JP5888403B2 - 低融点な電気アルミニウムめっき用めっき液の調製方法、電気アルミニウムめっき用めっき液、アルミニウム箔の製造方法、および、電気アルミニウムめっき用めっき液の融点を低下させる方法 - Google Patents

低融点な電気アルミニウムめっき用めっき液の調製方法、電気アルミニウムめっき用めっき液、アルミニウム箔の製造方法、および、電気アルミニウムめっき用めっき液の融点を低下させる方法 Download PDF

Info

Publication number
JP5888403B2
JP5888403B2 JP2014502313A JP2014502313A JP5888403B2 JP 5888403 B2 JP5888403 B2 JP 5888403B2 JP 2014502313 A JP2014502313 A JP 2014502313A JP 2014502313 A JP2014502313 A JP 2014502313A JP 5888403 B2 JP5888403 B2 JP 5888403B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
aluminum
plating solution
plating
nitrogen
mol
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
JP2014502313A
Other languages
English (en)
Other versions
JPWO2013129479A1 (ja
Inventor
篤志 岡本
篤志 岡本
松田 純一
純一 松田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hitachi Metals Ltd
Original Assignee
Hitachi Metals Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Hitachi Metals Ltd filed Critical Hitachi Metals Ltd
Priority to JP2014502313A priority Critical patent/JP5888403B2/ja
Publication of JPWO2013129479A1 publication Critical patent/JPWO2013129479A1/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP5888403B2 publication Critical patent/JP5888403B2/ja
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C25ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25DPROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PRODUCTION OF COATINGS; ELECTROFORMING; APPARATUS THEREFOR
    • C25D3/00Electroplating: Baths therefor
    • C25D3/02Electroplating: Baths therefor from solutions
    • C25D3/42Electroplating: Baths therefor from solutions of light metals
    • C25D3/44Aluminium
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C25ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25DPROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PRODUCTION OF COATINGS; ELECTROFORMING; APPARATUS THEREFOR
    • C25D1/00Electroforming
    • C25D1/04Wires; Strips; Foils
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C25ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25DPROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PRODUCTION OF COATINGS; ELECTROFORMING; APPARATUS THEREFOR
    • C25D3/00Electroplating: Baths therefor
    • C25D3/66Electroplating: Baths therefor from melts
    • C25D3/665Electroplating: Baths therefor from melts from ionic liquids
