CN103299462B - 集电体用三维网状铝多孔体、使用了该铝多孔体的电极、以及使用了该电极的电池、电容器和锂离子电容器 - Google Patents

集电体用三维网状铝多孔体、使用了该铝多孔体的电极、以及使用了该电极的电池、电容器和锂离子电容器 Download PDF

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Abstract

本发明的目的是提供一种集电体用片状三维网状铝多孔体以及使用这种铝多孔体的电极和电容器，其中所述铝多孔体适合用于非水电解质电池的电极和电容器的电极。在这种集电体用三维网状铝多孔体中，为了有效地将活性材料填充到片状三维网状铝多孔体中，使铝多孔体在厚度方向上的压缩强度为0.2MPa以上。另外，形成所述铝多孔体的骨架的表面粗糙度（Ra）为0.5μm以上且10μm以下，所述铝多孔体的平均空孔直径为50μm以上且800μm以下。

Description

集电体用三维网状铝多孔体、使用了该铝多孔体的电极、以及使用了该电极的电池、电容器和锂离子电容器
技术领域
本发明涉及集电体用三维网状铝多孔体，其用于使用了非水电解液的非水电解质电池（锂电池等）、电容器、锂离子电容器等。
背景技术
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：在具有连通的孔的多孔树脂成形体（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成形体，并将镍还原。可以通过向树脂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，据认为，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，从而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。
据说，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，难以形成直至多孔体的内部仍为均匀的层。此外，该方法存在这样的问题：铝层的形成速度慢；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：膜中可能出现破裂或者铝可能脱落。
专利文献2描述了一种获得铝多孔体的方法，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）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℃以上且750℃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，形成了这样的层，该层形成为上述金属和铝的共晶合金，从而不能形成高纯度的铝层。
作为其它方法，据认为，对具有三维网状结构的树脂发泡成形体进行铝镀覆。电镀铝的方法本身是已知的，然而，由于铝对氧的化学亲和力大，且其电位较氢的电位低，因此难以在含有水溶液体系的镀浴中进行电镀。由于此原因，传统上，已研究了在含有非水溶液体系的镀浴中的铝镀覆。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公开了一种铝电镀法，其中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，并且在将镀浴中的水含量维持在2质量%以下的同时，使铝沉积于负极上。
然而，在铝电镀中，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的方法。
本发明人对关于用铝对具有三维网状结构的聚氨酯树脂成形体的表面进行电镀的方法进行了深入的研究，发现通过在熔融盐浴中用铝对至少表面被导电化处理的树脂成形体进行镀覆，从而可对聚氨酯树脂成形体的表面进行电镀。这些发现导致完成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骨架芯部的铝结构体。对于诸如各种类型的过滤器和催化剂载体之类的一些应用而言，可以直接将所述铝结构体用作树脂-金属复合物，然而，由于使用环境等的限制，当将所述铝结构体用作不含树脂的金属结构体时，需要除去树脂而形成铝多孔体。
树脂的除去可以通过任何方法实现，包括：使用有机溶剂、熔融盐或超临界水进行分解（溶解）；加热分解等。
此处，高温下的加热分解法或其它方法简便，但这些方法涉及到铝的氧化。一旦铝被氧化，其就不容易被还原，这种情况与镍的情况不同，当铝被用作（例如）电池等的电极材料时，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，本发明人完成了这样的制备铝多孔体方法：其中，在将铝结构体（该铝结构体是通过在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铝的熔点以下的温度，以将树脂成形体通过热分解而除去，由此获得铝多孔体。
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所示工序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、使用了非水电解液的电容器、锂离子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No.3413662
专利文献2：日本未审查专利公开No.8-170126
专利文献3：日本专利No.3202072
专利文献4：日本未审查专利公开No.56-86459
发明内容
（技术问题）
本发明涉及一种三维网状铝多孔体，其可被用作非水电解质电池、使用非水电解液的电容器（下文中简称为“电容器”）以及使用非水电解液的锂离子电容器（下文中简称为锂离子电容器）等的电极的集电体。
（解决问题的手段）
本发明的构成如下：
（1）一种集电体用三维网状铝多孔体，包括厚度方向上的压缩强度大于或等于0.2MPa的片状三维网状铝多孔体。
（2）根据（1）所述的集电体用三维网状铝多孔体，其中形成所述铝多孔体的骨架的表面粗糙度（Ra）为大于或等于0.5μm且小于或等于10μm。
（3）根据（1）或（2）所述的集电体用三维网状铝多孔体，其中所述铝多孔体的平均空孔直径为大于或等于50μm且小于或等于800μm。
（4）根据（3）所述的集电体用三维网状铝多孔体，其中所述平均空孔直径为大于或等于200μm且小于或等于500μm。
（5）一种电极，包括用活性材料填充根据（1）至（4）中任一项所述的集电体用三维网状铝多孔体。
（6）一种非水电解质电池，包括使用了根据（5）所述的电极。
（7）一种使用了非水电解液的电容器，包括使用了根据（5）所述的电极。
（8）一种使用了非水电解液的锂离子电容器，包括使用了根据（5）所述的电极。
（本发明的有益效果）
使用本发明的集电体用铝多孔体而制造的电极增加了每单位体积的活性材料的利用率并可实现更高的容量，可减小层叠数以使铝多孔体被加工成电极时的加工成本降低。
附图说明
图1为示出由铝多孔体制造电极材料的工序的图；
图2为示出压缩铝多孔体的端部以形成压缩部的步骤的图；
图3为示出压缩铝多孔体的中心部分以形成压缩部的步骤的图；
图4（a）和4（b）为示出片状引线（tablead）接合至位于铝多孔体端部的压缩部的状态的图；
图5为示出制造铝多孔体的步骤的流程图；
图6（a）、6（b）、6（c）和6（d）为示出制造铝多孔体的步骤的示意性截面图；
