CN103348519A - 使用三维网状铝多孔体的集电体、使用了该集电体的电极、使用了该电极的非水电解质电池、使用了该电极并含有非水电解液的电容器和锂离子电容器、以及制造该电极的方法 - Google Patents

使用三维网状铝多孔体的集电体、使用了该集电体的电极、使用了该电极的非水电解质电池、使用了该电极并含有非水电解液的电容器和锂离子电容器、以及制造该电极的方法 Download PDF

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Abstract

本发明的目的在于提供一种电极以及制造该电极的方法，所述电极含有由铝多孔体制成的集电体，所述集电体适合用于非水电解质电池的电极和电容器的电极。在本发明的集电体中，对于三维网状铝多孔体的一端部，在厚度方向上进行压缩而形成带状压缩部，并且片状引线通过焊接而与该压缩部接合。所述压缩部的宽度为2mm至10mm。此外，所述电极是用活性材料填充所述集电体而形成的。

Description

使用三维网状铝多孔体的集电体、使用了该集电体的电极、使用了该电极的非水电解质电池、使用了该电极并含有非水电解液的电容器和锂离子电容器、以及制造该电极的方法
技术领域
本发明涉及一种包括三维网状铝多孔体的集电体和包括三维网状铝多孔体的电极，以及制造它们的方法，所述集电体和电极用于非水电解质电池（锂电池等）、含有非水电解液的电容器（下文中简称为“电容器”）和含有非水电解液的锂离子电容器（下文中简称为“锂离子电容器”）。
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-金属氢化物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（如聚氨酯泡沫）的骨架表面上形成镍层，进行热处理以分解该树脂发泡成形体，并将镍还原。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。
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，将表面上涂布有活性材料（如钴酸锂）的铝箔用作锂电池的正极。为了增加正极的容量，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”），并且将活性材料填充到铝中。其原因为，这种形式使得即使在电极具有较大厚度时仍可利用活性材料，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。
据记载，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，因此不容易制造大面积的多孔体，并且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均匀的层。此外，该方法存在如下问题：铝层的形成速度慢；由于制造设备昂贵，因此制造成本高。此外，当形成厚膜时，存在膜中出现破裂或铝脱落的可能性。
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，所述金属能够在铝熔点以下的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，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，考虑对具有三维网状结构的树脂成形体进行铝镀覆。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的镀浴中进行电镀。由于此原因，常规上，迄今为止研究了含有非水溶液的镀浴中的铝电镀。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，并且在将镀浴中的水含量维持在2质量%以下的同时，使铝沉积于阴极上。
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铝的方法，尤其是对具有三维网状结构的树脂成形体表面进行电镀铝的方法。
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聚氨酯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制品而言，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进行，包括：使用有机溶剂、熔融盐或超临界水以进行分解（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，但这些方法伴随有铝的氧化。一旦铝被氧化，该金属就不容易被还原，这种情况与镍的情况不同，当铝被用在（例如）电池等的电极材料中时，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铝多孔体制造方法：在将铝结构体（该铝结构体是通过在多孔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，一边将该结构体加热至铝的熔点以下，以将多孔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，然后对得到的铝多孔体进行压制和切割等处理，然而，尚不知道在工业上由铝多孔体制造非水电解质电池、包含非水电解液的电容器等的电极的任何实用技术。
