负极集电体、用此集电体的负极和非水电解质二次电池制造技术

本发明专利技术的负极集电体由铜或铜合金构成的，在上述铜或铜合金的从ＣｕＫα射线为射线源的Ｘ射线衍射图形中，属于（２００）面的峰的强度Ｉ＃－［２００］和属于（１１１）面的峰的强度Ｉ＃－［１１１］之比Ｉ＃－［２００］／Ｉ＃－［１１１］满足式（１）：０．３≤Ｉ＃－［２００］／Ｉ＃－［１１１］≤４．０　　（１）该负极集电体和负极活性物质层有着优良附着性，并且强度高，采用该负极集电体，就可以得到保存特性及充放电循环特性优异的非水电解质二次电池。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术主要涉及和负极活性物质层有着优良附着性的非水电解质二次电池用负极集电体。
技术介绍
锂离子电池所代表的非水电解质二次电池是由正极、负极、隔层及非水类电解液构成，正极是由正极集电体及其所保持的正极活性物质层构成，而负极是由负极集电体及其所保持的负极活性物质层构成。正极一般是这样制成的将正极活性物质、导电材料、粘合剂等构成的正极合剂涂布在正极集电体上，干燥后，根据需要进行压延，然后裁成规定形状。另外，对于负极，一般是将负极材料、粘合剂等构成的负极合剂涂布在负极集电体上，干燥后，根据需要进行压延，裁断成规定形状而制成。正极合剂和负极合剂为含有分散介质的膏状物质，被涂布在各种集电体的一面或两面上。为了得到优良的高温保存特性及充放电循环特性的电池，较有效的方法是改进活性物质层和集电体的附着性。根据有关的观点，日本特许公开公报平6-260168号提出了采用在表面上形成0.1-20μm凹凸粗糙面的金属铜作为集电体的方案。另外，日本特许公开公报平11-310864号提出了X射线衍射图形中属于(200)面的峰的强度I200和属于(220)面的峰的强度I220之比I200/I220在0.3以上的、由表面上具有氧化铜表面薄膜的铜构成的集电体。另一方面，近年来，随着对移动设备的小型化、轻量化和能长时间使用的要求，就必须使构成电源的电池的能量密度提高，对此，就必须使集电体超薄化。但是，若用现有的集电体，虽然其与活性物质层的附着性有一些改善，但若减薄集电体的厚度，则集电体的强度变差。为此产生的问题是，若将电池在高温下保存，或重复对电池进行充放电时，集电体上的活性物质层就会剥离、脱落、有时在充放电中，集电体还会断裂，导致容量降低。
技术实现思路
鉴于上述以往出现的问题，本专利技术实施形态的一个目的是利用和负极活性物质层有着优良附着性的、并且有高强度的下述负极集电体来得到保存特性及充放电循环特性优异的非水电解质二次电池。即，本专利技术涉及非水电解质二次电池用负极集电体，所述负极集电体由铜或铜合金构成，并具有下述特征，即在上述铜或铜合金的从CuKα射线为射线源的X射线衍射图形中，属于(200)面的峰的强度I200和属于(111)面的峰的强度I111之比I200/I111要满足式(1)0.3≤I200/I111≤4.0(1)上述的铜或铜合金最好为电解铜或电解铜合金。本专利技术还涉及非水电解质二次电池用负极，其特征在于，所述负极由负极集电体、保持在上述负极集电体至少一面上的负极活性物质层构成，而上述的负极活性物质层由碳材料构成，所述负极集电体为上述的负极集电体。本专利技术还涉及非水电解质二次电池，其特征在于，所述电池由极板组、非水电解质、和装有上述极板组及上述非水电解质的电池外壳构成，而所述极板组由正极、负极、介于上述正极和上述负极之间的隔层构成，所述正极由锂过渡金属复合氧化物构成，所述负极为上述负极。附图说明图1是本专利技术的非水电解质二次电池的部分纵向截面图。图2是为了对本专利技术的负极集电体和负极活性物质层的附着性进行评价而将其区分为20个区的负极示意图。具体实施例方式以下，就本专利技术的负极集电体和负极进行说明。(I)负极集电体对于非水电解质二次电池的集电体，因必须保持活性物质层，所以在电池充放电中，希望它能随着电极材料膨胀和收缩而进行相应的变化。本专利技术是根据如下发现而完成的若构成负极集电体的铜或铜合金的X射线衍射图形满足规定的条件时，铜或铜合金的拉伸强度及延伸等机械特性适合于负极集电体。具体地说，上述铜或铜合金的以CuKα射线为射线源的X射线衍射图形中，属于(200)面的峰的强度I200和属于(111)面的峰的强度I111之比I200/I111要满足式(1)0.3≤I200/I111≤4.0(1)。