CN103460466A - 电化学元件用电极 - Google Patents

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西村淳一
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Abstract

本发明的目的是提供容量和输出充分大的电化学元件用电极。本发明的电化学元件用电极的特征在于：含有活性材料、导电助剂和粘结剂的混合物被填充至铝多孔体的连通孔内；所述导电助剂占所述混合物质量的4质量%以下；并且所述粘结剂占所述混合物质量的不足5质量%。

Description

电化学元件用电极
技术领域
本发明涉及锂电池（包括“锂二次电池”）、双电层电容器、锂离子电容器和熔融盐电池等电化学元件用电极，尤其涉及具有高容量和高输出的电化学元件用电极。 
背景技术
近年来，锂电池、双电层电容器、锂离子电容器和熔融盐电池等电化学元件已经被广泛用作移动电话和笔记本电脑等便携式微电子器件或电动车辆（EV）的电源。 
对于这些电化学元件，通常使用其中在金属箔上形成有含活性材料的混合物层的电极。例如，在锂二次电池的正极的情况中，如图4所示，使用了这样的锂二次电池用电极31：其中在由铝（Al）箔制成的集电体32的两个表面上均形成了包含钴酸锂（LiCoO2）粉末等正极活性材料、聚偏二氟乙烯（PVDF）等粘结剂以及碳粉等导电助剂的正极混合物层33，并且该锂二次电池用电极31是这样制造的：将通过添加并混合溶剂而得到的浆状正极混合物涂布到由铝箔制成的集电体32上，并对所得的涂膜进行干燥（例如，专利文献1）。 
引用列表 
专利文献 
[专利文献1]日本未审查专利公开No.2001-143702。 
发明内容
（技术问题） 
然而，并不能说常规的电化学元件用电极必然具有足够高的容量和高输出。 
鉴于上述常规问题，本发明的目的是提供一种具有足够高的容量 和高输出的电化学元件用的电极。 
（解决问题的手段） 
为了解决上述问题，本发明人进行了深入研究，由此发现，例如在常规的锂二次电池用电极中，由于与活性材料一同包含在混合物中的导电助剂和粘结剂的含有比率高，因此不能使该电极的容量和输出足够高。 
即，在常规的锂二次电池用电极的混合物中，添加了通常为约5质量%至15质量%的大量导电助剂。此外，用作导电助剂的碳粉体积较大（bulky），并且为了固定，向混合物中添加了约10质量%至20质量%的大量粘结剂。碳粉易于吸收电解液，因此电解液的量增加。由此，活性材料的填充密度降低，从而无法使得容量足够高。另外，由于粘结剂覆盖活性材料的表面，并且碳粉不具有足够高的导电性，因此无法使电极的电阻充分低。所以不能使电极具有足够高的输出。 
为了解决这些问题，本发明人发现，通过利用集电体用铝多孔体，可降低导电助剂和粘结剂的含量，从而可提高容量和输出。 
另外，本发明人已证实，这种电极不仅可用作锂二次电池的电极，而且还可用作诸如锂一次电池等其他锂电池的电极，此外还可用作上述双电层电容器、锂离子电容器和熔融盐电池等电化学元件的电极，并且这种电极可提高这些电化学元件的容量和输出，至此这些发现完成了本发明。下面将对本发明的各权项加以说明。 
根据权利要求1的发明为一种电化学元件用电极，包括： 
具有连通孔的铝多孔体；以及 
填充至所述连通孔中的混合物，该混合物含有活性材料、导电助剂和粘结剂，其中所述导电助剂在所述混合物中的含有比率为0至4质量%。 
在其中具有连通孔的铝多孔体被混合物填充的电化学元件用电极中，由于高导电性铝骨架连续存在于该电极中，因此该电化学元件用电极具有优异的集电功能。因而，通过用该铝多孔体替代常规铝箔作为集电体，并将所述混合物填充至铝多孔体的连通孔中，则可将混合物中所包含的导电助剂的含有比率降为0至4质量%。另外，与此 相关的是，还可降低粘结剂和电解液的量。 
因此，在本发明中，由于导电助剂的含有比率低，因而可提高活性材料的填充密度，由此容量增加成为可能。另外，如上所述，由于铝多孔体具有优异的集电功能，因此即使当导电助剂的量较低时，也可使电阻足够低。因此，可提供具有足够高的容量和输出的电化学元件用电极。另外，如上所述，也可降低粘结剂的含有比率，由此可提供具有更高的容量和输出的电化学元件用电极。 
当将导电助剂中所用的碳粉（如乙炔黑）用于负极中时，该助剂会造成电解液的分解，从而对电池寿命造成不利影响，但是在本发明中，由于导电助剂的含有比率低，因此这种不利影响受到了抑制。 
另外，本文中所提及的“导电助剂的含有比率”中的术语含有比率是指干态下的含有比率。另外，优选将诸如乙炔黑或科琴黑之类的碳粉等用于导电助剂。 
根据权利要求2的发明为一种电化学元件用电极，包括： 
具有连通孔的铝多孔体；以及 
填充至所述连通孔中的混合物，该混合物含有活性材料、导电助剂和粘结剂，其中所述粘结剂在所述混合物中的含有比率小于5质量%。 
由于具有连通孔的铝多孔体的骨架包封且保持所述混合物，因此该铝多孔体具有优异的保持功能。在本发明权利要求的发明中，如上所述，由于所述混合物被填充至具有优异的混合物保持功能的铝多孔体中，因此即使粘结剂的含有比率低至小于5质量%，所述混合物也可被有利地固定。 
另外，由于混合物中的粘结剂的含有比率低，因此可提高活性材料的填充密度。另外，由于如上所述，铝多孔体具有优异的集电功能，此外粘结剂的含有比率低，因此电极的电阻足够低。由此，可提供具有高容量和高输出的电化学元件用电极。 
此外，本文中所提及的“粘结剂的含有比率”中的术语含有比率是指干态下的含有比率。 
权利要求3的发明为根据权利要求1所述的电化学元件用电极， 其中 
含有活性材料、导电助剂和粘结剂的混合物被填充至具有连通孔的铝多孔体的所述连通孔中，并且 
所述粘结剂在所述混合物中的含有比率小于5质量%。 
