[发明专利]多孔铝箔的制造方法、多孔铝箔、蓄电装置用正极集电体、蓄电装置用电极,以及蓄电装置

说明书

技术领域

本发明涉及可以用作锂离子二次电池及超级电容器(电双层电容器、氧化还原电容器、锂离子电容器等)的蓄电装置的正极集电体等的多孔铝箔的制造方法、采用该制造方法制造的多孔铝箔、该多孔铝箔构成的蓄电装置用正极集电体、采用该蓄电装置用正极集电体的蓄电装置用电极,以及采用该蓄电装置用电极所构成的蓄电装置。

背景技术

手机及笔记本电脑等移动设备的电源,采用具有大的能量密度并且放电容量不显著减少的锂离子二次电池,是众所周知的事实,近年来,伴随着移动设备的小型化,要求其中装配的锂离子二次电池也要小型化。另外,从防止地球变暖的对策等观点考虑,伴随着混合型动力汽车及太阳能发电等技术的进展,电双层电容器、氧化还原电容器、锂离子电容器等具有大能量密度的超级电容器的新用途正在加速发展,对这些也要求具有更高的能量密度。

锂离子二次电池及超级电容器等蓄电装置具有如下结构:例如,作为电解质的含LiPF₆或NR₄·BF₄(R为烷基)等含氟化合物的有机电解液中,正极与负极通过聚烯烃等构成的隔膜进行配置的结构。正极由LiCoO₂(钴酸锂)或活性炭等正极活性物质与正极集电体构成,同时,负极由石墨及活性炭等负极活性物质与负极集电体构成,各自的形状,一般是在集电体表面涂布活性物质,成型为片状。对各电极均施加大的电压,此外,浸渍在含腐蚀性高的含氟化合物的有机电解液中,特别是,正极集电体的材料要求优良的导电性,同时,要求优良的耐腐蚀性。从这些要求考虑,现在作为正极集电体的材料,采用几乎100％为良导体,并且,表面形成惰性膜,具有优良的耐腐蚀性的铝。还有,作为负极集电体的材料,可以举出铜或镍等。

在蓄电装置的制造中,集电体表面的活性物质的涂布,必需具有高的密合性,另外,为使蓄电装置具有高能量密度,希望尽可能地涂厚。当集电体与活性物质的密合性不充分时,在充放电之际,活性物质通过自身的体积膨胀等,产生从集电体剥离的问题。该问题是活性物质的涂布愈厚愈容易发生。特别是,近年来,代替LiCoO₂的新正极活性物质,引起关注的有LiMn₂O₄(锰酸锂)及LiFePO₄(磷酸铁锂)等,通常由于粒径比LiCoO₂小,对用作正极集电体的铝箔,当不进行任何表面处理或表面加工时,在其表面难以进行高密合性的涂布。

在这里,作为提高铝箔与正极活性物质的密合性的方法,专利文献1提出在铝箔表面采用蚀刻等化学处理使变粗糙的方法。另外,作为其他的提高铝箔与正极活性物质的密合性的方法,提出了对铝箔实施穿孔等机械加工,使箔产生多孔化的方法。

现有技术文献

专利文献

专利文献1:特开2001-189238号公报

发明内容

发明要解决的课题

但是,专利文献1中提出的铝箔表面采用蚀刻等化学处理方法进行粗糙化的方法,存在的问题是:必需在箔制成后设置使表面粗糙化的工序；难以确保箔的厚度均匀性；通过蚀刻等箔变得薄而细使强度降低。另外,对铝箔实施穿孔等机械加工,使箔形成多孔化的方法,存在的问题是:在制作箔后必需有形成多孔化的工序；通过机械加工,箔被破坏、或在孔的边缘形成作为电极短路重要原因的称作毛边的突起；难以生成细微的孔等。

在这里,本发明的目的是提供作为蓄电装置的正极集电体等的多孔铝箔的新型制造方法、采用该制造方法制造的多孔铝箔、该多孔铝箔构成的蓄电装置用正极集电体、采用该蓄电装置用正极集电体的蓄电装置用电极,以及采用该蓄电装置用电极所构成的蓄电装置。

用于解决课题的手段

因此,本发明人等对迄今的铝镀覆技术进行了悉心研究。由于铝的电析电位比发生氢的电位低,从水溶液电析铝是不可能的。因此,电解铝的镀覆液为非水系的镀覆液(不用水作为溶剂),镀覆液中所含的水分成为阻碍铝析出的重要原因,因在基材表面上不能形成均匀的铝被膜,故必需进行操作进行极力排除。本发明人考虑,如巧妙地利用镀覆液中所含水分对形成均匀铝被膜的不良影响,通过部分地阻碍铝在基材表面上的析出,是否可在基材的表面上形成多孔铝被膜,而且,把该被膜从基材上剥离,是否可得到多孔铝箔,进行悉心探讨的结果发现,通过把镀覆液中所含的水分控制适量,可以达到上述目的。