JP5495694B2 - リチウムイオン二次電池用アルミニウム合金箔およびその製造方法 - Google Patents
リチウムイオン二次電池用アルミニウム合金箔およびその製造方法 Download PDFInfo
- Publication number
- JP5495694B2 JP5495694B2 JP2009225766A JP2009225766A JP5495694B2 JP 5495694 B2 JP5495694 B2 JP 5495694B2 JP 2009225766 A JP2009225766 A JP 2009225766A JP 2009225766 A JP2009225766 A JP 2009225766A JP 5495694 B2 JP5495694 B2 JP 5495694B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- rolling
- mass
- aluminum alloy
- foil
- heat treatment
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 239000011888 foil Substances 0.000 title claims description 61
- 229910000838 Al alloy Inorganic materials 0.000 title claims description 38
- HBBGRARXTFLTSG-UHFFFAOYSA-N Lithium ion Chemical compound [Li+] HBBGRARXTFLTSG-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims description 17
- 229910001416 lithium ion Inorganic materials 0.000 title claims description 17
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims description 13
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims description 40
- 238000005096 rolling process Methods 0.000 claims description 38
- 238000005097 cold rolling Methods 0.000 claims description 19
- 238000000265 homogenisation Methods 0.000 claims description 19
- 238000000137 annealing Methods 0.000 claims description 12
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 claims description 10
- 238000005098 hot rolling Methods 0.000 claims description 10
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 9
- 238000001816 cooling Methods 0.000 claims description 6
- 239000012535 impurity Substances 0.000 claims description 6
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 229910052748 manganese Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 230000000630 rising effect Effects 0.000 claims description 4
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 2
- 239000011149 active material Substances 0.000 description 33
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 22
- 238000000034 method Methods 0.000 description 16
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 15
- 239000002244 precipitate Substances 0.000 description 14
- 238000001035 drying Methods 0.000 description 12
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 12
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 11
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 10
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 10
- 239000007774 positive electrode material Substances 0.000 description 10
- 238000005482 strain hardening Methods 0.000 description 8
- WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N Lithium Chemical compound [Li] WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 238000009749 continuous casting Methods 0.000 description 4
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 4
- 229910052744 lithium Inorganic materials 0.000 description 4
- 230000008961 swelling Effects 0.000 description 3
- 229910012851 LiCoO 2 Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000001276 controlling effect Effects 0.000 description 2
