CN102356176A - 导电物包覆铝材及其制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供即使在高湿条件下使用时保证表面导电性的导电物也不会因水分从铝材上剥离、可以适合作为集电体、电极的材料使用的导电物包覆铝材及其制造方法。导电物包覆铝材具有:铝箔(1);在铝箔(1)的表面上形成的有机物层(2);和在铝箔(1)与有机物层(2)之间且在铝箔(1)表面的至少一部分区域形成的、含有铝的碳化物的中间层(3),其中有机物层(2)含有碳前体作为导电物。在铝箔(1)的表面形成树脂层,将形成了树脂层的铝箔(1)置于含有含烃物质的空间内进行加热,由此形成含有碳前体的有机物层(2)。
Description
技术领域
本发明一般而言涉及将铝材的表面用导电物包覆的导电物包覆铝材及其制造方法,特别涉及各种电容器的集电体和电极、各种电池的集电体和电极等中使用的导电物包覆铝材及其制造方法。
背景技术
一直以来,将铝材直接作为集电体、电极的材料使用时,铝材表面形成的氧化被膜钝化,结果存在表面的导电性下降而绝缘化的问题。为了解决该问题,采用通过在铝材表面涂布碳作为导电物来改善表面的导电性的方法。
例如,有如日本特开2000-164466号公报(以下称为专利文献1)所公开的通过真空蒸镀法在铝材表面形成碳膜的方法。具体而言,专利文献1中,作为电容器或电池所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的中间膜、并在其上包覆活性物质层作为导电物的方法,其中活性物质层由混合了活性炭、炭黑以及作为粘结剂的甲基纤维素的糊状混合材料构成。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:日本特开2000-164466号公报
发明内容
发明所要解决的问题
但是,就通过上述方法得到的复合材料而言,由于是作为导电物的碳粒子本身负载于作为基材的铝材的表面的构成,因此在长期暴露于高温、高湿度气氛中的情况下,气氛中所含的水分侵入碳粒子之间并在碳粒子与铝材的界面引发水合反应。而且,在将该复合材料用于电容器或电池时,多数情况下电容器或电池中所含的腐蚀成分会加速上述水合反应的进行。
例如,就专利文献1中公开的通过真空蒸镀法负载碳粒子的集电体和电极而言,在通过上述水合反应形成的氢氧化物的影响下,作为导电物的碳粒子的一部分从铝材表面脱离,因此导电性下降。
另外,专利文献1中,虽然使用粘结剂固定作为导电物的碳粒子,但经过长期使用不仅粘结剂本身的特性变差,而且还发生上述的水合反应,因此其结果是导电性下降。
因此,本发明的目的在于,提供即使在高湿条件下使用时保证表面导电性的导电物也不会因水分从铝材上剥离、可以优选作为集电体、电极的材料使用的导电物包覆铝材及其制造方法。
用于解决问题的方法
本发明人反复进行了深入研究,结果得到以下见解。本发明人想到,只要以含有显示导电性的物质而并不使用碳粒子的方式构成含导电物层来用于在铝材的表面形成含导电物层,则能够抑制上述水合反应。即,本发明人想到,只要在铝材的表面形成有机物层作为含导电物层、并且以使该有机物层中含有碳前体作为显示导电性的物质的方式构成含导电物层即可实现。
具体而言,不像以往那样使用碳粒子,而是首先在铝材的表面形成树脂层。然后,通过在含有含烃物质的空间内加热该表面形成了树脂层的铝材,形成于铝材表面的树脂层在该加热工序后作为有机物层而残留。该有机物层具有非常致密的结构。由于该致密的结构,在长期暴露于高温、高湿度气氛中的情况下,能够抑制气氛中所含的水分的侵入。而且,该有机物层由于含有碳前体,因此,由于该碳前体的存在,即使铝材表面不负载碳粒子也能够确保导电性。结果得到如下见解:与现有的碳包覆铝材相比,能够在抑制与高湿度气氛中的水分的水合反应的同时,确保导电性。本发明是基于上述发明人的见解而完成的。
