CN101548028A - 碳包覆铝材及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供能长时间维持含碳层与铝材之间的密接性的碳包覆铝材及其制造方法。碳包覆铝材具备铝箔(1)、含碳层(2)和中间层(3)。中间层(3)包含形成于铝箔(1)表面的至少一部分区域、含有铝的碳化物的第1表面部分(3)。含碳层(2)包含以由第1表面部分(3)向外侧延伸的方式形成的第2表面部分(21)。含碳层(2)还含有含碳粒子(22)。第2表面部分(21)形成于第1表面部分(3)与含碳粒子(22)之间，且含有铝的碳化物。铝箔(1)中，铝含量在99.6质量％以上、铅含量在10质量ppm以下、镁含量在10质量ppm以下。

Description

碳包覆铝材及其制造方法
技术领域
一般而言，本发明涉及用碳包覆铝材表面而形成的碳包覆铝材及其制造方法。具体而言，本发明涉及各种电容器的电极、集电体、或各种电池的集电体、电极等中使用的碳包覆铝材及其制造方法。
背景技术
一直以来，在将铝材直接作为电极或集电体的材料使用时，存在下述问题：铝材表面上形成的氧化被膜使其钝化，结果表面的导电性降低而发生绝缘化。为解决该问题，开始采用通过在铝材表面涂布碳来改善表面导电性的方法。
例如，作为在铝材表面赋予碳的方法，有：采用湿式方法将含有粘合剂的碳涂布于铝材表面的方法、如日本特开2000-164466号公报所记载(专利文献1)的那样的利用真空蒸镀法在铝材表面形成碳膜的方法。另外，日本特开2000-164466号公报(专利文献1)中，作为电容器或电极中使用的电极的制造方法，记载了在由铝形成的集电体上设置碳中间膜、再在其上面包覆活性物质层的方法。
另外，例如日本特开2004-207117号公报(专利文献2)中公开有：为了得到与电极活性物质的密接性高、且与电极活性物质的接触电阻值低的集电体用铝箔，用含有氢氟酸的酸性溶液洗涤铝箔的表面来进行预处理。
另外，例如日本特开2005-191423号公报(专利文献3)中，作为电极层与铝蚀刻箔集电体间密接性优良的双电荷层电容器用电极，提出了在铝蚀刻箔集电体与含碳电极层间设置含氟底涂层。
但是，这些制造方法中，存在包覆碳与铝材之间的密接性仍不充分、粘合剂本身对热不稳定、且粘合剂的存在使内部电阻提高的问题。
因此，为解决这些问题，国际公开第WO2004/087984号小册子(专利文献4)中记载了：在使含碳物质附着于铝材表面之后，在含有含烃物质的空间中加热，由此在铝材的表面上形成含碳层，通过铝材与含碳层之间所形成的铝的碳化物，提高含碳层与铝材之间的密接性。
另外，国际公开第WO2004/087984号小册子(专利文献4)中，对于作为用于形成含碳层的基材而使用的铝材，只描述铝纯度以根据“JISH2111”所述的方法测定的值计、优选在98质量％以上，而并无详细的记述。
专利文献1：日本特开2000-164466号公报
专利文献2：日本特开2004-207117号公报
专利文献3：日本特开2005-191423号公报
专利文献4：国际公开第WO2004/087984号小册子
发明内容
近来，对电容器和电池，开始要求特别是在严酷环境下的品质稳定性。为了满足该要求，需要构成电容器的电极和构成电池的集电体即使长时间暴露于高温高湿环境下，也能维持初始特性。
国际公开第WO2004/087984号小册子中记载的碳包覆铝，具有提高含碳层与铝材之间密接性的效果。
但是，随着碳包覆铝材使用范围的扩大，要求长时间维持含碳层与铝材之间的高密接性，并且需要进一步改善特性。
因此，该发明的目的在于提供能够长时间维持含碳层与铝材之间密接性的碳包覆铝材及其制造方法。
