二次电池负极集电体用材制造技术

本发明专利技术的二次电池负极集电体用材，包括由Cu或Cu合金构成的板状的Cu材，Cu材至少在板面上具有含有CuO结晶相和Cu2O结晶相的表面层，表面层中的由CuO结晶相的面积/(CuO结晶相的面积+Cu2O结晶相的面积)求出的面积比(百分率)为22.0％以上。

【技术实现步骤摘要】
二次电池负极集电体用材
本专利技术涉及二次电池负极集电体用材，涉及包括由Cu(铜)或Cu合金构成的层(材)的二次电池负极集电体用材。
技术介绍
目前，已知有包括由Cu或Cu合金构成的层(材)的二次电池负极集电体用材。这样的二次电池负极集电体用材例如在日本特开2003-132894号公报中有公开。在日本特开2003-132894号公报中，公开了由Cu或Cu合金构成、表面被Cu2O覆盖的负极集电体(二次电池负极集电体用材)。但是，本申请专利技术人发现，在日本特开2003-132894号公报所记载的负极集电体中存在着以下问题：防锈不充分，在大气中氧化进展，负极集电体与活性物质之间的接触电阻增加，使用负极集电体的电池单元中的电阻也增加。其中，通常认为，为了防锈而进行铬酸盐处理：通过将由Cu或Cu合金构成的二次电池负极集电体用材浸渍于含有6价Cr(铬)的溶液中，在表面形成钝化膜。但是，由于处理后的溶液中所含的6价Cr会增大环境负荷，所以从环境负荷的观点来看进行铬酸盐处理不可取。
技术实现思路
本专利技术是为了解决上述这样的问题而提出的专利技术，本专利技术的一个目的在于利用除了由铬酸盐处理形成钝化膜以外的方法，提供具有充分的防锈效果的二次电池负极集电体用材。本申请专利技术人为了解决上述问题而进行了深入研究，结果发现：在Cu材(Cu层)的表面层上以规定的比例以上含有CuO(氧化铜(II))结晶相而不是Cu2O(氧化亚铜(I))，由此能够抑制氧化的进展而产生防锈效果。基于这样的发现从而完成了本专利技术。即，本专利技术的第一方面的二次电池负极集电体用材，包括由Cu或Cu合金构成的板状的Cu材，Cu材至少在板面上具有含有CuO结晶相和Cu2O结晶相的表面层，表面层中的由CuO结晶相的面积/(CuO结晶相的面积+Cu2O结晶相的面积)求出的面积比(百分率)为22.0％以上。其中，所谓“CuO结晶相的面积”是指，在使用X射线光电子能谱(XPS：X-rayPhotoelectronSpectroscopy)取得Cu2p的窄扫描光谱时的Cu2p3/2的峰中，基于CuO和Cu2O的峰的、CuO结晶相的面积相对于CuO结晶相和Cu2O结晶相之合计面积的比例(面积比)。同样，所谓“Cu2O结晶相的面积”是指，基于XPS的上述的CuO和Cu2O的峰所求出的、Cu2O结晶相的面积相对于CuO结晶相和Cu2O结晶相之合计面积的比例(面积比)。并且，所谓“Cu合金”是指含有50质量％以上的Cu(铜)的合金。在本专利技术的第一方面的二次电池负极集电体用材中，如上所述，通过在板状的Cu材的至少板面具有含有面积比为22.0％以上的CuO结晶相的表面层，能够抑制氧化在由Cu或Cu合金构成的Cu材的比表面层靠内侧的区域的进展。由此，即使不利用铬酸盐处理形成钝化膜，也能够产生充分的防锈效果，因此，利用除了铬酸盐处理形成钝化膜以外的方法能够提供具有充分的防锈效果的二次电池负极集电体用材。其结果是，能够抑制在大气中氧化的进展，能够抑制由包括板状的Cu材的二次电池负极集电体用材构成的负极集电体与粘结于该负极集电体的表面(板状的Cu材的板面)上的负极活性物质层之间的接触电阻的增加。而且，能够利用CuO结晶相来抑制在Cu材的比表面层靠内侧的区域氧化的进展，这点已由后述的实验得到确认。并且，本专利技术的第二方面的二次电池负极集电体用材包括板状的包层材，该包层材包括由金属构成的芯材层和与芯材层接合且由Cu或Cu合金构成的Cu层，包层材至少在Cu层的与接合芯材层的面在厚度方向上相反一侧的表面具有含有CuO结晶相和Cu2O结晶相的表面层，表面层中的由CuO结晶相的面积/(CuO结晶相的面积+Cu2O结晶相的面积)求出的面积比(百分率)为22.0％以上。在本专利技术的第二方面的二次电池负极集电体用材中，即使是在适用于芯材层与Cu层的包层材中的情况下，与上述第一方面的二次电池负极集电体用材也同样，至少在Cu层的与接合芯材层的面在厚度方向上相反一侧的表面具有含有面积比为22.0％以上的CuO结晶相的表面层，由此能够在由Cu或Cu合金构成的Cu层的比表面层靠内侧的区域抑制氧化的进展。由此，即使不利用铬酸盐处理形成钝化膜也能够产生充分的防锈效果，因此利用除了铬酸盐处理形成钝化膜形成以外的方法，能够提供包含具有充分的防锈效果的包层材的二次电池负极集电体用材。在上述第二方面的二次电池负极集电体用材中，优选芯材层由Ni、Ni合金、Fe或Fe合金构成。如果这样构成，则在芯材层与Cu层的包层材中，能够使用机械强度比Cu层大的芯材层。由此，例如在使用二次电池负极集电体用材作为锂离子二次电池的负极集电体的情况下，能够可靠地对抗起因于在负极集电体上配置的负极活性物质的膨胀收缩所产生的应力。其结果是，能够抑制在负极集电体上产生折皱或破损等不良情况。而且，所谓“Ni合金”和“Fe合金”是指分别含有50质量％以上的Ni(镍)和Fe(铁)的合金。在上述第一方面或第二方面的二次电池负极集电体用材中，优选表面层中的由CuO结晶相的面积/(CuO结晶相的面积+Cu2O结晶相的面积)求出的面积比(百分率)为30.0％以上。如果这样构成，由于表面层中的CuO结晶相的面积增大，所以仅以CuO结晶相的面积相应地增大的量，就能够在Cu材的比表面层靠内侧的区域可靠地抑制氧化的进展。在上述第一方面或第二方面的二次电池负极集电体用材中，优选表面层还含有Cu(OH)2结晶相，表面层中的由CuO结晶相的面积/(CuO结晶相的面积+Cu2O结晶相的面积+Cu(OH)2结晶相的面积)求出的面积比(百分率)为15.0％以上。如果这样构成，则在不仅含有CuO结晶相和Cu2O结晶相而且还含有Cu(OH)2结晶相的表面层中，通过在表面层具有面积比为15.0％以上的CuO结晶相，能够在Cu材的比表面层靠内侧的区域抑制氧化的进展。并且，Cu(OH)2(氢氧化铜)较不稳定，例如因在二次电池负极集电体用材上经由树脂材料粘结负极活性物质时的热等，能够使Cu(OH)2变化为CuO。也就是说，通过表面层还含有Cu(OH)2结晶相，能够利用加热等进一步增大CuO结晶相的面积比。在上述第一方面或第二方面的二次电池负极集电体用材中，优选表面层的十点平均粗糙度为0.30μm以上。如果这样构成，则能够在以某种程度被粗糙化而形成凹凸的表面层上，可靠地配置负极活性物质。此时，优选用于粘接负极活性物质的树脂材料被设置于表面上。如果这样构成，则因形成于表面层的凹凸和表面层的表面积的增大，能够使树脂材料可靠地密合于表面层上。由此，能够利用树脂材料使负极活性物质可靠地粘结于二次电池负极集电体用材的表面上。附图说明图1是表示包括使用了本专利技术第一实施方式的二次电池负极集电体用材的负极的锂离子二次电池的示意性剖面立体图。图2是表示使用了本专利技术第一实施方式的二次电池负极集电体用材的负极的剖面图。图3是表示本专利技术第一实施方式的二次电池负极集电体用材(负极集电体)的表面层周边的放大剖面图。图4是表示使用了本专利技术第二实施方式的二次电池负极集电体用材的负极的剖面图。图5是表示为了确认本专利技术效果而进行的表面层解析中的试验材2的光谱的曲线图。图6是表示为了确认本专利技术效果而进行的表面层解析中的试验材7的光谱的曲线图。图7是用于说明为本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种二次电池负极集电体用材，其特征在于：包括由Cu或Cu合金构成的板状的Cu材，所述Cu材至少在板面上具有含有CuO结晶相和Cu2O结晶相的表面层，所述表面层中的由CuO结晶相的面积/(CuO结晶相的面积+Cu2O结晶相的面积)求出的面积比，以百分率计为22.0％以上。

