CN109890996A - 铝构件以及铝构件的制造方法 - Google Patents

铝构件以及铝构件的制造方法 Download PDF

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Abstract

本发明改善铝构件的导电性。铝构件的表面皮膜包含氧化铝以及氢氧化铝中的至少一方，在表面皮膜中，形成于水凝聚的部分的半导体部在铝构件的一个表面的每1.0cm2面积上存在100000处以上。

Description

铝构件以及铝构件的制造方法
技术领域
本发明涉及一种铝的表面皮膜。
背景技术
铝在空气中会立即氧化，在铝的表面形成作为金属氧化膜的表面皮膜(自然皮膜)。通常，铝氧化物具有绝缘性。但不可思议的是，例如，即使铝构件与其他导电构件(铜、不锈钢、或炭黑等)接触而使电流在两者之间流动，在两者之间也不会产生大的电压降。这是因为夹存于铝与其他导电构件之间的铝表面皮膜的电阻小。但是，已经寻求了使铝表面皮膜的电阻进一步变小的方法。一般而言，若将表面皮膜的电阻设为R、将表面皮膜的电阻率设为ρ、将表面皮膜的厚度设为l、将两者的接触面积设为S，则认为存在公式(1)的关系。
R＝ρl/S (1)
为了降低电阻R，认为只有使ρ变小、使l变小(使表面皮膜的厚度变薄)、或使S变大(使接触面积变大)这种方法。
ρ根据铝的自然皮膜或通过某些表面处理形成的铝的表面皮膜的特性来确定。然而，尚未发现使ρ变小的好方法。关于l，自然皮膜的厚度约为3nm。自然皮膜的厚度根据铝构件的制造条件的不同而稍微变化，或根据使用环境或保管状态的不同，自然皮膜会慢慢变厚。通过表面处理形成的表面皮膜的厚度一般情况下比自然皮膜厚。因此，尚未发现使l变小的好方法。关于S，能通过设计接触面的形状来使S变大。一般而言，虽然能使S变大，但是增大S是有限制的。
例如，在与铝构件接触的其他导电构件的形状是粒子状的情况下，铝构件与粒子状导电构件的接触面积S变小。在这种情况下，存在对铝构件的表面赋予导电性膜的方法。具体而言，将以炭黑为主体的导电剂或DLC(类金刚石)赋予在表面皮膜上，由此形成进入表面皮膜与粒子状导电构件之间的导电性膜。由此，实质上能使接触面积S变大，并使R变小。
现有技术文献
非专利文献
非专利文献1：吉森孝良其他，“通过阶梯状加热-库伦滴定法来研究铝表面的水的行为”，日本金属学会志，p950-p955，47卷，1983
发明内容
发明所要解决的技术问题
然而，在形成导电性膜的方法中，需要在铝构件与其他导电构件之间设置额外的膜。此外，不能通过其他导电构件的表面形状来期望所述方法的效果。
本发明的一个方案的目的在于提高铝构件的导电性。
用于解决问题的方案
本发明的一个方案的铝构件是如下构成：一种铝构件，其为铝或铝合金，所述铝构件的表面皮膜包含氧化铝以及氢氧化铝中的至少一方，在所述表面皮膜中形成于水凝聚的部分的半导体部在所述铝构件的一个表面的每1.0cm2面积上存在100000处以上。
本发明的一个方案的铝构件是如下构成：一种铝构件，其为铝或铝合金，所述铝构件的表面皮膜包含氧化铝以及氢氧化铝中的至少一方，在所述表面皮膜中形成于水凝聚的部分的半导体部在所述铝构件的一个表面所占的面积比为5ppm以上。
本发明的一个方案的铝构件的制造方法是如下方法：一种铝构件的制造方法，该铝构件是铝或铝合金，包含通过对铝构件的表面皮膜进行粗化处理、热处理、或轧制处理，来提高所述表面皮膜的导电性的处理工序。
本发明的一个方案的铝构件是如下构成：一种铝构件，其为铝或铝合金，实施通过对铝构件的表面皮膜进行粗化处理、热处理、或轧制处理，来提高所述表面皮膜的导电性的处理。
发明效果
根据本发明的一个方案，能提高铝构件的导电性。
附图说明
图1是表示测量电流分布的测量装置的构成的示意图。
