CN103582721A

CN103582721A - 铝结构体的制造方法和铝结构体

Info

Publication number: CN103582721A
Application number: CN201280026568.XA
Authority: CN
Inventors: 木村弘太郎; 细江晃久; 西村淳一; 奥野一树; 太田肇; 后藤健吾
Original assignee: Sumitomo Electric Industries Ltd
Current assignee: Sumitomo Electric Industries Ltd
Priority date: 2011-06-03
Filing date: 2012-05-22
Publication date: 2014-02-12
Anticipated expiration: 2032-05-22
Also published as: JP5648588B2; US20130121873A1; DE112012002350T5; WO2012165214A1; CN103582721B; JP2012251211A; KR20140018896A

Abstract

本发明的目的是提供一种通过使用具有三维网状结构的多孔树脂成形体来制造铝结构体的方法，所述方法能够形成杂质量低的铝结构体，并且能够获得具有特别大的面积的铝多孔体。本发明提供了这样一种制造铝结构体的方法，包括：导电性赋予步骤，其中将含有导电性碳的导电性涂料涂布到树脂成形体的表面上，从而赋予所述树脂成形体以导电性；镀覆步骤，其中在熔融盐中用铝镀覆已被赋予导电性的所述树脂成形体的表面，从而形成铝层；以及热处理步骤，其中通过热处理除去所述树脂成形体。所述制造铝结构体的方法的特征在于：所述导电性碳是平均粒径为0.003μm至0.05μm（含端值）的炭黑。

Description

铝结构体的制造方法和铝结构体

技术领域

本发明涉及适宜用作各种过滤器和电池电极等中所用的多孔金属体的铝结构体、以及制造该铝结构体的方法。

背景技术

具有三维网状结构的多孔金属体已被用于各种过滤器、催化剂载体和电池电极等中。例如，由镍构成的Celmet（由住友电气工业株式会社制造，注册商标）已被用作电池（如镍-氢电池或镍-镉电池）的电极材料。Celmet是具有连通孔的多孔金属体，其特征在于孔隙率（90%或更大）比其它多孔体（如金属非织造布）高。Celmet是这样制得的：在具有连通孔的树脂发泡体（如聚氨酯泡沫）的骨架表面上形成镍层，进行热处理以使该树脂发泡体分解，然后对镍进行还原处理。通过向树脂发泡体的骨架表面涂布碳粉末等以进行赋予导电性处理，然后通过电镀将镍沉积，从而形成镍层。

铝在导电性、耐腐蚀性方面优异并且重量轻。关于铝在电池中的应用，例如，已将表面涂布有活性材料（如钴酸锂）的铝箔用作锂离子电池的正极。为了增加正极的容量，一个容易想到的方法是将铝加工为多孔体以增加表面积并用活性材料填充铝多孔体的内部。这是因为，借助于这种结构，使得即使在电极具有较大厚度时仍可有效利用该活性材料，从而能够提高每单位面积的活性材料利用率。

关于制造铝结构体的方法，专利文献1描述了这样一种方法：通过弧离子镀法进行铝气相沉积工序，从而在具有内部连通空间和三维网状的塑性基材上形成2μm至20μm的金属铝层。专利文献2描述了这样一种方法：通过在具有三维网状结构的树脂发泡体的骨架上形成金属（如铜）覆膜（其中该金属能够在小于或等于铝熔点的温度下形成共晶合金），然后将铝膏涂布至所述覆膜上，并且在非氧化性气氛中在大于等于550℃小于等于750℃的温度下进行热处理以除去有机成分（发泡树脂）并烧结所述铝粉末，由此获得金属多孔体。

关于铝的镀覆，难以在水溶液系镀浴中进行铝的电镀，因为铝对氧具有高亲和性并且其电势低于氢的电势。因此，对于铝的电镀，已经研究了非水溶液系镀浴。例如，关于出于防止金属表面氧化等目的而进行的铝镀覆技术，专利文献3公开了一种铝电镀的方法，其中，使用低熔点组合物作为镀浴，并且在将所述镀浴中的水含量维持为小于或等于2重量%的同时，使铝沉积在阴极上，其中上述低熔点组合物是通过将卤化鎓和卤化铝混合并熔融而制备的。

