本發明專利技術提供了一種三維網狀鋁多孔體、分別使用了該鋁多孔體的集電體和電極；以及制造這些部件的方法，在所述三維網狀鋁多孔體中，所述多孔體中的小室的直徑在所述多孔體的厚度方向上是不均勻的。所述多孔體為用于集電體的、片狀的三維網狀鋁多孔體，其中所述多孔體中的小室的直徑在所述多孔體的厚度方向上是不均勻的。當所述三維網狀鋁多孔體的厚度方向上的截面被依次分割為區域1、區域2和區域3這三個區域時，優選區域1和區域3的平均小室直徑與區域2的小室直徑不同。
【技術實現步驟摘要】
【國外來華專利技術】
本專利技術涉及三維網狀鋁多孔體，其用作非水電解質電池(如鋰電池)、使用了非水電解液的電容器(以下可稱為“電容器”)或其它制品用的電極。
技術介紹
具有三維網狀結構的金屬多孔體被用于各種制品的領域中，如各種過濾器、催化劑載體和電池用電極。例如，由三維網狀鎳多孔體(以下稱為“鎳多孔體”)制成的CELMET (注冊商標，由住友電氣工業株式會社制造)被用作鎳氫電池或鎳鎘電池等電池的電極材料。CELMET是具有連通的孔的金屬多孔體，其特征在于具有比其它多孔體(如金屬無紡布) 更高的孔隙率(90%以上)。CELMET可以通過以下方式獲得在具有連通的孔的樹脂多孔體 (如聚氨酯泡沫)的骨架表面上形成鎳層，對工件進行熱處理以分解該樹脂發泡成形體，并進一步將鎳還原。可以通過向樹脂發泡成形體的骨架表面上涂布碳粉末等以對所述表面進行導電處理，然后對工件進行電鍍以使鎳沉淀，由此形成鎳層。同時，鋁具有類似于鎳的優異特性，例如導電性、耐腐蝕性和重量輕。關于鋁在電池中的應用，例如，將在鋁箔表 面涂布有活性材料(如鈷酸鋰)的部件用作鋰電池的正極。為了增加正極的容量，想到使用其中使鋁的表面積變大的三維網狀鋁多孔體(以下稱為“鋁多孔體”)，并且還將活性材料填充到鋁中。根據這種形式，即使在使電極變厚時仍可使用活性材料，從而提高了電極的每單位面積的活性材料利用率。作為制造鋁多孔體的方法，專利文獻I描述了這樣一種方法通過電弧離子鍍法， 對具有彼此連通的內部空間的三維網狀塑料基材進行鋁氣相沉積處理，從而形成厚度為 2 μ m至20 μ m的金屬招層。這表明根據該方法得到了厚度為2 μ m至20 μ m的鋁多孔體；然而，由于該方法基于氣相沉積法，因此不容易制造具有大面積的多孔體。取決于基材的厚度或孔隙率，不容易形成直至多孔體的內部仍為均勻的層。此外，鋁層的形成速度慢；由于設備昂貴及其它原因，制造成本增加；以及其它問題。此外，當鋁被制成厚膜時，擔心膜破裂或鋁脫落。專利文獻2描述了一種獲得鋁多孔體的方法在具有三維網狀結構的樹脂發泡成形體的骨架上形成由金屬(如銅等)制成的膜，所述金屬能夠在鋁的熔點以下溫度下形成共晶合金；將鋁糊狀物涂布至所述膜上，并且在非氧化氣氛中在550°C以上且750°C以下的溫度下對工件進行熱處理，由此除去有機組分(樹脂泡沫)并燒結所述鋁粉末。然而，根據此方法，令人遺憾的是，形成了這樣的層，該層與鋁結合而形成共晶合金，從而不能形成高純度的鋁層。在其它方法中，考慮用鋁鍍覆具有三維網狀結構的樹脂發泡成形體。電鍍鋁的方法本身是已知的。然而，在鍍鋁時，鋁對氧的親和力大，且其電位較氫的電位低，因此難以在水溶液型的鍍浴中進行電鍍鋁。