JP5863729B2 - 孔開き板状材料およびその製造方法 - Google Patents
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Description
図1−図5を参照して、本発明の一実施形態である孔開き板状材料10は、第1の主面11から第1の主面11と反対側の主面である第2の主面12まで貫通する少なくとも1つの貫通孔10wを有し、貫通孔10wの第1の主面11への垂直投影像10wfの輪郭上のある点(この点は、たとえば、図1−図5における垂直投影像10wfの輪郭上の点である点Pmに該当する。以下同じ。)におけるその輪郭の接線とその点で垂直に交わる平面(この平面を垂直平面という。以下同じ。)における貫通孔10wの断面の形状において、貫通孔10wの第1の主面11への垂直投影像10wfの幅である最小幅WSの端部Pm,Pnを与える孔表面13上の最小幅部PSm,PSnと、貫通孔10wの孔表面13が第1の主面11上で終端となる第1の主面部P11m,P11nと、を有し、第1の主面部P11m,P11nから最小幅部PSm,PSnに至る部分に第1の凸状曲線部13cam,13canを含み、第1の凸状曲線部13cam,13canの少なくとも一部は、第1の主面11上における孔表面13以外の非孔表面11m,11n(以下、第1の主面11上の非孔表面11m,11nともいう)の表面性状を有する。
図1−図5を参照して、本実施形態の孔開き板状材料10において、貫通孔10wの断面形状は、貫通孔10wの第1の主面11への垂直投影像10wfの輪郭上のある点におけるその輪郭の接線とその点で垂直に交わる平面(垂直平面)における貫通孔10wの断面の形状を意味し、上記の最小幅部PSm,PSnと、上記の第1の主面部P11m,P11nと、を有し、第1の主面部P11m,P11nから最小幅部PSm,PSnに至る部分に第1の凸状曲線部13cam,13canを含み、孔表面13の第1の凸状曲線部13cam,13canの少なくとも一部が第1の主面11上の非孔表面11m,11nの表面性状を有するものであれば、特に制限はなく、たとえば、以下の断面形状が挙げられる。なお、上記最小幅WSが貫通孔10wの第1の主面11への垂直投影像10wfの上記垂直平面上での幅であることから、最小幅WSの端部を与える最小幅部PSm,PSnは、孔開き板状材料10の厚さ方向に同じ高さの位置にあるとは限らない。
図1−図5を参照して、本実施形態の孔開き板状材料10において、その貫通孔10wの平面形状(貫通孔10wの第1の主面11への垂直投影像10wfの形状をいう、以下同じ。)は、閉じた曲線で構成されるものであれば特に制限はなく、円、楕円、多角形、不定形のいずれであってもよい。
図1−図5を参照して、本実施形態の孔開き板状材料10において、その貫通孔10wの平面大きさ(貫通孔10wの第1の主面11への垂直投影像10wfの大きさをいう、以下同じ。)は、特に制限はないが、低コストで加工ができかつ電極活物質スラリーの保持性能を高める観点から、貫通孔10wの孔面積(貫通孔10wの第1の主面11への垂直投影像10wfの面積をいう、以下同じ。)と等面積の円の径が、20μm以上2mm以下が好ましく、40μm以上500μm以下がより好ましく、60μm以上300μm以下がさらに好ましい。
図1−図5を参照して、本実施形態の孔開き板状材料10において、その開孔率は、特に制限はないが、孔開き板状材料の表面性状を面積的に有効に利用し、あるいはリチウムイオン系蓄電デバイスにおいて負極活物質の容量向上を可能とするリチウムイオンのプレドープを利用する場合の効率を高め、さらに板状材料10の機械的強度を確保する観点から、1%以上70%以下が好ましく、5%以上50%以下がより好ましく、8%以上35%以下がさらに好ましい。
図1−図5を参照して、本実施形態の孔開き板状材料10において、その厚さTは、特に制限はないが、蓄電デバイスの作製の際のハンドリング性を高めかつ蓄電デバイスの体積当たりおよび/または質量当たりの容量を高くする観点から、1μm以上3mm以下が好ましく、3μm以上100μm以下がより好ましく、5μm以上50μm以下がさらに好ましい。
図1−図5を参照して、本実施形態の孔開き板状材料10は、特に制限はないが、蓄電デバイスの集電体として用いる観点から、少なくとも表面が導電体で形成されていることが好ましい。すなわち、本実施形態の孔開き板状材料10は、表面および内部の全体が導電体で形成されている材料であっても、表面のみが導電体で形成されている材料であってもよい。ここで、導電体は、特に制限はないが、導電性が高くかつ板状化および開孔が容易な観点から、銅、銅合金、アルミニウム、アルミニウム合金、ステンレス、銀、金などが好ましい。
図1−図5を参照して、本実施形態の孔開き板状材料10は、剥離や脱落防止のために意図的に付加した大きな反りやバリなどの外部に突き出した部分を持たないことが好ましい。薄い電極活物質層を突き抜けてしまうリスクを回避する観点から、第1の主面11および第2の主面12の少なくともいずれかの上に形成された突起物の高さは、板状材料10の厚さTに対して、50%以下が好ましく、25%以下がより好ましい。
図6および図7を参照して、本発明の別の実施形態である孔開き板状材料10の製造方法は、実施形態1の孔開き板状材料10の製造方法であって、孔111wとその孔111wの周111rを形成するエッジ111eとを有するダイ111上に板状材料1をその第2の主面側がダイ111に接触するように配置し、板状材料1側およびダイ111側の少なくとも一方から、板状材料1におけるダイ111の孔111wのサイズよりも大きいサイズの領域に圧力を加えて、ダイ111のエッジ111eで板状材料1を切断することにより、貫通孔10wを板状材料1に形成する。
