TWI620375B - 積層型導電片、集電體之製造方法、集電體及雙極電池 - Google Patents

積層型導電片、集電體之製造方法、集電體及雙極電池 Download PDF

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Abstract

本發明之積層型導電片之製造方法包括以下步驟:準備支持基板;於支持基板之厚度方向之一側形成導電層;及將導電層轉印至含有樹脂之樹脂含有層之至少厚度方向之一面。

Description

積層型導電片、集電體之製造方法、集電體及雙極電池
本發明係關於一種積層型導電片、其製造方法、集電體及雙極電池,詳細而言,係關於一種可較佳地用於鋰離子二次電池之雙極電池、其所包含之集電體、積層型導電片及其製造方法。
就要求高能量密度及高輸出密度之觀點而言,於電動汽車(EV,Electric Vehicle)或混合動力汽車(HEV,Hybrid Electric Vehicle)中搭載有鋰離子二次電池。
於鋰離子二次電池中,為了達成更高之能量密度及更高之輸出密度,研究出於複數個集電體各自之兩側分別配置有正極活性物質及負極活性物質之雙極電池。
近年來,為了使雙極電池輕量化,並提高每單位質量之輸出密度,例如提出有如下雙極電池,其包括:電極,其包括包含高分子材料之集電體、電性結合於集電體之一面之正極、及電性結合於集電體之另一面之負極;及電解質層,其配置於複數個電極之間(例如參照日本專利特開2006-190649號公報)。
然而,於日本專利特開2006-190649號公報所提出之雙極電池中,包含高分子材料之集電體與包含金屬箔之集電體相比,電解液之 遮斷性較低,故而有鋰離子於積層方向透過集電體而於正極及負極間產生液界之不良情況。
為了消除該不良情況,提出有如下雙極型電池用集電體,其包含具有導電性之樹脂層、及具有導電性且抑制離子向面垂直方向之透過之至少一層離子遮斷層(例如參照日本專利特開2010-277862號公報)。
於日本專利特開2010-277862號公報中,作為製作雙極型電池用集電體之方法,提出有藉由熱壓接而貼合樹脂層與包含金屬箔之離子遮斷層之方法、或藉由濺鍍而於樹脂層上形成包含金屬之離子遮斷層之方法。
然而,於日本專利特開2010-277862號公報所提出之貼合中,為了於貼合時確保必需之強度,而以較厚之厚度準備金屬箔,其後,將該金屬箔貼合於樹脂層上,故而有無法充分謀求雙極型電池用集電體之輕量化之不良情況。
又,於日本專利特開2010-277862號公報所提出之濺鍍中,有製造成本增大,且由於藉由濺鍍而形成之離子遮斷層中容易產生針孔,故而雙極型電池用集電體之離子遮斷性不充分的不良情況。
本發明之目的在於提供一種製造成本降低之積層型導電片之製造方法,藉此獲得之離子遮斷性優異且實現輕量化之積層型導電片,包含其之集電體,包含該集電體並可達成更高之能量密度、及更高之輸出密度之雙極電池。
本發明之積層型導電片之製造方法之特徵在於包括以下步驟:準備支持基板;於上述支持基板之厚度方向之一側形成導電層;及將上述導電層轉印至含有樹脂之樹脂含有層之至少厚度方向之一面。
又,於本發明之積層型導電片之製造方法中,將上述導電層轉印至上述樹脂含有層之步驟較佳為包括以下步驟:準備上述樹脂含有層作為樹脂含有片;及將準備之上述樹脂含有片及上述導電層積層。
又,於本發明之積層型導電片之製造方法中,將上述導電層轉印至上述樹脂含有層之步驟較佳係將含有樹脂之清漆塗佈於上述導電層上。
又,於本發明之積層型導電片之製造方法中,於上述支持基板之上述厚度方向之一側形成上述導電層之步驟中,較佳為藉由鍍敷形成上述導電層。
又,於本發明之積層型導電片之製造方法中,較佳為於上述支持基板之上述厚度方向之一面形成剝離層。
又,於本發明之積層型導電片之製造方法中,較佳為上述剝離層包含金屬氧化物及/或鈍態。
又,於本發明之積層型導電片之製造方法中,較佳為上述支持基板包含不鏽鋼及/或鋁。
又,於本發明之積層型導電片之製造方法中,較佳為上述導電層之厚度為0.1μm以上且5μm以下。
又,於本發明之積層型導電片之製造方法中,較佳為上述樹脂含有片為導電性。
又,於本發明之積層型導電片之製造方法中,較佳為上述樹脂為熱塑性樹脂及/或熱硬化性樹脂。
又,於本發明之積層型導電片之製造方法中,較佳為上述樹脂含有層進而含有導電填料。
又,本發明之積層型導電片之特徵在於:其係藉由如下積層型導電片之製造方法而製造,該製造方法包括以下步驟:準備支持基板;於上述支持基板之厚度方向之一側形成導電層;及將上述導電層 轉印至含有樹脂之樹脂含有層之至少厚度方向之一面。
又,本發明之集電體之特徵在於:其包含藉由如下積層型導電片之製造方法而製造之積層型導電片,該製造方法包括以下步驟:準備支持基板;於上述支持基板之厚度方向之一側形成導電層;及將上述導電層轉印至含有樹脂之樹脂含有層之至少厚度方向之一面。
又,本發明之雙極電池之特徵在於包含:電極,其相互空出間隔而設置有複數個;及電解質層,其配置於各上述電極間;上述複數個電極之至少一個包含:集電體,其包含藉由包括後述步驟之積層型導電片之製造方法而製造之積層型導電片:準備支持基板;於上述支持基板之厚度方向之一側形成導電層;及將上述導電層轉印至含有樹脂之樹脂含有層之至少厚度方向之一面;正極,其積層於上述集電體之厚度方向之一面;及負極,其積層於上述集電體之厚度方向之另一面。
又,本發明之雙極電池較佳為用作鋰離子二次電池。
又,於本發明之雙極電池中,較佳為上述正極含有鋰化合物,上述電解質層含有鋰鹽。
本發明之積層型導電片之製造方法可藉由將導電層轉印至樹脂含有層之至少厚度方向之一面的簡便方法而確實地製造積層型導電片。
又,於本發明之積層型導電片之製造方法中,由於準備支持基板並於支持基板之厚度方向之一面形成導電層,故而於積層型導電片之製造中途,可藉由支持基板支持導電層。因此,可一面以較薄之厚度準備及形成導電層,一面將該導電層轉印至樹脂含有層,故而可防止導電層中之缺陷之產生。
進而,由於可防止導電層中之缺陷之產生,故而本發明之積層型導電片之離子遮斷性優異。又,本發明之積層型導電片包括含有樹 脂之樹脂含有層,故而可謀求輕量化。進而,本發明之積層型導電片係以較薄之厚度形成導電層,故而可進一步謀求輕量化。
因此,包括本發明之導電體之雙極電池可謀求輕量化,為低成本,並且確保較高之可靠性,同時可達成更高之能量密度、及更高之輸出密度。
