JP2019167651A

JP2019167651A - 炭素多孔質体

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Publication number: JP2019167651A
Application number: JP2018056568A
Authority: JP
Inventors: 和宏隅岡; Kazuhiro Sumioka; 宏人龍野; Hiroto Tatsuno; 究太田; Kiwamu Ota
Original assignee: Mitsubishi Chemical Corp; Mitsubishi Chemical Holdings Corp
Current assignee: Mitsubishi Chemical Corp; Mitsubishi Chemical Group Corp
Priority date: 2018-03-23
Filing date: 2018-03-23
Publication date: 2019-10-03
Anticipated expiration: 2038-03-23
Also published as: JP7310094B2

Abstract

【課題】シート状の裁断された炭素多孔質体であって、電解質膜等の他基材との接合時に他基材を傷付ける等の不具合の発生を抑制できる炭素多孔質体を提供することを目的とする。【解決手段】炭素繊維が樹脂炭化物により結着されたシート状の裁断された炭素多孔質体であって、裁断面の正面視での平面方向の単位長さあたりの、前記裁断面の平面方向に延びる外縁から１０μｍ以上飛び出した前記炭素繊維の数ｎＡが２個／ｍｍ以下である、炭素多孔質体。【選択図】なし

Description

本発明は、炭素多孔質体に関する。

炭素繊維が樹脂炭化物により結着されたシート状の炭素多孔質体は、リチウムイオン電池、燃料電池、レドックスフロー電池等の電池の電極等に広く用いられている。炭素多孔質体は、一般に紙管等に巻き回されてロール状物として製造され、使用時に適切なサイズ及び形状に裁断される（特許文献１）。

特開２０１０−２８５１９４号公報

しかし、従来では、裁断後の炭素多孔質体を、例えば燃料電池の電極基材として使用し、電解質膜との接合した場合には、電解質膜における炭素多孔質体との接合部分に傷が生じ、短絡等の不具合が生じることがある。

本発明は、シート状の裁断された炭素多孔質体であって、電解質膜等の他基材と接合した場合でも他基材を傷付けにくい炭素多孔質体を提供することを目的とする。

本発明は、以下の構成を有する。
［１］炭素繊維が樹脂炭化物により結着されたシート状の裁断された炭素多孔質体であって、
裁断面の正面視での平面方向の単位長さあたりの、前記裁断面の平面方向に延びる外縁から１０μｍ以上飛び出した前記炭素繊維の数ｎ_Ａが２個／ｍｍ以下である、炭素多孔質体。
［２］前記裁断面の正面視での平面方向の単位長さあたりに付着した１０μｍ以上の炭素多孔質体の断片の付着数ｎ_Ｂが２個／ｍｍ以下である、［１］に記載の炭素多孔質体。
［３］下記工程（１）〜（４）で測定される短絡電流が１ｍＡ／２ｃｍ以下である、［１］又は［２］に記載の炭素多孔質体。
工程（１）：導電性の下側圧盤上に、テトラフルオロエチレン／ペルフルオロ［２−（フルオロスルホニルエトキシ）プロピルビニルエーテル］共重合体で形成された厚み０．０２５ｍｍの膜を載置する。
工程（２）：前記膜上に炭素多孔質体を載置する。
工程（３）：下面が縦２ｃｍ×横２ｃｍの正方形である導電性の上側圧盤を用い、平面視で前記裁断面の縁が前記上側圧盤の横方向の中間を縦方向に延びるように位置し、前記上側圧盤における前記炭素多孔質体の加圧面積が２ｃｍ^２となるように、前記下側圧盤と前記上側圧盤で前記膜と前記炭素多孔質体を２．０ＭＰａで加圧する。
工程（４）：前記膜と前記炭素多孔質体を加圧した状態の前記下側圧盤と前記上側圧盤の間に１．０Ｖの電圧を加えたときの電流値（ｍＡ／２ｃｍ）を測定し、短絡電流とする。

