JP2012186160A - Battery - Google Patents

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Kazuki Okuno
一樹 奥野
Akihisa Hosoe
晃久 細江
Junichi Nishimura
淳一 西村
Kotaro Kimura
弘太郎 木村
Kengo Goto
健吾 後藤
Hideaki Sakaida
英彰 境田
Hajime Ota
肇 太田
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Sumitomo Electric Industries Ltd
Sumitomo Electric Toyama Co Ltd
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Sumitomo Electric Industries Ltd
Sumitomo Electric Toyama Co Ltd
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a structure for effectively using a novel metal porous body, such as an aluminum porous body, having a three-dimensional mesh structure, in a battery electrode.SOLUTION: In a secondary battery, at least one metal selected from the group consisting of an alkali metal, an alkali earth metal and aluminum is used for a negative electrode and an oxide or a sulfide, or a mixture thereof is used as a positive electrode active material. The battery uses an aluminum porous body having a three-dimensional mesh structure as a positive electrode collector. The aluminum porous body is preferably an aluminum skeleton with a substantially triangular prism shape, having a three-dimensional mesh-like structure and a cavity inside thereof, while a positive electrode active material is supported on a hole in a mesh.

Description

本発明は金属多孔体を集電体として用いた電池に関する。   The present invention relates to a battery using a metal porous body as a current collector.

三次元網目構造を有する金属多孔体は、各種フィルタ、触媒担体、電池用電極など多方面に用いられている。例えばニッケルからなるセルメット(住友電気工業(株)製:登録商標)がニッケル水素電池やニッケルカドミウム電池等の電池の電極材料として使用されている。セルメットは連通気孔を有する金属多孔体であり、金属不織布など他の多孔体に比べて気孔率が高い(90%以上)という特徴がある。これは発泡ウレタン等の連通気孔を有する多孔体樹脂の骨格表面にニッケル層を形成した後、熱処理して発泡樹脂成形体を分解し、さらにニッケルを還元処理することで得られる。ニッケル層の形成は、発泡樹脂成形体の骨格表面にカーボン粉末等を塗布して導電化処理した後、電気めっきによってニッケルを析出させることで行われる。   Metal porous bodies having a three-dimensional network structure are used in various fields such as various filters, catalyst carriers, and battery electrodes. For example, cermet made of nickel (manufactured by Sumitomo Electric Industries, Ltd .: registered trademark) is used as an electrode material for batteries such as nickel metal hydride batteries and nickel cadmium batteries. Celmet is a metal porous body having continuous air holes, and has a feature of high porosity (90% or more) compared to other porous bodies such as a metal nonwoven fabric. This can be obtained by forming a nickel layer on the surface of the porous resin skeleton having continuous air holes such as urethane foam, then heat-treating it to decompose the foamed resin molding, and further reducing the nickel. The formation of the nickel layer is performed by depositing nickel by electroplating after applying carbon powder or the like to the surface of the skeleton of the foamed resin molded body and conducting a conductive treatment.

一方、電池用途においてアルミニウムは、例えばリチウムイオン電池の正極として、アルミニウム箔の表面にコバルト酸リチウム等の活物質を塗布したものが使用されている。正極の容量を向上するためには、アルミニウムを多孔体にして表面積を大きくし、アルミニウム内部にも活物質を充填することが考えられる。そうすると電極を厚くしても活物質を利用でき、単位面積当たりの活物質利用率が向上するからである。   On the other hand, in a battery application, for example, aluminum is used as a positive electrode of a lithium ion battery in which an active material such as lithium cobaltate is applied to the surface of an aluminum foil. In order to improve the capacity of the positive electrode, it is conceivable that aluminum is made porous to increase the surface area and the aluminum is filled with an active material. This is because the active material can be used even if the electrode is thickened, and the active material utilization rate per unit area is improved.

そこで、ニッケル多孔体の製造方法を応用したアルミニウム多孔体の製造方法も開発されている。たとえば、特許文献2にその製造方法が開示されている。すなわち、「三次元網目状構造を有する発泡樹脂の骨格に、メッキ法もしくは蒸着法、スパッタ法、CVD法などの気相法より、Alの融点以下で共晶合金を形成する金属による皮膜を形成した後、Al粉末と結着剤及び有機溶剤を主成分としたペーストで上記皮膜を形成した発泡樹脂に含浸塗着し、次いで非酸化性雰囲気において550℃以上750℃以下の温度で熱処理をする金属多孔体の製造方法」が開示されている。   In view of this, a method for producing a porous aluminum body using a method for producing a nickel porous body has also been developed. For example, Patent Document 2 discloses a manufacturing method thereof. That is, “a film made of a metal that forms a eutectic alloy below the melting point of Al is formed on the framework of a foamed resin having a three-dimensional network structure by a vapor phase method such as a plating method, vapor deposition method, sputtering method, or CVD method. After that, the foamed resin formed with the above film is impregnated and coated with a paste mainly composed of Al powder, a binder and an organic solvent, and then heat-treated at a temperature of 550 ° C. to 750 ° C. in a non-oxidizing atmosphere. A “metal porous body manufacturing method” is disclosed.

特開2002−371327号公報JP 2002-371327 A 特開平8−170126号公報JP-A-8-170126

アルミニウム箔に代えてアルミニウム多孔体を電池用電極として利用する案が検討されるが、従来のアルミニウム多孔体は、いずれも電池用電極の集電体として採用するには問題があった。アルミニウム多孔体のうちアルミニウム発泡体は、その製造方法の特質上、閉気孔を有するので、発泡によって表面積が大きくなってもその表面全てを有効に利用することができない。また、上述の特許文献2に記載のアルミニウム多孔体については、アルミニウムのほかに、アルミニウムと共晶合金を形成する金属が含まれざるを得ないという問題もあった。   Although a plan to use an aluminum porous body as a battery electrode instead of an aluminum foil has been studied, there has been a problem in adopting any conventional aluminum porous body as a current collector for a battery electrode. Among the porous aluminum bodies, the aluminum foam has closed pores due to the characteristics of the production method, and therefore, even if the surface area is increased by foaming, the entire surface cannot be used effectively. In addition, the aluminum porous body described in Patent Document 2 described above has a problem that a metal that forms a eutectic alloy with aluminum must be included in addition to aluminum.

本発明はこのような問題に鑑みなされたものである。本発明は、後述の通り本願発明者らが開発中の新たなアルミニウム多孔体を電池用電極に効果的に利用するための構造を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of such problems. An object of the present invention is to provide a structure for effectively utilizing a new aluminum porous body under development by the inventors of the present invention for a battery electrode as described later.

本願発明者らは、リチウムイオン二次電池を含む電池用途にも広く利用可能な三次元網目構造を有するアルミニウム構造体を鋭意開発している。アルミニウム構造体の製造工程は、三次元網目構造を有するウレタンやメラミン等のシート状発泡体の表面を導電化し、その表面にアルミニウムめっきを行った後にウレタン除去を行うものである。   The present inventors have intensively developed an aluminum structure having a three-dimensional network structure that can be widely used for battery applications including lithium ion secondary batteries. In the manufacturing process of the aluminum structure, the surface of a sheet-like foamed body such as urethane or melamine having a three-dimensional network structure is made conductive, and after the surface is subjected to aluminum plating, the urethane is removed.

