[發明專利]導電構件、電極、二次電池、電容器以及導電構件和電極的制造方法

有效

• 申請號: 201380039312.7
• 申請日: 2013-09-25
• 公開（公告）號: CN104488118A
• 公開（公告）日: 2015-04-01
• 發明（設計）人: 井上英俊;草井寬之;加藤久詠;鈴木泰雄;渡辺正則
• 申請（專利權）人: 東洋鋁株式會社
• 主分類號: H01M4/66
• 分類號: H01M4/66;H01G11/66
• 代理公司: 北京匯思誠業知識產權代理有限公司 11444
• 代理人: 龔敏;王剛

技術領域

本發明涉及一種通常構成二次電池、電容器等的電極的集電體等的導電構件、具備該導電構件的電極、具備該電極的二次電池和電容器、以及該導電構件及電極的制造方法。特別是上述的二次電池為鋰離子電池等的二次電池，電容器為鋰離子電容器、雙電層電容器、功能性固體電容器。

背景技術

近年來，作為高效能的蓄電設備，鋰離子電池、雙電層電容器等一直以來作為移動電話、電腦、數字相機、汽車的電源被使用。鋰離子二次電池中，作為正極材料使用例如在包含鋁箔的集電體的表面涂覆包含鋰金屬氧化物鹽、碳微粒、氟類粘合劑的活性物質而成的材料。在雙電層電容器中，使用為了構成電極將包含碳的活性物質涂覆在作為集電體的鋁箔上而成的材料。

鋁箔因其表面形成由氧化鋁構成的鈍化膜而難以受到電解液的影響。該鈍化膜由于存在部分空穴(細微缺陷)而具有導電性。另外，鋁箔為加工性優異，經濟性良好的材料。基于這些情況，鋁箔正作為雙電層電容器或二次電池的正極和負極的集電體的基材被使用。

然而，在使用含有包含LiBF₄、LiPF₆、(C₂H₅)₄NBF₄等的氟類陰離子的電解質的有機電解液的現有二次電池中，施加電壓時，作為構成驅動用電解液的電解質陰離子所使用的BF₄、PF₆等的F^-成分，通過作為正極的集電體的鋁及具有空穴的鈍化膜而反應溶出鋁。即，集電體腐蝕。由于集電體的腐蝕而存在電極活性物質層變得容易剝離的問題。

作為雙電層電容器的用途，涉及儲能用途、電源用途這些多方面用途。在儲能用途的情況下，因能量密度(Wh/L)較高，即，在集電體形成較厚的電極活性物質層(極化性電極層)，從而需要使每單位體積的靜電容量增大。另外，作為電源用途，需要使電源密度(W/cm²)增大。而且，雙電層電容器的額定電壓為從2.5V到3.5V的范圍，因此在將雙電層電容器用作電源用途的情況時，重要的是雙電層電容器的內部電阻小，電力損失小。特別是，內部電阻大時，在以大電流進行放電時起因于內部電阻的IR-drop的值變大，電力損失變大。

雙電層電容器的內部電阻，由電解液的比電阻、電極活性物質層的固有電阻、集電體與電極活性物質層的接觸電阻、集電體本身的電阻構成。在將鋁箔作為集電體用于現有的雙電層電容器的情況下，認為由在鋁箔的表面所形成的氧化鋁所構成的自然氧化膜(鈍化膜)使集電體的電阻增大。另外，鋁箔的表面通過由氧化鋁構成的氧化膜(鈍化膜)覆蓋，從而使作為集電體的鋁箔與在鋁箔的表面所形成的電極活性物質層(涂覆材料)之間的接觸電阻值也變大。其結果，存在作為雙電層電容器的內部電阻的ESR(等效串聯電阻)變高的問題。

上述的接觸電阻值變大時，作為集電體使用鋁箔的二次電池及雙電層電容器中，在充放電時容易產生熱。因產生的熱而使粘結電極活性物質的粘合劑劣化，從而降低電極活性物質層與鋁箔的表面的密合性。其結果，在二次電池和雙電層電容器中，充放電時會出現電極活性物質層剝離的現象。這是影響二次電池及雙電層電容器的壽命等的特性的問題。

另外，上述的接觸電阻值變大時，在雙電層電容器中，以大電流進行放電時容量損失變大。因此，特別是電源用途的情況，通過增大包括接觸電阻及集電體自身的電阻的內部電阻而產生容量損失。其結果，也會發生放電時間變短的問題。

需要說明的是，在日本特開2008-10856號公報(以下，稱為專利文獻1)中，為了抑制正極的劣化且試圖低電阻化，將正極的表背面通過氟化鋁被覆。

另外，在日本特開平11-162470號公報(專利文獻2)中，為了提高與電極活性物質的密合性，將集電體用鋁箔的表面粗糙化。

在先技術文獻

專利文獻

專利文獻1：日本特開2008-10856號公報

專利文獻2：日本特開平11-162470號公報

發明內容

發明要解決的課題

然而，在專利文獻1中，起因于由在上述的鋁箔的表面形成的氧化鋁構成的自然氧化膜的電阻值增大的問題還未解決。

另外，在在專利文獻2中，也不能完全地防止電極活性物質層的剝離。