JP2006059785A - 電池用アルミニウム箔およびその製造法 - Google Patents

電池用アルミニウム箔およびその製造法 Download PDF

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Abstract

【課題】 電池や電気二重層キャパシタの電気抵抗を低減することにより、大電流放電を可能にする。
【解決手段】 アルミニウム箔表面に密着する導電性薄膜を有する電池または電気二重層キャパシタ用アルミニウム箔、および、アルミニウム箔表面に密着する導電性薄膜を形成せしめた後、これに更に粒子径が０．０１ないし２マイクロメートルの炭素粒子を付着せしめる電池または電気二重層キャパシタ用アルミニウム箔の製造法。

Description

本発明は、従来のアルミニウム箔を用いた電池や電気二重層キャパシタに比べて著しく大きな電流を取り出すことが可能なアルミニウム箔およびその製造法に関する。
従来、リチウムイオン電池や電気二重層キャパシタに用いるアルミニウム箔は、電解液との導電性を確保するために、その表面に活性炭や、炭素粉末とコバルト酸リチウム等の金属酸化物の混合物をバインダーと混練したものを用いていた。しかしながら、アルミニウム箔の表面はその表面に酸化被膜ができやすく、この酸化被膜が大きな電気抵抗を持つために、電池や電気二重層キャパシタから大電流を取り出すのが困難であった。この問題の解決策として、従来は微粒炭素にバインダーを混合したものを、水系またはＮＭＰ等の有機溶媒中に分散させて、これをアルミニウム箔の表面に塗布し乾燥することにより、アルミニウム箔と電解液との間の電気抵抗を低下させる努力がなされていた。
本発明は、アルミニウム箔表面に、導電性の薄膜を形成し、これに微粒炭素を含んだ分散液を塗布することにより、アルミニウム箔と電解液との界面の電気抵抗が大幅に小さくなることを見出したものであり、これにより瞬間的な大電流放電が必要な携帯電話用電池、ハイブリッド自動車用電気二重層キャパシタ等の充放電特性を大幅に改善することを可能とするものである。
本発明は、アルミニウム箔表面に密着する導電性薄膜を有する電池または電気二重層キャパシタ用アルミニウム箔、および、アルミニウム箔表面に密着する導電性薄膜を形成せしめた後、これに更に粒子径が０．０１ないし２マイクロメートルの炭素粒子を付着せしめる電池または電気二重層キャパシタ用アルミニウム箔の製造法である。
また好ましくは、前記導電性薄膜が、酸化被膜を生じないかあるいは酸化被膜が導電性を示す金属である電池または電気二重層キャパシタ用アルミニウム箔、および、前記酸化被膜を生じないかあるいは酸化被膜が導電性を示す金属が金、銀、銅、錫の少なくとも一つである電池または電気二重層キャパシタ用アルミニウム箔、および、粒子径が０．０１ないし２マイクロメートルである炭素微粒子が前記導電性薄膜を有するアルミニウム箔表面および／または前記導電性薄膜の表面に付着されてなる電池または電気二重層キャパシタ用アルミニウム箔、および、前記炭素粒子を付着せしめる製造法において、導電性薄膜が酸化被膜を生じないかあるいは酸化被膜が導電性を示す金属であるアルミニウム箔の製造法、および、該酸化皮膜を生じないかあるいは酸化皮膜が導電性を示す金属が、金、銀、銅、錫の少なくとも一つであるアルミニウム箔の製造法である。
本発明において、アルミニウム箔の表面に導電性薄膜を付着せしめることにより、電解液との界面抵抗が低下する理由は明らかではないが、通常アルミニウム箔の表面に形成されている酸化皮膜が極めて薄いため、その上に密着した導電性薄膜により、トンネル効果によって該酸化被膜中を電子が通り抜けることが考えられる。この効果はアルミニウム箔表面の薄い酸化被膜を挟む該導電性薄膜の面積が大きいほど顕著となることが予想される。さらに、該導電性薄膜とアルミニウム箔とが電子的に導通状態にあれば、該導電性薄膜とこれに接する炭素粒子との接触抵抗は極めて低いので、アルミニウム箔と電解液との界面抵抗は、表面積の大きな微粒炭素粒子と電解液との界面抵抗に近づくことが期待できる。即ち、従来アルミニウム箔表面と炭素粒子との間の接触は、点接触であったために、その接触点に介在する酸化アルミニウム被膜の電気抵抗が大きく作用していたのに対し、本発明では炭素粒子は酸化アルミニウム被膜の表面に形成された導電性薄膜と点接触するので、この部分の電気抵抗は大幅に低減できるものと考えられる。
本発明において、アルミニウム箔の表面に導電性薄膜として例えば金属を付着せしめるには、蒸着法を好適に採用することができる。その際、該アルミニウム箔表面を完全に覆う必要は無く、厚さ０．０１マイクロメートル程度のフラッシュメッキでもアルミニウム箔と電解液との界面の電気抵抗を下げる充分な効果が得られる。さらに、該薄膜の厚みは１マイクロメートル程度までのものを好適に用いることができる。また、導電性薄膜は広い面積にわたって導電性を有する必要は無く、島状に点在していても有効である。
本発明で用いる導電性薄膜は、アルミニウム箔の表面に形成された酸化アルミニウム被膜に層状に微視的に密着しており、且つその薄膜自体が導電性を示すものであれば良く、金、銀、銅、錫を好適に用いることができるが、前記の要件を満足する材料であればこれに限定されない。
本発明で用いる微粒炭素は、例えば特許第３４３１４３８号の微粒炭素を好適に用いることができる。その場合の微粒炭素層の厚みは０．１ないし１マイクロメートルが好ましい。
本発明において、導電性薄膜を賦与したアルミニウム箔の表面に微粒炭素を付着させる方法としては、水系または非水系溶媒中に微粒炭素を懸濁させた液を塗布し、乾燥すれば良く、必要に応じてこの懸濁液にバインダーを加えても良い。

