DE112012000869T5 - Poröser Aluminiumkörper mit dreidimensionalem Netzwerk, Elektrode, die den porösen Aluminiumkörper verwendet, und Batterie mit nicht-wässrigem Elektrolyt, Kondensator und Lithium-Ionen-Kondensator mit nicht-wässriger elektrolytischer Lösung, die jeweils die Elektrode verwenden - Google Patents

Poröser Aluminiumkörper mit dreidimensionalem Netzwerk, Elektrode, die den porösen Aluminiumkörper verwendet, und Batterie mit nicht-wässrigem Elektrolyt, Kondensator und Lithium-Ionen-Kondensator mit nicht-wässriger elektrolytischer Lösung, die jeweils die Elektrode verwenden Download PDF

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Kengo Goto
Akihisa Hosoe
Koutarou Kimura
Hideaki SAKAIDA
Junichi Nishimura
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Sumitomo Electric Toyama Co Ltd
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Abstract

Die vorliegende Erfindung stellt einen porösen Aluminiumkörper mit dreidimensionalem Netzwerk, in dem der Zellendurchmesser des porösen Aluminiumkörpers mit dreidimensionalem Netzwerk in Dickenrichtung ungleichmäßig ist, und einen Stromkollektor bzw. eine Elektrode, die den porösen Aluminiumkörper verwendet, und ein Herstellungsverfahren dafür bereit. Das heißt, ein solcher blattförmiger poröser Aluminiumkörper mit dreidimensionalem Netzwerk für einen Stromkollektor weist einen Zellendurchmesser auf, der in Dickenrichtung ungleichmäßig ist. Insbesondere ist es bevorzugt, dass, wenn ein Querschnitt in Dickenrichtung des porösen Aluminiumkörpers mit dreidimensionalem Netzwerk in drei Bereiche, einen Bereich 1, einen Bereich 2 und einen Bereich 3 in dieser Reihenfolge, aufgeteilt wird, sich der Durchschnitt aus dem Zellendurchmesser im Bereich 1 und dem Zellendurchmesser im Bereich 3 von dem Zellendurchmesser im Bereich 2 unterscheidet.

Description

  • TECHNISCHES GEBIET
  • Die vorliegende Erfindung betrifft einen porösen Aluminiumkörper mit dreidimensionalem Netzwerk, der als Elektrode für eine Batterie mit nicht-wässrigem Elektrolyt (Lithiumbatterie usw.), einen Kondensator (nachfolgend auch als „Kondensator” bezeichnet), der eine nicht-wässrige elektrolytische Lösung verwendet, einen Lithium-Ionen-Kondensator (nachfolgend auch als ein „Lithium-Ionen-Kondensator” bezeichnet), der eine nicht-wässrige elektrolytische Lösung verwendet, und dergleichen verwendet wird.
  • STAND DER TECHNIK
  • Poröse Metallkörper mit einer dreidimensionalen Netzwerkstruktur wurden in einem breiten Spektrum von Anwendungen, wie z. B. verschiedenartige Filter, Katalysatorträger und Batterieelektroden, verwendet. Beispielsweise wurde Celmet (hergestellt von Sumitomo Electric Industries, Ltd., eingetragene Handelsmarke), das aus einem porösen Nickelkörper mit dreidimensionalem Netzwerk zusammengesetzt ist (nachfolgend auch als „poröser Nickelkörper” bezeichnet) als Elektrodenmaterial für Batterien, wie z. B. Nickel-Metallhydrid-Batterien und Nickel-Cadmium-Batterien, verwendet. Celmet ist ein poröser Metallkörper mit kontinuierlichen Poren und weist charakteristischerweise eine höhere Porosität (90% oder mehr) als andere poröse Körper, wie metallische Vliesstoffe, auf. Celmet kann durch Bildung einer Nickelschicht auf der Oberfläche eines Skeletts aus einem porösen Harzformkörper mit kontinuierlichen Poren, wie Urethanschaum, anschließendes Zersetzen des Harzformkörpers durch eine Wärmebehandlung und Reduzieren des Nickels erhalten werden. Die Nickelschicht wird mittels Durchführung einer Leitfähigkeitsbehandlung mit Auftragen eines Kohlenstoffpulvers oder dergleichen auf der Oberfläche des Skeletts aus dem Harzformkörper und anschließende Nickelabscheidung durch Elektroplattierung gebildet.
  • Andererseits weist Aluminium genauso wie Nickel eine ausgezeichnete Charakteristik, wie z. B. eine Leitfähigkeit, Korrosionsbeständigkeit und Leichtgewichtigkeit, auf, und für Anwendungen in Batterien wird z. B. eine Aluminiumfolie, in der ein aktives Material, wie Lithiumkobaltoxid, auf ihre Oberfläche aufgetragen ist, als positive Elektrode für eine Lithiumbatterie verwendet. Zur Erhöhung der Kapazität einer positiven Elektrode wird in Betracht gezogen, einen porösen Aluminiumkörper mit dreidimensionalem Netzwerk (nachfolgend als „poröser Aluminiumkörper” bezeichnet), in dem die Aluminiumoberfläche vergrößert ist, zu verwenden und das Innere des Aluminiums mit einem aktiven Material zu füllen. Der Grund dafür ist, dass dadurch ermöglicht wird, dass das aktive Material selbst in einer Elektrode mit einer großen Dicke eingesetzt wird, und sich der Verfügbarkeitsgrad des aktiven Materials pro Flächeneinheit verbessert.
  • Als Verfahren zur Herstellung eines porösen Aluminiumkörpers beschreibt Patentliteratur 1 ein Verfahren des Unterziehens eines Kunststoffsubstrats mit dreidimensionalem Netzwerk mit einem kontinuierlichen Innenraum einer Aluminiumdampfabscheidung durch ein Lichtbogen-Verdampfungsverfahren (arc ion plating method) zur Bildung einer metallischen Aluminiumschicht mit einer Dicke von 2 bis 20 μm.
  • Es wird berichtet, dass gemäß diesem Verfahren ein poröser Aluminiumkörper mit einer Dicke von 2 bis 20 μm erhalten wird, da dieses Verfahren jedoch auf einem Dampfphasenverfahren basiert, ist es schwierig, einen großflächigen porösen Körper herzustellen, und es ist schwierig, eine Schicht zu bilden, die die im Innern gleichmäßig in Abhängigkeit von der Dicke oder Porosität des Substrats ist. Ferner weist dieses Verfahren die Probleme auf, dass eine Bildungsgeschwindigkeit der Aluminiumschicht gering ist und die Produktionskosten hoch sind, da die Fertigungsanlagen teuer sind. Wenn darüber hinaus ein dicker Film gebildet wird, besteht die Möglichkeit, dass Risse in dem Film erzeugt werden oder Aluminium abblättern kann.
  • Patentliteratur 2 beschreibt ein Verfahren zum Erhalten eines porösen Aluminiumkörpers, das die Bildung eines Films aus einem Metall (wie Kupfer) auf einem Skelett aus einem Harzschaumformkörper mit einer dreidimensionalen Netzwerkstruktur, wobei das Metall die Fähigkeit aufweist, bei einer Temperatur, die gleich oder unterhalb des Schmelzpunkts von Aluminium ist, eine eutektische Legierung zu bilden, die anschließende Auftragung einer Aluminiumpaste auf den Film und die Durchführung einer Wärmebehandlung in einer nicht-oxidierenden Atmosphäre bei einer Temperatur von 550°C oder höher und 750°C oder niedriger zur Entfernung eines organischen Bestandteils (Harzschaum) und Sinterung eines Aluminiumpulvers einschließt.
  • Gemäß diesem Verfahren wird allerdings eine Schicht hergestellt, die eine eutektische Legierung aus dem oben erwähnten Metall und Aluminium bildet, und eine Aluminiumschicht mit hoher Reinheit kann nicht gebildet werden.
  • Als weiteres Verfahren wird in Betracht gezogen, dass ein Harzformkörper mit einer dreidimensionalen Netzwerkstruktur einer Aluminiumplattierung unterzogen wird. Ein Elektroplattierungsverfahren von Aluminium selbst ist bekannt, da Aluminium jedoch eine hohe chemische Affinität zu Sauerstoff und ein geringeres elektrisches Potential als Wasserstoff aufweist, ist die Elektroplattierung in einem Plattierbad mit einem wässrigen Lösungssystem schwierig. Daher wurde herkömmlich eine Aluminiumelektroplattierung in einem Plattierbad mit einem nicht-wässrigen Lösungssystem untersucht. Als Technik zur Plattierung einer Metalloberfläche mit Aluminium zum Zwecke der Antioxidation der Metalloberfläche offenbart Patentliteratur 3 beispielsweise ein Aluminium-Elektroplattierungsverfahren, worin eine niedrig-schmelzende Zusammensetzung, die ein Schmelzengemisch aus einem Oniumhalogenid und einem Aluminiumhalogenid ist, als Plattierbad verwendet wird und Aluminium auf einer Kathode abgeschieden wird, während der Wassergehalt des Plattierbads auf 2 Masse-% oder weniger gehalten wird.
  • Mit der Aluminiumplattierung ist allerdings lediglich das Plattieren einer Metalloberfläche möglich, und Verfahren zur Elektroplattierung auf einer Oberfläche eines Harzformkörpers, insbesondere die Elektroplattierung auf der Oberfläche eines Harzformkörpers mit einer dreidimensionalen Netzwerkstruktur, sind nicht bekannt.
  • Die hiesigen Erfinder haben ernsthafte Untersuchungen betreffend ein Verfahren zur Elektroplattierung der Oberfläche eines Harzformkörpers aus einem Urethan mit einer dreidimensionalen Netzwerkstruktur mit Aluminium vorgenommen und herausgefunden, dass die Elektroplattierung der Oberfläche eines Harzformkörpers aus einem Urethan möglich ist, indem der Harzformkörper aus Urethan, in dem mindestens die Oberfläche elektrisch leitfähig gemacht wird, mit Aluminium in einem Schmelzsalzbad plattiert wird. Diese Erkenntnisse haben zur Vollendung eines Verfahrens zur Herstellung eines porösen Aluminiumkörpers geführt. Gemäß diesem Herstellungsverfahren kann eine Aluminiumstruktur mit einem Harzformkörper aus einem Urethan als Kern ihres Skeletts erhalten werden. Für einige Anwendungen, wie verschiedenartige Filter und Katalysatorträger, kann die Aluminiumstruktur als Harz-Metall-Verbund so wie er ist verwendet werden, wenn allerdings die Aluminiumstruktur als Metallstruktur ohne Harz aufgrund von Einschränkungen, die von der Nutzungsumgebung herrühren, verwendet wird, muss durch Entfernung des Harzes ein poröser Aluminiumkörper gebildet werden.
  • Die Entfernung des Harzes kann durch jegliches Verfahren einschließlich Zersetzung (Auflösung) mit einem organischen Lösungsmittel, einem Schmelzsalz oder überkritischem Wasser, Zersetzung durch Erwärmen oder dergleichen, durchgeführt werden.
  • Hierbei ist ein Verfahren zur Zersetzung durch Erwärmung bei hoher Temperatur oder dergleichen praktisch, bezieht allerdings die Oxidation des Aluminiums ein. Da Aluminium im Unterschied zu Nickel schwer zu reduzieren ist, nachdem es einmal oxidiert wurde, wenn es z. B. in einem Elektrodenmaterial einer Batterie oder dergleichen verwendet wird, verliert die Elektrode aufgrund von Oxidation an Leitfähigkeitsvermögen, und daher kann Aluminium nicht als Elektrodenmaterial verwendet werden. Die hiesigen Erfinder haben daher ein Verfahren zur Herstellung eines porösen Aluminiumkörpers, in dem eine Aluminiumstruktur, die durch Bildung einer Aluminiumschicht auf der Oberfläche eines Harzformkörpers erhalten wird, auf eine Temperatur, die gleich oder unterhalb des Schmelzpunkts von Aluminium ist, in einem Zustand, in dem sie in einem Schmelzsalz eingetaucht ist, erwärmt wird, während ein negatives Potential an der Aluminiumschicht zur Entfernung des Harzformkörpers mittels thermischer Zersetzung unter Erhalt eines porösen Aluminiumkörpers angelegt wird, als Verfahren zur Entfernung eines Harzes ohne Verursachung von Oxidation des Aluminiums vollendet.
  • Im Übrigen ist es zur Verwendung des so erhaltenen porösen Aluminiumkörpers als Elektrode notwendig, eine Anschlussleitung an den porösen Aluminiumkörper zur Bildung eines Stromkollektors anzufügen, den porösen Aluminiumkörper, der als Stromkollektor dient, mit einem aktiven Material zu füllen und den resultierenden porösen Aluminiumkörper Behandlungen, wie dem Komprimieren und Zuschneiden durch das in 1 dargestellte Verfahren, zu unterziehen, jedoch ist bisher keine Technologie zur praktischen Verwendung für die industrielle Herstellung von Elektroden für Batterien mit nicht-wässrigem Elektrolyt, Kondensatoren mit einer nicht-wässrigen elektrolytischen Lösung und Lithium-Ionen-Kondensatoren mit einer nicht-wässrigen elektrolytischen Lösung und dergleichen aus einem porösen Aluminiumkörper bekannt.
  • ZITATENLISTE
  • PATENTLITERATUR
    • Patentliteratur 1: japanisches Patent 3413662
    • Patentliteratur 2: ungeprüfte japanische Patentveröffentlichung 8-170126
    • Patentliteratur 3: japanisches Patent 3202072
    • Patentliteratur 4: ungeprüfte japanische Patentveröffentlichung 56-86459
  • ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
  • (TECHNISCHE AUFGABE)
  • Die vorliegende Erfindung zielt darauf ab, eine Technologie zur praktischen Verwendung für die industrielle Herstellung einer Elektrode aus einem porösen Aluminiumkörper bereitzustellen, und insbesondere ist es ein erfindungsgemäßes Ziel, einen porösen Aluminiumkörper mit dreidimensionalem Netzwerk, in dem der Zellendurchmesser des porösen Aluminiumkörpers mit dreidimensionalem Netzwerk in Dickenrichtung ungleichmäßig ist, einen Stromkollektor bzw. eine Elektrode, die den porösen Aluminiumkörper verwenden, und ein Herstellungsverfahren dafür bereitzustellen.
  • (LÖSUNG DER AUFGABE)
  • Die Konstitution der vorliegenden Erfindung ist wie folgt.
    • (1) Poröser Aluminiumkörper mit dreidimensionalem Netzwerk, umfassend einen blattförmigen porösen Aluminiumkörper mit dreidimensionalem Netzwerk für einen Stromkollektor, wobei der poröse Aluminiumkörper mit dreidimensionalem Netzwerk einen Zellendurchmesser aufweist, der in Dickenrichtung ungleichmäßig ist.
    • (2) Poröser Aluminiumkörper mit dreidimensionalem Netzwerk gemäß (1), wobei, wenn ein Querschnitt in Dickenrichtung des porösen Aluminiumkörpers mit dreidimensionalem Netzwerk in drei Bereiche, einen Bereich 1, einen Bereich 2 und einen Bereich 3 in dieser Reihenfolge, aufgeteilt wird, sich der Durchschnitt aus dem Zellendurchmesser im Bereich 1 und dem Zellendurchmesser im Bereich 3 von dem Zellendurchmesser im Bereich 2 unterscheidet.
    • (3) Poröser Aluminiumkörper mit dreidimensionalem Netzwerk gemäß (2), wobei das Verhältnis des Durchschnitts aus dem Zellendurchmesser im Bereich 1 und dem Zellendurchmessers im Bereich 3 zu dem Zellendurchmesser im Bereich 2 1,1 oder mehr beträgt.
    • (4) Poröser Aluminiumkörper mit dreidimensionalem Netzwerk gemäß (2), wobei ein Verhältnis des Durchschnitts aus dem Zellendurchmesser im Bereich 1 und dem Zellendurchmesser im Bereich 3 zu dem Zellendurchmesser im Bereich 2 0,9 oder weniger beträgt.
    • (5) Poröser Aluminiumkörper mit dreidimensionalem Netzwerk gemäß (1), wobei, wenn ein Querschnitt in Dickenrichtung des porösen Aluminiumkörpers mit dreidimensionalem Netzwerk in zwei Bereiche, einen Bereich 4 und einen Bereich 5, aufgeteilt wird, ein Verhältnis des Zellendurchmessers im Bereich 4 zu dem Zellendurchmesser im Bereich 5 1,1 oder mehr beträgt.
    • (6) Poröser Aluminiumkörper mit dreidimensionalem Netzwerk gemäß (1), der durch Laminieren von drei Blättern aus porösen Aluminiumkörpern A, B und C in dieser Reihenfolge in Dickenrichtung zu deren Vereinigung gebildet ist, wobei ein Verhältnis des Durchschnitts aus dem Zellendurchmesser des porösen Aluminiumkörpers A und dem Zellendurchmesser des porösen Aluminiumkörpers C zu dem Zellendurchmesser des porösen Aluminiumkörpers B 1,1 oder mehr beträgt.
    • (7) Poröser Aluminiumkörper mit dreidimensionalem Netzwerk gemäß (1), der durch Laminieren von drei Blättern aus porösen Aluminiumkörpern D, E und F in dieser Reihenfolge in Dickenrichtung zu deren Vereinigung gebildet ist, wobei ein Verhältnis des Durchschnitts aus dem Zellendurchmessers des porösen Aluminiumkörpers D und dem Zellendurchmesser des porösen Aluminiumkörpers F zu dem Zellendurchmesser des porösen Aluminiumkörpers E 0,9 oder weniger beträgt.
    • (8) Poröser Aluminiumkörper mit dreidimensionalem Netzwerk gemäß (1), der durch Laminieren von zwei Blättern aus porösen Aluminiumkörpern G und H in dieser Reihenfolge in Dickenrichtung zu deren Vereinigung gebildet ist, wobei ein Verhältnis des Zellendurchmessers des porösen Aluminiumkörpers G zu dem Zellendurchmesser des porösen Aluminiumkörpers H 1,1 oder mehr beträgt.
    • (9) Elektrode, umfassend die Verwendung des porösen Aluminiumkörpers gemäß (1) bis (8).
    • (10) Batterie mit nicht-wässrigem Elektrolyt, umfassend die Verwendung der Elektrode gemäß (9).
    • (11) Kondensator, der eine nicht-wässrige elektrolytische Lösung verwendet, umfassend die Verwendung der Elektrode gemäß (9).
    • (12) Lithium-Ionen-Kondensator, der eine nicht-wässrige elektrolytische Lösung verwendet, umfassend die Verwendung der Elektrode gemäß (9).
  • (VORTEILHAFTE WIRKUNGEN DER ERFINDUNG)
  • Der erfindungsgemäße poröse Aluminiumkörper mit dreidimensionalem Netzwerk kann in einem Verfahren zur kontinuierlichen Herstellung eines Elektrodenmaterials eingesetzt werden und die industriellen Produktionskosten reduzieren.
  • Der erfindungsgemäße poröse Aluminiumkörper mit dreidimensionalem Netzwerk kann die Stromkollektor-Leistung eines Mittelteils in Dickenrichtung einer Elektrode und den internen Verfügbarkeitsgrad eines aktiven Materials verbessern, wenn er als Basismaterial einer Elektrode verwendet wird. Ferner kann er die Halteeigenschaft des aktiven Materials und eine Batterielebensdauer verbessern.
  • Darüber hinaus kann er die Wickelfähigkeit der Elektrode verbessern.
  • KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
  • 1 ist eine Ansicht, die ein Verfahren zur Herstellung eines Elektrodenmaterials aus einem porösen Aluminiumkörper zeigt.
  • 2 ist eine schematische Schnittansicht, die einen porösen Aluminiumkörper zeigt, in dem der Zellendurchmesser eines Innenteils (Mittelteils) kleiner ist als der der äußeren Oberflächenanteile (Oberfläche und Rückseite).
  • 3 ist eine schematische Schnittansicht, die einen porösen Aluminiumkörper zeigt, in dem der Zellendurchmesser der äußeren Oberflächenanteile (Oberfläche und Rückseite) kleiner ist als der eines Innenteils (Mittelteils).
  • 4 ist eine schematische Schnittansicht, die einen porösen Aluminiumkörper zeigt, in der der Zellendurchmesser einer Hälfte in Dickenrichtung größer ist als der der anderen Hälfte in Dickenrichtung.
  • 5 ist eine schematische Schnittansicht, die zwei Arten von porösen Aluminiumkörpern mit unterschiedlichen Zellendurchmessern zeigt.
  • 6 ist ein Ablaufdiagramm, das einen Schritt zur Herstellung einer erfindungsgemäßen Aluminiumstruktur zeigt.
  • 7(a), 7(b), 7(c) und 7(d) sind schematische Schnittansichten, die einen Schritt zur Herstellung einer erfindungsgemäßen Aluminiumstruktur veranschaulichen.
  • 8 ist eine vergrößerte Aufnahme der Oberfläche der Struktur eines Harzformkörpers aus Urethan.
  • 9 ist eine Ansicht, die ein Beispiel für einen Schritt zur kontinuierlichen Aluminiumplattierung unter Nutzung der Schmelzsalzplattierung veranschaulicht.
  • 10 ist eine Ansicht, die einen Schritt zur Komprimierung eines Endteils eines porösen Aluminiumkörpers zur Bildung eines komprimierten Teils zeigt.
  • 11 ist eine Ansicht, die einen Schritt zur Komprimierung eines Endteils eines porösen Aluminiumkörpers zur Bildung eines komprimierten Teils zeigt.
  • 12 ist eine Ansicht, die einen Schritt zum Füllen eines porösen Anteils eines porösen Aluminiumkörpers mit einer Aufschlämmung aus aktivem Material zeigt.
  • 13 ist eine schematische Ansicht, die ein Beispiel für eine Struktur zeigt, in der ein poröser Aluminiumkörper in einer Lithiumbatterie verwendet wird.
  • 14 ist eine schematische Ansicht, die ein Beispiel für eine Struktur zeigt, in der ein poröser Aluminiumkörper in einem Kondensator mit einer nicht-wässrigen elektrolytischen Lösung verwendet wird.
  • 15 zeigt eine schematische Ansicht, die ein Beispiel für eine Struktur zeigt, in der ein poröser Aluminiumkörper in einen Lithium-Ionen-Kondensator verwendet wird.
  • 16 zeigt eine schematische Schnittansicht, die ein Beispiel für eine Struktur zeigt, in der ein poröser Aluminiumkörper in einer Schmelzsalzbatterie verwendet wird.
  • BESCHREIBUNG DER AUSFÜHRUNGSFORMEN
  • Der erfindungsgemäße poröse Aluminiumkörper mit dreidimensionalem Netzwerk ist ein blattförmiger poröser Aluminiumkörper mit dreidimensionalem Netzwerk für einen Stromkollektor und weist das Merkmal auf, dass der Zellendurchmesser des porösen Aluminiumkörpers mit dreidimensionalem Netzwerk in Dickenrichtung ungleichmäßig ist. Ferner wird erfindungsgemäß bevorzugt, dass, wenn ein Querschnitt in Dickenrichtung des porösen Aluminiumkörpers mit dreidimensionalem Netzwerks in drei Bereiche, einen Bereich 1, einen Bereich 2 und einen Bereich 3 in dieser Reihenfolge, aufgeteilt wird, sich der Durchschnitt aus den Zellendurchmessern im Bereich 1 und im Bereich 3 von dem Zellendurchmesser im Bereich 2 unterscheidet.
  • In der vorliegenden Erfindung kann der Zellendurchmesser in jedem Bereich in einem Querschnitt in Dickenrichtung des porösen Aluminiumkörpers in folgender Art und Weise gemessen werden.
  • Zunächst wird ein Harz in eine Öffnung des porösen Aluminiumkörpers mit dreidimensionalem Netzwerk gefüllt. Beispiele für das einzufüllende Harz schließen ein Epoxyharz, ein Acrylharz und ein Polyesterharz ein. Wenn das Harz verfestigt ist, wird ein Querschnitt des Harzes einer Polierung unterzogen, der Querschnitt wird mit einem Mikroskop betrachtet und eine Aufnahme des Querschnitts wird aufgenommen. Anschließend wird die Aufnahme in drei Bereiche in Dickenrichtung des porösen Aluminiumkörpers aufgeteilt, und diese Bereiche werden als Bereich 1, Bereich 2 und Bereich 3 definiert. Dann wird eine Summe der Zahl der Skelette (d. h. die Zahl der Aluminiumanteile), die in den entsprechenden Bereichen in der Aufnahme enthalten sind, berechnet. Diese Messung wird fünfmal in verschiedenen Querschnitten durchgeführt, und ein Durchschnittswert davon wird berechnet.
  • Da der Kehrwert der Anzahl an Skeletten proportional zu den Zellendurchmessern ist, wird die vorliegende Erfindung anhand dieses Kehrwerts der Anzahl der Skelette beschrieben.
  • Wie oben beschrieben, weist der erfindungsgemäße poröse Aluminiumkörper mit dreidimensionalem Netzwerk ein Merkmal auf, dass der Zellendurchmesser in Dickenrichtung ungleichmäßig ist, und als poröser Aluminiumkörper mit dreidimensionalem Netzwerk, der eine solche Konfiguration aufweist, sind beispielsweise die folgenden Erscheinungen [1] bis [3] denkbar.
    • [1] Eine Erscheinung, in der, wie in 2 gezeigt wird, der Zellendurchmesser des Innenteils (Mittelteils) eines blattförmigen porösen Aluminiumkörpers verringert ist, und der Zellendurchmesser der äußeren Oberflächenanteile (Oberfläche und Rückseite) davon vergrößert ist.
    • [2] Eine Erscheinung, in der, wie in 3 gezeigt wird, der Zellendurchmesser der äußeren Oberflächenteile (Oberfläche und Rückseite) eines blattförmigen porösen Aluminiumkörpers verringert ist und der Zellendurchmesser des Innenteils (Mittelteils) davon vergrößert ist.
    • [3] Eine Erscheinung, in der, wie in 4 gezeigt wird, der Zellendurchmesser einer Hälfte in Dickenrichtung eines blattförmigen porösen Aluminiumkörpers kleiner ist als der der anderen Hälfte davon.
  • Nachfolgend werden die spezifischen Inhalte und Wirkungen der oben beschriebenen Konfigurationen gemäß [1] bis [3] jeweils beschrieben.
  • – Erscheinung gemäß [1] –
  • Wenn ein poröser Aluminiumkörper als Basismaterial von Elektroden für eine Batterie mit nicht-wässrigem Elektrolyt (Lithiumbatterie usw.) und einem Kondensator und einem Lithium-Ionen-Kondensator, die jeweils eine nicht-wässrige elektrolytische Lösung verwenden, verwendet wird, wird in einem Teil, wo ein Zellendurchmesser in dem porösen Körper klein ist, ein Abstand zwischen einem aktiven Material und einem Skelett klein. Wenn der poröse Aluminiumkörper mit dreidimensionalem Netzwerk gemäß der in 2 dargestellten Erscheinung [1] als Basismaterial für eine Elektrode verwendet wird, werden die Stromkollektor-Leistung und der Verfügbarkeitsgrad des aktiven Materials des Mittelteils in Dickenrichtung verbessert, und es wird möglich, eine Elektrode mit ausgezeichneter Ausgangskennlinie bereitzustellen.
  • In dem erfindungsgemäßen porösen Aluminiumkörper mit dreidimensionalem Netzwerk ist es demzufolge bevorzugt, dass ein Verhältnis des Durchschnitts der Zellendurchmesser im Bereich 1 und im Bereich 2 zu dem Zellendurchmesser im Bereich 2 1,1 oder mehr und besonders bevorzugt 1,5 oder mehr beträgt. Wenn das Verhältnis des Durchschnitts aus den Zellendurchmessern im Bereich 1 und im Bereich 3 zu dem Zellendurchmesser im Bereich 2 weniger als 1,1 beträgt, werden die Wirkungen der Verbesserung der Stromkollektor-Performance des Mittelteils in Dickenrichtung und der Verbesserung des Verfügbarkeitsverhältnisses des aktiven Materials kaum erzielt.
  • Wie oben beschrieben, wird das Verhältnis zwischen den Zellendurchmessern durch Messung der Anzahl an Skeletten durch eine Mikrophotographie von jedem Bereich, Berechnung des Kehrwerts der Anzahl der Skelette und Bestimmung eines Verhältnisses zwischen den Kehrwerten gemessen. Das heißt, ein Durchschnitt aus dem Kehrwert der Anzahl der Skelette (nachfolgend auch einfach als Kehrwert bezeichnet) im Bereich 1 und dem Kehrwert im Bereich 3 kann berechnet werden, und der Durchschnitt kann durch den Kehrwert im Bereich 2 dividiert werden. Zur Herstellung des porösen Aluminiumkörpers, in dem das Verhältnis des Durchschnitts aus den Zellendurchmessern im Bereich 1 und im Bereich 3 zu dem Zellendurchmesser im Bereich 2 1,1 oder mehr beträgt, wie oben beschrieben, kann im Schritt zur Herstellung eines porösen Aluminiumkörpers, der später beschrieben wird, der folgende Polyurethanschaum verwendet werden. Das heißt, wenn ein Polyurethan-Rohmaterial zum Schäumen kontinuierlich in eine blattförmige Form in einem Schäumschritt des Polyurethans geschäumt wird, wird, sofern die obere Oberfläche und die untere Oberfläche der Form auf 50°C oder höher erwärmt werden, das Wachstum der Zellen an der oberen Oberfläche und der unteren Oberfläche des Blatts gefördert, und ein Urethanblatt mit einer gewünschten Verteilung eines Zellendurchmessers in Dickenrichtung wird erhalten. Durch Plattierung eines solchen Urethanblatts mit Aluminium und Entfernung des Urethans wird ein poröser Aluminiumkörper erhalten, in dem das Verhältnis des Durchschnitts aus den Zellendurchmessern im Bereich 1 und im Bereich 3 zu dem Zellendurchmesser im Bereich 2 1,1 oder mehr beträgt.
  • Ferner ist es ebenso möglich, eine ähnliche Wirkung durch Laminieren von porösen Aluminiumkörpern mit verschiedenen Zellendurchmessern zu erzielen. Das heißt, der erfindungsgemäße poröse Aluminiumkörper mit dreidimensionalem Netzwerk ist vorzugsweise ein poröser Aluminiumkörper mit dreidimensionalem Netzwerk, der durch Laminieren von drei Blättern aus porösen Aluminiumkörpern A, B und C in dieser Reihenfolge in Dickenrichtung zu deren Vereinigung gebildet wird, wobei ein Verhältnis des Durchschnitts aus den Zellendurchmessern des porösen Aluminiumkörpers A und des porösen Aluminiumkörpers C zu dem Zellendurchmesser des porösen Aluminiumkörpers B 1,1 oder mehr beträgt.
  • Insbesondere werden, wie in 5 gezeigt wird, zwei Arten von porösen Aluminiumkörpern, ein poröser Aluminiumkörper mit einem kleinen Zellendurchmesser und ein poröser Aluminiumkörper mit einem großen Zellendurchmesser, hergestellt. Dann werden zwei Blätter aus den porösen Aluminiumkörpern A und C mit einem großen Zellendurchmesser und der poröse Aluminiumkörper B mit einem kleinen Zellendurchmesser laminiert, wobei sich der poröse Aluminiumkörper B zur Vereinigung zwischen den porösen Aluminiumkörpern A und C befindet. Hierdurch kann ein poröser Aluminiumkörper mit dreidimensionalem Netzwerk hergestellt werden, indem der Zellendurchmesser der äußeren Oberflächenschichtanteile (Oberfläche und Rückseite) groß ist und im Gegensatz dazu der Zellendurchmesser des Innenteils (Mittelschichtanteils) klein ist. Ferner kann die Dicke des porösen Aluminiumkörpers mit dreidimensionalem Netzwerk größer als solche von herkömmlichen porösen Aluminiumkörpern mit dreidimensionalem Netzwerk sein, indem eine Vielzahl von porösen Aluminiumkörpern zu deren Vereinigung laminiert wird.
  • Wenn ferner die porösen Aluminiumkörper A, B und C so ausgewählt werden, dass das Verhältnis des Durchschnitts aus dem Zellendurchmesser des porösen Aluminiumkörpers A und dem Zellendurchmesser des porösen Aluminiumkörpers C zu dem Zellendurchmesser des porösen Aluminiumkörpers B 1,1 oder mehr beträgt, wie oben beschrieben, kann die Stromkollektor-Performance des Mittelteils in Dickenrichtung des erhaltenen porösen Aluminiumkörpers verbessert werden und ferner kann der Verfügbarkeitsgrad des aktiven Materials verbessert werden. Ferner beträgt das Verhältnis des Durchschnitts aus den Zellendurchmessern der porösen Aluminiumkörper A und C zu dem Zellendurchmesser des porösen Aluminiumkörpers B besonders bevorzugt 1,5 oder mehr.
  • Eine Technik zur Vereinigung der laminierten porösen Aluminiumkörper A bis C ist zudem nicht besonders beschränkt, und z. B. können durch Erhöhung der Temperatur des Blatts aus den laminierten porösen Aluminiumkörpern auf etwa den Schmelzpunkt von Aluminium in einen Zustand, in dem Druck auf das Blatt aus den laminierten porösen Aluminiumkörpern angelegt wird, die in Kontakt miteinander stehenden Skelette zu deren Vereinigung miteinander verschmolzen werden.
  • – Erscheinung gemäß [2] –
  • Wenn ein poröser Aluminiumkörper als Basismaterial für Elektroden einer Batterie mit nicht-wässrigem Elektrolyt (Lithiumbatterie usw.) und einem Kondensator und einem Lithium-Ionen-Kondensator, die jeweils eine nicht-wässrige elektrolytische Lösung verwenden, verwendet wird, wie oben beschrieben, ist der Abstand zwischen einem aktiven Material und einem Skelett in einem Anteil mit einem kleinen Zellendurchmesser klein und daher kann die Stromkollektor-Performance und der Verfügbarkeitsgrad an aktivem Material verbessert werden. Ferner hat im Allgemeinen der Anteil mit einem kleinen Zellendurchmesser die Wirkung der Unterdrückung des Abblätterns des eingefüllten aktiven Materials im Vergleich mit dem Anteil mit einem großen Zellendurchmesser. Wenn darüber hinaus der poröse Aluminiumkörper einen Schritt F (Komprimierungsschritt) in dem in 1 gezeigten Elektrodenherstellungsschritt wird die Halteeigenschaft des aktiven Materials in dem Anteil mit einem kleinen Zellendurchmesser verbessert, da das aktive Material mit dem Skelett in festen Kontakt gebracht wird.
  • Wenn der poröse Aluminiumkörper mit dreidimensionalem Netzwerk gemäß dem in 3 gezeigten Erscheinung [2] Basismaterial für eine Elektrode verwendet wird, wird demzufolge, da das aktive Material in festen Kontakt mit dem Skelett gebracht wird, der Effekt der Verbesserung der Halteeigenschaft des aktiven Materials erzielt. Das heißt, da das Abblättern des aktiven Materials verhindert wird, wird eine Batterielebensdauer und die Ausgangskennlinie verbessert.
  • In den erfindungsgemäßen porösen Aluminiumkörper mit dreidimensionalem Netzwerk ist es demzufolge bevorzugt, dass das Verhältnis des Durchschnitts aus den Zellendurchmessern im Bereich 1 und im Bereich 3 zu dem Zellendurchmesser im Bereich 2 0,9 oder weniger und mehr bevorzugt 0,7 oder weniger beträgt. Wenn das Verhältnis des Durchschnitts aus den Zellendurchmessern im Bereich 1 und im Bereich 3 zu dem Zellendurchmesser im Bereich 2 mehr als 0,9 beträgt, wird der Effekt der Verbesserung der Halteeigenschaft des aktiven Materials, wie oben beschrieben, kaum erzielt.
  • Wie oben beschrieben, wird das Verhältnis zwischen den Zellendurchmessern berechnet, indem der Kehrwert der Anzahl an Skeletten durch eine Mikroaufnahme von jedem Bereich bestimmt wird und ein Verhältnis zwischen den Kehrwerten der Anzahl an Skeletten bestimmt wird. Das heißt, ein Durchschnitt aus dem Kehrwert im Bereich 1 und dem Kehrwert im Bereich 3 kann berechnet werden, und der Durchschnitt kann durch den Kehrwert im Bereich 2 dividiert werden.
  • Der poröse Aluminiumkörper, in dem das Verhältnis des Durchschnitts aus den Zellendurchmessern im Bereich 1 und im Bereich 3 zum Zellendurchmesser im Bereich 2 0,9 oder weniger beträgt, wie oben beschrieben, kann durch Verwendung des folgenden Polyurethanschaums in dem Schritt zur Herstellung eines porösen Aluminiumkörpers, der später beschrieben wird, hergestellt werden. Das heißt, wenn ein Polyurethan-Rohmaterial zum Schäumen kontinuierlich in einer blattförmigen Form in einem Schritt zum Schäumen des Polyurethans geschäumt wird, wird, sofern die obere Oberfläche und die untere Oberfläche der Form auf 5°C oder niedriger gekühlt werden, der Wachstum der Zellen in der oberen Oberfläche und der unteren Oberfläche des Blatts unterdrückt und ein Urethanblatt mit einer gewünschten Verteilung eines Zellendurchmessers in Dickenrichtung erhalten. Durch Plattieren eines solchen Urethanblatts mit Aluminium und Entfernung des Urethans wird ein poröser Aluminiumkörper erhalten, in dem das Verhältnis des Durchschnitts aus den Zellendurchmessern in dem Bereich 1 und im Bereich 3 zu dem Zellendurchmesser im Bereich 2 0,9 oder mehr beträgt.
  • Ferner ist es genauso wie in dem oben beschriebenen Fall auch effektiv, poröse Aluminiumkörper mit verschiedenen Zelldurchmessern zu laminieren. Das heißt, der erfindungsgemäße poröse Aluminiumkörper mit dreidimensionalem Netzwerk ist vorzugsweise ein poröser Aluminiumkörper mit dreidimensionalem Netzwerk, der durch Laminieren von drei Blättern aus porösen Aluminiumkörpern D, E und F in dieser Reihenfolge in Dickenrichtung zu deren Vereinigung gebildet wird, wobei ein Verhältnis des Durchschnitts aus den Zellendurchmessern der porösen Aluminiumkörper D und F zu dem Zellendurchmesser des porösen Aluminiumkörpers E 0,9 oder weniger beträgt.