引用列表

专利文献

专利文献1：日本专利No.3413662

专利文献2：日本未审查专利申请公开No.8-170126

专利文献3：日本专利No.3202072

发明内容

[技术问题]

专利文献1描述了通过其公开的方法获得了厚度为2μm至20μm的铝多孔体，然而，由于使用了气相法，因此难以制备具有较大面积的铝多孔体，并且取决于基材的厚度和孔隙率，难以形成直至基材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；由于设备昂贵，因而制造成本升高。此外，当形成厚膜时，膜中可能形成裂纹并且铝膜可能脱落。根据专利文献2中披露的方法，形成了与铝形成共晶合金的层，因此不能形成高纯度的铝层。虽然铝电镀方法是已知的，但是通过这些方法仅能够对金属表面进行镀覆，尚不知道对树脂多孔体的表面进行电镀的方法，尤其是尚不知道对具有三维网状结构的树脂多孔体的表面进行电镀的方法。据认为这可能是由于多孔树脂在镀浴中溶解等问题造成的。

作为即使在具有三维网状结构的多孔树脂体上也能进行镀铝、并且能够通过均匀地形成厚膜而形成高纯度的铝多孔体的方法，本发明的发明人构想了这样一种制造铝多孔体的方法，并且提交了专利申请，该方法包括：向具有三维网状结构并且由聚氨酯或蜜胺树脂等构成的树脂体的表面赋予导电性，然后在熔融盐浴中镀铝。用于向树脂体的表面赋予导电性的方法的例子包括：镍等导电性金属的非电解镀覆；通过气相法（如溅射或气相沉积等）而进行的铝等金属的沉积；以及涂布含有碳颗粒等导电性颗粒的导电性涂料。镀铝后，除去树脂体。由此获得主要由铝构成的铝结构体。

当使用铝之外的金属（如镍）对树脂体赋予导电性时，在所得铝结构体中，铝以外的金属作为杂质残留。在对铝的纯度有要求的用途中，例如，在电池电极的用途中，由于这种杂质的存在妨碍了良好特性的实现，因此这种导电性赋予方法是不适宜的。可使用铝来赋予导电性，由此制得高纯度的铝结构体。然而，为了使用铝来赋予导电性，有必要采用气相沉积或溅射等气相法，这样就增加了制造成本。

涂布含有导电性碳的导电性涂料是相对容易的方法，并能以低成本进行制造。此外，不会残留镍等除了铝之外的金属。然而，在通过使用导电性碳来赋予导电性的情况下，在铝镀覆步骤之后的树脂体去除步骤中，难以完全除去导电性碳，因而碳作为杂质残留在所得铝结构体中。当铝结构体中残留的碳的量增加时，该铝结构体容易从因残余碳而形成的起点处断裂，这可导致铝结构体的强度降低。在制备电池电极的步骤中，残余碳也会造成焊接缺陷。

因此，本发明的目的是提供一种通过使用树脂体、尤其是具有三维网状结构的多孔树脂体来制造铝结构体的方法，所述方法能够制备杂质含量低的铝结构体，并且能够获得具有大面积的、特别是适合用作电极的铝结构体。

[解决问题的方案]

本发明人提供了一种制造铝结构体的方法，该方法包括：导电性赋予步骤，其中将含有导电性碳的导电性涂料涂布到树脂体的表面上，以赋予所述树脂体以导电性；镀覆步骤，其中在熔融盐中用铝镀覆已被赋予导电性的所述树脂体的表面，以形成铝层；以及热处理步骤，其中进行热处理以除去所述树脂体，其中，所述导电性碳是平均粒径为0.003μm以上0.05μm以下的炭黑。

