト複合酸化物ＬｉＣｏＯ
2 を用い、平均粒径が５〜１０μｍのＬｉＣｏＯ2 粉末
と、導電剤である人造黒鉛粉末と、結着剤であるポリフ
ッ化ビニリデン樹脂粉末とを９０：５：５の重量比で混
合し、この混合物を正極集電体の両面に塗布した後、こ
れを熱処理して正極を作製した。
極材料として、リチウムコバルト複合酸化物ＬｉＣｏＯ
2 を用い、平均粒径が５〜１０μｍのＬｉＣｏＯ2 粉末
と、導電剤である人造黒鉛粉末と、結着剤であるポリフ
ッ化ビニリデン樹脂粉末とを９０：５：５の重量比で混
合し、この混合物を正極集電体の両面に塗布した後、こ
れを熱処理して正極を作製した。
【００１６】ここで、正極集電体として、実施例１〜５
においては、それぞれの金属箔の表面にＣＶＤ法によっ
てそれぞれの金属をアモルファス状態で蒸着させたもの
を用いるようにし、下記の表１に示すように、実施例
１，２，５においてはアルミニウム箔の両面にアルミニ
ウムをアモルファス状態で蒸着させたものを、実施例３
においてはタンタル箔の両面にタンタルをアモルファス
状態で蒸着させたものを、実施例４においてはアルミニ
ウム・マンガン合金からなる箔の両面にアルミニウム・
マンガン合金をアモルファス状態で蒸着させたものを用
いるようにした。一方、比較例１においては、アルミニ
ウム箔をそのまま用いるようにした。
においては、それぞれの金属箔の表面にＣＶＤ法によっ
てそれぞれの金属をアモルファス状態で蒸着させたもの
を用いるようにし、下記の表１に示すように、実施例
１，２，５においてはアルミニウム箔の両面にアルミニ
ウムをアモルファス状態で蒸着させたものを、実施例３
においてはタンタル箔の両面にタンタルをアモルファス
状態で蒸着させたものを、実施例４においてはアルミニ
ウム・マンガン合金からなる箔の両面にアルミニウム・
マンガン合金をアモルファス状態で蒸着させたものを用
いるようにした。一方、比較例１においては、アルミニ
ウム箔をそのまま用いるようにした。
【００１７】また、負極を作製するにあたっては、負極
材料として天然黒鉛を用い、平均粒径が１８μｍの天然
黒鉛粉末と、結着剤であるポリフッ化ビニリデン樹脂粉
末とを９５：５の重量比で混合し、この混合物を負極集
電体の両面に塗布した後、これを熱処理して負極を作製
した。
材料として天然黒鉛を用い、平均粒径が１８μｍの天然
黒鉛粉末と、結着剤であるポリフッ化ビニリデン樹脂粉
末とを９５：５の重量比で混合し、この混合物を負極集
電体の両面に塗布した後、これを熱処理して負極を作製
した。
【００１８】ここで、負極集電体として、実施例１〜５
においては、それぞれの金属箔の表面にＣＶＤ法によっ
てそれぞれの金属をアモルファス状態で蒸着させたもの
を用いるようにし、下記の表１に示すように実施例１，
３，４においては、銅箔の両面に銅をアモルファス状態
で蒸着させたものを、実施例２においては銅・ニッケル
合金からなる箔の両面に銅・ニッケル合金をアモルファ
ス状態で蒸着させたものを、実施例５においてはニッケ
ル箔の両面にニッケルをアモルファス状態で蒸着させた
ものを用いるようにした。一方、比較例１においては、
銅箔をそのまま使用するようにした。
においては、それぞれの金属箔の表面にＣＶＤ法によっ
てそれぞれの金属をアモルファス状態で蒸着させたもの
を用いるようにし、下記の表１に示すように実施例１，
３，４においては、銅箔の両面に銅をアモルファス状態
で蒸着させたものを、実施例２においては銅・ニッケル
合金からなる箔の両面に銅・ニッケル合金をアモルファ
ス状態で蒸着させたものを、実施例５においてはニッケ
ル箔の両面にニッケルをアモルファス状態で蒸着させた
ものを用いるようにした。一方、比較例１においては、
銅箔をそのまま使用するようにした。
【００１９】また、非水電解液としては、エチレンカー
ボネートとジエチルカーボネートとを１：１の割合で混
合させた混合溶媒に、溶質としてヘキサフルオロリン酸
リチウムＬｉＰＦ6 を１ｍｏｌ／ｌの割合で溶解させた
非水電解液を用いるようにした。
ボネートとジエチルカーボネートとを１：１の割合で混
合させた混合溶媒に、溶質としてヘキサフルオロリン酸
リチウムＬｉＰＦ6 を１ｍｏｌ／ｌの割合で溶解させた
非水電解液を用いるようにした。
【００２０】そして、実施例１〜５及び比較例１の各非
水電解質二次電池を作製するにあたっては、図１に示す
ように、正極集電体１ａに正極材料１ｂを塗布して形成
した正極１と、負極集電体２ａに負極材料２ｂを塗布し
て形成した負極２との間に、それぞれセパレータ３とし
てリチウムイオン透過性のポリプロピレン性の微多孔膜
を介在させ、これらをスパイラル状に巻いて電池缶４内
に収容させた後、この電池缶４内に上記の非水電解液を
注液して封口し、正極１を正極リード５を介して正極外
