DE112012000876T5 - Poröser Aluminiumkörper mit dreidimensionalem Netzwerk für Stromkollektor und Verfahren zu dessen Erzeugung - Google Patents

Poröser Aluminiumkörper mit dreidimensionalem Netzwerk für Stromkollektor und Verfahren zu dessen Erzeugung Download PDF

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Hajime Ota
Koutarou Kimura
Junichi Nishimura
Akihisa Hosoe
Kazuki Okuno
Kengo Goto
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Sumitomo Electric Industries Ltd
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Abstract

Diese Erfindung gibt einen Elektrodenstromkollektor für eine Sekundärbatterie oder dergleichen an, worin ein komprimiertes Teil zum Verbinden einer Anschlussleitung an ein Endteil des porösen Aluminiumkörpers mit dreidimensionalem Netzwerk, der als Elektrodenstromkollektor einer Sekundärbatterie, einen Kondensator, umfassend eine nicht-wässrige elektrolytische Lösung oder dergleichen, verwendet wird, gebildet wird, und ein Verfahren zu dessen Erzeugung. Das heißt, diese Erfindung gibt einen porösen Aluminiumkörper mit dreidimensionalem Netzwerk für einen Stromkollektor mit einem komprimierten Teil an, das in einer Dickenrichtung komprimiert ist, zum Verbinden einer Anschlussleitung an das Endteil, worin das komprimierte Teil an einem zentralen Teil in Dickenrichtung des porösen Aluminiumkörpers gebildet ist.

Description

  • TECHNISCHES GEBIET
  • Diese Erfindung betrifft einen porösen Aluminiumkörper mit dreidimensionalem Netzwerk, der als Elektrodenstromkollektor einer Sekundärbatterie verwendet wird, oder einen Kondensator (nachfolgend einfach als Kondensator bezeichnet), der eine nicht-wässrige elektrolytische Lösung oder dergleichen umfasst, und ein Verfahren zu dessen Erzeugung.
  • Poröse Metallkörper mit einer dreidimensionalen Netzwerkstruktur werden auf einem großen Gebiet von Anwendungen verwendet wie verschiedenen Filtern, Katalysatorträger und Batterieelektroden. Beispielsweise wird Celmet (hergestellt von Sumitomo Electric Industries, Ltd., eingetragene Marke), das sich aus einem porösen Nickelkörper mit dreidimensionalem Netzwerk zusammensetzt (nachfolgend als poröser Nickelkörper bezeichnet), als Elektrodenmaterial für Batterien verwendet, wie Nickel-Metallhydridbatterien und Nickel-Cadmiumbatterien. Celmet ist ein poröser Metallkörper mit kontinuierlichen Poren und hat charakteristisch eine höhere Porosität (90% oder mehr) als andere poröse Körper wie metallische Vliese. Celmet kann erhalten werden durch Bildung einer Nickelschicht auf der Oberfläche des Gerüstes aus einem porösen Harz mit kontinuierlichen Poren, wie Urethanschaum, anschließende Zersetzung des Harzschaumformkörpers durch Wärmebehandlung und Reduzieren des Nickels. Die Nickelschicht wird gebildet durch Durchführen einer leitenden Behandlung durch Auftragen eines Kohlenstoffpulvers oder dergleichen auf die Oberfläche des Gerüstes aus dem Harzschaumformkörper und anschließende Niederschlagung von Nickel durch Elektroplattieren.
  • Wie Nickel hat auf der anderen Seite Aluminium ausgezeichnete Eigenschaften wie leitende Eigenschaft, Korrosionsresistenz und leichtes Gewicht, und für Anwendungen in Batterien wird beispielsweise eine Aluminiumfolie, worin ein aktives Material, wie Lithiumcobaltoxid, auf die Oberfläche davon aufgetragen ist, als positive Elektrode für eine Lithiumbatterie verwendet. Zur Erhöhung der Kapazität einer positiven Elektrode wird überlegt, dass ein poröser Aluminiumkörper mit dreidimensionalem Netzwerk (nachfolgend als poröser Aluminiumkörper bezeichnet), worin die Oberfläche von Aluminium erhöht wird, verwendet und das Innere von Aluminium mit einem Aktivmaterial gefüllt wird. Der Grund hierfür liegt darin, dass dies ermöglicht, dass das Aktivmaterial selbst in einer Elektrode mit einer großen Dicke verwendet und das Verfügbarkeitsverhältnis des Aktivmaterials pro Einheitsfläche verbessert wird.
  • Als Verfahren zur Erzeugung eines porösen Aluminiumkörpers beschreibt Patentliteratur 1 ein Verfahren zum Durchführen eines Aluminiumdampfniederschlagsverfahrens durch ein Bogenionenplattierverfahren mit einem plastischen Substrat mit dreidimensionalem Netzwerk, das einen inneren kontinuierlichen Raum aufweist, zur Bildung einer metallischen Aluminiumschicht mit einer Dicke von 2 bis 20 μm.
  • Es wird ausgesagt, dass entsprechend diesem Verfahren ein poröser Aluminiumkörper mit einer Dicke von 2 bis 20 μm erhalten wird, aber weil das Verfahren nicht auf einem Dampfphasenverfahren basiert, ist es schwierig, einen porösen Körper mit großer Fläche zu erzeugen, und es ist schwierig, eine Schicht, die intern gleichmäßig ist, in Abhängigkeit von der Dicke oder Porosität des Substrates zu bilden. Weiterhin hat dieses Verfahren Probleme, dass eine Bildungsrate der Aluminiumschicht niedrig ist und die Produktionskosten hoch sind, weil die Produktionsanlage teuer ist. Wenn ein dicker Film gebildet wird, gibt es darüber hinaus eine Möglichkeit, dass Risse in dem Film erzeugt werden oder Aluminium abblättert.
  • Patentliteratur 2 beschreibt ein Verfahren für den Erhalt eines porösen Metallkörpers, umfassend die Bildung eines Filmes aus einem Metall (wie Kupfer) auf dem Gerüst eines Harzschaumformkörpers mit einer dreidimensionalen Netzwerkstruktur, wobei das Metall eine Fähigkeit hat, eine eutektische Legierung bei einer Temperatur von gleich oder unterhalb dem Schmelzpunkt von Aluminium zu bilden, anschließendes Auftragen einer Aluminiumpaste auf den Film und Durchführen einer Wärmebehandlung in einer nicht-oxidierenden Atmosphäre bei einer Temperatur von 550°C oder mehr und 750°C oder weniger, zur Entfernung eines organischen Bestandteils (Harzschaum) und zum Sintern eines Aluminiumpulvers.
  • Gemäß diesem Verfahren wird jedoch eine Schicht, die eine eutektische Legierung aus dem oben erwähnten Metall und Aluminium bildet, erzeugt, und eine Aluminiumschicht mit hoher Reinheit kann nicht gebildet werden.
  • Es wird überlegt, dass als andere Verfahren ein Harzschaumformkörper mit einer dreidimensionalen Netzwerkstruktur einem Aluminiumplattieren unterworfen wird. Ein Elektroplattierverfahren von Aluminium selbst ist bekannt, weil aber Aluminium eine hohe chemische Affinität zu Sauerstoff und ein niedrigeres elektrisches Potential als Wasserstoff hat, ist das Elektroplattieren in einem Plattierbad, das eine wässrige Lösung enthält, schwierig. Somit wurde konventionell das Aluminium-Elektroplattieren in einem Plattierbad, das eine nicht-wässrige Lösung enthält, untersucht. Beispielsweise offenbart als Technik zum Plattieren einer Metalloberfläche mit Aluminium zum Zwecke der Antioxidation der Metalloberfläche die Patentliteratur 3 ein Aluminiumelektroplattierverfahren, worin eine niedrigschmelzende Zusammensetzung, die eine Mischungsschmelze aus einem Oniumhalogenid und einem Aluminiumhalogenid ist, als Plattierbad verwendet und Aluminium auf einer Kathode niedergeschlagen wird, während der Wassergehalt des Plattierbades bei 2 Massen-% oder weniger gehalten wird.
  • Bei dem Aluminiumelektroplattieren ist jedoch das Plattieren von nur einer Metalloberfläche möglich, und es gibt kein bekanntes Verfahren zum Elektroplattieren der Oberfläche eines Harzformkörpers, insbesondere zum Elektroplattieren auf der Oberfläche eines Harzformkörpers mit einer dreidimensionalen Netzwerkstruktur.
  • Diese Erfinder haben intensive Untersuchungen bezüglich eines Verfahrens zum Elektroplattieren der Oberfläche eines Urethanharzformkörpers mit einer dreidimensionalen Netzwerkstruktur mit Aluminium durchgeführt und festgestellt, dass es möglich ist, die Oberfläche eines Urethanharzformkörpers durch Plattieren des Urethanharzformkörpers, worin zumindest die Oberfläche elektrisch leitend gemacht ist, mit Aluminium in einem geschmolzenen Salzbad zu elektroplattieren. Diese Feststellungen haben zur Vollendung eines Verfahrens zur Erzeugung eines porösen Aluminiumkörpers geführt. Entsprechend diesem Produktionsverfahren kann eine Aluminiumstruktur mit einem Urethanharzformkörper als Kern des Gerüstes erhalten werden. Für einige Anwendungen wie verschiedene Filter und Katalysatorträger kann die Aluminiumstruktur als Harzmetallkomposit so wie sie ist verwendet werden, aber wenn die Aluminiumstruktur als Metallstruktur ohne Harz verwendet wird, wegen der Einschränkungen, die von der Verwendungsumgebung resultieren, muss ein poröser Aluminiumkörper durch Entfernen des Harzes gebildet werden.
  • Die Entfernung des Harzes kann durch irgendein Verfahren durchgeführt werden, das die Zersetzung (Auflösung) mit einem organischen Lösungsmittel, einem geschmolzenen Salz oder superkritischen Wasser, Zersetzung durch Erwärmen oder dergleichen umfasst.
  • Ein Verfahren zur Zersetzung durch Erwärmen bei hoher Temperatur oder dergleichen ist angemessen, aber dies beinhaltet die Oxidation von Aluminium. Weil Aluminium schwierig zu reduzieren ist, nachdem es einmal oxidiert ist, im Gegensatz zu Nickel, wenn es beispielsweise in einem Elektrodenmaterial einer Batterie oder dergleichen verwendet wird, verliert die Elektrode aufgrund der Oxidation die leitende Eigenschaft und daher kann Aluminium nicht als Elektrodenmaterial verwendet werden. Somit haben diese Erfinder ein Verfahren zur Erzeugung eines porösen Aluminiumkörpers vollendet, worin eine Aluminiumstruktur, erhalten durch Formen einer Aluminiumschicht auf der Oberfläche eines porösen Harzformkörpers auf eine Temperatur erwärmt wird, die gleich oder unterhalb des Schmelzpunktes von Aluminium liegt, in einem Zustand, bei dem sie in einem geschmolzenen Salz getaucht ist, während ein negatives Potential auf die Aluminiumschicht auferlegt wird, um den porösen Harzformkörper durch thermische Zersetzung zu entfernen, unter Erhalt eines porösen Aluminiumkörpers, wobei dies ein Verfahren zur Entfernung eines Harzes ohne Verursachung der Oxidation von Aluminium ist.
  • Wenn der poröse Metallkörper mit dreidimensionalem Netzwerk als Elektrodenstromkollektor einer Sekundärbatterie verwendet wird, muss eine Anschlussleitung für eine externe Extraktion an den porösen Metallkörper geschweißt werden. Bei einer Elektrode, die den porösen Metallkörper enthält, ist es unmöglich, ein Leitungsstück direkt an den porösen Metallkörper zu schweißen, weil ein robustes Metallteil in dem porösen Metallkörper nicht vorhanden ist. Daher wird beispielsweise ein poröser Nickelkörper, der gegenwärtig in einem Stromkollektor einer positiven Elektrode für eine Nickel-Metallhydrid-Batterie (Ni-MH-Batterie) verwendet wird, an seinem Endteil komprimiert, indem es zu einem Stromkollektor verarbeitet wird, der zu einer Folie geformt wird, und die Anschlussleitung wird an das folienförmige Endteil geschweißt (Patentliteratur 4). Durch Verwendung des gleichen Verfahrens wie bei dem porösen Nickelkörper wird die Anschlussleitung ebenfalls an einen porösen Aluminiumkörper geschweißt, der als Stromkollektor der positiven Elektrode für eine Lithiumbatterie verwendet werden soll. Wenn die Anschlussleitung an den porösen Aluminiumkörper unter Anwendung dieses Verfahrens geschweißt wird, verursacht dies ein Problem, dass der poröse Aluminiumkörper an der Grenze des komprimierten Teils und eines unkomprimierten Teils bricht.
  • LISTE DER DRUCKSCHRIFTEN
  • 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
  • (TECHNISCHES PROBLEM)
  • Diese Erfinder haben die jeweiligen Endteile des porösen Nickelkörpers und des porösen Aluminiumkörpers komprimiert und beobachteten die Grenze des komprimierten und des unkomprimierten Teils. Folglich wurde festgestellt, dass die Gerüste beider poröser Körper an ihren oberen Teilen der komprimierten Oberfläche gebrochen sind. 1(a) ist eine Ansicht, die schematisch den Komprimierschritt zeigt, und bei diesem Schritt wird, weil der poröse Körper um nahezu seine Dicke komprimiert wird und daher eine Formänderungsrate um die oberen Teile der komprimierten Oberfläche zu groß ist, das Gerüst des porösen Körpers am oberen Teil der komprimierten Oberfläche gebrochen, wie in 1(b) gezeigt ist. Das gleiche Phänomen wird bei dem porösen Nickelkörper und dem porösen Aluminiumkörper erkannt, aber während der poröse Nickelkörper in der Lage ist, als solches geschweißt zu werden, kann der poröse Aluminiumkörper wegen des Bruches des komprimierten Teils nicht geschweißt werden. Daher wird verstanden, dass der poröse Aluminiumkörper einen Bruch verursacht, weil er schlechter ist bezüglich der Festigkeit eines Materials selbst im Vergleich zum porösen Nickelkörper (die Festigkeit von Nickel ist etwa fünfmal größer als die von Aluminium).