迄今为止，在制造镍Celmet等时为了赋予树脂体以导电性，将平均粒径为大约1.5μm的石墨用作导电性碳。在制造镍Celmet时，在空气中，于大约600℃至800℃的高温气氛下除去树脂体，然后在1,000℃下进行还原处理。在这种高温气氛中，即使在使用了平均粒径较大的石墨时，也能够很好地分解并除去活性炭。然而，铝的熔点是660℃，因而需要在等于或低于该温度的温度下除去树脂体。另外，铝容易被氧化，一旦铝被氧化，就无法在等于或低于其熔点的温度下进行还原处理。因此，优选的是，热处理温度低。通过对能够由这种低温处理而很好地被除去的导电性碳的类型进行研究，结果发现，通过使用不具有结晶性而为无定形的、并且平均粒径为0.003μm以上0.05μm以下的导电性炭黑，则可通过较低温度下的处理来很好地除去碳，并可以获得碳的残余量低的铝结构体。

所述热处理步骤优选在含氧的气氛中于500℃以上640℃以下的温度下进行。当温度超过640℃时，铝的氧化容易进行。因此，当所得铝结构体被用作电池用电极材料时，集电特性降低。当温度低于500℃时，导电性碳的残余量增加。热处理温度更优选为580℃以上620℃以下。当在含氧气氛中进行热处理步骤时，能够在短时间内除去导电性碳。

特别是，可以使用具有复杂骨架结构的树脂体，例如具有三维网状结构的多孔树脂体。在这种情况下，能够获得孔隙率高的铝结构体，并且该铝结构体适用于电极等用途。此外，该树脂体优选由聚氨酯构成，聚氨酯能够使多孔树脂体具有高孔隙率，并且能够在热处理步骤中很好地分解。

通过以上步骤制得铝结构体。该铝结构体的纯度高，并且该铝结构体的碳含量可以为2重量%以下。通过高频燃烧红外线吸收法并使用高频感应加热炉，能够测得该铝结构体中的碳含量。

[发明的有益效果]

根据本发明，可以提供一种通过使用树脂体、特别是具有三维网状结构的多孔树脂体来形成杂质含量低的铝结构体的方法、以及铝结构体。

附图说明

图1是示出根据本发明的制备铝结构体的步骤的流程图。

图2包括示出了根据本发明的制备铝结构体的步骤的截面示意图。

图3是示出聚氨酯泡沫（多孔树脂体的例子）的结构表面的放大图。

图4是示出使用导电性涂料赋予树脂体表面以导电性的连续步骤的例子的图。

图5是示出通过熔融盐镀覆进行的铝连续镀覆步骤的例子的图。

图6是示出铝多孔体用于熔融盐电池的结构例子的截面示意图。

图7是示出铝多孔体用于双电层电容器的结构例子的截面示意图。

具体实施方式

下面将对本发明的实施方案进行说明。在以下参照的附图中，由相同的数字表示的部分是相同或相当的部分。需要注意的是，本发明并不限于这些实施方案，而是通过权利要求书来限定的，并且本发明旨在包括在等同于权利要求书的含义和范围内的所有修改。

（铝结构体的制造步骤）

图1为示出制造根据本发明的铝结构体的步骤的流程图。图2示意性示出了根据该流程图将树脂体用作芯材来形成铝结构体的步骤。下文将参照这两张附图来描述整个制造步骤的流程。首先，进行作为基材的树脂体的制备101。图2(a)为具有连通的孔的树脂发泡体的放大表面的放大示意图。通过充当骨架的树脂发泡体1来形成孔。随后进行向树脂体的表面赋予导电性102。在此步骤中，如图2(b)所示，在树脂体1的表面上形成薄的导电层2。随后，在熔融盐中进行镀铝103，以在其上具有导电层的树脂体的表面上形成铝镀层3（图2(c)）。由此制备了被铝覆盖的树脂体，其中在作为基材的树脂体的表面上形成有铝镀层3。接着，进行树脂体的去除104。对被铝覆盖的树脂体进行加热处理以分解并除去树脂发泡体1，从而获得仅由金属层构成的铝结构体（多孔体）（图2(d)）。下文将依次描述这些步骤。