  • In diesem Fall werden zwei Blätter aus porösen Aluminiumkörpern D und F jeweils mit einem kleinen Zellendurchmesser und ein poröser Aluminiumkörper E mit einem großen Zellendurchmesser laminiert, wobei sich der poröse Aluminiumkörper E zur Vereinigung zwischen den porösen Aluminiumkörpern D und F befindet. Dadurch kann ein poröser Aluminiumkörper mit dreidimensionalem Netzwerk hergestellt werden, in dem der Zellendurchmesser der äußeren Oberflächenschichtanteile (Oberfläche und Rückseite) klein ist und im Gegensatz dazu der Zellendurchmesser des Innenteils (Mittelschichtanteils) groß ist. Ferner kann die Dicke des porösen Aluminiumkörpers mit dreidimensionalem Netzwerk größer als solche von herkömmlichen porösen Aluminiumkörpern mit dreidimensionalem Netzwerk sein, indem eine Vielzahl von porösen Aluminiumkörpern zu deren Vereinigung laminiert werden.
  • Wenn die porösen Aluminiumkörper D, E und F so ausgewählt werden, dass das Verhältnis des Durchschnitts aus dem Zellendurchmesser des porösen Aluminiumkörpers D und dem Zellendurchmesser des porösen Aluminiumkörpers F zu dem Zellendurchmesser des porösen Aluminiumkörpers E 0,9 oder weniger beträgt, wie oben beschrieben, kann die Halteeigenschaft des aktiven Materials in dem erhaltenen porösen Aluminiumkörper und eine Batterielebensdauer verbessert werden. Ferner beträgt das Verhältnis des Durchschnitts aus den Zellendurchmessern der porösen Aluminiumkörper D und F zu dem Zellendurchmesser des porösen Aluminiumkörpers E besonders bevorzugt 0,7 oder weniger.
  • Außerdem ist eine Technik zur Vereinigung der laminierten porösen Aluminiumkörper A bis C nicht besonders beschränkt und beispielsweise können die miteinander in Kontakt stehenden Skelette durch Erhöhung der Temperatur des Blatts aus den laminierten porösen Aluminiumkörpern auf ungefähr den Schmelzpunkt von Aluminium in einem Zustand, in dem Druck auf das Blatt aus den laminierten porösen Aluminiumkörpern angelegt ist, miteinander zu deren Vereinigung verschmolzen werden.
  • – Erscheinung gemäß [3] –
  • Wenn ein blattförmiger poröser Aluminiumkörper durch Verbiegen zu einem zylindrischen porösen Aluminiumkörper geformt wird, wird beim Biegen eine Kraft an den porösen Körper angelegt, durch die eine Nachbarschaft eines Oberflächenanteils, der zu einer Außenseite des Zylinders wird, gezogen wird und im Gegensatz dazu eine Nachbarschaft eines Oberflächenanteils, der eine Innenseite wird, komprimiert wird. Wenn ein in 4 dargestellter poröser Aluminiumkörper einem Biegevorgang unterzogen wird, in dem der Zellendurchmesser in dem Anteil, der eine Außenseite beim Biegen des porösen Körpers wird, groß eingestellt wird, und der Zellendurchmesser in dem Anteil, der eine Innenseite beim Biegen des porösen Körpers wird, klein eingestellt wird, wird demzufolge der Biegevorgang auf einfache Weise durchgeführt und die Wickelfähigkeit der Elektrode verbessert. Das heißt, im Allgemeinen neigt ein Anteil des Skeletts, der an der Außenseite einer Elektrodenplatte positioniert ist, dazu, durch den Biegevorgang zu zerbrechen, und wenn das Skelett zerbrochen ist, durchschneidet es einen Separator und verursacht einen Kurzschluss. Wenn der poröse Aluminiumkörper einem Biegevorgang unterzogen wird, in dem der Zellendurchmesser in dem Anteil, der eine Außenseite beim Biegen des porösen Körpers wird, groß eingestellt wird, und der Zellendurchmesser in dem Anteil, der eine Innenseite beim Biegen des porösen Körpers wird, klein eingestellt wird, dann ist die Verlagerung, um aufgrund der Deformation des Skeletts zu brechen, groß, und das Skelett zerbricht nur schwerlich, und daher wird der Biegevorgang auf einfache Weise durchgeführt und die Wickelfähigkeit der Elektrode verbessert.
  • In den erfindungsgemäßen porösen Aluminiumkörpern mit dreidimensionalem Netzwerk ist bevorzugt, dass, wenn ein Querschnitt in Dickenrichtung des porösen Aluminiumkörpers mit dreidimensionalem Netzwerk in zwei Bereiche, einen Bereich 4 und einen Bereich 5, aufgeteilt wird, ein Verhältnis des Zellendurchmessers im Bereich 4 zu dem Zellendurchmesser im Bereich 5 1,1 oder mehr und besonders bevorzugt 1,5 oder mehr beträgt. Wenn das Verhältnis des Zellendurchmessers im Bereich 4 zu dem Zellendurchmesser im Bereich 5 weniger als 1,1 beträgt, wird die Wirkung der ausgezeichneten Wickelfähigkeit, wie oben beschrieben, kaum erzielt.
  • Der poröse Aluminiumkörper, in dem das Verhältnis des Zellendurchmessers im Bereich 5 zu dem Zellendurchmesser im Bereich 4 1,1 oder mehr beträgt, wie oben beschrieben, kann durch Verwendung des folgenden Polyurethanschaums im Schritt zur Herstellung eines porösen Aluminiumkörpers, der später beschrieben wird, hergestellt werden. Das heißt, wenn ein Polyurethan-Rohmaterial zum Schäumen kontinuierlich in einer blattförmigen Form in einem Schritt zum Schäumen des Polyurethans geschäumt wird, wird das Wachstum einer Zelle an der oberen Oberfläche des Blatts gefördert und das Wachstum einer Zelle an der unteren Oberfläche des Blatts wird unterdrückt, sofern die obere Oberfläche der Form auf 50°C oder höher erwärmt wird oder die untere Oberfläche der Form auf 5°C oder niedriger abgekühlt wird, und ein Urethanblatt mit einer gewünschten Zellendurchmesser-Verteilung in Dickenrichtung wird erhalten. Durch Plattieren eines solchen Urethanblatts mit Aluminium und Entfernung des Urethans wird ein poröser Aluminiumkörper erhalten, in dem das Verhältnis des Zellendurchmessers im Bereich 5 zu dem Zellendurchmesser im Bereich 4 1,1 oder mehr beträgt.
  • Genauso wie in dem oben beschriebenen Fall ist es ferner ebenso effektiv, poröse Aluminiumkörper mit verschiedenen Zellendurchmessern zu laminieren. Das heißt, der erfindungsgemäße poröse Aluminiumkörper mit dreidimensionalem Netzwerk ist vorzugsweise ein poröser Aluminiumkörper mit dreidimensionalem Netzwerk, der durch Laminieren von zwei Blättern aus porösen Aluminiumkörpern G und H in dieser Reihenfolge in Dickenrichtung zu deren Vereinigung gebildet wird, wobei ein Verhältnis des Zellendurchmessers des porösen Aluminiumkörpers G zu dem Zellendurchmesser des porösen Aluminiumkörpers H 1,1 oder mehr beträgt.
  • Durch Laminieren des porösen Aluminiumkörpers H mit einem kleinen Zellendurchmesser und des porösen Aluminiumkörpers G mit einem großen Zellendurchmesser zu deren Vereinigung kann ein poröser Aluminiumkörper mit dreidimensionalem Netzwerk hergestellt werden, in dem der Zellendurchmesser des porösen Aluminiumkörpers in Dickenrichtung ungleichmäßig ist. Ferner kann die Dicke des porösen Aluminiumkörpers mit dreidimensionalem Netzwerk größer sein als solche von herkömmlichen porösen Aluminiumkörpern mit dreidimensionalem Netzwerk, indem eine Vielzahl von porösen Aluminiumkörpern zu deren Vereinigung laminiert wird.
  • Wenn die porösen Aluminiumkörper G und H so ausgewählt werden, dass das Verhältnis des Zellendurchmessers des porösen Aluminiumkörpers G zum Zellendurchmesser des porösen Aluminiumkörpers H 1,1 oder mehr beträgt, wie oben beschrieben, wird ein poröser Aluminiumkörper mit einer ausgezeichneten Biegeverarbeitbarkeit erzielt werden. Das Verhältnis des Zellendurchmessers des porösen Aluminiumkörpers G zu dem Zellendurchmesser des porösen Aluminiumkörpers H beträgt vorzugsweise 1,5 oder mehr.
  • Außerdem ist eine Technik zur Vereinigung der laminierten porösen Aluminiumkörper A bis C nicht besonders beschränkt, und beispielsweise können Skelette, die miteinander in Kontakt stehen, durch Erhöhen der Temperatur des Blatts aus den laminierten porösen Aluminiumkörpern auf ungefähr den Schmelzpunkt von Aluminium in einem Zustand, in dem Druck auf das Blatt aus den laminierten porösen Aluminiumkörpern angelegt ist, miteinander zu deren Vereinigung verschmolzen werden.
  • Nachfolgend wird ein Verfahren zur Herstellung des erfindungsgemäßen porösen Aluminiumkörpers mit dreidimensionalem Netzwerk beschrieben. Das Herstellungsverfahren wird nachfolgend nötigenfalls unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben, wobei ein Beispiel, in dem ein Aluminium-Plattierungsverfahren als Verfahren zur Bildung eines Aluminiumfilms auf der Oberfläche eines Harzformkörpers aus Urethan angewendet wird, als repräsentatives Beispiel genommen wird. In allen nachfolgenden Bezugsfiguren sind alle Teile, die derselben Ziffer zugeordnet sind, dieselben oder entsprechende Teile. Die vorliegende Erfindung ist nicht darauf beschränkt, sondern durch die Ansprüche definiert, und alle Modifikationen, die innerhalb des Umfangs der Ansprüche fallen, und Äquivalente davon sollen von den Ansprüchen umfasst sein.
  • (Schritt zur Herstellung einer Aluminiumstruktur)
  • 6 ist ein Ablaufdiagramm, das einen Schritt zur Herstellung einer Aluminiumstruktur zeigt. 7(a), 7(b), 7(c) und 7(d) zeigen schematische Ansichten der Bildung eines Aluminium-Plattierungsfilms unter Verwendung eines Harzformkörpers als Kernmaterial entsprechend dem Ablaufdiagramm. Der Gesamtablauf des Herstellungsschritts wird unter Bezugnahme auf beide Figuren beschrieben. Als Erstes wird die Herstellung 101 eines Harzformkörpers durchgeführt, der als Basismaterial dient. 7(a) ist eine vergrößerte schematische Ansicht der Oberfläche eines Harzformkörpers mit kontinuierlichen Poren als ein Beispiel für einen Harzformkörper, der als Basismaterial dient. Poren sind in dem Skelett eines Harzformkörpers 1 ausgebildet. Als Nächstes wird eine Leitfähigkeitsbehandlung 102 der Oberfläche des Harzformkörpers durchgeführt. Wie in 7(b) veranschaulicht wird, wird durch diesen Schritt eine dünne leitfähige Schicht 2 auf einem elektrischen Leiter auf der Oberfläche des Harzformkörpers 1 gebildet.
  • Anschließend wird eine Aluminiumplattierung 103 in einem Schmelzsalz zur Bildung einer Aluminium-Plattierungsschicht 3 auf der Oberfläche der leitfähigen Schicht des Harzformkörpers durchgeführt (7(c)). Dadurch wird eine Aluminiumstruktur erhalten, in der die Aluminium-Plattierungsschicht 3 auf der Oberfläche des als Basismaterial dienenden Harzformkörpers gebildet wird. Eine Entfernung 104 des als Basismaterial dienenden Harzformkörpers wird durchgeführt.
  • Der Harzformkörper 1 kann durch Zersetzung oder dergleichen unter Erhalt einer Aluminiumstruktur (poröser Körper) entfernt werden, der lediglich eine zurückbleibende Metallschicht enthält (7(d)). Nachfolgend wird jeder dieser Schritte der Reihe nach beschrieben.
  • (Herstellung des Harzformkörpers)
  • Ein Harzformkörper mit einer dreidimensionalen Netzwerkstruktur und kontinuierlichen Poren wird hergestellt. Ein Material des Harzformkörpers kann jedes beliebige Harz sein. Als Material können ein Harzschaumformkörper aus Polyurethan, Melamin, Polypropylen oder Polyethylen beispielhaft genannt werden. Obgleich der Harzschaumformkörper beispielhaft genannt wurde, kann ein Harzformkörper mit jeglicher Form ausgewählt werden, solange der Harzformkörper kontinuierliche Poren (kontinuierliche Poren) aufweist. Zum Beispiel kann ein Harzformkörper mit einer Form wie ein Vliesstoff, der durch Verwickeln von faserartigem Harz gebildet ist, anstelle des Harzschaumformkörpers verwendet werden. Der Harzschaumformkörper weist vorzugsweise eine Porosität von 80% bis 98% und einem Porendurchmesser von 50 μm bis 500 μm auf. Urethanschäume und Melaminschäume weisen eine hohe Porosität, Kontinuität von Poren und ausgezeichnete thermische Zersetzungseigenschaften auf, und daher können sie vorzugsweise als Harzschaumformkörper verwendet werden.
  • Urethanschäume werden im Hinblick auf die Gleichmäßigkeit der Poren, einfachen Verfügbarkeit und dergleichen bevorzugt, und auch deshalb bevorzugt, weil Urethanschäume mit einem kleinen Porendurchmesser verfügbar sein können.
  • Harzschaumkörper enthalten oft Restmaterialien, wie z. B. einen Schaumbildner und ein in der Herstellung des Schaums nicht-reagiertes Monomer, und werden daher vorzugsweise einer Waschbehandlung zum Zwecke der nachfolgenden Schritte unterzogen. Als ein Beispiel für den Harzformkörper wird ein Urethanschaum, der einer Waschbehandlung als Vorbehandlung unterzogen wurde, in 8 dargestellt. In dem Harzformkörper ist ein dreidimensionales Netzwerk als Skelett konfiguriert und daher sind kontinuierliche Poren als Gesamtheit konfiguriert. Das Skelett aus dem Polyurethanschaum weist eine nahezu dreieckige Form in einem Querschnitt senkrecht zu seiner Ausdehnungsrichtung auf. Hierbei wird die Porosität durch die folgende Gleichung definiert: Porosität = (1 – (Gewicht des porösen Materials [g]/(Volumen des porösen Materials [cm3] × Materialdichte))) × 100 [%]
  • Ferner wird der Porendurchmesser bestimmt, indem die Oberfläche des Harzformkörpers in einer Mikroaufnahme oder dergleichen vergrößert wird, die Zahl der Poren pro inch (25,4 mm) als Zahl der Zellen gezählt wird und ein durchschnittlicher Porendurchmesser durch die folgende Gleichung: durchschnittlicher Porendurchmesser = 25,4 mm/Zahl der Zellen berechnet wird.
  • (Leitfähigkeitsbehandlung der Oberfläche des Harzformkörpers)
  • Zur Durchführung einer Elektroplattierung wird die Oberfläche des Harzschaums zuvor einer Leitfähigkeitsbehandlung unterzogen. Ein Verfahren für die Leitfähigkeitsbehandlung ist nicht besonders beschränkt, solange es ein Verfahren ist, durch das eine Schicht mit einer Leitfähigkeit auf der Oberfläche des Harzformkörpers abgeschieden werden kann, und jegliches Verfahren, einschließlich stromloser Plattierung eines leitfähigen Metalls, wie Nickel, Dampfphasenabscheidung und Sputtern von Aluminium oder dergleichen und Auftragung eines leitfähigen Beschichtungsmaterials, das leitfähige Partikel enthält, wie Kohlenstoff, kann ausgewählt werden.
  • (Bildung einer Aluminiumschicht: Schmelzsalzplattierung)
  • Als Nächstes wird eine Aluminium-Plattierungsschicht auf der Oberfläche des Harzformkörpers durch Elektroplattierung in einem Schmelzsalz gebildet. Durch Aluminiumplattierung in einem Schmelzsalzbad kann eine dicke Aluminiumschicht gleichmäßig gebildet werden, insbesondere auf einer Oberfläche mit einer komplizierten Skelettstruktur, wie der Harzformkörper mit einer dreidimensionalen Netzwerkstruktur. Ein Gleichstrom wird zwischen einer Kathode aus dem Harzformkörper mit einer Oberfläche, die der Leitfähigkeitsbehandlung unterzogen wurde, und einer Anode aus einer Aluminiumplatte mit einer Reinheit von 99,0% in dem Schmelzsalz angelegt. Als Schmelzsalz kann ein organisches Schmelzsalz, das ein eutektisches Salz aus einem organischen Halogenid und einem Aluminiumhalogenid ist, oder ein anorganisches Schmelzsalz, das ein eutektisches Salz aus einem Alkalimetallhalogenid und einem Aluminiumhalogenid ist, verwendet werden. Die Verwendung eines organischen Schmelzsalzbads, welches bei einer relativ niedrigen Temperatur schmilzt, wird bevorzugt, da es eine Plattierung ohne Zersetzung des Harzformkörpers als Basismaterial ermöglicht. Als organisches Halogenid kann ein Imidazoliumsalz, ein Pyridiniumsalz oder dergleichen verwendet werden, und insbesondere werden 1-Ethyl-3-methylimidazoliumchlorid (EMIC) und Butylpyridiniumchlorid (BPC) bevorzugt. Da die Kontamination des Schmelzsalzes mit Wasser oder Sauerstoff den Abbau des Schmelzsalzes verursacht, wird die Plattierung vorzugsweise in einer Atmosphäre aus einem inerten Gas, wie Stickstoff oder Argon, und in einer versiegelten Umgebung durchgeführt.
  • Das Schmelzsalzbad ist vorzugsweise ein Schmelzsalzbad, das Stickstoff enthält, und ein Imidazoliumsalzbad wird besonders bevorzugt verwendet. Für den Fall, dass ein Salz als Schmelzsalz verwendet wird, das bei einer hohen Temperatur schmilzt, ist die Auflösung oder Zersetzung des Harzes in dem Schmelzsalz schneller als das Wachstum der Plattierungsschicht, und daher kann keine Plattierungsschicht auf der Oberfläche des Harzformkörpers gebildet werden. Das Imidazoliumsalzbad kann selbst bei niedrigen Temperaturen verwendet werden, ohne jegliche Beeinflussung auf das Harz auszuüben. Als Imidazoliumsalz wird vorzugsweise ein Salz verwendet, das ein Imidazoliumkation mit Alkylgruppen an der 1,3-Position enthält, und insbesondere werden Aluminiumchlorid + 1-Ethyl-3-methylimidazoliumchlorid(AlCl3 + EMIC)-basierte Schmelzsalze aufgrund ihrer hohen Stabilität und Beständigkeit gegen Zersetzung am meisten bevorzugt verwendet. Das Imidazoliumsalzbad ermöglicht die Plattierung von Urethanharzschäumen und Melaminharzschäumen, und die Temperatur des Schmelzsalzbads reicht von 10°C bis 65°C und vorzugsweise von 25°C bis 60°C. Mit einer Abnahme der Temperatur wird der Stromdichtebereich, in dem eine Plattierung möglich ist, enger, und die Plattierung der gesamten Oberfläche des Harzformkörpers wird schwierig. Der Mangel, dass eine Form des Basisharzes beeinträchtigt wird, tritt eher bei einer hohen Temperatur, die höher als 65°C ist, auf.
