JP6055814B2 - 電極集電体用アルミニウム合金箔およびその製造方法 - Google Patents
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Description
T>500 (1)
500≧T≧400 かつ t≧0.0004T2−0.4T+101 (2)
(Tは、加熱温度(℃)であり、tは、保持時間(時間)である。)
本発明に係るリチウムイオン電池用アルミニウム合金箔の組成は、Fe:0.1〜0.5%、Si:0.01〜0.3%、Cu:0.01〜0.2%、Mn:0.01%以下を含有し、残部Al及び不可避的不純物からなる。
本発明に係る電極集電体用アルミニウム合金箔の素板引張強さは230MPa以上、0.2%耐力は190MPa以上とする。引張強さが230MPa未満、0.2%耐力が190MPa未満では強度が不足し、活物質塗布時に加わる張力によって、切れが発生し易くなる。また、中伸びなどの不具合も引き起こし、生産性に悪影響を及ぼすため、好ましくない。
正極材の製造工程は、活物質中の溶媒を除去する目的で活物質塗布後に乾燥工程がある。この乾燥工程では100〜180℃程度の温度の熱処理が行われる。この熱処理により、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。現状の乾燥工程では150℃前後で熱処理される場合が多いが、生産性を向上させるためより高温域でも十分な強度を維持可能なアルミニウム合金箔が求められている。本発明では、180℃で1時間の熱処理を行った場合でも熱処理後の引張強さが160MPa以上、0.2%耐力が140MPa以上となるように製造条件を適切に制御する。この熱処理後の引張強さが160MPa未満、0.2%耐力が140MPa未満では、乾燥工程後のプレス加工時に中伸びが発生し易くなるため、捲回時に捲きしわが発生し、活物質の剥離やスリット時の破断が起こり易くなるため、好ましくない。
導電率は55%IACS以上とする。導電率は溶質元素の固溶状態を示す。本願電極集電体をリチウムイオン二次電池に用いる場合、導電率が55%IACS未満では、放電レートが5Cを超えるような高い電流値で使用する際に、電池容量が低下するため、好ましくない。なお、1Cとは公称容量値の容量を有するセルを定電流放電して、1時間で放電終了となる電流値のことである。
本発明では上記合金組成のアルミニウム合金鋳塊を以下の工程で製造する。
前記組成を有するアルミニウム合金を常法に従って溶製し、連続鋳造法、半連続鋳造法(DC鋳造法)等の通常の鋳造法を適宜選択して鋳造する。
T>500 (1)
500≧T≧400 かつ t≧0.0004T2−0.4T+101 (2)
(Tは、加熱温度(℃)であり、tは、保持時間(時間)である。)
(1) 熱処理:1ステップ工程例 [ 加熱 ]⇒ 温間圧延
(2) 熱処理:2ステップ工程例 [ 加熱 → 冷却 ]⇒ 温間圧延
(3) 熱処理:2ステップ工程例 [ 加熱 → より高温まで(再)加熱 ]⇒ 温間圧延
(4) 熱処理:3ステップ工程例 [ 加熱 → 冷却 → (再)加熱 ]⇒ 温間圧延
圧延方向に切り出したアルミニウム合金箔の引張強さおよび0.2%耐力を、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、試験片サイズを10mm×100mm、チャック間距離50mm、クロスヘッド速度10mm/分とした。また、乾燥工程を想定し、180℃で1時間の熱処理を行った後のアルミニウム合金箔についても、圧延方向に切り出し、上記と同じく引張強さおよび0.2%耐力を測定した。
導電率は、四端子法にて電気比抵抗値を測定し、導電率に換算して求めた。
12μmまで箔圧延されたアルミニウム合金箔を、巾0.6mで長さ6000mのコイル状とし、表面検査機にてピンホールの個数を測定した。測定されたピンホール数を全表面積で除すことで、単位面積1m2当たりのピンホール数を算出し、ピンホール密度とした。
活物質塗布工程において、正極材試料に切れが発生したか否かを目視で判定した。
正極材試料にて活物質の剥離が発生しているか否かを目視で判定した。なお、一部分でも剥離が発生している場合は剥離ありとした。
本発明の条件範囲内にて製造した実施例1〜38では、導電率が高いことに加え、素板強度および乾燥工程を想定した熱処理後の強度が高いため、活物質塗布工程における切れ発生や活物質剥離もなかった。
温間圧延終了温度が本発明で規定する温度範囲の上限をはずれた比較例52では、素板強度及び180℃で1時間の熱処理を行った後の強度が不足し、活物質塗布工程における切れと活物質の剥離が発生した。
中間焼鈍を施した比較例53では、素板強度及び180℃で1時間の熱処理を行った後の強度が不足し、活物質塗布工程における切れと活物質の剥離が発生した。
温間圧延開始温度が本発明で規定する下限をはずれた比較例54では、温間圧延中の1パスの圧下率が低下するため圧延性が劣化した。
Claims (2)
- Fe:0.1〜0.5mass%(以下mass%を単に%と記す。)、Si:0.01〜0.3%、Cu:0.01〜0.2%、Mn:0.01%以下を含有し、残部Alと不可避的不純物からなり、引張強さが230MPa以上、0.2%耐力が190MPa以上、導電率が55%IACS以上であり、180℃で1時間の熱処理を行った場合の熱処理後の引張強さが160MPa以上、0.2%耐力が140MPa以上であることを特徴とする電極集電体用アルミニウム合金箔。
- 請求項1に記載の電極集電体用アルミニウム合金箔の製造方法であって、Fe:0.1〜0.5%、Si:0.01〜0.3%、Cu:0.01〜0.2%、Mn:0.01%以下を含有し、残部Alと不可避的不純物からなるアルミニウム合金鋳塊に対し、以下の式(1)又は(2)を満足する条件での熱処理を行うことなく、開始温度150〜390℃且つ終了温度150〜300℃で温間圧延し、かつ、中間焼鈍を施すことなく冷間圧延と箔圧延を順に実施することを特徴とする電極集電体用アルミニウム合金箔の製造方法。
T>500 (1)
500≧T≧400 かつ t≧0.0004T2−0.4T+101 (2)
(Tは、加熱温度(℃)であり、tは、保持時間(時間)である。)
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