本発明によればの炭素多孔質体は、シート状の裁断された炭素多孔質体であって、電解質膜等の他基材との接合時に他基材を傷付ける等の不具合の発生を抑制できる。

短絡電流を測定する方法を説明した平面図である。図１のＡ−Ａ断面図である。裁断機の一例を示した断面図である。

本発明において、「裁断面」とは、炭素多孔質体を裁断することにより、その裁断部分の側面に露出する断面を意味する。
「平面方向」とは、シート状の炭素多孔質体の平面部分に沿う方向であり、炭素多孔質体の厚さ方向に直交する方向を意味する。
「１０μｍ以上の炭素多孔質体の断片」とは、炭素多孔質体の断片（切粉）のうち、サイズが１０μｍ以上のものを意味する。

本発明の炭素多孔質体は、炭素繊維が樹脂炭化物により結着されたシート状の裁断された炭素多孔質体である。炭素多孔質体においては、複数の炭素繊維がシート内でそれらの繊維方向がランダムな方向に向くように分散された状態で樹脂炭化物により結着されていることが好ましい。

炭素繊維としては、ポリアクリロニトリル（ＰＡＮ）系炭素繊維、ピッチ系炭素繊維、レーヨン系炭素繊維を例示できる。なかでも、ＰＡＮ系炭素繊維が好ましい。炭素繊維としては、１種を単独で使用してもよく、２種以上を組み合わせて使用してもよい。

炭素繊維の平均繊維長は、２〜３０ｍｍが好ましく、２〜１２ｍｍがより好ましい。すなわち、炭素繊維は、炭素短繊維であることが好ましい。炭素繊維の平均繊維長が前記範囲の下限値以上であれば、充分な強度が得られやすい。炭素繊維の平均繊維長が前記範囲の上限値以下であれば、炭素繊維の分散性に優れる。
なお、炭素繊維の平均繊維長は、走査型電子顕微鏡等の顕微鏡で炭素繊維を５０倍以上に拡大して観察し、無作為に選択した５０本の短繊維の繊維長を計測し、それらの値を平均したものである。

炭素繊維の平均繊維径は、３〜２０μｍが好ましく、３〜９μｍがより好ましい。炭素繊維の平均繊維径が前記範囲の下限値以上であれば、炭素繊維の分散性に優れるため、面方向に均一な炭素繊維シートが得られる。炭素繊維の平均繊維径が前記範囲の上限値以下であれば、平滑性の高い炭素繊維シートが得られる。
なお、炭素繊維の平均繊維径は、走査型電子顕微鏡等の顕微鏡で炭素繊維断面を５０倍以上に拡大して観察し、無作為に選択した５０本の単繊維の繊維径を計測し、それらの値を平均したものである。偏平な断面の炭素繊維の場合、即ち、断面に長径と短径がある場合には、長径をその繊維の繊維径とする。

炭素繊維の引張弾性率は、２００〜６００ＧＰａが好ましく、２００〜４５０ＧＰａがより好ましい。
炭素繊維の引張弾性率は、単繊維引張り試験で求められる。単繊維引張り試験では、炭素繊維から単繊維を１本取り出し、万能試験機を用いて試長５ｍｍ、引張り速度０．５ｍｍ／分の試験条件にて単繊維の弾性率を測定する。同一の炭素繊維から５０本の単繊維を選び、それらの弾性率を測定し、平均した値を炭素繊維の引張弾性率とする。

炭素繊維の引張強度は、３０００〜７０００ＧＰａが好ましく、３５００〜６５００ＧＰａがより好ましい。
炭素繊維の引張強度は、単繊維引張り試験で求められる。単繊維引張り試験では、炭素繊維から単繊維を１本取り出し、万能試験機を用いて試長５ｍｍ、引張り速度０．５ｍｍ／分の試験条件にて単繊維の強度を測定する。同一の炭素繊維から５０本の単繊維を選び、それらの強度を測定し、平均した値を炭素繊維の引張強度とする。