本願の第1の発明は、負極にアルカリ金属、アルカリ土類金属およびアルミニウムからなる群から選ばれる1種類の金属を用い、正極活物質として酸化物または硫化物もしくはこれらの混合物を用いる二次電池であって、三次元網目構造を有するアルミニウム多孔体を正極集電体として用いた電池である(請求項1)。負極金属は、ナトリウム、マグネシウム、カルシウム、アルミニウムのいずれか1つであると良い(請求項4)。   1st invention of this application uses the 1 type of metal chosen from the group which consists of an alkali metal, alkaline-earth metal, and aluminum for a negative electrode, and uses the oxide or sulfide, or these mixtures as a positive electrode active material. A battery using a porous aluminum body having a three-dimensional network structure as a positive electrode current collector (claim 1). The negative electrode metal may be any one of sodium, magnesium, calcium, and aluminum.

かかる電池の正極集電体として上述のアルミニウム多孔体を用いることにより、従来よりも大きな容量を実現し、あるいは集電体と活物質との距離を短くすることによる集電性能の向上など、電池として向上が望まれていた性能の実現が可能となる。   By using the above-mentioned porous aluminum body as the positive electrode current collector of such a battery, the battery achieves a larger capacity than before, or improves the current collecting performance by shortening the distance between the current collector and the active material, etc. As a result, the performance desired to be improved can be realized.

アルミニウム多孔体は、三次元網目状に構成されたアルミニウム骨格からなり、アルミニウム骨格は内部に空洞を有する略三角柱状の骨格であると良い(請求項2)。かかるアルミニウム多孔体は、発泡ウレタン等の連通気孔を有する多孔体樹脂の骨格表面にアルミニウム層を形成した後、熱処理して発泡樹脂成形体を分解することで得られる。アルミニウム層の形成は、発泡樹脂成形体の骨格表面にカーボン粉末等を塗布して導電化処理した後、電気めっきによってアルミニウムを析出させることで行われる。他の多孔体に比べて気孔率が高い(90%以上)という特徴がある。また、骨格内部に空洞を有することから、空洞内にも活物質を担持することや、空洞内部に電解液を通すことなどが可能となることで電池性能の向上に寄与する。   The porous aluminum body is composed of an aluminum skeleton configured in a three-dimensional network, and the aluminum skeleton is preferably a substantially triangular prism skeleton having a cavity inside. Such an aluminum porous body can be obtained by forming an aluminum layer on the surface of a skeleton of a porous resin having continuous ventilation holes such as foamed urethane, and then decomposing the foamed resin molded body by heat treatment. Formation of the aluminum layer is performed by depositing aluminum by electroplating after applying carbon powder or the like to the surface of the skeleton of the foamed resin molded body and conducting a conductive treatment. It is characterized by a high porosity (90% or more) compared to other porous bodies. In addition, since it has a cavity inside the skeleton, it is possible to support an active material in the cavity and to pass an electrolytic solution inside the cavity, thereby contributing to an improvement in battery performance.

このようなアルミニウム多孔体の網目内空孔部に正極活物質を担持させることが好ましい(請求項3)。かかる多孔体は網目内空孔部の割合である気孔率が高く、当該空孔部に活物質を担持することで、容量が大きく、かつ充放電特性に優れた電池を得ることが可能となる。   It is preferable to support the positive electrode active material in the pores in the network of such an aluminum porous body. Such a porous body has a high porosity, which is the ratio of the pores in the network, and by supporting an active material in the pores, a battery having a large capacity and excellent charge / discharge characteristics can be obtained. .

本発明によれば、金属多孔体を電池用電極に効果的に利用した電池を得ることができる。   According to the present invention, a battery in which a metal porous body is effectively used as a battery electrode can be obtained.

本発明による電池の基本的な構成を説明する模式図である。It is a schematic diagram explaining the fundamental structure of the battery by this invention. 本発明に用いるアルミニウム多孔体の構造例を示す図である。It is a figure which shows the structural example of the aluminum porous body used for this invention. 本発明に用いるアルミニウム多孔体の製造工程例を説明する図である。It is a figure explaining the manufacturing process example of the aluminum porous body used for this invention. 本発明に用いるアルミニウム多孔体の製造工程例を説明する断面模式図である。It is a cross-sectional schematic diagram explaining the example of a manufacturing process of the aluminum porous body used for this invention.

以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。アルミニウム多孔体として、ニッケルセルメット(セルメットは登録商標)と同様の骨格構造をもつ三次元網目構造を有するアルミニウム構造体を具体的に示す。なお、本発明はこれに限定されるものではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. As an aluminum porous body, an aluminum structure having a three-dimensional network structure having a skeleton structure similar to that of nickel cermet (Celmet is a registered trademark) is specifically shown. In addition, this invention is not limited to this, It is shown by the claim, and it is intended that all the changes within the meaning and range equivalent to a claim are included.

(電池の構成)
図1は、本発明による電池の基本的な構成例を説明する図である。電池の全体構成は、負極集電体1及び負極活物質層2から構成される負極、電解液3を空孔部分に保持したセパレータ4,正極活物質5を正極集電体6(アルミセルメット)の空孔部分に保持した正極が順に積層されたものである。収納容器やリード電極等は通常の電池構造としてもちろん必要であるが、ここでは図示説明はしていない。また、電解液3は負極、正極においても保持される。
(Battery configuration)
FIG. 1 is a diagram illustrating a basic configuration example of a battery according to the present invention. The overall configuration of the battery is as follows: a negative electrode composed of a negative electrode current collector 1 and a negative electrode active material layer 2, a separator 4 holding an electrolytic solution 3 in a void portion, and a positive electrode active material 5 as a positive electrode current collector 6 (aluminum cermet). The positive electrodes held in the hole portions are sequentially laminated. The storage container, the lead electrode, and the like are of course necessary as a normal battery structure, but are not illustrated or described here. Further, the electrolytic solution 3 is also retained in the negative electrode and the positive electrode.

負極集電体1は、導電性を有するものであれば特に限定されるものではないが、例えば銅、ステンレス、ニッケル、カーボン等を挙げることができ、個々の活物質に適した材料が利用できる。負極集電体にも多孔構造のものを用いることができる。   The negative electrode current collector 1 is not particularly limited as long as it has conductivity, and examples thereof include copper, stainless steel, nickel, carbon, and the like, and materials suitable for individual active materials can be used. . The negative electrode current collector can also have a porous structure.

正極と負極は、電解液を保持可能な空孔を有するセパレータ4と電解液3により仕切られている。セパレータ4は、正極と負極とを電気的に分離する機能等を備えたものとして例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン、またはポリフッ化ビニリデン(PVdF)等を含む多孔質フィルム、あるいはセルロースなどからなる不織布、などが利用できる。   The positive electrode and the negative electrode are partitioned by a separator 4 having a hole capable of holding the electrolytic solution and the electrolytic solution 3. As the separator 4 having a function of electrically separating the positive electrode and the negative electrode, for example, a porous film containing polyethylene, polypropylene, polyvinylidene fluoride (PVdF), or the like, or a nonwoven fabric made of cellulose, etc. Available.