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01GCAPACITORS; CAPACITORS, RECTIFIERS, DETECTORS, SWITCHING DEVICES, LIGHT-SENSITIVE OR TEMPERATURE-SENSITIVE DEVICES OF THE ELECTROLYTIC TYPE
    • H01G11/00Hybrid capacitors, i.e. capacitors having different positive and negative electrodes; Electric double-layer [EDL] capacitors; Processes for the manufacture thereof or of parts thereof
    • H01G11/66Current collectors
    • H01G11/68Current collectors characterised by their material
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01GCAPACITORS; CAPACITORS, RECTIFIERS, DETECTORS, SWITCHING DEVICES, LIGHT-SENSITIVE OR TEMPERATURE-SENSITIVE DEVICES OF THE ELECTROLYTIC TYPE
    • H01G11/00Hybrid capacitors, i.e. capacitors having different positive and negative electrodes; Electric double-layer [EDL] capacitors; Processes for the manufacture thereof or of parts thereof
    • H01G11/84Processes for the manufacture of hybrid or EDL capacitors, or components thereof
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/05Accumulators with non-aqueous electrolyte
    • H01M10/052Li-accumulators
    • H01M10/0525Rocking-chair batteries, i.e. batteries with lithium insertion or intercalation in both electrodes; Lithium-ion batteries
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00Electrodes
    • H01M4/02Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/64Carriers or collectors
    • H01M4/66Selection of materials
    • H01M4/661Metal or alloys, e.g. alloy coatings
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10Energy storage using batteries
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/13Energy storage using capacitors
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/60Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/70Energy storage systems for electromobility, e.g. batteries

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Electroplating And Plating Baths Therefor (AREA)

Description

本発明は、リチウムイオン二次電池やスーパーキャパシター(電気二重層キャパシター、レドックスキャパシター、リチウムイオンキャパシターなど)といった蓄電デバイスの正極集電体などとして用いることができるアルミニウム箔を電解法によって製造する際などに好適に用いることができる、低融点な電気アルミニウムめっき用めっき液の調製方法、電気アルミニウムめっき用めっき液、アルミニウム箔の製造方法、および、電気アルミニウムめっき用めっき液の融点を低下させる方法に関する。
