电池集电体用铝硬质箔制造技术

本发明专利技术提供具有一定程度的强度、具有优异的伸长率且电阻较低的电池集电体用铝硬质箔。电池集电体用铝硬质箔的特征在于，含有Fe：1.4～1.7质量％、Cu：0.1～0.5质量％，将Si抑制为0.4质量％以下，其余由Al及不可避免的杂质构成，亚晶粒的尺寸在厚度方向上为0.8μm以下、在轧制方向上为45μm以下。

【技术实现步骤摘要】
电池集电体用铝硬质箔
本专利技术涉及作为锂离子二次电池的正极集电体使用的电池集电体用铝硬质箔。
技术介绍
近年来，作为手机、笔记本电脑等的移动设备用电源，使用锂离子二次电池。这样的锂离子二次电池的电极材料由正极材料、隔板及负极材料形成。而且，正极材料的制造通过如下进行:在15 μ m厚左右的集电体用铝箔(或铝合金箔)的两面涂敷100 μ m厚左右的LiCoO2等的活性物质，进行干燥以除去该涂敷的活性物质中的溶剂，进行用于增加活性物质的密度的压接，经由切口、裁断工序。该集电体的材料使用例如专利文献I所示那样的高纯度铝箔材料。但是，近年来，由于电池高容量化的发展，为了谋求使用的铝箔的薄壁化，着眼强度较高的铝合金箔。例如，如非专利文献I公开那样，相对于以往多使用的纯铝即1085、1N30等的拉伸强度为172?185MPa，伸长率为1.4?1.7%，市场上销售像3003合金等那样通过添加Mn而使拉伸强度为270?279MPa、伸长率为1.3?1.8%的铝合金箔，着眼更高强度化或更高伸长率。另外，例如，在专利文献2中提出有以下的方案。即，在使用较硬的活性物质的情况下，在收纳于电池壳体时，存在以漩涡状卷绕(弯折)的电极材料在半径较小的部位容易破断的倾向。因此，在Al-Mn系合金箔中，通过增加Cu含有量，在冷轧时的规定板厚时使用连续退火炉在规定条件下进行中间退火，从而使强度为280?380MPa，提高了耐弯折性。另外，例如，在专利文献3中还提出有通过在铝合金箔中添加Mg、Co、Zr、W等而使强度为240?400MPa、获得伸长率、耐蚀性的方案。另一方面，在非专利文献2中公开了:作为一般的特性，纯铝即1085的导电率为61.5% IACS，与添加了 Mn的3003合金的48.5%比较更高(电阻值低)。由于这样的较高的导电率的原因，适用于电气部件的纯铝箔依然被大量适用。需要说明的是，导电率根据合金元素、调质(加工率)而不同，如非专利文献3公开那样，公知在6mm以上的厚度时，就纯度较高的1070材料等而言，软质(O)材料为62%，硬质(H18)材料为61 %，在3003合金的情况下，软质材料为50%，硬质材料为40%。S卩，在Mn系合金中，由于施加加工而导电率大幅降低。专利文献专利文献1:日本特开平11-162470号公报(段落0023)专利文献2:日本特开2008-150651号公报(段落0003、0005?0007)专利文献3:日本特开2009-64560号公报(段落0016?0029)非专利文献非专利文献1:“2008最新电池技术大全”、株式会社电子杂志、2008年5月I日发行、第8编第I章第7节、P243非专利文献2:Furukawa-Sky Review、N0.5、2008P5 表 1、P9 图 8非专利文献3:铝手册(r > S 二 >> Λ /、> K ^ )、日本铝协会、2007年I月31日发行、Ρ32、表4.2但是，在以往的铝箔、铝合金箔中存在以下那样的问题。在铝箔以及铝合金箔中，公知随着强度的上升以及箔厚的减少，伸长率(延展性)减少。需要说明的是，这在非专利文献I中也有公开。但是，在电极材料制造生产线的压接.切口等的工序中，即使为高强度，当伸长率较少时，箔处于较脆的状态，在制造线上箔会破断，也存在产生生产线停止那样的故障的问题，虽然强度很重要，但是伸长率也很重要。另一方面，在为了高强度化而大量地添加了 Mn的合金箔材料中，如非专利文献2公开那样电阻较大，因此，也存在作为组装后的电池使用时不那么理想的问题。
技术实现思路