（多孔树脂体的制备）

制备由聚氨酯构成且具有三维网状结构和连通的孔的树脂发泡体。可以选择具有任何形状的树脂体，只要该树脂体具有连通的孔（连通孔）即可。例如，也可以使用包括彼此缠绕的树脂纤维的无纺布来替代树脂发泡体。优选的是，树脂发泡体的孔隙率为80%至98%，并且孔径为50μm至500μm。聚氨酯泡沫具有高的孔隙率、高的孔连通性和优异的孔均匀性，因此优选将聚氨酯泡沫用作树脂发泡体。

树脂发泡体常常含有泡沫制造过程中的残余物质，如发泡剂和未反应的单体。因此为了后续工序，优选进行洗涤处理。作为树脂发泡体的例子，图3示出了经过洗涤处理的聚氨酯泡沫。该充当骨架的树脂体构成了三维网，从而在整体上形成了连通的孔。在垂直于骨架延伸方向的横截面中，聚氨酯泡沫的骨架基本上为三角形。这里，孔隙率由下式定义：

孔隙率=(1-(多孔材料的重量[g]/(多孔材料的体积[cm³]×原料密度)))×100[%]

通过以下方法确定孔径：借助于显微照片等方式将树脂体表面放大，对每英寸（25.4mm）的小室数目进行计数，并且由下式计算平均值：平均孔径=25.4mm/小室数目。

（赋予树脂体表面以导电性：导电性涂料的涂布）

制备导电性涂料，其中，将平均粒径为0.003μm以上0.05μm以下的炭黑用作导电性碳。导电性涂料为含有导电性碳、粘合剂、分散剂和分散介质的悬浮液。为了均匀地涂布导电性颗粒，所述悬浮液必须保持均匀的悬浮状态。因此，优选将悬浮液保持在20℃至40℃。其原因在于，当悬浮液的温度低于20℃时，均匀的悬浮状态被破坏，并且在构成树脂体的带状结构的骨架表面上仅聚集有粘合剂并形成层。在这种情况下，碳颗粒的涂层易于剥离，难以形成牢固地附着于所述碳颗粒层上的金属镀覆。另一方面，当悬浮液的温度超过40℃时，分散介质的蒸发量大。因此，随着涂布工序时间的推移，悬浮液浓缩，并且被涂布的碳的量易于发生变化。

将作为无定形碳的炭黑用作导电性碳。该导电性碳的平均粒径为0.003μm以上0.05μm以下，更优选为0.005μm以上0.02μm以下。当平均粒径过大时，热处理步骤中的分解性降低。当平均粒径过小时，难以确保充分的导电性。需要注意的是，所述平均粒径为由比表面积计算得到的值，该比表面积是使用比表面积测量设备测得的。

用碳颗粒涂布多孔树脂体可以通过如下方式进行：将目标树脂体浸渍在悬浮液中，然后挤压并干燥该树脂体。作为实际制造工序的实例，图4为示出了向充当骨架的带状多孔树脂体赋予导电性的处理装置的结构的示意图。如图所示，该装置包括用于供应带状树脂11的供料鼓轮（supply robbin）12、含有导电性涂料的悬浮液14的槽15、布置在所述槽15的上方的一对挤压辊17、布置在移动的带状树脂11的彼此相面对两侧的多个热风喷嘴16、以及用于卷绕处理过的带状树脂11的卷取鼓轮18。在适当的位置设置有用于引导带状树脂11的转向辊（deflector roll）13。在具有以上结构的装置中，具有三维网状结构的带状树脂11从供料鼓轮12展开，通过转向辊13引导，并浸入槽15中的悬浮液中。浸渍在槽15中的悬浮液14中的带状树脂11转向上方，并在位于悬浮液14的液面上方的挤压辊17之间移动。此时，挤压辊17之间的间隙小于带状树脂11的厚度，因而带状树脂11被压缩。因此，浸渍于带状树脂11中的过量悬浮液被挤出并返回至槽15中。