炭素繊維は、例えば数千本〜数万本の炭素繊維フィラメントの束にサイズ剤を含浸させ、乾燥して集束した炭素繊維束を、ロービングカッターやギロチンカッター等を用いて連続的あるいは非連続的に所定の長さに切断することで得られる。

炭素多孔質体における炭素繊維の目付は、１０〜１４０ｇ／ｍ^２が好ましく、２５〜１００ｇ／ｍ^２がより好ましい。炭素繊維の目付が前記範囲の下限値以上であれば、充分な強度が得られやすい。炭素繊維の目付が前記範囲の上限値以下であれば、炭素繊維を均一に分散させやすい。

炭素多孔質体中の炭素繊維の含有量は、炭素多孔質体の総質量に対して、４０〜８０質量％が好ましく、５０〜７０質量％がより好ましい。炭素繊維の含有量が前記範囲の下限値以上であれば、充分な強度が得られやすい。炭素繊維の含有量が前記範囲の上限値以下であれば、樹脂炭化物の含有量を相対的に増やせるため、炭素繊維同士を充分に結着しやすくなる。

樹脂炭化物は、樹脂が炭化されたものである。炭素多孔質体の製造時に使用するバインダ樹脂やバインダ繊維が炭素化処理されたものが樹脂炭化物として炭素多孔質体に含まれる。
バインダ樹脂としては、炭素繊維との結着力を有し、かつ炭素化するものであればよく、フェノール樹脂、フラン樹脂等の熱硬化性樹脂を例示できる。バインダ樹脂は、１種を単独で使用してもよく、２種以上を組み合わせて使用してもよい。

フェノール樹脂としては、アルカリ触媒存在下においてフェノール類とアルデヒド類の反応によって得られるレゾールタイプのフェノール樹脂を例示できる。酸性触媒下におけるフェノール類とアルデヒド類の反応によって生成する、固体の熱融着性を示すノボラックタイプのフェノール樹脂をレゾールタイプの流動性フェノール樹脂に溶解混入させたものを使用してもよい。この場合、硬化剤として例えばヘキサメチレンジアミンを含有した、自己架橋タイプとすることが好ましい。
フェノール樹脂としては、市販品を用いてもよい。

フェノール類としては、フェノール、レゾルシン、クレゾール、キシロールを例示できる。フェノール類としては、１種を単独で使用してもよく、２種以上を組み合わせて使用してもよい。
アルデヒド類としては、ホルマリン、パラホルムアルデヒド、フルフラールを例示できる。アルデヒド類としては、１種を単独で使用してもよく、２種以上を組み合わせて使用してもよい。

フェノール樹脂としては、水分散性フェノール樹脂、又は水溶性フェノール樹脂を用いてもよい。
水分散性フェノール樹脂としては、特開２００４−３０７８１５号公報、特開２００６−５６９６０号公報等に記載のレゾール型フェノール樹脂乳濁液、あるいは水系ディスパージョンとも呼ばれる水分散性フェノール樹脂が挙げられる。
水溶性フェノール樹脂としては、特開２００９−８４３８２号公報等に記載の水溶性が良好なレゾール型フェノール樹脂が挙げられる。

炭素多孔質体中の樹脂炭化物の含有量は、炭素多孔質体の総質量に対して、２０〜６０質量％が好ましく、２５〜５０質量％がより好ましい。樹脂炭化物の含有量が前記範囲の下限値以上であれば、炭素繊維同士を充分に結着しやすい。樹脂炭化物の含有量が前記範囲の下限値以下であれば、相対的に炭素繊維の含有量を増やせるため、充分な強度が得られやすい。