部端子６に接続させると共に、負極２を負極リード７を
介して電池缶４に接続させ、電池缶４と正極外部端子６
とを絶縁パッキン８により電気的に分離させた。
水電解質二次電池を作製するにあたっては、図１に示す
ように、正極集電体１ａに正極材料１ｂを塗布して形成
した正極１と、負極集電体２ａに負極材料２ｂを塗布し
て形成した負極２との間に、それぞれセパレータ３とし
てリチウムイオン透過性のポリプロピレン性の微多孔膜
を介在させ、これらをスパイラル状に巻いて電池缶４内
に収容させた後、この電池缶４内に上記の非水電解液を
注液して封口し、正極１を正極リード５を介して正極外
部端子６に接続させると共に、負極２を負極リード７を
介して電池缶４に接続させ、電池缶４と正極外部端子６
とを絶縁パッキン８により電気的に分離させた。
【００２１】次に、上記のようにして作製した実施例１
〜５及び比較例１の各非水電解質二次電池に対して、そ
れぞれ充電電流２００ｍＡで充電終止電圧４．２Ｖまで
充電させた後、放電電流２００ｍＡで放電終止電圧２．
７５Ｖまで放電を行ない、これを１サイクルとして５０
０サイクルの充放電を行ない、各非水電解質電池におけ
るサイクル数と放電容量との関係を調べて、その結果を
図２に示すと共に、５００サイクル後における各非水電
解質電池のサイクル劣化率を求め、その結果を下記の表
１に示した。なお、表１において、「α−アルミニウ
ム」とは「アモルファスアルミニウム」を表している。
〜５及び比較例１の各非水電解質二次電池に対して、そ
れぞれ充電電流２００ｍＡで充電終止電圧４．２Ｖまで
充電させた後、放電電流２００ｍＡで放電終止電圧２．
７５Ｖまで放電を行ない、これを１サイクルとして５０
０サイクルの充放電を行ない、各非水電解質電池におけ
るサイクル数と放電容量との関係を調べて、その結果を
図２に示すと共に、５００サイクル後における各非水電
解質電池のサイクル劣化率を求め、その結果を下記の表
１に示した。なお、表１において、「α−アルミニウ
ム」とは「アモルファスアルミニウム」を表している。
【００２２】
【表１】
【００２３】図２及び表１に示す結果から明らかなよう
に、正極における正極集電体や負極における負極集電体
として、その表面をアモルファス化させた集電体を使用
した実施例１〜５の各非水電解質二次電池は、表面がア
モルファス化されていない集電体を使用した比較例１の
非水電解質二次電池に比べてサイクル数の増加に伴う放
電容量の低下が少なく、サイクル劣化率が低下してお
り、非水電解質二次電池における充放電サイクル特性が
向上していた。
に、正極における正極集電体や負極における負極集電体
として、その表面をアモルファス化させた集電体を使用
した実施例１〜５の各非水電解質二次電池は、表面がア
モルファス化されていない集電体を使用した比較例１の
非水電解質二次電池に比べてサイクル数の増加に伴う放
電容量の低下が少なく、サイクル劣化率が低下してお
り、非水電解質二次電池における充放電サイクル特性が
向上していた。
【００２４】
【発明の効果】以上詳述したように、この発明において
は、集電体において少なくともその表面の一部をアモル
ファス化させるようにし、このように少なくとも表面の
一部がアモルファス化された集電体を正極と負極の少な
くとも一方に設けるようにしたため、この集電体のアモ
ルファス化された部分において電極材料と集電体との密
着性が向上し、正極や負極における電荷の収率が向上さ
れると共に、電極材料が集電体から剥離するということ
も少なくなり、電池におけるサイクル特性が向上した。
は、集電体において少なくともその表面の一部をアモル
ファス化させるようにし、このように少なくとも表面の
一部がアモルファス化された集電体を正極と負極の少な
くとも一方に設けるようにしたため、この集電体のアモ
ルファス化された部分において電極材料と集電体との密
着性が向上し、正極や負極における電荷の収率が向上さ
れると共に、電極材料が集電体から剥離するということ
も少なくなり、電池におけるサイクル特性が向上した。
【００２５】特に、金属箔からなる集電体に正極材料や
負極材料を塗布して、これらの電極面積が大きくなるよ
うにした非水電解質電池において、少なくとも表面の一
部がアモルファス化された集電体を用いると、この集電
体に対するこれらの電極材料の密着性が向上し、正極や
負極における電荷の収率が著しく向上すると共に、電極
材料が集電体から剥離するということも少なくなってサ
イクル特性も著しく向上した。
負極材料を塗布して、これらの電極面積が大きくなるよ
うにした非水電解質電池において、少なくとも表面の一
部がアモルファス化された集電体を用いると、この集電
体に対するこれらの電極材料の密着性が向上し、正極や
負極における電荷の収率が著しく向上すると共に、電極