图2是放大表示铝构件与探针的接触部位的剖面图。
图3是表示使用所述测量装置而得到的AFM影像以及电流分布的图像。
图4是表示在不是电流通过点的部位和电流通过点测量出的I-V特性(电流-电压特性)的图。
图5是表示对铝箔A、B进行了XPS(X射线光电子分光)分析的结果的图。
图6是表示在能量峰对铝箔A、B的XPS分析结果进行分离的面积比(％)的图。
图7是表示由TOF-SIMS检测出的铝箔A的表面皮膜的OH-的分布的图像(负影像)。
图8是表示根据有无热处理的Cube取向存在率(％)、电流通过点密度(个/cm2)、以及与铜板的接触电阻(Ωcm2)的图。
图9是表示根据有无粗化处理的“离子迁移电阻+电子迁移电阻”和“反应电阻”的图。
具体实施方式
当寻找提高铝的表面皮膜本身的导电性的方法时，首先，重新审视了公式(1)中的铝的表面皮膜的电阻率ρ的含义。通常，ρ为体积固有电阻率。铝的表面皮膜的主要成分为氧化铝(ρ＝1014～1015Ωcm)，几乎没有导电性。此外，使这些氧化铝或氢氧化铝本身的ρ变小在技术上是不可能的。然而，实际上，铝的表面皮膜具有充足的导电性。以下，对产生这种矛盾的原因进行说明。
为了提高铝的表面皮膜的导电性，重要的是首先要阐明在表面皮膜显现出导电性的机理。关于铝的表面皮膜的导电机理，提出了皮膜缺陷理论以及隧道效应理论等，但尚未阐明。本发明人通过在后文加以记述的实验以及分析结果，首次阐明了铝的表面皮膜具有导电性的原因。
(电流通过点)
为了研究铝的表面皮膜的局部性质，对两种铝箔进行在表面皮膜流动的电流分布的测量。在测量中使用接触型AFM(原子力显微镜：日本电子制的扫描型探针显微镜JSPM-5200)。
图1是表示测量电流分布的测量装置的构成的示意图。在大气中，在室温下进行铝构件8的评价。铝构件8配置在设置于测量装置的支承台15的台16上。铝构件8的下表面与台16接触，铝构件8的上表面与探针17的顶端接触。
图2是放大表示铝构件8与探针17的接触部位的剖面图。铝构件8是铝箔，包含未被氧化的内部的金属铝8a和表面皮膜8b。表面皮膜8b是氧化铝与氢氧化铝的混合物。虽然在图2中并未示出，但是在金属铝8a的台16侧还形成有表面皮膜8b。
在台16与接触型AFM的悬臂18之间，串联有对铝构件8可施加两个方向的电压的电源装置19以及电流表20。另一方面，在悬臂18与台16之间连接有电压表21。可以使用电流表20来测量流经铝构件8的电流I，使用电压表21来测量对铝构件8施加的电压V。需要说明的是，电流表20的内部电阻相对于测量系统足够低，电压表21的内部电阻相对于测量系统足够高。
接触型AFM的悬臂18使用Budget sensors公司制的Tap190E-G型号。在悬臂18设有探针17。探针17使用在硅上镀铬至5nm厚，并在镀铬上进一步镀铂至25nm厚的探针。探针17的顶端直径约为25nm。即，处于探针17的顶端的镀铂层与铝箔的表面皮膜接触的部分的直径约为25nm，表面皮膜与镀铂层的接触面积约为450nm2。共振频率为190kHz。
作为铝构件8，使用铝箔A和铝箔B这两种。铝箔A、B的材质为1085(Al为99.85％，其他元素主要含有Fe、Si)，尺寸为50mm×50mm，厚度约为0.1mm。铝箔A是普通的平坦铝箔，未进行表面加工。相对于平坦的铝箔而言，铝箔B是通过喷砂在表面实施了凹凸加工的铝箔。
使用所述测量装置来在铝构件8侧施加-50mV作为偏置电压，且在使探针17接触铝构件8的表面的状态下，在25μm×25μm的范围内扫描探针17的顶端。即，施加负的偏置电压意味着台16侧相对于探针17为负电压。电流在与铝构件8的表面垂直的方向流动。
