(57)【要約】【課題】本発明は、物理的な加工法でありながら、加工時の金属片発生を抑制することができる蓄電デバイス集電体用の孔開き金属箔及びその製造方法の提案を目的とする。【解決手段】本発明の蓄電デバイス集電体用孔開き金属箔は、長辺／短辺で規定されるアスペクト比１０以上のスリット状の貫通孔が複数各々の長さ方向を揃えて箔本体に形成されたことを特徴とする。前記箔本体が帯状であり、その長さ方向に前記複数の貫通孔の長さ方向が揃えられ、前記貫通孔の開口部周縁にバリが形成されたことが好ましい。前記貫通孔の長辺側の開口部周縁に前記貫通孔のスリット幅の１／２より長いバリが形成されたことが好ましい。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
長辺／短辺で規定されるアスペクト比１０以上のスリット状の貫通孔が複数各々の長さ方向を揃えて箔本体に形成されたことを特徴とする蓄電デバイス集電体用孔開き金属箔。
【請求項２】
前記箔本体が帯状であり、その長さ方向に前記複数の貫通孔の長さ方向が揃えられ、前記貫通孔の開口部周縁にバリが形成されたことを特徴とする請求項１に記載の蓄電デバイス集電体用孔開き金属箔。
【請求項３】
前記貫通孔の長辺側の開口部周縁に前記貫通孔のスリット幅の１／２より長いバリが形成されたことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の蓄電デバイス集電体用孔開き金属箔。
【請求項４】
前記貫通孔の開口部全周にバリが形成され、前記バリに塑性変形部分を有することを特徴とする請求項３に記載の蓄電デバイス集電体用孔開き金属箔。
【請求項５】
前記複数の貫通孔が前記箔本体に０.５ｍｍ以上のピッチで間欠形成されたことを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれか一項に記載の蓄電デバイス集電体用孔開き金属箔。
【請求項６】
前記貫通孔の短辺が１〜５００μｍ、長辺が１０〜５０００μｍであることを特徴とする請求項１〜請求項５のいずれか一項に記載の蓄電デバイス集電体用孔開き金属箔。
【請求項７】
前記貫通孔がその長さ方向に延在する平行な一対の長辺部と該一対の長辺部の長さ方向両端側に形成されて先窄まり状に形成された端縁部からなることを特徴とする請求項１〜請求項６のいずれか一項に記載の蓄電デバイス集電体用孔開き金属箔。
【請求項８】
円板型の本体部の外周縁に沿って凹部を介し間欠的に複数の刃先部を備えた回転刃を用い、該回転刃を金属箔に押し付けつつ回転させて前記個々の刃先部で前記金属箔に間欠的にアスペクト比１０以上のスリット状の貫通孔を形成することを特徴とする蓄電デバイス集電体用孔開き金属箔の製造方法。
【請求項９】
前記刃先部を前記箔本体の厚さ方向に押し付けて前記刃先部で前記箔本体に塑性変形を加えつつ前記箔本体に前記刃先部を突き通すことにより、前記突き通し側に前記箔本体の一部を塑性変形させた塑性変形部分を有するバリを形成しながら前記貫通孔を形成することを特徴とする請求項８に記載の蓄電デバイス集電体用孔開き金属箔の製造方法。
【請求項１０】
前記貫通孔の長辺側の開口部周縁に前記貫通孔のスリット幅の１／２より長いバリを形成することを特徴とする請求項８または請求項９に記載の蓄電デバイス集電体用孔開き金属箔の製造方法。
【請求項１１】
前記複数の貫通孔を前記箔本体に０.５ｍｍ以上のピッチで間欠形成することを特徴とする請求項８〜請求項１０のいずれか一項に記載の蓄電デバイス集電体用孔開き金属箔の製造方法。
【請求項１２】
前記貫通孔の短辺を１〜５００μｍ、長辺を１０〜５０００μｍとすることを特徴とする請求項８〜請求項１１のいずれか一項に記載の蓄電デバイス集電体用孔開き金属箔の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、二次電池などの蓄電デバイス集電体用として好適な集電体用孔開き金属箔および及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
リチウムイオン電池、リチウムイオンキャパシタ、電気二重層キャパシタ、そして全固体電池などの蓄電デバイスには集電体に金属箔が用いられており、例えばリチウムイオン電池では正極集電体としてアルミニウム箔、負極集電体として銅箔が主に用いられている。
これら蓄電デバイスにおいて、リチウムイオンのプレドープ効率の向上、活物質層の脱落防止等を目的に貫通孔を設けた孔開き金属箔が集電体として用いられる場合がある。
【０００３】
例えば以下の特許文献１や特許文献２に記載のように、表面に凹凸を有するロールと平滑ロールとの間に金属箔を通すことで金属箔に貫通孔を複数形成し、金属箔と活物質の密着性を改善することが提案されている。
【０００４】
その他、特許文献３に記載のようにエッチング処理により金属箔に多数の貫通孔を形成する手法も知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特許第４０７４６８９号公報
【特許文献２】特許第５８３００８０号公報
【特許文献３】特開２０１１−２１６３６４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、特許文献２には、表面に凹凸を有するロールと平滑ロールとの間に金属箔を通すという物理的な手法で孔開け加工を行った場合、孔開け加工時に微細金属片が発生する事が明記されている。ある程度の大きさの金属片が電池に混入した場合、内部で短絡を生じるおそれがあり、場合によっては異常発熱する危険性がある。一部の文献では発生した金属片を後で除去する手法も報告されているものの、内部短絡は電池の安全面において致命的な現象であり、発生そのものを抑制する事が望ましい。
また、特許文献３に記載されているエッチングを用いた手法では、前述の金属片発生のリスクは少ないが、レジスト膜の形成、エッチング、レジスト膜の除去といった製法である為、物理的な孔開け加工方法に比べ生産性が著しく低く、集電体としての製造コストが極めて大きくなるという懸念がある。
【０００７】
本発明では金属箔に形成する貫通孔の形状を工夫する事で、物理的な加工法でありながら、加工時の金属片発生を抑制することができる蓄電デバイス集電体用の孔開き金属箔及びその製造方法の提案を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、かかる知見に基づきなされたものであって、以下の構成を有する。
本発明の蓄電デバイス集電体用孔開き金属箔は、長辺／短辺で規定されるアスペクト比１０以上のスリット状の貫通孔が複数各々の長さ方向を揃えて箔本体に形成されたことを特徴とする。
本発明において、前記箔本体が帯状であり、その長さ方向に前記複数の貫通孔の長さ方向が揃えられ、前記貫通孔の開口部周縁にバリが形成された構成を採用できる。
本発明において、前記貫通孔の長辺側の開口部周縁に前記貫通孔のスリット幅の１／２より長いバリが形成された構成を採用できる。
【０００９】
本発明において、前記貫通孔の開口部全周にバリが形成され、前記バリに塑性変形部分を有する構成を採用できる。
本発明において、前記複数の貫通孔が前記箔本体に０.５ｍｍ以上のピッチで間欠形成された構成を採用できる。
本発明において、前記貫通孔の短辺が１〜５００μｍ、長辺が１０〜５０００μｍである構成を採用できる。
本発明において、前記貫通孔がその長さ方向に延在する平行な一対の長辺部と該一対の長辺部の長さ方向両端側に形成されて先窄まり状に形成された端縁部からなる構成を採用できる。