引用列表
专利文献
专利文献1：日本专利No.3413662
专利文献2：日本未审查的专利公开No.8-170126
专利文献3：日本专利No.3202072
专利文献4：日本未审查的专利公开No.56-86459
发明内容
（技术问题）
本发明的目的在于提供一种制造集电体和电极的方法，并提供分别由该方法制造的集电体和电极，所述方法是，在工业上由铝多孔体制造集电体和电极的工序中，将导线焊接到铝多孔体上，从而制造所述的集电体和电极。
（解决问题的方案）
本发明的构成如下：
（1）一种集电体，由以下方法获得：将三维网状铝多孔体的端部在厚度方向上进行压缩而形成带状压缩部，然后通过焊接将片状引线与所述压缩部接合，所述压缩部具有2mm至10mm的宽度。
（2）根据（1）所述的集电体，其中，上述片状引线的材料包含铝。
（3）一种电极，包含活性材料，该活性材料填充在根据（1）或（2）所述集电体的多孔部分中。
（4）一种制造根据（3）所述的电极的方法，包括如下步骤：用活性材料填充三维网状铝多孔体；对于填充有活性材料的三维网状铝多孔体的一端部，在从该端部的端边起2mm至10mm这样一个宽度的部分中，将该活性材料除去；对除去了活性材料的部分进行压缩以形成带状压缩部；然后将片状引线焊接到该压缩部。
（5）一种制造根据（3）所述的电极的方法，包括如下步骤：对于三维网状铝多孔体的一端部，对从该端部的端边起2mm至10mm这样一个宽度的部分，进行压缩以形成带状压缩部；对所述压缩部施加掩模；用活性材料对该施加了掩模的三维网状铝多孔体进行填充；从填充了活性材料的三维网状铝多孔体上除去掩模；然后将片状引线焊接至除去了掩模的压缩部。
（6）一种制造根据（3）所述的电极的方法，包括如下步骤：对于三维网状铝多孔体的一端部，对从该端部的端边起2mm至10mm这样一个宽度的部分，进行压缩以形成带状压缩部；将片状引线焊接到该压缩部；然后用活性材料对在所述压缩部焊接有片状引线的三维网状铝多孔体进行填充。
（7）一种非水电解质电池，包含根据（3）所述的电极。
（8）一种含有非水电解液的电容器，包含根据（3）所述的电极。
（9）一种含有非水电解液的锂离子电容器，包含根据（3）所述的电极。
（发明的有益效果）
含有本发明的集电体用铝多孔体的电极，可提高每单位体积的活性材料的利用率，并且能够达到更高的容量，还可以减少层叠体的层数，从而降低将铝多孔体加工为电极的加工成本。
附图简要说明
图1为示出由铝多孔体制造电极材料的工艺图。
图2为示出压缩铝多孔体的端部而形成压缩部的步骤的图。
图3为示出压缩铝多孔体的中央部而形成压缩部的步骤的图。
图4为示出片状引线接合到铝多孔体端部的压缩部的状态的图。
图5为示出片状引线接合到铝多孔体端部的压缩部的状态的图。
图6为示出制造铝多孔体的步骤的流程图。
图7为示出制造铝多孔体的步骤的示意性截面图。
图8为聚氨酯树脂成形体的结构表面的放大照片。
图9为示出利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10为示出利用熔融盐镀覆进行连续镀铝的步骤的例子的图。
图11为示出其中将铝多孔体用于锂电池的一个结构例的示意图。
图12为示出其中将铝多孔体用于含有非水性电解液的电容器的一个结构例的示意图。
图13为示出其中将铝多孔体用于锂离子电容器的一个结构例的示意图；
图14为示出其中将铝多孔体用于熔融盐电池的一个结构例的示意性截面图。
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，附有相同参考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6为示出制造铝结构体的步骤的流程图。对应于该流程图，图7示出了使用树脂成形体作为芯材来形成铝镀膜的示意图。下文将参考这两幅图对制造步骤的整个流程进行说明。首先，进行用作基材的树脂成形体的制备101。图7（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的骨架中形成有孔。接下来，在树脂成形体的表面上进行导电处理102。通过这个步骤，如图7（b）所示，在树脂成形体1的表面上形成了由导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7（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。
通过分解等能够除去树脂成形体1，从而得到仅含有剩余的金属层的铝结构体（多孔体）（图7(d)）。下面，将依次对每个步骤进行说明。
（多孔树脂成形体的制备）
制备具有三维网状结构和连通的孔的多孔树脂成形体。多孔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、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%，孔径优选为50μm至500μm。聚氨酯泡沫和蜜胺泡沫均具有高孔隙率、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。