在本发明中，由于混合物中导电助剂的含有比率为0至4质量%，并且混合物中粘结剂的含有比率小于5质量%，因此获得了根据权利要求1的发明和根据权利要求2的发明的协同效果。 
根据权利要求4的发明为根据权利要求1至3中任一项所述的电化学元件用电极，其中 
所述铝多孔体为这样的铝多孔体，其中该铝多孔体的表面的氧含量小于或等于3.1质量%，所述铝多孔体的表面的氧含量是通过使用能量分散型X-射线分析（EDX分析）在15kV的加速电压下进行定量而得到的。 
在制造步骤中，如果在存在氧的环境中加热铝多孔体，则易于进行铝的氧化，从而在多孔体的表面上形成氧化膜。在铝多孔体上形成有氧化膜的情况中，由于无法有效利用全部的表面积，因此不能担载足够大量的活性材料，并且不能降低活性材料与铝多孔体间的接触电阻。 
鉴于这种情况，本发明人研发了一种在氧存在的环境中不加热铝而制造铝多孔体的方法。因此，可获得表面具有低氧含量的铝多孔体，即，获得表面处具有少量的氧化膜的铝多孔体。 
具体而言，将其上形成有铝层且具有连通孔的树脂泡沫在浸入熔融盐中的状态下加热至小于或等于铝的熔点的温度，同时向铝层施加负电位以分解树脂泡沫，从而可获得这样的铝多孔体，其中该铝多孔体的表面的氧含量小于或等于3.1质量%，所述铝多孔体的表面的氧含量是通过使用EDX分析在15kV的加速电压下进行定量而得到的。 
然后，通过使用这种铝多孔体，可提高活性材料的担载量，并可使活性材料与铝多孔体之间的接触电阻保持在较低水平，因此可提高活性材料的利用率。 
（本发明的有益效果） 
根据本发明，可提供具有足够高的容量和输出的电化学元件用电极。 
附图简要说明 
图1A、1B和1C为示出本发明中铝多孔体制造方法的例子的图。 
图2为示出本发明实施方案的锂二次电池用电极的制造工序的图。 
图3为示出本发明实施方案中锂二次电池用电极的前体被切断的状态的示意图。 
图4为示出常规的锂二次电池用电极的实施方案的截面示意图。 
图5为固态锂二次电池的纵剖面图，其中使用了根据本发明实施方案的电化学元件用电极。 
图6为双电层电容器的截面示意图，其中使用了根据本发明实施方案的电化学元件用电极。 
图7为锂离子电容器的截面示意图，其中使用了根据本发明实施方案的电化学元件用电极。 
图8为熔融盐电池的截面示意图，其中使用了根据本发明实施方案的电化学元件用电极。 
具体实施方式
以下将参考附图并基于本发明的实施方案对本发明进行说明。在以下说明中，首先说明电化学元件用电极，然后对分别使用所述电化学元件用电极的锂电池、双电层电容器、锂离子电容器和熔融盐电池进行说明。 
[A]电化学元件用电极 
首先，对电化学元件用电极中的铝多孔体的制造方法进行说明，然后以锂二次电池用电极的制备为例，对通过使用该铝多孔体而制备的电化学元件用电极进行说明。 
1.铝多孔体的制造 
首先，对用于本发明的电化学元件用电极的铝多孔体的制造方 法进行说明。图1（a）、1（b）和1（c）为示出制造铝多孔体的方法的例子的图，这些图示意性地示出了使用树脂成形体作为芯材来形成铝结构体（多孔体）。 
首先，进行用作基材的树脂成形体的制备。图1（a）是示出具有连通孔的树脂发泡成形体（其为用作基材的树脂成形体的例子）的截面的一部分的放大示意图，它示出了孔形成于树脂发泡成形体1的骨架中的状态的图。接下来，对树脂成形体的表面进行导电处理。通过该步骤，在树脂发泡成形体1的表面上形成由导电体制成的薄的导电层。随后，在熔融盐中进行镀铝，从而在树脂成形体的导电层的表面上形成铝镀层2（图1（b））。由此获得这样的铝结构体：其中铝镀层2形成于作为基材的树脂成形体的表面上。然后，通过分解等除去树脂发泡成形体1而获得仅含有残留的金属层的铝结构体（多孔体）3（图1（c））。下文中将依次说明这些步骤中的每一个。 
（1）树脂成形体的制备 
首先，作为用作基材的树脂成形体，制备具有三维网状结构和连通孔的多孔树脂成形体。树脂成形体的材料可以是任何树脂。作为所述材料，可列举由聚氨酯、三聚氰胺树脂、聚丙烯或聚乙烯制成的树脂发泡成形体。尽管已经列举了树脂发泡成形体，但可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（连通孔）即可。例如，可以使用通过缠结纤维状树脂而形成的具有类似无纺布形状的树脂成形体来取代树脂发泡成形体。 
树脂成形体优选具有孔隙率为40%至98%且小室直径为50μm至1000μm的连通孔，更优选具有孔隙率为80%至98%且小室直径为50μm至500μm的连通孔。聚氨酯泡沫和三聚氰胺泡沫具有高孔隙率、高的孔连通性以及优异的热分解性，因此它们优选被用作树脂成形体。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小孔径而优选。 
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的单体等残留物，因此为了后续步骤，优选对树脂成形体进行洗涤处理。例如，在聚氨酯泡沫中，树脂成形体构建了作为骨架的三维网，从而 在整体上构建了连通孔。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，通过以下方式确定小室直径：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）的孔数作为小室数目，然后由以下等式计算平均孔径：平均孔径=25.4mm/小室数目。 
（2）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（树脂成形体）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泡沫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。 