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 2
- 239000011267 electrode slurry Substances 0.000 description 2
- 239000002904 solvent Substances 0.000 description 2
- 230000004308 accommodation Effects 0.000 description 1
- 239000011230 binding agent Substances 0.000 description 1
- 229910052804 chromium Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 1
- 238000007796 conventional method Methods 0.000 description 1
- 238000005336 cracking Methods 0.000 description 1
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 1
- 238000005520 cutting process Methods 0.000 description 1
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 1
- 239000007772 electrode material Substances 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 1
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 1
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 229910044991 metal oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000004706 metal oxides Chemical class 0.000 description 1
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000003825 pressing Methods 0.000 description 1
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 description 1
- 238000005728 strengthening Methods 0.000 description 1
- 238000004804 winding Methods 0.000 description 1
- 230000037303 wrinkles Effects 0.000 description 1
- 229910052725 zinc Inorganic materials 0.000 description 1
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/10—Energy storage using batteries
Landscapes
- Cell Electrode Carriers And Collectors (AREA)
Description
A−1.組成
本発明に係るリチウムイオン二次電池用アルミニウム合金箔の組成はSi0.01〜0.60mass%、Fe0.2〜1.0mass%、Cu0.05〜0.50mass%、Mn0.5〜1.5mass%を含有し、残部がAlと不可避不純物からなる。以下において、「mass%」を単に「%」と記す。不可避不純物にはCr、Ni、Zn等を0.01%以下、Tiを0.05%以下含む。
本発明に係るリチウムイオン二次電池用アルミニウム合金箔の引張強さは、240MPa以上とする。240MPa未満では強度が不足し、活物質の密度を向上させるためのプレス時に張力が加わり、切れやシワが発生する。成分かつ製造工程を適正な範囲とすることで引張強さを240MPaとすることができる。
正極板の製造方法として、活物質中の溶媒を除去する目的で乾燥が行われる。この乾燥工程では100〜180℃程度の温度で熱処理が行われる。この熱処理により、正極板に用いられるアルミニウム合金箔は軟化して機械的特性が変化する場合があるため、熱処理後のアルミニウム合金箔の機械的特性が重要となる。本発明では、この機械的特性として、100℃で30分間の熱処理後の0.2%耐力を270MPa以下とし、180℃で30分間の熱処理後の引張強さを200MPa以上とする。
本発明に係るリチウムイオン二次電池用アルミニウム合金は、上記合金組成のアルミニウム鋳塊を用いて、以下の工程で製造する。
アルミニウム合金箔の最終的な厚みは5〜30μmとする。厚みが5μm未満の場合、製造工程中に破断や亀裂が生じる虞があり、30μmを超えると体積及び重量が増加することでリチウムイオン二次電池として好ましくない。
表1に示す組成の合金を半連続鋳造法により溶解鋳造し、厚さ500mmの鋳塊を作製した。次にこの鋳塊を面削後、表2に示す条件で均質化処理を行い、圧延温度まで冷却して熱間圧延を行い、板厚を2.5mmとした。なお、比較例22及び23では、均質化処理後に室温まで冷却した。均質化処理後の冷却に続いて、冷間圧延により板厚0.5mmとして表2に示す条件で中間焼鈍(バッチ炉370℃で2時間、又は連続炉400℃で30秒)を行い、さらに冷間圧延(条件:上がり温度110℃)及び箔圧延(条件:上がり温度110℃)を行い、箔厚15μmのアルミニウム合金箔試料を得た。
圧延方向に切り出したアルミニウム合金箔試料の引張強さを、島津製作所製インストロン型引張試験機AG−10kNXを使用して測定した。測定条件は、チャック間距離50mm、クロスヘッド速度10mm/分とした。また、180℃で30分間熱処理したアルミニウム合金箔試料を圧延方向に切り出し、上記と同じく引張強さを測定した。
100℃で30分間熱処理したアルミニウム合金箔試料を圧延方向に切り出し、上記と同じく引張強さを測定して、応力/歪曲線から0.2%耐力を求めた。
100℃×30分間の熱処理後の0.2%耐力が270MPa以下の場合を、ケースへの収納性が合格(○)とし、それを超える場合を不合格(×)とした。
活物質塗布工程において塗布した正極材に、切れが発生したか否かを目視で観察した。切れが発生しなかった場合を合格とし、発生した場合を不合格とした。
活物質剥離の有無は、目視で観察を行った。剥離が発生しなかった場合を合格とし、少なくとも一部発生した場合を不合格とした。
比較例13では、合金組成が本発明の範囲外であり、Feの添加量が多い。その結果、100℃×30分間の熱処理後の0.2%耐力は高くなり、ケース収納性が悪化した。
