特許 7169269 集電体、その極シートと電気化学デバイス

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2022-11-01

(45)【発行日】2022-11-10

(54)【発明の名称】集電体、その極シートと電気化学デバイス

(51)【国際特許分類】

   H01M 4/64 20060101AFI20221102BHJP

【ＦＩ】

H01M4/64 A

【請求項の数】 13

(21)【出願番号】P 2019516234

(86)(22)【出願日】2018-12-05

(65)【公表番号】

(43)【公表日】2020-01-30

(86)【国際出願番号】 CN2018119285

(87)【国際公開番号】W WO2019109928

(87)【国際公開日】2019-06-13

【審査請求日】2019-03-25

【審判番号】

【審判請求日】2021-04-30

(31)【優先権主張番号】201711269253.9

(32)【優先日】2017-12-05

(33)【優先権主張国・地域又は機関】CN

(73)【特許権者】

【識別番号】513196256

【氏名又は名称】寧徳時代新能源科技股▲分▼有限公司

【氏名又は名称原語表記】Ｃｏｎｔｅｍｐｏｒａｒｙ Ａｍｐｅｒｅｘ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｃｏ．， Ｌｉｍｉｔｅｄ

【住所又は居所原語表記】Ｎｏ．２，Ｘｉｎｇａｎｇ Ｒｏａｄ，Ｚｈａｎｇｗａｎ Ｔｏｗｎ，Ｊｉａｏｃｈｅｎｇ Ｄｉｓｔｒｉｃｔ，Ｎｉｎｇｄｅ Ｃｉｔｙ，Ｆｕｊｉａｎ Ｐｒｏｖｉｎｃｅ，Ｐ．Ｒ．Ｃｈｉｎａ ３５２１００

(74)【代理人】

【識別番号】110000796

【氏名又は名称】弁理士法人三枝国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】梁成都

(72)【発明者】

【氏名】黄華鋒

(72)【発明者】

【氏名】黄起森

【合議体】

【審判長】粟野 正明

【審判官】土屋 知久

【審判官】太田 一平

(56)【参考文献】

【文献】特開２００３－３１２２４（ＪＰ，Ａ）

【文献】中国特許出願公開第１０７３６９８１０（ＣＮ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

H01M4/64

H01G11/66

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

絶縁層と導電層とを備え、
前記絶縁層は、前記導電層を担持し、
前記導電層は、電極活物質層を担持し、且つ前記絶縁層の少なくとも１つの表面に位置し、
前記絶縁層の密度が、前記導電層の密度よりも小さく、
前記絶縁層の厚さをＤ１とするとき、Ｄ１は１μｍ≦Ｄ１≦１０μｍを満たし、
前記導電層の厚さをＤ２とするとき、Ｄ２は２００ｎｍ≦Ｄ２≦１．５μｍを満たし、
前記絶縁層の引張強度は、１５０ＭＰａ以上であり、
前記導電層の電気抵抗率は、８．０×１０^－８Ω・ｍ以下であり、
前記導電層は、導電層本体と、前記導電層本体の互いに対向する２つの表面に位置する金属保護層とを備え、
前記導電層本体の前記絶縁層から離れる方向の表面に設けられる保護層の厚さをＤ３´とし、前記導電層本体の前記絶縁層に向かう方向の表面に設けられる保護層の厚さをＤ３´´とするとき、
Ｄ３´´とＤ３´との比例関係が、１／２ Ｄ３´≦Ｄ３´´≦４／５ Ｄ３´であることを特徴とする集電体。

【請求項2】

Ｄ１は、１μｍ≦Ｄ１≦５μｍを満たすことを特徴とする請求項１に記載の集電体。

【請求項3】

Ｄ１は、１μｍ≦Ｄ１≦３μｍを満たすことを特徴とする請求項２に記載の集電体。

【請求項4】

前記絶縁層の破断伸度が１６％～１２０％であることを特徴とする請求項２または３に記載の集電体。

【請求項5】

前記絶縁層の材料が有機ポリマー絶縁材料であることを特徴とする請求項２から４の何れか一項に記載の集電体。

【請求項6】

前記絶縁層の材料が、ポリアミド、ポリエチレンテレフタレート、ポリイミド、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリスチレン、ポリ塩化ビニル、アクリロニトリル－ブタジエン－スチレン共重合体、ポリブチレンテレフタレート、ポリ－ｐ－フェニレンテレフタルアミド、ポリプロピレンエチレン、ポリホルムアルデヒド、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、ポリテトラフルオロエチレン、ポリビニリデンフルオライド、シリコーンゴム、ポリカーボネートから選ばれる少なくとも１種であることを特徴とする請求項２から５の何れか一項に記載の集電体。

【請求項7】

前記絶縁層の２００℃での熱収縮率は、１．５％以下であることを特徴とする請求項１又は２に記載の集電体。

【請求項8】

Ｄ２は、２００ｎｍ≦Ｄ２≦１μｍを満たすことを特徴とする請求項１に記載の集電体。

【請求項9】

Ｄ２が２００ｎｍ≦Ｄ２≦９００ｎｍを満たすことを特徴とする請求項８に記載の集電体。

【請求項10】

前記金属保護層の材料が、ニッケル、クロム、ニッケル基合金、銅基合金から選ばれる少なくとも１種であることを特徴とする請求項１に記載の集電体。

【請求項11】

前記導電層本体の材料が、金属導電材料及び炭素系導電材料から選ばれる少なくとも１種であり、前記金属導電材料が、アルミニウム、銅、ニッケル、チタン、銀、ニッケル銅合金、アルミニウム-ジルコニウム合金から選ばれる少なくとも１種であり、前記炭素系導電材料が、グラファイト、アセチレンブラック、グラフェン、カーボンナノチューブから選ばれる少なくとも１種であることを特徴とする請求項１または１０に記載の集電体。

【請求項12】

請求項１～１１のいずれか１項に記載の集電体と、前記集電体の表面に形成される電極活物質層とを備えることを特徴とする極シート。

【請求項13】

正極シートと、セパレータと、負極シートとを備える電気化学デバイスであって、前記正極シート及び／又は前記負極シートが請求項１２に記載の極シートであることを特徴とする電気化学デバイス。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本願は、電池分野に関し、具体的には、集電体、その極シートと電気化学デバイスに関する。

【0002】

（関連出願）
本願は、２０１７年１２月５日に中国へ出願された、出願番号が２０１７１１２６９２５３．９、出願名称が「集電体、その極シートと電気化学デバイス」の中国特許出願をもとに優先権を要求し、その全内容は、引用として本願に組み込まれる。

