JPH1058007A - リチウム金属箔又はリチウム合金箔の製造方法 - Google Patents

リチウム金属箔又はリチウム合金箔の製造方法

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JPH1058007A
JPH1058007A JP8219927A JP21992796A JPH1058007A JP H1058007 A JPH1058007 A JP H1058007A JP 8219927 A JP8219927 A JP 8219927A JP 21992796 A JP21992796 A JP 21992796A JP H1058007 A JPH1058007 A JP H1058007A
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JP
Japan
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foil
roll
lithium
lubricant
lithium metal
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JP8219927A
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English (en)
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Shoichiro Yasunami
昭一郎 安波
Haruyuki Honjo
玄之 本城
Kojiro Honjo
光二郎 本城
Kimio Saito
喜美雄 齋藤
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HONJIYOU KINZOKU KK
HONSHU KINZOKU KK
Fujifilm Holdings Corp
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HONJIYOU KINZOKU KK
HONSHU KINZOKU KK
Fuji Photo Film Co Ltd
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    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 リチウム金属箔又はリチウム合金箔の製造に
おいて押し出し成形では得られない厚みが非常に薄いリ
チウム金属箔又はリチウム合金箔を安定的に供給する。 【解決手段】 原料箔を固体重合体組成物の表面を有す
るロール間で冷間圧延するに際し、ロール表面又は原料
箔表面の少なくとも一方に、潤滑剤として炭素数8以上
の鎖式飽和炭化水素を塗布する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明はリチウム金属箔又は
リチウム合金箔の製造方法に関するもので、さらに詳し
くは押し出し成形された原料箔をさらに冷間圧延して厚
みが非常に薄いリチウム金属箔又はリチウム合金箔を製
造する方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】近年、エレクトロニクス分野の発展に伴
い電子機器の小型軽量化が進み、電池においても機器同
様に小型軽量化の要求が高まっている。特にリチウム金
属又はリチウム合金を負極活物質として用いた電池は、
高エネルギー密度で軽量であることから小型化、軽量化
に関して非常に適している。このような小型電池やペー
パー型の薄型電池にとっては電極材料はできる限り薄
く、例えば負極活物質に関しては0.02−0.05m
mの厚みであることが望ましい。しかしながら、厚みが
0.1mm以下の薄い箔を製造する場合、従来の押し出
し加工によると厚みに均一性を持たせることは難しかっ
た。さらに厚みが薄くなるほど、金型出口の開口部がイ
ンゴット中に存在する異物に塞がれて詰まる現象が起き
る等の問題があり、押し出し加工による製造が困難であ
った。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】リチウム金属又はリチ
ウム合金を冷間圧延する方法としては、特公昭55−1
22号のように固体重合体組成物の実質的に平滑な表面
の間で、リチウム金属又はリチウム合金を圧縮的に冷間
圧延することが知られている。しかし、例え固体重合体
組成物の表面を有するロールを用いても、リチウム金属
又はリチウム合金とこの組成物とが固着して箔が破れ易
く、また、固着しないようにすると箔の厚みが薄くなら
ないという問題があった。
【0004】そこで、本発明の目的とするところは、こ