【技术特征摘要】
2017.08.07 JP 2017-1523531.一种二次电池负极集电体用材，其特征在于：包括由Cu或Cu合金构成的板状的Cu材，所述Cu材至少在板面上具有含有CuO结晶相和Cu2O结晶相的表面层，所述表面层中的由CuO结晶相的面积/(CuO结晶相的面积+Cu2O结晶相的面积)求出的面积比，以百分率计为22.0％以上。2.根据权利要求1所述的二次电池负极集电体用材，其特征在于：所述表面层中的由CuO结晶相的面积/(CuO结晶相的面积+Cu2O结晶相的面积)求出的面积比，以百分率计为30.0％以上。3.根据权利要求1或2所述的二次电池负极集电体用材，其特征在于：所述表面层还含有Cu(OH)2结晶相，所述表面层中的由CuO结晶相的面积/(CuO结晶相的面积+Cu2O结晶相的面积+Cu(OH)2结晶相的面积)求出的面积比，以百分率计为15.0％以上。4.根据权利要求1或2所述的二次电池负极集电体用材，其特征在于：所述表面层侧的十点平均粗糙度为0.30μm以上。5.根据权利要求4所述的二次电池负极集电体用材，其特征在于：用于粘接负极活性物质的树脂材料设置于表面上。6.一种二次电池负极集电体用材，其特征在于：包括板状的包层材，该...

【专利技术属性】
技术研发人员：井上良二，
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