Furukawa-Sky Review No.5 (April 2009)

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技術解説

リチウムイオン電池用アルミニウム箔
Aluminum Foil for Lithium-Ion Battery

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  • 芦澤 公一
    Koichi Ashizawa
  • 山本 兼滋
    Kenji Yamamoto

リチウムイオン電池の正極集電体には正極活物質を保持し,電流を正極活物質に供給する役割があるが,その材料としてはアルミニウム箔が唯一無二であり他に代わる材料は存在しない。アルミニウム箔という身近な材料がリチウムイオン電池の構成材料に使用可能な理由について解説した。第1は,正極集電体としてアルミニウム箔を用いた場合にはリチウムイオンがドープしないことである。リチウムイオンがドープするとアルミニウム箔が脆化して集電体としての機能を果たさなくなる。アルミニウム自体はリチウムイオンがドープしやすい金属であるが,正極集電体として使用される電位領域ではドープしない。第2は耐食性が高いことである。これはアルミニウムの表面は強固な自然酸化皮膜に覆われているが,電池内で第1回目の充電時にアルミニウム箔表面にさらに耐食性が高いフッ化アルミニウムが形成されることにある。第3はアルミニウム箔表面に導電性があることである。導電性がある理由には表面欠陥説とトンネル効果説があるが,大電流が供給可能な特性を有する皮膜がアルミニウム箔表面に存在することにある。

Aluminum foil is the one and only, irreplaceable material for the positive electrode collector of lithium-ion batteries, where it serves to retain positive electrode active materials and to supply electric current to the positive electrode materials. This article describes the reasons why this familiar material of aluminum foil can be used as a constituting material of lithium-ion batteries. Firstly, an aluminum foil is never doped with lithium ions when used as a positive electrode collector. If it were doped, it would become too brittle to function as a current collector. Although aluminum itself allows easy doping with lithium ions, it is never doped in the potential range in use as a positive electrode collector. Second, aluminum is corrosion-resistant. While the surface of aluminum is covered with a corrosion-resistant film of natural oxide, an aluminum fluoride of higher corrosion resistance is additionally formed during the time of the first battery charging. Third, the surface of an aluminum foil is electrically conductive. This means that, whether the electric conductivity is attributable to the theory of surface defect or to the theory of tunneling effect, there exists on the surface of an aluminum foil a film having characteristics capable of supplying a large electric current.

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