  • Bezüglich der Schmelzsalz-Aluminiumplattierung auf einer Metalloberfläche wird berichtet, dass ein Additiv, wie Xylol, Benzol, Toluol oder 1,10-Phenanthrolin, zum Zwecke der Verbesserung der Glätte der plattierten Oberfläche zu dem AlCl3-EMIC hinzugefügt wird. Die hiesigen Erfinder haben herausgefunden, dass insbesondere in der Aluminiumplattierung eines Harzformkörpers mit einer dreidimensionalen Netzwerkstruktur die Zugabe von 1,10-Phenanthrolin charakteristische Wirkungen auf die Bildung eines porösen Aluminiumkörpers hat. Das heißt, es verleiht eine erste Eigenschaft, dass die Glätte eines Plattierungsfilms verbessert wird und das den porösen Körper bildende Aluminiumskelett schwerlich zerbricht und eine zweite Eigenschaft, dass eine gleichmäßige Plattierung mit geringem Unterschied in der Plattierungsdicke zwischen der Oberfläche und dem Inneren des porösen Körpers erzielt werden kann.
  • Im Falle des Pressens des fertigen porösen Aluminiumkörpers oder dergleichen sorgen die oben erwähnten beiden Eigenschaften des schwer zerbrechlichen Skeletts und der gleichmäßigen Plattierungsdicke im Inneren und Äußeren für einem porösen Körper, der im Ganzen ein schwer zerbrechliches Skelett aufweist und gleichmäßig gepresst wird. Wenn der poröse Aluminiumkörper als Elektrodenmaterial für Batterien oder dergleichen verwendet wird, wird sie so durchgeführt, dass eine Elektrode mit einem aktiven Elektrodenmaterial gefüllt wird und zur Erhöhung ihrer Dichte gepresst wird. Da das Skelett allerdings häufig beim Schritt des Einfüllens des aktiven Materials oder des Pressens zerbricht, sind die beiden Eigenschaften extrem effektvoll in einer solchen Anwendung.
  • Gemäß der obigen Beschreibung wird die Zugabe eines organischen Lösungsmittels zu dem Schmelzsalzbad bevorzugt, und insbesondere wird vorzugsweise 1,10-Phenanthrolin verwendet. Die Menge des im Plattierbad hinzugefügten organischen Lösungsmittels reicht von 0,2 bis 7 g/l. Wenn die Menge 0,2/l oder weniger ist, ist die resultierende Plattierung hinsichtlich ihrer Glätte schlecht und spröde, und es ist schwierig, eine Wirkung der Verringerung eines Dickenunterschieds zwischen der Oberflächenschicht und dem Inneren zu erzielen. Wenn die Menge 7 g/l oder mehr beträgt, wird die Plattierungseffizienz verringert, und es ist schwierig, eine vorbestimmte Plattierungsdicke zu erzielen.
  • 9 ist eine Ansicht, die schematisch die Konfiguration einer Vorrichtung für kontinuierliches Plattieren des oben beschriebenen streifenförmigen Harzes mit Aluminium zeigt. Diese Ansicht zeigt eine Konfiguration, in der ein streifenförmiges Harz 22 mit einer Oberfläche, die einer Leitfähigkeitsbehandlung unterzogen wurde, von links nach rechts in der Figur transferiert wird. Ein erstes Plattierbad 21 ist durch eine zylindrische Elektrode 24, eine Aluminiumanode 25, die an der Innenwand eines Behälters angebracht ist und ein Plattierbad 23 konfiguriert. Das streifenförmige Harz 22 durchläuft das Plattierbad 23 entlang der zylindrischen Elektrode 24, und dann kann ein gleichmäßiger elektrischer Strom auf einfache Weise durch den gesamten Harzformkörper fließen und eine gleichmäßige Plattierung erzielt werden. Ein Plattierbad 21b ist ein Bad zur weiteren Durchführung einer dicken gleichmäßigen Plattierung und ist durch eine Vielzahl von Bädern konfiguriert, so dass die Plattierung mehrere Male durchgeführt werden kann. Das streifenförmige Harz 22 mit einer Oberfläche, die einer Leitfähigkeitsbehandlung unterzogen wurde, durchläuft ein Plattierbad 28, während es durch Elektrodenwalzen 22, die als Zufuhrwalzen und Leistungszufuhrkathoden an der Außenseite des Bades fungieren, wodurch die Plattierung durchgeführt wird. Die Vielzahl von Bädern schließt Anoden 27 aus Aluminium ein, die beiden Seiten des Harzformkörpers über das Plattierbad 28 gegenüberliegen, was eine gleichmäßigere Plattierung an beiden Seiten des Harzformkörpers ermöglicht. Eine Plattierflüssigkeit wird in adäquater Weise von dem plattierten porösen Aluminiumkörper durch Blasen mit Stickstoffgas entfernt, und dann wird der plattierte poröse Aluminiumkörper mit Wasser unter Erhalt eines porösen Aluminiumkörpers gewaschen.
  • Andererseits kann auch ein anorganisches Salzbad als Schmelzsalz, sofern das Harz nicht schmilzt oder dergleichen. Das anorganische Salzbad ist ein Salz eines Zweikomponentensystems, üblicherweise AlCl3-XCl (X: Alkalimetall), oder ein Multikomponentensystem. Solch ein anorganisches Salzbad weist gewöhnlich eine Temperatur auf, die höher ist als die in einem organischen Salzbad, wie einem Imidazoliumsalzbad, jedoch weist es weniger Umgebungseinschränkungen, wie den Wassergehalt oder Sauerstoff, und kann insgesamt bei geringen Kosten zur praktischen Anwendung gebracht werden. Wenn das Harz ein Melaminschaumharz ist, wird ein Salzbad bei 60°C bis 150°C eingesetzt, da das Harz bei einer höheren Temperatur als ein Urethanschaumharz verwendet werden kann.
  • Eine Aluminiumstruktur mit einem Harzformkörper als Kern seines Skeletts wird durch die oben beschriebenen Schritte erhalten. Für einige Anwendungen, wie verschiedenartige Filter und Katalysatorträger, kann die Aluminiumstruktur als Harz-Metall-Verbund wie er ist verwendet werden, wenn jedoch die Aluminiumstruktur als poröser Metallkörper ohne Harz aufgrund von Einschränkungen resultierend aus der Nutzungsumgebung verwendet wird, wird das Harz entfernt. Um die Verursachung von Oxidation des Aluminiums zu vermeiden, wird in der vorliegenden Erfindung das Harz durch Zersetzung in einem oben beschriebenen Schmelzsalz entfernt.
  • (Entfernung des Harzes: Behandlung durch Schmelzsalz)
  • Die Zersetzung in einem Schmelzsalz wird in der folgenden Art und Weise durchgeführt. Ein Harzformkörper mit einer auf seiner Oberfläche gebildeten Aluminium-Plattierungsschicht wird in ein Schmelzsalz getaucht und erwärmt, während ein negatives Potential (Potential, das geringer als ein Standard-Elektrodenpotential von Aluminium ist), an der Aluminiumschicht anliegt, um den Harzformkörper zu entfernen. Wenn das negative Potential an der in dem Schmelzsalz eingetauchten Aluminiumschicht mit dem Harzformkörper anliegt, kann der Harzformkörper ohne Oxidation des Aluminiums zersetzt werden. Eine Erwärmungstemperatur kann in geeigneter Weise anhand des Typs des Harzformkörpers ausgewählt werden. Wenn der Harzformkörper Urethan ist, muss eine Temperatur des Schmelzsalzbades 380°C oder höher sein, da die Zersetzung von Urethan bei etwa 380°C auftritt, jedoch muss die Behandlung bei einer Temperatur durchgeführt werden, die gleich oder niedriger als der Schmelzpunkt (660°C) von Aluminium ist, um das Schmelzen von Aluminium zu vermeiden. Ein bevorzugter Temperaturbereich beträgt 500°C oder höher und 600°C oder niedriger. Ein anzulegendes negatives Potential liegt auf der Minusseite des Reduktionspotentials von Aluminium und auf der Plusseite des Reduktionspotentials des Kations in dem Schmelzsalz. Auf diese Weise weist ein poröser Aluminiumkörper kontinuierliche Poren und eine dünne Oxidschicht auf der Oberfläche auf, und ein geringer Sauerstoffgehalt kann erhalten werden.
  • Das in der Zersetzung des Harzes verwendete Schmelzsalz kann ein Halogenidsalz eines Alkalimetalls oder Erdalkalimetalls sein, so dass das Aluminiumelektrodenpotential niedriger ist. Insbesondere enthält das Schmelzsalz vorzugsweise ein oder mehrere Salze, die aus der Gruppe ausgewählt sind, die aus Lithiumchlorid (LiCl), Kaliumchlorid (KCl) und Natriumchlorid (NaCl) besteht. Auf diese Weise kann ein poröser Aluminiumkörper erhalten werden, der kontinuierliche Poren und eine dünne Oxidschicht auf der Oberfläche und einen geringen Sauerstoffgehalt aufweist.
  • Als Nächstes wird ein Verfahren zur Herstellung einer Elektrode aus dem so erhaltenen porösen Aluminiumkörper beschrieben.
  • 1 ist eine Ansicht, die ein Beispiel für ein Verfahren zur kontinuierlichen Herstellung einer Elektrode aus einem porösen Aluminiumkörper veranschaulicht. Das Verfahren schließt einen Abwicklungsschritt A eines porösen Blattkörpers zum Abwickeln eines porösen Blattkörpers von einer Abwickelwalze 41, einen Dickeneinstellungsschritt B unter Verwendung einer Kompressionswalze 42, einen Anschlussschweißschritt C unter Verwendung einer Kompressions-/Schweißwalze 43 und einer Anschlusszufuhrwalze 49, einen Aufschlämmungsfüllschritt D unter Verwendung einer Füllwalze 44, einer Aufschlämmungszufuhrdüse 50 und einer Aufschlämmung 51, einen Trocknungsschritt E unter Verwendung eines Trockners 45, einen Komprimierungsschritt F unter Verwendung einer Kompressionswalze 46, einen Zuschneideschritt G unter Verwendung einer Schneidewalze 47 und einen Aufwicklungsschritt H unter Verwendung einer Aufwickelwalze 48 ein. Nachfolgend werden diese Schritte genauer beschrieben.
  • (Dickeneinstellungsschritt)
  • Ein poröser Aluminiumblattkörper wird von einer Rohblattwalze, um die das Blatt aus einem porösen Aluminiumkörper gewickelt wurde, abgerollt, und wird durch Walzenpressen in dem Dickeneinstellungsschritt so eingestellt, dass er eine optimale Dicke und eine flache Oberfläche aufweist. Die Enddicke des porösen Aluminiumkörpers wird in angemessener Weise gemäß der Anwendung einer Elektrode bestimmt, und dieser Dickeneinstellungsschritt ist ein Vorkomprimierungsschritt eines Komprimierungsschritts zur Erzielung der Enddicke und verdichtet den porösen Aluminiumkörper auf ein Dickenniveau, auf dem eine Behandlung in dem folgenden Schritt auf einfache Weise durchgeführt wird. Eine Flachpresse oder eine Walzenpresse wird als Pressvorrichtung verwendet. Die Flachpresse ist wegen der Unterdrückung der Dehnung eines Stromkollektors bevorzugt jedoch für die Massenprodukt nicht geeignet, und daher wird vorzugsweise eine Walzenpresse verwendet, die zur kontinuierlichen Behandlung geeignet ist.
  • (Anschlussschweißschritt)
  • – Komprimierung des Endteils des porösen Aluminiumkörpers –
  • Wenn der poröse Aluminiumkörper, der als Elektrodenstromkollektor einer Sekundärbatterie oder dergleichen verwendet wird, muss ein Fahnenanschluss für die externe Entnahme an den porösen Aluminiumkörper geschweißt werden. Da ein robuster Metallteil in dem porösen Aluminiumkörper nicht vorhanden ist, ist es im Falle einer Elektrode unter Verwendung des porösen Aluminiumkörpers unmöglich, ein Anschlussstück direkt an den porösen Aluminiumkörper zu schweißen. Daher wird ein Endteil des porösen Aluminiumkörpers durch Komprimieren in Form einer Folie verarbeitet, um ihm mechanische Festigkeit zu verleihen, und ein Fahnenanschluss wird an diesen Teil geschweißt.
  • Ein Beispiel für ein Verfahren zur Verarbeitung des Endteils des porösen Aluminiumkörpers wird beschrieben.
  • 10 ist eine Ansicht, die schematisch den Komprimierungsschritt zeigt.
  • Eine Rotationswalze kann als Kompressionsvorrichtung verwendet werden.
  • Wenn der komprimierte Teil eine Dicke von 0,05 mm oder mehr und 0,2 mm oder weniger (z. B. etwa 0,1 mm) aufweist, kann eine vorbestimmte mechanische Festigkeit erzielt werden.
  • In 11 wird der Mittelteil eines porösen Aluminiumkörpers 34 mit einer Breite von zwei porösen Aluminiumkörpern durch eine Rotationswalze 35 als Kompressionsvorrichtung zur Bildung eines komprimierten Teils 33 komprimiert. Nach der Komprimierung wird der komprimierte Teil 33 entlang der Mittellinie des Mittelteils unter Erhalt von zwei Elektrodenstromkollektorblättern mit einem komprimierten Teil am Ende des Stromkollektors geschnitten.
  • Ferner kann eine Vielzahl von Stromkollektoren durch Bildung einer Vielzahl von streifenförmigen komprimierten Teilen am Mittelteil des porösen Aluminiumkörpers unter Verwendung einer Vielzahl von Rotationswalzen und Schneiden entlang der entsprechenden Mittellinien dieser streifenförmigen komprimierten Teile erhalten werden.
  • – Bindung des Fahnenanschlusses an den Außenteil der Elektrode –
  • Ein Fahnenanschluss wird an den so erhaltenen komprimierten Endteil des Stromkollektors gebunden. Es wird bevorzugt, dass eine Metallfolie als Fahnenanschluss verwendet wird, um den elektrischen Widerstand einer Elektrode zu reduzieren, und die Metallfolie wird an die Oberfläche von mindestens einer Seite der Peripherien der Elektrode gebunden. Um den elektrischen Widerstand zu reduzieren, wird das Schweißen ferner vorzugsweise als Bindungsverfahren eingesetzt. Eine Breite zum Schweißen einer Metallfolie beträgt vorzugsweise 10 mm oder weniger, da eine zu breite Metallfolie zu einer erhöhten Platzverschwendung in einer Batterie führt und eine Kapazitätdichte der Batterie verringert wird. Wenn die Breite zum Schweißen zu schmal ist, wird das Schweißen schwierig und der Effekt der Stromabnahme verschlechtert, so dass die Breite vorzugsweise 1 mm oder mehr beträgt.
  • Als Verfahren zum Schweißen kann ein Widerstandsschweiß- oder Ultraschallschweißverfahren verwendet werden, jedoch wird das Ultraschallschweißen aufgrund seiner größeren Bindungsfläche bevorzugt.
  • – Metallfolie –
  • Ein Material für die Metallfolie ist vorzugsweise Aluminium unter Berücksichtigung des elektrischen Widerstands und der Toleranz gegenüber einer elektrolytischen Lösung. Da Verunreinigungen in der Metallfolie zu Eluierung oder Reaktion der Verunreinigungen in einer Batterie, einem Kondensator oder einem Lithium-Ionen-Kondensator führen, wird ferner eine Aluminiumfolie mit einer Reinheit von 99,99% oder mehr bevorzugt verwendet. Die Dicke des geschweißten Teils ist vorzugsweise kleiner als die der Elektrode selbst.
  • Die Aluminiumfolie wird vorzugsweise so hergestellt, dass sie eine Dicke von 20 bis 500 μm aufweist.
  • Das Schweißen der Metallfolie kann vor dem Befüllen des Stromkollektors mit einem aktiven Material oder nach dem Befüllen durchgeführt werden, wenn jedoch das Schweißen vor dem Befüllen durchgeführt wird, kann verhindert werden, dass das aktive Material abblättert. Insbesondere im Falle von Ultraschallschweißen wird das Schweißen vor dem Befüllen durchgeführt. Darüber hinaus kann eine Aktivkohlepaste an einem geschweißten Teil anhaften, da jedoch die Möglichkeit besteht, dass die Paste während des Schritts abgepellt werden kann, wird der geschweißte Teil vorzugsweise maskiert, um das Befüllen der Paste zu vermeiden.
  • Obgleich in der obigen Beschreibung der Komprimierungsschritt des Endteils und der Bindungsschritt des Fahnenanschlusses als getrennte Schritte beschrieben wurden, können der Komprimierungsschritt und der Bindungsschritt außerdem auch gleichzeitig durchgeführt werden. In diesem Fall wird eine Walze verwendet, in der ein Walzenteil, der als Kompressionswalze mit einem Endteil zur Bindung eines Fahnenanschlusses des porösen Aluminiumblattkörpers in Kontakt zu bringen ist, ein Widerstandsschweißverfahren durchführen kann, und der poröse Aluminiumblattkörper und die Metallfolie können der Walze gleichzeitig zugeführt werden, um eine Komprimierung des Endteils und das Anschweißen der Metallfolie an den komprimierten Teil gleichzeitig durchzuführen.
  • (Schritt des Einfüllens des aktiven Materials)
  • Eine Elektrode wird durch Befüllen des Stromkollektors, der wie oben beschrieben hergestellt wurde, mit einem aktiven Material erhalten. Das aktive Material wird in geeigneter Weise anhand des Einsatzzwecks der Elektrode ausgewählt.
  • Zum Einfüllen des aktiven Materials können allgemein bekannte Verfahren, wie ein Verfahren zum Befüllen durch Eintauchen und ein Beschichtungsverfahren, eingesetzt werden. Beispiele für das Beschichtungsverfahren schließen ein Walzenbeschichtungsverfahren, ein Applikatorbeschichtungsverfahren, ein elektrostatisches Beschichtungsverfahren, ein Pulverbeschichtungsverfahren, ein Sprühbeschichtungsverfahren, ein Beschichtungsverfahren mit einem Sprühbeschichter, ein Beschichtungsverfahren mit einem Streichbalken, ein Beschichtungsverfahren einer Walzenstreichmaschine, ein Beschichtungsverfahren mit einem Tauchbeschichter, ein Rakelbeschichtungsverfahren, ein Drahtrakelbeschichtungsverfahren, ein Beschichtungsverfahren mit einer Messerstreichmaschine, ein Klingenstrichverfahren und ein Siebdruckverfahren ein.
  • Wenn das aktive Material eingefüllt wird, wird nötigenfalls ein Leitfähigkeitshilfsmittel oder ein Bindemittel hinzugefügt, und ein organisches Lösungsmittel kann damit gemischt werden, um eine Aufschlämmung herzustellen, und die hergestellte Aufschlämmung wird unter Anwendung des oben erwähnten Befüllungsverfahrens in den porösen Aluminiumkörper eingefüllt.
  • 12 zeigt ein Verfahren zum Befüllen eines porösen Körpers mit einer Aufschlämmung durch ein Walzenbeschichtungsverfahren. Wie in der Figur gezeigt wird, wird die Aufschlämmung auf einem porösen Blattkörper zugeführt, und dieses Blatt wird zwischen einem Paar von Rotationswalzen geleitet, die in einem vorbestimmten Abstand einander gegenüberliegen. Die Aufschlämmung wird in den porösen Körper gepresst und eingefüllt, während er zwischen den rotierenden Walzen geleitet wird.
  • (Trocknungsschritt)
  • Der mit dem aktiven Material befüllte poröse Körper wird zu einem Trockner geführt und zum Verdampfen/Entfernen des organischen Lösungsmittels erhitzt und dadurch wird ein Elektrodenmaterial mit einem in dem porösen Körper fixierten aktiven Material erhalten.
