專利名稱：非水系二次電池用集電體、使用該集電體的非水系二次電池用電極板以及非水系二次電池的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及以鋰離子二次電池為代表的非水系二次電池用集電體、 使用該集電體的非水系二次電池用電極板以及非水系二次電池。
背景技術(shù)：
近年來，對于作為便攜式電子設(shè)備的電源而加以廣泛利用的鋰離子 二次電池(以下簡稱為鋰二次電池)，其負(fù)極使用能夠進(jìn)行鋰的嵌入和脫
嵌的碳素材料，正極使用LiCo02 (鈷酸鋰)等的過渡金屬和鋰的復(fù)合氧
化物作為活性物質(zhì)。由此，可以獲得高電位且高放電容量的二次電池。
然而，近年來伴隨著電子設(shè)備和通信設(shè)備的多功能化，人們希望鋰 二次電池進(jìn)一步提高性能，尤其希望改善與充放電循環(huán)相伴的特性劣化。
一般地說，鋰二次電池的發(fā)電單元即電極板的構(gòu)成是在集電體的 單面或雙面，涂布在分散介質(zhì)中混煉分散有正極活性物質(zhì)或負(fù)極活性物 質(zhì)、作為粘結(jié)材料的粘結(jié)劑、以及根據(jù)需要添加的導(dǎo)電材料的合劑涂料 并進(jìn)行干燥，然后對其進(jìn)行壓力加工，從而形成正極合劑層或負(fù)極合劑 層。
在此，作為與充放電循環(huán)相伴的特性劣化的重要原因之一，可以列 舉出涂布于集電體上的正極合劑層或負(fù)極合劑層與集電體的粘結(jié)力的下 降。這是因?yàn)樵谂c充放電相伴的電極板的膨脹和收縮的作用下，在集 電體界面的粘結(jié)力減弱，從而正極合劑層或負(fù)極合劑層發(fā)生脫落。
于是，為了提高正極合劑層或負(fù)極合劑層與集電體的粘結(jié)力，人們 進(jìn)行了增大與集電體界面的接觸面積的研究。在此情況下， 一般采用通 過電解浸蝕集電體表面的方法、或者通過電沉積使構(gòu)成金屬析出于表面 的方法，從而使集電體表面粗面化。
另外，作為使集電體表面粗面化的其它方法，例如己經(jīng)提出了使微 粒高速碰撞作為被處理材料的壓延銅箔的表面從而在表面形成微小凹凸的方法(例如參照專利文獻(xiàn)1)。另外，還提出了將激光照射在金屬箔上
從而形成表面粗糙度以10點(diǎn)平均粗糙度計(jì)為0.5 10iim的凹凸的方法 (例如參照專利文獻(xiàn)2)。
另外，如圖27所示，如果為了提高輸出密度而減薄電極合劑層的涂 布厚度，則面臨能量密度降低的兩難選擇。為避免這樣的兩難選擇，人 們提出了增加集電體的表面積從而增大電極合劑層與集電體的接觸面積 的方案。在圖示實(shí)例中，用一對導(dǎo)輥62、 63夾入由金屬箔構(gòu)成的集電體 61，將其表面加工成凹凸?fàn)?例如參照專利文獻(xiàn)3)。
另外，為了獲得活性物質(zhì)的附載性和電傳導(dǎo)性優(yōu)良的鋰二次電池用 集電體，如圖28所示，人們提出了如下的方案例如將金屬箔設(shè)計(jì)為具 有峰部和谷部的波板狀，以便成為當(dāng)金屬箔的一側(cè)的表面凹下去時(shí)相反 側(cè)的表面突出出來的形狀(例如參照專利文獻(xiàn)4)。
再者，為了獲得容量、輸出等的偏差較少、輸出特性優(yōu)良且價(jià)格低 廉和長壽命的鋰二次電池，如圖29所示，人們提出了如下的方法通過 壓花加工形成凹突起，使其處于活性物質(zhì)填充在該凹部中而突起的表面 露出或突起上附著有活性物質(zhì)的狀態(tài)(例如參照專利文獻(xiàn)5)。
另一方面，作為制作鋰二次電池的電極板的其它方法，為人所知的 方法有采用電鍍法或真空蒸鍍法等形成活性物質(zhì)薄膜的方法。在該方法 中，為獲得集電體和活性物質(zhì)的粘結(jié)力穩(wěn)定的電池也是很重要的。例如 以獲得放電容量較大且充放電循環(huán)特性優(yōu)良的鋰二次電池用電極板為目 的，人們提出了在由不會(huì)與鋰合金化的金屬構(gòu)成的集電體上將(活性物 質(zhì)薄膜的表面粗糙度Ra) _ (集電體的表面粗糙度Ra)所得到的值設(shè)定 為0.1um以下的方法(例如參照專利文獻(xiàn)6)。
采用專利文獻(xiàn)1所記載的表面粗化方法，雖然可以形成局部具有隨 機(jī)的凹突起的集電體，但由于從噴嘴噴射的微粒具有不同的速度分布， 因而難以在集電體的寬度方向和長度方向均勻地形成凹突起。
根據(jù)專利文獻(xiàn)2所記載的金屬箔粗化方法，通過向金屬箔照射激光 而使局部加熱的金屬蒸發(fā)，由此形成凹部，這樣連續(xù)地進(jìn)行照射便有可 能在整個(gè)金屬箔上形成凹突起。然而，由于用激光進(jìn)行線性掃描，因而 難以防止因局部施加達(dá)到金屬熔點(diǎn)以上的熱而給金屬箔帶來的波動(dòng)、皺紋和翹曲的發(fā)生。再者，在鋰二次電池的集電體之類的厚度為20um以 下的金屬箔上進(jìn)行激光加工時(shí)，往往由激光的輸出偏差而引起在金屬箔 上開孔的不良現(xiàn)象。
在專利文獻(xiàn)3和專利文獻(xiàn)4的集電體的制造方法中，如果金屬箔的 表面被設(shè)計(jì)為凹部，則與其相對置的背面必然成為突起，因而在凹凸形 成時(shí)，難以防止在金屬箔上發(fā)生波動(dòng)、皺紋和翹曲等現(xiàn)象。
在專利文獻(xiàn)5所記載的電極的制造方法中，由于采用壓花加工在開 口率為20%以下的沖孔金屬(punching metal)上形成凹突起，因而往往 使集電體的強(qiáng)度下降，從而引起電極板斷裂的不良現(xiàn)象。
在專利文獻(xiàn)6所記載的二次電池用電極中，在由不會(huì)與鋰合金化的 金屬構(gòu)成的集電體上，將(活性物質(zhì)薄膜的表面粗糙度Ra) — (集電體 的表面粗糙度Ra)所得到的值設(shè)定為0.1 urn以下，藉此穩(wěn)定集電體與 活性物質(zhì)薄膜的粘結(jié)力。然而，在鋰嵌入時(shí)使活性物質(zhì)薄膜的膨脹率增 大的金屬中，集電體與活性物質(zhì)薄膜的粘結(jié)力減弱，從而往往在電極板 上產(chǎn)生皺紋，引起充放電循環(huán)特性發(fā)生劣化的不良現(xiàn)象。
另外，在上述專利文獻(xiàn)1 6中，并沒有觸及任何有關(guān)在使用形成有 突起的集電體而制作電極板(正極板和負(fù)極板)之后，通過隔膜的分隔 而將這些電極板進(jìn)行巻繞，從而制作電極組時(shí)的課題。然而，如圖30所 示，正極板70和負(fù)極板72經(jīng)由隔膜74、 75的分隔而巻繞成螺旋狀，從 而構(gòu)成電極組。在該電極組的內(nèi)周側(cè)和外周側(cè)中，正極板70和負(fù)極板72 的曲率不同。因此，當(dāng)在正極集電體69或負(fù)極集電體71的表面以等間 距形成突起時(shí)，突起頂端的間距在內(nèi)周側(cè)增寬，而在外周側(cè)變窄。
再者，當(dāng)如上述那樣構(gòu)成電極組時(shí)，則正極板和負(fù)極板發(fā)生彎曲， 但如圖31所示，集電體75表面的突起76頂端的間距在外側(cè)面增寬，而 在內(nèi)側(cè)面變窄。
專利文獻(xiàn)1:特開2002-79466號公報(bào)
專利文獻(xiàn)2:特開2003-258182號公報(bào)
專利文獻(xiàn)3:特開平8-195202號公報(bào)
專利文獻(xiàn)4:特開2002-270186號公報(bào)
專利文獻(xiàn)5:特開2005-32642號公報(bào)
9專利文獻(xiàn)6:特開2002-279972號公報(bào)

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是鑒于上述的問題而完成的，其目的在于提供可以確保制作電極板時(shí)的集電體的強(qiáng)度，同時(shí)在集電體的突起上可以高效地附載活性物質(zhì)的非水系二次電池用集電體、使用該集電體的非水系二次電池用電極板以及非水系二次電池。
另外，本發(fā)明的目的還在于提供在將正極和負(fù)極的電極板巻繞成螺旋狀而制作電極組時(shí)，可以抑制因其外周側(cè)和內(nèi)周側(cè)的曲率的不同以及電極板的外側(cè)面和內(nèi)側(cè)面的曲率的不同而給集電體強(qiáng)度帶來的不良影響，同時(shí)在集電體上可以高效地附載活性物質(zhì)的非水系二次電池用集電體、使用該集電體的非水系二次電池用電極板以及非水系二次電池。
另外，本發(fā)明的目的還在于提供在突起形成于由金屬箔構(gòu)成的集
電體的兩面的情況下，使對應(yīng)位置的突起的配置能夠得以調(diào)整，從而在集電體上形成突起時(shí)，防止波動(dòng)、皺紋和翹曲等的發(fā)生，由此提高可靠性的非水系二次電池用集電體、使用該集電體的非水系二次電池用電極板以及非水系二次電池。
為了實(shí)現(xiàn)上述的目的，本發(fā)明涉及一種非水系二次電池用集電體，其由至少附載正極活性物質(zhì)或負(fù)極活性物質(zhì)的金屬箔構(gòu)成，所述集電體
的特征在于
在至少一個(gè)面上以預(yù)定的排列圖案形成有突起；
所述突起以至少頂部不被壓縮的方式形成；
所述排列圖案包括所述突起以等間距排列成直線狀的行方向，以及由排列在所述行方向上的一組突起構(gòu)成的行單元以預(yù)定的間隔相互平行地配置的列方向；
構(gòu)成所述行單元的一組突起各自與在所述列方向相鄰的其它行單元的突起在行方向的位置是不同的。
另外，本發(fā)明還涉及一種非水系二次電池用集電體，其由至少附載
正極活性物質(zhì)或負(fù)極活性物質(zhì)的金屬箔構(gòu)成，所述集電體的特征在于在至少一個(gè)面上以預(yù)定的排列圖案形成有突起；所述突起以至少頂部不被壓縮的方式形成；
所述排列圖案包括所述突起以等間距排列成鋸齒狀的行方向，以 及由排列在所述行方向上的一組突起構(gòu)成的行單元以預(yù)定的間隔相互平 行地配置的列方向；
所述突起各自與所有的同該突起相鄰的其它突起的間隔相等。
在此，優(yōu)選所述集電體呈長條帶狀，所述集電體的長度方向與所述 列方向相一致，而且所述集電體的寬度方向與所述行方向相一致；
從所述集電體的長度方向的一端側(cè)向另一端側(cè)，所述行單元的配置 間隔依次縮短。
另外，還優(yōu)選所述突起形成于所述金屬箔的兩面；而且對于所述金 屬箔的一個(gè)面的所述突起和所述金屬箔的另一個(gè)面的所述突起，所設(shè)置 的相位在行方向是不同的。
另外，還優(yōu)選所述突起形成于所述金屬箔的兩面；而且在所述金屬 箔的一個(gè)面上于所述列方向配置所述行單元的間隔比在所述金屬箔的另 一個(gè)面上配置所述行單元的間隔更大。
所述集電體的構(gòu)成還優(yōu)選為所述金屬箔在一個(gè)面上以所述排列圖 案形成所述突起，而且另一個(gè)面被設(shè)計(jì)為平滑面；
2片以上的所述金屬箔的所述平滑面彼此之間接合在一起。
所述集電體的構(gòu)成還優(yōu)選為所述金屬箔在一個(gè)面上以所述排列圖 案形成所述突起，而且另一個(gè)面被設(shè)計(jì)為平滑面；
在預(yù)定部位折彎所述金屬箔，而且將該折彎的金屬箔的所述平滑面 彼此之間接合在一起。
根據(jù)本發(fā)明的非水系二次電池用集電體，由于以預(yù)定的排列圖案形 成至少頂部不被壓縮地形成的突起，因而富有耐久性，可以防止在將突 起形成于集電體表面的工序、以及將活性物質(zhì)附載于該突起上的工序中 產(chǎn)生的集電體的局部變形或撓曲。同時(shí)，在將活性物質(zhì)附載于集電體的 突起上的工序、以及此后縱剪切加工成預(yù)定寬度等的后續(xù)工序中，也可 以抑制活性物質(zhì)的脫落。因此，使用該集電體可以制作可靠性高的非水 系二次電池。
另外，根據(jù)本發(fā)明的非水系二次電池，可以使由制作非水系二次電板的彎曲應(yīng)力之差得以緩和。另外，還可以使由電極板的外側(cè)面和內(nèi)側(cè) 面中電極板的曲率不同引起的施加于電極板的彎曲應(yīng)力之差得以緩和。 由此，可以抑制在將電極板巻繞成螺旋狀而制作電極組的工序中的巻繞 偏移和活性物質(zhì)的脫落。因此，使用該電極板可以制作可靠性高的非水 系二次電池。
另外，根據(jù)本發(fā)明的非水系二次電池用電極板，于電極板的構(gòu)成單 元即集電體上，在一個(gè)面上形成許多未被壓縮加工的突起，且另一個(gè)面 設(shè)計(jì)為平滑面，并將該平滑面彼此之間接合在一起而制作集電體，藉此 可以任意調(diào)整集電體的一個(gè)面和另一個(gè)面的突起的相位。由此，可以使 電極板的強(qiáng)度特性適合于活性物質(zhì)的特性。另外，通過使集電體的一個(gè) 面和另一個(gè)面的突起的相位不同，可以獲得較大的耐久應(yīng)力，因而可以 防止在將突起形成于集電體表面?zhèn)鹊墓ば?、以及將活性物質(zhì)附載于集電 體的突起上的工序中產(chǎn)生的集電體局部的波動(dòng)、皺紋和翹曲等現(xiàn)象。另 外，通過使集電體的一個(gè)面和另一個(gè)面的突起的相位相一致，可以提高 電極板的柔軟性，從而在巻繞電極板而制作的電極組中，可以防止活性 物質(zhì)的剝離。


圖1是表示本發(fā)明的實(shí)施方式1的集電體的示意構(gòu)成的俯視圖。
圖2是制作圖1的集電體所使用的輥?zhàn)拥牧Ⅲw圖(a)以及將其表面 放大的立體圖(b)。
圖3是表示采用圖2的輥?zhàn)蛹庸ぜ婓w的加工方法的一個(gè)實(shí)例的立 體圖。
圖4是表示使用圖1的集電體所制作的非水系二次電池的結(jié)構(gòu)的局 部剖視圖。
圖5是表示本發(fā)明的實(shí)施方式2的集電體的示意構(gòu)成的俯視圖。 圖6是表示本發(fā)明的實(shí)施方式3的集電體的示意構(gòu)成的俯視圖。 圖7是表示本發(fā)明的實(shí)施方式4的集電體的示意構(gòu)成的俯視圖。 圖8是表示本發(fā)明的實(shí)施方式5的集電體的示意構(gòu)成的俯視圖。圖9是表示本發(fā)明的實(shí)施方式6的集電體的示意構(gòu)成的俯視圖。 圖10是表示本發(fā)明的實(shí)施方式7的集電體的示意構(gòu)成的俯視圖。 圖11是將制作圖10的集電體所使用的輥?zhàn)拥谋砻孢M(jìn)行了放大的立 體圖。
圖12是表示本發(fā)明的實(shí)施方式8的集電體的示意構(gòu)成的俯視圖。 圖13是表示本發(fā)明的實(shí)施方式9的集電體的示意構(gòu)成的俯視圖。 圖14是表示本發(fā)明的實(shí)施方式10的集電體的示意構(gòu)成的俯視圖。 圖15是表示本發(fā)明的實(shí)施方式11的集電體的示意構(gòu)成的俯視圖。 圖16是表示本發(fā)明的實(shí)施方式12的集電體的示意構(gòu)成的俯視圖。 圖17是將制作圖16的集電體所使用的輥?zhàn)拥谋砻孢M(jìn)行了放大的立 體圖。
圖18是表示本發(fā)明的實(shí)施方式13的集電體的示意構(gòu)成的俯視圖。 圖19是表示本發(fā)明的實(shí)施方式14的集電體的示意構(gòu)成的俯視圖。 圖20是表示本發(fā)明的實(shí)施方式15的集電體的示意構(gòu)成的俯視圖。 圖21是表示本發(fā)明的實(shí)施方式16的集電體的示意構(gòu)成的俯視圖。 圖22是將制作圖21的集電體所使用的輥?zhàn)拥谋砻孢M(jìn)行了放大的立 體圖。
圖23是表示本發(fā)明的實(shí)施方式17的集電體的示意構(gòu)成的俯視圖。 圖24是表示本發(fā)明的實(shí)施方式18的集電體的示意構(gòu)成的俯視圖。 圖25是用于評價(jià)使用了本發(fā)明實(shí)施例20的集電體的正極板的裝置
的示意圖(a)及其評價(jià)結(jié)果的立體圖(b)。
圖26是表示本發(fā)明的非水系二次電池的一個(gè)實(shí)例即方形電池的電極
組的示意構(gòu)成的主視圖。
圖27是基于專利文獻(xiàn)3的以往的集電體的制造裝置的示意圖。 圖28是表示基于專利文獻(xiàn)4的以往的集電體的示意構(gòu)成的立體圖。 圖29是表示基于專利文獻(xiàn)5的以往的集電體的示意構(gòu)成的剖視圖。 圖30是為了說明以往的集電體的問題而作為參照的電極組的橫向剖視圖。
圖31是為了說明以往的集電體的其它問題而作為參照的集電體的剖 視圖。
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明涉及一種非水系二次電池用集電體，其由至少附載正極活性 物質(zhì)或負(fù)極活性物質(zhì)的金屬箔構(gòu)成，其由至少附載正極活性物質(zhì)或負(fù)極 活性物質(zhì)的金屬箔構(gòu)成，其中，在至少一個(gè)面上以預(yù)定的排列圖案形成 有突起；突起以至少頂部不被壓縮的方式形成；排列圖案包括突起以 等間距排列成直線狀的行方向、以及由排列在行方向上的一組突起構(gòu)成 的行單元以預(yù)定的間隔相互平行地配置的列方向；構(gòu)成行單元的一組突 起各自與在列方向相鄰的其它行單元的突起在行方向的位置是不同的。 在此，突起的形狀是可以至少將其頂部設(shè)定為大致呈圓形。
另外，如后所述，上述突起通過采用設(shè)置有與突起相對應(yīng)的凹部的 輥?zhàn)踊蚰＞邔饘俨M(jìn)行壓縮加工而形成。此時(shí)，與沒有形成凹部的部 分相對置的金屬箔區(qū)域被壓縮，與設(shè)置有凹部的部分相對置的金屬箔區(qū) 域向上隆起而產(chǎn)生塑性變形。由此，使突起得以形成。在此，突起由于 以其頂端部(頂部)也不與凹部的底面相接觸的方式形成，因而處于至 少頂部不被壓縮的狀態(tài)。
根據(jù)上述突起的排列圖案，可以顯示出較大的耐久應(yīng)力，可以防止 在將突起形成于集電體表面的工序、以及將電極活性物質(zhì)附載于集電體 的突起上的工序中產(chǎn)生的集電體的局部變形或撓曲。同時(shí)，在將電極活 性物質(zhì)附載于集電體的突起上的工序、以及此后縱剪切加工成預(yù)定寬度 等的后續(xù)工序中，也可以抑制電極活性物質(zhì)的脫落。
在此，集電體可以設(shè)定為呈長條帶狀，而且集電體的長度方向與 列方向相一致，同時(shí)集電體的寬度方向與行方向相一致，突起的至少頂 部大致呈橢圓形，該橢圓形的長軸與集電體的寬度方向相一致。'其結(jié)果 是，借助于由該突起的排列圖案所能顯示出的較大的耐久應(yīng)力，可以防 止在將突起形成于集電體表面的工序、以及將電極活性物質(zhì)附載于集電 體的突起上的工序中產(chǎn)生的集電體的局部變形或撓曲。另外，通過使橢 圓形的長軸與集電體的寬度方向相一致，則朝著集電體的長度方向?qū)㈦?極活性物質(zhì)附載于集電體的突起上時(shí)，可以高效地進(jìn)行附載。再者，在 將電極活性物質(zhì)附載于集電體的突起上的工序、以及此后縱剪切加工成 預(yù)定寬度等的后續(xù)工序中，也可以抑制電極活性物質(zhì)的脫落。另外，集電體可以設(shè)定為呈長條帶狀，而且集電體的長度方向與 列方向相一致，同時(shí)集電體的寬度方向與行方向相一致，突起的至少頂 部大致呈長方形，該長方形的長度方向與集電體的寬度方向相一致。其 結(jié)果是，借助于由該突起的排列圖案所能顯示出的較大的耐久應(yīng)力，可 以防止在將突起形成于集電體表面的工序、以及將電極活性物質(zhì)附載于 集電體的突起上的工序中產(chǎn)生的集電體的局部變形或撓曲。同時(shí)，通過 使長方形的長度方向與集電體的寬度方向相一致，則朝著集電體的長度 方向?qū)㈦姌O活性物質(zhì)附載于集電體的突起上時(shí)，可以高效地進(jìn)行附載。 再者，在將電極活性物質(zhì)附載于集電體的突起上的工序、以及此后縱剪 切加工成預(yù)定寬度等的后續(xù)工序中，也可以抑制電極活性物質(zhì)的脫落。
