JP4730405B2 - リチウムイオン電池の正電極板に用いる電池用電極箔、リチウムイオン電池用の正電極板、リチウムイオン電池、車両、電池搭載機器、リチウムイオン電池の正電極板に用いる電池用電極箔の製造方法、及び、リチウムイオン電池用の正電極板の製造方法 - Google Patents
リチウムイオン電池の正電極板に用いる電池用電極箔、リチウムイオン電池用の正電極板、リチウムイオン電池、車両、電池搭載機器、リチウムイオン電池の正電極板に用いる電池用電極箔の製造方法、及び、リチウムイオン電池用の正電極板の製造方法 Download PDFInfo
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Description
このような電池の中には、アルミニウム電極箔を基材とした正電極箔を用いた電池がある。例えば、Li化合物を含む正電極活物質を、このようなアルミニウム電極箔に塗布した正電極板を用いたリチウムイオン電池が挙げられる。
そこで、特許文献1では、耐蝕性と導電性を向上させるべく、アルミニウム電極箔(アルミニウム集電体)の表面に炭素膜を形成することが、また、特許文献2では、集電体の表面をエッチングした後に、炭素、白金、あるいは金からなる導電性の被膜層を形成することが開示されている。
一方、白金や金を用いるのは、コストがかかり、現実的でない。
また、本発明の電池用電極箔において、耐蝕層を、導電性を有する前述の物質の炭化物で構成しているので、正極活物質との間に生じる抵抗が低い電池用電極箔とすることができる。
なお、酸化物の耐蝕層では、例えば、酸化タングステン(WO3,88μΩ・cm)、酸化タンタル(Ta2O5,0.92μΩ・cm)、酸化ハフニウム(HfO2,1.01μΩ・cm)、酸化ニオブ(NbO,0.83μΩ・cm)、酸化モリブデン(MoO3,0.78μΩ・cm)及び酸化バナジウム(VO,1.11μΩ・cm)である。
かくして、本発明の電池用電極箔では、上述のアルミニウム電極箔と耐蝕層とを備えるので、正極活物質との間に生じる抵抗が低い電池用電極箔とすることができる。
従って、本発明の電池用電極箔では、正極活物質層との間に生じる抵抗が低い電池用電極箔とすることができる。
本発明の電池用電極箔では、前述したとおり、膜厚が3nmよりも大きい、例えば、自然厚み(5nm程度)の酸化アルミニウム層を有するアルミニウム箔を用いるよりも、アルミニウム電極箔の厚み方向の抵抗値を大幅に小さくできる。従って、耐蝕層とアルミニウム電極箔との間の導電性を良好に保つことができる。
一方、耐蝕層を100nmよりも厚くしすぎた場合には、耐蝕層を形成する際に生じる応力で、アルミニウム電極箔にしわが生じ、平坦な電池用電極箔を形成し難くなる。
従って、上述の範囲とするのが好ましい。
また、DLC被膜を、厚み0.5〜50nmの範囲で形成しているので、形成容易で、DLC被膜を形成したことによる応力の影響(しわの発生)も無く、安価な電池用電極箔とすることができる。
さらに、金属アルミニウム上に、DLC被膜を直接形成しようとすると、密着性が低くなり、形成困難であるが、タングステン炭化物などからなる耐蝕層を介することで、金属アルミニウムに強固に密着したDLC被膜を形成でき、耐蝕性を確実に維持できる電池用電極箔とすることができる。
さらに、耐蝕層が、低抵抗でアルミニウム電極箔に接触しているので、電池用電極箔の主面上に担持された正極活物質層中の正極活物質が、アルミニウム電極箔と低抵抗で、電子のやりとりをすることができる。即ち、低抵抗の正電極板とすることができ、内部抵抗の低い電池を実現できる。
しかし、本発明の正電極板では、前述の電池用電極箔を用いているので、ペーストでアルミニウムが腐蝕され、水素ガスを発生して、正極活物質層に多数の気泡を含むことがない。このため、緻密な正極活物質層を形成することができる。