多孔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的单体等残留物，因此为了后续工序，优选对多孔树脂成形体进行洗涤处理。作为多孔树脂成形体的例子，图8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-(多孔材料的重量[g]/(多孔材料的体积[cm3]×材料的密度)))×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、以及用含有碳或铝粉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：用基板支架支撑发泡树脂，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发泡树脂的表面上。溅射处理优选在泡沫树脂未发生熔融的温度以下进行，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20℃以下的悬浮液无法均匀悬浮，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：将树脂成形体浸渍于悬浮液中，并对树脂成形体进行挤压和干燥。图9为实际制造工序的实例，其示出了用于对带状树脂成形体进行导电处理的处理装置的结构示意图，其中所述带状树脂成形体充当骨架。如本图中所示，该装置包括：用于供给带状树脂11的供料鼓轮（supply robbin）12、装有导电性涂料悬浮液14的槽15、布置在槽15顶部的一对挤压辊17、设置于行进的带状树脂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，并通过布置在悬浮液14的液面上方的挤压辊17。在这种情况中，挤压辊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，导电处理可以自动地且连续地进行，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，从而有利于后续金属镀覆步骤的顺利进行。
（铝层的形成：熔融盐镀覆）
接下来，通过熔融盐中电镀在树脂成形体的表面上形成铝镀层。通过熔融盐浴中镀铝，尤其在具有三维网状结构的多孔树脂成形体之类的复杂骨架结构的表面上可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阴极与纯度为99.0%的铝板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，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。在高温下熔融的盐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生长快，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树脂泡沫，并且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，并且镀覆多孔树脂成形体的全部表面变得困难。在高于65℃的高温下，容易产生树脂成形体的形状受损的麻烦。
关于金属表面上的熔融盐镀铝，据报道有为了提高镀覆表面的平滑性而向AlCl3-EMIC中添加添加剂，例如二甲苯、苯、甲苯或1,10-菲咯啉。本发明人发现：特别是在对具有三维网状结构的多孔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；以及多孔体可被均匀地镀覆从而使多孔体的表面和其内部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情况下，难以断裂的骨架和内外镀覆厚度均匀这上述两个特征可以获得整个骨架不易断裂并且实现了均匀压缩的铝多孔体。当将铝多孔体用作电池等的电极材料时，用电极活性材料填充电极，然后对电极进行压制以使其密度增加。然而，由于在填充活性材料的或者压制的步骤中，骨架时常断裂，因此，在这种用途中，这两个特征是非常有效的。
根据以上说明，优选向熔融盐浴中添加有机溶剂，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10为示出用于对上述带状树脂连续进行铝镀覆的装置结构的示意图。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。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，均匀的电流可以轻易流经整个树脂成形体，从而实现均匀镀覆。镀槽21b用于继续进行均匀且厚的镀覆，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，其中位于容器外部的电极辊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能够进行更为均匀的镀覆。向镀铝多孔体吹氮以充分地除去镀液，然后用水清洗镀铝的多孔体，从而得到铝多孔体。