  • Dann haben diese Erfinder ernsthafte Untersuchungen durchgeführt und folglich festgestellt, dass das oben erwähnte Problem durch Reduzieren einer Formänderungsrate um die oberen Teile der komprimierten Oberfläche beim Komprimieren des Endteils des porösen Aluminiumkörpers gelöst werden kann, was zur Vollendung dieser Erfindung führte.
  • Es ist ein Ziel dieser Erfindung, einen Elektrodenstromkollektor, worin eine Formänderungsrate des Gerüstes eines komprimierten Teils beim Formen eines komprimierten Endteils zum Schweißen einer Anschlussleitung in einem porösen Aluminiumkörper, der als Elektrodenstromkollektor einer Sekundärbatterie zu verwenden ist, reduziert wird und ein Verfahren zu dessen Erzeugung anzugeben.
  • Die Konstitution dieser Erfindung ist wie folgt.
  • (VORTEILHAFTE WIRKUNGEN DER ERFINDUNG)
  • Der Elektrodenstromkollektor dieser Erfindung kann eine Anschlussleitung gut ohne Brechen eines komprimierten Endteils schweißen, selbst wenn Spannung beim Schweißen einer Anschlussleitung auf das komprimierte Endteil auferlegt wird.
  • KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
  • 1 ist eine Ansicht, die ein Verfahren zum Verarbeiten eines Endteils eines porösen Nickelkörpers zum Schweißen einer Anschlussleitung in konventionellen porösen Nickelkörpern zeigt.
  • 2 ist eine Ansicht, die ein Beispiel eines Verfahrens zum Formen eines komprimierten Endteils des porösen Aluminiumkörpers für einen Stromkollektor dieser Erfindung zeigt.
  • 3 ist eine Ansicht, die ein anderes Beispiel eines Verfahrens zum Formen eines komprimierten Endteils des porösen Aluminiumkörpers für einen Stromkollektor dieser Erfindung zeigt.
  • 4 ist eine Ansicht, die ein anderes Beispiel eines Verfahrens zum Bilden eines komprimierten Endteils des porösen Aluminiumkörpers für einen Stromkollektor dieser Erfindung zeigt.
  • 5 ist eine Ansicht, die ein anderes Beispiel eines Verfahrens zum Formen des komprimierten Endteils des porösen Aluminiumkörpers für einen Stromkollektor dieser Erfindung zeigt.
  • 6 ist eine Ansicht, die ein anderes Beispiel eines Verfahrens zum Formen des komprimierten Endteils des porösen Aluminiumkörpers für einen Stromkollektor dieser Erfindung zeigt.
  • 7 ist eine Ansicht, die einen porösen Aluminiumkörper für einen Stromkollektor zeigt, worin eine Anschlussleitung an das komprimierte Endteil geschweißt ist.
  • 8 ist ein Fließdiagramm, das einen Schritt zur Erzeugung einer Aluminiumstruktur dieser Erfindung zeigt.
  • 9 ist eine schematische Schnittansicht, die einen Schritt zur Erzeugung einer Aluminiumstruktur dieser Erfindung zeigt.
  • 10 ist eine vergrößerte Fotografie der Oberfläche der Struktur eines Urethanharzformkörpers.
  • 11 ist eine Ansicht, die ein Beispiel eines Schritts einer kontinuierlichen leitenden Behandlung der Oberfläche eines Harzformkörpers mit einem leitenden Beschichtungsmaterial zeigt.
  • 12 ist eine Ansicht, die ein Beispiel eines Schritts zum kontinuierlichen Aluminiumplattieren unter Verwendung des geschmolzenen Salzplattierens erläutert.
  • 13 ist eine schematische Ansicht, die ein Beispiel einer Struktur zeigt, worin ein poröser Aluminiumkörper für eine Lithiumbatterie verwendet wird.
  • 14 ist eine schematische Ansicht, die ein Beispiel einer Struktur zeigt, worin ein poröser Aluminiumkörper für einen Kondensator verwendet wird.
  • 15 ist eine schematische Schnittansicht, die ein Beispiel einer Struktur zeigt, worin ein poröser Aluminiumkörper für eine geschmolzene Salzbatterie verwendet wird.
  • BESCHREIBUNG VON AUSFÜHRUNGSBEISPIELEN
  • Zunächst wird ein Verfahren zur Erzeugung des porösen Aluminiumkörpers dieser Erfindung beschrieben. Nachfolgend wird das Produktionsverfahren unter Bezugnahme auf die Zeichnungen, falls erforderlich, beschrieben, wobei ein Beispiel verwendet wird, worin ein Aluminiuimplattierverfahren als Verfahren zur Bildung eines Aluminiumfilmes auf der Oberfläche eines Urethanharzformkörpers als repräsentatives Beispiel angewandt wird. In den Referenzfiguren sind Teile, die mit der gleichen Nummer versehen sind, gleiche oder entsprechende Teile. Diese Erfindung ist nicht hierauf beschränkt, sondern ist durch die Ansprüche definiert und alle Modifizierungen, die innerhalb des Umfangs der Ansprüche fallen, und die Äquivalente davon, sollen von den Ansprüchen erfasst werden.
  • (Schritt zur Erzeugung der Aluminiumstruktur)
  • 8 ist ein Fließdiagramm, das einen Schritt zur Erzeugung einer Aluminiumstruktur zeigt. 9 zeigt eine schematische Ansicht der Bildung eines Aluminiumplattierfilmes unter Verwendung des Harzformkörpers als Kernmaterial entsprechend dem Fließdiagramm. Der Gesamtfluss des Produktionsschrittes wird unter Bezugnahme auf beide Figuren beschrieben. Zunächst wird die Herstellung 101 eines Harzformkörpers durchgeführt, der als Basismaterial dient. 9(a) ist eine vergrößerte schematische Ansicht der Oberfläche eines Harzformkörpers mit kontinuierlichen Poren als Beispiel eines Harzformkörpers, der als Basismaterial dient. Poren werden im Gerüst eines Harzformkörpers 1 gebildet. Anschließend wird eine leitende Behandlung 102 der Oberfläche des Harzformkörpers durchgeführt. Wie in 9(b) erläutert ist, wird durch diesen Schritt eine dünne leitende Schicht 2 aus einem elektrischen Leiter auf der Oberfläche des Formkörpers 1 gebildet.
  • Anschließend wird ein Aluminiumplattieren 103 in einem geschmolzenen Salz durchgeführt, zur Bildung einer aluminiumplattierten Schicht 3 auf der Oberfläche der leitenden Schicht des Harzformkörpers (9(c)). Hierdurch wird eine Aluminiumstruktur erhalten, worin die aluminiumplattierte Schicht 3 auf der Oberfläche des Harzformkörpers gebildet wird, der als Basismaterial dient. Die Entfernung 104 des Harzformkörpers, der als Basismaterial dient, wird durchgeführt.
  • Der Harzformkörper 1 kann durch Zersetzung oder dergleichen entfernt werden, unter Erhalt einer Aluminiumstruktur (poröser Körper), der nur eine verbleibende Metallschicht enthält (9(d)). Nachfolgend werden diese Schritte jeweils beschrieben.
  • (Herstellung des Harzformkörpers)
  • (Herstellung eines porösen Harzformkörpers)
  • Ein poröser Harzformkörper mit einer dreidimensionalen Netzwerkstruktur und kontinuierlichen Poren wird gebildet. Ein Material aus dem porösen Harzformkörper kann irgendein Harz sein. Als Material kann ein Harzschaumformkörper aus Polyurethan, Melamin, Polypropylen oder Polyethylen veranschaulicht werden. Obwohl der Harzformkörper veranschaulicht ist, kann ein Harzformkörper mit irgendeiner Form ausgewählt werden, solange der Harzformkörper kontinuierlich gebildete Poren (kontinuierliche Poren) hat. Beispielsweise kann ein Harzformkörper mit einer Form wie einem Vlies, gebildet durch Verwirbeln eines faserigen Harzes, anstelle des Harzschaumkörpers verwendet werden. Der Harzschaumformkörper hat bevorzugt eine Porosität von 80 bis 98% und einen Porendurchmesser von 50 bis 500 μm. Urethanschäume und Melaminschäume haben eine hohe Porosität, Kontinuität der Poren und ausgezeichnete thermische Zersetzungseigenschaften und können daher bevorzugt als Harzschaumformkörper verwendet werden. Urethanschäume sind bezüglich der Gleichmäßigkeit der Poren, leichten Verfügbarkeit und dergleichen bevorzugt, und bevorzugt, weil Urethanschäume mit einem kleinen Porendurchmesser erhältlich sein können.
  • Poröse Harzformkörper enthalten häufig restliche Materialien wie ein Schäummittel und nicht-reagiertes Monomer von der Erzeugung des Schaums und werden daher bevorzugt einer Waschbehandlung wegen der nachfolgenden Schritte unterworfen. Als ein Beispiel eines porösen Harzformkörpers ist ein Urethanschaum, mit dem eine Waschbehandlung als vorläufige Behandlung durchgeführt ist, in 10 gezeigt. In dem Harzformkörper ist ein dreidimensionales Netzwerk als Gerüst konfiguriert und daher werden kontinuierlich Poren insgesamt konfiguriert. Das Gerüst des Urethanschaumes hat eine nahezu dreieckige Form in einem Querschnitt senkrecht zu seiner erstreckenden Richtung. Hierin wird die Porosität definiert durch folgende Gleichung: Porosität = (1 – Gewicht des porösen Materials [g]/(Volumen des porösen Materials [cm3] × Materialdichte))) × 100 [%]
  • Weiterhin wird der Porendurchmesser bestimmt durch Vergrößern der Oberfläche des Harzformkörpers in einer Photomikrographie oder dergleichen, Zählen der Anzahl der Poren pro inch (25,4 mm) als Anzahl der Zellen und Berechnen eines durchschnittlichen Porendurchmessers durch folgende Gleichung: durchschnittlicher Porendurchmesser = 25,4 mm/Zahl der Zellen.
  • (Leitende Behandlung der Oberfläche des Harzformkörpers)
  • Zum Durchführen des Elektroplattierens wird die Oberfläche des Harzschaumes zuvor einer leitenden Behandlung unterworfen. Ein Verfahren für die leitende Behandlung ist nicht besonders beschränkt, solange sie eine Behandlung ist, durch die eine Schicht mit einer leitenden Eigenschaft auf der Oberfläche des Harzformkörpers angeordnet werden kann, und irgendein Verfahren, einschließlich einem elektrolosen Plattieren eines leitenden Metalls wie Nickel, Dampfniederschlag und Sputtern von Aluminium oder dergleichen und die Anwendung eines leitenden Beschichtungsmaterials mit leitenden Teilchen wie Kohlenstoff kann ausgewählt werden.
  • Als Beispiel der leitenden Behandlung werden ein Verfahren, mit dem die Oberfläche des Harzschaumes elektrisch leitend durch Sputtern von Aluminium gemacht wird, und ein Verfahren, bei dem die Oberfläche des Harzschaumes durch Verwendung von Kohlenstoff als leitende Teilchen elektrisch leitend gemacht wird, unten beschrieben.
  • – Sputtern von Aluminium –
  • Eine Sputterbehandlung unter Verwendung von Aluminium ist nicht beschränkt, solange Aluminium als Target verwendet wird, und sie kann durch ein übliches Verfahren durchgeführt werden. Ein Sputterfilm von Aluminium wird beispielsweise durch Halten eines Schaumharzformkörpers mit einem Substrathalter und anschließendes Auftragen einer direkten Spannung zwischen dem Halter und einem Target (Aluminium), während ein Inertgas in die Sputteranlage eingeführt wird, um dafür zu sorgen, dass ein ionisiertes Inertgas auf das Aluminiumtarget aufschlägt und die gesputterten Aluminiumteilchen auf der Oberfläche des geschäumten Harzformkörpers niederschlägt, gebildet. Die Sputterbehandlung wird bevorzugt unterhalb einer Temperatur durchgeführt, bei der der geschäumte Harzformkörper nicht schmilzt und spezifisch kann die Sputterbehandlung bei einer Temperatur von etwa 100 bis 200°C und bevorzugt bei einer Temperatur von etwa 120 bis 180°C durchgeführt werden.
