电池用集电体及电池的制作方法

文档序号:18236566发布日期:2019-07-24 08:44阅读:234来源:国知局
电池用集电体及电池的制作方法
本发明涉及一种积层金属箔,并且涉及一种适于锂离子二次电池等的电池用集电体及具备此集电体的电池。
背景技术
:领先世界自干电池于日本诞生以来,可携带且容易带着走的电池在以电机领域为代表的各种产业中逐渐扮演着重要的角色。尤其是近年来电子机器的小型化惊人,行动电话或携带资讯末端机等携带型电子机器广为普及。在此种携带型电子机器中,装载有可充电而能够反复使用的二次电池作为其电源。二次电池不仅装载于上述携带型电子机器,亦因汽油枯竭问题或环境问题等而慢慢地逐渐装载于混合动力车(ハイブリッド自动车)或电动车等车辆。又,上述装载于携带型电子机器或者汽车的二次电池,锂离子二次电池(以下,亦称为“LiB”)作为高输出且长寿命的高性能电池而受到瞩目。又,在携带机器用途上,虽然上述LiB为主角,但是作为车载用途或固定型电池,从安全性与长期可靠度的观点,镍氢二次电池亦相继被采用且进行改进研究。尤其在汽车领域中对电动车的需求急速升高,迈向真正的普及而正在加速车载的锂离子二次电池的高容量化、因应急速充放电的开发。又,因应混合动力车等,镍氢二次电池的高性能化亦是盛况空前。此处,虽然集电体的薄型化有利于以锂离子二次电池及镍氢电池为代表的电池的高容量化,但若将集电体薄型化,则亦有下述问题:强度会下降,产生集电体的变形或破损的忧虑。对此,例如在专利文献1提出下述技术:对由锂化合物的形成能力低的金属材料构成的电解箔至少一面,实施电镀(使用含有镍盐及铵盐的镀浴),由此于电解箔表面形成硬质镀镍层。又,例如在专利文献2,则揭示下述技术:对被使用作为负极集电体的铜箔实施铜的残留应力少的镀镍,由此提供一种抑制铜的硫化物的生成,且导电性优异的负极集电体。先前技术文献专利文献专利文献1:日本特开2005-197205号公报专利文献2:日本特开2016-9526号公报。技术实现要素:发明所欲解决的问题然而,上述专利文献所记载的技术,虽然可提升在作为集电体上某种程度的强度,但是可谓至少在下述方面仍然有改善的空间。亦即,由于近年来对电池性能的要求更加提高,且若亦对集电体本身进行薄型化,则可相应地增加活性物质量,因此,期望具有足以抑制“伴随此集电体薄型化的制造时的破损或破碎等”的强度。并且例如对于负极的集电体,冀望具备能够因应可代替碳的硅等新活性物质的特性的高强度。然而,在上述专利文献1或专利文献2,仅揭示使用镍被膜进行复层化的技术思想,并未揭示如上述般用以通过高水平实现强度的具体的层间中的构造。本发明是有鉴于解决此种问题而完成的,目的在于提供一种电池用集电体及具备该电池用集电体的电池,该电池用集电体具备有足以抑制“伴随薄型化所担心的制造时的破损或破碎”的足够强度。用以解决问题的手段为了解决上述问题,本发明的一实施方案的电池用集电体,其特征在于:(1)至少具备:第1金属层:至少含有选自Cu、Fe及Ni的金属,与第2金属层:积层于前述第1金属层上,至少含有与前述第1金属层不同的选自前述Cu、Fe及Ni的金属;前述第1金属层及前述第2金属层的积层界面的粗糙度Ra≥0.12。另,在上述(1)所记载的电池用集电体中,(2)更优选为前述积层界面的粗糙度Ry≥0.1。又,在上述(1)或(2)所记载的电池用集电体中,(3)更优选为前述积层界面的粗糙度Rz≥0.4。又,在上述(1)~(3)中任一项所记载的电池用集电体中,(4)优选为前述第1金属层为Ni,前述第2金属层为Cu。此时,在上述(4)所记载的电池用集电体中,(5)优选为前述第1金属层被前述第2金属层夹持而成,且前述电池用集电体的厚度为4~10μm。又,上述(1)~(3)中任一项所记载的电池用集电体中,(6)优选为前述第1金属层为Fe,前述第2金属层为Ni。此时,在上述(6)所记载的电池用集电体中,(7)优选为前述第1金属层被前述第2金属层夹持而成,且前述电池用集电体的厚度为4~20μm。又,在上述(1)~(7)中任一项所记载的电池用集电体中,(8)优选为当使在前述积层界面的“实测表面积”相对于“测量视野的表面积”的比为S,使在前述积层界面的界面粗糙度指数为Ra/S的情形时,前述界面粗糙度指数(Ra/S)≥0.06。又,为了解决上述问题,本发明的一实施方案的电池其特征在于:具备上述(1)~(8)中任一项所记载的电池用集电体。发明的效果若根据本发明,则通过使上述第1金属层与第2金属层的积层界面的粗糙度Ra≥0.12,而可实现高于理论值的高强度(拉伸强度)。附图说明图1为示意性地表示本实施方案的电池C与其构成物的图。图2为本实施方案的电池用负极集电体30A的剖面图。图3为说明本实施方案的电池用负极集电体制造方法的示意图。图4为本实施方案的其他实施例的电池用负极集电体30B的剖面图。图5为比较特定实施例及比较例的拉伸强度的图表。符号说明C电池1正极2分隔件3负极31第1金属层32第2金属层33第3金属层34第4金属层35第5金属层。具体实施方式《第1实施方案》以下,说明用以实施本发明的实施方案。图1为示意性地表示本实施方案的电池C与其构成物的图。如该图所示,本实施形态的电池C为采用所谓电池结构(セル构造)的锂离子二次电池,至少含有正极1、分隔件2、负极3及未图示的电解液而构成。另,作为电池C,以下虽然以锂离子二次电池为例来说明,但是作为本发明的电池,并不限于锂离子二次电池,例如亦可应用于镍氢或铅蓄电池等其他的二次电池,或锰电池等一次电池。正极1为锂离子的供给源,一般而言是由集电体与涂布于此集电体上的活性物质构成。