[发明专利]电极集电体用铝合金箔、其制造方法及电极材料

说明书

技术领域

本发明涉及一种适用于用作锂离子二次电池等的二次电池、电双层电容器、锂离子电容器等电存储器的电极材料的铝合金箔，特别是涉及具有适合于从铝合金箔的制造到电极材料的制造的一系列制造工序的强度的组合，以及对固溶量进行优化的电极集电体用铝合金箔、其制造方法及电极材料。

背景技术

手机、笔记本电脑等便携式电子设备的电源一般采用能量密度高的锂离子二次电池。

锂离子二次电池由正极材料、分离部(separator)及负极材料组成。作为正极材料使用以导电性出色、不影响二次电池的电效率、发热少为特征的铝合金箔。正极材料可通过在铝合金箔的两面涂敷含锂金属氧化物如含以LiCoO₂为主要成分的活性物质的糊剂并使其干燥，然后用冲压机进行挤压加工(以下将该工序称为冲压加工。)而制得。这样制得的正极材料与分离部、负极材料层进行层叠之后，再进行卷绕成形之后，收纳进壳体内。

考虑到可能会发生在涂敷活性物质糊剂时因张力而断裂，或者在卷绕时弯曲部断开等的问题，因此，作为锂离子二次电池正极材料使用的铝合金箔需要具备较高的抗拉强度。并且，在涂敷活性物质糊剂后的干燥工序中，以往实施100℃～160℃的加热处理，近年来有时还以更高温的200℃左右进行加热处理。之后，为增大活性物质的密度而实施冲压工序,但是与素箔(即没有经过加工的箔)相比，一般实施热处理之后的铝合金箔的强度会下降，因此干燥工序后的抗拉强度也要高。如果干燥工序后的强度下降，就冲压加工时容易发生中部拉长，有可能引起所谓在卷曲时出现卷痕的现象，因此，会发生活性物质与铝合金箔的密合性降低，或者，切割时容易发生断开等对于电池制造来讲致命的问题。特别是，如果活性物质糊剂与铝合金箔表面的密合性降低，则会出现在充放电的重复使用中发生剥离，从而导致电池容量的下降。

近年来要求用于锂离子二次电池的正极材料的铝合金箔的厚度更薄。锂离子二次电池向大容量化和小型化发展，正在研究使得用于正极材料的铝合金箔更薄，从而增大每单位体积的电池容量。

另一方面，如果在薄壁化时，如果抗拉强度过高，就会出现压延性下降的问题。

因此，用于锂离子二次电池的正极材料的铝合金箔，需具备为实现电池大容量化的薄壁化、为在活性物质糊剂涂敷工序中防止断裂而确保素箔强度，且为冲压工序中的防皱而增大干燥工序后的强度，在不影响压延性的条件下的优化。

在专利文献1中，提出作为锂离子电池电极用，建议采用素箔的抗拉强度为240MPa以上的铝合金箔。在专利文献2中，提出作为电池电极集电体用，建议采用素箔的抗拉强度为280～350MPa的压延性良好的铝合金箔。但是，在专利文献1和2并未揭示同时解决如下所述的问题：即，通过薄壁化的大容量化问题，考虑到比以往温度范围更高的温度环境下进行干燥工序时的活性物质糊剂涂敷工序中的断裂防止问题，或者，冲压工序中的防皱问题。

【背景技术文献】

【专利文献】

【专利文献1】日本专利特开2010-100919号公报

【专利文献2】日本专利特开2011-89196号公报

发明内容

【发明所要解决的问题】

本发明鉴于上述情况所完成，以提供制造铝合金箔时可实现薄壁轧制，且防止活性物质糊剂涂敷工序中的断裂和冲压工序的起皱，还具备适合于从铝合金箔的制造到电极材料的制造的一系列制造工序的强度的电极集电体用铝合金箔及其制造方法、电极材料为目的。

【解决问题的技术手段】

本发明作者对这一点进行进一步研究的结果发现不仅通过调整合金的组合，还需要通过调节Cu和Mn的固溶量与混合关系(balance)，从而获得如下所述的出色的电极集电体用铝合金箔，即，在制造铝合金箔时可实现薄壁轧制，且具备可防止在活性物质糊剂涂敷工序中发生断裂的素箔强度，进而实现了可获得考虑到干燥工序的热处理后的抗拉强度的组合，以及对固溶量成功进行优化，可避免冲压工序中的起皱现象。

进而，在其制造工序中，作为元素的固溶析出状态而言，对铸锭的均质化处理和中间退火条件进行优化时有效，并且发现通过该优化可获得适合于从铝合金箔的制造到电极材料的制造的一系列制造工序的抗拉强度，从而完成了本发明。