炭素多孔質体は、必要に応じて炭素繊維及び樹脂炭化物以外の他の成分を含有してもよい。他の成分としては、カーボン粉を例示できる。炭素多孔質体がカーボン粉を含有することで、導電性の向上が期待できる。
カーボン粉としては、黒鉛粉、カーボンブラック、ミルドファイバー、カーボンナノチューブ、カーボンナノファイバー、コークス、活性炭、非晶質炭素を例示できる。カーボン粉としては、１種を単独で使用してもよく、２種以上を組み合わせて使用してもよい。

黒鉛粉は、高結晶性のグラファイト構造からなり、その一次粒子の平均粒径は一般に数μｍ〜数百μｍである。
黒鉛粉としては、熱分解黒鉛、球状黒鉛、鱗片状黒鉛、塊状黒鉛、土状黒鉛、人造黒鉛、膨張黒鉛を例示でき、導電性発現の点から、熱分解黒鉛、球状黒鉛又は鱗片状黒鉛が好ましい。

カーボンブラックは、一般に平均粒径が数十μｍの一次粒子が互いに融着してストラクチャーを形成し、さらにストラクチャー同士がファンデアワールス力により結合した構造体（アグロメート）として存在する。カーボンブラックは、単位質量当たりの粒子数が黒鉛粉に比べて著しく多く、ある臨界濃度以上でアグロメートが３次元ネットワーク状に連なって巨視的な導電経路を形成する。
カーボンブラックとしては、アセチレンブラック、ケッチェンブラック、ファーネスブラック、チャンネルブラック、ランプブラック、サーマルブラックを例示できる。

ミルドファイバーは、バージンの炭素繊維を粉砕したものでもよく、炭素繊維強化熱硬化性樹脂成形品、炭素繊維強化熱可塑性樹脂成形品、プリプレグ等のリサイクル品を粉砕したものでもよい。ミルドファイバーの原料となる炭素繊維は、ＰＡＮ系炭素繊維でもよく、ピッチ系炭素繊維でもよく、レーヨン系炭素繊維でもよい。

本発明の炭素多孔質体では、裁断面の正面視での平面方向の単位長さあたりの、前記裁断面の平面方向に延びる外縁から１０μｍ以上飛び出した炭素繊維の数ｎ_Ａが、２個／ｍｍ以下である。これにより、電解質膜等の他基材との接合時に他基材を傷付ける等の不具合の発生を抑制できる。数ｎ_Ａは、他基材との接合時に他基材を傷付けにくい点から、２個／ｍｍ以下が好ましく、１個／ｍｍ以下がより好ましい。数ｎ_Ａは、小さいほど好ましい。
なお、数ｎ_Ａは、裁断面の正面視での平面方向の２ｍｍ幅を計測範囲とし、１０個の計測範囲についてそれぞれ計測した値の平均値とする。

本発明の炭素多孔質体において、裁断面の正面視での平面方向の単位長さあたりに付着した１０μｍ以上の炭素多孔質体の断片の付着数ｎ_Ｂは、２個／ｍｍ以下が好ましく、１個／ｍｍ以下がより好ましい。付着数ｎ_Ｂが前記上限値以下であれば、他基材との接合時に他基材を傷付けることをより抑制しやすくなる。付着数ｎ_Ｂは、小さいほど好ましい。
なお、付着数ｎ_Ｂは、裁断面の正面視での平面方向の２ｍｍ幅を計測範囲とし、１０個の計測範囲についてそれぞれ計測した値の平均値とする。

本発明の炭素多孔質体の後述の工程（１）〜（４）で測定される短絡電流は、１ｍＡ／２ｃｍ以下が好ましく、０．５ｍＡ／２ｃｍ以下がより好ましい。前記短絡電流が前記上限値以下であれば、他基材との接合時に他基材を傷付けることをより抑制しやすく、特に電解質膜と接合したときに短絡が生じにくい。前記短絡電流は小さいほど良い。