れら従来技術の問題点を解消し、厚みが非常に薄いリチ
ウム金属箔又はリチウム合金箔が得られる製造方法を提
供するところにある。
【0005】
【課題を解決するための手段】上記問題点解決のため、
リチウム金属箔又はリチウム合金箔の圧延加工におい
て、固体重合体組成物の表面を有するロールを使用する
とともに、潤滑剤の使用について鋭意検討を加えた結
果、リチウム金属箔又はリチウム合金箔の冷間圧延に際
して炭素数8以上の鎖式飽和炭化水素を潤滑剤として使
用すれば、ロールと固着せずに原料箔を冷間圧延加工す
ることができ、極めて薄いリチウム金属箔又はリチウム
合金箔が得られることを見出だし、本発明を完成した。
【0006】すなわち、本発明は、請求項1の通り、固
体重合体組成物の表面を有するロールを使用し、かつ炭
素数8以上の鎖式飽和炭化水素を潤滑剤としてロール表
面又は原料箔表面の少なくとも一方に塗布して原料箔を
冷間圧延することを特徴とするリチウム金属箔又はリチ
ウム合金箔の製造方法を提供しているものである。
【0007】潤滑剤として用いる炭素数8以上の鎖式飽
和炭化水素としては、オクタン、ノナン、デカン、ウン
デカン、ドデカン、トリデカン、テトラデカン、ペンタ
デカン、ヘキサデカン、ヘプタデカン、オクタデカン、
ノナデカン、エイコサン、及びこれらの任意の混合物
が、そのままあるいは適宜溶媒を利用して採用できる。
炭素数8以上としたのは炭素数が7以下では引火点が低
く、加工時に火災発生の危険性が高いため、生産性を上
げるうえで好ましくないためである。同じく生産性の観
点から、入手しやすく、取扱いの容易性を考えれば、炭
素数の上限としては20程度である。但し、炭素数15
以上の固体については、溶媒を利用して使用することに
なる。取扱の容易性、生産性の点から特に好ましい炭素
数の範囲は8〜14である。中でも炭素数12のn−ド
デカンは、生産性はもちろん、電極材料としてのリチウ
ム金属箔又はリチウム合金箔を得る場合ににおいても最
も好ましい潤滑剤である。このn−ドデカンは、単体使
用はもちろん、n−ドデカン50wt%以上と残部固体
系潤滑剤及び/又は低沸点の潤滑剤との混合使用におい
ても十分目的を達成し得るものである。
【0008】また、固体重合体組成物としては、高密度
ポリエチレン、ポリプロピレン、低密度ポリエチレン、
超高分子量ポリエチレン、ポリスチレン、メタアクリ
ル、アクリルニトリルブタジエンスチレン、ポリアミド
ナイロン6、モノマーキャスティングナイロン、ポリア
セタール、ポリカーボネート、ポリエチレンテレフタレ
ート、塩化ビニール、ポリフェニレンオキサイド、ポリ
フェニレンサルファイドなどが利用できる。
【0009】
【発明の実施の形態】本発明に係るリチウム金属箔又は
リチウム合金箔の製造方法においては、原料箔を固体重
合体組成物の表面を有するロール間で冷間圧延するに際
し、炭素数8以上の鎖式飽和炭化水素を潤滑剤として使
用し、ロール表面又は原料箔表面の少なくとも一方に塗
布して原料箔を冷間圧延するもので、原料箔は従来の押
し出し加工により作製する。すなわち、リチウム金属又
はリチウム合金を希望する厚みの箔に圧延加工するのに
最適な厚み、例えば0.1−0.2mmの厚さの箔に従
来の押し出し加工により作製する。次に、これを原料箔
とし、固体重合体組成物の表面を有するロール間に導
き、所定潤滑剤をロール表面又は原料箔表面の少なくと
も一方に塗布しながら連続的に冷間圧延を行うもので、
これによって0.02−0.05mmの均一な厚みを有
する薄い箔を製造するものである。
【0010】より具体的には、受け入れたリチウムイン
ゴットに前処理を施して異物、不純物を除去し、押し出
し加工により所定寸法の一次箔を原料箔として成形して
巻き取る。この巻き取った一次箔を巻き戻しながら連続
的に固体重合体組成物の表面を有するロール間に導き、
炭素数8以上の鎖式飽和炭化水素を潤滑剤としてロール
表面又は原料箔表面の少なくとも一方に塗布しながら冷
間圧延を行い二次箔として巻き取り、缶詰又は袋詰めし
て製品とするものである。圧延用ロールのクリアランス
は、リチウム箔のユーザー仕様にあった厚さを得るため
に所定のクリアランスに調整する。
【0011】潤滑剤の供給はロール表面に行うのが容易
であり、ロール表面が常時均一な湿潤状態となるように
潤滑剤を供給する。実際にはスポンジ等の塗布材に潤滑
剤を保持させ、これをロール表面に接触させて塗布する
方法を採用した。塗布材には定時定量的に潤滑剤を補充
した。
【0012】
【実施例】
実施例1 押し出し加工により0.1mmの厚みを有するリチウム
箔を作製し、原料箔とした。この原料箔を高密度ポリエ
チレンで被覆した直径40mmの一対の駆動ロール間に
導き、ロール表面に潤滑剤としてn−ドデカンを塗布し
ながら冷間圧延したところ、0.03mmの厚みまで圧
延できた。この時リチウムはロールに固着せず、連続的