【００１０】
本発明に係る蓄電デバイス用孔開き金属箔の製造方法は、円板型の本体部の外周縁に沿って凹部を介し間欠的に複数の刃先部を備えた回転刃を用い、該回転刃を金属箔に押し付けつつ回転させて前記個々の刃先部で前記金属箔に間欠的にアスペクト比１０以上のスリット状の貫通孔を形成することを特徴とする。
本発明において、前記刃先部を前記箔本体の厚さ方向に押し付けて前記刃先部で前記箔本体に塑性変形を加えつつ前記箔本体に前記刃先部を突き通すことにより、前記突き通し側に前記箔本体の一部を塑性変形させた塑性変形部分を有するバリを形成しながら前記貫通孔を形成することができる。
【００１１】
本発明において、前記貫通孔の長辺側の開口部周縁に前記貫通孔のスリット幅の１／２より長いバリを形成することができる。
本発明において、前記複数の貫通孔を前記箔本体に０.５ｍｍ以上のピッチで間欠形成することができる。
本発明において、前記貫通孔の短辺を１〜５００μｍ、長辺を１０〜５０００μｍとすることができる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の蓄電デバイス集電体用孔開き金属箔によれば、アスペクト比１０以上のスリット状の貫通孔が形成されているので、孔開き加工時の金属片発生を抑制できる。また、金属箔の表面と裏面の両面に活物質を塗布した場合、貫通孔の存在により表面と裏面の活物質同士が密着し、活物質の金属箔に対する密着性を向上できる。
帯状の金属箔である場合、その長さ方向に巻き取り時あるいは巻き出し時の張力が印加されるが、金属箔の長さ方向に沿うように貫通孔の長辺を揃えた構成とすることで巻き取り時あるいは巻き出し時の張力に耐える構成の金属箔を提供できる。
また、蓄電デバイスの電極として、積層、捲回した場合であって集電箔に孔が無い場合、電極間の電解液がドライアップすると、その部分の抵抗が著しく増加する傾向になるが、集電箔に貫通孔がある場合には、隣の層から貫通孔を介して電解液が毛細管現象により、電解液がドライアップした部分に浸透することができ、電極抵抗の増加を抑制することが可能になる。従って、電解液の部分的なドライアップが起こりにくくなり、長期間使用した際のサイクル特性の向上に繋がる。
特に、捲回式の場合、構造上、蓄電デバイスの中心部からの放熱が出来ず、発熱が多くなり、この部分の電解液のドライアップに伴う抵抗増加が起こりやすいが、電極の集電体に貫通孔が開いていると、外周部から電解液が浸透しやすく、中心部分の電極の抵抗増加に繋がりにくく、全体の蓄電デバイスとしても抵抗が増加しにくくなる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の第１実施形態の蓄電デバイス集電体用孔開き金属箔の平面図。
【図２】同金属箔に形成されている貫通孔の配列状態の一例を示す部分拡大平面図。
【図３】同金属箔に形成されている貫通孔の形状を説明するための部分拡大平面図。
【図４】同金属箔に形成されている貫通孔の実例を示す拡大模式図。
【図５】同金属箔に形成されている貫通孔の実例を箔の表面側から見た拡大斜視図。
【図６】同金属箔に形成されている貫通孔の実例を箔の裏面側から見た拡大斜視図。
【図７】同金属箔に工具の刃先部によって貫通孔を形成する状態を説明するための側面図。
【図８】同金属箔に貫通孔を形成する場合に用いる工具による貫通孔形成状態の一例を示す斜視図。
【図９】同金属箔に貫通孔を形成する場合に用いる工具の一例を示す平面図。
【図１０】帯状の金属箔に連続的に貫通孔を形成するために用いる製造装置の一例を示す側面略図。
【図１１】帯状の金属箔に連続的に貫通孔を形成し、更にバリを潰す機能を付加した製造装置の一例を示す側面図。
【図１２】本発明の第２実施形態の蓄電デバイス集電体用孔開き金属箔の平面図。
【図１３】本発明に係る金属箔を正極集電体として用いたラミネートタイプの二次電池の一例を示すもので、（Ａ）は二次電池の一部を分解し全体の構成を示すための斜視図、（Ｂ）は正極集電体と負極集電体とそれらに塗布された活物質を示す拡大斜視図。
【図１４】従来の孔開き金属箔を製造する場合に用いる工具の一例を示す側面図。
【図１５】実施例において製造した金属箔に形成されている貫通孔表面部分の３Ｄ画像検査結果を示す図。
【図１６】実施例において製造した金属箔に形成されている貫通孔裏面部分の３Ｄ画像検査結果を示す図。
【図１７】実施例において製造した金属箔に形成されている貫通孔を平面視した顕微鏡写真。
【図１８】実施例において製造した金属箔に形成した貫通孔の実例と比較例の貫通孔の具体例を示す写真。
【図１９】同金属箔を製造した場合に同金属箔の下に敷いたゴムマット上に付着した金属片の発生状態を示すもので、（Ａ）は比較例の金属箔を形成した領域（写真左側）と実施例の金属箔を形成した領域（写真右側）を対比して示す写真、（Ｂ）は（Ａ）に示す領域を部分拡大して示す写真である。
【図２０】同金属箔に貫通孔を形成する場合に用いる工具の刃先部の他の形態を示すもので、（Ａ）は第２の形態を示す側面図、（Ｂ）は第３の形態を示す側面図。
【図２１】同金属箔に貫通孔を形成する場合に用いる工具の刃先部の更に他の形態を示すもので、（Ａ）は第４の形態を示す正面図、（Ｂ）は第５の形態を示す正面図、（Ｃ）は第６の形態を示す正面図、（Ｄ）は第７の形態を示す正面図。
【図２２】同金属箔に貫通孔を形成する場合に用いるロータリー刃と刃先部を示すもので、（Ａ）はロータリー刃の他の形態を示す図、（Ｂ）は刃先部の第８の形態を示す側面図、（Ｃ）は刃先部の第９の形態を示す側面図、（Ｄ）は刃先部の第８の形態を示す側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
本発明に係る蓄電デバイス用孔開き金属箔の具体的な実施形態について図面を参照しながら説明する。なお、以下の説明で用いる図面は、特徴をわかりやすくするために、便宜上特徴となる部分を拡大して示している場合があり、各構成要素の寸法比率などが実際と同じであるとは限らない。
図１は本実施形態の蓄電デバイス集電体用孔開き金属箔１を示すもので、帯状の箔本体１Ａにその長さ方向に沿ってスリット状（平面視略長方形状）の貫通孔２が複数、所定の間隔で間欠的にかつ複数列形成されてなる。
なお、図１は全体構成を示す略図であり、貫通孔２の形成位置を強調するため貫通孔２を黒塗りの長方形状に表示しているが、貫通孔２は図２、図３に示すようにスリット状の孔として箔本体１に形成されている。また、箔本体１Ａに形成する具体的な貫通孔２の詳細形状については図４〜図６を基に後に詳述する。
【００１５】
箔本体１は、一例としてアルミニウムまたはアルミニウム合金の箔、銅または銅合金の箔、ニッケルまたはニッケル合金の箔、銀または銀合金の箔など、いずれの金属の箔から構成されていても良い。
本実施形態の金属箔１をリチウムイオン二次電池などの蓄電デバイスの集電体として適用する場合、正極集電体として利用するならば、アルミニウムまたはアルミニウム合金の箔を用いることができ、負極集電体として利用するならば、銅または銅合金の箔を用いることができる。
金属箔１はリチウムイオン二次電池の集電体に限らず、リチウムイオンキャパシタ、電気二重層キャパシタあるいは全固体電池など、各種蓄電デバイスの集電体として広く適用することができる。
【００１６】
