JPH1167218A - 二次電池に用いる孔開き集電体 - Google Patents
二次電池に用いる孔開き集電体Info
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- JPH1167218A JPH1167218A JP9235386A JP23538697A JPH1167218A JP H1167218 A JPH1167218 A JP H1167218A JP 9235386 A JP9235386 A JP 9235386A JP 23538697 A JP23538697 A JP 23538697A JP H1167218 A JPH1167218 A JP H1167218A
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Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/10—Energy storage using batteries
Landscapes
- Cell Electrode Carriers And Collectors (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 二次電池の高率放電時において、電気容量の
大きな低下を防止しうる孔開き集電体を提供する。 【解決手段】 二次電池の負極用孔開き集電体の電気抵
抗を、１．７×１０-4Ω〜３．５×１０-2Ωの範囲内と
する。また、正極用孔開き集電体の電気抵抗を、２．７
×１０-4Ω〜５．４×１０-2Ωの範囲内とする。孔開き
集電体の開口率をＱとし、孔開き集電体の厚みをｔと
し、孔開き集電体を構成する金属固有の比抵抗をρとし
たとき、二次電池の負極用孔開き集電体のρ／［ｔ×
（１−Ｑ）］の値を、１．７×１０-4Ω〜３．５×１０
-2Ωとする。また、正極用孔開き集電体のρ／［ｔ×
（１−Ｑ）］の値を、２．７×１０-4Ω〜５．４×１０
-2Ωとする。負極用孔開き集電体としては、厚み８〜２
５μｍの銅箔又は銅合金箔であるのが好ましい。正極用
孔開き集電体としては、厚み１０〜３０μｍのアルミニ
ウム箔又はアルミニウム合金箔であるのが好ましい。
大きな低下を防止しうる孔開き集電体を提供する。 【解決手段】 二次電池の負極用孔開き集電体の電気抵
抗を、１．７×１０-4Ω〜３．５×１０-2Ωの範囲内と
する。また、正極用孔開き集電体の電気抵抗を、２．７
×１０-4Ω〜５．４×１０-2Ωの範囲内とする。孔開き
集電体の開口率をＱとし、孔開き集電体の厚みをｔと
し、孔開き集電体を構成する金属固有の比抵抗をρとし
たとき、二次電池の負極用孔開き集電体のρ／［ｔ×
（１−Ｑ）］の値を、１．７×１０-4Ω〜３．５×１０
-2Ωとする。また、正極用孔開き集電体のρ／［ｔ×
（１−Ｑ）］の値を、２．７×１０-4Ω〜５．４×１０
-2Ωとする。負極用孔開き集電体としては、厚み８〜２
５μｍの銅箔又は銅合金箔であるのが好ましい。正極用
孔開き集電体としては、厚み１０〜３０μｍのアルミニ
ウム箔又はアルミニウム合金箔であるのが好ましい。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、二次電池、特にリ
チウム系二次電池に用いる負極用又は正極用集電体に関
するものである。
チウム系二次電池に用いる負極用又は正極用集電体に関
するものである。
【０００２】
【従来の技術】二次電池は、基本的には、正極，負極，
正極と負極とを絶縁するセパレーター，及び正極と負極
との間でイオンの移動を可能にするための電解液で構成
されている。正極及び負極は、金属箔からなる集電体の
表面に、各種の活物質が塗布されてなるものである。例
えば、リチウム系二次電池においては、正極として、コ
バルト酸リチウム等を含む活物質がアルミニウム箔より
なる集電体に塗布されてなるものが用いられ、一方、負
極としては、難黒鉛化カーボン等を含む活物質が銅箔よ
りなる集電体に塗布されてなるものが用いられている。
正極と負極とを絶縁するセパレーター，及び正極と負極
との間でイオンの移動を可能にするための電解液で構成
されている。正極及び負極は、金属箔からなる集電体の
表面に、各種の活物質が塗布されてなるものである。例
えば、リチウム系二次電池においては、正極として、コ
バルト酸リチウム等を含む活物質がアルミニウム箔より
