JPH1167220A - リチウム電池用アルミニウム合金材及び該アルミニウム合金材を用いたリチウム電池用電極材の製造方法 - Google Patents
リチウム電池用アルミニウム合金材及び該アルミニウム合金材を用いたリチウム電池用電極材の製造方法Info
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- JPH1167220A JPH1167220A JP9221560A JP22156097A JPH1167220A JP H1167220 A JPH1167220 A JP H1167220A JP 9221560 A JP9221560 A JP 9221560A JP 22156097 A JP22156097 A JP 22156097A JP H1167220 A JPH1167220 A JP H1167220A
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- Cell Electrode Carriers And Collectors (AREA)
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- Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)
Abstract
燥工程の実施の際の軟化による強度低下の少ないリチウ
ム電池用アルミニウム材を提供し、さらには該アルミニ
ウム材を用いたリチウム電池用電極材の製造方法を提供
すること。 【解決手段】 アルミニウム材は、Mn:1.0〜1.
5wt%、Cu:0.05〜0.20wt%を含有し、ある
いはさらにFe:0.4〜0.7wt%を含有し、残部が
アルミニウム及び不純物からなる。望ましくは、不純物
としてのMgの含有量が10ppm以下に規制されるの
が良い。製造方法は、前記アルミニウム合金材からなる
アルミニウム合金箔の表面に、ペースト状の電極合剤を
コーティングする工程と、100〜200℃の温度で乾
燥する工程と、プレスする工程を順次的に実施する。
Description
二次電池の正極材等として用いられるリチウム電池用ア
ルミニウム合金材及び該アルミニウム合金材を用いたリ
チウム電池用電極材の製造方法に関する。
ようなリチウムイオン二次電池の正極材は、LiCoO
2 等の活物質とカーボン等の導電材とPVD等の結着材
とをペースト状に混練して電極合剤としたのち、この電
極合剤を10〜20μm程度のアルミニウム箔の両面に
100〜200μm程度の厚みにコーティングし、次い
で乾燥、プレス、スリット、裁断の各工程を順次的に実
施することにより製作される。なお、乾燥工程は、ペー
スト作製に必要であった分散溶媒の除去を主目的とし、
プレス工程はアルミニウム箔表面の電極合剤の充填密度
の増大を主目的として行われる。
100〜250℃×30分程度行われるが、この乾燥工
程においてアルミニウム箔が軟化して強度が低下する
と、乾燥後のプレス工程で軟化した箔が伸ばされ易くな
る。一方、活物質及び導電材は基本的に延性がなく結着
材がその役目を果たしているに過ぎないためコーティン
グした電極合剤全体としての延性は非常に小さい。この
ため、プレス工程において、電極合剤の充填密度を増大
すべく大きな圧縮力を付与すると、アルミニウム箔の伸
びにより電極合剤の圧縮が妨げられて大きな充填密度が
得られないとか、アルミニウム箔と電極合剤との密着性
が低下して、甚しい場合には電極合剤の剥離や亀裂を生
じるという問題がある。特に、電極合剤のコーティング
部と未コーティング部の境においてアルミニウム箔の波
打ち(ワカメ状の波)ないし皺が発生し、この部分で電
極合剤の剥離を生じやすいという問題がある。もとよ
り、プレス工程における圧縮力を小さくすることによ
り、アルミニウム箔の波打ちの発生を抑制することはで
きるが、この場合は電極合剤の充填密度が小さくなり品
質面で問題となる。
において、アルミニウム箔の波打ちを防止しつつ大きな
圧縮力により電極合剤の十分な充填密度を確保できるよ
うにするため、乾燥工程の実施の際の軟化による強度低
下の少ないリチウムイオン二次電池用アルミニウム材の
提供が要請されている。
ウム材としては、JIS1085、1N30等の純アル