金属箔１に形成されている貫通孔２は図２または図３に拡大して示すように長辺２ａと短辺２ｂを有し、全てほぼ同等形状、かつ、全てほぼ同等長径、全てほぼ同等短径の貫通孔２として形成されており、貫通孔２の長辺（２ａ）／短辺（２ｂ）で規定できるアスペクト比が１０以上とされている。貫通孔２のアスペクト比を１０未満にすると長辺／短辺の比が小さくなって貫通孔２が正方形の孔に近い形状となり、後述する工具を用いた孔開け加工時に箔本体１Ａを構成する金属が千切れて微細金属片を生じてしまうため、望ましくない。このため、貫通孔２のアスペクト比を高くした方が金属片発生低減の面で効果がある。
貫通孔２のアスペクト比について上限は特に規定しないが、箔本体１Ａに貫通孔２を形成する場合の加工性や取り扱い性の容易さを考慮すると、アスペクト比の上限を２００程度とすることが好ましい。
【００１７】
二次電池集電体用として金属箔１を用いる場合、貫通孔２の長辺２ａは１０μｍ〜５０００μｍの範囲であることが望ましく、短辺２ｂは１μｍ〜５００μｍの範囲であることが望ましい。前述の範囲において、長辺２ａは５００〜３０００μｍの範囲がより好ましく、短辺２ｂは５〜１００μｍの範囲がより好ましい。
なお、本願明細書において数値範囲を規定する場合、特に注記しない限り、上限と下限を含む範囲を意味する。従って、１０μｍ〜５０００μｍの範囲は１０μｍ以上５０００μｍ以下の範囲を意味する。
【００１８】
二次電池集電体用として金属箔１を用いる場合、箔本体１Ａの長さ方向に間欠的に一列配列された貫通孔２のピッチ（１つの貫通孔２の先端から次の貫通孔２の先端までの間隔：図２、図３参照）Ｐは一例として０．５ｍｍ以上とすることが好ましい。ただし、この制限は箔本体１Ａに後述する工具を用いて切り込みにより貫通孔２を形成する場合であって、ピッチＰが小さすぎる場合に金属箔１をロールにより巻き取りあるいはロールにより巻き出しした場合に、箔本体１Ａの変形や破断のおそれがあり、一列に隣接する貫通孔２どうしが繋がってしまうおそれを考慮した場合のピッチ制限である。このため、箔本体１Ａの破断や変形のおそれがない場合は０．５ｍｍ未満のピッチＰを採用しても差し支えない。
なお、ピッチＰの値はこの実施形態の如く一定である必要は無く、周期的に異なっていたり、ランダムに変化していても良い。
【００１９】
金属箔１の厚さは１μｍ〜４０μｍの範囲であることが望ましい。金属箔が１μｍより薄くなると強度が不足し、巻き取りや巻き出しの際に変形するおそれがあり、４０μｍを超えて厚い場合は二次電池用集電体としてのメリットが少なくなる。
【００２０】
図２、図３に拡大して示すように金属箔１には、上述のピッチＰで貫通孔２が帯状の箔本体１Ａの長さ方向に長辺２ａを揃えて複数形成され、箔本体１Ａの幅方向には貫通孔２の列が複数所定の間隔Ｔをあけて形成されている。
箔本体１Ａにおいてその幅方向に配列されている貫通孔２は箔本体１Ａの幅方向に互い違いに配置されている。また、この例では貫通孔２の長辺２ａの長さより前記ピッチＰが小さく形成されている。このため、箔本体１Ａの長さ方向に所定のピッチＰで隣接する貫通孔２、２の間の領域の側方に隣の列の貫通孔２が配置されている。一例として図２または図３に示すように３つの貫通孔２が隣接配置されている領域を平面視した場合、３つの貫通孔２の長さ方向中心点を結ぶ図形が２等辺三角形あるいは正三角形となるような配置を採用できる。なお、この配列は１つの例であって、貫通孔２の配列として他の配列を採用しても良いのは勿論である。
【００２１】
図１に示す金属箔１においては、箔本体１Ａの幅方向に１１列の貫通孔２が形成され、図２では３列の貫通孔２を拡大表示し、図３では２列の貫通孔２を拡大表示している。貫通孔２の列どうしの間隔Ｔは、例えば１ｍｍ〜２０ｍｍの範囲を選択できる。
前記ピッチＰと前記間隔Ｔを小さくし過ぎると、金属箔１の強度が低下するため、金属箔１の長さ方向に張力を印加した場合に金属箔１が変形するおそれがある。例えば、二次電池を製造する場合に金属箔１に張力を印加しつつ巻き取りや巻き出しなどの処理を行う必要があるので、巻き取り時や巻き出し時に金属箔１が変形することのないようなピッチＰと間隔Ｔを採用する必要がある。
【００２２】
図１〜図３に示した貫通孔２について後述する工具の刃先部を用いて実際に箔本体１Ａに形成した場合の詳細拡大図を図４〜図６に示す。
この例の貫通孔２は、その開口部２Ａにおいて互いに平行な長辺部２Ｂとこれら長辺部２Ｂの長さ方向両端側にＵ字型に先窄まり状に形成された短辺部２Ｃとからなるスリット状であり、図５に示すように開口部２Ａのほぼ全周において箔本体１Ａの表面側から裏面側にバリ３が突出形成されている。バリ３は開口部２Ａの長辺部２Ｂから突出された長辺バリ部３Ａと短辺部２Ｃから突出された短辺バリ部３Ｂとからなり、２つの長辺バリ部３Ａと２つの短辺バリ部３Ｂによって開口部２Ａの裏面側ほぼ全周が囲まれている。図４に示すように平面視した貫通孔２において貫通孔２の長さをａと表記でき、貫通孔２のスリット幅（対向する長辺部２Ｂの間の間隔：図４における上下方向に沿う短辺部２Ｃの長さ）をＤと表記することができる。
【００２３】
これらのバリ３は後述する工具の刃先部によって箔本体１Ａをその厚さ方向に突き通すとともに、突き通す場合に箔本体１Ａを部分的に塑性変形させて形成したものである。
このため、長辺バリ部３Ａの高さ（長さ）は貫通孔２のスリット幅の１／２より大きく形成されている。また、長辺バリ部３Ａの高さ（長さ）と短辺バリ部３Ｂの高さ（長さ）はほぼ同等とされている。長辺バリ部３Ａの高さが貫通孔２のスリット幅の１／２より大きく形成されているのは、後述する工具の刃先部で箔本体１Ａの一部をその厚さ方向に突き通す場合に箔本体１Ａを構成する金属材料が塑性変形により伸ばされた結果である。
長辺バリ部３Ａの高さが貫通孔２のスリット幅の１／２より大きく形成されていることは、後述する工具の刃先部を用いて箔本体１Ａをその厚さ方向に突き通すことにより貫通孔２を形成したことを表している。
【００２４】
図７は箔本体１に工具１０の刃先部１０Ｇを用いて突き通しにより貫通孔２を形成した状態の一例を示し、図８は、箔本体１Ａに貫通孔２を形成する場合に用いて好適な工具の一例を示す。
図８に示す工具１０は、支持軸１０Ａの一部に軸部１０Ｂにより回転自在に設けられた円板状の回転刃１０Ｄを有した工具である。
この回転刃１０Ｄの外周縁部には、円周方向に複数の凹部１０Ｅを介して凸型の切断刃１０Ｆが定間隔で交互に複数形成され、切断刃１０Ｆの先端部分に刃先部１０Ｇが形成されているロータリー式の隙間刃が構成されている。
【００２５】
この工具１０の回転刃１０Ｄを金属箔１の箔本体１Ａに対し直角に押し付けて個々の刃先部１０Ｇで箔本体１Ａを突き通すように加工しながら箔本体１Ａの長さ方向に沿って回転刃１０Ｄを回転移動することで、箔本体１Ａに図８に示すように複数の貫通孔２を間欠的に１列形成することができる。この加工に先立ち、箔本体１Ａの裏面側にゴムシートなどの受け材を配置し、刃先部１０Ｇが箔本体１Ａを貫通する場合のクッション材とすることが好ましい。
【００２６】
図７に刃先部１０Ｇが箔本体１Ａをその厚さ方向に突き通して貫通孔２を形成した後、刃先部１０Ｇを箔本体１Ａから引き抜いた状態を示す。刃先部１０Ｇで箔本体１Ａをその厚さ方向に突き通すことで、箔本体１Ａにスリット幅Ｄの貫通孔２を形成できるとともに、箔本体１Ａの裏面側に金属材料を引き延ばすように塑性変形させてバリ３を形成することができる。従って、バリ３において長辺バリ部３Ａの高さ（長さ）Ｈは、スリット幅Ｄの１／２よりも大きく形成されている。なお、貫通孔２の短辺側においても同様に塑性変形を伴いつつ短辺バリ部３Ｂが形成されるので、短辺バリ部３Ｂは長辺バリ部３Ａと同等の高さ（長さ）に形成される。
【００２７】
