集电体用三维网状铝多孔体、采用该铝多孔体的电极、以及分别采用该电极的非水电解质电池、非水电解液电容器和锂离子电容器制造技术

本发明专利技术的目的是提供一种集电体用铝多孔体，以及使用了该铝多孔体的电极、非水电解质电池、电容器和锂离子电容器，其中所述铝多孔体的电阻率降低并且集电性得以提高。这种集电体用片状三维网状铝多孔体在面内方向上和厚度方向上的电阻率至多为0.5mΩ·cm。位于铝骨架的表面上的氧化膜的厚度优选为5nm至200nm。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】【专利摘要】本专利技术的目的是提供一种集电体用铝多孔体，以及使用了该铝多孔体的电极、非水电解质电池、电容器和锂离子电容器，其中所述铝多孔体的电阻率降低并且集电性得以提高。这种集电体用片状三维网状铝多孔体在面内方向上和厚度方向上的电阻率至多为0.5mΩ·cm。位于铝骨架的表面上的氧化膜的厚度优选为5nm至200nm。【专利说明】集电体用三维网状铝多孔体、采用该铝多孔体的电极、以及分别采用该电极的非水电解质电池、非水电解液电容器和锂离子电容器
本专利技术涉及一种三维网状铝多孔体，其被用作非水电解质电池(锂电池等)、各自包含非水电解液的电容器(以下称为“电容器”)和锂离子电容器(以下称为“锂离子电容器”)等的电极。
技术介绍
具有三维网状结构的金属多孔体被用于广泛应用中，如各种过滤器、催化剂载体和电池用电极。例如，由三维网状镍多孔体(以下称为“镍多孔体”)构成的Celmet (注册商标，由住友电气工业株式会社制造)被用作镍氢电池和镍镉电池等电池的电极材料。Celmet是具有连通的孔的金属多孔体，其特征在于具有比其它多孔体(如金属无纺布)更高的孔隙率(90%以上)。Celmet可以通过以下方式获得:在具有连通的孔的多孔树脂(如聚氨酯泡沫)的骨架表面上形成镍层，然后通过热处理以分解该树脂发泡成形体，并将镍还原。可以通过向树脂发泡成形体的骨架表面上涂布碳粉末等以进行导电处理，然后通过电镀以使镍沉淀，由此形成镍层。另一方面，铝具有类似于镍的优异特性，例如导电性、耐腐蚀性和重量轻；关于铝在电池中的应用，例如，将在表面涂布有活性材料(如钴酸锂)的铝箔用作锂电池的正极。为了增加正极的容量，考虑使用其中铝的表面积增大的三维网状铝多孔体(以下称为“铝多孔体”)，并且将活性材料填充到铝的内部。这是因为，这使得即使在电极具有较大厚度时仍可利用该活性材料，并且提高了每单位面积的活性材料利用率。作为制造铝多孔体的方法，专利文献I描述了这样一种方法:通过电弧离子镀法，对具有内部连通空间的三维网状塑料基材进行铝气相沉积处理，从而形成厚度为2 μ m至20 μ m的金属铝层。据说，根据该方法得到了厚度为2 μ m至20 μ m的铝多孔体；然而，由于该方法基于气相法，因此难以制造具有大面积的多孔体，并且取决于基材的厚度或孔隙率，难以形成内部均匀的层。此外，该方法存在这样的问题:铝层的形成速率低，并且由于制造设备昂贵，因而制造成本高。此外，当形成厚膜时，存在这样的可能性:膜中可能产生破裂或者铝可能脱落。专利文献2描述了一种获得金属多孔体的方法，该方法包括:在具有三维网状结构的树脂发泡成形体的骨架上形成由金属(如铜等)制成的膜，所述金属能够在等于或低于铝的熔点的温度下形成共晶合金；然后将铝糊状物涂布至所述膜上，并且在非氧化气氛中在550°C以上且750°C以下的温度下进行热处理，由此除去有机组分(树脂泡沫)并对铝粉末进行烧结。然而，根据此方法，制成了形成上述金属与铝的共晶合金的层，从而不能形成高纯度的铝层。作为其它方法，考虑对具有三维网状结构的树脂发泡成形体进行铝镀覆。铝的电镀法本身是已知的，然而，由于铝对于氧具有高化学亲和力，且其电位较氢的电位低，因此难以在含有水溶液的镀浴中进行电镀。因此，通常，电镀铝是在含有非水溶液的镀浴中进行研究的。例如，作为用铝镀覆金属表面以防止该金属表面被氧化的技术，专利文献3公开了这样的铝电镀法，该方法使用了卤化鎗和卤化铝的混合熔体(其是低熔点组合物)作为镀浴，从而在将镀浴中的水含量维持在2重量％以下的同时，使铝沉积于负极上。