1‧‧‧積層型導電片
2‧‧‧支持基板
3‧‧‧導電層
4‧‧‧樹脂含有片
4'‧‧‧樹脂含有層
5‧‧‧剝離層
6‧‧‧集電體
7‧‧‧雙極電池
8‧‧‧充放電部
9‧‧‧外裝材料
10‧‧‧電極
11‧‧‧電解質層
12、12A、12B‧‧‧主電極
13、13a、13b‧‧‧末端電極
14‧‧‧正極
15‧‧‧負極
16‧‧‧正極集電板
17‧‧‧負極集電板
18‧‧‧附導電層之支持基板
19‧‧‧透濕杯
20‧‧‧碳酸二乙酯
21‧‧‧蓋
22‧‧‧螺釘
23‧‧‧單電池層
圖1係說明本發明之積層型導電片之製造方法之一實施形態的步驟圖,圖1(a)表示準備支持基板之步驟,圖1(b)表示於支持基板之表側形成導電層之步驟,圖1(c)表示將兩個導電層對向配置於樹脂含有片之表側及背側之步驟,圖1(d)表示將兩個導電層與樹脂含有片積層之步驟,圖1(e)表示將各支持基板分別自各導電層剝離之步驟。
圖2係表示本發明之雙極電池之一實施形態之剖面圖,該雙極電池包括複數個具有包含圖1(e)所示之積層型導電片之集電體之電極。
圖3係表示圖2所示之雙極電池之充放電部之部分分解放大圖。
圖4係說明本發明之積層型導電片之製造方法之另一實施形態的部分步驟圖,表示藉由將清漆塗佈於導電層而形成樹脂含有層之步驟。
圖5係說明本發明之積層型導電片之製造方法之其他實施形態的步驟圖,圖5(a)表示準備支持基板之步驟,圖5(b)表示於支持基板之表側形成導電層之步驟,圖5(c)表示將導電層與樹脂含有片積層之步驟,圖5(d)表示自導電層剝離支持基板之步驟。
圖6係說明比較例1之積層型導電片之製造方法之步驟圖,圖6(a)表示準備樹脂含有片之步驟,圖6(b)表示於樹脂含有片之表面形成導電層之步驟。
圖7表示實施例之評價所使用之碳酸二乙酯遮斷試驗之概略剖面圖。
圖8表示實施例3之導電層之SEM(Scanning Electron Microscope,掃描式電子顯微鏡)照片之圖像處理圖。
圖9表示比較例3之導電層之CCD(Charge Coupled Device,電荷耦合器件)照片之圖像處理圖。
圖1係說明本發明之積層型導電片之製造方法之一實施形態的步驟圖,圖1(a)表示準備支持基板之步驟,圖1(b)表示於支持基板之表側形成導電層之步驟,圖1(c)表示將兩個導電層對向配置於樹脂含有片之表側及背側之步驟,圖1(d)表示將兩個導電層與樹脂含有片積層之步驟,圖1(e)表示將各支持基板分別自各導電層剝離之步驟。圖2表示本發明之雙極電池之一實施形態之剖面圖,該雙極電池包含複數個具有包含圖1(e)所示之積層型導電片之集電體之電極。圖3表示圖2所示之雙極電池之充放電部之部分分解放大圖。
再者,於圖2中,為了清晰地表示電極10與電解質層11之相對配置,省略下述導電層3、剝離層5及樹脂含有片4。
如圖1(a)~圖1(e)所示,積層型導電片1之製造方法包括如下步驟:準備支持基板2(參照圖1(a));於支持基板2之表側(厚度方向之一側)形成導電層3(參照圖1(b));及將導電層3轉印至作為樹脂含有層之一例的樹脂含有片4之表面(厚度方向之一面)及背面(厚度方向之另一面)(參照圖1(c)~圖1(e))。
於該方法中,首先,如圖1(a)所示準備支持基板2。
支持基板2例如呈大致平板狀,可列舉金屬基板、樹脂基板等。就利用電解電鍍形成繼而說明之導電層3之觀點而言,較佳為列舉金屬基板。作為形成金屬基板之金屬,例如可列舉鋁、鐵、銅、鎳、鉻、包含該等之合金(不鏽鋼等)等導體。較佳為列舉鋁、不鏽鋼(具體而言為SUS304H-TA等SUS304系列等)。
支持基板2可單獨使用,或者亦可積層2種以上而準備。
支持基板2之厚度例如為10μm以上且100μm以下,較佳為10μm以上且75μm以下,更佳為10μm以上且50μm以下。
於支持基板2之厚度為上述範圍外之情形時,有作業性降低之情況。
又,於支持基板2之厚度超過上述範圍之情形時,有成本增大之情況。進而,於支持基板2之厚度超過上述範圍之情形時,有於利用電解電鍍形成繼而說明之導電層3時,導通(通電)不良,難以形成導電層3之情況。
另一方面,於支持基板2之厚度未達上述範圍之情形時,有無法確實地支持繼而形成之導電層3之情況。
於支持基板2之表面(厚度方向之一面),較佳為形成有剝離層5。
於將繼而說明之導電層3轉印至樹脂含有片4之步驟(參照圖1(c)~圖1(e))中,為了使支持基板2容易自導電層3剝離,視需要設置有剝離層5。
剝離層5係積層於支持基板2之表面整面上。作為形成剝離層5之剝離材料,例如就利用電解電鍍形成繼而說明之導電層3之觀點而言,可列舉金屬氧化物、鈍態等導體。
作為金屬氧化物,例如可列舉形成上述支持基板2之金屬之氧化物,具體而言,可列舉氧化鋁、氧化鐵、氧化銅、氧化鎳、氧化鉻、複合氧化物等。
作為鈍態,可列舉形成上述支持基板2之金屬經鈍化而成者。又,鈍態亦可包含上述金屬氧化物。
該等導體可單獨使用或併用。
於在支持基板2之表面形成剝離層5時,例如於由金屬氧化物形成之情形時,例如可採用濺鍍等。又,於由鈍態形成剝離層5之情形時,採用:(1)將支持基板2浸漬於包含硝酸、其他強氧化劑之溶液中之方法;(2)於氧氣或潔淨之空氣中對支持基板2進行低溫加熱之方法;(3)使支持基板2於包含氧化劑之溶液中進行陽極極化之方法等。
剝離層5之厚度例如為0.1~50nm,較佳為1~10nm。
繼而,於該方法中,如圖1(b)所示,於支持基板2之表側形成導電層3。
作為形成導電層3之導體,可列舉例如:銅、鎳、錫、鋁、鐵、鉻、鈦、金、銀、鉑、鈮、及包含該等之合金等金屬;例如:聚苯胺、聚吡咯、聚噻吩、聚乙炔、聚對苯、聚苯乙炔、聚丙烯腈、聚二唑等導電性聚合物等。
作為導體,較佳為列舉金屬,進而較佳為列舉銅。
作為於支持基板2之表側形成導電層3之方法,於由金屬形成導電層3之情形時,例如可列舉鍍敷、濺鍍等。另一方面,於由導電性聚合物形成導電層3之情形時,例如塗佈包含導電性聚合物之清漆,其後使塗膜乾燥。
作為形成導電層3之方法,就將積層型導電片1用作下述雙極電池7之集電體6(參照圖2)之情形時獲得良好之離子遮斷性之觀點而言,較佳為列舉鍍敷,更佳為列舉電解電鍍,進而較佳為列舉電解鍍銅。
於電解電鍍中,例如於支持基板2為金屬基板之情形時,將支持基板2浸漬於鍍液中而對支持基板2通電。或者,於形成有剝離層5之 情形時,亦對剝離層5通電。