本发明的导电物包覆铝材,具有:铝材;在该铝材的表面上形成的有机物层;和在铝材与有机物层之间且在铝材表面的至少一部分区域形成的、含有铝的碳化物的中间层,其中有机物层含有碳前体作为导电物。
就本发明的导电物包覆铝材来说,首先,在铝材与有机物层之间形成的、含有铝的碳化物的中间层发挥提高铝材表面与在铝材表面上形成的有机物层的密合性的作用。而且,由于有机物层具有非常致密的结构,因此能够抑制与高湿度气氛中的水分的水合反应。进而,由于有机物层中存在碳前体,因此即使铝材表面不负载碳粒子也能够确保导电性。
本发明的导电物包覆铝材,优选有机物层中所含的碳前体至少含有碳元素和氢元素,并且含有类似石墨的成分或者类似无定形碳的成分。换言之,本发明的导电物包覆铝材,优选有机物层中所含的碳前体至少含有碳元素和氢元素,并且在利用拉曼光谱法检测出的拉曼光谱中拉曼位移1350cm-1附近或1580cm-1附近具有拉曼散射强度的峰。
通过使有机物层中含有这样的碳前体,能够形成显示导电性的有机物层。
另外,本发明的导电物包覆铝材,优选有机物层由在450℃以上且低于660℃的温度范围内且在1小时以上且100小时以下的范围内加热而不挥发的物质形成。
有机物层为由如上所述的物质形成,由此能够形成缺陷和裂纹少的结构。
此外,本发明的具有上述任意一个特征的导电物包覆铝材,优选用于构成电极结构体。
上述的电极结构体优选用于构成电容器的集电体和电极。由此,能够提高电容器的容量特性、内电阻特性、充放电特性,并且能够延长其寿命。作为电容器,可以例示双电层电容器、铝电解电容器、功能性固态电容器等。
另外,上述电极结构体优选用于构成电池的集电体和电极。由此,能够提高电池的容量特性、内电阻特性、充放电特性,并且能够延长其寿命。作为电池,可以例示锂离子电池等二次电池。
本发明的导电物包覆铝材的制造方法,包括以下工序。
(A)树脂层形成工序,在铝材的表面形成树脂层。
(B)有机物层形成工序,通过将形成了树脂层的铝材置于含有含烃物质的空间内进行加热,形成含有碳前体的有机物层。
本发明的制造方法,不需要如专利文献1中记载的那样为了确保密合性而设置碳中间膜,而且在涂布后也不一定必须实施干燥和压接这一系列的工序。在铝材表面形成树脂层后,将铝材置于含有含烃物质的空间内进行加热,通过这种简单的工序,不仅能够将铝材的表面用含有碳前体的有机物层包覆,而且能够在铝材与有机物层之间形成含有铝的碳化物的中间层。由此,能够提高铝材与有机物层的密合性。
另外,本发明的制造方法,通过在铝材表面形成树脂层后将铝材和树脂层置于含有含烃物质的空间内进行加热,能在铝材表面形成有机物层。有机物层形成工序中,虽然树脂层在含有含烃物质的气氛中被加热,但不会完全地氧化、消失,而是成为含有碳前体的有机物层。由此,铝材表面存在显示导电性的有机物层。
形成于铝材表面的有机物层,由于具有非常致密的结构,因此能够抑制与高湿度气氛中的水分的水合反应。进而,由于有机物层中存在碳前体,因此即使铝材表面不负载碳粒子也能够确保导电性。
本发明的导电物包覆铝材的制造方法,优选树脂层形成工序包括混合树脂和溶剂的工序。
通过具有该混合工序,能够在铝材表面均匀地形成树脂层,能够使经过之后的工序形成的有机物层在铝材表面均匀地形成。由此,能在铝材表面均匀地形成具有致密结构的有机物层,因此对铝材表面的任意部位而言,都能够抑制与高湿度气氛中的水分的水合反应。
此外,本发明的导电物包覆铝材的制造方法,优选有机物层形成工序在450℃以上且低于660℃的温度范围内进行。
发明效果