（i）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，在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。溅射处理优选在低于泡沫树脂不发生熔融的温度下进行，具体而言，溅射处理可在约100℃至200℃之间、优选在约120℃至180℃之间的温度下进行。 
（ii）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，悬浮液的温度低于20℃会导致无法均匀悬浮，只 是粘结剂聚集从而在构成合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。大粒径可造成多孔树脂成形体的孔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：将作为处理对象的树脂成形体浸渍在悬浮液中，并对树脂成形体进行挤压和干燥。实际制造步骤的例子如下：将长片的具有三维网状结构的带状树脂连续由供料鼓轮（supply bobbin）展开，并浸入槽中的悬浮液中。将浸入悬浮液中的带状树脂在挤压辊之间挤压，使得多余的悬浮液被挤出。接下来，用从热风喷嘴喷射出的热风除去带状树脂的悬浮液的分散介质，将带状树脂充分干燥并且将其卷绕在卷取鼓轮上。热风的温度优选为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，并且形成具有无堵塞的网状结构且具有均匀导电层的骨架，从而后续金属镀覆步骤能够顺利进行。 
（3）铝层的形成：熔融盐镀覆 
接下来，通过熔融盐中的电镀以在树脂成形体的表面上形成铝镀层。通过在熔融盐浴中进行镀铝，尤其可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，在表面经过导电处理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，因为其使得在不分解作为基材的树脂成形体的情况下进行镀覆。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 污染会造成熔融盐的劣化，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。咪唑鎓盐浴即使在相对低的温度下也可以在不影响树脂的情况下使用。 
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变窄，并且镀覆多孔体的全部表面变的更困难。在高于65℃的高温下，容易产生树脂基材的形状受损的麻烦。 
关于金属表面上的熔融盐镀铝，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树脂成形体进行镀铝时，添加1,10-菲咯啉对于铝结构体的形成有特别的效果。即，其提供了：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；以及能够实现使多孔体的表面和内部之间的镀覆厚度差异小的均匀镀覆的第2特征。 
在压制所完成的铝多孔体等的情况下，上述骨架难以断裂和内外镀覆厚度均匀这两个特征可以获得骨架整体不易断裂并且实现了均匀压制的铝多孔体。当将该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，然后对电极进行压制以使其密度增加。然而，由于在填充活性材料或者压制步骤中骨架经常断裂，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，并且难以实现预定的镀覆厚度。 
另一方面，在树脂不溶解等的程度上，还可以将无机盐浴用作熔融盐。无机盐浴为双组分体系的盐（通常为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含量或氧等环境因素的限制，从而整体上可以将该无机盐浴以低成本投入实际使用。当树脂为蜜胺泡沫树脂时，使用温度为60℃至150℃的无机盐浴，这是因为可以在比聚氨酯泡沫树脂的温度高的温度下使用该树脂。 
通过上述步骤获得了具有树脂成形体作为其骨架芯部的铝结构体。另外，在上述描述中，铝层通过熔融盐镀覆形成，但是铝层可通过气相沉积、溅射和等离子体CVD等气相法、涂布铝糊状物等任意方法来形成。 
对于诸如各种过滤器和催化剂载体等一些用途，可将铝结构体直接用作树脂-金属复合体，但是由于使用环境的制约，当将该铝结构体用作不含树脂的金属多孔体时，则要除去树脂。在本发明中，为了避免造成铝的氧化，通过下述在熔融盐中的分解来除去树脂。 
（4）树脂的除去：熔融盐处理 
熔融盐中的分解通过以下方式进行。将其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（电位低于铝的标准电极电位）的同时，通过加热来除去树脂成形体。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层并且氧含量低至3.1质量%或更低的 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，以使得铝电极电位较低。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，更优选含有通过将其中的两种或多种盐混合而使熔点降低的共晶熔融盐。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至3.1质量%或更低的铝多孔体。 