图3是表示使用所述测量装置而得到的AFM影像以及电流分布的图像。图3的(a)是表示通过AFM得到的铝箔A的表面形状的图像。图3的(b)是表示通过AFM得到的铝箔B的表面形状的图像。图3的(c)是表示铝箔A中有电流流动的部位的图像。图3的(d)是表示铝箔B中有电流流动的部位的图像。在图3的(c)、(d)中，暗的部位(黑色的点)表示有电流流动的部位。在亮的部位(白色部位)，几乎没有电流流动(流动的电流非常小)。
由图3的(c)、(d)可知，在铝箔的表面，电流并非同等程度地流动，电流流动的几个点分散地存在。在铝箔的表面中，电流流动的各区域小，因此，在此，将该区域称为电流通过点。发现与铝箔A相比，在进行了表面加工的铝箔B中，电流通过点的数量(密度)多。
图4是表示在不是电流通过点的部位和电流通过点测量出的I-V特性(电流-电压特性)的图。图4的(a)表示不是电流通过点的部位的I-V特性。图4的(b)表示电流通过点的I-V特性。在铝箔上，将探针17固定在电流通过点或不是电流通过点的部位来测量I-V特性。使铝箔侧的偏置电压从-0.2V变化为+0.2V，并将扫掠速度设为25mV/s。
如图4的(a)所示，在不是电流通过点的部位，在该偏置电压范围内没有电流流动。这意味着不是电流通过点的部位的铝的表面皮膜是绝缘体或高电阻体。对此，如图4的(b)所示，在电流通过点，在+0.2V～-0.015V的范围内没有电流流过，而在低于-0.015V的偏置电压下，有大的电流流动。如此，在电流通过点，表面皮膜显示出整流性。可以看到整流性意味着铝箔的金属(铝)部分与表面皮膜的界面肖特基接合，并意味着电流通过点的表面皮膜是p型半导体。如图3的(c)所示，在铝箔A中，在25μm×25μm的范围内存在的电流通过点为20个左右，该范围的大部分显示出绝缘性。如图3的(d)所示，在铝箔B中，尽管在25μm×25μm的范围内存在的电流通过点远远多于铝箔A，但是大多数区域显示出绝缘性。
根据铝箔的表面皮膜的电流分布的测量结果，明确了：对于铝箔的表面皮膜的大部分为绝缘体而言，一小部分的区域能通过电流，具有整流性，并且是p型半导体。
(表面皮膜中的水)
一般而言，在铝的表面皮膜存在吸附水以及结合水。吸附水是吸附于表面皮膜的外侧(表面)的水。结合水是当将氢氧化铝中的一种、即三水铝石或三羟铝石(Al(OH)3或Al2O3·3H2O)加热至200℃～300℃时分解为氧化铝Al2O3和水H2O或勃姆石Al2O3·H2O和水H2O而产生的水。结合水在常温下不以水的形式存在。
氧化铝Al2O3中结合有水的Al2O3·3H2O和氢氧化铝Al(OH)3均能由相同的化学式H3AlO3来表示。存在如下观点：结合水与氧化铝反应形成氢氧化铝，并作为氢氧化铝而存在于表面皮膜中。然而，当在大气中加热氢氧化铝粉末并进行TG·DTA分析时，在200～300℃下，会引起热分解，氢氧化铝分解为氧化铝和水。
在非专利文献1的实验结果中，当加热铝箔时，表面的吸附水在100℃下发生解吸，并检测出在400℃下解吸出0.4mg/m2的水。此外，在非专利文献1的实验结果中，报告了：水在600℃下也会发生解吸。认为在600℃下解析出的水源自勃姆石Al2O3·H2O。需要说明的是，在4N高纯度铝和99.4％铝箔中，热行为是相同的。
如后续所述，根据XPS分析，在铝箔的表面，Al(OH)3所占的面积比约为10％。当将表面皮膜的厚度设为3nm时，可以计算出源自Al(OH)3的H2O为0.25mg/m2左右。该值是比在非专利文献1的实验中检测出的0.4mg/m2小的值。这表示在表面皮膜中包含大量不源自氢氧化铝的水。在此，将该水称为含有水。认为在水与氧化铝反应生成氢氧化铝的情况下，剩余的水与氢氧化铝通过较弱的力而键合，并作为含有水而存在。若该含有水与氢氧化铝的键合不强，则可以推测出含有水分子与所接近的含有水分子通过氢键互相拉拽，而(在表面皮膜中比较自由地移动)凝聚。
(XPS分析)