由于此原因，關于電鍍鋁，迄今為止研究了非水溶液鍍浴。例如，作為用鋁鍍覆金屬表面以防止該表面被氧化的技術，專利文獻3公開了一種鋁電鍍法，該方法使用了鹵化鎗和鹵化鋁相互混合熔融的低熔點組合物作為鍍浴，從而在將鍍浴中的水含量維持在2重量％以下的同時，使鋁沉積于負極上。然而，關于電鍍鋁，只能鍍覆至金屬表面。人們尚不知道對樹脂成形體表面進行電鍍鋁的方法，尤其是對具有三維網狀結構的樹脂多孔體表面進行電鍍鋁的方法。引用列表專利文獻專利文獻I :日本專利No. 3413662專利文獻2 :日本未審查的專利申請公開No. 8-170126專利文獻3 :日本專利No. 3202072專利文獻4 :日本未審查的專利申請公開No. 56-86459
技術實現思路
(技術問題)本專利技術提供了一種由鋁多孔體工業上制造電極的實用技術。具體而言，本專利技術的目的是提供一種三維網狀鋁多孔體，其中所述多孔體中的小室的直徑在所述多孔體的厚度方向上是不均勻的；分別使用了該鋁多孔體的集電體和電極；以及制造這些部件的方法。(解決問題的方案)本專利技術人關于用鋁電鍍具有三維網狀結構的聚氨酯樹脂多孔體表面的方法進行了專心研究，發現這樣的鍍覆可以通過在熔融鹽浴中用鋁對至少表面被導電化處理的聚氨酯樹脂多孔體進行鍍覆而實現。由此完成了制造鋁多孔體的方法。該制造方法可以得到以聚氨酯樹脂多孔體作為骨架芯部的鋁結構體。取決于使用了所得多孔體的制品(例如可以是各種類型的過濾器、或催化劑載體)，可以直接將所得多孔體用作由樹脂和金屬構成的復合物。然而，由于使用環境等的限制，當將所得多孔體用作不含樹脂的金屬結構體時，需要除去樹脂以將所得多孔體變為鋁多孔體。樹脂的除去可以通過以下方式實現使用有機溶劑、熔融鹽或超臨界水以分解(溶解)樹脂；加熱分解樹脂；或其它任意方法。高溫下的加熱分解法或其它方法簡便，但這些方法伴隨有鋁的氧化。一旦鋁被氧化，該金屬就不容易被還原，這種情況與鎳等的情況不同。 因此，當鋁被用作電池或其它部件的電極材料時，鋁被氧化而喪失導電性。從而無法使用該金屬。因此，作為以鋁不發生氧化的方式除去樹脂的方法，本專利技術人完成了這樣的方法在將鋁結構體(該鋁結構體是通過在多孔樹脂成形體表面上形成鋁層而得到的)浸入熔融鹽中的狀態下，一邊對鋁層施加負電位，一邊將該結構體加熱至鋁的熔點以下，以將多孔樹脂成形體熱分解而除去，由此制造鋁多孔體。為了將如上所述獲得的鋁多孔體用作電極，需要通過圖I所示工序將引線安裝至鋁多孔體以制備集電體，將活性材料填充至該作為集電體的鋁多孔體中，然后對工件進行壓制、切割和其它處理。然而，還不知道在工業上由鋁多孔體制造非水電解質電池、使用了非水電解質的電容器、或其它制品的電極的任何實用技術。本專利技術如下所示(I) 一種用于集電體的、片狀的三維網狀鋁多孔體，其中所述多孔體中的小室的直徑在所述多孔體的厚度方向上是不均勻的。(2)根據第(I)項所述的三維網狀鋁多孔體，其中，當所 述多孔體的厚度方向上的截面被依次分割為區域I、區域2和區域3這三個區域時，所述區域I的小室直徑和所述區域3的小室直徑的平均小室直徑與所述區域2的小室直徑不同。(3)根據第(2)項所述的三維網狀鋁多孔體，其中，所述區域I的小室直徑和所述區域3的小室直徑的平均小室直徑相對于所述區域2的小室直徑的比值為I. I以上。