锂离子二次电池用集电体以及锂离子二次电池用正极的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及锂离子二次电池用集电体以及锂离子二次电池用正极。
【背景技术】
[0002] 使用锂离子的锂离子二次电池具有与其它二次电池相比较体积、重量能量密度高 等的特点。因此，作为移动电话、笔记本电脑等的民生设备用电源而被广泛使用。进而，期 待今后开展为抑制CO2的排出并考虑了环境的电动机驱动的电动汽车、用电动机和发动机 驱动的混合动力车用的电源、或者太阳能发电、风力发电等可再生能源的电力储存用的电 源等大型用途。
[0003] 要使锂离子二次电池开展为大型用途，则要求电池的高能量密度化。一般，为了提 高电池的能量密度，考虑活性物质的高容量化、电极中的活性物质含有率的提高以及由活 性物质、导电剂、粘结剂等构成的电极混合物层的厚度的增加等手段。此处，存在如下课题： 如果只是使电极混合物层的厚度增加，则电极混合物层变得易于从集电体剥离、或者锂离 子二次电池的容量特性（以下，也称为比率特性）下降。另外，如果活性物质的粒径变小， 则更显著地表现出这样的倾向。
[0004] 为了解决该问题，在专利文献1所记载的技术中，提出了如下技术：构成集电体的 箱的至少一方的表面被粗面化，该被粗面化的箱表面的算术平均高度Ra在0. 2~0. 8iim 的范围，最大高度Rz在0. 5~5ym的范围，附着于被粗面化的箱表面的油分的量在50~ 1000yg/m2的范围内。如果使用这样的箱，则能够期待如下效果：由于粗面化而电极混合物 层变得不易从集电体剥离，进而由于适量的油分而密合性提高。
[0005] 除此之外，在专利文献2中，公开了使用了RaO. 1~IOym的铝箱的集电体，在专 利文献3中，公开了使用了Ra为2. 5ym以上的铝箱的集电体。
[0006] 专利文献1 :日本特开2012 - 230777号公报
[0007] 专利文献2 :国际公开第2012/063920号公报
[0008] 专利文献3 :日本特开2012 - 136735号公报
【发明内容】
[0009] 但是，在以往技术的集电体中，有时电极混合物层与集电体之间的电子传导性、即 比率特性的提高不充分。另外，如果使用粒径小的活性物质，则有比率特性容易下降的倾 向。
[0010] 本发明鉴于上述课题，提供一种电极混合物层与集电体的电子传导性良好、且在 使用小粒径的活性物质的情况下比率特性也不易下降的集电体。
[0011] 根据本发明的1个方式，一种锂离子二次电池用集电体，用于锂离子二次电池且 形成电极混合物层，其中，在将形成所述电极混合物层的集电体的至少一方的表面的三维 中心面平均粗糙度SRa设为A，将所述集电体表面的实际表面积与几何面积的比（实际表面 积）八几何面积）设为8时，满足厶彡0.10諸以及6彡出/^)彡15。
[0012] 根据本发明，能够提供一种与电极混合物层的密合性高并且比率特性优良的集电 体。
【附图说明】
[0013] 图1是示出锂离子二次电池的内部结构的概略的图。
[0014] 图2是说明A以及B的图。
[0015] 图3是说明（B/A)的图。
[0016] 图4是示出比率特性为80%以上的实施例1~9的图。
[0017] 图5是示出比率特性低于80 %的比较例1~3的图。
[0018] 符号说明
[0019] 1 :正极；2 :负极；3 :隔膜；4 :电池罐；5 :负极引线；6 :盖部；7 :正极引线；8 :填充 物；9 :绝缘板；10 :锂离子二次电池；20 :集电体。
【具体实施方式】
[0020] 以下，参照图说明用于实施本发明的方式。
[0021] <锂离子二次电池10的结构>
[0022] 图1是示出本实施方式中的锂离子二次电池的一个例子的半剖面图（纵剖面）， 示出了锂离子二次电池的内部结构的概略。另外，使用了基于本发明的集电体的锂离子二 次电池由正极、负极以及隔膜构成，能够采用与现有的锂离子二次电池相同的硬币形、圆柱 形、方形、层压式等电池结构。正极、负极是包括能够吸藏、放出锂离子的活性物质粒子、粘 结剂等的电极混合物层被设置于具有集电功能的集电体等基材上而成的。
