[發明專利]負極集電器和電池

在審

• 申請號: 202210856981.4
• 申請日: 2022-07-20
• 公開（公告）號: CN115706232A
• 公開（公告）日: 2023-02-17
• 發明（設計）人: 片山幸久;陶山博司
• 申請（專利權）人: 豐田自動車株式會社
• 主分類號: H01M4/66
• 分類號: H01M4/66
• 代理公司: 中原信達知識產權代理有限責任公司 11219
• 代理人: 楊海榮;曲盛

本發明涉及一種負極集電器和電池。使用電解液的電池的負極集電器具有：基體層，所述基體層以具有導電性的金屬作為主成分；阻擋層，所述阻擋層層疊在基體層上，并且以過渡金屬作為主成分；合金層，所述合金層層疊在阻擋層上，并且是由所述過渡金屬與錫合金化而得到的；鍍層，所述鍍層層疊在合金層上，并且以錫作為主成分，合金層是由阻擋層的過渡金屬與鍍層的錫合金化而得到的。

技術領域

本公開內容涉及負極集電器和電池的技術。

背景技術

以往，對于負極集電器而言，已知如下的技術：對以銅作為主成分的基體層和在基體層上形成并且以錫作為主成分的鍍層進行燒制，從而在基體層與鍍層之間形成合金層(日本特表2010-541183)。在該技術中，合金層為由銅和錫構成的化合物。

發明內容

在具有包含負極集電器和配置在負極集電器的周圍的負極活性材料的負極的電池中，在使用水系電解液的情況下，在負極中可能產生氫。在此情況下，由于產生的氫附著于負極的外表面，有時會降低電池的功能。因此，需要一種抑制在具有負極集電器的負極中產生氫而在負極的外表面處附著氫的技術。

本公開內容可以以以下方式實現。

(1)根據本公開內容的一個方式，提供使用電解液的電池的負極集電器。該負極集電器具有：基體層，所述基體層以具有導電性的金屬作為主成分；阻擋層，所述阻擋層層疊在所述基體層上，并且以過渡金屬作為主成分；合金層，所述合金層層疊在所述阻擋層上，并且是由所述過渡金屬與錫合金化而得到的；和鍍層，所述鍍層層疊在所述合金層上，并且以所述錫作為主成分。根據該方式，負極集電器具有以過渡金屬作為主成分的阻擋層、由過渡金屬與錫合金化而得到的合金層、和以錫作為主成分的鍍層。由此，能夠抑制在具有負極集電器的負極中產生氫，因此能夠抑制氫附著于負極的外表面。另外，在負極中產生氫的情況下，能夠在位于比負極集電器的外表面更靠內側的合金層等層中保持氫。因此，能夠抑制氫附著于負極的外表面。因此，能夠抑制在具有負極集電器的負極中產生氫并且該氫附著于負極的外表面而導致電池的功能降低。

(2)在上述方式中，所述電解液可以為堿性的水系電解液。根據該方式，由于電解液為堿性，因此與使用酸性、中性的電解液的情況相比，在電解液中存在更多的氫氧根離子。通過該氫氧根離子與負極活性材料反應而產生的電子向正極側流動，實現電池的放電功能。另一方面，可能發生如下情況：氫氧根離子與負極活性材料反應而產生的電子不流向正極側，而是有助于電解液中的水的還原反應，由此電解液中的水被氧化而在負極中產生氫。即使在該情況下，通過使負極集電器具有阻擋層、合金層和鍍層，也能夠在位于比負極集電器外表面更靠內側的合金層等層中保持所產生的氫。因此，能夠抑制在負極中產生氫。

(3)在上述方式中，所述過渡金屬可以為鎳、鐵、鉻、鋯和鑭中的至少一者。根據該方式，在負極中產生了氫的情況下，通過析氫反應涉及的交換電流密度小于金的過渡金屬能夠形成阻擋層。因此，在該方式中，與通過所述析氫反應涉及的交換電流密度大于金的過渡金屬形成阻擋層的情況相比，負極中的析氫反應不易發生。即，通過能夠抑制在負極中產生氫的過渡金屬，能夠形成阻擋層。

(4)在上述方式中，所述阻擋層的厚度可以為2μm以上且10μm以下。根據該方式，可以利用阻擋層無遺漏地覆蓋基體層。因此，能夠降低基體層在阻擋層上露出的可能性。因此，能夠降低在基體層中所含的金屬向負極集電器的外表面側擴散的可能性。

(5)在上述方式中，所述鍍層的厚度可以為2μm以上且5μm以下。根據該方式，能夠利用鍍層無遺漏地覆蓋合金層。因此，在負極中產生氫的情況下，能夠降低具有保持氫的功能的合金層等層在負極集電器的外表面處露出的可能性。因此，能夠進一步抑制在負極中產生氫。

(6)在上述方式中，所述阻擋層可以含有與所述過渡金屬不同且選自硼、鋁、磷、鈦和鈷中的至少一種異種元素。根據該方式，通過在阻擋層中含有異種元素，能夠賦予使負極活性材料在電解液中的溶解度減少等附加功能。