【背景技術】

【0003】

リチウムイオン電池は、高エネルギー密度、高出力、長サイクル寿命、低環境汚染などの利点を有するため、電気自動車及び消費類電子製品に広く応用されている。リチウムイオン電池の応用範囲が拡大していくにつれて、リチウムイオン電池の重量エネルギー密度と体積エネルギー密度に対する要求はますます高まっている。

【0004】

質量エネルギー密度と体積エネルギー密度が高いリチウムイオン電池を得るために、一般的に、リチウムイオン電池について、（１）放電比容量が高い正極材又は負極材を選択すること、（２）リチウムイオン電池の機械設計を最適化してその体積を最小化すること、（３）圧密密度が高い正極シート又は負極シートを選択すること、（４）リチウムイオン電池の各部品を軽量化すること、というような改良が行われている。
その中で、集電体に対する改良としては、重量の小さい又は厚さの薄い集電体を選択することが一般的であり、例えば、穴あき集電体又は金属層でメッキされたプラスチック集電体などが用いられる。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

金属層でメッキされたプラスチック集電体については、導電性に優れ、重量が小さく、かつ厚さが薄い集電体を得るには、多方面からの改良が必要である。
本願は、このような事情に鑑みたものである。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本願の第１態様では、良好な導電性、重量エネルギー密度と機械的強度を兼ね備える集電体が供給されている。当該集電体は絶縁層と導電層を備え、前記絶縁層は、前記導電層を担持し、前記導電層は、電極活物質層を担持し、かつ前記絶縁層の少なくとも１つの表面に位置し、
前記絶縁層の密度は前記導電層の密度よりも小さく、絶縁層の厚さはＤ１とし、Ｄ１が１μｍ≦Ｄ１≦１０μｍを満たし、前記導電層の厚さはＤ２とし、Ｄ２が２００ｎｍ≦Ｄ２≦１．５μｍを満たし、
前記絶縁層の引張強度は１５０ＭＰａ以上であり、
前記導電層の電気抵抗率は８．０×１０^－８Ω・ｍ以下である。

【0007】

本願の第２態様では、本願の第１態様に係る集電体と当該集電体の表面に形成される電極活物質層を備える極シートが供給されている。

【0008】

本願の第３態様では、正極シート、セパレータと負極シートを備える電気化学デバイスが供給され、正極シート及び／又は負極シートが本願の第２態様に係る極シートである。

【発明の効果】

【0009】

本願の解決手段は、以下の有利な作用効果を少なくとも有する。
本願の集電体では、従来の集電体に対して、重量が小さいため、電池の重量エネルギー密度を効果的に改善することができ、軽量集電体を得ることができる。本願の集電体は、良好な機械的強度と導電性をさらに有するため、当該集電体の良好な機械的安定性、動作安定性と使用寿命を保証し、良好な倍率性能を有することができる。
本願の極シートと電気化学デバイスでは、高い重量エネルギー密度を有するとともに、良好な倍率性能、サイクル性能などの電気化学性能を有し、さらに優れた動作安定性と使用寿命を有する。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1】本願の具体的な一実施形態に係る正極集電体の構造模式図である。

【図2】本願の他の具体的な実施形態に係る正極集電体の構造模式図である。

【図3】本願の具体的な一実施形態に係る負極集電体の構造模式図である。

【図4】本願の他の具体的な実施形態に係る負極集電体の構造模式図である。

【図5】本願の他の具体的な実施形態に係る正極集電体の構造模式図である。

【図6】本願の他の具体的な実施形態に係る正極集電体の構造模式図である。

【図7】本願の他の具体的な実施形態に係る正極集電体の構造模式図である。

【図8】本願の他の具体的な実施形態に係る正極集電体の構造模式図である。

【図9】本願の他の具体的な実施形態に係る正極集電体の構造模式図である。

【図10】本願の他の具体的な実施形態に係る正極集電体の構造模式図である。

【図11】本願の他の具体的な実施形態に係る負極集電体の構造模式図である。

【図12】本願の他の具体的な実施形態に係る負極集電体の構造模式図である

【図13】本願の他の具体的な実施形態に係る負極集電体の構造模式図である。

【図14】本願の他の具体的な実施形態に係る負極集電体の構造模式図である。

【図15】本願の他の具体的な実施形態に係る負極集電体の構造模式図である。

【図16】本願の他の具体的な実施形態に係る負極集電体の構造模式図である。

【図17】本願の具体的な一実施形態に係る正極シートの構造模式図である。

【図18】本願の他の具体的な実施形態に係る正極シートの構造模式図である。

【図19】本願の具体的な一実施形態に係る負極シートの構造模式図である。

【図20】本願の他の具体的な実施形態に係る負極シートの構造模式図である。

【発明を実施するための形態】

【0011】

以下に、具体的な実施形態を参照しながら、本願をさらに説明する。これらの実施形態は、本願を説明するためのものであり、本願発明の範囲を制限するものではないと理解されるべきである。

【0012】

本願の実施形態では、絶縁層と導電層を備える集電体が供給され、絶縁層は導電層を担持し，導電層は電極活物質層を担持し、そして導電層は前記絶縁層の少なくとも１つの表面に位置する。

【0013】

具体的には、集電体は、正極集電体又は負極集電体であってもよい。その構造模式図は、図１～図４に示す通りである。

【0014】

図１と図２は、本願の実施形態に係る正極集電体の構造模式図であり、図１、図２に示すように、正極集電体１０は、正極絶縁層１０１と正極導電層１０２を備え、正極活物質をコーティングして正極シートを製造するために用いられる。そのうち、図１において、正極絶縁層１０１の互いに対向する２つの表面にはいずれも正極導電層１０２が設けられているので、当該正極集電体の２つの表面にはいずれも正極活物質が塗布されている。図２において、正極絶縁層１０１の１つの表面には正極導電層１０２が設けられているので、当該正極集電体１０は１つの表面のみに正極活物質が塗布されている。

【0015】

図３と図４は、本願の実施形態に係る負極集電体の構造模式図であり、図３、図４に示すように、負極集電体２０は、負極絶縁層２０１と負極導電層２０２を備え、負極活物質をコーディングして負極シートを製造するために用いられる。そのうち、図３において、負極絶縁層２０１の互いに対向する２つの表面にはいずれも負極導電層２０２が設けられているので、当該負極集電体の２つの表面にはいずれも正極活物質が塗布されている。図４において、負極絶縁層２０１の１つの表面には負極導電層２０２が設けられているので、当該負極集電体２０は１つの表面のみに負極活物質が塗布されている。

