铜被覆钢箔、负极集电体及其制作方法以及电池技术

本发明专利技术提供一种高强度且放电容量大的锂离子二次电池用负极集电体。负极集电体使用了锂离子二次电池的负极活性物质担载用铜被覆钢箔(10)，所述锂离子二次电池的负极活性物质担载用铜被覆钢箔(10)具有钢片(6)作为芯材，在其两面上具有每面的平均膜厚tCu为0.02～5.0μm的铜被覆层(7)，包含铜被覆层(7)在内的平均厚度t为3～100μm，且tCu/t为0.3以下。钢片(6)例如可使用普通钢、奥氏体系不锈钢、铁素体系不锈钢。铜被覆层(7)为例如铜电镀层(包括电镀后进行了轧制的铜电镀层)。在铜被覆层(7)的表面上形成有例如以强辊压而高密度化的碳系活性物质层，由铜被覆钢箔(10)和所述碳系活性物质层构成负极集电体。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及锂离子二次电池的负极集电体使用的铜被覆钢箔。另外，涉及在该铜被覆钢箔的表面上担载有活性物质的锂离子二次电池的负极集电体及其制作方法以及使用了该负极集电体的锂离子二次电池。
技术介绍
近年来，为了环境保护，正在进行取代石油等化石燃料的新能源的开发及有效地利用能源的技术的开发。一直以来，太阳能发电及风力发电正在快速普及。但是，利用这些自然能源的发电方法易受到天气的影响，输出功率容易变得不稳定。因此，在大量地导入这种新能源时，用于实现输出功率均衡化的蓄电技术及用于有效利用夜间等轻负荷时产生的电力的蓄电技术是不可缺少的。作为这种新能源的蓄电中所利用的较大规模的蓄电池，可举出钠硫电池(NAS电池)、氧化还原流电池(redox flow cell)、铅蓄电池等,供验证试验研究。另一方面，作为以手机及笔记本电脑为代表的移动电子设备用途的蓄电池，锂离子二次电池正在广泛普及。作为混合动力汽车及电动汽车的驱动用电源可使用程度的较大型的蓄电池，现状是以镍氢二次电池为主流。但是，今后为了适应蓄电池的高性能化的需求，作为汽车的驱动用电源，也期待锂离子二次电池的普及。另外，也考虑将来在新能源的蓄电中应用锂离子二次电池。由此，近来正在强烈希望锂离子二次电池的大容量化。现有技术文献专利文献专利文献I :W02002/093679号公报专利文献2 :特许第3838878号公报
技术实现思路
专利技术所要解决的课题锂离子二次电池具有在锂离子电解液中配置有由铝箔构成的正极集电体和由铜箔构成的负极集电体的构造。已知有各种构造，但一般为具有将正极集电体和负极集电体层叠且卷成圆柱状的构造、以及具有将数十片正极集电体和负极集电体交替地层叠配置而成的构造的锂离子二次电池。作为小容量的电池，也已知有将正极集电体和负极集电体各层叠一片而成的电池。在正极及负极的集电体的表面上分别担载有正极活性物质及负极活性物质。两极的各集电体彼此通过树脂多孔膜等隔板来隔离。在本说明书中，将层叠有这种两极集电体的电池内部的构造体称为“电极层叠体”，另外，将板状(片状)的金属材料中特别是厚度为100 μ m以下的材料称为“箔”。锂离子二次电池中使用的铝箔及铜箔由于强度低，因此在涂布活性物质的生产线中容易产生箔的变形，为了得到形状精度高的集电体，要求进行高度控制。在控制不充分的情况下，在生产线内箔带有时也会断裂。另外，在电池产品中，特别是在由叠层包装(9 ^木一卜八7々)将电池的内容物密封而成的“叠层型”的锂离子二次电池的情况下，在散热特性优异这一点上有利于大型化，但另一方面，在从电池外部施加有局部的外力时，电极层叠体容易变形而产生集电体的损伤。另外，活性物质的体积会因电池产品的使用所引起的充放电循环而变化，难以使电极层叠体的配置在电池内完全均匀，因此若在变形集中的部分集电体的强度低时，容易产生损伤。另一方面，在实现电池的高容量化方面，优选集电体的每单位体积的放电容量大。因此，在集电体表面上以高密度存在有活性物质是有利的。为了将活性物质层高密度化，有效的是通过辊压等来强烈地挤压活性物质的涂膜。但是，如下所述，使用现有的铝箔或铜箔的集电体难以实现活性物质层的进一步的高密度化。图I示意地表示了通过辊压法而形成活性物质层时的材料截面状态。