さらに、耐蝕層が、低抵抗でアルミニウム電極箔に接触しているので、電池用電極箔の主面上に担持された正極活物質層中の正極活物質が、アルミニウム電極箔と低抵抗で、電子のやりとりをすることができる。即ち、低抵抗の正電極板とすることができ、内部抵抗が低く、大電流を流しうる電池を実現できる。
しかるに、本発明の電池では、Liイオン電池でありながら、前述の電池用電極箔を用いているので、この電池の使用中に電池用電極箔が酸化されることが無く、電池を安定して使用することができる。
これに対し、本件発明の電池では、電解液にLiClO4を含んでなるが、前述した耐蝕層を備えた電池用電極箔を備えた正電極板を用いているので、LiClO4を含む電解液に腐食されることなく使用することができ、このLiClO4の使用により、高出力の電池を実現することができる。
また、本発明の電池用電極箔の製造方法では、耐蝕層を、導電性を有する炭化物で構成しているので、抵抗が低い電池用電極箔を製造することができる。
本発明の電池用電極箔の製造方法では、前述したように、酸化アルミニウム層の膜厚が3nmよりも大きいアルミニウム箔を用いた場合よりも厚み方向の抵抗値を充分に小さくできる。従って、耐蝕層とアルミニウム電極箔との間の導電性を良好に保った電池用電極箔を製造できる。
これに対し、本件発明の正電極板の製造方法では、電池用電極箔として、前述の電池用電極箔、つまり、耐蝕層、あるいはこの上にダイヤモンドライクカーボン被膜を備えるものを用いたので、上述の水系活物質ペーストを用いても、電池用電極箔が腐食せず、空隙の発生を抑制した緻密な正極活物質層を形成することができる。
次に、本発明の実施形態1について、図面を参照しつつ説明する。
まず、本実施形態1にかかる電池1について説明する。図1に電池1の斜視図を、図2に電池1の部分破断断面図を示す。
本実施形態1にかかる電池1は、発電要素20及び電解液60を備える捲回形のリチウムイオン二次電池である。この電池1は、発電要素20及び電解液60を矩形箱状の電池ケース10に収容している。この電池ケース10は、共にアルミニウム製の電池ケース本体11及び封口蓋12を有する。このうち電池ケース本体11は有底矩形箱形であり、内側全面に樹脂からなる絶縁フィルム(図示しない)を貼付している。
金属アルミニウムは、その特性上、大気中で表面にごく薄い(5nm程度の)の不動態膜(酸化アルミニウム層)が形成される。しかし、本実施形態1の正極箔32は、後述する製造方法(露出工程)により、アルミ箔33の第1箔表面33a及び第2箔表面33b上に形成された不動態膜を除去して、金属アルミニウムを露出させてある。そして、露出後に、箔表面33a,33b上に耐蝕層34A,34Bが形成してある。このため、本実施形態1の正極箔32は、酸化アルミニウム層が介在せず、金属アルミニウムの箔表面33a,33bに耐蝕層34A,34Bが直接接触している。
具体的には、金属アルミニウムが露出したアルミ箔の第1箔表面上に第1耐蝕層を直接形成した正極箔を正電極板に用いた2032型のコイン型電池(以下、電池Aとも言う)を製作した。一方、電池Aの比較例として、アルミ箔の第1箔表面に膜厚が5nmである酸化アルミニウム(Al2O3)層が生じている正極箔を用いた電池(以下、電池Bとも言う)を製作した。なお、電池Aでは第1耐蝕層側に、電池Bでは酸化アルミニウム層側に正極活物質層を同体積担持させて正電極板とした。また、正電極板の材質以外については全て同様に製作した(例えば、負極(対極)に金属リチウムを用いている)。
放電電流を1Cとした場合には、電池A,Bとも、図6及び図7に示すように、電池電圧が直線的に徐々に低下し、容量密度が110mAh/g付近を超えると、電池電圧が急激に減少する。そして、電池電圧が3.0Vとなった時点での容量密度もほぼ同じであることが判る。
