非水电解质二次电池用集电体的制造方法、非水电解质二次电池用电极的制造方法以及非水电解质二次电池技术

本发明专利技术的目的是提高非水电解质二次电池用集电体的机械强度和耐久性，使活性物质层高效地且以高的粘附力担载于集电体表面。为了实现该目的，使用如下的一对加工机构：该一对加工机构被设置成表面相互压接而形成可使片材状物通过的压接钳部，并且在至少一个加工机构的表面形成有多个凹部；使集电体用金属箔通过加工机构的压接钳部以进行压缩加工，从而通过伴随压缩加工而发生的局部塑性变形在集电体用金属箔的至少一个表面形成多个凸部。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及非水电解质二次电池用集电体的制造方法、非水电解质二次 电池用电极的制造方法以及非水电解质二次电池。更详细而言，本专利技术主要 涉及非水电解质二次电池用集电体的改良。
技术介绍
锂二次电池由于具有高电位和高容量，比较容易实现小型化和轻量化， 所以最近主要作为便携式电子设备的电源的利用显著增加。代表性的锂二次电池通过使用可嵌入和脱嵌锂的碳材料等作为负极活性物质，并使用LiCo02 等过渡金属与锂的复合氧化物作为正极活性物质，实现了高电位和高容量。 但是，随着便携式电子设备的多功能化进而消耗电力的不断增大，对于作为 电源使用的锂二次电池也希望改善其伴随充放电循环而产生的特性劣化。作为锂二次电池的发电要素的电极含有集电体和活性物质层。活性物质 层一般是在集电体的单面或两面涂布合剂浆料，使其干燥后通过进行加压成 形而形成的。合剂浆料是通过将正极活性物质或负极活性物质、粘结材以及 根据需要添加的导电材混合分散于分散介质中而调制的。其中，作为伴随充放电循环而产生的特性劣化的要因之一，可以列举出 在集电体表面形成的活性物质层与集电体的粘结力下降。在锂二次电池中， 伴随着充放电循环，电极产生膨胀和收縮，从而使集电体与活性物质层的界 面处的两者的粘结力变弱，活性物质层从集电体上脱落，特性发生劣化。为了提高集电体与活性物质层的粘结力，在集电体与活性物质层的界面 增大两者的接触面积是有效的。因此，提出了使集电体表面粗糙化的方法、 在集电体表面形成凹凸的方法等。作为集电体表面的粗糙化方法，可以列举出例如通过电解来腐蚀集电体 的表面的方法、通过电沉积使与集电体所含金属相同的金属在集电体表面析 出的方法等。作为在集电体表面形成凹凸的方法，可以列举出例如使微粒高速碰撞作 为集电体的压延铜箔的表面，从而在表面形成微小凹凸的方法(参照例如专 利文献l)。专利文献1中，尽管能够形成局部具有无规的凹凸的集电体，但 由于从喷嘴喷射的微粒产生速度分布，所以难以在集电体的宽度方向、长度 方向上均匀地形成凹凸。另外，提出了对金属箔照射激光以形成表面粗糙度以10点平均粗糙度计 为0.5 10um的凹凸的方法(参照例如专利文献2)。专利文献2中，是通 过照射激光以局部加热金属箔，从而使金属蒸发来形成凹部。而且，通过连 续地进行激光照射，能够在金属箔的整面上形成凹凸。但是，由于是线状地 扫描激光，金属箔局部被加热至金属箔的熔点以上的高温，所以难以防止金 属箔的波浪起伏、皱纹、翘曲等的发生。进而，对锂二次电池的集电体那样 的厚度为20um以下的金属箔进行激光加工时，由于激光的功率偏差，有可 能发生金属箔穿孔的不利情况。另外，可以列举出如下方法使表面形成有凹凸的辊与表面设置有硬质 橡胶层的辊按照各自的轴线平行的方式接触，使集电体通过该接触部分，从 而在集电休上形成凹凸(参照例如专利文献3)。专利文献3中，是为了在不 减小活性物质层的厚度的情况下提高锂二次电池的功率密度的目的，在集电 体上形成了凹凸。专利文献3中，由于使用表面设置有硬质橡胶层的辊，所 以即便使集电体通过辊与辊的接触部分，也难以发生塑性变形。另外，为了提高集电体与活性物质层的粘结力以及导电性，提出了具有 特定的凹凸的集电体(参照例如专利文献4)。图20 (a) (e)是示意表示 专利文献4的集电体的构成的立体图。在专利文献4的集电体中，金属箔的 一个表面的局部部分凹陷，同时另一个表面的与上述局部部分对应的部分规 则地形成了从另一个表面向外侧突出的凹凸。这样的集电体不具有充分的机 械强度。进而，如果在这样的集电体上形成活性物质层，则活性物质层的厚 度容易变得不均匀，结果对电池性能产生不良影响。