图7为聚氨酯树脂成形体的结构的表面放大照片；
图8为示出用导电性涂料对树脂成形体的表面进行连续导电处理的步骤的例子的图；
图9为示出使用熔融盐镀覆进行连续铝镀的步骤的例子的图；
图10为示出其中将铝多孔体用于锂电池的结构的例子的示意图；
图11为示出其中将铝多孔体用于电容器的结构的例子的示意图；
图12为示出其中将铝多孔体用于锂离子电容器的结构的例子的示意图；
图13为示出其中将铝多孔体用于熔融盐电池的结构的例子的示意图。
具体实施方式
首先，对本发明的铝多孔体的制造方法进行说明。下文中，以铝镀覆法用作在聚氨酯树脂成形体的表面上形成铝膜的方法的例子作为代表性例子，根据需要参照附图对制造方法进行说明。在下文所参照的附图中，附有相同数字的部分为相同的部分或者与之相当的部分。本发明并不局限于此，而是由权利要求书来限定，本发明旨在包括具有等同于权利要求含义的含义且被包含在等同于权利要求范围的范围内的所有变型。
（制造铝结构体的步骤）
图5为示出制造铝结构体的步骤的流程图。对应于该流程图，图6（a）至6（d）示出了使用树脂成形体作为芯材来形成铝镀膜的示意图。下面将参考这两个附图对制造步骤的总体流程进行说明。首先，进行用作基材的树脂成形体的制备101。图6(a)为具有连通的孔的树脂成形体表面的放大示意图，该树脂成形体为作为基材的树脂成形体的例子。在树脂成形体1的骨架中形成孔。接下来，对树脂成形体的表面进行导电处理102。通过这个步骤，如图6（b）所示，在树脂成形体1的表面上形成了由导电体制成的薄的导电层2。
随后，在熔融盐中进行镀铝103，以在树脂成形体的导电层的表面上形成铝镀层3（图6（c））。由此得到这样的铝结构体，其中在作为基材的树脂成形体的表面上形成铝镀层3。进行用作基材的树脂成形体的去除104。
可通过分解等除去树脂成形体1，从而得到仅含有剩下的金属层的铝结构体（多孔体）（图6（d））。下面，将依次对每个步骤进行说明。
（树脂成形体的制备）
制备具有三维网状结构和连通的孔的树脂成形体。树脂成形体的材料可以为任意树脂。作为所述材料，可以列举由聚氨酯、蜜胺树脂、聚丙烯或聚乙烯制成的树脂发泡成形体。尽管列举了树脂发泡成形体，然而，可以选择具有任意形状的树脂成形体，只要该树脂成形体具有连续形成的孔（连通的孔）即可。例如，可以使用与将纤维状树脂彼此缠绕成无纺布的形状类似的树脂成形体来取代树脂发泡成形体。树脂发泡成形体的孔隙率优选为80%至98%、孔径为50μm至500μm。聚氨酯泡沫和蜜胺泡沫树脂均具有高孔隙率、高的孔的连通性和优异的热分解性，因此可以优选用作树脂发泡成形体。从孔的均匀性和易获得性等方面考虑，优选聚氨酯泡沫，并且聚氨酯泡沫由于能够得到孔径小的成形体而优选。
树脂成形体常常含有在发泡体制造过程中的发泡剂和未反应单体等残留物，因此为了后续工序，优选对多孔树脂成形体进行洗涤处理。作为树脂成形体的例子，图7示出了经过作为预处理的洗涤处理的聚氨酯泡沫。在所述树脂成形体中，构建了作为骨架的三维网，从而在整体上构建了彼此连通的孔。在与聚氨酯泡沫的骨架的延伸方向垂直的截面中，聚氨酯泡沫的骨架基本上为三角形。这里，孔隙率由以下等式定义：
孔隙率=(1-(多孔材料的质量[g]/(多孔材料的体积[cm3]×材料密度)))×100[%]
另外，通过以下方式确定孔径：通过显微镜照片等放大树脂成形体的表面，计算每英寸（25.4mm）的孔数作为空孔数目，然后由以下等式计算平均孔径：平均孔径=25.4mm/空孔数目。
（树脂成形体表面的导电处理）
为了进行电镀，预先对树脂泡沫的表面进行导电处理。对于导电处理的方法没有特别的限制，只要其是能够在树脂成形体的表面上设置具有导电性的层的处理即可，可以选择任意方法，包括镍等导电性金属的无电镀、铝等的气相沉积和溅射、以及用含有碳等导电性颗粒的导电性涂料进行涂布。
作为导电处理的例子，下面将描述通过铝的溅射而使树脂泡沫的表面具有导电性的方法、以及通过使用碳作为导电颗粒而使树脂泡沫的表面具有导电性的方法。
--铝的溅射--
对使用铝的溅射处理没有特别的限制，只要铝被用作靶即可，可根据常规方法来进行溅射。例如，铝的溅射膜可这样形成：用基板支架支撑树脂成形体，然后，将惰性气体引入溅射装置的同时在支架与靶（铝）之间施加直流电压，以使得电离的惰性气体撞击铝靶并使得溅射的铝颗粒沉积于树脂成形体的表面上。溅射处理优选在低于树脂成形体未发生熔融的温度下进行，具体而言，溅射处理可在约100℃至200℃的温度下、优选在约120℃至180℃的温度下进行。
--碳涂布--
制备碳涂料作为导电性涂料。用作导电性涂料的悬浮液优选含有碳颗粒、粘结剂、分散剂和分散介质。均匀涂布导电性颗粒需要维持悬浮液的均匀悬浮。因此，悬浮液优选维持在20℃至40℃的温度。其原因在于悬浮液温度低于20℃导致无法均匀悬浮，因此仅有粘结剂聚集而在构成树脂成形体的网状结构的骨架表面上形成层。在这种情况下，所涂布的碳颗粒层易于剥离，并且几乎不能形成与基材牢固附着的金属镀层。另一方面，当悬浮液的温度高于40℃时，由于分散剂的蒸发量大，因此随着涂布处理时间的延长，悬浮液浓缩并且被涂布的碳的量易于发生变化。碳颗粒的粒径为0.01μm至5μm，优选为0.01μm至0.5μm。大粒径可造成树脂成形体的孔洞堵塞或不利于平滑镀覆，而过小的粒径使得难以确保充分的导电性。
将碳颗粒涂布到树脂成形体可通过如下方式进行：将作为对象的树脂成形体浸渍于悬浮液中，并对树脂成形体进行挤榨和干燥。图8为实际制造工序的实例，其示出了用于对作为骨架的带状树脂成形体（带状树脂）进行导电处理的处理装置的结构示意图。如本图所示，该装置包括：用于供给带状树脂11的供料鼓轮（supplyrobbin）12、含有导电性涂料悬浮液14的槽15、布置在槽15顶部的一对挤榨辊17、设置于运行的带状树脂11的相对侧的多个热风喷嘴16、以及用于卷绕处理过的带状树脂11的卷取鼓轮18。此外，可以恰当地设置用于导引带状树脂11的导辊13。在具有这种构造的装置中，具有三维网状结构的带状树脂11从供料鼓轮12展开，经导辊13导引，并且浸渍于槽15中的悬浮液内。在槽15中的悬浮液14内浸渍后，带状树脂11改为向上的方向，并从布置在悬浮液14的液面上方的挤榨辊17之间运行穿过。在这种情况中，挤榨辊17之间的距离小于带状树脂11的厚度，因此带状树脂11被挤压。由此，浸含在带状树脂11中的过多悬浮液被挤出至槽15中。
随后，带状树脂11再次变化其行进方向。用从热风喷嘴16（由多个喷嘴构成）喷射出的热风除去悬浮液的分散介质等，然后充分干燥的带状树脂11被卷绕在卷取鼓轮18上。从热风喷嘴16喷射出的热风温度优选为40℃至80℃。当使用这种装置时，导电处理可以自动且连续地进行，并且形成了具有无堵塞的网状结构且形成有均匀导电层的骨架，从而后续的金属镀覆步骤可以顺利地进行。
（铝层的形成：熔融盐镀覆）
接下来，通过在熔融盐中镀覆以在树脂成形体的表面上形成铝镀层。通过在熔融盐浴中镀铝，尤其可以在具有三维网状结构的树脂成形体之类的复杂骨架结构的表面上均匀地形成厚的铝层。在熔融盐中，在具有经过导电性处理的表面的树脂成形体的阴极与纯度为99.0%的铝板的阳极之间施加直流电。作为熔融盐，可使用有机熔融盐或无机熔融盐，所述有机熔融盐为有机卤化物与卤化铝的共晶盐，所述无机熔融盐为碱金属卤化物与卤化铝的共晶盐。优选使用在较低温度下熔融的有机熔融盐浴，这是因为它使得在不分解树脂成形体的情况下镀覆基材。作为有机卤化物，可以使用咪唑鎓盐或吡啶鎓盐等，具体而言，优选1-乙基-3-甲基氯化咪唑鎓（EMIC）和丁基氯化吡啶鎓（BPC）。由于熔融盐被水或氧污染而造成熔融盐的劣化，因此镀覆优选在惰性气体（例如氮气或氩气）的气氛下且在密闭环境中进行。
