[发明专利]电极集电体用铝合金箔及其制造方法有效
申请号: | 201380018140.5 | 申请日: | 2013-03-15 |
公开(公告)号: | CN104220614A | 公开(公告)日: | 2014-12-17 |
发明(设计)人: | 竹田博贵;日比野旭 | 申请(专利权)人: | 株式会社UACJ |
主分类号: | C22C21/00 | 分类号: | C22C21/00;C22F1/04;H01M4/64;H01M4/66;C22F1/00 |
代理公司: | 北京汇思诚业知识产权代理有限公司 11444 | 代理人: | 龚敏;王刚 |
地址: | 日本东京都千*** | 国省代码: | 日本;JP |
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摘要: | |||
搜索关键词: | 电极 体用 铝合金 及其 制造 方法 | ||
技术领域
本发明涉及的是:用于锂离子二次电池等蓄电设备的正极材料或负极材料的电极集电体用铝合金箔及其制造方法
背景技术
锂离子二次电池,和铅电池或镍氢电池等相比,每单位重量及体积的能量密度高,搭载于机器上可以达到轻量化、小型化的目的。因此近年来,作为电源其不仅仅广泛地用于便携性电子设备,也被用于电动汽车(EV)或混合电动汽车(HEV)等中,预计以后对其需求将更多。
就锂离子二次电池而言,通过锂离子移动于正极和负极间的反应来进行充放电,其由正极、隔离部(separator)和负极3层结构构成。在正极活性物质中主要使用钴酸锂,镍酸锂,锰酸锂等锂过渡金属复合氧化物,负极活性物质中主要使用石墨,软碳棒,硬碳棒等碳系材料。另外,分离正极和负极的隔离部中使用聚合物多孔膜,在电解液中使用非水溶剂。
锂离子二次电池的正极,一般按照下述方法制造。首先,用溶剂分散或溶解活性物质(LiCoO2等)、导电助剂(carbon black等)、粘合剂(聚四氯乙烯等)、增粘剂(聚偏氟乙烯等),混合得到糊,将所述糊于集电的铝合金箔涂上涂布(以下,称「将所述糊于集电的铝合金箔涂上涂布工序」为活性物质涂布工序),使溶剂干燥、形成正极材料层。并且,为了增大活性物质密度,以压力机械压缩加工(以下称「以压力机械压缩加工」工序为压力加工)。这样制造出的正极材料与隔离部、负极材料叠层后,卷绕,为了置于外壳中进行成形加工,再置于外壳中。
顺便说一下,对于铝合金箔,要求具有某种程度的强度。铝合金箔的强度不够的话,在活性物质涂布工序中容易产生变形或断裂等问题。
另外,锂离子二次电池有时用于汽车或电动工具等需要大电流的场合,在这样的用途中,集电体用铝合金箔的导电率低的话,电池的内部电阻增加,产生输出电压降低的问题。
如上所述,要求铝合金箔同时具有高强度和高导电率。为了实现高强度,可以添加Si,Fe,Mn,Cu等元素,不过这类元素因为和铝形成金属间化合物,这类元素添加后在箔轧制时,容易发生断裂,导电率降低。反过来,不添加上述元素的高纯度铝合金的强度不足。因此,在现有技术中,同时达到高强度和高导电率是非常困难的。
另外,在活性物质涂层后的干燥工序中(以下,简称为干燥工序)中,为了进行100℃~180℃左右的热处理,干燥工序后的强度和金属坯料(即未经过涂布等加工的金属材料)相比,强度有降低的倾向。该干燥工序后的强度太低的话,压力加工时容易发生延展,在卷绕时产生卷绕皱纹,活性物质和铝合金箔的的粘合性降低,切开(slit)时容易产生断裂。活性物质和铝合金箔表面的粘合性下降的话,在反复充放电的使用中,逐渐产生剥离,产生电池容量下降的问题。目前,就干燥工序而言,以150℃左右的热处理是主流,不过为了高效率,需要在例如高于180℃的高温区也可以维持足够强度的铝合金箔。
例如,在专利文献1中记载了一种电极集电体用铝合金箔,其金属坯料的拉伸强度为98MPa以上。可是为了防止制造工序中的断裂的发生,其强度还不够,并且关于导电率没有记载。而在专利文献2,3中记载了:金属坯料的拉伸强度为200MPa以上的电池电极集电体用铝合金箔,不过因为合金中主要添加的元素为Mn,Mg等,不能满足高导电率的需求。在专利文献4中记载了:金属坯料的拉伸强度为160MPa以上的锂离子电池电极集电体用铝合金箔。可是,在被设想为干燥工序的热处理后,强度低,压力加工时不能充分防止延展。
【现有技术文献】
【专利文献】
【专利文献1】日本特开2004-207117号公报
【专利文献2】日本特平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2010-150637号公报
发明内容
【发明要解决的课题】
如上文所述,在现有技术中,同时在强度和导电率方面具有良好特性的电极集电体用铝合金箔,还没有得到。本发明鉴于上述情况,本发明的目的是:提供一种电极集电体用铝合金箔,所述电极集电体用铝合金箔具有高导电率的同时,金属坯料的强度及干燥工序后的强度高。
【解决课题的手段】
本发明人对于锂离子二次电池的正极材料用的铝合金箔进行研究时发现:将成分限制在合适的范围内,在其制造工序中不进行高温下长时间的热处理,而进行温轧制,并且不进行中间退火,而进行冷轧制和箔轧制,可以得到维持高导电率的同时,实现金属坯料强度及干燥工序后的高强度。从而完成了本发明。
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