为了研究表面皮膜的电流通过点是哪种物质，对铝箔A、B进行XPS分析。需要说明的是，在XPS分析之前，对铝箔A、B进行Ar溅射处理来去除表面的油分。在此，在铝箔A、B的表面的数毫米(mm)直径的范围内进行XPS分析。所得的物质的存在比例表示所述范围内的平均。
图5是表示对铝箔A、B进行XPS(X射线光电子分光)分析的结果的图。图5的(a)是表示铝箔A的键合能的分布的图。图5的(b)是表示铝箔B的键合能的分布的图。在图5的(a)、(b)中，还示出了对于O1s的峰值而言在Al2O3、Al(OH)3、H2O的能量峰(面积％)分离键合能的分布的结果。
图6是表示在能量峰分离铝箔A、B的XPS分析结果的面积比(％)的图。根据这些结果，发现在铝箔A、B双方中存在80％以上的Al2O3、10％左右的Al(OH)3、以及Al(OH)3一半左右的H2O。发现与铝箔A相比，铝箔B的Al(OH)3以及H2O的面积％均较大(存在许多Al(OH)3以及H2O)。由此，可以推定：在存在许多Al(OH)3时也存在许多H2O。在此示出的H2O被认为是含有水。
Al2O3的电阻率例如为1×1012Ωcm以上，是良好的绝缘体。此外，Al(OH)3例如是粉末，其电阻率为2×104～5×104Ωcm，是高电阻体。本发明人认为表面皮膜中的水H2O与电流通过点有关。在此情况下，当综合考虑电流通过点仅存在于铝箔表面的一小部分这一事实时，认为水H2O并非在表面皮膜均匀地分散，而是在微观上，水H2O分散地凝聚，以不均匀地分散的方式存在。特别是，可以推测水H2O凝聚的部分成为电流通过点。该凝聚后的水被认为是上述含有水。
(表面皮膜中的水的分布)
接着，对铝箔的表面皮膜中水的分散状态进行研究。如图6所示，发现水H2O所占的面积比与氢氧化铝的面积比有关，但与氧化铝的面积比无关。即，XPS分析的结果示出了当氢氧化铝所占的面积比高时，水H2O所占的面积比也高。在表面皮膜中，在存在许多氢氧化铝的部分也存在许多水H2O，在存在许多氧化铝的部分，水H2O很少。可以使用TOF-SIMS(飞行时间型二次离子质谱分析法)来对表面皮膜的表面处的氢氧化铝的分布的测量进行研究。
图7是表示由TOF-SIMS检测出的铝箔A的表面皮膜的OH-的分布的图像(负影像)。暗的部位(黑色的点)表示检测出许多二次离子(OH-)。测量范围是100μm×100μm。图7中的m/z是质荷比(电荷数除以质量数)。m/z＝17表示OH-。即，OH-的分布表示氢氧化铝Al(OH)3的分布。如图7所示，除了由通过轧制而产生的铝箔表面的花纹所引起的浓淡之外，还存在一些深色的点。这表示氢氧化铝所占的比例高的部位以点状分散的方式存在。在氢氧化铝较多时也存在许多水H2O，因此可以确认在铝的表面皮膜存在水密度高的部分。
如图3的(c)所示，在铝箔A的25μm×25μm的范围内存在20个左右的电流通过点，但仅有一处集合有多个电流通过点的部分。另一方面，如图7所示，在铝箔A的100μm×100μm的范围内存在10个左右的水密度高的部分。因此，电流通过点的密度与水密度高的部分的密度可以概略地说成同等程度。由此，认为铝的表面皮膜的电流通过点形成于表面皮膜的表面的水密度高的部分。
(表面皮膜的导电机理)
以下，对在铝的表面皮膜产生导电性的机理进行总结。
铝的表面皮膜包含氧化铝以及氢氧化铝中的至少一方。通常，铝的表面皮膜包含氧化铝以及氢氧化铝双方。作为表面皮膜的主要成分的氧化铝是绝缘体而不具有导电性。
在铝的表面皮膜中，存在结合水以外的水(含有水)。含有水在表面皮膜中分散地存在，但并非均匀地分散，含有水的一部分以高密度凝聚的方式存在。此外，与存在氧化铝的部分相比，含有水更容易在存在氢氧化铝的部分大量凝聚。
