电极集电体用铝合金箔及其制造方法
【专利说明】电极集电体用铝合金箔及其制造方法 【技术领域】
[0001] 本发明涉及二次电池，双电层电容器，锂离子电容器等中使用的铝合金箱以及这 些合金箱的制造方法。 【【背景技术】】
[0002] 在手机、笔记本电脑等便携式电子产品的电源中，使用能量密度大的锂离子二次 电池。
[0003] 锂离子二次电池的电极材料由正极材、隔离部以及负极材组成。在正极材中，使用 具有导电性好，不影响二次电池的电效率，发热少这样特征的铝合金箱作为支持体。例如专 利文献1中公开的方案是:含有Fe，Mn，Si，具有高拉伸强度和延展性的耐折弯性好的铝合金 硬质箱。
[0004] 在铝合金箱表面涂布含有锂的金属氧化物，例如LiC〇02为主要成分的活性物质。 制造方法是，向厚20μπι左右的铝合金箱两面的每个面上涂布100μπι左右厚的活性物质，为了 除去活性物质中的溶剂而进行干燥的热处理（以下仅称其为干燥工序）。并且为了使活性物 质的密度增大，以加压机械(Press machine)进行压缩加工（以下称其为「以加压机械进行 压缩加工」工序）。这样制造出的正极板与隔离部、负极板层叠后，卷绕，为了收纳于壳体中 而进行成形，之后收纳于壳体中。
[0005] 锂离子二次电池用铝合金箱一般以半连续铸造法进行制造。半连续铸造法是，将 熔融的铝合金铸造为铸块，以热乳制及冷乳制制造出0.2~0.6mm左右的铝合金板材（鋁 箱），之后以箱乳制得到6~30μπι左右的厚度。另外根据需要，通常在铸块的均质化处理和冷 乳制的过程中，进行中间退火。例如在专利文献2中公开了以半连续铸造法制造出强度 160MPa以上的锂离子电池电极集电体用铝合金箱。
[0006] 就连续铸造法而言，将熔融的铝合金进行连续地铸造乳制，可以得到铝合金板（以 下，将以连续铸造法制得的铝合金板称为铸造板）。因此在连续铸造法中，因为可以将半连 续铸造法的必需工序即铸块的均质化处理以及热乳制工序省略，可以提高成品率及能源效 率，降低制造成本。代表性的连续铸造法有双辊式连续铸造法或双带(Belt)式连续铸造法 等。对于以连续铸造法制得的铸造板，一般情况下为了提高乳制性在冷乳制的工序间进行 热处理。例如专利文献3中公开了一种制造铝合金鋁箱的制造方法：以连续铸造法制得板厚 25mm以下的铸造板，进一步在进行了30%以上的冷乳制后，以400°C以上的温度进行加热处 理，之后进一步以250~450 °C进行中间退火。 【【背景技术】文献】 【专利文献】
[0007] 【专利文献1】日本专利特开2011-179062号公报 【专利文献2】日本专利特开2010-150637号公报 【专利文献3】日本专利特开平6-93397号公报 【
【发明内容】
】 【发明要解决的课题】
[0008] 然而，上述文献记载的现有技术在以下几点仍存在改善的余地。 第一，近几年针对用于锂离子二次电池电极材料中的铝合金箱，要求具有高导电率。所 谓导电率，是表示在物质中电传导容易与否的物理性质，导电率越高表示电越容易通过。使 用于汽车和电动工具等中的锂离子二次电池，需要具有比日常生活中所用的手机或笔记本 电脑等中的锂离子二次电池更大的输出特性。导电率低的情况下出现的问题是:大电流通 过时电池的内部电阻增加，电池的输出电压降低。但是就专利文献1中记载的铝合金箱而 言，添加的Μη大量地固溶于铝合金中，所以虽然在涂布活性物质后进行假设为干燥工序的 加热后，具有高强度，但问题是得不到高导电率。
[0009] 第二，在锂离子二次电池的正极材中使用的铝合金箱，出现由于活性物质糊涂布 时的张力导致断裂产生，或卷绕时在弯曲部产生断裂等问题，所以要求具有高拉伸强度。并 且在活性物质糊涂布后的干燥工序中，进行l〇〇°C~160°C的加热处理，近几年也有以高温 200 °C左右进行加热处理的。之后，为了增加活性物质密度进行加压(press)工序。一般和未 经加工的板(raw sheet)相比，进行热处理之后的铝合金箱的强度低，不过在干燥工序后的 加压工序中需要具有承受住压缩强度(Compressive strength)的强度，所以在干燥工序中 需要高拉伸强度。
[0010] 可是专利文献2的铝合金箱，在进行了假设为干燥工序的加热处理后的强度低，在 压缩加工后铝合金箱变得容易变形，活性物质和铝合金箱的密合性低或剪切(slit)时容易 产生断裂，性能有待提高。并且从专利文献3的铝合金箱材得到的铝合金箱，因为进行了热 处理，乳制性良好，不过因为过饱和固溶的各种元素析出，所以在进行了假设为干燥工序的 加热处理后强度低，在压缩加工时铝合金箱变得容易变形，活性物质和铝合金箱的密合性 低或剪切时容易产生断裂，性能有待提高。
