钢箔及其制造方法技术

本发明专利技术的一个方案的钢箔以质量%计含有C：0.0001～0.02%、Si：0.001～0.01%、Mn：0.01～0.3%、P：0.001～0.02%、S：0.0001～0.01%、Al：0.0005～0.1%和N：0.0001～0.004%，剩余部分包含Fe和杂质，该钢箔的厚度为5μm～15μm，并且抗拉强度为超过900MPa且1200MPa以下。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】【专利摘要】本专利技术的一个方案的钢箔以质量%计含有C：0.0001～0.02%、Si：0.001～0.01%、Mn：0.01～0.3%、P：0.001～0.02%、S：0.0001～0.01%、Al：0.0005～0.1%和N：0.0001～0.004%，剩余部分包含Fe和杂质，该钢箔的厚度为5μm～15μm，并且抗拉强度为超过900MPa且1200MPa以下。【专利说明】
本专利技术涉及可以在以锂离子二次电池为代表的非水系电解液二次电池的负极集电箔中使用的。本申请基于2012年4月19日在日本申请的日本特愿2012-095840号主张优先权，在此援引其内容。
技术介绍
以锂离子二次电池为代表的非水系电解液二次电池由于具有高能量密度，因此被用作移动通信或便携用信息端末用电源，近年来还开始被实用于车载用途，其市场迅速扩展。与此相伴，为了进一步追求设备的小型化、轻量化，对于在设备中占有大容积的电池，要求为了更进一步的小型化及轻量化而改善性能。现在，上述二次电池中所使用的负极活性物质(以下有时记作活性物质)主要是石墨系碳质材料。石墨系碳质材料成为左右电池性能的关键材料。但是，对于能够在石墨系碳质材料中可逆性地嵌入、脱离的锂的量而言，其极限是相对于六个原子的碳为一个原子的锂。由该极限值算出的碳材料的充放电的理论极限容量以电容量计为372mAh/g。现有的二次电池是以接近该极限容量的水平来使用的，因此无法期待今后性能会飞跃性地改善。在这样的状况下，正在进行作为除了碳以外的材料例如合金或无机化合物且具有远大于372mAh/g的电 容量的材料的探索。其中，特别是在含有锡和/或硅的结晶质氧化材料或非晶质氧化物材料中，发现了显示接近1000mAh/g的放电容量的材料(例如参照专利文献I和2)。但是，对于上述高容量活性物质而言，由嵌入、脱嵌锂而造成的体积变动比现有的石墨系碳质材料大。由此，伴随充放电的反复，会发生活性物质的微粉化或者活性物质从集电体剥离等。如上所述，专利文献I和2所公开的活性物质存在无法得到良好的充放电循环特性这样的问题。针对这个问题，发现通过CVD法或溅射法使非晶质硅薄膜或微晶硅薄膜作为活性物质沉积在铜箔等集电体上而形成的锂二次电池用电极显示良好的充放电循环特性(参照专利文献3)。这是因为活性物质薄膜与集电体密合的缘故。另外，还发现了下述集电体制造方法:在含有硅系活性物质的层中或者在含有硅系活性物质的层与金属箔集电体之间，配置含有聚酰亚胺的导电性中间层作为粘结剂，接着在金属箔集电体上配置导电性中间层，以该状态将它们在非氧化气氛下进行烧结(参照专利文献4)。这里，导电性中间层抑制由于负极活性物质伴随充放电反应膨张收缩而使得合剂层从集电体剥离，因此提高了合剂层与集电体之间的密合性。但是，对于这样的锂二次电池用电极而言，活性物质层与集电体密合，因此存在由于活性物质薄膜的体积伴随充放电反应变动而使得对集电体施加大的应力这样的问题。由于该应力，集电体会产生变形，发生褶皱等，从而集电体与活性物质的密合性降低，电池寿命降低。作为针对像这样产生应力的对策，要求能够耐受由活性物质的体积膨张而产生的应力的更高强度的集电体。作为提高集电体的抗拉强度的手段之一，可以考虑使集电体变厚。但是，仅仅使集电体变厚，仍旧无法期待集电体的抗拉强度会大幅提高，不仅如此，由于电池的重量和体积增加，还会产生使电池的能量密度降低这样的缺点。现在，负极集电体的金属箔主要使用了铜箔。作为负极集电体用的铜箔，代表性的是通过轧制制造的铜箔和通过电解法制造的铜箔(电解铜箔)。但是，对于使用了铜箔的集电体的高强度化，当为电解铜箔时存在极限。因此，研究了通过轧制法来制造高强度铜箔，提出了使用该轧制铜合金箔作为负极集电体(参照专利文献5)。