本发明人进行了潜心研究，结果发现，通过使含碳物质附着于铝材表面后、在含有含烃物质的空间中加热而在铝材的表面上形成含碳层，此时，在铝材与含碳层之间形成的铝的碳化物的形成受到作为基材的铝材本身的组成的很大影响。即，本发明人得到如下见解：通过优化作为基材的铝材本身的组成，能够提高含碳层与铝材表面之间的密接性，结果，与以往的碳包覆铝材相比，能够更长时间地稳定并维持密接性。此外，本发明者还得到如下见解：当铝材与含碳层之间形成的铝的碳化物的生成量在某特定量以上时，能够更可靠地提高铝材与含碳层之间的密接性，并且与以往的碳包覆铝材相比，能够更长时间地稳定并维持密接性。本发明是基于上述的发明人的见解而完成的。
根据本发明而得到的碳包覆铝材，具备：铝材、形成于该铝材表面上的含碳层、以及形成于铝材与含碳层之间的含有铝元素和碳元素的中间层。中间层包含形成于铝材表面的至少一部分的区域、含有铝的碳化物的第1表面部分。含碳层包含以由第1表面部分向外侧延伸的方式形成的第2表面部分。含碳层还含有含碳粒子。第2表面部分形成于第1表面部分与含碳粒子之间，且含有铝的碳化物。铝材中，铝含量在99.6质量％以上，铅(Pb)含量在10质量ppm以下，镁(Mg)含量在10质量ppm以下。
本发明的碳包覆铝材中，形成于铝材与含碳层之间的含有铝元素和碳元素的中间层，具有提高铝材与含碳层之间密接性的作用。中间层包含形成于铝材表面的至少一部分区域内、含有铝的碳化物的第1表面部分。形成于含有铝的碳化物的第1表面部分与碳粒子之间的第2表面部分中含有的铝的碳化物，也具有提高铝材与含碳层之间密接性的作用。
这些铝的碳化物的生成量受到作为基材使用的铝材的纯度和杂质量的影响。即，杂质量越多，铝的碳化物的生成量倾向于越少，结果含碳层与铝材表面之间的密接性提高的程度降低。此外，特别是铝中的铅元素与镁元素，由于加热时会集中在表层上，因此影响铝的碳化物的生成。
因此，作为基材使用的铝材中，通过将铝含量限定在99.6质量％以上、铅含量限定在10质量ppm以下、镁含量限定在10质量ppm以下，能够增加上述铝的碳化物的生成量，结果能够进一步提高含碳层与铝材表面之间的密接性。由此，能够长时间维持含碳层与铝材之间的密接性。
铝含量低于99.6质量％时，将铝材与含碳层固接的铝的碳化物的生成量减少，含碳层与铝材之间的密接性降低。
另外，本发明的碳包覆铝材的制造方法中，在450℃以上的温度下对Pb或Mg含量超过10质量ppm的铝材实施加热处理时，这两种元素通过热扩散而浓缩于铝材的表面附近。这些元素形成的浓缩层会抑制铝的碳化物的生成量，结果含碳层与铝材之间的密接性降低。
本发明的碳包覆铝材中，优选铝材中的铁(Fe)含量在5质量ppm以上、硅(Si)含量在5质量ppm以上。
Fe或Si含量低于5质量ppm的铝材，即使在常温下也容易发生再结晶。因此，无法得到板轧制或箔轧制所需的规定强度，因而实质上无法进行铝材的轧制。结果难以得到作为电极或集电体基材的铝箔等板材。
另外，本发明的碳包覆铝材中，优选铝材中的钴(Co)、铍(Be)、铟(In)、锡(Sn)、锂(Li)、钠(Na)及铋(Bi)各元素的含量在10质量ppm以下，且优选这些元素的总含量在20质量ppm以下。
本发明的碳包覆铝材的制造方法中，在450℃以上的温度下对Co、Be、In、Sn、Li、Na及Bi各元素的含量超过10质量ppm的铝材实施加热处理时，各元素通过热扩散而浓缩于铝材的表面附近。这些元素形成的浓缩层会抑制铝的碳化物的生成量，结果含碳层与铝材之间的密接性降低。此外，在450℃以上的温度下对这些元素的总含量超过20质量ppm的铝材实施加热处理时，各元素浓缩于铝材表面附近，铝的碳化物的生成量减少，结果含碳层与铝材之间的密接性降低。
另外，本发明的碳包覆铝材中，上述第1和第2表面部分中所含的铝的碳化物的生成量，优选在0.030mg/cm2以上。