[0011] 这样干燥工序后强度低的话，压缩加工时容易产生中央褶皱（center buckle， middlewaviness)，在卷绕时产生卷绕褶皱，活性物质和铝合金箱的密合性降低，或剪切时 容易产生断裂，可能出现上述这样的电池制造的致命问题。特别是活性物质糊和铝合金箱 表面的密合性低的话，在充放电的反复使用中剥离逐渐产生，出现电池电容量下降的问题。
[0012] 综上所述，在锂离子二次电池的正极材中使用的铝合金箱中，为了实现电池的大 容量而使厚度变薄，为了防止在活性物质糊涂布工序中的断裂而确保未经加工的板的强 度，并且在加压工序为了防止褶皱而增加干燥工序后的强度，为了提高电池特性而确保高 导电率，这些种种的需求为人们所期待。
[0013] 本发明鉴于上述情况，目的是提供一种电极集电体用铝合金箱，其具有高导电率， 在干燥工序前后的强度高，可以以低成本进行制造。 【为了解决课题的技术手段】
[0014] 本发明提供一种电极集电体用铝合金箱，含有Fe: 1.0~2.Omass% (以下仅以％表 示），Si:0.01~0.2%，Cu:0.0001~0.2%，Ti:0.005~0.3%，剩余部分由A1和不可避免的 杂质组成，Fe的固溶量是300ppm以上，当量圆直径为0.1~1 .Ομπι的金属间化合物以1.0 X 105个/mm2以上存在。
[0015] 该铝合金箱具有高导电率，且干燥工序前后的强度高。因此，该铝合金箱压缩加工 时也难以变形，可以防止活性物质等剥离或剪切时的断裂。其结果是该铝合金箱作为蓄电 部件的电极结构体中的电极集电体，可以被合适的使用。
[0016] 另外本发明提供一种电极集电体用铝合金箱的制造方法，含有如下工序：以连续 铸造法铸造出铸造板，该铸造板含有Fe : 1.0~2 . Omass % (以下仅以％表示）、Si : 0.01~ 0.2%，Cu:0.0001~0.2%，Ti :0.005~0.3%，其余部分由A1和不可避免的杂质组成；以及 对该铸造板不进行热处理，而进行冷乳制和箱乳制的工序。
[0017] 以该方法可以以低成本制造出具有高导电率，且干燥工序前后的强度高的电极集 电体用铝合金箱。因此，由该方法得到的的铝合金箱压缩加工时也难变形，能防止活性物质 等剥离或剪切时的断裂。其结果是由该方法得到的的铝合金箱，作为蓄电部件的电极结构 体中使用的电极集电体是合适的。
[0018] 另外，上述电极集电体用铝合金箱或其制造方法只是本发明的一种实施方式，本 发明的电极集电体，电极结构体或它们的制造方法等也有同样的构成以及作用效果。 【发明效果】
[0019] 根据本发明可以以低成本制造出具有高导电率，且干燥工序前后的强度高电极集 电体用铝合金箱。 【【具体实施方式】】
[0020] 以下对于本发明的实施方式进行详细地说明。另外对于同样的结构，为了避免重 复，将适当地省略其说明。本说明书中所述的「A~B」，意思是「A以上B以下」。
[0021] <发明的过程>本发明人等在针对锂离子二次电池等正极材等中使用的铝合金箱进 行研究时发现，将铝合金的熔融态的组分限制在适当的范围内，以连续铸造法制造铸造板， 此后在冷乳制及箱乳制工序的工序之间，不进行热处理而得到铝合金箱（称为未经加工 (raw)的箱），具有高强度，且在涂布活性物质等后的干燥工序后，也可以维持高强度和高导 电率。
[0022] 另外本发明人等发现，在该连续铸造法中金属熔液的冷却速度，比一般的半连续 铸造法的快，添加于铝中的元素被强制地过饱和固溶，金属间化合物均一地结晶为微小的 结晶。此时发现：以本发明的组成，固溶量，以及结晶物的大小、个数而得到的铝合金箱，作 为集电体用铝合金箱来使用其性能是足够的。其结果是，本发明人等发现了 ：以连续铸造法 制得的铝合金箱，比以半连续铸造法的强度高。
[0023] 之后本发明人等，即使对该连续铸造法制得的铸造板进行热乳制，或者在冷乳制 及箱乳制时进行中间退火，以上述这样的形式进行热处理，虽然过饱和固溶的Fe部分析出 而减少，但是由于微小结晶出来的金属间化合物产生的分散强化，得到的强度可以比用一 般的半连续铸造法制得的铝合金箱的强度高。
[0024] 进一步，本发明人等在进行了该连续铸造法之后，只进行冷乳制及箱乳制而省略 热处理的话，可以得到更高的未经加工的箱的强度，可以得到在干燥工序后具有更高强度 的铝合金箱。并且本发明人等由于省略了针对以连续铸造法制得的铸造板所进行的热处 理，可以得到制造时的成本低的集电体用铝合金箱。
[0025] 即，本发明人