其中作为正极的合适的集电体,在具有导电性的金属之中,可例示在高电位环境下电化学稳定的铝箔。又,作为正极的合适的活性物质,可应用各种现有的活性物质,例如LiMO2等层状氧化物系,或LiM2O4等尖晶石系、Li2MO3-LiMO2等固溶体系等。分隔件2是在不会阻碍电解液中的锂离子的往来下将正极1与负极3分离。作为此分隔件2,可应用各种现有的材料,例如可例示聚丙烯或聚乙烯等聚烯烃不织布。电解液(电解质)负责正极1与负极3之间的离子移动。作为此种电解液,并无特别限制,例如可使用将LiPF6溶解于混合有碳酸伸乙酯与二烷基碳酸酯的溶剂而成的电解液等现有的各种电解液。负极3与正极1同样地是由集电体与活性物质构成。其中,作为负极的合适的集电体,例如可应用铜箔。又,作为负极的活性物质,固体碳材料为合适,更具体而言,例如可使用如硬碳(ハードカーボン)或软碳(ソフトカーボン)的非晶质碳、如钻石或石墨等三维结晶碳、纳米管或富勒烯等纳米碳(ナノカーボン)材料等。<集电体的构造>接着,使用图2进一步详述负极3中的集电体的详细构造。另,以下虽然以负极集电体作为集电体的实例来说明,但是本发明并不限于负极,亦可适用于正极的集电体。又,在此图2,为了强调后述的积层界面的粗糙度而加以夸大的图,但实际在目视上,并无像图2般的粗糙(图4亦同)。如上述,电池C的负极3是含有集电体而构成,在本实施方案,如以下所示,为积层有多层金属层的形态。亦即,如该图所示,作为电池用负极集电体的集电体30A是含有第1金属层31、第2金属层32及第3金属层33而构成。作为此集电体30A的整体的厚度为4~20μm,更优选为4~10μm。若为超过20μm的厚度,则从原本以利用薄型化达成高容量化为目标的背景而言,并不符设计思想,并且相对于现有的压延箔,成本的优点减少。另一方面,若为较4μm薄的厚度,则不仅难以具有足以应对伴随充放电的影响的强度,而且制造时的处理性显著变差。又,其原因在于若为较4μm薄的厚度,则例如如挠性印刷基板用途等的附载体Cu箔,由于需要载体或支持体,故成本会变高。另,如后述,例如当金属层为Cu与Ni的积层,或Cu与Fe的积层的情形时,上限的厚度优选为10μm。又,当金属层为Ni与Fe的积层的情形时,上限的厚度优选为20μm。第1金属层31是至少含有选自Cu、Fe及Ni的金属而构成。另,本实施方案中的金属层并不限于上述的金属单质(例如Ni单质、Cu单质或者Fe单质)的形态,亦可为含有此等金属的合金(例如Ni合金、Cu合金或者Fe合金)的形态。作为此第1金属层31的厚度,在不超过上述集电体30A整体的厚度的限度下,例如为1~10μm。另,如后述,当第1金属层31是以镀覆形成的情形时,作为第1金属镀覆层的上述Cu,可为使用已知的硫酸铜镀浴且不添加各种光泽剂的镀Cu层(为了方便,亦称为“无光泽镀Cu层”),并且亦可为添加上述光泽剂(亦包含半光泽用的光泽剂)等添加剂的光泽镀Cu层。另,上述的光泽或无光泽是依据目视外观上的评价,难以用严格的数值加以区分,并且亦会因后述的浴温等其他的参数而变化。因此,在本实施方案所使用的“光泽”、“无光泽”仅是着眼于添加剂(光泽剂)的参数的情形时的定义。另,如后述,在制造集电体30A时,由于从第1金属层31依序积层为第2金属层32、第3金属层33‥,因此,此第1金属层31位于最下层。然而,上述的积层顺序为一例示,并不限于以升序方式逐步进行积层的形态,亦可为以降序方式逐步进行积层的形态。又,第1金属层31不一定要位于最外层。例如,如上述般在以升序方式逐步进行积层的形态中,亦可在第1金属层31的下侧另外设置不同的金属层(例如第2金属层32或由其他金属构成的层等)。又,即使为以降序方式积层的形态,亦可在第1金属层31的上侧另外设置上述不同的金属层。以下,将以各金属层以升序方式逐步被积层的形态为例,继续说明。第2金属层32被积层于第1金属层31上,为与此第1金属层31不同的金属,至少含有选自Cu、Fe及Ni的金属而构成。另,作为此第2金属层32的厚度,在不超过上述集电体30A整体的厚度的限度下,例如为1~10μm。又,当与第1金属层31同样地第2金属层32是以镀覆方式形成的情形时,作为第2金属镀覆层的上述Cu,可应用光泽镀Cu层或无光泽镀Cu层。另,在本实施方案中,第1金属层31及第2金属层32之中的一者亦可含有Ni。因此,例如当第1金属层31为Cu的情形时,第2金属层32为Ni。又,当第1金属层31为Ni的情形时,第2金属层32例如为Cu。此时,Ni厚度相对于负极集电体厚度的比例亦可为50%以下。另,本发明由于可适用于各种电池,故例如当第1金属层31为Cu的情形时,第2金属层32亦可为Fe。换言之,关于本实施方案中的第1金属层31与第2金属层32,可例示下述表1所示的组合。另,在此情形时,可在第1金属层31的下侧进一步设置不同的金属层,或亦可也在第2金属层32的上侧进一步设置不同的金属层,如上文所述(以下亦同)。又,此等金属亦包含合金,如上文所述。[表1]方案1方案2方案3方案4方案5方案6第1金属层31CuFeNiNiCuFe第2金属层32NiNiCuFeFeCu第3金属层33形成于第2金属层32上。作为此第3金属层33的厚度,在不超过上述集电体30A整体的厚度的限度下,例如1~8μm。另,第3金属层33并非为必须,亦可为第1金属层31与第2金属层32的2层构造。在本实施方案中,第3金属层33是以与上述第1金属层31相同种类的材料形成。换言之,在本实施方案中,亦可称第2金属层32被第1金属层31(=第3金属层33)夹持。因此,关于本实施方案中的第1金属层31、第2金属层32及第3金属层33,可例示下述表2所示的组合。