这里，I200及I111分别为X射线衍射图形中的属于(200)面及(111)面的峰的高度，或积分强度，I200/I111之比是由峰的高度比或积分强度之比算出。但是，较理想是用峰的高度比来算出I200/I111之比。此时，最好X射线检测时的狭缝为固定形式，取样宽度为2θ＝0.020°。但是峰的高度比不受取样宽度大大的影响。若属于(111)面的峰的强度越大，或属于(200)面的峰的强度越小时，铜或铜合金晶体中的最大密度填充的构造部分变得越多。I200/I111之比是表示铜或铜合金内部的晶体粒块状态的因素。若I200/I111之比变大时，则铜或铜合金的晶体构造变形及粒块生长。再者，I200/I111之比越大，铜或铜合金变得越软。采用I200/I111之比不满0.3的铜或铜合金的负极，它的铜或铜合金的伸展较小。为此，负极集电体就不能适应负极材料的膨胀收缩，而存在负极活性物质层从负极集电体上脱落的趋势。另外，若采用I200/I111之比超过4.0的铜或铜合金的负极，则铜或铜合金的强度降低，负极集电体易发生龟裂，该龟裂部分的活性物质层易脱落。另外，若负极集电体变得过软的话，虽然可以适应充放电循环时的膨胀收缩，但是在制造极板的工序中，压延加工等的精度和生产成品率等会降低。考虑到以上的情况，要求I200/I111之比在0.3-4.0的范围内，最合适在0.4-1.0的范围内。I200/I111之比满足上述式(1)的铜或铜合金在非氧化气氛中，通过加热处理，就可以容易制成。上述非氧化气氛最好为一氧化碳、氮、氩等的气氛，但无特别限制。加热温度最好在110-220℃。加热时间最好在30分-24小时。作为负极集电体的原料，可以采用纯铜及铜合金。虽然对铜合金无特别限制，但是最好是在铜内添加有选自锌、银及锡中的至少一种元素M的铜合金。在铜合金中，每100重量份铜，最好含有0.01-30重量份的元素M。在这些铜或铜合金中，还可以添加微量的P、Fe、Ag的元素。通过添加这些元素，只要在对电池性能不产生恶劣影响的范围内，就可以将用于非水电解质二次电池所需的屈服强度、耐热性、可弯曲性、导电率等特性有所提高。只要在对电池性能不产生恶劣影响的范围内，就可以允许铜中有不可避免的Ni、Sn等杂质存在。作为本专利技术的负极集电体，最好用经电解析出而得的铜或铜合金。电解析出技术是将电极插入含有铜离子的水溶液中，通上电流，使铜或铜合金在电极上析出。通过采用电解析出，不仅可以将铜或铜合金中的杂质的浓度降低，还可以得到结晶性好的铜或铜合金。因将杂质量降低后的铜合金显示出高的机械强度，所以，可以将集电体的强度进一步提高。本专利技术的负极集电体因通过提高拉伸强度能够抑制活性物质层的脱落，所以其厚度越厚，也越理想。但是若集电体的厚度变厚的话，活性物质层占电池内部的比例变小，能量密度降低。因此，负极集电体的厚度最好在15μm以下，最合适是在6-12μm。作为负极集电体，可以用薄片、薄膜、片状体、网状体、带孔物质、板条体、多孔体、发泡体、纤维群和无纺布的成形体等。也可以通过表面处理来使负极集电体的表面带有凹凸。(ii)负极可以通过以下方法来得到本专利技术的负极首先，将负极活性物质、粘合材料、必要时所需的导电材料、分散介质等混合，调制负极合剂。然后，将负极合剂涂布在上述负极集电体上后，干燥，压延，得到极板，再将极板裁成规定的形状。作为负极活性物质，最好用例如具有能够吸贮及放出锂离子的石墨型晶体结构的材料，比如最好用天然石墨本文档来自技高网...

【技术保护点】
负极集电体，它是非水电解质二次电池用负极集电体，其特征在于，所述负极集电体由铜或铜合金构成，在上述铜或铜合金的以ＣｕＫα射线为射线源的Ｘ射线衍射图形中，属于（２００）面的峰的强度Ｉ↓［２００］和属于（１１１）面的峰的强度Ｉ↓［１１１］之比Ｉ↓［２００］／Ｉ↓［１１１］满足式（１）： ０．３≤Ｉ↓［２００］／Ｉ↓［１１１］≤４．０ （１）。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：桥本达也，大花赖人，
申请(专利权)人：松下电器产业株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]