另外，集電體還可以設(shè)定為呈長條帶狀，而且集電體的長度方向 與列方向相一致，同時(shí)集電體的寬度方向與行方向相一致，突起的至少 頂部大致呈菱形，該菱形的長對角線與集電體的寬度方向相一致。其結(jié) 果是，借助于由該突起的排列圖案所能顯示出的較大的耐久應(yīng)力，可以 防止在將突起形成于集電體表面的工序、以及將電極活性物質(zhì)附載于集 電體的突起上的工序中產(chǎn)生的集電體的局部變形或撓曲。同時(shí)，通過使 菱形的長軸與集電體的寬度方向相一致，則朝著集電體的長度方向?qū)㈦?極活性物質(zhì)附載于集電體的突起上時(shí)，可以高效地進(jìn)行附載。再者，在 將電極活性物質(zhì)附載于集電體的突起上的工序、以及此后縱剪切加工成 預(yù)定寬度等的后續(xù)工序中，也可以抑制電極活性物質(zhì)的脫落。
另外，集電體可以設(shè)定為呈長條帶狀，而且集電體的長度方向與 列方向相一致，同時(shí)集電體的寬度方向與行方向相一致，突起的至少頂 部大致呈正方形，該正方形的1條對角線與集電體的寬度方向相一致。 其結(jié)果是，借助于由該突起的排列圖案所能顯示出的較大的耐久應(yīng)力， 可以防止在將突起形成于集電體表面的工序、以及將電極活性物質(zhì)附載 于集電體的突起上的工序中產(chǎn)生的集電體的局部變形或撓曲。同時(shí)，通 過使正方形的1條對角線與集電體的寬度方向相一致，則朝著集電體的 長度方向?qū)㈦姌O活性物質(zhì)附載于集電體的突起上時(shí)，可以高效地進(jìn)行附 載。再者，在將電極活性物質(zhì)附載于集電體的突起上的工序、以及此后 縱剪切加工成預(yù)定寬度等的后續(xù)工序中，也可以抑制電極活性物質(zhì)的脫落。
另外，集電體可以設(shè)定為呈長條帶狀，而且集電體的長度方向與 列方向相一致，同時(shí)集電體的寬度方向與行方向相一致，突起的至少頂 部大致呈正六邊形，該正六邊形的1組對邊與集電體的寬度方向相垂直。 其結(jié)果是，突起的排列圖案成為大致的正六邊形處于最緊密填充的蜂窩 形狀的排列，因而在提高集電體強(qiáng)度的同時(shí)，可以顯示出對于集電體變 形的較大的耐久應(yīng)力。由此，可以防止在將突起形成于集電體表面的工 序、以及將活性物質(zhì)薄膜沉積形成于集電體的突起上的工序中產(chǎn)生的集 電體的局部變形或撓曲。同時(shí)，通過使正方形的1條對角線與集電體的 寬度方向相一致，則朝著集電體的長度方向?qū)㈦姌O活性物質(zhì)附載于集電 體的突起上時(shí)，可以高效地進(jìn)行附載。再者，在將電極活性物質(zhì)附載于 集電體的突起上的工序、以及此后縱剪切加工成預(yù)定寬度等的后續(xù)工序 中，也可以抑制電極活性物質(zhì)的脫落。
另外，本發(fā)明還涉及一種在上述任一種非水系二次電池用集電體上， 至少附載正極活性物質(zhì)或負(fù)極活性物質(zhì)而得到的非水系二次電池用電極 板。根據(jù)該構(gòu)成，借助于由上述突起的排列圖案所能顯示出的較大的耐 久應(yīng)力，可以防止在將電極活性物質(zhì)附載于集電體的突起上的工序中產(chǎn) 生的集電體的局部變形或撓曲。同時(shí)，在將電極活性物質(zhì)附載于集電體 的突起上的工序、以及此后縱剪切加工成預(yù)定寬度等的后續(xù)工序中，也 可以抑制電極活性物質(zhì)的脫落。
另外，本發(fā)明還涉及一種非水系二次電池，其構(gòu)成是使隔膜介于 根據(jù)上述非水系二次電池用電極板的正極板和負(fù)極板之間，并將該正極 板和負(fù)極板進(jìn)行巻繞或?qū)盈B而構(gòu)成電極組，然后將該電極組與非水系電 解液一起封入電池殼體內(nèi)。根據(jù)該構(gòu)成，可以使與非水系二次電池的充 放電相伴的、由嵌入鋰時(shí)的電極活性物質(zhì)的膨脹以及脫嵌鋰時(shí)的電極活 性物質(zhì)的收縮引起的體積變化得以緩和。由此，可以獲得不會(huì)發(fā)生由充 放電產(chǎn)生的電極板斷裂、以及電極活性物質(zhì)層的脫落等不良現(xiàn)象且高容 量和高可靠性的非水系二次電池。
另外，本發(fā)明還涉及一種非水系二次電池用集電體，其由至少附載 正極活性物質(zhì)或負(fù)極活性物質(zhì)的金屬箔構(gòu)成，其中，在至少一個(gè)面上以
16預(yù)定的排列圖案形成有突起；突起以至少頂部不被壓縮的方式形成；排 列圖案包括突起以等間距排列成鋸齒狀的行方向、以及由排列在所述 行方向上的一組突起構(gòu)成的行單元以預(yù)定的間隔相互平行地配置的列方 向；突起各自與所有的同該突起相鄰的其它突起的間隔相等。在此，突 起的形狀是可以至少將其頂部設(shè)定為大致呈圓形。
根據(jù)上述的突起的排列圖案，在拉伸應(yīng)力施加于列方向的情況下， 由于該應(yīng)力施加在排列成鋸齒狀的各突起上，而且突起各自和與其相鄰 的所有突起的距離相等，因而施加在各突起上的應(yīng)力均等。因此，例如 在集電體呈長條帶狀，且其長度方向和上述列方向一致而構(gòu)成集電體的 情況下，切斷集電體的力得以降低，從而可以提高集電體的強(qiáng)度。因此， 可以防止在將突起形成于集電體表面的工序、以及將電極活性物質(zhì)附載 于集電體的突起上的工序中產(chǎn)生的集電體的局部變形或撓曲。同時(shí)，在 將電極活性物質(zhì)附載于集電體的突起上的工序、以及此后縱剪切加工成 預(yù)定寬度等的后續(xù)工序中，也可以抑制電極活性物質(zhì)的脫落。
另外，集電體可以設(shè)定為呈長條帶狀，而且集電體的長度方向與 列方向相一致，同時(shí)集電體的寬度方向與行方向相一致，突起的至少頂 部大致呈正方形，該正方形的1組對邊與集電體的寬度方向相垂直。其 結(jié)果是，在拉伸應(yīng)力施加于集電體的長度方向的情況下，該應(yīng)力施加在 排列成鋸齒狀的各突起上，與突起的排列在集電體的寬度方向排成一列 的情況相比，施加在各突起上的應(yīng)力得以分散。因此，切斷集電體的力 得以降低，從而可以提高集電體的強(qiáng)度。因此，可以防止在將突起形成 于集電體表面的工序、以及將電極活性物質(zhì)附載于集電體的突起上的工 序中產(chǎn)生的集電體的局部變形或撓曲。同時(shí)，在將電極活性物質(zhì)附載于 集電體的突起上的工序、以及此后縱剪切加工成預(yù)定寬度等的后續(xù)工序 中，也可以抑制電極活性物質(zhì)的脫落。
另外，集電體可以設(shè)定為呈長條帶狀，而且集電體的長度方向與 列方向相一致，同時(shí)集電體的寬度方向與行方向相一致，突起的至少頂 部大致呈正方形，該正方形的1條對角線與集電體的寬度方向相一致。 其結(jié)果是，在拉伸應(yīng)力施加于集電體的長度方向的情況下，該應(yīng)力施加 在排列成鋸齒狀的各突起上，與突起的排列在集電體的寬度方向排成一列的情況相比，施加在各突起上的應(yīng)力得以分散。因此，切斷集電體的 力得以降低，從而可以提高集電體的強(qiáng)度。因此，可以防止在將突起形 成于集電體表面的工序、以及將電極活性物質(zhì)附載于集電體的突起上的 工序中產(chǎn)生的集電體的局部變形或撓曲。同時(shí)，在將電極活性物質(zhì)附載 于集電體的突起上的工序、以及此后縱剪切加工成預(yù)定寬度等的后續(xù)工 序中，也可以抑制電極活性物質(zhì)的脫落。
另外，集電體可以設(shè)定為呈長條帶狀，而且集電體的長度方向與 列方向相一致，同時(shí)集電體的寬度方向與行方向相一致，突起的至少頂 部大致呈正六邊形，該正六邊形的最長的對角線之一與集電體的寬度方 向相一致。另外，集電體還可以設(shè)定為呈長條帶狀，而且集電體的長 度方向與列方向相一致，同時(shí)集電體的寬度方向與行方向相一致，突起 的至少頂部大致呈具有8以上的任一偶數(shù)個(gè)角的正多邊形，該正多邊形 的最長的對角線之一與集電體的寬度方向相一致。
根據(jù)該構(gòu)成，在拉伸應(yīng)力施加于集電體的長度方向的情況下，由于 該應(yīng)力施加在排列成鋸齒狀的各突起上，而且突起各自和與其相鄰的所 有突起的距離相等，因而施加在各突起上的應(yīng)力均等。因此，切斷集電 體的力得以降低，從而可以提高集電體的強(qiáng)度。因此，可以防止在將突 起形成于集電體表面的工序、以及將電極活性物質(zhì)附載于集電體的突起 上的工序中產(chǎn)生的集電體的局部變形或撓曲。同時(shí)，在將電極活性物質(zhì) 附載于集電體的突起上的工序、以及此后縱剪切加工成預(yù)定寬度等的后 續(xù)工序中，也可以抑制電極活性物質(zhì)的脫落。
另外，集電體可以設(shè)定為呈長條帶狀，而且集電體的長度方向與 列方向相一致，同時(shí)集電體的寬度方向與行方向相一致，突起的至少頂 部大致呈正六邊形，該正六邊形的1組對邊與集電體的寬度方向相垂直。 另外，集電體還可以設(shè)定為呈長條帶狀，而且集電體的長度方向與列 方向相一致，同時(shí)集電體的寬度方向與行方向相一致，突起的至少頂部 大致呈具有8以上的任一偶數(shù)個(gè)角的正多邊形，該正多邊形的1組對邊 與集電體的寬度方向相垂直。
根據(jù)該構(gòu)成，在拉伸應(yīng)力施加于集電體的長度方向的情況下，由于 該應(yīng)力施加在排列成鋸齒狀的各突起上，而且突起各自和與其相鄰的所有突起的距離相等，因而施加在各突起上的應(yīng)力均等。因此，切斷集電 體的力得以降低，從而可以提高集電體的強(qiáng)度。因此，可以防止在將突 起形成于集電體表面的工序、以及將電極活性物質(zhì)附載于集電體的突起 上的工序中產(chǎn)生的集電體的局部變形或撓曲。同時(shí)，在將電極活性物質(zhì) 附載于集電體的突起上的工序、以及此后縱剪切加工成預(yù)定寬度等的后 續(xù)工序中，也可以抑制電極活性物質(zhì)的脫落。
另外，本發(fā)明還涉及一種在上述任一種非水系二次電池用集電體上， 至少附載正極活性物質(zhì)或負(fù)極活性物質(zhì)而得到的非水系二次電池用電極 板。根據(jù)該構(gòu)成，借助于由上述突起的排列圖案所能顯示出的較大的耐 久應(yīng)力，可以防止在將電極活性物質(zhì)附載于集電體的突起上的工序中產(chǎn) 生的集電體的局部變形或撓曲。同時(shí)，在將電極活性物質(zhì)附載于集電體 的突起上的工序、以及此后縱剪切加工成預(yù)定寬度等的后續(xù)工序中，也 可以抑制電極活性物質(zhì)的脫落。
另外，本發(fā)明還涉及一種非水系二次電池，其構(gòu)成是使隔膜介入 根據(jù)上述非水系二次電池用電極板的正極板和負(fù)極板之間，并將該正極 板和負(fù)極板進(jìn)行巻繞或?qū)盈B而構(gòu)成電極組，然后將該電極組與非水電解 液一起封入電池殼體內(nèi)。根據(jù)該構(gòu)成，可以使與非水系二次電池的充放 電相伴的、由嵌入鋰時(shí)的電極活性物質(zhì)的膨脹以及脫嵌鋰時(shí)的電極活性 物質(zhì)的收縮引起的體積變化得以緩和。由此，可以獲得不會(huì)發(fā)生由充放 電產(chǎn)生的電極板斷裂、以及電極活性物質(zhì)層的脫落等不良現(xiàn)象且高容量 和高可靠性的非水系二次電池。
另外，集電體可以設(shè)定為呈長條帶狀，而且集電體的長度方向與 列方向相一致，同時(shí)集電體的寬度方向與所述行方向相一致；從集電體 的長度方向的一端側(cè)向另一端側(cè)，行單元的配置間隔依次縮短。其結(jié)果 是，當(dāng)將使用了上述集電體的電極板巻繞成螺旋狀時(shí)，通過將行單元的 間隔增大者設(shè)定為內(nèi)周側(cè)，則可以使由內(nèi)周側(cè)和外周側(cè)的曲率不同而產(chǎn) 生的不良影響得以緩和。也就是說，可以使由突起的頂部間距在內(nèi)周側(cè) 狹小而在外周側(cè)較大所產(chǎn)生的、施加于電極板的彎曲應(yīng)力之差得以緩和。 由此，可以抑制在由使用了上述集電體的電極板制作電極組的工序中的 巻繞偏移和電極活性物質(zhì)的脫落。另外，集電體可以設(shè)定為突起形成于金屬箔的兩面；而且對于金 屬箔的一個(gè)面的突起和金屬箔的另一個(gè)面的突起，所設(shè)置的相位是一致 的。其結(jié)果是，用在具有相同總厚度的兩面形成有突起的集電體來進(jìn)行 比較，則可以使集電體具有更高的柔軟性。因此，在巻繞使用了上述集 電體的電極板而制作電極組時(shí)，不會(huì)發(fā)生巻繞偏移等不良現(xiàn)象而可以制 作均勻的電極組。
另外，集電體可以設(shè)定為突起形成于金屬箔的兩面；而且對于金 屬箔的一個(gè)面的突起和金屬箔的另一個(gè)面的突起，所設(shè)置的相位在行方 向是不同的。其結(jié)果是，用在具有相同總厚度的兩面形成有突起的集電 體來進(jìn)行比較，則較之于突起的相位相一致的情況可以使集電體的強(qiáng)度 更加得以提高?？梢愿影l(fā)揮出如下的效果在將突起形成于集電體表 面的工序、以及將電極活性物質(zhì)附載于集電體的突起上的工序中產(chǎn)生的 集電體的局部變形或撓曲。
另外，集電體可以設(shè)定為突起形成于所述金屬箔的兩面;.而且在 金屬箔的一個(gè)面上于列方向配置行單元的間隔比在金屬箔的另一個(gè)面上 配置行單元的間隔更大。其結(jié)果是，當(dāng)將使用了上述集電體的電極板巻 繞成螺旋狀而制作電極組時(shí)，可以使由電極板的外側(cè)面和內(nèi)側(cè)面的曲率 不同而產(chǎn)生的不良影響得以緩和。也就是說，可以使由突起的頂部間距 在外側(cè)面較大而在內(nèi)側(cè)面狹小所產(chǎn)生的、施加于電極板的彎曲應(yīng)力之差 得以緩和。由此，可以更加切實(shí)地抑制在巻繞電極板制作電極組時(shí)的巻 繞偏移和電極活性物質(zhì)的脫落。
另外，金屬箔在一個(gè)面上以所述排列圖案形成突起，而且另一個(gè)面 被設(shè)計(jì)為平滑面；集電體可以設(shè)定為是將2片以上的金屬箔的平滑面
彼此之間接合在一起而構(gòu)成的。其結(jié)果是，能夠以任意的相位差設(shè)計(jì)集 電體的一個(gè)面的突起和另一個(gè)面的突起。由此，在將使用上述集電體的 電極板與其它電池構(gòu)成單元進(jìn)行巻繞而制作電極組時(shí)，可以容易地應(yīng)對 由于以各種曲率彎曲而產(chǎn)生的應(yīng)力。也就是說，根據(jù)上述曲率而調(diào)整上 述相位，藉此可以具有作為集電體的強(qiáng)度特性和柔軟性，而且可以與所 要求的極板的功能相對應(yīng)。另外，即使在1個(gè)電極組中也可以部分地調(diào) 整上述相位，可以增強(qiáng)曲率較大且施加較大應(yīng)力的集電體的局部區(qū)域。再者，由于只在金屬箔的單面形成突起，所以與在金屬箔的兩面形成突 起的情況相比較，可以在更薄的金屬箔上形成更高的突起。另外，使用 上述集電體的非水系二次電池用電極板可以使正極活性物質(zhì)或負(fù)極活性 物質(zhì)的體積比率自由地變化，可以使巻繞電極板所得到的電極組的內(nèi)周 側(cè)和外周側(cè)的電化學(xué)反應(yīng)的效率變得良好，從而可以增大電池容量。
另外，如果將上述2片以上的金屬箔接合在一起，從而使集電體一 個(gè)面的突起和另一個(gè)面的突起的相位不同，則突起的寬度的一部分在兩 面重疊的區(qū)域可以緩和并接收因電極板的巻繞而產(chǎn)生的應(yīng)力。另一方面， 當(dāng)兩面沒有形成突起的區(qū)域接收應(yīng)力時(shí)，則柔軟地發(fā)生彎曲。由此，可 以使耐久應(yīng)力與柔軟性的平衡變化為任意的狀態(tài)。因此，可以防止電極 板和集電體的龜裂。
另外，如果將上述2片以上的金屬箔接合在一起，從而使集電體一 個(gè)面的突起和另一個(gè)面的突起的相位一致，則在兩面形成有突起的區(qū)域 可以接收因巻繞而產(chǎn)生的應(yīng)力。另一方面，當(dāng)兩面沒有形成突起的區(qū)域 接收應(yīng)力時(shí)，則柔軟地發(fā)生彎曲。由此，在方形電池等具有電極板曲率 部分地增大之類的電極組的電池中，由于電極板優(yōu)良的柔軟性而可以防 止活性物質(zhì)的剝離。 —
另外，由于上述集電體的構(gòu)成是將2片以上的上述金屬箔的平滑面 彼此之間接合在一起，因而可以自由地調(diào)整一個(gè)面的突起和另一個(gè)面的 突起的相位。另外，制造工序也能夠得以簡化。
另外，金屬箔在一個(gè)面上以所述排列圖案形成突起，而且另一個(gè)面 被設(shè)計(jì)為平滑面；集電體可以設(shè)定為是在預(yù)定部位折彎金屬箔，而且 將該折彎的金屬箔的平滑面彼此之間接合在一起而構(gòu)成的。其結(jié)果是， 不必切斷集電體，可以抑制因切斷所引起的毛剌的發(fā)生。另外，通過任 意改變1片金屬箔的折彎部位，可以調(diào)整金屬箔兩面的突起的相位，因 而可以使在進(jìn)行采用2片以上的金屬箔時(shí)所必須的切斷之后，進(jìn)行接合 的對位的工序得以簡化。由此，在能夠削減對位工序的制造成本的同時(shí)， 還可以提高集電體的合格率，從而能夠使生產(chǎn)能力得以提高。
由于使隔膜介入上述正極板和負(fù)極板之間，并將該正極板和負(fù)極板 進(jìn)行巻繞或?qū)盈B而構(gòu)成電極組，然后將該電極組與非水電解液一起封入
21電池殼體內(nèi)而構(gòu)成非水系二次電池，因而借助于由上述突起的排列圖案 所能顯示出的較大的耐久應(yīng)力，可以防止在將突起形成于集電體表面的 工序、以及將電極活性物質(zhì)附載于集電體的突起上的工序中產(chǎn)生的集電 體的局部變形或撓曲。此外，在以下的各實(shí)施方式和各實(shí)施例中，本發(fā) 明就適用于非水系二次電池用集電體、使用該集電體的二次電池用電極 板以及二次電池的情況進(jìn)行了說明，但本發(fā)明并不局限于此。例如，也
可以將本發(fā)明適用于非水系、和非水系以外的一次電池用集電體、使用 該集電體的一次電池用電極板以及一次電池，而且也可以適用于非水系 以外的二次電池用集電體、使用該集電體的二次電池用電極板以及二次 電池。
<實(shí)施方式1>
下面參照圖1 圖4就本發(fā)明的實(shí)施方式1進(jìn)行說明。圖1是表示本 發(fā)明的實(shí)施方式1的非水系二次電池用集電體的示意構(gòu)成的俯視圖。
圖1的集電體10是非水系二次電池的一個(gè)實(shí)例即鋰離子二次電池 (以下也簡稱為鋰二次電池)的電極板所使用的集電體。該集電體10的
構(gòu)成是在金屬箔1的至少一個(gè)表面上，以預(yù)定的排列圖案形成有頂部
和橫斷面大致呈圓形的許多柱狀的突起2。在此，突起2以至少頂部不被 壓縮的方式形成。
在圖1的排列圖案中，突起2以等間距P1排列在行方向X上，從而 使各突起2的中心位于虛線3所示的1條直線上，并且排列在該行方向X 上的一組突起2構(gòu)成行單元4。行單元4以等間距P2相互平行地排列在 與行方向X垂直的方向即列方向Y上。另外，構(gòu)成行單元4的一組突起 2各自與在列方向Y相鄰的其它行單元4的突起2在行方向X的位置是 不同的，相隔與間距P1的二分之一相當(dāng)?shù)拈g距P3。此夕卜，該相隔的間距 并不局限于與間距P1的二分之一相當(dāng)?shù)拈g距，可以適當(dāng)?shù)剡M(jìn)行增減。
圖2表示用于在集電體10上形成突起2的輥?zhàn)拥牧Ⅲw圖(a)以及 將該輥?zhàn)拥谋砻娣糯蟮牧Ⅲw圖(b)。
圖2的輥?zhàn)?0是在金屬制輥?zhàn)踊?的表面6上涂覆CrO、 WC、 TiN等陶瓷后，借助于激光加工等，以與上述排列圖案對應(yīng)的排列圖案形成與突起2對應(yīng)的凹部7。
也就是說，凹部7在輥?zhàn)?0的軸向上以與間距Pl相等的間距Pl' 排列成直線狀而構(gòu)成行單元，同時(shí)該行單元以與間距P2相等的間距P2' 相互平行地排列在輥?zhàn)?0的周向上。
另外，在輥?zhàn)?0的周向上相鄰的各行單元的凹部7各自在輥?zhàn)?0 的軸向上的位置是不同的，相隔與間距P3相等的間距P3'。此外，該相 隔的間距并不局限于與間距P1'的二分之一相當(dāng)，而是可以適當(dāng)?shù)剡M(jìn)行增 減。
圖3表示使用輥?zhàn)?0在集電體10的表面形成突起2時(shí)的加工方法 的一個(gè)實(shí)例。
在圖示例中，以預(yù)定的間隙在上下配置一對輥?zhàn)?0，以借助于兩輥 子20擠壓金屬箔1的兩面的方式使長條的金屬箔1通過上述間隙，藉此 在金屬箔1的兩面以上述的排列圖案形成許多突起2。由此，與沒有形成 輥?zhàn)?0表面的凹部7的部分相對置的金屬箔1的區(qū)域被壓縮，與設(shè)置有 凹部7的部分相對置的金屬箔1的區(qū)域向上隆起而產(chǎn)生塑性變形。由此， 使突起2得以形成。在此，正如后述的各實(shí)施例所示的那樣，突起2由 于以其頂端部(頂部)也不與凹部7的底面相接觸的方式形成，因而處 于至少頂部不被壓縮的狀態(tài)。
此外，在金屬箔1的表面形成突起2的方法并不局限于上述的方法。 例如，使用模具等代替輥?zhàn)?0，在上模和下模之間夾持著金屬箔1而使 其進(jìn)行壓縮加工，也有可能在金屬箔1的兩面形成突起2。
下面就使用集電體10的電極板(正極板和負(fù)極板的總稱)進(jìn)行說明。 正極板和負(fù)極板的構(gòu)成是在形成有突起2的集電體10的表面附載著電極 活性物質(zhì)(正極活性物質(zhì)和負(fù)極活性物質(zhì)的總稱，以下簡稱為活性物質(zhì))。
作為在集電體10的表面附載活性物質(zhì)的1種方法，有使含有活性物 質(zhì)的涂料(正極合劑涂料或負(fù)極合劑涂料)涂覆在集電體上的方法。
正極合劑涂料是在適當(dāng)?shù)姆稚⒔橘|(zhì)中加入正極活性物質(zhì)、導(dǎo)電材料 以及粘結(jié)材料，采用行星式混合器等分散機(jī)械進(jìn)行混合分散， 一邊調(diào)整 為往集電體IO上的涂布所優(yōu)選的粘度， 一邊進(jìn)行混煉而制作。
在此，作為正極活性物質(zhì)，可以使用鈷酸鋰及其改性體(在鈷酸鋰中固溶有鋁或鎂的物質(zhì)等)、鎳酸鋰及其改性體(用鈷置換一部分鎳的物 質(zhì)等)、以及錳酸鋰及其改性體等復(fù)合氧化物。
作為正極用導(dǎo)電材料，也可以單獨(dú)或組合使用乙炔黑、科琴碳黑、 槽法碳黑、爐法碳黑、燈黑以及熱裂碳黑等碳黑或各種石墨。
作為正極用粘結(jié)材料，可以使用聚偏氟乙烯(Poly Vinylidene DiFluoride， PVDF)、聚偏氟乙烯的改性體、聚四氟乙烯(PolyTetm FluoroEthylene， PTFE)、以及具有丙烯酸酯單元的橡膠粒子粘結(jié)材料， 也可以在粘結(jié)材料中混入導(dǎo)入有反應(yīng)性官能團(tuán)的丙烯酸酯單體或丙烯酸 酯低聚物。
使用模涂布機(jī)將如上述那樣制作的正極合劑涂料涂布在例如由鋁箔 構(gòu)成的金屬箔1上，之后進(jìn)行干燥，進(jìn)行壓力加工將其壓縮至預(yù)定厚度， 然后縱剪切加工成預(yù)定的寬度和長度，便得到長條帶狀的正極板。這時(shí)， 進(jìn)行縱剪切加工使上述列方向Y與長條帶狀的正極板的長度方向一致。
另外，負(fù)極合劑涂料是在適當(dāng)?shù)姆稚⒔橘|(zhì)中加入負(fù)極活性物質(zhì)、以 及粘結(jié)材料，采用行星式混合器等分散機(jī)械進(jìn)行混合分散， 一邊調(diào)整為 往集電體IO上的涂布所優(yōu)選的粘度， 一邊進(jìn)行混煉而制作。
在此，作為負(fù)極用活性物質(zhì)，可以使用各種天然石墨和人造石墨、 硅化物等硅系復(fù)合材料、以及各種合金組成材料。
作為負(fù)極用粘結(jié)材料，可以使用聚偏氟乙烯及其改性體。然而，從 提高鋰離子的接受性的角度考慮，優(yōu)選并用苯乙烯-丁二烯共聚物橡膠粒子 (SBR)或其改性體和以羧甲基纖維素(carboxymethylcellulose， CMC)為代表 的纖維素系樹脂等，或者使用在苯乙烯-丁二烯共聚物橡膠粒子或其改性 體中少量添加上述纖維素系樹脂所得到的材料。
使用模涂布機(jī)將如上述那樣制作的負(fù)極合劑涂料涂布在例如由銅箔 構(gòu)成的金屬箔1上，之后進(jìn)行干燥，進(jìn)行壓力加工將其壓縮至預(yù)定厚度， 然后縱剪切加工成預(yù)定的寬度和長度，便得到長條帶狀的正極板。這時(shí)， 進(jìn)行縱剪切加工使上述列方向Y與長條帶狀的正極板的長度方向一致。
另外，作為在集電體IO上附載正極活性物質(zhì)或負(fù)極活性物質(zhì)的其它 方法，可以使用能夠有選擇性地將正極活性物質(zhì)或負(fù)極活性物質(zhì)附載在 集電體的特定部位的真空工藝。在采用真空工藝的情況下，優(yōu)選的是正極活性物質(zhì)或負(fù)極活性物質(zhì)主要在突起2的不被壓縮的頂部形成為柱狀。 這是因?yàn)橥黄?的頂部由于處在不被壓縮的狀態(tài)下，所以不會(huì)受 到加工變形等的影響而維持初期的平面精度，故而可以形成高精度的活 性物質(zhì)薄膜。而且因?yàn)橥ㄟ^在各突起2的頂部將活性物質(zhì)形成為柱狀， 并在橫向上使柱狀的各活性物質(zhì)連續(xù)而形成薄膜，也可以期待使嵌入鋰 時(shí)的活性物質(zhì)薄膜的體積膨脹得以緩和的效果。此時(shí)，作為活性物質(zhì)薄 膜的厚度，雖然隨所制作的非水系二次電池的要求特性的不同而不同，
但優(yōu)選為大約5 30p m的范圍，在最大限度地發(fā)揮使上述體積膨脹得以 緩和的效果方面，更優(yōu)選為10 20ixm的范圍。
在此，作為上述真空工藝，可以使用蒸鍍法、濺射法、以及CVD法 (CVD: Chemical Vapor Deposition (化學(xué)氣相沉積))等干式工藝。在采 用干式工藝的情況下，作為負(fù)極活性物質(zhì)，可以使用Si、 Sn、 Ge、 Al和 它們的合金、Si(X和SnOx等氧化物、以及SiSx和SnS等。另夕卜，在采用 干式工藝的情況下，負(fù)極活性物質(zhì)優(yōu)選的是非晶質(zhì)或低結(jié)晶性的。
下面就使用上述正極板和負(fù)極板的非水系二次電池進(jìn)行說明。圖4 表示縱向剖切作為非水系二次電池的一個(gè)實(shí)例的鋰二次電池的立體圖。
在圖4的鋰二次電池30中，將以復(fù)合鋰氧化物為活性物質(zhì)的正極板 31和以能夠保持鋰的材料為活性物質(zhì)的負(fù)極板32介由隔膜33而巻繞成 螺旋狀，從而制作出電極組34。
電極組34通過絕緣板36而與電池殼體35絕緣地收納在有底圓筒形 的電池殼體35的內(nèi)部，另一方面，從電極組34的下部導(dǎo)出的負(fù)極引線 37與電池殼體35的底部連接，而且從電極組34的上部導(dǎo)出的正極引線 38與封口板39連接。
另外，在電池殼體35中注入預(yù)定量的由非水溶劑制成的電解液(未 圖示)之后，將在周邊安裝有封口墊圈40的封口板39插入開口部，然 后朝內(nèi)向折彎電池殼體35的開口部而進(jìn)行斂縫封口。
在此，隔膜33只要是能夠耐受非水系二次電池的使用范圍的組成即 可。特別地，優(yōu)選單獨(dú)或復(fù)合使用聚乙烯、聚丙烯等烯烴類樹脂的多孔 薄膜。隔膜的厚度以設(shè)定為10 25Pm為宜。
在電解液中，作為電解質(zhì)鹽，可以使用LiPF6和LiBF4等各種鋰化合
25物。另外，作為溶劑，可以單獨(dú)或組合使用碳酸亞乙酯(EC)、碳酸二甲 酯(DMC)、碳酸二乙酯(DEC)以及碳酸甲乙酯(MEC)。另外，為了 在正極板或負(fù)極板上形成良好的覆蓋膜，以及為了保證過充電時(shí)的穩(wěn)定 性，優(yōu)選使用碳酸亞乙烯酯(VEC)、環(huán)己基苯(CHB)、以及它們的改 性體。
<實(shí)施方式2> -
下面參照圖5就本發(fā)明的實(shí)施方式2進(jìn)行說明。圖5是表示本發(fā)明 的實(shí)施方式2的非水系二次電池用集電體的示意構(gòu)成的俯視圖。
如圖5所示，在實(shí)施方式2的集電體10A中，金屬箔l上所形成的 突起2A的形狀與上述實(shí)施方式1不同，其頂部和橫斷面大致呈橢圓形。 突起2A形成于金屬箔1表面的排列圖案與實(shí)施方式1相同。
也就是說，突起2A在行方向X上以等間距P4排列成直線狀，由排 列在該行方向X上的一組突起2A構(gòu)成的行單元以等間距P5相互平行地 排列在列方向Y上。另外，構(gòu)成上述行單元的一組突起2A各自與在列 方向Y相鄰的其它行單元的突起2A在行方向X的位置是不同的，相隔 與間距P1的二分之一相當(dāng)?shù)拈g距P6。此外該相隔的間距并不局限于與 間距P4的二分之一相當(dāng)?shù)拈g距，可以適當(dāng)?shù)剡M(jìn)行增減。
除此以外，在本實(shí)施方式的排列圖案中，頂部和橫斷面大致呈橢圓 形的突起2A被配設(shè)為該橢圓形的長軸與行方向X相一致。
在集電體10A的表面形成突起2A時(shí)的加工方法與實(shí)施方式1的圖3 中的同樣。另外，也同樣可以使用模具等代替輥?zhàn)右孕纬赏黄?A。使用 集電體10A制作電極板的方法也與實(shí)施方式1同樣。另外，使用上述制 作的電極板制作非水系二次電池的方法也與實(shí)施方式1的圖4中的相同。
<實(shí)施方式3>
下面參照圖6就本發(fā)明的實(shí)施方式3進(jìn)行說明。圖6是表示本發(fā)明 的實(shí)施方式3的非水系二次電池用集電體的示意構(gòu)成的俯視圖。
如圖6所示，在實(shí)施方式3的集電體10B中，金屬箔1上所形成的 突起2B的形狀與上述實(shí)施方式1不同，其頂部和橫斷面大致呈長方形。 突起2B形成于金屬箔1表面的排列圖案與實(shí)施方式1相同。
也就是說，突起2B在行方向X上以等間距P7排列成直線狀，由排列在該行方向X上的一組突起2B構(gòu)成的行單元以等間距P8相互平行地 排列在列方向Y上。另外，構(gòu)成上述行單元的一組突起2B各自與在列 方向Y相鄰的其它行單元的突起2B在行方向X的位置是不同的，相隔 與間距P7的二分之一相當(dāng)?shù)拈g距P9。此外，該相隔的間距并不局限于與 間距P7的二分之一相當(dāng)?shù)拈g距，可以適當(dāng)?shù)剡M(jìn)行增減。
除此以外，在本實(shí)施方式的排列圖案中，頂部和橫斷面大致呈長方 形的突起2B被配設(shè)為該長方形的長度方向與行方向X相一致。
在集電體10B的表面形成突起2B時(shí)的加工方法與實(shí)施方式1的圖3 中的同樣。另外，也同樣可以使用模具等代替輥?zhàn)右孕纬赏黄?B。使用 集電體10B制作電極板的方法也與實(shí)施方式1同樣。另夕卜，使用上述制 作的電極板制作非水系二次電池的方法也與實(shí)施方式1的圖4中的相同。
<實(shí)施方式4>
下面參照圖7就本發(fā)明的實(shí)施方式4進(jìn)行說明。圖7是表示本發(fā)明 的實(shí)施方式4的非水系二次電池用集電體的示意構(gòu)成的俯視圖。
如圖7所示，在實(shí)施方式4的集電體10C中，金屬箔l上所形成的 突起2C的形狀與上述實(shí)施方式1不同，其頂部和橫斷面大致呈菱形。突 起2C形成于金屬箔1表面的排列圖案與實(shí)施方式1相同。
也就是說，突起2C在行方向X上以等間距P10排列成直線狀，由 排列在該行方向X上的一組突起2C構(gòu)成的行單元以等間距Pll相互平 行地排列在列方向Y上。另外，構(gòu)成上述行單元的一組突起2C各自與 在列方向Y相鄰的其它行單元的突起2C在行方向X的位置是不同的， 相隔與間距P10的二分之一相當(dāng)?shù)拈g距P12。此外，該相隔的間距并不局 限于與間距PIO的二分之一相當(dāng)?shù)拈g距，可以適當(dāng)?shù)剡M(jìn)行增減。
除此以外，在本實(shí)施方式的排列圖案中，頂部和橫斷面大致呈菱形 的突起2C被配設(shè)為該菱形的長對角線與行方向X相一致。
在集電體10C的表面形成突起2C時(shí)的加工方法與實(shí)施方式1的圖3 中的同樣。另外，也同樣可以使用模具等代替輥?zhàn)右孕纬赏黄?C。使用 集電體10C制作電極板的方法也與實(shí)施方式1同樣。另外，使用上述制 作的電極板制作非水系二次電池的方法也與實(shí)施方式1的圖4中的相同。
<實(shí)施方式5>下面參照圖8就本發(fā)明的實(shí)施方式5進(jìn)行說明。圖8是表示本發(fā)明 的實(shí)施方式5的非水系二次電池用集電體的示意構(gòu)成的俯視圖。
如圖8所示，在實(shí)施方式5的集電體10D中，金屬箔1上所形成的 突起2D的形狀與上述實(shí)施方式1不同，其頂部和橫斷面大致呈正方形。 突起2D形成于金屬箔1表面的排列圖案與實(shí)施方式1相同。
也就是說，突起2D在行方向X上以等間距P13排列成直線狀，由 排列在該行方向X上的一組突起2D構(gòu)成的行單元以等間距P14相互平 行地排列在列方向Y上。另外，構(gòu)成上述行單元的一組突起2D各自與 在列方向Y相鄰的其它行單元的突起2D在行方向X的位置是不同的， 相隔與間距P13的二分之一相當(dāng)?shù)拈g距P15。此外，該相隔的間距并不局 限于與間距P13的二分之一相當(dāng)?shù)拈g距，可以適當(dāng)?shù)剡M(jìn)行增減。
除此以外，在本實(shí)施方式的排列圖案中，頂部和橫斷面大致呈正方 形的突起2D被配設(shè)為該正方形的1條對角線與行方向X相一致。
在集電體10D的表面形成突起2D時(shí)的加工方法與實(shí)施方式1的圖3 中的同樣。另外，也同樣可以使用模具等代替輥?zhàn)右孕纬赏黄?D。使用 集電體10D制作電極板的方法也與實(shí)施方式1同樣。另外，使用上述制 作的電極板制作非水系二次電池的方法也與實(shí)施方式1的圖4中的相同。
<實(shí)施方式6>
下面參照圖9就本發(fā)明的實(shí)施方式6進(jìn)行說明。圖9是表示本發(fā)明 的實(shí)施方式6的非水系二次電池用集電體的示意構(gòu)成的俯視圖。
如圖9所示，在實(shí)施方式6的集電體10E中，金屬箔l上所形成的 突起2E的形狀與上述實(shí)施方式1不同，其頂部和橫斷面大致呈正六邊形。 突起2E形成于金屬箔1表面的排列圖案與實(shí)施方式1相同。
也就是說，突起2E在行方向X上以等間距P16排列成直線狀，由 排列在該行方向X上的一組突起2E構(gòu)成的行單元以等間距P17相互平 行地排列在列方向Y上。另外，構(gòu)成上述行單元的一組突起2E各自與在 列方向Y相鄰的其它行單元的突起2E在行方向X的位置是不同的，相 隔與間距P16的二分之一相當(dāng)?shù)拈g距P18。此外，該相隔的間距并不局限 于與間距P16的二分之一相當(dāng)?shù)拈g距，可以適當(dāng)?shù)剡M(jìn)行增減。
除此以外，在本實(shí)施方式的排列圖案中，頂部和橫斷面大致呈正六邊形的突起2E被配設(shè)為垂直于該正六邊形的1組對邊的直線與行方向 X相一致。
另外，突起的形狀并不局限于大致呈正六邊形，可以將大致呈具有8
以上的任一偶數(shù)個(gè)角的正多邊形的突起以與本實(shí)施方式同樣的排列圖案 形成于集電體上。
在集電體10E的表面形成突起2E時(shí)的加工方法與實(shí)施方式1的圖3 中的同樣。另外，也同樣可以使用模具等代替輥?zhàn)右孕纬赏黄?E。使用 集電體10E制作電極板的方法也與實(shí)施方式1同樣。另外，使用上述制 作的電極板制作非水系二次電池的方法也與實(shí)施方式i的圖4中的相同。
實(shí)施例1
下面就本發(fā)明的實(shí)施例進(jìn)行說明。實(shí)施例1 6表示本發(fā)明的電極板 的實(shí)施例，實(shí)施例7表示本發(fā)明的非水系二次電池的實(shí)施例。
作為本發(fā)明的正極板的集電體，使用厚度為15um的鋁箔。為了在 該鋁箔的表面上，以上述的排列圖案形成與上述實(shí)施方式1的圖1相對 應(yīng)且頂部和橫斷面的形狀大致呈圓形的許多突起，制作1對輥?zhàn)?陶瓷 輥?zhàn)?，該1對輥?zhàn)右陨鲜龅呐帕袌D案在表面形成有形狀與上述突起相對 應(yīng)的凹部(深度為4um)。在此，上述間距P3被設(shè)定為與上述間距Pl 的二分之一相當(dāng)?shù)拈g距。而且在上述一對輥?zhàn)又g， 一邊對上述鋁箔進(jìn) 行加壓一邊使其通過。這樣一來，便制作出在兩面具有高度為3Pm的突 起的總厚為18 ii m的正極板用集電體。
接著，將作為正極活性物質(zhì)的用鎳和錳置換鈷的一部分而得到的100 重量份的鈷酸鋰、作為導(dǎo)電材料的相對于100重量份的活性物質(zhì)為2重 量份的乙炔黑、以及作為粘結(jié)材料的相對于100重量份的活性物質(zhì)為2 重量份的聚偏氟乙烯與適量的N-甲基-2-吡咯烷酮一起，用雙臂式拌和機(jī) 進(jìn)行攪拌和混煉，由此便制作出正極合劑涂料。將該正極合劑涂料涂布 在上述制作的集電體的兩面上，干燥并進(jìn)行壓力加工，然后將該集電體 縱剪切加工成預(yù)定的寬度和長度，便制作出長條帶狀的正極板。這時(shí)， 進(jìn)行縱剪切加工使上述列方向Y與正極板的長度方向相一致，使上述行 方向X與正極板的寬度方向相一致。
在上述那樣制作的集電體中，由于以最緊密填充的排列圖案形成大
29致呈圓形的突起，所以在集電體和正極板的制造時(shí)，對于施加在集電體
或正極板的長度方向(上述列方向Y)上的拉伸應(yīng)力可以顯示出較大的 耐久應(yīng)力。因此，在將正極合劑層形成于集電體上而制造正極板時(shí)，或 者對正極板進(jìn)行上述縱剪切加工時(shí)，可以防止在集電體上產(chǎn)生的局部的 變形或撓曲，而且可以抑制正極合劑層的脫落。 實(shí)施例2
作為本發(fā)明的負(fù)極板的集電體，使用厚度為20um的銅箔。為了在 該銅箔的表面上，以上述的排列圖案形成與上述實(shí)施方式2的圖5相對 應(yīng)且頂部和橫斷面的形狀大致呈橢圓形的許多突起，第'j作1對輥?zhàn)?陶 瓷輥?zhàn)?，該1對輥?zhàn)右陨鲜龅呐帕袌D案在表面形成有形狀與上述突起相 對應(yīng)的凹部(深度為13ixm)。在此，上述間距P6被設(shè)定為與上述間距 P4的二分之一相當(dāng)?shù)拈g距。而且在上述一對輥?zhàn)又g， 一邊對上述銅箔 進(jìn)行加壓一邊使其通過。這樣一來，便制作出在兩面具有高度為9wm的 突起的總厚為29um的負(fù)極板用集電體。
接著，將作為負(fù)極活性物質(zhì)的純度為99.9999%的硅用作濺射靶，采 用具有電子束加熱機(jī)構(gòu)的蒸鍍裝置，在上述制作的集電體的兩面一邊導(dǎo) 入純度為99.7%的氧一邊進(jìn)行蒸鍍，從而在突起上形成膜厚為23 P m的 SiO。.5，然后縱剪切加工成預(yù)定的寬度和長度，便制作出長條帶狀的負(fù)極 板。這時(shí)，進(jìn)行縱剪切加工使上述列方向Y與負(fù)極板的長度方向相一致， 使上述行方向X與負(fù)極板的寬度方向相一致。
如上述那樣制作的集電體正如實(shí)施方式2所記載的那樣，由于以大 致呈橢圓形的突起的長軸與集電體的寬度方向(行方向X)相一致的方 式形成，所以在朝向集電體的長度方向(列方向Y)蒸鍍負(fù)極活性物質(zhì) 時(shí)，可以將活性物質(zhì)高效地附著在突起上，而且對于施加在集電體的長 度方向上的拉伸應(yīng)力可以顯示出較大的耐久應(yīng)力。因此，在將負(fù)極合劑 層蒸鍍于集電體上而制造負(fù)極板時(shí)，或者對負(fù)極板進(jìn)行上述縱剪切加工 時(shí)，可以防止在集電體上產(chǎn)生的局部的變形或撓曲，而且可以抑制負(fù)極 合劑層的脫落。
實(shí)施例3
作為本發(fā)明的負(fù)極板的集電體，使用厚度為15tim的銅箔。為了在該銅箔的表面上，以上述的排列圖案形成與上述實(shí)施方式3的圖6相對 應(yīng)且頂部和橫斷面的形狀大致呈長方形的許多突起，制作1對輥?zhàn)?陶 瓷輥?zhàn)?，該1對輥?zhàn)右陨鲜龅呐帕袌D案在表面形成有形狀與上述突起相 對應(yīng)的凹部(深度為7lim)。在此，上述間距P9被設(shè)定為與上述間距 P7的二分之一相當(dāng)?shù)拈g距。而且在上述一對輥?zhàn)又g， 一邊對上述銅箔 進(jìn)行加壓一邊使其通過。這樣一來，便制作出在兩面具有高度為5ixm的 突起的總厚為20 U m的負(fù)極板用集電體。 '
接著，將作為負(fù)極活性物質(zhì)的純度為99.9999%的硅用作濺射耙，采 用具有電子束加熱機(jī)構(gòu)的蒸鍍裝置，在上述制作的集電體的兩面一邊導(dǎo) 入純度為99.7%的氧一邊進(jìn)行蒸鍍，從而在突起上形成膜厚為15"m的 SiOQ.5，然后縱剪切加工成預(yù)定的寬度和長度，便制作出長條帶狀的負(fù)極 板。這時(shí)，進(jìn)行縱剪切加工使上述列方向Y與負(fù)極板的長度方向相一致， 使上述行方向X與負(fù)極板的寬度方向相一致。
如上述那樣制作的集電體正如實(shí)施方式3所記載的那樣，由于以大 致呈長方形的突起的長度方向與集電體的寬度方向(行方向X)相一致 的方式形成，所以在朝向集電體的長度方向(列方向Y)蒸鍍負(fù)極活性 物質(zhì)時(shí)，可以將活性物質(zhì)高效地附著在突起上，而且對于施加在集電體 的長度方向上的拉伸應(yīng)力可以顯示出較大的耐久應(yīng)力。因此，在將負(fù)極 合劑層蒸鍍于集電體上而制造負(fù)極板時(shí)，或者對負(fù)極板進(jìn)行上述縱剪切 加工時(shí)，可以防止在集電體上產(chǎn)生的局部的變形或撓曲，而且可以抑制 負(fù)極合劑層的脫落。
實(shí)施例4
作為本發(fā)明的負(fù)極板的集電體，使用厚度為18Pm的銅箔。為了在 該銅箔的表面上，以上述的排列圖案形成與上述實(shí)施方式4的圖7相對 應(yīng)且頂部和橫斷面的形狀大致呈菱形的許多突起，制作1對輥?zhàn)?陶瓷 輥?zhàn)?，該1對輥?zhàn)右陨鲜龅呐帕袌D案在表面形成有形狀與上述突起相對 應(yīng)的凹部(深度為lOum)。在此，上述間距P12被設(shè)定為與上述間距 P10的二分之一相當(dāng)?shù)拈g距。而且在上述一對輥?zhàn)又g， 一邊對上述銅箔 進(jìn)行加壓一邊使其通過。這樣一來，便制作出在兩面具有高度為8um的 突起的總厚為26 U m的負(fù)極板用集電體。接著，將作為負(fù)極活性物質(zhì)的純度為99.9999%的硅用作濺射靶，采 用具有電子束加熱機(jī)構(gòu)的蒸鍍裝置，在上述制作的集電體的兩面一邊導(dǎo) 入純度為99.7%的氧一邊進(jìn)行蒸鍍，從而在突起上形成膜厚為20u m的 SiO。.5，然后縱剪切加工成預(yù)定的寬度和長度，便制作出長條帶狀的負(fù)極 板。這時(shí)，進(jìn)行縱剪切加工使上述列方向Y與負(fù)極板的長度方向相一致， 使上述行方向X與負(fù)極板的寬度方向相一致。
如上述那樣制作的集電體正如實(shí)施方式4所記載的那樣，由于以大 致呈菱形的突起的長對角線與集電體的寬度方向(行方向X)相一致的 方式形成，所以在朝向集電體的長度方向(列方向Y)蒸鍍負(fù)極活性物 質(zhì)時(shí)，可以將活性物質(zhì)高效地附著在突起上，而且對于施加在集電體的 長度方向上的拉伸應(yīng)力可以顯示出較大的耐久應(yīng)力。因此，在將負(fù)極合 劑層蒸鍍于集電體上而制造負(fù)極板時(shí)，或者對負(fù)極板進(jìn)行上述縱剪切加 工時(shí)，可以防止在集電體上產(chǎn)生的局部的變形或撓曲，而且可以抑制負(fù) 極合劑層的脫落。
實(shí)施例5 —
作為本發(fā)明的負(fù)極板的集電體，使用厚度為10um的銅箔。為了在 該銅箔的表面上，以上述的排列圖案形成與上述實(shí)施方式5的圖8相對 應(yīng)且頂部和橫斷面的形狀大致呈正方形的許多突起，制作1對輥?zhàn)?陶 瓷輥?zhàn)?，該1對輥?zhàn)右陨鲜龅呐帕袌D案在表面形成有形狀與上述突起相 對應(yīng)的凹部(深度為3Pm)。在此，上述間距P15被設(shè)定為與上述間距 P13的二分之一相當(dāng)?shù)拈g距。而且在上述一對輥?zhàn)又g， 一邊對上述銅箔 進(jìn)行加壓一邊使其通過。這樣一來，便制作出在兩面具有高度為2um的 突起的總厚為12ixm的負(fù)極板用集電體。
接著，將作為負(fù)極活性物質(zhì)的100重量份的人造石墨、作為粘結(jié)材 料的相對于100重量份的活性物質(zhì)為2.5重量份(按粘結(jié)材料的固體成分 換算為1重量份)的苯乙烯-丁二烯共聚物橡膠粒子分散體(固體成分為 40重量％)、以及作為增稠劑的相對于100重量份的活性物質(zhì)為1重量份 的羧甲基纖維素與適量的水一起，用雙臂式拌和機(jī)進(jìn)行攪拌，從而制作 出負(fù)極合劑涂料。將該負(fù)極合劑涂料涂布在上述制作的集電體的兩面上， 干燥并進(jìn)行壓力加工，然后將該集電體縱剪切加工成預(yù)定的寬度和長度，便制作出長條帶狀的負(fù)極板。這時(shí)，進(jìn)行縱剪切加工使上述列方向Y與 正極板的長度方向相一致，使上述行方向X與負(fù)極板的寬度方向相一致。
在上述那樣制作的集電體中，由于以最緊密填充的排列圖案形成大 致呈正方形的突起，所以在集電體和負(fù)極板的制造時(shí)，對于施加在集電 體或負(fù)極板的長度方向(上述列方向Y)上的拉伸應(yīng)力可以顯示出較大 的耐久應(yīng)力。因此，在將負(fù)極合劑層形成于集電體上而制造負(fù)極板時(shí)， 或者對負(fù)極板進(jìn)行上述縱剪切加工時(shí)，可以防止在集電體上產(chǎn)生的局部 的變形或撓曲，而且可以抑制負(fù)極合劑層的脫落。
實(shí)施例6
作為本發(fā)明的正極板的集電體，使用厚度為12iim的鋁箔。為了在 該鋁箔的表面上，以上述的排列圖案形成與上述實(shí)施方式6的圖9相對 應(yīng)且頂部和橫斷面的形狀大致呈正六邊形的許多突起，制作1對輥?zhàn)?陶 瓷輥?zhàn)?，該1對輥?zhàn)右陨鲜龅呐帕袌D案在表面形成有形狀與上述突起相 對應(yīng)的凹部(深度為3um)。在此，上述間距P18被設(shè)定為與上述間距 P16的二分之一相當(dāng)?shù)拈g距。而且在上述一對輥?zhàn)又g， 一邊對上述鋁箔 進(jìn)行加壓一邊使其通過。這樣一來，便制作出在兩面具有高度為2um的 突起的總厚為14um的正極板用集電體。
接著，將作為正極活性物質(zhì)的100重量份的鈷酸鋰、作為導(dǎo)電材料 的相對于100重量份的活性物質(zhì)為2重量份的乙炔黑、以及作為粘結(jié)材 料的相對于100重量份的活性物質(zhì)為2重量份的聚偏氟乙烯與適量的N-甲基-2-吡咯烷酮一起，用雙臂式拌和機(jī)進(jìn)行攪拌和混煉，由此便制作出 正極合劑涂料。將該正極合劑涂料涂布在上述制作的集電體的兩面上， 干燥并進(jìn)行壓力加工，然后將該集電體縱剪切加工成預(yù)定的寬度和長度， 便制作出長條帶狀的正極板。這時(shí)，進(jìn)行縱剪切加工使上述列方向Y與 正極板的長度方向相一致，使上述行方向X與正極板的寬度方向相一致。
在上述那樣制作的集電體中，由于以最緊密填充的排列圖案將大致 呈正六邊形的突起形成為蜂窩狀，所以在集電體和正極板的制造時(shí)，對 于施加在集電體或正極板的長度方向(上述列方向Y)上的拉伸應(yīng)力可 以顯示出較大的耐久應(yīng)力。因此，在將正極合劑層形成于集電體上而制 造正極板時(shí)，或者對正極板進(jìn)行上述縱剪切加工時(shí)，可以防止在集電體上產(chǎn)生的局部的變形或撓曲，而且可以抑制正極合劑層的脫落。 實(shí)施例7
為了制作本發(fā)明的非水系二次電池，與實(shí)施例1同樣，制作出以上
述排列圖案在兩面形成有高度為3um的突起的總厚為18um的正極集 電體。
接著，將作為正極活性物質(zhì)的用鎳和錳置換鈷的一部分而得到的100 重量份的鈷酸鋰、作為導(dǎo)電材料的相對于100重量份的活性物質(zhì)為2重 量份的乙炔黑、以及作為粘結(jié)材料的相對于100重量份的活性物質(zhì)為2 重量份的聚偏氟乙烯與適量的N-甲基-2-吡咯烷酮一起，用雙臂式拌和機(jī) 進(jìn)行攪拌和混煉，由此便制作出正極合劑涂料。將該正極合劑涂料涂布 在上述制作的集電體的兩面上，干燥并進(jìn)行壓力加工，然后將該集電體 縱剪切加工成預(yù)定的寬度和長度，便制作出長條帶狀的正極板。這時(shí)， 進(jìn)行縱剪切加工使上述列方向Y與正極板的長度方向相一致，使上述行 方向X與正極板的寬度方向相一致。這樣一來，便在上述正極集電體的 兩面形成單面厚度為57 u m的正極合劑層，從而制作出總厚度為126 li m 的正極板。
另外，與實(shí)施例4同樣，制作出以上述排列圖案在兩面形成有高度 為8 P m的突起的總厚為26 u m的負(fù)極集電體。
接著，將作為負(fù)極活性物質(zhì)的純度為99.9999%的硅用作濺射耙，采 用具有電子束加熱機(jī)構(gòu)的蒸鍍裝置，在上述制作的集電體的兩面一邊導(dǎo) 入純度為99.7°/。的氧一邊進(jìn)行蒸鍍，這里，在突起的頂部將負(fù)極活性物質(zhì) 層疊成柱狀，從而使其在橫向上連續(xù)地形成25 u m厚的SiOa5的薄膜， 然后縱剪切加工成預(yù)定的寬度和長度，便制作出長條帶狀的負(fù)極板。這 時(shí)，進(jìn)行縱剪切加工使上述列方向Y與負(fù)極板的長度方向相一致，使上 述行方向X與負(fù)極板的寬度方向相一致。
使用如上述那樣制作的正極板和負(fù)極板，制作如圖4所示的鋰離子 二次電池。更具體地說，使隔膜介入正極板和負(fù)極板之間，并將該正極 板和負(fù)極板巻繞成螺旋狀，從而制作出電極組。將該電極組與絕緣板一 起收納在有底圓筒形的電池殼體的內(nèi)部，將由電極組的下部導(dǎo)出的負(fù)極 引線與電池殼體的底部連接。接著，將從電極組的上部導(dǎo)出的正極引線與封口板連接，并在電池殼體中注入預(yù)定量的由非水溶劑制成的電解液 (未圖示)。之后，將在周邊安裝有封口墊圈的封口板插入電池殼體的開 口部，然后朝內(nèi)向折彎電池殼體的開口部而進(jìn)行斂縫封口，由此便制作 出鋰離子二次電池。
在上述的鋰離子二次電池中，在制作出巻繞成螺旋狀的電極組之后， 將該電極組解體而進(jìn)行觀察，結(jié)果在正極板和負(fù)極板上均沒有看到電極 板斷裂、或活性物質(zhì)層的脫落等不良現(xiàn)象。再者，雖然對該鋰離子二次
電池進(jìn)行了 300次的充放電循環(huán)，但沒有發(fā)生循環(huán)劣化。另外，在進(jìn)行 了 300次的充放電循環(huán)之后，將鋰離子二次電池和電極組進(jìn)行解體的結(jié) 果，沒有看到鋰的析出或活性物質(zhì)層的脫落等不良現(xiàn)象?？梢哉J(rèn)為其原 因在于通過在不被壓縮的突起的頂部上將活性物質(zhì)形成為柱狀從而形 成薄膜，使得由嵌入鋰時(shí)的活性物質(zhì)薄膜的膨脹以及脫嵌鋰時(shí)的活性物 質(zhì)薄膜的收縮引起的體積變化能夠得以緩和，因而可以維持良好的電池 特性。
以上正如實(shí)施例1 6所示的那樣，本發(fā)明的非水系二次電池用電極 板由于在集電體的表面以上述排列圖案形成至少頂部不被壓縮的突起， 所以通過該突起的排列圖案而顯示出較大的耐久應(yīng)力。因此，可以防止 在將突起形成于集電體表面的工序、以及將活性物質(zhì)附載于集電體的突 起上的工序中產(chǎn)生的集電體的局部變形或撓曲。同時(shí)，在將活性物質(zhì)附 載于集電體的突起上的工序、以及此后縱剪切加工成預(yù)定寬度和長度等 的后續(xù)工序中，也可以抑制活性物質(zhì)的脫落。
再者，由于集電體的突起的頂部處在不被壓縮的狀態(tài)下，所以不會(huì) 殘留由進(jìn)行加工所產(chǎn)生的加工變形，而且突起的平面的表面精度良好， 故而可以形成均勻的薄膜。另外，由于實(shí)施壓縮加工，所以表面粗糙度 也不會(huì)減少，而是維持著初期的表面粗糙度，故而可以提高與形成為薄 膜的活性物質(zhì)的附著力。從這一觀點(diǎn)出發(fā)，為了進(jìn)一步提高突起的平面 與活性物質(zhì)的附著力，事先使加工前的集電體表面變粗是非常有效的。 此外，在實(shí)施例1 6的突起的排列圖案中，在列方向相鄰的行單元的突 起各自的位置被設(shè)定為偏移行單元間距的二分之一，但本發(fā)明并不局限 于此，使突起的位置偏移的間隔可以任意地設(shè)定。另外，正如實(shí)施例7所示的那樣，優(yōu)選的是活性物質(zhì)主要在突起的 不被壓縮的頂部形成為柱狀。由此，使與非水系二次電池的充放電相伴 的、由嵌入鋰時(shí)的活性物質(zhì)的膨脹以及脫嵌鋰時(shí)的活性物質(zhì)的收縮引起 的體積變化得以緩和，從而可以獲得不會(huì)發(fā)生由充放電產(chǎn)生的電極板斷 裂、以及活性物質(zhì)層的脫落等不良現(xiàn)象且高容量和高可靠性的非水系二 次電池。
<實(shí)施方式7〉
下面參照圖10和圖11就本發(fā)明的實(shí)施方式7進(jìn)行說明。圖10是表 示本發(fā)明的實(shí)施方式7的非水系二次電池用集電體的示意構(gòu)成的俯視圖。
圖10的集電體10F是非水系二次電池的一個(gè)實(shí)例即鋰離子二次電池 (以下也簡稱為鋰二次電池)的電極板所使用的集電體。該集電體10F 的構(gòu)成是在金屬箔1的至少一個(gè)表面上，以預(yù)定的排列圖案形成有頂 部和橫斷面大致呈圓形的許多柱狀的突起2F。在此，突起2F以至少頂部 不被壓縮的方式形成。
在圖10的排列圖案中，突起2F正如虛線的折線9所示的那樣，在 行方向X以等間距配設(shè)成鋸齒狀，在該行方向X上配設(shè)成鋸齒狀的一組 突起2F構(gòu)成行單元4A。行單元4A在與行方向X垂直的方向即列方向Y 上相互平行地以等間距排列。另外，構(gòu)成行單元4A的一組突起2F各自 與在列方向Y相鄰的其它行單元4A的突起2F在行方向X的位置相一致。 另外，任意的突起2F被配設(shè)為和與之相鄰的其它所有的突起2F之間 的間隔Lll、 L12、 L13、 L14、 L15、 L16相等。
圖11表示將用于在集電體上形成突起的輥?zhàn)拥谋砻孢M(jìn)行了放大的立 體圖。
圖11的輥?zhàn)邮窃诮饘僦戚佔(zhàn)踊牡谋砻嫔贤扛睠rO、 WC、 TiN 等陶瓷后，借助于激光加工等，以與上述排列圖案對應(yīng)的排列圖案形成 與突起2F對應(yīng)的凹部7A。
也就是說，凹部7A正如虛線的折線9A所示的那樣，在輥?zhàn)拥妮S向 上以等間距排列成鋸齒狀而構(gòu)成行單元，而且該行單元在輥?zhàn)拥闹芟蛏?相互平行地以等間距排列。
另外，在輥?zhàn)拥闹芟蛏舷噜彽母餍袉卧陌疾?A各自在輥?zhàn)拥妮S向上的位置是一致的。另外，任意的凹部7A被配設(shè)為和與之相鄰的其它
所有的凹部7A之間的間隔相等。
使用圖11的輥?zhàn)釉诩婓w10F的表面形成突起2F時(shí)的加工方法與 實(shí)施方式1的圖3中的相同。另外，也同樣可以使用模具等代替輥?zhàn)右?形成突起2F。另外，使用集電體IOF制作電極板的方法也與實(shí)施方式1 同樣。另外，使用上述制作的電極板制作非水系二次電池的方法也與實(shí) 施方式l的圖4中的同樣。
<實(shí)施方式8>
下面參照圖12就本發(fā)明的實(shí)施方式8進(jìn)行說明。圖12是表示本發(fā) 明的實(shí)施方式8的非水系二次電池用集電體的示意構(gòu)成的俯視圖。
如圖12所示，在實(shí)施方式8的集電體10G中，金屬箔l上所形成的 突起2G的排列圖案與實(shí)施方式7相同，但突起2G的形狀與上述實(shí)施方 式7不同，其頂部和橫斷面大致呈正方形。
也就是說，突起2G正如折線9B所示的那樣，在行方向X以等間距 排列成鋸齒狀，由在該行方向X上排列成鋸齒狀的一組突起2G構(gòu)成的 行單元在列方向Y上相互平行地以等間距排列。另外，構(gòu)成行單元的一 組突起2G各自與在列方向Y相鄰的其它行單元的突起2G在行方向X 的位置相一致，且任意的突起2G和與之相鄰的其它所有的突起2G之間 的間隔相等。
除此以外，在本實(shí)施方式的排列圖案中，頂部和橫斷面大致呈正方 形的突起2G被配設(shè)為與該正方形的1組對邊垂直的直線與行方向X 相一致。
在集電體10G的表面形成突起2G時(shí)的加工方法與實(shí)施方式1的圖3 中的相同。另外，也同樣可以使用模具等代替輥?zhàn)右孕纬赏黄?G。使用 集電體10G制作電極板的方法也與實(shí)施方式1同樣。另外，使用上述制 作的電極板制作非水系二次電池的方法也與實(shí)施方式l的圖4中的同樣。
<實(shí)施方式9>
下面參照圖13就本發(fā)明的實(shí)施方式9進(jìn)行說明。圖13是表示本發(fā) 明的實(shí)施方式9的非水系二次電池用集電體的示意構(gòu)成的俯視圖。
如圖13所示，在實(shí)施方式9的集電體10H中，金屬箔1上所形成的突起2H的排列圖案與實(shí)施方式7相同，且突起2H的形狀為與實(shí)施方式 8同樣的大致正方形，但突起2H的方位(orientation)與實(shí)施方式8不同。 也就是說，突起2H正如折線9C所示的那樣，在行方向X以等間距 排列成鋸齒狀，由在該行方向X上排列成鋸齒狀的一組突起2H構(gòu)成的 行單元在列方向Y上相互平行地以等間距排列。另外，構(gòu)成行單元的一 組突起2H各自與在列方向Y相鄰的其它行單元的突起2H在行方向X 的位置相一致，且任意的突起2H和與之相鄰的其它所有的突起2H之間 的間隔相等。
除此以外，在本實(shí)施方式的排列圖案中，頂部和橫斷面大致呈正方 形的突起2H被配設(shè)為該正方形的1條對角線與行方向X相一致。
在集電體10H的表面形成突起2H時(shí)的加工方法與實(shí)施方式1的圖3 中的相同。另外，也同樣可以使用模具等代替輥?zhàn)右孕纬赏黄?H。使用 集電體10H制作電極板的方法也與實(shí)施方式1同樣。另外，使用上述制 作的電極板制作非水系二次電池的方法也與實(shí)施方式1的圖4中的同樣。
<實(shí)施方式10>
下面參照圖14就本發(fā)明的實(shí)施方式IO進(jìn)行說明。圖14是表示本發(fā) 明的實(shí)施方式10的非水系二次電池用集電體的示意構(gòu)成的俯視圖。
如圖14所示，在實(shí)施方式10的集電體101中，金屬箔1上所形成的 突起21的排列圖案與實(shí)施方式7相同，但突起21的形狀與上述實(shí)施方式 7不同，其頂部和橫斷面大致呈正六邊形。
也就是說，突起2I正如折線9D所示的那樣，在行方向X以等間距 排列成鋸齒狀，由在該行方向X上排列成鋸齒狀的一組突起21構(gòu)成的行 單元在列方向Y上相互平行地以等間距排列。另外，構(gòu)成行單元的一組 突起2I各自與在列方向Y相鄰的其它行單元的突起21在行方向X的位 置相一致，且任意的突起21和與之相鄰的其它所有的突起21之間的間隔 相等。
除此以外，在本實(shí)施方式的排列圖案中，頂部和橫斷面大致呈正六 邊形的突起2I被配設(shè)為該正六邊形的1條對角線與行方向X相一致。
在集電體101的表面形成突起21時(shí)的加工方法與實(shí)施方式1的圖3 中的相同。另外，也同樣可以使用模具等代替輥?zhàn)右孕纬赏黄?1。使用集電體IOI制作電極板的方法也與實(shí)施方式1同樣。另外，使用上述制作
的電極板制作非水系二次電池的方法也與實(shí)施方式1的圖4中的同樣。
此外，在圖14中，突起2I的形狀大致呈正六邊形，但本發(fā)明并不局 限于此，也可以將突起的形狀設(shè)定為大致呈正N邊形(其中N: N是6 以上的偶數(shù))。在此情況下，各突起也被形成為正N邊形的最長的對角 線之一與行方向X相一致，且任意的突起和與之相鄰的其它突起之間的 間隔均相等。
<實(shí)施方式11>
下面參照圖15就本發(fā)明的實(shí)施方式11進(jìn)行說明。圖15是表示本發(fā) 明的實(shí)施方式11的非水系二次電池用集電體的示意構(gòu)成的俯視圖。
如圖15所示，在實(shí)施方式ll的集電體10J中，金屬箔l上所形成的 突起2J的排列圖案與實(shí)施方式7相同，且突起2J的形狀為與實(shí)施方式 10同樣的大致正六邊形，但突起2J的方位與實(shí)施方式10不同。
也就是說，突起2J正如折線9E所示的那樣，在行方向X以等間距 排列成鋸齒狀，由在該行方向X上排列成鋸齒狀的一組突起2J構(gòu)成的行 單元在列方向Y上相互平行地以等間距排列。另外，構(gòu)成行單元的一組 突起2J各自與在列方向Y相鄰的其它行單元的突起2J在行方向X的位 置相一致，且任意的突起2J和與之相鄰的其它所有的突起2J之間的間隔 相等。
除此以外，在本實(shí)施方式的排列圖案中，頂部和橫斷面大致呈正六 邊形的突起2J被配設(shè)為垂直于該正六邊形的1組對邊的直線與行方向 X相一致。
在集電體10J的表面形成突起2J時(shí)的加工方法與實(shí)施方式1的圖3 中的相同。另外，也同樣可以使用模具等代替輥?zhàn)右孕纬赏黄?J。使用 集電體10J制作電極板的方法也與實(shí)施方式1同樣。另外，使用上述制 作的電極板制作非水系二次電池的方法也與實(shí)施方式1的圖4中的同樣。
此外，在圖15中，突起2J的形狀大致呈正六邊形，但本發(fā)明并不 局限于此，也可以將突起的形狀設(shè)定為大致呈正N邊形(其中N: N是 6以上的偶數(shù))。在此情況下，各突起也被形成為垂直于正N邊形的一 組對邊的直線與行方向X相一致，且任意的突起和與之相鄰的其它突起
39之間的間隔均相等。
實(shí)施例8
作為負(fù)極板的集電體，使用厚度為20um的銅箔。為了在該銅箔的 表面上，以上述的排列圖案形成與上述實(shí)施方式7的圖IO相對應(yīng)且頂部 和橫斷面的形狀大致呈圓形的許多突起，制作l對輥?zhàn)?陶瓷輥?zhàn)?，該 1對輥?zhàn)右陨鲜龅呐帕袌D案在表面形成有形狀與上述突起相對應(yīng)的凹部 (深度為13um)。而且在上述一對輥?zhàn)又g， 一邊對上述銅箔進(jìn)行加壓 一邊使其通過。這樣一來，便制作出在兩面具有高度為9um的突起的總 厚為29u m的負(fù)極板用集電體。
接著，將作為負(fù)極活性物質(zhì)的純度為99.9999%的硅用作濺射耙，采 用具有電子束加熱機(jī)構(gòu)的蒸鍍裝置，在上述制作的集電體的兩面一邊導(dǎo) 入純度為99.7%的氧一邊進(jìn)行蒸鍍，從而在突起上形成膜厚為23 u m的 SiOc.5，然后縱剪切加工成預(yù)定的寬度和長度，便制作出長條帶狀的負(fù)極 板。這時(shí)，進(jìn)行縱剪切加工使上述列方向Y與負(fù)極板或集電體的長度方 向相一致，使上述行方向X與負(fù)極板的寬度方向相一致。
在如上述那樣制作的集電體中，突起被配設(shè)為在寬度方向(行方向X) 上以等間距排列成鋸齒狀而構(gòu)成行單元，而且任意的突起和與之相鄰的 其它所有的突起之間的間隔相等。由此，在朝向集電體的長度方向(列 方向Y)蒸鍍負(fù)極活性物質(zhì)時(shí)，可以將負(fù)極活性物質(zhì)高效地附著在突起 上，而且對于施加在集電體的長度方向上的拉伸應(yīng)力可以顯示出較大的 耐久應(yīng)力。因此，在將負(fù)極合劑層蒸鍍于集電體上而制造負(fù)極板時(shí)，或 者對負(fù)極板進(jìn)行上述縱剪切加工時(shí)，可以防止在集電體上產(chǎn)生的局部的 變形或撓曲，而且可以抑制負(fù)極合劑層的脫落。
實(shí)施例9
作為負(fù)極板的集電體，使用厚度為15um的銅箔。為了在該銅箔的 表面上，以上述的排列圖案形成與上述實(shí)施方式8的圖12相對應(yīng)且頂部 和橫斷面的形狀大致呈正方形的許多突起，制作l對輥?zhàn)?陶瓷輥?zhàn)?， 該1對輥?zhàn)右陨鲜龅呐帕袌D案在表面形成有形狀與上述突起相對應(yīng)的凹 部(深度為7um)。而且在上述一對輥?zhàn)又g， 一邊對上述銅箔進(jìn)行加 壓一邊使其通過。這樣一來，便制作出在兩面具有高度為5um的突起的總厚為20 " m的負(fù)極板用集電體。
接著，將作為負(fù)極活性物質(zhì)的純度為99.9999%的硅用作濺射耙，采 用具有電子束加熱機(jī)構(gòu)的蒸鍍裝置，在上述制作的集電體的兩面一邊導(dǎo) 入純度為99.7%的氧一邊進(jìn)行蒸鍍，從而在突起上形成膜厚為15"m的 SiO。.5，然后縱剪切加工成預(yù)定的寬度和長度，便制作出長條帶狀的負(fù)極 板。這時(shí)，進(jìn)行縱剪切加工使上述列方向Y與負(fù)極板或集電體的長度方 向相一致，使上述行方向X與負(fù)極板的寬度方向相一致。
在如上述那樣制作的集電體中，突起被配設(shè)為在寬度方向(行方向X)
上以等間距排列成鋸齒狀而構(gòu)成行單元，而且任意的突起和與之相鄰的 其它所有的突起之間的間隔相等。由此，在朝向集電體的長度方向(列 方向Y)蒸鍍負(fù)極活性物質(zhì)時(shí)，可以將負(fù)極活性物質(zhì)高效地附著在突起 上，而且對于施加在集電體的長度方向上的拉伸應(yīng)力可以顯示出較大的 耐久應(yīng)力。因此，在將負(fù)極合劑層蒸鍍于集電體上而制造負(fù)極板時(shí)，或 者對負(fù)極板進(jìn)行上述縱剪切加工時(shí)，可以防止在集電體上產(chǎn)生的局部的 變形或撓曲，而且可以抑制負(fù)極合劑層的脫落。 實(shí)施例10
作為負(fù)極板的集電體，使用厚度為18"m的銅箔。為了在該銅箔的 表面上，以上述的排列圖案形成與上述實(shí)施方式9的圖13相對應(yīng)且頂部 和橫斷面的形狀大致呈圓形的許多突起，制作l對輥?zhàn)?陶瓷輥?zhàn)?，該 1對輥?zhàn)右陨鲜龅呐帕袌D案在表面形成有形狀與上述突起相對應(yīng)的凹部 (深度為10um)。而且在上述一對輥?zhàn)又g， 一邊對上述銅箔進(jìn)行加壓 一邊使其通過。這樣一來，便制作出在兩面具有高度為8um的突起的總 厚為26u m的負(fù)極板用集電體。
接著，將作為負(fù)極活性物質(zhì)的純度為99.9999%的硅用作濺射耙，采 用具有電子束加熱機(jī)構(gòu)的蒸鍍裝置，在上述制作的集電體的兩面一邊導(dǎo) 入純度為99.7%的氧一邊進(jìn)行蒸鍍，從而在突起上形成膜厚為20um的 SiOc.5，然后縱剪切加工成預(yù)定的寬度和長度，便制作出長條帶狀的負(fù)極 板。這吋，進(jìn)行縱剪切加工使上述列方向Y與負(fù)極板或集電體的長度方 向相一致，使上述行方向X與負(fù)極板的寬度方向相一致。
在如上述那樣制作的集電體中，大致呈正方形的突起被設(shè)置為使對角線與集電體的寬度方向(行方向X)相一致。因此，在朝向集電體的
長度方向(列方向Y)蒸鍍負(fù)極活性物質(zhì)時(shí)，可以將活性物質(zhì)高效地附 著在突起上，而且對于施加在集電體的長度方向上的拉伸應(yīng)力可以顯示 出較大的耐久應(yīng)力。因此，在將負(fù)極合劑層蒸鍍于集電體上而制造負(fù)極 板時(shí)，或者對負(fù)極板進(jìn)行上述縱剪切加工時(shí)，可以防止在集電體上產(chǎn)生 的局部的變形或撓曲，而且可以抑制負(fù)極合劑層的脫落。 實(shí)施例11
作為負(fù)極板的集電體，使用厚度為10um的銅箔。為了在該銅箔的 表面上，以上述的排列圖案形成與上述實(shí)施方式10的圖14相對應(yīng)且頂 部和橫斷面的形狀大致呈正六邊形的許多突起，制作1對輥?zhàn)?陶瓷輥 子)，該l對輥?zhàn)右陨鲜龅呐帕袌D案在表面形成有形狀與上述突起相對應(yīng) 的凹部(深度為3um)。而且在上述一對輥?zhàn)又g， 一邊對上述銅箔進(jìn) 行加壓一邊使其通過。這樣一來，便制作出在兩面具有高度為2iim的突 起的總厚為12ixm的負(fù)極板用集電體。
接著，將作為負(fù)極活性物質(zhì)的100重量份的人造石墨、作為粘結(jié)材 料的相對于100重量份的活性物質(zhì)為2.5重量份(按粘結(jié)材料的固體成分 換算為1重量份)的苯乙烯-丁二烯共聚物橡膠粒子分散體(固體成分為 40重量％)、以及作為增稠劑的相對于100重量份的活性物質(zhì)為1重量份 的羧甲基纖維素與適量的水一起，用雙臂式拌和機(jī)進(jìn)行攪拌，從而制作 出負(fù)極合劑涂料。將該負(fù)極合劑涂料涂布在上述制作的集電體的兩面上， 干燥并進(jìn)行壓力加工，然后將該集電體縱剪切加工成預(yù)定的寬度和長度， 便制作出長條帶狀的負(fù)極板。這時(shí)，進(jìn)行縱剪切加工使上述列方向Y與 負(fù)極板的長度方向相一致，使上述行方向X與負(fù)極板的寬度方向相一致。
在如上述那樣制作的集電體中，大致呈正六邊形的突起被設(shè)置為使 最長的對角線之一與集電體的寬度方向(行方向X)相一致。因此，在 集電體和負(fù)極板的制造時(shí)，對于施加在集電體的長度方向上的拉伸應(yīng)力 可以顯示出較大的耐久應(yīng)力。因此，在將負(fù)極合劑層形成于集電體上而 制造負(fù)極板時(shí)，或者對負(fù)極板進(jìn)行上述縱剪切加工時(shí)，可以防止在集電 體上產(chǎn)生的局部的變形或撓曲，而且可以抑制負(fù)極合劑層的脫落。
實(shí)施例12
42作為正極板的集電體，使用厚度為12iim的鋁箔。為了在該鋁箔的 表面上，以上述的排列圖案形成與上述實(shí)施方式11的圖15相對應(yīng)且頂 部和橫斷面的形狀大致呈正六邊形的許多突起，制作1對輥?zhàn)?陶瓷輥 子)，該l對輥?zhàn)右陨鲜龅呐帕袌D案在表面形成有形狀與上述突起相對應(yīng) 的凹部(深度為3um)。而且在上述一對輥?zhàn)又g， 一邊對上述鋁箔進(jìn) 行加壓一邊使其通過。這樣一來，便制作出在兩面具有高度為m的突 起的總厚為14um的正極板用集電體。
接著，將作為正極活性物質(zhì)的100重量份的鈷酸鋰、作為導(dǎo)電材料 的相對于100重量份的活性物質(zhì)為2重量份的乙炔黑、以及作為粘結(jié)材 料的相對于100重量份的活性物質(zhì)為2重量份的聚偏氟乙烯與適量的N-甲基-2-吡咯烷酮一起，用雙臂式拌和機(jī)進(jìn)行攪拌和混煉，由此便制作出 正極合劑涂料。將該正極合劑涂料涂布在上述制作的集電體的兩面上， 干燥并進(jìn)行壓力加工，然后將該集電體縱剪切加工成預(yù)定的寬度和長度， 便制作出長條帶狀的正極板。這時(shí)，進(jìn)行縱剪切加工使上述列方向Y與 正極板的長度方向相一致，使上述行方向X與正極板的寬度方向相一致。
在如上述那樣制作的集電體中，進(jìn)行設(shè)置使垂直于大致正六邊形的1 組對邊的直線與集電體的寬度方向(行方向X)相一致。因此，在集電 體和正極板的制造時(shí)，對于施加在集電體的長度方向上的拉伸應(yīng)力可以 顯示出較大的耐久應(yīng)力。因此，在將正極合劑層形成于集電體上而制造 正極板時(shí)，或者對正極板進(jìn)行上述縱剪切加工時(shí)，可以防止在集電體上 產(chǎn)生的局部的變形或撓曲，而且可以抑制正極合劑層的脫落。
實(shí)施例13
為了制作本發(fā)明的非水系二次電池，與實(shí)施例1同樣，制作出以上 述排列圖案在兩面形成有高度為3um的突起的總厚為18um的正極集 電體。
接著，將作為正極活性物質(zhì)的用鎳和錳置換鈷的一部分而得到的100 重量份的鈷酸鋰、作為導(dǎo)電材料的相對于100重量份的活性物質(zhì)為2重 量份的乙炔黑、以及作為粘結(jié)材料的相對于100重量份的活性物質(zhì)為2 重量份的聚偏氟乙烯與適量的N-甲基-2-吡咯垸酮一起，用雙臂式拌和機(jī) 進(jìn)行攪拌和混煉，由此便制作出正極合劑涂料。將該正極合劑涂料涂布在上述制作的集電體的兩面上，干燥并進(jìn)行壓力加工，然后將該集電體 縱剪切加工成預(yù)定的寬度和長度，便制作出長條帶狀的正極板。這時(shí)，
進(jìn)行縱剪切加工使上述列方向Y與正極板的長度方向相一致，使上述行 方向X與正極板的寬度方向相一致。這樣一來，便在上述正極集電體的 兩面形成單面厚度為57um的正極合劑層，從而制作出總厚度為126um 的正極板。
另外，與實(shí)施例4同樣，制作出以上述排列圖案在兩面形成有高度 為8 u m的突起的總厚為26 u m的負(fù)極集電體。
接著，將作為負(fù)極活性物質(zhì)的純度為99.9999%的硅用作濺射耙，采 用具有電子束加熱機(jī)構(gòu)的蒸鍍裝置，在上述制作的集電體的兩面一邊導(dǎo) 入純度為99.7%的氧一邊進(jìn)行蒸鍍，這里，在突起的頂部將活性物質(zhì)層疊 成柱狀，從而使其在橫向上連續(xù)地形成25um厚的SiOo.s的薄膜，然后 縱剪切加工成預(yù)定的寬度和長度，便制作出長條帶狀的負(fù)極板。這時(shí)， 進(jìn)行縱剪切加工使上述列方向Y與負(fù)極板的長度方向相一致，使上述行 方向X與負(fù)極板的寬度方向相一致。
使用如上述那樣制作的正極板和負(fù)極板，制作如圖4所示的鋰離子 二次電池。更具體地說，使隔膜介于正極板和負(fù)極板之間，并將該正極 板和負(fù)極板巻繞成螺旋狀，從而制作出電極組。將該電極組與絕緣板一 起收納在有底圓筒形的電池殼體的內(nèi)部，將由電極組的下部導(dǎo)出的負(fù)極 引線與電池殼體的底部連接。接著，將從電極組的上部導(dǎo)出的正極引線 與封口板連接，并在電池殼體中注入預(yù)定量的由非水溶劑制成的電解液 (未圖示)。之后，將在周邊安裝有封口墊圈的封口板插入電池殼體的開 口部，然后朝內(nèi)向折彎電池殼體的開口部而進(jìn)行斂縫封口，由此便制作 出鋰離子二次電池。
在上述的鋰離子二次電池中，在制作出巻繞成螺旋狀的電極組之后， 將該電極組解體而進(jìn)行觀察，結(jié)果在正極板和負(fù)極板上均沒有看到電極 板斷裂、或活性物質(zhì)層的脫落等不良現(xiàn)象。再者，雖然對該鋰離子二次 電池進(jìn)行了 300次的充放電循環(huán)，但沒有發(fā)生循環(huán)劣化。另外，在進(jìn)行 了 300次的充放電循環(huán)之后，將鋰離子二次電池和電極組進(jìn)行解體的結(jié) 果，沒有看到鋰的析出或活性物質(zhì)層的脫落等不良現(xiàn)象?？梢哉J(rèn)為其原因在于通過在突起的不被壓縮的頂部上將活性物質(zhì)形成為柱狀從而形 成薄膜，使得由嵌入鋰時(shí)的活性物質(zhì)薄膜的膨脹以及脫嵌鋰時(shí)的活性物 質(zhì)薄膜的收縮引起的體積變化能夠得以緩和，因而可以維持良好的電池 特性。
以上正如實(shí)施例8 12所示的那樣，本發(fā)明的非水系二次電池用電 極板由于在集電體的表面以上述排列圖案形成至少頂部不被壓縮的突 起，所以通過該突起的排列圖案而顯示出較大的耐久應(yīng)力。因此，可以 防止在將突起形成于集電體表面的工序、以及將活性物質(zhì)附載于集電體 的突起上的工序中產(chǎn)生的集電體的局部變形或撓曲。同時(shí)，在將活性物 質(zhì)附載于集電體的突起上的工序、以及此后縱剪切加工成預(yù)定寬度和長 度等的后續(xù)工序中，也可以抑制活性物質(zhì)的脫落。
再者，由于集電體的突起的頂部處在不被壓縮的狀態(tài)下，所以不會(huì) 殘留由進(jìn)行加工所產(chǎn)生的加工變形，而且突起的平面的表面精度良好， 故而可以形成均勻的薄膜。另外，由于實(shí)施壓縮加工，所以表面粗糙度 也不會(huì)減少，而是維持著初期的表面粗糙度，故而可以提高與形成為薄 膜的活性物質(zhì)的附著力。從這一觀點(diǎn)出發(fā)，為了進(jìn)一步提高突起的平面 與活性物質(zhì)的附著力，事先使加工前的集電體表面變粗是非常有效的。
另外，正如實(shí)施例13所示的那樣，優(yōu)選的是活性物質(zhì)主要在突起的
不被壓縮的頂部形成為柱狀。由此，使與非水系二次電池的充放電相伴 的、由嵌入鋰時(shí)的活性物質(zhì)的膨脹以及脫嵌鋰時(shí)的活性物質(zhì)的收縮引起 的體積變化得以緩和，從而可以獲得不會(huì)發(fā)生由充放電產(chǎn)生的電極板斷 裂、以及活性物質(zhì)層的脫落等不良現(xiàn)象且高容量和高可靠性的非水系二
次電池。
<實(shí)施方式12〉
下面參照圖16和圖17就本發(fā)明的實(shí)施方式12進(jìn)行說明。圖16是 表示本發(fā)明的實(shí)施方式12的非水系二次電池用集電體的示意構(gòu)成的俯視 圖(a)及其Z-Z剖視圖(b)。
圖16的集電體IOK是非水系二次電池的一個(gè)實(shí)例即鋰離子二次電池 (以下也簡稱為鋰二次電池)的電極板所使用的集電體。該集電體10K 的構(gòu)成是在金屬箔1的至少一個(gè)表面上，以預(yù)定的排列圖案形成有頂部和橫斷面大致呈圓形的許多柱狀的突起2K。在此，突起2K以至少頂 部不被壓縮的方式形成。另外，突起2K的形狀不必大致呈圓形，例如也 可以設(shè)定為大致呈橢圓形、大致呈長方形、大致呈菱形、大致呈正方形 以及大致呈正N邊形(其中N: N是6以上的偶數(shù))。
在圖16的排列圖案中，突起2K以等間距P19在行方向X上排列成 直線狀，并且排列在該行方向X上的一組突起2K構(gòu)成行單元。該行單 元以預(yù)定的間距P20、 P21、 P22、 P23、 P24、…相互平行地排列在與行 方向X垂直的方向即列方向Y上。另外，構(gòu)成上述行單元的一組突起2K 各自與在列方向Y相鄰的其它行單元的突起2K在行方向X的位置是不 同的，相隔與間距P19的二分之一相當(dāng)?shù)拈g距。此外，該相隔的間距并 不局限于與間距P19的二分之一相當(dāng)?shù)拈g距，可以適當(dāng)?shù)剡M(jìn)行增減。
另外，如圖16 (b)所示，在集電體10K的一個(gè)面和另一個(gè)面中， 在行方向X上設(shè)置突起2K的相位是一致的。
在此，上述行單元排列在列方向Y上的間距P20、 P21、…被設(shè)定為 例如滿足下述的不等式l。也就是說，在集電體10K的突起2K的排列圖 案中，關(guān)于如圖4所示那樣巻繞成螺旋狀而構(gòu)成電極組34的長條帶狀的 正極板31和負(fù)極板32，其與長度方向相當(dāng)?shù)牧蟹较験的間距發(fā)生變化。 此時(shí)，制作正極板31、負(fù)極板32以及電極組34，以便使最大的間距P20 位于電極組34最內(nèi)的位置，然后間距依次減少，在電極組34的最外邊 間距達(dá)到最小。
P20〉P21〉P22〉P23〉P24〉… (1 )
圖17表示將用于在集電體10K上形成突起2K的輥?zhàn)颖砻孢M(jìn)行了放 大的立體圖。
圖17的輥?zhàn)邮窃诮饘僦戚佔(zhàn)踊牡谋砻嫔贤扛睠rO、 WC、 TiN 等陶瓷后，借助于激光加工等，以與上述排列圖案對應(yīng)的排列圖案形成 與突起2K對應(yīng)的凹部7B。
也就是說，凹部7B在上述輥?zhàn)拥妮S向上以與間距P19相等的間距 P19'排列成直線狀而構(gòu)成行單元，同時(shí)該行單元以與上述預(yù)定的間距 P20、 P21、…相等的間距P20'、 P21'、…相互平行地排列在上述輥?zhàn)拥?周向上。
46另外，在上述輥?zhàn)拥闹芟蛏舷噜彽母餍袉卧陌疾?B各自在上述輥 子的軸向上的位置是不同的，相隔與P19'的二分之一相當(dāng)?shù)拈g距。此外， 該相隔的間距并不局限于與間距P19'的二分之一相當(dāng)，而是可以適當(dāng)?shù)?進(jìn)行增減。
使用圖17的輥?zhàn)釉诩婓w10K的表面形成突起2K時(shí)的加工方法與 實(shí)施方式1的圖3中的同樣。另外，也同樣可以使用模具等代替輥?zhàn)右?形成突起2K。另外，使用集電體10K制作電極板的方法也與實(shí)施方式1 同樣。另外，使用上述制作的電極板制作非水系二次電池的方法也與實(shí) 施方式1的圖4中的相同。
<實(shí)施方式13〉
下面參照圖18就本發(fā)明的實(shí)施方式13進(jìn)行說明。圖18是表示本發(fā) 明的實(shí)施方式13的非水系二次電池用集電體的示意構(gòu)成的俯視圖(a) 及其Z1-Z1剖視圖。
如圖18所示，實(shí)施方式13的集電體10L雖然在兩面以與實(shí)施方式 12同樣的排列圖案形成有突起2L,但突起2L所設(shè)置的相位在集電體10L 的一個(gè)面和另一個(gè)面上不一致這一點(diǎn)上與實(shí)施方式12不同。
也就是說，在圖18的集電體10L中，大致呈圓形的突起2L在行方 向X上以等間距P25排列成直線狀而構(gòu)成行單元，同時(shí)該行單元在列方 向Y上以依次減小的預(yù)定的間距P26、 P27、…相互平行地排列。另夕卜， 在列方向Y上相鄰的各行單元的突起2L各自在行方向X的位置是不同 的，相隔與間距P25的二分之一相當(dāng)?shù)拈g距。在此，突起2L的形狀不必 大致呈圓形，例如也可以設(shè)定為大致呈橢圓形、大致呈長方形、大致呈 菱形、大致呈正方形以及大致呈正N邊形(其中N: N是6以上的偶數(shù))。 另外，突起2L在行方向X上的位置不同的間距也可以不是與間距P25 的二分之一相當(dāng)?shù)拈g距，而是可以適當(dāng)?shù)剡M(jìn)行增減。
而且在集電體10L中，突起2L所設(shè)置的在行方向X上的相位在一 個(gè)面和另一個(gè)面上相差180° 。在此，相位差不必為180。，而是可以適 當(dāng)?shù)剡M(jìn)行增減。
此外，在集電體10L的表面形成突起2L時(shí)的加工方法與實(shí)施方式1 的圖3中的同樣。另外，也同樣可以使用模具等代替輥?zhàn)右孕纬赏黄?L。
47使用集電體IOL制作電極板的方法也與實(shí)施方式1同樣。另外，使用上 述制作的電極板制作非水系二次電池的方法也與實(shí)施方式1的圖4中的 相同。
<實(shí)施方式14〉
下面參照圖19就本發(fā)明的實(shí)施方式14進(jìn)行說明。圖19是表示本發(fā) 明的實(shí)施方式14的非水系二次電池用集電體的示意構(gòu)成的俯視圖(a) 及其Z2-Z2剖視圖。
如圖19所示，實(shí)施方式14的集電體10M雖然在兩面以與實(shí)施方式 12同樣的排列圖案形成有突起2M，但突起2M所設(shè)置的間距在集電體 10M的一個(gè)面和另一個(gè)面上不同這一點(diǎn)上與實(shí)施方式12不同。
也就是說，在圖19的集電體10M的各個(gè)面上，大致呈圓形的突起 2M在行方向X上以等間距P61排列成直線狀而構(gòu)成行單元，同時(shí)該行 單元在列方向Y上以依次減小的預(yù)定的間距P62、 P63、…相互平行地排 列。另外，在列方向Y上相鄰的各行單元的突起2M各自在行方向X的 位置是不同的，相隔與間距P61的二分之一相當(dāng)?shù)拈g距。在此，突起2M 的形狀不必大致呈圓形，例如也可以設(shè)定為大致呈橢圓形、大致呈長方 形、大致呈菱形、大致呈正方形以及大致呈正N邊形(其中N: N是6 以上的偶數(shù))。另外，突起2M在行方向X上的位置不同的間距也可以不 是與間距P61的二分之一相當(dāng)?shù)拈g距，而是可以適當(dāng)?shù)剡M(jìn)行增減。
而且在集電體10M中， 一個(gè)面(在圖的上側(cè)的面)的在列方向Y上 的上述行單元的間距P32、 P33、 P34、 P35、 P36不同于另一個(gè)面(在圖 的下側(cè)的面)的在列方向Y上的上述行單元的間距P37、 P38、 P39、 P40、 P41。也就是說，正如下述的不等式2所示的那樣，另一個(gè)面的間距大于 一個(gè)面的間距。在此，上述的一個(gè)面相當(dāng)于圖4的電極組34的外周側(cè)的 面，上述的另一個(gè)面相當(dāng)于電極組34的內(nèi)周側(cè)的面。由此，可以使電極 組34的外周側(cè)的面和內(nèi)周側(cè)的面的曲率之差所產(chǎn)生的影響得以緩和。
P41〉P36， P40〉P35， P39〉P34， P38〉P33， P37〉P32 (2)
在此，在集電體10M的表面形成突起2M時(shí)的加工方法與實(shí)施方式 1的圖3中的同樣。另外，也同樣可以使用模具等代替輥?zhàn)右孕纬赏黄?2M。使用集電體10M制作電極板的方法也與實(shí)施方式1同樣。另外，使用上述制作的電極板制作非水系二次電池的方法也與實(shí)施方式1的圖4 中的相同。
<實(shí)施方式15>
下面參照圖20就本發(fā)明的實(shí)施方式15進(jìn)行說明。圖20是表示本發(fā) 明的實(shí)施方式15的非水系二次電池用集電體的示意構(gòu)成的俯視圖(a) 及其Z3-Z3剖視圖。
如圖20所示，實(shí)施方式15的集電體ION雖然在兩面以與實(shí)施方式 14同樣的排列圖案形成有突起2N，但突起的形狀與實(shí)施方式14不同。
也就是說，在圖20的集電體10N的各個(gè)面上，大致呈菱形的突起 2N在行方向X上以等間距P42排列成直線狀而構(gòu)成行單元，同時(shí)該行單 元在列方向Y上以依次減小的預(yù)定的間距P43、P44、…相互平行地排歹U。 另外，在列方向Y上相鄰的各行單元的突起2N各自在行方向X的位置 是不同的，相隔與間距P42的二分之一相當(dāng)?shù)拈g距。在此，突起2N在行 方向X上的位置不同的間距也可以不是與間距P42的二分之一相當(dāng)?shù)拈g 距，而是可以適當(dāng)?shù)剡M(jìn)行增減。
而且在集電體10N中， 一個(gè)面(在圖的上側(cè)的面)的在列方向Y上 的上述行單元的間距P48、 P49、 P50、 P51、 P52不同于另一個(gè)面(在圖 的下側(cè)的面)的在列方向Y上的上述行單元的間距P53、 P54、 P55、 P56、 P57。也就是說，正如下述的不等式3所示的那樣，另一個(gè)面的間距大于 一個(gè)面的間距。在此，上述的一個(gè)面相當(dāng)于圖4的電極組34的外周側(cè)的 面，上述的另一個(gè)面相當(dāng)于電極組34的內(nèi)周側(cè)的面。由此，可以使電極 組34的外周側(cè)的面和內(nèi)周側(cè)的面的曲率之差所產(chǎn)生的影響得以緩和。
P57〉P52， P56〉P51， P55〉P50， P54〉P49， P53〉P48 (3)
在此，在集電體10N的表面形成突起2N時(shí)的加工方法與實(shí)施方式1 的圖3中的同樣。另外，也同樣可以使用模具等代替輥?zhàn)右孕纬赏黄?N。 使用集電體ION制作電極板的方法也與實(shí)施方式1同樣。另外，使用上 述制作的電極板制作非水系二次電池的方法也與實(shí)施方式1的圖4中的 相同。
實(shí)施例14
作為正極板的集電體，使用厚度為15um的鋁箔。為了在該鋁箔的
49表面上，以上述的排列圖案形成與上述實(shí)施方式12的圖16相對應(yīng)且頂 部和橫斷面的形狀大致呈圓形的許多突起，制作l對輥?zhàn)?陶瓷輥?zhàn)?， 該1對輥?zhàn)右陨鲜龅呐帕袌D案在表面形成有形狀與上述突起相對應(yīng)的凹 部(深度為4um)。而且在上述一對輥?zhàn)又g， 一邊對上述鋁箔進(jìn)行加 壓一邊使其通過。這樣一來，便制作出在兩面具有高度為3 u m的突起的 總厚為18 y m的正極板用集電體。
接著，將作為正極活性物質(zhì)的100重量份的鈷酸鋰、作為導(dǎo)電材料 的相對于100重量份的活性物質(zhì)為2重量份的乙炔黑、以及作為粘結(jié)材 料的相對于100重量份的活性物質(zhì)為2重量份的聚偏氟乙烯與適量的N-甲基-2-吡咯垸酮一起，用雙臂式拌和機(jī)進(jìn)行攪拌和混煉，由此便制作出 正極合劑涂料。將該正極合劑涂料涂布在上述制作的集電體的兩面上， 干燥并進(jìn)行壓力加工，然后將該集電體縱剪切加工成預(yù)定的寬度和長度， 便制作出長條帶狀的正極板。這時(shí)，進(jìn)行縱剪切加工使上述列方向Y與 正極板的長度方向相一致，使上述行方向X與正極板的寬度方向相一致。
在上述那樣制作的集電體中，由于以最緊密填充的排列圖案形成大 致呈圓形的突起，所以在集電體和正極板的制造時(shí)，對于施加在集電體 或正極板的長度方向(上述列方向Y)上的拉伸應(yīng)力可以顯示出較大的 耐久應(yīng)力。因此，在將正極合劑層形成于集電體上而制造正極板時(shí)，或 者對正極板進(jìn)行上述縱剪切加工時(shí)，可以防止在集電體上產(chǎn)生的局部的 變形或撓曲，而且可以抑制正極合劑層的脫落。
實(shí)施例15
作為負(fù)極板的集電體，使用厚度為10um的銅箔。為了在該銅箔的 表面上，以上述的排列圖案形成與上述實(shí)施方式13的圖18相對應(yīng)且頂 部和橫斷面的形狀大致呈圓形的許多突起，制作l對輥?zhàn)?陶瓷輥?zhàn)?， 該1對輥?zhàn)右陨鲜龅呐帕袌D案在表面形成有形狀與上述突起相對應(yīng)的凹 部(深度為3um)。而且在上述一對輥?zhàn)又g， 一邊對上述銅箔進(jìn)行加 壓一邊使其通過。這樣一來，便制作出在兩面具有高度為2um的突起的 總厚為12um的負(fù)極板用集電體。
接著，將作為負(fù)極活性物質(zhì)的100重量份的人造石墨、作為粘結(jié)材 料的相對于100重量份的活性物質(zhì)為2.5重量份(按粘結(jié)材料的固體成分換算為l重量份)的苯乙烯-丁二烯共聚物橡膠粒子分散體(固體成分為
40重量％)、以及作為增稠劑的相對于100重量份的活性物質(zhì)為1重量份 的羧甲基纖維素與適量的水一起，用雙臂式拌和機(jī)進(jìn)行攪拌，從而制作 出負(fù)極合劑涂料。將該負(fù)極合劑涂料涂布在上述制作的集電體的兩面上， 干燥并進(jìn)行壓力加工，然后將該集電體縱剪切加工成預(yù)定的寬度和長度， 便制作出長條帶狀的負(fù)極板。這時(shí)，進(jìn)行縱剪切加工使上述列方向Y與 負(fù)極板的長度方向相一致，使上述行方向X與負(fù)極板的寬度方向相一致。
在上述那樣制作的集電體中，由于以最緊密填充的排列圖案形成大 致呈圓形的突起，所以在集電體和負(fù)極板的制造時(shí)，對于施加在集電體 或負(fù)極板的長度方向(上述列方向Y)上的拉伸應(yīng)力可以顯示出較大的 耐久應(yīng)力。因此，在將負(fù)極合劑層形成于集電體上而制造正極板時(shí)，或 者對負(fù)極板進(jìn)行上述縱剪切加工時(shí)，可以防止在集電體上產(chǎn)生的局部的 變形或撓曲，而且可以抑制負(fù)極合劑層的脫落。
實(shí)施例16
作為負(fù)極板的集電體，使用厚度為15um的銅箔。為了在該銅箔的 表面上，以上述的排列圖案形成與上述實(shí)施方式14的圖19相對應(yīng)且頂 部和橫斷面的形狀大致呈圓形的許多突起，制作l對輥?zhàn)?陶瓷輥?zhàn)?， 該1對輥?zhàn)右陨鲜龅呐帕袌D案在表面形成有形狀與上述突起相對應(yīng)的凹 部(深度為8um)。而且在上述一對輥?zhàn)又g， 一邊對上述銅箔進(jìn)行加 壓一邊使其通過。這樣一來，便制作出在兩面具有高度為6"m的突起的 總厚為21 ix m的負(fù)極板用集電體。
接著，將作為負(fù)極活性物質(zhì)的純度為99.9999°/。的硅用作濺射耙，采 用具有電子束加熱機(jī)構(gòu)的蒸鍍裝置，在上述制作的集電體的兩面一邊導(dǎo) 入純度為99.7%的氧一邊進(jìn)行蒸鍍，從而在突起上形成膜厚為18um的 SiOo.s，然后縱剪切加工成預(yù)定的寬度和長度，便制作出長條帶狀的負(fù)極 板。這時(shí)，進(jìn)行縱剪切加工使上述列方向Y與負(fù)極板或集電體的長度方 向相一致，使上述行方向X與負(fù)極板的寬度方向相一致。
在上述那樣制作的集電體中，由于以最緊密填充的排列圖案形成大 致呈圓形的突起，所以在朝向集電體的長度方向(列方向Y)蒸鍍負(fù)極 活性物質(zhì)時(shí)，可以將活性物質(zhì)高效地附著在突起上，而且對于施加在集
51電體的長度方向上的拉伸應(yīng)力可以顯示出較大的耐久應(yīng)力。因此，在將 負(fù)極合劑層蒸鍍于集電體上而制造負(fù)極板時(shí)，或者對負(fù)極板進(jìn)行上述縱 剪切加工時(shí)，可以防止在集電體上產(chǎn)生的局部的變形或撓曲，而且可以 抑制負(fù)極合劑層的脫落。
實(shí)施例17
為了制作本發(fā)明的非水系二次電池，與圖16的實(shí)施例14同樣，制 作出以上述排列圖案在兩面形成有高度為3"m的突起的總厚為18 um 的正極集電體。
接著，將作為正極活性物質(zhì)的100重量份的鈷酸鋰、作為導(dǎo)電材料 的相對于100重量份的活性物質(zhì)為2重量份的乙炔黑、以及作為粘結(jié)材 料的相對于100重量份的活性物質(zhì)為2重量份的聚偏氟乙烯與適量的N-甲基_2_吡咯垸酮一起，用雙臂式拌和機(jī)進(jìn)行攪拌和混煉，由此便制作出
正極合劑涂料。將該正極合劑涂料涂布在上述制作的集電體的兩面上， 干燥并進(jìn)行壓力加工，然后將該集電體縱剪切加工成預(yù)定的寬度和長度， 便制作出長條帶狀的正極板。這時(shí)，進(jìn)行縱剪切加工使上述列方向Y與 正極板的長度方向相一致，使上述行方向X與正極板的寬度方向相一致。
另外，與圖19的實(shí)施例16同樣，制作出以上述排列圖案在兩面形 成有高度為6 u m的突起的總厚為21 u m的負(fù)極集電體。