なる集電体に塗布されてなるものが用いられ、一方、負
極としては、難黒鉛化カーボン等を含む活物質が銅箔よ
りなる集電体に塗布されてなるものが用いられている。
【０００３】一般に、アルミニウム箔や銅箔等の各種金
属箔面に、各種の活物質を塗布した場合、金属箔と活物
質とが一体化しにくく、比較的、活物質が脱落しやすい
ということがあった。二次電池作成の際、例えば、正極
及び負極の巻き上げの際に、活物質が脱落すると、所望
の容量を持つ二次電池が得られないという欠点が生じ
る。また、二次電池を作成した後に、活物質が脱落する
と、二次電池の充放電容量が徐々に低下してゆくという
欠点が生じる。
属箔面に、各種の活物質を塗布した場合、金属箔と活物
質とが一体化しにくく、比較的、活物質が脱落しやすい
ということがあった。二次電池作成の際、例えば、正極
及び負極の巻き上げの際に、活物質が脱落すると、所望
の容量を持つ二次電池が得られないという欠点が生じ
る。また、二次電池を作成した後に、活物質が脱落する
と、二次電池の充放電容量が徐々に低下してゆくという
欠点が生じる。
【０００４】このため、活物質中に混合するバインダー
として、金属箔との親和性に優れたものを用いることが
行なわれている。また、金属箔としても、その表面が、
各種バインダーとの親和性に優れたものを採用すること
が行なわれている。例えば、特開平７−２０１３３２号
公報には、銅箔表面に、ベンゾトリアゾール等のアゾー
ル系皮膜を形成し、活物質中のバインダーと銅箔との一
体化を向上させ、活物質の脱落を防止する技術が記載さ
れている。
として、金属箔との親和性に優れたものを用いることが
行なわれている。また、金属箔としても、その表面が、
各種バインダーとの親和性に優れたものを採用すること
が行なわれている。例えば、特開平７−２０１３３２号
公報には、銅箔表面に、ベンゾトリアゾール等のアゾー
ル系皮膜を形成し、活物質中のバインダーと銅箔との一
体化を向上させ、活物質の脱落を防止する技術が記載さ
れている。
【０００５】一方、このような方法とは異なり、金属箔
に貫通孔を形成し、金属箔の表裏面に塗布される活物質
等を、貫通孔を通して一体化することによって、活物質
の脱落を防止する技術も知られている。
に貫通孔を形成し、金属箔の表裏面に塗布される活物質
等を、貫通孔を通して一体化することによって、活物質
の脱落を防止する技術も知られている。
【０００６】しかし、金属箔に貫通孔を形成してなる集
電体は、集電体の平面方向における電気抵抗（Ω）が増
加して、高率放電時における電池容量の低下が激しく、
二次電池の放電時間が短くなるという欠点があった。こ
のため、集電体を構成する金属箔の厚みを厚くして、電
気抵抗（Ω）の増加を抑え、電池容量の低下が激しくな
るのを防止することが試みられている。
電体は、集電体の平面方向における電気抵抗（Ω）が増
加して、高率放電時における電池容量の低下が激しく、
二次電池の放電時間が短くなるという欠点があった。こ
のため、集電体を構成する金属箔の厚みを厚くして、電
気抵抗（Ω）の増加を抑え、電池容量の低下が激しくな
るのを防止することが試みられている。
【０００７】しかしながら、金属箔の厚み（即ち、集電
体の厚み）を厚くすると、二次電池の重量が重くなる或
いは二次電池の容積が大きくなり、単位重量当たり或い
は単位容積当たりの電池容量が小さくなる。従って、二
次電池が組み込まれた電気自動車や携帯電話等の製品の
軽量化や小型化が図れないという別の欠点を惹起するに
到る。
体の厚み）を厚くすると、二次電池の重量が重くなる或
いは二次電池の容積が大きくなり、単位重量当たり或い
は単位容積当たりの電池容量が小さくなる。従って、二
次電池が組み込まれた電気自動車や携帯電話等の製品の
軽量化や小型化が図れないという別の欠点を惹起するに
到る。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】そこで、本発明は、集
電体を構成する金属箔の材料（金属）自体及び孔開きの
程度を調整することによって、比較的厚みの薄い集電体
であっても、電気抵抗（Ω）の増加を抑え、高率放電時
における電池容量の大きな低下を防止しようというもの
である。換言すれば、本発明は、多数の貫通孔が設けら
れている孔開き集電体の平面方向における電気抵抗
（Ω）を、集電体を構成する金属箔の材料自体及び孔開
きの程度を調整することによって、一定範囲に設定し、
高率放電時における電池容量の大きな低下を防止しよう
