[发明专利]锂离子充电电池、该电池用电极、该电池电极用电解铜箔

说明书

技术领域

本发明涉及锂离子充电电池、该充电电池所使用的电极、以及构成该电极的集电体的电解铜箔，所述锂离子充电电池包括正极、在表面形成为凹凸状的负极集电体的表面上形成有负极活性物质层的负极、以及非水电解质。

背景技术

当前，锂离子充电电池被运用于便携式电话、笔记本式个人计算机等，所述锂离子充电电池包括：正极；负极，该负极的负极集电体的表面涂布有碳粒子并进行施压，以作为负极活性物质层，所述负极集电体由表面平滑的铜箔所形成；以及非水电解质。对于该锂离子充电电池的负极，使用对通过电解来制造的、所谓的“未处理电解铜箔”实施了防锈处理的材料。

如专利文献1所示，对于作为所述锂离子充电电池用负极集电体的铜箔，使用减小了光亮面与粗糙面(铜箔的两面)之间的表面粗糙度之差的铜箔，以抑制电池的充放电效率降低。

适当选择各种水溶性高分子物质、各种表面活性剂、各种有机离子类化合物、以及氯离子等，并将它们添加至电解液中，以制造如上所述的减小了光亮面与粗糙面的表面粗糙度之差的电解铜箔。

例如，在专利文献2中，揭示了一种使用以下物质的电解铜箔的制造方法：即，在电解液中添加有具有巯基的化合物、氯化物离子、以及分子量小于等于10000的低分子量胶和高分子多糖类。

对于以上述制造方法来进行制造的电解铜箔，在该铜箔的表面上涂布碳粒子，并进行施压，从而形成负极的集电体(电极)。

该电解铜箔的抗拉强度为300～350N/mm²，在作为以所述碳粒子为活性物质的电极用铜箔来使用的情况下，结合适度的拉伸，该电解铜箔是较为理想的材料。

然而，近年来，以实现锂离子充电电池的高容量化为目的，提出了一种使用在进行充电时以电化学方式与锂进行合金化的铝、硅、锡等来作为负极活性物质的锂离子充电电池(参照专利文献3)。

利用CVD法或溅射法，在铜箔等集电体上例如堆积硅，以作为非晶质硅薄膜或微晶硅薄膜，从而形成以高容量化为目的的锂离子充电电池用电极(负极)。由于用这样的方法生成的活性物质的薄膜层会紧贴集电体，因此，被发现表现出良好的充放电循环特性(参照专利文献4)。

另外，最近，还开发了一种利用有机溶剂将硅粉末与酰亚胺类粘合剂一起加工成浆料状、将它们涂布于铜箔上、并进行干燥、施压的形成方法。

但是，在这样的锂离子充电电池用电极中，例如硅活性物质会在充电时吸储锂离子，从而会导致其体积膨胀约4倍。而且在放电时，会放出锂离子而发生收缩。

因而，活性物质层体积会随着充放电而发生膨胀和收缩，从而将会看到如下现象：即，活性物质发生微粉化而从集电体上剥离。

另外，由于该活性物质层紧贴集电体，因此，存在以下问题：即，若活性物质层的体积随着反复充放电而膨胀、收缩，则较大的应力会作用于集电体，从而在集电体中产生褶皱，若进一步多次反复进行充放电，则构成集电体的箔会发生断裂。

若在集电体中产生褶皱等形变，则会产生以下问题：即，在将该电极收纳于电池内时，电极所占据的体积会变大，从而单位体积的能量密度会降低。另外，若集电体发生断裂，则无法维持长时间稳定的电池性能。

专利文献1：日本专利特许第3742144号公报

专利文献2：日本专利特许第3313277号公报

专利文献3：日本专利特开平10-255768号公报

专利文献4：日本专利特开2002-083594号公报

发明内容

在如上述那样使用将以硅、锗、或锡为主要成分的活性物质堆积于集电体上而形成的负极电极作为锂离子充电电池用电极的情况下，有可能使得活性物质层的体积随着充放电反应而膨胀、收缩，较大的应力会作用于集电体，会在集电体中产生褶皱等形变。此外，存在以下问题：即，若多次反复进行充放电，则作为集电体的箔会发生断裂。

若在集电体中产生褶皱等形变，则会产生以下问题：即，在将该电极收纳于电池内时，电极所占据的体积会变大，从而单位体积的能量密度会降低。另外，若集电体发生断裂，则无法维持长时间稳定的电池性能。

本发明的目的在于，提供一种锂离子充电电池，所述锂离子充电电池使用将例如以硅、锗、或锡为主要成分的活性物质堆积于集电体上而形成的负极电极，在所述锂离子充电电池中，不会在集电体中产生褶皱，另外，集电体也不会发生断裂，从而能维持长时间稳定的性能，本发明的目的还在于，提供该充电电池用的电极、以及构成该电极的电解铜箔。