このように電池Aでは、電池Bに比して放電開始直後の電池電圧の低下が少ない。このため、電池電圧が3.0V(放電終了電圧)となった時点で容量密度を、電池Bよりも大きくできる。具体的には、放電電流が50Cにおける、電池電圧が3.0Vでの電池Bの容量密度が、約70mAh/gであるのに対し、電池Aの容量密度は、約83mAh/gである。また、放電電流が100Cにおける、電池電圧が3.0Vでの電池Bの容量密度が、わずか約15mAh/gであるのに対し、電池Aの容量密度は、約72mAh/gである。
以上より、電池Aは、特に大電流を放電する際、電池Bよりも大きな容量密度を有することが判る。
具体的には、参照極、対極にそれぞれ金属リチウムを用い、作用極に炭化タングステンWCを用いた。また、電解液には、エチレンカーボネート(EC)、ジメチルカーボネート(DMC)及びエチルメチルカーボネート(EMC)を体積比で、EC:DMC:EMC=1:1:1に調整した混合有機溶媒に、溶質としてLiPF6を添加し、リチウムイオンを1mol/lの濃度としたものを用いて測定を行った(なお、この評価では、実施形態1にかかる電解液60の溶質(LiClO4)ではなく、リチウムイオンを解離する一般的な溶質のLiPF6を用いた)。なお、測定中は、電解液の温度を50℃に保ち、参照極に対し作用極の電位を3.0Vから掃引し始めて、3.0Vから4.5Vまでの範囲を連続的に1往復させる。また、電位を掃引する操作速度を10mV/秒とする。このサイクリックボルタンメトリーによる測定を実験例1とする。
また、比較例として、作用極に金属タングステンを用いて、その他は上述の実験例1と同様に行うサイクリックボルタンメトリーによる測定を実験例2とする。
これら実験例1及び実験例2の測定をいずれも100回まで繰り返し行い、各測定時の実験例1及び実験例2の結果を、それぞれ図8及び図9に示す。
図9のグラフから、金属タングステンからなる作用極の電位が約4.0Vより大きくなると、電流密度が急増しているのが判る。しかも、測定を繰り返しても同様にこの現象が生じている。これは、参照極に対する作用極の電位が約4.0Vを超えると、タングステンが電解液に溶解して電子が発生し、その結果、作用極と対極との間に電流が流れるためであると考えられる。この結果から、金属タングステンをアルミニウム電極箔の耐蝕層に用いても、正電極板の電位が負電極板に対し約4.0Vを超えると、金属タングステン自身は電解液に溶解してしまうことが判る。
従って、本実施形態1の正極箔32では、正極活物質層31A,31Bとの間に生じる抵抗が低い正極箔32とすることができる。
また、炭化タングステンWCは親水性であるので、この耐蝕層34A,34B上に水系の活物質ペースト31Pを塗布した場合でも、はじかれることなく、正極箔32(耐蝕層34A,34B)上に濡れて塗工できる。また、正極活物質層31A,31Bと正極箔32との間の密着性を良好にできる。
具体的には、図10(a)に示すように、幅を2.0cmに切断したリボン状の正極箔32に導線LFを接合してなる試料A(耐蝕層の層厚:10nm)を2つ用意し、互いが2.0cm×2.0cmからなる接触面で接触するように、2つの試料A同士を重ね合わせる(図10(b)参照)。さらに、接触面を挟圧可能な2つの平面を有する挟圧装置により、重ね合わせ方向DPに沿って試料A同士を押圧する。なお挟圧装置は、10MPa/cm2の挟圧力で接触面を挟圧する。そして、挟圧装置で挟圧したまま、試料Aのそれぞれの導線LF,LFに1.0Aの電流を流す。そのときの電圧から、試料A同士の間に生じる抵抗値を算出したところ、0.06mΩ・cm2であった。
また、比較例として、表面に酸化アルミニウム層(層厚:5nm)を有するアルミニウム箔に導線を接合してなる試料Bについても、上述の試料Aと同様に行って、試料B同士の間に生じる抵抗値を算出したところ、8.44mΩ・cm2であった。
かくして、本実施形態1の正電極板20は、正極箔32の箔主面32a,32b上に担持された正極活物質層31A,31B中の正極活物質31Xが、アルミ箔33と低抵抗で、電子のやりとりをすることができる。即ち、低抵抗の正電極板30とすることができ、内部抵抗の低い電池1を実現できる。