材料が集電体から剥離するということも少なくなってサ
イクル特性も著しく向上した。
【図１】実施例１〜５及び比較例１の各非水電解質二次
電池の内部構造を示した断面説明図である。
電池の内部構造を示した断面説明図である。
【図２】実施例１〜５及び比較例１の各非水電解質二次
電池におけるサイクル数と放電容量との関係を示した図
である。
電池におけるサイクル数と放電容量との関係を示した図
である。
１ 正極 １ａ 正極集電体 ２ 負極 ２ａ 負極集電体
フロントページの続き (72)発明者 西尾 晃治 大阪府守口市京阪本通２丁目５番５号 三 洋電機株式会社内
Claims (3)
- 【請求項１】 集電体の少なくとも表面の一部がアモル
ファス化されてなることを特徴とする電池用集電体。 - 【請求項２】 少なくとも表面の一部がアモルファス化
された集電体を、正極と負極の少なくとも一方に用いた
ことを特徴とする電池。 - 【請求項３】 正極と、負極と、非水電解液とを備えた
非水電解質電池において、少なくとも表面の一部がアモ
ルファス化された集電体を、上記の正極と負極の少なく
とも一方に用いたことを特徴とする非水電解質電池。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP27729096A JP3349364B2 (ja) | 1996-09-27 | 1996-09-27 | 電池用集電体、電池及び非水電解質電池 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP27729096A JP3349364B2 (ja) | 1996-09-27 | 1996-09-27 | 電池用集電体、電池及び非水電解質電池 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10106582A true JPH10106582A (ja) | 1998-04-24 |
| JP3349364B2 JP3349364B2 (ja) | 2002-11-25 |
Family
ID=17581483
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP27729096A Expired - Fee Related JP3349364B2 (ja) | 1996-09-27 | 1996-09-27 | 電池用集電体、電池及び非水電解質電池 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3349364B2 (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2015506535A (ja) * | 2011-12-21 | 2015-03-02 | ザ・スウォッチ・グループ・リサーチ・アンド・ディベロップメント・リミテッド | アモルファス金属製電流コレクターを有するデバイス |
| JP2019186008A (ja) * | 2018-04-09 | 2019-10-24 | トヨタ自動車株式会社 | 二次電池 |
| CN111244434A (zh) * | 2020-01-21 | 2020-06-05 | 黑龙江科技大学 | 一种cvd结合mao制备锂离子电池负极材料的方法 |
-
1996
- 1996-09-27 JP JP27729096A patent/JP3349364B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2015506535A (ja) * | 2011-12-21 | 2015-03-02 | ザ・スウォッチ・グループ・リサーチ・アンド・ディベロップメント・リミテッド | アモルファス金属製電流コレクターを有するデバイス |
| JP2016213194A (ja) * | 2011-12-21 | 2016-12-15 | ザ・スウォッチ・グループ・リサーチ・アンド・ディベロップメント・リミテッド | アモルファス金属製電流コレクターを有するデバイス |
| JP2019186008A (ja) * | 2018-04-09 | 2019-10-24 | トヨタ自動車株式会社 | 二次電池 |
| CN111244434A (zh) * | 2020-01-21 | 2020-06-05 | 黑龙江科技大学 | 一种cvd结合mao制备锂离子电池负极材料的方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3349364B2 (ja) | 2002-11-25 |
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