接着，再次改变带状树脂11的移动方向。此处，通过从由多个喷嘴构成的热风喷嘴16中吹出的热风，除去悬浮液中的分散介质等，并且完全干燥的带状树脂11被卷取鼓轮18卷绕。从热风喷嘴16吹出的热风的温度优选在40℃至80℃的范围内。通过使用上述装置，能够自动且连续地进行导电性赋予处理，并且能够形成具有没被堵塞的网状结构和均匀的导电层的骨架。因此，可以顺利地进行作为后续步骤的金属镀覆。

（铝层的形成：熔融盐镀覆）

接下来，在熔融盐中进行电镀以在树脂体的表面上形成铝镀层3。在熔融盐中，在表面已被赋予了导电性的树脂体（其充当阴极）和纯度为99.99%的铝板（其充当阳极）之间施加直流电流。铝镀层的厚度为1μm至100μm，优选为5μm至20μm。熔融盐可以是作为有机卤化物和卤化铝的共晶盐的有机熔融盐，或者是作为碱金属卤化物和卤化铝的共晶盐的无机熔融盐。优选使用在较低的温度下熔融的有机熔融盐浴，这是因为可以在作为基材的树脂体不分解的情况下进行镀覆。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）。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，最优选使用氯化铝和1-乙基-3-甲基氯化咪唑鎓（AlCl₃-EMIC）的熔融盐，这是因为其稳定性高且不容易分解。

水分或氧混入熔融盐中会使熔融盐劣化。因此优选在密封环境中、在诸如氮或氩等惰性气体气氛下进行镀覆。当使用EMIC浴作为有机熔融盐浴时，镀浴的温度为10℃至60℃，优选为25℃至45℃。

当咪唑鎓盐浴被用作熔融盐浴时，优选将有机溶剂添加到熔融盐浴中。作为有机溶剂，特别优选使用二甲苯。添加有机溶剂，尤其是二甲苯，对铝多孔体的形成具有特别的效果。具体而言，可以获得形成多孔体的铝骨架不易于断裂的第一特征、以及可实现均匀镀覆（其中，多孔体的表面部分与内部之间的镀覆厚度差异小）的第二特征。第一特征的成因如下：添加有机溶剂可以将骨架表面上的镀覆形状从颗粒状（其明显不均匀，在表面观察中呈现为颗粒状）改善为平坦状，从而增加了厚度小并且宽度小的骨架的强度。第二特征的成因如下：将有机溶剂添加至熔融盐浴中降低了熔融盐浴的粘度，并使镀浴容易流过微细的网状结构的内部。更具体而言，当粘度高时，新鲜的镀浴易于供至多孔体表面，但是不会容易供入内部。相反，通过使粘度降低，镀浴易于供入内部，因此可以进行提供均匀厚度的镀覆。添加至镀浴的有机溶剂的量优选为25摩尔%至57摩尔%。当有机溶剂的量为25摩尔%以下时，难以实现减小表面层与内部之间的镀覆厚度差的效果。当有机溶剂的量为57摩尔%以上时，镀浴变得不稳定，并且镀液和二甲苯部分分离。

另外，在使用含有有机溶剂的熔融盐浴进行镀覆的步骤之后，优选进行洗涤步骤，其中使用该有机溶剂作为清洁液。镀覆后的树脂表面需要洗涤以洗掉镀浴。镀覆后的这种洗涤通常用水来进行。然而，在咪唑鎓盐浴中必须避免水分。如果使用水进行洗涤，则水以水蒸气等形式被带入镀液中。因此，为了防止对镀覆产生不利影响，应当避免水洗。因而，用有机溶剂洗涤是有效的。此外，在如上文所述将有机溶剂添加至镀浴的情况下，通过用添加至镀浴的有机溶剂进行洗涤可获得更有益的效果。具体而言，可相对容易地回收并再利用洗涤后的镀液，因此能够使成本降低。例如，考虑用二甲苯对在镀浴（该镀浴是通过将二甲苯添加到熔融盐AlCl₃-EMIC中而制得的）中形成的镀覆体进行洗涤。洗涤后所得到的液体为这样的液体：该液体中的二甲苯的含量大于最初使用的镀浴中二甲苯的含量。一定量以上的熔融盐AlCl₃-EMIC未与二甲苯混合。因此，洗涤后的液体分离为位于上方的二甲苯、以及位于下方的含有约57摩尔%二甲苯的熔融盐AlCl₃-EMIC。因此，通过收集位于下方的分离液体能够回收熔融液。另外，由于二甲苯的沸点低至144℃，故可以通过加热将回收的熔融盐中的二甲苯浓度调节至镀液中的二甲苯浓度，因而所得溶液能够再利用。在用有机溶剂进行洗涤后，还优选在独立于镀浴的其他位置处进一步进行水洗。