  • (Komprimierungsschritt)
  • In dem Komprimierungsschritt wird das getrocknete Elektrodenmaterial auf eine Enddicke komprimiert. Eine Flachpresse oder eine Walzenpresse wird als Pressvorrichtung verwendet. Zur Unterdrückung der Dehnung eines Stromkollektors ist die Flachpresse bevorzugt jedoch nicht für die Massenproduktion geeignet, und daher wird vorzugsweise eine Walzenpresse verwendet, die zur kontinuierlichen Behandlung geeignet ist.
  • Ein Fall des Komprimierens durch Walzenpressen wird in dem Komprimierungsschritt F der 1 dargestellt.
  • (Schneideschritt)
  • Um die Fähigkeit zur Massenproduktion des Elektrodenmaterials zu verbessern, ist es bevorzugt, dass die Breite des Blatts aus dem porösen Aluminiumkörper auf die Breite einer Vielzahl von Endprodukten eingestellt wird, und das Blatt entlang seiner Vorschubrichtung mit einer Vielzahl von Klingen geschnitten wird, um eine Vielzahl von langen Blättern aus Elektrodenmaterialien zu bilden. Dieser Schneideschritt ist ein Schritt des Teilens eines Elektrodenmaterials mit langer Länge in eine Vielzahl von Elektrodenmaterialien mit langer Länge.
  • (Aufwicklungsschritt)
  • Dieser Schritt ist ein Schritt zum Aufwickeln der Vielzahl von langen Blättern aus Elektrodenmaterialien, die in dem oben beschriebenen Schneideschritt erhalten werden, um eine Aufwickelwalze herum.
  • Als Nächstes werden die Anwendungen des in dem oben erwähnten Schritt erhaltenen Elektrodenmaterials beschrieben.
  • Beispiele für Hauptanwendungen des Elektrodenmaterials, in denen der poröse Aluminiumkörper als Stromkollektor verwendet wird, schließen Elektroden für Batterien mit nicht-wässrigem Elektrolyt, wie z. B. eine Lithiumbatterie und eine Schmelzsalzbatterie, Elektroden für einen Kondensator und einen Lithium-Ionen-Kondensator, die jeweils eine nicht-wässrige elektrolytische Lösung verwenden, ein.
  • Nachfolgend werden diese Anwendungen beschrieben.
  • (Lithiumbatterie)
  • Als Nächstes wird ein Elektrodenmaterial für Batterien, die einen porösen Aluminiumkörper verwenden, und eine Batterie beschrieben. Wenn z. B. ein poröser Aluminiumkörper in einer positiven Elektrode einer Lithiumbatterie (einschließlich einer Lithium-Ionen-Sekundärbatterie) verwendet wird, wird Lithiumkobaltoxid (LiCoO2), Lithiummanganoxid (LiMn2O4), Lithiumnickeldioxid (LiNiO2) oder dergleichen als aktives Material verwendet. Das aktive Material wird in Kombination mit einem Leitfähigkeitshilfsmittel oder einem Bindemittel verwendet.
  • In einem herkömmlichen positiven Elektrodenmaterial für Lithiumbatterien wird eine Elektrode verwendet, die durch Auftragen eines aktiven Materials auf der Oberfläche einer Aluminiumfolie gebildet wird. Obgleich eine Lithiumbatterie eine höhere Kapazität als eine Nickelhydridbatterie oder ein Kondensator aufweist, ist in Automobilanwendungen eine weitere Erhöhung der Kapazität erforderlich. Um eine Batteriekapazität pro Flächeneinheit zu erhöhen, wird daher die Auftragungsdicke des Elektrodenmaterials erhöht. Um das aktive Material ferner effektiv einzusetzen, muss das aktive Material in elektrischem Kontakt mit der Aluminiumfolie, einem Stromkollektor, stehen, und daher wird das aktive Material mit einem zu verwenden Leitfähigkeitshilfsmittel gemischt.
  • Im Gegensatz dazu weist der erfindungsgemäße poröse Aluminiumkörper eine hohe Porosität und eine große Oberfläche pro Flächeneinheit auf. Eine Kontaktfläche zwischen dem Stromkollektor und dem aktiven Material wird auf diese Weise erhöht und daher kann das aktive Material effektiv genutzt werden, die Batteriekapazität verbessert werden und die Menge an beizumengendem Leitfähigkeitshilfsmittel verringert werden. In einer Lithiumbatterie werden die oben beschriebenen Elektrodenmaterialien für eine positive Elektrode verwendet, und für eine negative Elektrode, wird eine Folie, ein gestanztes Metall oder ein poröser Körper aus Kupfer oder Nickel als Stromkollektor verwendet, und ein aktives Material für eine negative Elektrode, wie Graphit, Lithiumtitanoxid (Li4Ti5O12), eine Legierung aus Sn oder Si, Lithiummetall oder dergleichen wird verwendet. Das aktive Material für eine negative Elektrode wird auch in Kombination mit einem Leitfähigkeitshilfsmittel oder einem Bindemittel verwendet.
  • Eine solche Lithiumbatterie kann selbst mit einer kleinen Elektrodenfläche eine erhöhte Kapazität aufweisen und demzufolge eine höhere Energiedichte als eine herkömmliche Lithiumbatterie unter Verwendung einer Aluminiumfolie aufweisen. Die erfindungsgemäßen Wirkungen hauptsächlich in einer Sekundärbatterie wurden oben beschrieben, jedoch sind die erfindungsgemäßen Wirkungen in einer Primärbatterie dieselben wie in der Sekundärbatterie, und eine Kontaktfläche wird vergrößert, wenn der poröse Aluminiumkörper mit dem aktiven Material befüllt wird, und eine Kapazität der Primärbatterie kann verbessert werden.
  • (Konfiguration der Lithiumbatterie)
  • Ein in einer Lithiumbatterie verwendeter Elektrolyt schließt eine nicht-wässrige elektrolytische Lösung und einen Festelektrolyt ein.
  • 13 ist eine vertikale Schnittansicht einer Lithiumbatterie im festen Zustand, die einen Festelektrolyt verwendet. Eine Lithiumbatterie im festen Zustand 60 schließt eine positive Elektrode 61, eine negative Elektrode 62 und eine feste Elektrolytschicht (SE-Schicht) 63 ein, die zwischen beiden Elektroden angebracht ist. Die positive Elektrode 61 schließt eine positive Elektrodenschicht (positiven Elektrodenkörper) 64 und einen Stromkollektor 65 der positiven Elektrode ein, und die negative Elektrode 62 schließt eine negative Elektrodenschicht 66 und einen Stromkollektor 67 der negativen Elektrode ein.
  • Als Elektrolyt wird neben dem Festelektrolyt eine nicht-wässrige elektrolytische Lösung verwendet, die später beschrieben wird. In diesem Fall ist ein Separator (poröser Polymerfilm, Vliesstoff oder Papier) zwischen beiden Elektroden angebracht, und beide Elektroden und der Separator werden mit der nicht-wässrigen elektrolytischen Lösung imprägniert.
  • (In den porösen Aluminiumkörper eingefülltes aktives Material)
  • Wenn ein poröser Aluminiumkörper in einer positiven Elektrode oder einer Lithiumbatterie verwendet wird, kann als aktives Material ein Material verwendet werden, dass Lithium extrahieren/einlagern kann, und ein mit einem solchen Material befüllter poröser Aluminiumkörper kann eine Elektrode bereitstellen, die für eine Lithium-Sekundärbatterie geeignet ist. Als Material für das aktive Material der positiven Elektrode wird z. B. Lithiumkobaltoxid (LiCoO2), Lithiumnickeldioxid (LiNiO2), Lithiumkobaltnickeloxid (LiCo0,3Ni0,7O2), Lithiummanganoxid (LiMn2O4), Lithiumtitanoxid (Li4Ti5O12), Lithiummanganoxidverbindung (LiMyMn2-yO4); M = Cr, Co, Ni) oder Lithiumsäure verwendet. Das aktive Material wird in Kombination mit einem Leitfähigkeitshilfsmittel oder einem Bindemittel verwendet. Beispiele für das Material eines aktiven Materials einer positiven Elektrode schließen Übergangsmetalloxide, wie herkömmliches Lithiumeisenphosphat und Olivinverbindungen, ein, die Verbindungen (LiFePO4, LiFe0,5Mn0,5PO4) von Lithiumeisenphosphat sind. Ferner können die in diesen Materialien enthaltenen Übergangsmetallelemente teilweise durch andere Übergangsmetallelemente substituiert sein.
  • Beispiele für andere aktive Materialien der positiven Elektrode schließen Lithiummetalle, in denen das Grundgerüst ein Sulfid-basiertes Chalkogenid, wie TiS2, V2S3, FeS, FeS2 oder LiMSx (M ist ein Übergangsmetallelement, wie Mo, Ti, Cu, Ni oder Fe oder Sb, Sn oder Pb) und ein Metalloxid, wie TiO2, Cr3O8, V2O5 oder MnO2, ein. Hierbei kann das oben erwähnte Lithiumtitanat (Li4Ti5O12) auch als aktives Material einer negativen Elektrode verwendet werden.
  • (In der Lithiumbatterie verwendete elektrolytische Lösung)
  • Eine nicht-wässrige elektrolytische Lösung wird in einem polar aprotischen organischen Lösungsmittel verwendet, und spezifische Beispiele für die nicht-wässrige elektrolytische Lösung schließen Ethylencarbonat, Diethylcarbonat, Dimethylcarbonat, Propylencarbonat, γ-Butyrolacton und Sulfolan ein. Als Trägersalz wird Lithiumtetrafluorborat, Lithiumhexafluorphosphat, ein Imidsalz oder dergleichen verwendet. Die Konzentration des Trägersalzes, das als Elektrolyt dient, ist vorzugsweise höher, jedoch wird im Allgemeinen ein Trägersalz mit einer Konzentration von ca. 1 mol/l verwendet, da eine Begrenzung der Lösung vorliegt.
  • (In den porösen Aluminiumkörper eingefüllter Festelektrolyt)
  • Der poröse Aluminiumkörper kann zusätzlich neben dem aktiven Material mit einem Festelektrolyt befüllt werden. Der poröse Aluminiumkörper kann für eine Elektrode einer Lithiumbatterie im festen Zustand geeignet sein, indem der poröse Aluminiumkörper mit dem aktiven Material und dem Festelektrolyt befüllt wird. Im Hinblick auf die Sicherstellung einer Entladekapazität wird das Verhältnis des aktiven Materials zu Materialien, die in den porösen Aluminiumkörper eingefüllt werden, vorzugsweise auf 50 Masse-% oder mehr und besonders bevorzugt 70 Masse-% oder mehr eingestellt.
  • Ein Festelektrolyt auf Sulfid-Basis mit einer hohen Lithium-Ionen-Leitfähigkeit wird vorzugsweise als Festelektrolyt verwendet, und Beispiele für den Festelektrolyt auf Sulfid-Basis schließen Festelektrolyten auf Sulfid-Basis ein, die Lithium, Phosphor und Schwefel enthalten. Der Festelektrolyt auf Sulfid-Basis kann ferner ein Element, wie O, Al, B, Si oder Ge enthalten.
  • Ein solcher Festelektrolyt auf Sulfid-Basis kann durch ein allgemein bekanntes Verfahren erhalten werden. Beispiele für ein Verfahren zur Bildung eines Festelektrolyten auf Sulfid-Basis schließen ein Verfahren, in dem Lithiumsulfid (Li2S) und Diphosphorpentasulfid (P2S5) als Ausgangsmaterialien hergestellt werden, Li2S und P2S5 in Proportionen von etwa 50:50 bis etwa 80:20 bezüglich des Molverhältnisses gemischt werden und die resultierende Mischung geschmolzen und gequenscht wird (Schmelzen und schnelles Quenschverfahren), und ein Verfahren zum mechanischen Mahlen des gequenschten Produkts (mechanisches Mahlverfahren) ein.
  • Der durch das oben erwähnte Verfahren erhaltene Festelektrolyt auf Sulfid-Basis ist amorph. Der Festelektrolyt auf Sulfid-Basis kann auch in diesem amorphen Zustand eingesetzt werden, aber auch einer Wärmebehandlung zur Bildung eines kristallinen Festelektrolyten auf Sulfid-Basis unterzogen werden. Es kann erwartet werden, dass die Lithium-Ionen-Leitfähigkeit durch diese Kristallisation verbessert wird.
  • (Einfüllen des aktiven Materials in den porösen Aluminiumkörper)
  • Zum Einfüllen des aktiven Materials (aktives Material und Festelektrolyt) können allgemein bekannte Verfahren, wie ein Verfahren zum Einfüllen durch Eintauchen und ein Beschichtungsverfahren, eingesetzt werden. Beispiele für das Beschichtungsverfahren schließen ein Walzenbeschichtungsverfahren, ein Applikatorbeschichtungsverfahren, ein elektrostatisches Beschichtungsverfahren, ein Pulverbeschichtungsverfahren, ein Sprühbeschichtungsverfahren, ein Beschichtungsverfahren mit einem Sprühbeschichter, ein Beschichtungsverfahren mit einem Streichbalken, ein Beschichtungsverfahren einer Walzenstreichmaschine, ein Beschichtungsverfahren mit einem Tauchbeschichter, ein Rakelbeschichtungsverfahren, ein Drahtrakelbeschichtungsverfahren, ein Beschichtungsverfahren mit einer Messerstreichmaschine, ein Klingenstrichverfahren und ein Siebdruckverfahren ein.
  • Wenn das aktive Material (aktives Material und Festelektrolyt) eingefüllt wird, wird z. B. ein Leitfähigkeitshilfsmittel oder ein Bindemittel, soweit erforderlich, und ein organisches Lösungsmittel oder Wasser damit gemischt, um eine Aufschlämmung aus einer positiven Elektrodenmischung herzustellen. Ein poröser Aluminiumkörper wird mit dieser Aufschlämmung durch das oben beschriebene Verfahren befüllt. Als Leitfähigkeitshilfsmittel kann z. B. Ruß, wie Acetylen-Ruß (AB) oder Ketjen-Ruß (KB) oder Kohlenstofffasern, wie Kohlenstoffnanoröhrchen (CNT), verwendet werden. Als Bindemittel kann z. B. Polyvinylidenchlorid (PVDF), Polytetrafluorethylen (PTFE), Polyvinylalkohol (PVA), Carboxymethylcellulose (CMC), Xanthan-Gummi und dergleichen verwendet werden.
  • Das zur Herstellung der Aufschlämmung aus einem positiven Elektrodenmischung verwendete organische Lösungsmittel kann in geeigneter Weise ausgewählt werden, solange es die in den porösen Aluminiumkörper einzufüllenden Materialien (d. h. ein aktives Material, ein Leitfähigkeitshilfsmittel, ein Bindemittel und ein Festelektrolyt, soweit erforderlich) nicht nachteilig beeinflusst. Beispiele für das organische Lösungsmittel schließen n-Hexan, Cyclohexan, Heptan, Toluol, Xylol, Trimethylbenzol, Dimethylcarbonat, Diethylcarbonat, Ethylmethylcarbonat, Propylencarbonat, Ethylencarbonat, Butylencarbonat, Vinylidencarbonat, Vinylethylencarbonat, Tetrahydrofuran, 1,4-Dioxan, 1,3-Dioxolan, Ethylenglykol und N-Methyl-2-pyrrolidon ein. Wenn Wasser als Lösungsmittel verwendet wird, kann ferner ein Tensid zur Verbesserung der Füllleistung verwendet werden.
  • Des Weiteren wird bei einem herkömmlichen positiven Elektrodenmaterial für Lithiumbatterien eine Elektrode durch Auftragen eines aktiven Materials auf der Oberfläche einer Aluminiumfolie gebildet. Zur Erhöhung einer Batteriekapazität pro Flächeneinheit wird die Auftragungsdicke des aktiven Materials erhöht. Um ferner das aktive Material auf effektive Weise zu nutzen, muss das aktive Material in einem elektrischen Kontakt mit der Aluminiumfolie stehen, und daher wird das aktive Material mit einem zu verwendenden Leitfähigkeitshilfsmittel gemischt. Im Gegensatz dazu weist der erfindungsgemäße poröse Aluminiumkörper eine hohe Porosität und eine große Oberfläche pro Flächeneinheit auf. Auf diese Weise wird die Kontaktfläche zwischen dem Stromkollektor und dem aktiven Material erhöht und daher kann das aktive Material auf effektive Weise genutzt werden, die Batteriekapazität verbessert werden und die Menge des zu verwendenden Leitfähigkeitshilfsmittels verringert werden.
  • (Elektrode für einen Kondensator)
  • 14 ist eine schematische Schnittansicht, die ein Beispiel für einen Kondensator zeigt, der unter Verwendung des Elektrodenmaterials für einen Kondensator hergestellt wird. Ein Elektrodenmaterial, das durch Trägern eines aktiven Elektrodenmaterials auf einem porösen Aluminiumkörper gebildet wird, ist als polarisierbare Elektrode 141 in einem organischen Elektrolyt 143 getrennt durch einen Separator 142 angebracht. Die polarisierbare Elektrode 141 ist mit einer Anschlussleitung 144 verbunden, und all diese Komponenten sind in einem Gehäuse 145 untergebracht. Wenn der poröse Aluminiumkörper als Stromkollektor verwendet wird, wird die Oberfläche des Stromkollektors vergrößert und eine Kontaktfläche zwischen dem Stromkollektor und der Aktivkohle als aktives Material wird vergrößert, und daher kann ein Kondensator erhalten werden, der eine hohe Leistung und eine hohe Kapazität realisieren kann.
  • Zur Herstellung einer Elektrode für einen Kondensator wird ein Stromkollektor aus dem porösen Aluminiumkörper mit der Aktivkohle als aktives Material befüllt. Die Aktivkohle wird in Kombination mit einem Leitfähigkeitshilfsmittel oder einem Bindemittel verwendet.
  • Um die Kapazität eines Kondensators zu erhöhen, ist die Menge an Aktivkohle als Hauptkomponente vorzugsweise eine große Menge, und die Menge an Aktivkohle beträgt vorzugsweise 90% oder mehr, was den Zusammensetzungsanteil nach dem Trocknen (nach Entfernung eines Lösungsmittels) betrifft. Das Leitfähigkeitshilfsmittel und die Bindemittel sind notwendig, jedoch sind ihre Mengen vorzugsweise so gering wie möglich, da sie zu einer Verringerung der Kapazität führen und das Bindemittel ferner ein Grund für eine Zunahme des Innenwiderstands ist. Vorzugsweise beträgt die Menge an Leitfähigkeitshilfsmittel 10 Masse-% oder weniger und die Menge an Bindemittel 10 Masse-% oder weniger.
  • Wenn die Oberfläche der Aktivkohle größer ist, ist die Kapazität des Kondensators größer und daher weist die Aktivkohle vorzugsweise eine spezifische Oberfläche von 1000 m2/g oder mehr auf. Als Material für die Aktivkohle kann pflanzliche Palmschale, ein Petroleum-basiertes Material oder dergleichen verwendet werden. Zur Erhöhung der Oberfläche der Aktivkohle wird das Material vorzugsweise unter Verwendung von Dampf oder Alkali aktiviert.
  • Das Elektrodenmaterial, das vorwiegend aus der Aktivkohle zusammengesetzt ist, wird unter Erhalt einer Aktivkohlepaste gemischt und gerührt. Diese Aktivkohlepaste wird in den oben erwähnten Stromkollektor gefüllt und getrocknet, und seine Dichte wird erforderlichenfalls durch Komprimieren mit einer Walzenpresse oder dergleichen unter Erhalt einer Elektrode für einen Kondensator erhöht.