  • – Kohlenstoffauftragung –
  • Ein Kohlenstoff-Beschichtungsmaterial wird als leitendes Beschichtungsmaterial hergestellt. Eine Suspensionslösung, die als leitendes Beschichtungsmaterial dient, enthält bevorzugt Kohlenstoffteilchen, ein Bindemittel, ein Dispergiermittel und ein Dispersionsmedium. Die gleichmäßige Auftragung von leitenden Teilchen erfordert die Aufrechterhaltung einer gleichmäßigen Suspension der Suspensionslösung. Somit wird diese Suspensionslösung bevorzugt bei einer Temperatur von 20 bis 40°C gehalten. Der Grund hierfür liegt darin, dass eine Temperatur der Dispensionslösung unterhalb von 20°C zu einem Mangel bezüglich der gleichmäßigen Suspension führt, und nur das Bindemittel wird konzentriert, unter Bildung einer Schicht auf der Oberfläche des Gerüstes, das die Netzwerkstruktur des Harzformkörpers ausmacht. In diesem Fall neigt eine Schicht von aufgetragenen Kohlenstoffteilchen zum Abschälen, und eine Metallplattierschicht, die fest an dem Substrat haftet, wird kaum gebildet. Wenn auf der anderen Seite eine Temperatur der Suspensionslösung höher als 40°C ist, wird, weil die Menge des verdampften Dispersionsmittels groß ist, im Verlaufe der Zeit der Auftragungsbehandlung die Suspensionslösung konzentriert und die Menge an Kohlenstoff neigt zur Variation. Die Kohlenstoffteilchen haben einen Teilchendurchmesser von 0,01 bis 5 μm und bevorzugt 0,01 bis 0,5 μm. Ein großer Teilchendurchmesser kann zum Verstopfen von Löchern des Harzformkörpers führen oder ein glattes Plattieren stören, und ein zu kleiner Teilchendurchmesser macht es schwierig, eine ausreichende leitende Eigenschaft sicherzustellen.
  • Die Auftragung von Kohlenstoffteilchen auf den Harzformkörper kann durch Tauchen des Harzformkörpers, der ein Subjekt ist, in die Suspensionslösung und Abquetschen und Trocknen des Harzformkörpers durchgeführt werden. 11 ist eine schematische Ansicht, die die Konfiguration einer Behandlungsanlage für die leitende Behandlung eines streifenförmigen Harzformkörpers, der als Gerüst dient, als Beispiel eines praktischen Produktionsschrittes zeigt. Wie in dieser Figur gezeigt ist, umfasst diese Anlage eine Zuführspule 12 zum Zuführen eines streifenförmigen Harzes 11, ein Bad 15, umfassend eine Suspensionslösung 14 aus einem leitenden Beschichtungsmaterial, ein Paar von Abquetschwalzen 17, die oberhalb des Bades 15 angeordnet sind, eine Vielzahl von Heißluftdüsen 16, die auf entgegengesetzten Seiten des sich fortbewegenden streifenförmigen Harzes 11 angeordnet sind, und eine Aufnahmespule 18 zum Abnehmen des behandelten streifenförmigen Harzes 11. Weiterhin wird eine Ablenkspule 13 zum Führen des streifenförmigen Harzes 11 angemessen angeordnet. In der somit konfigurierten Anlage wird das streifenförmige Harz 1 mit einer dreidimensionalen Netzwerkstruktur von der Zuführspule 12 abgewickelt, durch die Ablenkspule 13 geführt und in die Suspensionslösung in dem Bad 15 getaucht. Das streifenförmige Harz 11, das in die Suspensionslösung 14 in dem Bad 15 getaucht ist, ändert seine Richtung aufwärts und läuft zu den Abquetschwalzen 17, die oberhalb der Flüssigoberfläche der Suspensionslösung 14 angeordnet sind. In diesem Fall ist der Abstand zwischen den Abquetschwalzen 17 kleiner als die Dicke des streifenförmigen Harzes 11, und daher wird das streifenförmige Harz 11 komprimiert. Somit wird eine überschüssige Suspensionslösung, mit der das streifenförmige Harz 11 imprägniert ist, in das Bad 15 abgequetscht.
  • Anschließend ändert das streifenförmige Harz 11 seine Laufrichtung erneut. Das Dispersionsmedium oder dergleichen der Suspensionslösung wird entfernt durch Heißluft, die von Heißluftdüsen 16, konfiguriert durch eine Vielzahl von Düsen, ejiziert wird, und das vollständig getrocknete streifenförmige Harz 11 wird um die Aufnahmespule 18 aufgenommen. Die Temperatur der Heißluft, die von den Heißluftdüsen 16 initiiert wird, ist bevorzugt im Bereich von 40 bis 80°C. Wenn eine solche Anlage verwendet wird, kann die leitende Behandlung automatisch und kontinuierlich durchgeführt werden und ein Gerüst mit einer Netzwerkstruktur ohne Verstopfen und mit einer gleichmäßigen leitenden Schicht wird gebildet, und daher kann der anschließende Metallplattierschritt glatt durchgeführt werden.
  • (Bildung einer Aluminiumschicht: geschmolzenes Salzplattieren)
  • Nachfolgend wird eine aluminiumplattierte Schicht auf der Oberfläche des Harzformkörpers durch Elektroplattieren in einem geschmolzenen Salz gebildet.
  • Durch Plattieren von Aluminium in dem geschmolzenen Salzbad kann eine dicke Aluminiumschicht gleichmäßig insbesondere auf der Oberfläche einer komplizierten Gerüststruktur wie dem Harzformkörper mit einer dreidimensionalen Netzwerkstruktur gebildet werden.
  • Ein Direktstrom wird zwischen einer Kathode aus dem Harzformkörper mit einer Oberfläche, mit dem die leitende Behandlung durchgeführt ist, und einer Anode einer Aluminiumplatte in einem geschmolzenen Salz auferlegt.
  • Als geschmolzenes Salz kann ein organisches geschmolzenes Salz, das ein eutektisches Salz aus einem organischen Halogenid und einem Aluminiumhalogenid ist, oder ein anorganisches geschmolzenes Salz, das ein eutektisches Salz aus einem Alkalimetallhalogenid und einem Aluminiumhalogenid ist, verwendet werden. Die Verwendung eines organischen geschmolzenen Salzbades, das bei einer verhältnismäßig niedrigen Temperatur schmilzt, ist bevorzugt, weil dies das Plattieren ohne Zersetzung des Harzformkörpers, einem Basismaterial, ermöglicht. Als organisches Halogenid kann ein Imidazoliumsalz, Pyridiniumsalz oder dergleichen verwendet werden, und spezifisch sind 1-Ethyl-3-methylimidazoliumchlorid (EMIC und Butylpyridiniumchlorid (BPC) bevorzugt.
  • Weil die Kontamination des geschmolzenen Salzes mit Wasser oder Sauerstoff einen Abbau des geschmolzenen Salzes verursacht, wird das Plattieren bevorzugt in einer Atmosphäre aus einem Inertgas wie Stickstoff oder Argon und in einer abgedichteten Umgebung durchgeführt.
  • Das geschmolzene Salzbad ist bevorzugt ein geschmolzenes Salzbad, das Stickstoff enthält, und insbesondere wird ein Imidazoliumsalzbad bevorzugt verwendet. Wenn ein Salz, das bei einer hohen Temperatur schmilzt, als geschmolzenes Salz verwendet wird, ist die Auflösung oder Zersetzung des Harzes in dem geschmolzenen Salz schneller als das Wachstum einer plattierten Schicht, und daher kann eine plattierte Schicht nicht auf der Oberfläche des Harzformkörpers gebildet werden. Das Imidazoliumsalzbad kann ohne irgendeine Wirkung auf das Harz selbst bei einer verhältnismäßig niedrigen Temperatur verwendet werden. Als Imidazoliumsalz wird ein Salz, das ein Imidazoliumkation mit Alkylgruppen an 1,3-Positionen enthält, verwendet, und insbesondere sind geschmolzene Salze auf Basis von Aluminiumchlorid – 1-Ethyl-3-methylimidazoliumchlorid (AlCl3-EMIC) am meisten bevorzugt wegen ihrer hohen Stabilität und Resistenz gegenüber Zersetzung verwendet. Das Imidazoliumsalzbad erlaubt ein Plattieren von Urethanschaumharzen und Melaminschaumharzen, und die Temperatur des geschmolzenen Salzbades liegt im Bereich von 10 bis 65°C und bevorzugt 25 bis 60°C. Mit einer Erniedrigung der Temperatur wird der Stromdichtebereich, bei dem ein Plattieren möglich ist, eingeengt, und das Plattieren der gesamten Oberfläche eines porösen Körpers wird schwieriger. Der Mangel, dass eine Form eines Basisharzes beeinträchtigt wird, scheint bei einer Temperatur von mehr als 65°C aufzutreten.
  • In Bezug auf das geschmolzene Salz-Aluminiumplattieren auf einer Metalloberfläche wird berichtet, dass ein Additiv, wie Xylol, Benzol, Toluol oder 1,10-Phenanthrolin zu AlCl3-EMIC gegeben wird, um die Glätte der plattierten Oberfläche zu verbessern. Diese Erfinder haben festgestellt, dass insbesondere beim Aluminiumplattieren eines porösen Harzformkörpers mit einer dreidimensionalen Netzwerkstruktur die Addition von 1,10-Phenanthrolin charakteristische Wirkungen auf die Bildung eines porösen Aluminiumkörpers hat. Das heißt dies gibt ein erstes Charakteristikum, dass die Glätte eines Plattierfilmes verbessert wird und das Aluminiumgerüst, das den porösen Körper bildet, kaum bricht, und ein zweites Charakteristikum, dass ein gleichmäßiges Plattieren mit einem kleinen Unterschied der Plattierdicke zwischen der Oberfläche und dem Inneren des porösen Körpers erzielt werden kann.
  • Beim Pressen des vollendeten porösen Aluminiumkörpers oder dergleichen können die oben erwähnten zwei Charakteristiken des kaum zu brechenden Gerüstes und der gleichmäßigen Plattierdicke im Inneren und Äußeren einen porösen Körper ergeben, der ein kaum zu brechendes Gerüst insgesamt hat und gleichmäßig gepresst wird. Wenn der poröse Aluminiumkörper als Elektrodenmaterial für Batterien oder dergleichen verwendet wird, wird dies durchgeführt, dass eine Elektrode mit einem Elektrodenaktivmaterial gefüllt und zur Erhöhung der Dichte gepresst wird. Weil das Gerüst häufig beim Füllen des Aktivmaterials oder beim Pressen bricht, sind die beiden Charakteristiken extrem effektiv bei einer solchen Anwendung.
  • Gemäß der obigen Beschreibung ist die Addition eines organischen Lösungsmittels zum geschmolzenen Salzbad bevorzugt, und insbesondere wird 1,10-Phenanthrolin bevorzugt verwendet. Die Menge des organischen Lösungsmittels, das zum Plattierbad gegeben wird, liegt bevorzugt im Bereich von 0,2 bis 7 g/l. Wenn die Menge 0,2 g/l oder weniger ist, ist das resultierende Plattieren schlecht bezüglich der Glätte und ist spröde, und es ist schwierig, eine Wirkung zur Verminderung eines Unterschiedes der Dicke zwischen der Oberflächenschicht und dem Inneren zu erzielen. Wenn die Menge 7 g/l oder mehr ist, vermindert sich die Plattiereffizienz und es ist schwierig, eine bestimmte Plattierdicke zu erzielen.
  • 12 ist eine Ansicht, die schematisch die Konfiguration einer Anlage zum kontinuierlichen Plattieren des oben erwähnten streifenförmigen Harzes mit Aluminium zeigt. Diese Ansicht zeigt eine Konfiguration, worin ein streifenförmiges Harz 22 mit einer Oberfläche, mit der eine leitende Behandlung durchgeführt ist, von links nach rechts in der Figur transferiert wird. Ein erstes Plattierbad 21a wird konfiguriert durch eine zylindrische Elektrode 24, eine Aluminiumanode 25, die an der Innenwand eines Behälters angeordnet ist, und ein Plattierbad 23. Das streifenförmige Harz 22 gelangt durch das Plattierbad 23 entlang der zylindrischen Elektrode 24 und hierdurch kann ein gleichmäßiger elektrischer Strom durch den gesamten Harzformkörper fließen, und ein gleichmäßiges Plattieren kann erzielt werden. Ein Plattierbad 21b ist ein Bad zum weiteren Durchführen eines dicken gleichmäßigen Plattierens und ist durch eine Vielzahl von Bädern konfiguriert, so dass das Plattieren mehrere Male durchgeführt werden kann. Das streifenförmige Harz 22 mit einer Oberfläche, die einer leitenden Behandlung unterworfen ist, gelangt durch ein Plattierbad 28, während es durch Elektrodenwalzen 26 transferiert wird, die als Zuführwalzen und Energiezuführkathoden auf der Außenseite des Bades fungieren, um hierdurch das Plattieren durchzuführen. Die Vielzahl der Bäder umfassen Anoden 27 aus Aluminium, die beiden Flächen des Formkörpers über das Plattierbad 28 gegenüberliegen, was ein gleichmäßigeres Plattieren auf beiden Flächen des Harzformkörpers ermöglicht. Eine Plattierlösung wird adäquat in dem plattierten Bad von dem plattierten porösen Aluminiumkörper durch Stickstoffgasblasen entfernt, und dann wird der poröse Aluminiumkörper mit Wasser gewaschen, unter Erhalt eines porösen Aluminiumkörpers.
  • Auf der anderen Seite kann ein anorganisches Salzbad ebenfalls als geschmolzenes Salz in einem Ausmaß verwendet werden, dass ein Harz nicht schmilzt oder dergleichen. Das anorganische Salzbad ist ein Salz aus einem Zweikomponentensystem, typischerweise AlCl3-XCl (X: Alkalimetall) oder Multikomponentensystem. Ein solches anorganisches Salzbad hat üblicherweise eine höhere Schmelztemperatur als ein organisches Salzbad wie ein Imidazoliumsalzbad, hat aber weniger Umweltbeschränkungen wie Wassergehalt oder Sauerstoff und kann mit niedrigen Kosten insgesamt praktisch verwendet werden. Wenn das Harz ein Melaminschaumharz ist, wird ein anorganisches Salz bei 60 bis 150°C verwendet, weil das Harz bei einer höheren Temperatur als ein Urethanschaumharz verwendet werden kann.