携帯電話やノートパソコンなどのモバイルツールの電源に、大きなエネルギー密度を持ち、かつ、放電容量の著しい減少が無いリチウムイオン二次電池が用いられていることは周知の事実であるが、近年、モバイルツールの小型化に伴い、そこに装着されるリチウムイオン二次電池にも小型化の要請がなされている。また、地球温暖化防止対策などの観点からのハイブリッド自動車や太陽光発電などの技術の進展に伴い、電気二重層キャパシター、レドックスキャパシター、リチウムイオンキャパシターなどの大きなエネルギー密度を持つスーパーキャパシターの新しい用途展開が加速しつつあり、これらのさらなる高エネルギー密度化が要求されている。
リチウムイオン二次電池やスーパーキャパシターといった蓄電デバイスは、例えば、電解質としてLiPFやNR・BF(Rはアルキル基)などの含フッ素化合物を含んだ有機電解液中に、正極と負極がポリオレフィンなどからなるセパレータを介して配された構造を持つ。正極はLiCoO(コバルト酸リチウム)や活性炭などの正極活物質と正極集電体からなるとともに、負極はグラファイトや活性炭などの負極活物質と負極集電体からなり、それぞれの形状は集電体の表面に活物質を塗布してシート状に成型したものが一般的である。各電極とも、大きな電圧がかかることに加え、腐食性が高い含フッ素化合物を含んだ有機電解液に浸漬されることから、特に、正極集電体の材料は、電気伝導性に優れるとともに、耐腐食性に優れることが求められる。このような事情から、現在、正極集電体の材料としては、ほぼ100%に、電気良導体であり、かつ、表面に不働態膜を形成することで優れた耐腐食性を有するアルミニウムが採用されている。なお、負極集電体の材料としては銅やニッケルなどが挙げられる。
蓄電デバイスの小型化や高エネルギー密度化のための方法の一つとして、シート状に成型された電極を構成する集電体の薄膜化がある。現在のところ、正極集電体には、圧延法によって製造された厚みが15〜20μm程度のアルミニウム箔が用いられるのが一般的であるので、このアルミニウム箔の厚みをより薄くすることで目的を達成することができる。しかしながら圧延法では、工業的製造規模でこれ以上、箔の厚みを薄くすることは困難である。
そこで圧延法にかわるアルミニウム箔の製造方法として、アルミニウム箔を電解法によって製造する方法が考えられる。電解法による金属箔の製造は、例えば、ステンレス板などの基材の表面に電気めっきで金属被膜を形成した後、当該被膜を基材から剥離することによって行われるものであり、例えば銅箔の製造方法としてはよく知られているものである。しかしながら、アルミニウムは電気化学的に卑な金属であるため電気めっきが非常に難しいこともあり、アルミニウム箔を電解法によって製造することは容易なことではない。特許文献1には、アルミニウム箔を電解法によって製造する方法として、塩化アルミニウム50〜75モル%とアルキルピリジニウムクロリド25〜50モル%とからなる電解浴またはこの浴に有機溶媒を添加した電解浴を用いる方法が開示されているが、この方法は、めっき液の塩素濃度が非常に高い。そのため、めっき液に含まれる塩素がめっき処理中に大気中の水分と反応することで塩化水素ガスが発生し、設備の腐食を引き起こすといった問題があるので、塩化水素ガスの発生を防ぐための対策や発生した塩化水素ガスで設備が腐食することを防ぐための対策を講じる必要がある。また、特許文献1に記載の方法には、印加できる電流密度が最大でも2A/dm程度であるため、成膜速度が遅いといった問題もある(印加電流密度をこれ以上高くするとめっき液の分解などが起こることによって安定にめっき処理を行うことができなくなる)。成膜速度はめっき液にベンゼンやトルエンなどの有機溶媒を添加することで改善を期待することができるが、これらの有機溶媒は毒性が高く、また、引火性が高いといった危険性があるため、廃液処理の容易性や安全性の点からは、めっき液にこれらの有機溶媒を添加することには問題があると言わざるを得ない。
以上の点に鑑み、本発明者らの研究グループは、塩素濃度が低いめっき液を用いた電解法によって、速い成膜速度で延性に富む高純度のアルミニウム箔を製造する方法の研究をこれまで精力的に行ってきており、その成果として、(1)ジアルキルスルホン、(2)アルミニウムハロゲン化物、および、(3)ハロゲン化アンモニウム、第一アミンのハロゲン化水素塩、第二アミンのハロゲン化水素塩、第三アミンのハロゲン化水素塩、一般式:RN・X(R〜Rは同一または異なってアルキル基、Xは第四アンモニウムカチオンに対するカウンターアニオンを示す)で表される第四アンモニウム塩からなる群から選択される少なくとも1つの含窒素化合物を少なくとも含むめっき液を用いた電解法によって基材の表面にアルミニウム被膜を形成した後、当該被膜を基材から剥離する方法を特許文献2において提案している。特許文献2によれば、この電気アルミニウムめっき用めっき液におけるジアルキルスルホン、アルミニウムハロゲン化物、含窒素化合物の配合割合は、ジアルキルスルホン10モルに対し、アルミニウムハロゲン化物は1.5〜4.0モルが望ましく、含窒素化合物は0.01〜2.0モルが望ましいとされている。こうした配合割合のめっき液は、速い成膜速度で延性に富む高純度のアルミニウム箔を製造する際などに有用であるが、取扱性の点などにおいて改良の余地を残している。具体的には、こうした配合割合のめっき液は、溶媒成分として用いるジアルキルスルホンの融点が高いことから(例えばジメチルスルホンの融点は約110℃である)、電気めっき処理を行うに際してはめっき液の温度をジアルキルスルホンの融点以上にしなければめっき液が固化してしまって処理を行うことができないといった点や、25℃の常温ではめっき液は固化しているので、めっき液の調製や廃棄などを簡易かつ円滑に行えないといった点から、めっき液の配合割合を大幅に変更することなく融点を低下させる方法が望まれていた。