正極集電体6は、三次元網目構造を有するアルミニウム多孔体であり、その網目構造の内部に正極活物質5を含む正極層を有する。正極層は、正極活物質5をバインダーなどで固定したものであり、正極集電体の骨格構造内部に充填されて形成される。   The positive electrode current collector 6 is a porous aluminum body having a three-dimensional network structure, and has a positive electrode layer including the positive electrode active material 5 inside the network structure. The positive electrode layer is formed by fixing the positive electrode active material 5 with a binder or the like, and is formed by filling the skeleton structure of the positive electrode current collector.

以上において負極にはアルカリ金属、アルカリ土類金属およびアルミニウムからなる群から選ばれる1種類の負極金属が用いられ、正極活物質として酸化物または硫化物もしくはこれらの混合物が用いられる。   In the above, one kind of negative electrode metal selected from the group consisting of alkali metal, alkaline earth metal and aluminum is used for the negative electrode, and oxide, sulfide or a mixture thereof is used as the positive electrode active material.

図2に本発明に好ましく用いることが出来る三次元網目構造を有するアルミニウム多孔体の一例を拡大写真として示す。略三角柱形状の空洞骨格が三次元的に繋がることによって空孔の大きな網目構造が形成されている。代表的な大きさとして、骨格で囲まれた空孔の径が数10μm〜500μm程度、骨格は一辺が数10μmで中空の略三角柱をなしている。   FIG. 2 shows an enlarged photograph of an example of an aluminum porous body having a three-dimensional network structure that can be preferably used in the present invention. A network structure having large pores is formed by three-dimensionally connecting substantially triangular prism-shaped hollow skeletons. As a typical size, a hole surrounded by a skeleton has a diameter of about several tens of μm to about 500 μm, and the skeleton has a side of several tens of μm and forms a hollow substantially triangular prism.

このような正極集電体は表面積が大きいため、正極活物質5を骨格構造内部に保持する構成とすることによって、正極集電体6と正極活物質5の接触面積を極めて大きくすることができ、かつ、網目間の空孔が正極活物質で充満することなく、10〜30%程度の適度な隙間を有することで電解液を効果的に取り込むことが可能となる。   Since such a positive electrode current collector has a large surface area, the contact area between the positive electrode current collector 6 and the positive electrode active material 5 can be extremely increased by adopting a configuration in which the positive electrode active material 5 is held inside the skeleton structure. And it becomes possible to take in electrolyte effectively by having a moderate gap | interval of about 10 to 30%, without the void | hole between mesh | networks being filled with a positive electrode active material.

本発明に用いるアルミニウム多孔体は骨格内部にも空洞を有することから、当該空洞を通して電解液が正極電極内部まで供給されるようにすれば、さらに好ましい。骨格には末端部分や骨格壁面のピンホール等から内部と外部が連通する部分も備えることができる。このような部分で内部を通ってきた電解液が正極層に達し、活物質として機能することができる。   Since the porous aluminum body used in the present invention has cavities inside the skeleton, it is more preferable that the electrolytic solution is supplied to the inside of the positive electrode through the cavities. The skeleton can also be provided with a portion where the inside and the outside communicate with each other through a terminal portion or a pinhole on the skeleton wall surface. The electrolytic solution that has passed through the inside in such a portion reaches the positive electrode layer and can function as an active material.

(アルミニウム多孔体の製造)
以下、金属多孔体の具体例としてアルミニウム多孔体を製造するプロセスを代表例として適宜図を参照して説明する。
(Manufacture of aluminum porous body)
Hereinafter, a process for producing an aluminum porous body as a specific example of the metal porous body will be described as a representative example with reference to the drawings as appropriate.

(アルミニウム構造体の製造工程)
図3は、アルミニウム構造体の製造工程を示すフロー図である。また図4は、フロー図に対応して樹脂成形体を芯材としてアルミニウム構造体を形成する様子を模式的に示したものである。両図を参照して製造工程全体の流れを説明する。まず基体樹脂成形体の準備101を行う。図4(a)は、基体樹脂成形体の例として、連通気孔を有する発泡樹脂成形体の表面を拡大視した拡大模式図である。発泡樹脂成形体11を骨格として気孔が形成されている。次に樹脂成形体表面の導電化102を行う。この工程により、図4(b)に示すように樹脂成形体11の表面には薄く導電体による導電層12が形成される。続いて溶融塩中でのアルミニウムめっき103を行い、導電層が形成された樹脂成形体の表面にアルミニウムめっき層13を形成する(図4(c))。これで、基体樹脂成形体を基材として表面にアルミニウムめっき層13が形成されたアルミニウム構造体が得られる。さらに、基体樹脂成形体の除去104を行っても良い。発泡樹脂成形体11を分解等して消失させることにより金属層のみが残ったアルミニウム構造体(多孔体)を得ることができる(図4(d))。以下各工程について順を追って説明する。
(Aluminum structure manufacturing process)
FIG. 3 is a flowchart showing the manufacturing process of the aluminum structure. FIG. 4 schematically shows a state in which an aluminum structure is formed using a resin molded body as a core material corresponding to the flowchart. The flow of the entire manufacturing process will be described with reference to both drawings. First, preparation 101 of the base resin molded body is performed. FIG. 4A is an enlarged schematic view in which the surface of a foamed resin molded body having continuous air holes is enlarged as an example of the base resin molded body. The pores are formed with the foamed resin molded body 11 as a skeleton. Next, the surface 102 of the resin molded body is made conductive. By this step, as shown in FIG. 4B, a thin conductive layer 12 made of a conductor is formed on the surface of the resin molded body 11. Subsequently, aluminum plating 103 in molten salt is performed to form an aluminum plating layer 13 on the surface of the resin molded body on which the conductive layer is formed (FIG. 4C). Thus, an aluminum structure in which the aluminum plating layer 13 is formed on the surface using the base resin molded body as a base material is obtained. Further, the removal 104 of the base resin molded body may be performed. An aluminum structure (porous body) in which only the metal layer remains can be obtained by disassembling and disappearing the foamed resin molded body 11 (FIG. 4D). Hereinafter, each step will be described in order.