その結果、層厚が0.5nmでの試料A同士の間の抵抗値は22.3mΩ・cm2、1.0nmでは8.87mΩ・cm2、5.0nmでは0.39mΩ・cm2、及び10nmでは0.06mΩ・cm2であった。これらの抵抗値をもとに、図11に、耐蝕層の層厚と試料A同士の間の抵抗値との関係を表すグラフを示す。
なお、発明者らは、さらに、層厚を10nmとした耐蝕層を用いた試料同士の間の抵抗値を、耐蝕層の物質を変えて測定した。炭化タンタルからなる耐蝕層では抵抗値が0.31mΩ・cm2、炭化ハフニウムHfCからなる耐蝕層では0.26mΩ・cm2、炭化ニオブNbCからなる耐蝕層では0.10mΩ・cm2、炭化モリブデンMo2Cからなる耐蝕層では0.09mΩ・cm2、及び、炭化バナジウムVCからなる耐蝕層では0.08mΩ・cm2であった。
一方、耐蝕層を100nm以上にまで厚くしすぎた場合には、耐蝕層を形成する際に生じる応力で、アルミニウム電極箔にしわが生じ、平坦な電池用電極箔を形成し難くなる。従って、層厚を3〜90nmとするのが良い。
さらに、耐蝕層を厚くするには製造上、時間やコストが掛かるため、例えば、3〜20nmの範囲とするのが好ましい。
しかし、本実施形態1の正電極板30では、正極箔32を用いているので、活物質ペースト31Pでアルミ箔33をなす金属アルミニウムが腐食され、水素ガスを発生して、正極活物質層31A,31Bに多数の気泡を含むことがない。このため、緻密な正極活物質層31A,31Bを形成することができる。
さらに、耐蝕層34A,34Bが、低抵抗でアルミ箔33に接触しているので、正極箔32の箔主面32a,32b上に担持された正極活物質層31A,31B中の正極活物質31Xが、アルミ箔33と低抵抗で、電子のやりとりをすることができる。即ち、低抵抗の正電極板30とすることができ、内部抵抗が低く、大電流を流しうる電池1を実現できる。
しかるに、本実施形態1の電池1では、リチウムイオン二次電池でありながら、正極箔32を用いているので、この電池1の使用中に正極箔32が酸化されることが無く、電池1を安定して使用することができる。
まず図12に、電池1の製造方法のうち、正極箔32の除去工程及び耐蝕層形成工程を担う装置100の概略図を示す。この装置100は、自然厚み(約5nm)の膜厚の酸化アルミニウム層を除去していないアルミニウム箔(以下、除去前アルミ箔とも言う)33Hを用いて、減圧下でプラズマエッチングにより酸化アルミニウム層を除去し、箔表面33a,33bに金属アルミニウムを露出させた前述のアルミ箔33を形成後、引き続きスパッタリングで耐蝕層を形成する装置である。
また、これら第1減圧室111、第2減圧室113及び第3減圧室115の室内にはアルゴンガスを少量充填し、工程中(特に、除去工程と耐蝕層形成工程の間)におけるアルミ箔33の酸化反応(酸化アルミニウム層の形成)を抑制する。
また、スパッタリング室114には、室内に炭化タングステンWCからなるターゲット133Fを担持する第3電極(負極)131と、平板状の第4電極(正極)132とを有するスパッタリング装置が設置されている。なお、この室内には、アルゴンガスが10-1Pa程度充填されている。このスパッタリング室114で、アルミ箔33の箔表面33a,33bに向けて耐蝕層を形成する。
具体的には、室内を10-1Paにして、アルゴンガス雰囲気中で、酸化アルミニウム層を有する除去前アルミ箔33Hを第2電極122に接触させて、Arエッチングを行う。なお、このときの第1電極121の出力を200Wとする。
すると、除去前アルミ箔33Hのうち、第1電極121に向く酸化アルミニウム層が除去されて、金属アルミニウムが露出したアルミ箔33が形成される。