[0023] 锂离子二次电池（18650型锂离子二次电池）10具备：正极1;负极2;以及介于正 极1和负极2之间且防止正极1与负极2的接触并且具有离子传导性的微多孔性薄膜等隔 膜3。这些正极1、负极2以及隔膜3被重叠而以螺旋状地卷绕，与使用了有机溶剂的非水 电解液一起被封入不锈钢制或者铝制的电池罐4。
[0024] 在正极1中形成取出电流的正极引线7,正极引线7与盖部6接触。另一方面，在 负极2中形成取出电流的负极引线5,并与电池罐4接触。在正极1中产生的电流是通过正 极引线7取出的，在负极2中产生的电流是通过负极引线5取出的。在以螺旋状地卷绕的 卷绕体的轴向上下，分别设置了用于防止短路的绝缘板9。在绝缘板9中，使用了例如环氧 树脂等具有绝缘性的材料。在电池罐4与盖部6之间，设置了用于防止电解液的泄漏并且 使电池罐4与盖部6之间绝缘的填充物（密封材料）8。在填充物8中，使用了具有电绝缘 性的橡胶等。
[0025] < 正极 1 >
[0026] 正极1是在由铝、铜等构成的后述集电体的表背两面形成正极混合物层而得到 的。作为正极集电体，由于置于高电位，所以使用耐腐蚀效果好的铝的情况多。正极混合物 层以每单面例如IOOym程度的厚度涂敷而形成的。正极混合物层包括对锂离子的吸藏放 出作出贡献的正极活性物质、用于提高正极1的导电性的导电材料、用于确保与集电体的 密合性的粘结剂等。
[0027] 在正极1的活性物质（正极活性物质）中，能够使用LiM204、LiM02、Li2MnO3- LiM02、LiMP04(M是附^11、0)、？6等过渡金属。但是，也可以加上1^、41、1%等置换元素。） 等公知的正极活性物质。在用于提高正极1的导电性的导电材料中，使用石墨、碳黑等。在 用于确保与集电体的密合性的粘结剂中，使用聚偏氟乙烯（PVdF)等。
[0028] <负极 2>
[0029] 负极2是在由铜、铝构成的后述集电体的表背两面形成负极混合物层而得到的。 负极混合物层包括负极活性物质、粘结剂等。在负极混合物层中，使用金属锂、碳材料等能 够掺入锂离子的材料或者能够形成锂的化合物的材料。特别是，碳材料是优选的。
[0030] 作为碳材料，使用天然黑铅、人造黑铅等黑铅类、煤炭系焦炭、煤炭系沥青的碳化 物、石油系焦炭、石油系沥青的碳化物或者沥青焦炭的碳化物等非晶质碳。优选为期望对上 述这些碳材料施以各种表面处理。这些碳材料不仅能够以1种类使用，而且还能够将2种 类以上组合而使用。
[0031] 另外，作为能够掺入锂离子（Li+)的材料或者能够形成锂的化合物的材料，举出 铝、锡、硅、铟、镓、镁等金属、包含这些元素的合金或者包含锡、硅等的金属氧化物。进而，还 举出这些金属、合金、金属氧化物与黑铅、非晶质碳等碳材料的复合材料。
[0032] <集电体>
[0033] 集电体由铝系金属（在以下，还称为铝）、铜系金属（在以下，还称为铜）等形成， 能够通过公知的方法制造。关于集电体的形成电极混合物层的面，表面被均质地粗化，至少 一方的三维中心面平均粗糙度SRa(A)为A彡0. 10ym，进而，在将实际表面积与几何面积的 比（实际表面积V(几何面积）设为B时，比（B/A)为6 < (B/A)彡15。
[0034] 图2是用于说明A、B的图，示意地示出了集电体的剖面形状。几何面积是指集 电体20的投影面积，是将表面设为了理想的平面的情况下的面积。实际表面积是指以表 面积不变的方式对集电体20的粗糙面进行了二维化时的面积。三维中心面平均粗糙度 SRa(A)是与凹凸表面的凹凸深度对应的指标。一般情况下，如果增大三维中心面平均粗糙 度SRa(A)，则粗糙面的程度上升而实际表面积也变大。密合性（剥离强度）依赖于电极混 合物层30所包含的粘结剂与集电体表面的接触面积的大小，通过进行粗面化而增大实际 表面积，从而能够提高密合性。从后述实施例也可知，为了得到充分的剥离强度，优选设定 为A彡 0? 10ym。
[0035] 但是，如果如以往那样仅将三维中心面平均粗糙度SRa(A)作为指标而实现粗面 化，则有时不能得到充分的比率特性。在本实施方式中，除了三维中心面平均粗糙度SRa(A) 以外还使用（B/A)这样的指标，从而能够提高密合性（剥离强度）以及提高比率特性。另 外，三维中心面平均粗糙度SRa是通过下式（1)计算的量。在式（1)中，f(x，y)表示剖面 曲面，L是X方