  • Eine Aluminiumstruktur (poröser Aluminiumkörper) mit einem Harzformkörper als Kern des Gerüstes wird durch die oben erwähnten Schritte erhalten. Für einige Anwendungen wie verschiedene Filter und einen Katalysatorträger kann die Aluminiumstruktur als Harzmetallkomposit so wie sie ist verwendet werden. Wenn die Aluminiumstruktur als poröser Metallkörper ohne ein Harz wegen der Einschränkungen, die von der Verwendungsumgebung resultieren, verwendet wird, kann das Harz entfernt werden. Die Entfernung des Harzes kann durch irgendein Verfahren einschließlich Zersetzung (Auflösung) mit einem organischen Lösungsmittel, geschmolzenen Salz oder überkritischen Wasser, Zersetzung durch Erwärmen oder dergleichen durchgeführt werden. Ein Verfahren zum Zersetzen durch Erwärmen bei hoher Temperatur oder dergleichen ist angemessen, aber dies beinhaltet die Oxidation von Aluminium. Weil Aluminium nach der Oxidation im Gegensatz zu Nickel schwierig zu reduzieren ist, verliert die Elektrode, wenn sie beispielsweise in einem Elektrodenmaterial einer Batterie oder dergleichen verwendet wird, eine leitende Eigenschaft durch Oxidation, und hierdurch kann Aluminium nicht als Elektrodenmaterial verwendet werden. Um die Oxidation von Aluminium zu vermeiden, wird daher ein Verfahren zum Entfernen des Harzes durch thermische Zersetzung in einem geschmolzenen Salz, wie unten beschrieben, bevorzugt verwendet.
  • (Entfernung des Harzes: thermische Zersetzung im geschmolzenen Salz)
  • Die thermische Zersetzung in einem geschmolzenen Salz wird wie folgt durchgeführt. Ein Harzformkörper mit einer aluminiumplattierten Schicht, gebildet auf der Oberfläche davon, wird in ein geschmolzenes Salz getaucht und erwärmt, während ein negatives Potential auf die Aluminiumschicht auferlegt wird, um den Harzschaum vom Körper zu zersetzen. Wenn das negative Potential auf die Aluminiumschicht mit dem Harzschaumformkörper, der in das geschmolzene Salz getaucht ist, auferlegt wird, kann der Harzschaumformkörper ohne Oxidation von Aluminium zersetzt werden. Eine Erwärmungstemperatur kann angemessen entsprechend dem Typ des Harzschaumformkörpers ausgewählt werden, aber die Behandlung muss bei einer Temperatur von gleich oder weniger als der Schmelzpunkt (660°C) von Aluminium durchgeführt werden, um ein Schmelzen von Aluminium zu vermeiden. Ein bevorzugter Temperaturbereich ist 500°C oder mehr und 600°C oder weniger. Ein aufzuerlegendes negatives Potential ist auf der Minusseite des Reduktionspotentials von Aluminium und auf der Plusseite des Reduktionspotentials des Kations im geschmolzenen Salz.
  • Das bei der thermischen Zersetzung des Harzes verwendete geschmolzene Salz kann ein Halogenidsalz aus einem Alkalimetall oder Erdalkalimetall sein, so dass das Aluminiumelektrodenpotential niedriger ist. Mehr spezifisch enthält das geschmolzene Salz bevorzugt ein oder mehrere Salze, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Lithiumchlorid (LiCl), Kaliumchlorid (KCl) und Natriumchlorid (NaCl). Auf diese Weise kann ein poröser Aluminiumkörper, der kontinuierliche Poren und eine dünne Oxidschicht auf der Oberfläche und einen niedrigen Sauerstoffgehalt hat, erhalten werden.
  • Der poröse Aluminiumkörper mit dreidimensionalem Netzwerk (nachfolgend als poröser Aluminiumkörper bezeichnet), der somit erhalten ist, kann für eine Vielzahl von Anwendungen verwendet werden, und die geeigneten Anwendungen werden nachfolgend beschrieben.
  • – Stromkollektoren für Batterien (Lithiumbatterie (LIB), Kondensator und geschmolzene Salzbatterie)
  • Weil der poröse Aluminiumkörper eine poröse dreidimensionale Struktur (hohe spezifische Oberfläche) aufweist, hat der poröse Aluminiumkörper eine Struktur, um ein Batteriematerial zu halten, und kann daher eine dicke Elektrode mit großer Kapazität bilden und eine Elektrodenfläche vermindern, unter Reduzierung der Kosten. Darüber hinaus kann der poröse Aluminiumkörper die Menge eines zusätzlichen Bindemittels oder einer zu verwendenden Leitungshilfe vermindern und die Kapazität einer Batterie erhöhen.
  • Der poröse Aluminiumkörper kann mit dem Batteriematerial in engem Kontakt gebracht werden, unter Erhöhung der Batterieleistung, und kann verhindern, dass das Elektrodenmaterial abtropft, unter Verlängerung der Lebensdauer einer Batterie und des Kondensators, und daher kann er für die Anwendungen eines Elektrodenstromkollektors von LIB, Kondensator, geschmolzenen Salzbatterie usw. verwendet werden.
  • – Träger für Katalysator (industrieller Desodoriererkatalysator, sensordetektiver Katalysator)
  • Weil der poröse Aluminiumkörper eine dreidimensionale poröse Struktur (hohe spezifische Oberfläche) aufweist, erhöht er eine Fläche zum Tragen eines Katalysators oder eine Fläche für den Kontakt mit einem Gas zur Verstärkung der Wirkung eines Katalysatorträgers, und daher kann der poröse Aluminiumkörper für Anwendungen zum Tragen von Trägern für Katalysatoren wie einem industriellen Desodoriererkatalysator und einem sensordetektiven Katalysator verwendet werden.
  • – Heizinstrument (Vaporisierung/Atomisierung von Kerosin)
  • Weil der poröse Aluminiumkörper eine dreidimensionale poröse Struktur (hohe spezifische Oberfläche) hat, kann er Kerosin effizient bei der Verwendung als Heizer erwärmen und verdampfen und daher kann der poröse Aluminiumkörper für Anwendungen von Heizinstrumenten wie einem Vaporisator oder Atomisator von Kerosin verwendet werden.
  • – Verschiedene Filter (Ölnebelsammler, Fettfilter)
  • Weil der poröse Aluminiumkörper eine dreidimensionale poröse Struktur (hohe spezifische Oberfläche) hat, erhöht er eine Fläche des Kontaktes mit Ölnebeln oder Fett und kann Öl oder Fett effizient sammeln und daher kann der poröse Aluminiumkörper für Anwendungen von verschiedenen Filtern wie Ölnebelfilter und Fettfilter verwendet werden.
  • – Filtrationsfilter für strahlungsbelastetes Wasser
  • Weil Aluminium eine Eigenschaft zur Blockade von Strahlung aufweist, wird es als Material zur Verhinderung des Auslaufens von Strahlung verwendet. Gegenwärtig ist es erforderlich, Radioaktivität von kontaminiertem Wasser, das von einer Atomenergieanlage erzeugt ist, zu entfernen, aber weil eine Aluminiumfolie, die als Material zur Verhinderung des Auslaufens von Strahlung verwendet wird, Wasser nicht transmittiert, kann sie Radioaktivität von radioaktiv belastetem Wasser nicht entfernen. Weil der poröse Aluminiumkörper eine dreidimensionale poröse Struktur (hohe spezifische Oberfläche) aufweist, kann er im Gegensatz dazu Wasser transmittieren und als Reinigungsfilter von radioaktiv belastetem Wasser verwendet werden. Darüber hinaus kann die Trennung von Verunreinigungen durch Filtration verstärkt werden durch Bildung einer Membran mit einer Doppelschichtstruktur von Poreflon (eingetragene Marke: Polytetrafluorethylen (PTFE) – poröser Körper) und einem porösen Aluminiumkörper.
  • – Dämpfungselement (Geräuschdämpfung von Maschinen- und Luftanlagen, Reduktion von Windgeräuschen; akustische Absorption von Pantograph)
  • Der poröse Aluminiumkörper hat eine große Wirkung für die akustische Absorption, weil er eine dreidimensionale poröse Struktur (hohe spezifische Oberfläche) hat und Aluminium als Material enthält und leichtgewichtig ist, und daher kann der poröse Aluminiumkörper für Anwendungen von Geräuschdämpfern von Maschinen und Luftanlagen und Anwendungen zur Reduktion der Windgeräusche wie akustisches Absorptionsmaterial eines Panographen verwendet werden.
  • – Abschirmung von elektromagnetischen Wellen (abgeschirmter Raum, verschiedene Abschirmungen)
  • Weil der poröse Aluminiumkörper eine kontinuierliche Porenstruktur hat (hohe Gaspermeabilität), hat er eine höhere Gaspermeabilität als ein lagenförmiges elektromagnetisches Wellenabschirmmaterial, und weil der Porendurchmesser frei gewählt werden kann, kann er auf eine Vielzahl von Frequenzbanden antworten und daher kann der poröse Aluminiumkörper für Anwendungen zum Abschirmen von elektromagnetischen Wellen wie einem Abschirmraum und verschiedenen Abschirmungen für elektromagnetische Wellen verwendet werden.
  • – Wärmedissipation/Wärmeaustausch (Wärmetauscher, Wärmeabfluss)
  • Weil der poröse Aluminiumkörper eine dreidimensionale poröse Struktur (hohe spezifische Oberfläche) und eine hohe Wärmeleitfähigkeit hat, die von dem Material von Aluminium resultiert, hat er eine große Wirkung der Wärmeableitung, und daher kann der poröse Aluminiumkörper für Anwendungen der Wärmeableitung/des Wärmeaustausches wie ein Wärmeaustauscher und eine Wärmeableitung verwendet werden.
  • – Brennstoffzelle
  • Obwohl gegenwärtig Kohlenstoffpapier hauptsächlich als ein Gasdiffusions-Stromkollektor oder Separator in einer polymeren Elektrolytbrennstoffzelle verwendet wird, hat das Kohlenpapier Probleme, dass das Kohlenpapier hohe Materialkosten und ebenfalls hohe Produktionskosten verursacht, weil es die Bildung eines komplizierten Flussweges erfordert. Weil im Gegensatz dazu der poröse Aluminiumkörper die Merkmale einer dreidimensionalen porösen Struktur, niedrigen Widerstandes und eines passiven Filmes auf der Oberfläche davon aufweist, kann er als Gasdiffusionsschicht-Stromkollektur und Separator in einer sauren Atmosphäre mit einem hohen Potential in einer Brennstoffzelle verwendet werden, ohne dass der komplizierte Durchlauf gebildet wird. Als Ergebnis kann der poröse Aluminiumkörper eine Kostenreduzierung realisieren und daher für Brennstoffzellanwendungen wie Gasdiffusionsschicht-Stromkollektor und Separator in einer polymeren Elektrolytbrennstoffzelle verwendet werden.
  • – Träger für hydroponische Kultur
  • In einer hydroponischen Kultur wird ein System verwendet, bei dem ein Träger durch ferne Infrarotstrahlen zur Beschleunigung des Wachstums verwendet wird. Gegenwärtig wird Steinwolle hauptsächlich als Träger für hydroponische Kultur verwendet, aber die Wärmeleitfähigkeit der Steinwolle ist niedrig und daher ist die Effizienz des Wärmeaustauschers niedrig. Weil im Gegensatz dazu der poröse Aluminiumkörper eine dreidimensionale poröse Struktur (hohe spezifische Oberfläche) aufweist, kann er als Träger für hydroponische Kultur verwendet werden, und weil weiterhin der poröse Aluminiumkörper eine hohe Wärmeleitfähigkeit aufweist, die vom Material von Aluminium resultiert, und einen Träger effizient erwärmen kann, kann er als Träger für eine hydroponische Kultur verwendet werden. Wenn der poröse Aluminiumkörper für den Träger verwendet wird, kann ein Induktionsheizsystem bei dem System der Erwärmung eines Trägers angewandt werden, und daher kann der poröse Aluminiumträger als Träger für die hydroponische Kultur verwendet werden, die effizienter erwärmt werden kann, als sie durch ferne Infrarotstrahlen erwärmt wird.
  • – Baumaterial
  • Konventionell wurde ein poröser Aluminiumkörper mit geschlossenen Zellen manchmal für Baumaterialien verwendet, um das Gewicht zu reduzieren. Weil der poröse Aluminiumkörper eine dreidimensionale poröse Struktur (hohe Porosität) hat, kann er leichtgewichtiger sein als der poröse Aluminiumkörper mit geschlossenen Zellen. Weil der poröse Aluminiumkörper kontinuierliche Poren hat, ist es möglich, andere Materialien wie Harze in den Raum des porösen Aluminiumkörpers zu füllen, und durch Kombinieren mit einem Material mit einer Funktion, wie Wärmeisolationseigenschaften, Geräuschisolationseigenschaften oder Feuchtigkeitssteuereigenschaften kann der poröse Aluminiumkörper zu einem Kompositmaterial verarbeitet werden, das Funktionen hat, die durch konventionelle poröse Aluminiumkörper mit geschlossenen Zellen nicht realisiert werden können.