上述第1和第2表面部分中所含的铝的碳化物的生成量在0.030mg/cm2以上时，能够更可靠地提高铝材与含碳层之间的密接性，并且与以往的碳包覆铝材相比，能够更长时间地稳定并维持密接性。第1表面部分的碳化物的生成量增加时，第1表面部分与含碳层之间的密接性提高。并且，第1表面部分的碳化物的生成量增加时，第2表面部分的碳化物的生成量增加，含碳层内的第2表面部分以外的部分与第2表面部分之间的密接性提高，因此，存在于第1表面部分的表面附近的含碳层与第1表面部分之间的密接性、以及存在于第2表面部分附近的含碳层内的第2表面部分以外的部分与第2表面部分之间的密接性同时提高。
本发明的具有上述任一特征的碳包覆铝材优选用于构成电极结构体。
上述电极结构体优选用于构成电容器的电极或集电体。由此能够提高电容器的充放电特性和寿命。电容器为双电荷层电容器等。
另外，上述电极结构体优选用于构成电池的集电体或电极。由此能够提高电池的充放电特性和寿命。电池为锂离子电池等二次电池。
本发明的碳包覆铝材的制造方法具备以下工序：
(A)通过使含有含碳粒子的含碳物质附着于铝含量在99.6质量％以上、铅含量在10质量ppm以下、镁含量在10质量ppm以下的铝材的表面上来形成含碳物质附着层的工序。
(B)将铝材与含碳物质附着层设置于含有含烃物质的空间中、并进行加热的工序。
本发明的碳包覆铝材的制造方法中，对铝材和含碳物质附着层进行加热的工序，优选在450℃以上、低于640℃的温度范围内进行。
发明效果
如上所述，根据本发明，能够增加铝的碳化物的生成量，因此，能够进一步提高含碳层与铝材表面之间的密接性，并能够长时间维持含碳层与铝材之间的密接性。
附图说明
图1是示意地表示作为本发明的一个实施方式的碳包覆铝材的具体截面结构的截面图。
图2显示现有例1的试样的扫描电子显微镜照片
图3显示实施例2的试样的扫描电子显微镜照片
标记说明
1：铝箔，2：含碳层，3：中间层(第1表面部分)，21：第2表面部分，22：碳粒子
具体实施方式
以下，基于附图对本发明的实施方式进行说明。
图1是示意地表示作为本发明的一个实施方式的碳包覆铝材的具体截面结构的截面图。
如图1所示，根据作为本发明的一个实施方式的碳包覆铝材的截面结构，在作为铝材的一例的铝箔1的表面上形成有含碳层2。在铝箔1与含碳层2之间，形成有含有铝元素和碳元素的中间层3。含碳层2以由铝箔1的表面向外侧延伸的方式形成。中间层3构成形成于铝箔1表面的至少一部分区域内、含有铝的碳化物的第1表面部分。含碳层2包含以由第1表面部分3向外侧以纤维状、单丝状、板状、壁状、或鳞片状形式延伸的第2表面部分21。第2表面部分21为铝元素和碳元素的化合物。此外，含碳层2还含有多个碳粒子22。第2表面部分21从第1表面部分3向外侧以纤维状、单丝状、板状、壁状、或鳞片状形式延伸，形成于第1表面部分3与碳粒子22之间，并含有铝的碳化物。
本发明的碳包覆铝材中，第2表面部分21具有使铝箔1表面上形成的含碳层2的表面积增加的作用。此外，由于在铝箔1与第2表面部分21之间形成有含有铝的碳化物的第1表面部分3，因此该第1表面部分3具有提高与使含碳层2表面积增加的第2表面部分21之间的密接性的作用。
作为本发明的碳包覆铝材的基材而使用的铝箔1中，铝含量在99.6质量％以上，铅(Pb)含量在10质量ppm以下，镁(Mg)含量在10质量ppm以下。
本发明的碳包覆铝材中，形成于铝箔1与含碳层2之间、含有铝元素和碳元素的中间层3，具有提高铝箔1与含碳层2之间密接性的作用。中间层3包含形成于铝箔1表面的至少一部分区域内、含有铝的碳化物的第1表面部分3。形成于含有铝的碳化物的第1表面部分3与碳粒子22之间的第2表面部分21中所含的铝的碳化物，也具有提高铝箔1与含碳层2之间的密接性的作用。