在表面皮膜中，高密度地凝聚有含有水的部分以点状存在。该部分成为p型半导体而显示出导电性。该部分与电流通过点对应。半导体部分在与表面垂直的方向以贯穿表面皮膜的方式存在。电流通过点的表面密度低，在普通铝箔中，为30000个/cm2左右。需要说明的是，一个电流通过点的大小(直径)大约为0.1μm左右。电流通过点中，也有以单体形式存在的点，但多为集合数个至数十个的点。
金属铝与所述p型半导体的接合部分为肖特基接合，显示出整流性。
当在金属铝侧施加负的偏置电压时，极性方向为肖特基接合的正方向。约-0.015V为ON电压，在其以上的电压(-0.015～0V)下，仅有少量电流流动。在低于约-0.015V的电压(绝对值大的负电压)下，电流上升，电流正方向流动。
当在金属铝侧施加正的偏置电压时，极性方向为肖特基接合的反方向。因此，仅有少量电流流动。当正的偏置电压变得比击穿电压大时，突然有大的电流流动。击穿电压被认为是+0.04～+0.3V左右。
在表面皮膜上的电流通过点，在正方向以及反方向的较低的偏置电压下，电流在两个方向流动。即，在偏置电压为-0.015～+0.04V的范围内，仅有少量电流流动，但在低于-0.015V的偏置电压或高于+0.04V的偏置电压下，电流很好地流动。因此，实质上，铝的表面皮膜(氧化皮膜)不显示整流性，而显示良好的导电性。
(提高导电性的方法)
为了改善铝的表面皮膜的导电性，重要的是要着眼于单位面积的电流通过点的数量或电流通过点所占的面积，而非体积固有电阻。
普通的铝的表面皮膜主要包含氧化铝以及氢氧化铝。如上所述，氧化铝以及氢氧化铝的电阻率非常大，表面皮膜的大部分实质上被认为是绝缘体。对此，表面皮膜的电流通过点的电阻率被认为是1.3Ωcm左右。一个电流通过点所占的面积大约为1.0×10-10cm2(0.1μm×0.1μm)，所有电流通过点均为大致同等程度的面积。当将表面皮膜的厚度设为3nm时，一个电流通过点的电阻值可以计算为约3.8kΩ。普通的铝的表面皮膜的电流通过点的存在密度约为32000个/cm2。由此，表面皮膜的平均表面电阻可以计算为0.12Ωcm2。
当增加表面皮膜的电流通过点的表面密度时，与此成反比地，表面皮膜的表面电阻下降，能提高表面皮膜的导电性。如此，铝的表面皮膜的导电性由表面皮膜的电流通过点的表面密度确定。
铝的表面皮膜包含氧化铝、氢氧化铝或它们的混合物以及含有水。含有水在表面皮膜中凝聚，不均匀地存在。在表面皮膜中，含有水高密度地存在的部分为电流通过点，具有导电性。
为了提高铝的表面皮膜的导电性，可以考虑(1)在表面皮膜中增加含有水凝聚的部分，或(2)提高含有水凝聚的部分的面积比。由此，在微观上，通过增加电流通过点的数量或面积，能得到导电性提高的铝的表面皮膜。由此，能提高铝构件的导电性。
电流通过点的存在密度为100000个/cm2以上，由此，实质上能使表面皮膜的电阻变为普通表面皮膜的电阻的约1/3以下，对导电性的提高是有效的。进而，电流通过点的存在密度为200000个/cm2以上，由此，实质上能使表面皮膜的电阻变为约1/6以下，这更为有效。普通表面覆膜的电流通过点的面积比约为3.2ppm。电流通过点的面积比为5ppm以上，由此，实质上能使表面皮膜的电阻变为普通表面皮膜的电阻的约2/3以下，对导电性的提高是有效的。进而，电流通过点的面积比为10ppm以上，由此，实质上能使表面皮膜的电阻变为约1/3以下，这更为有效。进而，电流通过点的面积比为20ppm以上，由此，实质上能使表面皮膜的电阻变为约1/6以下，这更为有效。以下，对具体方法进行说明。
[实施方式1]
机械地对铝构件的表面进行粗化处理，并在微观上对铝构件的表面进行粗糙加工。所述粗化处理可以使用例如喷砂、液体珩磨、喷丸、电火花加工、激光钝化加工、微粉末喷镀等方法。除此之外的方法还可以采用以下的机械方法、化学方法或物理方法。机械方法可以列举出例如用砂纸等研磨纸来擦拭铝构件的表面的方法、以及使用喷砂等吹砂加工来使铝构件的表面粗面化的方法。化学方法可以列举出通过酸等来对铝构件的表面进行蚀刻的方法等。物理方法可以列举出通过溅射等使离子冲撞铝构件的表面来使表面粗面化的方法等。可以使用这些方法中的一个方法，也可以并用多个方法。