  • – Elektromagnetisches Induktionsheizen
  • Es wird gesagt, dass dann, wenn ein Geschmack in Kochtopfanwendungen weiter verfolgt wird, ein Tontopf bevorzugt ist. Auf der anderen Seite kann das IH-Erwärmen eine sensible Wärmekontrolle durchführen. Ein Tontopf, der für IH-Erwärmen tauglich ist, wobei beide oben beschriebenen Merkmale angewandt werden, ist erforderlich. Konventionell wurde ein Verfahren, bei dem ein magnetisches Material am Boden eines Tontopfes lokalisiert ist, oder ein Verfahren unter Verwendung von speziellem Lehm, vorgeschlagen, aber jedes Verfahren ist unzureichend bezüglich der Wärmeleitung und wendet nicht das vollständige Merkmal des IH-Erwärmens an. Wenn auf der anderen Seite ein Tontopf durch Verwendung des porösen Aluminiumkörpers als Kernmaterial gebildet wird, wobei Lehm in das Kernmaterial unter Kneten gemischt, und die resultierende Mischung in einer Atmosphäre aus Inertgas gesintert wird, ist der resultierende Tontopf in der Lage, gleichmäßig erwärmt zu werden, weil der poröse Aluminiumkörper, der als Kernmaterial dient, exotherm ist. Sowohl ein poröser Nickelkörper als auch ein poröser Aluminiumkörper sind effektiv, aber der poröse Aluminiumkörper ist mehr bevorzugt angesichts der Gewichtsreduzierung.
  • Eine Vielzahl von Anwendungen des porösen Aluminiumkörpers wurde zuvor beschrieben. Unter den oben beschriebenen Anwendungen werden insbesondere die Anwendungen als Stromkollektoren, die in einer Lithiumbatterie, einem Kondensator und einer geschmolzenen Salzbatterie verwendet werden, unten detailliert beschrieben.
  • (Verarbeitung eines Endteils des porösen Aluminiumkörpers)
  • Erfindungsgemäß wird die Kompression des Endteils des porösen Aluminiumkörpers durch die folgenden Verfahren (1) bis (3) durchgeführt. Die Festigkeit, bei der eine Anschlussleitung geschweißt werden kann, wird erzielt durch die Kompression selbst bei einem porösen Aluminiumkörper mit niedriger mechanischer Festigkeit.
  • (1) Verfahren zum Komprimieren eines Endteils eines porösen Aluminiumkörpers von beiden Oberflächen mit einer Kompressionsspannvorrichtung
  • Wie in 2 gezeigt ist, wird das Endteil eines porösen Aluminiumkörpers von beiden Oberflächen in einer Dickenrichtung mit Kompressionsspannrahmen 32, 32' komprimiert. Wenn ein solches Pressverfahren angewandt wird, kann, weil eine Formänderungsrate des Gerüstes des porösen Körpers reduziert werden kann, unter Erhöhung der Zahl der nicht gebrochenen Gerüste des porösen Körpers, die Festigkeit der Grenze des komprimierten Teils und des unkomprimierten Teils des porösen Körpers verstärkt werden.
  • Wenn beispielsweise eine Deformationsrate in einer Dickenrichtung beim Komprimieren des porösen Körpers von einer Seite, wie in 1 gezeigt, mit L bezeichnet wird, eine Deformationsrate bei jeder der Oberfläche und der Rückfläche des porösen Aluminiumkörpers, der durch das Pressverfahren dieser Erfindung komprimiert ist, wie in 2 gezeigt ist, L/2 ist, wird eine Formänderungsrate des Gerüstes des porösen Körpers auf die Hälfte reduziert. Demzufolge kann die Zahl der nicht gebrochenen Gerüste erhöht werden, und die Festigkeit der Grenze des komprimierten und des unkomprimierten Teils des porösen Körpers kann verstärkt werden.
  • (2) Verfahren zum Komprimieren des Endteils des porösen Aluminiumkörpers von einer Oberfläche mit einem Kompressionsspannrahmen, worin ein abgerundeter Bereich R an das Ende angebracht wird
  • Durch Vorsehen des abgerundeten Teils R an das Spannrahmenende, wie in 3 gezeigt ist, können das komprimierte und das unkomprimierte Teil aneinander glatt in der Nähe der Grenze davon verbunden werden, und eine Formänderungsrate um die Grenze kann reduziert werden. Hierdurch kann die Zahl der nicht gebrochenen Gerüste des porösen Körpers erhöht und die Festigkeit der Grenze des komprimierten und des unkomprimierten Teils des porösen Körpers verstärkt werden. Der Krümmungsradius des abgerundeten Bereiches R ist nicht besonders beschränkt, solange eine Ecke des Kompressionsspannrahmens abgerundet ist, aber der Krümmungsradius ist bevorzugt 0,1 bis 5,0 mm und mehr bevorzugt 0,2 bis 3,0 mm.
  • (3) Verfahren zum Komprimieren eines Endteils des porösen Aluminiumkörpers von beiden Oberflächen mit einem Kompressionsspannrahmen, worin das Ende mit einem abgerundeten Bereich R versehen wird
  • Dieses Verfahren ist die Kombination des oben erwähnten Verfahrens (1) und des Verfahrens (2), wie in 4 gezeigt ist, und kann weiterhin die Zahl der nicht gebrochenen Gerüste des porösen Körpers erhöhen und weiterhin die Festigkeit der Grenze des komprimierten Teils und des nicht komprimierten Teils des porösen Körpers verstärken.
  • Eine Rotationswalze kann als Kompressionsspannrahmen verwendet werden.
  • In 5 wird der zentrale Teil des porösen Aluminiumkörpers 34 mit einer Breite von zwei porösen Aluminiumkörpern durch eine Rotationswalze 35 mit einem abgerundeten Ende R als Kompressionsrahmen zur Bildung eines komprimierten Teils 33 komprimiert. Nach der Kompression wird das komprimierte Teil 33 entlang der Mittellinie des zentralen Teils geschnitten unter Erhalt von zwei Lagen von Elektrodenstromkollektoren mit einem komprimierten Teil an dem Ende des Stromkollektors.
  • 6 ist eine Ansicht, die ein Beispiel zeigt, bei dem der zentrale Teil des porösen Aluminiumkörpers von beiden Oberflächen durch ein Paar von Rotationswalzen mit einem abgerundeten Ende R komprimiert wird, und zwei lagenförmige Stromkollektoren können erhalten werden durch Schneiden des komprimierten Teils entlang einer Mittellinie in einer ebenen Richtung.
  • Eine Vielzahl von Stromkollektoren kann durch Bilden einer Vielzahl von streifenförmigen komprimierten Teilen an dem zentralen Teil des porösen Aluminiumkörpers durch Verwendung einer Vielzahl von Paaren von Rotationswalzen und durch Schneiden entlang der jeweiligen Mittellinien dieser streifenförmigen komprimierten Teile in einer planen Richtung erhalten werden.
  • (Bindung der Anschlussleitung an das periphere Teil der Elektrode)
  • Eine Anschlussleitung wird an das komprimierte Endteil des somit erhaltenen Stromkollektors gebunden. Es ist bevorzugt, dass eine Metallfolie als Anschlussleitung verwendet wird, um den elektrischen Widerstand einer Elektrode zu vermindern, und die Metallfolie wird an die Oberfläche von zumindest einer Seite der Peripherien der Elektrode gebunden. Zur Verminderung des elektrischen Widerstandes wird weiterhin ein Schweißen bevorzugt als Bindeverfahren angewandt. Eine Breite zum Schweißen einer Metallfolie ist bevorzugt 10 mm oder weniger, weil eine zu breite Metallfolie verlorenen Raum in einer Batterie erhöht und die Kapazitätsdichte der Batterie vermindert wird. Wenn die Breite zum Schweißen zu eng ist, ist, weil das Schweißen schwierig wird und die Wirkung des Sammelns von Strom verschlechtert wird, die Breite bevorzugt 1 mm oder mehr.
  • Als Verfahren zum Schweißen kann ein Verfahren zum Widerstandsschweißen oder Ultraschallschweißen angewandt werden, aber das Ultraschallschweißen ist bevorzugt wegen der größeren Bindefläche.
  • Eine schematische Ansicht des erhaltenen Stromkollektors ist in 7(a) und 7(b) gezeigt. Eine Anschlussleitung 37 wird an ein komprimiertes Teil 33 eines porösen Aluminiumkörpers 34 geschweißt. 7(b) ist eine Schnittansicht von 7(a), wenn die Linie A-A gezogen wird.
  • (Metallfolie)
  • Ein Material der Metallfolie ist bevorzugt Aluminium angesichts des elektrischen Widerstandes und der Toleranz für eine elektrolytische Lösung. Weil Verunreinigungen in der Metallfolie die Elution oder Reaktion der Verunreinigungen in einer Batterie oder eines Kondensators verursachen, wird eine Aluminiumfolie mit einer Reinheit von 99,99% oder mehr bevorzugt verwendet. Die Dicke des geschweißten Teils ist bevorzugt kleiner als die der Elektrode selbst.
  • Die Aluminiumfolie wird bevorzugt so erzeugt, dass sie eine Dicke von 20 bis 500 μm hat.
  • Das Schweißen der Metallfolie kann vor dem Füllen des Stromkollektors mit einem Aktivmaterial oder nach dem Füllen durchgeführt werden, aber wenn das Schweißen vor dem Füllen durchgeführt wird, kann verhindert werden, dass das Aktivmaterial abblättert. Insbesondere beim Ultraschallschweißen wird das Schweißen bevorzugt vor dem Füllen durchgeführt. Eine Aktivkohlepaste kann an einem geschweißten Bereich anhaften, aber weil es die Möglichkeit gibt, dass die Paste während des Schrittes abgeschält wird, wird der geschweißte Bereich bevorzugt maskiert, um das Füllen der Paste zu vermeiden.
  • (Herstellung der Elektrode)
  • Eine Aktivkohlepaste wird in einen Stromkollektor gefüllt, dessen Dicke eingestellt ist. Der Stromkollektor kann ebenfalls mit der Paste durch Sprühen der Paste auf eine Seite des Stromkollektors oder durch Imprägnieren des Stromkollektors mit der Paste oder durch Verwendung einer Druckmaschine oder eines Walzenbeschichters gefüllt werden. Dann wird das Lösungsmittel durch eine Trocknungsmaschine entfernt. Die Trocknungstemperatur ist bevorzugt 80°C oder mehr, aber eine übermäßig hohe Temperatur kann eine Oxidation des Stromkollektors oder eine Zersetzung eines Verdickers oder eines Bindemittels verursachen, und daher ist die Temperatur bevorzugt 250°C oder weniger.
  • Eine Elektrode wird durch Komprimieren des Stromkollektors in einer Dickenrichtung durch eine Druckmaschine nach dem Trocknen hergestellt. Eine Flachplattenpresse oder eine Walzenpresse kann als Pressmaschine verwendet werden. Die Flachplattenpresse ist bevorzugt zum Unterdrücken der Dehnung des Stromkollektors, ist aber nicht für die Massenproduktion geeignet, und daher kann die Walzenpresse verwendet werden, die eine kontinuierliche Behandlung durchführen kann. Wenn die Walzenpresse verwendet wird, kann eine Vorrichtung zum Unterdrücken der Dehnung wie ein Prägen einer Walzenoberfläche angeordnet werden.
  • (Lithiumbatterie)
  • Nachfolgend wird ein Elektrodenmaterial für Batterien, umfassend einen porösen Aluminiumkörper und eine Batterie, beschrieben. Wenn der poröse Aluminiumkörper in einer positiven Elektrode für eine Lithiumbatterie verwendet wird, wird Lithiumkobaltoxid (LiCoO2), Lithiummanganoxid (LiMn2O4), Lithiumnickeldioxid (LiNiO2) oder dergleichen als Aktivmaterial verwendet. Das Aktivmaterial wird in Kombination mit einer Leitungshilfe und einem Bindemittel verwendet. In einem konventionellen positiven Elektrodenmaterial für Lithiumbatterien wird ein Aktivmaterial auf die Oberfläche einer Aluminiumfolie aufgetragen. Zur Erhöhung einer Batteriekapazität pro Einheitsfläche wird die Auftragungsdicke des Aktivmaterials erhöht. Zur effektiven Verwendung des Aktivmaterials muss das Aktivmaterial im elektrischen Kontakt mit der Aluminiumfolie sein, und daher wird das Aktivmaterial mit einer zu verwendenden Leitungshilfe vermischt. Im Gegensatz dazu hat der poröse Aluminiumkörper dieser Erfindung eine hohe Porosität und große Oberfläche pro Einheitsfläche. Obwohl eine dünne Schicht aus dem Aktivmaterial auf der Oberfläche des porösen Körpers getragen wird, kann das Aktivmaterial effektiv angewandt werden, die Batteriekapazität kann verbessert und die Menge der zuzumischenden Leitungshilfe kann vermindert werden. In einer Lithiumbatterie werden die obigen positiven Elektrodenmaterialien für eine positive Elektrode verwendet, und für eine negative Elektrode werden Graphit, Lithiumtitanoxid (Li4Ti5O12), eine Legierung aus Si oder dergleichen, Lithiummetall oder dergleichen verwendet. Eine organische elektrolytische Lösung oder ein fester Elektrolyt wird als Elektrolyt verwendet. Eine solche Lithiumbatterie kann eine erhöhte Kapazität selbst mit einer kleinen Elektrodenfläche haben und demzufolge eine höhere Energiedichte als eine konventionelle Lithiumbatterie aufweisen.
