用于电极集电体的铝合金箔及其制造方法技术

本发明专利技术的目的是提供一种电极集电体用铝合金箔，其中：箔轧制性好，导电率高，在活性物质涂布后的干燥步骤后强度高。本发明专利技术提供一种电极集电体用铝合金箔，其特征是含有Fe∶0.03～0.1％，Ti∶0.005～0.02％，Si∶0～0.1％，Cu∶0～0.01％，Al∶99.85％以上，剩余的部分由不可避免的杂质组成，其拉伸强度是175MPa以上，导电率为60％IACS以上。

【技术实现步骤摘要】
用于电极集电体的铝合金箔及其制造方法本申请是申请日为2013年02月20日、申请号为201380010002.2、专利技术名称为“用于电极集电体的铝合金箔及其制造方法”的申请的分案申请。
本专利技术涉及：使用于二次电池、双电层电容器、锂离子电容器等中的集电体；特别涉及：适合在锂离子二次电池正极用或负极用的电极用集电体中，使用的铝合金箔。
技术介绍
在手机、笔记本电脑等便携式电子产品的电源中，使用能量密度高的锂离子二次电池。锂离子二次电池的电极材由正极材、隔离部(seperator)以及负极材构成。正极材中使用的铝合金箔的特征是：导电性好、不影响二次电池的电效率，发热少。一般使用的是JIS1085和JIS3003铝合金。正极材由下述步骤制造而得：在铝合金箔两面涂布含有锂的金属氧化物，例如涂布主要成分为LiCoO2的活性物质，使之干燥，使用压力机将其压缩(以下称该步骤为压力加工)。这样制造出的正极材，在叠置了分离部、负极材层后，进行卷绕，成形后被置于于外壳中。在锂离子二次电池的正极材中的铝合金箔中，由于存在涂布活性物质时的断裂、卷绕时弯曲部破裂等问题，铝合金箔需要高强度。特别是在涂布活性物质后的干燥步骤中，因为实施了100℃～160℃左右的加热处理，加热铝的强度下降，压力加工时容易延展，因此卷绕时产生卷绕褶皱，活性物质和铝合金箔的密合性降低，在之后步骤的切开(slit)时，容易断裂。特别是活性物质和铝合金箔表面的密合性下降的话，在反复充放电的使用中逐渐剥离，产生电池容量下降的问题。近年来，对于锂离子二次电池的正极材中的铝合金箔，要求具有高导电率。所谓导电率，表示的是物质中电流通过难易度的物理性质，导电率越高，电流越易通过。使用于汽车和电动工具等中的锂离子二次电池，需要具备：比家用手机和笔记本电脑等中的锂离子二次电池更大的输出功率。导电率低时，出现的问题有：在大电流通过时，因为电池内部电阻增加，电池的输出电压降低。需要高导电率的二次电池用锂离子合金箔中，使用的是铝(Al)纯度为99％以上的铝合金箔。但是就Al纯度99％以上的铝合金箔而言，因为提高其强度的元素含量少，其强度难以提高。即，在加热处理时，因为没有可以抑制错位的固溶元素和微小沉淀物，涂布活性物质时的加热处理导致强度降低。例如JIS1000系铝合金，以半连续铸造等方法铸造熔融合金时，在得到的铸块内经常产生称为羽毛组织(Featherorganization)的特殊的铸造组织。所述羽毛组织为薄板状的成长双晶(twincrystal)，它是铸造时断裂、或轧制(加压使其延展)过程中板断裂的原因。添加细微化剂可以抑制羽毛组织，这是公知技术,不过细微化剂大量添加后，铝的基体中固溶量变多，导电率显著降低。因此抑制高纯度的铝合金箔中的羽毛组织，持续地防止箔轧制中的板断裂，维持高导电率，是非常难的。即，对于电极集电体用材料，特别是锂离子二次电池用电极材中，需要如下性能的铝合金箔：即，持续维持高导电率，在电极集电体用铝合金箔制造后的干燥步骤的加热后强度高，且提高生产率，轧制性能优良。专利文献1中提到了一种方案：即用于电池集电体的、拉伸强度98MPa以上的铝合金箔。但是关于锂离子二次电池正极材的制造步骤中之干燥步骤后的强度，其中没有明确记载。专利文献2中提到一种方案：用于锂离子二次电池电极集电体的、拉伸强度160MPa以上的铝合金箔。但是干燥步骤的加热处理后的强度低，且不能充分防止下列问题的产生：即在压力加工时因延展导致的卷绕时的卷褶(WindingWrinkle)或切开(slit)时的破裂。专利文献3中记载了一种方法：即由于高强度化，进行压力加工时不发生塑性形变，防止了与活性物质的剥离。但是因为合金中添加的主要元素为Mn，Cu，Mg，而不能满足高导电率的需求。【现有技术文献】【专利文献】【专利文献1】特开平11-162470号公报【专利文献2】特开2010-150637号公报【专利文献3】特开2008-150651号公报
技术实现思路