工程（１）：
図１及び図２に示すように、導電性の下側圧盤１１０上に、テトラフルオロエチレン／ペルフルオロ［２−（フルオロスルホニルエトキシ）プロピルビニルエーテル］共重合体で形成された厚み０．０２５ｍｍの膜１１２を載置する。
下側圧盤１１０の材質としては、金メッキした銅板又は炭素板が挙げられる。
膜１１２としては、例えば、ナフィオン膜（製品名「ＮＲＥ−２１２」、Ｄｕｐｏｎｔ社製）を使用できる。

工程（２）：
膜１１２上に炭素多孔質体２００を載置する。

工程（３）：
下面が縦２ｃｍ×横２ｃｍの正方形である導電性の上側圧盤１１４を用意する。下側圧盤１１０と上側圧盤１１４で膜１１２と炭素多孔質体２００を挟み、膜１１２と炭素多孔質体２００を２．０ＭＰａで加圧する。このとき、上側圧盤１１４の位置を、平面視で、炭素多孔質体２００の裁断面２１０の縁が上側圧盤１１４の横方向の中間を縦方向に延び、かつ上側圧盤１１４における炭素多孔質体２００の加圧面積Ｓが２ｃｍ^２となるように調節する。

この例の上側圧盤１１４は、縦２ｃｍ×横２ｃｍ×高さ２ｃｍの立方体状であるが、この態様には限定されない。
上側圧盤１１４の材質としては、金メッキした銅板又は炭素板が挙げられる。

工程（４）：
膜１１２と炭素多孔質体２００を加圧した状態の下側圧盤１１０と上側圧盤１１４の間に１．０Ｖの電圧を加えたときの電流値（ｍＡ／２ｃｍ）を測定し、短絡電流とする。

本発明の炭素多孔質体の用途としては、特に限定されず、例えば、燃料電池の多孔質電極基材、レドックスフロー電池の多孔質電極が挙げられる。
燃料電池の多孔質電極基材として使用する場合、炭素多孔質体には、フッ素樹脂を用いた撥水処理や、炭素粒子からなる表面緻密化（ＭＰＬ：ＭｉｃｒｏＰｏｒｏｕｓＬａｙｅｒ）加工が施されてもよい。
レドックスフロー電池の多孔質電極として使用する場合、炭素多孔質体には、親水処理が施されてもよい。

（製造方法）
本発明の炭素多孔質体の製造方法は、特に限定されない。例えば、以下の方法が挙げられる。
炭素繊維とバインダ繊維をシート化して炭素繊維シートとし、前記炭素繊維シートにフェノール樹脂、フラン樹脂等の熱硬化性樹脂を含浸させ、熱プレス処理した後、不活性雰囲気下で炭素化し、炭素多孔質体を得る。

バインダ繊維を併用することで炭素繊維を容易にシート化できる。
バインダ繊維としては、ポリビニルアルコール（ＰＶＡ）繊維、ポリ酢酸ビニル繊維、ポリエチレン繊維、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）繊維、ポリエチレン（ＰＥ）パルプを例示できる。なかでも、結着力に優れ、炭素繊維の脱落をより効果的に抑制できる点から、ＰＶＡ繊維、ポリエチレン繊維が好ましく、ＰＶＡ繊維やＰＥパルプがより好ましい。バインダ繊維としては、１種を単独で使用してもよく、２種以上を併用してもよい。

バインダ繊維の使用量は、炭素繊維の総質量１００質量部に対して、５〜１００質量部が好ましく、４０〜１００質量部がより好ましい。バインダ繊維の使用量が前記範囲の下限値以上であれば、炭素繊維の脱落をより効果的に抑制できる。バインダ繊維の使用量が前記範囲の上限値以下であれば、十分な強度を持った炭素繊維シートが得られる。