图5为示意性示出用于对带状树脂连续进行金属镀覆处理的装置的结构图。该附图示出了这样的结构：其中，将表面已被赋予导电性的带状树脂22从图中的左侧向右侧输送。第一镀槽21a包括圆筒状电极24、安装在容器内壁上的正极25、以及镀浴23。带状树脂22随圆筒状电极24而通过镀浴23。因此，电流能够均匀且容易地流经整个树脂体，从而可以获得均匀镀覆。第二镀槽21b为用于进一步形成厚且均匀的镀覆的槽，这样构造第二镀槽21b，使得在多个槽中重复进行镀覆。在利用电极辊26顺次供给表面上具有薄金属层的带状树脂22的同时，使带状树脂22通过镀浴28，由此进行镀覆，其中电极辊26起到输送辊和槽外供电负极的作用。在多个槽中设置有正极27，以使其面对树脂的两面，并且镀浴28位于正极27之间。采用此结构，可在树脂的两面上覆盖更为均匀的镀膜。

（树脂的分解：热处理）

通过上述步骤，制备了包括树脂体作为其骨架芯部的铝包覆树脂体。接下来，将树脂体除去。在500℃以上640℃以下的温度下对铝包覆树脂体进行热处理，以分解该树脂体和导电性碳。当在氧的存在下进行热处理时，聚氨酯分解反应容易进行，并且还能够很好地分解导电性碳。优选利用气流进行热处理，这是因为能够有效地去除分解产物。

（锂离子电池）

接下来将对使用铝结构体的电池电极材料和电池进行说明。例如，当在锂离子电池的正极中使用铝结构体时，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合剂组合使用。已知的锂离子电池用正极材料是通过用活性材料涂布铝箔的表面而获得的。为了提高每单位面积的电池容量，可提高活性材料的涂布厚度。为了有效地利用该活性材料，需要使铝箔与活性材料彼此电接触，因而将活性材料与导电助剂混合。相比之下，本发明的铝结构体的孔隙率高且每单位面积的表面积大。因而，即使在该铝结构体的表面上担载厚度小的活性材料时，也可以有效地利用该活性材料，从而可以提高电池容量，并且可以减少导电助剂的混合量。在锂离子电池中，使用上述正极材料作为正极，使用石墨作为负极，并使用有机电解液作为电解质。这种锂离子电池即使在电极面积小时仍然具有高容量。因此，与已知的锂离子电池的能量密度相比，该电池的能量密度可以得到提高。

（熔融盐电池）

铝结构体也可以用作熔融盐电池用电极材料。当将铝多孔体用作正极材料时，使用了其中可以嵌入充当电解质（例如铬酸钠(NaCrO₂)或二硫化钛(TiS₂)）的熔融盐的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合剂组合使用。可以使用乙炔黑等作为导电助剂。可以使用聚四氟乙烯（PTFE）等作为粘合剂。当使用铬酸钠作为活性材料且使用乙炔黑作为导电助剂时，优选PTFE，这是因为PTFE可以使这两种物质彼此更加牢固地结合。

铝结构体也可以用作熔融盐电池的负极材料。当铝多孔体用作负极材料时，可以使用单质钠、钠和另一金属的合金、碳等作为活性材料。由于钠的熔点为约98℃，并且随着温度升高该金属软化，因而，优选使钠与另一金属（如Si、Sn或In）形成合金。其中，特别优选钠和Sn的合金，因为该合金易于处理。可以通过电镀法、热浸渍法等将钠或钠合金担载于铝多孔体的表面上。可供替代的是，可以通过镀覆等使待与钠形成合金的金属（如Si）沉积在铝多孔体上，然后在熔融盐电池中进行充电，由此形成钠合金。