電気アルミニウムめっき用めっき液の融点を低下させる方法に関して、本発明者らの研究グループによって提案した特許文献3には、ジアルキルスルホンとアルミニウムハロゲン化物を含む電気アルミニウムめっき用めっき液の場合、両者の配合割合をジアルキルスルホン10モルに対しアルミニウムハロゲン化物4モルとすれば融点が低下して60℃でも電気めっき処理が可能になると記載されている。しかしながら、特許文献3に記載のめっき液は、特許文献2に記載の含窒素化合物を含まないので、特許文献2に記載の含窒素化合物を含むめっき液においてもジアルキルスルホンとアルミニウムハロゲン化物の配合割合を前者10モルに対し後者4モルとすれば必ず融点を低下させることができるかといえば、必ずしもできないことが本発明者らの検討によって明らかになった。
特開平1−104791号公報 国際公開第2011/001932号 特許第4609777号公報
そこで本発明は、速い成膜速度で延性に富む高純度のアルミニウム箔を製造する際などに有用な電気アルミニウムめっき用めっき液であって、25℃でも固化せずに電気めっき処理を行うことができる、取扱性に優れためっき液を調製する方法、この方法によって調製される電気アルミニウムめっき用めっき液、この電気アルミニウムめっき用めっき液を用いたアルミニウム箔の製造方法、および、電気アルミニウムめっき用めっき液の融点を低下させる方法を提供することを目的とする。
本発明者らは、上記の点に鑑みて鋭意検討を行った結果、ジアルキルスルホン、アルミニウムハロゲン化物、含窒素化合物を含む電気アルミニウムめっき用めっき液を調製するに際してのジアルキルスルホンに対するアルミニウムハロゲン化物と含窒素化合物の配合割合が、前者の配合割合を後者の配合割合に依存させた所定の関係にある場合、得られるめっき液は低融点であって、25℃でも固化せずに流動性を有することを見出した。
上記の知見に基づいてなされた本発明の融点が25℃以下の電気アルミニウムめっき用めっき液の調製方法は、請求項1記載の通り、(1)ジアルキルスルホン、(2)アルミニウムハロゲン化物、および、(3)含窒素化合物を、ジアルキルスルホン10モルに対し、アルミニウムハロゲン化物は3.5+n〜4.2+nモル、含窒素化合物はnモル(ただしnは0.001〜0.1モル)に配合することを特徴とする。
また、請求項2記載の電気アルミニウムめっき用めっき液の調製方法は、請求項1記載の電気アルミニウムめっき用めっき液の調製方法において、ジアルキルスルホンがジメチルスルホンであることを特徴とする。
また、請求項3記載の電気アルミニウムめっき用めっき液調製方法は、請求項1記載の電気アルミニウムめっき用めっき液の調製方法において、含窒素化合物が、ハロゲン化アンモニウム、第一アミンのハロゲン化水素塩、第二アミンのハロゲン化水素塩、第三アミンのハロゲン化水素塩、一般式:RN・X(R〜Rは同一または異なってアルキル基、Xは第四アンモニウムカチオンに対するカウンターアニオンを示す)で表される第四アンモニウム塩、含窒素芳香族化合物からなる群から選択される少なくとも1つであることを特徴とする
た、本発明のアルミニウム箔の製造方法は、請求項記載の通り、(1)ジアルキルスルホン、(2)アルミニウムハロゲン化物、および、(3)含窒素化合物を、ジアルキルスルホン10モルに対し、アルミニウムハロゲン化物は3.5+n〜4.2+nモル、含窒素化合物はnモル(ただしnは0.001〜0.1モル)に配合することによって調製されてなる融点が25℃以下の電気アルミニウムめっき用めっき液を用いた電解法によって基材の表面にアルミニウム被膜を形成した後、当該被膜を基材から剥離することを特徴とする。
また、請求項5記載のアルミニウム箔の製造方法は、請求項4記載のアルミニウム箔の製造方法において、めっき液の温度が25〜80℃であることを特徴とする。
また、本発明の電気アルミニウムめっき用めっき液の融点を低下させる方法は、請求項6記載の通り、(1)ジアルキルスルホン、(2)アルミニウムハロゲン化物、および、(3)含窒素化合物を少なくとも含む電気アルミニウムめっき用めっき液を調製するに際してのジアルキルスルホン、アルミニウムハロゲン化物、含窒素化合物の配合割合を、ジアルキルスルホン10モルに対し、アルミニウムハロゲン化物は3.5+n〜4.2+nモル、含窒素化合物はnモル(ただしnは0.001〜0.1モル)とすることを特徴とする。
本発明によれば、速い成膜速度で延性に富む高純度のアルミニウム箔を製造する際などに有用な電気アルミニウムめっき用めっき液であって、25℃でも固化せずに電気めっき処理を行うことができる、取扱性に優れためっき液を調製する方法、この方法によって調製される電気アルミニウムめっき用めっき液、この電気アルミニウムめっき用めっき液を用いたアルミニウム箔の製造方法、および、電気アルミニウムめっき用めっき液の融点を低下させる方法を提供することができる。また、本発明の方法によって調製される電気アルミニウムめっき用めっき液には、通電量に対するアルミニウムの析出効率が高い電気めっき処理が可能であり、よって電気使用量の削減が図れて経済性に優れるという利点がある。