作為鍍液,例如可列舉含有上述金屬之離子之電解鍍液(鍍浴),較佳為列舉含有銅離子(具體而言為源自硫酸銅之銅離子)之電解鍍銅液(電解鍍銅浴)。
又,鍍液例如可作為含有金屬離子、同時含有酸、鹵素離子、添加物等之水溶液而製備。
作為酸,例如可列舉硫酸、鹽酸、硝酸等無機酸。鹵素離子係藉由使鹵素溶解於水中而生成,作為此種鹵素,例如可列舉氟、氯、溴、碘等,較佳為列舉氯。又,鹵素離子亦可包括源自上述酸之陰離子。作為添加物,例如可列舉有機系添加物等。
電解電鍍之條件可適當選擇,電流密度例如為0.1~5A/dm2,較佳為0.5~3A/dm2,溫度為10~30℃,較佳為常溫(25℃)。
藉此,導電層3形成於支持基板2之表側。具體而言,導電層3係形成於支持基板2之表面整面上。又,於支持基板2之表面形成有剝離層5之情形時,導電層3係形成於剝離層5之表面整面上。導電層3係藉由支持基板2,經由視需要形成之剝離層5而受到支持。
導電層3及支持基板2構成為附導電層之支持基板18。
導電層3之厚度例如為0.05μm以上且5μm以下,較佳為0.1μm以上且5μm以下,更佳為0.3μm以上且5μm以下。
於導電層3之厚度未達上述範圍之情形時,有於將積層型導電片1用作下述雙極電池7之集電體6(參照圖2)時無法獲得良好之離子遮斷性之情況。另一方面,於導電層3之厚度超過上述範圍之情形時,有無法達成雙極電池7(參照圖2)之輕量化及小型化之情況。
於該方法中,其後如圖1(c)~圖1(e)所示,將導電層3轉印至樹脂含有片4之表面及背面。
於將導電層3轉印至樹脂含有片4之表面及背面時,具體而言, 首先,如圖1(c)所示,準備兩個支持於支持基板2上之導電層3,同時準備樹脂含有片4。
樹脂含有片4例如呈與附導電層之支持基板18相同尺寸之大致平板狀,並形成為含有樹脂作為必需成分之片材。
作為樹脂,例如可列舉熱塑性樹脂、熱硬化性樹脂。
作為熱塑性樹脂,可列舉:例如聚苯乙烯-聚異丁烯-聚苯乙烯嵌段共聚物橡膠(SIBS,styrene-isobutylene-styrene)、苯乙烯-丁二烯共聚物橡膠(SBR,stryrene-butadiene rubber)等橡膠系樹脂;例如低密度聚乙烯(LDPE,Low Density Polyethylene)、高密度聚乙烯(HDPE,High Density Polyethylene)、直鏈狀低密度聚乙烯(LLDPE,Linear Low Density Polyethylene)、聚丙烯(PP,polypropylene)、聚丁烯等烯烴系樹脂;例如乙烯-乙酸乙烯酯共聚物(EVA,ethylene-vinyl acetate)、乙烯-乙烯醇共聚物等乙烯共聚物;例如聚對苯二甲酸乙二酯(PET,polyethylene terephthalate)、聚萘二甲酸乙二酯(PEN,polyethylene naphthalate)等聚酯;例如聚丙烯酸甲酯(PMA,polymethyl acrylate)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA,polymethyl methacrylate)等丙烯酸系聚合物;此外聚醚腈(PEN,polyethernitrile)、聚醯亞胺(PI,polyimide)、聚醯胺(PA,polyamide)、聚四氟乙烯(PTFE,polytetrafluoroethylene)、聚丙烯腈(PAN,polyacrylonitrile)、聚氯乙烯(PVC,polyvinyl chloride)、聚偏二氟乙烯(PVdF,polyvinylidene fluoride)、聚矽氧樹脂等。
該等熱塑性樹脂可單獨使用或併用。
又,熱塑性樹脂可使用市售品,具體而言,可使用SIBSTAR系列(Kaneka公司製造)等。
熱塑性樹脂之軟化點例如為60~250℃,較佳為80~200℃。
作為熱硬化性樹脂,例如可列舉:環氧樹脂、熱硬化性聚醯亞 胺、脲樹脂、三聚氰胺樹脂、不飽和聚酯樹脂、鄰苯二甲酸二烯丙酯樹脂、聚矽氧樹脂、熱硬化性胺基甲酸酯樹脂、熱硬化性聚醯胺醯亞胺(PAI,polyamide-imide)等。
作為熱硬化性樹脂,較佳為列舉環氧樹脂、熱硬化性聚醯胺醯亞胺。
作為環氧樹脂,可列舉:例如雙酚型環氧樹脂(例如雙酚A型環氧樹脂、雙酚F型環氧樹脂、雙酚S型環氧樹脂、氫化雙酚A型環氧樹脂、二聚酸改性雙酚型環氧樹脂等)、酚醛清漆型環氧樹脂、萘型環氧樹脂、茀型環氧樹脂、三苯基甲烷型環氧樹脂等芳香族系環氧樹脂;例如異氰尿酸三環氧丙酯、乙內醯脲環氧樹脂等含氮環之環氧樹脂;例如脂肪族型環氧樹脂;例如脂環式環氧樹脂;例如縮水甘油醚型環氧樹脂;例如縮水甘油胺型環氧樹脂等。
較佳為列舉雙酚型環氧樹脂,更佳為列舉雙酚F型環氧樹脂。
作為環氧樹脂,可使用市售品,具體而言,可使用YSLV-80XY(雙酚F型環氧樹脂,新日鐵化學公司製造)等。
又,環氧樹脂較佳為併用硬化劑及硬化促進劑而製備為環氧樹脂組合物。
環氧樹脂之調配比率相對於環氧樹脂組合物100質量份例如為25質量份以上,較佳為50質量份以上,又,例如亦未達100質量份。
作為硬化劑,例如可列舉:酚化合物(包括酚樹脂)、酸酐化合物、醯胺化合物、醯肼化合物、咪唑啉化合物、脲化合物、多硫化合物等。較佳為列舉酚化合物。
作為硬化劑,可使用市售品,具體而言,可使用MEH7851SS(酚化合物,明和化成公司製造)等。
硬化劑之調配比率相對於環氧樹脂100質量份,例如為10~200質量份,較佳為50~150質量份。
硬化促進劑包括觸媒,例如可列舉:咪唑化合物、三級胺化合物、磷化合物、四級銨鹽化合物、有機金屬鹽化合物等。較佳為列舉咪唑化合物。
作為咪唑化合物,例如可列舉:2-苯基-4,5-二羥基甲基咪唑、2-苯基-4-甲基-5-羥基甲基咪唑等含羥基之咪唑化合物。
又,硬化促進劑可使用市售品,例如可使用2PHZ-PW(2-苯基-4,5-二羥基甲基咪唑,四國化成公司製造)、2P4MHZ-PW(2-苯基-4-甲基-5-羥基甲基咪唑,四國化成公司製造)等。
硬化促進劑可單獨使用或併用。
硬化促進劑之調配比率相對於硬化劑100質量份,例如為0.01~15質量份,較佳為0.1~10質量份。
熱硬化性樹脂(B階段)之軟化點例如為40~100℃。
樹脂可單獨使用或併用。較佳為列舉熱塑性樹脂之單獨使用、熱塑性樹脂及熱硬化性樹脂之併用。
於併用熱塑性樹脂及熱硬化性樹脂之情形時,熱塑性樹脂之調配比率相對於熱硬化性樹脂100質量份,例如為10~500質量份,較佳為50~300質量份。