【0016】

以下に、本願の実施形態に係る集電体の性能を詳細に説明する。

【0017】

本願の実施形態に係る集電体は、絶縁層と導電層から構成され、絶縁層が一般的に有機材料を用い、導電層が一般的に密度の大きい金属又は他の導電材料を用いるため、絶縁層の密度が導電層の密度よりも小さく、即ち、従来の集電体であるアルミニウム箔、銅箔に対して、重量エネルギー密度が向上される。さらに、絶縁層の厚さはＤ１とし、Ｄ１が１μｍ≦Ｄ１≦１０μｍを満たし、導電層の厚さはＤ２とし、Ｄ２が２００ｎｍ≦Ｄ２≦１．５μｍを満たす。この厚さ範囲から見られるように、導電層の厚さと絶縁層の厚さとの比は１：５０～１：５であるため、本願の集電体では、密度の小さい絶縁層が殆どの部分を占め、重量エネルギー密度を著しく向上させる。

【0018】

本願の実施形態に係る集電体では、絶縁層は担持作用を発揮し、絶縁層の引張強度は１５０ＭＰａ以上であることにより、集電体の機械的強度をより一層確保することができる。導電層は集電の作用を発揮し、導電層の電気抵抗率は８．０×１０^－８Ω・ｍ以下である（２０℃の条件で）ことにより、集電体の導電性をより一層確保することができる。これによって、重量が軽く、かつ性能が全面的に向上された集電体を得ることができる。
ここで、導電層の電気抵抗率は、接触電気抵抗測定法によって測定することができる。

【0019】

したがって、出願人は、多くの実験の結果、１μｍ≦Ｄ１≦１０μｍ、２００ｎｍ≦Ｄ２≦１．５μｍであり、かつ、絶縁層の引張強度が１５０ＭＰａ以上であり、導電層の電気抵抗率が８．０×１０^－８Ω・ｍ以下である（２０℃の条件で）と、当該集電体によるリチウムイオン電池は、分極が少なく、サイクル寿命がよく、重量エネルギー密度が高いことを見出した。

【0020】

本願の実施形態に係る集電体では、絶縁層と導電層との間の結合力はＦとし、ＦがＦ≧４００Ｎ／ｍを満たす。
ただし、結合力Ｆの測定方法は、以下の通りである。即ち、絶縁層の片面に導電層が設けられた集電体を測定試料として選択し、室温常圧の条件下で３Ｍ両面接着剤を用いてステンレス板に均一に貼り付けてから、さらに測定試料を両面テープに均一に貼り付け、幅は２ｃｍとする。高速引張試験機を用いて測定試料における導電層を絶縁層から剥がし、引張力と変位のデータマップに基づいて最大引張力を読み取り、読み取った値（単位Ｎ）を０．０２で割って計算して、金属層堅牢度、即ち、集電体の絶縁層と導電層との間の結合力Ｆ（Ｎ／ｍ）が得られた。

【0021】

本願の実施形態に係る集電体における絶縁層と導電層との間の結合力Ｆでは、Ｆ≧４００Ｎ／ｍであるため、絶縁層と導電層の間に安定で強固な結合を形成することができ、絶縁層により良好な担持作用を発揮させることができる。この結合力範囲の要件の下で、絶縁層の厚さを最大限に低減することができ、絶縁層の担持効果を実現することもでき、さらに電池の体積エネルギー密度をより一層向上させる。

【0022】

［導電層］
従来の金属集電体に対して、本願の実施形態に係る集電体では、導電層が導電と集電の作用を発揮し、電極活物質層に電子を供給するために用いられる。導電層の厚さはＤ２とし、Ｄ２が２００ｎｍ≦Ｄ２≦１．５μｍを満たす。導電層の導電性が悪い、または厚さが小さすぎると、電池の内部抵抗が大きく、分極が大きく、導電層の厚みが大きすぎると、電池の重量エネルギー密度および体積エネルギー密度を改善する効果を奏するには不十分である。

【0023】

本願の実施形態では、導電層の厚さＤ２の上限は、１．５μｍ、１．４μｍ、１．３μｍ、１．２μｍ、１．１μｍ、１μｍ、９００ｎｍであってもよく、導電層の厚さＤ２の下限は、８００ｎｍ、７００ｎｍ、６００ｎｍ、５００ｎｍ、４５０ｎｍ、４００ｎｍ、３５０ｎｍ、３００ｎｍ、２００ｎｍであってもよく、導電層の厚さＤ２の範囲は上限又は下限の任意の数値で構成することができる。Ｄ２は、５００ｎｍ≦Ｄ２≦１．５μｍを満たすことが好ましく、５００ｎｍ≦Ｄ２≦１．２μｍを満たすことがより好ましい。

【0024】

本願の実施形態では、導電層の電気抵抗率は、８．０×１０^－８Ω・ｍ以下である（２０℃の条件で）ことをさらに満たす。さらに、導電層の電気抵抗率の範囲は、１．６×１０^－８Ω・ｍ～８．０×１０^－８Ω・ｍ（２０℃の条件で）を満たすことが好ましい。

【0025】

導電層の密度が絶縁層の密度よりも小さいため、導電層の厚さＤ２が小さいほど、集電体の重量を低減することに有利になり、電池のエネルギー密度を改善することに有利になる。しかしながら、Ｄ２が小さすぎると、導電層の導電と集電の効果が悪化し、電池の内部抵抗、分極、サイクル寿命などに影響を与えるおそれがある。よって、導電層の電気抵抗率が８．０×１０^－８Ω・ｍ以下（２０℃の条件で）であり、かつ２００ｎｍ≦Ｄ２≦１μｍであるときに、導電層は、集電体の重量を効果的に低減することができ、また、電池に良い倍率性能、充放電性能を持たせることができる。より好ましくは、２００ｎｍ≦Ｄ２≦９００ｎｍである。

【0026】

また、導電層の材料は、金属導電材料と炭素系導電材料から選択される少なくとも１種であってもよく、金属導電材料は、アルミニウム、銅、ニッケル、チタン、銀、ニッケル基合金、アルミニウム基合金、銅基合金から選択される少なくとも１種であってもよく、炭素基導電材料は、グラファイト、アセチレンブラック、グラフェン、カーボンナノメートルから選択される少なくとも１種であってもよい。