具体的には、室内を3×10-3Paにして、室内にアルゴンガスを11.5sccm(sccm:1.013Pa、25℃において単位分当たりに流れる流量(cc))の流量で流しアルゴン雰囲気とする。アルミ箔33を第4電極132に接触させて、第3電極131と第4電極132との間に直流電力を与え(200W)、ターゲット133Fから炭化タングステンWCを放出させる。かくして、炭化タングステンWCからなる第1耐蝕層34Aをアルミ箔33の第1箔表面33aに形成させる。
次に、この装置100を再度用いて、同様の工程を繰り返し、アルミ箔33の第1箔表面33aに第1耐蝕層34Aを、第2箔表面33bに第2耐蝕層34Bをそれぞれ形成した正極箔32が作製される。
また、第1耐蝕層34A及び第2耐蝕層34Bを、いずれも炭化タングステンWCで構成しているので、第1正極活物質層31A,第2正極活物質層31Bとの間に生じる抵抗が低い正極箔32を製造することができる。
この塗工装置200は、図13に示すように、巻出し部201、ダイ210、乾燥炉220、巻取り部202、及び複数の補助ローラ240を備えている。
このうち、ダイ210は、活物質ペースト31Pを内部に保持してなる金属製のペースト保持部211と、このペースト保持部211に保持した活物質ペースト31Pを正極箔32の第1箔主面32aあるいは第2箔主面32bに向かって活物質ペースト31Pを連続的に吐出する吐出口212とを有する。
この吐出口212はスリット状で、長手方向DAに移動する正極箔20の第1箔主面32aあるいは第2箔主面32b)上に、帯状に活物質ペースト31Pを吐出するよう、正極箔32の幅方向(図13中、奥行き方向)に平行に開口している。
また、帯状の正極箔32は、複数の補助ローラ240により、その長手方向DAに移動する。
これに対し、本実施形態1の電池1の製造方法では、正極箔32として、炭化タングステンWCからなる耐蝕層34A,34Bを備えるものを用いたので、上述の水系活物質ペースト31Pを用いても、正極箔32が腐食せず、空隙の発生を抑制した緻密な正極活物質層31A,31Bを形成することができる。
プレス装置300は、巻出し部301、プレスローラ310、巻取り部302、切断刃330および複数の補助ローラ320を備えている。そして、このプレス装置300では、巻出し部301から上述のプレス前正電極板30Bを、2つのプレスローラ310の間に通すことで、厚み方向に圧縮された上述の正電極板30を得ることができる。その後、切断刃330で中央を切断して2つに分けた後、2つの巻取り部302で正電極板30を巻き取る。
次に、本発明の参考形態にかかる電池401について、図面を参照しつつ説明する。
本参考形態の電池401では、アルミニウム電極箔の第1箔表面及び第2箔表面にそれぞれ、三酸化タングステンからなる第1耐蝕層及び第2耐蝕層を形成している点が前述の実施形態1と異なり、それ以外は同様である。
そこで、実施形態1と異なる点を中心に説明し、同様の部分の説明は省略または簡略化する。なお、同様の部分については同様の作用効果を生じる。また、同内容のものには同番号を付して説明する。
具体的には、参照極、対極にそれぞれ金属リチウムを用い、作用極に三酸化タングステンWO3を用いた。他の条件は実施形態1と同様にして行った、このサイクリックボルタンメトリーによる測定を実験例3とする。この実験例3の測定を100回まで繰り返し行い、各測定時の実験例3の結果を図15に示す。
これに対し、図15のグラフによれば、作用極に三酸化タングステンWO3を用いた場合、1回目及び2回目以降の測定では、三酸化タングステンWO3の電位が約4.0Vを超えても、電流密度はほとんど変化しないで0A/cm2に近い値を保つ。これは、三酸化タングステンWO3からなる作用極は、充放電を繰り返しても電解液に溶解しないことを示している。つまり、三酸化タングステンWO3は、対Liイオンなどに高い耐蝕性を有していることを示している。
従って、この三酸化タングステンWO3をアルミニウム電極箔の耐蝕層に用いた正極箔432は、正電極板430の電位が負電極板40に対して、4.0Vを超えても、電解液60に溶解しないことが判る。