接著，將作為負(fù)極活性物質(zhì)的純度為99.9999%的硅用作濺射靶，采 用具有電子束加熱機(jī)構(gòu)的蒸鍍裝置，在上述制作的集電體的兩面一邊導(dǎo) 入純度為99.7%的氧一邊進(jìn)行蒸鍍，這里，在突起的頂部將負(fù)極活性物質(zhì) 層疊成柱狀，從而使其在橫向上連續(xù)地形成25y m厚的SiOo.s的薄膜， 然后縱剪切加工成預(yù)定的寬度和長度，便制作出長條帶狀的負(fù)極板。這 時(shí)，進(jìn)行縱剪切加工使上述列方向Y與負(fù)極板的長度方向相一致，使上 述行方向X與負(fù)極板的寬度方向相一致。
使用如上述那樣制作的正極板和負(fù)極板，制作如圖4所示的電極組 34 (另參照圖28)。更具體地說，使隔膜介于正極板和負(fù)極板之間，并將 該正極板和負(fù)極板巻繞成螺旋狀，從而制作出圓筒形的電極組。此時(shí)， 對兩極板進(jìn)行巻繞，從而使集電體在長度方向(列方向Y)上的間距較 寬的一側(cè)(圖的上側(cè))處在電極組的內(nèi)周側(cè)，而間距較窄的一側(cè)(圖的下側(cè))處在電極組的外周側(cè)。
在上述制作的電極組中，沒有看到電極組的巻繞偏移、以及在巻繞 電極組的期間的正極活性物質(zhì)和負(fù)極活性物質(zhì)的脫落。另外，在制作出 電極組之后，解體該電極組而對正極板和負(fù)極板進(jìn)行了觀察，結(jié)果沒有 觀察到正極合劑層和負(fù)極合劑層的脫落等不良現(xiàn)象。
再者，如圖4所示，將該電極組與絕緣板一起收納在有底圓筒形的 電池殼體的內(nèi)部，將由電極組的下部導(dǎo)出的負(fù)極引線與電池殼體的底部 連接。接著，將從電極組的上部導(dǎo)出的正極引線與封口板連接，并在電 池殼體中注入預(yù)定量的由非水溶劑制成的電解液(未圖示)。之后，將在 周邊安裝有封口墊圈的封口板插入電池殼體80的開口部，然后朝內(nèi)向折 彎電池殼體的開口部而進(jìn)行斂縫封口 ，由此便制作出作為非水系二次電 池的鋰二次電池。
對該鋰離子二次電池進(jìn)行了 500次的充放電循環(huán)之后，取出電極組 并將其解體，結(jié)果沒有看到鋰的析出、以及正極合劑層和負(fù)極合劑層的 脫落等不良現(xiàn)象。
實(shí)施例18
作為負(fù)極板的集電體，使用厚度為18ym的銅箔。為了在該銅箔的 表面上，以上述的排列圖案形成與圖20的實(shí)施方式15相對應(yīng)且頂部和 橫斷面的形狀大致呈菱形的許多突起，制作l對輥?zhàn)?陶瓷輥?zhàn)?，該l 對輥?zhàn)右陨鲜龅呐帕袌D案在表面形成有形狀與上述突起相對應(yīng)的凹部 (深度為10um)。而且在上述一對輥?zhàn)又g， 一邊對上述銅箔進(jìn)行加壓 一邊使其通過。這樣一來，便制作出在兩面具有高度為8um的突起的總 厚為26u m的負(fù)極板用集電體。
接著，將作為負(fù)極活性物質(zhì)的純度為99.9999%的硅用作濺射靶，采 用具有電子束加熱機(jī)構(gòu)的蒸鍍裝置，在上述制作的集電體的兩面一邊導(dǎo) 入純度為99.7%的氧一邊進(jìn)行蒸鍍，從而在突起上形成膜厚為25um的 SiOQ.5，然后縱剪切加工成預(yù)定的寬度和長度，便制作出長條帶狀的負(fù)極 板。這吋，進(jìn)行縱剪切加工使上述列方向Y與負(fù)極板或集電體的長度方 向相一致，使上述行方向X與負(fù)極板的寬度方向相一致。
在上述那樣制作的集電體中，由于以最緊密填充的排列圖案形成大致呈圓形的突起，所以在朝向集電體的長度方向(列方向Y)蒸鍍負(fù)極 活性物質(zhì)時(shí)，可以將活性物質(zhì)高效地附著在突起上，而且對于施加在集 電體的長度方向上的拉伸應(yīng)力可以顯示出較大的耐久應(yīng)力。因此，在將 負(fù)極合劑層蒸鍍于集電體上而制造負(fù)極板時(shí)，或者對負(fù)極板進(jìn)行上述縱 剪切加工時(shí)，可以防止在集電體上產(chǎn)生的局部的變形或撓曲，而且可以 抑制負(fù)極合劑層的脫落。 實(shí)施例19
為了制作本發(fā)明的非水系二次電池，與圖16的實(shí)施例14同樣，制 作出以上述排列圖案在兩面形成有高度為3um的突起的總厚為18ixm 的正極集電體。
接著，將作為正極活性物質(zhì)的100重量份的鈷酸鋰、作為導(dǎo)電材料 的相對于100重量份的活性物質(zhì)為2重量份的乙炔黑、以及作為粘結(jié)材 料的相對于100重量份的活性物質(zhì)為2重量份的聚偏氟乙烯與適量的N-甲基-2-批咯烷酮一起，用雙臂式拌和機(jī)進(jìn)行攪拌和混煉，由此便制作出 正極合劑涂料。將該正極合劑涂料涂布在上述制作的集電體的兩面上， 干燥并進(jìn)行壓力加工，然后將該集電體縱剪切加工成預(yù)定的寬度和長度， 便制作出長條帶狀的正極板。這時(shí)，進(jìn)行縱剪切加工使上述列方向Y與 正極板的長度方向相一致，使上述行方向X與正極板的寬度方向相一致。
另外，與圖20的實(shí)施例18同樣，制作出以上述排列圖案在兩面形 成有高度為8 u m的突起的總厚為26II m的負(fù)極集電體。
接著，將作為負(fù)極活性物質(zhì)的純度為99.9999%的硅用作濺射靶，采 用具有電子束加熱機(jī)構(gòu)的蒸鍍裝置，在上述制作的集電體的兩面一邊導(dǎo) 入純度為99.7%的氧一邊進(jìn)行蒸鍍，這里，在突起的頂部將活性物質(zhì)層疊 成柱狀，從而使其在橫向上連續(xù)地形成25um厚的810().5的薄膜，然后 縱剪切加工成預(yù)定的寬度和長度，便制作出長條帶狀的負(fù)極板。這時(shí)， 進(jìn)行縱剪切加工使上述列方向Y與負(fù)極板的長度方向相一致，使上述行 方向X與負(fù)極板的寬度方向相一致。
使用如上述那樣制作的正極板和負(fù)極板，制作如圖4所示的電極組 34 (另參照圖28)。更具體地說，使隔膜介于正極板和負(fù)極板之間，并將 該正極板和負(fù)極板巻繞成螺旋狀，從而制作出圓筒形的電極組。此時(shí)，對兩極板進(jìn)行巻繞，從而使集電體在長度方向(列方向Y)上的間距較 寬的一側(cè)(圖的上側(cè))處在電極組的內(nèi)周側(cè)，而間距較窄的一側(cè)(圖的 下側(cè))處在電極組的外周側(cè)。
在上述制作的電極組中，沒有看到電極組的巻繞偏移、以及在巻繞 電極組的期間的正極活性層和負(fù)極活性層的脫落。另外，在制作出電極 組之后，解體該電極組而對正極板和負(fù)極板進(jìn)行了觀察，結(jié)果沒有觀察 到正極合劑層和負(fù)極合劑層的脫落等不良現(xiàn)象。
再者，如圖4所示，將該電極組與絕緣板一起收納在有底圓筒形的 電池殼體的內(nèi)部，將由電極組的下部導(dǎo)出的負(fù)極引線與電池殼體的底部 連接。接著，將從電極組的上部導(dǎo)出的正極引線與封口板連接，并在電 池殼體中注入預(yù)定量的由非水溶劑制成的電解液(未圖示)。之后，將在 周邊安裝有封口墊圈的封口板插入電池殼體80的開口部，然后朝內(nèi)向折 彎電池殼體的開口部而進(jìn)行斂縫封口，由此便制作出作為非水系二次電 池的鋰二次電池。
對該鋰離子二次電池進(jìn)行了 500次的充放電循環(huán)之后，取出電極組 并將其解體，結(jié)果沒有看到鋰的析出、以及正極合劑層和負(fù)極合劑層的 脫落等不良現(xiàn)象。
以上正如實(shí)施例14 16以及18所示的那樣，本發(fā)明的非水系二次 電池用電極板由于在集電體的表面以上述排列圖案形成至少頂部不被壓 縮的突起，所以通過該突起的排列圖案而顯示出較大的耐久應(yīng)力。因此， 可以防止在將突起形成于集電體表面的工序、以及將活性物質(zhì)附載于集 電體的突起上的工序中產(chǎn)生的集電體的局部變形或撓曲。同時(shí)，在將活 性物質(zhì)附載于集電體的突起上的工序、以及此后縱剪切加工成預(yù)定寬度 和長度等的后續(xù)工序中，也可以抑制活性物質(zhì)的脫落。
另外，正如實(shí)施例17以及19所示的那樣，可以使由制作電極組時(shí) 的內(nèi)外周的曲率的不同、以及內(nèi)周側(cè)的面和外周側(cè)的面的曲率的不同所 引起的施加于電極板上的彎曲應(yīng)力的不同得以緩和。另外，還使與非水 系二次電池的充放電相伴的、由嵌入鋰時(shí)的活性物質(zhì)的膨脹以及脫嵌鋰 時(shí)的活性物質(zhì)的收縮引起的體積變化得以緩和，由此可以獲得不會(huì)發(fā)生 由充放電產(chǎn)生的電極板斷裂、以及活性物質(zhì)層的脫落等不良現(xiàn)象且高容量和高可靠性的非水系二次電池。
<實(shí)施方式16>
下面參照圖21和圖22就本發(fā)明的實(shí)施方式16進(jìn)行說明。圖21是 表示本發(fā)明的實(shí)施方式16的非水系二次電池用集電體的示意構(gòu)成的3種 剖視圖(a)、 (b)以及(c)和俯視圖(d)。
圖21的集電體10P是非水系二次電池的一個(gè)實(shí)例即鋰離子二次電池 (以下也簡稱為鋰二次電池)的電極板所使用的集電體。該集電體10P 的構(gòu)成是在金屬箔1的一個(gè)表面上，以預(yù)定的排列圖案形成有頂部和 橫斷面大致呈圓形的許多柱狀的、且至少頂部不被壓縮的突起2P;而金 屬箔1的另一個(gè)表面被設(shè)計(jì)為平滑面，并且將2片金屬箔1的平滑面彼 此之間接合在一起。 _
在圖21 (d)的排列圖案中，突起2P以等間距在行方向X上排列成 直線狀，并且排列在該行方向X上的一組突起2P構(gòu)成行單元。行單元以 等間距相互平行地排列在與行方向X垂直的方向即列方向Y上。另外， 構(gòu)成行單元的一組突起2P各自與在列方向Y相鄰的其它行單元的突起 2P在行方向X的位置是不同的。
而且如圖21 (a)、 (b)以及(c)所示，集電體10P的構(gòu)成是將2 片金屬箔1的平滑面彼此之間接合在一起，從而使突起2P的相位產(chǎn)生各 種偏移。也就是說，在圖21 (a)中，突起2P的相位在行方向X或列方 向Y上偏移與突起2P的直徑的二分之一相當(dāng)?shù)拈L度Ll。在圖21 (b) 中，相位偏移與突起2P的直徑的三分之一相當(dāng)?shù)拈L度L2。在圖21 (c) 中，相位偏移與突起2P的直徑的四分之一相當(dāng)?shù)拈L度L3。
圖22表示將用于在集電體上形成突起的輥?zhàn)拥谋砻孢M(jìn)行了放大的立 體圖。
圖22的輥?zhàn)邮窃诮饘僦戚佔(zhàn)踊牡谋砻嫔贤扛睠rO、 WC、 TiN 等陶瓷后，借助于激光加工等，以與上述排列圖案對應(yīng)的排列圖案形成 與突起2P對應(yīng)的凹部7D。
也就是說，凹部7D在輥?zhàn)拥妮S向上以等間距P58排列成直線狀而構(gòu) 成行單元，同時(shí)該行單元以等間距P59相互平行地排列在輥?zhàn)拥闹芟蛏稀?br> 另外，在輥?zhàn)拥闹芟蛏舷噜彽母餍袉卧陌疾?各自在輥?zhàn)拥妮S向上的位置是不同的，相隔與間距P58的二分之一相當(dāng)?shù)拈g距P60。此夕卜， 該相隔的間距并不局限于與間距P58的二分之一相當(dāng)，而是可以適當(dāng)?shù)?進(jìn)行增減。
而且以預(yù)定的間隙在上下配置有以圖22的排列圖案在表面形成有凹 部7D的輥?zhàn)雍捅砻娲植诙萊a (粗糙度算術(shù)平均偏差值)為25 ii m以下 的平滑輥，使長尺寸的金屬箔1在上述的間隙中通過，從而利用兩輥?zhàn)?使金屬箔1的兩面受到擠壓。由此，在金屬箔1的一個(gè)面上以上述的排 列圖案形成許多突起2P，而且金屬箔1的另一個(gè)面被設(shè)計(jì)為平滑面，從 而制作出集電體10P。
在此，集電體IOP的制作方法并不局限于上述的方法。例如，使用 模具等代替輥?zhàn)?，將金屬?夾持在以上述的排列圖案形成有凹部7D的 上模和作為平滑面的下模之間而使其進(jìn)行壓縮加工，也有可能制作集電 體IOP。另外，2片金屬箔1的平滑面彼此之間的接合可以采用高溫輥?zhàn)?壓接、超聲波焊接、擴(kuò)散接合、釬焊以及導(dǎo)電性接合(conductive bonding) 等來進(jìn)行。此時(shí)，將金屬箔1的溫度設(shè)定為350°C、并施加400MPa以上 的面壓來進(jìn)行接合。
在此，使用集電體10P制作電極板的方法與實(shí)施方式1同樣。另外， 使用上述制作的電極板制作非水系二次電池的方法也與實(shí)施方式1的圖4 中的相同。
<實(shí)施方式17>
下面參照圖23就本發(fā)明的實(shí)施方式17進(jìn)行說明。圖23是表示本發(fā) 明的實(shí)施方式17的非水系二次電池用集電體的示意構(gòu)成的剖視圖(a) 以及俯視圖(b)。
如圖23所示，實(shí)施方式17的集電體10Q雖然與實(shí)施方式16的集電 體10P同樣地進(jìn)行制作，但在集電體10Q的兩面上所設(shè)置的突起2Q的 相位不一致這一點(diǎn)上與實(shí)施方式16不同。
在此，金屬箔1的平滑面彼此之間的接合方法與實(shí)施方式16相同。 在集電體10Q的表面形成突起2Q時(shí)的加工方法也與實(shí)施方式16中的同 樣。另外，也同樣可以使用模具等代替輥?zhàn)右孕纬赏黄?Q。使用集電體 10Q制作電極板的方法也與實(shí)施方式1同樣。另外，使用上述制作的電
57極板制作非水系二次電池的方法也與實(shí)施方式1的圖4中的相同。 <實(shí)施方式18>
下面參照圖24就本發(fā)明的實(shí)施方式18進(jìn)行說明。圖24是表示本發(fā) 明的實(shí)施方式18的非水系二次電池用集電體的示意構(gòu)成的、在制作途中 的剖視圖(a)以及制作結(jié)束時(shí)的剖視圖(b)。
如圖24所示，實(shí)施方式18的集電體IOR在由包括形成有突起的一 個(gè)面和被設(shè)定為平滑面的另一個(gè)面的金屬箔1構(gòu)成這一點(diǎn)上與實(shí)施方式 16同樣，但在其構(gòu)成是折彎1片金屬箔1、使其平滑面彼此之間接合在 一起這一點(diǎn)上與實(shí)施方式16不同。
在圖示實(shí)例中，集電體10R兩面的突起2R的相位雖然一致，但通過 調(diào)整金屬箔l的折彎位置，可以如實(shí)施方式16的圖21 (a)、 (b)、 (c) 一樣，使集電體10R兩面的突起2R的相位不同。
然而，如圖24所示，通過使突起2R位于金屬箔1的折線端部，便 可以防止在折線端部產(chǎn)生龜裂，從而使集電體10R的強(qiáng)度得以提高。
在此，金屬箔1的平滑面彼此之間的接合方法與實(shí)施方式16相同。 在集電體10Q的表面形成突起2Q時(shí)的加工方法也與實(shí)施方式16中的同 樣。另外，也同樣可以使用模具等代替輥?zhàn)右孕纬赏黄?Q。使用集電體 10Q制作電極板的方法也與實(shí)施方式1同樣。另外，使用上述制作的電 極板制作非水系二次電池的方法也與實(shí)施方式1的圖4中的相同。
實(shí)施例20
作為正極板集電體，使用厚度為7.5um的鋁箔。為了在該鋁箔的表 面上，以上述的排列圖案形成如實(shí)施方式16的圖21 (d)所示的、且頂 部和橫斷面的形狀大致呈圓形的許多突起，制作輥?zhàn)?陶瓷輥?zhàn)?，該輥 子以上述的排列圖案在表面形成有形狀與上述突起相對應(yīng)的凹部(深度 為4 u m)。而且在用于將突起形成于上述表面的輥?zhàn)雍捅砻娲植诙萊a(粗 糙度算術(shù)平均偏差值)為25"m以下的平滑輥之間， 一邊對上述鋁箔進(jìn) 行加壓一邊使其通過。這樣一來，便在金屬箔1的一個(gè)面上形成高度為3 um的突起，在預(yù)定部位折彎該金屬箔1而使金屬箔1的平滑面彼此之 間接合在一起，便制作出與圖21 (a)、 (b)、 (c)相對應(yīng)的3種在兩面具 有高度為3)jm的突起的、總厚為18um的正極板用集電體。接著，將作為活性物質(zhì)的100重量份的鈷酸鋰、作為導(dǎo)電材料的相 對于100重量份的活性物質(zhì)為2重量份的乙炔黑、以及作為粘結(jié)材料的 相對于100重量份的活性物質(zhì)為2重量份的聚偏氟乙烯與適量的N-甲基 -2-吡咯烷酮一起，用雙臂式拌和機(jī)進(jìn)行攪拌和混煉，由此便制作出正極 合劑涂料。將該正極合劑涂料涂布在上述制作的集電體的兩面上，干燥 并進(jìn)行壓力加工，然后將該集電體縱剪切加工成預(yù)定的寬度和長度，便 制作出長條帶狀的正極板。這時(shí)，進(jìn)行縱剪切加工使上述列方向Y與正 極板的長度方向相一致，使上述行方向X與正極板的寬度方向相一致。
使用由實(shí)施例20所制作的集電體而制作了電極組，結(jié)果在一個(gè)面和 另一個(gè)面的突起重疊而斷面積較大的區(qū)域，受到因電極板的巻繞而產(chǎn)生 的應(yīng)力，而在除此以外的區(qū)域則柔軟地彎曲，從而可以防止集電體的波 動(dòng)、皺紋和翹曲。
為了評價(jià)使用上述集電體的正極板，進(jìn)行了如下的行走試驗(yàn)即如 圖25 (a)所示，以使正極板31A迂回的方式配置輥?zhàn)?0A，以模擬正 極板制造工序中的輥?zhàn)拥膸喞@。在此，正極板31A有8處巻繞在輥?zhàn)?0A 上，以20m/分的速度行走。而且如圖25 (b)所示，以從集電體10P所 附載的正極合劑層79上脫落的正極合劑層80的重量，比較了正極合劑 層從集電體上脫落的狀態(tài)。
其結(jié)果是，使用由實(shí)施例20所制作的集電體的正極板與在兩面的表 面粗糙度為100um以下的平滑的集電體上附載正極合劑層的正極板相 比較，正極合劑層的脫落量為5%以下，可知集電體和正極合劑層的附著 力優(yōu)良。
另外，由于具有充分的耐久應(yīng)力，所以即使在將突起ll形成于集電 體表面的工序、將活性物質(zhì)附載于該集電體的突起ll上的工序、以及此 后縱剪切加工成預(yù)定寬度等的后續(xù)工序中，也由于在突起的表面2 4ii m在表面產(chǎn)生伴隨著再結(jié)晶的加工硬化，因而使集電體表面的晶體粒徑 微細(xì)化，局部的變形或撓曲可以減輕30%以上，從而可以降低正極合劑 層的脫落，上述以前的正極合劑層從正極板上的脫落量可以抑制為8%以 下。
另外，在將菱形形狀的突起以30um的間距形成于集電體的兩面、
59然后采用蒸鍍將活性物質(zhì)層形成于突起的頂部而制造極板的方法中，在 與集電體表面成某一角度而進(jìn)行局部蒸鍍的情況下，利用突起的陰影而 故意制作出不被蒸鍍的表面，可以避免與相鄰活性物質(zhì)層的接觸。在反 復(fù)進(jìn)行充放電的過程中，即使活性物質(zhì)產(chǎn)生膨脹和收縮，也可以防止相 鄰活性物質(zhì)之間的接觸，防止集電體的變形或撓曲龜裂，由此可以將正
極合劑層的脫落量抑制為12%以下。
再者，就使用上述集電體的電極板與巻繞該電極板所得到的尺寸之 間的關(guān)系進(jìn)行了研究。在直徑為18mm以下的圓筒形二次電池使用上述 電極板的情況下，使用圖21 (a)所示的相位的偏移為二分之一的集電體 的電極板可以最大程度地抑制正極合劑層的脫落量。在直徑為18mm 32mm的圓筒形二次電池中，使用圖21 (b)的相位的偏移為三分之一的 集電體的電極板可以最大程度地抑制正極合劑層的脫落量。在直徑為 32mm以上的圓筒形二次電池使用上述電極板的情況下，使用圖21 (c) 所示的相位的偏移為四分之一的集電體的電極板可以最大程度地抑制正 極合劑層的脫落量。