【0027】

導電層は、機械的ロール圧延、粘着、気相成長法（ｖａｐｏｒ ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）、無電解メッキ（Ｅｌｅｃｔｒｏｌｅｓｓ ｐｌａｔｉｎｇ）のうちの少なくとも１種によって絶縁層に形成されることが可能であり、気相成長法としては、物理的気相成長法（Ｐｈｙｓｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ，ＰＶＤ）が好ましく、物理的気相成長法としては、蒸着法、スパッタ法のうちの少なくとも１種であることが好ましく、蒸着法としては、真空蒸着法（ｖａｃｕｕｍ ｅｖａｐｏｒａｔｉｎｇ）、熱蒸着法（Ｔｈｅｒｍａｌ Ｅｖａｐｏｒａｔｉｏｎ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）、電子ビーム蒸着法（ｅｌｅｃｔｒｏｎ ｂｅａｍ ｅｖａｐｏｒａｔｉｏｎ ｍｅｔｈｏｄ，ＥＢＥＭ）のうちの少なくとも１種が好ましく、スパッタ法としては、マグネトロンスパッタ法（Ｍａｇｎｅｔｒｏｎ ｓｐｕｔｔｅｒｉｎｇ）が好ましい。

【0028】

［絶縁層］
本願の実施形態に係る集電体では、導電層は、導電と集電の作用を発揮し、電極活物質層に電子を供給するために用いられ、絶縁層は、導電層を担持と保護する作用を発揮する。絶縁層の厚さはＤ１とし、Ｄ１が１μｍ≦Ｄ１≦１０μｍを満たす。絶縁層の厚さを低減することによって、電池の重量エネルギー密度を改善することができるが、絶縁層の厚さが小さすぎると、絶縁層が極シートの加工プロセスなどの過程で破断が非常に発生しやすくなる。

【0029】

ここで、絶縁層の厚さＤ１の上限は１０μｍ、９μｍ、８μｍ、７μｍ、６μｍであってもよく、絶縁層の厚さＤ１の下限は１μｍ、１．５μｍ、２μｍ、３μｍ、４μｍ、５μｍであってもよい。絶縁層の厚さＤ１の範囲は、上限又は下限の任意の数値で構成することができる。

【0030】

本願の実施形態では、集電体の良好な機械的安定性、動作安定性と使用寿命を保証するために集電体の機械的強度をさらに確保するには、絶縁層の引張強度は、１５０ＭＰａ以上であり、より好ましくは、絶縁層の引張強度の範囲は、１５０ＭＰａ～４００ＭＰａであってもよい。

【0031】

引張強度の測定方法は、ＧＢ／Ｔ １０４０．３－２００６に従って行われる。

【0032】

更に好ましくは、絶縁層は、高い引張強度を有することに加え、良好な靭性を有し、その破断伸度が１６％～１２０％である。

【0033】

破断伸度の測定方法は、以下のようになる。絶縁層の試料をピックアップして１５ｍｍ×２００ｍｍに裁断し、高速引張試験機により引張試験を行う。初期位置を設定し、治具間の試料の長さを５０ｍｍとし、５０ｍｍ／ｍｉｎの速度で引張して、引張破断時の機器の変位ｙ（ｍｍ）を記録し、最後に破断伸度を（ｙ／５０）×１００％として算出する。

【0034】

これによってわかるように、絶縁層の引張強度と破断伸度が上記条件を満たした上で、絶縁層の担持作用を発揮する前提で、集電体の全体強度をさらに向上し、絶縁層の厚さを低減することができる。

【0035】

絶縁層が導電層を担持するのに十分な作用を発揮する場合、絶縁層の厚さＤ１が小さいほどよい。しかしながら、絶縁層の厚さが小さいほど、絶縁層の機械的強度が不十分であることによって、加工中または電池使用中に集電体を破断させることが引き起こされる。従って、絶縁層の引張強度が１５０ＭＰａ以上である場合、好ましくは、１μｍ≦Ｄ１≦５μｍである。このような絶縁層によれば、集電体の重量と体積を効果的に低減させ、集電体の体積エネルギー密度を格段に向上させることができ、また、集電体に良好な機械的強度を持たせることができる。より好ましくは、１μｍ≦Ｄ１≦３μｍである。

【0036】

本願の実施形態に係る絶縁層の材料は、有機ポリマー絶縁材料であり、有機ポリマー絶縁材料は、ポリアミド（Ｐｏｌｙａｍｉｄｅ、ＰＡと略称する）、ポリエチレンテレフタレート（Ｐｏｌｙｅｔｈｙｌｅｎｅ ｔｅｒｅｐｈｔｈａｌａｔｅ、ＰＥＴと略称する）、ポリイミド（Ｐｏｌｙｉｍｉｄｅ、ＰＩと略称する）、ポリエチレン（Ｐｏｌｙｅｔｈｙｌｅｎｅ、ＰＥと略称する）、ポリプロピレン（Ｐｏｌｙｐｒｏｐｙｌｅｎｅ、ＰＰと略称する）、ポリスチレン（Ｐｏｌｙｓｔｙｒｅｎｅ、ＰＳと略称する）、ポリ塩化ビニル（Ｐｏｌｙｖｉｎｙｌ ｃｈｌｏｒｉｄｅ、ＰＶＣと略称する）、アクリロニトリル－ブタジエン－スチレン共重合体（Ａｃｒｙｌｏｎｉｔｒｉｌｅ ｂｕｔａｄｉｅｎｅ ｓｔｙｒｅｎｅ ｃｏｐｏｌｙｍｅｒｓ、ＡＢＳと略称する）、ポリブチレンテレフタレート（Ｐｏｌｙｂｕｔｙｌｅｎｅ ｔｅｒｅｐｈｔｈａｌａｔ、ＰＢＴと略称する）、ポリ－ｐ－フェニレンテレフタルアミド（Ｐｏｌｙ－ｐ－ｐｈｅｎｙｌｅｎｅ ｔｅｒｅｐｈｔｈａｍｉｄｅ、ＰＰＡと略称する）、エポキシ樹脂（ｅｐｏｘｙ ｒｅｓｉｎ）、ポリプロピレンエチレン（ＰＰＥと略称する）、ポリホルムアルデヒド（Ｐｏｌｙｆｏｒｍａｌｄｅｈｙｄｅ、ＰＯＭと略称する）、フェノール樹脂（Ｐｈｅｎｏｌ－ｆｏｒｍａｌｄｅｈｙｄｅ ｒｅｓｉｎ）、ポリテトラフルオロエチレン（Ｐｏｌｙｔｅｔｒａｆｌｕｏｒｏｅｔｈｙｌｅｎｅ、ＰＴＦＥと略称する）、シリコーンゴム（Ｓｉｌｉｃｏｎｅ ｒｕｂｂｅｒ）、ポリビニリデンフルオライド（Ｐｏｌｙｖｉｎｙｌｉｄｅｎｅｆｌｕｏｒｉｄｅ、ＰＶＤＦと略称する）、ポリカーボネート（Ｐｏｌｙｃａｒｂｏｎａｔｅ、ＰＣと略称する）から選ばれる少なくとも１種である。