作为铝多孔体，优选使用孔隙率为40%至98%且小室直径为50μm至1000μm的铝多孔体。更优选的是，铝多孔体的孔隙率为80%至98%且小室直径为350μm至900μm。 
2.混合物和浆料的制备 
接下来，以锂二次电池的正极为例对浆料的制备方法进行说明。以预定比率混合LiCoO2等活性材料粉末、聚偏二氟乙烯（PVDF）等粘结剂以及乙炔黑（AB）等导电助剂，从而制备混合物，并将N-甲基-2-吡咯烷酮（NMP）等溶剂加入混合物中，以制备浆料。 
根据电极的容量和导电性以及浆料的粘度来适当确定这些材料的混合比率，但是将混合物中的导电助剂的含有比率设定为0至4质量%。作为另一实施方案，粘结剂的含有比率设定为小于5质量%。 
3.锂二次电池用电极的制备 
接下来，以锂二次电池用电极的制备为例对电化学元件用电极的制备进行说明。图2为示出本实施方案的锂二次电池用电极的制造工序的图。 
（1）集电体（支持体）的制备 
首先，将基于上述制造方法制得的铝多孔体3解开，并通过厚度调节辊将铝多孔体3的厚度调节至预定厚度。然后，将引线4解开，并将引线4焊接到已调节厚度的铝多孔体3上，从而制备集电体。 
（2）锂二次电池用电极的制备 
接下来，使用辊将基于上述制备方法而制得的浆料填充到集电体的连通孔中，然后使集电体穿过干燥炉以使浆料中含有的溶剂蒸发并去除。 
接下来，使集电体通过辊，以将其压缩至预定厚度，从而使由溶剂蒸发而产生的空隙变小，同时调节混合物的填充密度，从而制备前体11。 
然后，切断（切开）前体11以制备锂二次电池用长电极21，并卷绕该长电极21。 
图3为示出本实施方案中锂二次电池用电极的前体被切断的状态的示意图，图3中的（a）和（b）分别为切断前的平视图和截面图，图3中的（c）和（d）分别为切断后的平视图和截面图。在图3中，参考数字12、22表示电极主体（填充有混合物的部分）。如图3所示，在宽度中心处以及引线4的中心处将前体切断，以制备锂二次电池用电极21。 
将所得到的锂二次电池用电极切割至预定长度并用于制造锂二次电池。 
以上对锂二次电池用电极进行了说明，但是本发明也可应用于锂一次电池等其它锂电池的电极、以及双电层电容器、锂离子电容器和熔融盐电池的电极。 
[B]电化学元件 
接下来，分别在锂电池、双电层电容器、锂离子电容器和钠电池的情况中对使用了上述制备的电化学元件用电极的电化学元件进行具体的说明。 
1.锂电池 
首先，对使用铝多孔体所制备的锂电池用正极的特征进行说明，然后对锂二次电池的构造进行说明。 
（1）使用铝多孔体所制备的锂电池用正极的特征 
在常规的锂二次电池用正极中，使用了通过将活性材料涂布到铝箔（集电体）的表面而形成的电极。尽管锂二次电池具有比镍氢电池或电容器更高的容量，但是在机动车应用中仍需要进一步提高容量。因此，为了提高每单位面积的电池容量，增大了活性材料的涂布厚度。另外，为了有效地利用活性材料，活性材料需要与铝箔（集电体）电接触，因此将活性材料与待使用的导电助剂混合。 
相反，在本发明中，铝多孔体被用作集电体，并且使用了填充有与导电助剂和粘结剂混合的活性材料的电极。该铝多孔体具有高孔隙率且每单位面积的表面积大。因此，集电体与活性材料之间的接触面积增加，因而活性材料可得到有效地利用，可提高电池容量，并且可减少待混合的导电助剂的量，具体而言，相对于由活性材料、导电助剂和粘结剂等构成的混合物，导电助剂的含有比率可为0至4质量%。 
如上所述，对于将铝多孔体用于集电体的锂二次电池，即使其电极面积小，该电池也可具有提高的容量，因此该锂二次电池可具有比使用铝箔的常规锂二次电池更高的能量密度。 
以上主要对本发明在二次电池中的效果进行了说明，但是本发明在一次电池中的效果与二次电池中相同，当用活性材料填充铝多孔体时接触面积增加，并且可提高一次电池的容量。 
（2）锂二次电池的构造 
在锂二次电池中，作为电解质，有使用固体电解质的情况和使用非水电解液的情况。图5为固态锂二次电池（将固体电解质用作电解质）的纵剖面图，在该固态锂二次电池中，使用了根据本发明实施方案的电化学元件（锂二次电池）用电极。固态锂二次电池60包括正极61、负极62和设置在这两个电极之间的固态电解质层（SE层）63。另外，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。 
如上所述，可使用非水电解液作为电解质，在这种情况下，将隔板（多孔聚合物膜、无纺布或纸等）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。 
下文中将依次对构成锂二次电池的正极、负极和电解质进行说明。 
（i）正极 
当将铝多孔体用作锂二次电池的正极集电体时，可以将能够脱出/嵌入锂的材料用作正极活性材料，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。 
（a）正极活性材料 
作为这种正极活性材料，例如，可使用钴酸锂（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。这些活性材料可与导电助剂和粘结剂组合使用。 
也可使用过渡金属氧化物，例如常规磷酸锂铁和作为磷酸锂铁化合物（LiFePO4、LiFe0.5Mn0.5PO4）的橄榄石化合物。此外，这些材料中所含的过渡金属元素可以被其它过渡金属元素部分地取代。 
另外，作为其它的正极活性材料，例如，也可使用：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以及TiO2、Cr3O8、V2O5或MnO2等金属氧化物的锂金属。此外，也可以将上述钛酸锂（Li4Ti5O12）用作负极活性材料。 
（b）固体电解质 