如上所述,根据本发明,由于铝材的表面上具有有机物层,因此即使在长期暴露于高温、高湿度气氛中的情况下,也能够抑制气氛中所含的水分的侵入。而且,该有机物层由于含有碳前体,因此,由于该碳前体的存在,即使铝材表面不负载碳粒子也能够确保导电性。其结果是,与现有的导电物包覆铝材相比,在抑制与高湿度气氛中的水分的水合反应的同时,能够确保导电性,而且,与现有技术相比可以在高温、高湿的严酷气氛中长期使用本发明的导电物包覆铝材。
附图说明
图1是模式地表示作为本发明的一个实施方式的导电物包覆铝材的详细截面结构的截面图。
图2表示通过扫描电子显微镜(SEM)观察本发明实施例4的试样的截面的照片。
图3表示为了观察本发明实施例4的试样的中间层而使用溴-甲醇混合溶液溶解铝部分、并通过SEM直接观察残留的中间层表面的照片。
图4是表示本发明实施例4的试样的有机物层的利用拉曼光谱法检测出的拉曼光谱的图。
具体实施方式
以下基于附图说明本发明的实施方式。
如图1所示,根据作为本发明的一个实施方式的导电物包覆铝材的截面结构,在作为铝材的一例的铝箔1的表面上形成有机物层2。在铝箔1与有机物层2之间,形成含有铝元素和碳元素的中间层3。中间层3在铝箔1表面的至少一部分区域形成,且含有铝的碳化物,例如Al4C3。有机物层2含有碳前体。有机物层2既有与铝箔1直接密合的部分,也有隔着中间层3与铝箔1密合的部分。有机物层2通过与铝箔1直接密合而具有充分的密合性,而由于存在中间层3,有机物层2更牢固地与铝箔1密合。
在如图1所示的一个实施方式中,有机物层2的至少一部分附着在中间层3的一部分区域上。形成于铝箔1表面的有机物层2的一部分可以附着在中间层3的一部分区域上的表面上,而有机物层2的其他部分可以不附着在中间层3的表面上而直接附着在未形成中间层3的铝箔1的表面上。而且,如图1所示,多个中间层3在铝箔1表面上彼此隔开间隔形成为岛状,但也可以彼此邻接地形成为岛状。
图1所示的本发明的导电物包覆铝材中,首先,在铝箔1与有机物层2之间形成的、含有铝的碳化物的中间层3,发挥提高铝箔1表面与铝箔1表面形成的有机物层2的密合性的作用。该作用的结果是,即使在高湿条件下也能够抑制水分侵入到铝箔1与有机物层2之间。
并且,铝箔1表面形成的有机物层2中所含的碳前体,优选至少含有碳元素和氢元素,并且优选含有类似于石墨的成分或者类似于无定形碳的成分。而且能推测出,通过后述的加热工序,形成于铝箔1表面的树脂层变为碳前体。
就具有上述构成的本发明的导电物包覆铝材而言,在下述规定的盐酸剥离试验中,到有机物层2从铝箔1上完全剥离为止的时间越长的越优选。
<盐酸剥离试验>
将宽10mm、长100mm的长条状导电物包覆铝材浸渍在80℃、1M(M是指体积摩尔浓度[mol/升])的盐酸溶液中,测定到有机物层从铝材上完全剥离为止的时间。
该时间越长,成为导电体的有机物层越有可能长期稳定地密合在铝材上。
作为本发明的一个实施方式,作为形成有机物层2的基材的铝材(上述实施方式中作为一例的铝箔1)没有特殊限定,可以使用纯铝或铝合金。这样的铝材优选铝纯度根据“JIS H2111”中记载的方法测定的值为98质量%以上的铝材。本发明中使用的铝材,还包括其组成为在必要范围内添加了铅(Pb)、硅(Si)、铁(Fe)、铜(Cu)、锰(Mn)、镁(Mg)、铬(Cr)、锌(Zn)、钛(Ti)、钒(V)、镓(Ga)、镍(Ni)和硼(B)中至少1种合金元素的铝合金,或者限定了上述不可避免的杂质元素的含量的铝。铝材的厚度没有特殊限定,若为箔则优选为5μm以上且200μm以下的范围内,若为板则优选为超过200μm且在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,制备具有上述预定组成的铝或铝合金的熔融液,对将其铸造得到的铸锭适当地进行均质化处理。然后,通过对该铸锭实施热轧和冷轧,能够得到铝材。并且,也可以在上述冷轧工序的中途,在150℃以上且400℃以下的范围内实施中间退火处理。