【专利技术要解决的课题】本专利技术鉴于上述情况，目的是提供一种电极集电体用铝合金箔，其中：箔的的轧制性出色，导电率高，活性物质涂布后的干燥步骤后，强度高。【解决课题的手段】本专利技术人对于锂离子二次电池正极材用的铝合金箔进行研究时，发现将合金成分限制在合适的范围内，通过设定一定的拉伸强度及导电率，可以得到箔轧制性出色、导电率高、涂布活性物质后进行干燥步骤之后强度高的电极集电体用铝合金箔。还发现：在制造这样的铝合金箔的步骤中，通过将铸块的均质化处理控制在一定温度，可以使箔轧制性出色，维持高导电率，在活性物质涂布后的干燥步骤的热处理后仍然维持高强度。由此产生了本专利技术。即，本专利技术提供一种电极集电体用铝合金箔，其特征是：含有Fe∶0.03～0.1mass％(以下mass％仅以％来表示)，Ti∶0.005～0.02％，Si∶0～0.1％，Cu∶0～0.01％，Al∶99.85％以上，剩余的部分由不可避免的杂质组成，其拉伸强度是175MPa以上，导电率为60％IACS以上。本专利技术的铝合金箔，优选为：含有Si∶0.01～0.1％，Cu∶0.0001～0.01％。另外本专利技术提供一种电极集电体用铝合金箔的制造方法，其具有的步骤是：对于由含有Fe∶0.03～0.1％，Ti∶0.005～0.02％，Si∶0～0.1％，Cu∶0～0.01％，Al∶99.85％以上，剩余部分为不可避免的杂质组成的铸块，进行550℃～620℃下保持1～20小时的均质化处理，之后进行轧制。优选为：上述由含有Fe∶0.03～0.1％，Si∶0～0.1％，Cu∶0～0.01％，Al∶含有99.85％以上，剩余部分为不可避免的杂质组成的铝合金的铸块熔化后，在保持熔融金属的步骤中添加细微化剂Ti使Ti的含量达到0.005～0.02％，此后进行铸造制得。【专利技术的效果】本专利技术提供一种以锂离子电池用铝合金箔为代表的电极集电体用铝合金箔：其具有持续的高导电率，因为在活性物质涂布后的干燥步骤中强度高，压力加工时不发生延展，可以防止活性物质层的剥离和切开时的断裂、且可以防止箔轧制中的板破裂。具体实施方式本专利技术的锂离子电池用铝合金箔的组成为：含有Fe∶0.03～0.1％，Ti∶0.005～0.02％，Si∶0～0.1％，Cu∶0～0.01％，Al∶99.85％以上，剩余部分为不可避免的杂质。添加Fe元素使强度提高，其含有量为0.03～0.1％。Fe的添加量不到0.03％时，强度得不到提高。另一方面，Fe的添加量超过0.1％的话，维持高导电率困难，不优选。更优选为：Fe的含有量为0.04～0.08％。加入Ti元素使结晶粒细微化，提高箔的轧制性，并且提高强度，其含量为0.005～0.02％。其以Al-Ti母合金和Al-Ti-B母合金的形式被添加，Al3Ti、TiB2化合物作为Al的非均匀核生成粒子发挥作用，使结晶粒子细微化。另外，没有形成化合物的Ti单体固溶，所以强度得到提高。当Ti不到0.005％时，强度得不到提高，铸块的结晶粒粗大化，因此在宏观结构(Macrostructure)中沿着轧制方向产生条纹，导致箔轧制中的板破裂。另一方面，Ti含量超过0.02％的话，上述效果饱和(即已经达到最大效果)，而且粗大的Al-本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电极集电体用铝合金箔，其特征是：含有Fe∶0.04～0.08mass％，以下mass％仅以％来表示，Ti∶0.008～0.016％，Si∶0～0.1％，Cu∶0～0.01％，Al∶99.85％以上，剩余的部分由不可避免的杂质组成，其拉伸强度是175MPa以上，导电率为60％IACS以上。

【技术特征摘要】
2012.02.21 JP 2012-0354421.一种电极集电体用铝合金箔，其特征是：含有Fe∶0.04～0.08mass％，以下mass％仅以％来表示，Ti∶0.008～0.016％，Si∶0～0.1％，Cu∶0～0.01％，Al∶99.85％以上，剩余的部分由不可避免的杂质组成，其拉伸强度是175MPa以上，导电率为60％IACS以上。2.根据权利要求1中所述的铝合金箔，其中，所述铝合金箔含有：Si∶0.01～0.1％，Cu∶0.0001～0.01％。3.一种电极集电体用铝合金箔的制造方法，具有：对...

【专利技术属性】
技术研发人员：铃木觉，石雅和，古谷智彦，山本兼滋，
申请(专利权)人：株式会社UACJ，株式会社UACJ制箔，
类型：发明
国别省市：日本,JP