除了正极活性材料之外，还可根据需要将固体电解质填充到铝多孔体中。通过将正极活性材料和固体电解质填充到铝多孔体中，可以获得更适用于锂二次电池用正极的电极。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类固体电解质用作所述固体电解质，该硫化物类固体电解质的例子包括含有锂、磷和硫的硫化物类固体电解质。这些硫化物类固体电解质还可以含有O、Al、B、Si或Ge等元素。 
这种硫化物类固体电解质可以由公知的方法获得。可通过（例如）如下方法获得硫化物类固体电解质：制备硫化锂（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，并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类固体电解质是非晶形的。该硫化物类固体电解质也能以该非晶态使用，但是可以对该电解质进行加热处 理，以形成结晶性硫化物类固体电解质。通过此结晶化，有望提高锂离子传导性。 
（c）导电助剂和粘结剂 
当将以上活性材料的混合物（活性材料和固体电解质）填充到铝多孔体中时，根据需要，进一步添加导电助剂或粘结剂以形成混合物，并将有机溶剂或水与所得的混合物混合以制备正极混合物的浆料。 
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。如上所述，相对于含有活性材料、导电助剂和粘结剂的混合物，导电助剂的含有比率优选为0至4质量%。 
作为粘结剂，例如，可使用聚偏二氟乙烯（PVDF）、聚四氟乙烯（PTFE）、聚乙烯醇（PVA）、羧甲基纤维素（CMC）、黄原胶等。如上所述，相对于含有活性材料、导电助剂和粘结剂的混合物，粘结剂的含有比率优选为小于5质量%。 
（d）溶剂 
作为制备正极混合物的浆料时所用的溶剂，如上所述，可使用有机溶剂或水。 
可适当选择有机溶剂，只要其对填充到铝多孔体中的材料（即，活性材料、导电助剂、粘结剂和根据需要添加的固体电解质）无不利影响即可。 
作为这种有机溶剂，例如，可使用正己烷、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、1,4-二噁烷、1,3-二氧戊环、乙二醇和N-甲基-2-吡咯烷酮等。 
另外，当使用水作为溶剂时，可使用表面活性剂以提高填充性能。 
（e）浆料的填充 
作为填充所制备的正极混合物浆料的方法，可使用公知的方法， 例如浸渍填充法或涂布法。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。 
（ii）负极 
对于负极，将铜或镍的箔、冲压金属或者多孔体用作集电体，并使用石墨、钛酸锂（Li4Ti5O12）、Sn或Si的合金、锂金属等作为负极活性材料。负极活性材料同样与导电助剂和粘结剂组合使用。 
（iii）电解质 
如上所述，在锂二次电池中，作为电解质，有使用固体电解质的情况和使用非水电解液的情况。 
作为固体电解质，使用上述各种固体电解质。 
作为非水电解液，使用将支持盐溶解于极性非质子有机溶剂中而得到的电解液。作为这种极性非质子有机溶剂，使用了（例如）碳酸亚乙酯、碳酸二乙酯、碳酸二甲酯、碳酸亚丙酯、γ-丁内酯或环丁砜。作为支持盐，使用了四氟硼酸锂、六氟磷酸锂、酰亚胺盐等。用作电解质的支持盐的浓度优选较高，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。 
2.双电层电容器 
图6为示出双电层电容器的例子的截面示意图，在该双电层电容器中，使用了根据本发明实施方案的电化学元件（双电层电容器）用电极。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（活性炭）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，并将这些部件全部容纳在壳体145中。 
当将铝多孔体用作集电体时，集电体的表面积增加，并且集电体与作为活性材料的活性炭之间的接触面积增大，因此，可获得能够实现高输出和高容量的双电层电容器。 
（1）电极的制备 
为了制造双电层电容器用电极，用作为活性材料的活性炭填充 铝多孔体集电体。活性炭与导电助剂和粘结剂以及根据需要添加的固体电解质组合使用。 
（i）活性材料（活性炭） 
为了提高双电层电容器的容量，作为主要组分的活性炭的量优选为大量，并且就干燥后（去除溶剂后）的组成比而言活性炭的量优选为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，导电助剂的量为10质量%以下，并且粘结剂的量为10质量%以下。 
当活性炭的表面积较大时，双电层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，可使用来源于植物的棕榈壳、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。 
（ii）其它添加剂 
作为导电助剂，例如，可使用乙炔黑（AB）或科琴黑（KB）等炭黑或碳纳米管（CNT）等碳纤维。如上所述，相对于含有活性材料、导电助剂和粘结剂的混合物，导电助剂的含有比率优选为0至4质量%。 
作为粘结剂，例如，可使用聚偏二氟乙烯（PVDF）、聚四氟乙烯（PTFE）、聚乙烯醇（PVA）、羧甲基纤维素（CMC）、黄原胶等。如上所述，相对于含有活性材料、导电助剂和粘结剂的混合物，粘结剂的含有比率优选为小于5质量%。 
通过将作为溶剂的有机溶剂或水与由以上活性材料和其它添加剂所构成的混合物混合，从而制备活性炭糊状物的浆料。 
可适当选择有机溶剂，只要其对填充到铝多孔体中的材料（即，活性材料、导电助剂、粘结剂和根据需要添加的固体电解质）无不利影响即可。 
作为这种有机溶剂，例如，可使用正己烷、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、1,4-二噁烷、1,3-二氧戊环、乙二醇和N-甲基-2-吡咯烷酮等。 