在集电体的芯材即金属箔I的表面上形成有含有活性物质的涂膜2，通过由旋转的辊3进行挤压来减小涂膜2的厚度，形成活性物质层4。通常，金属箔I在正极集电体时为铝箔，在负极集电体时为铜箔。另外，在图I中，夸张地画出了金属箔I、涂膜2及活性物质层4的厚度，这些厚度比率不一定反映实际的尺寸。图2示意地表示了在通过辊压法而形成活性物质层时，赋予了适当的轧制力时的从图I的A方向看到的辊通过时的材料截面的状态。如果辊3的轧制力适当，则金属箔I几乎不变形地形成活性物质层4。另外，在图2中，夸张地画出了金属箔I及活性物质层4的厚度。图3示意地表示了在通过辊压法而形成活性物质层时，赋予了过剩的轧制力时的从图I的A方向看到的辊通过时的材料截面的状态。在这种情况下，辊3的轧制力比图2的情况大。随着轧制力的增大，活性物质层4被更高密度化。但是，金属箔I由于是铝箔或铜箔，因此强度低，往往在宽度方向中央部产生塑性变形，从而成为所谓的“中间起皱”的状态。在金属箔I的宽度方向端部(边缘)附近设有未涂布部5的情况下，边缘和中央部的厚度之差容易变得更加显著。当产生中间起皱时，作为集电体原材料的形状不良及尺寸精度下降就成为问题。因此，辊3的轧制力要被抑制在铝箔及铜箔不变形的范围内，这成为对活性物质层4的高密度化的制约。本专利技术的目的在于，作为牵涉到锂离子二次电池的高容量化的要素技术之一，提供一种更高强度且耐久性高的负极集电体，进而提供一种放电容量大的负极集电体。另外，提供一种利用该负极集电体的锂离子二次电池。用于解决课题的手段上述目的通过锂离子二次电池的负极活性物质担载用铜被覆钢箔来实现，所述锂离子二次电池的负极活性物质担载用铜被覆钢箔具有作为芯材的钢片，在该钢片的两面上具有每面的平均膜厚teu为O. 02 5. O μ m的铜被覆层，包含铜被覆层在内的平均厚度t为3 10(^!11，且&11八为0.3以下。作为上述铜被覆层，例如可举出铜电镀层(包含电镀后进行了轧制的铜电镀层)及由通过包覆接合而与钢片一体化的铜箔的层构成的铜被覆层。作为铜被覆钢箔的芯材即钢片，可将普通钢冷轧钢板及奥氏体系或铁素体系不锈钢板作为原材料来使用。作为标准产品，在普通钢的情况下，可使用例如以JIS G3141 2009中规定的冷轧钢板(包括钢带)为原材料的普通钢。另外，在不锈钢的情况下，可使用例如具有JIS G4305 2005中规定的奥氏体系或铁素体系的化学组成的钢板(包括钢带)。下面例示的是构成钢片的成分元素的具体含量范围。〔普通钢〕 以质量 ％ 计，C :0. 001 O. 15%,Si 0. 001 O. 1%、Μη :0. 005 O. 6%、P :0. 001 O. 05%、S :0. 001 O. 5%、A1 :0. 001 O. 5%、Ni :0. 001 I. 0%, Cr :0. 001 I. 0%, Cu 0 O. 1%, Ti 0 O. 5%, Nb 0 O. 5%、N :0 O. 05%，其余部分为Fe及不可避免的杂质。〔奥氏体系不锈钢〕以质量 ％ 计，C 0. 0001 O. 15%,Si 0. 001 4. 0%、Mn :0. 001 2. 5%、P :0. 001 O. 045%、S :0. 0005 O. 03%、Ni :6. O 28. 0%、Cr :15. O 26. 0%、Mo 0 7. 0%、Cu 0 3. 5%, Nb 0 I. 0%、Ti 0 I. 0%、A1 0 O. 1%、N 0 O. 3%、B 0 O. 01%、V 0 O. 5%、W :0 O. 3%、Ca、Mg、Y、REM(稀土类元素)的合计0 O. 1%，其余部分为Fe及不可避免的杂质。〔铁素体系不锈钢〕以质量 ％ 计，C 0. 0001 O. 15%,Si 0. 001 I. 2%、Mn :0. 001 I. 2%、P :0. 00本文档来自技高网...

【技术保护点】

【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：真岛将，辻村太佳夫，清水刚，守田芳和，藤井孝浩，今纪裕，吉田好江，
申请(专利权)人：日新制钢株式会社，
类型：
国别省市：