というものである。
電体を構成する金属箔の材料（金属）自体及び孔開きの
程度を調整することによって、比較的厚みの薄い集電体
であっても、電気抵抗（Ω）の増加を抑え、高率放電時
における電池容量の大きな低下を防止しようというもの
である。換言すれば、本発明は、多数の貫通孔が設けら
れている孔開き集電体の平面方向における電気抵抗
（Ω）を、集電体を構成する金属箔の材料自体及び孔開
きの程度を調整することによって、一定範囲に設定し、
高率放電時における電池容量の大きな低下を防止しよう
というものである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】即ち、本発明は、多数の
貫通孔が設けられている金属箔からなる孔開き集電体の
平面方向における電気抵抗（Ω）を、一定範囲に設定し
た二次電池の負極用又は正極用集電体に関するものであ
る。また、本発明は、多数の貫通孔が設けられている金
属箔からなる孔開き集電体において、金属箔の構成材料
の比抵抗（Ω・ｃｍ），集電体の厚み（ｃｍ）及び開口
率（無単位）よりなる三者の特定の関係を、一定範囲に
設定した二次電池の負極用又は正極用集電体に関するも
のである。
貫通孔が設けられている金属箔からなる孔開き集電体の
平面方向における電気抵抗（Ω）を、一定範囲に設定し
た二次電池の負極用又は正極用集電体に関するものであ
る。また、本発明は、多数の貫通孔が設けられている金
属箔からなる孔開き集電体において、金属箔の構成材料
の比抵抗（Ω・ｃｍ），集電体の厚み（ｃｍ）及び開口
率（無単位）よりなる三者の特定の関係を、一定範囲に
設定した二次電池の負極用又は正極用集電体に関するも
のである。
【００１０】本発明においては、孔開き集電体を構成す
る金属箔としては、任意の金属材料からなるものが用い
られるが、好ましくは、アルミニウム箔，アルミニウム
合金箔，銅箔又は銅合金箔が良い。リチウム系二次電池
の場合、正極に用いる集電体は、一般的にアルミニウム
箔又はアルミニウム合金箔であり、一方、負極に用いる
集電体は、一般的に銅箔又は銅合金箔である。
る金属箔としては、任意の金属材料からなるものが用い
られるが、好ましくは、アルミニウム箔，アルミニウム
合金箔，銅箔又は銅合金箔が良い。リチウム系二次電池
の場合、正極に用いる集電体は、一般的にアルミニウム
箔又はアルミニウム合金箔であり、一方、負極に用いる
集電体は、一般的に銅箔又は銅合金箔である。
【００１１】孔開き集電体の厚みは、５〜１００μｍで
あるのが好ましい。厚みが５μｍ未満であると、集電体
自体の機械的強度が低下し、二次電池作成時における、
集電体の巻き上げ時に、集電体が破断する恐れがある。
また、厚みが１００μｍを超えると、二次電池の重量が
重くなりすぎ或いはその容積が大きくなりすぎて、二次
電池の軽量化及び小型化が図れないため、好ましくな
い。具体的には、リチウム系二次電池の負極用銅箔製集
電体の場合は、８〜２５μｍ程度であるのが好ましく、
正極用アルミニウム箔製集電体の場合は、１０〜３０μ
ｍであるのが好ましい。なお、銅箔としては、圧延銅箔
（圧延法で得られる銅箔）であっても、電解銅箔（電解
法で得られる銅箔）のいずれであっても良い。
あるのが好ましい。厚みが５μｍ未満であると、集電体
自体の機械的強度が低下し、二次電池作成時における、
集電体の巻き上げ時に、集電体が破断する恐れがある。
また、厚みが１００μｍを超えると、二次電池の重量が
重くなりすぎ或いはその容積が大きくなりすぎて、二次
電池の軽量化及び小型化が図れないため、好ましくな
い。具体的には、リチウム系二次電池の負極用銅箔製集
電体の場合は、８〜２５μｍ程度であるのが好ましく、
正極用アルミニウム箔製集電体の場合は、１０〜３０μ
ｍであるのが好ましい。なお、銅箔としては、圧延銅箔
（圧延法で得られる銅箔）であっても、電解銅箔（電解
法で得られる銅箔）のいずれであっても良い。
【００１２】集電体に設けられている貫通孔の形状は、
一般的には円形であるが、その他、三角形や四角形等の
任意の形状であって良い。また、貫通孔の大きさは、二
次電池の種類や大きさ或いは用途によって、任意の大き
さとすることができる。更に、貫通孔は、集電体に多数
設けられており、例えば、貫通孔間のピッチは０．５〜
１０ｍｍ程度で良く、貫通孔の密度は１〜４００個／ｃ
ｍ2程度で良い。
一般的には円形であるが、その他、三角形や四角形等の
任意の形状であって良い。また、貫通孔の大きさは、二