【0037】

さらに、本願の実施形態に係る絶縁層は、２００℃での熱収縮率が１．５％以下である。この集電体が極シートの加工プロセスで乾燥や圧密などの工程を経過する必要があるため、絶縁層の引張強度が１５０ＭＰａ以上であり、かつ２００℃での熱収縮率が１．５％以下であるとき、絶縁層の厚さを大幅に低減することができ、ひいては絶縁層の厚さを約１μｍまで低減することができる。

【0038】

［保護層］
本願の実施形態では、導電層の厚さが小さいと、化学的腐食または機械的損傷を受けやすい。よって、導電層は、導電層本体と導電層本体の少なくとも１つの表面にある保護層を備え、この集電体の動作安定性と使用寿命を大きく改善することができる。また、保護層は、集電体の機械的強度をさらに高めることができる。

【0039】

本願の実施形態に係る保護層は、金属保護層、金属酸化物保護層又は導電性カーボン保護層から選ばれるものであってもよい。金属は、ニッケル、クロム、ニッケルクロム合金、銅基合金（例えば、ニッケル銅合金）から選ばれる少なくとも１種であることが好ましい。金属酸化物は、酸化アルミニウム、酸化コバルト、酸化クロム、酸化ニッケルから選ばれる少なくとも１種であることが好ましい。導電性カーボンは、導電性カーボンブラック、カーボンナノチューブから選ばれる少なくとも１種であることが好ましい。

【0040】

ここで、ニッケルクロム合金は、金属ニッケルと金属クロムとから形成される合金である。好ましくは、ニッケル元素とクロム元素とのモル比が１：９９～９９：１である。銅基合金は、純銅を基体として１種または複数種の他の元素を添加して構成される合金であり、ニッケル銅合金が好ましい。好ましくは、ニッケル銅合金において、ニッケル元素と銅元素との質量比が１：９９～９９：１である。

【0041】

さらに好ましくは、導電層本体の表面に金属保護層が設けられる。金属材質の導電性が金属酸化物又は導電性カーボンの導電性よりも優れるからである。さらに、金属材質は、金属ニッケルまたはニッケル基合金から選択することができ、金属ニッケルまたはニッケル基合金は、耐食性が良く、且つ硬度が高く、導電性が良いからである。

【0042】

さらに、本願の実施形態に係る集電体の保護層の厚さがＤ３とし、Ｄ３がＤ３≦１／１０ Ｄ２を満たし、且つ１ｎｍ≦Ｄ３≦２００ｎｍを満たす。保護層の厚さＤ３の上限は、２００ｎｍ、１８０ｎｍ、１５０ｎｍ、１２０ｎｍ、１００ｎｍ、８０ｎｍ、６０ｎｍ、５５ｎｍ、５０ｎｍ、４５ｎｍ、４０ｎｍ、３０ｎｍ、２０ｎｍであってもよく、保護層の厚さＤ３の下限は、１ｎｍ、２ｎｍ、５ｎｍ、８ｎｍ、１０ｎｍ、１２ｎｍ、１５ｎｍ、１８ｎｍであってもよい。保護層の厚さＤ３の範囲は、上限又は上限の任意の数値で構成することができる。保護層が薄すぎると、導電層本体を保護する作用を発揮するのに不十分であり、保護層が厚すぎると、電池の重量エネルギー密度と体積エネルギー密度が低下する。好ましくは、５ｎｍ≦Ｄ３≦２００ｎｍであり、より好ましくは、１０ｎｍ≦Ｄ３≦２００ｎｍである。

【0043】

図５～図１６は、本願の実施形態に係る保護層が設けられた集電体の構造模式図である。正極集電体の模式図は、図５～図１０に示。

【0044】

図５では、正極集電体１０は、正極絶縁層１０１と、正極絶縁層１０１の互いに対向する２つの表面に設けられる正極導電層１０２とを備え、正極導電層１０２は、正極導電層本体１０２１と、正極導電層本体の上表面（即ち、正極絶縁層１０１から離れる方向における表面）に設けられる正極保護層１０２２とを備える。

【0045】

図６では、正極集電体１０は、正極絶縁層１０１と、正極絶縁層１０１の互いに対向する２つの表面に設けられる正極導電層１０２とを備え、正極導電層１０２は、正極導電層本体１０２１と、正極導電層本体１０２１の下表面（即ち、正極絶縁層１０１に向かう表面）に設けられる正極保護層１０２２とを備える。

【0046】

図７では、正極集電体１０は、正極絶縁層１０１と、正極絶縁層１０１の互いに対向する２つの表面に設けられる正極導電層１０２とを備え、正極導電層１０２は、正極導電層本体１０２１と、正極導電層本体１０２１の互いに対向する２つの表面に正極保護層１０２２とを備える。

【0047】

図８では、正極集電体１０は、正極絶縁層１０１と、正極絶縁層１０１の１つの表面に正極導電層１０２とを備え、正極導電層１０２は、正極導電層本体１０２１と、正極導電層本体１０２１の上表面（正極絶縁層１０１から離れる方向における表面）に設けられる正極保護層１０２２とを備える。

【0048】

図９では、正極集電体１０は、正極絶縁層１０１と、正極絶縁層１０１の１つの表面に設けられる１０２とを備え、正極導電層１０２は、正極導電層本体１０２１と、正極導電層本体１０２１の下表面（正極絶縁層１０１に向かう方向における表面）に設けられる１０２２とを備える。

【0049】

図１０では、正極集電体１０は、正極絶縁層１０１と、正極絶縁層の１つの表面に設けられる正極導電層１０２とを備え、正極導電層１０２は、正極導電層本体１０２１と、正極導電層１０２１の互いに対向する２つの表面に設けられる正極保護層１０２２とを備える。