に圧延可能であり、1パスのリダクションが70%とい
う高い効率で薄いリチウム箔を製造できた。
【0013】なお、比較のため、同様の原料箔を用い、
潤滑剤を塗布していない直径40mmの一対の駆動した
超高分子量ポリエチロンロールの間にこれを通過させた
ところ、リチウムはロールと目立って固着しなかった
が、厚みは薄くならなかった。また、潤滑剤を塗布して
いない直径40mmの一対の駆動した高密度ポリエチレ
ンロールの間にこれを通過させたところ、リチウムがロ
ールに固着し、厚みは0.09mmまでしか薄くならな
かった。
【0014】実施例2 上記実施例1と同様の方式で得た薄いリチウム箔を用い
てコイン型リチウム電池を作成して電池特性を調べた。
【0015】まず、負極活物質としてSn1.0 Si0.65
Al0.350.350.254.0 を86重量部、導電剤とし
てアセチレンブラック3重量部とグラファイト6重量部
の割合で混合し、さらに結着剤としてポリフッ化ビニリ
デンを4重量部を加えてさらに混合して負極合剤を得
た。この負極合剤30mgを用いて圧縮成形して、直径
13mmの負極ペレットを作成した。
【0016】正極活物質としてLiCoO2 を85重量
部、導電剤としてアセチレンブラック10重量部、結着
剤としてポリフッ化ビニリデンを5重量部の割合で混合
して正極合剤を得た。この正極合剤100mgを用いて
圧縮成形して直径13mmの正極ペレットを作成した。
【0017】負極および正極ペレットを露点−40℃以
下の雰囲気中、250℃で30分乾燥した。さらに、こ
の負極ペレット上に本発明のリチウム箔(厚さ35μ、
直径0.5mm)を圧着した。
【0018】電解液として1MのLiPF6 (エチレン
カーボネートとジエチルカーボネートの等量混合液)を
用い、さらにセパレーターとして微多孔性のポリエチレ
ンを用いてコイン型リチウム電池を作成した。
【0019】この電池について充電終止回路電圧4.1
V、放電終止電圧2.7Vにて電流密度1mA/cm2
で充放電試験を行った。このときの放電容量は11.5
mAH、エネルギー密度39mWHであった。
【0020】実施例3 負極活物質としてグラファイト92重量部、導電剤とし
てアセチレンブラック3重量部、結着剤としてポリフッ
化ビニリデンを5重量部を加えて混合して負極合剤を得
た。この合剤30mgを用いて圧縮成形して直径13m
mの負極ペレットを作成した。
【0021】正極合剤は実施例2と同じものを用い、正
極合剤100mgを用いて圧縮成形して直径13mmの
正極ペレットを作成した。
【0022】実施例2と同様にペレットを乾燥した。乾
燥後の負極ペレット上に本発明のリチウム箔(厚さ30
μ、直径0.4mm)を圧着した。その後実施例2と同
様にしてコイン電池を作成し、充放電試験を行った。こ
のときの放電容量は7.0mAH、エネルギー密度26
mWHであった。
【0023】
【発明の効果】以上説明したように、本発明により従来
の押し出し成形では得られなかった厚みの非常に薄いリ
チウム金属箔及びリチウム合金箔が得られ、リチウム電
池負極材料として用いた場合、電池特性も良好で、従来
のリチウム電池に比し、一層の小型化、薄型化を達成し
得るものである。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 本城 光二郎 大阪市中央区上町1丁目9番16号 本城金 属株式会社内 (72)発明者 齋藤 喜美雄 大阪市中央区上町1丁目9番16号 本城金 属株式会社内

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 固体重合体組成物の表面を有するロール
    を使用し、かつ炭素数8以上の鎖式飽和炭化水素を潤滑
    剤として、ロール表面又は原料箔表面の少なくとも一方
    に塗布して冷間圧延することを特徴とするリチウム金属
    箔又はリチウム合金箔の製造方法。
  2. 【請求項2】 潤滑剤として用いる炭素数8以上の鎖式
    飽和炭化水素が、オクタン、ノナン、デカン、ウンデカ
    ン、ドデカン、トリデカン、テトラデカン、ペンタデカ
    ン、ヘキサデカン、ヘプタデカン、オクタデカン、ノナ
    デカン、エイコサン、及びこれらの任意の混合物のいず
    れかである請求項1記載のリチウム金属箔又はリチウム
    合金箔の製造方法。
  3. 【請求項3】 炭素数8〜14の鎖式飽和炭化水素を潤
    滑剤として用いる請求項1記載のリチウム金属箔又はリ
    チウム合金箔の製造方法。
  4. 【請求項4】 n−ドデカンを潤滑剤として用いる請求
    項1記載のリチウム金属箔又はリチウム合金箔の製造方
    法。
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