本发明的具有上述任意一个特征的导电物包覆铝材,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集电体、电极。由此,能够提高电容器的容量特性、内电阻特性、充放电特性,并且能够延长其寿命。作为电容器,可以例示双电层电容器、铝电解电容器、功能性固态电容器等。
另外,上述电极结构体优选用于构成电池的集电体、电极。由此,能够提高电池的容量特性、内电阻特性、充放电特性,并且能够延长其寿命。作为电池,可以例示锂离子电池等二次电池。
本发明的导电物包覆铝材的制造方法的一个实施方式中,首先,在铝箔1表面形成树脂层(树脂层形成工序)。接着,通过将形成了树脂层的铝箔1置于含有含烃物质的空间内进行加热,形成含有碳前体的有机物层(有机物层形成工序)。通过该有机物层形成工序,能够如图1所示在铝箔1的表面上形成有机物层2。
本发明的制造方法,不需要如专利文献1中记载的那样为了确保密合性而设置碳中间膜,而且在涂布后也不一定必须实施干燥和压接这一系列的工序。在铝箔1表面形成树脂层后,将铝箔1置于含有含烃物质的空间内进行加热,通过这种简单的工序,不仅能够将铝箔1的表面用有机物层2包覆,而且能够在铝箔1与有机物层2之间形成含有铝的碳化物的中间层3。由此,能够提高图1所示的铝箔1与含有碳前体的有机物层2的密合性。
另外,本发明的制造方法中,通过在树脂层形成工序中在铝箔1表面形成树脂层,然后在有机物层形成工序中将铝箔1和树脂层置于含有含烃物质的空间内进行加热,能够如图1所示在铝箔1的表面形成有机物层2。有机物层形成工序中,虽然树脂层在含有含烃物质的气氛中被加热,但不会完全地氧化、消失,而是成为含有碳前体的有机物层2。由此,能够赋予有机物层2导电性。
此外,有机物层2由于具有非常致密的结构,因此,由于铝箔1的表面存在有机物层2,能够抑制与高湿度气氛中的水分的水合反应。由此,与现有技术相比可以在高温、高湿的严酷气氛中长期使用导电物包覆铝材。
本发明的导电物包覆铝材的制造方法中,优选树脂层形成工序包括混合树脂和溶剂的工序(混合工序)。
通过具有该混合工序,能够在铝箔1的表面均匀地形成树脂层,能够使经过之后的工序形成的有机物层2在铝箔1表面均匀地形成。由此,能在铝箔1的表面均匀地形成具有致密结构的有机物层2,因此对铝箔1表面的任意部位而言,都能够抑制与高湿度气氛中的水分的水合反应。
而且,只要能均匀地形成树脂层,则混合方法和混合时间都没有特殊限定。所添加的溶剂的量,优选相对于树脂添加量为50质量%以下。
树脂层形成工序中使用的树脂没有特殊限定,可以列举例如聚乙烯醇类、聚乙烯醇缩丁醛类、环氧类、芳香族等具有环状结构的树脂(例如酚类)、丙烯酸类等树脂,特别优选酚类树脂。另外,在特性方面,树脂优选使用在烃气氛下、在450℃以上且低于660℃的温度范围内且在1小时以上且100小时以下的范围内加热而不挥发的树脂。其原因在于,如果有机物层形成工序中有机物层挥发,则有机物层2上产生缺陷或裂纹,从而中间层3容易在缺失部分形成,其结果是不能得到抑制水合反应的作用效果。
适合在树脂层形成工序中使用的溶剂没有特殊限定,但优选为树脂的良溶剂(容易溶解树脂的溶剂)。例如,使用油溶性树脂作为树脂使用时,可以列举甲基异丁基酮、甲苯、甲乙酮等。
上述树脂层形成工序中,作为使树脂层在铝箔1表面形成的方法,可以使用树脂和适当的溶剂,制成浆状、液体状并使其通过涂布、浸渍等附着到铝箔1的表面上;或者制成固体状,然后通过散布、挤压、热压等使其以粉末的形态附着到铝箔1的表面上。也可以在使上述树脂层附着在铝箔1表面上之后、加热处理之前,在20℃以上且300℃以下范围内的温度下使其干燥。