【0050】

同様に、負極集電体の模式図は、図１１～図１６に示す。

【0051】

図１１では、負極集電体２０は、負極絶縁層２０１と、負極絶縁層２０１の互いに対向する２つの表面に設けられる負極導電層２０２とを備え、負極導電層２０２は、負極導電層本体２０２１と、負極導電層本体２０２１の上表面（即ち、負極絶縁層２０１から離れる方向における表面）に設けられる負極保護層２０２２とを備える。

【0052】

図１２では、負極集電体２０は、負極絶縁層２０１と、負極絶縁層２０１の互いに対向する２つの表面に設けられる負極導電層２０２とを備え、負極導電層２０２は、負極導電層本体２０２１と、負極導電層本体２０２１の下表面（即ち、負極絶縁層２０１から離れる方向における表面）に設けられる負極保護層２０２２とを備える。

【0053】

図１３では、負極集電体２０は、負極絶縁層２０１と、負極絶縁層２０１の互いに対向する表面に設けられる負極導電層２０２とを備え、負極導電層２０２は、負極導電層本体２０２１と、負極導電層本体２０２１の互いに対向する２つの表面に設けられる負極保護層２０２２とを備える。

【0054】

図１４では、負極集電体２０は、負極絶縁層２０１と、負極絶縁層２０１の１つの表面に設けられる負極導電層２０２とを備え、負極導電層２０２は、負極導電層本体２０２１と、負極導電層本体２０２１の上表面（負極絶縁層２０１から離れる方向における表面）に設けられる負極保護層２０２２とを備える。

【0055】

図１５では、負極集電体２０は、負極絶縁層２０１と、負極絶縁層２０１の１つの表面に設けられる負極導電層２０２とを備え、負極導電層２０２は、負極導電層本体２０２１と、負極導電層本体２０２１の下表面（即ち、負極絶縁層２０１に向かう方向における表面）に設けられる負極保護層２０２２とを備える。

【0056】

図１６では、負極集電体２０は、負極絶縁層２０１と、負極絶縁層２０１の１つの表面に設けられる負極導電層２０２とを備え、負極導電層２０２は、負極導電層本体２０２１と、負極導電層本体２０２１の互いに対向する２つの表面に設けられる負極保護層２０２２とを備える。

【0057】

保護層は、導電層本体の互いに対向する２つの表面に位置することが好ましく、これによって、この集電体の動作安定性と使用寿命を最大限に改善させ、電池の容量保持率、サイクル寿命などの性能を改善させる。

【0058】

導電層本体の互いに対向する２つの表面に位置する保護層は、材料が同じであってもよく、異なってもよく、厚さが同じであってもよく、異なってもよい。

【0059】

さらに、本願の実施形態に係る集電体の導電層本体の互いに対向する２つの表面には、いずれも金属保護層が設けられている。

【0060】

導電層の絶縁層から離れる方向にける表面に設けられる保護層は、上保護層と呼ばれ、上保護層の厚さは、Ｄ３´とする。上保護層は、導電層本体を腐食、損傷等から保護することができるとともに、導電層本体と電極活物質層との間の界面を改善することができる。金属材料の導電性が高く、防腐能力が強いため、金属上保護層が好ましい。金属上保護層は、導電層本体と電極活物質層との間の導電性を改善し、極シートの分極を低減することができる。

【0061】

導電層の絶縁層に向かう方向における表面に設けられる保護層は、下保護層と呼ばれ、下保護層の厚さは、Ｄ３´´とする。下保護層は、完全な担持構造を構成して導電層本体を保護することができ、導電層本体に対して保護作用がより良く形成し、導電層が酸化、腐食又は破壊されることを防止する。金属材料の導電性が高く、防腐能力が強いため、金属下保護層が好ましい。

【0062】

さらに、オプションとして、上保護層の厚さＤ３´は、下保護層の厚さＤ３´´よりも大きい。下保護層の厚さを増加することは、電池性能の改善に対する作用が限られたものであり、むしろ電池の重量エネルギー密度に影響を与える。

【0063】

さらに、オプションとして、同時に上保護層及び下保護層が設けられている場合に、下保護層の厚さＤ３´´と上保護層の厚さＤ３´との比例関係は、１／２ Ｄ３´≦Ｄ３´´≦４／５ Ｄ３´である。この比例条件では、上保護層と下保護層の作用をより良好に発揮させることができる。

【0064】

保護層は、気相成長法、インサイチュ形成法、塗布法などにより導電層本体に形成されてもよい。気相成長法としては、物理的気相成長法（Ｐｈｙｓｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ，ＰＶＤ）が好ましい。物理的気相成長法としては、蒸着法、スパッタ法のうちの少なくとも１種が好ましい。蒸着法としては、真空蒸着法（ｖａｃｕｕｍ ｅｖａｐｏｒａｔｉｎｇ）、熱蒸着法（Ｔｈｅｒｍａｌ Ｅｖａｐｏｒａｔｉｏｎ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）、電子ビーム蒸着法（ｅｌｅｃｔｒｏｎ ｂｅａｍ ｅｖａｐｏｒａｔｉｏｎ ｍｅｔｈｏｄ，ＥＢＥＭ）のうちの少なくとも１種が好ましい。スパッタ法としては、マグネトロンスパッタ法（Ｍａｇｎｅｔｒｏｎ ｓｐｕｔｔｅｒｉｎｇ）が好ましい。インサイチュウ形成法としては、インサイチュウパッシベーション法、即ち、金属の表面に金属酸化物のパッシベーション層をインサイチュウ形成する方法が好ましい。塗布法としては、ロールプレス塗布、エクストルージョン塗布、ブレード塗布、グラビア塗布などのうちの１種が好ましい。

【0065】

本願の実施形態の第２態様では、本願の実施形態の第１態様に係る集電体と、集電体の表面に形成される電極活物質層とを備える極シートが提供される。

【0066】

図１７と図１８は、本願の実施形態に係る正極シートの構造模式図であり、図１７と図１８に示すように、正極シート１は、本願の正極集電体１０と、正極集電体１０の表面に形成される正極活物質層１１とを備え、正極集電体１０は、正極絶縁層１０１と正極導電層１０２とを備える。

【0067】

図１９と図２０は、本願の実施形態に係る負極シートの構造模式図であり、図１９と図２０に示すように、負極シート２は、本願の負極集電体２０と、負極集電体２０の表面に形成される負極活物質層２１とを備え、負極集電体２０は、負極絶縁層２０１と負極導電層２０２とを備える。

【0068】

ここで、絶縁層の両面に導電層が設けられた場合、集電体の両面に活性物質が塗布されて製造された正極シートと負極シートは、それぞれ図１７と図１９に示すように、電池に直接適用することが可能である。絶縁層の片面に導電層が設けられた場合、集電体の片面に活性物質が塗布されて製造された正極シートと負極シートは、それぞれ図１８と図２０に示すように、折り畳んで電池に適用することが可能である。