  • (Einfüllen von Aktivkohle in den porösen Aluminiumkörper)
  • Zum Einfüllen der Aktivkohle können veröffentliche Verfahren, wie ein Verfahren durch Eintauchen oder ein Beschichtungsverfahren, eingesetzt werden. Beispiele für das Beschichtungsverfahren schließen ein Walzenbeschichtungsverfahren, ein Applikatorbeschichtungsverfahren, ein elektrostatisches Beschichtungsverfahren, ein Pulverbeschichtungsverfahren, ein Sprühbeschichtungsverfahren, ein Beschichtungsverfahren mit einem Sprühbeschichter, ein Beschichtungsverfahren mit einem Streichbalken, ein Beschichtungsverfahren einer Walzenstreichmaschine, ein Beschichtungsverfahren mit einem Tauchbeschichter, ein Rakelbeschichtungsverfahren, ein Drahtrakelbeschichtungsverfahren, ein Beschichtungsverfahren mit einer Messerstreichmaschine, ein Klingenstrichverfahren und ein Siebdruckverfahren ein.
  • Wenn die Aktivkohle eingefüllt wird, wird z. B., soweit erforderlich, ein Leitfähigkeitshilfsmittel oder ein Bindemittel hinzugefügt, und ein organisches Bindemittel oder Wasser wird damit gemischt, um eine Aufschlämmung aus einer positiven Elektrodenmischung herzustellen. Ein poröser Aluminiumkörper wird mit dieser Aufschlämmung durch das oben beschriebene Verfahren befüllt. Als Leitfähigkeitshilfsmittel kann z. B. Ruß, wie Acetylen-Ruß (AB) oder Ketjen-Ruß (KB), oder Kohlenstofffasern, wie Kohlenstoffnanoröhrchen (CNT), verwendet werden. Als Bindemittel kann z. B. Polyvinylidenfluorid (PVDF), Polytetrafluorethylen (PTFE), Polyvinylalkohol (PVA), Carboxymethylcellulose (CMC), Xanthan-Gummi und dergleichen verwendet werden.
  • Das zur Herstellung der Aufschlämmung aus einer positiven Elektrodenmischung verwendete organische Lösungsmittel kann in geeigneter Weise ausgewählt werden, solange es die in den porösen Aluminiumkörper einzufüllenden Materialien (d. h. ein aktives Material, ein Leitfähigkeitshilfsmittel, ein Bindemittel und ein Festelektrolyt, soweit erforderlich) nicht nachteilig beeinflusst. Beispiele für das organische Lösungsmittel schließen n-Hexan, Cyclohexan, Heptan, Toluol, Xylol, Trimethylbenzol, Dimethylcarbonat, Diethylcarbonat, Ethylmethylcarbonat, Propylencarbonat, Ethylencarbonat, Butylencarbonat, Vinylencarbonat, Vinylethylencarbonat, Tetrahydrofuran, 1,4-Dioxan, 1,3-Dioxolan, Ethylenglykol und N-Methyl-2-pyrrolidon ein. Wenn Wasser als Lösungsmittel verwendet wird, kann ferner ein Tensid zur Erhöhung der Füllleistung verwendet werden.
  • (Kondensatorherstellung)
  • Die in der oben beschriebenen Weise erhaltene Elektrode wird zur Herstellung von zwei Blättern in eine angemessene Größe gestanzt, und die beiden Elektroden werden mit einem dazwischen liegenden Separator einander gegenübergestellt. Ein poröser Film oder Vliesstoff aus Cellulose oder einem Polyolefinharz wird vorzugsweise für den Separator verwendet. Dann werden die Elektroden in einem Zellengehäuse unter Verwendung von erforderlichen Abstandhaltern untergebracht und mit einer elektrolytischen Lösung imprägniert. Schließlich wird ein Deckel auf das Gehäuse mit einer zwischen dem Deckel und dem Gehäuse liegenden Isoliermanschette gesetzt und versiegelt, und dadurch kann ein elektrischer Doppelschichtkondensator hergestellt werden. Wenn ein nicht-wässriges Material verwendet wird, werden die Materialien der Elektrode und dergleichen vorzugsweise in angemessener Weise getrocknet, um den Wassergehalt in dem Kondensator soweit wie möglich zu verringern. Die Kondensatorherstellung wird in einer Umgebung mit geringer Feuchtigkeit durchgeführt, und die Versiegelung kann in einer Umgebung mit reduziertem Druck durchgeführt werden. Der Kondensator ist außerdem nicht besonders beschränkt, solange der Stromkollektor und die Elektrode der vorliegenden Erfindung verwendet werden, und Kondensatoren, die durch ein Verfahren hergestellt werden, das von diesem Verfahren verschieden ist, können verwendet werden.
  • Obgleich als elektrolytische Lösung sowohl ein wässriges System als auch ein nicht-wässriges System verwendet werden können, wird das nicht-wässrige System vorzugsweise verwendet, da seine Spannung auf ein höheres Niveau eingestellt werden kann als das wässrige System. In dem wässrigen System kann Kaliumhydroxid oder dergleichen als Elektrolyt verwendet werden. Beispiele für das nicht-wässrige System schließen viele ionische Flüssigkeiten in Kombination mit einem Kation und einem Anion ein. Als Kation wird niederaliphatisches quaternäres Ammonium, niederaliphatisches quaternäres Phosphonium, Imidazolium oder dergleichen verwendet, und als Anion sind Ionen von Metallchloriden, Ionen von Metallfluoriden und Imidverbindungen, wie Bis(fluorsulfonyl)imid und dergleichen, bekannt. Als nicht-wässriges System gibt es ferner ein polares aprotisches organisches Lösungsmittel, und spezifische Beispiele dafür schließen Ethylencarbonat, Diethylcarbonat, Dimethylcarbonat, Propylencarbonat, γ-Butyrolacton und Sulfolan ein. Als Trägersalz in der nicht-wässrigen elektrolytischen Lösung wird Lithiumtetrafluorborat, Lithiumhexafluorphosphat oder dergleichen verwendet.
  • (Lithium-Ionen-Kondensator)
  • 15 ist eine schematische Schnittansicht, die ein Beispiel für einen Lithium-Ionen-Kondensator zeigt, der unter Verwendung des Elektrodenmaterials für einen Lithium-Ionen-Kondensator hergestellt ist. In einer organischen elektrolytischen Lösung 143, die mit einem Separator 142 geteilt ist, ist ein Elektrodenmaterial, das durch Trägern eines aktiven Materials einer positiven Elektrode oder auf einem porösen Aluminiumkörper gebildet ist, als positive Elektrode 146 angebracht, und ein Elektrodenmaterial, das durch Trägern eines aktiven Material einer negativen Elektrode auf einem Stromkollektor gebildet ist, ist als negative Elektrode 147 angebracht. Die positive Elektrode 146 und die negative Elektrode 147 sind mit einer Anschlussleitung 148 bzw. mit einer Anschlussleitung 149 verbunden, und all diese Komponenten sind in einem Gehäuse 145 untergebracht. Wenn der poröse Aluminiumkörper als Stromkollektor verwendet wird, wird die Oberfläche des Stromkollektors vergrößert, und daher kann, wenn Aktivkohle als aktives Material auf den porösen Aluminiumkörper in dünner Weise aufgetragen wird, ein Kondensator erhalten werden, der eine hohe Leistung und eine hohe Kapazität realisieren kann.
  • (Positive Elektrode)
  • Zur Herstellung einer Elektrode für einen Lithium-Ionen-Kondensator wird ein Stromkollektor aus dem porösen Aluminiumkörper mit Aktivkohle als aktivem Material befüllt. Die Aktivkohle wird in Kombination mit einem Leitfähigkeitshilfsmittel oder einem Bindemittel verwendet.
  • Zur Erhöhung der Kapazität des Lithium-Ionen-Kondensators ist die Menge an Aktivkohle als Hauptkomponente vorzugsweise eine große Menge, die Menge an Aktivkohle beträgt vorzugsweise 90% oder mehr, was den Zusammensetzungsanteil nach dem Trocknen (nach dem Entfernen eines Lösungsmittels) betrifft. Das Leitfähigkeitshilfsmittel und das Bindemittel sind notwendig, jedoch sind ihre Mengen vorzugsweise so klein wie möglich, da sie eine Verringerung der Kapazität verursachen und ferner das Bindemittel eine Ursache für die Erhöhung des Innenwiderstands ist. Vorzugsweise beträgt die Menge an Leitfähigkeitshilfsmittel 10 Masse-% oder weniger, und die Menge an Bindemittel beträgt 10 Masse-% oder weniger.
  • Wenn die Oberfläche der Aktivkohle größer ist, ist die Kapazität des Lithium-Ionen-Kondensators größer, und daher weist die Aktivkohle vorzugsweise eine spezifische Oberfläche von 1000 m2/g oder mehr auf. Als Material für die Aktivkohle können pflanzliche Palmschale, Petroleum-basiertes Material oder dergleichen verwendet werden. Zur Vergrößerung der Oberfläche der Aktivkohle wird das Material vorzugsweise unter Verwendung von Dampf oder Alkali aktiviert. Als Leitfähigkeitshilfsmittel kann Ketjen-Ruß, Acetylen-Ruß, Kohlenstofffasern oder Verbundmaterialien davon verwendet werden. Als Bindemittel können Polyvinylidenfluorid, Polytetrafluorethylen, Polyvinylalkohol, Carboxymethylcellulose, Xanthan-Gummi und dergleichen verwendet werden. Ein Lösungsmittel kann in angemessener Weise aus Wasser und einem organischen Lösungsmittel in Abhängigkeit vom Typ des Bindemittels ausgewählt werden. In dem organischen Lösungsmittel wird häufig N-Methyl-2-pyrrolidon verwendet. Wenn Wasser als Lösungsmittel verwendet wird, wird ferner ein Tensid zur Erhöhung der Füllleistung verwendet werden.
  • Das vornehmlich aus der Aktivkohle zusammengesetzte Elektrodenmaterial wird unter Erhalt einer Aktivkohlepaste gemischt und gerührt. Diese Aktivkohlepaste wird in den oben erwähnten Stromkollektor gefüllt und getrocknet und seine Dichte wird durch Komprimieren mit einer Walzenpresse oder dergleichen, sofern erforderlich, unter Erhalt einer Elektrode für einen Lithium-Ionen-Kondensator erhöht.
  • (Einfüllen der Aktivkohle in den porösen Aluminiumkörper)
  • Zum Einfüllen der Aktivkohle können allgemein bekannte Verfahren, wie ein Verfahren zum Einfüllen durch Eintauchen und ein Beschichtungsverfahren, eingesetzt werden. Beispiele für das Beschichtungsverfahren schließen ein Walzenbeschichtungsverfahren, ein Applikatorbeschichtungsverfahren, ein elektrostatisches Beschichtungsverfahren, ein Pulverbeschichtungsverfahren, ein Sprühbeschichtungsverfahren, ein Beschichtungsverfahren mit einem Sprühbeschichter, ein Beschichtungsverfahren mit einem Streichbalken, ein Beschichtungsverfahren einer Walzenstreichmaschine, ein Beschichtungsverfahren mit einem Tauchbeschichter, ein Rakelbeschichtungsverfahren, ein Drahtrakelbeschichtungsverfahren, ein Beschichtungsverfahren mit einer Messerstreichmaschine, ein Klingenstrichverfahren und ein Siebdruckverfahren ein.
  • Wenn die Aktivkohle eingefüllt wird, wird z. B. ein Leitfähigkeitshilfsmittel oder ein Bindemittel, soweit erforderlich, hinzugefügt, und ein organisches Bindemittel oder Wasser wird damit gemischt, um eine Aufschlämmung aus einer positiven Elektrodenmischung herzustellen. Ein poröser Aluminiumkörper wird mit dieser Aufschlämmung durch das oben beschriebene Verfahren befüllt. Als Leitfähigkeitshilfsmittel kann z. B. Ruß, wie Acetylen-Ruß (AB) oder Ketjen-Ruß (KB), oder Kohlenstofffasern, wie Kohlenstoffnanoröhrchen (CNT), verwendet werden. Als Bindemittel kann z. B. Polyvinylidenfluorid (PVDF), Polytetrafluorethylen (PTFE), Polyvinylalkohol (PVA), Carboxymethylcellulose (CMC), Xanthan-Gummi und dergleichen verwendet werden.
  • Das in der Herstellung der Aufschlämmung aus einer positiven Elektrodenmischung verwendete organische Lösungsmittel kann in geeigneter Weise ausgewählt werden, solange es die in den porösen Aluminiumkörper einzufüllenden Materialien (d. h. ein aktives Material, ein Leitfähigkeitshilfsmittel, ein Bindemittel und ein Festelektrolyt, soweit erforderlich) nicht nachteilig beeinflusst. Beispiele für das organische Lösungsmittel schließen n-Hexan, Cyclohexan, Heptan, Toluol, Xylol, Trimethylbenzol, Dimethylcarbonat, Diethylcarbonat, Ethylmethylcarbonat, Propylencarbonat, Ethylencarbonat, Butylencarbonat, Vinylencarbonat, Vinylethylencarbonat, Tetrahydrofuran, 1,4-Dioxan, 1,3-Dioxolan, Ethylenglykol und N-Methyl-2-pyrrolidon ein. Wenn Wasser als Lösungsmittel verwendet wird, kann ferner ein Tensid zur Erhöhung der Füllleistung hinzugefügt werden.
  • (Negative Elektrode)
  • Eine negative Elektrode ist nicht besonders beschränkt, und eine herkömmliche negative Elektrode für Lithiumbatterien kann verwendet werden, jedoch ist eine Elektrode, in der ein aktives Material in einem porösen Körper aus Kupfer oder Nickel, wie das oben beschriebene geschäumte Nickel, gefüllt wird, bevorzugt, da eine herkömmliche Elektrode, in der eine Kupferfolie als Stromkollektor verwendet wird, eine geringe Kapazität aufweist. Um Arbeitsvorgänge als Lithium-Ionen-Kondensator durchzuführen, wird die negative Elektrode ferner vorzugsweise mit Lithium-Ionen im Voraus dotiert. Als Dotierungsverfahren können allgemein bekannte Verfahren eingesetzt werden. Beispiele für die Dotierungsverfahren schließen ein Verfahren, in dem eine Lithiummetallfolie an der Oberfläche einer negativen Elektrode fixiert wird, und diese zum Dotieren in eine elektrolytische Lösung getaucht wird, ein Verfahren, in dem eine Elektrode mit einem daran fixierten Lithiummetall in einem Lithium-Ionen-Kondensator angebracht ist, und nach dem Aufbau einer Zelle ein elektrischer Strom zwischen der negativen Elektrode und der Lithiummetallelektrode zur elektrischen Dotierung der Elektrode fließt, und ein Verfahren ein, in dem eine elektrochemische Zelle aus einer negativen Elektrode und Lithiummetall aufgebaut wird und eine mit Lithium elektrisch dotierte negative Elektrode entnommen und verwendet wird.
  • In jedem Verfahren ist es bevorzugt, dass die Menge der Lithiumdotierung groß ist, um das Potential der negativen Elektrode in adäquater Weise zu verringern, jedoch bleibt die negative Elektrode vorzugsweise ohne Dotierung durch die Kapazität der positiven Elektrode, da die Kapazität des Lithium-Ionen-Kondensators klein wird, wenn die Restkapazität der negativen Elektrode kleiner ist als die der positiven Elektrode.
  • (In dem Lithium-Ionen-Kondensator verwendete elektrolytische Lösung)
  • Dieselbe nicht-wässrige elektrolytische Lösung, die in einer Lithiumbatterie verwendet wird, wird als elektrolytische Lösung verwendet. Eine nicht-wässrige elektrolytische Lösung wird in einem polaren aprotischen organischen Lösungsmittel verwendet, und spezifische Beispiele für die nicht-wässrige elektrolytische Lösung schließen Ethylencarbonat, Diethylcarbonat, Dimethylcarbonat, Propylencarbonat, γ-Butyrolacton und Sulfolan ein. Als Trägersalz wird Lithiumtetrafluorborat, Lithiumhexafluorphosphat, ein Imidsalz oder dergleichen verwendet.
  • (Herstellung des Lithium-Ionen-Kondensators)
  • Die in der oben erwähnten Weise erhaltene Elektrode wird in eine geeignete Größe gestanzt und der negativen Elektrode gegenübergestellt, wobei ein Separator zwischen der ausgestanzten Elektrode und der negativen Elektrode liegt. Die negative Elektrode kann eine Elektrode sein, die durch das oben beschriebene Verfahren mit Lithium-Ionen dotiert ist, und wenn das Dotierungsverfahren der negativen Elektrode nach dem Aufbau einer Zelle eingesetzt wird, kann eine Elektrode mit daran gebundenem Lithiummetall in der Zelle angebracht werden. Ein poröser Film oder Vliesstoff aus Cellulose oder einem Polyolefinharz wird vorzugsweise für den Separator verwendet. Dann werden die Elektroden in einem Zellengehäuse unter Verwendung von erforderlichen Abstandhaltern untergebracht und mit einer elektrolytischen Lösung imprägniert. Schließlich wird ein Deckel auf das Gehäuse mit einer zwischen dem Deckel und dem Gehäuse liegenden Isoliermanschette gesetzt und versiegelt, und dadurch kann ein Lithium-Ionen-Kondensator hergestellt werden. Materialien für die Elektrode und dergleichen werden vorzugsweise in adäquater Weise getrocknet, um den Wassergehalt in dem Lithium-Ionen-Kondensator soweit wie möglich zu verringern. Die Herstellung des Lithium-Ionen-Kondensators wird in einer Umgebung mit geringer Feuchtigkeit durchgeführt, und die Versiegelung kann in einer Umgebung mit reduziertem Druck durchgeführt werden. Außerdem ist der Lithium-Ionen-Kondensator nicht besonders beschränkt, solange der Stromkollektor und die Elektrode der vorliegenden Erfindung verwendet werden, und Kondensatoren, die durch ein Verfahren hergestellt werden, das von diesem Verfahren verschieden ist, können verwendet werden.
  • (Elektrode für Schmelzsalzbatterie)
  • Der poröse Aluminiumkörper kann auch als Elektrodenmaterial für Schmelzsalzbatterien verwendet werden. Wenn der poröse Aluminiumkörper als positives Elektrodenmaterial verwendet wird, wird eine Metallverbindung, wie Natriumchromit (NaCrO2) oder Titandisulfid (TiS2) als aktives Material verwendet, in der ein Kation eines Schmelzsalzes, das als Elektrolyt dient, eingelagert werden kann. Das aktive Material wird in Kombination mit einem Leitfähigkeitshilfsmittel oder einem Bindemittel verwendet. Als Leitfähigkeitshilfsmittel kann Acetylen-Ruß oder dergleichen verwendet werden. Als Bindemittel kann Polytetrafluorethylen (PTFE) und dergleichen verwendet werden. Wenn Natriumchromit als aktives Material verwendet wird und Acetylen-Ruß als Leitfähigkeitshilfsmittel verwendet wird, ist das Bindemittel vorzugsweise PTFE, da PTFE fest an Natriumchromit und Acetylen-Ruß binden kann.
