[发明专利]三维网状铝多孔体、使用了该铝多孔体的电极、使用了该电极的非水电解质电池、以及使用了该电极的非水电解液电容器

说明书

技术领域

本发明涉及三维网状铝多孔体，其用作非水电解质电池（如锂电池）、使用了非水电解液的电容器（以下可称为“电容器”）或其它制品用的电极。

背景技术

具有三维网状结构的金属多孔体被用于各种制品的领域中，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”）制成的CELMET（注册商标，由住友电气工业株式会社制造）被用作镍氢电池或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：在具有连通的孔的树脂多孔体（如聚氨酯泡沫）的骨架表面上形成镍层，对工件进行热处理以分解该树脂发泡成形体，并进一步将镍还原。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对所述表面进行导电处理，然后对工件进行电镀以使镍沉淀，由此形成镍层。

同时，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，将在铝箔表面涂布有活性材料（如钴酸锂）的部件用作锂电池的正极。为了增加正极的容量，想到使用其中使铝的表面积变大的三维网状铝多孔体（以下称为“铝多孔体”），并且还将活性材料填充到铝中。根据这种形式，即使在使电极变厚时仍可使用活性材料，从而提高了电极的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1描述了这样一种方法：通过电弧离子镀法，对具有彼此连通的内部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2μm至20μm的金属铝层。

这表明根据该方法得到了厚度为2μm至20μm的铝多孔体；然而，由于该方法基于气相沉积法，因此不容易制造具有大面积的多孔体。取决于基材的厚度或孔隙率，不容易形成直至多孔体的内部仍为均匀的层。此外，铝层的形成速度慢；由于设备昂贵及其它原因，制造成本增加；以及其它问题。此外，当铝被制成厚膜时，担心膜破裂或铝脱落。

专利文献2描述了一种获得铝多孔体的方法：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，所述金属能够在铝的熔点以下温度下形成共晶合金；将铝糊状物涂布至所述膜上，并且在非氧化气氛中在550℃以上且750℃以下的温度下对工件进行热处理，由此除去有机组分（树脂泡沫）并烧结所述铝粉末。

然而，根据此方法，令人遗憾的是，形成了这样的层，该层与铝结合而形成共晶合金，从而不能形成高纯度的铝层。

在其它方法中，考虑用铝镀覆具有三维网状结构的树脂发泡成形体。电镀铝的方法本身是已知的。然而，在镀铝时，铝对氧的亲和力大，且其电位较氢的电位低，因此难以在水溶液型的镀浴中进行电镀铝。由于此原因，关于电镀铝，迄今为止研究了非水溶液镀浴。例如，作为用铝镀覆金属表面以防止该表面被氧化的技术，专利文献3公开了一种铝电镀法，该方法使用了卤化鎓和卤化铝相互混合熔融的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，关于电镀铝，只能镀覆至金属表面。人们尚不知道对树脂成形体表面进行电镀铝的方法，尤其是对具有三维网状结构的树脂多孔体表面进行电镀铝的方法。

引用列表

专利文献

专利文献1：日本专利No.3413662

专利文献2：日本未审查的专利申请公开No.8-170126

专利文献3：日本专利No.3202072

专利文献4：日本未审查的专利申请公开No.56-86459

发明内容

（技术问题）

本发明提供了一种由铝多孔体工业上制造电极的实用技术。具体而言，本发明的目的是提供一种三维网状铝多孔体，其中所述多孔体中的小室的直径在所述多孔体的厚度方向上是不均匀的；分别使用了该铝多孔体的集电体和电极；以及制造这些部件的方法。

（解决问题的方案）

本发明人关于用铝电镀具有三维网状结构的聚氨酯树脂多孔体表面的方法进行了专心研究，发现：这样的镀覆可以通过在熔融盐浴中用铝对至少表面被导电化处理的聚氨酯树脂多孔体进行镀覆而实现。由此完成了制造铝多孔体的方法。该制造方法可以得到以聚氨酯树脂多孔体作为骨架芯部的铝结构体。取决于使用了所得多孔体的制品（例如可以是各种类型的过滤器、或催化剂载体），可以直接将所得多孔体用作由树脂和金属构成的复合物。然而，由于使用环境等的限制，当将所得多孔体用作不含树脂的金属结构体时，需要除去树脂以将所得多孔体变为铝多孔体。