但是，轧制铜箔伴随厚度降低而制造成本会上升，从而变得昂贵。因此，虽然能够获得薄且高强度的集电体，但是该集电体存在经济性差这样的问题。此外，即便从电池特性的观点考虑，使用铜箔作为负极集电体也不能说是最佳选择。锂离子电池正常工作时的负极的电位在大多数情况下低于2V (相对于Li)，这是非常低的，但当电池中发生短路或过放电等时，负极的电位有时会超过3V (相对于Li)。在这样的高电位下，铜迅速溶解，存在引发电池特性降低这样的问题。此外，由于铜是比重大的金属(比重为8.9)，因此在使用铜箔作为负极集电体的情况下，电池中负极集电箔所占的重量比例较高，会妨碍单位重量的能量密度提高。另外，成本上铜箔也存在问题。例如，与正极中所使用的Al箔相比，铜箔更为昂贵。从以上的背景考虑，迫切希望薄且具有强度、轻量、经济并且过放电时的耐金属溶解析出性优异的负极集电箔，作为该材料对铁系的箔给寄予厚望。铁与铜相比，电阻更大，因此对于其作为集电体的特性往往存在疑问。然而，随着近年来的电池结构的改良以及电池的用途和要求特性的多样化，电阻变得不再必然成为问题。·使用铁箔作为负极集电体的技术可以列举出以下技术。在专利文献6中，提出了使用厚度为35微米以下的电解铁箔作为负极的集电体。另外，从抗锈性的观点考虑，还提出了使用Ni镀覆后的电解铁箔。但是，电解铁箔难以提高电解时的效率，其未必是经济的。另外，对电解箔实施Ni镀覆也会成为提高成本的主要因素。此外，只要不较厚(Iym以上)地形成Ni镀层，就无法避免Fe在过放电时溶解析出。在专利文献7中，提出了使用在铁箔或实施镍镀覆后的铁箔的表面上形成三氧化二铁而成的金属箔作为负极集电体。但是，即使在该金属箔中也无法避免Fe在过放电时溶解析出，并且容易在负极电位下发生副反应，由此容易损害电池的效率或寿命。在专利文献8中，提出了铁素体系不锈钢箔的集电体，但铁素体系不锈钢箔的电阻大，因此特别是当集电体不断薄膜化时，存在发热等问题变得明显化这样的问题。另外，铁素体系不锈钢箔即使与铜箔相比也并不是经济的。一般来说，在钢材的高强度化的领域中，对成分组成或热处理条件进行设计，通过利用固溶强化、沉淀强化(析出强化)及组织强化等强化机理来实现高强度化，由此各种高强度钢板被实用化。但是，当想将这些现有的高强度钢板应用于二次电池负极集电体时，由于添加成分或其析出形态等的影响，存在其电阻比一般的钢材高、特别是在板厚较薄的情况下该趋势变得更强这样的问题。就本专利技术作为目标的非水系电解液二次电池的负极集电箔而言，特别是强烈要求要薄膜化，因此若采用现有的高强度钢，则在薄膜化的基础上难以兼顾强度和电阻。在专利文献9中，公开了锂离子二次电池的负极活性物质担载用铜被覆钢箔，但箔的强度并没有满足所需要的水平，而且并没有公开与兼顾箔的高强度化和电阻有关的见解。在该技术中，由于表层被比钢软质并且耐热性也差的铜被覆，所以特别是加热后的强度容易降低。另外，由于表层被铜被覆，所以过放电溶解性仅仅与铜箔为相同程度，并没有确认到由所公开的构成带来了显著的改善效果等。现有技术文献专利文献专利文献1:日本特开平07-220721号公报专利文献2:日本特开平07-249409号公报专利文献3:日本特开2002-83594号公报专利文献4:日本特开2004-288520号公报专利文献5:日本特开2003-7305号公报专利文献6:日本特开平06-310147号公报专利文献本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种钢箔，其特征在于，其以质量%计含有C：0.0001～0.02%、Si：0.001～0.01%、Mn：0.01～0.3%、P：0.001～0.02%、S：0.0001～0.01%、Al：0.0005～0.1%和N：0.0001～0.004%，剩余部分包含Fe和杂质，其中，所述钢箔的厚度为5μm～15μm，并且抗拉强度为超过900MPa且1200MPa以下。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：石塚清和，久保祐治，中塚淳，长崎修司，
申请(专利权)人：新日铁住金株式会社，新日铁住金高新材料株式会社，
类型：发明
国别省市：日本;JP