另,此等金属亦包含合金,如上文所述。[表2]方案7方案8方案9方案10方案11方案12第1金属层31CuFeNiNiCuFe第2金属层32NiNiCuFeFeCu第3金属层33CuFeNiNiCuFe另,在本实施方案,第1金属层31与第3金属层33虽然为相同种类的金属层或金属镀覆层,但是并不限于此形态,第1金属层31与第3金属层33亦可由彼此不同的种类的金属构成。在此情形时中,例如可例示下述表3所示的组合。另,此等金属亦包含合金,如上文所述。[表3]方案13方案14方案15第1金属层31NiCuFe第2金属层32FeNiCu第3金属层33CuFeNi<积层界面的粗糙度>如上述,本实施方案的集电体30A为积层有多层金属层的形态,但“积层多层金属层”本身亦已揭示于上述专利文献。针对此点,本发明人等在研究由异类金属的镀覆层构成的积层箔来作为电池用集电体时,发现即使金属的组合、总厚度、厚度构成比相同,亦会因其积层构造而使得最后的金属积层箔的拉伸强度差异甚大。作为一实例,关于后述实施例、比较例的Cu层与Ni层的积层材的特征的实例,将拉伸强度的图表表示于图5。作为第1实例,首先,参照比较例4与实施例5的图表。如由此图表可理解,两者皆为Cu层的厚度为14μm,Ni层的厚度为6μm,作为积层材的总厚度为20μm。然而,在Cu层上镀覆有Ni层的情形时(比较例4)与相反地在Ni层上镀覆有Cu层的情形时(实施例5),关于其拉伸强度,后者高3成多。接着,作为第2实例,参照比较例2与实施例20的图表。如由此图表可理解,两者的作为积层材的总厚度皆为20μm,其中Ni层的厚度为10μm。然而,比较例2为在10μm的Cu层上镀覆有10μm厚度的Ni层的2层构成,相对于此,实施例20则是在厚度5μm的Cu层上镀覆有厚度10μm的Ni层而且还在该Ni层上镀覆有厚度5μm的Cu层的3层构成。以此方式可明白虽然比较例2与实施例20任一者的Cu层的合计厚度皆为相同的10μm,但是拉伸强度却相差2成以上。并且作为第3实例,参照比较例2与实施例36的图表。如由此图表可理解,实施例36为在Cu层上交互设置有Ni层与Cu层的5层构成,拉伸强度较Cu层高的Ni层的合计厚度比率为40%。然而在实施例36,尽管Ni层的合计厚度比率较比较例2的50%稍低,但是拉伸强度较2层构成的比较例2高2成以上。对于此种积层金属箔的拉伸强度的不同,本发明人等着眼于所积层的金属层间的构造亦即积层界面的粗糙度的结果,归纳出要以高水平实现高强度的积层金属箔的话,在金属层间为最合适的粗糙度是重要的。另,本实施方案的粗糙度,是使用通过依据JISB0601-1994规格的测量方法所测得的值。更具体而言,在本实施方案中,积层界面的粗糙度之中,首先,第1金属层31与第2金属层32的积层界面的粗糙度Ra(算术平均粗糙度)≥0.12是重要的。由此,可实现较以复合材料的混合法则(复合则)所算出的理论强度更高的强度(拉伸强度)。另,关于此作用效果的物理机制虽然尚未完全弄清楚,但推测是在积层界面的晶粒程度的凹凸影响了材料变形时的移位。作为控制Ra及后述的Ry(最大高度)或Rz(十点平均粗糙度)等粗糙度的方法,认为例如调整(a)镀覆厚度(通电量)、(b)镀浴的浴温、(c)镀浴的电流密度、(d)浴组成(添加剂:有无光泽剂)及(e)在镀浴中的Cu或Ni、Fe各离子浓度的任一参数。其中,以下虽然揭示控制(a)及(d)将Ra等粗糙度调整为目标值的实例,但本发明并不限于此方案,亦可使用其他参数将上述粗糙度调整为目标值。又,在3层以上的多层构成的情形时,第1金属层31与第2金属层32之间的界面的粗糙度Ra不一定要≥0.12,只要第2金属层32与第3金属层33的界面等任一层间的界面的粗糙度Ra≥0.12即可。另,此点对于其他的Ry、Rz、界面粗糙度指数亦同。又,在本实施方案中,积层界面的粗糙度之中,更宜为第1金属层31与第2金属层32的积层界面的粗糙度Ry≥0.1。又,在本实施方案中,积层界面的粗糙度之中,更宜为第1金属层31与第2金属层32的积层界面的粗糙度Rz≥0.4。[关于界面粗糙度指数]本实施方案的积层界面的粗糙度并不限于上述Ra、Ry及Rz,亦可使用以下所说明的界面粗糙度指数。亦即,将“实测表面积”相对于测量上述粗糙度的测量装置的“测量视野”之比设为S,将上述Ra除以此S所得的值定义为“界面粗糙度指数(Ra/S)”。在此情形时,本实施方案的界面粗糙度指数(Ra/S)宜具有下述式(1)所表示的关系。界面粗糙度指数(Ra/S)≥0.06···(1)由此,除了上述效果外,例如还可抑制量测仪器的个别差异等所导致的误差,算出正确的积层界面的粗糙度。又,上述积层界面的粗糙度亦可具有下述所示的关系。Ra/Ry≥0.06Ra/Rz≥0.07<集电体的拉伸强度>如上述,本实施方案的集电体30A显示出较理论强度高1.1~1.4倍左右的拉伸强度。此处,本实施方案的理论拉伸强度是以下述方式算出:测量在单质的状态下以分别不同的厚度所量测到的拉伸强度值,使用此等的值依据材料的混合法则算出。具体而言,例如在由Cu层(厚度10μm)与Ni层(厚度10μm)构成的总厚度为20μm的积层箔的情形时,测量单质的Cu箔(厚度20μm)的拉伸强度(A)与单质的Ni箔(厚度20μm)的拉伸强度(B),对所得的值乘以积层箔的各层的厚度比率然后加总,亦即A×(10/20)+B×(10/20),以所得到的值作为积层箔的理论强度。另,对于后述的实施例、比较例中,积层箔的总厚度为12μm、15μm的情形时,所对应的各金属单质的拉伸强度是以厚度10μm的情形时的拉伸强度代替,来计算理论强度。