  • (Elektrode für Lithiumbatterien)
  • Ein in einer Lithiumbatterie verwendeter Elektrolyt umfasst eine nicht-wässrige elektrolytische Lösung und einen festen Elektrolyten.
  • 13 ist eine vertikale Schnittansicht einer Feststoff-Lithiumbatterie, umfassend einen festen Elektrolyten. Eine Feststoff-Lithiumbatterie 60 umfasst eine positive Elektrode 61, eine negative Elektrode 62 und eine Festelektrolytschicht (SE-Schicht) 63, die zwischen beiden Elektroden angeordnet ist. Die positive Elektrode 61 umfasst eine positive Elektrodenschicht (positiver Elektrodenkörper) 64 und einen Stromkollektor 65 der positiven Elektrode, und die negative Elektrode 62 umfasst eine negative Elektrodenschicht 66 und einen Stromkollektor 67 der negativen Elektrode.
  • Als Elektrolyt wird eine nicht-wässrige elektrolytische Lösung, die später beschrieben wird, neben dem festen Elektrolyten verwendet. In diesem Fall wird ein Separator (poröser Polymerfilm, etc.) zwischen beiden Elektroden angeordnet, und beide Elektroden und der Separator werden mit der nicht-wässrigen elektrolytischen Lösung imprägniert.
  • (Aktivmaterial, das in den porösen Aluminiumkörper gefüllt ist)
  • Wenn ein poröser Aluminiumkörper in einer positiven Elektrode für eine Lithiumbatterie verwendet wird, kann ein Material, das Lithium extrahieren/einfügen kann, als Aktivmaterial verwendet werden, und ein poröser Aluminiumkörper, der mit einem solchen Material gefüllt ist, kann eine Elektrode ergeben, die für eine Lithiumsekundärbatterie geeignet ist. Als Material des positiven Elektrodenaktivmaterials wird beispielsweise Lithiumkobaltoxid (LiCoO2), Lithiumnickeldixoid (LiNiO2), Lithiumkobaltnickeloxid (LiCo0,3Ni0,7O2), Lithiummanganoxid (LiMn2O4), Lithiumtitanoxid (Li4Ti5O12), Lithiummanganoxid-Verbindung (LiMyMn2-yO4); M = Cr, Co, Ni) oder Lithiumsäure verwendet. Das Aktivmaterial wird in Kombination mit einer Leitungshilfe und einem Bindemittel verwendet. Beispiele des Materials des positiven Elektrodenaktivmaterials umfassen Übergangsmetalloxide, wie konventionelles Lithiumeisenphosphat und Olivinverbindungen, die Verbindungen (LiFePO4, LiFe0,5Mn0,5PO4) von Lithiumeisenphosphat sind. Weiterhin können die Übergangsmetallelemente, die in diesen Materialien enthalten sind, teilweise mit einem anderen Übergangsmetallelement substituiert sein.
  • Darüber hinaus umfassen Beispiele von anderen positiven Elektroden-Aktivmaterialien Lithiummetalle, worin das Gerüst ein Chalcogenid auf Sulfidbasis ist, 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. Hierin kann das oben erwähnte Lithiumtitanat (Li4Ti5O12) ebenfalls als negatives Elektrodenaktivmaterial verwendet werden.
  • (Elektrolytische Lösung, die bei der Lithiumbatterie verwendet wird)
  • Eine nicht-wässrige elektrolytische Lösung wird in einem polaren aprotischen organischen Lösungsmittel verwendet, und spezifische Beispiele der nicht-wässrigen elektrolytischen Lösung umfassen Ethylencarbonat, Diethylcarbonat, Dimethylcarbonat, Propylencarbonat, γ-Butyrolacton und Sulfolan. Als tragendes Salz werden Lithiumtetrafluorborat, Lithiumhexafluorphosphat, ein Imidsalz oder dergleichen verwendet.
  • (Fester Elektrolyt, der in den porösen Aluminiumkörper gefüllt ist)
  • Der poröse Aluminiumkörper kann zusätzlich mit einem festen Elektrolyten neben dem Aktivmaterial gefüllt sein. Der poröse Aluminiumkörper kann für eine Elektrode für eine Feststofflithiumbatterie durch Füllen des porösen Aluminiumkörpers mit dem Aktivmaterial und dem festen Elektrolyten geeignet sein. Das Verhältnis des Aktivmaterials zu Materialien, die in den porösen Aluminiumkörper gefüllt sind, wird bevorzugt auf 50 Massen-% oder mehr und mehr bevorzugt 70 Massen-% oder mehr angesichts der Sicherstellung einer Entladungskapazität eingestellt.
  • Ein Festelektrolyt auf Sulfidbasis mit einer hohen Lithiumionenleitfähigkeit wird bevorzugt als fester Elektrolyt verwendet, und Beispiele des festen Elektrolyten auf Sulfidbasis umfassen feste Elektrolyten auf Sulfidbasis, umfassen Lithium, Phosphor und Schwefel. Der feste Elektrolyt auf Sulfidbasis kann weiterhin ein Element wie O, Al, B, Si oder Ge enthalten.
  • Ein solcher Festelektrolyt auf Sulfidbasis kann durch ein allgemein bekanntes Verfahren erhalten werden. Beispiele eines Verfahrens zur Bildung des festen Elektrolyten auf Sulfidbasis umfassen ein Verfahren, bei dem Lithiumsulfid (Li2S) und Diphosphorpentasulfid (P2S5) als Ausgangsmaterialien hergestellt, Li2S und P2S5 in Anteilen von etwa 50:50 bis etwa 80:20, ausgedrückt als Molverhältnis, gemischt werden und die resultierende Mischung geschmolzen und abgeschreckt wird (Schmelz- und schnelles Abschreckverfahren) und ein Verfahren zum mechanischen Mahlen des abgeschreckten Produktes (mechanisches Mahlverfahren).
  • Der Festelektrolyt auf Sulfidbasis, erhalten durch das oben erwähnte Verfahren, ist amorph. Der Festelektrolyt auf Sulfidbasis kann ebenfalls in diesem amorphen Zustand verwendet werden, aber er kann einer Wärmebehandlung zur Bildung eines kristallinen Festelektrolyten auf Sulfidbasis unterworfen werden. Es wird erwartet, dass die Lithiumionenleitfähigkeit durch diese Kristallisierung verbessert wird.
  • (Füllen des Aktivmaterials in den porösen Aluminiumkörper)
  • Zum Füllen des Aktivmaterials (Aktivmaterial und Festelektrolyt) können allgemein bekannte Verfahren, wie ein Verfahren zum Füllen durch Eintauchen und Beschichtungsverfahren, verwendet werden. Beispiele des Beschichtungsverfahrens umfassen ein Walzenbeschichtungsverfahren, Applikatorbeschichtungsverfahren, elektrostatisches Beschichtungsverfahren, Pulverbeschichtungsverfahren, Sprühbeschichtungsverfahren, Sprühbeschichter-Beschichtungsverfahren, Stangenbeschichter-Beschichtungsverfahren, Walzenbeschichter-Beschichtungsverfahren, Tauchbeschichter-Beschichtungsverfahren, Rakelbeschichtungsverfahren, Drahtstangenbeschichtungsverfahren, Luftmesser-Streichbeschichtungsverfahren, Blattbeschichtungsverfahren und Siebdruckverfahren.
  • Wenn das Aktivmaterial (Aktivmaterial und Festelektrolyt) gefüllt wird, wird beispielsweise eine Leitungshilfe oder ein Bindemittel nach Bedarf zugegeben, und ein organisches Lösungsmittel wird zugemischt, zur Herstellung einer Aufschlämmung einer positiven Elektrodenmischung, und ein poröser Aluminiumkörper wird mit dieser Aufschlämmung durch Anwendung des oben genannten Verfahrens gefüllt. Das Füllen des Aktivmaterials (Aktivmaterial und Festelektrolyt) wird bevorzugt in einer Atmosphäre eines Inertgases durchgeführt, zur Verhinderung der Oxidation des porösen Aluminiumkörpers. Als Leitungshilfe kann beispielsweise Ruß, Acetylen-Ruß (AB) oder Ketjen-Ruß (KB) verwendet werden, und als Bindemittel können beispielsweise Polyvinylidenfluorid (PVDF), Polytetrafluorethylen (PTFE) und dergleichen verwendet werden.
  • Das bei der Herstellung der Aufschlämmung einer positiven Elektrodenmischung verwendete organische Lösungsmittel kann angemessen ausgewählt werden, solange es nicht nachteilig Materialien (d. h. ein Aktivmaterial, eine Leitungshilfe, ein Bindemittel und ein Festelektrolyt nach Bedarf), die in dem porösen Aluminiumkörper gefüllt werden sollen, beeinflusst. Beispiele des organischen Lösungsmittels umfassen 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.
  • Bei einem konventionellen positiven Elektrodenmaterial für ionische Batterien wird zusätzliche eine Elektrode gebildet, indem ein Aktivmaterial auf die Oberfläche einer Aluminiumfolie aufgetragen wird. Zur Erhöhung der Batteriekapazität pro Einheitsfläche wird die Auftragungsdicke des Aktivmaterials erhöht. Zum effektiven Verwenden des Aktivmaterials muss das Aktivmaterial im elektrischen Kontakt mit der Aluminiumfolie sein, und daher wird das Aktivmaterial mit einer Leitungshilfe, die verwendet wird, vermischt. Im Gegensatz dazu hat der poröse Aluminiumkörper eine hohe Porosität und große Oberfläche pro Einheitsfläche. Obwohl eine dünne Schicht aus dem Aktivmaterial auf der Oberfläche des porösen Körpers getragen wird, kann das Aktivmaterial effektiv verwendet werden, die Batteriekapazität kann verbessert und die Menge an zuzumischender Leitungshilfe vermindert werden. In der Lithiumbatterie wird das oben erwähnte positive Elektrodenmaterial für eine positive Elektrode verwendet, und für eine negative Elektrode wird Graphit verwendet, und eine organische elektrolytische Lösung wird für einen Elektrolyten verwendet. Eine solche Lithiumbatterie kann eine erhöhte Kapazität selbst mit einer kleinen Elektrodenfläche und demzufolge eine höhere Energiedichte als eine konventionelle Lithiumbatterie haben.
  • (Elektrode für den Kondensator)
  • 14 ist eine schematische Schnittansicht, die ein Beispiel eines Kondensators zeigt, der durch Verwendung des Elektrodenmaterials für einen Kondensator erzeugt ist. Ein Elektrodenmaterial, gebildet durch Tragen eines Elektrodenaktivmaterials auf einem porösen Aluminiumkörper, wird als polarisierbare Elektrode 141 in einem organischen Elektrolyten 143, der mit einem Separator 142 getrennt ist, angeordnet. Die polarisierbare Elektrode 141 wird mit einem Leitungsdraht 144 verbunden, und all diese Komponenten werden in einem Gehäuse 145 untergebracht. Wenn der poröse Aluminiumkörper als Stromkollektor verwendet wird, wird die Oberfläche des Stromkollektors erhöht, und daher kann ein Katalysator, der eine hohe Leistung und hohe Kapazität realisieren kann, erhalten werden, obwohl Aktivkohle als Aktivmaterial in kleiner Dicke aufgetragen wird.
  • Zur Erzeugung einer Elektrode für einen Kondensator wird die Aktivkohle für den Stromkollektor als Aktivmaterial verwendet. Die Aktivkohle wird in Kombination mit einer Leitungshilfe oder einem Bindemittel verwendet. Als Leitungshilfe kann Graphit, ein Kohlenstoffnanorohr und dergleichen verwendet werden. Als Bindemittel kann Polytetrafluorethylen (PFE), Styol-Butadien-Kautschuk und dergleichen verwendet werden.
  • Eine Aktivkohlenpaste wird in den Stromkollektor gefüllt. Zur Erhöhung der Kapazität des Kondensators ist die Menge der Aktivkohle als eine Hauptkomponente bevorzugt eine große Menge, und die Menge an Aktivkohle ist bevorzugt 90% oder mehr, ausgedrückt als Zusammensetzungsverhältnis nach dem Trocknen (nach Entfernen eines Lösungsmittels). Die Leitungshilfe und das Bindemittel sind notwendig, aber die Mengen davon sind bevorzugt möglichst klein, weil sie Ursachen einer Verminderung der Kapazität sind und weiterhin das Bindemittel eine Ursache einer Erhöhung des internen Widerstandes ist. Bevorzugt ist die Menge der Leitungshilfe 10 Massen-% oder weniger und die Menge des Bindemittels ist 10 Massen-% oder weniger.
  • Wenn die Oberfläche der Aktivkohle größer ist, wird die Kapazität des Kondensators größer, und daher hat die Aktivkohle bevorzugt eine spezifische Oberfläche von 2000 m2/g oder mehr. Als Leitungshilfe können Ketjen-Ruß, Acetylen-Ruß, Kohlenstofffasern oder Kompositmaterialien davon verwendet werden. Als Bindemittel können Polyvinylidenfluorid, Polytetrafluorethylen, Polyvinylalkohol, Carboxymethylcellulose, Xanthangummi und dergleichen verwendet werden. Ein Lösungsmittel kann angemessen aus Wasser und einem organischen Lösungsmittel in Abhängigkeit von dem Typ des Bindemittels ausgewählt werden. In dem organischen Lösungsmittel wird N-Methyl-2-pyrrolidon häufig verwendet. Wenn Wasser als Lösungsmittel verwendet wird, kann ein Tensid verwendet werden, um die Füllleistung zu verstärken.