熔融盐浴优选为含氮的熔融盐浴，尤其是优选使用咪唑鎓盐浴。当在高温下熔融的盐被用作熔融盐的情况下，熔融盐中树脂的溶解或分解比镀覆层的形成快，因此在树脂成形体的表面上不能形成镀覆层。使用咪唑鎓盐，即使在较低温度下也不会对树脂有任何影响。作为咪唑鎓盐，优选使用含有在1,3-位具有烷基的咪唑鎓阳离子的盐，特别是，最优选使用氯化铝+1-乙基-3-甲基氯化咪唑鎓（AlCl3+EMIC）类的熔融盐，因为它们具有高稳定性和耐分解性。咪唑鎓盐浴可镀覆聚氨酯泡沫树脂和蜜胺泡沫树脂，熔融盐浴的温度范围为10℃至65℃，优选为25℃至60℃。随着温度的降低，可进行镀覆的电流密度范围缩小，并且镀覆树脂成形体的全部表面变得困难。在高于65℃的高温下，容易产生基材树脂的形状受损的麻烦。
关于金属表面上的熔融盐铝镀，据报道，为了提高镀覆表面的光滑性而向AlCl3-EMIC中添加添加剂，例如二甲苯、苯、甲苯或1,10-菲咯啉。本发明人已经发现：特别是在对具有三维网状结构的树脂成形体进行镀铝时，添加1,10-菲咯啉对于铝多孔体的形成有特别的效果。即，该添加提供了：镀膜的光滑性得以提高且形成多孔体的铝骨架不易断裂的第1特征；以及铝多孔体可被均匀地镀覆从而使多孔体的表面和内部之间的镀覆厚度差异小的第2特征。
在压制所完成的铝多孔体等的情况下，上述的骨架难断裂性和内外镀覆厚度均匀这两个特征可以获得整个骨架不易断裂并且被均匀压缩的多孔体。当将铝多孔体用作电池等的电极材料时，将电极活性材料填充到电极中，然后对电极进行压缩以使其密度增加。然而，由于在填充活性材料或者压缩步骤中骨架容易断裂，因此，对于这种用途，所述两个特征是非常有效的。
根据以上说明，优选向熔融盐中添加有机溶剂，尤其是，优选使用1,10-菲咯啉。添加到镀浴中的有机溶剂的量的范围优选为0.2g/L至7g/L。当量为0.2g/L以下时，所得的镀层的平滑性差且易碎，并且难以实现减小表面层与内部之间的厚度差异的效果。当量为7g/L以上时，镀覆效率降低，并且难以实现所定的镀覆厚度。
图9为示出用于对上述带状树脂连续进行铝镀覆的装置的示意图。该图示出了表面已经经受了导电处理的带状树脂22以图中由左至右的方向移动时的构造。第一镀槽21a由圆柱电极24、布置在容器内壁上的铝阳极25、以及镀浴23构成。带状树脂22沿圆柱电极24通过镀浴23，因而，均匀的电流可以容易地流经整个树脂成形体，从而实现均匀镀覆。镀槽21b为用于继续进行均匀且厚的镀覆的槽，其由多个镀槽组成，从而可多次进行镀覆。通过电极辊26使表面已经经受了导电处理的带状树脂22移动并通过镀浴28，从而进行镀覆，其中位于镀槽外部的电极辊26起到进料辊和供电阴极的作用。所述多个镀槽包括铝制的阳极27，该阳极27经镀浴28而与树脂成形体的两个面相对，从而使得在树脂成形体的两面上均进行更均匀的镀覆。向镀铝多孔体吹氮气以充分地除去镀液，然后用水清洗镀铝多孔体，从而得到铝多孔体。
另一方面，只要树脂不熔融等，则也可以将无机盐浴用作熔融盐。无机盐浴为双组分体系（代表性的有AlCl3-XCl(X：碱金属)）或多组分体系的盐。这种无机盐浴的熔融温度通常高于咪唑鎓盐浴等有机盐浴；然而，无机盐浴较少受到水或氧等环境因素的制约，从而整体上可以将该盐浴以低成本投入实际使用。当树脂为蜜胺发泡树脂时，使用温度为60°C至150°C的无机盐浴，这是因为可以在比聚氨酯发泡树脂的温度高的温度下使用该树脂。
通过上述步骤得到了具有树脂成形体作为其骨架芯部的铝结构体。对于各种过滤器和催化剂载体等一些应用，所述铝结构体可以直接用作树脂-金属复合物；但是当因受到使用环境的约束而要在不使用树脂的情况下使用铝结构体作为金属多孔体时，可以除去所述树脂。在本发明中，为了避免造成铝的氧化，通过在下述熔融盐中的分解来除去树脂。
（树脂的去除：熔融盐处理）
熔融盐中的分解通过以下方式进行。将表面上已经形成有铝镀层的树脂成形体浸入熔融盐中，在向铝层施加负电位（比铝的标准电极电位低的电位）的同时，通过加热除去树脂成形体。在将树脂发泡成形体浸入熔融盐中的状态下向铝层施加负电位时，可以在铝不被氧化的情况下使得树脂成形体分解。可以根据树脂成形体的类型来适当地选择加热温度。当树脂成形体为聚氨酯时，由于聚氨酯的分解发生于约380℃，因此熔融盐浴的温度需大于或等于380℃，但是该处理需要在小于或等于铝的熔点（660℃）的温度下进行，以避免铝发生熔融。优选的温度范围为500℃以上且600℃以下。所施加的负电位的量相对于铝的还原电位位于负侧，并且相对于熔融盐中阳离子的还原电位位于正侧。通过这种方式，可获得具有连通的孔、表面上具有薄的氧化物层并且氧含量低的铝多孔体。
树脂分解时所用的熔融盐可以是碱金属或碱土金属的卤化物盐，从而铝电极电势较低。更具体而言，熔融盐优选含有选自由氯化锂（LiCl）、氯化钾（KCl）和氯化钠（NaCl）组成的组中的一种或多种盐。通过这种方式，可以获得具有连通的孔、表面具有薄的氧化物层且氧含量低的三维网状铝多孔体。
这样得到的三维网状铝多孔体（下文中称为“铝多孔体”）可用于多种应用中，下面对它的合适用途进行说明。
·电池（锂电池(LIB)、电容器、锂离子电容器和熔融盐电池）用集电体
由于铝多孔体具有三维多孔结构（高的比表面积），铝多孔体的结构能够保持电池材料，因此其可形成大容量的厚电极，且可减小电极面积从而降低成本。另外，铝多孔体可减少所使用的额外的粘结剂或导电助剂的量，并可增加电池的容量。
铝多孔体可与电池材料紧密接触以增加电池输出，并可防止电极材料脱落从而延长电池、电容器和锂离子电池的寿命，因此铝多孔体可用于LIB、电容器、锂离子电容器、熔融盐电池等的电极集电体的应用中。
·催化剂载体（工业脱臭催化剂、传感器催化剂）
由于铝多孔体具有三维多孔结构（高的比表面积），因此可增加担载催化剂的面积或与气体间的接触面积，从而增强了催化剂载体的效果，由此铝多孔体可用于担载催化剂（例如工业脱臭催化剂和传感器催化剂）载体的应用中。
·加热装置（煤油的汽化/雾化）
由于铝多孔体具有三维多孔结构（高的比表面积），因此在使用铝多孔体作为加热器的情况下，铝多孔体可有效地加热煤油并使其汽化，因此，铝多孔体可用于煤油的汽化器或雾化器等加热装置的应用中。
·各种过滤器（油雾分离器，油脂过滤器）
由于铝多孔体具有三维多孔结构（高的比表面积），因此其可增加与油雾或油脂的接触面积，并可有效地收集油或油脂，因此铝多孔体可用于油雾分离器和油脂过滤器等各种过滤器的应用中。
·辐射污染水过滤用过滤器
由于铝具有阻断辐射的性质，因此可将其用作防止辐射泄露的材料。目前，从核电站所产生的污染水中去除放射性已成为问题，但是由于用作防止辐射泄露的铝箔不能使水透过，因此铝箔并不能除去辐射污染水中的放射性。与之不同的是，由于铝多孔体具有三维多孔结构（高的比表面积），其可使水透过，因此可用作辐射污染水的清洁过滤器。另外，通过形成Poreflon（注册商标，聚四氟乙烯（PTFE）多孔体）和铝多孔体的双层结构的膜，可增强杂质的过滤分离。
·消音器（发动机和空气装置的消音、风噪的减音、受电弓的吸音）
由于铝多孔体具有三维多孔结构（高的比表面积），因此其具有大的吸音效果，铝多孔体包括铝作为材料且重量轻，因此铝多孔体可用于发动机和空气装置的消音应用、以及风噪的减音应用（例如，受电弓的吸音材料）。
·电磁波的屏蔽（屏蔽室、各种屏蔽板）
由于铝多孔体具有连通孔结构（高的气体渗透性），因此其气体渗透性高于板状电磁波屏蔽材料的气体渗透性，由于铝多孔体的孔径可自由选择，因此其可响应于各种波段，因此铝多孔体可用于屏蔽室和各种电磁波屏蔽板等电磁波的屏蔽应用中。
·散热、热交换（热交换器、散热器）