又,樹脂含有片4亦可進而含有導電填料。
作為導電填料,例如可列舉金屬系填料、碳系填料等。
作為形成金屬系填料之金屬,例如可列舉:銅、鎳、錫、鋁、鐵、鉻、鈦、金、銀、鉑、鈮、包含該等金屬之合金等。又,亦可列舉上述金屬之金屬碳化物、金屬氮化物、金屬氧化物等。
作為形成碳系填料之碳,例如可列舉:石墨(graphite)、碳黑(爐黑、乙炔黑、科琴黑、奈米碳管)等。
就輕量化之觀點而言,較佳為列舉碳系填料。
導電填料之形狀並無特別限定,例如可列舉球狀、鱗狀、薄片 狀、樹枝狀、塊狀(不定形)等。
導電填料之最大長度之平均值(於球狀之情形時為平均粒徑)例如為0.01μm以上且100μm以下,較佳為0.01μm以上且50μm以下,更佳為0.01μm以上且40μm以下。
於導電填料之最大長度之平均值超過上述範圍之情形時,有導電層3、進而積層型導電片1之厚度變厚,無助於雙極電池7(參照圖2)之小型化之情況。另一方面,於導電填料之最大長度之平均值未達上述範圍之情形時,有積層型導電片1之導電性降低之情況。
樹脂含有片4藉由含有導電填料而被賦予導電性。
導電填料之調配比率相對於樹脂含有片4,例如為1~99質量%,較佳為10~95質量%。又,導電填料之調配比率相對於樹脂100質量份,例如為5~5000質量份,較佳亦為10~2000質量份。
於準備樹脂含有片4時,將樹脂與視需要所調配之導電填料進行乾摻而混合,繼而藉由混練機等將該等製備成混練體。
作為混練機,例如可列舉輥式混練機、混練擠出機、捏合混練機、班伯裏攪拌機、亨舍爾攪拌機或行星式攪拌機等。
於混練中,例如加熱至樹脂之軟化點以上、且於樹脂含有熱硬化性樹脂之情形時未達熱硬化性樹脂硬化之溫度(即未硬化之溫度)。
關於加熱溫度,具體而言,於包含熱塑性樹脂之情形時,例如為40~200℃,另一方面,於包含熱硬化性樹脂(及熱塑性樹脂兩者)之情形時,例如為40℃以上且未達140℃。
又,樹脂之混練可一次性調配各樹脂並集中而混練,又,亦可將各樹脂分批調配。
具體而言,於樹脂兼有熱塑性樹脂及熱硬化性樹脂(環氧樹脂組合物)之情形時,調配熱塑性樹脂及熱硬化性樹脂之一部分(具體而言為環氧樹脂及硬化劑),繼而,加熱至未達為熱塑性樹脂之軟化點以 上且熱硬化性樹脂(環氧樹脂)未硬化之溫度(具體而言為100~140℃),其後,調配熱硬化性樹脂之剩餘部分(具體而言為硬化促進劑),並進而進行混練。
於樹脂含有熱硬化性樹脂之情形時,將混練體製成B階段。
繼而,藉由加工機將混練體加工成片狀。作為加工機,例如可列舉擠出機、輥、壓光機或加壓機等。較佳為列舉加壓機。加壓之荷重例如為1×103N~100×103N,又,亦為100~10000kgf。
又,於將混練體加工成片狀時,亦可進行加熱(具體而言為熱壓)。溫度例如與上述混練溫度相同。再者,於樹脂含有熱硬化性樹脂之情形時,混練體未完全硬化(未成為C階段),維持B階段狀態。
藉此準備樹脂含有片4。
樹脂含有片4之厚度例如為0.01μm以上且100μm以下,較佳為0.01μm以上且50μm以下,更佳為0.01μm以上且30μm以下。
於樹脂含有片4之厚度未達上述範圍之情形時,有難以處理樹脂含有片4之情況。於樹脂含有片4之厚度超過上述範圍之情形時,有於將積層型導電片1設置於雙極電池7(參照圖2)時,電極10之厚度變厚,難以實現雙極電池7之小型化及輕量化的情況。
另外準備兩個經由剝離層5而形成於支持基板2上之導電層3。
繼而,如圖1(c)所示,將兩個導電層3(附導電層之支持基板18)對向配置於樹脂含有片4之表側及背側。
繼而,如圖1(d)所示,將兩個導電層3與一個樹脂含有片4積層。
具體而言,將兩個導電層3與樹脂含有片4藉由熱壓接而將該等積層。
熱壓接時之加熱溫度為樹脂之軟化點以上,又,於樹脂含有熱硬化性樹脂之情形時,為熱硬化溫度以上,具體而言,例如為50~250℃,較佳為60~200℃,更佳為80~150℃。又,加熱時間例如為 0.1~30分鐘,較佳為1~10分鐘。壓力例如為0.1~100MPa,較佳為1~50MPa。
於樹脂含有熱硬化性樹脂之情形時,藉由熱壓接而完全硬化,成為C階段。
又,熱壓接亦可於減壓環境下實施。減壓度(真空度)例如為1kPa~3kPa。
於熱壓接中,例如可使用真空加壓機等。
藉此將兩個導電層3與樹脂含有片4積層。
即,藉由兩個導電層3而於厚度方向上無間隙地挾入樹脂含有片4。詳細而言,藉由上述熱壓接,而於樹脂含有熱塑性樹脂之情形時,熱塑性樹脂軟化,故而樹脂含有片4對導電層3之密接性提高。又,於樹脂含有熱硬化性樹脂之情形時,熱硬化性樹脂硬化,故而樹脂含有片4對導電層3之密接性提高。
其後,如圖1(d)之箭頭、假想線及圖1(e)所示,將兩個支持基板2各者自兩個導電層3各者剝離。
具體而言,將經熱壓接之兩個導電層3與樹脂含有片4例如冷卻至20~40℃,具體而言,冷卻至室溫左右之後,將兩個支持基板2各者自對應之導電層3剝離。藉此,將支持基板2與剝離層5一併自導電層3剝離。
藉此,如圖1(e)所示,獲得包括樹脂含有片4、及形成於其兩面之兩個導電層3的積層型導電片1。
積層型導電片1之厚度例如為5~300μm,較佳為10~200μm。
而且,該積層型導電片1之製造方法可藉由將導電層3轉印至樹脂含有片4之表面的簡便方法而確實地製造積層型導電片1。
又,於該積層型導電片1之製造方法中,準備支持基板2並於支持基板2之表面形成導電層3,故而於積層型導電片1之製造中途,可 藉由支持基板2支持導電層3。因此,可一面以較薄之厚度準備及形成導電層3,一面將該導電層3轉印至樹脂含有片4,故而可防止導電層3中之針孔等缺陷之產生。
進而,由於可防止導電層3中之缺陷之產生,故而該積層型導電片1之離子遮斷性優異。又,本發明之積層型導電片1包括含有樹脂之樹脂含有片4,故而可謀求輕量化。進而,該積層型導電片1之導電層3係以較薄之厚度所形成,故而可進一步謀求輕量化。
又,上述方法之將導電層3轉印至樹脂含有片4之步驟包括準備樹脂含有片4之步驟、及將準備之樹脂含有片4與導電層3積層之步驟,故而可簡單地形成樹脂含有片4。
該積層型導電片1可用作各種裝置之導電片。具體而言,可將積層型導電片1例如用作雙極電池(Bipolar Battery)之集電體。
繼而,參照圖2及圖3,對包含圖1(e)所示之積層型導電片1作為集電體6之雙極電池7進行說明。