【0069】

本願の実施形態では、正極シート、セパレータと負極シートを備える電気化学デバイスがさらに提供される。

【0070】

ここで、正極シート及び／又は負極シートは、上記本願の実施形態に係る極シートである。本願の電池は、巻き取り式であってもよく、または、積層式であってもよい。本願の電気化学デバイスは、リチウムイオン二次電池、リチウム一次電池、ナトリウムイオン電池、マグネシウムイオン電池のうちの１種であってもよいが、これに限定されない。

【実施例】

【0071】

１．集電体の製造
一定の厚さを有する絶縁層を選択し、その表面に、真空蒸着、機械的ロール圧延又は粘着の手段で一定の厚さを有する導電層を形成した。

【0072】

ここで、
（１）真空蒸着の形成条件は、以下のようになる。表面洗浄処理された絶縁層を真空蒸着チャンバ内に配置し、１６００℃～２０００℃という高温で蒸着チャンバ内における高純度の金属ワイヤを溶融し蒸発させ、蒸発後の金属が真空蒸着チャンバ内の冷却システムを通過し、最後に絶縁層の表面に堆積して、導電層が形成された。上記結合力の測定方法で測定した結果、絶縁層と導電層との間の結合力Ｆは、２３０Ｎ／ｍである。

【0073】

（２）機械的ロール圧延の形成条件は、以下のようになる。導電層材料の箔片を機械ローラに配置し、２０ｔ～４０ｔの圧力を付与することにより、それを所定の厚さに転圧し、そして、それを表面洗浄処理された絶縁層の表面に配置し、最後に両方を機械ローラに配置し、３０ｔ～５０ｔの圧力を付与することにより両方を密着させる。上記結合力の測定方法で測定した結果、絶縁層と導電層との間の結合力Ｆは、１６０Ｎ／ｍである。

【0074】

（３）粘着の形成条件は、以下のようになる。導電層材料の箔片を機械ローラに配置し、２０ｔ～４０ｔの圧力を付与することにより、それを所定の厚さに転圧し、そして、表面洗浄処理された絶縁層の表面にＰＶＤＦとＮＭＰの混合溶液を塗布し、最後に上記所定の厚さの導電層を絶縁層の表面に粘着して、１００℃で乾燥させた。上記結合力の測定方法で測定した結果、絶縁層と導電層との間の結合力Ｆは、１８０Ｎ／ｍである。

【0075】

正極集電体の導電層の材料に金属アルミニウムが用いられ、負極集電体の導電層の材料に金属銅が用いられる。金属アルミニウム又は金属銅が用いられる場合、導電層の電気抵抗率が８．０×１０^－８Ω・ｍ以下である（２０℃の条件で）。

【0076】

本発明の実施例の絶縁層に、引張強度が１５０ＭＰａ以上であり、破断伸度が１６％～１２０％であり、且つ２００℃での熱収縮率が１．５％以下である材料が用いられ、具体的には、上記要求を満たす市販のＰＥＴ、ＰＩ材料が用いられることが可能である。

【0077】

本発明の実施例と比較例の集電体の構成及び厚さは、表１に示す通りである。そのうち、通常の正極集電体は、１２μｍのアルミニウム箔であり、通常の負極集電体は、８μｍの銅箔である。表１において、正極集電体では、集電体の重量百分率とは、単位面積あたりの正極集電体の重量を単位面積あたりの通常の正極集電体の重量で除した百分率を指し、負極集電体では、集電体の重量百分率とは、単位面積あたりの負極集電体の重量を単位面積あたりの通常の負極集電体の重量で除した百分率を指す。

【0078】

２．保護層を有する集電体の製造
保護層を有する集電体は、以下のいくつかの方式で製造される。

【0079】

（１）まず、気相成長法又は塗布法により絶縁層の表面に保護層を設け，そして、真空蒸着、機械的ロール圧延又は粘着の方式によって、上記保護層を有する絶縁層の表面に一定の厚さを有する導電層本体を形成して、保護層を有する集電体（保護層が絶縁層と導電層本体の間に位置する）を製造した。また、これに加えて、さらに導電層本体の絶縁層から離れる方向の表面に、気相成長法、インサイチュウ形成法又は塗布法によってもう１層の保護層を形成して、保護層を有する集電体（保護層が導電層本体の互いに対向する２つの表面に位置する）を製造した。

【0080】

（２）まず、気相成長法、インサイチュウ形成法又は塗布法により導電層本体の１つの表面に保護層を形成し、そして、機械的ロール圧延又は粘着の方式によって、上記保護層を有する導電層本体を絶縁層の表面に設け、且つ保護層が絶縁層と導電層本体の間に設けられることにより、保護層を有する集電体（保護層が絶縁層と導電層本体の間に位置する）を製造した。また、これに加えて、さらに導電層本体の絶縁層から離れる方向の表面に気相成長法、インサイチュウ形成法又は塗布法によってもう１層の保護層を形成して、保護層を有する集電体（保護層が導電層本体の互いに対向する２つの表面に位置する）を製造した。

【0081】

（３）まず、気相成長法、インサイチュウ形成法又は塗布法により導電層本体の１つの表面に保護層を形成し、そして、機械的ロール圧延又は粘着の方式によって、上記保護層を有する導電層本体を絶縁層の表面に設け、且つ保護層が導電層本体の絶縁層から離れる表面に設けられることによって、保護層を有する集電体（保護層が導電層本体の絶縁層から離れる表面に位置する）を製造した。

【0082】

（４）まず、気相成長法、インサイチュウ形成法又は塗布法により導電層本体の２つの表面に保護層を形成し、そして、機械的ロール圧延又は粘着の方式によって、上記保護層を有する導電層本体を絶縁層の表面に設けて、保護層を有する集電体（保護層が導電層本体の互いに対向する２つの表面に位置する）を製造した。

【0083】

（５）上記実施例１の「集電体の製造」に加えて、さらに導電層本体の絶縁層から離れる方向の表面に気相成長法、インサイチュウ形成法又は塗布法によりもう１層の保護層を形成して、保護層を有する集電体（保護層が導電層本体の絶縁層から離れる表面に位置する）を製造した。

【0084】

製造の実施例では、気相成長法として、真空蒸着法が用いられ、インサイチュウ形成法として、インサイチュウパッシベーション方式が用いられ、塗布法として、ブレード塗布方式が用いられる。