(多孔質樹脂成形体の準備)
三次元網目構造を有し連通気孔を有する多孔質樹脂成形体を準備する。多孔質樹脂成形体の素材は任意の樹脂を選択できる。ポリウレタン、メラミン、ポリプロピレン、ポリエチレン等の発泡樹脂成形体が素材として例示できる。発泡樹脂成形体と表記したが、連続した気孔(連通気孔)を有するものであれば任意の形状の樹脂成形体を選択できる。例えば繊維状の樹脂を絡めて不織布のような形状を有するものも発泡樹脂成形体に代えて使用可能である。発泡樹脂成形体の気孔率は80%〜98%、セル径は50μm〜500μmとするのが好ましい。発泡ウレタン及び発泡メラミンは気孔率が高く、また気孔の連通性があるとともに熱分解性にも優れているため発泡樹脂成形体として好ましく使用できる。発泡ウレタンは気孔の均一性や入手の容易さ等の点で好ましく、発泡ウレタンはセル径の小さなものが得られる点で好ましい。
(Preparation of porous resin molding)
A porous resin molded body having a three-dimensional network structure and continuous air holes is prepared. Arbitrary resin can be selected as a raw material of a porous resin molding. Examples of the material include foamed resin moldings such as polyurethane, melamine, polypropylene, and polyethylene. Although described as a foamed resin molded article, a resin molded article having an arbitrary shape can be selected as long as it has continuous pores (continuous vent holes). For example, what has a shape like a nonwoven fabric entangled with a fibrous resin can be used instead of the foamed resin molded article. The foamed resin molded body preferably has a porosity of 80% to 98% and a cell diameter of 50 μm to 500 μm. Foamed urethane and foamed melamine can be preferably used as a foamed resin molded article because they have high porosity, have pore connectivity and are excellent in thermal decomposability. Urethane foam is preferable in terms of pore uniformity and availability, and foamed urethane is preferable in that a cell having a small cell diameter can be obtained.

多孔質樹脂成形体には発泡体製造過程での製泡剤や未反応モノマーなどの残留物があることが多く、洗浄処理を行うことが後の工程のために好ましい。樹脂成形体が骨格として三次元的に網目を構成することで、全体として連続した気孔を構成している。発泡ウレタンの骨格はその延在方向に垂直な断面において略三角形状をなしている。ここで気孔率は、次式で定義される。   The porous resin molded body often has residues such as foaming agents and unreacted monomers in the foam production process, and it is preferable to perform a washing treatment for the subsequent steps. The resin molded body forms a three-dimensional network as a skeleton, thereby forming continuous pores as a whole. The urethane skeleton has a substantially triangular shape in a cross section perpendicular to the extending direction. Here, the porosity is defined by the following equation.

気孔率=(1−(多孔質材の重量[g]/(多孔質材の体積[cm]×素材密度)))×100[%]
また、セル径は、樹脂成形体表面を顕微鏡写真等で拡大し、1インチ(25.4mm)あたりの気孔数をセル数として計数して、平均セル径=25.4mm/セル数として平均的な値を求める。
Porosity = (1− (weight of porous material [g] / (volume of porous material [cm 3 ] × material density))) × 100 [%]
In addition, the cell diameter is enlarged as the surface of the resin molded body with a micrograph, and the number of pores per inch (25.4 mm) is counted as the number of cells, and the average cell diameter = 25.4 mm / number of cells is average. Find the correct value.

(樹脂成形体表面の導電化)
電解めっきを行うために、発泡樹脂の表面をあらかじめ導電化処理する。発泡状樹脂の表面に導電性を有する層を設けることができる処理である限り特に制限はなく、ニッケル等の導電性金属の無電解めっき、アルミニウム等の蒸着及びスパッタ、又はカーボン等の導電性粒子を含有した導電性塗料の塗布等任意の方法を選択できる。導電化処理の例として、アルミニウムのスパッタリング処理によって導電化処理する方法、及び導電性粒子としてカーボンを用いて発泡樹脂の表面を導電化処理する方法について以下に述べる。
(Electrically conductive resin molding surface)
In order to perform electroplating, the surface of the foamed resin is subjected to a conductive treatment in advance. There is no particular limitation as long as the treatment can provide a conductive layer on the surface of the foamed resin, electroless plating of a conductive metal such as nickel, vapor deposition and sputtering of aluminum, or conductive particles such as carbon. Arbitrary methods, such as application | coating of the conductive paint containing this, can be selected. As an example of the conductive treatment, a method of conducting the conductive treatment by sputtering of aluminum and a method of conducting the conductive treatment of the surface of the foamed resin using carbon as conductive particles will be described below.

−アルミニウムのスパッタリング−
アルミニウムを用いたスパッタリング処理としては、アルミニウムをターゲットとする限り限定的でなく、常法に従って行えばよい。例えば、基板ホルダーに発泡状樹脂を取り付けた後、不活性ガスを導入しながら、ホルダーとターゲット(アルミニウム)との間に直流電圧を印加することにより、イオン化した不活性ガスをアルミニウムに衝突させて、はじき飛ばされたアルミニウム粒子を発泡状樹脂表面に堆積することによってアルミニウムのスパッタ膜を形成する。なお、スバッタリング処理は発泡状樹脂が溶解しない温度下で行うことが好ましく、具体的には、100〜200℃程度、好ましくは120〜180℃程度で行えばよい。
-Aluminum sputtering-
The sputtering treatment using aluminum is not limited as long as aluminum is the target, and may be performed according to a conventional method. For example, after attaching a foamed resin to the substrate holder, while applying an inert gas, a DC voltage is applied between the holder and the target (aluminum) to cause the ionized inert gas to collide with the aluminum. The aluminum particles sputtered off are deposited on the foamed resin surface to form an aluminum sputtered film. The sputtering process is preferably performed at a temperature at which the foamed resin does not dissolve. Specifically, the sputtering process may be performed at about 100 to 200 ° C, preferably about 120 to 180 ° C.

−カーボン塗布−
導電性塗料としてのカーボン塗料を準備する。導電性塗料としての懸濁液は、好ましくは、カーボン粒子、粘結剤、分散剤および分散媒を含む。導電性粒子の塗布を均一に行うには、懸濁液が均一な懸濁状態を維持している必要がある。このため、懸濁液は、20℃〜40℃に維持されていることが好ましい。その理由は、懸濁液の温度が20℃未満になった場合、均一な懸濁状態が崩れ、合成樹脂成形体の網状構造をなす骨格の表面に粘結剤のみが集中して層を形成するからである。この場合、塗布されたカーボン粒子の層は剥離し易く、強固に密着した金属めっきを形成し難い。一方、懸濁液の温度が40℃を越えた場合は、分散剤の蒸発量が大きく、塗布処理時間の経過とともに懸濁液が濃縮されてカーボンの塗布量が変動しやすい。また、カーボン粒子の粒径は、0.01〜5μmで、好ましくは0.01〜0.05μmである。粒径が大きいと多孔質樹脂成形体の空孔を詰まらせたり、平滑なめっきを阻害したりする要因となり、小さすぎると十分な導電性を確保することが難しくなる。
-Carbon coating-
Prepare carbon paint as conductive paint. The suspension as the conductive paint preferably contains carbon particles, a binder, a dispersant and a dispersion medium. In order to uniformly apply the conductive particles, the suspension needs to maintain a uniform suspension state. For this reason, it is preferable that the suspension is maintained at 20 ° C to 40 ° C. The reason for this is that when the temperature of the suspension is below 20 ° C., the uniform suspension state collapses, and only the binder forms a layer on the surface of the skeleton that forms the network structure of the synthetic resin molding. Because it does. In this case, the applied carbon particle layer is easy to peel off, and it is difficult to form a metal plating that is firmly adhered. On the other hand, when the temperature of the suspension exceeds 40 ° C., the amount of evaporation of the dispersant is large, and the suspension is concentrated as the coating treatment time elapses, and the amount of carbon applied tends to fluctuate. The particle size of the carbon particles is 0.01 to 5 μm, preferably 0.01 to 0.05 μm. If the particle size is large, the pores of the porous resin molded body may be clogged or smooth plating may be hindered. If the particle size is too small, it is difficult to ensure sufficient conductivity.