另外，当水用作溶剂时，可使用表面活性剂以提高填充性能。 
（ii）浆料的填充 
将所制备的活性炭糊状物（浆料）填充到上述铝多孔体的集电体中并进行干燥，根据需要，用辊压机等对其进行压缩以提高其密度，从而获得双电层电容器用电极。 
作为填充活性炭糊状物的方法，可使用公知的方法，例如浸渍填充法或涂布法。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。 
（2）双电层电容器的制备 
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，在两者之间夹有隔板。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并将其密封，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。 
当使用非水性材料时，为了无限降低双电层电容器中的水含量，优选充分干燥电极等材料。双电层电容器的制造在水含量低的环境中进行，并在减压环境中完成密封。 
此外，上述双电层电容器的制备方法是一种实施方案，对双电层电容器的制备方法没有特别的限制，只要其使用本发明的电极即可，可通过除上述方法之外的其他方法来制备双电层电容器。 
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。 
作为水性电解质，例如，可使用氢氧化钾等。 
非水性电解质的例子包括组合有阳离子和阴离子的多种离子液 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，已知的有金属氯化物离子、金属氟化物离子、和双(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、六氟磷酸锂等。 
3.锂离子电容器 
图7为示出锂离子电容器的例子的截面示意图，其中使用了根据本发明实施方案的电化学元件（锂离子电容器）用电极。在由隔板142隔开的有机电解液143中，将通过在铝多孔体上担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担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与引线144连接，并且将这些部件全部容纳在壳体145中。 
当将铝多孔体用作正极集电体时，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。 
（1）正极的制备 
为了制造锂离子电容器用电极（正极），用作为活性材料的活性炭填充由铝多孔体构成的集电体。活性炭与导电助剂和粘结剂以及根据需要添加的固体电解质组合使用。 
（i）活性材料（活性炭） 
为了提高锂离子电容器的容量，作为主要组分的活性炭的量优选为大量，并且就干燥后（去除溶剂后）的组成比而言活性炭的量优选为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，锂离子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 使用来源于植物的棕榈壳、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。 
(ii)其他添加剂 
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。如上所述，相对于含有活性材料、导电助剂和粘结剂的混合物，导电助剂的含有比率优选为0至4质量%。 
作为粘结剂，例如，可使用聚偏二氟乙烯（PVDF）、聚四氟乙烯（PTFE）、聚乙烯醇（PVA）、羧甲基纤维素（CMC）、黄原胶等。如上所述，相对于含有活性材料、导电助剂和粘结剂的混合物，粘结剂的含有比率优选为小于5质量%。 
通过将作为溶剂的有机溶剂或水与由以上活性材料和其它添加剂所构成的混合物混合，从而制备活性炭糊状物的浆料。 
作为有机溶剂，通常使用N-甲基-2-吡咯烷酮。另外，当使用水作为溶剂时，可使用表面活性剂以提高填充性能。 
可适当选择除N-甲基-2-吡咯烷酮之外的其他有机溶剂，只要该有机溶剂对填充到铝多孔体中的材料（即，活性材料、导电助剂、粘结剂和根据需要添加的固体电解质）无不利影响即可。 
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、1,4-二噁烷、1,3-二氧戊环和乙二醇。 
（iii）浆料的填充 
将所制备的活性炭糊状物（浆料）填充到上述铝多孔体的集电体中并进行干燥，根据需要，用辊压机等对其进行压缩以增加其密度，从而获得锂离子电容器用电极。 
作为填充活性炭糊状物的方法，可使用公知的方法，例如浸渍填充法或涂布法。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。 
（2）负极的制备 
对负极没有特别的限制，可使用常规的锂二次电池用负极，但是优选这样的电极：在该电极中，活性材料被填充到由铜或镍等制成的多孔体（如上述泡沫状镍）中，这是因为将铜箔用于集电体的常规电极的容量小。 
另外，为了作为锂离子电容器进行运行，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，锂掺杂量大以充分降低负极的电位，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。 
（3）电解液 