当对铝构件的表面进行加工时，铝构件的表面皮膜局部断裂，瞬间露出金属铝。不过，所露出的金属铝立即与空气中的氧气发生反应，生成新的铝氧化物(氧化铝或氢氧化铝)。在该过程中，空气中的水蒸气被引入表面皮膜中，成为表面皮膜中的含有水。由此，能增加含有水凝聚的部分，并能增加表面皮膜的电流通过点。含有水凝聚的部分(电流通过点)充当半导体。通过半导体部中的载流子迁移，表面皮膜整体在与表面垂直的方向上显示出高的导电性。因此，能提高铝构件的表面的导电性。
[实施方式2]
通过轧制法来制造铝构件，以使金属铝的(100)晶体取向在表面皮膜细密地分散。此外，在反复进行热轧后再冷轧时，可以在最终冷轧之前进行热处理。例如，热处理可以在氩气等惰性气氛中，在200℃、10小时的条件下进行。金属铝的晶体取向中存在(100)、(110)、(111)等。其中，(100)的功函数最高，因此容易吸引含有水。因此，通过使(100)面在金属铝的表面(与表面覆膜的界面)露出许多，能增加电流通过点。
需要说明的是，即使通过SEM来观察含有水的凝聚点(电流通过点)，也未在表面覆膜发现特殊的构造。因此，推定金属铝的(100)晶体取向与相接于(100)面的表面覆膜中的水浓度有关。金属铝的功函数根据晶体取向而不同，(100)面为4.41eV，(110)面为4.06eV，(111)面为4.24eV。表面覆膜的氧化铝的功函数为4.28eV左右。与其它面相比，(100)面处于容易接受电子的状态(在电化学中为高电位)。在(100)面与水分子的氧电子对(δ-)之间产生键合力，由此，认为(100)面的表面的水浓度变高。
(效果)
在通过上述实施方式得到的铝构件中，能得到以下效果。
通过增加表面皮膜的电流通过点，与接触铝构件的其他导电构件的电接点或接触面积增加。因此，能大幅度降低铝构件与其他导电构件之间的接触电阻。
(应用)
通过所述方法得到的导电性好的铝构件可以用做导电构件。例如，可以将该铝构件用作汇流条或锂离子电池(二次电池)的集电体(正极或负极)。汇流条是用于电连接的导体。
需要说明的是，所述实施方式的铝构件的材料主要可以是铝，也可以是铝合金，还可以是其中任意一种。铝构件的形状不限于箔、板、以及线，可以是任意形状的构件。
此外，所述方法还可以应用于作为铝以外的阀金属的钛、钽、铌、锆、钨、铪、以及它们各自的合金。
〔总结〕
本发明的一个方案的铝构件是如下构成：一种铝构件，其为铝或铝合金，所述铝构件的表面皮膜包含氧化铝以及氢氧化铝中的至少一方，在所述表面皮膜中，形成于水凝聚的部分的半导体部在所述铝构件的一个表面的每1.0cm2面积上存在100000处以上。
本发明的一个方案的铝构件是如下构成：一种铝构件，其为铝或铝合金，所述铝构件的表面皮膜包含氧化铝以及氢氧化铝中的至少一方，在所述表面皮膜中，形成于水凝聚的部分的半导体部在所述铝构件的一个表面所占的面积比是5ppm以上。
本发明的一个方案的汇流条是使用所述铝构件的构成。
本发明的一个方案的二次电池用集电体是使用所述铝构件的构成。
本发明的一个方案的铝构件的制造方法是如下方法：一种铝构件的制造方法，该铝构件是铝或铝合金，包含通过对铝构件的表面皮膜进行粗化处理、热处理、或轧制处理，来提高所述表面皮膜的导电性的处理工序。
可以通过所述处理工序，来增加在所述表面皮膜中形成于水凝聚的部分的半导体在所述铝构件的一个表面的单位面积的数量。
可以通过所述处理工序，来增加在所述表面皮膜中形成于水凝聚的部分的半导体部在所述铝构件的一个表面所占的面积比。
本发明的一个方案的铝构件是如下构成：一种铝构件，其为铝或铝合金，实施通过对铝构件的表面皮膜进行粗化处理、热处理、或轧制处理，来提高所述表面皮膜的导电性的处理。