多孔質樹脂成形体へのカーボン粒子の塗布は、上記懸濁液に対象となる樹脂成形体を浸漬し、絞りと乾燥を行うことで可能である。実用上の製造工程の一例としては、三次元網状構造を有する長尺シート状の帯状樹脂が、サプライボビンから連続的に繰り出され、槽内の懸濁液内に浸漬される。懸濁液に浸漬された帯状樹脂は、絞りロールで絞られ、過剰な懸濁液が絞り出される。続いて、当該帯状樹脂は熱風ノズルによる熱風の噴射等により懸濁液の分散媒等が除去され、充分に乾燥された上で巻取りボビンに巻き取られる。熱風の温度は40℃から80℃の範囲であるとよい。このような装置を用いると、自動的かつ連続的に導電化処理を実施することができ、目詰まりのない網目構造を有し、且つ、均一な導電層を具備した骨格が形成されるので、次工程の金属めっきを円滑に行うことができる。   The carbon particles can be applied to the porous resin molded body by immersing the target resin molded body in the suspension and performing squeezing and drying. As an example of a practical manufacturing process, a long sheet-like strip-shaped resin having a three-dimensional network structure is continuously drawn out from a supply bobbin and immersed in a suspension in a tank. The strip-shaped resin immersed in the suspension is squeezed with a squeeze roll, and excess suspension is squeezed out. Subsequently, the belt-shaped resin is wound on a winding bobbin after the dispersion medium of the suspension is removed by hot air injection or the like from a hot air nozzle and sufficiently dried. The temperature of the hot air is preferably in the range of 40 ° C to 80 ° C. When such an apparatus is used, the conductive treatment can be performed automatically and continuously, and a skeleton having a network structure without clogging and having a uniform conductive layer is formed. The metal plating in the next process can be performed smoothly.

(アルミニウム層の形成:溶融塩めっき)
次に溶融塩中で電解めっきを行い、樹脂成形体表面にアルミニウムめっき層を形成する。溶融塩浴中でアルミニウムのめっきを行うことにより特に三次元網目構造を有する樹脂多孔体のように複雑な骨格構造の表面に均一に厚いアルミニウム層を形成することができる。表面が導電化された樹脂成形体を陰極、純度99.0%のアルミニウムを陽極として溶融塩中で直流電流を印加する。溶融塩としては、有機系ハロゲン化物とアルミニウムハロゲン化物の共晶塩である有機溶融塩、アルカリ金属のハロゲン化物とアルミニウムハロゲン化物の共晶塩である無機溶融塩を使用することができる。比較的低温で溶融する有機溶融塩浴を使用すると、基材である樹脂成形体を分解することなくめっきができ好ましい。有機系ハロゲン化物としてはイミダゾリウム塩、ピリジニウム塩等が使用でき、具体的には1−エチル−3−メチルイミダゾリウムクロライド(EMIC)、ブチルピリジニウムクロライド(BPC)が好ましい。溶融塩中に水分や酸素が混入すると溶融塩が劣化するため、めっきは窒素、アルゴン等の不活性ガス雰囲気下で、かつ密閉した環境下で行うことが好ましい。
(Formation of aluminum layer: Molten salt plating)
Next, electrolytic plating is performed in a molten salt to form an aluminum plating layer on the surface of the resin molded body. By performing aluminum plating in a molten salt bath, a uniformly thick aluminum layer can be formed on the surface of a complicated skeleton structure, such as a porous resin body having a three-dimensional network structure. A direct current is applied in a molten salt using a resin molded body having a conductive surface as a cathode and aluminum having a purity of 99.0% as an anode. As the molten salt, an organic molten salt that is a eutectic salt of an organic halide and an aluminum halide, or an inorganic molten salt that is a eutectic salt of an alkali metal halide and an aluminum halide can be used. Use of an organic molten salt bath that melts at a relatively low temperature is preferable because plating can be performed without decomposing the resin molded body as a base material. As the organic halide, imidazolium salt, pyridinium salt and the like can be used. Specifically, 1-ethyl-3-methylimidazolium chloride (EMIC) and butylpyridinium chloride (BPC) are preferable. Since the molten salt deteriorates when moisture or oxygen is mixed in the molten salt, the plating is preferably performed in an atmosphere of an inert gas such as nitrogen or argon and in a sealed environment.

溶融塩浴としては窒素を含有した溶融塩浴が好ましく、中でもイミダゾリウム塩浴が好ましく用いられる。溶融塩として高温で溶融する塩を使用した場合は、めっき層の成長よりも樹脂が溶融塩中に溶解や分解する方が早くなり、樹脂成形体表面にめっき層を形成することができない。イミダゾリウム塩浴は、比較的低温であっても樹脂に影響を与えず使用可能である。イミダゾリウム塩として、1,3位にアルキル基を持つイミダゾリウムカチオンを含む塩が好ましく用いられ、特に塩化アルミニウム+1−エチル−3−メチルイミダゾリウムクロライド(AlCl+EMIC)系溶融塩が、安定性が高く分解し難いことから最も好ましく用いられる。発泡ウレタン樹脂や発泡メラミン樹脂などへのめっきが可能であり、溶融塩浴の温度は10℃から60℃、好ましくは25℃から45℃である。低温になる程めっき可能な電流密度範囲が狭くなり、多孔体表面全体へのめっきが難しくなる。60℃以上の高温では基材樹脂の形状が損なわれる不具合が生じやすい。 As the molten salt bath, a molten salt bath containing nitrogen is preferable, and among them, an imidazolium salt bath is preferably used. When a salt that melts at a high temperature is used as the molten salt, the resin is dissolved or decomposed in the molten salt faster than the growth of the plating layer, and the plating layer cannot be formed on the surface of the resin molded body. The imidazolium salt bath can be used without affecting the resin even at a relatively low temperature. As the imidazolium salt, a salt containing an imidazolium cation having an alkyl group at the 1,3-position is preferably used. Particularly, aluminum chloride + 1-ethyl-3-methylimidazolium chloride (AlCl 3 + EMIC) molten salt is stable. Is most preferably used because it is high and difficult to decompose. Plating onto foamed urethane resin or foamed melamine resin is possible, and the temperature of the molten salt bath is 10 ° C to 60 ° C, preferably 25 ° C to 45 ° C. The lower the temperature, the narrower the current density range that can be plated, and the more difficult it is to plate on the entire porous body surface. At a high temperature of 60 ° C. or higher, a problem that the shape of the base resin is impaired tends to occur.

