二次电池的负极集电体用箔及其制造方法技术

该二次电池的负极集电体用箔(5b)具有：由析出固化型不锈钢构成的铁基合金(51)；和包含分别配置于铁基合金层的两面且由Cu或Cu基合金构成的一对Cu层(52、53)的Cu包覆箔(50)。负极集电箔的厚度为20μm以下，并且体积电阻率为7μΩ·cm以下。

Foil for Negative Collector of Secondary Battery and Its Manufacturing Method

The negative collector foil (5b) of the secondary battery has: an iron-based alloy (51) consisting of precipitated solidified stainless steel; and a pair of copper-coated foils (50) consisting of a pair of copper layers (52, 53) arranged on both sides of the iron-based alloy layer and composed of copper or copper-based alloys, respectively. The thickness of negative collector foil is less than 20 um, and the volume resistivity is less than 7_. cm.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】二次电池的负极集电体用箔及其制造方法
本专利技术涉及二次电池的负极集电体用箔及其制造方法。
技术介绍
近年来，在作为电池容量高的二次电池的锂离子二次电池中，为了进一步提高电池容量，存在如下趋势：使用进一步增加能够嵌入和脱出Li(锂)的量的Si或SiO等的负极活性物质，并且作为在表面配置负极活性物质的负极集电体，使用20μm以下的厚度小的箔。但是，通过伴随Li的嵌入和脱出而发生的负极活性物质的膨胀和收缩，负极活性物质配置于表面的二次电池的负极集电体用箔中，反复作用有因负极活性物质的大的体积变动引起的大的应力。因此，对于二次电池的负极集电体用箔，要求用于承受大应力的机械强度的提高。因此，目前已知提高了机械强度的二次电池的负极集电体用箔。这种提高了机械强度的二次电池的负极集电体用箔在例如日本专利第5329290号中公开。日本专利第5329290号中，公开有用作锂离子二次电池的负极集电体的原材料的负极集电体用包层材料，其是在由镍基金属形成的镍基金属层的两面接合铜层(Cu层)、且具有20μm以下的厚度的3层结构的负极集电体用包层材料。此外，日本专利第5329290号中记载的3层结构的负极集电体用包层材料通过采用NiNb合金作为镍基金属，提高至约770MPa～930MPa的拉伸强度，被高强度化。今后，为了将二次电池进一步高容量化，认为Si系等的负极活性物质层的厚度变大，因此，施加于负极集电体用箔的应力变得更大。从这一点预见，即使是例如日本专利第5329290号所记载的负极集电体用包层材料(二次电池的负极集电体用箔)，因由负极活性物质的膨胀和收缩而反复施加的应力，导致负极集电体用箔发生塑性变形，在负极集电体用箔形成褶皱状的凹凸。在形成了这种凹凸的情况下，发生在配置于负极集电体用箔上的负极活性物质层产生裂纹等的不良情况。因此，本专利技术的专利技术人研究了通过代替镍基金属而使用依据JISG4305：2012的能够期待高硬度和高耐力的SUS630、SUS631等析出固化型不锈钢，来提高弹性变形的极限(弹性极限)的二次电池的负极集电体用箔的制作。析出固化型不锈钢通过依据JISG4305：2012的时效处理生成微细的析出物，由此能够提高弹性极限。此外，目前已知，虽然不是厚度为20μm以下的箔状，但使用了析出固化型不锈钢的Cu包覆材料。这种使用了析出固化型不锈钢的Cu包覆材料例如在日本特开2008-123964号公报中公开。日本特开2008-123964号公报中，公开有一种层叠结构的包层材料(Cu包覆材料)，其通过在进行时效处理前的析出固化型不锈钢的两面接合Cu或Cu基合金使其一体化后，根据材质进行在400℃～700℃的温度下保持约5分钟～约180分钟的热处理而形成，其用于连接器的端子等。可以认为上述的热处理条件来自保持得越长、Cu或Cu基合金的体积电阻率变得越小的常识。该包层材料的厚度为0.1mm～1mm左右，实施例1中公开有通过如下操作而形成的包层材料：利用厚度为0.5mm的Cu(无氧铜)从两面夹持厚度为1mm的SUS630，将合计厚度设为2mm的包层原材料反复进行压延而形成为0.2mm的厚度之后，进行在480℃的温度保持10分钟的热处理。现有技术文献专利文献专利文献1：日本专利第5329290号专利文献2：日本特开2008-123964号公报
技术实现思路