而对于积层箔的总厚度为4~10μm、20μm的情形时,则是使用与积层箔总厚度对应的单质金属的拉伸强度值,来计算理论强度。将对于无光泽镀Ni、光泽镀Ni、无光泽镀Cu、光泽镀Cu及镀Fe分别以单层通过拉伸测试器(ORIENTEC制万能材料测试机テンシロンRTC-1350A)所测得的实测拉伸强度值表示于表4。另,本实施方案中的集电体的拉伸强度,是使用依照JISK6251(2010年)的拉伸测试方法所测得的值。又,集电体的拉伸强度为在25℃测量时的值。[表4]“Ni”:无光泽Ni“Cu”:无光泽Cu<集电体的制造方法>接着,说明本实施方案的负极集电体(集电体30A)的制造方法。本实施方案的负极集电体的制造方法并无特别限制,例如宜使用镀覆(电解箔)来形成。更具体而言,例如可通过辊对辊方式来进行,该辊对辊方式是以图3所示之类的步骤,在将卷成线圈状的基材拉出后进行运送的过程中,依序实施表面处理。此时,基材例如可应用Ti或SUS等金属。其中,光泽镀Cu的条件如下所示。[光泽镀Cu条件]·浴组成:在以硫酸铜作为主成分的现有的硫酸铜浴(下文记载一实施例)添加现有的光泽剂(添加剂)硫酸铜:150~250g/L硫酸:30~60g/L盐酸(以35%的形态):0.1~0.5ml/L·温度:25~50℃·pH:1以下·搅拌:空气搅拌或者喷流搅拌·电流密度:1~30A/dm2另,本发明中的添加剂主要是为了控制上述积层界面的粗糙度而使用。因此,无论光泽剂的种类为何,可使用现有的各种添加剂,由此可将积层界面的粗糙度调整为目标值。又,无光泽镀Cu的条件如下所示。[无光泽镀Cu条件]·浴组成:以硫酸铜作为主成分的现有的硫酸铜浴(下文记载一实施例)硫酸铜:150~250g/L硫酸:30~60g/L盐酸(以35%的形态):0.1~0.5ml/L·温度:25~70℃·pH:1以下·搅拌:空气搅拌或者喷流搅拌·电流密度:1~30A/dm2又,无光泽镀Ni的条件如下所示。[无光泽镀Ni条件]·浴组成:现有的胺磺酸镍镀浴(下文记载一实施例)胺磺酸镍:150~300g/L氯化镍:1~10g/L硼酸:5~40g/L另,关于浴组成,除了上述的胺磺酸镍镀浴外,亦可使用现有的瓦特浴(ワット浴)。又,只要可得到目标的积层界面的粗糙度,亦可进一步将现有的光泽剂(用以得到光泽所需要的有机物)等添加剂添加于镀浴,形成为光泽镀Ni或半光泽镀Ni。又,镀Fe的条件如下所示。[镀Fe条件]·浴组成:现有的氯化物系铁镀浴(下文记载一实施例)氯化亚铁:800~1000g/L盐酸(以35%的形态):5~30g/L·温度:70~95℃·pH:1以下·搅拌:空气搅拌或者喷流搅拌·电流密度:1~20A/dm2另,在本实施方案中,虽然说明的是通过辊对辊方式对基材依序实施镀Cu、镀Fe或镀Ni的实施例,但是本发明并不限于此方案。亦即,本实施方案的负极集电体(集电体30A)的全部金属层亦可不由镀覆层形成,例如一部分的层亦可以压延箔等镀覆以外的方法形成。《第2实施方案》接着使用图4说明本实施方案的第2实施方案。在上述第1实施方案中,集电体30A为2层构造或3层构造,但在本实施方案中,其特征则在于4层以上的构造。更具体而言,本实施方案的集电体30B为5层构造,从下层起依序积层有第1金属层31、第2金属层32、第3金属层33、第4金属层34及第5金属层35。此时,第1金属层31、第3金属层33及第5金属层35为相同种类的金属,第2金属层32及第4金属层34亦可为相同种类的金属。因此,换言之,第3金属层33及第5金属层35实质上为第1金属层31,并且第4金属层34实质上为第2金属层32。以此方式,在本实施方案中,亦可以选自Cu、Ni及Fe的组合交互积层有至少4层以上的不同的金属层。如此,关于本实施方案中的第1金属层31~第5金属层35,可例示下述表5所示的组合。另,此等金属亦包含合金,如上文所述。又,本实施方案的集电体30B虽然形成为5层构造,但并不限定于此,亦可为4层或6层以上的构造。并且在本实施方案,上述各层亦可全部皆以镀覆层形成。[表5]方案16方案17方案18方案19方案20方案21第1金属层31NiCuNiFeCuFe第2金属层32CuNiFeNiFeCu第3金属层33NiCuNiFeCuFe第4金属层34CuNiFeNiFeCu第5金属层35NiCuNiFeCuFe《实施例》以下举实施例更具体地说明本发明。<实施例1>选择无光泽Cu作为第1金属层31,选择Ni作为第2金属层32。更具体而言,首先,使用现有的Ti基材作为其上面形成有集电体的基材,对此Ti基材施以酸洗及水洗等现有的前处理。接着,该经过前处理的Ti基材浸泡于以下所示的无光泽镀Cu浴,将作为电解箔的厚度2μm的第1金属层31(无光泽镀Cu层)形成于Ti基材上。[无光泽镀Cu条件]·浴组成:以硫酸铜200g/L作为主成分的硫酸铜镀浴硫酸铜:200g/L硫酸:45g/L盐酸:0.3ml/L·温度:50℃·pH:1以下·搅拌:空气搅拌·电流密度:20A/dm2第1金属层31形成于Ti基材上后,进行水洗,然后使用以下所示的非接触式表面粗糙度测量装置测量第1金属层31的表面粗糙度(Ra、Ry、Rz)。如上述,实施例1中的粗糙度是通过依据JISB0601-1994规格的测量方法来加以测量。又,另外,对于所设定的下述测量视野的实测值亦作为表面积记录起来。·测量装置:奥林巴斯制雷射显微镜LEXTOLS3500·测量视野:100μm×100μm接着,通过将形成有第1金属层31的Ti基材浸泡于以下所示的镀Ni浴,由此在第1金属层31上形成厚度2μm的第2金属层32(镀Ni层)。