另一方面，只要树脂不熔融等，则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。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和氧等环境因素的影响，从而整体上可以将该盐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℃至150℃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的芯部的铝结构体。对于各种过滤器和催化剂载体等一些制品，所述铝结构体可以直接用作树脂-金属复合材料；但是当因受到使用环境的约束而要使用无树脂的金属结构体时，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（低于铝的标准电极电位）的同时，通过加热来除去树脂发泡成形体。在将树脂成形体浸入熔融盐中的状态下向铝层施加负电位，可以在铝不被氧化的情况下使得树脂发泡成形体分解。可以根据树脂发泡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、表面具有薄的氧化层并且氧含量较低的铝多孔体。
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含氧量低的铝多孔体。
接下来，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图。该工序包括：将多孔体片材由解绕辊41上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和引线焊接辊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；以及使用卷绕辊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片材辊中，将所述铝多孔体片材解开，并且在厚度调节步骤中，通过辊的压制对铝多孔体片材加以调节从而使其具有最佳厚度以及平坦的表面。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，该厚度调节步骤将多孔体压缩至这样的程度：该多孔体具有使下一步骤中的处理易于实现的厚度。可将平压机或辊压机用作压制机。由于平压机能抑制集电体被拉伸，因此是优选的；但它不适用于大生产，因此，优选使用能够实现连续处理的辊压机。
（引线焊接步骤）
本发明的特征在于该引线焊接步骤。
所述引线焊接步骤包括以下步骤：对铝多孔体的端部进行压缩，然后通过焊接将片状引线与该压缩端部进行接合。
以下将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（tab lead）焊接至铝多孔体。在包括铝多孔体的电极中，由于该铝多孔体中没有坚固的金属部分，因此，不能将引线片直接焊接到铝多孔体上。因而通过压缩将铝多孔体的端部加工为箔片状，由此使其具有机械强度，之后将片状引线焊接于该端部上。
对用于加工铝多孔体端部的方法的例子进行说明。
图2为示意性示出压缩步骤的图。
可以使用旋转辊作为压缩用夹具。
当压缩部的厚度为约0.05mm以上且0.02mm以下（例如，大约0.1mm）时，可以获得预定的机械强度。
在图3中，以旋转辊35作为压缩用夹具对铝多孔体34（其宽度相当于2片铝多孔体）的中央部进行压缩，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，以在铝多孔体的中央部形成多个带状压缩部，然后沿着这些带状压缩部的各自中心线进行切割，由此可以获得多个集电体。
-片状引线与压缩端部的接合-
将片状引线与上述获得的集电体的压缩端部接合。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周缘的至少一侧的表面相接合。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。片状引线37被焊接在铝多孔体34的压缩部33上。图4（b）为沿直线A-A截取得到的图4（a）的截面图。
此外，为了大量生产，将铝多孔体制成长片材形式，然后将长片材状的铝多孔体沿一个方向（长度方向）输送，并最终用卷绕辊进行卷绕。因此，在一些情况下，铝多孔体可能具有各向异性，并且在导电性方面产生各向异性。因此，需要在以下两种情况之间做出适当选择：将片状引线37连接在如图5（a）所示的在宽度方向上形成的压缩部上的情况；以及将片状引线37连接到如图5（b）所示的在长度方向上形成的压缩部上的情况。
用于焊接金属箔的压缩部的宽度优选为10mm以下，因为金属箔过宽会使电池中的无用空间增加，从而使电池的容量密度降低。当电极过窄时，焊接会变得困难，并且集电效果变差。因此，该宽度优选为2mm以上。
作为焊接的方法，可以使用电阻焊接或超声焊接的方法，但是由于超声焊接法可以提供更大的接合面积，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。焊接部分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。
片状引线的焊接可以在用活性材料填充集电体之前进行，也可以在填充后进行。片状引线的焊接方法的例子包括以下三种方法。
方法（1）用活性材料填充铝多孔体；利用超声振动法等从待焊接的部分除去活性材料，通过压制法对所述待焊接的部分进行压缩而得到压缩部；然后将片状引线焊接到该压缩部。
方法（2）通过压制法对铝多孔体的待焊接部分进行压缩而得到压缩部；利用遮蔽带（masking tape）对所述压缩部施加掩模；用活性材料填充铝多孔体；然后除去遮蔽带，并将片状引线焊接到压缩部。
方法（3）通过压制法对铝多孔体的待焊接部分进行压缩而得到压缩部；将片状引线焊接到该压缩部；然后用活性材料填充铝多孔体。