炭素繊維とバインダ繊維とをシート化する方法としては、液状媒体中に炭素繊維及びバインダ繊維を分散させて抄造する湿式法、空気中に炭素繊維及びバインダ繊維を分散させて降り積もらせる乾式法等の抄紙方法が挙げられる。シート強度や繊維分散の均一性の点から、湿式法が好ましい。
液体媒体としては、炭素繊維及びバインダ繊維が溶解しない媒体であればよく、水や、メタノール、エタノール、エチレングリコール、プロピレングリコール等の有機溶媒を例示でき、生産性の点から、水が好ましい。

炭素繊維シートは、連続法で製造してもよく、バッチ法で製造してもよい。炭素繊維シートの生産性及び機械的強度の点から、連続法が好ましい。
炭素繊維シートの目付は、１０〜２００ｇ／ｍ^２が好ましい。
炭素繊維シートの厚みは、１００〜２０００μｍが好ましい。

炭素繊維シートには、交絡処理を施して、交絡構造を有する炭素繊維シートとすることが好ましい。
交絡処理としては、ニードルパンチング法等の機械交絡法、ウォータージェットパンチング法等の高圧液体噴射法、スチームジェットパンチング法等の高圧気体噴射法を例示できる。交絡処理による炭素繊維の破断を容易に抑制でき、かつ適切な交絡性が容易に得られる点から、高圧液体噴射法が好ましい。

熱硬化性樹脂の含浸方法としては、特に限定されず、熱硬化性樹脂を分散した分散液を炭素繊維シート表面に塗布する方法、絞り装置を用いるｄｉｐ−ｎｉｐ法により分散液を炭素繊維シートに供給する方法を例示できる。熱硬化性樹脂からなる樹脂フィルムと炭素繊維シートとを重ね、加熱、加圧して転写する方法を用いてもよい。
なお、熱硬化性樹脂とカーボン粉等の他の成分を含む樹脂組成物を含侵してもよい。

分散媒としては、取り扱い性、製造コストの点から、水、アルコール、ジメチルホルムアミド、ジメチルアセトアミドが好ましい。分散媒として水を用いる場合には、樹脂やカーボン粉を分散させるために、界面活性剤等の分散剤を用いてもよい。
炭素繊維シートへの熱硬化性樹脂の含浸量は、炭素繊維シート１００質量部に対して、５０〜２００質量部が好ましく、８０〜１５０質量部がより好ましい。

熱プレス処理する方法としては、含浸後のシートの上下両面から平滑な剛板にて熱プレスする方法、連続ベルトプレス装置にて熱プレスする方法を例示できる。連続法の場合の熱プレス処理には、連続ベルトプレス装置を用いることが好ましい。

熱プレス処理時の加熱温度は、熱硬化性樹脂の硬化温度にもよるが、１００〜４００℃が好ましく、１５０〜３８０℃がより好ましく、１８０〜３６０℃がさらに好ましい。
熱プレス処理時の圧力は、１〜２０ＭＰａが好ましく、５〜１５ＭＰａがより好ましい。
プレス時間は、０．１〜５．０分が好ましく、０．１〜２．０分がより好ましい。

炭素化処理時の加熱温度は、４００〜３０００℃が好ましく、６００〜２５００℃がより好ましく、１０００〜２３００℃がさらに好ましい。
炭素化処理後の炭素多孔質体には、必要に応じて撥水処理、ＭＰＬ加工、親水処理を施してもよい。

シート状の炭素多孔質体を裁断する方法としては、数ｎ_Ａが前記条件を満たす裁断が可能な方法であればよく、例えば、レーザーにより裁断する方法、下刃と上刃を組み合わせたスリット刃により裁断する方法等が挙げられる。なかでも、数ｎ_Ａが小さい炭素多孔質体が得られやすい点から、レーザーにより裁断する方法が好ましい。

スリット刃を備える裁断機としては、例えば、図３に例示した裁断機３００が挙げられる。裁断機３００は、固定型の下刃３１２と、回転型の上刃３１４とが組み合わされたスリット刃３１０を備えている。裁断機３００では、下刃３１２と上刃３１４で挟み込むようにして炭素多孔質体２００を裁断する。