[镀Ni条件]·浴组成:胺磺酸镍浴胺磺酸镍:300g/L氯化镍:10g/L硼酸:20g/L·温度:50℃·pH:4·搅拌:空气搅拌·电流密度:20A/dm2另,在本实施例中,虽然没有特别添加添加剂于镀浴,但只要可得到所需的上述粗糙度,亦可将现有的光泽剂(用以得到光泽所需的有机物)等添加剂添加于镀浴,形成光泽镀Ni(以下的实施例2~5、9~27、31~37及比较例1~6亦同)。接着,将电沉积的第1金属层31及第2金属层32充分干燥后,从Ti基材将此等剥离而得到积层金属箔(在本实施例中,为电池用集电体)。然后,以所得到的集电体,与上述同样地使用拉伸测试机(ORIENTEC制万能材料测试机テンシロンRTC-1350A)进行拉伸测试,测量机械强度(拉伸强度)。如上述,实施例1的拉伸强度依据JISK6251(2010年)的拉伸测试方法来测量。<实施例2>除了使第1金属层31(无光泽镀Cu层)的厚度为5μm,使第2金属层32(镀Ni层)的厚度为5μm以外,其余皆与实施例1同样地进行。<实施例3>除了使第1金属层31(无光泽镀Cu层)的厚度为10μm,使第2金属层32(镀Ni层)的厚度为10μm以外,其余皆与实施例1同样地进行。<实施例4>选择光泽镀Cu层作为第1金属层31,选择镀Ni层作为第2金属层32。更具体而言,首先,使用现有的Ti基材作为集电体形成于其上面的基材,对此Ti基材实施酸洗及水洗等现有的前处理。接着将经前处理的Ti基材浸泡于以下所示的光泽镀Cu浴,将作为电解箔的厚度2μm的第1金属层31(光泽镀Cu层)形成于Ti基材上。[光泽镀Cu条件]·浴组成:于以硫酸铜200g/L作为主成分的硫酸铜镀浴添加光泽剂(添加剂)硫酸铜:200g/L硫酸:45g/L盐酸:0.3g/L光泽剂:适量(0.3ml~10ml/L左右)的现有的装饰用硫酸铜镀覆用光泽剂·温度:30℃·pH:1以下·搅拌:空气搅拌·电流密度:5A/dm2另,上述光泽剂为一例示,以金属层间的界面的粗糙度作为目标值,故亦可适当使用其他现有的光泽剂如上文所述。第1金属层31形成于Ti基材上后,进行水洗,然后与实施例1同样地测量第1金属层31的表面粗糙度(Ra、Ry、Rz)等。接着,通过将形成有第1金属层31的Ti基材浸泡于与实施例1同样的镀Ni浴,在第1金属层31上形成厚度2μm的第2金属层32(镀Ni层)。接着,将电沉积的第1金属层31及第2金属层32充分干燥后,从Ti基材将此等剥离而得到积层金属箔(在本实施例中,为电池用集电体)。然后,以所得到的积层金属箔,与上述同样地进行拉伸测试,测量机械强度(拉伸强度)。<实施例5>除了使第1金属层31为镀Ni层,使第2金属层32为光泽镀Cu层,使第1金属层31(镀Ni层)的厚度为6μm,使第2金属层32(光泽镀Cu层)的厚度为14μm以外,其余皆与实施例4同样地进行。<实施例6>使第1金属层31为无光泽镀Cu层,使第2金属层32为镀Fe层。首先将Ti基材浸泡于与实施例1同样的无光泽镀Cu浴,使厚度5μm的第1金属层31形成于Ti基材上。第1金属层31形成于Ti基材上后,进行水洗,然后与实施例1同样地测量第1金属层31的表面粗糙度(Ra、Ry、Rz)等。接着,在进行水洗等后,通过将形成有第1金属层31的Ti基材浸泡于以下所示的镀Fe浴,而在第1金属层31上形成厚度5μm的第2金属层32(镀Fe层)。[镀Fe条件]·浴组成:现有的氯化物系铁镀浴氯化亚铁:1000g/L盐酸:10ml/L·温度:85℃以上·pH:1以下·搅拌:喷流搅拌或空气搅拌·电流密度:15A/dm2接着,将所形成的第1金属层31及第2金属层32充分干燥后,从Ti基材将此等剥离而得到积层金属箔(在本实施例中,为电池用集电体)。然后,以所得到的积层金属箔,与上述同样地进行拉伸测试,测量机械强度(拉伸强度)。<实施例7>除了使第1金属层31(无光泽镀Cu层)的厚度为10μm,使第2金属层32(镀Fe层)的厚度为10μm以外,其余皆与实施例6同样地进行。<实施例8>除了使第1金属层31(无光泽镀Cu层)的厚度为5μm,使第2金属层32(镀Fe层)的厚度为10μm以外,其余皆与实施例6同样地进行。<实施例9>使第1金属层31为镀Ni层,使第2金属层32为镀Fe层。首先与实施例5同样地将Ti基材浸泡于镀Ni浴,形成厚度3μm的第1金属层31。接着,与其他实施例同样地测量第1金属层31的表面粗糙度后,与实施例6同样地将第2金属层32(镀Fe层)以厚度3μm形成于第1金属层31上。接着,将所形成的第1金属层31及第2金属层32充分干燥后,从Ti基材将此等剥离而得到积层金属箔(于本实施例中,为电池用集电体)。然后,以所得到的积层金属箔,与上述同样地进行拉伸测试,测量机械强度(拉伸强度)。<实施例10>除了使第1金属层31(镀Ni层)的厚度为5μm,使第2金属层32(镀Fe层)的厚度为5μm以外,其余皆与实施例9同样地进行。<实施例11>除了使第1金属层31(镀Ni层)的厚度为10μm,使第2金属层32(镀Fe层)的厚度为10μm以外,其余皆与实施例9同样地进行。<实施例12>以与实施例9的层构造相反的层构造进行。亦即,除了使第1金属层31为镀Fe层,使第2金属层32为镀Ni层以外,其余皆与实施例9同样地进行。<实施例13>除了使第1金属层31(镀Fe层)的厚度为5μm,使第2金属层32(镀Ni层)的厚度为5μm以外,其余皆与实施例12同样地进行。<实施例14>除了使第1金属层31(镀Fe层)的厚度为10μm,使第2金属层32(镀Ni层)的厚度为10μm以外,其余皆与实施例12同样地进行。<实施例15>选择无光泽镀Cu层作为第1金属层31,选择镀Ni层作为第2金属层32,选择无光泽镀Cu层作为第3金属层33。