本发明并不限于上述的各实施方式，可以在技术方案所示的范围内进行各种变更，适当组合分别在不同的实施方式中公开的技术方案而得到的实施方式也包含在本发明的技术范围内。
【实施例1】
对本发明的一个实施例进行说明。在此，使用通过加热处理容易生长(100)的高纯度铝板。需要说明的是，可以使用经常被用作汇流条用铝构件的6000系合金(Al-Mg-Si)。
作为试样，准备三个从4N铝板(厚度为0.1mm，表面粗糙度Ra＝0.7μm)100mm×100mm中切出的小片(10mm×50mm)。通过电解研磨来对各试样的顶端20mm部分的单面(一个表面)进行表面精加工，使表面粗糙度Ra为0.1μm。将该电解研磨后的表面作为以下的观察对象。将以这种方式得到的三个试样设为试样1～3。此外，再准备三个试样，这三个试样除了在最终冷轧之前，在氩气下，在200℃下，进行了10小时热处理之外，进行了与试样1～3完全相同的处理，并设为试样4～6。使用这些试样来研究表面皮膜的电流通过点与表面皮膜的(100)晶体取向(Cube取向)的关系。
分别对试样1(无热处理)与试样4(有热处理)进行EBSP(Electron BackscatterDiffraction Pattern：电子背散射衍射图像)观察，获得试样表面的晶体取向的分布图像。根据所得的图像来测量作为(100)晶体取向的Cube取向的存在率(面积比)。对于试样的表面的Cube取向的存在率而言，试样1(无热处理)是0.1％，试样4(有热处理)是10％。
分别对试样2(无热处理)和试样5(有热处理)进行如下处理：使AFM为接触模式，并使探针的顶端接触试样的表面。以探针为基准，对试样2、5施加偏置电压-0.05V，在25μm×25μm的范围进行扫描，由此，计数电流通过点的数量。接着，对试样2、5施加偏置电压+0.05V，在另外的25μm×25μm的范围进行扫描，由此计数电流通过点的数量。电流通过点的存在密度几乎与偏置电压的差异无关。不过，试样2(无热处理)的电流通过点的存在密度约为34000个/cm2。另一方面，试样5(有热处理)的电流通过点的存在密度约为240000个/cm2。发现通过热处理，电流通过点的存在密度大幅度增加。不过，Cube取向的存在率与电流通过点的存在密度不成比例关系。
分别对试样3(无热处理)和试样6(有热处理)进行如下处理：对各试样和铜板进行冲压，以使试样的电解研磨后的表面与铜板(厚度0.1mm，10mm×50mm，表面粗糙度Ra＝0.1μm)的表面在面积1.0cm2的范围内均匀地接触。在各试样与铜板之间流过10.0mA恒定电流，精密地对各试样与铜板的接触面中央的电压进行测量。由此，求出各试样与铜板的接触电阻。试样3(无热处理)的接触电阻是0.15Ωcm2。试样6(有热处理)的接触电阻是0.05Ωcm2。
图8是表示根据有无热处理的Cube取向存在率(％)、电流通过点密度(个/cm2)、以及与铜板的接触电阻(Ωcm2)的图。由此，发现增加铝构件的(100)面(Cube取向)作为提高表面皮膜的导电性的方法是非常有用的。
【实施例2】
对本发明的其他实施例进行说明。准备两个锂离子电池的正极集电体中经常使用的铝箔(1N30(99.3％Al)、100mm×100mm×厚度15μm、表面粗糙度Ra＝0.2μm)，并设为试样11、12。对试样12进行机械地使表面粗糙的粗化处理。具体而言，在所述铝箔两面使用粒径为40μm的投影网格粒子来实施喷射钝化加工。将在喷射钝化加工之后，通过蒸馏水来冲洗残留在铝箔的表面的投影网格粒子的试样设为试样12。试样12的表面粗糙度Ra是0.8μm。将从试样11(无粗化处理)的中央附近切出10mm×10mm的试样设为试样13。将从试样12(有粗化处理)的中央附近切出10mm×10mm的试样设为试样14。