由于铝多孔体具有三维多孔结构（高的比表面积），且由于其为铝材料，因而具有高导热性，因此铝多孔体的散热效果大，故可将铝多孔体用于热交换器和散热器等散热/热交换应用中。
·燃料电池
目前，尽管主要将碳纸用于高分子电解质燃料电池中的气体扩散-集电体或隔板，但是碳纸存在着材料成本高且制造成本也高（因其需要形成复杂的流路）的问题。相比之下，由于铝多孔体具有三维多孔结构、低电阻且其表面上具有钝化膜的特点，因此可将其用作燃料电池中高电势的酸性气氛中的气体扩散层-集电体和隔板，而无需形成复杂的流路。因此，铝多孔体可实现成本降低，因此可将其用于高分子电解质燃料电池中的气体扩散层-集电体和隔板等燃料电池应用中。
·水培用支持体
在水培中，采用通过远红外线加热支持体以加速生长的系统。目前，主要使用石棉作为水培用支持体，但是石棉的导热性低，因此热交换效率低。相比之下，由于铝多孔体具有三维多孔结构（高的比表面积），因此可将其用作水培用支持体，另外，由于铝多孔体因其具有铝材料而具有高导热性并且可有效地使支持体升温，因此铝多孔体可用作水培用支持体。另外，当铝多孔体用于支持体时，可将感应加热系统应用于给支持体升温的系统，因此铝多孔体可用作水培用支持体，与通过远红外线升温相比，这种支持体能够更有效地升温。
·建筑材料
通常，具有封闭空孔的铝多孔体有时被用于旨在轻量化的建筑材料。由于所述铝多孔体具有三维多孔结构（高孔隙率），因此与具有封闭空孔的铝多孔体相比，所述铝多孔体的质量能够更轻。另外，由于所述铝多孔体具有连通的孔，因此可将树脂等其它材料填充到所述铝多孔体的空间中，通过与具有绝热性质、隔音性质或湿度控制性质等功能的材料结合，可将铝多孔体加工成这样的复合材料，该复合材料所具有的功能是具有封闭空孔的常规铝多孔体所不能实现的。
·电磁感应加热
据信，如果在炊具应用中追求风味，优选砂锅。另一方面，IH加热可进行灵敏的热控制。人们需要一种通过利用上述两个特征而能够进行IH加热的砂锅。通常，人们提出了使磁性材料位于砂锅底部的方法、或者使用特殊粘土的方法，但是这两种方法均不具有足够的热传导性，并且不能充分利用IH加热的特征。相比之下，当使用铝多孔体作为芯材来形成砂锅，并将粘土混入芯材并同时捏合，然后将所得的混合物在惰性气体气氛中烧结时，由于用作芯材的铝多孔体是放热的，因此所得的砂锅能够被均匀加热。镍多孔体和铝多孔体均是有效的，但是考虑到轻量化，铝多孔体更为优选。
已经对铝多孔体的多种应用进行了说明。下文中，在上述应用中，尤其对作为用于锂电池、电容器、锂离子电容器和熔融盐电池中的集电体的应用进行更详细的说明。
首先，对由所得的铝多孔体制造电极的工序进行说明。
图1为示出由铝多孔体连续制造电极的工序的例子的图。该工序包括：将多孔体片材由解绕辊41解开的多孔体片材解开步骤A；使用压缩辊42的厚度调节步骤B；使用压缩/焊接辊43和引线供给辊49的引线焊接步骤C；使用填充辊44、浆料供应喷嘴50和浆料51的浆料填充步骤D；使用干燥机45的干燥步骤E；使用压缩辊46的压缩步骤F；使用切割辊47的切割步骤G；使用卷绕辊48的卷绕步骤H。以下将对这些步骤进行具体说明。
（厚度调节步骤）
从其中卷绕有铝多孔体片材的原料辊中，将铝多孔体片材解开，并且在厚度调节步骤中，通过辊的压缩对铝多孔体片材进行调节以使其具有最佳厚度和平坦的表面。根据电极的用途，合适地确定铝多孔体的最终厚度，该厚度调节步骤是在用以获得最终厚度的压缩步骤之前的预压缩步骤，该厚度调节步骤将铝多孔体压缩为这样的程度：该多孔体具有在下一步骤中的处理易于进行的厚度。可将平压机或辊压机用作压缩机。由于平压机能抑制集电体被拉伸，因此优选，但它不适用于大量生产，因此，优选使用能够实现连续处理的辊压机。
（引线焊接步骤）
引线焊接步骤包括对铝多孔体的端部进行压缩、并通过焊接将片状引线接合到压缩端部的步骤。
下面对上述步骤进行说明。
-铝多孔体端部的压缩-
当将铝多孔体用作二次电池等的电极集电体时，需要将用于引出到外部的片状引线焊接至铝多孔体。在使用了铝多孔体的电极中，由于在铝多孔体中不存在坚固的金属部分，因此不能将引线片直接焊接到铝多孔体上。因此，通过对铝多孔体的端部进行压缩以使该端部成为箔片状，由此使其具有机械强度，并且将片状引线焊接到该部分。
下面对加工铝多孔体的端部的方法的例子进行说明。
图2是示出压缩步骤的示意图。
旋转辊可用作压缩夹具。
当压缩部的厚度为0.05mm以上且0.2mm以下（例如，大约0.1mm）时，可以获得预定的机械强度。
图3中，以旋转辊35作为压缩夹具对铝多孔体34（其宽度相当于2片多孔体）的中央部分进行压缩，从而形成压缩部（引线部）33。压缩之后，沿压缩部的中心线切割压缩部33，得到两片分别在集电体的端部具有压缩部的电极集电体。
此外，通过使用多个旋转辊，在铝多孔体的中央部分形成多个带状压缩部，然后沿着这些带状压缩部的各中心线进行切割，由此可以获得多个集电体。
-片状引线向压缩端部的接合-
将片状引线与上述获得的集电体端部的压缩部接合。优选的是，将金属箔用作片状引线以降低电极的电阻，并且将该金属箔与电极的至少一侧边缘的表面相接合。此外，为了降低电阻，优选使用焊接作为接合方法。
所得的集电体的示意图如图4（a）和4（b）所示。将片状引线37焊接到铝多孔体34的压缩部33。图4（b）为沿直线A-A截取得到的图4（a）的截面图。
用于焊接金属箔的压缩部的宽度L优选为10mm以下，这是因为金属箔太宽会造成电池内无用空间的增加，并且使电池的容量密度降低。当电极过窄时，则难以焊接且集电效果劣化，因此宽度优选为2mm以上。
作为焊接方法，可使用电阻焊接法或超声焊接法，但是由于超声焊接法的接合面积较大，因此优选此方法。
-金属箔-
考虑到电阻和抗电解液性，金属箔的材料优选为铝。此外，由于金属箔中的杂质会造成该杂质在电池、电容器或锂离子电容器中的溶出或反应，因此优选使用纯度为99.99%以上的铝箔。焊接部的厚度优选小于电极本身的厚度。
铝箔的厚度优选为20μm至500μm。
尽管上面对端部压制步骤和片状引线接合步骤作为独立的步骤进行了说明，但是压制步骤和接合步骤可以同时进行。在这种情况下，使用这样的辊作为压缩辊：该辊中，将要与铝多孔体片材的片状引线接合端部接触的部分可以进行电阻焊接，并且可将铝多孔体片材和金属箔同时供给至该辊，由此同时进行端部的压缩和金属箔向压缩部的金属箔焊接。
（填充活性材料的步骤）
将活性材料填充到集电体中以得到电极。根据电极的用途来适当地选择活性材料的类型。
活性材料的填充方法的例子包括浸渍填充法和涂布法。涂布法的例子包括辊涂法、涂布机涂布法、静电涂布法、粉末涂布法、喷涂法、喷涂机涂布法、刮棒涂布机涂布法、辊涂机涂布法、浸涂机涂布法、刮刀涂布法、线棒涂布法、刮刀涂布机涂布法、刮板涂布法和丝网印刷法。
在填充活性材料时，如有必要，可以添加导电助剂或粘结剂，向其中混入有机溶剂以制备浆料，然后通过采用上述填充法将该制备的浆料填充到铝多孔体中。
图1示出了通过辊涂法将浆料填充到多孔体中的方法。如图所示，将浆料供给至多孔体片材上，并使该片材通过一对旋转辊之间，这对旋转辊彼此相对设置以在两者之间具有预定的间隙。当片材通过旋转辊之间时，浆料被压制并填充到铝多孔体中。
当通过使用（例如）图1所示的填充辊将浆料压制到铝多孔体中时，由填充辊将压缩应力施加至铝多孔体。在这种情况下，如果铝多孔体在压缩应力的作用下变形，则铝多孔体的厚度减小，并且接受活性材料的体积减小从而使作为集电体的特性劣化。
因此，即使当铝多孔体被辊压缩时，也要防止铝多孔体发生变形。其方法的例子包括以下方法（1）至（3）。
（1）使铝多孔体所具有的压缩强度大于或等于预定值。
