[发明专利]锂离子电池集电体用轧制铜箔及锂离子电池

说明书

本发明的课题在于，提供一种与负极活性物质具有良好的粘接性，且超声波焊接时金属粉的产生少的锂离子电池集电体用轧制铜箔。本发明的解决方法：一种锂离子电池集电体用轧制铜箔，其满足润湿张力[mN/m]+算术平均粗糙度Ra[μm]×60≥41、及0.01≤算术平均粗糙度Ra[μm]≤0.25、及润湿张力[mN/m]≥35。

技术领域

本发明涉及锂离子电池集电体用轧制铜箔及锂离子电池。

背景技术

锂离子电池具有能量密度高、可得到比较高的电压这样的特征，多用于笔记本电脑、摄像机、数码相机、手机等的小型电子设备用。将来，也有作为电动汽车、一般家庭的分散配置型电源这样的大型设备的电源而利用的前景。

图1是锂离子电池的堆叠结构的示意图。锂离子电池的电极体通常具有正极11、隔膜12及负极13卷绕或层叠几十次的堆叠结构。典型的是，正极由正极活性物质构成，该正极活性物质以可由铝箔制成的正极集电体和设置于其表面的LiCoO₂、LiNiO₂及LiMn₂O₄这样的锂复合氧化物为材料，负极由负极活性物质构成，该负极活性物质以可由铝箔制成的负极集电体和设置于其表面的碳等为材料。在正极之间及负极之间分别通过各引板(14、15)焊接。另外，正极及负极与铝、镍制的引板端子连接，但这也通过焊接进行。焊接通常通过超声波焊接进行。

作为用作负极的集电体的铜箔所要求的特性，可列举与负极活性物质的密合性、以及在超声波焊接时产生的金属粉少。

作为用于改善与活性物质层的密合性的一般方法，可列举被称作预粗化处理的在铜箔表面形成凹凸的表面处理。作为粗化处理的方法，已知有喷砂处理、利用粗面辊的轧制、机械研磨、电解研磨、化学研磨及电沉积粒子的镀敷等方法，这些中，大多使用特别是电沉积粒子的镀敷。进行以下技术：使用硫酸铜酸性镀敷浴，在铜箔表面以树枝状或小球状大量电沉积有铜，形成微细的凹凸，通过由投描效果带来的密合性的改善、防止体积变化大的活性物质的膨胀时应力在活性物质层的凹部集中形成龟裂，应力在集电体界面集中导致的剥离(例如，日本专利第3733067号公报)。

另外，对于作为锂离子电池的集电体使用的铜箔而言，将Li的活性物质涂布于铜箔表面，此时，存在为了电池的高容量化而将该活性物质厚涂的情况。然而，如果将活性物质厚涂，则有可能产生与活性物质剥离这样的铜箔与活性物质之间的密合性相关的问题。另外，作为用于电池的高容量化的其它方法，研究了Si系的活性物质的使用，但Si系活性物质的膨胀收缩率比现有的活性物质高，因此存在密合性产生问题的忧虑。

另外，作为锂离子电池的集电体使用的铜箔在超声波焊接时，有可能剥离成粉状而产生金属粉。这样的金属粉大量产生，在电极体中残存时，有可能引起内部短路等，锂离子电池的性能降低。作为抑制金属粉的产生的方法，例如，在日本特开2007-305322号公报中记载了下述方法：通过退火将负极集电体的内部应变去除，使其软化，从而在超声波焊接时，抑制集电体的一部分剥离成粉状，减少50μm以上的金属粉的残存。

另外，作为决定锂离子二次电池的电池寿命的主要原因，可列举集电体与活性物质层的界面中的密合性。现在市售的锂离子电池的大部分使用在成为集电体的铜箔上通过涂布混合有活性物质、粘合剂、有机溶剂的浆料后进行干燥而制作的负极。如果在该浆料不能均匀地润湿铺展于集电体表面的情况下，则成为活性物质的剥离等的原因，由于不希望看到这种情况，电极表面的润湿性(润湿张力)也重要。例如，在日本特开平10-212562号公报中，作为对通过冷轧得到的铜箔进行卷绕而得到的卷绕品(线圈)中层叠重合的铜箔彼此不会粘接的方法，记载了清洗卷绕前的铜箔表面，将附着于表面的铜的微粉末等去除的同时，将残存于表面的轧制油等残留油分设为规定值以下后，卷绕铜箔的铜箔卷绕品的最终退火方法。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本专利第3733067号公报