比較例14では、合金組成が本発明の範囲外であり、Feの添加量が少ない。その結果、熱処理前の引張強さが低くなり、活物質塗布工程で切れが発生した。また、180℃×30分間の熱処理後の引張強さが低く、乾燥工程後の引張強さが低くなったため、一部で活物質との剥離が発生した。
比較例15では、合金組成が本発明の範囲外であり、Cuの添加量が多い。その結果、100℃×30分間の熱処理後の0.2%耐力が高くなり、ケース収納性が悪化した。
比較例16では、合金組成が本発明の範囲外であり、Cuの添加量が低い。その結果、熱処理前の引張強さが低くなり、活物質塗布工程で切れが発生した。また、180℃×30分間の熱処理後の引張強さが低く、乾燥工程での軟化量が大きく、乾燥工程後の引張強さが低くなったため、一部で活物質との剥離が発生した。
比較例17では、合金組成が本発明の範囲外であり、Mnの添加量が多い。その結果、100℃×30分間の熱処理後の0.2%耐力は高くなり、ケース収納性が悪化した。
比較例18では、合金組成が本発明の範囲外であり、Mnの添加量が低い。その結果、熱処理前の引張強さが低くなり、活物質塗布で切れが発生した。また、180℃×30分間の熱処理後の引張強さが低く、乾燥工程後の引張強さが低くなったため、一部で活物質との剥離が発生した。
比較例19では、均質化温度が低いためMn系析出物の分布密度が高い。その結果、100℃×30分間の熱処理後の0.2%耐力は高くなり、ケース収納性が悪化した。
比較例20では、均質化処理時間が短いため、Mn系析出物の分布密度が高い。その結果、100℃×30分間の熱処理後の0.2%耐力は高くなり、ケース収納性が悪化した。
比較例21では、均質化処理時間が長いため、Mn系析出物の分布密度が低い。その結果、熱処理前の引張強さが低くなり、製造工程で切れが発生した。また、180℃×30分間の熱処理後の引張強さが低く、乾燥工程後の引張強さが低くなったため、一部で活物質との剥離が発生した。
比較例22では、均質化処理後に室温まで冷却されたため、Mn系析出物の分布密度が高い。その結果、箔地の冷間圧延および箔圧延中の加工硬化量が大きくなり、100℃×30分間の熱処理後の0.2%耐力は高くなり、ケース収納性が悪化した。
比較例23では、均質化処理後に室温まで冷却されたため、Mn系析出物の分布密度が高い。その結果、箔地の冷間圧延および箔圧延中の加工硬化量が大きくなり、100℃×30分間の熱処理後の0.2%耐力は高くなり、ケース収納性が悪化した。
比較例24では、熱間圧延開始温度が低いため、冷却中にMn析出物が多く生じる。その結果、100℃×30分間の熱処理後の0.2%耐力は高くなり、ケース収納性が悪化した。
Claims (2)
- Si0.01〜0.60mass%、Fe0.2〜1.0mass%、Cu0.05〜0.50mass%、Mn0.5〜1.5mass%を含有し、残部がAlと不可避不純物からなり、引張強さが240MPa以上であり、100℃で30分間の熱処理後の0.2%耐力が270MPa以下であり、かつ、180℃で30分間の熱処理後の引張強さが200MPa以上であり、厚さが5〜30μmであることを特徴とするリチウムイオン二次電池用アルミニウム合金箔。
- Si0.01〜0.60mass%、Fe0.2〜1.0mass%、Cu0.05〜0.50mass%、Mn0.5〜1.5mass%を含有し、残部がAlと不可避不純物からなるアルミニウム鋳塊を520〜620℃で1〜20時間均質化処理する段階と、熱間圧延段階であって、均質化処理後に圧延開始温度以下に冷却を行わずに圧延開始温度を400〜600℃とする熱間圧延段階と、冷間圧延段階と、冷間圧延段階の途中の中間焼鈍段階と、箔圧延段階とを含み、前記冷間圧延段階において、上がり温度が150℃以下であり、中間焼鈍段階後の最終圧延率が45〜75%であり、前記中間焼鈍段階において、冷間圧延材がバッチ炉において300〜550℃で1分〜3時間焼鈍処理され、前記箔圧延段階において、一回の圧延での圧下率が50%であることを特徴とする5〜30μmの厚さを有するリチウムイオン二次電池用アルミニウム合金箔の製造方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2009225766A JP5495694B2 (ja) | 2009-09-30 | 2009-09-30 | リチウムイオン二次電池用アルミニウム合金箔およびその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2009225766A JP5495694B2 (ja) | 2009-09-30 | 2009-09-30 | リチウムイオン二次電池用アルミニウム合金箔およびその製造方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2011074433A JP2011074433A (ja) | 2011-04-14 |
JP5495694B2 true JP5495694B2 (ja) | 2014-05-21 |
Family
ID=44018714
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2009225766A Active JP5495694B2 (ja) | 2009-09-30 | 2009-09-30 | リチウムイオン二次電池用アルミニウム合金箔およびその製造方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP5495694B2 (ja) |
Families Citing this family (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP5791720B2 (ja) * | 2011-07-29 | 2015-10-07 | 株式会社Uacj | 電極集電体用アルミニウム合金箔及びその製造方法 |
KR20140148498A (ko) * | 2012-04-24 | 2014-12-31 | 가부시키가이샤 유에이씨제이 | 전극 집전체용 알루미늄 합금호일, 그 제조 방법 및 리튬 이온 이차전지 |
KR20150022906A (ko) * | 2012-05-25 | 2015-03-04 | 가부시키가이샤 유에이씨제이 | 전극 집전체용 알루미늄 합금호일, 그 제조 방법 및 전극재 |
JP5567719B2 (ja) * | 2012-07-26 | 2014-08-06 | 三菱アルミニウム株式会社 | リチウムイオン二次電池正極集電体用アルミニウム合金箔の製造方法およびリチウムイオン二次電池正極集電体用アルミニウム合金箔とリチウムイオン二次電池 |
JP5959423B2 (ja) * | 2012-12-03 | 2016-08-02 | 株式会社Uacj | アルミニウム合金箔 |
JP6974930B2 (ja) * | 2015-10-09 | 2021-12-01 | マクセル株式会社 | 非水電解質二次電池 |