首先,与实施例2同样地将厚度5μm的第1金属层31(无光泽镀Cu层)形成于Ti基材上,进行表面粗糙度的量测等后,与实施例3同样地在第1金属层31上形成厚度10μm的第2金属层32(镀Ni层)。接着,测量此第2金属层32的表面粗糙度后,再次与实施例2同样地将厚度5μm的第3金属层33(无光泽镀Cu层)形成于第2金属层32上。然后将所形成的第1金属层31~第3金属层33充分干燥后,从Ti基材将此等剥离而得到积层金属箔(在本实施例中,为电池用集电体),与上述同样地进行拉伸测试,测量机械强度(拉伸强度)。<实施例16>除了使第1金属层31(无光泽镀Cu层)的厚度为2.5μm,使第2金属层32(镀Ni层)的厚度为5μm,使第3金属层33(无光泽镀Cu层)的厚度为2.5μm以外,其余皆与实施例15同样地进行。<实施例17>除了使第1金属层31(无光泽镀Cu层)的厚度为1μm,使第2金属层32(镀Ni层)的厚度为2μm,使第3金属层33(无光泽镀Cu层)的厚度为1μm以外,其余皆与实施例15同样地进行。<实施例18>除了使第1金属层31(无光泽镀Cu层)的厚度为8μm,使第2金属层32(镀Ni层)的厚度为4μm,使第3金属层33(无光泽镀Cu层)的厚度为8μm以外,其余皆与实施例15同样地进行。<实施例19>除了使第1金属层31(无光泽镀Cu层)的厚度为4μm,使第2金属层32(镀Ni层)的厚度为2μm,使第3金属层33(无光泽镀Cu层)的厚度为4μm以外,其余皆与实施例15同样地进行。<实施例20>选择光泽镀Cu层作为第1金属层31,选择镀Ni层作为第2金属层32,选择光泽镀Cu层作为第3金属层33。首先,与实施例4同样地将厚度5μm的第1金属层31(光泽镀Cu层)形成于Ti基材上,进行表面粗糙度的量测等后,与实施例3同样地在第1金属层31上形成厚度10μm的第2金属层32(镀Ni层)。接着,测量此第2金属层32的表面粗糙度后,再次与实施例4同样地将厚度5μm的第3金属层33(光泽镀Cu层)形成于第2金属层32上。然后,将所形成的第1金属层31~第3金属层33充分干燥后,从Ti基材将此等剥离而得到积层金属箔(在本实施例中,为电池用集电体),与上述同样地进行拉伸测试,测量机械强度(拉伸强度)。<实施例21>除了使第1金属层31(光泽镀Cu层)的厚度为2.5μm,使第2金属层32(镀Ni层)的厚度为5μm,使第3金属层33(光泽镀Cu层)的厚度为2.5μm以外,其余皆与实施例20同样地进行。<实施例22>除了使第1金属层31(光泽镀Cu层)的厚度为1μm,使第2金属层32(镀Ni层)的厚度为2μm,使第3金属层33(光泽镀Cu层)的厚度为1μm以外,其余皆与实施例20同样地进行。<实施例23>除了使第1金属层31(光泽镀Cu层)的厚度为8μm,使第2金属层32(镀Ni层)的厚度为4μm,使第3金属层33(光泽镀Cu层)的厚度为8μm以外,其余皆与实施例20同样地进行。<实施例24>除了使第1金属层31(光泽镀Cu层)的厚度为4μm,使第2金属层32(镀Ni层)的厚度为2μm,使第3金属层33(光泽镀Cu层)的厚度为4μm以外,其余皆与实施例20同样地进行。<实施例25>除了使第1金属层31(光泽镀Cu层)的厚度为2μm,使第2金属层32(镀Ni层)的厚度为1μm,使第3金属层33(光泽镀Cu层)的厚度为2μm以外,其余皆与实施例20同样地进行。<实施例26>以与实施例25的层构造相反的层构造进行。亦即,选择镀Ni层作为第1金属层31,选择光泽镀Cu层作为第2金属层32,选择镀Ni层作为第3金属层33。首先,与实施例4同样地将厚度5μm的第1金属层31(镀Ni层)形成于Ti基材上,进行表面粗糙度的量测等后,与实施例4同样地在第1金属层31上形成厚度10μm的第2金属层32(光泽镀Cu层)。接着,测量此第2金属层32的表面粗糙度后,再次与实施例4同样地将厚度5μm的第3金属层33(镀Ni层)形成于第2金属层32上。然后,将所形成的第1金属层31~第3金属层33充分干燥后,从Ti基材将此等剥离而得到积层金属箔(在本实施例中,为电池用集电体),与上述同样地进行拉伸测试,测量机械强度(拉伸强度)。另,此时,第2金属层32与第3金属层33之间的积层界面的粗糙度Rz为0.401。因此,本发明的Rz的最小值是将小数点第三位四舍五入而为0.4,由此导出Rz≥0.4。<实施例27>除了使第1金属层31(镀Ni层)的厚度为1μm,使第2金属层32(光泽镀Cu层)的厚度为8μm,使第3金属层33(镀Ni层)的厚度为1μm以外,其余皆与实施例26同样地进行。<实施例28>选择无光泽镀Cu层作为第1金属层31,选择镀Fe层作为第2金属层32,选择无光泽镀Cu层作为第3金属层33。首先,与实施例6同样地将厚度5μm的第1金属层31(无光泽镀Cu层)形成于Ti基材上,进行表面粗糙度的量测等后,与实施例7同样地在第1金属层31上形成厚度10μm的第2金属层32(镀Fe层)。接着,测量此第2金属层32的表面粗糙度后,再次与实施例6同样地将厚度5μm的第3金属层33(无光泽镀Cu层)形成于第2金属层32上。然后,将所形成的第1金属层31~第3金属层33充分干燥后,从Ti基材将此等剥离而得到积层金属箔(在本实施例中,为电池用集电体),与上述同样地进行拉伸测试,测量机械强度(拉伸强度)。<实施例29>除了使第1金属层31(无光泽镀Cu层)的厚度为2.5μm,使第2金属层32(镀Fe层)的厚度为5μm,使第3金属层33(无光泽镀Cu层)的厚度为2.5μm以外,其余皆与实施例28同样地进行。