图6为示出使用上述电池用电极材料的熔融盐电池的例子的截面示意图。该熔融盐电池包括：正极121，其中正极活性材料担载于铝结构体的铝骨架部分的表面上；负极122，其中负极活性材料担载于铝结构体的铝骨架部分的表面上；以及隔板123，其浸渍有作为电解质的熔融盐。正极121、负极122以及隔板123收纳在壳体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包括压制板124和用于压制该压制板的弹簧125。由于设置了该压制部件，即使正极121、负极122和隔板123的体积发生改变时，也可以均匀地压制所有的部件并使各部件之间彼此接触。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分别与正极端子128和负极端子129连接。

可以使用在工作温度下熔融的各种无机盐或有机盐作为充当电解质的熔融盐。作为熔融盐的阳离子，可以使用选自碱金属（如锂（Li）、钠（Na）、钾（K）、铷（Rb）和铯（Cs））以及碱土金属（如铍（Be）、镁（Mg）、钙（Ca）、锶（Sr）和钡（Ba））中的至少一种。

为了降低熔融盐的熔点，优选使用两种以上盐的混合物。例如，当组合使用双(氟磺酰)亚胺钾（KFSA）和双(氟磺酰)亚胺钠（NaFSA）时，可以将电池的工作温度控制为90℃以下。

通过使熔融盐浸渍到隔板中而使用该熔融盐。设置隔板以防止正极和负极相互接触。可以使用玻璃非织造布、多孔树脂等作为隔板。将正极、负极和浸渍有熔融盐的隔板层叠并收纳在壳体中，然后将其用作电池。

（双电层电容器）

也可将铝结构体用作双电层电容器用电极材料。当使用铝结构体作为双电层电容器用电极材料时，使用活性碳等作为电极活性材料。活性碳与导电助剂和粘合剂组合使用。作为导电助剂，可以使用石墨、碳纳米管等。作为粘合剂，可以使用聚四氟乙烯（PTFE）、苯乙烯-丁二烯橡胶等。

图7是示出双电层电容器的例子的横截面示意图，该双电层电容器使用了上述的双电层电容器用电极材料。电极材料（其中，电极活性材料担载于铝结构体上）设置于用隔板142分区的有机电解液143中，并作为可极化电极141。各可极化电极141与引线144连接。所有这些组件均收纳于壳体145中。通过使用铝多孔体作为集电体，增加了该集电体的表面积。因而，即使在薄薄地涂布作为活性材料的活性碳时，仍可制得能够实现高输出和高容量的双电层电容器。

已经对将树脂发泡体用作树脂体的情况进行了描述，但是本发明并不局限于树脂发泡体。可以通过使用任意形状的树脂体来获得任意形状的铝结构体。

（导电层的形成：实施例1）

下面将具体描述铝结构体的制造例。制备厚度为1mm、孔隙率为95%且每厘米的孔数约为20个的聚氨酯泡沫作为树脂发泡体，并将其切成15mm×15mm见方。将该聚氨酯泡沫浸渍到碳悬浮液中并干燥，从而形成碳颗粒附着在整个表面上的导电层。所述悬浮液含有80重量%的平均粒径为0.01μm的导电性炭黑、充当粘合剂的树脂粘合剂、渗透剂、消泡剂和分散介质作为其成分。

（导电层的形成：比较例1）

制备厚度为1mm、孔隙率为95%且每厘米的孔数约为20个的聚氨酯泡沫作为树脂发泡体，并将其切成15mm×15mm见方。将该聚氨酯泡沫浸渍到碳悬浮液中并干燥，从而形成碳颗粒附着在整个表面上的导电层。所述悬浮液含有80重量%的平均粒径为1.5μm的石墨、充当粘合剂的树脂粘合剂、渗透剂、消泡剂和分散介质作为其成分。