次電池の種類や大きさ或いは用途によって、任意の大き
さとすることができる。更に、貫通孔は、集電体に多数
設けられており、例えば、貫通孔間のピッチは０．５〜
１０ｍｍ程度で良く、貫通孔の密度は１〜４００個／ｃ
ｍ2程度で良い。
【００１３】本発明の特徴は、このような孔開き集電体
の平面方向における電気抵抗（Ω）を、以下の如き範囲
に設定することである。即ち、二次電池の負極用集電体
の場合には、２０℃の温度で測定した電気抵抗（Ω）
を、１．７×１０-4Ω〜３．５×１０-2Ωの範囲内とす
ることである。この電気抵抗を１．７×１０-4Ω未満に
することは、比較的厚みの薄い集電体に孔を穿つ限り、
現実的には困難である。また、この電気抵抗が３．５×
１０-2Ωを超えると、高率放電時の二次電池容量の低下
が激しくなり、好ましくない。一方、二次電池の正極用
集電体の場合には、２０℃の温度で測定した電気抵抗
（Ω）を、２．７×１０-4Ω〜５．４×１０-2Ωの範囲
内とすることである。この電気抵抗を２．７×１０-4Ω
未満とすることは、比較的厚みの薄い集電体に孔を穿つ
限り、現実的には困難である。また、この電気抵抗が
５．４×１０-2Ωを超えると、高率放電時の二次電池容
量の低下が激しくなり、好ましくない。
の平面方向における電気抵抗（Ω）を、以下の如き範囲
に設定することである。即ち、二次電池の負極用集電体
の場合には、２０℃の温度で測定した電気抵抗（Ω）
を、１．７×１０-4Ω〜３．５×１０-2Ωの範囲内とす
ることである。この電気抵抗を１．７×１０-4Ω未満に
することは、比較的厚みの薄い集電体に孔を穿つ限り、
現実的には困難である。また、この電気抵抗が３．５×
１０-2Ωを超えると、高率放電時の二次電池容量の低下
が激しくなり、好ましくない。一方、二次電池の正極用
集電体の場合には、２０℃の温度で測定した電気抵抗
（Ω）を、２．７×１０-4Ω〜５．４×１０-2Ωの範囲
内とすることである。この電気抵抗を２．７×１０-4Ω
未満とすることは、比較的厚みの薄い集電体に孔を穿つ
限り、現実的には困難である。また、この電気抵抗が
５．４×１０-2Ωを超えると、高率放電時の二次電池容
量の低下が激しくなり、好ましくない。
【００１４】本発明において、孔開き集電体の平面方向
における電気抵抗（Ω）は、以下の如き方法で測定され
るものである。まず、孔開き集電体の任意の箇所から１
０ｃｍ×１０ｃｍの大きさの試料を採取する。そして、
この試料の右端と左端にリード線を接続し、一定の電流
（Ｉ）を流し、右端と左端との間の電圧（Ｖ）を測定す
る。そして、Ｖ／Ｉの計算して、電気抵抗（Ω）を算出
するのである。なお、孔開き集電体の大きさが小さすぎ
て、１０ｃｍ×１０ｃｍの大きさの試料が採取できない
場合は、次のいずれかの方法を用いて電気抵抗（Ω）を
測定する。即ち、測定しようとする孔開き集電体を作成
した孔開き集電体材料から、１０ｃｍ×１０ｃｍの大き
さの試料を採取し、電気抵抗（Ω）を測定する。また
は、孔開き集電体から、１０ｃｍ×１０ｃｍよりも小さ
い正方形の試料を採取し、これを被測定試料として、上
記の方法により電気抵抗を測定し、その値を１０ｃｍ×
１０ｃｍの大きさに換算して、電気抵抗（Ω）とする。
また、電気抵抗の測定の際、試料の温度は２０℃とす
る。
における電気抵抗（Ω）は、以下の如き方法で測定され
るものである。まず、孔開き集電体の任意の箇所から１
０ｃｍ×１０ｃｍの大きさの試料を採取する。そして、
この試料の右端と左端にリード線を接続し、一定の電流
（Ｉ）を流し、右端と左端との間の電圧（Ｖ）を測定す
る。そして、Ｖ／Ｉの計算して、電気抵抗（Ω）を算出
するのである。なお、孔開き集電体の大きさが小さすぎ
て、１０ｃｍ×１０ｃｍの大きさの試料が採取できない
場合は、次のいずれかの方法を用いて電気抵抗（Ω）を
測定する。即ち、測定しようとする孔開き集電体を作成
した孔開き集電体材料から、１０ｃｍ×１０ｃｍの大き
さの試料を採取し、電気抵抗（Ω）を測定する。また
は、孔開き集電体から、１０ｃｍ×１０ｃｍよりも小さ
い正方形の試料を採取し、これを被測定試料として、上
記の方法により電気抵抗を測定し、その値を１０ｃｍ×
１０ｃｍの大きさに換算して、電気抵抗（Ω）とする。
また、電気抵抗の測定の際、試料の温度は２０℃とす
る。
【００１５】本発明においては、孔開き集電体のどの箇
所から試料を採取した場合であっても、電気抵抗（Ω）
が一定の範囲内になければならない。即ち、二次電池の
負極用孔開き集電体の場合には、どの箇所から試料を採
取しても、常に１．７×１０-4Ω〜３．５×１０-2Ωの
範囲内でなければならない。また、二次電池の正極用孔
開き集電体の場合には、どの箇所から試料を採取して
も、常に２．７×１０-4Ω〜５．４×１０-2Ωの範囲内
でなければならない。一箇所でも、この範囲を超える電
気抵抗（Ω）の箇所があると、高率放電時の二次電池容
量の低下が激しくなり、好ましくない。なお、孔開き集
電体から試料を採取する箇所は、孔開き集電体の本体部
であることは言うまでもない、リード部（電気を取り出
すために、本体部に接続された線状板部）は含まない。
所から試料を採取した場合であっても、電気抵抗（Ω）
が一定の範囲内になければならない。即ち、二次電池の
負極用孔開き集電体の場合には、どの箇所から試料を採
取しても、常に１．７×１０-4Ω〜３．５×１０-2Ωの
範囲内でなければならない。また、二次電池の正極用孔
開き集電体の場合には、どの箇所から試料を採取して
も、常に２．７×１０-4Ω〜５．４×１０-2Ωの範囲内
でなければならない。一箇所でも、この範囲を超える電
気抵抗（Ω）の箇所があると、高率放電時の二次電池容
量の低下が激しくなり、好ましくない。なお、孔開き集
電体から試料を採取する箇所は、孔開き集電体の本体部
であることは言うまでもない、リード部（電気を取り出
すために、本体部に接続された線状板部）は含まない。
【００１６】上記のような電気抵抗（Ω）を持つ集電体
は、集電体の開口率（無単位），集電体の厚み（ｃｍ）
及び集電体を構成している金属材料の比抵抗（Ω・ｃ
ｍ）を種々調整することによって得ることができる。例
えば、二次電池の負極用孔開き集電体の場合には、集電
体の開口率をＱ（無単位）とし、集電体の厚みをｔ（ｃ
ｍ）とし、集電体を構成している金属材料の比抵抗をρ
（Ω・ｃｍ）としたとき、ρ／［ｔ×（１−Ｑ）］の値
が１．７×１０-4Ω〜３．５×１０-2Ωとなるようにす
れば良い。この値を１．７×１０-4Ω未満にすること
は、比較的厚みの薄い集電体に孔を穿つ限り、現実的に
は困難である。また、この値が３．５×１０-2Ωを超え
ると、高率放電時の二次電池容量の低下が激しくなり、
好ましくない。また、二次電池の正極用孔開き集電体の
場合には、ρ／［ｔ×（１−Ｑ）］の値が２．７×１０
-4Ω〜５．４×１０-2Ωとなるようにすれば良い。この
値を２．７×１０-4Ω未満とすることは、比較的厚みの
薄い集電体に孔を穿つ限り、現実的には困難である。ま
た、この値が５．４×１０-2Ωを超えると、高率放電時
の二次電池容量の低下が激しくなり、好ましくない。
は、集電体の開口率（無単位），集電体の厚み（ｃｍ）
及び集電体を構成している金属材料の比抵抗（Ω・ｃ
ｍ）を種々調整することによって得ることができる。例
えば、二次電池の負極用孔開き集電体の場合には、集電
体の開口率をＱ（無単位）とし、集電体の厚みをｔ（ｃ
ｍ）とし、集電体を構成している金属材料の比抵抗をρ
（Ω・ｃｍ）としたとき、ρ／［ｔ×（１−Ｑ）］の値
が１．７×１０-4Ω〜３．５×１０-2Ωとなるようにす
れば良い。この値を１．７×１０-4Ω未満にすること
は、比較的厚みの薄い集電体に孔を穿つ限り、現実的に
は困難である。また、この値が３．５×１０-2Ωを超え
ると、高率放電時の二次電池容量の低下が激しくなり、
好ましくない。また、二次電池の正極用孔開き集電体の
場合には、ρ／［ｔ×（１−Ｑ）］の値が２．７×１０
-4Ω〜５．４×１０-2Ωとなるようにすれば良い。この
値を２．７×１０-4Ω未満とすることは、比較的厚みの
薄い集電体に孔を穿つ限り、現実的には困難である。ま
た、この値が５．４×１０-2Ωを超えると、高率放電時
の二次電池容量の低下が激しくなり、好ましくない。
【００１７】ここで、集電体の開口率Ｑ（無単位）は、
以下の如き方法で算出されるものである。即ち、集電体
の表面積（見掛け上の表面積）をＳとし、貫通孔の全面
積（各貫通孔の面積の総和）をＰとした場合、開口率Ｑ
＝Ｐ／Ｓである。例えば、幅５０ｃｍで長さ８０ｃｍの
集電体に、１ｃｍ2の面積の貫通孔が１０００個穿たれ
ている場合には、Ｓ＝４０００ｃｍ2でＰ＝１０００ｃ
ｍ2となり、Ｑ＝０．２５となる。なお、集電体の表面
積は、集電体本体の表面積であり、リード部の表面積を
含まないことは言うまでもない。
以下の如き方法で算出されるものである。即ち、集電体
の表面積（見掛け上の表面積）をＳとし、貫通孔の全面
積（各貫通孔の面積の総和）をＰとした場合、開口率Ｑ
＝Ｐ／Ｓである。例えば、幅５０ｃｍで長さ８０ｃｍの
集電体に、１ｃｍ2の面積の貫通孔が１０００個穿たれ
ている場合には、Ｓ＝４０００ｃｍ2でＰ＝１０００ｃ
ｍ2となり、Ｑ＝０．２５となる。なお、集電体の表面
積は、集電体本体の表面積であり、リード部の表面積を
含まないことは言うまでもない。
【００１８】また、集電体の厚み（ｃｍ）は、集電体の
非孔区域における厚みであり、任意の５箇所における非
孔区域の厚みの平均値を、集電体の厚みとする。比抵抗
（Ω・ｃｍ）は、物質に固有の定数であり、本発明にお
いては、集電体を構成している金属材料の比抵抗（Ω・
ｃｍ）である。従って、金属材料の元素組成により、そ
の値は種々に変動する。なお、この比抵抗（Ω・ｃｍ）
は、金属材料の温度を２０℃として、測定されるもので
ある。
非孔区域における厚みであり、任意の５箇所における非
孔区域の厚みの平均値を、集電体の厚みとする。比抵抗
（Ω・ｃｍ）は、物質に固有の定数であり、本発明にお
いては、集電体を構成している金属材料の比抵抗（Ω・
ｃｍ）である。従って、金属材料の元素組成により、そ
の値は種々に変動する。なお、この比抵抗（Ω・ｃｍ）
は、金属材料の温度を２０℃として、測定されるもので
ある。
【００１９】本発明においては、開口率Ｑは、具体的に
は０．０１〜０．９０の範囲で、任意の値が採用される
ことが多い。開口率が０．０１未満であると、孔開き集
電体とは言い難く、活物質等の脱落を十分に防止できな
い憾みがある。また、開口率が０．９０を超えると、集
電体自体の機械的強度が低下する傾向が生じる。開口率
Ｑは、０．１〜０．５の範囲の任意の値であるのが好ま
しく、特に０．２前後であるのが最も好ましい。
は０．０１〜０．９０の範囲で、任意の値が採用される
ことが多い。開口率が０．０１未満であると、孔開き集
電体とは言い難く、活物質等の脱落を十分に防止できな
い憾みがある。また、開口率が０．９０を超えると、集
電体自体の機械的強度が低下する傾向が生じる。開口率
Ｑは、０．１〜０．５の範囲の任意の値であるのが好ま
しく、特に０．２前後であるのが最も好ましい。
【００２０】集電体の厚みｔは、具体的には０．０００
５〜０．０１ｃｍの範囲で、任意の厚みのものが採用さ
れることが多い。厚みが０．０００５ｃｍ未満である
と、集電体自体の機械的強度が低下する傾向が生じる。
また、厚みが０．０１ｃｍを超えると、集電体の重量が
重くなり或は容積が大きくなり、二次電池の軽量化或は
小型化が図れない傾向が生じる。例えば、二次電池の負
極用孔開き集電体の場合には、厚みは０．０００８〜
０．００２５ｃｍの範囲であるのが好ましい。また、正
極用孔開き集電体の場合には、厚みが０．００１〜０．
００３ｃｍの範囲であるのが好ましい。
５〜０．０１ｃｍの範囲で、任意の厚みのものが採用さ
れることが多い。厚みが０．０００５ｃｍ未満である
と、集電体自体の機械的強度が低下する傾向が生じる。
また、厚みが０．０１ｃｍを超えると、集電体の重量が
重くなり或は容積が大きくなり、二次電池の軽量化或は
小型化が図れない傾向が生じる。例えば、二次電池の負
極用孔開き集電体の場合には、厚みは０．０００８〜
０．００２５ｃｍの範囲であるのが好ましい。また、正
極用孔開き集電体の場合には、厚みが０．００１〜０．
００３ｃｍの範囲であるのが好ましい。
【００２１】集電体を構成する金属材料としては、銅や
アルミニウム等の従来公知の金属を用いることができ
る。また、銅やアルミニウムに、任意の元素を微量添加
した合金も用いることができる。例えば、比抵抗が１．
７５×１０-6Ω・ｃｍのタフピッチ銅や、２．６９×１
０-6Ω・ｃｍの３Ｎアルミニウムを用いることができ
る。集電体は、周知のように金属箔よりなるものである
から、これらの金属材料を圧延加工等の方法によって箔
とすれば良い（銅の場合には電解法によっても良い）。
アルミニウム等の従来公知の金属を用いることができ
る。また、銅やアルミニウムに、任意の元素を微量添加
した合金も用いることができる。例えば、比抵抗が１．
７５×１０-6Ω・ｃｍのタフピッチ銅や、２．６９×１
０-6Ω・ｃｍの３Ｎアルミニウムを用いることができ
る。集電体は、周知のように金属箔よりなるものである
から、これらの金属材料を圧延加工等の方法によって箔
とすれば良い（銅の場合には電解法によっても良い）。