由于铝的表面有钝化层，因此很难达到焊接强度。而且，当钝化层表面有活性材料时，还会出现焊接强度进一步降低的问题。
根据上述的方法（1），由于待焊接的部分中存在的活性材料已被除去，上述问题不会发生。
根据上述的方法（2），由于通过对压缩部施加了掩模，压缩部中不会存在活性材料，焊接强度会提高，此外压缩部中所存在的铝的密度高，片状引线和铝之间的接触面积会增加。
根据上述的方法（3），由于在填充活性材料之前进行焊接，焊接不会受到活性材料的影响，并且由于压缩部中所存在的铝的密度高，而且片状引线和铝之间的接触面积增加，因此焊接强度得到提高。
尽管在上述说明中，对端部压缩步骤和片状引线接合步骤作为不同的步骤进行了说明，但是压缩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：该辊中将与铝多孔体片材的片状引线接合端部接触的区域能够进行电阻焊接。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与压缩部的金属箔焊接。
作为同时进行压缩步骤和接合步骤的方法，可以想到以下方法：
-这样一种方法：用活性材料填充三维网状铝多孔体；从对于填充有活性材料的三维网状铝多孔体的一端部，在从该端部的端边起2mm至10mm这样一个宽度的部分中，将该活性材料除去；然后对除去了活性材料的部分进行压缩，与此同时焊接片状引线。
-制造根据权利要求3所述的电极的方法，包括以下步骤：对于三维网状铝多孔体的一端部，对从该端部的端边起2mm至10mm这样一个宽度的部分进行压缩，与此同时焊接片状引线；然后用活性材料对其中压缩部焊接有片状引线的三维网状铝多孔体进行填充。
如上所述，当压缩步骤和片状引线焊接步骤在一个步骤中同时进行时，在压缩所述多孔体时，由于一部分骨架刺入片状引线，使得铝多孔体与片状引线的结合更加紧密，因此能够降低成本，并且也减少了步骤数。
此外，也可以使用以下方法来代替上述（2）的施加掩模的方法。
-对于三维网状铝多孔体的一端部，对从该端部的端边起2mm至10mm这样一个宽度的部分进行压缩，以形成带状压缩部；用活性材料填充三维网状铝多孔体；从填充了活性材料的三维网状铝多孔体的带状压缩部中除去活性材料；然后将片状引线焊接到除去了活性材料的压缩部的方法。
当实施这些方法时，由于省去了掩模和除去掩模的步骤，因而能够降低成本。
（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。
对于活性材料的填充，可以使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，如有必要，可以向其中添加导电助剂或粘结剂，并向其中掺入有机溶剂以制备浆料，然后采用上述填充法，将所制得的浆料填充到铝多孔体中。
图1示出了通过辊涂法用浆料填充多孔体的方法。如图所示，将浆料供给至多孔体片材上，并使其通过一对旋转辊，这对旋转辊以预定的间隙彼此相对设置。当片材通过旋转辊时，浆料被压制并填充到多孔体中。
（干燥步骤）
将填充有活性材料的多孔体转移至干燥机中，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）
在压缩步骤中，将干燥后的电极材料压缩为最终厚度。使用平压机或辊压机作为压制机。平压机由于能抑制集电体被拉伸，因而是优选的，但它不适于大生产，因此优选使用能够实现连续处理的辊压机。
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大量生产性，优选将铝多孔体片材的宽度设定为等于多个最终片材产品的总宽度，并使用多个刀片沿着该多孔体片材的行进方向切割该片材，由此制得多个长的片状电极材料。该切割步骤是将长电极材料分割为多个长片状电极材料的步骤。
（卷绕步骤）
该步骤是将在上述切割步骤中得到的多个长片状电极材料卷绕到卷绕辊上的步骤。
下面将对上述步骤中获得的电极材料的应用进行说明。
其中将铝多孔体用作集电体的电极材料主要用途的例子包括：锂电池和熔融盐电池等非水电解质电池用电极、含有非水电解液的电容器用电极、以及含有非水电解液的锂离子电容器用电极。
下面将对这些应用进行说明。
（锂电池）
下文将对包括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（包括锂离子二次电池等）的正极时，钴酸锂（LiCoO2）、锰酸锂（LiMn2O4）、镍酸锂（LiNiO2）等可以被用作其活性材料。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，活性材料以与将使用的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，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，并使用石墨、钛酸锂（Li4Ti5O12）、Sn或Si的合金、金属锂等负极活性材料。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，因而与包括铝箔的常规锂电池相比，该电池可以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，并且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11为包括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、纸等）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。