另外,本发明的导电物包覆铝材中,有机物层2在铝箔1的至少一个表面形成即可,优选其厚度在0.01μm以上且10mm以下的范围内。并且,有机物层可以在铝材的整个表面形成,也可以根据最终希望得到的用途而在铝材的一部分表面设置未形成有机物层的部分(例如为了与端子连接而希望在铝材的端部设置未形成有机物层的部分的情况等)。
本发明的导电物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殊限定。作为含烃物质的种类,可以列举例如:甲烷、乙烷、丙烷、正丁烷、异丁烷和戊烷等链烷属烃,乙烯、丙烯、丁烯和丁二烯等烯属烃,乙炔等炔属烃等,或者这些烃的衍生物。这些烃中,甲烷、乙烷、丙烷等链烷属烃由于在加热铝材的工序中变为气体状,因此优选。更优选的是甲烷、乙烷和丙烷中的任意一种烃。最优选的烃为甲烷。
另外,本发明的制造方法中,含烃物质可以以液体、气体等中任意一种状态使用。含烃物质只要在铝材存在的空间内存在即可,可以通过任意方法导入放置铝材的空间内。例如,在含烃物质为气体状的情况(甲烷、乙烷、丙烷等)下,只要将含烃物质单独或与惰性气体一起填充到进行铝材的加热处理的密闭空间中即可。另外,在含烃物质为液体的情况下,可以在该密闭空间中以使其气化的方式单独填充含烃物质或将含烃物质与惰性气体一起填充。
在加热铝材的工序中,加热气氛的压力没有特殊限定,常压、减压或加压下均可。另外,压力的调整可以在保持为一定加热温度期间、达到某一定的加热温度为止的升温过程中、或者从某一定的加热温度开始降温的过程中的任意时刻进行。
向加热铝材的空间内导入的含烃物质的质量比率没有特殊限定,通常优选相对于铝100质量份以碳换算值计在0.1质量份以上且50质量份以下的范围内,特别优选在0.5质量份以上且30质量份以下的范围内。
在加热铝材的工序中,加热温度只要根据作为加热对象物的铝材的组成等适当设定即可,通常优选在450℃以上且低于660℃的范围内进行,更优选在530℃以上且620℃以下的范围内进行。但是,本发明的制造方法中,并没有排除在低于450℃的温度下加热铝材的情况,只要在至少超过300℃的温度下加热铝材即可。
加热时间也依赖于加热温度等,但通常在1小时以上且100小时以下的范围内。
在加热温度为400℃以上的情况下,优选使加热气氛中的氧浓度为1.0体积%以下。若加热温度为400℃以上时加热气氛中的氧浓度超过1.0体积%,则铝材表面的热氧化被膜可能过度长大,从而铝材的表面电阻值有可能增大。
另外,也可以在加热处理之前使铝材的表面粗糙化。粗糙化方法没有特殊限定,可以使用洗浄、蚀刻、喷砂等公知的技术。
实施例
根据以下的实施例1~5以及比较例1~2,制作使用铝箔1作为基材的导电物包覆铝材。
(实施例1~5)
相对于表1的“树脂层形成工序中使用的树脂”所示的各种树脂1质量份,添加表1的“溶剂”所示的各种溶剂4质量份并进行混合而使其溶解,得到固体成分为20质量%的涂覆液。需要说明的是,实施例2~5的“溶剂”、即甲苯和甲乙酮的混合溶剂的混合比为1∶1。
通过将这些涂覆液涂布到厚50μm且纯度为99.3质量%的铝箔的两个表面而形成树脂层,并在温度150℃下干燥30秒(树脂层形成工序)。需要说明的是,干燥后的树脂层的厚度以单表面侧计为1~3μm。然后,通过将两个表面形成了树脂层的铝箔在甲烷气体气氛中于温度550℃下保持10个小时,形成有机物层(有机物层形成工序)。这样,制成本发明的导电物包覆铝材。
观察所得到的实施例1~5的本发明导电物包覆铝材的截面,结果能够确认铝箔1的表面形成了有机物层2。
需要说明的是,截面的观察使用扫描电子显微镜(SEM)进行。
图2示出了利用扫描电子显微镜(SEM)观察作为一例的实施例4的导电物包覆铝材试样的截面的照片。照片的放大倍率为10000倍。