（导电层的形成：比较例2）

制备厚度为1mm、孔隙率为95%且每厘米的孔数约为20个的聚氨酯泡沫作为树脂发泡体，并将其切成15mm×15mm见方。将该聚氨酯泡沫浸渍到碳悬浮液中并干燥，从而形成碳颗粒附着在整个表面上的导电层。所述悬浮液含有80重量%的平均粒径为1.0μm的石墨、充当粘合剂的树脂粘合剂、渗透剂、消泡剂和分散介质作为其成分。

（熔融盐镀覆）

将实施例1、比较例1和比较例2中制得的、表面上具有导电层的各聚氨酯泡沫均设置于具有供电功能的固定装置中，然后浸渍到温度为40℃的熔融盐铝镀浴（67摩尔%AlCl₃-33摩尔%EMIC）中。将设置有所述聚氨酯泡沫的固定装置与整流器的阴极侧相连，而充当反电极的铝板（纯度为99.99%）与阳极侧相连。以3.6A/cm²的电流密度进行90分钟镀覆。此处，电流密度是基于聚氨酯泡沫的表观面积而计算的值。结果，能够形成重量为150g/m²的铝镀层。

（树脂发泡体的分解）

在空气气氛中，在600℃的温度下对其上具有铝镀层的各树脂发泡体进行30分钟的热处理，以制备实施例1、比较例1和比较例2的铝结构体。各铝结构体中的碳残余量用高频燃烧红外线吸收法进行测量。实施例1的铝结构体中的碳残余量较低，为1.3重量%（2.0g/m²）。相比之下，比较例1的铝结构体中的碳残余量为5.5重量%（8.2g/m²），比较例2的铝结构体中的碳残余量为3.0重量%（4.5g/m²）。

以上描述包含下述其它实施方案。

（其它实施方案1）

一种电极材料，在该电极材料中，在由本发明获得的铝结构体的铝表面上担载有活性材料。

（其它实施方案2）

一种电池，其中，将在其它实施方案1中描述的所述电极材料用于正极和负极中的至少一者。

（其它实施方案3）

一种双电层电容器，其中，将在其它实施方案1中描述的所述电极材料用作电极。

（其它实施方案4）

一种过滤用过滤器，包括通过本发明获得的铝结构体。

（其它实施方案5）

一种催化剂载体，其中，在由本发明获得的铝结构体的表面上担载有催化剂。

[工业实用性]

如上所述，根据本发明，能够获得铝多孔结构体。因而，例如，本发明可以广泛地应用于利用铝的特性的各种领域中，例如应用于电气材料（如电池电极）、各种过滤用过滤器和催化剂载体。

[参考符号列表]

1 树脂发泡体 2 导电层 3 铝镀层 11 带状树脂 12 供料鼓轮 13转向辊 14 悬浮液 15 槽 16 热风喷嘴 17 挤压辊 18 卷取鼓轮

21a、21b 镀槽 22 带状树脂

23、28 镀浴 24 圆筒状电极

25、27 正极 26 电极辊

121 正极 122 负极 123 隔板 124 压制板 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

Claims

1.一种制造铝结构体的方法，包括：

导电性赋予步骤，其中将含有导电性碳的导电性涂料涂布到树脂体的表面上，以赋予所述树脂体以导电性；

镀覆步骤，其中在熔融盐中用铝镀覆已被赋予导电性的所述树脂体的表面，以形成铝层；

热处理步骤，其中进行热处理以除去所述树脂体，

其中，所述导电性碳是平均粒径为0.003μm以上0.05μm以下的炭黑。

2.根据权利要求1所述的制造铝结构体的方法，其中，所述热处理步骤是在含氧的气氛中于500℃以上640℃以下的温度下进行的。

3.根据权利要求1或2所述的制造铝结构体的方法，其中，所述树脂体为具有三维网状结构的多孔树脂体。

4.根据权利要求1至3中任意一项所述的制造铝结构体的方法，其中，所述树脂体由聚氨酯构成。

5.一种铝结构体，其通过权利要求1至4中任意一项所述的方法制得。

6.根据权利要求5所述的铝结构体，其中，碳含量为2重量%以下。