（填充到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以及粘结剂结合使用。正极活性材料的材料例子包括过渡金属氧化物，例如常规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、六氟磷酸锂、酰亚胺盐等。用作电解质的支持盐优选具有更高的浓度，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。
（填充到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成为适用于固态锂电池的电极。然而，从确保放电容量的观点考虑，优选将填充到铝多孔体中的材料中活性材料的比率调节为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作所述固体电解质，该硫化物型固体电解质的例子为含有锂、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的摩尔比彼此混合，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，可以使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）等碳黑，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。
在制备正极混合物浆料时所使用的有机溶剂可以适当选择，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、粘结剂和根据需要所用的固体电解质）没有不良影响即可。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变大。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，根据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可增加，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。
（电容器用电极）
图12为示出了使用电容器用电极材料制造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，可以获得实现了高输出和高容量的电容器。
为了制造电容器用电极，使用作为活性材料的活性炭填充由铝多孔体构成的集电体。活性炭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的量较大，干燥后（溶剂被除去后），活性炭的组成比率优选为90%以上。尽管导电助剂和粘结剂是必须的，但它们的含量优选为尽可能低，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，导电助剂的含量为10质量%以下，粘结剂的含量为10质量%以下。
当活性炭具有更大的表面积时，电容器的容量也更大，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。
将主要由活性炭制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，可以使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（例如）导电助剂或粘结剂，将有机溶剂或水与其混合而制备正极混合物的浆料。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）等碳黑，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。
在制备正极浆料混合物时所使用的有机溶剂可以适当选择，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、粘结剂和根据需要而选择的固体电解质）没有不良影响即可。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）
将通过上述方式得到的电极冲压至合适的尺寸，以制备两片电极，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，使用必要的隔离物（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，其中该绝缘衬垫夹于盖子和壳体之间。当使用非水材料时，为了尽可能降低电容器中的水含量，优选充分干燥电极等材料。电容器的制造在水含量小的环境中进行，并在减压环境中完成密封。此外，只要使用本发明的集电体或电极即可，对电容器没有特别的限制，所用的电容器可以是通过除上述方法之外的其他方法制得的电容器。
尽管可使用水性和非水性电解液作为上述电解液，但是优选使用非水性电解液，这是因为可将非水性电解液的电压设定为高于水性电解液的电压。在水性电解液中，可以将氢氧化钾等用作其电解质。非水性电解液的例子包括阳离子和阴离子组合的多种离子液体。作为阳离子，使用了低级脂肪族季铵、低级脂肪族季鏻、或者咪唑鎓盐等；作为阴离子，已知的有金属氯离子、金属氟离子、和双(氟磺酰)亚胺等酰亚胺化合物。此外，作为非水性电解液，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、六氟磷酸锂等。