ミニウム材が用いられていたが、上記要請に対して十分
な満足を与え得るものではなかった。
てなされたものであって、リチウム電池用電極材の製造
工程における乾燥工程の実施の際の軟化による強度低下
の少ないリチウム電池用アルミニウム材を提供し、さら
には該アルミニウム材を用いたリチウム電池用電極材の
製造方法を提供することを課題とする。
に、発明者は種々実験と研究を繰り返した結果、乾燥後
のプレス工程において、アルミニウム箔の伸びが0.1
%を超えると電極合剤のコーティング部と未コーティン
グ部の境においてアルミニウム箔の波打ちが発生し易
く、ひいては電極合剤の剥離が発生し易いことを知見し
た。そして、プレス工程で大きな圧縮力を加えても伸び
が0.1%を超えないような組成を有するアルミニウム
箔について、さらに研究を重ねた結果、この発明を完成
するに至ったものである。
wt%、Cu:0.05〜0.20wt%を含有し、あるい
はさらにFe:0.4〜0.7wt%を含有し、残部がア
ルミニウム及び不純物からなることを特徴とするリチウ
ム電池用アルミニウム合金材によって解決される。
ム電池用電極材の製造工程の中の乾燥工程における加熱
に対して、軟化を抑制し強度低下を阻止する元素であ
る。しかし、Mnが1.0wt%未満の場合にはその効果
がなく大きな強度低下を来す。一方、Mnが1.5wt%
を超えると箔圧延性が悪くなり、圧延回数が増加した
り、箔地製造工程での中間焼鈍条件の変更を余儀なくさ
れる等の不都合がある。従ってMn含有量は1.0〜
1.5wt%に設定される必要があり、特に好ましい下限
値は1.0wt%、上限値は1.2wt%である。
素であるが、0.05wt%未満ではその効果に乏しく、
0.20wt%を超えると耐食性が低下する。従ってCu
含有量は0.05〜0.20wt%に設定される必要があ
り、特に好ましい下限値は0.09wt%、上限値は0.
17wt%である。
もまた固溶体硬化による強度向上に寄与する元素である
が、0.4wt%未満ではその効果に乏しく、0.7wt%
を超えると耐食性、加工性が低下する。従ってFeを含
有する場合は0.4〜0.7wt%の範囲とすべきであ
る。特に好ましい下限値は0.5wt%、上限値は0.6
5wt%である。
て不可避的な含有が許容されるが、不純物のうち特にM
gについては、箔表面にMgOの酸化物を形成しやす
く、このために箔とコーティング材との接着強度の低下
要因となるため、10ppm以下に規制されるのが望ま
しい。
チウム電池用電極材の製造方法について述べると、まず
アルミニウム合金材からなるアルミニウム合金箔を用意
する。アルミニウム合金箔の製造については、常法に従
うアルミニウム箔の製造に準じて行えば良い。また、ア
ルミニウム合金箔の厚さは10〜40μmに設定するの
が良く、特に10〜20μmに設定するのが良い。
結着材をペースト状に混練して電極合剤としたのち、こ
れを前記アルミニウム合金箔の両面に100〜200μ
m程度の厚みにコーティングする。
必要であった分散溶媒を除去する。乾燥温度は100〜
200℃が良い。100℃未満では乾燥不足のおそれが
あり、200℃を超えると本発明組成のアルミニウム合
金箔によっても、軟化して強度低下を来すおそれがあ
る。殊に100〜175℃の温度範囲にあっては、前記
アルミニウム合金箔の0.1%伸び時における引張強度
がほぼ一定であることから、100〜175℃の温度に
設定するのが望ましく、特に100〜150℃が最も望
ましい。乾燥時間は15〜30分が良い。このような乾
燥工程を実施しても、前記アルミニウム合金箔は軟化に
よる強度低下が少ないものとなっている。
その充填密度を増すとともに、厚みを一定にする。プレ
スは通常、電極合剤をコーティングしたアルミニウム合
金箔を2本のロールにより圧延することにより行う。こ
のプレス工程においてアルミニウム合金箔は伸ばされる
が、上記のように乾燥工程での強度低下が少ないから、
電極合剤の充填密度を大きく確保するため大きな圧縮力
を加えても、アルミニウム合金箔が0.1%を超えて伸
びるのを防止できる。従って、電極合剤のコーティング
部と未コーティング部の境におけるアルミニウム箔の波
打ちの発生を防止し、さらにはアルミニウム合金箔と電
極合剤の剥離を防止しつつ、電極合剤の充填密度を大き
く確保できる。
ット、裁断の各工程を順次的に実施して、リチウムイオ