本発明の方法によって調製される電気アルミニウムめっき用めっき液を用いて製造されたアルミニウム箔を蓄電デバイス用正極集電体として利用した蓄電デバイスの一例の概略図である。 図1のA−A断面である。
本発明の電気アルミニウムめっき用めっき液の調製方法は、(1)ジアルキルスルホン、(2)アルミニウムハロゲン化物、および、(3)含窒素化合物を少なくとも含む電気アルミニウムめっき用めっき液の調製方法であって、めっき液を調製するに際してのジアルキルスルホン、アルミニウムハロゲン化物、含窒素化合物の配合割合を、ジアルキルスルホン10モルに対し、アルミニウムハロゲン化物は3.5+n〜4.2+nモル、含窒素化合物はnモル(ただしnは0.001〜2.0モル)とすることで、めっき液の融点を25℃以下とすることを特徴とするものである。本発明の方法は、電気アルミニウムめっき用めっき液の構成成分の配合割合を特許文献2において望ましいとされている配合割合から大幅に変更することなく25℃でも固化せずに流動性を有する低融点なめっき液を調製することができる方法である。とりわけ、めっき液の電気伝導性の改善に基づく高電流密度印加でのめっき処理の実現による成膜速度の向上、アルミニウム箔の高純度化や延性の向上などに寄与する含窒素化合物のジアルキルスルホンに対する配合割合を、特許文献2において望ましいとされている配合割合から変更していないので、本発明の方法によって調製されるめっき液は、速い成膜速度で延性に富む高純度のアルミニウム箔を製造する際などに有用である。また、本発明の方法によって調製されるめっき液には、通電量に対するアルミニウムの析出効率が高い電気めっき処理が可能であり、よって電気使用量の削減が図れて経済性に優れるという利点がある。
めっき液を調製するに際してのジアルキルスルホンに対するアルミニウムハロゲン化物と含窒素化合物の配合割合が、前者の配合割合を後者の配合割合に依存させた上記の関係にある場合、25℃でも固化せずに流動性を有する低融点なめっき液が得られる理由は必ずしも明らかではないが、現時点において本発明者らは次のように推察している。特許文献3に記載の通り、ジアルキルスルホン10モルに対するアルミニウムハロゲン化物の配合割合が4モルの場合、めっき液の融点が低下するが、これは、ジアルキルスルホンに対するアルミニウムハロゲン化物の配合割合がこの数値付近においては、めっき液中におけるアルミニウムイオンに配位して錯体を形成するジアルキルスルホンの割合が高く、錯体を形成していない遊離のジアルキルスルホンの割合が低いことに起因すると考えられる。ここに含窒素化合物が配合されると、アルミニウムイオンに配位して錯体を形成するジアルキルスルホンの割合が減少することで、錯体を形成していない遊離のジアルキルスルホンの割合が増加するが、含窒素化合物の配合モル数の分だけアルミニウムハロゲン化物を追加配合すると、アルミニウムイオンに配位して錯体を形成するジアルキルスルホンの割合が増加することで、錯体を形成していない遊離のジアルキルスルホンの割合が減少し、その結果、めっき液の融点が低下すると考えられる。
本発明の方法によって調製される電気アルミニウムめっき用めっき液に含ませるジアルキルスルホンとしては、ジメチルスルホン、ジエチルスルホン、ジプロピルスルホン、ジヘキシルスルホン、メチルエチルスルホンなどのアルキル基の炭素数が1〜6のもの(直鎖状でも分岐状でもよい)を例示することができるが、良好な電気伝導性や入手の容易性などの観点からはジメチルスルホンを好適に採用することができる。
アルミニウムハロゲン化物としては、塩化アルミニウムや臭化アルミニウムなどを例示することができるが、アルミニウムの析出を阻害する要因となるめっき液に含まれる水分の量を可能な限り少なくするという観点から、用いるアルミニウムハロゲン化物は無水物であることが望ましい。
含窒素化合物は、1つの分子中に1つ以上の窒素原子を有する化合物を意味する。好適に採用することができる含窒素化合物としては、ハロゲン化アンモニウム、第一アミンのハロゲン化水素塩、第二アミンのハロゲン化水素塩、第三アミンのハロゲン化水素塩、一般式:RN・X(R〜Rは同一または異なってアルキル基、Xは第四アンモニウムカチオンに対するカウンターアニオンを示す)で表される第四アンモニウム塩、含窒素芳香族化合物などが挙げられる。これらの含窒素化合物は単独で用いてもよいし、複数種類を混合して用いてもよい。