使铝多孔体的压缩强度为0.2MPa以上，并将填充浆料时施加于浆料的压入压力调节为0.2MPa以下。
根据本发明人进行的测试，发现可使铝多孔体的压缩强度为0.2MPa以上，并且通过将施加于浆料的压入压力调节为大约0.2MPa，能够很好地将浆料填入铝多孔体中。另外，当施加于浆料的压入压力超过0.2MPa时，由于铝多孔体发生变形，因此不是优选的。
铝多孔体的压缩强度可通过铝骨架的厚度或通过合金组成来控制。
通过空孔孔径、聚氨酯泡沫的壁厚或每单位面积的铝重量来确定铝骨架的厚度。
另外，从作为集电体的性能的观点考虑，铝优选具有较高的纯度，但是铝可以与加入的其它元素形成合金以增加集电体的强度。
作为与铝合金化的元素，可使用选自Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Cu和Ti等过渡金属元素所构成的组中的至少一种元素。关于铝多孔体，与由纯铝构成的多孔体相比，具有这些添加元素的铝多孔体在刚性和弹性等机械特性方面更为优异。因此，具有这些元素的铝多孔体不仅可增加压缩强度，而且还具有活性材料的优异保持性，并可抑制电池的放电容量和充电-放电效率的降低。
（2）使铝骨架的表面平滑
当铝骨架的表面粗糙度（Ra）大时，由于浆料的流动性会受到表面的干扰，因此铝骨架的表面优选平滑，具体而言，优选将表面粗糙度（Ra）调节至10μm以下。
当表面粗糙度小时，由于活性材料的保持性等劣化，因此Ra值优选为0.5μm以上。
通常，可通过镀浴的铝盐浓度、有机添加剂、电流密度、镀浴的温度、镀浴的搅拌速率等来控制镀覆膜的表面粗糙度（Ra）。
（3）控制空孔直径
铝多孔体的平均空孔直径优选为50μm以上且800μm以下。当平均空孔直径小于50μm时，几乎不能用浆料填充铝多孔体。当平均空孔直径太大时，作为集电体的铝骨架与填入孔内的活性材料之间的距离较大，从而使集电特性劣化，因此平均空孔直径优选为800μm以下。平均空孔直径更优选为200μm以上且500μm以下。
铝多孔体的平均空孔直径是这样测定的：在显微镜照片等中放大多孔体的表面，计算每1英寸（25.4mm）的空孔数，并由以下等式计算平均值：平均孔径=25.4mm/空孔数目。
（干燥步骤）
将填充有活性材料的多孔体输送至干燥机中，并加热以蒸发/除去有机溶剂，由此获得在多孔体中固定有活性材料的电极材料。
（压缩步骤）
将经过干燥的电极材料在压缩步骤中压缩为最终厚度。将平压机或辊压机用作压制机。平压机在抑制集电体被拉伸方面是优选的，但它不适用于大量生产，因此，优选使用能够进行连续处理的辊压机。
图1示出了通过辊压进行压缩的情况。
（切割步骤）
为了提高电极材料的可大量生产性，优选将铝多孔体片材的宽度设置为多个最终产品的宽度，并使用多个刀片沿着该片材的行进方向切割该片材，由此形成多个长的片状电极材料。该切割步骤是将长尺寸电极材料分割为多个长尺寸电极材料的步骤。
（卷绕步骤）
该步骤是将在上述切割步骤中得到的长片状电极材料卷绕到卷绕辊上的步骤。
下面将对在上述步骤中制得的电极材料的用途进行说明。
其中使用了铝多孔体作为集电体的电极材料的主要应用的例子包括：锂电池和熔融盐电池等非水电解质电池用电极；电容器用电极；以及锂离子电容器用电极。
下面将对这些用途进行说明。
（锂电池）
下文将对使用了铝多孔体的电池用电极材料和电池进行说明。例如，当将铝多孔体用于锂电池（包括离子二次电池等）的正极时，钴酸锂（LiCoO2）、锰酸锂（LiMn2O4）、镍酸锂（LiNiO2）等可以被用作活性材料。该活性材料与导电助剂和粘结剂组合使用。
在常规的锂电池用正极材料中，使用了通过将活性材料施加至铝箔的表面而形成的电极。尽管锂电池的容量高于镍氢电池或电容器的容量，但是在汽车应用中仍需要进一步提高容量。因此，为了提高单位面积的电池容量，使活性材料的涂布厚度变大。此外，为了有效地利用该活性材料，需要使活性材料与铝箔（集电体）电接触；因而，活性材料与将使用的导电助剂混合。
相比之下，本发明的铝多孔体的孔隙率高且每单位面积的表面积大。因而，集电体与活性材料间的接触面积增加，从而可以有效地利用活性材料，并可以提高电池容量，还可以减少导电助剂的混合量。在锂电池中，对于其正极，使用上述正极材料，而对于其负极，使用箔、冲压金属、或者铜或镍的多孔体作为集电体，以及石墨、钛酸锂（Li4Ti5O12）、Sn或Si的合金、金属锂等负极活性材料。该负极活性材料同样与导电助剂和粘结剂结合使用。
对于这种锂电池，即使其电极面积小，其容量也可以增加，因而与使用铝箔的常规锂电池相比，该电池具有更高的能量密度。上面主要描述了本发明在二次电池中的效果，但是本发明在一次电池中的效果与在二次电池中的效果相同，当铝多孔体被活性材料填充时，接触面积增加，从而可提高一次电池的容量。
（锂电池的构造）
用于锂电池的电解质包括非水电解液和固体电解质。
图10为使用固体电解质的固态锂电池的纵剖面图。固态锂电池60包括正极61、负极62和设置在这两个电极之间的固体电解质层（SE层）63。正极61包括正极层（正极体）64和正极集电体65，负极62包括负极层66和负极集电体67。
作为电解质，除了固体电解质之外，还可使用稍后说明的非水电解液。在这种情况下，隔板（多孔高分子膜、无纺布或纸）设置在两个电极之间，并且两个电极和隔板用非水电解液浸渍。
（填充于铝多孔体中的活性材料）
当将铝多孔体用于锂电池的正极时，可以将能够除去/插入锂的材料用作活性材料，并且填充有该材料的铝多孔体可以提供适用于锂二次电池的电极。作为正极活性材料的材料，使用了（例如）钴酸锂（LiCoO2）、镍酸锂（LiNiO2）、锂镍钴氧化物（LiCo0.3Ni0.7O2）、锰酸锂（LiMn2O4）、钛酸锂（Li4Ti5O12）、锰酸锂化合物（LiMyMn2-yO4，M=Cr、Co或Ni）或锂酸。活性材料与导电助剂和粘结剂结合使用。正极活性材料的材料的例子包括过渡金属氧化物，例如常规的磷酸锂铁以及橄榄石化合物（其为磷酸锂铁的化合物(LiFePO4、LiFe0.5Mn0.5PO4)）。此外，这些材料中所含的过渡金属元素都可以被其它过渡金属元素部分地取代。
此外，其他正极活性材料的例子包括：其中骨架为诸如TiS2、V2S3、FeS、FeS2或LiMSx（其中M为诸如Mo、Ti、Cu、Ni或Fe等过渡金属元素、或者Sb、Sn或Pb）等硫化物型硫族化合物的锂金属；或者TiO2、Cr3O8、V2O5或MnO2等金属氧化物。这里，也可以将上述钛酸锂（Li4Ti5O12）用作负极活性材料。
（用于锂电池中的电解液）
非水电解液用于极性非质子有机溶剂中，非水电解液的具体例子包括碳酸亚乙酯、碳酸二乙酯、碳酸二甲酯、碳酸亚丙酯、γ-丁内酯和环丁砜。作为支持盐，可以使用四氟硼酸锂、六氟硼酸锂、酰亚胺盐等。用作电解质的支持盐优选具有较高的浓度，但是由于存在溶解限度，因此通常使用浓度为约1mol/L的支持盐。
（填入铝多孔体中的固体电解质）
除了活性材料以外，还可以将固体电解质填充到铝多孔体中。通过将活性材料和固体电解质填充到铝多孔体中，可以使得该铝多孔体适用于固态锂电池的电极。但是，从确保放电容量的观点考虑，优选的是，将该活性材料相对于填充到铝多孔体中的材料的比率调节为50质量%以上，并且更优选为70质量%以上。
优选将锂离子传导性高的硫化物型固体电解质用于所述固体电解质，该硫化物型固体电解质的例子包括含有锂、磷和硫的硫化物型固体电解质。该硫化物型固体电解质还可以含有O、Al、B、Si或Ge等元素。
这种硫化物型固体电解质可以由已知方法获得。形成硫化物型固体电解质的方法的例子包括：准备硫化锂（Li2S）和五硫化二磷（P2S5）作为起始原料，将Li2S和P2S5以大约50：50至大约80：20的摩尔比混合，将所得混合物熔融并骤冷的方法（熔融快速骤冷法）；以及对骤冷后的产品进行机械研磨的方法（机械研磨法）。