  • Das Elektrodenmaterial, das sich hauptsächlich aus der Aktivkohle zusammensetzt, wird gemischt und gerührt, unter Erhalt einer Aktivkohlepaste. Diese Aktivkohlepaste wird in den oben erwähnten Stromkollektor gefüllt und getrocknet, und der resultierende Stromkollektor wird mit einer Walzenpresse oder dergleichen nach Bedarf zum Einstellen der Dicke komprimiert, und hierdurch wird eine Elektrode für den Kondensator erhalten.
  • (Herstellung des Kondensators)
  • Die Elektrode, die auf obige Weise erhalten ist, wird zu einer angemessenen Größe zur Herstellung von zwei Lagen gestanzt, und diese beiden Elektroden werden einander gegenübergelegt, wobei ein Separator dazwischen angeordnet. Dann werden die Elektroden in einem Zellgehäuse durch Verwendung der erforderlichen Abstandshalter untergebracht und mit einer elektrolytischen Lösung imprägniert. Schließlich wird ein Deckel auf das Gehäuse gegeben, wobei eine Isolationsdichtung zwischen dem Deckel und dem Gehäuse angeordnet wird, und hierdurch kann ein Kondensator, der eine nicht-wässrige elektrolytische Lösung enthält, hergestellt werden. Wenn ein nicht-wässriges Material verwendet wird, wird die Herstellung des Kondensators in einer Umgebung mit niedriger Feuchtigkeit durchgeführt, und das Abdichten wird in einer Umgebung mit reduziertem Druck durchgeführt, um den Wassergehalt im Kondensator möglichst stark zu vermindern. Zusätzlich ist der Kondensator nicht besonders beschränkt, solange der Stromkollektor und die Elektrode dieser Erfindung enthalten sind, und Kondensatoren können verwendet werden, die durch ein anderes Verfahren als dieses Verfahren hergestellt werden.
  • Weiterhin ist eine negative Elektrode nicht besonders beschränkt, und eine konventionelle Elektrode für eine negative Elektrode kann verwendet werden, aber eine Elektrode, worin ein Aktivmaterial in einen porösen Körper, wie das geschäumte Nickel, das oben beschrieben ist, gefüllt ist, ist bevorzugt, weil eine konventionelle Elektrode, bei der eine Aluminiumfolie als Stromkollektor verwendet wird, eine kleine Kapazität hat.
  • Obwohl als elektrolytische Lösung sowohl eine wässrige elektrolytische Lösung als eine nicht-wässrige elektrolytische Lösung verwendet werden kann, wird die nicht-wässrige elektrolytische Lösung bevorzugt verwendet, weil ihre Spannung auf einen höheren Wert als bei einer wässrigen elektrolytischen Lösung eingestellt werden kann. Bei der wässrigen elektrolytischen Lösung kann Kaliumhydroxid oder dergleichen als Elektrolyt verwendet werden. Beispiele der nicht-wässrigen elektrolytischen Lösung umfassen viele ionische Flüssigkeiten in Kombination mit einem Kation und einem Anion. Als Kation wird niedriges aliphatisches quaternäres Amminium, niedriges aliphatisches quaternäres Phosphonium, Imidazolium und dergleichen verwendet, und als Anion sind Ionen von Metallchloriden, Ionen von Metallfluoriden und Imidverbindungen wie Bis(fluorosulfonyl)imid und dergleichen bekannt. Als nicht-wässrige elektrolytische Lösung gibt es ein polares aprotisches organisches Lösungsmittel, und spezifische Beispiele davon umfassen Ethylencarbonat, Diethylcarbonat, Dimethylcarbonat, Propylencarbonat, γ-Butyrolacton und Sulfolan. Als Tragesalz in nicht-wässrigen elektrolytischen Lösung wird Lithiumtetrafluoroborat, Lithiumhexafluorophosphat, ein Imidsalz oder dergleichen verwendet.
  • (Elektrode für geschmolzene Salzbatterien)
  • Der poröse Aluminiumkörper kann ebenfalls als Elektrodenmaterial für geschmolzene Salzbatterien verwendet werden. Wenn der poröse Aluminiumkörper als positives Elektrodenmaterial verwendet wird, kann eine Metallverbindung wie Natriumchromit (NaCrO2) oder Titandisulfid (TiS2), in die ein Kation aus einem geschmolzenen Salz, das als Elektrolyt dient, interkaliert werden kann, als Aktivmaterial verwendet werden. Das Aktivmaterial wird in Kombination mit einer Leitungshilfe und einem Bindemittel verwendet. Als Leitungshilfe kann Acetylen-Ruß oder dergleichen verwendet werden. Als Bindemittel kann Polytetrafluorethylen (PTFE) und dergleichen verwendet werden. Wenn Natriumchromat als Aktivmaterial und Acetylen-Ruß als Leitungshilfe verwendet wird, ist das Bindemittel bevorzugt PTFE, weil PTFE Natriumchromat und Acetylen-Ruß dicht binden kann.
  • Der poröse Aluminiumkörper kann ebenfalls als negatives Elektrodenmaterial für geschmolzene Salzbatterien verwendet werden. Wenn der poröse Aluminiumkörper als negatives Elektrodenmaterial verwendet wird, kann Natrium alleine, eine Legierung aus Natrium und einem anderen Metall, Kohlenstoff oder dergleichen als Aktivmaterial verwendet werden. Natrium hat einen Schmelzpunkt von etwa 98°C, und ein Metall wird mit einer Erhöhung der Temperatur weicher. Somit ist es bevorzugt, Natrium mit einem anderen Metall (Si, Sn, In, etc.) zu legieren. Insbesondere eine Legierung aus Natrium und Sn ist bevorzugt wegen der leichten Handhabbarkeit. Natrium oder eine Natriumlegierung kann auf der Oberfläche des porösen Aluminiumkörpers durch Elektroplattieren, Heißtauchen oder ein anderes Verfahren getragen werden. Alternativ kann ein Metall (Si, etc.), das mit Natrium zu legieren ist, auf dem porösen Aluminiumkörper durch Plattieren niedergeschlagen und dann in eine Aluminiumlegierung durch Laden in einer geschmolzenen Salzbatterie umgewandelt werden.
  • 15 ist eine schematische Schnittansicht, die ein Beispiel einer geschmolzenen Salzbatterie mit dem oben erwähnten Elektronenmaterial für Batterien zeigt. Die geschmolzene Salzbatterie umfasst eine positive Elektrode 121, worin ein positives Elektrodenaktivmaterial auf der Oberfläche eines Aluminiumgerüstes eines porösen Aluminiumkörpers getragen ist, eine negative Elektrode 122, worin ein negatives Elektrodenaktivmaterial auf der Oberfläche eines Aluminiumgerüstes eines porösen Aluminiumkörpers getragen ist, und einen Separator 123, der mit einem geschmolzenen Salz aus einem Elektrolyten imprägniert ist, die in einem Gehäuse 127 untergebracht sind. Ein Pressteil 126, umfassend eine Pressplatte 124 und eine Feder 125 zum Pressen der Pressplatte ist zwischen der oberen Oberfläche des Gehäuses 127 und der negativen Elektrode angeordnet. Durch Vorsehen des Pressteils können die positive Elektrode 121, die negative Elektrode 122 und der Separator 123 gleichmäßig fest werden, um miteinander kontaktiert zu werden, selbst wenn ihre Volumina sich geändert haben. Ein Stromkollektor (poröser Aluminiumkörper) der positiven Elektrode 121 und ein Stromkollektor (poröser Aluminiumkörper) der negativen Elektrode 122 werden mit einem positiven Elektrodenende 128 bzw. einem negativen Elektrodenende 129 durch einen Leitungsdraht 130 verbunden.
  • Das geschmolzene Salz, das als Elektrolyt dient, kann aus verschiedenen anorganischen oder organischen Salzen, die bei der Arbeitstemperatur schmelzen, ausgewählt werden. Als Kation des geschmolzenen Salzes 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.
  • Zur Verminderung des Schmelzpunktes des geschmolzenen Salzes ist es bevorzugt, eine Mischung aus zumindest zwei Salzen zu verwenden. Beispielsweise kann die Verbindung von Kaliumbis(fluorosulfonyl)amid (K-N(SO2F)2; KFSA) und Natriumbis(fluorosulfonyl)amid (Na-N(SO2F)2; NaFSA) in Kombination die Arbeitstemperatur auf 90°C oder niedriger vermindern.
  • Das geschmolzene Salz wird in der Form eines Separators verwendet, der mit dem geschmolzenen Salz imprägniert ist. Der Separator verhindert den Kontakt zwischen der positiven und der negativen Elektrode und kann ein Glasvlies, ein poröser Harzformkörper oder dergleichen sein. Ein Laminat aus der positiven Elektrode, der negativen Elektrode und dem Separator, imprägniert mit dem geschmolzenen Salz, die in einem Gehäuse untergebracht sind, wird als Batterie verwendet.
  • BEISPIELE
  • Nachfolgend wird diese Erfindung detailliert unter Bezugnahme auf die Beispiele erläutert, aber diese Erfindung ist nicht hierauf beschränkt.
  • [Beispiel 1]
  • (Bildung einer leitenden 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 Urethanharzformkörper hergestellt und in ein 100 mm × 30 mm Quadrat geschnitten. Ein Aluminiumfilm wurde auf der Oberfläche des Polyurethanschaumes in einem Gewicht pro Einheitsfläche von 10 g/m2 durch Sputtern zur Bildung einer leitenden Schicht gebildet.
  • (Geschmolzenes Salzplattieren)
  • Der Urethanschaum mit einer leitenden Schicht, die auf der Oberfläche gebildet ist, wurde als Arbeitsstück in einem Spannrahmen mit einer Elektrizitätszuführfunktion beladen und dann wurde der Spannrahmen in eine Handschuhbox gegeben, deren Inneres auf eine Argonatmosphäre und niedrige Feuchtigkeit (Taupunkt –30°C oder niedriger) eingestellt war, und wurde in ein geschmolzenes Salz-Aluminiumplattierbad (33 mol-% EMIC-67 mol-% AlCl3) bei einer Temperatur von 40°C getaucht. Der Spannrahmen, der das Arbeitsstück hielt, wurde mit der Kathode eines Rektifizierers verbunden, und eine Aluminiumplatte (Reinheit 99,99%) der Gegenelektrode wurde mit der Anode verbunden. Das Arbeitsstück wurde plattiert, indem ein Direktstrom bei einer Stromdichte von 3,6 A/dm2 90 Minuten auferlegt wurde, unter Erhalt einer Aluminiumstruktur, bei der 150 g/m2 einer aluminiumplattierten Schicht auf der Oberfläche des Urethanschaumes gebildet wurden. Das Rühren wurde mit einem Rührer unter Verwendung eines Teflon(eingetragene Marke)-Rotors durchgeführt. Die Stromdichte wurde auf der Basis der Scheindichte des Urethanschaumes berechnet.
  • (Zersetzung des Harzschaumformkörpers)
  • Jede der oben erwähnten Aluminiumstrukturen wurde in ein eutektisches geschmolzenes Salz aus LiCl-KCl bei einer Temperatur von 500°C getaucht und ein negatives Potential von –1 Volt wurde auf die Aluminiumstruktur 30 Minuten auferlegt. Luftblasen, die von der Zersetzungsreaktion des Polyurethans resultieren, wurden in dem geschmolzenen Salz gebildet. Dann wurde die Aluminiumstruktur auf Raumtemperatur in der Atmosphäre gekühlt und mit Wasser gewaschen, zur Entfernung des geschmolzenen Salzes, unter Erhalt eines porösen Aluminiumkörpers, von dem das Harz entfernt worden war. Der erhaltene poröse Aluminiumkörper hatte kontinuierliche Poren und eine hohe Porosität ebenso wie der Urethanschaum, der als Kernmaterial verwendet wurde.
  • (Verarbeitung des Endteils des porösen Aluminiumkörpers)
  • Die Dicke des erhaltenen porösen Aluminiumkörpers wurde auf 1,0 mm durch Walzenpressen eingestellt, und der poröse Aluminiumkörper wurde in ein Stück mit einem Quadrat von 1,5 cm geschnitten.
  • Zur Herstellung des Schweißens wurden SUS-Blöcke (Stäbe) jeweils mit einer Breite von 5 mm und ein Hammer als Kompressionsspannrahmen verwendet und eine Stelle, die 5 mm von einem Ende des porösen Aluminiumkörpers war, wurde zwischen die SUS-Blöcke in Sandwichform angeordnet, und der poröse Aluminiumkörper wurde durch Erwärmen der SUS-Blöcke mit dem Hammer komprimiert, zur Bildung eines komprimierten Teils mit einer Dicke von 100 μm.
  • Danach wurde eine Anschlussleitung durch Punktschweißen unter folgenden Bedingungen geschweißt.
  • <Schweißbedingungen>
    • Schweißanlage: Hi-Max 100, hergestellt von Panasonic Corporation, Modell YG-101 DU (Spannung kann bis zu 250 V auferlegt werden)
    • Kapazität: 100 Ws, 0,6 kVA
    • Elektrode: Kupferelektrode mit einem Durchmesser von 2 mm
    • Beladung: 8 kgf
    • Spannung: 140 V
  • <Anschlussleitung>
    • Material: Aluminium
    • Dimension: Breite 5 mm, Länge 7 cm, Dicke 100 μm
    • Oberflächenbedingung: Boehmitbehandlung
  • Wenn der erhaltene poröse Aluminiumkörper beobachtet wurde, war das Endteil in einem Zustand, dass es von beiden Oberflächen des porösen Aluminiumkörpers komprimiert war, wie in 1 gezeigt ist.