金属表面への溶融塩アルミニウムめっきにおいて、めっき表面の平滑性向上の目的でAlCl−EMICにキシレン、ベンゼン、トルエン、1,10−フェナントロリンなどの添加剤を加えることが報告されている。本発明者らは特に三次元網目構造を備えた樹脂多孔体上にアルミニウムめっきを施す場合に、1,10−フェナントロリンの添加によりアルミニウム構造体の形成に特有の効果が得られることを見出した。すなわち、多孔体を形成するアルミニウム骨格が折れにくいという第1の特徴と、多孔体の表面部と内部とのめっき厚さの差が小さい均一なめっきが可能であるという第2の特徴が得られるのである。 In molten salt aluminum plating on metal surfaces, it has been reported that additives such as xylene, benzene, toluene and 1,10-phenanthroline are added to AlCl 3 -EMIC for the purpose of improving the smoothness of the plating surface. The present inventors have found that, in particular, when aluminum plating is performed on a porous resin body having a three-dimensional network structure, the addition of 1,10-phenanthroline has a specific effect on the formation of the aluminum structure. That is, the first feature that the aluminum skeleton forming the porous body is not easily broken and the second feature that uniform plating with a small difference in plating thickness between the surface portion and the inside of the porous body can be obtained. It is.

以上の、折れにくい、めっき厚が内外で均一という2つの特徴により、完成したアルミニウム多孔体をプレスする場合などに、骨格全体が折れにくく均等にプレスされた多孔体を得ることができる。アルミニウム多孔体を電池等の電極材料として用いる場合に、電極に電極活物質を充填してプレスにより密度を上げることが行われ、活物質の充填工程やプレス時に骨格が折れやすいため、このような用途では極めて有効である。   Due to the above-mentioned two characteristics that the plating is hard to break and the plating thickness is uniform inside and outside, when the finished aluminum porous body is pressed, a porous body in which the entire skeleton is hardly broken and is pressed uniformly can be obtained. When an aluminum porous body is used as an electrode material for a battery or the like, the electrode is filled with an electrode active material and the density is increased by pressing, and the skeleton easily breaks during the active material filling process or pressing. It is extremely effective in applications.

上記のことから、溶融塩浴に有機溶媒を添加することが好ましく、特に1,10−フェナントロリンが好ましく用いられる。めっき浴への添加量は、0.25〜7g/Lが好ましい。0.25g/L以下では平滑性に乏しいめっきで脆く、また表層と内部の厚み差を小さくする効果が得られ難い。また7g/L以上ではめっき効率が低下し所定のめっき厚を得ることが困難になる。   From the above, it is preferable to add an organic solvent to the molten salt bath, and 1,10-phenanthroline is particularly preferably used. The amount added to the plating bath is preferably 0.25 to 7 g / L. If it is 0.25 g / L or less, plating with poor smoothness is brittle, and the effect of reducing the difference in thickness between the surface layer and the inside is difficult to obtain. On the other hand, if it is 7 g / L or more, the plating efficiency is lowered and it is difficult to obtain a predetermined plating thickness.

一方、樹脂が溶解等しない範囲で溶融塩として無機塩浴を用いることもできる。無機塩浴とは、代表的にはAlCl−XCl(X:アルカリ金属)の2成分系あるいは多成分系の塩である。このような無機塩浴はイミダゾリウム塩浴のような有機塩浴に比べて一般に溶融温度は高いが、水分や酸素など環境条件の制約が少なく、全体に低コストでの実用化が可能とできる。樹脂が発泡メラミン樹脂である場合は、発泡ウレタン樹脂に比べて高温での使用が可能であり、60℃〜150℃での無機塩浴が用いられる。 On the other hand, an inorganic salt bath can be used as the molten salt as long as the resin is not dissolved. The inorganic salt bath is typically a two-component or multi-component salt of AlCl 3 -XCl (X: alkali metal). Such an inorganic salt bath generally has a higher melting temperature than an organic salt bath such as an imidazolium salt bath, but is less restricted by environmental conditions such as moisture and oxygen, and can be put into practical use at a low cost overall. . When the resin is a foamed melamine resin, it can be used at a higher temperature than the foamed urethane resin, and an inorganic salt bath at 60 ° C. to 150 ° C. is used.

以上の工程により骨格の芯として樹脂成形体を有するアルミニウム構造体が得られる。各種フィルタや触媒担体などの用途によっては、このまま樹脂と金属の複合体として使用しても良いが、使用環境の制約などから、樹脂が無い金属多孔体として用いる場合には樹脂を除去する。本発明においては、アルミニウムの酸化が起こらないように、以下に説明する溶融塩中での分解により樹脂を除去する。   The aluminum structure which has a resin molding as a frame | skeleton core by the above process is obtained. Depending on applications such as various filters and catalyst carriers, the resin and metal composite may be used as they are, but the resin is removed when used as a porous metal body without resin due to restrictions on the use environment. In the present invention, the resin is removed by decomposition in a molten salt described below so that oxidation of aluminum does not occur.

(樹脂の除去:溶融塩による処理)
溶融塩中での分解は以下の方法で行う。表面にアルミニウムめっき層を形成した樹脂成形体を溶融塩に浸漬し、アルミニウム層に負電位(アルミニウムの標準電極電位より卑な電位)を印加しながら加熱して発泡樹脂成形体を除去する。溶融塩に浸漬した状態で負電位を印加すると、アルミニウムを酸化させることなく発泡樹脂成形体を分解することができる。加熱温度は発泡樹脂成形体の種類に合わせて適宜選択できる。樹脂成形体がウレタンである場合には分解は約380℃で起こるため溶融塩浴の温度は380℃以上にする必要があるが、アルミニウムを溶融させないためにはアルミニウムの融点(660℃)以下の温度で処理する必要がある。好ましい温度範囲は500℃以上600℃以下である。また印加する負電位の量は、アルミニウムの還元電位よりマイナス側で、かつ溶融塩中のカチオンの還元電位よりプラス側とする。このような方法によって、連通気孔を有し、表面の酸化層が薄く酸素量の少ないアルミニウム多孔体を得ることができる。
(Resin removal: treatment with molten salt)
Decomposition in the molten salt is carried out by the following method. A resin molded body having an aluminum plating layer formed on the surface is immersed in a molten salt, and the foamed resin molded body is removed by heating while applying a negative potential (potential lower than the standard electrode potential of aluminum) to the aluminum layer. When a negative potential is applied while being immersed in the molten salt, the foamed resin molded product can be decomposed without oxidizing aluminum. The heating temperature can be appropriately selected according to the type of the foamed resin molded body. When the resin molding is urethane, decomposition takes place at about 380 ° C., so the temperature of the molten salt bath needs to be 380 ° C. or higher. However, in order not to melt aluminum, the melting point of the aluminum (660 ° C.) or lower is required. It is necessary to process at temperature. A preferable temperature range is 500 ° C. or more and 600 ° C. or less. The amount of negative potential to be applied is on the minus side of the reduction potential of aluminum and on the plus side of the reduction potential of cations in the molten salt. By such a method, an aluminum porous body having continuous air holes, a thin oxide layer on the surface, and a small amount of oxygen can be obtained.