<实施例30>除了使第1金属层31(无光泽镀Cu层)的厚度为1.5μm,使第2金属层32(镀Fe层)的厚度为7μm,使第3金属层33(无光泽镀Cu层)的厚度为1.5μm以外,其余皆与实施例28同样地进行。<实施例31>选择镀Ni层作为第1金属层31,选择镀Fe层作为第2金属层32,选择镀Ni层作为第3金属层33。首先,与实施例10同样地将厚度5μm的第1金属层31(镀Ni层)形成于Ti基材上,进行表面粗糙度的量测等后,与实施例11同样地在第1金属层31上形成厚度10μm的第2金属层32(镀Fe层)。接着,测量此第2金属层32的表面粗糙度后,再次与实施例10同样地将厚度5μm的第3金属层33(镀Ni层)形成于第2金属层32上。然后,将所形成的第1金属层31~第3金属层33充分干燥后,从Ti基材将此等剥离而得到积层金属箔(在本实施例中,为电池用集电体),与上述同样地进行拉伸测试,测量机械强度(拉伸强度)。<实施例32>除了使第1金属层31(镀Ni层)的厚度为2.5μm,使第2金属层32(镀Fe层)的厚度为5μm,使第3金属层33(镀Ni层)的厚度为2.5μm以外,其余皆与实施例31同样地进行。<实施例33>除了使第1金属层31(镀Ni层)的厚度为1.5μm,使第2金属层32(镀Fe层)的厚度为7μm,使第3金属层33(镀Ni层)的厚度为1.5μm以外,其余皆与实施例31同样地进行。<实施例34>选择无光泽镀Cu层作为第1金属层31,选择镀Ni层作为第2金属层32,选择无光泽镀Cu层作为第3金属层33,选择镀Ni层作为第4金属层34,选择无光泽镀Cu层作为第5金属层35。换言之,在本实施例,从第1金属层31至第5金属层35,为镀Cu层与镀Ni层交互积层的形态。首先,与实施例2同样地将厚度4μm的第1金属层31(无光泽镀Cu层)形成于Ti基材上,进行表面粗糙度的量测等后,与实施例3同样地在第1金属层31上形成厚度4μm的第2金属层32(镀Ni层)。接着,测量此第2金属层32的表面粗糙度后,再次与实施例2同样地将厚度4μm的第3金属层33(无光泽镀Cu层)形成于第2金属层32上。接着,测量此第3金属层33的表面粗糙度后,再次与实施例3同样地将厚度4μm的第4金属层34(镀Ni层)形成于第3金属层33上。并且接着测量此第4金属层34的表面粗糙度后,再次与实施例2同样地将厚度4μm的第5金属层35(无光泽镀Cu层)形成于第4金属层34上。然后将所形成的第1金属层31~第5金属层35充分干燥后,从Ti基材将此等剥离而得到积层金属箔(在本实施例中,为电池用集电体),与上述同样地进行拉伸测试,测量机械强度(拉伸强度)。<实施例35>除了使第1金属层31(无光泽镀Cu层)的厚度为2μm,使第2金属层32(镀Ni层)的厚度为2μm,使第3金属层33(无光泽镀Cu层)的厚度为2μm,使第4金属层34(镀Ni层)的厚度为2μm,使第5金属层35(无光泽镀Cu层)的厚度为2μm以外,其余皆与实施例34同样地进行。<实施例36>选择光泽镀Cu层作为第1金属层31,选择镀Ni层作为第2金属层32,选择光泽镀Cu层作为第3金属层33,选择镀Ni层作为第4金属层34,选择光泽镀Cu层作为第5金属层35。亦即,除了使第1金属层31为光泽镀Cu层,使第3金属层33为光泽镀Cu层,使第5金属层35为光泽镀Cu层以外,其余皆与实施例34同样地进行。另,此时,第3金属层33与第4金属层34之间的积层界面的粗糙度Ry为0.096。因此,本发明的Ry的最小值是将小数点第三位四舍五入而为0.1,由此导出Ry≥0.1。<实施例37>选择镀Ni层作为第1金属层31,选择镀Fe层作为第2金属层32,选择镀Ni层作为第3金属层33,选择镀Fe层作为第4金属层34,选择镀Ni层作为第5金属层35。换言之,在本实施例,从第1金属层31至第5金属层35,为镀Ni层与镀Fe层交互积层的形态。首先,与实施例31同样地将厚度4μm的第1金属层31(镀Ni层)形成于Ti基材上,进行表面粗糙度的量测等后,在第1金属层31上形成厚度4μm的第2金属层32(镀Fe层)。接着,测量此第2金属层32的表面粗糙度后,再次与实施例31同样地将厚度4μm的第3金属层33(镀Ni层)形成于第2金属层32上。接着,测量此第3金属层33的表面粗糙度后,将厚度4μm的第4金属层34(镀Fe层)形成于第3金属层33上。并且接着测量此第4金属层34的表面粗糙度后,将厚度4μm的第5金属层35(镀Ni层)形成于第4金属层34上。然后将所形成的第1金属层31~第5金属层35充分干燥后,从Ti基材将此等剥离而得到积层金属箔(在本实施例中,为电池用集电体),与上述同样地进行拉伸测试,测量机械强度(拉伸强度)。<比较例1>除了使第1金属层31(光泽镀Cu层)的厚度为5μm,使第2金属层32(镀Ni层)的厚度为5μm,并调整所添加的光泽剂量以外,其余皆与实施例4同样地进行。此时,与第2金属层32对向的侧的第1金属层31的表面粗糙度(换言之,为第1金属层31与第2金属层32的积层界面的粗糙度)Ra=0.098。<比较例2>除了使第1金属层31(光泽镀Cu层)的厚度为10μm,使第2金属层32(镀Ni层)的厚度为10μm,并调整所添加的光泽剂量以外,其余皆与比较例1同样地进行。此时,与第2金属层32对向的侧的第1金属层31的表面粗糙度(换言之,为第1金属层31与第2金属层32的积层界面的粗糙度)Ra=0.033。<比较例3>除了使第1金属层31(光泽镀Cu层)的厚度为6μm,使第2金属层32(镀Ni层)的厚度为4μm,并调整所添加的光泽剂量以外,其余皆与比较例1同样地进行。