  • 6(a) in 6 zeigt eine schematische Ansicht des erhaltenen porösen Aluminiumkörpers. Eine Anschlussleitung 37 wird an ein Kompressionsteil 33 eines porösen Aluminiumkörpers 34 geschweißt. 6(b) ist eine Schnittansicht von 6(a), wenn die Linie A-A verwendet wird.
  • Die Zahl der gebrochenen Gerüste an dem Grenzflächenbereich des komprimierten Teils und eines unkomprimierten Teils wurden gezählt und folglich war die Zahl der gebrochenen Gerüste 1,4 Stücke/mm.
  • [Beispiel 2]
  • Ein poröser Aluminiumkörper, worin eine Anschlussleitung an ein komprimiertes Endteil punktgeschweißt war, wurde auf gleiche Weise wie bei Beispiel 1 erhalten, mit der Ausnahme, dass SUS-Blöcke, worin ein abgerundeter Bereich R an dessen Ende bei einem Krümmungsradius von 0,5 mm vorgesehen wurde, verwendet wurden, der poröse Aluminiumkörper auf einer Basis angeordnet wurde und eine Stelle 5 mm von einem Ende des porösen Aluminiumkörpers wurde mit einem Hammer durch die SUS-Blöcke gemäß Beispiel 1 geschlagen. Die Zahl der gebrochenen Gerüste an dem Grenzbereich des komprimierten Teils und eines unkomprimierten Teils wurde gezählt und folglich war die Zahl der gebrochenen Gerüste 1,5 Stücke/mm.
  • [Beispiel 3]
  • Ein poröser Aluminiumkörper, worin eine Anschlussleitung an ein komprimiertes Endteil punktgeschweißt war, wurde auf gleiche Weise wie bei Beispiel 1 erhalten, mit der Ausnahme, dass SUS-Blöcke, worin ein abgerundeter Bereich R an einem Ende bei einem Krümmungsradius von 0,5 mm vorgesehen wurde, verwendet wurden, und mit der Ausnahme, dass der poröse Aluminiumkörper auf einer Basis angeordnet, und eine Stelle 5 mm von einem Ende des porösen Aluminiumkörpers wurde mit einem Hammer durch den SUS-Block in Beispiel 1 geschlagen wurde. Die Zahl der gebrochenen Gerüste bei dem Grenzbereich des komprimierten Teils und eines nicht komprimierten Teils wurde gezählt. Folglich war die Zahl der gebrochenen Gerüste 1,0 Stücke/mm.
  • [Vergleichsbeispiel 1]
  • Ein poröser Aluminiumkörper, bei dem eine Anschlussleitung an ein komprimiertes Endteil punktgeschweißt war, wurde auf gleiche Weise wie bei Beispiel 1 erhalten, mit der Ausnahme, dass SUS-Blöcke, worin ein abgerundeter Bereich R an dem Ende nicht vorgesehen war, verwendet wurden, und mit der Ausnahme, dass der poröse Aluminiumkörper auf einer Basis angeordnet wurde, und eine Stelle 5 mm von einem Ende des porösen Aluminiumkörpers wurde mit einem Hammer durch die SUS-Blöcke gemäß Beispiel 2 geschlagen. Die Zahl der gebrochenen Gerüste an dem Grenzbereich des komprimierten Teils und des nicht komprimierten Teils wurde gezählt und folglich war die Zahl der gebrochenen Gerüste 3,8 Stücke/mm.
  • Diese Erfindung wurde auf der Basis von Ausführungsbeispielen beschrieben, ist aber nicht auf die oben erwähnten Ausführungsbeispiele begrenzt. Variationen für diese Ausführungsbeispiele können innerhalb des Umfangs der Identität und Äquivalenz dieser Erfindung gemacht werden.
  • INDUSTRIELLE ANWENDBARKEIT
  • Weil der poröse Aluminiumkörper für einen Stromkollektor dieser Erfindung eine kleine Anzahl von gebrochenen Gerüsten eines komprimierten Endteils zum Schweißen einer Anschlussleitung aufweist, ist es möglich, eine Anschlussleitung gut ohne Brechen des komprimierten Endteils zu schweißen, selbst wenn Spannung beim Schweißen einer Anschlussleitung auf das komprimierte Endteil auferlegt wird, und daher kann der poröse Aluminiumkörper geeignet als Elektrodenstromkollektor einer Sekundärbatterie oder dergleichen verwendet werden.
  • Bezugszeichenliste
    • 1
    Harzformkörper
    2
    leitende Schicht
    3
    aluminiumplattierte Schicht
    11
    streifenförmiges Harz
    12
    Zuführspule
    13
    Ablenkwalze
    14
    Suspensionslösung des leitenden Beschichtungsmaterials
    15
    Bad
    16
    Heißluftdüse
    17
    Abquetschwalze
    18
    Aufnahmespule
    21a, 21b
    Plattierbad
    22
    streifenförmiges Harz
    23, 28
    Plattierbad
    24
    zylindrische Elektrode
    25, 27
    Anode
    26
    Elektrodenwalze
    32, 32'
    Kompressionsspannrahmen
    33
    komprimiertes Teil
    34
    poröser Aluminiumkörper
    35
    Rotationswalze
    36
    Rotationsachse der Walze
    37
    Anschlussleitung
    38
    Isolations-/Abdichtband
    60
    Lithiumbatterie
    61
    positive Elektrode
    62
    negative Elektrode
    63
    feste Elektrolytschicht (SE-Schicht)
    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
    Pressplatte
    125
    Feder
    126
    Pressteil
    127
    Gehäuse
    128
    positives Elektrodenende
    129
    negatives Elektrodenende
    130
    Leitungsdraht
    141
    polarisierbare Elektrode
    142
    Separator
    143
    organische elektrolytische Lösung
    144
    Leitungsdraht
    145
    Gehäuse

Claims (10)

  1. Poröser Aluminiumkörper mit dreidimensionalem Netzwerk für einen Stromkollektor mit einem komprimierten Teil, das in einer Dickenrichtung komprimiert ist, zum Verbinden einer Anschlussleitung an sein Endteil, worin der komprimierte Bereich an einem zentralen Bereich in Dickenrichtung des porösen Aluminiumkörpers gebildet ist.
  2. Poröser Aluminiumkörper mit dreidimensionalem Netzwerk für einen Stromkollektor nach Anspruch 1, worin ein Querschnitt einer Oberfläche eines Grenzbereiches des komprimierten Teils und eines unkomprimierten Teils im komprimierten Bereich eine gekrümmte Form hat.
  3. Poröser Aluminiumkörper mit dreidimensionalem Netzwerk für einen Stromkollektor mit einem komprimierten Teil, komprimiert in einer Dickenrichtung zum Verbinden einer Anschlussleitung an das Endteil, worin der komprimierte Bereich an einer Seite in der Dickenrichtung des porösen Aluminiumkörpers vorhanden ist und ein Querschnitt der Oberfläche eines Grenzbereichs des komprimierten Teils und eines unkomprimierten Teils im komprimierten Bereich eine gekrümmte Form hat.
  4. Verfahren zur Erzeugung eines porösen Aluminiumkörpers mit dreidimensionalem Netzwerk für einen Stromkollektor durch Komprimieren eines Endteils eines porösen Aluminiumkörpers mit dreidimensionalem Netzwerk in einer Dickenrichtung zur Bildung eines komprimierten Teils zum Verbinden einer Anschlussleitung, wobei das Verfahren umfasst: Pressen sowohl einer Vorderseite als auch einer Rückseite des Endteils des porösen Aluminiumkörpers mit einem Kompressionsspannrahmen, um hierdurch das komprimierte Teil an einem zentralen Teil in der Dickenrichtung des porösen Aluminiumkörpers zu bilden.
  5. Verfahren zur Erzeugung eines porösen Aluminiumkörpers mit dreidimensionalem Netzwerk für einen Stromkollektor durch Komprimieren eines Endteils eines porösen Aluminiumkörpers mit dreidimensionalem Netzwerk in einer Dickenrichtung zur Bildung eines komprimierten Teils zum Verbinden einer Anschlussleitung, wobei das Verfahren umfasst: Pressen sowohl einer Vorderfläche als auch einer Rückfläche des zentralen Teils des porösen Aluminiumkörpers mit einem Kompressionsspannrahmen, um hierdurch ein streifenförmiges komprimiertes Teil an einem zentralen Bereich in der Dickenrichtung des porösen Aluminiumkörpers zu bilden, und Schneiden des streifenförmigen komprimierten Teils entlang einer Mittellinie in der ebenen Richtung.
  6. Verfahren zur Erzeugung eines porösen Aluminiumkörpers mit dreidimensionalem Netzwerk für einen Stromkollektor durch Komprimieren eines Endteils eines porösen Aluminiumkörpers mit dreidimensionalem Netzwerk in einer Dickenrichtung zur Bildung eines komprimierten Teils zum Verbinden einer Anschlussleitung, wobei das Verfahren umfasst: Pressen einer Vielzahl von Stellen an Intervallen in sowohl einer vorderen Fläche als auch einer Rückfläche an einem zentralen Teil des porösen Aluminiumkörpers mit Kompressionsspannrahmen, um hierdurch eine Vielzahl von streifenförmigen komprimierten Teilen an einem zentralen Teil in Dickenrichtung des porösen Aluminiumkörpers zu bilden; und Schneiden der streifenförmigen komprimierten Teile entlang einer Mittellinie auf einer ebenen Richtung.
  7. Verfahren zur Erzeugung eines porösen Aluminiumkörpers mit dreidimensionalem Netzwerk für einen Stromkollektor nach einem der Ansprüche 4 bis 6, worin eine Form in einem Querschnitt einer Oberfläche einer Ecke des Kompressionsspannrahmens zur Bildung eines Grenzbereichs eines komprimierten Teils und eines unkomprimierten Teils des porösen Aluminiumkörpers mit dreidimensionalem Netzwerk durch Pressen gekrümmt ist.
  8. Verfahren zur Erzeugung eines porösen Aluminiumkörpers mit dreidimensionalem Netzwerk für einen Stromkollektor durch Komprimieren eines Endteils eines porösen Aluminiumkörpers mit dreidimensionalem Netzwerk in einer Dickenrichtung zur Bildung eines komprimierten Teils zum Verbinden einer Anschlussleitung, worin in dem Kompressionsspannrahmen eine Form in einem Querschnitt einer Oberfläche einer Ecke zur Bildung eines Grenzbereiches eines komprimierten Teils und eines nicht komprimierten Teils des porösen Aluminiumkörpers mit dreidimensionalem Netzwerk gekrümmt ist, wobei das Verfahren umfasst: Pressen einer Oberfläche von einer Seite des Endteils des porösen Aluminiumkörpers mit einem Kompressionsspannrahmen, um hierdurch ein komprimiertes Teil an der anderen Seite in Dickenrichtung des porösen Aluminiumkörpers zu bilden.
  9. Verfahren zur Erzeugung eines porösen Aluminiumkörpers mit dreidimensionalem Netzwerk für einen Stromkollektor durch Komprimieren eines Endteils eines porösen Aluminiumkörpers mit dreidimensionalem Netzwerk in einer Dickenrichtung zur Bildung eines komprimierten Teils zum Verbinden einer Anschlussleitung, worin in dem Kompressionsspannrahmen eine Form in einem Querschnitt einer Oberfläche einer Ecke zur Bildung eines Grenzbereiches eines komprimierten Teils und eines nicht komprimierten Teils des porösen Aluminiumkörpers mit dreidimensionalem Netzwerk gekrümmt ist, wobei das Verfahren umfasst: Pressen einer Oberfläche von einer Seite eines zentralen Teils des porösen Aluminiumkörpers mit einem Kompressionsspannrahmen, um hierdurch einen streifenförmigen komprimierten Teil an der anderen Seite in der Dickenrichtung des porösen Aluminiumkörpers zu bilden, und Schneiden des streifenförmigen komprimierten Teils entlang einer Mittellinie in einer ebenen Richtung.
  10. Verfahren zur Erzeugung eines porösen Aluminiumkörpers mit dreidimensionalem Netzwerk für einen Stromkollektor durch Komprimieren eines Endteils eines porösen Aluminiumkörpers mit dreidimensionalem Netzwerk in einer Dickenrichtung zur Bildung eines komprimierten Teils zum Verbinden einer Anschlussleitung, worin in dem Kompressionsspannrahmen eine Form in einem Querschnitt einer Oberfläche einer Ecke zur Bildung eines Grenzbereiches eines komprimierten Teils und eines nicht komprimierten Teils des porösen Aluminiumkörpers mit dreidimensionalem Netzwerk gekrümmt ist, wobei das Verfahren umfasst: Pressen einer Vielzahl von Stellen an Intervallen in sowohl einer Vorderfläche als auch einer Rückfläche an einem zentralen Teil des porösen Aluminiumkörpers mit einem Kompressionsspannrahmen, um hierdurch eine Vielzahl von streifenförmigen komprimierten Teilen an dem zentralen Teil in der Dickenrichtung des porösen Aluminiumkörpers zu bilden, Schneiden der streifenförmigen komprimierten Teile entlang einer Mittellinie in einer Ebene.
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