於圖2中,雙極電池7為雙極型鋰離子二次電池,包括進行充放電反應之充放電部8、及收容充放電部8之外裝材料9。
充放電部8包括:電極10,其呈大致平板狀且相互空出間隔而設置有複數個;及電解質層11,其配置於各電極10間。
電極10於厚度方向上積層有複數層,且其包括:形成於厚度方向一端(最表側)及厚度方向上之另一端(最內側)之兩個末端電極13、及配置於兩個末端電極13之間之複數個主電極12。
各主電極12為雙極型電極,具體而言,如圖3所示,包括集電體6;正極14,其積層於集電體6之表面(厚度方向之一面);及負極15,其積層於集電體6之背面(厚度方向之另一面)。
正極14係以使集電體6之端部(與厚度方向正交之面方向周端部)露出之圖案形成於集電體6之表面。
正極14由含有正極活性物質作為必需成分、且含有黏合劑作為任意成分之正極材料形成。
作為正極活性物質,只要為雙極型鋰離子二次電池所使用之正極活性物質,則並無特別限定,例如可列舉鋰化合物。作為鋰化合物,可列舉例如LiCoO2、LiNiO2、Li(Ni-Co-Mn)O2等鋰-過渡金屬複合氧化物(鋰系複合氧化物);例如鋰-過渡金屬磷酸化合物;例如鋰-過渡金屬硫酸化合物等。
正極活性物質可單獨使用或併用。
作為正極活性物質,就容量、輸出特性之觀點而言,較佳為列舉鋰-過渡金屬複合氧化物。
作為黏合劑並無特別限定,例如可列舉:聚乙烯、聚丙烯、聚對苯二甲酸乙二酯(PET)、聚醚腈(PEN)、聚丙烯腈、聚醯亞胺、聚醯胺、纖維素、羧甲基纖維素(CMC,carboxymethyl cellulose)、乙烯-乙酸乙烯酯共聚物、聚氯乙烯、苯乙烯-丁二烯橡膠(SBR)、異戊二烯橡膠、丁二烯橡膠、乙烯-丙烯橡膠、乙烯-丙烯-二烯共聚物、苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物及其氫化物、苯乙烯-異戊二烯-苯乙烯嵌段共聚物及其氫化物、聚偏二氟乙烯(PVdF)、聚四氟乙烯(PTFE)、四氟乙烯-六氟丙烯共聚物(FEP,fluorinated ethylene propylene)、四氟乙烯-全氟烷基乙烯基醚共聚物(PFA,polyfluoroalkoxy)、乙烯-四氟乙烯共聚物(ETFE,ethylene-tetrafluoroethylene)、聚氯三氟乙烯(PCTFE,polychlorotrifluoroethylene)、乙烯-氯三氟乙烯共聚物(ECTFE,ethylene-chlorotrifluoroethylene)、聚氟乙烯(PVF,polyvinyl fluoride)、偏二氟乙烯-六氟丙烯系氟橡膠(VDF-HFP(vinylidene fluoride-hexafluoropropylene)系氟橡膠)、偏二氟乙烯-六氟丙烯-四氟乙烯系氟橡膠(VDF-HFP-TFE(vinylidene fluoride-hexafluoropropylene-tetrafluoroethylene)系氟橡膠)、偏二氟乙烯-五氟 丙烯系氟橡膠(VDF-PFP(vinylidene fluoride-pentafluoropropylene)系氟橡膠)、偏二氟乙烯-五氟丙烯-四氟乙烯系氟橡膠(VDF-PFP-TFE(vinylidene fluoride-pentafluoropropylene-tetrafluoroethylene)系氟橡膠)、偏二氟乙烯-全氟甲基乙烯基醚-四氟乙烯系氟橡膠(VDF-PFMVE-TFE(vinylidene fluoride-perfluoromethyl vinyl ether-tetrafluoroethylene)系氟橡膠)、偏二氟乙烯-氯三氟乙烯系氟橡膠(VDF-CTFE(vinylidene fluoride-chlorotrifluoroethylene)系氟橡膠)等偏二氟乙烯系氟橡膠、環氧樹脂等。
黏合劑可單獨使用或併用。
較佳為列舉:PVdF、聚醯亞胺、苯乙烯-丁二烯橡膠、CMC、聚丙烯、PTFE、聚丙烯腈、聚醯胺。
黏合劑之調配比率相對於正極材料100質量份,例如為0.5~15質量份,較佳為1~10質量份。
又,可於正極材料中以適當之比率添加例如導電助劑、電解質鹽、離子導電性聚合物等添加劑。
作為導電助劑,例如可列舉上述碳系填料等。
作為電解質鹽,例如可列舉Li(C2F5SO2)2N、LiPF6、LiBF4、LiClO4、LiAsF6、LiCF3SO3等鋰鹽。
作為離子導電性聚合物,例如可列舉聚環氧乙烷(PEO,polyethylene oxide)系、聚環氧丙烷(PPO,polypropylene oxide)系等聚環氧烷。
於將正極14積層於集電體6之表面時,例如將上述正極材料以適當之比率調配於例如N-甲基吡咯啶酮(NMP,N-methylpyrrolidone)、碳酸二甲酯(DMC,dimethyl carbonate)、乙腈等溶劑中而製備漿料。繼而,將漿料塗佈於集電體6之表面,其後,藉由加熱而使塗膜乾燥。
藉此以上述圖案於集電體6之表面形成正極14。
負極15係以使集電體6之端部(面方向周端部)露出之方式形成於集電體6之背面,具體而言,以於厚度方向投影時成為與正極14之圖案相同之圖案之方式形成。
又,負極15由含有負極活性物質作為必需成分、且含有黏合劑作為任意成分之負極材料形成。
作為負極活性物質,只要為雙極型鋰離子二次電池所使用之負極活性物質,則並無特別限定,例如可列舉:石墨、軟碳、硬碳等碳活性物質,鋰-過渡金屬複合氧化物(例如Li4Ti5O12)、金屬活性物質、鋰合金系負極活性物質等。
負極活性物質可單獨使用或併用。
作為負極活性物質,就容量、輸出特性之觀點而言,較佳為列舉碳活性物質、鋰-過渡金屬複合氧化物。
黏合劑可列舉正極材料中例示之黏合劑。黏合劑之調配比率與上述相同。
又,可於負極材料中以適當之比率添加例如正極材料中例示之添加劑。
於將負極15積層於集電體6之背面時,例如以適當之比率將上述負極材料調配於上述溶劑中而製備漿料。繼而,將漿料塗佈於集電體6之背面,其後,藉由加熱而使塗膜乾燥。
藉此以上述圖案於集電體6之背面形成負極15。
而且,複數個主電極12係介隔複數個電解質層11而於厚度方向上積層。即,電解質層11介於厚度方向上鄰接之複數個主電極12之間,更具體而言,主電極12與電解質層11於厚度方向上依序交替積層。