樹脂の分解に使用する溶融塩としては、アルミニウムの電極電位が卑となるようなアルカリ金属又はアルカリ土類金属のハロゲン化物の塩が使用できる。具体的には塩化リチウム(LiCl)、塩化カリウム(KCl)、塩化ナトリウム(NaCl)、塩化アルミニウム(AlCl)からなる群より選択される1種以上を含むと好ましい。このような方法によって連通気孔を有し、表面の酸化層が薄く酸素量の少ないアルミニウム多孔体を得ることができる。 As the molten salt used for the decomposition of the resin, a salt of an alkali metal or alkaline earth metal halide that makes the electrode potential of aluminum base can be used. Specifically, it is preferable to include one or more selected from the group consisting of lithium chloride (LiCl), potassium chloride (KCl), sodium chloride (NaCl), and aluminum chloride (AlCl 3 ). By such a method, an aluminum porous body having continuous air holes, a thin oxide layer on the surface and a small amount of oxygen can be obtained.

(導電層の形成)
以下、アルミニウム多孔体の製造例を具体的に説明する。発泡樹脂成形体として、厚み1mm、気孔率95%、1インチ当たりの気孔数(セル数)約50個のウレタン発泡体を準備し、100mm×30mm角に切断した。ウレタン発泡体をカーボン懸濁液に浸漬し乾燥することで、表面全体にカーボン粒子が付着した導電層を形成した。懸濁液の成分は、黒鉛+カーボンブラック25%を含み、樹脂バインダー、浸透剤、消泡剤を含む。カーボンブラックの粒径は0.5μmとした。
(Formation of conductive layer)
Hereinafter, a production example of the aluminum porous body will be specifically described. As the foamed resin molded body, a urethane foam having a thickness of 1 mm, a porosity of 95%, and a pore number (cell number) of about 50 per inch was prepared and cut into 100 mm × 30 mm squares. By immersing the urethane foam in a carbon suspension and drying, a conductive layer having carbon particles attached to the entire surface was formed. The components of the suspension include graphite + carbon black 25%, and include a resin binder, a penetrating agent, and an antifoaming agent. The particle size of carbon black was 0.5 μm.

(溶融塩めっき)
表面に導電層を形成したウレタン発泡体をワークとして、給電機能を有する治具にセットした後、アルゴン雰囲気かつ低水分(露点−30℃以下)としたグローブボックス内に入れ、温度40℃の溶融塩アルミめっき浴(33mol%EMIC−67mol%AlCl)に浸漬した。ワークをセットした治具を整流器の陰極側に接続し、対極のアルミニウム板(純度99.99%)を陽極側に接続した。電流密度3.6A/dmの直流電流を90分間印加してめっきすることにより、ウレタン発泡体表面に150g/mの重量のアルミニウムめっき層が形成されたアルミニウム構造体を得た。攪拌はテフロン(登録商標)製の回転子を用いてスターラーにて行った。ここで、電流密度はウレタン発泡体の見かけの面積で計算した値である。
(Molten salt plating)
A urethane foam with a conductive layer formed on the surface is used as a workpiece, set in a jig having a power supply function, and then placed in a glove box with an argon atmosphere and low moisture (dew point -30 ° C or lower), and melted at a temperature of 40 ° C. I was immersed in a salt aluminum plating bath (33mol% EMIC-67mol% AlCl 3). The jig on which the workpiece was set was connected to the cathode side of the rectifier, and a counter electrode aluminum plate (purity 99.99%) was connected to the anode side. An aluminum structure in which an aluminum plating layer having a weight of 150 g / m 2 was formed on the surface of the urethane foam was obtained by plating by applying a direct current having a current density of 3.6 A / dm 2 for 90 minutes. Stirring was performed with a stirrer using a Teflon (registered trademark) rotor. Here, the current density is a value calculated by the apparent area of the urethane foam.

得られたアルミニウム多孔体の骨格部分をサンプル抽出し、骨格の延在方向に直角な断面で切断して観察した。断面は略三角形状をなしており、これは芯材としたウレタン発泡体の構造を反映したものである。   A sample of the skeleton portion of the obtained porous aluminum body was sampled, and cut and observed in a cross section perpendicular to the extending direction of the skeleton. The cross section has a substantially triangular shape, which reflects the structure of the urethane foam as the core material.

(発泡樹脂成形体の分解)
前記アルミニウム構造体を温度500℃のLiCl−KCl共晶溶融塩に浸漬し、−1Vの負電位を30分間印加した。溶融塩中にポリウレタンの分解反応による気泡が発生した。その後大気中で室温まで冷却した後、水洗して溶融塩を除去し、樹脂が除去されたアルミニウム多孔体を得た。得られたアルミニウム多孔体の拡大写真を図3に示す。アルミニウム多孔体は連通気孔を有し、気孔率が芯材としたウレタン発泡体と同様に高いものであった。
(Disassembly of foamed resin molding)
The aluminum structure was immersed in a LiCl—KCl eutectic molten salt at a temperature of 500 ° C., and a negative potential of −1 V was applied for 30 minutes. Bubbles were generated in the molten salt due to the decomposition reaction of the polyurethane. Then, after cooling to room temperature in the atmosphere, the molten salt was removed by washing with water to obtain a porous aluminum body from which the resin was removed. An enlarged photograph of the obtained aluminum porous body is shown in FIG. The porous aluminum body had continuous air holes, and the porosity was as high as that of the urethane foam having the core material.

得られたアルミニウム多孔体を王水に溶解し、ICP(誘導結合プラズマ)発光分析装置で測定したところ、アルミニウム純度は98.5質量%であった。またカーボン含有量をJIS−G1211の高周波誘導加熱炉燃焼−赤外線吸収法で測定したところ、1.4質量%であった。さらに表面を15kVの加速電圧でEDX分析した結果、酸素のピークはほとんど観測されず、アルミニウム多孔体の酸素量はEDXの検出限界(3.1質量%)以下であることが確認された。   When the obtained aluminum porous body was dissolved in aqua regia and measured with an ICP (inductively coupled plasma) emission spectrometer, the aluminum purity was 98.5% by mass. Moreover, it was 1.4 mass% when carbon content was measured by the high frequency induction heating furnace combustion-infrared absorption method of JIS-G1211. Furthermore, as a result of EDX analysis of the surface with an acceleration voltage of 15 kV, almost no oxygen peak was observed, and it was confirmed that the oxygen content of the aluminum porous body was below the EDX detection limit (3.1 mass%).