由上述方法获得的硫化物型固体电解质是非晶形的。可以使用该非晶态的硫化物型固体电解质，不过也可对该电解质进行加热处理，以形成结晶性硫化物型固体电解质。通过该结晶化，可以期待提高锂离子传导性。
（将活性材料填入铝多孔体）
对于活性材料（活性材料和固体电解质）的填充，可以采用浸渍填充法和涂布法等已知方法。涂布法的例子包括辊涂法、涂布机涂布法、静电涂布法、粉末涂布法、喷涂法、喷涂机涂布法、刮棒涂布机涂布法、辊涂机涂布法、浸涂机涂布法、刮刀涂布法、线棒涂布法、刮刀涂布机涂布法、刮板涂布法和丝网印刷法。
在填充活性材料（活性材料和固体电解质）时，例如，可以根据需要添加导电助剂或粘结剂，然后向该混合物中混入有机溶剂或水，以制备正极的浆料混合物。采用上述方法将该浆料填充到铝多孔体中。作为导电助剂，可以使用（例如）乙炔黑（AB）或科琴黑（KB）等炭黑，或者碳纳米管（CNT）等碳纤维。作为粘结剂，可使用（例如）聚偏二氟乙烯（PVDF）、聚四氟乙烯（PTFE）、聚乙烯醇（PVA）、羧甲基纤维素（CMC）、黄原胶等。
在制备正极浆料混合物时所使用的有机溶剂可以适当地选择，只要该溶剂对填充到铝多孔体中的材料（即，活性材料、导电助剂、粘结剂和根据需要的固体电解质）没有不利影响即可。有机溶剂的例子包括：正己烷、环己烷、庚烷、甲苯、二甲苯、三甲苯、碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、碳酸甲乙酯、碳酸亚丙酯、碳酸亚乙酯、碳酸亚丁酯、碳酸亚乙烯酯、碳酸乙烯基亚乙酯、四氢呋喃、1,4-二氧六环、1,3-二氧戊环、乙二醇和N-甲基-2-吡咯烷酮。此外，当使用水作为溶剂时，可使用表面活性剂以增强填充性能。
此外，在常规的锂电池用正极材料中，通过将活性材料涂到铝箔表面上来形成电极。为了提高每单位面积的电池容量，使活性材料的涂布厚度增加。此外，为了有效地利用活性材料，需要使活性材料与铝箔电接触；因而，活性材料以与导电助剂混合的形式使用。相比之下，本发明的铝多孔体的孔隙率高且每单位面积的表面积大。因而，集电体与活性材料间的接触面积增加，因此可以有效地利用活性材料，从而可以提高电池容量，还可以减少导电助剂的混合量。
图11为示出了使用电容器用电极材料而制得的电容器的例子的截面示意图。在由隔板142隔开的有机电解液143中，将通过在铝多孔体上承载电极活性材料而形成的电极材料设置为可极化电极141。可极化电极141与引线144连接，并且这些部件全部收纳在壳体145中。将铝多孔体用作集电体时，集电体的表面积增加，并且集电体与作为活性材料的活性炭之间的接触面积增加，因此，可以获得能够实现高输出功率和高容量的电容器。
为了制造电容器用电极，使用作为活性材料的活性碳填充由铝多孔体构成的集电体。活性碳与导电助剂或粘结剂组合使用。
为了提高电容器的容量，优选的是使作为主要组分的活性炭具有较大的量，干燥后（溶剂被除去后），以组成比率计，活性炭的量优选为90%以上。尽管导电助剂和粘结剂是必须的，但它们的量优选尽可能低，这是因为导电助剂和粘结剂会导致容量降低，此外，粘结剂还会导致内电阻增加。优选的是，导电助剂的量为10质量%以下，粘结剂的量为10质量%以下。
当活性炭具有较大的表面积时，电容器的容量也较大，因此，活性炭的比表面积优选为1000m2/g以上。作为活性炭的材料，可使用植物来源的棕榈壳、石油类材料等。为了提高活性炭的表面积，优选通过使用蒸汽或碱将材料活化。
将主要由活性炭构成的电极材料混合并搅拌，由此得到活性炭糊状物。将该活性炭糊状物填充到上述集电体中，干燥，并且根据需要用辊压机等对其进行压缩以提高其密度，由此获得电容器用电极。
（将活性炭填入铝多孔体）
对于填充活性炭，可以采用浸渍填充法和涂布法等已知方法。涂布法的例子包括辊涂法、涂布机涂布法、静电涂布法、粉末涂布法、喷涂法、喷涂机涂布法、刮棒涂布机涂布法、辊涂机涂布法、浸涂机涂布法、刮刀涂布法、线棒涂布法、刮刀涂布机涂布法、刮板涂布法和丝网印刷法。
当填充活性材料时，例如，根据需要添加导电助剂或粘结剂，然后将有机溶剂或水与其混合而制备正极混合物浆料。通过上述方法用该浆料填充铝多孔体。作为导电助剂，例如，可使用乙炔黑（AB）或科琴黑（KB）等炭黑，或者碳纳米管（CNT）等碳纤维。作为粘结剂，可以使用（例如）聚偏二氟乙烯（PVDF）、聚四氟乙烯（PTFE）、聚乙烯醇（PVA）、羧甲基纤维素（CMC）、黄原胶等。
在制备正极混合物浆料时所使用的有机溶剂可以适当地选择，只要该溶剂对填充到铝多孔体中的材料（即，活性材料、导电助剂、粘结剂和根据需要的固体电解质）没有不利影响即可。有机溶剂的例子包括：正己烷、环己烷、庚烷、甲苯、二甲苯、三甲苯、碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、碳酸甲乙酯、碳酸亚丙酯、碳酸亚乙酯、碳酸亚丁酯、碳酸亚乙烯酯、碳酸乙烯基亚乙酯、四氢呋喃、1,4-二氧六环、1,3-二氧戊环、乙二醇和N-甲基-2-吡咯烷酮。此外，在使用水作为溶剂时，可使用表面活性剂以增强填充性能。
（电容器的制备）
将上述方式得到的电极冲压至合适的尺寸以制成两片电极，将这两片电极彼此相对，以将隔板夹在两者之间。优选将由纤维素或聚烯烃树脂制成的多孔膜或无纺布用于该隔板。然后，使用所需的隔离物（spacer），将电极装入电池壳体中，然后用电解液浸渍。最后，隔着绝缘衬垫将盖子置于壳体上以密封，由此可以制造双电层电容器，其中所述绝缘衬垫夹在盖子和壳体之间。当使用非水材料时，为了尽可能降低电容器中的水含量，优选将电极等材料充分干燥。电容器的制造在水分低的环境中进行，并可在减压环境中进行密封。此外，对电容器没有特别的限制，只要使用本发明的集电体和电极即可，所用的电容器可以通过除上述方法之外的其他方法制得。
尽管可使用水性体系和非水性体系作为电解液，但是优选使用非水性体系，这是因为可将非水性体系的电压设定为高于水性体系的电压的水平。在水性体系中，可以将氢氧化钾等用作电解质。非水性体系的例子包括与阳离子和阴离子组合而成的多种离子液体。作为阳离子，使用了低级脂肪族季铵、低级脂肪族季鏻、咪唑鎓盐等；作为阴离子，已知有金属氯化物离子、金属氟化物离子、以及双(氟磺酰)亚胺等酰亚胺化合物。此外，作为非水性体系，有极性非质子有机溶剂，其具体例子包括碳酸亚乙酯、碳酸二乙酯、碳酸二甲酯、碳酸亚丙酯、γ-丁内酯和环丁砜。作为非水电解液中的支持盐，可使用四氟硼酸锂、六氟硼酸锂等。
（锂离子电容器）
图12为示出通过使用锂离子电容器用电极材料而制造的锂离子电容器的例子的截面示意图。在由隔板142隔开的有机电解液143中，将通过在铝多孔体上承载正极活性材料而形成的电极材料设置为正极146，并将通过在集电体上承载负极活性材料而形成的电极材料设置为负极147。正极146和负极147分别与引线148和引线149连接，并且将这些部件全部收纳在壳体145中。当将铝多孔体用作集电体时，集电体的表面积增加，因此即使在铝多孔体上薄薄地涂上作为活性材料的活性炭时，也可以获得能够实现高输出功率和高容量的电容器。
（正极）
为了制造锂离子电容器用电极，用作为活性材料的活性碳填充由铝多孔体构成的集电体。活性碳与导电助剂或粘结剂组合使用。
为了提高锂离子电容器的容量，优选的是使作为主要组分的活性炭具有较大的量，干燥后（溶剂被除去后），以组成比率计，活性炭的量优选为90%以上。尽管导电助剂和粘结剂是必须的，但它们的量优选尽可能低，这是因为导电助剂和粘结剂会导致容量降低，此外，粘结剂还会导致内电阻增加。优选的是，导电助剂的量为10质量%以下，粘结剂的量为10质量%以下。