又,以一個主電極12A之正極14與鄰接於一個主電極12A之另一 主電極12B之負極15於厚度方向上對向配置,且電解質層11介於其等之間而由其等夾持之方式交替地積層各主電極12及各電解質層11。
電解質層11呈大致平板狀,以可於鄰接之主電極12之間保持電解質之方式構成。
作為電解質,例如可列舉液體電解質、固體電解質。
液體電解質具有於有機溶劑中溶解有支援鹽之形態。作為有機溶劑,例如可列舉碳酸乙二酯(EC,ethylene carbonate)或碳酸丙二酯(PC,propylene carbonate)等碳酸酯類。又,作為支援鹽,例如可列舉鋰鹽。
另一方面,作為固體電解質,例如可列舉含有電解液之凝膠電解質、不含電解液之本徵固體電解質。
凝膠電解質係藉由使上述液體電解質分散於包含上述離子導電性聚合物之基質聚合物中而形成。
再者,於電解質層11由液體電解質或凝膠電解質形成之情形時,亦可於電解質層11上設置隔離膜。作為隔離膜,例如可列舉包含聚乙烯或聚丙烯等聚烯烴之微多孔膜等。
本徵固體電解質係藉由於上述基質聚合物中溶解支援鹽而製備,不含有機溶劑(塑化劑等)。
並且,正極14(具體而言為一個主電極12A之正極14)、電解質層11、及負極15(與正極14夾持電解質層11之負極15,具體而言為另一主電極12B之負極15)構成一個單電池層23。
藉此,雙極電池7係藉由積層複數層單電池層23而形成。於相互鄰接之單電池層23之間插入有集電體6。
如圖2所示,兩個末端電極13各自包括集電體6、及形成於集電體6之表面或背面之正極14及負極15之任一者。
具體而言,正極側(最內側)之末端電極13a包括集電體6、及積層 於其表面之正極14,但不包括負極15。
於正極側之末端電極13a之背面設置有正極集電板16。
正極集電板16一體地包含被覆正極側之末端電極13a背面之被覆部、及自被覆部於面方向之一個方向(圖2中之右方)延出之延出部。
負極側(最表側)之末端電極13b包括集電體6、及積層於其背面之負極15,但不包括正極14。
於負極側之末端電極13b之表面設置有負極集電板17。
負極集電板17一體地包含被覆負極側之末端電極13b之表面之被覆部、及自被覆部於面方向之另一方向(圖2中之左方)延出之延出部。
作為外裝材料9,例如可列舉金屬殼體或袋狀之層合膜。就高輸出化或冷卻性能優異,將雙極電池7搭載於EV及/或HEV之觀點而言,較佳為列舉層合膜。作為層合膜,例如可列舉將PP、鋁、及尼龍(聚醯胺)依序積層而形成之3層構造之層合膜等。
外裝材料9密封充放電部8。另一方面,外裝材料9分別露出正極集電板16及負極集電板17之延出部之活動端部。
而且,於雙極電池7放電(發電)時,於正極集電板16及負極集電板17中經由自外裝材料9露出之活動端部,提取充放電部8中之基於放電反應之電,另一方面,於雙極電池7充電(蓄電)時,經由該活動端部將電供給至充放電部8。
而且,上述包含集電體6之雙極電池7可謀求輕量化,為低成本,並且確保較高之可靠性,同時達成更高之能量密度、及更高之輸出密度。
此種雙極電池7係搭載於EV、HEV等車輛而用作驅動用電源。或者亦可將雙極電池7例如用作不間斷電源裝置等之載置用電源。
又,於圖1之實施形態中,於支持基板2之表面形成有剝離層5, 雖未圖示,但例如亦可不於支持基板2之表面形成剝離層5而以與支持基板2之表面直接接觸之方式形成導電層3。
較佳為如圖1之實施形態,於支持基板2之表面形成剝離層5。
藉此,可如圖1(d)之假想線及圖1(e)所示,容易且確實地自導電層3剝離支持基板2。
圖4係說明本發明之積層型導電片之製造方法之另一實施形態之部分步驟圖,表示藉由將清漆塗佈於導電層而形成樹脂含有層之步驟。圖5係說明本發明之積層型導電片之製造方法之其他實施形態之步驟圖,圖5(a)表示準備支持基板之步驟,圖5(b)表示於支持基板之表側形成導電層之步驟,圖5(c)表示積層導電層與樹脂含有片之步驟,圖5(d)表示將支持基板自導電層剝離之步驟。
再者,關於上述各部所對應之構件,於以下各圖式中標註相同參照考符號而省略其詳細說明。
再者,於圖1之實施形態中,於將導電層3轉印至樹脂含有片4之表面之步驟(圖1(c)~圖1(e))中,如圖1(c)所示,由含有樹脂及視需要含有導電填料之片材預先形成而準備樹脂含有片4,繼而,如圖1(d)所示,於準備之樹脂含有片4上積層導電層3。然而,亦可參照圖4,例如製備含有樹脂及視需要含有導電填料之清漆,繼而,如圖4之下側圖所示,將製備之清漆塗佈於導電層3之表面而形成塗膜,其後視需要加熱塗膜,藉此將樹脂含有層4與導電層3積層。
亦可視需要於清漆中調配例如溶劑、分散劑。
作為溶劑,例如可列舉乙酸乙酯、甲基乙基酮、N-甲基吡咯啶酮等,其調配比率相對於樹脂100質量份,例如為30~2700質量份,較佳為90~1200質量份。
作為分散劑並無特別限定,例如可列舉界面活性劑、聚合物系分散劑等,其調配比率可適當設定。
關於塗膜之加熱條件,溫度例如為30~450℃,較佳為50~350℃,又,時間例如為0.1~200分鐘,較佳為1~100分鐘。又,亦可以不同溫度實施加熱,例如,可依序實施第1階段之加熱(具體而言為乾燥)、加熱溫度及加熱時間超過第1階段之第2階段之加熱(具體而言為硬化,即固化)。第1階段之溫度例如為50~200℃,較佳為70~150℃,又,第1階段之時間例如為1~30分鐘,較佳為5~20分鐘。又,第2階段之溫度例如為150~420℃,較佳為250~370℃,又,第2階段之時間例如為10~200分鐘,較佳為20~150分鐘。
其後,亦可如圖4及圖1(d)所示,於表面積層有導電層3之樹脂含有層4'之背面積層另一導電層3。
或者,雖未圖示,但亦可準備積層有導電層3之兩個樹脂含有層4',將兩個樹脂含有層4'以相互接觸之方式積層。
根據該方法,可不預先準備樹脂含有片4而將樹脂含有層4'積層於導電層3,故而可簡化製造方法。
於圖1之實施形態中,將兩個導電層3各者分別轉印至樹脂含有片4之表面及背面,但亦可例如如圖5所示,僅將1個導電層3轉印至樹脂含有片4之表面(厚度方向之一面)。
於圖5之實施形態中,首先,如圖5(a)所示,準備支持基板2,繼而,如圖5(b)所示,於支持基板2之表側積層導電層3。其後,如圖5(c)及圖5(d)所示,將1個導電層3轉印至樹脂含有片4之表面。
具體而言,於將導電層3轉印至樹脂含有片4之表面時,如圖5(c)所示,積層1個導電層3與1個樹脂含有片4,繼而,如圖5(c)之假想線所示,將支持基板2自導電層3剝離。