这些铝的碳化物的生成量、即作为中间层的第1表面部分3和第2表面部分21的形成量和密度，受到作为基材使用的铝箔1的纯度和杂质量的影响。即，杂质量越增加，铝的碳化物的生成量倾向于越少，结果含碳层2与铝箔1表面之间的密接性提高的程度降低。此外，特别是铝中的铅元素和镁元素，由于加热时会集中在表层上，因此影响铝的碳化物的生成。
因此，作为基材使用的铝箔1中，通过将铝含量限定在99.6质量％以上、铅含量限定在10质量ppm以下、镁含量限定在10质量ppm以下，能够增加上述铝的碳化物的生成量、即作为中间层的第1表面部分3和第2表面部分21的生成量和密度，结果能够进一步提高含碳层2与铝箔1表面之间的密接性。由此，能够长时间维持含碳层2与铝箔1之间的密接性。
另外，通常通过在铝箔的表面上涂布含碳物质，产生导电性，为了进一步改善导电性，起到固接含碳层2与铝箔1的作用的铝的碳化物的生成是不可缺少的。即，增加铝的碳化物的生成量可提高密接性，并且改善导电性。
铝含量低于99.6质量％时，将铝箔1与含碳层2固接的铝的碳化物的生成量减少，含碳层2与铝箔1之间的密接性降低。
另外，本发明的碳包覆铝材的制造方法中，在450℃以上的温度下对Pb或Mg含量超过10质量ppm的铝箔1实施加热处理时，这两种元素通过热扩散而浓缩于铝箔1的表面附近。这些元素形成的浓缩层会抑制铝的碳化物的生成量，结果含碳层2与铝箔1之间的密接性降低。
本发明的碳包覆铝材的一个实施方式中，优选铝箔1中的铁(Fe)含量在5质量ppm以上、硅(Si)含量在5质量ppm以上。
Fe或Si含量低于5质量ppm的铝材，即使在常温下也容易发生再结晶。因此，无法得到板轧制或箔轧制所需的规定强度，因而实质上无法进行铝材的轧制。结果难以得到作为电极或集电体基材的铝箔等板材。
另外，本发明的碳包覆铝材的一个实施方式中，优选铝箔1中的钴(Co)、铍(Be)、铟(In)、锡(Sn)、锂(Li)、钠(Na)及铋(Bi)各元素的含量在10质量ppm以下，且优选这些元素的总含量在20质量ppm以下。
本发明的碳包覆铝材的制造方法中，在450℃以上的温度下对Co、Be、In、Sn、Li、Na及Bi各元素的含量超过10质量ppm的铝箔1实施加热处理时，各元素通过热扩散而浓缩于铝箔1的表面附近。这些元素形成的浓缩层会抑制铝的碳化物的生成量，结果含碳层2与铝箔1之间的密接性降低。此外，在450℃以上的温度下对这些元素的总含量超过20质量ppm的铝箔1实施加热处理时，各元素浓缩于铝箔表面附近，铝的碳化物的生成量减少，结果含碳层2与铝箔1之间的密接性降低。
另外，本发明的碳包覆铝材的一个实施方式中，第1表面部分3和第2表面部分21中所含的铝的碳化物的生成量，优选在0.030mg/cm2以上。并且，上述铝的碳化物的生成量更优选在0.040mg/cm2以上。
第1表面部分3和第2表面部分21中所含的铝的碳化物的生成量在0.030mg/cm2以上时，与以往的碳包覆铝材相比，能够更可靠地提高铝箔1与含碳层2之间的密接性，并且与以往的碳包覆铝材相比，也能够更长时间地稳定并维持密接性。第1表面部分3的碳化物的生成量增加时，第1表面部分3与含碳层2之间的密接性提高。并且，第1表面部分3的碳化物的生成量增加时，第2表面部分21的形成量增加，含碳层2内的第2表面部分21以外的部分与第2表面部分21之间的密接性提高，因此，存在于第1表面部分3的表面附近的含碳层2与第1表面部分3之间的密接性、以及存在于第2表面部分21附近的含碳层2内的第2表面部分21以外的部分与第2表面部分21之间的密接性同时提高。
另外，本发明中，第1表面部分3和第2表面部分21中所含的铝的碳化物的生成量(mg/cm2)，可以通过后述的[铝的碳化物的定量分析]中所示的方法进行计算。
本发明的具有上述任一特征的碳包覆铝材优选用于构成电极结构体。
上述电极结构体优选用于构成电容器的电极或集电体。由此能够提高电容器的充放电特性和寿命。电容器为双电荷层电容器等。