另外，对于专利文献1 4来说，如果在金属箔的一个表面形成凹部，则 不可避免要使另一个表面的对应于上述凹部的部分一定成为凸部，这是比较 困难的，而且在形成凹凸时，难以防止金属箔的波浪起伏、铍纹、翘曲等的 发生。另外，还提出了如下电极其含有集电体、和填充于集电体的凹部的活 性物质层，所述集电体由通过压花加工而形成有凹凸的开孔度为20%以下的 穿孔金属构成，集电体的凸部露出或在凸部上附着有活性物质(参照例如专利文献5)。图21是示意表示专利文献5的电极101 103的构成的纵截面图。 图21 (a)所示的电极101包含形成有凹凸的集电体110、和填充于集电体 110的凹部110b上的活性物质层111，在集电体110的凸部30a表面也附着 有活性物质层111。在图21 (b)和(c)所示的电极102、 103中，集电体 120、 130的凸部120a、 130a分别露出。专利文献5中，由于是通过对开孔 度为20%以下的穿孔金属实施压花加工来形成凹凸，所以得到的集电体不具 有充分的机械强度。因此，有可能发生电极断裂的不利情况。此外，还提出了含有集电体和活性物质层，并且(活性物质层的表面粗 糙度Ra)—(集电体的表面粗糙度Ra)的值为0.1 u m以上的电极(参照例 如专利文献6)。通常，如果通过真空蒸镀法等在集电体表面形成活性物质的 薄膜，则能够得到具有与集电体表面大致相同的表面粗糙度的薄膜。另一方 面，专利文献6中，是通过对用常规方法形成的薄膜实施喷砂、表面研磨等 处理来将薄膜的表面粗糙度调整为上述特定的值。由此可以缓和活性物质的 膨胀应力。专利文献6的技术尽管在防止活性物质的裂纹方面有某程度的效 果，但由于在集电体表面的整面上形成活性物质的薄膜，所以容易发生薄膜 从集电体上的剥离、电极的变形等。其结果是，充放电循环特性劣化。专利文献1:日本特开2002-79466号公报专利文献2:日本特开2003-258182号公报专利文献3:日本特开平8-195202号公报专利文献4:日本特开2002-270186号公报专利文献5:日本特开2005-32642号公报专利文献6:日本特开2002-279972号公报
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种非水电解质二次电池用集电体的制造方法，所 述集电体在未受到压縮加工的情况下在其至少一个表面形成了多个能够高效 地担载活性物质层的凸部，并且机械强度高。本专利技术的另一个目的是提供一种非水电解质二次电池用电极的制造方 法，所述电极含有通过本专利技术的非水电解质二次电池用集电体的制造方法而 得到的集电体和活性物质层。本专利技术的又一个目的是提供一种非水电解质二次电池，其含有通过本发 明的非水电解质二次电池用电极的制造方法而制造的电极。本专利技术涉及一种非水电解质二次电池用集电体的制造方法，其中使用如 下的一对加工机构该一对加工机构被设置成表面相互压接而形成可使片材 状物通过的压接钳部，并且在至少一个加工机构的表面形成有多个凹部；在 所述制造方法中，使集电体用金属箔通过加工机构的压接钳部以进行压縮加 工，从而在集电体用金属箔的至少一个表面形成多个凸部。优选的是，凸部的前端表面的表面粗糙度与压縮加工前的集电体用金属 箔的表面粗糙度大致相同。优选的是，凹部的与加工机构表面垂直的方向的截面具有如下形状该 截面的与加工机构表面平行的方向的宽度从加工机构表面朝着凹部底面逐渐 变小的锥形状。优选的是，以使得凸部的体积小于等于凹部的内部空间的体积的方式进 行压縮加工。优选的是，以使得凸部的体积为凹部的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种非水电解质二次电池用集电体的制造方法，其中使用如下的一对加工机构：该一对加工机构被设置成表面相互压接而形成可使片材状物通过的压接钳部，并且在至少一个加工机构的表面形成有多个凹部；在所述制造方法中，使集电体用金属箔通过加工机构的压接钳部以进行压缩加工，从而在集电体用金属箔的至少一个表面形成多个凸部。

【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：野野下孝，西村卓宽，片山仁，住原正则，加藤诚一，
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]