図８に示すように１列の貫通孔２を形成したならば、工具１０の回転刃１０Ｄを用いて箔本体１Ａの幅方向の別の位置に必要な列の貫通孔２を順次形成することにより、図１に示す構成の金属箔１を得ることができる。
このように図８、図９に示す回転刃１０Ｄを備えた工具１０を用いて箔本体１Ａに貫通孔２を形成するならば、刃先部１０Ｇを用いてバリ３を形成しながら箔本体１Ａに貫通孔２を形成できるので、目的のアスペクト比で目的の大きさの貫通孔２を多数有する金属箔１を容易に製造することができる。また、刃先部１０Ｇを用いて突き通しにより箔本体１Ａにアスペクト比１０以上の貫通孔２を形成するならば、箔本体１の材料を刃先部１０Ｇで引き延ばして塑性変形させた後に貫通孔２を生成しバリ３を形成するので、微細金属片などの異物を個別に発生させることなく貫通孔２の形成ができる。このため、微細金属片などの異物を有していない金属箔１は二次電池などの蓄電デバイスの集電体用として好適であり、内部短絡などのおそれのない高品質の集電体を提供できる。
【００２８】
図１０は、長尺の帯状の箔本体１Ａに対し複数列の貫通孔２を連続形成する場合に用いて好適な製造装置の一例を示す側面図である。
この例の製造装置１５は、帯状の箔本体１Ａを巻き出し自在な巻出リール１６と箔本体１Ａを巻き取り自在な巻取リール１７を有し、巻出リール１６と巻取リール１７の間に押当ロール１８とロータリー刃１９が設けられ、それらの前後に調整リール２０が設けられている。
ロータリー刃１９は刃先部１９ａを外周部に複数、凹部１９ｂを介して設けた回転刃１９ｃを必要数それぞれの厚さ方向に積層した構成である。回転刃１９ｃの積層数は箔本体１Ａの幅方向に形成する貫通孔２の列数に対応される。
押当ロール１８は外周部に弾性体層を有するか全体が弾性体からなるロールであり、ロータリー刃１９の刃先部１９ａで帯状の箔本体１Ａを突き通した場合に刃先部１９ａの先端を弾性的に受けるためのクッションロールである。
【００２９】
巻出リール１６に巻き付けておいた帯状の箔本体１Ａを繰り出し、一方の調整リール２０を介してロータリー刃１９と押当ロール１８との間を通過させ、他方の調整リール２０を介して巻取リール１７で巻き取る。この操作により、ロータリー刃１９と押当ロール１８との間を通過した箔本体１Ａにロータリー刃１９の複数の刃先部１９ａによって複数列の貫通孔２を間欠的に順次同時形成することができる。
複数のロータリー刃１９を並列した構成で箔本体１Ａに貫通孔２を形成するならば、箔本体１Ａの幅方向に所定の間隔で正確に整列した状態の複数の貫通孔２を形成できる。図１０に示す製造装置１５を用いることで箔本体１Ａに均一かつ正確に配列させた状態の貫通孔２を形成することができる。
【００３０】
図１１は、長尺の帯状の箔本体１Ａに対し複数列の貫通孔２を連続形成する場合に用いて好適な製造装置の他の例を示す側面図である。図１１に示す製造装置２１において図１０に示す製造装置１５と同等の構成要素には同一の符号を付し、同等の構成要素については説明を省略する。
この例の製造装置２１においては、ロータリー刃１９および押当ロール１８の設置位置と巻取リール１７側の調整リール２０との間に軽圧下ロール２２、２２を配置した点に特徴を有する。
これらの軽圧下ロール２２、２２は箔本体１Ａに軽く圧延を施し、ロータリー刃１９および押当ロール１８によって箔本体１Ａに形成した複数の貫通孔２に設けられているバリ３を押し潰して箔本体１Ａを平滑化する機能を有する。
【００３１】
図１２は第２実施形態に係る金属箔２３を示すもので、この第２実施形態の金属箔２３にはその長さ方向に沿って一定のピッチで形成された貫通孔２４がそれぞれ幅方向には一列に揃うように形成されている。
この第２実施形態の構造に示すように貫通孔２４は金属箔２３の幅方向に列をなして揃うように形成されていても良く、先の実施形態のように互い違いに形成されていても良く、その他、自由な配列であっても差し支えないが、いずれにおいても金属箔２３の長さ方向に沿って形成されていることが好ましい。
【００３２】
以上説明した工具１０あるいは製造装置１５、２１により製造された金属箔１は、例えば、図１３を基に以下に説明するリチウムイオン二次電池の電極箔として適用することができる。
図１３に示す二次電池２５は、タブリード２６、２７の周囲にセパレータ２８、２９を介しアルミニウムまたはアルミニウム合金の箔本体からなる正極集電体３１と、銅または銅合金の箔本体からなる負極集電体３０とが巻回されてなる。正極集電体３１の両面には正極活物質層３３が塗布され、負極集電体３０の両面には負極活物質層３２が塗布されている。
正極集電体３１には前述の貫通孔２を整列形成した箔本体１Ａからなる金属箔１が適用され、負極集電体３０には前述の貫通孔２を整列形成した箔本体１Ａからなる金属箔１が適用されている。あるいは、正極集電体３１と負極集電体３０のどちらか一方のみを箔本体１Ａからなる金属箔１としても良い。
図１３に示す二次電池２５において、正極集電体３１と負極集電体３０のスリット２がそれぞれこれらの巻回方向に対し平行に形成されている。このように電極を巻く方向に沿ってスロット２が形成されていることで、金属箔を巻く際に引張り応力がかかる場合にスリット２が形を保持するので好ましい。
【００３３】
前述の貫通孔２を複数形成した箔本体からなる正極集電体３１と負極集電体３０では、貫通孔２を複数設けた集電体３０、３１のそれぞれの両面に活物質層３２あるいは活物質層３３が設けられる結果、各集電体の両面に設けられている活物質同士が密着するので、集電体３０、３１に対する活物質層３２、３３のそれぞれの密着性が向上する。
また、正極集電体３１と負極集電体３０に活物質を塗布する場合に正極集電体３１の箔本体１Ａと負極集電体３０の箔本体１Ａにそれぞれ張力が印加されるが、貫通孔２が上述の条件で形成され、巻き出しや巻き取りに必要な強度が維持されているから、箔本体１Ａの破断や変形などの支障を生じることなく活物質の塗布ができる。
【００３４】
前述の金属箔１であるならば、貫通孔２の長辺（２ａ）／短辺（２ｂ）で規定できるアスペクト比が１０以上とされ、前述の工具１０あるいは製造装置１５、２１で貫通孔２が形成されているので、金属箔１に微細金属片などの不要な導電性の異物が付着しておらず、集電体の導電性異物に起因する内部短絡のおそれを生じない二次電池を構成できる。
また、貫通孔２の長辺２ａは１０μｍ〜５０００μｍの範囲、短辺２ｂは１μｍ〜５００μｍの範囲であり、箔本体１Ａの長さ方向に貫通孔２の長辺２ａを揃え、箔本体１Ａの厚さを１〜４０μｍ、貫通孔２を箔本体に０.５ｍｍ以上のピッチで間欠形成しているので、二次電池製造時の巻き出しや巻き取りの際の張力印加に耐える実用的な強度を有する。
また、図１２に示すような捲回式の集電体３０、３１である場合、構造上、蓄電デバイスの中心部からの放熱が出来ず、発熱が多くなり、この部分の電解液のドライアップに伴う抵抗増加が起こりやすい。ところが、電極の集電体３０、３１に貫通孔２が複数形成されていると、外周部から貫通孔２を解し電解液が浸透しやすく、中心部分の電極の抵抗増加に繋がりにくく、二次電池全体としても抵抗が増加しにくくなる。
【００３５】
なお、従来技術の凹凸ロールによって金属箔に貫通孔を開けた場合、凹凸ロールに挟まれた金属箔を引きちぎるように打ち抜いて孔あけ加工しているので、必然的に微細な金属片が多数発生し、短絡のおそれが生じる。これに対し上述の工具１０あるいは製造装置１５、２１で貫通孔２を形成するならば、金属箔の一部を塑性加工はするが、塑性加工部分はバリとしてそのまま残し、塑性加工した部分の一部を切断して貫通孔２を形成しているので、不要な金属片を発生させることなく貫通孔２を形成できる。このため、金属片の付着が生じていない金属箔を得ることができる。