此时,与第2金属层32对向的侧的第1金属层31的表面粗糙度(换言之,为第1金属层31与第2金属层32的积层界面的粗糙度)Ra=0.075。<比较例4>除了使第1金属层31(光泽镀Cu层)的厚度为14μm,使第2金属层32(镀Ni层)的厚度为6μm,并调整所添加的光泽剂量以外,其余皆与比较例1同样地进行。此时,与第2金属层32对向的侧的第1金属层31的表面粗糙度(换言之,为第1金属层31与第2金属层32的积层界面的粗糙度)Ra=0.028。<比较例5>除了使第1金属层31(光泽镀Cu层)的厚度为5μm,使第2金属层32(镀Ni层)的厚度为10μm以外,其余皆与比较例1同样地进行。此时,与第2金属层32对向的侧的第1金属层31的表面粗糙度(换言之,为第1金属层31与第2金属层32的积层界面的粗糙度)Ra=0.098。<比较例6>选择光泽镀Cu层作为第1金属层31,选择镀Fe层作为第2金属层32。首先,除了调整所添加的光泽剂的量以外,其余皆与实施例20同样地将厚度5μm的第1金属层31(光泽镀Cu层)形成于Ti基材上,进行表面粗糙度的测量等后,同样地除了调整所添加的光泽剂的量以外,其余皆与实施例10同样地在第1金属层31上形成厚度5μm的第2金属层32(镀Fe层)。然后,将所形成的第1金属层31及第2金属层32充分干燥后,从Ti基材将此等剥离而得到集电体,与上述同样地进行拉伸测试,测量机械强度(拉伸强度)。<比较例7>除了使第1金属层31(光泽镀Cu层)的厚度为10μm,使第2金属层32(镀Fe层)的厚度为10μm,并调整所添加的光泽剂量以外,其余皆与比较例7同样地进行。<比较例8>除了使第2金属层32(镀Fe层)的厚度为10μm以外,其余皆与比较例7同样地进行。<比较例9>除了使第1金属层31(光泽镀Cu层)的厚度为8μm,使第2金属层32(镀Fe层)的厚度为4μm,并调整所添加的光泽剂量以外,其余皆与比较例7同样地进行。<比较例10>选择光泽Ni作为第1金属层31,选择光泽Cu作为第2金属层32。更具体而言,首先,使用现有的Ti基材作为集电体形成于其上面的基材,对此Ti基材施以酸洗及水洗等现有的前处理。接着,将经前处理的Ti基材浸泡于以下所示的光泽镀Ni浴,将作为电解箔的厚度10μm的第1金属层31(光泽镀Ni层)形成于Ti基材上。[光泽度Ni条件]·浴组成:于胺磺酸镍浴适量添加下述添加剂胺磺酸镍:300g/L氯化镍:10g/L硼酸:20g/L·温度:50℃·pH:4·搅拌:空气搅拌·电流密度:20A/dm2·添加剂:镀镍用光泽剂5~15ml/L在第1金属层31形成于Ti基材上后,进行水洗,然后与上述同样地测量第1金属层31的表面粗糙度(Ra、Ry、Rz)等。接着,将形成有第1金属层31的Ti基材浸泡于与比较例8同样的光泽镀Cu浴,由此在第1金属层31上形成厚度10μm的第2金属层32(光泽镀Cu层)。接着,将电沉积的第1金属层31及第2金属层32充分干燥后,从Ti基材将此等剥离而得到积层金属箔(电池用集电体)。然后,以所得到的积层金属箔,与上述同样地进行拉伸测试,测量机械强度(拉伸强度)。此时,与第2金属层32对向的侧的第1金属层31的表面粗糙度(换言之,为第1金属层31与第2金属层32的积层界面的粗糙度)Ra=0.057。<比较例11>除了使第2金属层32为无光泽镀Cu层以外,其余皆与比较例11同样地进行。此时,与第2金属层32对向的侧的第1金属层31的表面粗糙度(换言之,为第1金属层31与第2金属层32的积层界面的粗糙度)Ra=0.057。<比较例12>除了将第2金属层32通过比较例11所示的光泽镀Ni条件制成厚度10μm的光泽镀Ni层以外,其余皆与实施例20同样地进行。此时,与第2金属层32对向的侧的第1金属层31的表面粗糙度(换言之,为第1金属层31与第2金属层32的积层界面的粗糙度)Ra=0.098,同样地与第3金属层33对向的侧的第2金属层32的表面粗糙度Ra=0.062。<比较例13>除了将第1金属层31及第3金属层33通过比较例11所示的光泽镀Ni条件分别制成厚度5μm的光泽镀Ni层以外,其余皆与实施例26同样地进行。此时,与第2金属层32对向的侧的第1金属层31的表面粗糙度(换言之,为第1金属层31与第2金属层32的积层界面的粗糙度)Ra=0.102,同样地与第3金属层33对向的侧的第2金属层32的表面粗糙度Ra=0.007。[实用性的评价]对于在上述各实施例及比较例所得到的集电体,如下述设定评价指标,因认为会对次世代电池等有用而将经量测的拉伸强度为理论强度的105%以上者评价为具有实用性。《评价指标》○:拉伸强度为理论强度的105%以上╳:拉伸强度未达理论强度的105%将以上所说明的关于各实施例及比较例的规格值、积层界面的粗糙度、机械性质及实用性评价结果表示于表6~表10。各实施例经确认具备有高于理论值的高强度(拉伸强度)。另一方面,经确认比较例中并无具备此特性者。又,尤其如可从实施例26等清楚得知,若所积层的金属层的积层界面的任一面为Ra≥0.12,则可达成上述本发明的效果。另,此对于Ry及Rz亦同。另,上述实施方案与各实施例在不脱离本发明的意旨的范围内可作各种变形。又,上述实施方案与实施例虽然主要以电池用集电体的形态作说明,但本发明并不限于集电体,亦可以积层金属箔的形态应用于其他用途。产业上的可利用性如以上说明,本发明的积层金属箔、电池用集电体及电池可应用于汽车或电子机器等广泛领域的产业。当前第1页1 2 3 
当前第1页1 2 3 
网友询问留言 已有0条留言
  • 还没有人留言评论。精彩留言会获得点赞!
1