図7を参照して、直径が200μmの孔111wを有するステンレス製のダイ111上に、板状材料1として第1の主面に加圧によりストライプ状の凹凸が形成された厚さ20μmの集電体用アルミニウム箔(東洋アルミニウム株式会社製1N30−H18)を、第2の主面側がダイ111に接触するように配置した。その板状材料1の第2の主面と反対側の主面である第1の主面上に、第1の固体131として加圧により変形可能な厚さ0.3mmの合成樹脂板を配置した。その第1の固体131に第1の補助固体151である直径200mmのロール接触させ、ダイ111に第2の補助固体152である直径200mmのロールを接触させて、第1の固体131、板状材料1およびダイ111の積層体が第1の補助固体151と第2の補助固体152との間に挟まれるように、第1の補助固体151および第2の補助固体152を配置した。
板状材料として第1の主面に電解エッチングにより凹凸が形成された厚さ20μmの集電体用アルミニウム箔(日本蓄電器工業株式会社製20C054)を用いたこと以外は、実施例1と同様にして、孔開き板状材料を得た。
板状材料として第1の主面に電解法によりエンボス状の凹凸が形成された厚さ10μmの集電体用銅箔(古河電気工業株式会社製NC−WS)を用いたこと以外は、実施例1と同様にして、孔開き板状材料を得た。
板状材料として第1の主面に電解法によりエンボス状の凹凸が形成された厚さ15μmの集電体用銅箔を用いたこと以外は、実施例1と同様にして、孔開き板状材料を得た。
板状材料として第1の主面に圧延法によりストライプ状の凹凸が形成された厚さ10μmのステンレス箔を用いたこと以外は、実施例1と同様にして、孔開き板状材料を得た。
板状材料として第1の主面にカーボンコートを施し導電性と表面の凹凸が付された厚さ21μmの集電体用カーボンコートアルミニウム箔(昭和電工パッケージング株式会社製SDX−PM)を用いたこと以外は、実施例1と同様にして、孔開き板状材料を得た。
直径302μmの孔を有するステンレス製のダイ上に、板状材料として電解法により第1の主面にエンボス状の凹凸が形成された厚さ15μmの集電体用銅箔を配置し、第2の主面側がダイに接触するように配置した。その板状材料1の第2の主面と反対側の主面である第1の主面に直径300μmのパンチを配置して、パンチング法により、孔開き板状材料を得た。
Claims (3)
- アルミニウム箔およびカーボンコートアルミニウム箔のいずれかであり第1の主面に形成された凹凸の表面性状を有する板状材料に、前記第1の主面から前記第1の主面と反対側の主面である第2の主面まで貫通する少なくとも1つの貫通孔を有する孔開き板状材料であって、
前記孔開き板状材料は、前記貫通孔の前記第1の主面への垂直投影像の輪郭上のある点における前記輪郭の接線と前記点で垂直に交わる平面における前記貫通孔の断面の形状において、
前記貫通孔の前記第1の主面への前記垂直投影像の幅である最小幅の端部を与える前記孔表面上の最小幅部と、前記貫通孔の前記孔表面が前記第1の主面上で終端となる第1の主面部と、前記貫通孔の前記孔表面が前記第2の主面上で終端となる第2の主面部と、を有し、
前記第1の主面部から前記最小幅部に至る部分に第1の凸状曲線部を含み、
前記最小幅部から前記第2の主面部に至る部分に第2の凸状曲線部を含み、
前記第1の主面部を通り前記第1の主面に垂直な法線を引き、前記最小幅部から前記法線に下ろした垂線の足から前記第1の主面部までの第1の線分長さは、前記孔開き板状材料の厚さの60%以上であり、前記最小幅部から前記法線に下ろした垂線の足から前記第2の主面部から前記法線に下ろした垂線の足までの第2の線分長さは、前記孔開き板状材料の厚さの40%以下であり、
前記第1の凸状曲線部の少なくとも一部および前記第1の主面上における前記孔表面以外の非孔表面が、前記凹凸の表面性状を有し、
前記貫通孔の前記断面の形状において、前記最小幅部から前記法線に下ろした垂線の長さである第3の線分長さは、前記孔開き板状材料の厚さの10%以上500%以下であり、
前記孔開き板状材料は、少なくとも表面が導電体で形成されており、厚さが5μm以上50μm以下であり、
前記貫通孔の前記第1の主面への前記垂直投影像の面積である孔面積と等面積の円の径が20μm以上2mm以下である孔開き板状材料。 - 前記孔開き板状材料は、前記第1の主面および前記第2の主面の少なくともいずれかの上に形成された突起物の高さが前記孔開き板状材料の厚さの50%以下であり、蓄電デバイスに用いられる集電体である請求項1に記載の孔開き板状材料。
- 請求項1または請求項2に記載の孔開き板状材料の製造方法であって、
孔とその孔の周を形成するエッジとを有するダイ上に、アルミニウム箔およびカーボンコートアルミニウム箔のいずれかであり前記第1の主面に予め形成された前記凹凸の表面性状を有する前記板状材料を配置し、前記板状材料側および前記ダイ側の少なくとも一方から、前記板状材料における前記ダイの孔のサイズよりも大きいサイズの領域に圧力を加えて、前記ダイの前記エッジで前記板状材料を切断することにより、前記貫通孔を前記板状材料に形成する孔開き板状材料の製造方法。
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