【実施例】
【００３６】
以下に、本発明の実施例について説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。
厚さ１５μｍのＪＩＳ Ａ １０８５合金からなる幅２００ｍｍ×長さ３００ｍｍのアルミニウム箔（調質：Ｈ１８）をゴムマットの上に敷設し、図８、図９に示すスリット付きロータリー刃を備えた工具により以下の表１に示すサイズの貫通孔を以下の表１に示すピッチで２０列形成した。
刃先部の長辺長さ、短辺長さ、刃先部どうしのピッチを表１に示す値となるように種々変更したロータリー刃を用意し、前記と同等の条件でアルミニウム箔に貫通孔を形成した。また、比較例については、図１４に示すハンドル部３５の先端側にアーム部３６を介して先が尖った円錘型の刃先を回転ホイールの外周に複数有するトレーシングホイール３７を用いて箔本体に貫通孔を形成した。用いたロータリー刃の刃先部の刃の最厚部厚みは０．５ｍｍ、刃先断面形状は図７に示す刃先形状で刃先角度２０゜のものを用いた。
表１において、長辺２７００μｍ、短辺８μｍの貫通孔はこの貫通孔とほぼ同じ長さと幅の刃先部を備えたロータリー刃を用いた隙間刃を用いてアルミニウム箔に貫通孔を形成している。他の貫通孔についても、隙間刃の刃先部の大きさと貫通孔の大きさは対応している。
【００３７】
【表１】
2018170106.tif 000003
【００３８】
以下に示す正極活物質、導電材、バインダ及び希釈剤からなる正極スラリー（正極活物質）を厚み５０μｍになるように表１の実施例１〜５の各アルミニウム箔上に、更には比較例及び孔開け前の各アルミニウム箔上に塗布し、１３０℃で１時間乾燥して電極を得た。実施例１〜５と比較例については箔の両面に正極スラリーを塗布している。
正極活物質  リン酸鉄リチウム（平均粒径：１μｍ）
導電材  アセチレンブラック（ＡＢ）
バインダ  ポリビニリデンフルオライド（ＰＶＤＦ）
希釈剤  Ｎ−メチル−２−ピロリドン（ＮＭＰ)
各成分の配合比（重量比）  正極活物質：ＡＢ：ＰＶＤＦ＝８５：８：７
【００３９】
各電極について幅１５ｍｍの短冊試験片を切り出し、９０°剥離試験を行い剥離強度（Ｎ／１５ｍｍ）の測定を行った。孔開き前の箔の剥離強度を１としたときに、０以上１未満を×、１以上２未満を○、２以上を◎とした。その結果を表１に記載する。
【００４０】
実施例１〜５、比較例、及び孔開け前の各アルミニウム箔について幅１５ｍｍ×長さ２００ｍｍの短冊試験片を作成した。万能引張試験機（島津製作所製）のチャック間距離を１００ｍｍに設定し、箔が破断するまでに計測された最大荷重（Ｎ／１５ｍｍ）を算出した。その結果を表１に記載する。
【００４１】
一定の個数の貫通孔を上述のアルミニウム箔に開けた際のアルミニウム片の発生個数を計測し、発生のし難さを評価した。
貫通孔の形態は孔開けに使用した刃の種類に依存しており、ここでは「実施例１、２」、「実施例３、５」そして比較例の３種類である。各３種類の寸法の貫通孔を厚さ１５μｍのＪＩＳ  Ａ １０８５合金  調質Ｈ１８のアルミニウム箔に１０００個作製し、その際に発生したアルミニウム片の個数をカウントした。この際、目視での観察が困難な非常に微細なアルミニウム粉も発生している可能性はあるが、ここでは直径約０．１μｍ以上のアルミニウム片のみをカウントした。
５０個未満を◎、５０個以上２００個未満を○、２００個以上５００個未満を△、そして５００個以上を×とした。その結果を表１に記載する。
【００４２】
表１に示す如く長方形状の貫通孔においてアスペクト比（長辺／短辺）が１２〜３３８の貫通孔を形成した実施例１〜８の金属箔は引張り強さが大きく、活物質層の密着性に優れ、アルミニウム片の発生も見られなかった。活物質の密着性については、集電体の両面に塗工しているので、剥離強度が増加している。
これらに対し、比較例１の金属箔はアスペクト比が１の試料であるが、引張り強さが若干低下し、アルミニウム片の発生が見られた。
なお、実施例４の試料と比較例１の試料において活物質密着性がいずれも○であるのは、短辺方向のピッチの差による影響が出たものと推定できる。
実施例６の試料は貫通孔のピッチを小さくした例であるが引張り強さが若干低下傾向になった。実施例７の試料は貫通孔の長辺と短辺を大きくした例であるが、良好な範囲内ではあるもののアルミニウム片の発生が増加傾向となった。実施例８の試料は長辺を大きくした試料であるが実施例１〜５に比較すると引張り強さが低下傾向となった。
比較例２はアスペクト比が７の試料であるがアルミニウム片の発生が見られた。
【００４３】
図１５は表１に示す実施例１の試料の貫通孔について表面側から見た３Ｄ画像検査結果（キーエンス株式会社製ＶＫ−Ｘ１００による）を示し、図１６は同実施例の貫通孔について裏面側から見た３Ｄ画像検査結果を示し、図１７は同実施例の貫通孔を平面視した場合の拡大図（倍率１００倍）を示す。なお、実施例２についても実施例１とほぼ同等の３Ｄ画像結果が得られた。
図１５〜図１７に示す貫通孔は、長さ２．７ｍｍ（２７００μｍ）、幅８μｍのスリット状の貫通孔であり、高さ約７０μｍのバリが貫通孔開口部全周に形成されている。
なお、各実施例についてバリ高さを調べてみたところ、実施例２（７０μｍ）、実施例３、４（１２０μｍ）、実施例５（１３０μｍ）、実施例６（１２０μｍ）、実施例７（１５０〜２５０μｍ）、実施例８（１２０μｍ）となった。
【００４４】
図１８は、厚さ１５μｍのＪＩＳ Ａ １０８５合金からなる幅２２０ｍｍ×長さ３００ｍｍのアルミニウム箔（調質：Ｈ１８）をゴムマットの上に敷設し、このアルミニウム箔の左側半分の領域に比較例１試料と同等の貫通孔を形成し右側半分の領域に実施例１、２で用いた工具を用いて貫通孔を形成した状態を示す。
図１８に示すアルミニウム箔の左側半分の領域には、比較例１を作成する場合に用いた図１４に示すトレーシングホイールを用いてアスペクト比が１の丸孔を列ごとの間隔７ｍｍ、ピッチ２ｍｍで形成した。アルミニウム箔の右側半分の領域には列ごとの間隔７ｍｍ、ピッチ１ｍｍで実施例１、２と同様に略長方形状の貫通孔を形成した。
【００４５】
図１９は図１８に示す貫通孔形成後のアルミニウム箔をゴムマット上から除去し、ゴムマットの表面に残留しているアルミニウム片を観察した結果を示すもので、図１９（Ａ）と図１９（Ｂ）はゴムマット上の別々の位置を撮影した結果を示す。
図１９（Ａ）、（Ｂ）に示す右側に矩形枠で囲んだ領域が実施例１、２で用いた貫通孔を形成した領域を示し、各図の左側の領域が比較例１で用いた貫通孔を形成した領域を示す。
図１９に示す対比から明らかなように、図８、図９で示すロータリー式の刃先部を有する工具を用いてアスペクト比１０以上のスリット状の貫通孔を形成するならば、アルミニウム片が殆ど発生していないことがわかる。
【００４６】
このことは、貫通孔を形成したアルミニウム箔にアルミニウム片の付着が発生しないので、このアルミニウム箔を二次電池などの蓄電デバイスの集電体として用いた場合、内部短絡の原因となり得るアルミニウム片を蓄電デバイス（電池）の内部に混入させることがないことを意味する。なお、図１９に示すようにゴムマット上に多数のアルミニウム片が付着したことは、得られたアルミニウム箔の裏面側にも相当数のアルミニウム片が付着していることを意味する。
よって、強度が高く、活物質の密着性に優れ、アルミニウム片の発生もない集電体用の電極箔を提供できることが分かった。
【００４７】
ところで、これまで説明した図７〜図１１に示す工具１０の刃先部１０Ｇの側面形状、ロータリー刃１９の刃先部１９ａの側面形状は一例であって、本発明に係る貫通孔を形成するための刃先部の形状はこれらの例に限らない。例えば、図２０（ａ）に示す各コーナー部分にＲを形成した側面等脚台形状の刃先部４０でも良いし、図２０（ｂ）に示す丸型の刃先を備えた側面蒲鉾型概形の刃先部４１でも良い。刃先部の側面形状は必要な幅と長さの貫通孔を形成できるような形状であれば特に制限はない。
また、刃先部の断面形状は図２１（Ａ）に示すように両刃タイプで刃先角約９０゜の刃先部４２でも良いし、図２１（Ｂ）に示すように２段刃タイプで第１段目の刃先角１２０゜程度、第２段目の刃先角５０゜程度の刃先部４３でも良い。更に、図２１（Ｃ）に示すような両刃タイプで刃先角２５゜程度の刃先部４４、図２１（Ｄ）に示すような２段刃タイプで第１段目の刃先角２０゜程度、第２段目の刃先角７０゜程度の刃先部４５など、いずれの断面形状であっても良い。刃先の角度にしても特に制限はなく、刃先部の断面形状は必要な幅と長さの貫通孔を形成できるような形状であれば特に制限はない。
【００４８】
また、金属箔に貫通孔を形成する工具として、先の例では工具１０あるいはロータリー刃１９を用いたが、貫通孔の形成手段として図２２（Ａ）に示す回転円盤４６ａの外周に複数の刃先部４６ｂを備えたロータリー刃４６を金属箔４７に対し上下に移動自在に設けた構成を採用できる。なお、図２２（Ａ）においてはその外周に図２０あるいは図２１に示す刃先部が複数間欠的に形成されているが、図示では個々の刃先部の記載を略して概要のみ記載している。
ロータリー刃４６の回転中心軸を上下に移動自在に軸支し、ロータリー刃４６を上下に往復移動させながらテープ状の金属箔４７をその長さ方向に移動させることで金属箔４７に貫通孔４７ａを間欠的に形成することができる。
【００４９】
また、ロータリー刃４６は図２２（Ｂ）に示すように中心軸部４８ａを備えた矩形ブロック部４８ｂの一側にのみ刃先部４８ｃを備えた構成の刃先工具４８を用いても良く、図２２（Ｃ）に示すように中心軸部４９ａを備えた柱状ブロック部４９ｂの両端側にそれぞれ刃先部４９ｃを備えた構成の刃先工具４９を用いても良い。また、図２２（Ｄ）に示すように中心軸部５０ａを備えた三角形状のブロック部５０ｂの周囲に３つの刃先部５０ｃを備えた構成の刃先工具５０を用いても良い。
図２２（Ｃ）、（Ｄ）に示す刃先工具４９、５０を用いてこれらを間欠回転させながら往復上下移動させ、それらの刃先部４９ｃ、５０ｃをテープ状の金属箔４７に間欠的に押し付けて貫通孔４７ａを形成することで目的の孔開き金属箔を製造することができる。
以上説明したように、金属箔に貫通孔を形成するための工具や刃先部は種々の形状を採用することができる。
【符号の説明】
【００５０】
１…金属箔、２…貫通孔、２Ａ…開口部、２Ｂ…長辺部、２Ｃ…短辺部、２ａ…長辺、２ｂ…短辺、３…バリ、３Ａ…長辺バリ部、３Ｂ…短辺バリ部、１０…工具、１０Ｆ…切断刃、１０Ｇ…刃先部、１５、２１…製造装置、１６…巻出リール、１７…巻取リール、１８…押当ロール、１９…ロータリー刃、１９ａ…刃先部、１９ｂ…凹部、２３…金属箔、２４…貫通孔、２５…二次電池、２６、２７…タブリード、２８、２９…セパレータ、３０…負極集電体、３１…正極集電体、３２…負極活物質、３３…正極活物質、４０、４１…刃先部、４２、４３、４４、４５…刃先部、４６…ロータリー刃、４８ｃ、４９ｃ、５０ｃ…刃先部。
【図１】
2018170106.tif 000004
【図２】
2018170106.tif 000005
【図３】
2018170106.tif 000006
【図４】
2018170106.tif 000007
【図５】
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【図６】
2018170106.tif 000009
【図７】
2018170106.tif 000010
【図８】
2018170106.tif 000011
【図９】
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【図１０】
2018170106.tif 000013
【図１１】
2018170106.tif 000014
【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
2018170106.tif 000017
【図１５】
2018170106.tif 000018
【図１６】
2018170106.tif 000019
【図１７】
2018170106.tif 000020
【図１８】
2018170106.tif 000021
【図１９】
2018170106.tif 000022
【図２０】
2018170106.tif 000023
【図２１】
2018170106.tif 000024
【図２２】
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【手続補正書】
【提出日】平成30年1月9日(2018.1.9)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
長辺／短辺で規定されるアスペクト比１０以上のスリット状の貫通孔が複数各々の長さ方向を揃えて箔本体に形成され、前記各貫通孔の開口部周縁全周に前記貫通孔のスリット幅の１／２より長いバリが形成されたことを特徴とする蓄電デバイス集電体用孔開き金属箔。
【請求項２】
前記箔本体が帯状であり、その長さ方向に前記複数の貫通孔の長さ方向が揃えられたことを特徴とする請求項１に記載の蓄電デバイス集電体用孔開き金属箔。
【請求項３】
前記箔本体の前記開口部周縁全周を囲んで前記バリが形成され、前記貫通孔の長さ方向端部側のバリ高さが、前記貫通孔の長さ方向中央部のバリ高さより高くされたことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の蓄電デバイス集電体用孔開き金属箔。
【請求項４】
前記バリに塑性変形部分を有することを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれか一項に記載の蓄電デバイス集電体用孔開き金属箔。
【請求項５】
前記複数の貫通孔が前記箔本体に０.５ｍｍ以上のピッチで間欠形成されたことを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれか一項に記載の蓄電デバイス集電体用孔開き金属箔。
【請求項６】
前記貫通孔の短辺が１〜５００μｍ、長辺が１０〜５０００μｍであることを特徴とする請求項１〜請求項５のいずれか一項に記載の蓄電デバイス集電体用孔開き金属箔。
【請求項７】
前記貫通孔がその長さ方向に延在する平行な一対の長辺部と該一対の長辺部の長さ方向両端側に形成されて先窄まり状に形成された端縁部からなることを特徴とする請求項１〜請求項６のいずれか一項に記載の蓄電デバイス集電体用孔開き金属箔。
【請求項８】
円板型の本体部の外周縁に沿って凹部を介し間欠的に複数の刃先部を備えた回転刃を用い、該回転刃を金属箔に押し付けつつ回転させて前記個々の刃先部で前記金属箔に回転方向に並行で間欠的にアスペクト比１０以上のスリット状の貫通孔を形成することを特徴とする蓄電デバイス集電体用孔開き金属箔の製造方法。
【請求項９】
前記刃先部で前記貫通孔を形成する場合、前記貫通孔の長辺側の開口部周縁に前記貫通孔のスリット幅の１／２より長いバリを形成しながら前記貫通孔を形成することを特徴とする請求項８に記載の蓄電デバイス集電体用孔開き金属箔の製造方法。
【請求項１０】
前記刃先部を前記箔本体の厚さ方向に押し付けて前記刃先部で前記箔本体に塑性変形を加えつつ前記箔本体に前記刃先部を突き通すことにより、前記突き通し側に前記箔本体の一部を塑性変形させた塑性変形部分を有するバリを形成しながら前記貫通孔を形成することを特徴とする請求項８または請求項９に記載の蓄電デバイス集電体用孔開き金属箔の製造方法。
【請求項１１】
前記複数の貫通孔を前記箔本体に０.５ｍｍ以上のピッチで間欠形成することを特徴とする請求項８〜請求項１０のいずれか一項に記載の蓄電デバイス集電体用孔開き金属箔の製造方法。
【請求項１２】
前記貫通孔の短辺を１〜５００μｍ、長辺を１０〜５０００μｍとすることを特徴とする請求項８〜請求項１１のいずれか一項に記載の蓄電デバイス集電体用孔開き金属箔の製造方法。
【請求項１３】
長辺／短辺で規定されるアスペクト比１０以上のスリット状の貫通孔が複数各々の長さ方向を揃えて箔本体に形成され、前記各貫通孔の開口部周縁全周に前記貫通孔のスリット幅の１／２より長いバリが形成された金属箔と、該金属箔の表裏両面に塗布された活物質層とを備えたことを特徴とする電極。
【請求項１４】
前記箔本体の表裏両面に形成された前記活物質層が前記貫通孔を介し密着されたことを特徴とする請求項１３に記載の電極。
【請求項１５】
前記複数の貫通孔が前記箔本体に０.５ｍｍ以上のピッチで間欠形成されたことを特徴とする請求項１３または請求項１４に記載の電極。
【請求項１６】
前記貫通孔の短辺が１〜５００μｍ、長辺が１０〜５０００μｍであることを特徴とする請求項１３〜請求項１５のいずれか一項に記載の電極。
【請求項１７】
請求項１３〜請求項１６の何れか一項に記載の電極を備えた電池。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００１】
本発明は、二次電池などの蓄電デバイス集電体用として好適な集電体用孔開き金属箔および及びその製造方法と電極及び該電極を備えた電池に関する。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００７】
本発明では金属箔に形成する貫通孔の形状を工夫する事で、物理的な加工法でありながら、加工時の金属片発生を抑制することができる蓄電デバイス集電体用の孔開き金属箔及びその製造方法の提案を目的とする。また、本発明では前記金属箔に活物質層を設けた電極及び該電極を備えた電池の提供を目的とする。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００８】
本発明は、かかる知見に基づきなされたものであって、以下の構成を有する。
本発明の蓄電デバイス集電体用孔開き金属箔は、長辺／短辺で規定されるアスペクト比１０以上のスリット状の貫通孔が複数各々の長さ方向を揃えて箔本体に形成され、前記各貫通孔の開口部周縁全周に前記貫通孔のスリット幅の１／２より長いバリが形成されたことを特徴とする。
本発明において、前記箔本体が帯状であり、その長さ方向に前記複数の貫通孔の長さ方向が揃えられた構成を採用できる。
本発明において、前記箔本体の前記開口部周縁全周を囲んで前記バリが形成され、前記貫通孔の長さ方向端部側のバリ高さが、前記貫通孔の長さ方向中央部のバリ高さより高くされた構成を採用できる。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００９】
本発明において、前記バリに塑性変形部分を有する構成を採用できる。
本発明において、前記複数の貫通孔が前記箔本体に０.５ｍｍ以上のピッチで間欠形成された構成を採用できる。
本発明において、前記貫通孔の短辺が１〜５００μｍ、長辺が１０〜５０００μｍである構成を採用できる。
本発明において、前記貫通孔がその長さ方向に延在する平行な一対の長辺部と該一対の長辺部の長さ方向両端側に形成されて先窄まり状に形成された端縁部からなる構成を採用できる。
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１０】
本発明に係る蓄電デバイス用孔開き金属箔の製造方法は、円板型の本体部の外周縁に沿って凹部を介し間欠的に複数の刃先部を備えた回転刃を用い、該回転刃を金属箔に押し付けつつ回転させて前記個々の刃先部で前記金属箔に回転方向に並行で間欠的にアスペクト比１０以上のスリット状の貫通孔を形成することを特徴とする。
本発明において、前記刃先部で前記貫通孔を形成する場合、前記貫通孔の長辺側の開口部周縁に前記貫通孔のスリット幅の１／２より長いバリを形成しながら前記貫通孔を形成することができる。
本発明において、前記刃先部を前記箔本体の厚さ方向に押し付けて前記刃先部で前記箔本体に塑性変形を加えつつ前記箔本体に前記刃先部を突き通すことにより、前記突き通し側に前記箔本体の一部を塑性変形させた塑性変形部分を有するバリを形成しながら前記貫通孔を形成することができる。
【手続補正８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１１】
本発明において、前記複数の貫通孔を前記箔本体に０.５ｍｍ以上のピッチで間欠形成することができる。
本発明において、前記貫通孔の短辺を１〜５００μｍ、長辺を１０〜５０００μｍとすることができる。
本発明の電極は、長辺／短辺で規定されるアスペクト比１０以上のスリット状の貫通孔が複数各々の長さ方向を揃えて箔本体に形成され、前記各貫通孔の開口部周縁全周に前記貫通孔のスリット幅の１／２より長いバリが形成された金属箔と、該金属箔の表裏両面に塗布された活物質層とを備えたことを特徴とする。
本発明において、前記箔本体の表裏両面に形成された前記活物質層が前記貫通孔を介し密着された構成を採用できる。
本発明において、前記複数の貫通孔が前記箔本体に０.５ｍｍ以上のピッチで間欠形成された構成を採用できる。
本発明において、前記貫通孔の短辺が１〜５００μｍ、長辺が１０〜５０００μｍである構成を採用できる。
本発明の電池は、先の何れか一項に記載の電極を備えた構成を採用できる。
【手続補正９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１２】
本発明の蓄電デバイス集電体用孔開き金属箔によれば、アスペクト比１０以上のスリット状の貫通孔を複数形成し、各貫通孔の開口部周縁全周にスリット幅の１／２より長いバリを設けているので、孔開き加工時の金属片発生を抑制できる。また、金属箔の表面と裏面の両面に活物質を塗布した場合、貫通孔の存在により表面と裏面の活物質同士が密着し、活物質の金属箔に対する密着性を向上できる。
帯状の金属箔である場合、その長さ方向に巻き取り時あるいは巻き出し時の張力が印加されるが、金属箔の長さ方向に沿うように貫通孔の長辺を揃えた構成とすることで巻き取り時あるいは巻き出し時の張力に耐える構成の金属箔を提供できる。
また、蓄電デバイスの電極として、積層し、捲回した場合であって集電箔に孔が無い場合、電極間の電解液がドライアップすると、その部分の抵抗が著しく増加する傾向になるが、集電箔に貫通孔がある場合には、隣の層から貫通孔を介して電解液が毛細管現象により、ドライアップした部分に浸透することができ、電極抵抗の増加を抑制することが可能になる。従って、電解液の部分的なドライアップが起こりにくくなり、長期間使用した際のサイクル特性の向上に繋がる。
特に、捲回式の電極の場合、構造上、蓄電デバイスの中心部からの放熱が出来ず、発熱が多くなり、この部分の電解液のドライアップに伴う抵抗増加が起こりやすいが、電極の集電体に貫通孔が開いていると、外周部から電解液が浸透しやすく、中心部分の電極の抵抗増加に繋がりにくく、全体の蓄電デバイスとしても抵抗が増加しにくくなる。
本発明の金属箔では貫通孔形成時に金属片の発生を抑制できるので、金属箔の両面に活物質層を形成して電極を構成し、この電極を備えた電池を構成した場合、金属片の存在に起因する内部短絡のおそれのない電池を提供できる。
【手続補正１０】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００５０】
１…金属箔、２…貫通孔、２Ａ…開口部、２Ｂ…長辺部、２Ｃ…短辺部、２ａ…長辺、２ｂ…短辺、３…バリ、３Ａ…長辺バリ部、３Ｂ…短辺バリ部、１０…工具、１０Ｆ…切断刃、１０Ｇ…刃先部、１５、２１…製造装置、１６…巻出リール、１７…巻取リール、１８…押当ロール、１９…ロータリー刃、１９ａ…刃先部、１９ｂ…凹部、２３…金属箔、２４…貫通孔、２５…二次電池、２６、２７…タブリード、２８、２９…セパレータ、３０…負極集電体、３１…正極集電体、３２…負極活物質層、３３…正極活物質層、４０、４１…刃先部、４２、４３、４４、４５…刃先部、４６…ロータリー刃、４８ｃ、４９ｃ、５０ｃ…刃先部。
【手続補正１１】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図４】
2018170106.tif 000026
【手続補正書】
【提出日】平成30年3月23日(2018.3.23)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
長辺／短辺で規定されるアスペクト比１０以上のスリット状の貫通孔が複数各々の長さ方向を揃えて箔本体に形成され、前記各貫通孔の開口部周縁全周に前記貫通孔のスリット幅の１／２より長いバリが形成されたことを特徴とする蓄電デバイス集電体用孔開き金属箔。
【請求項２】
前記箔本体が帯状であり、その長さ方向に前記複数の貫通孔の長さ方向が揃えられたことを特徴とする請求項１に記載の蓄電デバイス集電体用孔開き金属箔。
【請求項３】
前記箔本体の前記開口部周縁全周を囲んで前記バリが形成され、前記貫通孔の長さ方向端部側のバリ高さが、前記貫通孔の長さ方向中央部のバリ高さより高くされたことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の蓄電デバイス集電体用孔開き金属箔。
【請求項４】
前記バリに塑性変形部分を有することを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれか一項に記載の蓄電デバイス集電体用孔開き金属箔。
【請求項５】
前記複数の貫通孔が前記箔本体に０.５ｍｍ以上のピッチで間欠形成されたことを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれか一項に記載の蓄電デバイス集電体用孔開き金属箔。
【請求項６】
前記貫通孔の短辺が１〜５００μｍ、長辺が１０〜５０００μｍであることを特徴とする請求項１〜請求項５のいずれか一項に記載の蓄電デバイス集電体用孔開き金属箔。
【請求項７】
前記貫通孔がその長さ方向に延在する平行な一対の長辺部と該一対の長辺部の長さ方向両端側に形成されて先窄まり状に形成された端縁部からなることを特徴とする請求項１〜請求項６のいずれか一項に記載の蓄電デバイス集電体用孔開き金属箔。
【請求項８】
円板型の本体部の外周縁に沿って凹部を介し間欠的に複数の刃先部を備えた回転刃を用い、該回転刃を金属箔に押し付けつつ回転させて前記個々の刃先部で前記金属箔に回転方向に並行で間欠的に、長辺／短辺で規定されるアスペクト比１０以上のスリット状の貫通孔であって、その長辺側の開口部周縁にスリット幅の１／２より長いバリを有する貫通孔を形成することを特徴とする蓄電デバイス集電体用孔開き金属箔の製造方法。
【請求項９】
前記刃先部を前記箔本体の厚さ方向に押し付けて前記刃先部で前記箔本体に塑性変形を加えつつ前記箔本体に前記刃先部を突き通すことにより、前記突き通し側に前記箔本体の一部を塑性変形させた塑性変形部分を有するバリを形成しながら前記貫通孔を形成することを特徴とする請求項８に記載の蓄電デバイス集電体用孔開き金属箔の製造方法。
【請求項１０】
前記複数の貫通孔を前記箔本体に０.５ｍｍ以上のピッチで間欠形成することを特徴とする請求項８または請求項９に記載の蓄電デバイス集電体用孔開き金属箔の製造方法。
【請求項１１】
前記貫通孔の短辺を１〜５００μｍ、長辺を１０〜５０００μｍとすることを特徴とする請求項８〜請求項１０のいずれか一項に記載の蓄電デバイス集電体用孔開き金属箔の製造方法。
【請求項１２】
長辺／短辺で規定されるアスペクト比１０以上のスリット状の貫通孔が複数各々の長さ方向を揃えて箔本体に形成され、前記各貫通孔の開口部周縁全周に前記貫通孔のスリット幅の１／２より長いバリが形成され、前記バリが押し潰され、平滑化された金属箔と、該金属箔の表裏両面に塗布された活物質層とを備えたことを特徴とする電極。
【請求項１３】
前記箔本体の表裏両面に形成された前記活物質層が前記貫通孔を介し密着されたことを特徴とする請求項１２に記載の電極。
【請求項１４】
前記複数の貫通孔が前記箔本体に０.５ｍｍ以上のピッチで間欠形成されたことを特徴とする請求項１２または請求項１３に記載の電極。
【請求項１５】
前記貫通孔の短辺が１〜５００μｍ、長辺が１０〜５０００μｍであることを特徴とする請求項１２〜請求項１４のいずれか一項に記載の電極。
【請求項１６】
請求項１２〜請求項１５の何れか一項に記載の電極を備えた電池。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１０】
本発明に係る蓄電デバイス用孔開き金属箔の製造方法は、円板型の本体部の外周縁に沿って凹部を介し間欠的に複数の刃先部を備えた回転刃を用い、該回転刃を金属箔に押し付けつつ回転させて前記個々の刃先部で前記金属箔に回転方向に並行で間欠的に、長辺／短辺で規定されるアスペクト比１０以上のスリット状の貫通孔であって、その長辺側の開口部周縁にスリット幅の１／２より長いバリを有する貫通孔を形成することを特徴とする。
本発明において、前記刃先部を前記箔本体の厚さ方向に押し付けて前記刃先部で前記箔本体に塑性変形を加えつつ前記箔本体に前記刃先部を突き通すことにより、前記突き通し側に前記箔本体の一部を塑性変形させた塑性変形部分を有するバリを形成しながら前記貫通孔を形成することができる。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１１】
本発明において、前記複数の貫通孔を前記箔本体に０.５ｍｍ以上のピッチで間欠形成することができる。
本発明において、前記貫通孔の短辺を１〜５００μｍ、長辺を１０〜５０００μｍとすることができる。
本発明の電極は、長辺／短辺で規定されるアスペクト比１０以上のスリット状の貫通孔が複数各々の長さ方向を揃えて箔本体に形成され、前記各貫通孔の開口部周縁全周に前記貫通孔のスリット幅の１／２より長いバリが形成され、前記バリが押し潰され、平滑化された金属箔と、該金属箔の表裏両面に塗布された活物質層とを備えたことを特徴とする。
本発明において、前記箔本体の表裏両面に形成された前記活物質層が前記貫通孔を介し密着された構成を採用できる。
本発明において、前記複数の貫通孔が前記箔本体に０.５ｍｍ以上のピッチで間欠形成された構成を採用できる。
本発明において、前記貫通孔の短辺が１〜５００μｍ、長辺が１０〜５０００μｍである構成を採用できる。
本発明の電池は、先の何れか一項に記載の電極を備えた構成を採用できる。