【００２２】以上の如き特定の電気抵抗（Ω）、或いは
特定のρ／［ｔ×（１−Ｑ）］の値を持つ、多数の貫通
孔が形成された集電体は、リチウムイオン電池，金属リ
チウム電池，ポリマー電池等のリチウム系二次電池の負
極用又は正極用孔開き集電体として好適に用いられる。
また、リチウム系二次電池以外の二次電池の負極用又は
正極用孔開き集電体としても、好適に用いられる。
特定のρ／［ｔ×（１−Ｑ）］の値を持つ、多数の貫通
孔が形成された集電体は、リチウムイオン電池，金属リ
チウム電池，ポリマー電池等のリチウム系二次電池の負
極用又は正極用孔開き集電体として好適に用いられる。
また、リチウム系二次電池以外の二次電池の負極用又は
正極用孔開き集電体としても、好適に用いられる。
【００２３】
【作用及び発明の効果】本発明に係る二次電池の負極用
又は正極用孔開き集電体は、平面方向における電気抵抗
（Ω）又はρ／［ｔ×（１−Ｑ）］の値が一定の範囲内
に設定されているので、高率放電時に過大な電流が集電
体に流れても、即ち、大電流放電が生じても、集電体内
でのＩＲドロップが大きくなるのを防止でき、電池容量
が大きく低下するのを防止することができる。従って、
二次電池の放電時間を延ばすことができ、一回の充電で
長時間使用が可能になるという効果を奏する。
又は正極用孔開き集電体は、平面方向における電気抵抗
（Ω）又はρ／［ｔ×（１−Ｑ）］の値が一定の範囲内
に設定されているので、高率放電時に過大な電流が集電
体に流れても、即ち、大電流放電が生じても、集電体内
でのＩＲドロップが大きくなるのを防止でき、電池容量
が大きく低下するのを防止することができる。従って、
二次電池の放電時間を延ばすことができ、一回の充電で
長時間使用が可能になるという効果を奏する。
【００２４】また、本発明に係る二次電池の負極用又は
正極用孔開き集電体は、集電体のどの箇所においても、
平面方向における電気抵抗（Ω）又はρ／［ｔ×（１−
Ｑ）］の値が一定の範囲内に設定されているので、負極
又は正極の表面における電流分布が均一になり、部分的
な活物質の劣化が起こりにくくなり、二次電池の寿命を
も長くすることができるという効果を奏する。
正極用孔開き集電体は、集電体のどの箇所においても、
平面方向における電気抵抗（Ω）又はρ／［ｔ×（１−
Ｑ）］の値が一定の範囲内に設定されているので、負極
又は正極の表面における電流分布が均一になり、部分的
な活物質の劣化が起こりにくくなり、二次電池の寿命を
も長くすることができるという効果を奏する。
Claims (10)
- 【請求項１】 多数の貫通孔が設けられている金属箔か
らなる孔開き集電体であって、該孔開き集電体の任意の
箇所から採取した１０ｃｍ×１０ｃｍの金属箔を試料と
し、該試料の左端と右端との間における平面方向の電気
抵抗（但し、２０℃で測定）が、常に１．７×１０-4Ω
〜３．５×１０-2Ωの範囲内であることを特徴とする二
次電池の負極用孔開き集電体。 - 【請求項２】 多数の貫通孔が設けられている金属箔か
らなる孔開き集電体であって、該孔開き集電体の任意の
箇所から採取した１０ｃｍ×１０ｃｍの金属箔を試料と
し、該試料の左端と右端との間における平面方向の電気
抵抗（但し、２０℃で測定）が、常に２．７×１０-4Ω
〜５．４×１０-2Ωの範囲内であることを特徴とする二
次電池の正極用孔開き集電体。 - 【請求項３】 多数の貫通孔が設けられている金属箔か
らなる孔開き集電体であって、該孔開き集電体の開口率
をＱ（無単位）とし、該孔開き集電体の厚みをｔ（ｃ
ｍ）とし、該孔開き集電体を構成する金属固有の比抵抗
をρ（Ω・ｃｍ）（但し、２０℃で測定）としたとき、
ρ／［ｔ×（１−Ｑ）］の値が１．７×１０-4Ω〜３．
５×１０-2Ωであることを特徴とする二次電池の負極用
孔開き集電体。 - 【請求項４】 多数の貫通孔が設けられている金属箔か
らなる孔開き集電体であって、該孔開き集電体の開口率
をＱ（無単位）とし、該孔開き集電体の厚みをｔ（ｃ
ｍ）とし、該孔開き集電体を構成する金属固有の比抵抗
をρ（Ω・ｃｍ）（但し、２０℃で測定）としたとき、
ρ／［ｔ×（１−Ｑ）］の値が２．７×１０-4Ω〜５．
４×１０-2Ωであることを特徴とする二次電池の正極用
孔開き集電体。 - 【請求項５】 孔開き集電体の厚みが５〜１００μｍで
ある請求項１乃至４のいずれか一項に記載の二次電池の
負極用又は正極用孔開き集電体。 - 【請求項６】 金属箔が銅箔又は銅合金箔である請求項