従って、本参考形態の正極箔432では、正極活物質層31A,31Bとの間に生じる抵抗が低い正極箔432とすることができる。
また、三酸化タングステンWO3は親水性であるので、この耐蝕層434A,434B上に水系の活物質ペースト31Pを塗布した場合でも、はじかれることなく、正極箔432(耐蝕層434A,434B)上に濡れて塗工できる。また、正極活物質層31A,31Bと正極箔432との間の密着性を良好にできる。
図12に、電池401の製造方法のうち、正極箔32の除去工程及び耐蝕層形成工程を担う装置100の概略図を示す。この装置100は、実施形態1と同様である。但し、スパッタリング室114で用いるターゲットに三酸化タングステンWO3を用いる点で実施形態1と異なる。
この後、この装置100を再度用いて、同様の工程を繰り返して本参考形態の正極箔432を作製する。そして、この耐蝕層形成工程後は、実施形態1と同様にして(図13,14参照)、本参考形態の電池401が完成する(図1参照)。
次に、本発明の変形形態にかかる電池501について、図面を参照しつつ説明する。
なお、本変形形態の電池501では、正電極板の正極活物質層上にダイヤモンドライクカーボン被膜を形成されている点が前述の実施形態1と異なり、それ以外は同様である。
そこで、実施形態1と異なる点を中心に説明し、同様の部分の説明は省略または簡略化する。なお、同様の部分については同様の作用効果を生じる。また、同内容のものには同番号を付して説明する。
この第1DLC被膜535A及び第2DLC被膜535Bは、厚さ方向DTの膜厚TDはいずれも50nm以下、具体的には1nmである。なお、このDLC被膜535A,535Bをなすダイヤモンドライクカーボンは、後述するDLC形成工程により形成される、主として炭素からなるSP2,SP3結合を有する硬質被膜であり、高い耐蝕性を有している。
ところで、アルミ箔33をなす金属アルミニウム上に、酸化アルミニウム層を介さずにDLC被膜を直接形成するのは、密着性が低くなるために形成困難である。これに対し、本変形形態では、炭化タングステンWCからなる耐蝕層34A,34Bを介することで、アルミ箔33に強固に被着したDLC被膜535A,535Bを形成でき、耐蝕性を確実に維持できるDLC被覆正極箔532とすることができる。
従って、このDLC被膜正極箔532を用いた正電極板530では、正極活物質層31A,31BがDLC被膜正極箔532から脱落することなく、安定に正極活物質層31A,31Bを担持した正電極板とすることができる。
さらに、本変形形態のDLC被覆正極箔532は、層厚が0.5〜50nmの範囲内の1nmで形成しているので、形成容易で、このDLC被膜535A,535Bを形成したことによる応力の影響(例えば、しわの発生等)も無く、安価な電池用電極箔とすることができる。
まず、前述の実施形態1と同様にして、除去前アルミ箔33Hの酸化アルミニウム層を、プラズマエッチングにより除去し、箔表面33a,33bに金属アルミニウムを露出したアルミ箔33を形成し、引き続きスパッタリングによりそのアルミ箔33に耐蝕層34A,34Bを形成する(図12参照)。これにより、アルミ箔33の箔表面33a,33bに耐蝕層34A,34Bを担持してなる正極箔32ができあがる。
このDLC形成工程後は、前述の実施形態1と同様にして(図13,14参照)、本変形形態の電池501が完成する(図1参照)。
なお、本変形形態では、正極箔32を形成した後に、第1,第2DLC被膜535A,535Bを別途形成した。しかし、アルミ箔33の第1箔表面33aに第1耐蝕層34Aを形成した後、引き続き減圧を保ったまま、上述の二極スパッタ装置600と同様の装置で、第1DLC被膜535Aを形成し、その後、アルミ箔33の第2箔表面33bに第2耐蝕層34Bを形成した後、これに続いて減圧したまま、第2DLC被膜535Bを形成しても良い。