将与锂二次电池中所用的非水电解液相同的非水电解液用于电解液。作为非水电解液，使用通过将支持盐溶解于极性非质子有机溶解中而得到的电解液。作为这种极性非质子有机溶剂，使用了（例如）碳酸亚乙酯、碳酸二乙酯、碳酸二甲酯、碳酸亚丙酯、γ-丁内酯或环丁砜。作为支持盐，使用了四氟硼酸锂、六氟磷酸锂、酰亚胺盐等。 
（4）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。该负极可以为预先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，并用电解液浸渍。最后，隔着绝缘衬垫将盖子置于壳体上并将其密封，由此可以制造锂离子电容器，其中该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，上述锂离子电容器的制备方法是一种实施方案，对锂离子电容器的制备方法没有特别的限制，只要其使用本发明的电极即可，可通过使用除上述方法之外的其他方法来制备锂离子电容器。 
4.熔融盐电池 
所述铝多孔体还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牢固地结合。如上所述，相对于含有活性材料、导电助剂和粘结剂的混合物，导电助剂的含有比率优选为0至4质量%。如上所述，相对于含有活性材料、导电助剂和粘结剂的混合物，粘结剂的含有比率优选为小于5质量%。 
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℃，并且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，这是因为该合金容易处理。 
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，然后通过在熔融盐电池中进行充电，由此将其转化为钠合金。 
图8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根据本发明实施方案的电化学元件（熔融盐电池）用电极。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122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124的弹簧125。设定该压制部件126，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降至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的多孔体等。将容纳在壳体中的正极、负极和浸渍有熔融盐的隔板的层叠体作为熔融盐电池使用。 
实施例 
1.实施例A（A1至A3），比较例A（A1、A2） 
实施例A1至A3的电极为使用铝多孔体的电极，并且将混合物中导电助剂的含有比率分别设定为0质量%（实施例A1）、2质量%（实施例A2）和4质量%（实施例A3）。比较例A1和A2的电极为使用铝箔的电极。 
（1）锂二次电池用电极的制备 
（实施例A1至A3） 
（a）铝多孔体的制备 
制备厚度为1.0mm、孔隙率为95%且每英寸大约50个孔（小室）的聚氨酯泡沫作为树脂成形体，并将其切割成100mm×30mm见方的尺寸，利用实施方案中所述的方法制备铝多孔体。铝多孔体的制备工序如下。 
（导电层的形成） 
将聚氨酯泡沫浸渍于碳悬浮液中并进行干燥，从而形成导电层，该导电层的整个表面上均附着有碳颗粒。悬浮液的成分包括石墨和25%的炭黑，并且还包括树脂粘结剂、渗透剂和消泡剂。炭黑的粒径为0.5μm。 
（熔融盐镀覆） 
将其表面上形成有导电层的聚氨酯泡沫作为工件安装在具有供电功能的治具中，然后将该治具置于手套箱中，该手套箱内已调节为氩气氛和低湿度（露点：-30℃以下），并将该治具浸入温度为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治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分钟从而对工件进行镀覆，由此形成这样的铝结构体：其中在聚氨酯泡沫的表面上形成了150g/m2的铝镀层。使用具有Teflon（注册商标）转子的搅拌器进行搅拌。这里，基于聚氨酯泡沫的表观面积来计算电流密度。 
提取得到的铝多孔体的骨架部分作为样品，在垂直于骨架的延伸方向的截面处切割该样品并进行观察。截面几乎为三角形，这反映了用作芯材的聚氨酯泡沫的结构。 
（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30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，从而获得已去除树脂的铝多孔体。 所得到的铝多孔体具有连通孔，并且与用作芯材的聚氨酯泡沫一样具有高孔隙率。 
将所得到的铝多孔体溶解于王水中，并用诱导耦合等离子体发射光谱仪（ICP）进行测定，结果铝纯度为98.5质量%。另外，根据JIS-G1211在高频感应炉中燃烧后，由红外吸收法测量碳含量，为1.4g/m2。另外，使用EDX（能量分散型X射线分析）在15kV的加速电压下对铝多孔体的表面进行分析，结果证实几乎未观察到氧的峰，铝多孔体中的氧含量等于或低于EDX的检测限（3.1质量%）。 
（b）混合物的制备 
将LiCoO2粉末、AB和PVDF以表1中所示比率混合，并通过使用NMP从而将所得混合物形成为浆料。 
（c）锂二次电池用电极的制备 
将引线连接至铝多孔体，然后填充上述浆料。接下来，将浆料在120℃下加热并干燥约2小时以除去NMP，然后将铝多孔体压缩至厚度为0.5mm，从而制备分别具有表1中所示充电容量的锂二次电池用电极。 
（比较例A1、A2） 