如图2所示,可知导电物包覆铝材的有机物层(颜色相对较浓的部分)为具有非常致密的结构的状态。
另外,图3示出了为了观察实施例4的导电物包覆铝材的中间层3而使用溴-甲醇混合溶液溶解铝部分并利用SEM直接观察残留的中间层3的表面的照片。即,图3是从中间层3朝向有机物层2,对除去图1中的铝箔1后露出的中间层3的内表面进行观察的照片。图3中,照片的放大倍率按照箭头的顺序依次为3000倍、10000倍、15000倍。
如图3所示,可知导电物包覆铝材的多个中间层为在铝箔表面的至少一部分区域呈岛状分散地形成的状态。
另外,对于实施例4的导电物包覆铝材,通过利用拉曼光谱法(测定装置名:RENISHAW公司制造的显微拉曼装置Ramascope1000)检测出的拉曼光谱确认了有机物层中所含的成分,结果在拉曼位移1350cm-1附近检测出与无定形碳相应的拉曼散射强度的峰,并且在拉曼位移1580cm-1附近检测出与石墨相应的拉曼散射强度的峰。将该拉曼光谱示于图4。
如图4所示,由于检测出被认为是无定形碳成分和石墨成分的拉曼散射强度的峰,因此能推测出本发明的导电物包覆铝材的有机物层中存在碳前体。
(比较例1)
通过使平均粒径为20nm的炭黑粒子1质量份分散于表1的“溶剂”所示的丁醇中,得到作为固体成分为20质量%的涂覆液的、固体成分为20质量%的含有炭黑粒子的涂覆液。将该涂覆液涂布在厚50μm且纯度为99.3质量%的铝箔的两个表面,并在温度150℃下干燥30秒(与树脂层形成工序对应的工序)。需要说明的是,干燥后的含炭黑粒子层的厚度以单表面计为1μm。然后,通过将两个表面形成了含炭黑粒子层的铝箔在甲烷气体气氛中于温度550℃下保持10个小时,形成含碳层(与有机物层形成工序对应的工序)。这样,制成比较例1的导电物包覆铝材。本比较例的制造方法,相当于进行形成用溶剂分散炭黑粒子的含炭黑粒子层的工序来代替本发明制造方法中的树脂层形成工序的制造方法。
(比较例2)
将平均粒径为20nm的炭黑粒子2质量份与表1的“树脂层形成工序中使用的树脂”所示的聚氯乙烯类树脂(此时作为炭黑粒子的粘合剂发挥作用)1质量份混合,并使其分散于表1的“溶剂”所示的甲苯和甲乙酮的混合溶剂(混合比1∶1)中,由此得到作为与树脂层形成工序对应的工序中使用的涂覆液的、固体成分为20质量%的含有炭黑粒子的涂覆液。将该涂覆液涂布于厚50μm且纯度为99.3质量%的铝箔的两个表面,并在温度150℃下干燥30秒(与树脂层形成工序对应的工序)。需要说明的是,干燥后的含炭黑粒子层的厚度以单表面计为1μm。然后,通过将两个表面形成了含炭黑粒子层的铝箔在甲烷气体气氛中于温度550℃下保持10个小时,形成含碳层(与有机物层形成工序对应的工序)。这样,制成比较例2的导电物包覆铝材。本比较例的制造方法,相当于进行形成用溶剂分散炭黑粒子和粘合剂的含炭黑粒子层的工序来代替本发明制造方法中的树脂层形成工序的制造方法。
[评价]
将由实施例1~5、比较例1~2得到的导电物包覆铝材的有机物层2(比较例1~2中为含碳层)的导电性试验、导电物包覆铝材的经时可靠性试验(盐酸剥离试验、水合反应试验)的结果示于表1。需要说明的是,评价条件如以下所示。
[导电性试验]
如下评价所制作的实施例1~5、比较例1~2的导电物包覆铝材的导电性。首先,准备从所制作的实施例1~5、比较例1~2的导电物包覆铝材上切割出的宽20mm、长100mm的矩形试样,将其作为试验试样。使用砂纸磨掉该试样的一部分表层的导电物层。使用测试仪(三和电气计器株式会社制DIGITAL MULTIMETER PM5)的导电性检查模式,将各端子按压在这样制作的试验试样的铝部和导电物层的各表面而确认导电性。将该评价结果示于表1的“导电性”。
[经时可靠性试验:盐酸剥离试验]