(4)根據第(2)項所述的三維網狀鋁多孔體，其中，所述區域I的小室直徑和所述區域3的小室直徑的平均小室直徑相對于所述區域2的小室直徑的比值為O. 9以下。(5)根據第(I)項所述的三維網狀鋁多孔體，其中，當所述多孔體的厚度方向上的截面被分割為區域4和區域5這兩個區域時，所述區域4的小室直徑相對于所述區域5的小室直徑的比值為I. I以上。(6)根據第(I)項所述的三維網狀鋁多孔體，其中，將三個片狀鋁多孔體A、B和C 在所述多孔體的各厚度方向上彼此依次層疊，從而相互成為一體，并且所述鋁多孔體A的小室直徑和所述鋁多孔體C的小室直徑的平均小室直徑相對于所述鋁多孔體B的小室直徑的比值為I. I以上。(7)根據第(I)項所述的三維網狀鋁多孔體，其中，將三個片狀鋁多孔體D、E和F 在所述多孔體的各厚度方向上彼此依次層疊，從而相互成為一體，并且所述鋁多孔體D的小室直徑和所述鋁多孔體F的小室直徑的平均小室直徑相對于所述鋁多孔體E的小室直徑的比值為O. 9以下。(8)根據第(I)項所述的三維網狀鋁多孔體，其中，將兩個片狀鋁多孔體G和H在所述多孔體的各厚度方向上彼此依次層疊，從而相互成為一體，并且所述鋁多孔體G的小室直本文檔來自技高網...
【技術保護點】
【技術特征摘要】
【國外來華專利技術】2010.05.31 JP 2010-123831;2011.02.18 JP 2011-032901.一種用于集電體的、片狀的三維網狀鋁多孔體，其中所述多孔體中的小室的直徑在所述多孔體的厚度方向上是不均勻的。2.根據權利要求I所述的三維網狀鋁多孔體，其中，當所述多孔體的厚度方向上的截面被依次分割為區域I、區域2和區域3這三個區域時，所述區域I的小室直徑和所述區域 3的小室直徑的平均小室直徑與所述區域2的小室直徑不同。3.根據權利要求2所述的三維網狀鋁多孔體，其中，所述區域I的小室直徑和所述區域 3的小室直徑的平均小室直徑相對于所述區域2的小室直徑的比值為I. I以上。4.根據權利要求2所述的三維網狀鋁多孔體，其中，所述區域I的小室直徑和所述區域 3的小室直徑的平均小室直徑相對于所述區域2的小室直徑的比值為O. 9以下。5.根據權利要求I所述的三維網狀鋁多孔體，其中，當所述多孔體的厚度方向上的截面被分割為區域4和區域5這兩個區域時，所述區域4的小室直徑相對于所述區域5的小室直徑的比值為1.1以上。6.根據權利要求I所述的三維網狀鋁多孔體，其中，將三個片狀鋁多孔體A、B和C在所述多孔體的各厚度方向上彼此依次層疊，從而相互成為一體，并且所述鋁多孔體A的小室直徑和所述鋁多孔體C的小室直徑的平均小室直徑相對于所述鋁多孔體B的小室直徑的比值為I. I以上。7.根據權利要求I所述的三維網狀鋁多孔體，其中，將三個片狀鋁多孔體D、E和F在...
【專利技術屬性】
技術研發人員：太田進啟，細江晃久，真島正利，新田耕司，太田肇，奧野一樹，木村弘太郎，后藤健吾，西村淳一，
申請(專利權)人：住友電氣工業株式會社，富山住友電工株式會社，
類型：
國別省市：
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