(二次電池の形成例)
以下、本発明にかかる二次電池の構成例を示す。それぞれ、上述のアルミニウム多孔体を正極集電体として正極物質を塗布、担持させて電池を構成する。
<ナトリウム(Na)二次電池>
負極;Na
正極;NaFePO
電解液;NaFSA−KFSA(FSA;ビスフルオロスルフォニルアミド)
<マグネシウム(Mg)二次電池>
負極;Mg
正極;V
電解液;グリニャール試薬RMgX(R=アルキル基、またはアリール基、X=Cl、またはBr)のエーテル系溶液
Mg[Al(C)(C)ClのTHF溶液
<カルシウム(Ca)二次電池>
負極;Ca
正極;CaMn/MoS
電解液;Ca(ClO、Ca[Fe(CN)]などを非プロトン極性溶媒(例えばTHF(テトラヒドロフラン))に溶解した液
<アルミニウム(Al)二次電池>
負極;Al
正極;FeS
電解液;AlCl−NaCl−KCl 混合の溶融塩(100℃駆動)
(Example of secondary battery formation)
Hereinafter, the structural example of the secondary battery concerning this invention is shown. Each of the above-mentioned aluminum porous bodies is used as a positive electrode current collector to apply and carry a positive electrode material to constitute a battery.
<Sodium (Na) secondary battery>
Negative electrode; Na
Positive electrode; NaFePO 4
Electrolyte solution; NaFSA-KFSA (FSA; bisfluorosulfonylamide)
<Magnesium (Mg) secondary battery>
Negative electrode: Mg
Positive electrode; V 2 O 5
Electrolyte solution: Ether solution of Grignard reagent RMgX (R = alkyl group, aryl group, X = Cl, or Br) THF solution of Mg [Al (C 2 H 5 ) (C 4 H 9 ) Cl 2 ] 2 < Calcium (Ca) Secondary Battery>
Negative electrode; Ca
Positive electrode; CaMn 2 O 4 / MoS 2
Electrolytic solution; a solution obtained by dissolving Ca (ClO 4 ) 2 , Ca 2 [Fe (CN) 6 ] and the like in an aprotic polar solvent (for example, THF (tetrahydrofuran)) <Aluminum (Al) secondary battery>
Negative electrode: Al
Positive electrode; FeS 2
Electrolytic solution: AlCl 3 -NaCl-KCl mixed molten salt (drive at 100 ° C.)

1 負極集電体
2 負極活物質層
3 電解液
4 セパレータ
5 正極活物質
6 正極集電体
10 電池
11 発泡樹脂成形体
12 導電層
13 アルミニウムめっき層
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Negative electrode collector 2 Negative electrode active material layer 3 Electrolyte solution 4 Separator 5 Positive electrode active material 6 Positive electrode collector 10 Battery 11 Foamed resin molding 12 Conductive layer 13 Aluminum plating layer

Claims (4)

負極にアルカリ金属、アルカリ土類金属およびアルミニウムからなる群から選ばれる1種類の負極金属を用い、正極活物質として酸化物または硫化物もしくはこれらの混合物を用いる二次電池であって、三次元網目構造を有するアルミニウム多孔体を正極集電体として用いた電池。   A secondary battery using one kind of negative electrode metal selected from the group consisting of alkali metals, alkaline earth metals and aluminum as a negative electrode, and using an oxide or sulfide or a mixture thereof as a positive electrode active material, A battery using a porous aluminum body having a structure as a positive electrode current collector. 前記アルミニウム多孔体は、三次元網目状に構成されたアルミニウム骨格からなり、前記アルミニウム骨格は内部に空洞を有する略三角柱状の骨格である、請求項1に記載の電池。   The battery according to claim 1, wherein the porous aluminum body includes an aluminum skeleton configured in a three-dimensional network, and the aluminum skeleton is a substantially triangular prism skeleton having a cavity inside. 前記アルミニウム多孔体の網目内空孔部に正極活物質を担持させた、請求項1または2に記載の電池。   3. The battery according to claim 1, wherein a positive electrode active material is supported in pores in the mesh of the aluminum porous body. 前記負極金属は、ナトリウム、マグネシウム、カルシウム、アルミニウムのいずれか1つである、請求項1〜3のいずれか1項に記載の電池。   The battery according to claim 1, wherein the negative electrode metal is any one of sodium, magnesium, calcium, and aluminum.
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Cited By (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2014064988A1 (en) * 2012-10-26 2014-05-01 住友電気工業株式会社 Sodium secondary battery
JP2014162959A (en) * 2013-02-26 2014-09-08 Sumitomo Electric Ind Ltd Aluminum porous body, heat-transfer material and heat exchange device
WO2014178171A1 (en) * 2013-04-29 2014-11-06 Sharp Kabushiki Kaisha Hexacyanoferrate battery electrode modified with ferrocyanides or ferricyanides
WO2014192645A1 (en) * 2013-05-31 2014-12-04 住友電気工業株式会社 Production method for porous aluminum body, porous aluminum body, current collector, electrode, and electrochemical device
WO2014199664A1 (en) * 2013-06-10 2014-12-18 住友電気工業株式会社 Molten salt battery
KR101505386B1 (en) 2012-11-13 2015-03-24 주식회사 엘지화학 Electrolyte for Aluminum Metal Electrode and Lithium Secondary Battery Comprising the Same
JP2015079706A (en) * 2013-10-18 2015-04-23 トヨタ自動車株式会社 Method for manufacturing electrode body
CN113683100A (en) * 2021-08-24 2021-11-23 中国科学院宁波材料技术与工程研究所 Water-based zinc ion battery positive electrode material, and preparation method and application thereof
CN117012942A (en) * 2023-09-28 2023-11-07 江苏正力新能电池技术有限公司 Silicon-graphite composite negative plate, preparation method thereof and lithium ion battery

Cited By (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2014064988A1 (en) * 2012-10-26 2014-05-01 住友電気工業株式会社 Sodium secondary battery
KR101505386B1 (en) 2012-11-13 2015-03-24 주식회사 엘지화학 Electrolyte for Aluminum Metal Electrode and Lithium Secondary Battery Comprising the Same
JP2014162959A (en) * 2013-02-26 2014-09-08 Sumitomo Electric Ind Ltd Aluminum porous body, heat-transfer material and heat exchange device
WO2014178171A1 (en) * 2013-04-29 2014-11-06 Sharp Kabushiki Kaisha Hexacyanoferrate battery electrode modified with ferrocyanides or ferricyanides
CN105164833B (en) * 2013-04-29 2017-12-01 夏普株式会社 The hexacyanoferrate battery electrode being modified using ferrocyanide or the iron cyanide
CN105164833A (en) * 2013-04-29 2015-12-16 夏普株式会社 Hexacyanoferrate battery electrode modified with ferrocyanides or ferricyanides
WO2014192645A1 (en) * 2013-05-31 2014-12-04 住友電気工業株式会社 Production method for porous aluminum body, porous aluminum body, current collector, electrode, and electrochemical device
JP2014234531A (en) * 2013-05-31 2014-12-15 住友電気工業株式会社 Production method of aluminum porous body, aluminum porous body, collector, electrode, and electrochemical device
JP2014239006A (en) * 2013-06-10 2014-12-18 住友電気工業株式会社 Molten salt battery
WO2014199664A1 (en) * 2013-06-10 2014-12-18 住友電気工業株式会社 Molten salt battery
JP2015079706A (en) * 2013-10-18 2015-04-23 トヨタ自動車株式会社 Method for manufacturing electrode body
CN113683100A (en) * 2021-08-24 2021-11-23 中国科学院宁波材料技术与工程研究所 Water-based zinc ion battery positive electrode material, and preparation method and application thereof
CN113683100B (en) * 2021-08-24 2023-04-25 中国科学院宁波材料技术与工程研究所 Water-based zinc ion battery positive electrode material, preparation method and application thereof
CN117012942A (en) * 2023-09-28 2023-11-07 江苏正力新能电池技术有限公司 Silicon-graphite composite negative plate, preparation method thereof and lithium ion battery
CN117012942B (en) * 2023-09-28 2024-03-15 江苏正力新能电池技术有限公司 Silicon-graphite composite negative plate, preparation method thereof and lithium ion battery

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