【0085】

真空蒸着方式の形成条件は、以下のようになる。表面洗浄処理された試料を真空蒸着チャンバ内に設置し、１６００℃～２０００℃という高温で蒸着チャンバ内における保護層材料を溶融し蒸発させ、蒸発後の保護層材料が真空蒸着チャンバ内の冷却システムを通過し、最後に試料の表面に堆積して、保護層を形成した。

【0086】

インサイチュウパッシベーション法の形成条件は、以下のようになる。導電層を高温酸化環境に配置し、温度を１６０℃～２５０℃に制御するとともに、高温環境で酸素の供給を維持し、理時間を３０ｍｉｎとすることによって、金属酸化物系の保護層を形成した。

【0087】

グラビア塗布方式の形成条件は、以下のようになる。保護層材料とＮＭＰを攪拌・混合し、そして試料の表面に上記保護層材料のスラリー（固形分が２０％～７５％）を塗布し、次にグラビアローラで塗布の厚さを制御し、最後に１００℃～１３０℃で乾燥させた。

【0088】

製造された保護層を有する集電体の具体的なパラメータは、表２に示す通りである。

【0089】

３．極シートの製造
通常の電池塗布プロセスにより正極集電体の表面に正極活物質（ＮＣＭ）スラリーを塗布し、１００℃で乾燥させた後、同じ圧密密度（圧密密度：３．４ｇ／ｃｍ^３）の正極シートを得た。正極活物質層の厚さは、５５μｍである。

【0090】

通常の電池塗布プロセスにより負極集電体の表面に負極活物質（グラファイト）のスラリーを塗布し、１００℃で乾燥させた後、同じ圧密密度（圧密密度：１．６ｇ／ｃｍ^３）の負極シートを得た。負極活物質層の厚さは、７０μｍである。

【0091】

通常の正極シートについて、集電体は厚さ１２μｍのＡｌ箔片であり、正極活物質層は一定の厚さを有する三元（ＮＣＭ）材料層である。

【0092】

通常の負極シートについて、集電体は厚さ８μｍのＣｕ箔片であり、負極活物質層は一定の厚さを有するグラファイト材料層である。

【0093】

本発明の実施例と比較例の極シートの具体的なパラメーターは、表１及び表２に示す通りである。

【0094】

４．電池の製造
通常の電池製造プロセスにより、正極シート、ＰＰ／ＰＥ／ＰＰセパレータと負極シートを一緒にベアセルに巻き取り、次いで電池ケースに入れて、電解液（ＥＣ：ＥＭＣ体積比が３：７であり、ＬｉＰＦ_６が１ｍｏｌ／Ｌである）を注入した後、密封や化成などの工程を行い、最終的にリチウムイオン二次電池（以下、単に電池と称する）を得た。

【0095】

本発明の実施例で製造された電池及び比較例の電池の詳細構成は、表３に示す通りである。

【0096】

【表1】

【0097】

【表2】

ただし、「／」は、保護層無しを表し、ニッケル基合金は、ニッケルとクロムとが質量比９：１で形成された合金である。

【0098】

【表3】

【0099】

［実験例］
１．サイクル性能実験
リチウムイオン電池に対してサイクル寿命テストを行い、具体的なテスト方法は、以下のようになる。

【0100】

リチウムイオン電池を２５℃と４５℃との２種類の温度でそれぞれ充放電し、即ち、１Ｃの電流で４．２Ｖまで充電してから、１Ｃの電流で２．８Ｖまで放電して、１サイクル目の放電容量を記録した。その後、電池を１０００サイクルだけ１Ｃ／１Ｃの充放電を繰り返して、１０００サイクル目の電池の放電容量を記録し、１０００サイクル目の放電容量を１サイクル目の放電容量で除し、１０００サイクル目の容量保持率を得た。

【0101】

実験結果は、表４に示す通りである。

【0102】

２．倍率実験

【0103】

リチウムイオン電池に対して倍率テストを行い、具体的なテスト方法は、以下のようになる。

【0104】

リチウムイオン電池を２５℃で大きなレートで充放電させ、即ち、１Ｃの電流で４．２Ｖまで充電してから、４Ｃの電流で２．８Ｖまで放電して、１サイクル目の放電容量を記録し、この放電容量を２５℃で１Ｃ／１Ｃ充放電での１サイクル目の放電容量で除し、電池の４Ｃ倍率性能を得た。

【0105】

実験結果は、表４に示す通りである。

【表4】

【0106】

表１、表２からわかるように、本発明が適用される正極集電体及び負極集電体は、重量が大幅に低減される。集電体の引張強度及び破断伸度が使用要求を満たす前提で、正極集電体の重量百分率は、通常の正極集電体の３０％以下であり、負極集電体の重量百分率は、通常の負極集電体の５０％以下である。負極シートの重量百分率を比較してわかるように、導電層の厚さが１．５μｍよりも大きくなった以降、集電体に対する軽量化の効果が限りのあるものであるとともに、集電体全体の厚さを効果的に低減することもできない。負極集電体３＃と負極集電体４＃の厚さが低減されていないが、その重量も顕著に低減されている。負極集電体１＃、負極集電体２＃と負極集電体５＃の厚さと重量の両方は低減されるため、電池の体積エネルギー密度と重量エネルギー密度を同時に向上することができる。

【0107】

表４の結果から見れば、通常の正極シートと通常の負極シートが用いられる電池１＃に比べ、本発明の実施形態に係る集電体が用いられる電池のサイクル寿命が良好であり、通常の電池のサイクル性能と同等である。これは、本発明の実施形態に係る集電体が、製造された極シートと電池に悪影響を与えないことを示している。特に保護層を有する集電体により製造された電池は、容量保持率がさらに向上、電池の信頼性がさらに良好になる。

【0108】

本発明は、好適な実施形態により以上のように開示されているが、特許請求の範囲を限定するためではない。当業者が本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々変形や変更を実施可能であるため、本発明の保護範囲は、本発明の請求の範囲により規定される範囲に準ずるべきである。

【符号の説明】

【0109】

１…正極シート
１０…正極集電体
１０１…正極絶縁層
１０２…正極導電層
１０２１…正極導電層本体
１０２２…正極保護層
１１…正極活物質層
２…負極シート
２０…負極集電体
２０１…負極絶縁層
２０２…負極導電層
２０２１…負極導電層本体
２０２２…負極保護層
２１…負極活物質層。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】

【図17】

【図18】

【図19】

【図20】