然而，在铝电镀中，只镀覆金属表面是可能的，人们尚不知道对树脂成形体表面进行电镀的方法，尤其是对具有三维网状结构的树脂成形体表面进行电镀的方法。本专利技术人对用铝电镀具有三维网状结构的聚氨酯树脂成形体的表面的方法进行了深入研究，发现:可以通过在熔融盐浴中用铝对至少表面被导电化的聚氨酯树脂成形体进行镀覆来对聚氨酯树脂成形体的表面进行电镀。这些发现导致实现了制造铝多孔体的方法。根据该制造方法，可以得到以聚氨酯树脂成形体作为其骨架芯部的铝结构体。对于某些用途，如各种过滤器和催化剂载体，可以直接将铝结构体用作树脂-金属复合物，然而，当由于使用环境的限制而将铝结构体用作不含树脂的金属结构体时，需要除去树脂以形成铝多孔体。树脂的除去可以通过任意方法进行，包括使用有机溶剂、熔融盐或超临界水进行分解(溶解)或加热分解等。此处，高温下的加热分解等方法是简便的，但这些方法伴随有铝的氧化。由于与镍不同，铝一旦被氧化便难以被还原，因此，如果铝被用在(例如)电池等电极材料中，那么电极会因氧化而丧失导电性，因此无法将铝用作电极材料。因此，作为以不使铝发生氧化的方式除去树脂的方法，本专利技术人完成了一种制备铝多孔体的方法，其中，在将铝结构体(该铝结构体是通过在多孔树脂成形体表面上形成铝层而得到的)浸入熔融盐中的状态下，一边对铝层施加负电位，一边将该铝结构体加热至等于或低于铝的熔点的温度，以将多孔树脂成形体通过热分解而除去，由此获得铝多孔体，作为不氧化铝而除去树脂的方法。顺便提及的是，为了将如此获得的铝多孔体用作电极，需要通过图1所示方法将引线安装至铝多孔体以形成集电体，将活性材料填充至该作为集电体的铝多孔体中，并且对所得铝多孔体进行压制和切割等处理，然而，还不知道在工业上由铝多孔体制造用于非水电解质电池、电容器等的电极的实用技术。引用列表专利文献专利文献1:日本专利N0.3413662专利文献2:日本未审查的专利申请公开N0.8-170126专利文献3:日本专利N0.3202072专利文献4:日本未审查的专利申请公开N0.56-86459
技术实现思路
(技术问题)本专利技术的目的是提供一种在工业上由铝多孔体制造电极的实用技术。更具体地，本专利技术的目的是提供一种电阻率降低从而提高集电性能的集电体用铝多孔体，以及各自包括该集电体用铝多孔体的电极、非水电解质电池、电容器和锂离子电容器。(解决问题的手段)本专利技术的构造如下:(I) 一种集电体用三维网状铝多孔体，其包括片状三维网状铝多孔体，其在面内方向上和厚度方向上的电阻率为小于或等于0.5ηιΩ cm。(2)根据(I)所述的集电体用三维网状铝多孔体，其中所述的在面内方向上和厚度方向上的电阻率为小于或等于0.35m Ω cm。(3)根据(I)或(2)所述的集电体用三维网状铝多孔体，其为片状三维网状铝多孔体，并且包括位于构成所述铝多孔体的铝骨架的表面上的氧化膜，该氧化膜的厚度为大于或等于5nm且小于或等于200nm。(4)根据(3)所述的集电体用三维网状铝多孔体，其中位于所述铝骨架的表面上的所述氧化膜的厚度为大于或等于50nm且小于或等于200nm。(5) —种电极，其包括根据(I)至(4)中任意之一所述的三维网状铝多孔体。( 6 ) 一种非水电解质电池，其包括根据(5 )所述的电极。( 7 ) 一种包含非水电解液的电容器，其包括根据(5 )所述的电极。(8) —种包含非水电解液的锂离子电容器，其包括根据(5)所述的电极。(本专利技术的有益效果)由于本专利技术的集电体用铝多孔体具有良好的集电性，因此其能够获得高功率电极，并且能够减少导电助剂的使用，从而降低成本。此外，由于在本专利技术的集电体用铝多本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：细江晃久，奥野一树，太田肇，木村弘太郎，后藤健吾，境田英彰，西村淳一，
申请(专利权)人：住友电气工业株式会社，富山住友电工株式会社，
类型：
国别省市：