（锂离子电容器）
图13为示出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炭填充由铝多孔体构成的集电体。活性炭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），活性炭的组成比率优选为90%以上。尽管导电助剂和粘结剂是必须的，但它们的含量优选为尽可能低，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，导电助剂的含量为10质量%以下，粘结剂的含量为10质量%以下。
活性炭的表面积越大，锂离子电容器的容量也越大，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，从水和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。
将主要由活性炭制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对所得物进行压缩以增加其密度，由此获得锂离子电容器用电极。
（将活性炭填入铝多孔体）
对于活性炭的填充，可以使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，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，以制备正极混合物的浆料。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）等碳黑，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、粘结剂和根据需要所用的固体电解质）没有不良影响即可。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（如上述泡沫状镍）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内，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，并且将经过锂电掺杂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除去而得以保留。
（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、六氟磷酸锂、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电极和负极之间。该负极可以为通过上述方法进行锂离子掺杂的电极，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将其密封，其中该绝缘衬垫夹在盖子和壳体之间，由此可以制造锂离子电容器。为了尽可能降低锂离子电容器中的水含量，优选充分干燥电极等材料。锂离子电容器的制造在水含量小的环境中进行，并在减压环境中完成密封。此外，只要使用本发明的集电体或电极即可，对锂离子电容器没有特别的限制，所用的电容器可以是通过除上述方法之外的其他方法制得的电容器。
（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。当铝多孔体用作其正极材料时，可以使用亚铬酸钠（NaCrO2）或二硫化钛（TiS2）等可以嵌入作为电解质的熔融盐阳离子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更牢固地结合。
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、或碳等作为活性材料。钠的熔点大约为98℃，此外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14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。设定该压制部件，使得即使在正极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相互接触，并且可以是玻璃无纺布或多孔树脂成形体等。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地说明，但是本发明并不局限于此。
[实施例1]
（导电层的形成）
作为聚氨酯树脂成形体，准备了孔隙率为95%、每英寸大约50个孔（空孔）、孔径为约550μm、且厚度为1mm的聚氨酯泡沫，并将其切割成100mm×30mm的尺寸。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。
（熔融盐镀覆）
将表面上形成有导电层的聚氨酯泡沫用作工件，并将其安装在具有供电功能的夹具中。然后将该夹具置于调节为氩气氛且水含量较低（露点：-30℃以下）的手套箱中，并浸入温度为40℃的熔融盐铝镀浴（33摩尔%EMIC/67摩尔%AlCl3）中。