  • Der poröse Aluminiumkörper kann auch als negatives Elektrodenmaterial für Schmelzsalzbatterien verwendet werden. Wenn der poröse Aluminiumkörper als negatives Elektrodenmaterial verwendet wird, kann Natrium allein, eine Legierung aus Natrium und einem anderen Metall, Kohlenstoff oder dergleichen als aktives Material verwendet werden. Natrium weist einen Schmelzpunkt von etwa 98°C auf, und das Metall wird mit einer Temperaturzunahme weicher. Es ist daher bevorzugt, Natrium mit einem anderen Metall (Si, Sn, In usw.) zu legieren. Eine Legierung aus Natrium und Sn ist aufgrund seiner leichten Handhabung besonders bevorzugt. Natrium oder eine Natriumlegierung kann auf der Oberfläche des porösen Aluminiumkörpers durch Elektroplattierung, Feuermetallisierung oder einem anderen Verfahren geträgert werden. Alternativ kann ein Metall (Si usw.), das mit Natrium zu legieren ist, durch Plattieren auf dem porösen Aluminiumkörper abgeschieden werden und dann durch einen Ladevorgang in der Schmelzsalzbatterie zu einer Natriumlegierung umgewandelt werden.
  • 16 ist eine schematische Schnittansicht, die ein Beispiel für eine Schmelzsalzbatterie zeigt, in der das oben beschriebene Elektrodenmaterial für Batterien verwendet wird. Die Schmelzsalzbatterie schließt eine positive Elektrode 121, in der ein aktives Material der positiven Elektrode auf der Oberfläche eines Aluminiumskeletts eines porösen Aluminiumkörpers geträgert ist, eine negative Elektrode 122, in der ein aktives Material der negativen Elektrode auf der Oberfläche eines Aluminiumskeletts eines porösen Aluminiumkörpers geträgert ist, und einen Separator 123 ein, der mit einem Schmelzsalz aus einem Elektrolyt imprägniert ist, die in einem Gehäuse 127 untergebracht sind. Ein Andruckelement 126, das eine Andruckplatte 124 und eine Feder 125 zum Andrücken der Andruckplatte einschließt, ist zwischen der oberen Oberfläche des Gehäuses 127 und der negativen Elektrode angebracht. Durch Bereitstellung des Andruckelements können die positive Elektrode 121, die negative Elektrode 122 und der Separator 123 gleichmäßig angedrückt werden, um miteinander in Kontakt gebracht zu werden, selbst wenn ihre Volumina sich verändert haben. Ein Stromkollektor (poröser Aluminiumkörper) der positiven Elektrode 121 und ein Stromkollektor (poröser Aluminiumkörper) der negativen Elektrode 122 sind mit dem Ende der positiven Elektrode 128 bzw. mit dem Ende der negativen Elektrode 129 über eine Anschlussleitung 130 verbunden.
  • Das Schmelzsalz, das als Elektrolyt dient, kann jegliches anorganisches Salz oder organisches Salz sein, das bei der Betriebstemperatur schmilzt. Als Kation des Schmelzsalzes können ein oder mehrere Kationen, ausgewählt aus Alkalimetallen, wie Lithium (Li), Natrium (Na), Kalium (K), Rubidium (Rb) und Cäsium (Cs), und Erdalkalimetallen, wie Beryllium (Be), Magnesium (Mg), Calcium (Ca), Strontium (Sr) und Barium (Ba), verwendet werden.
  • Um den Schmelzpunkt des Schmelzsalzes zu verringern, ist es bevorzugt, eine Mischung aus mindestens zwei Salzen zu verwenden. Zum Beispiel kann die Verwendung von Kaliumbis(fluorsulfonyl)amid (K-N (SO2F)2; KFSA) und Natriumbis(fluorsulfonyl)amid (Na-N (SO2F)2; NaFSA) in Kombination die Batteriebetriebstemperatur auf 90°C oder niedriger verringern.
  • Das Schmelzsalz wird in Form eines mit dem Schmelzsalz imprägnierten Separators verwendet. Der Separator verhindert den Kontakt zwischen der positiven Elektrode und der negativen Elektrode und kann ein Glasvliesstoff, ein poröser Harzformkörper oder dergleichen sein. Ein in einem Gehäuse untergebrachtes Laminat aus der positiven Elektrode, der negativen Elektrode und dem mit dem Schmelzsalz imprägnierten Separator wird als Batterie verwendet.
  • BEISPIELE
  • Nachfolgend wird die vorliegende Erfindung detaillierter auf Basis von Beispielen beschrieben, die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht auf diese beschränkt.
  • [Beispiel 1]
  • (Bildung der leitfähigen Schicht)
  • Ein Urethanschaum mit einer Porosität von 95%, etwa 50 Poren (Zellen) pro inch, einem Porendurchmesser von etwa 550 μm und einer Dicke von 1 mm wurde als Harzformkörper hergestellt und in ein Rechteck von 100 mm × 30 mm geschnitten. Ein Film aus Aluminium wurde auf der Oberfläche des Polyurethanschaums mit einem Gewicht pro Flächeneinheit von 10 g/m2 durch das Sputter-Verfahren zur Durchführung einer Leitfähigkeitsbehandlung gebildet.
  • Als oben erwähnter Harzformkörper aus Urethan wurde ein Harzformkörper, der durch Erwärmen der oberen Oberfläche und der unteren Oberfläche einer Form auf 60°C während des kontinuierlichen Schäumens eines Polyurethan-Rohmaterials zum Schäumen in einer blattförmigen Form in einem Schäumschritt des Polyurethans hergestellt.
  • (Schmelzsalzplattierung)
  • Der Urethanschaum mit einer auf seiner Oberfläche gebildeten leitfähigen Schicht wurde als Arbeitsstück in eine Vorrichtung mit einer Stromversorgungsfunktion geladen, und dann wurde die Vorrichtung in eine Glovebox gestellt, dessen Inneres auf eine Argonatmosphäre und geringe Feuchtigkeit (einem Tauchpunkt von –30°C oder geringer) eingestellt wurde, und in ein Schmelzsalz-Aluminiumplattierbad (33 mol-% EMIC-67 mol-% AlCl3) bei einer Temperatur von 40°C getaucht. Das Arbeitsstück in der Haltevorrichtung wurde mit der Kathode eines Gleichrichters verbunden, und eine Aluminiumplatte (Reinheit 99,99%) der Gegenelektrode wurde mit der Anode verbunden. Das Arbeitsstück wurde durch Anlegen eines Gleichstroms bei einer Stromdichte von 3,6 A/dm2 für 90 Minuten unter Erhalt einer Aluminiumstruktur plattiert, wobei 150 g/m2 einer Aluminiumplattierungsschicht auf der Oberfläche des Urethanschaums gebildet wurde. Das Rühren wurde mit einem Rührer unter Verwendung eines Teflon(eingetragene Handelsmarke)-Rotors durchgeführt. Hierbei wurde die Stromdichte auf Basis der scheinbaren Fläche des Urethanschaums berechnet.
  • (Zersetzung des Harzformkörpers)
  • Jede der oben erwähnten Aluminiumstrukturen wurde in ein eutektisches LiCl-KCl-Schmelzsalz bei einer Temperatur von 500°C getaucht, und ein negatives Potential von –1 V wurde für 30 Minuten an die Aluminiumstruktur angelegt. In dem Schmelzsalz wurden von der Zersetzungsreaktion des Polyurethanschaums herrührende Luftblasen erzeugt. Dann wurde die Aluminiumstruktur an Luft auf Raumtemperatur abgekühlt und mit Wasser zur Entfernung des Schmelzsalzes gewaschen, um einen porösen Aluminiumkörper 1 zu erhalten, von dem das Harz entfernt wurde. Der erhaltene poröse Aluminiumkörper wies wie der als Kernmaterial verwendete Urethanschaum kontinuierliche Poren und eine hohe Porosität auf.
  • (Verarbeitung des Endteils des porösen Aluminiumkörpers)
  • Die Dicke des erhaltenen porösen Aluminiumkörpers wurde durch Walzenpressen auf 0,96 mm eingestellt, und der poröse Aluminiumkörper wurde in ein Stück von 5 cm2 geschnitten.
  • Zur Vorbereitung des Schweißens wurden ein SUS-Block (Stab) mit einer Breite von 5 mm und ein Hammer als Kompressionsvorrichtung verwendet, und der SUS-Block wurde an einer Stelle platziert, die 5 mm vom Ende des porösen Aluminiumkörpers entfernt war, und der poröse Körper wurde durch Schlagen des SUS-Blocks mit dem Hammer unter Bildung eines komprimierten Anteils mit einer Dicke von 100 μm komprimiert.
  • Danach wird ein Fahnenanschluss durch Punktschweißen unter den folgenden Bedingungen geschweißt.
  • <Schweißbedingungen>
    • Schweißapparatur: Hi-Max 100, hergestellt von Panasonic Corporation, Modell Nr. YG-101 UD (Eine Spannung von bis zu 250 V kann angelegt werden)
    • Kapazität: 100 Ws, 0,6 kVA
    • Elektrode: Kupferelektrode mit einem Durchmesser von 2 mm
    • Last: 8 kgf
    • Spannung: 140 V
  • <Fahnenanschluss>
    • Material: Aluminium
    • Abmessung: 5 mm Breite, 7 cm Länge, 100 μm Dicke
    • Oberflächenbedingung: Boehmit-Behandlung
  • Eine Öffnung des erhaltenen porösen Aluminiumkörpers 1 wurde mit einem Epoxidharz gefüllt, und ein Querschnitt wurde einem Polierverfahren unterzogen. Dann wurde der Querschnitt des porösen Körpers mit einem Mikroskop betrachtet und eine Aufnahme aufgenommen. Die Aufnahme wurde in drei Bereiche in Dickenrichtung des porösen Körpers aufgeteilt, und diese Bereiche wurden als Bereich 1, Bereich 2 und Bereich 3 definiert. Dann wurde die Zahl der Aluminiumskelette in den entsprechenden Bereichen durch Bildverarbeitung aufgenommen, ihre Kehrwerte berechnet und das Verhältnis der Kehrwerte in den entsprechenden Bereichen zu dem Kehrwert in dem Bereich 2 bestimmt.
  • Die Ergebnisse werden wie in Tabelle 1 dargestellt, und das Verhältnis des Kehrwerts der Zahl der Aluminiumskelette im Bereich 1 zu dem Kehrwert der Zahl der Aluminiumskelette im Bereich 2 betrug 1,19. Das Verhältnis des Kehrwerts der Zahl der Aluminiumskelette im Bereich 3 zum Kehrwert im Bereich 2 betrug ebenso 1,19.
  • [Beispiel 2]
  • Ein poröser Aluminiumkörper 2 wurde in gleicher Weise wie in Beispiel 1 hergestellt, mit der Ausnahme, dass ein Urethanharz verwendet wurde, das durch Abkühlen der oberen Oberfläche und der unteren Oberfläche der Form auf 5°C hergestellt wurde, während das Polyurethan-Rohmaterial zum Schäumen kontinuierlich in der blattförmigen Form in den Schäumschritt des Polyurethans geschäumt wurde, und eine Dicke von 1,0 mm, eine Zellenzahl von 50 pro inch und einen Zellendurchmesser von 550 μm aufwies.
  • Ein Querschnitt des erhaltenen porösen Aluminiumkörpers 2 wurde in gleicher Weise wie in Beispiel 1 betrachtet.
  • Die Ergebnisse waren wie in Tabelle 1 dargestellt, und das Verhältnis des Kehrwerts der Zahl der Aluminiumskelette im Bereich 1 zum Kehrwert der Zahl der Aluminiumskelette im Bereich 2 betrug 0,84. Das Verhältnis des Kehrwerts der Zahl der Aluminiumskelette im Bereich 3 zu dem Kehrwert dieser im Bereich 2 betrug ebenso 0,84.
  • [Beispiel 3]
  • Ein poröser Aluminiumkörper 3 wurde in gleicher Weise wie in Beispiel 1 hergestellt, mit der Ausnahme, dass ein Urethanschaum verwendet wurde, der durch Aufwärmen der oberen Oberfläche der Form auf 60°C und Abkühlen der unteren Oberfläche der Form auf 5°C hergestellt wurde, während das Polyurethan-Rohmaterial zum Schäumen in der blattförmigen Form im Schäumschritt des Polyurethans kontinuierlich geschäumt wurde, und eine Dicke von 1,0 mm, eine Zellenzahl von 50 pro inch und einen Zellendurchmesser von 550 μm aufwies.
  • Ein Querschnitt des erhaltenen porösen Aluminiumkörpers 3 wurde in gleicher Weise wie in Beispiel 1 betrachtet. Eine Mikroaufnahme wurde in zwei Bereiche in Dickenrichtung des porösen Körpers aufgeteilt, und ein Bereich wurde als Bereich 4 definiert, und ein anderer Bereich wurde als Bereich 5 definiert. Dann wurden die Kehrwerte der Zahl der Aluminiumskelette in den Bereichen 4 und 5 in gleicher Weise wie in Beispiel 1 gemessen.
  • Die Ergebnisse waren wie in Tabelle 1 dargestellt, und das Verhältnis des Kehrwerts der Zahl der Aluminiumskelette im Bereich 4 zum Kehrwert der Zahl der Aluminiumskelette im Bereich 5 betrug 1,28.
  • [Beispiel 4]
  • Poröse Aluminiumkörper A und B wurden in gleicher Weise wie in Beispiel 1 erhalten, mit der Ausnahme, dass ein Urethanharz verwendet wurde, das durch Aufrechterhalten der oberen Oberfläche und der unteren Oberfläche der Form auf 25°C hergestellt wurde, während das Polyurethan-Rohmaterial zum Schäumen in der blattförmigen Form im Schäumschritt des Polyurethans kontinuierlich geschäumt wurde, und eine Dicke von 0,33 mm, eine Zellenzahl von 35 pro inch und einen Zellendurchmesser von 790 μm aufwies.
  • Ferner wurde ein poröser Aluminiumkörper B in gleicher Weise wie in Beispiel 1 erhalten, mit der Ausnahme, dass ein Urethanharz verwendet wurde, das durch Aufrechterhalten der oberen Oberfläche und der unteren Oberfläche der Form bei 25°C hergestellt wurde, während das Polyurethan-Rohmaterial zum Schäumen in der blattförmigen Form im Schäumschritt des Polyurethans kontinuierlich geschäumt wurde, und eine Dicke von 0,34 mm, eine Zellenzahl von 55 pro inch und einen Zellendurchmesser von 500 μm aufwies.
  • Dann wurden die erhaltenen porösen Aluminiumkörper A, B und C laminiert, wobei der poröse Aluminiumkörper B zwischen den porösen Aluminiumkörpern A und C lag, und das resultierende Laminat wurde zur Vereinigung erhitzt, wobei ein Druck anlag, und dadurch wurde ein poröser Aluminiumkörper 4 erhalten.
  • Ein Querschnitt des erhaltenen porösen Aluminiumkörpers 4 wurde in gleicher Weise wie in Beispiel 1 betrachtet.
  • Die Ergebnisse waren wie in Tabelle 1 dargestellt, und das Verhältnis des Kehrwerts der Zahl der Skelette aus dem porösen Aluminiumkörper im Bereich 1 (Teil, der von dem porösen Aluminiumkörper A stammt) zu dem Kehrwert der Zahl der Skelette aus dem porösen Aluminiumkörper im Bereich 2 (Teil, der von dem porösen Aluminiumkörper B stammt) betrug 1,58. Das Verhältnis des Kehrwerts der Zahl der Aluminiumskelette im Bereich 3 (Teil, der von dem porösen Aluminiumkörper C stammt) zu dem Kehrwert dieser im Bereich 2 betrug ebenso 1,58.
  • [Beispiel 5]
  • Poröse Aluminiumkörper D und F wurden in gleicher Weise wie in Beispiel 1 erhalten, mit der Ausnahme, dass ein Urethanharz verwendet wurde, das durch Aufrechterhalten der oberen Oberfläche und der unteren Oberfläche der Form bei 25°C hergestellt wurde, während das Polyurethan-Rohmaterial zum Schäumen in der blattförmigen Form im Schäumschritt des Polyurethans kontinuierlich geschäumt wurde, und eine Dicke von 0,33 mm, eine Zellenzahl von 55 pro inch und einen Zellendurchmesser von 500 μm aufwies.
  • Ferner wurde ein poröser Aluminiumkörper E in gleicher Weise wie in Beispiel 1 erhalten, mit der Ausnahme, dass ein Urethanharz verwendet wurde, das durch Aufrechterhalten der oberen Oberfläche und der unteren Oberfläche der Form bei 25°C hergestellt wurde, während das Polyurethan-Rohmaterial zum Schäumen in der blattförmigen Form im Schäumschritt des Polyurethans kontinuierlich geschäumt wurde, und eine Dicke von 0,34 mm, eine Zellenzahl von 35 pro inch und einen Zellendurchmesser von 790 μm aufwies.
  • Anschließend wurden die erhaltenen porösen Aluminiumkörper D, E und F laminiert, wobei der poröse Aluminiumkörper E zwischen den porösen Aluminiumkörpern D und F lag, und durch Erhitzen, währenddessen ein Druck anlag, unter Erhalt eines porösen Aluminiumkörpers 5 vereinigt.
  • Ein Querschnitt des erhaltenen porösen Aluminiumkörpers 5 wurde in gleicher Weise wie in Beispiel 1 betrachtet.
  • Die Ergebnisse waren wie in Tabelle 1 dargestellt, und das Verhältnis des Kehrwerts der Zahl der Skelette aus dem porösen Aluminiumkörper im Bereich 1 (Teil, der von dem porösen Aluminiumkörper D stammt) zu dem Kehrwert der Zahl der Skelette aus dem porösen Aluminiumkörper im Bereich 2 (Teil, der von dem porösen Aluminiumkörper E stammt) betrug 0,68. Das Verhältnis des Kehrwerts der Zahl der Aluminiumskelette im Bereich 3 (Teil, der von dem porösen Aluminiumkörper F stammt) zu dem Kehrwert dieser im Bereich 2 betrug ebenso 0,68.
  • [Beispiel 6]
  • Ein poröser Aluminiumkörper G wurde in gleicher Weise wie in Beispiel 1 erhalten, mit der Ausnahme, dass ein Urethanschaum verwendet wurde, der durch Aufrechterhalten der oberen Oberfläche und der unteren Oberfläche der Form bei 25°C hergestellt wurde, während das Polyurethan-Rohmaterial zum Schäumen in der blattförmigen Form im Schäumschritt des Polyurethans kontinuierlich geschäumt wurde, und eine Dicke von 0,33 mm, eine Zellenzahl von 35 pro inch und einen Zellendurchmesser von 790 μm aufwies.
  • Ferner wurde ein poröser Aluminiumkörper H in gleicher Weise wie in Beispiel 1 erhalten, mit der Ausnahme, dass ein Urethanharz verwendet wurde, das durch Aufrechterhalten der oberen Oberfläche und der unteren Oberfläche der Form bei 25°C hergestellt wurde, während das Polyurethan-Rohmaterial zum Schäumen in der blattförmigen Form im Schäumschritt des Polyurethans kontinuierlich geschäumt wurde, und eine Dicke von 0,34 mm, eine Zellenzahl von 55 pro inch und einen Zellendurchmesser von 500 μm aufwies.
  • Die erhaltenen porösen Aluminiumkörper G und H wurden dann laminiert und durch Erhitzen, während ein Druck anlag, unter Erhalt eines porösen Aluminiumkörpers 6 vereinigt.