本実施形態2にかかる車両700は、前述した電池1,501を複数含むバッテリパック710を搭載したものである。具体的には、図18に示すように、車両700は、エンジン740、フロントモータ720およびリアモータ730を併用して駆動するハイブリッド自動車である。この車両700は、車体790、エンジン740、これに取り付けられたフロントモータ720、リアモータ730、ケーブル750、インバータ760、及び、矩形箱形状のバッテリパック710を有している。このうちバッテリパック710は、前述した電池1,501を複数、矩形箱形状のバッテリケース711の内部に収容してなる。
また、本実施形態3のハンマードリル800は、前述した電池1,501を含むバッテリパック810を搭載したものであり、図19に示すように、バッテリパック810、本体820を有する電池搭載機器である。なお、バッテリパック810はハンマードリル800の本体820のうち底部821に可能に収容されている。
例えば、実施形態1等では、電池の電池ケースを矩形形状の収容容器としたが、例えば、円筒形状や、ラミネート形状の収容容器としても良い。また、実施形態1では、電池用電極箔の耐蝕層を炭化タングステンWCからなるものとした。しかし、例えば、タングステン炭化物としてWCのほかW3C等のタングステン炭化物、TaC等のタンタル炭化物、HfC等のハフニウム炭化物、Nb2C,NbC等のニオブ炭化物、或いは、VC等のバナジウム炭化物からなるものとしても良い。
さらに、実施形態1等では、電解液60の溶質にLiClO4を用いたが、例えば、LiPF6、LiCF3SO3、LiAsF6、LiBF4等でも良い。
20,420,520 発電要素
30,430,530 正電極板
31A 第1正極活物質層(正極活物質層)
31B 第2正極活物質層(正極活物質層)
31P 活物質ペースト(水系活物質ペースト)
31X 正極活物質
32,432,532 正極箔(電池用電極箔)
33 アルミ箔(アルミニウム電極箔)
33a 第1箔表面((アルミニウム電極箔の)表面)
33b 第2箔表面((アルミニウム電極箔の)表面)
33H 除去前アルミ箔(アルミニウム箔)
34A,434A 第1耐蝕層(耐蝕層)
34B,434B 第2耐蝕層(耐蝕層)
60 電解液
532 DLC被覆正極箔(電池用電極箔)
535A 第1DLC被膜(ダイヤモンドライクカーボン被膜)
535B 第2DLC被膜(ダイヤモンドライクカーボン被膜)
700 車両
800 ハンマードリル(電池搭載機器)
AQ イオン交換水(水)
TD 膜厚((ダイヤモンドライクカーボン被膜の)厚み)
TW 層厚((耐蝕層の)厚み)
Claims (19)
- 金属アルミニウムが露出した、或いは、自身の厚み方向、金属アルミニウム上に膜厚3nm以下の酸化アルミニウム層を有するアルミニウム電極箔と、上記アルミニウム電極箔の表面上に形成され、上記アルミニウム電極箔をなす金属アルミニウムに直接接触して、或いは、上記酸化アルミニウム層に接触してなり、タングステン、タンタル、ハフニウム、ニオブ、モリブデン及びバナジウムから選ばれた少なくともいずれかの物質の炭化物からなる耐蝕層と、を備える
リチウムイオン電池の正電極板に用いる電池用電極箔。 - 請求項1に記載の電池用電極箔であって、
前記耐蝕層は、
前記アルミニウム電極箔をなす金属アルミニウムに直接接触してなる
リチウムイオン電池の正電極板に用いる電池用電極箔。 - 請求項1または請求項2に記載の電池用電極箔であって、
前記耐蝕層は、タングステンの炭化物からなる
リチウムイオン電池の正電極板に用いる電池用電極箔。 - 請求項1〜請求項3のいずれか1項に記載の電池用電極箔であって、
前記耐蝕層は、その厚みが、3〜90nmである
リチウムイオン電池の正電極板に用いる電池用電極箔。 - 請求項1〜請求項4のいずれか1項に記載の電池用電極箔であって、