将固定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。通过施加电流密度为3.6A/dm2的直流电90分钟对工件进行镀覆，从而制得铝结构体，在该铝结构体中，在聚氨酯泡沫的表面上形成了150g/m2的铝镀层。用搅拌器进行搅拌，该搅拌器使用了Teflon（注册商标）转子。此处，基于聚氨酯泡沫的表观面积来计算电流密度。
（多孔树脂成形体的分解）
将上述各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的负电位30分钟。由于聚氨酯的分解反应而在熔融盐中产生气泡。之后，将结构体在空气中冷却至室温，然后用水清洗以除去熔融盐，从而获得树脂被去除的铝多孔体。所得铝多孔体具有连通的孔，并且其孔隙率与用作芯材的聚氨酯泡沫的孔隙率一样高。
（铝多孔体端部的加工）
通过辊压将所得铝多孔体的厚度调节为0.96mm，然后将该多孔体切割为5cm见方的小片。
对于焊接的准备，作为压缩用夹具，使用了宽度为5mm的SUS块（棒）和锤子，并且将SUS块置于铝多孔体的一端到距离该端5mm的位置，并用锤子敲击SUS块以使多孔体被压缩，由此形成厚度为100μm的压缩部。
其后，在下述条件下通过点焊来焊接片状引线。
<焊接条件>
焊接装置：Hi-Max100，松下株式会社制，型号：No.YG-101UD（至多可以施加250V的电压）
容量：100Ws、0.6kVA
电极：直径为2mm的铜电极
负荷：8kgf
电压：140V
<片状引线>
材料：铝
尺寸：宽5mm、长7cm、厚100μm
表面状态：勃姆石处理
通过焊接将片状引线很好地接合到铝多孔体的压缩部。
[实施例2]
在实施例1中，形成压缩部之后，将遮蔽带贴于该压缩部，然后用活性材料的浆料填充铝多孔体。
准备了平均粒径为5μm的钴酸锂粉末（正极活性材料）作为活性材料，然后将钴酸锂粉末、乙炔黑（导电助剂）和PVDF（粘结剂）按照90:5:5的质量百分比混合。将N-甲基-2-吡咯烷酮（有机溶剂）逐滴加入到该混合物中，然后将所得的混合物混合，从而制备正极混合物的糊状浆料。接下来，将铝多孔体样品1浸渍在正极混合物浆料中，使正极混合物的浆料填充到铝多孔体样品1中，然后在100℃下干燥浆料40分钟以除去有机溶剂。
之后，按照与实施例1相同的方式除去遮蔽带并将片状引线焊接到压缩部。
通过焊接将片状引线很好地接合到铝多孔体的压缩部。
[实施例3]
在实施例1所得到的多孔树脂成形体分解后，按照与实施例2相同的方式，将正极混合物的浆料填充到铝多孔体中，然后干燥以制备填充有活性材料的铝多孔体。
将多孔体的端部浸渍于超声清洗装置中，通过超声振动除去浸渍于装置中的那部分中的活性材料。
然后，按照与实施例1相同的方式，在除去了活性材料的铝多孔体的端部形成压缩部，然后按照与实施例1相同的方式将片状引线焊接到该压缩部。
通过焊接将片状引线很好地接合到铝多孔体的压缩部。
以上基于实施方案对本发明进行了说明，然而，本发明并不局限于上述实施方案。在与本发明相同或等同的范围内，可以对这些实施方案进行各种变更。
工业实用性
利用本发明的集电体用铝多孔体制造的电极可以提高每单位体积的活性材料的利用率，并且可以实现较高的容量，还能够减少层叠体的层数以降低将铝多孔体加工为电极的加工成本。因此，本发明的电极可适合用作非水电解质电池（锂电池等）、电容器、锂离子电容器等的电极。
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     镀浴
24        圆筒状电极
25,27     阳极
26        电极辊
32        压缩用夹具
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 (9)

1.一种集电体，包括：
在三维网状铝多孔体的一端部的厚度方向上受压缩而成的带状压缩部，该压缩部具有2mm至10mm的宽度；以及
通过焊接与所述压缩部接合的片状引线。
2.根据权利要求1所述的集电体，其中，所述片状引线的材料包含铝。
3.一种电极，包含活性材料，该活性材料填充在根据权利要求1或2所述集电体的多孔部分中。
4.一种制造根据权利要求3所述的电极的方法，包括如下步骤：用活性材料填充三维网状铝多孔体；对于填充有所述活性材料的三维网状铝多孔体的一端部，在从该端部的端边起2mm至10mm这样一个宽度的部分中，将所述活性材料除去；对除去了所述活性材料的部分进行压缩以形成带状压缩部；然后将片状引线焊接到所述压缩部。
5.一种制造根据权利要求3所述的电极的方法，包括如下步骤：对于三维网状铝多孔体的一端部，对从该端部的端边起2mm至10mm这样一个宽度的部分，进行压缩以形成带状压缩部；对所述压缩部施加掩模；用活性材料对该施加了掩模的所述三维网状铝多孔体进行填充；从填充了活性材料的所述三维网状铝多孔体上除去掩模；然后将片状引线焊接到除去了所述掩模的压缩部。
6.一种制造根据权利要求3所述的电极的方法，包括如下步骤：对于三维网状铝多孔体的一端部，对从该端部的端边起2mm至10mm这样一个宽度的部分，进行压缩以形成带状压缩部；将片状引线焊接到所述压缩部；然后用活性材料对在所述压缩部焊接有所述片状引线的所述三维网状铝多孔体进行填充。
7.一种非水电解质电池，包含根据权利要求3所述的电极。
8.一种含有非水电解液的电容器，包含根据权利要求3所述的电极。
9.一种含有非水电解液的锂离子电容器，包含根据权利要求3所述的电极。
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