藉此,如圖5(d)所示,獲得包括樹脂含有片4、及形成於其表面(單面)之導電層3的積層型導電片1。
於將該積層型導電片1用作雙極電池7之主電極12之集電體6(參照 圖2)時,藉由如圖5之假想線所示,於積層型導電片1之背面設置正極14,並於積層型導電片1之表面設置負極15而製作包含正極14及負極15之主電極12。
繼而,參照圖2,獲得包含該主電極12之雙極電池7。
根據圖5之實施形態,可發揮與圖1~3之實施形態相同之作用效果。
又,於圖5之實施形態中,如圖5(c)及圖5(d)所示,將1個導電層3轉印至樹脂含有片4之表面,雖未圖示,亦可例如首先製備含有上述樹脂及視需要含有導電填料之清漆,繼而,將製備之清漆塗佈於導電層3之表面而形成塗膜,其後,視需要藉由加熱而使塗膜乾燥,藉此將樹脂含有層4'與導電層3積層。
又,亦可如圖5(a)及圖5(b)之假想線所示,將剝離層5設置於支持基板2之兩面。
又,於圖2及圖3之實施形態中,將本發明之雙極電池設為鋰離子二次電池而進行說明,但亦可不限於此而用作例如鈉離子二次電池、鉀離子二次電池、鎳氫二次電池、鎳鎘二次電池、鎳氫電池等。
實施例
以下揭示製作例、實施例及比較例進而具體地說明本發明,但本發明不受該等任何限定。
(製作例A) (含有熱塑性樹脂之樹脂含有片)
將16質量份之碳黑(EC300J,平均粒徑39.5nm,Lion公司製造)、84質量份之SIBS(SIBSTAR072T,Kaneka公司製造)進行乾摻並藉由Labo Plastomill以170℃、30rpm混練30分鐘而獲得混練體。
其後,將所獲得之混練體加工成20mm見方之大小,並藉由加壓機以140℃、荷重3000kgf加壓5分鐘,藉此加工成片狀而獲得厚度 100μm之樹脂含有片。
(製作例B) (含有熱塑性樹脂及熱硬化性樹脂之樹脂含有片)
將16質量份之碳黑(EC300J,平均粒徑39.5nm,Lion公司製造)、26質量份之環氧樹脂(YSLV-80XY,雙酚F型環氧樹脂,新日鐵化學公司製造)、25質量份之酚樹脂(MEH7851SS,明和化成公司製造)、33質量份之SIBS(SIBSTAR072T,Kaneka公司製造)進行乾摻,並藉由Labo Plastomill以170℃、30rpm混練30分鐘之後,確認到樹脂溫度達到120℃之後,添加0.5質量份之2-苯基-4,5-二羥基甲基咪唑(2PHZ-PW,觸媒(硬化促進劑),四國化成公司製造),並藉由Labo Plastomill以120℃、30rpm混練10分鐘而獲得混練體。
其後,將所獲得之混練體製成20mm見方之大小,並藉由加壓機以120℃、荷重3000kgf加壓5分鐘,藉此加工成片狀而獲得厚度100μm之樹脂含有片(B階段)。
(製作例C) (含有熱塑性樹脂及熱硬化性樹脂之樹脂含有片)
將18質量份之碳黑(EC300J,平均粒徑39.5nm,Lion公司製造)、42質量份之石墨(JB-5,鱗狀,最大長度之平均值50μm,Nippon Graphite公司製造)、13質量份之環氧樹脂(YSLV-80XY,雙酚F型環氧樹脂,新日鐵化學公司製造)、14質量份之酚樹脂(MEH7851SS,明和化成公司製造)、13質量份之SIBS(SIBSTAR072T,Kaneka公司製造)進行乾摻,並藉由Labo Plastomill以170℃、30rpm混練30分鐘之後,確認到樹脂溫度達到120℃之後,添加0.5質量份之觸媒(2PHZ-PW,四國化成公司製造)並藉由Labo Plastomill以120℃、30rpm混練10分鐘而獲得B階段之混練體。
其後,將混練體製成20mm見方之大小,藉由加壓機以120℃、荷重3000kgf加壓5分鐘,藉此加工成片狀並使其硬化。藉此獲得厚度100μm之樹脂含有片。
(製作例D) (含有熱塑性樹脂及熱硬化性樹脂之樹脂含有片)
將93質量份之銅粉(HWQ-20,球狀,平均粒徑20μm,福田金屬箔粉工業公司製造)、2質量份之環氧樹脂(YSLV-80XY,雙酚F型環氧樹脂,新日鐵化學公司製造)、2質量份之酚樹脂(MEH7851SS,明和化成公司製造)、3質量份之SIBS(SIBSTAR072T,Kaneka公司製造)進行乾摻,並藉由Labo Plastomill進行170℃/30rpm/30分鐘之混練之後,確認到樹脂溫度達到120℃之後,添加0.5質量份之2-苯基-4,5-二羥基甲基咪唑(2PHZ-PW,觸媒(硬化促進劑),四國化成公司製造),並藉由Labo Plastomill進行120℃/30rpm/10分鐘之混練而獲得B階段之混練體。
其後,將所獲得之混練體製成20mm見方之大小,並藉由加壓機以120℃、荷重3000kgf加壓5分鐘,藉此加工成片狀並使其硬化。藉此獲得厚度100μm之C階段之樹脂含有片。
將樹脂含有片之配方示於表1。
(製作例1) (支持基板:不鏽鋼/導電層:銅)
準備SUS304H-TA(不鏽鋼箔,厚度50μm,新日鐵材料公司製造)作為支持基板。再者,於支持基板之表面及背面形成有包含絕緣體之厚度5nm之剝離層。
繼而,將硫酸銅(日礦金屬公司製造)、硫酸(和光純藥公司製造)、氯(和光純藥公司製造)、有機添加物(Electroplating Engineers of Japan公司製造之CC-1220)以成為下述濃度之方式調配於水中而製備電解鍍銅液。
繼而,將作為陰極之支持基板及作為陽極之銅板浸漬於電解鍍銅液中,以電解液溫度25℃、電流密度1.3A/dm2之條件一面使電解鍍銅液起泡,一面實施電解鍍銅而於支持基板之表側(及背側)形成表2所記載之厚度之導電層(參照圖5(a))。詳細而言,於支持基板之表側之剝離層之表面、及支持基板之背側之剝離層之背面形成導電層。
即製作附導電層之支持基板。
(製作例2) (支持基板:鋁/導電層:銅)
準備鋁箔(竹內金屬粉工業公司製造)代替SUS304H-TA(不鏽鋼箔)作為支持基板,除此以外與製造例1同樣地進行處理,於支持基板之表側(及背側)形成表2所記載之厚度之導電層。
(實施例1~7) (導電層之轉印)
分別準備樹脂含有片(製作例A~D)及附導電層之支持基板(製作例1及2)(參照圖5(b))。具體而言,將導電層與樹脂含有片之表側對向配置。
繼而,將導電層轉印至樹脂含有片(參照圖5(c)及圖5(d))。
具體而言,首先,藉由熱壓接將附導電層之支持基板與樹脂含有片積層。詳細而言,以導電層與樹脂含有片鄰接之方式將附支持基板之導電層及樹脂含有片重疊,並使用真空加壓機(真空度1.3kPa)以140℃、10MPa對該等進行2分鐘之熱壓接(參照圖5(c))。