当活性炭具有较大的表面积时，锂离子电容器的容量也较大，因此，活性炭的比表面积优选为1000m2/g以上。作为活性炭的材料，可使用植物来源的棕榈壳、石油类材料等。为了提高活性炭的表面积，优选通过使用蒸汽或碱将材料活化。作为导电助剂，可使用科琴黑、乙炔黑、碳纤维或其复合材料。作为粘结剂，可使用聚偏二氟乙烯、聚四氟乙烯、聚乙烯醇、羧甲基纤维素、黄原胶等。可根据粘结剂的种类，从水以及有机溶剂中恰当地选取溶剂。在有机溶剂中，通常使用N-甲基-2-吡咯烷酮。此外，当水被用作溶剂时，可以使用表面活性剂以增加填充性能。
将主要由活性炭构成的电极材料混合并搅拌，由此得到活性炭糊状物。将该活性炭糊状物填充到上述集电体中并干燥，根据需要用辊压机等进行压缩以增加其密度，由此获得锂离子电容器用电极。
（将活性炭填充到铝多孔体中）
对于活性炭的填充，可以采用浸渍填充法和涂布法等已知方法。涂布法的例子包括辊涂法、涂布机涂布法、静电涂布法、粉末涂布法、喷涂法、喷涂机涂布法、刮棒涂布机涂布法、辊涂机涂布法、浸涂机涂布法、刮刀涂布法、线棒涂布法、刮刀涂布机涂布法、刮板涂布法和丝网印刷法。
在填充活性材料时，例如，根据需要添加导电助剂或粘结剂，然后向该混合物中混入有机溶剂或水，以制备正极的浆料混合物。采用上述方法将该浆料填充到铝多孔体中。作为导电助剂，可以使用（例如）乙炔黑（AB）或科琴黑（KB）等炭黑，或者碳纳米管（CNT）等碳纤维。作为粘结剂，可使用（例如）聚偏二氟乙烯（PVDF）、聚四氟乙烯（PTFE）、聚乙烯醇（PVA）、羧甲基纤维素（CMC）、黄原胶等。
在制备正极浆料混合物时所使用的有机溶剂可以适当地选择，只要该溶剂对填充到铝多孔体中的材料（即，活性材料、导电助剂、粘结剂和根据需要的固体电解质）没有不利影响即可。有机溶剂的例子包括：正己烷、环己烷、庚烷、甲苯、二甲苯、三甲苯、碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、碳酸甲乙酯、碳酸亚丙酯、碳酸亚乙酯、碳酸亚丁酯、碳酸亚乙烯酯、碳酸乙烯基亚乙酯、四氢呋喃、1,4-二氧六环、1,3-二氧戊环、乙二醇和N-甲基-2-吡咯烷酮。此外，当使用水作为溶剂时，可使用表面活性剂以增强填充性能。
（负极）
对负极没有特别的限制，可使用常规的锂电池用负极，但是，通过将活性材料填充到由铜或镍制成的多孔体（如上述的泡沫镍）中而获得的电极是优选的，这是因为将铜箔用作集电体的常规电极的容量小。另外，为了进行作为锂离子电容器的运行，负极优选预先掺杂锂离子。作为掺杂方法，可利用公知的方法。掺杂方法的例子包括：将锂金属箔固定于负极的表面并将其浸入电解液中以进行掺杂的方法；将其上固定有锂金属的电极设置在锂离子电容器中，在组装成电池后，使电流从负极与锂金属电极之间穿过以对电极进行电掺杂的方法；以及由负极和锂金属组装成电化学电池，并且将电掺杂有锂的负极取出并使用的方法。
在任何方法中，优选的是，锂掺杂量较大以充分降低负极的电势，但是因为当负极的残存容量小于正极的残存容量时，锂离子电容器的容量变小，因此优选的是负极中相当于正极容量的部分未被掺杂而得以保留。
（用于锂离子电容器中的电解液）
将与锂电池中所用的非水电解液相同的非水电解液用于电解液。非水电解液用于极性非质子有机溶剂中，非水电解液的具体例子包括碳酸亚乙酯、碳酸二乙酯、碳酸二甲酯、碳酸亚丙酯、γ-丁内酯和环丁砜。作为支持盐，可以使用四氟硼酸锂、六氟硼酸锂、酰亚胺盐等。
（锂离子电容器的制备）
将由上述方式得到的电极冲压至合适的尺寸，将其与负极彼此相对，并将隔板夹在该冲压后的电极与负极之间。该负极可以为通过上述方法掺杂有锂离子的电极，当采用在电池组装之后对负极进行掺杂的方法时，可在电池中设置其上连接有锂金属的电极。优选将由纤维素或聚烯烃树脂制成的多孔膜或无纺布用于隔板。然后，使用必要的隔离物，将电极装入电池壳体中，并浸渍于电解液中。最后，隔着绝缘衬垫将盖子置于壳体上并密封，由此可以制造锂离子电容器，其中所述绝缘衬垫夹在盖子和壳体之间。为了尽可能降低锂离子电容器中的水含量，优选对电极等材料充分进行干燥。锂离子电容器的制造在低水分环境中进行，并在减压环境中进行密封。此外，对锂离子电容器没有特别的限制，只要使用本发明的集电体和电极即可，所用的电容器可以通过除上述方法之外的其他方法制得。
（熔融盐电池用电极）
所述铝多孔体也可以用作熔融盐电池用电极材料。当铝多孔体用作正极材料时，可以使用亚铬酸钠（NaCrO2）或二硫化钛（TiS2）等可以插入作为电解质的熔融盐阳离子中的金属化合物作为活性材料。该活性材料与导电助剂和粘结剂组合使用。作为导电助剂，可以使用乙炔黑等。作为粘结剂，可以使用聚四氟乙烯（PTFE）等。当使用亚铬酸钠作为活性材料且使用乙炔黑作为导电助剂时，粘结剂优选为PTFE，因为PTFE可以使亚铬酸钠和乙炔黑牢固地结合。
所述铝多孔体也可以用作熔融盐电池用负极材料。当铝多孔体用作负极材料时，可以使用单质钠、钠和另一种金属的合金、碳等作为活性材料。钠的熔点大约为98℃，随温度升高该金属软化。因而，优选使钠与另一种金属（Si、Sn、In等）形成合金。特别优选钠和Sn形成的合金，这是因为该物质容易处理。可以通过电镀法、热浸渍法或其它方法使钠或钠合金担载于铝多孔体的表面上。或者，可以通过镀覆法使与钠合金化的金属（Si等）沉积于铝多孔体上，然后在熔融盐电池中进行充电，由此将其转化为钠合金。
图13为示出熔融盐电池的例子的截面示意图，在所述熔融盐电池中使用了上述电池用电极材料。该熔融盐电池包括：正极121，在正极121中，正极活性材料担载于铝多孔体的铝骨架的表面上；负极122，在负极122中，负极活性材料担载于铝多孔体的铝骨架的表面上；以及隔板123，其浸渍有电解质的熔融盐，所述正极121、负极122和隔板123容纳在壳体127中。在壳体127的顶面和负极之间设置有压制部件126，该压制部件126包括压板124和用于压制该压板的弹簧125。通过设置该压制部件，即使在正极121、负极122和隔板123的体积发生变化时，它们也可以被均匀地压制以使它们彼此接触。正极121的集电体（铝多孔体）和负极122的集电体（铝多孔体）经引线130而分别与正极端子128和负极端子129连接。
充当电解质的熔融盐可以是在工作温度下熔融的各种无机盐或有机盐。作为熔融盐的阳离子，可以使用选自锂（Li）、钠（Na）、钾（K）、铷（Rb）和铯（Cs）等碱金属以及铍（Be）、镁（Mg）、钙（Ca）、锶（Sr）和钡（Ba）等碱土金属中的一种或多种阳离子。
为了降低熔融盐的熔点，优选使用至少两种盐的混合物。例如，组合使用双(氟磺酰)亚胺钾（K-N(SO2F)2；KFSA）和双(氟磺酰)亚胺钠（Na-N(SO2F)2；NaFSA）可以使电池的工作温度为90℃以下。
熔融盐以使该熔融盐浸渍到隔板中的形式而使用。该隔板防止了正极和负极接触，并且可以是玻璃无纺布、多孔树脂成形体等。将正极、负极和浸渍有熔融盐的隔板的层叠体容纳在壳体中，并将其用作电池。
实施例
下面将基于实施例对本发明进行更详细的说明，但是本发明并不局限于此。
[实施例1]
（所使用的基材）
作为树脂成形体，准备了孔隙率为95%、每英寸大约46个孔（空孔）、孔径为约552μm、且厚度为1mm的聚氨酯泡沫，并将其切割成100mm×30mm见方。通过溅射法在该聚氨酯泡沫的表面上形成每单位面积的重量为10g/m2的铝膜，从而形成导电层。下面，将经过导电处理的树脂成形体称作“溅射制品”。
（熔融盐镀浴的组成）