专利技术要解决的技术问题在此，本专利技术的专利技术人进行研究的结果，在将日本特开2008－123964号公报中公开的未退火的压延状态的具有0.1mm以上的较大厚度的Cu包覆材料(包层材料)制成可以用于负极集电体用箔的具有充分的导电率的20μm以下的厚度的箔状的情况下，需要确保充分的延展性等必要的压延性。具体而言，根据成为0.1mm厚度之前的退火后的Cu包覆材料(包层材料)的厚度进行计算时，为了制成20μm以下厚度的箔状，需要控制在约80％以下的压下率。因此，为了抑制因压下率大而在压延时Cu包覆材料发生破损，需要在压延至0.1mm～20μm的厚度的期间适当实施热处理(软化退火)来确保延展性。但是，得到了如下见解，将压延至20μm的薄度的Cu包覆箔进行退火时，存在退火后的Cu包覆箔的体积电阻率变大而导电性降低的问题。本专利技术为了解决如上所述的技术问题而提出，本专利技术的一个目的在于，提供一种即使是厚度为20μm以下的更薄的箔，也具有充分的弹性极限和导电性的二次电池的负极集电体用箔及其制造方法。用于解决技术问题的技术方案依据本专利技术第一方面的二次电池的负极集电体用箔具有Cu包覆箔，该Cu包覆箔包括：由析出固化型不锈钢构成的铁基合金层；和分别配置于铁基合金层的两面且由Cu或Cu基合金构成的一对Cu层，上述负极集电体用箔的厚度为20μm以下，并且体积电阻率为7μΩ·cm以下。其中，Cu包覆箔只要是由Cu或Cu基合金构成的一对Cu层分别配置在铁基合金层的两面的结构即可，可以在箔的宽度方向(短边方向)的两端面露出铁基合金层的微小的侧面，也可以以铁基合金层的微小的侧面不露出的方式配置Cu层。依据本专利技术第一方面的二次电池的负极集电体用箔中，如上述，负极集电体用箔的厚度为20μm以下，并且体积电阻率为7μΩ·cm以下。虽然该负极集电体用箔形成为比日本特开2008-123964号公报所公开的包层材料的厚度(0.1mm)充分薄的20μm以下的厚度，但由于体积电阻率为7μΩ·cm以下，从而能够将负极集电体用箔的导电率设为24.6％IACS以上。另外，通过由析出固化型不锈钢构成铁基合金层，能够通过时效处理的析出固化提高铁基合金层的弹性极限，因此，能够提高负极集电体用箔的弹性极限。结果，能够提供作为厚度为20μm以下的箔且具有充分的弹性极限和导电性的二次电池的负极集电体用箔。另外，通过提高负极集电体用箔的弹性极限，即使负极活性物质层的厚度变得更大，施加于负极集电体用箔的应力变得更大，也能够抑制负极集电体用箔发生塑性变形。由此，即使由于负极活性物质的膨胀和收缩而反复地施加应力，也能够抑制在负极集电体用箔形成褶皱状的凹凸。结果，能够抑制在配置于负极集电体用箔上的负极活性物质层产生裂纹。上述第一方面的二次电池的负极集电体用箔中，即使是20μm以下的较薄的厚度，也优选弹性极限的应力值(弹性极限应力σ0.01)为700MPa以上。其中，“弹性极限应力σ0.01”是不仅指拉伸试验中卸载后残留于负极集电体用箔的永久应变为0.01％的应力、还意指在塑性变形(永久应变)小于0.01％的大致弹性变形的状态下负极集电体用箔断裂的情况下负极集电体用箔断裂时的应力(拉伸强度)的广泛的概念。根据这样构成，即使负极活性物质层的厚度变得更大从而施加于负极集电体用箔的应力变得更大，也能够充分抑制负极集电体用箔发生塑性变形。由此，在使用二次电池时，即使由于负极活性物质的膨胀和收缩而反复地施加应力，也能够充分抑制在负极集电体用箔形成褶皱状的凹凸。结果，能够充分抑制在负极集电体用箔上的负极活性物质层产生裂纹。依据上述第一方面的二次电池的负极集电体用箔中，构成铁基合金层的析出固化型不锈钢优选由15质量％以上19质量％以下的Cr(铬)、6质量％以上9质量％以下的Ni(镍)、0.5质量％以上2.0质量％以下的Al(铝)、0.01质量％以上0.3质量％以下的C(碳)本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种二次电池的负极集电体用箔(5b)，其特征在于，具有：铁基合金层(51)，由析出固化型不锈钢构成；Cu包覆箔(50)，包含分别配置于所述铁基合金层的两面且由Cu或Cu基合金构成的一对Cu层(52、53)，厚度为20μm以下，并且体积电阻率为7μΩ·cm以下。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2017.03.17 JP 2017-0523731.一种二次电池的负极集电体用箔(5b)，其特征在于，具有：铁基合金层(51)，由析出固化型不锈钢构成；Cu包覆箔(50)，包含分别配置于所述铁基合金层的两面且由Cu或Cu基合金构成的一对Cu层(52、53)，厚度为20μm以下，并且体积电阻率为7μΩ·cm以下。2.如权利要求1所述的二次电池的负极集电体用箔，其特征在于：弹性极限应力σ0.01为700MPa以上。3.如权利要求1或2所述的二次电池的负极集电体用箔，其特征在于：构成所述铁基合金层的析出固化型不锈钢由15质量％以上19质量％以下的Cr、6质量％以上9质量％以下的Ni、0.5质量％以上2.0质量％以下的Al、0.01质量％以上0.3质量％以下的C、0.01质量％以上0.3质量％以下的N、剩余部分Fe和不可避免的杂质构成。4.如权利要求1～3中任一项所述的二次电池的负极集电体用箔，其特征在于：构成所述析出固化型不锈钢的金属元素扩散在所述一对Cu层，扩散的所述金属元素的一部分作为析出物存在。5.如权利要求1～4中任一项所述的二次电池的负极集电体用箔，其特征在于：其由所述一对Cu层分别接合在所述铁基合金层的两面的包层材料构成。6.如权利要求1～4中任一项所述的二次电池的负极集电体用箔，其特征在于：所述一对Cu层各自为由Cu或Cu基合金构成的镀Cu层(252、253)。7.一种二次电池的负极集电体用箔(5b)的制造方法，其特征在于：通过在由析出固化型不锈钢构成的铁基合金板材的两面层状地配置Cu或Cu基合金，制作Cu包覆材料(150b、150c)，该Cu包覆材料(150b、150c)包含由析出固化型不锈钢构成的铁基合金层(...

【专利技术属性】
技术研发人员：织田喜光，井上良二，九嶋航，
申请(专利权)人：日立金属株式会社，
类型：发明
国别省市：日本,JP