本专利技术是鉴于上述问题点而完成的，其课题在于提供一种具有一定程度的强度、具有优异的伸长率、且电阻较低的电池集电体用铝硬质箔。为了解决上述课题，本【专利技术者】们研究了以下的事项。为了箔的高强度化，公知添加Mg、Mn、Cu等即可，在上述以往技术的提案中也有所应用。但是，用于增加薄壁硬质箔的延展性(伸长率)的手段尚不明确。另外，就纯铝箔、8021合金箔而言，虽然导电率高，但强度及伸长率方面不够。一般而言，在制造1Ν30等的纯铝薄壁箔时，公知通过材料的制造工序的固溶.析出控制及箔轧制条件的控制，使完成箔轧制前的材料组织为亚晶粒组织，从而能制造出气孔较少的薄箔。该组织状态由于伸长率也比较高，因此，只要能微细地控制亚晶粒，即使强度比较高，也能获得高延展性。通常，利用透过电子显微镜等观察箔的材料组织的情况较多，但仅能获得局部的信息，不能观察15 μ m左右厚度的箔的整个截面区域。因此，关于波及硬质箔的伸长率的各因子的影响进行了仔细研究，结果推测厚度方向及轧制方向的晶粒(亚晶粒)的尺寸与伸长率相关，通过重新确立箔的截面的亚晶粒的观察条件，从而完成了本专利技术。即，查明，无论哪个状态的硬质箔，截面的亚晶粒径(厚度方向及轧制方向)都不均匀。根据该查明点，本【专利技术者】等查明:以往厚度方向及轧制方向的亚晶粒的尺寸较大，因此产生不均匀的变形，处于伸长率较低的状态，若控制厚度方向及轧制方向的亚晶粒的尺寸使其减小时，则通过拉伸变形等能产生均匀的变形，获得较高的伸长率，从而完成了本专利技术。还查明，亚晶粒从中间退火时的结晶粒径被轧制、变薄的层成长.形成，还查明，为了形成在厚度方向及轧制方向上尺寸较小的亚晶粒，控制中间退火时的晶粒数和固溶状态是必要条件。另外，本【专利技术者】等测定实际的箔的导电率，查明，实际的导电率由于是较薄的硬质箔而与非专利文献1、2记载的数值不同，更低。这样，一直以来为了高强度化而着眼于添加了合金元素的合金箔(Al纯度:小于99.0质量％)，但本专利技术为在降低、抑制电阻的纯铝的范围内实现高强度?高伸长率化的材料。即，本专利技术的电池集电体用铝硬质箔(以下适当称作铝箔)的特征在于，该电池集电体用铝硬质箔含有Fe:1.4~1.7质量％、Cu:0.1~0.5质量％，将Si抑制为0.4质量％以下，其余由Al及不可避免的杂质构成，亚晶粒的尺寸在厚度方向上为0.8 μ m以下，在轧制方向上为45 μ m以下。另外，在通过重叠轧制制造的所述电池集电体用铝硬质箔中，优选为，厚度为5?20 μ m，拉伸强度为240MPa以上，且伸长率为2.6%以上。另外，在通过单片轧制制造的所述电池集电体用铝硬质箔中，优选为，厚度为9?20 μ m，拉伸强度为240MPa以上，且伸长率为4.0%以上。根据这样的结构，通过添加规定量的Fe，而使中间退火和箔轧制时晶粒被微细化，通过添加规定量的Fe、Cu，而提高铝箔的强度，且拉伸强度在单片轧制、重叠轧制的情况下均为240MPa以上，作为招，为足够的强度。另外，通过使Cu含有量为0.5质量％以下，能获得53%以上的导电率，作为电池集电体具有足够的特性。另外，通过将Si控制为规定量以下，Al-Fe系的金属间化合物不易变成粗大的a - Al-Fe-Si系的金属间化合物，因此，伸长率不会降低，且结晶粒径不会粗大，在厚度方向上获得足够的亚晶粒数。另外，通过使厚度为9?20 μ m(单片轧制的情况)、5?20 μ m(重叠轧制的情况),能做成作为电池集电体用合适的铝箔。另外，通过使亚晶粒的厚度方向的尺寸为0.8μπι以下、轧制方向的尺寸为45 μ m以下，能提高铝箔的伸长率，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电池集电体用铝硬质箔，其特征在于，该电池集电体用铝硬质箔含有Fe：1.4～1.7质量％、Cu：0.1～0.5质量％，将Si抑制为0.4质量％以下，其余由Al及不可避免的杂质构成，亚晶粒的尺寸在厚度方向上为0.8μm以下，在轧制方向上为45μm以下。

【技术特征摘要】
2012.08.29 JP 2012-1890611.一种电池集电体用铝硬质箔，其特征在于， 该电池集电体用铝硬质箔含有Fe:1.4?1.7质量％、Cu:0.1?0.5质量％，将Si抑制为0.4质量％以下，其余由Al及不可避免的杂质构成，亚晶粒的尺寸在厚度方向上为0.8 μ m以下，在轧制方向上为45 μ m以下。2.根据权利要求1所述的电池集电体用铝硬质箔，其特征在于， 该电池集电体用招硬质箔通过重叠轧制制造，厚度为5?20 μ m,拉伸强度为240MPa以上，且伸长率为2.6%以上。3.根据权...

【专利技术属性】
技术研发人员：伊原健太郎，梅田秀俊，金田大辅，中山大辅，
申请(专利权)人：株式会社神户制钢所，东洋铝业千叶有限公司，
类型：发明
国别省市：