将具有表1中所示混合比且形成为浆料的混合物涂布至厚度为20μm的铝箔上并进行干燥，对该铝箔进行压制，以制备厚度分别为0.12mm且具有表1中所示充电容量的锂二次电池用电极。 
（2）锂二次电池的制备和性能评价 
（a）锂二次电池的制备 
将实施例A1至A3以及比较例A1和A2的锂二次电池用电极用于正极，并将锂（Li）金属箔用于对电极（负极），将玻璃纤维过滤器用于隔板，将溶解于EC/DEC中的1mol/L的LiPF6溶液用于电解液，从而制备锂二次电池。 
（b）锂二次电池的性能评价 
A．评价方法 
对所制备的锂二次电池进行充电，然后以0.2C进行放电以确定放电容量。此外，为了确定输出，以2C的放电电流使电池放电，以 确定放电容量。由所获得的放电容量确定单位重量的活性材料（每1g的活性材料）的放电容量。 
B．评价结果 
所获得的评价结果示于表1中。 
[表1] 
Figure BDA00003635582300261
表1证实了实施例A1至A3的各电极的充电容量均大于比较例A1的电极的充电容量，并且实施例A1至A3的各电极可达到与LiCoO2的理论值（约120mAh/g）大致相等的放电容量，即实施例A1至A3的电极具有大容量。其原因为：体积大的AB用量的减少可使活性材料的填充量增加，其中活性材料填充量的增加量相当于AB用量的减少量。尽管比较例A2的充电容量与实施例A3的相近，但是其实际放电容量较低，因此在铝箔中，不能通过降低AB的量来提高电极容量。此外，即使在2C下放电时，实施例A1至A3的电极也表现出与比较例A1的电极（其中，AB含量较大）相同的放电容量，并且经证实，实施例A1至A3的电极具有大功率。获得这种结果的原因是：实施例的电极使用了铝多孔体，并且导电助剂的含量减为0至4质量%。 
2.实施例B（B1-B3），比较例B（B1，B2） 
实施例B1-B3的电极是使用铝多孔体的电极，并且所述混合物中粘结剂的含有比率分别设定为0质量%（实施例B1）、2质量%（实施例B2）和4质量%（实施例B3）。对比例B1和B2的电极是使用铝箔的电极。 
（1）锂二次电池用电极的制备 
（实施例B1-B3） 
按照与实施例1中相同的方法制备分别具有表2中所示充电容量的锂二次电池用电极，不同之处在于，以表2中所示比率混合LiCoO2粉末、AB和PVDF。 
（比较例B1，B2） 
以表2中所示比率混合LiCoO2粉末、AB和PVDF而制得混合物，通过使用NMP从而将所得混合物形成为浆料，将该浆料涂布至厚度为20μm的铝箔并进行干燥，对铝箔进行压制，以制备厚度分别为0.12mm且具有表2中所示充电容量的锂二次电池用电极。此外，在比较例B1中，在干燥之后的阶段发生混合物的脱落，从而不能制得电极。 
（2）锂二次电池的制备以及性能评价 
（a）锂二次电池的制备及性能评价方法 
按照与实施例A相同的方式制备锂二次电池用电极，并通过相同的方法评价其性能。 
（b）评价结果 
所获得的评价结果示于表2中。 
[表2] 
Figure BDA00003635582300271
表2证实了实施例B1至B3的各电极的充电容量均大于比较例B2的电极的充电容量，并且实施例B1至B3的各电极可达到与 LiCoO2的理论值（约120mAh/g）大致相等的放电容量，即实施例B1至B3的电极具有大容量。其原因为：粘结剂用量的减少可使活性材料的填充量增加，其中活性材料填充量的增加量相当于粘结剂用量的减少量。此外，即使在2C下放电时，实施例B1至B3的电极所表现出的放电容量也高于比较例B2的电极的放电容量，因此证实实施例B1至B3的电极具有大功率。获得这种结果的原因是：实施例的电极使用了铝多孔体，并且粘结剂的含有比率降为小于5质量%，由此附着在活性材料表面的粘结剂的量降低，从而提高了电解液与活性材料间的离子交换能力。 
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。在与本发明相同和等价的范围内可对这些实施方案进行各种修改。 
参考符号列表 
1   树脂发泡成形体 
2   铝（Al）镀层 
3   铝（Al）多孔体 
4   引线 
11  前体 
12,22  电极主体 
21,31  锂二次电池用电极 
32  集电体 
33  正极混合层 
60  固态锂二次电池 
61  正极 
62  负极 
63  固体电解质层（SE层） 
64  正极层 
65  正极集电体 
66  负极层 
67  负极集电体 
121,146  正极 
122,147  负极 
123,142  隔板 
124 压板 
125 弹簧 
126 压制部件 
127,145  壳体 
128 正极端子 
129 负极端子 
130,144  引线 
141 可极化电极 
143 有机电解液 。

Claims (4)

1.一种电化学元件用电极，包括：
具有连通孔的铝多孔体；以及
填充至所述连通孔中的混合物，该混合物含有活性材料、导电助剂和粘结剂，其中所述导电助剂在所述混合物中的含有比率为0至4质量%。
2.一种电化学元件用电极，包括：
具有连通孔的铝多孔体；以及
填充至所述连通孔中的混合物，该混合物含有活性材料、导电助剂和粘结剂，其中所述粘结剂在所述混合物中的含有比率小于5质量%。
3.根据权利要求1所述的电化学元件用电极，其中
含有活性材料、导电助剂和粘结剂的混合物被填充至具有连通孔的铝多孔体的所述连通孔中，并且
所述粘结剂在所述混合物中的含有比率小于5质量%。
4.根据权利要求1、2或3中任一项所述的电化学元件用电极，其中所述铝多孔体为这样的铝多孔体，其中该铝多孔体的表面的氧含量小于或等于3.1质量%，所述铝多孔体的表面的氧含量是通过使用能量分散型EDX分析在15kV的加速电压下进行定量而得到的。
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