このようなスリット刃を備える裁断機においては、下刃と上刃とのクリアランスをより小さくすることで、裁断後の炭素多孔質体の裁断面における数ｎ_Ａが小さくなる傾向がある。下刃と上刃とのクリアランスをゼロ、すなわち裁断時に上刃と下刃が接するようにすることで、裁断後の炭素多孔質体の裁断面における数ｎ_Ａが最も小さくなる。

前述したように、従来では、裁断後の炭素多孔質体を他基材と接合した際に、他基材が傷付くことがある。例えば燃料電池用途において、裁断後の炭素多孔質体を電解質膜と接合した際に、電解質膜が傷付いて短絡が生じることがある。これは、以下のことが要因と考えられる。炭素多孔質体は一般の有機材料や金属材料に比べて弾性及び粘性が低いため、裁断時に破断するように裁断されやすい。そのため、裁断面から炭素繊維が飛び出たり、炭素繊維や樹脂炭化物の破片（切粉）が裁断面に付着したりしやすく、これらが他基材との接合時に他基材を傷付けると考えられる。

これに対して、本発明の炭素多孔質体では、裁断面における数ｎ_Ａが２個／ｍｍ以下に制御されている。そのため、電解質膜等の他基材との接合時に他基材が傷付くことが抑制される。
本発明の炭素多孔質体は、短絡の発生を抑制しやすい点から、リチウムイオン電池、燃料電池、レドックスフロー電池等の電池の電極に用いることが特に有効である。

以下、実施例によって本発明を具体的に説明するが、本発明は以下の記載によっては限定されない。
［数ｎ_Ａの計測］
各例の裁断面を光学顕微鏡で観察し、裁断面の正面視での平面方向の単位長さあたりの、裁断面の平面方向に延びる外縁から１０μｍ以上飛び出した炭素繊維の数ｎ_Ａ（個／ｍｍ）を計測した。なお、裁断面の正面視での平面方向の２ｍｍ幅を計測範囲とし、１０個の計測範囲それぞれにおいて１０μｍ以上飛び出した炭素繊維の数を計測し、それらの値の平均値を数ｎ_Ａとした。

［付着数ｎ_Ｂの測定］
各例の裁断面を光学顕微鏡で観察し、裁断面の正面視での平面方向の単位長さあたりに付着した１０μｍ以上の炭素多孔質体の断片の付着数ｎ_Ｂ（個／ｍｍ）を計測した。なお、裁断面の正面視での平面方向の２ｍｍ幅を計測範囲とし、１０個の計測範囲それぞれについて１０μｍ以上の炭素多孔質体の断片の付着数を計測し、それらの値の平均値を付着数ｎ_Ｂとした。

［短絡電流の測定］
図１及び図２に示すように、下側圧盤１１０上に、膜１１２としてナフィオン膜（製品名ＮＲＥ−２１２、厚み０．０２５ｍｍ、Ｄｕｐｏｎｔ社製）を載置し、その上に各例で得た炭素多孔質体（炭素多孔質体２００）を載置した。
下面が縦２ｃｍ×横２ｃｍの正方形である上側圧盤１１４を用い、平面視で、炭素多孔質体２００の裁断面２１０の縁が上側圧盤１１４の横方向の中間を縦方向に延び、かつ上側圧盤１１４における炭素多孔質体２００の加圧面積Ｓが２ｃｍ^２となるように膜１１２と炭素多孔質体２００を２．０ＭＰａで加圧した。この状態で、下側圧盤１１０と上側圧盤１１４の間に１．０Ｖの電圧を加えて電流値（ｍＡ／２ｃｍ）を測定し、短絡電流とした。