首先,准备从所制作的实施例1~5、比较例1~2的导电物包覆铝材上切割出的宽10mm、长100mm的长条状试样,将其作为试验试样。然后,将该试验试样浸渍在80℃、1M(M是指体积摩尔浓度[mol/升])的盐酸溶液中,测定到有机物层2(比较例1~2中为含碳层)完全剥离为止的时间。将该测定的时间示于表1的“盐酸剥离时间”。
[经时可靠性试验:水合反应试验]
首先,准备从所制作的实施例1~5、比较例1~2的导电物包覆铝材上切割出的尺寸为宽65mm、长70mm的试样,将其作为试验试样。然后,将该试验试样在加热到80℃的纯水中浸渍60分钟,回收由水合反应产生的气体,并测定其体积,将该测定的体积评价为水合反应量。将该量示于表1的“水合反应量”。
[表1]
由表1的结果可知,实施例1~5的导电物包覆铝材,与比较例1~2的导电物包覆铝材相比,水合反应得到抑制,且显示出有机物层对于铝材的密合性优良的特性。
这是实施例1~5的导电物包覆铝材发挥以下作用效果的确凿的证据。即,实施例1~5的导电物包覆铝材,不含炭黑粒子作为导电物,铝箔1的表面形成了有机物层2。由于该有机物层2具有非常致密的结构,因此在长期暴露于高温、高湿度气氛中的情况下,能够抑制气氛中所含的水分的侵入。而且,该有机物层2由于含有碳前体,因此,由于该碳前体的存在,即使铝箔1的表面不负载碳粒子也能够确保导电性。结果可知:与现有的导电物包覆铝材相比,在抑制与高湿度气氛中的水分的水合反应的同时,能够确保导电性,推测与现有技术相比可以在高温、高湿的严酷气氛中长期使用本发明的导电物包覆铝材。
应当认为本说明书公开的实施方式和实施例的所有方面均为例示而没有限制作用。本发明的范围并非以上的实施方式和实施例,而是如请求保护的范围所示,且包括与该请求保护的范围同等含义和范围内的所有修改和变形。
产业上的可利用性
通过使用本发明的导电物包覆铝材构成双电层电容器、铝电解电容器、功能性固态电容器等电容器的电极或集电体、锂离子电池等二次电池的集电体或电极等电极结构体,能够提高电容器或电池的容量特性、内电阻特性、充放电特性,并且能够延长其寿命。
标号说明
1:铝箔、2:有机物层、3:中间层。
Claims (9)
1.一种导电物包覆铝材,其具有:
铝材(1);
在所述铝材(1)的表面上形成的有机物层(2);和
在所述铝材(1)与所述有机物层(2)之间且在所述铝材(1)表面的至少一部分区域形成的、含有铝的碳化物的中间层(3),
其中,所述有机物层(2)含有碳前体。
2.如权利要求1所述的导电物包覆铝材,其中,所述碳前体至少含有碳元素和氢元素,并且在利用拉曼光谱法检测出的拉曼光谱中拉曼位移1350cm-1附近或1580cm-1附近具有拉曼散射强度的峰。
3.如权利要求1所述的导电物包覆铝材,其中,所述有机物层(2)由在450℃以上且低于660℃的温度范围内且在1小时以上且100小时以下的范围内加热而不挥发的物质形成。
4.如权利要求1所述的导电物包覆铝材,其中,所述导电物包覆铝材用于构成电极结构体。
5.如权利要求4所述的导电物包覆铝材,其中,所述电极结构体为电容器的集电体和电极。
6.如权利要求4所述的导电物包覆铝材,其中,所述电极结构体为电池的集电体和电极。
7.一种导电物包覆铝材的制造方法,其包括:
树脂层形成工序,在铝材(1)的表面形成树脂层;和
有机物层形成工序,通过将形成了所述树脂层的铝材(1)置于含有含烃物质的空间内进行加热,形成含有碳前体的有机物层(2)。
8.如权利要求7所述的导电物包覆铝材的制造方法,其中,所述树脂层形成工序包括混合树脂和溶剂的工序。
9.如权利要求7所述的导电物包覆铝材的制造方法,其中,所述有机物层形成工序在450℃以上且低于660℃的温度范围内进行。
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