[发明专利]非水溶剂二次电池用集电体及使用该集电体的电极和电池

说明书

技术领域

本发明涉及一种非水溶剂二次电池用集电体、以及使用该集电体的电极和电池。

背景技术

近年来，为了处理空气污染和全球变暖，已经迫切期望减少二氧化碳的排放量。在汽车工业中，期望集中在通过导入电动车(EV)和混合电动车(HEV)来减少二氧化碳的排放量上，并且已经积极开发控制这些电动车和混合电动车的实用化的驱动电动机用二次电池。

作为电动机驱动用二次电池，在所有已知的电池中，如具有最高理论能量的锂离子二次电池等非水溶剂二次电池已经引起了人们的注意，目前，该非水溶剂二次电池已经得到了快速的发展。

通常，锂离子二次电池包括通过在使电解质层置于正极和负极之间的状态下使正极和负极彼此连接而形成的堆叠体(电池元件)，其中，通过使用粘合剂将正极活性材料等涂布在正极集电体的两个表面上，通过使用粘合剂将负极活性材料等涂布在负极集电体的两个表面上。而且，为了将电力引出到外部，电极端子(正极端子和负极端子)与电池元件电连接。此外，通常，电池元件容纳在通过在由如铝等轻金属制成的箔的两个表面上堆叠树脂片而形成的金属/树脂层压片中，使得电极端子可以暴露于外部(参照日本特开2001-236946号公报)。

这里，作为构成锂离子二次电池的电极的集电体，通常，由如铝等金属制成的箔用于正极，由如铜等金属制成的箔用于负极。

然后，在通过使用这些箔作为集电体制造电极的情况下，电极活性材料、粘合剂等分散到溶剂中的浆料被涂布在箔的表面上，随后干燥，其后，通过使用如辊压等方法执行压制处理。这样，在箔的表面上形成了平坦的并且具有期望厚度的活性材料层。

发明内容

然而，当通过使用传统通用的铝箔和铜箔作为集电体来制造电极时，存在由于上述压制处理而在箔上发生褶皱的问题。当褶皱发生在所述箔上时，发生以下问题：由于该褶皱的发生导致活性材料从箔剥离。

为了抑制该褶皱的发生，使在制造电极的情况下的压制处理的条件最优化。具体地，例如，尝试使集电体变厚、减少用于形成活性材料层的浆料的涂布量、降低压制处理时的压力等方法。

然而，存在仅通过调节压制处理的条件不足以抑制褶皱的发生的情况。而且，当集电体变厚并且压制压力降低时，还存在由于集电体的厚度的增加和活性材料层的体积的增加导致电池的体积能量密度降低的问题。此外，浆料的涂布量的减少会降低整个电池本身的容量。

在这方面，为了将这些各种各样的问题的发生抑制到最小程度，除了调节压制处理条件以外，已经提出了各种解决方法。例如，已经公开了以下技术：制造电极时，在集电体上布置网孔(mesh)，活性材料通过该网孔淀积在集电体上，由此活性材料层形成为网状(参照日本特开2002-279974号公报)。在日本特开2002-279974号公报中，对于该构造，通过设置几乎不形成或完全不形成活性材料层的部位来减小由于在形成活性材料层的部位上的活性材料的膨胀/收缩所引起的应力，最终试图防止由于该应力导致的集电体褶皱的发生。

注意，为了提供活性材料的承载性和导电性优异的二次电池负极用的金属箔，已经提出了以下技术：在由电解淀积法形成的单层金属箔中控制维氏硬度和杨氏模量的参数(参照日本特开2002-27999号公报和日本特开2002-28000号公报)。

然而，在日本特开2002-279974号公报所说明的技术中，仍部分地减少活性材料层中的每一种活性材料的含量，并且仍然存在体积能量密度不可避免地减少的问题。对于需要进一步小型化的车载锂离子二次电池来说，这种体积能量密度的减少的影响是显著的。而且，为了抑制集电体上的褶皱的发生，在通过仅使用高刚性的材料构成集电体的情况下，在活性材料层和集电体之间不能获得足够的粘附性，因此，存在以下顾虑：可能发生活性材料层被剥离以及随着活性材料层的剥离导致电池容量减小的问题。

通过进行刻苦的研究，本发明的发明人发现：可以使用具有控制关于弹性模量和刚性的特定参数(例如，杨氏模量(E)和维氏硬度(HV)的参数)的堆叠结构的集电体来解决上述问题，由此发明人完成了本发明。

具体地，本发明是一种非水溶剂二次电池用集电体，其包括：第一金属层；第二金属层，其堆叠在第一金属层的表面上；以及由与构成所述第二金属层的金属相同的金属构成的金属层，该金属层形成在所述第一金属层的相对于堆叠所述第二金属层的表面的背面上，其中，构成第一金属层的金属的杨氏模量(E1)和厚度(T1)以及构成第二金属层的金属的杨氏模量(E2)和厚度(T2)满足以下表达式1：

E1＞E2；且T1＜T2。