再者,使用含有熱硬化性樹脂之製作例B~D的實施例2~7之樹脂含有片完全硬化(成為C階段)。
熱壓接後,將該等冷卻至室溫,然後將支持基板自導電層剝離(參照圖5(c)之假想線)。
藉此將導電層轉印至樹脂含有片。
藉此製作積層型導電片(參照圖5(e))。
(實施例7)
製備含有100質量份之聚醯胺醯亞胺、20質量份之碳黑、及700質量份之N-甲基吡咯啶酮的清漆。繼而,將清漆塗佈於附導電層之支持基板(製作例1)之表面而形成塗膜,其後,將塗膜以100℃加熱10分鐘而使其乾燥,繼而,以250℃加熱30分鐘而使其硬化。藉此將樹脂含有層與導電層積層(參照圖4)。
其後,將支持基板自導電層剝離(參照圖1(d)之假想線)。
藉此將導電層轉印至樹脂含有片。
藉此製作積層型導電片(參照圖1(e))。
(實施例8)
使用100質量份之聚醯亞胺代替100質量份之聚醯胺醯亞胺,將 塗膜之加熱(硬化)溫度自250℃變更為350℃,又,將加熱(硬化)時間自30分鐘變更為60分鐘,除此以外與實施例7同樣地進行處理而製作積層型導電片。
(比較例1~3) (導電層之直接形成)
將硫酸銅(日礦金屬公司製造)、硫酸(和光純藥公司製造)、氯(和光純藥公司製造)、有機添加物(Electroplating Engineers of Japan公司製造之CC-1220)以成為下述濃度之方式調配於水中而製備電解鍍銅液。
繼而,一面將作為陰極之製作例C中製作之樹脂含有片(參照圖6(a))、作為陽極之銅板浸漬於電解鍍銅液中,以電解液溫度25℃、電流密度1.3A/dm2之條件使電解鍍銅液起泡,一面實施電解鍍銅,而於樹脂含有片之表面形成表2所記載之厚度之導電層(參照圖6(b))。
即於樹脂含有片上直接製作導電層。
藉此製作積層型導電片。
(評價) (外觀評價)
藉由目視觀察積層型導電片之外觀,並以下述基準進行評價。將其結果示於表2。
○:未觀察到不均或破裂。
×:觀察到不均。
(針孔)
藉由光學顯微鏡及SEM觀察導電層之表面。將其結果示於表2。又,將實施例3之SEM照片及比較例3之光學顯微鏡之CCD照片分別示於圖8及圖9。
○:完全未觀察到針孔。
△:未觀察到內徑500nm以上之針孔。
×:觀察到內徑500nm以上之針孔。
(質量變化率/離子遮斷性評價)
首先,將積層型導電片裁剪成3×3cm之大小。
繼而,如圖7所示,將2ml之碳酸二乙酯20放入內徑18mm之透濕杯19中,以被覆透濕杯19之開口部之方式設置積層型導電片1,並以碳酸二乙酯20不會自積層型導電片1與透濕杯19之間漏出之方式,使用附螺釘22之蓋21將積層型導電片1固定於透濕杯19之開口部。詳細而言,透濕杯19係以碳酸二乙酯20與導電層3(參照圖5(d))接觸之方式上下反轉而設置。繼而,於25℃下放置168小時而實施碳酸二乙酯遮斷試驗。
其後,測定試驗前後之碳酸二乙酯之前後之質量,算出碳酸二乙酯之質量變化,並且以下述基準對離子遮斷性進行評價。將其結果示於表2。
○:質量變化率(%)為0%以上且未達1%。
△:質量變化率(%)為1%以上且2%以下%。
×:質量變化率(%)超過2.0%。
再者,質量變化率係設為下式。
質量變化率(%)=[(試驗後之碳酸二乙酯質量-添加之碳酸二乙酯質量)/添加之碳酸二乙酯質量]×100
再者,上述說明係作為本發明之例示之實施形態而提供,但其僅為例示,不可限定性地加以解釋。由該技術領域之業者所明確之本發明之變化例包含於下述申請專利範圍內。

Claims (16)

  1. 一種集電體之製造方法,其特徵在於包括以下步驟:準備支持基板;於上述支持基板之厚度方向之一側形成導電層;及將上述導電層轉印至含有樹脂之樹脂含有層之至少厚度方向之一面。
  2. 如請求項1之集電體之製造方法,其中將上述導電層轉印至上述樹脂含有層之步驟包括以下步驟:準備上述樹脂含有層作為樹脂含有片;及將準備之上述樹脂含有片與上述導電層積層。
  3. 如請求項1之集電體之製造方法,其中將上述導電層轉印至上述樹脂含有層之步驟包括藉由將含有樹脂之清漆塗佈於上述導電層而形成上述樹脂含有層之步驟。
  4. 如請求項1之集電體之製造方法,其中於將上述導電層形成於上述支持基板之上述厚度方向之一側之步驟中,藉由鍍敷形成上述導電層。
  5. 如請求項1之集電體之製造方法,其中於上述支持基板之上述厚度方向之一面形成有剝離層。
  6. 如請求項5之集電體之製造方法,其中上述剝離層包含金屬氧化物及/或鈍態。
  7. 如請求項1之集電體之製造方法,其中上述支持基板包含不鏽鋼及/或鋁。
  8. 如請求項1之集電體之製造方法,其中上述導電層之厚度為0.1μm以上且5μm以下。
  9. 如請求項1之集電體之製造方法,其中上述樹脂含有層為導電 性。
  10. 如請求項1之集電體之製造方法,其中上述樹脂為熱塑性樹脂及/或熱硬化性樹脂。
  11. 如請求項1之集電體之製造方法,其中上述樹脂含有層進而含有導電填料。
  12. 一種積層型導電片,其特徵在於藉由如下積層型導電片之製造方法而製造,該製造方法包括以下步驟:準備支持基板;於上述支持基板之厚度方向之一側形成導電層;及將上述導電層轉印至含有樹脂之樹脂含有層之至少厚度方向之一面。
  13. 一種集電體,其特徵在於包含藉由如下積層型導電片之製造方法而製造之積層型導電片,該製造方法包括如下步驟:準備支持基板;於上述支持基板之厚度方向之一側形成導電層;及將上述導電層轉印至含有樹脂之樹脂含有層之至少厚度方向之一面。
  14. 一種雙極電池,其特徵在於包括:電極,其相互空出間隔而設置有複數個;及電解質層,其配置於各上述電極間;且上述複數個電極之至少一個包括:集電體;正極,其積層於上述集電體之厚度方向之一面;及負極,其積層於上述集電體之厚度方向之另一面;其中上述集電體包含藉由包括下述步驟之積層型導電片之製造方法而製造之積層型導電片: 準備支持基板;於上述支持基板之厚度方向之一側形成導電層;及將上述導電層轉印至含有樹脂之樹脂含有層之至少厚度方向之一面。
  15. 如請求項14之雙極電池,其係用作鋰離子二次電池。
  16. 如請求項15之雙極電池,其中上述正極含有鋰化合物,上述電解質層含有鋰鹽。
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