  • Ein Querschnitt des erhaltenen porösen Aluminiumkörpers 6 wurde in gleicher Weise wie in Beispiel 1 betrachtet. Eine Mikroaufnahme wurde in zwei Bereiche in Dickenrichtung des porösen Körpers aufgeteilt, und ein Bereich wurde als Bereich 4 und der andere Bereich wurde als Bereich 5 definiert. Dann wurden die Kehrwerte der Zahl der Aluminiumskelette in den Bereichen 4 und 5 in gleicher Weise wie in Beispiel 1 gemessen.
  • Die Ergebnisse waren wie in Tabelle 1 dargestellt, und das Verhältnis des Kehrwerts der Zahl der Aluminiumskelette im Bereich 4 (Teil, der von dem porösen Aluminiumkörper G stammt) zu dem Kehrwert der Zahl der Aluminiumskelette im Bereich 5 (Teil, der von dem porösen Aluminiumkörper H stammt) betrug 1,58.
  • [Vergleichsbeispiel 1]
  • Ein poröser Aluminiumkörper 7 wurde in gleicher Weise wie in Beispiel 1 hergestellt, mit der Ausnahme, dass ein Urethanharz verwendet wurde, das durch Aufrechterhalten der oberen Oberfläche und der unteren Oberfläche der Form bei 25°C hergestellt wurde, während das Polyurethan-Rohmaterial zum Schäumen in der blattförmigen Form im Schäumschritt des Polyurethans kontinuierlich geschäumt wurde, und eine Dicke von 1,0 mm, eine Zellenzahl von 50 pro inch und einen Zellendurchmesser von 550 μm aufwies.
  • Ein Querschnitt des erhaltenen porösen Aluminiumkörpers 7 wurde in gleicher Weise wie in Beispiel 1 betrachtet.
  • Die Ergebnisse waren in Tabelle 1 dargestellt, und das Verhältnis des Kehrwerts der Zahl der Aluminiumskelette im Bereich 1 zum Kehrwert dieser im Bereich 2 betrug 1,00. Das Verhältnis des Kehrwerts der Zahl der Aluminiumskelette im Bereich 3 zu dem Kehrwert dieser im Bereich 2 betrug außerdem 1,01.
  • Figure 00680001
  • [Auswertung]
  • – Herstellung einer Lithium-Sekundärbatterie –
  • Ein Lithium-Kobaltoxid-Pulver (aktives Material der positiven Elektrode) mit einem durchschnittlichen Partikeldurchmesser von 5 μm wurde als aktives Material hergestellt, und das Lithium-Kobaltoxid-Pulver, Acetylen-Ruß (Leitfähigkeitshilfsmittel) und PVDF (Bindemittel) wurden in Proportionen von 90:5:5, bezogen auf Masse-%, gemischt. N-Methyl-2-pyrrolidon (organisches Lösungsmittel) wurde tropfenweise zu der Mischung hinzugefügt, und die resultierende Mischung wurde zur Herstellung einer pastenartigen Aufschlämmung auf einer positiven Elektrodenmischung gemischt.
  • Als Nächstes wird eine positive Elektrodenmischung in die Proben 1 bis 7 aus den in den Beispielen 1 bis 6 und Vergleichsbeispiel 1 hergestellten porösen Aluminiumkörpern gefüllt, so dass die Mengen der positiven Elektrodenmischungen in den Proben einheitlich war. Danach wurde jede Aufschlämmung bei 100°C für 40 Minuten getrocknet, um das organische Lösungsmittel zu entfernen, und der poröse Aluminiumkörper wurde durch Walzenpressen (Walzenspalt: 0,2 mm) unter Erhalt von positiven Elektrodenproben 1 bis 7 komprimiert. Jede positive Elektrode wies eine Dicke von 500 μm und eine Kapazität pro Fläche von 10 mAh/cm2 auf.
  • Eine Lithium-Sekundärbatterie mit elektrolytischer Lösung wurde in der folgenden Weise unter Verwendung der oben beschriebenen jeweiligen positiven Elektrodenproben 1 bis 7 hergestellt.
  • Eine positive Elektrode, die durch Ausstanzen der Proben 1 bis 7 zu einer Größe von 14 mm im Durchmesser erhalten wurde, wurde verwendet. Eine Lithiummetallfolie (Durchmesser: 15 mm, Dicke: 500 μm) wurde als negative Elektrode verwendet, und die positive Elektrode (positive Elektrodenprobe) und die negative Elektrode wurden mit einem dazwischenliegenden Separator aus Polypropylen laminiert. Dieses Laminat wurde in einem Knopfbatteriegehäuse mit einem positiven Elektrodenköcher und einem negativen Elektrodenköcher, jeweils aus rostfreiem Stahl, untergebracht und dann wurde eine organische elektrolytische Lösung in das Batteriegehäuse gegossen. Eine Mischung, die durch Lösen von LiClO4 in einer Menge von 1 mol-% in einem organischen Lösungsmittelgemisch aus Propylencarbonat und 1,2-Dimethoxyethan (Volumenverhältnis von 1:1) erhalten wurde, wurde als organische elektrolytische Lösung verwendet. Nachdem die organische elektrolytische Lösung eingegossen wurde, wurde eine Dichtung aus einem Harz zwischen den positiven Elektrodenköcher und den negativen Elektrodenköcher eingesetzt, und der positive Elektrodenköcher und der negative Elektrodenköcher wurden zur Versiegelung miteinander abgedichtet, um eine knopfartige Lithium-Sekundärbatterie mit elektrolytischer Lösung herzustellen.
  • Solch eine Batterie wurde zur Auswertung unter Verwendung der jeweiligen Elektrodenprobe hergestellt. In jedem Fall, in dem die positiven Elektrodenproben verwendet wurden, wurde außerdem keine Blattfeder zwischen der positiven Elektrodenprobe und dem positiven Elektrodenköcher gesetzt.
  • Die Lithium-Sekundärbatterien mit elektrolytischer Lösung unter Verwendung der positiven Elektrodenproben 1 bis 7 wurden in folgender Weise ausgewertet.
  • (Auswertung der Rate-Charakteristika)
  • Zur Auswertung wurde eine Lade-Entlade-Zyklus mit einem Ladestrom und einem Entladestrom von jeweils 3 mA und einem Spannungsbereich von 4,2 V bis 2,0 V durchgeführt und eine Entladekapazität gemessen. Nachdem die Batterie bei einem Ladestrom von 3 mA geladen wurde, wurde die Entladekapazität bei einem Entladestrom von 10 mA und einem Entladestrom von 50 mA gemessen, und ein Verhältnis davon zu der Entladekapazität bestimmt, die bei Entladeströmen von 3 mA gemessen wurden.
  • Wie in Tabelle 2 dargestellt wird, wurde herausgefunden, dass das Beispiel 1 oder 4 bezüglich der Characteristika (Stromkollektorleistung) dem Vergleichsbeispiel 1 überlegen war.
  • (Auswertung der Zykluscharakteristika)
  • Darüber hinaus wurde ein Lade-Entlade-Zyklus-Test durchgeführt, um eine Batterielebensdauer zu untersuchen. Zur Auswertung wurde ein Lade-Entlade-Zyklus mit einem Ladestrom und einem Entladestrom von jeweils 3 mA und einem Spannungsbereich von 4,2 V bis 2,0 V durchgeführt, und eine Änderung der Entladekapazität wurde gemessen. Nachdem die Kapazitäten nach 100-maliger Durchführung eines Lade-Entlade-Zyklus und 1000-maliger Durchführung eines Lade-Entlade-Zyklus geprüft wurden, wurde die Batterie auseinandermontiert und ihr Innenzustand untersucht. Eine Kapazität zum Zeitpunkt der ersten Entladung wurde als Standard verwendet, und die Entladekapazität wird anhand des Anteils relativ zum Standard dargestellt.
  • Wie in Tabelle 2 dargestellt wird, wurde herausgefunden, dass Beispiel 2 oder 5 hinsichtlich der Zykluscharakteristika (Halteeigenschaft des aktiven Materials) dem Vergleichsbeispiel 1 überlegen ist. Ferner wurde die Batterie nach 1000 Zyklen auseinandermontiert und ihr Innenzustand untersucht und folglich war das aktive Material im Vergleichsbeispiel 1 von der Elektrode abgeblättert und befand sich ungebunden in der elektrolytischen Lösung. Anhand dieses Ergebnisses wurde herausgefunden, dass Beispiel 2 oder 5 das aktive Material fester hält und daher hinsichtlich der Zykluscharakteristika vorteilhaft ist.
  • (Biegeverarbeitbarkeit)
  • Negative Elektrodenproben wurden in gleicher Weise wie die positive Elektrodenprobe erhalten, mit der Ausnahme, dass die Proben 3, 6 und 7 der in den Beispielen 3 und 6 und Vergleichsbeispiel 1 hergestellten porösen Aluminiumkörper verwendet wurden und Lithiumtitanoxid mit einem durchschnittlichen Partikeldurchmesser von 5 μm als aktives Material verwendet wurde.
  • Die positiven Elektrodenproben 3, 6 und 7 wurden auf eine Größe von 45 mm Breite und 230 mm Länge geschnitten, und daran wurde eine Aluminiumanschlussleitung angeschweißt. Die negativen Elektrodenproben 3, 6 und 7 wurden ebenso auf eine Größe von 45 mm Breite und 280 mm Länge geschnitten. Ein Separator wurde auf eine Größe von 50 mm Breite und 500 mm Länge geschnitten und gefaltet, und die positive Elektrode 3 wurde zwischen den gefalteten Separator gesetzt und die negative Elektrode 3 wurde darauf überlagert und gewickelt, wobei die negative Elektrode nach außen ragte, um eine Gruppe von Elektroden zu erhalten. In gleicher Weise wurde eine Gruppe von Elektroden erhalten, die unter Verwendung eines Paars aus der positiven Elektrode 6 und der negativen Elektrode 6 und eines Paars aus der positiven Elektrode 7 und der negativen Elektrode 7 und Wickeln dieser gebildet wurde. Betreffend Beispiel 3 oder Beispiel 6 wurde das Wickeln außerdem auf eine solche Weise durchgeführt, dass eine Seite mit einem großen Zellendurchmesser an der Außenseite lokalisiert war.
  • Diese Gruppe von Elektroden wurde in Batteriegehäuse einer negativen Elektrode für eine zylindrische Batterie 18650 eingeführt, und die Anschlussleitung der positiven Elektrode wurde an einen positiven Elektrodendeckel mit einer Harzdichtung geschweißt. Eine Mischung, die durch Lösen von LiClO4 in einer Menge von 1 mol-% in einem gemischten organischen Lösungsmittel aus Propylencarbonat und 1,2-Dimethoxyethan (Volumenverhältnis von 1:1) erhalten wurde, wurde in ein Gehäuse als elektrolytische Lösung gegossen und der Deckel der positiven Elektrode und das Gehäuse der negativen Elektrode wurden zur Versiegelung miteinander verklebt, um eine zylindrische Lithium-Sekundärbatterie mit einem Durchmesser von 18 mm und einer Höhe von 65 mm zu erhalten. Danach wurde das Auftreten von Kurzschlüssen nach der Wicklung und dem Aufbau untersucht, um die Biegeverarbeitbarkeit einer Elektrode zu bewerten.
  • Wie in Tabelle 2 dargestellt wird, wurde herausgefunden, dass das Auftreten eines Kurzschlusses nach der Wicklung in Beispiel 3 oder 6 weniger häufig war als in Vergleichsbeispiel 1. [Tabelle 2]
    Rate-Charakteristika (Stromkollektor-Leistung) Zyklus-Charakteristika (Halteeigenschaft des aktiven Materials) Auftreten eines Kurzschlusses nach Wicklung [%] Biegeverarbeitbarkeit
    Entladekapazität bei 10 mA Entladekapazität bei 50 mA nach 100 Zyklen nach 1000 Zyklen
    Beispiel 1 101 92 - - -
    Beispiel 2 - - 100 89 -
    Beispiel 3 - - - - 0,3
    Beispiel 4 100 96 - - -
    Beispiel 5 - - 101 95 -
    Beispiel 6 - - - - 0,1
    Vergleichsbeispiel 1 100 87 100 79 1,3
  • Die vorliegende Erfindung wurde auf Basis von Ausführungsformen beschrieben, ist jedoch nicht auf die oben beschriebenen Ausführungsformen beschränkt. Variationen dieser Ausführungsformen können innerhalb des Identitäts- und der Äquivalenzbereichs der vorliegenden Erfindung vorgenommen werden.
  • GEWERBLICHE ANWENDBARKEIT
  • Wenn der erfindungsgemäße poröse Aluminiumkörper mit dreidimensionalem Netzwerk als Basismaterial für eine Elektrode verwendet wird, können die Stromkollektorleistung eines Mittelteils in Dickenrichtung einer Elektrode und der interne Verfügbarkeitsgrad eines aktiven Materials verbessert werden. Darüber hinaus kann die Halteeigenschaft eines aktiven Materials verbessert werden. Ferner kann die Wickelfähigkeit verbessert werden. Er kann daher in geeigneter Weise als Basismaterial bei der Durchführung einer industriellen kontinuierlichen Produktion von Elektroden, beispielsweise für eine Batterie mit nicht-wässrigem Elektrolyt (Lithiumbatterie usw.), einen Kondensator mit nicht-wässrigem Elektrolyt und einen Lithiumionen-Kondensator, verwendet werden.
  • Bezugszeichenliste
    • 1
    Harzformkörper
    2
    leitfähige Schicht
    3
    Aluminiumplattierungsschicht
    21a, 21b
    Plattierbad
    22
    streifenförmiges Harz
    23, 28
    Plattierbad
    24
    zylindrische Elektrode
    25, 27
    Anode
    26
    Elektrodenwalze
    32
    Kompressionsvorrichtung
    33
    komprimierter Teil
    34
    poröser Aluminiumkörper
    35
    Rotationswalze
    36
    Rotationsachse der Walze
    37
    Fahnenanschluss
    38
    Isolier-/Versiegelungsband
    41
    Abwickelwalze
    42
    Kompressionswalze
    43
    Kompressions-Schweißwalze
    44
    Füllwalze
    45
    Trockner
    46
    Kompressionswalze
    47
    Schneidewalze
    48
    Aufwickelwalze
    49
    Anschlusszufuhrwalze
    50
    Aufschlämmungszufuhrdüse
    51
    Aufschlämmung
    60
    Lithiumbatterie
    61
    positive Elektrode
    62
    negative Elektrode
    63
    Elektrolytschicht
    64
    positive Elektrodenschicht (positiver Elektrodenkörper)
    65
    Stromkollektor der positiven Elektrode
    66
    negative Elektrodenschicht
    67
    Stromkollektor der negativen Elektrode
    121
    positive Elektrode
    122
    negative Elektrode
    123
    Separator
    124
    Andruckplatte
    125
    Feder
    126
    Andruckelement
    127
    Gehäuse
    128
    Ende der positiven Elektrode
    129
    Ende der negativen Elektrode
    130
    Anschlussleitung
    141
    polarisierbare Elektrode
    142
    Separator
    143
    organische elektrolytische Lösung
    144
    Anschlussleitung
    145
    Gehäuse
    146
    positive Elektrode
    147
    negative Elektrode
    148
    Anschlussleitung
    149
    Anschlussleitung

Claims (12)

  1. Poröser Aluminiumkörper mit dreidimensionalem Netzwerk, umfassend: einen blattförmigen porösen Aluminiumkörper mit dreidimensionalem Netzwerk für einen Stromkollektor, wobei der poröse Aluminiumkörper mit dreidimensionalem Netzwerk einen Zellendurchmesser aufweist, der in Dickenrichtung ungleichmäßig ist.
  2. Poröser Aluminiumkörper mit dreidimensionalem Netzwerk gemäß Anspruch 1, wobei, wenn ein Querschnitt in Dickenrichtung des porösen Aluminiumkörpers mit dreidimensionalem Netzwerk in drei Bereiche, einen Bereich 1, einen Bereich 2 und einen Bereich 3 in dieser Reihenfolge, aufgeteilt wird, sich der Durchschnitt aus dem Zellendurchmesser im Bereich 1 und dem Zellendurchmesser im Bereich 3 von dem Zellendurchmesser im Bereich 2 unterscheidet.
  3. Poröser Aluminiumkörper mit dreidimensionalem Netzwerk gemäß Anspruch 2, wobei das Verhältnis des Durchschnitts aus dem Zellendurchmesser im Bereich 1 und dem Zellendurchmesser im Bereich 3 zu dem Zellendurchmesser im Bereich 2 1,1 oder mehr beträgt.
  4. Poröser Aluminiumkörper mit dreidimensionalem Netzwerk gemäß Anspruch 2, wobei ein Verhältnis des Durchschnitts aus dem Zellendurchmesser im Bereich 1 und dem Zellendurchmesser im Bereich 3 zu dem Zellendurchmesser im Bereich 2 0,9 oder weniger beträgt.
  5. Poröser Aluminiumkörper mit dreidimensionalem Netzwerk gemäß Anspruch 1, wobei, wenn ein Querschnitt in Dickenrichtung des porösen Aluminiumkörpers mit dreidimensionalem Netzwerk in zwei Bereiche, einen Bereich 4 und einen Bereich 5, aufgeteilt wird, ein Verhältnis des Zellendurchmessers im Bereich 4 zu dem Zellendurchmesser im Bereich 5 1,1 oder mehr beträgt.
  6. Poröser Aluminiumkörper mit dreidimensionalem Netzwerk gemäß Anspruch 1, der durch Laminieren von drei Blättern aus porösen Aluminiumkörpern A, B und C in dieser Reihenfolge in Dickenrichtung zu deren Vereinigung gebildet ist, wobei ein Verhältnis des Durchschnitts aus dem Zellendurchmesser des porösen Aluminiumkörpers A und dem Zellendurchmesser des porösen Aluminiumkörpers C zu dem Zellendurchmesser des porösen Aluminiumkörpers B 1,1 oder mehr beträgt.
  7. Poröser Aluminiumkörper mit dreidimensionalem Netzwerk gemäß Anspruch 1, der durch Laminieren von drei Blättern aus porösen Aluminiumkörpern D, E und F in dieser Reihenfolge in Dickenrichtung zu deren Vereinigung gebildet ist, wobei ein Verhältnis des Durchschnitts aus dem Zellendurchmesser des porösen Aluminiumkörpers D und dem Zellendurchmesser des porösen Aluminiumkörpers F zu dem Zellendurchmesser des porösen Aluminiumkörpers E 0,9 oder weniger beträgt.
  8. Poröser Aluminiumkörper mit dreidimensionalem Netzwerk gemäß Anspruch 1, der durch Laminieren von zwei Blättern aus porösen Aluminiumkörpern G und H in dieser Reihenfolge in Dickenrichtung zu deren Vereinigung gebildet ist, wobei ein Verhältnis des Zellendurchmessers des porösen Aluminiumkörpers G zu dem Zellendurchmesser des porösen Aluminiumkörpers H 1,1 oder mehr beträgt.
  9. Elektrode, umfassend die Verwendung des porösen Aluminiumkörpers gemäß irgendeinem der Ansprüche 1 bis 8.
  10. Batterie mit nicht-wässrigem Elektrolyt, umfassend die Verwendung der Elektrode gemäß Anspruch 9.
  11. Kondensator, der eine nicht-wässrige elektrolytische Lösung verwendet, umfassend die Verwendung der Elektrode gemäß Anspruch 9.
  12. Lithium-Ionen-Kondensator, der eine nicht-wässrige elektrolytische Lösung verwendet, umfassend die Verwendung der Elektrode gemäß Anspruch 9.
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