另外，如圖26所示，方形電池的電極組34B采取具有電極板的曲率 較大的2個(gè)端部81、 82的結(jié)構(gòu)，在所有尺寸的方形電池中，各端部81、 82的正極合劑層的脫落量為最大。于是，使用因圖23所示的兩面的突起 的相位相一致而使柔軟性優(yōu)良的集電體43，由此可以抑制正極合劑層的 脫落量，從而與圖21 (a)的相位偏移二分之一的集電體的情況相比較， 可以減少約26%的正極合劑層的脫落量。
實(shí)施例21
作為負(fù)極板的集電體，使用厚度為10Pm的銅箔。為了在該銅箔的 表面上，以上述的排列圖案形成與上述實(shí)施方式16的圖21 (d)所示的、 且頂部和橫斷面的形狀大致呈圓形的許多突起，制作輥?zhàn)?陶瓷輥?zhàn)?， 該輥?zhàn)右陨鲜龅呐帕袌D案在表面形成有形狀與上述突起相對應(yīng)的凹部 (深度為13um)。而且在用于將突起形成于上述表面的輥?zhàn)雍捅砻嫫交?的輥?zhàn)又g， 一邊對上述銅箔進(jìn)行加壓一邊使其通過。這樣一來，便在 金屬箔1的一個(gè)面上形成高度為9 U m的突起，在預(yù)定部位折彎該金屬箔 1而使金屬箔1的平滑面彼此之間接合在一起，便制作出總厚為29y m的正極板用集電體，該集電體在兩面具有與圖23相對應(yīng)、突起的相位沒 有偏移、且高度為9ym的突起。
接著，將作為負(fù)極活性物質(zhì)的純度為99.9999%的硅用作濺射耙，采 用具有電子束加熱機(jī)構(gòu)的蒸鍍裝置，在上述制作的集電體的兩面一邊導(dǎo) 入純度為99.7%的氧一邊進(jìn)行蒸鍍，從而在突起上形成膜厚為23ym的 SiOc.5，然后縱剪切加工成預(yù)定的寬度和長度，便制作出長條帶狀的負(fù)極 板。這時(shí)，進(jìn)行縱剪切加工使上述列方向Y與負(fù)極板或集電體的長度方 向相一致，使上述行方向X與負(fù)極板的寬度方向相一致。
在上述那樣制作的集電體中，由于以最緊密填充的排列圖案形成大 致呈圓形的突起，所以在朝向集電體的長度方向(列方向Y)蒸鍍負(fù)極 活性物質(zhì)時(shí)，可以將活性物質(zhì)高效地附著在突起上。
另外，由于在進(jìn)行過壓縮加工的金屬箔1的基礎(chǔ)面la和突起11的 表面2 4iim處、于表面?zhèn)群捅趁鎮(zhèn)鹊膶ΨQ位置產(chǎn)生加工硬化，所以對 于施加在集電體的長度方向(列方向Y)上的拉伸應(yīng)力可以在金屬箔1 的兩面顯示出均勻的耐久應(yīng)力。因此，在將負(fù)極合劑層蒸鍍于集電體上 而制造負(fù)極板時(shí)，或者將負(fù)極板縱剪切加工成預(yù)定的寬度時(shí)，可以防止 在集電體上產(chǎn)生的局部的變形或撓曲，而且可以抑制負(fù)極合劑層的脫落。
另外，在電極組34B如圖26所示那樣具有直線部83的方形電池中， 在進(jìn)行500次的充放電循環(huán)之后，從電池殼體中取出電極組34B，放開 電極板的巻繞而使電極板伸展開來。
其結(jié)果是，負(fù)極板的直線部83即使受到施加在長度方向(列方向Y) 上的拉伸應(yīng)力，構(gòu)成負(fù)極板的集電體的伸長也集中于厚度較薄的進(jìn)行過 壓縮加工的基礎(chǔ)面la之間的范圍。因此，可以使由集電體的伸長產(chǎn)生的 集電體和負(fù)極合劑層的界面的剪切應(yīng)力僅集中于進(jìn)行過壓縮加工的基礎(chǔ) 面la上。因此，這具有在集電體的突起和負(fù)極合劑層的界面使剪切應(yīng)力 得以緩和的作用，可以緩和負(fù)極板的整個(gè)面積約一半的剪切應(yīng)力，從而 可以抑制集電體和負(fù)極合劑層的界面剝離。
另外，對于施加在集電體的長度方向(列方向Y)上的拉伸應(yīng)力可 以顯示出充分的耐久應(yīng)力，從而即使在將突起11形成于集電體表面的工 序、將負(fù)極活性物質(zhì)附載于該集電體的突起11上的工序、以及此后縱剪切加工成預(yù)定寬度等的后續(xù)工序中，也可以防止局部的波動(dòng)、皺紋和翹 曲等變形或撓曲。
實(shí)施例22
為了制作本發(fā)明的非水系二次電池，作為負(fù)極板的集電體，使用厚 度為8um的銅箔。為了在該銅箔的表面上，以上述的排列圖案形成如圖 21 (d)所示的、且頂部和橫斷面的形狀大致呈圓形的許多突起，制作輥 子(陶瓷輥?zhàn)?，該輥?zhàn)右陨鲜龅呐帕袌D案在表面形成有形狀與上述突起 相對應(yīng)的凹部(深度為13nm)。而且在用于將突起形成于上述表面的輥 子和表面粗糙度Ra (粗糙度算術(shù)平均偏差值)為25 u m以下的平滑輥之 間， 一邊對上述銅箔進(jìn)行加壓一邊使其通過。這樣一來，便在金屬箔1 的一個(gè)面上形成高度為4ym的突起，而且在另一個(gè)面上將表面粗糙度 Ra設(shè)定為6.3 u m。在預(yù)定部位折彎該金屬箔1而使金屬箔1的平滑面彼 此之間接合在一起，便制作出總厚為18ym的負(fù)極板用集電體，該集電 體在兩面具有與圖21 (a)相對應(yīng)、突起的相位的偏移為二分之一、且高 度為4um的突起。
接著，將作為負(fù)極活性物質(zhì)的純度為99.9999%的硅用作濺射靶，采 用具有電子束加熱機(jī)構(gòu)的蒸鍍裝置，在上述制作的集電體的兩面一邊導(dǎo) 入純度為99.7%的氧一邊進(jìn)行蒸鍍，從而在突起上形成膜厚為23lim的 SiOc.s，然后縱剪切加工成預(yù)定的寬度和長度，便制作出長條帶狀的負(fù)極 板。這時(shí)，進(jìn)行縱剪切加工使上述列方向Y與負(fù)極板或集電體的長度方 向相一致，使上述行方向X與負(fù)極板的寬度方向相一致。
另外，作為正極板的集電體，與實(shí)施例1同樣，制作出以上述排列 圖案在兩面形成有高度為3 u m的突起的總厚為18 u m的正極集電體。
接著，將作為正極活性物質(zhì)的用鎳和錳置換鈷的一部分而得到的100 重量份的鈷酸鋰、作為導(dǎo)電材料的相對于100重量份的活性物質(zhì)為2重 量份的乙炔黑、以及作為粘結(jié)材料的相對于100重量份的活性物質(zhì)為2 重量份的聚偏氟乙烯與適量的N-甲基-2-吡咯烷酮一起，用雙臂式拌和機(jī) 進(jìn)行攪拌和混煉，由此便制作出正極合劑涂料。將該正極合劑涂料涂布 在上述制作的集電體的兩面上，干燥并進(jìn)行壓力加工，然后將該集電體 縱剪切加工成預(yù)定的寬度和長度，便制作出長條帶狀的正極板。這時(shí)，進(jìn)行縱剪切加工使上述列方向Y與正極板的長度方向相一致，使上述行 方向X與正極板的寬度方向相一致。這樣一來，便在上述正極集電體的 兩面形成單面厚度為57ix m的正極合劑層，從而制作出總厚度為126 ix m 的正極板。
使用如上述那樣制作的正極板和負(fù)極板，制作如圖4所示的鋰離子 二次電池。更具體地說，使隔膜介于正極板和負(fù)極板之間，并將該正極 板和負(fù)極板巻繞成螺旋狀，從而制作出電極組。將該電極組與絕緣板一 起收納在有底圓筒形的電池殼體的內(nèi)部，將由電極組的下部導(dǎo)出的負(fù)極 引線與電池殼體的底部連接。接著，將從電極組的上部導(dǎo)出的正極引線 與封口板連接，并在電池殼體中注入預(yù)定量的由非水溶劑制成的電解液 (未圖示)。之后，將在周邊安裝有封口墊圈的封口板插入電池殼體的開 口部，然后朝內(nèi)向折彎電池殼體的開口部而進(jìn)行斂縫封口，由此便制作 出鋰離子二次電池。
在上述的鋰離子二次電池中，在制作出巻繞成螺旋狀的電極組之后， 將該電極組解體而進(jìn)行觀察，結(jié)果在正極板和負(fù)極板上均沒有看到電極 板斷裂、或活性物質(zhì)層的脫落等不良現(xiàn)象。再者，雖然對該鋰離子二次 電池進(jìn)行了 300次的充放電循環(huán)，但沒有發(fā)生循環(huán)劣化。另外，在進(jìn)行 了 300次的充放電循環(huán)之后，將鋰離子二次電池和電極組進(jìn)行解體的結(jié) 果，沒有看到鋰的析出或活性物質(zhì)層的脫落等不良現(xiàn)象?？梢哉J(rèn)為其原 因在于通過在至少頂部不被壓縮的突起的上表面將活性物質(zhì)形成為柱 狀從而形成薄膜，使得由嵌入鋰時(shí)的活性物質(zhì)薄膜的膨脹以及脫嵌鋰時(shí) 的活性物質(zhì)薄膜的收縮引起的體積變化能夠得以緩和，因而可以維持良 好的電池特性。
以上正如實(shí)施例22 23所示的那樣，本發(fā)明的非水系二次電池用電 極板由于在集電體的表面以上述排列圖案形成至少頂部不被壓縮的突 起，所以通過該突起的排列圖案而顯示出較大的耐久應(yīng)力。因此，可以 防止在將突起形成于集電體表面的工序、以及將活性物質(zhì)附載于集電體 的突起上的工序中產(chǎn)生的集電體的局部變形或撓曲。同時(shí)，在將活性物 質(zhì)附載于集電體的突起上的工序、以及此后縱剪切加工成預(yù)定寬度和長 度等的后續(xù)工序中，也可以抑制活性物質(zhì)的脫落。
63再者，由于集電體的突起的頂部處在不被壓縮的狀態(tài)下，所以不會(huì) 殘留由進(jìn)行加工所產(chǎn)生的加工變形，而且突起的平面的表面精度良好， 故而可以形成均勻的薄膜。另外，由于實(shí)施壓縮加工，所以表面粗糙度 也不會(huì)減少，而是維持著初期的表面粗糙度，故而可以提高與形成為薄 膜的活性物質(zhì)的附著力。從這一觀點(diǎn)出發(fā)，為了進(jìn)一步提高突起的平面 與活性物質(zhì)的附著力，事先使加工前的集電體表面變粗是非常有效的。
此外，在實(shí)施例1 6的突起的排列圖案中，在列方向相鄰的行單元的突 起各自的位置被設(shè)定為偏移行單元間距的二分之一，但本發(fā)明并不局限 于此，使突起的位置偏移的間隔可以任意地設(shè)定。
另外，正如實(shí)施例23所示的那樣，優(yōu)選的是活性物質(zhì)主要在突起的 不被壓縮的頂部形成為柱狀。由此，使與非水系二次電池的充放電相伴 的、由嵌入鋰時(shí)的活性物質(zhì)的膨脹以及脫嵌鋰時(shí)的活性物質(zhì)的收縮引起 的體積變化得以緩和，從而可以獲得不會(huì)發(fā)生由充放電產(chǎn)生的電極板斷 裂、以及活性物質(zhì)層的脫落等不良現(xiàn)象且高容量和高可靠性的非水系二 次電池。
本發(fā)明的非水系二次電池用集電體、使用該集電體的非水系二次電 池用電極板以及非水系二次電池作為希望伴隨著電子設(shè)備和通信設(shè)備的 多功能化而高容量化的便攜式電源等是有用的。
權(quán)利要求
1. 一種非水系二次電池用集電體，其由至少附載正極活性物質(zhì)或負(fù)極活性物質(zhì)的金屬箔構(gòu)成，所述集電體的特征在于在至少一個(gè)面上以預(yù)定的排列圖案形成有突起；所述突起以至少頂部不被壓縮的方式形成；所述排列圖案包括所述突起以等間距排列成直線狀的行方向，以及由排列在所述行方向上的一組突起構(gòu)成的行單元以預(yù)定的間隔相互平行地配置的列方向；構(gòu)成所述行單元的一組突起各自與在所述列方向相鄰的其它行單元的突起在行方向的位置是不同的。
2. —種非水系二次電池用集電體，其由至少附載正極活性物質(zhì)或負(fù)極活性物質(zhì)的金屬箔構(gòu)成，所述集電體的特征在于在至少一個(gè)面上以預(yù)定的排列圖案形成有突起；所述突起以至少頂部不被壓縮的方式形成；所述排列圖案包括所述突起以等間距排列成鋸齒狀的行方向，以及由排列在所述行方向上的一組突起構(gòu)成的行單元以預(yù)定的間隔相互平行地配置的列方向；所述突起各自與所有的同該突起相鄰的其它突起的間隔相等。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的非水系二次電池用集電體，其中，所述集電體呈長條帶狀，所述集電體的長度方向與所述列方向相一致，而且所述集電體的寬度方向與所述行方向相一致；從所述集電體的長度方向的一端側(cè)向另一端側(cè)，所述行單元的配置間隔依次縮短。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的非水系二次電池用集電體，其中，所述突起形成于所述金屬箔的兩面；而且對于所述金屬箔的一個(gè)面的所述突起和所述金屬箔的另一個(gè)面的所述突起，所設(shè)置的相位是一致的。
5. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的非水系二次電池用集電體，其中，所述突起形成于所述金屬箔的兩面；而且對于所述金屬箔的一個(gè)面的所述突起和所述金屬箔的另一個(gè)面的所述突起，所設(shè)置的相位在行方向是不同的。
6. 根據(jù)權(quán)利要求3 5的任一項(xiàng)所述的非水系二次電池用集電體，其中，所述突起形成于所述金屬箔的兩面；而且在所述金屬箔的一個(gè)面上于所述列方向配置所述行單元的間隔比在所述金屬箔的另一個(gè)面上配置所述行單元的間隔更大。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1 6的任一項(xiàng)所述的非水系二次電池用集電體，其構(gòu)成為所述金屬箔在一個(gè)面上以所述排列圖案形成所述突起，而且另一個(gè)面被設(shè)計(jì)為平滑面；2片以上的所述金屬箔的所述平滑面彼此之間接合在一起。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1 6的任一項(xiàng)所述的非水系二次電池用集電體，其構(gòu)成為所述金屬箔在一個(gè)面上以所述排列圖案形成所述突起，而且另一個(gè)面被設(shè)計(jì)為平滑面；在預(yù)定部位折彎所述金屬箔，而且將該折彎的金屬箔的所述平滑面彼此之間接合在一起。
9. 根據(jù)權(quán)利要求1 8的任一項(xiàng)所述的非水系二次電池用集電體，其中，所述突起的至少頂部大致呈圓形。
10. 根據(jù)權(quán)利要求1 8的任一項(xiàng)所述的非水系二次電池用集電體，其中，所述集電體呈長條帶狀，所述集電體的長度方向與所述列方向相一致，而且所述集電體的寬度方向與所述行方向相一致；所述突起的至少頂部大致呈橢圓形，該橢圓形的長軸與所述集電體 的寬度方向相一致。
11. 根據(jù)權(quán)利要求1 8的任一項(xiàng)所述的非水系二次電池用集電體， 其中，所述集電體呈長條帶狀，所述集電體的長度方向與所述列方向相一 致，而且所述集電體的寬度方向與所述行方向相一致；所述突起的至少頂部大致呈長方形，該長方形的長度方向與所述集 電體的寬度方向相一致。
12. 根據(jù)權(quán)利要求1 8的任一項(xiàng)所述的非水系二次電池用集電體， 其中，所述集電體呈長條帶狀，所述集電體的長度方向與所述列方向相一 致，而且所述集電體的寬度方向與所述行方向相一致；所述突起的至少頂部大致呈菱形，該菱形的長對角線與所述集電體 的寬度方向相一致。
13. 根據(jù)權(quán)利要求1 8的任一項(xiàng)所述的非水系二次電池用集電體， 其中，所述集電體呈長條帶狀，所述集電體的長度方向與所述列方向相一 致，而且所述集電體的寬度方向與所述行方向相一致；所述突起的至少頂部大致呈正方形，該正方形的1條對角線與所述 集電體的寬度方向相一致。
14. 根據(jù)權(quán)利要求1 8的任一項(xiàng)所述的非水系二次電池用集電體， 其中，所述集電體呈長條帶狀，所述集電體的長度方向與所述列方向相一 致，而且所述集電體的寬度方向與所述行方向相一致；所述突起的至少頂部大致呈正方形，該正方形的1組對邊與所述集 電體的寬度方向相垂直。
15. 根據(jù)權(quán)利要求1 8的任一項(xiàng)所述的非水系二次電池用集電體， 其中，所述集電體呈長條帶狀，所述集電體的長度方向與所述列方向相一 致，而且所述集電體的寬度方向與所述行方向相一致；所述突起的至少頂部大致呈正六邊形，該正六邊形的最長的對角線 之一與所述集電體的寬度方向相一致。
16. 根據(jù)權(quán)利要求1 8的任一項(xiàng)所述的非水系二次電池用集電體， 其中，所述集電體呈長條帶狀，所述集電體的長度方向與所述列方向相一 致，而且所述集電體的寬度方向與所述行方向相一致；所述突起的至少頂部大致呈正六邊形，該正六邊形的1組對邊與所 述集電體的寬度方向相垂直。
17. 根據(jù)權(quán)利要求1 8的任一項(xiàng)所述的非水系二次電池用集電體， 其中，所述集電體呈長條帶狀，所述集電體的長度方向與所述列方向相一 致，而且所述集電體的寬度方向與所述行方向相一致；所述突起的至少頂部大致呈具有8以上的任一偶數(shù)個(gè)角的正多邊形， 該正多邊形的最長的對角線之一與所述集電體的寬度方向相一致。
18. 根據(jù)權(quán)利要求1 8的任一項(xiàng)所述的非水系二次電池用集電體， 其中，所述集電體呈長條帶狀，所述集電體的長度方向與所述列方向相一 致，而且所述集電體的寬度方向與所述行方向相一致；所述突起的至少頂部大致呈具有8以上的任一偶數(shù)個(gè)角的正多邊形， 該正多邊形的1組對邊與所述集電體的寬度方向相垂直。
19. 一種非水系二次電池用電極板，其是在權(quán)利要求1 18的任一 項(xiàng)所述的非水系二次電池用集電體上，至少附載正極活性物質(zhì)或負(fù)極活 性物質(zhì)而成的。
20. —種非水系二次電池，其構(gòu)成是使隔膜介于根據(jù)權(quán)利要求19所述的非水系二次電池用電極板的正極板和負(fù)極板之間，并將該正極板 和負(fù)極板進(jìn)行巻繞或?qū)盈B而構(gòu)成電極組，然后將該電極組與非水系電解 液一起封入電池殼體內(nèi)。
全文摘要
本發(fā)明的目的在于提供可以確保制作電極板時(shí)的集電體的強(qiáng)度，同時(shí)在集電體的突起上可以高效地附載活性物質(zhì)的非水系二次電池用集電體、使用該集電體的非水系二次電池用電極板以及非水系二次電池。本發(fā)明涉及一種非水系二次電池用集電體，其由至少附載正極活性物質(zhì)或負(fù)極活性物質(zhì)的金屬箔構(gòu)成，所述集電體的特征在于在至少一個(gè)面上以預(yù)定的排列圖案形成有突起；所述突起以至少頂部不被壓縮的方式形成；所述排列圖案包括所述突起以等間距排列成直線狀的行方向，以及由排列在所述行方向上的一組突起構(gòu)成的行單元以預(yù)定的間隔相互平行地配置的列方向；構(gòu)成所述行單元的一組突起各自與在所述列方向相鄰的其它行單元的突起在行方向的位置是不同的。另外，本發(fā)明還涉及使用所述集電體的非水系二次電池用電極板以及非水系二次電池。
文檔編號H01M4/70GK101512800SQ20078003305
公開日2009年8月19日 申請日期2007年11月15日 優(yōu)先權(quán)日2006年11月15日
發(fā)明者住原正則, 別所邦彥, 西村卓寬 申請人:松下電器產(chǎn)業(yè)株式會(huì)社