通过向AlCl3:EMIC=2:1（摩尔比）的镀浴中添加0.25g/L的邻二氮杂菲、1.25g/L的邻二氮杂菲、2.5g/L的邻二氮杂菲或5.0g/L的邻二氮杂菲而制备获得镀浴，以作为熔融盐镀浴。
（预处理）
在镀覆之前，使用基材作为阳极来进行电解处理以作为活化处理（在2A/dm2下进行1分钟）。
（镀覆条件）
在具有供电功能的夹具中负载表面上形成有导电层的聚氨酯泡沫作为工件，然后将该夹具置于手套箱中，该手套箱内已调节为氩气氛和低湿度（露点：-30°C以下），并将该夹具浸入温度为40℃的熔融盐镀浴中。将保持有所述工件的夹具与整流器的阴极连接，并且将反电极的铝板（纯度：99.99%）与阳极连接。
在表1所示的条件下进行镀覆，从而得到其中在聚氨酯泡沫的表面上形成有铝膜的铝结构体。
镀覆条件如表1所示。
[表1]
（聚氨酯的分解去除）
将上述各个铝结构体浸入温度为500℃的LiCl-KCl共晶熔融盐中，并对铝结构体施加-1V的负电势5分钟。熔融盐中产生气泡，该气泡由聚氨酯的分解反应而生成。然后，在大气中将铝结构体冷却到室温，并用水洗涤以除去熔融盐，从而获得已去除了树脂的铝多孔体。
对得到的各个样品的压缩应力进行评价。在评价压缩应力时，将各样品冲压成直径为20mm的尺寸，在由压缩试验机施加载荷的同时测量厚度变化，将使样品的厚度减小5%所需的载荷作为压缩应力。测量结果如表2所示。
另外，观察所得到的各个样品的表面。表面粗糙度的测量结果如表2所示。
关于表面粗糙度Ra，通过激光表面粗糙度测量装置，在铝多孔体的面积为25μm2的范围内在5个点处测量表面粗糙度Ra，将5个粗糙度Ra的算术平均值作为表面粗糙度。
（将浆料填充至铝多孔体中）
准备平均粒径为5μm的LiCoO2粉末（正极活性材料）作为活性材料，将LiCoO2粉末、乙炔黑（导电助剂）和PVDF（粘结剂）以90:5:5（质量%）的比例混合。将N-甲基-2-吡咯烷酮（有机溶剂）逐滴加入混合物中，将所得混合物混合，从而制备正极混合物的糊状浆料。然后，将正极混合物的浆料供至各个铝多孔体样品1至4的表面，并通过辊在0.2MPa的载荷下进行压制，从而使铝多孔体样品1至4被正极混合物填充。然后，将浆料在100℃下干燥40分钟以去除有机溶剂，从而得到正极样品1至4。
观察所得到的正极样品的横截面，结果，与填充前所观察到的形状相比，所有样品的形状均未改变。
另外，基于填充前后正极样品的重量变化来确定每单位面积的电极中活性样品的存在量。
将样品4中活性材料的存在量视为100，各个样品中活性材料的存在量与上述存在量的比值（填充率）如表2所示。
从这些结果发现，当铝骨架的表面平滑时，浆料的填充效率提高。
[表2]
[实施例2]
（所使用的基材）
作为树脂成形体，准备了每英寸30个孔（空孔）（孔径为847μm）的聚氨酯泡沫、每英寸40个孔（空孔）（孔径为635μm）的聚氨酯泡沫、每英寸50个孔（空孔）（孔径为508μm）的聚氨酯泡沫、以及每英寸60个孔（空孔）（孔径为423μm）的聚氨酯泡沫，这些聚氨酯泡沫的孔隙率均为95%且厚度均为1mm，并将其切割成100mm×30mm见方。通过溅射法在聚氨酯泡沫的表面上形成每单位面积的重量为10g/m2的铝膜，从而形成导电层。
（熔融盐镀浴的组成）
准备AlCl3:EMIC=2:1（摩尔比）的镀浴作为熔融盐镀浴。
在与实施例1中的样品4相同的条件下，在聚氨酯泡沫的表面上形成铝膜，然后除去聚氨酯而获得铝多孔体（样品5至8）。
按照与实施例1中相同的方式用浆料填充样品5至8，基于填充前后所得样品5至8的重量变化来研究每单位面积的电极中活性材料的存在量。结果如表3所示。
[表3]
由上述结果发现，具有较大空孔直径的铝多孔体的活性材料填充效率较高。
通过使用上述各个正极样品5至8制备电解液型锂二次电池。
按照以下方式制备电解液型锂二次电池。
使用了通过将正极样品冲压成直径为14mm的尺寸而获得的正极。使用锂-铝（Li-Al）合金箔（直径：15mm，厚度：500μm）作为负极，将正极（正极样品）和负极层叠，其中由聚丙烯制成的隔板位于正极和负极之间。将该层叠体容纳于具有正极壳体和负极壳体的纽扣型电池壳体中，然后将有机电解液倒入该电池壳体中，其中所述正极壳体和负极壳体均由不锈钢制成。将LiClO4以1摩尔%的量溶解于碳酸亚丙酯和1,2-二甲氧基乙烷的混合有机溶剂（体积比为1:1）中，并将所得的混合物用作有机电解液。倒入有机电解液后，将由树脂制成的衬垫插在正极壳体和负极壳体之间，然后使正极壳体和负极壳体彼此嵌缝以密封内部，从而制得纽扣式电解液型锂二次电池。通过使用各个正极样品来制备这种评价用电池。另外，在任何使用正极样品的情况下，正极样品与正极壳体之间均未插入板簧。
按照以下方式对使用正极样品的电解液型锂二次电池进行评价。
进行充电-放电循环，并测量放电容量以评价各个正极样品，在所述充电-放电循环中，充电电流和放电电流分别为10μA，电压范围为3.3V至2.0V。在以10μA的充电电流对电池进行充电后，以20μA的放电电流和50μA的放电电流测量放电容量，并测定其与放电电流为10μA时所测得的放电容量的比值。结果如表4所示。
[表4]
由上述结果发现，平均空孔直径较小的铝多孔体作为电池具有更优异的特性。
以上基于实施方案对本发明进行了说明，但是本发明并不局限于上述实施方案。在本发明的范围和等同形式内可对这些实施方案进行变形。
工业实用性
使用本发明的集电体用铝多孔体所制造的电极增加了每单位体积的活性材料利用率，可实现更高的容量，并可减小层叠体的层数以降低将铝多孔体加工成电极时的加工成本，因此，其适合用作非水电解质电池（锂电池等）、电容器和锂离子电容器的电极。
参考符号列表
1树脂成形体
2导电层
3铝镀层
21a，21b镀槽
22带状树脂
23,28镀槽
24圆筒状电极
25,27阳极
26电极辊
32压缩夹具
33压缩部
34铝多孔体
35旋转辊
36辊的旋转轴
37片状引线
38绝缘/密封带
41解绕辊
42压缩辊
43压缩-焊接辊
44填充辊
45干燥机
46压缩辊
47切割辊
48卷绕辊
49引线供给辊
50浆料供应喷嘴
51浆料
60锂电池
61正极
62负极
63固体电解质层（SE层）
64正极层（正极体）
65正极集电体
66负极层
67负极集电体
121正极
122负极
123隔板
124压板
125弹簧
126压制部件
127壳体
128正极端子
129负极端子
130引线
141可极化电极
142隔板
143有机电解液
144引线
145壳体
146正极
147负极
148引线
149引线

Claims (7)

1.一种电极，包括：
集电体用片状三维网状铝多孔体、以及
填充在所述铝多孔体中的活性材料，
其中，所述铝多孔体的厚度方向上的压缩强度为大于或等于0.2MPa，并且将用包括所述活性材料的浆料填充所述铝多孔体时的压入压力调节为0.2MPa以下，并且
所述三维网状铝多孔体包括厚度为0.05mm以上且0.2mm以下的压缩部。
2.根据权利要求1所述的电极，其中形成所述铝多孔体的骨架的表面粗糙度(Ra)为大于或等于0.5μm且小于或等于10μm。
3.根据权利要求1或2所述的电极，其中所述铝多孔体的平均空孔直径为大于或等于50μm且小于或等于800μm。
4.根据权利要求3所述的电极，其中所述平均空孔直径为大于或等于200μm且小于或等于500μm。
5.一种非水电解质电池，包括使用了根据权利要求1所述的电极。
6.一种使用了非水电解液的电容器，包括使用了根据权利要求1所述的电极。
7.一种使用了非水电解液的锂离子电容器，包括使用了根据权利要求1所述的电极。
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