另外，上述电极结构体优选用于构成电池的集电体或电极。由此能够提高电池的充放电特性和寿命。电池为锂离子电池等二次电池。
本发明的碳包覆铝材的制造方法的一个实施方式中，首先，通过使含有含碳粒子的含碳物质附着于铝含量在99.6质量％以上、铅含量在10质量ppm以下、镁含量在10质量ppm以下的铝箔1的表面上来形成含碳物质附着层。然后，将铝箔1与含碳物质附着层设置于含有含烃物质的空间中，并进行加热。通过该加热，铝箔1的表面上形成含碳层2。
本发明的碳包覆铝材的制造方法中，对铝箔1和含碳物质附着层进行加热的工序，优选在450℃以上、低于640℃的温度范围内进行。另外，本发明的碳包覆铝材中，含碳层2只要形成于铝箔1的至少一侧的表面上即可，其厚度优选在0.01μm以上10mm以下的范围内。
本发明的一个实施方式中，作为形成有含碳层2的基材的铝材，不限定于铝箔1，铝材的厚度，就箔而言，优选在5μm以上、200μm以下的范围内，就板而言，优选在超过200μm、3mm以下的范围内。
上述铝材可以使用通过公知的方法制造的铝材。例如，制备具有上述规定组成的铝熔液，对将其进行铸造而得到的铸块进行适当的均一化处理。然后，对该铸块实施热轧与冷轧，由此能够得到铝箔或铝板。另外，上述冷轧工序的中途，也可以在150℃以上、400℃以下的范围内实施中间退火处理。
本发明的碳包覆铝材的制造方法的一个实施方式中，所使用的含烃物质的种类没有特别限定。作为含烃物质的种类，可以列举例如：甲烷、乙烷、丙烷、正丁烷、异丁烷及戊烷等链烷烃类烃；乙烯、丙烯、丁烯及丁二烯等烯烃类烃；乙炔等乙炔类烃等；或者这些烃的衍生物。这些烃类物中，甲烷、乙烷、丙烷等链烷烃类烃，由于在对铝材进行加热的工序中成为气态，因而优选。更优选甲烷、乙烷和丙烷中的任一种烃。最优选的烃为甲烷。
另外，本发明的制造方法中，含烃物质可以在液体、气体等任何状态下使用。含烃物质只要存在于铝材所在的空间中即可，可以采用任何方法导入设置铝材的空间中。例如，当含烃物质为气态时(甲烷、乙烷、丙烷等)，只要在进行铝材的加热处理的密闭空间中单独或与惰性气体一起填充含烃物质即可。此外，当含烃物质为液态时，也可以以使含烃物质在该密闭空间中气化的方式单独或与惰性气体一起填充含烃物质。
在对铝材进行加热的工序中，加热环境的压力没有特别的限制，可以在常压、减压或加压下进行。此外，压力的调节可以在保持于某一加热温度时、升温至某一加热温度的升温过程中、或从某一加热温度开始降温的过程中的任何时候进行。
对铝材进行加热的空间中所导入含烃物质的重量比没有特别的限制，通常相对于铝100重量份，以碳换算值计，优选在0.1重量份以上、50重量份以下的范围内，特别优选在0.5重量份以上、30重量份以下的范围内。
对铝材进行加热的工序中，加热温度只要根据作为加热对象的铝材的组成等适当设定即可，通常优选设定在450℃以上、低于640℃的范围内进行，更优选在530℃以上、620℃以下的范围内进行。但是，本发明的制造方法中，并不排除在低于450℃的温度下加热铝材，只要在至少超过300℃的温度下加热铝材即可。
加热时间因加热温度等而异，通常在1小时以上、100小时以下的范围内。
当加热温度达400℃以上时，优选将加热环境中的氧浓度设定在1.0体积％以下。若在加热温度在400℃以上、加热环境中的氧浓度超过1.0体积％时，铝材表面的热氧化被膜厚，可能使铝材的表面电阻值增大。
另外，也可以在加热处理前对铝材表面进行粗化。粗化方法没有特别的限制，可以使用洗涤、蚀刻、喷砂等公知的技术。