分别对试样13(无粗化处理)和试样14(有粗化处理)进行如下处理：使AFM为接触模式，并使探针的顶端接触试样的表面。以探针为基准，对试样13、14施加偏置电压-0.05V，在25μm×25μm的范围进行扫描，由此计数电流通过点的数量。试样13(无粗化处理)的电流通过点的存在密度约为32000个/cm2。另一方面，试样14(有粗化处理)的电流通过点的存在密度约为260000个/cm2。发现根据粗化处理，电流通过点的存在密度大幅度增加。
为了研究在将试样11(无粗化处理)以及试样12(有粗化处理)用作锂离子电池的正极集电体的情况下的内部电阻，实际制作正极。分别将试样11(无粗化处理)以及试样12(有粗化处理)切割成30mm×100mm。在距离各试样的顶端30mm的单面涂敷正极活性物质的糊剂，以作为锂离子电子的正极。具体而言，分别将LFP(磷酸铁锂，平均粒子径为1.0μm)用作活性物质，将5质量％的乙炔黑(一次粒子径为5nm)用作导电助剂，将5质量％的PVDF(聚偏二氟乙烯)用作粘合剂，将NMP(N-甲基-2-吡咯烷酮)用作溶剂，并将这些混合来作为糊剂。在对各试样涂敷糊剂后，在大气中，80℃下，干燥30分钟。以电极面积为2.0cm2的方式通过绝缘材料来包覆涂覆部周围以及试样的反面，以便除了试样的电极作用面以外不与电解液接触。将由试样11制作的正极设为正极1，将由试样12制作的正极设为正极2。正极1与正极2的差异为是否在铝箔的表面进行粗化处理，除此之外完全相同。
通过界面阻抗法进行电极内部电阻的测量。在对电极使用锂金属，并将使LiPF6溶解于EC：EMC＝3：7的溶媒的溶液用作电解液。电解液的温度为25℃。将测量出的阻抗总结到奈奎斯特图(Nyquist plot)中，并分离为“离子迁移电阻+电子迁移电阻”和“反应电阻”。
图9是表示根据有无粗化处理的“离子迁移电阻+电子迁移电阻”和“反应电阻”的图。正极2(有粗化处理)与正极1(无粗化处理)相比，“离子迁移电阻+电子迁移电阻”减少47％，“反应电阻”减少64％。发现根据粗化处理，能大大减少正极的内部电阻。
附图标记说明
8 铝构件
8a 金属铝
8b 表面皮膜
16 台
17 探针
18 悬臂

Claims (8)

1.一种铝构件，其为铝或铝合金，其特征在于，
所述铝构件的表面皮膜包含氧化铝以及氢氧化铝中的至少一方，
在所述表面皮膜中，形成于水凝聚的部分的半导体部在所述铝构件的一个表面的每1.0cm2面积上存在100000处以上。
2.一种铝构件，其为铝或铝合金，其特征在于，
所述铝构件的表面皮膜包含氧化铝以及氢氧化铝中的至少一方，
在所述表面皮膜中，形成于水凝聚的部分的半导体部在所述铝构件的一个表面所占的面积比为5ppm以上。
3.一种汇流条，其特征在于，
使用权利要求1或2所述的铝构件。
4.一种二次电池用集电体，其特征在于，
使用权利要求1或2所述的铝构件。
5.一种铝构件的制造方法，该铝构件是铝或铝合金，其特征在于，
包含通过对铝构件的表面皮膜进行粗化处理、热处理、或轧制处理，来提高所述表面皮膜的导电性的处理工序。
6.根据权利要求5所述的铝构件的制造方法，其特征在于，
通过所述处理工序，来增加形成于所述表面皮膜中水凝聚的部分的半导体部在所述铝构件的一个表面的单位面积的数量。
7.根据权利要求5所述的铝构件的制造方法，其特征在于，
通过所述处理工序，来增加在所述表面皮膜中形成于水凝聚的部分的半导体部在所述铝构件的一个表面所占的面积比。
8.一种铝构件，其为铝或铝合金，其特征在于，
实施通过对铝构件的表面皮膜进行粗化处理、热处理、或轧制处理，来提高所述表面皮膜的导电性的处理。
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