[发明专利]电极集电体用铝合金箔及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于二次电池、双电层电容器、锂离子电容器等的电极集电体，特别是涉及用于锂离子二次电池的正极用电极材料的铝合金箔。并且还涉及用于锂离子二次电池的负极用电极材料的铝合金箔。

背景技术

在移动电话、笔记本电脑等便携式电子设备的电源中可使用能量密度高的锂离子二次电池。

锂离子二次电池的电极材料由正极板、隔板(separator)以及负极板构成。正极材料使用具有导电性优异、不影响二次电池的电效率、发热少的特征的铝合金箔作为支承体。在铝合金箔表面涂布含锂金属氧化物，例如是以LiCoO₂为主成分的活性物质。作为制造方法，对于20μm左右的铝合金箔，在其两面涂布100μm左右的厚度的活性物质，进行干燥用于除去活性物质中的溶剂。并且，为了增加活性物质的密度，用冲压机实施压缩加工(以下，将该“用冲压机实施压缩加工”工序称为压力加工)。将如此制造的正极板与隔板、负极板层叠后，加以卷曲并进行成形以用于收纳于壳体中后，将其收纳于壳体中。

用于锂离子二次电池的正极材料的铝合金箔有活性物质涂布时出现的裂纹或卷曲时在弯曲部断裂等问题，因此要求其具备高强度。特别是，在涂布活性物质后的干燥工序(以下，简称为干燥工序。)中，由于实施100℃～180℃左右的加热处理，因此如果干燥工序后的强度低，会在压力加工时易发生中部拉长，而在卷曲时发生褶皱，降低活性物质与铝合金箔的密合性，或容易引起切割时的断裂。如果活性物质和铝合金箔表面的密合性降低，则在充放电的反复使用中发生剥离，有降低电池的容量的问题。

近年，对于用于锂离子二次电池的正极材料的铝合金箔，也要求高导电率。导电率是指表示在物质内的通电性的容易程度的物性值，导电率越高，表示越容易通电。用于汽车或电动工具等的锂离子二次电池，相较于民生用的移动电话或笔记本电脑等的锂离子二次电池，需要更大的输出特性。在导电率低的情况下，流过大电流时，电池的内部电阻会增加，因此存在电池的输出电压降低的问题。

作为高强度的锂离子二次电池用铝合金箔，通常使用3003合金。由于3003合金中主要添加Si、Fe、Mn、Cu等元素，因此具有高强度的特征。特别是，通过固溶和微小析出Mn，从而在加热处理时的强度降低少。但是，由于固溶的Mn使导电率降低，因此相对于Al纯度为99％以上的铝合金，3003合金的导电率非常低。即，3003合金，难以满足锂离子二次电池用铝合金箔所要求的高强度和高导电率二者。

专利文献1中提出了一种抗拉强度为98MPa以上的电池集电体用铝合金箔。专利文献2中提出了一种抗拉强度为200MPa以上的锂离子二次电池电极集电体用铝合金箔。但是，专利文献1和专利文献2均没有关于导电率的记载。

专利文献3公开了一种方法，其中，通过对铝合金箔进行高强度化，使得在压力加工时不发生塑性变形，并防止于活性物质的剥离。但是，由于是添加Mn、Cu、Mg作为主要元素的合金，因此无法满足高导电率。

专利文献4中提出了一种Fe的固溶量为小于50ppm、板厚为0.1～2mm且抗拉强度为145～200MPa的铝合金板。但是，在上述板厚的范围内，难以适用于电极集电体。另外，为了降低Fe的固溶量，在120～160℃进行15分钟～24小时的热处理时，使强度大幅降低。

【现有技术文献】

专利文献1：日本特开2004-207117号公报

专利文献2：日本特开平11-219709号公报

专利文献3：日本特开2008-150651号公报

专利文献4：日本特开2002-129269号公报

发明内容

【发明所要解决的问题】

如上所述，在现有技术中无法获得具有同时满足强度和导电率的两个特性的电极集电体用铝合金箔。

本发明鉴于上述情况而完成，其目的在于提供一种电极集电体用铝合金箔，是具备高导电率并且在干燥工序后也具有高强度的电极集电体用铝合金箔。

【解决问题的技术手段】

本发明的发明人对用于锂离子二次电池的正极材料的铝合金箔进行研究，结果发现通过将成分限制在适当的范围内，在其制造工序中使铸块的均质化处理和热轧时的温度条件最优化，并控制元素的固溶析出状态，从而在维持高导电率的同时在活性物质涂布后的干燥工序中的热处理后也能够维持高强度，由此完成本发明。