Claims (7)

  1. アルミニウム箔表面に密着する導電性薄膜を有することを特徴とする電池または電気二重層キャパシタ用アルミニウム箔。
  2. 請求項１において、導電性薄膜が、酸化被膜を生じないかあるいは酸化被膜が導電性を示す金属である電池または電気二重層キャパシタ用アルミニウム箔。
  3. 請求項２において、酸化被膜を生じないかあるいは酸化被膜が導電性を示す金属が金、銀、銅、錫の少なくとも一つである電池または電気二重層キャパシタ用アルミニウム箔。
  4. 請求項１ないし請求項３において、粒子径が０．０１ないし２マイクロメートルである炭素微粒子が該アルミニウム箔表面および／または導電性薄膜表面に付着されてなる電池または電気二重層キャパシタ用アルミニウム箔。
  5. アルミニウム箔表面に密着する導電性薄膜を形成せしめた後、これに更に粒子径が０．０１ないし２マイクロメートルの炭素粒子を付着せしめることを特徴とする電池または電気二重層キャパシタ用アルミニウム箔の製造法。
  6. 請求項５において、該導電性薄膜が酸化被膜を生じないがあるいは酸化被膜が導電性を示す金属である電池または電気二重層キャパシタ用アルミニウム箔の製造法。
  7. 請求項６において、該酸化被膜を生じないかあるいは酸化被膜が導電性を示す金属が、金、銀、銅、錫の少なくとも一つである電池または電気二重層キャパシタ用アルミニウム箔の製造法。
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008270092A (ja) * 2007-04-24 2008-11-06 Toyota Motor Corp 非水電解質電池用集電体、非水電解質電池用集電体の製造方法及び非水電解質電池
JP2010212167A (ja) * 2009-03-12 2010-09-24 Toyota Motor Corp 集電箔、電池、車両、電池使用機器及び集電箔の製造方法
JP2011096667A (ja) * 2010-12-13 2011-05-12 Toyota Motor Corp 正極集電体およびその製造方法
JP2017199456A (ja) * 2016-04-25 2017-11-02 株式会社中山アモルファス 金属材およびその製造方法

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