［実施例１］
炭素繊維（ＰＡＮ系炭素繊維、平均繊維径：７μｍ）１００質量部を水中に均一に分散して単繊維に解繊し、充分に分散したところに、バインダ繊維としてポリビニルアルコール繊維（クラレ株式会社製、商品名ＶＢＰ１０５−１）２５質量部を均一に分散し、分散液を調製した。
前記分散液を抄紙した後、乾燥し、目付が４０ｇ／ｍ^２の炭素繊維シートを得た。
熱硬化性樹脂としてフェノール樹脂（ＤＩＣ株式会社製、「フェノライトＪ−３２５」）を炭素繊維シートに含浸させ、目付が７２ｇ／ｍ^２の樹脂含浸炭素繊維シートを得た。
樹脂含浸炭素繊維シートをダブルベルトプレス装置により２５０℃、１．０ＭＰａの条件下でプレス処理し、樹脂硬化炭素繊維シートを得た。
炭素化炉にて、窒素ガス雰囲気中、２０００℃で樹脂硬化炭素繊維シートを炭素化し、厚み１５５μｍのシート状の炭素多孔質体を得た。
得られた炭素多孔質体を、レーザー裁断機によって、３０ｍｍ×３０ｍｍの矩形状に裁断した。

［実施例２］
炭素多孔質体の裁断方法をスリット刃（シャー刃）による切断に変更した以外は、実施例１と同様にしてシート状で矩形状の炭素多孔質体を作成した。

［比較例１］
炭素多孔質体の裁断方法をギャング刃による切断に変更した以外は、実施例１と同様にしてシート状で矩形状の炭素多孔質体を作成した。

各例で得た炭素多孔質体の数ｎ_Ａ、付着数ｎ_Ｂの測定結果、及び短絡電流の測定結果を表１に示す。

表１に示すように、裁断面における数ｎ_Ａが２個／ｍｍ以下の実施例１、２の炭素多孔質体は、数ｎ_Ａが２個／ｍｍを超える比較例１の炭素多孔質体に比べて、短絡電流が小さく、他基材を傷付けにくかった。

１１０…下側圧盤、１１２…膜、１１４…上側圧盤、２００…炭素多孔質体、２１０…裁断面、３００…裁断機、３１０…スリット刃、３１２…下刃、３１４…上刃。

Claims

炭素繊維が樹脂炭化物により結着されたシート状の裁断された炭素多孔質体であって、
裁断面の正面視での平面方向の単位長さあたりの、前記裁断面の平面方向に延びる外縁から１０μｍ以上飛び出した前記炭素繊維の数ｎ_Ａが２個／ｍｍ以下である、炭素多孔質体。
前記裁断面の正面視での平面方向の単位長さあたりに付着した１０μｍ以上の炭素多孔質体の断片の付着数ｎ_Ｂが２個／ｍｍ以下である、請求項１に記載の炭素多孔質体。
下記工程（１）〜（４）で測定される短絡電流が１ｍＡ／２ｃｍ以下である、請求項１又は２に記載の炭素多孔質体。
工程（１）：導電性の下側圧盤上に、テトラフルオロエチレン／ペルフルオロ［２−（フルオロスルホニルエトキシ）プロピルビニルエーテル］共重合体で形成された厚み０．０２５ｍｍの膜を載置する。
工程（２）：前記膜上に炭素多孔質体を載置する。
工程（３）：下面が縦２ｃｍ×横２ｃｍの正方形である導電性の上側圧盤を用い、平面視で前記裁断面の縁が前記上側圧盤の横方向の中間を縦方向に延びるように位置し、前記上側圧盤における前記炭素多孔質体の加圧面積が２ｃｍ^２となるように、前記下側圧盤と前記上側圧盤で前記膜と前記炭素多孔質体を２．０ＭＰａで加圧する。
工程（４）：前記膜と前記炭素多孔質体を加圧した状態の前記下側圧盤と前記上側圧盤の間に１．０Ｖの電圧を加えたときの電流値（ｍＡ／２ｃｍ）を測定し、短絡電流とする。