本发明的制造方法中，采用在使含碳物质附着于铝材的表面后、将铝材在含有含烃物质的空间中加热的工序。此时，附着于铝材表面上的含碳物质，可以使用活性碳纤维、活性碳布、活性碳毡、活性碳粉末、墨汁、炭黑或石墨等的任意一种。此外，也可以优选使用碳化硅等碳化合物。附着方法是使用粘合剂、溶剂或水等将上述含碳物质制备成浆状、液体状或固体状等，然后通过涂布、浸渍或热压接等使其附着在铝材的表面上即可。含碳物质附着于铝材表面上后，在加热处理前，可以在20℃以上、300℃以下范围内的温度下进行干燥。
另外，本发明的制造方法中，为了使含碳物质附着于铝材表面而使用粘合剂时，粘合剂可以优选使用羟基改性聚烯烃树脂、醋酸乙烯酯树脂、氯乙烯树脂、氯乙烯-醋酸乙烯脂共聚树脂、乙烯醇树脂、氯乙烯树脂、丙烯酸树脂、聚酯树脂、氨基甲酸酯树脂、环氧树脂、尿素树脂、酚树脂、丙烯腈树脂、硝酸纤维素树脂、石蜡、聚乙烯蜡等合成树脂；蜡或焦油；以及骨胶、漆、松脂、蜂蜡等天然树脂或蜡。这些粘合剂根据各自的分子量和树脂种类的不同，有在加热时挥发的粘合剂、和通过热分解作为碳前体残留在含碳层中的粘合剂。粘合剂可以用有机溶剂等稀释来调节粘性。
另外，本发明的碳包覆铝材，用于二次电池的集电体和电极、双电荷层电容器的电极和集电体、特别是锂离子二次电池的集电体和电极、锂离子电容器的电极和集电体等各种导电性构件。
(实施例)
根据以下的现有例1～2、实施例1～3、及比较例1～3，制成使用铝箔作为基材的碳包覆铝材。
(现有例1)
在厚度为50μm、表1所示组成的铝箔(JIS A-1050)的双面上涂布含碳物质，并通过在100℃的温度下干燥处理10分钟使含碳物质附着。含碳物质的组成为相对于平均粒径30nm的炭黑(三菱化学株式会社制#50)1重量份，添加丁醇1重量份。另外，以干燥后的厚度为每面1μm的方式调节此时的含碳物质的附着。然后，将附着有含碳物质的铝箔在550℃的温度下、在甲烷气体环境中保持10小时，由此制成试样。
利用扫描电子显微镜(倍率5000倍)观察得到的试样的表面。该扫描电子显微镜照片如图2所示。
(现有例2)
使用厚度为50μm、表1所示组成的铝箔(JIS A-3003)，除此以外，与现有例1同样操作来制作试样。
(实施例1-3、比较例1-3)
使用表1所示组成的铝箔，除此以外，与现有例1同样操作来制作试样。
利用扫描电子显微镜(倍率5000倍)观察得到的实施例2的试样表面。该扫描电子显微镜照片如图3所示。
表1显示现有例1～2、实施例1～3、及比较例1～3得到的碳包覆铝材的含碳层与铝箔之间的密接性、经时可靠性试验、形成的铝的碳化物Al4C3的分析结果。评价条件如下。
[密接性]
利用胶带法评价密接性。制备宽10mm、长100mm的矩形试样，将具有宽15mm、长120mm的胶粘面的胶带(住友3M股份有限公司制，商品名“Acotch Tape”)按压在含碳层的表面上，然后将粘贴带剥下，根据下式评价密接性。
密接性(％)＝{剥下后的含碳层重量(mg)/剥下前的含碳层重量(mg)}×100
[经时可靠性试验]
首先，将各试样在温度保持85℃、湿度保持85％的恒温恒湿槽中放置12周。然后，立即进行盐酸剥离试验，按照下述3个阶段评价含碳层与铝箔之间的剥离状态。
○：剥离时间在3分钟
△：剥离时间在1分钟以上、小于3分钟
×：剥离时间小于1分钟
上述盐酸剥离试验如下进行。
<盐酸剥离试验>
将宽10mm、长100mm的矩形试样在保持于80℃的1M盐酸溶液中浸渍，测定直到表面附着的含碳层完全剥离时的时间。
[铝的碳化物的定量分析]
将双面上形成有含碳层的碳包覆铝材的各试样(表面积为10cm×10cm)，全部溶解于20％的氢氧化钠溶液中，收集由此产生的气体，使用具有火焰离子化检测器的高感度气相色谱分析仪进行定量分析。将定量后的甲烷气体量换算为铝的碳化物(Al4C3)的重量，计算出单面上单位面积的重量(mg/cm2)，由此进行比较。
[表1]
Figure A200880000775D00191