ン電池用電極材を得る。
ルミニウム箔を常法により製造した。なお、箔の厚さは
いずれも20μmとした。
次電池の正極材を製造した。製造は、まずLiCoO2
等の活物質とカーボン等の導電材とPVD等の結着材と
をペースト状に混練したのち、このペースト状電極合剤
を上記アルミニウム箔の両面に100μmの厚みにコー
ティングし、次いで表1に示す条件にて乾燥を行った。
乾燥後において、各アルミニウム箔の0.1%伸び時の
引張強さを測定したところ、表1のとおりであった。
ィングしたアルミニウム箔を通して圧延によりプレスし
た。プレスの線圧は表1のように設定した。
密度を測定するとともに、電極合剤のコーティング部と
未コーティング部の境におけるアルミニウム箔の波打ち
の有無を調べた。
て、リチウムイオン二次電池の正極材を得た。そして、
電極合剤の剥離の有無を目視観察した。
〜6の本発明実施品は、乾燥後の引張強さが大きく、従
って線圧0.12トン/cmのプレスを実施してもアル
ミニウム箔の波打ちが発生していなかった。特に、Fe
を0.4〜0.7wt%の範囲で含有させることにより、
さらに優れた効果が得られた。また、Mg量を10pp
m以下に規制したものは、電極合剤の剥離が全く認めら
れなかった。
JIS1085、1N30からなる従来品は、いずれも
プレス後にアルミニウム箔に波打ちの発生が認められ
た。
o8、No9の従来品についてプレス時の線圧を変化さ
せて波打ちが発生する限界を求めたところ、試料No1
の本発明実施品は0.20トン/cmで、そのときの電
極合剤の充填密度が3.10g/m3 であったのに対
し、No8の従来品は0.09トン/cm、2.7g/
m3 であり、No9の従来品は0.03トン/cm、
2.50g/m3 であった。
ミニウム合金箔を用い、該箔の表面に実施例1と同じ条
件で電極合剤をコーティングしたものを複数個用意し
た。
たのち、各アルミニウム箔の0.1%伸び時の引張強さ
を測定したところ、表2のとおりであった。
ィングしたアルミニウム箔を通して圧延によりプレスし
た。プレスの線圧は表2のように設定した。
密度を測定するとともに、電極合剤のコーティング部と
未コーティング部の境におけるアルミニウム箔の波打ち
の有無を調べた。その結果を表2に示す。
00〜200℃である試料No11〜14は、0.1%
伸び時の引張強度が大きく、従ってプレス後の電極合剤
の充填密度も大きく、アルミニウム箔の波打ちも発生し
ていないものであった。殊に、乾燥温度が100〜17
5℃の間(中でも特に100〜150℃の間)で、0.
1%伸び時の引張強度はほぼ一定であり、大きな充填密
度が安定して得られることがわかる。
No15は、電極合剤の乾燥が不十分であるため、プレ
ス後の電極合剤の充填密度が小さいものであった。ま
た、乾燥温度が200℃を超える試料No16、17
は、0.1%伸び時の引張強度が低下しているため、プ
レス時のアルミニウム箔の伸びにより電極合剤の圧縮量
が減少しており、従って電極合剤の充填密度が相対的に
小さいものであった。
ウム合金材は、Mn:1.0〜1.5wt%、Cu:0.
05〜0.20wt%を含有し、残部がアルミニウム及び
不純物からなることを特徴とするから、リチウム電池用
電極材の製造工程における乾燥工程の実施に対して、軟
化による強度低下を抑制することができ、高い引張強度
を保有させることができる。従って、乾燥後のプレス工
程において、アルミニウム合金箔の波打ちの発生を抑制
しつつ、箔表面にコーティングされた電極合剤に高い圧
縮力を付与することができ、電極合剤の剥離や亀裂を防
止しつつ高容量のリチウムイオン電極材を提供すること
が可能となる。
有した場合には、さらに高い引張強度を保有させること
ができ、より優れたリチウムイオン電極材の提供が可能
となる。
ppm以下に規制されてなる場合には、電極合剤の剥離
を益々防止できる効果がある。
アルミニウム合金箔の表面に、ペースト状の電極合剤を
コーティングする工程と、100〜200℃の温度で乾
燥する工程と、プレスする工程を順次的に実施してリチ
ウム電池用電極材を製造する場合には、電極合剤の剥離
や亀裂のない高容量、高品質のリチウムイオン電極材を
安定的に提供することができる。
Claims (4)
- 【請求項1】 Mn:1.0〜1.5wt%、Cu:0.