CN108441743A (zh) * | 2018-01-24 | 2018-08-24 | 云南浩鑫铝箔有限公司 | 一种锂离子电池正极集流体用铝箔 |
CN114277286B (zh) * | 2021-12-29 | 2022-08-02 | 江苏鼎胜新能源材料股份有限公司 | 一种高抗拉高延伸性的动力锂电池用铝箔及其制备方法 |
Family Cites Families (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE60203801T2 (de) * | 2001-07-09 | 2006-05-18 | Corus Aluminium Walzprodukte Gmbh | Schweißbare hochfeste Al-Mg-Si-Legierung |
JP4870359B2 (ja) * | 2004-01-09 | 2012-02-08 | 昭和電工株式会社 | アルミニウム箔の脱脂方法 |
EP2283949B1 (en) * | 2005-10-28 | 2015-12-23 | Novelis, Inc. | Homogenization and heat-treatment of cast metals |
JP5160839B2 (ja) * | 2006-08-29 | 2013-03-13 | 東洋アルミニウム株式会社 | 集電体用アルミニウム合金箔 |
JP5083799B2 (ja) * | 2006-12-15 | 2012-11-28 | 三菱アルミニウム株式会社 | 耐折り曲げ性に優れたリチウムイオン電池電極材用アルミニウム合金箔およびその製造方法 |
JP5495649B2 (ja) * | 2009-07-24 | 2014-05-21 | 株式会社Uacj製箔 | リチウムイオン二次電池用アルミニウム合金箔及びその製造方法 |
-
2009
- 2009-09-30 JP JP2009225766A patent/JP5495694B2/ja active Active
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2011074433A (ja) | 2011-04-14 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP5495694B2 (ja) | リチウムイオン二次電池用アルミニウム合金箔およびその製造方法 | |
JP5856076B2 (ja) | 電極集電体用アルミニウム合金箔及びその製造方法 | |
JP6174012B2 (ja) | 電極集電体用アルミニウム合金箔、その製造方法及びリチウムイオン二次電池 | |
US9543588B2 (en) | Aluminum alloy foil for electrode collectors and production method therefor | |
JP5495649B2 (ja) | リチウムイオン二次電池用アルミニウム合金箔及びその製造方法 | |
US10367204B2 (en) | Aluminum alloy foil for electrode current collectors and manufacturing method thereof | |
JP6475404B2 (ja) | 電極集電体用アルミニウム合金箔及びその製造方法 | |
JP6220773B2 (ja) | 電極集電体用アルミニウム合金箔の製造方法 | |
WO2013176038A1 (ja) | 電極集電体用アルミニウム合金箔、その製造方法及び電極材 | |
JP2014114480A (ja) | 電極集電体用アルミニウム合金箔及びその製造方法 | |
US9666867B2 (en) | Aluminum alloy foil for electrode collector and production method therefor | |
JP2012052204A (ja) | リチウムイオン電池電極材用アルミニウム合金箔とそれを用いた電極材 | |
JP6280738B2 (ja) | 硬質箔用アルミニウム合金、アルミニウム合金硬質箔、リチウムイオン二次電池正極集電体用アルミニウム合金箔およびアルミニウム合金硬質箔の製造方法 | |
JP2018076590A (ja) | 電極集電体用アルミニウム合金箔及びその製造方法 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20120613 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20131016 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20131022 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20131202 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20140221 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20140304 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 5495694 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
S531 | Written request for registration of change of domicile |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313531 |
|
R360 | Written notification for declining of transfer of rights |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R360 |
|
R360 | Written notification for declining of transfer of rights |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R360 |
|
R371 | Transfer withdrawn |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R371 |
|
S531 | Written request for registration of change of domicile |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313531 |
|
R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |