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電池用電極及びその製造方法 コモンズ 新技術説明会

国内特許コード P140010514
整理番号 N13077
掲載日 2014年4月30日
出願番号 特願2013-271075
公開番号 特開2015-043309
出願日 平成25年12月27日(2013.12.27)
公開日 平成27年3月5日(2015.3.5)
優先権データ
  • 特願2013-152410 (2013.7.23) JP
発明者
  • 新井 進
出願人
  • 国立大学法人信州大学
発明の名称 電池用電極及びその製造方法 コモンズ 新技術説明会
発明の概要 【課題】 リチウムイオン電池の負極等に用いる活物質が充放電時に集電体から脱離することを抑え、安定した充放電特性を得ることができる電池用電極を提供する。
【解決手段】 集電体10上に、カーボンナノチューブの複合めっき膜13を下地層として活物質膜15、16、17、18が設けられ、複合めっき膜12に取り込まれたカーボンナノチューブ14が複合めっき膜表面から部分的に突出し、複合めっき膜12と活物質膜15、16、17、18との双方に食い込んでカーボンナノチューブ14が埋設されている。
【選択図】 図1
従来技術、競合技術の概要



リチウムイオン電池の電極材料には、一般に正極材料としてコバルト酸リチウム等の金属酸化物、負極材料としてグラファイトが使用されている。リチウムイオン電池のエネルギー密度を向上させるには、比容量の大きな電極材料を使用する必要がある。比容量の大きな負極材料として、グラファイトの約3倍の比容量を有するSnが注目されている。しかしながら、Snはリチウムイオン電池の充放電時に大きな体積変化を起こすため、場合によっては電極から脱離し、充放電特性が劣化するという問題がある。





充放電時のSnの体積変化を抑制し、充放電時に電極から脱離することを防止する方法として、Snを含む複数種類の金属合金粒子の表面にナノチューブ等を付着させ、集電体の表面に結合材で固着して負極材料とする方法(特許文献1)、粗面化処理を施した2層の金属箔を積層して形成したもの(特許文献2)、樹脂からなる基材上に導電性膜を介して、表面を粗面とした集電層を設け集電層上に活物質層を設けたもの(特許文献3)等がある。

産業上の利用分野



本発明は、リチウムイオン電池の負極等に用いられる電池用電極及びその製造方法に関する。

特許請求の範囲 【請求項1】
集電体上に、カーボンナノチューブの複合めっき膜を下地層として活物質膜が設けられ、
前記複合めっき膜に取り込まれたカーボンナノチューブが複合めっき膜表面から部分的に突出し、前記複合めっき膜と前記活物質膜との双方に食い込んでカーボンナノチューブが埋設されていることを特徴とする電池用電極。

【請求項2】
前記活物質膜が、スズめっき膜、スズ合金めっき膜、スズ-カーボンナノチューブ複合めっき膜、スズ合金-カーボンナノチューブ複合めっき膜のいずれか一つであることを特徴とする請求項1記載の電池用電極。

【請求項3】
カーボンナノチューブの複合めっき膜からなる集電体上に、活物質膜が形成され、
前記複合めっき膜に取り込まれたカーボンナノチューブが複合めっき膜表面から部分的に突出し、前記複合めっき膜と前記活物質膜との双方に食い込んでカーボンナノチューブが埋設されていることを特徴とする電池用電極。

【請求項4】
前記活物質膜が、スズめっき膜、スズ合金めっき膜、スズ-カーボンナノチューブ複合めっき膜、及びスズ合金-カーボンナノチューブ複合めっき膜のいずれか一つであることを特徴とする請求項3記載の電池用電極。

【請求項5】
前記カーボンナノチューブの複合めっき膜が、銅とカーボンナノチューブとの複合めっき膜であることを特徴とする請求項1~4のいずれか一項記載の電池用電極。

【請求項6】
電池用電極に用いる集電体であって、
導電性の基材表面に、カーボンナノチューブの複合めっき膜が設けられ、該複合めっき膜に取り込まれたカーボンナノチューブが複合めっき膜表面から部分的に突出していることを特徴とする集電体。

【請求項7】
電池用電極に用いる集電体であって、
カーボンナノチューブの複合めっき膜からなり、該複合めっき膜に取り込まれたカーボンナノチューブが複合めっき膜表面から部分的に突出していることを特徴とする集電体。

【請求項8】
カーボンナノチューブがめっき膜表面から部分的に突出する複合めっき膜を形成する工程と、
前記複合めっき膜の表面にめっきにより活物質膜を形成し、前記複合めっき膜と前記活物質膜との双方にカーボンナノチューブを食い込ませる活物質膜の形成工程と、
を備えることを特徴とする電池用電極の製造方法。

【請求項9】
前記活物質膜を形成する工程として、スズめっき、スズ合金めっき、スズ-カーボンナノチューブ複合めっき、及びスズ合金-カーボンナノチューブ複合めっきのいずれか一つのめっきを施す工程を備えることを特徴とする請求項8記載の電池用電極の製造方法。

【請求項10】
前記複合めっき膜を形成する工程に続いて、逆電解処理により、複合めっき膜の表面を部分的に溶解する工程を備えることを特徴とする請求項8または9記載の電池用電極の製造方法。

【請求項11】
前記複合めっき膜を形成する工程として、逆電解パルスめっき法を利用することを特徴とする請求項8~10いずれか一項記載の電池用電極の製造方法。

【請求項12】
前記活物質膜の形成工程として、置換めっきを施すことを特徴とする請求項8~11のいずれか一項記載の電池用電極の製造方法。

国際特許分類(IPC)
Fターム
画像

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JP2013271075thum.jpg
出願権利状態 公開
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