含窒素化合物として採用することができるハロゲン化アンモニウムとしては、塩化アンモニウムや臭化アンモニウムなどを例示することができる。また、第一アミン〜第三アミンとしては、メチルアミン、ジメチルアミン、トリメチルアミン、エチルアミン、ジエチルアミン、トリエチルアミン、プロピルアミン、ジプロピルアミン、トリプロピルアミン、ヘキシルアミン、メチルエチルアミンなどのアルキル基の炭素数が1〜6のもの(直鎖状でも分岐状でもよい)を例示することができる。ハロゲン化水素としては、塩化水素や臭化水素などを例示することができる。一般式:RN・X(R〜Rは同一または異なってアルキル基、Xは第四アンモニウムカチオンに対するカウンターアニオンを示す)で表される第四アンモニウム塩におけるR〜Rで示されるアルキル基としては、メチル基、エチル基、プロピル基、ヘキシル基などの炭素数が1〜6のもの(直鎖状でも分岐状でもよい)を例示することができる。Xとしては塩素イオンや臭素イオンやヨウ素イオンなどのハロゲン化物イオンの他、BF やPF などを例示することができる。具体的な化合物としては、塩化テトラメチルアンモニウム、臭化テトラメチルアンモニウム、ヨウ化テトラメチルアンモニウム、四フッ化ホウ素テトラエチルアンモニウムなどを例示することができる。含窒素芳香族化合物としては、フェナントロリンなどを例示することができる。好適な含窒素化合物としては、速い成膜速度で延性に富む高純度のアルミニウム箔の製造を容易にする点において第三アミンの塩酸塩、例えばトリメチルアミン塩酸塩を挙げることができる。
本発明の方法によって調製される電気アルミニウムめっき用めっき液においては、ジアルキルスルホン、アルミニウムハロゲン化物、含窒素化合物の配合割合を、ジアルキルスルホン10モルに対し、アルミニウムハロゲン化物は3.5+n〜4.2+nモル、含窒素化合物はnモル(ただしnは0.001〜2.0モル)とする。本発明において重要な点は、ジアルキルスルホンに対するアルミニウムハロゲン化物の配合割合を、ジアルキルスルホンに対する含窒素化合物の配合割合に依存させる点であり、上記の関係を満たす配合割合でこれらの成分を混合してめっき液を調製すると、25℃でも固化せずに流動性を有する低融点なめっき液を得ることができる。また、本発明の方法によって調製されるめっき液には、通電量に対するアルミニウムの析出効率が高い電気めっき処理が可能であり、よって電気使用量の削減が図れて経済性に優れるという利点がある。なお、めっき液の調製は、窒素ガスや不活性ガスの雰囲気下、これらの成分の混合物をジアルキルスルホンの融点まで加温し、アルミニウムハロゲン化物と含窒素化合物を溶融したジアルキルスルホンに溶解させることで行うことが望ましい。ジアルキルスルホンに対する含窒素化合物の配合割合を、ジアルキルスルホン10モルに対し0.001〜2.0モルとするのは、0.001モルを下回ると配合することの効果、即ち、めっき液の電気伝導性の改善に基づく高電流密度印加でのめっき処理の実現による成膜速度の向上、アルミニウム箔の高純度化や延性の向上などの効果が得られにくくなる恐れがある一方、2.0モルを超えるとめっき液の組成が本質的に変わってしまうことでアルミニウムが析出しなくなってしまう恐れがあるからである。ジアルキルスルホンに対する含窒素化合物の配合割合は、ジアルキルスルホン10モルに対し0.05〜1.5モルが望ましい。ジアルキルスルホンに対するアルミニウムハロゲン化物の配合割合を、ジアルキルスルホン10モルに対する含窒素化合物の配合割合nモルに依存させて3.5+n〜4.2+nモルとするのは、3.5+nモルを下回っても4.2+nモルを超えてもめっき液の融点が低下しない恐れや通電量に対するアルミニウムの析出効率が低下する恐れがあるからである。また、ジアルキルスルホンに対するアルミニウムハロゲン化物の配合割合は、少なすぎると形成されるアルミニウム被膜が黒ずんでしまう現象(焼けと呼ばれる現象)が発生する恐れや成膜効率が低下する恐れがある一方、多すぎるとめっき液の液抵抗が高くなりすぎることでめっき液が発熱して分解する恐れがある。ジアルキルスルホンに対するアルミニウムハロゲン化物の配合割合は、ジアルキルスルホン10モルに対し3.8+n〜4.0+nモルが望ましい。
本発明の方法によって調製される電気アルミニウムめっき用めっき液を用いてアルミニウム箔を製造する場合、電解法によって基材の表面にアルミニウム被膜を形成した後、当該被膜を基材から剥離することで行えばよい。本発明の方法によって調製されるめっき液は、25℃でも固化せずに流動性を有する低融点なものである。従って、めっき液の温度が25℃でも電気めっき処理を行うことができる。例えばめっき液の温度が25〜80℃で電気めっき処理を行う場合、印加電流密度は2〜15A/dmが望ましい。印加電流密度が2A/dmを下回ると成膜効率が低下する恐れがある一方、15A/dmを超えると含窒素化合物の分解などが原因で安定なめっき処理が行えなくなったり延性に富む高純度のアルミニウム箔が得られなくなったりする恐れがある。印加電流密度は3〜12A/dmがより望ましい。本発明の方法によって調製されるめっき液は、電気めっき処理を行う際に80℃を超える温度に加温して用いることもできる。めっき液の温度を高めると、めっき液の粘度が低下することで電気伝導性が向上する。本発明の方法によって調製されるめっき液は、80℃を超える温度に加温した場合、15A/dmを超える電流密度を印加することができるので、効率的な電気めっき処理が可能となる(印加電流密度の上限は例えば60A/dmである)。なお、電気めっき処理を行う際のめっき液の温度の上限は例えば150℃である。めっき液の温度が150℃を超えると、めっき液の無視できない蒸発が起こることでその組成が変化してしまう恐れや、基材の表面に形成されたアルミニウム被膜とめっき液との間での反応が活発化し、アルミニウム被膜中に不純物が多く取り込まれることでその純度が低下する恐れがある。電気めっき処理の時間は、アルミニウム箔の所望する厚み、めっき液の温度や印加電流密度などにも依存するが、通常、0.5〜90分間である。電気めっき処理の環境は、めっき液の劣化を防いでその寿命の延長を図る観点から、乾燥雰囲気にすることが望ましい。