１又は３記載の二次電池の負極用孔開き集電体。 - 【請求項７】 孔開き集電体の厚みが８〜２５μｍであ
る請求項６記載の二次電池の負極用孔開き集電体。 - 【請求項８】 金属箔がアルミニウム箔又はアルミニウ
ム合金箔である請求項２又は４記載の二次電池の正極用
孔開き集電体。 - 【請求項９】 孔開き集電体の厚みが１０〜３０μｍで
ある請求項８記載の二次電池の正極用孔開き集電体。 - 【請求項１０】 二次電池が、リチウムイオン電池，金
属リチウム電池又はポリマー電池である請求項１乃至９
のいずれか一項に記載の二次電池の負極用又は正極用孔
開き集電体。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9235386A JPH1167218A (ja) | 1997-08-14 | 1997-08-14 | 二次電池に用いる孔開き集電体 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9235386A JPH1167218A (ja) | 1997-08-14 | 1997-08-14 | 二次電池に用いる孔開き集電体 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1167218A true JPH1167218A (ja) | 1999-03-09 |
Family
ID=16985322
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9235386A Pending JPH1167218A (ja) | 1997-08-14 | 1997-08-14 | 二次電池に用いる孔開き集電体 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH1167218A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US9548497B2 (en) | 2011-06-10 | 2017-01-17 | Eaglepicher Technologies, Llc | Layered composite current collector with plurality of openings, methods of manufacture thereof, and articles including the same |
| US12009522B2 (en) | 2017-12-22 | 2024-06-11 | Lg Energy Solution, Ltd. | Anode for lithium metal battery and lithium metal battery comprising the same |
-
1997
- 1997-08-14 JP JP9235386A patent/JPH1167218A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US9548497B2 (en) | 2011-06-10 | 2017-01-17 | Eaglepicher Technologies, Llc | Layered composite current collector with plurality of openings, methods of manufacture thereof, and articles including the same |
| US12009522B2 (en) | 2017-12-22 | 2024-06-11 | Lg Energy Solution, Ltd. | Anode for lithium metal battery and lithium metal battery comprising the same |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20040812 |
|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20061110 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20070925 |
|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20080311 |