05〜0.20wt%を含有し、残部がアルミニウム及び
不純物からなることを特徴とするリチウム電池用アルミ
ニウム合金材。 - 【請求項2】 Mn:1.0〜1.5wt%、Cu:0.
05〜0.20wt%、Fe:0.4〜0.7wt%を含有
し、残部がアルミニウム及び不純物からなることを特徴
とするリチウム電池用アルミニウム合金材。 - 【請求項3】 不純物としてのMgの含有量が10pp
m以下に規制されてなる請求項1または2に記載のリチ
ウム電池用アルミニウム合金材。 - 【請求項4】 請求項1ないし3のいずれかに記載のア
ルミニウム合金材からなるアルミニウム合金箔の表面
に、ペースト状の電極合剤をコーティングする工程と、
100〜200℃の温度で乾燥する工程と、プレスする
工程を順次的に実施することを特徴とするリチウム電池
用電極材の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9221560A JPH1167220A (ja) | 1997-08-18 | 1997-08-18 | リチウム電池用アルミニウム合金材及び該アルミニウム合金材を用いたリチウム電池用電極材の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9221560A JPH1167220A (ja) | 1997-08-18 | 1997-08-18 | リチウム電池用アルミニウム合金材及び該アルミニウム合金材を用いたリチウム電池用電極材の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1167220A true JPH1167220A (ja) | 1999-03-09 |
| JPH1167220A5 JPH1167220A5 (ja) | 2005-06-02 |
Family
ID=16768648
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9221560A Pending JPH1167220A (ja) | 1997-08-18 | 1997-08-18 | リチウム電池用アルミニウム合金材及び該アルミニウム合金材を用いたリチウム電池用電極材の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH1167220A (ja) |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002042889A (ja) * | 2000-07-21 | 2002-02-08 | Toshiba Corp | 非水電解質二次電池 |
| JP2002246030A (ja) * | 2001-02-20 | 2002-08-30 | Sanyo Electric Co Ltd | リチウム二次電池 |
| JP2008150651A (ja) * | 2006-12-15 | 2008-07-03 | Mitsubishi Alum Co Ltd | 耐折り曲げ性に優れたリチウムイオン電池電極材用アルミニウム合金箔およびその製造方法 |
| JP2009057579A (ja) * | 2007-08-08 | 2009-03-19 | Toyo Aluminium Kk | アルミニウム合金ならびにそれを用いた包装材および電気電子構造部材 |
| JP2010100919A (ja) * | 2008-10-27 | 2010-05-06 | Sumitomo Light Metal Ind Ltd | リチウムイオン電池電極用アルミニウム合金箔およびその製造方法 |
| JP2010165564A (ja) * | 2009-01-15 | 2010-07-29 | Panasonic Corp | 非水電解質二次電池の製造方法及び非水電解質二次電池 |
| JP2014040659A (ja) * | 2012-07-26 | 2014-03-06 | Mitsubishi Alum Co Ltd | リチウムイオン二次電池正極集電体用アルミニウム合金箔の製造方法およびリチウムイオン二次電池正極集電体用アルミニウム合金箔とリチウムイオン二次電池 |
-
1997
- 1997-08-18 JP JP9221560A patent/JPH1167220A/ja active Pending
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002042889A (ja) * | 2000-07-21 | 2002-02-08 | Toshiba Corp | 非水電解質二次電池 |
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| JP2014040659A (ja) * | 2012-07-26 | 2014-03-06 | Mitsubishi Alum Co Ltd | リチウムイオン二次電池正極集電体用アルミニウム合金箔の製造方法およびリチウムイオン二次電池正極集電体用アルミニウム合金箔とリチウムイオン二次電池 |
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