从表1的结果可知，实施例1～3的碳包覆铝材中，使作为基材使用的铝箔中的铝含量在99.6质量％以上、铅含量在10质量ppm以下、镁含量在10质量ppm以下，由此，与比较例1～3、现有例1～2的碳包覆铝材相比，能够增加铝的碳化物的生成量，结果能够进一步提高含碳层与铝箔之间的密接性，由此，具有经时可靠性、即能够长时间维持含碳层与铝箔之间的密接性。
并且还可以看出，为了进一步提高含碳层与铝箔之间的密接性、长时间维持含碳层与铝箔之间的密接性，铝箔的第1与第2表面部分中形成的铝的碳化物的生成量，需要为0.030mg/cm2以上的值。
另外，将图2与图3进行比较时可知，与图2所示的现有例1的碳包覆铝材的表面相比，图3所示的实施例2的碳包覆铝材的表面上，以纤维状、单丝状、板状、壁状、或鳞片状的形式从铝箔表面向外侧延伸的部分的数量多、且密集。与图1对应起来可以理解，作为基材使用的铝箔1中的铝含量在99.6质量％以上、铅含量在10质量ppm以下、镁含量在10质量ppm以下的实施例2的碳包覆铝材，能够增加铝的碳化物的生成量、即作为中间层的第1表面部分3和第2表面部分21的形成量和密度，并且，以纤维状、单丝状、板状、壁状、或鳞片状形式从铝箔表面向外侧延伸的部分数量多、且密集，结果，能够进一步提高含碳层2与铝箔1表面之间的密接性。
在此公开的实施方式和实施例从任何角度来说都应视为例示性而非限制性的。本发明的范围如权利要求书所示而不受上述实施方式和实施例的限制，并包含权利要求等效物的含义和范围内的任何修改与变形。
工业上的利用可能性
本发明的碳包覆铝材，通过用于各种电容器的电极和集电体、各种电池的集电体和电极等，能够提高电容器或电池的充放电特性与寿命。

Claims (9)

1.一种碳包覆铝材，具备：
铝材(1)、
形成于所述铝材(1)表面上的含碳层(2)、和
形成于所述铝材(1)与所述含碳层(2)之间的含有铝元素和碳元素的中间层(3)，
其中，所述中间层(3)包含形成于所述铝材(1)表面的至少一部分区域、含有铝的碳化物的第1表面部分(3)，
所述含碳层(2)包含以由所述第1表面部分(3)向外侧延伸的方式形成的第2表面部分(21)，
所述含碳层(2)还含有含碳粒子(22)，所述第2表面部分(21)形成于所述第1表面部分(3)与所述含碳粒子(22)之间，且含有铝的碳化物，
所述铝材(1)中，铝含量在99.6质量％以上，铅含量在10质量ppm以下，镁含量在10质量ppm以下。
2.如权利要求1所述的碳包覆铝材，其中，所述铝材(1)中，铁含量在5质量ppm以上，硅含量在5质量ppm以上。
3.如权利要求1所述的碳包覆铝材，其中，所述铝材(1)中，钴、铍、铟、锡、锂、钠及铋各元素的含量均在10质量ppm以下，且这些元素的总含量在20质量ppm以下。
4.如权利要求1所述的碳包覆铝材，其中，所述第1和第2表面部分(3、21)所含的铝的碳化物的生成量在0.030mg/cm2以上。
5.如权利要求1所述的碳包覆铝材，所述碳包覆铝材用于构成电极结构体。
6.如权利要求5所述的碳包覆铝材，其中，所述电极结构体为电容器的电极。
7.如权利要求5所述的碳包覆铝材，其中，所述电极结构体为电池的集电体。
8.一种制造碳包覆铝材的方法，其具备：
通过使含有含碳粒子的含碳物质附着于铝含量在99.6质量％以上、铅含量在10质量ppm以下、镁含量在10质量ppm以下的铝材(1)表面上而形成含碳物质附着层的工序、和
将所述铝材(1)和所述含碳物质附着层设置于含有含烃物质的空间内而进行加热的工序。
9.如权利要求8所述的碳包覆铝材的制造方法，其中，对所述铝材(1)和所述含碳物质附着层进行加热的工序在450℃以上、低于640℃的温度范围内进行。
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