アルミニウム被膜を形成するための基材(陰極)としては、ステンレス板、チタン板、アルミニウム板、ニッケル板、銅板などを例示することができる。通常、基材からのアルミニウム被膜の剥離を容易ならしめるためには、基材の表面は鏡面加工が施されるなどすることによって可能な限り平滑であることが望ましいが、本発明の方法によって調製される電気アルミニウムめっき用めっき液を用いて基材の表面に形成されたアルミニウム被膜は、基材に対してこのような加工を施さなくても剥離が容易であるという特徴を有する(その理由は必ずしも明らかではないが基材の表面にアルミニウム被膜が形成される際に基材に接する側のアルミニウム被膜の表面付近にめっき液に由来するSとClが濃化することが関係しているものと推察される)。なお、陽極の材料としては、例えばアルミニウムを例示することができる。基材からのアルミニウム被膜の剥離はバッチ的に行うことができる他、陰極ドラムを用いてアルミニウム被膜の形成と剥離を連続的に行うこともできる(例えば特開平6−93490号公報)。
本発明の方法によって調製される電気アルミニウムめっき用めっき液を用いれば、めっき液の温度が80℃以下であっても、現在のところ、圧延法では製造が非常に困難である厚みが15μm以下のアルミニウム箔、さらには圧延法では製造が不可能といっても過言ではない厚みが10μm以下のアルミニウム箔を、電解法によって製造することができる。また、本発明の方法によって調製されるめっき液には、通電量に対するアルミニウムの析出効率が高い電気めっき処理が可能であり、よって電気使用量の削減が図れて経済性に優れるという利点がある。さらに、本発明の方法によって調製されるめっき液を用いて得られるアルミニウム箔は延性に富むことに加え、高純度である。具体的には、本発明の方法によって調製されるめっき液を用いれば、例えば、アルミニウムの含量が97.0〜99.9mass%、SとClの含量がともに1.5mass%以下であり(標準的には0.01〜0.5mass%)、厚みが1〜15μmであるアルミニウム箔(大気中からの混入不可避のCやOを微量含むこともある)を容易に製造することができる。製造されたアルミニウム箔は、蓄電デバイスの小型化や高エネルギー密度化のための薄膜化された正極集電体などとして用いることができる。なお、本発明の方法によって調製されるめっき液は、速い成膜速度で延性に富む高純度のアルミニウム箔を製造する際に利用することができるだけでなく、意匠性や耐候性を各種の物品に付与するためのアルミニウムコーティングを行う際に利用することもできる。また、本発明の方法によって調製されるめっき液は、成膜速度を速めるためにベンゼンやトルエンなどの有機溶媒を添加するといった必要がないので、その水洗が可能であり廃液処理を容易に行うことができるという利点を有する。
以下、本発明を実施例によって詳細に説明するが、本発明は以下の記載に限定して解釈されるものではない。
実施例1:
窒素ガス雰囲気下、ジメチルスルホン、無水塩化アルミニウム、トリメチルアミン塩酸塩を表1に示す6種類のモル比で混合し、110℃で溶解させて電気アルミニウムめっき用めっき液を調製した。自然放熱によってめっき液を室温(25℃)まで冷却した後、24時間放置してからその性状を目視によって観察した。結果を表1に示す。なお、表1における「本発明該当性」は、含窒素化合物であるトリメチルアミン塩酸塩のモル数をnとした時に無水塩化アルミニウムのモル数が3.5+n〜4.2+nの範囲内にあれば「該当」、範囲外であれば「非該当」とする。
Figure 0005888403
表1から明らかなように、めっき液がトリメチルアミン塩酸塩を含む場合、特許文献3の記載に従ってジメチルスルホンと無水塩化アルミニウムの配合割合を前者10モルに対し後者4モルとすれば必ず融点が低下するというわけではなく、ジメチルスルホンに対するトリメチルアミン塩酸塩の配合割合が多いと25℃で固化することがわかった。
表1に記載のめっき液No.1〜4のそれぞれを用い、3A/dmの印加電流密度で、めっき液を30℃に保って攪拌しながら電気めっき処理を15分間行った。なお、陽極には純度99.99%のアルミニウム板、陰極(アルミニウム被膜を形成するための基材)には銅板を用いた。15分後、銅板をめっき液から取り出し、水洗を行ってから乾燥した後、その表面を目視によって観察したところ、銅板の表面には白色のアルミニウム被膜が形成されていた。また、18A/dmの印加電流密度で、めっき液を100℃に保って攪拌しながら電気めっき処理を5分間行った場合も、銅板の表面に白色のアルミニウム被膜を形成することができた。いずれの電気めっき処理によって表面にアルミニウム被膜が形成された銅板も、その端部からアルミニウム被膜と銅板の間に介入させたピンセットを銅板に沿って滑らせるように移動させると、アルミニウム被膜は銅板から容易に剥離し、白色のアルミニウム箔が得られた。
