[发明专利]二次电池集电体箔及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及在诸如锂离子电池的二次电池中使用的集电体箔(current collector foil)及其制造方法，该集电体箔是电极元件的部件。

背景技术

近年来，诸如锂离子电池、镍氢电池等等的二次电池作为车载电源或用于个人计算机和蜂窝电话的电源而变得更加重要。特别地，诸如锂离子电池的锂二次电池重量轻并具有高能量密度，因此其被期望适宜地用作高功率车载电源。

在锂离子电池中，锂离子在由正电极活性材料制成的正电极与由负电极活性材料制成的负电极之间交换以对电池充电和放电。该类型的二次电池典型地包括这样的电极元件，该电极元件使得由易于吸留(occlude)和释放锂离子的材料制成的电极活性材料(电极活性材料层)被保持(形成)在由导电构件制成的电极集电体的表面上。例如，包含锂和一种、两种或更多种金属元素的锂复合氧化物被适宜地用作正电极活性材料的材料。诸如石墨碳或非晶碳的基于碳的材料被适宜地用作负电极活性材料。此外，主要由铝或铝合金制成的片状或箔状构件被适宜地用作正电极集电体，并且主要由铜或类似物制成的片状或箔状构件被适宜地用作负电极集电体。

为了制造具有如此配置的电极元件的锂二次电池，在电极集电体与电极活性材料层之间形成薄膜层。这改善了电极集电体的表面与电极活性材料之间的导电性，由此减小电池的内阻。例如，日本专利申请公开11-250900(JP-A-11-250900)描述了这样的电池，其中在由铝制成的正电极集电体与正电极活性材料层之间形成碳薄膜层以改善导电性。在日本专利申请公开10-106585(JP-A-10-106585)和日本专利申请公开2002-352796(JP-A-2002-352796)中描述了相似的相关技术。

在电极集电体为由诸如铝或铜的金属箔形成的箔集电体(集电体箔)的情况下，当在集电体箔的表面上形成诸如碳的薄膜层以改善导电性或防止腐蚀时，由于集电体材料(金属)的热膨胀系数通常大于薄膜材料(碳)，因此在用于形成薄膜层(用于膜形成)的温度返回到室温时会出现热应力。结果，薄膜层受到压缩应力，并且集电体箔会产生褶皱。此外，例如，在由铝箔形成的集电体箔中，当在集电体箔的表面上形成碳薄膜层时，由于铝与碳之间低的粘着力，碳薄膜层会从铝箔剥离。在JP-A-11-250900中，在经蚀刻的铝箔的表面上沉积涂层(其对应于碳薄膜层)，以由此改善其间的粘着力。根据该方法，可以改善在制造集电体箔时的粘着力；然而，在实际使用环境中，碳薄膜层可能出现缺陷，例如，针孔。因此，氧化铝膜会由缺陷而逐渐形成，结果，涂层可能会剥离。

发明内容

本发明提供了一种抑制碳薄膜层的剥离的二次电池集电体箔。此外，本发明提供一种制造二次电池集电体箔的方法。此外，本发明提供了包括二次电池集电体箔的二次电池，例如，锂离子电池。

本发明的第一方面提供了一种用作二次电池的电极集电体的二次电池集电体箔。所述二次电池集电体箔包括：导电的金属箔元件；金属中间层，其被形成在所述金属箔元件上；以及碳薄膜层，其被沉积在所述金属中间层上。所述金属中间层被形成在所述金属箔元件与所述碳薄膜层之间，以便所述金属中间层紧密地附着到所述金属箔元件和所述碳薄膜层二者。

利用上述二次电池集电体箔，金属中间层被形成在金属箔元件与碳薄膜层之间，以便金属中间层紧密地附着到金属箔元件和碳二者。由此，在二次电池集电体箔中，通过金属中间层而保持在金属箔元件与碳薄膜层之间的紧密粘着，因此可以抑制碳薄膜层从金属箔元件剥离。因此，利用如此配置的二次电池集电体箔，可以提供长时间保持希望的电池性能的高度耐用的锂离子电池和其他二次电池。

此外，在根据第一方面的二次电池集电体箔中，在所述金属中间层中使用的金属具有对所述金属箔元件和所述碳薄膜层二者的亲合力。

此外，在根据第一方面的二次电池集电体箔中，所述金属中间层由这样的金属物类(species)构成，该金属物类在锂离子电池的充电期间的正电极电势下不溶解，并且所述金属中间层被用作所述锂离子电池的正电极集电体。

此外，在根据第一方面的二次电池集电体箔中，所述金属物类为选自钛(Ti)、铌(Nb)、钽(Ta)、锆(Zr)、铪(Hf)和钨(W)中的一种、两种或更多种金属物类。