前記耐蝕層上に、厚み0.5〜50nmのダイヤモンドライクカーボン被膜、を備える
リチウムイオン電池の正電極板に用いる電池用電極箔。 - 請求項1〜請求項5のいずれか1項に記載の電池用電極箔と、
上記電池用電極箔の主面上に担持された、正極活物質を含む正極活物質層と、を備える
リチウムイオン電池用の正電極板。 - 請求項6に記載の正電極板であって、
前記正極活物質は、Li化合物を含み、
前記正極活物質層は、水を溶媒とした水系活物質ペーストを塗布して形成してなる
リチウムイオン電池用の正電極板。 - 請求項6または請求項7に記載の正電極板を含む発電要素を備える
リチウムイオン電池。 - 請求項8に記載のリチウムイオン電池であって、
Liイオンを含む電解液を備え、
前記正極活物質層は、Li化合物からなる前記正極活物質を含む
リチウムイオン電池。 - 請求項9に記載のリチウムイオン電池であって、
前記電解液は、LiClO4を含んでなる
リチウムイオン電池。 - 請求項8〜請求項10のいずれか1項に記載のリチウムイオン電池を搭載した車両。
- 請求項8〜請求項10のいずれか1項に記載のリチウムイオン電池を搭載した電池搭載機器。
- 金属アルミニウムが露出した、或いは、自身の厚み方向、金属アルミニウム上に膜厚3nm以下の酸化アルミニウム層を有するアルミニウム電極箔と、上記アルミニウム電極箔の表面上に形成され、上記アルミニウム電極箔をなす金属アルミニウムに直接接触して、或いは、上記酸化アルミニウム層に接触してなり、タングステン、タンタル、ハフニウム、ニオブ、モリブデン及びバナジウムから選ばれた少なくともいずれかの物質の炭化物からなる耐蝕層と、を備える
電池用電極箔の製造方法であって、
上記アルミニウム電極箔の上記表面上に、上記耐蝕層を形成する耐蝕層形成工程を備える
リチウムイオン電池の正電極板に用いる電池用電極箔の製造方法。 - 請求項13に記載の電池用電極箔の製造方法であって、
前記耐蝕層形成工程は、
表面に金属アルミニウムを露出させた前記アルミニウム電極箔の上記金属アルミニウム上に、前記耐蝕層を直接形成する
リチウムイオン電池の正電極板に用いる電池用電極箔の製造方法。 - 請求項12または請求項13に記載の電池用電極箔の製造方法であって、
前記耐蝕層として、タングステンの炭化物を形成する
リチウムイオン電池の正電極板に用いる電池用電極箔の製造方法。 - 請求項13〜請求項15のいずれか1項に記載の電池用電極箔の製造方法であって、
前記耐蝕層形成工程に先出ち、表面に酸化アルミニウム層を有するアルミニウム箔における上記酸化アルミニウム層の少なくとも一部を上記アルミニウム箔の厚さ方向除去して、前記アルミニウム電極箔を形成する除去工程を備える
リチウムイオン電池の正電極板に用いる電池用電極箔の製造方法。 - 請求項16に記載の電池用電極箔の製造方法であって、
前記除去工程は、不活性ガスのイオンによる物理的エッチングにより行う
リチウムイオン電池の正電極板に用いる電池用電極箔の製造方法。 - 請求項16または請求項17に記載の電池用電極箔の製造方法であって、
前記除去工程と前記耐蝕層形成工程とを、金属アルミニウムが実質的に酸化しない低酸素雰囲気下で、続けて行う
リチウムイオン電池の正電極板に用いる電池用電極箔の製造方法。 - 電池用電極箔と、
上記電池用電極箔の主面上に担持された、正極活物質を含む正極活物質層と、を備える
正電極板の製造方法であって、
上記電池用電極箔は、請求項1〜請求項5のいずれか1項に記載の電池用電極箔であり、
上記正極活物質層は、Li化合物からなる上記正極活物質を含み、
上記電池用電極箔の主面に、上記Li化合物からなる正極活物質を含み、水を溶媒とした水系活物質ペーストを塗布し、乾燥させて、上記正極活物質層を形成する正極活物質層形成工程を備える
リチウムイオン電池用の正電極板の製造方法。
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