また、表1に記載のめっき液No.1〜6のそれぞれを用い、3A/dmの印加電流密度で、めっき液を100℃に保って攪拌しながら電気めっき処理を15分間行って、それぞれの通電量に対するアルミニウムの析出効率(電析効率)を以下の数式にて算出した。その結果、本発明のめっき液に該当するめっき液No.1は87%、めっき液No.2は94%、めっき液No.3は95%、めっき液No.4は85%であり、いずれの電析効率も85%以上であったが、本発明のめっき液に該当しないめっき液No.5は83%、めっき液No.6は79%であり、いずれの電析効率も85%未満であった。なお、本発明のめっき液に該当するめっき液No.1〜4は、めっき液を30℃に保って電気めっき処理を行った場合でも電析効率は同じ数値であった。
電析効率(%)=析出したアルミニウム質量(g)/[通電電流値(A)×通電時間(秒)×27÷3÷96500(C)]×100
(式中、通電電流値(A)は印過電流密度(A/dm)と陰極表面積(dm)の積、27はアルミニウムの原子量、3はアルミニウムの原子価である)
実施例2:
窒素ガス雰囲気下、ジメチルスルホン、無水塩化アルミニウム、トリメチルアミン塩酸塩を表2に示す6種類のモル比で混合し、110℃で溶解させて電気アルミニウムめっき用めっき液を調製した。また、窒素ガス雰囲気下、ジメチルスルホン、無水塩化アルミニウム、塩化テトラメチルアンモニウムを表3に示す6種類のモル比で混合し、110℃で溶解させて電気アルミニウムめっき用めっき液を調製した。さらに、窒素ガス雰囲気下、ジメチルスルホン、無水塩化アルミニウム、トリメチルアミン塩酸塩を表4に示す6種類のモル比で混合し、110℃で溶解させて電気アルミニウムめっき用めっき液を調製した。自然放熱によってめっき液を室温(25℃)まで冷却した後、24時間放置してからその性状を目視によって観察した。結果を表2〜4に示す。なお、表2〜4における「本発明該当性」は、含窒素化合物であるトリメチルアミン塩酸塩または塩化テトラメチルアンモニウムのモル数をnとした時に無水塩化アルミニウムのモル数が3.5+n〜4.2+nの範囲内にあれば「該当」、範囲外であれば「非該当」とする。
Figure 0005888403
Figure 0005888403
Figure 0005888403
表2〜4から明らかなように、ジアルキルスルホンに対する含窒素化合物の配合割合に応じてアルミニウムハロゲン化物の配合割合を変化させることで、25℃でも固化せずに流動性を有するめっき液が得られることがわかった。以上の結果をもとに、めっき液を調製するに際してのジアルキルスルホン、アルミニウムハロゲン化物、含窒素化合物の配合割合をさらに検討したところ、ジアルキルスルホン10モルに対し、アルミニウムハロゲン化物は3.5+n〜4.2+nモル、含窒素化合物はnモル(ただしnは0.001〜2.0モル)とした場合、得られるめっき液は低融点であって、25℃でも固化せずに流動性を有することがわかった。
表2〜4に記載のめっき液No.2〜5のそれぞれを用い、3A/dmの印加電流密度で、めっき液を30℃に保って攪拌しながら電気めっき処理を15分間行った。なお、陽極には純度99.99%のアルミニウム板、陰極(アルミニウム被膜を形成するための基材)には銅板を用いた。15分後、銅板をめっき液から取り出し、水洗を行ってから乾燥した後、その表面を目視によって観察したところ、銅板の表面には白色のアルミニウム被膜が形成されていた。また、18A/dmの印加電流密度で、めっき液を100℃に保って攪拌しながら電気めっき処理を5分間行った場合も、銅板の表面に白色のアルミニウム被膜を形成することができた。いずれの電気めっき処理によって表面にアルミニウム被膜が形成された銅板も、その端部からアルミニウム被膜と銅板の間に介入させたピンセットを銅板に沿って滑らせるように移動させると、アルミニウム被膜は銅板から容易に剥離し、白色のアルミニウム箔が得られた。
また、表2に記載のめっき液No.1〜6のそれぞれの通電量に対するアルミニウムの析出効率(電析効率)を実施例1に記載の方法と同様にして算出した。その結果、本発明のめっき液に該当するめっき液No.2は92%、めっき液No.3は95%、めっき液No.4は93%、めっき液No.5は93%であり、いずれの電析効率も85%以上であったが、本発明のめっき液に該当しないめっき液No.1は84%、めっき液No.6は84%であり、いずれの電析効率も85%未満であった。表3と表4に記載のめっき液No.1〜6のそれぞれの通電量に対するアルミニウムの析出効率(電析効率)も実施例1に記載の方法と同様にして算出したところ、本発明のめっき液に該当するめっき液No.2〜5の電析効率はいずれも85%以上であったが、本発明のめっき液に該当しないめっき液No.1,6の電析効率はいずれも85%未満であった。
実施例3:
窒素ガス雰囲気下、ジメチルスルホン、無水塩化アルミニウム、トリメチルアミン塩酸塩をモル比で10:3.8:0.001の割合で混合し、110℃で溶解させて電気アルミニウムめっき用めっき液を調製した。自然放熱によってめっき液を室温(25℃)まで冷却した後、24時間放置してからその性状を目視によって観察したところ、固化せずに流動性を有するものであった。このめっき液を用い、50A/dmの印加電流密度で、めっき液を145℃に保って攪拌しながら電気めっき処理を3分間行うと(陽極:純度99.99%のアルミニウム板、陰極:銅板)、白色のアルミニウム被膜が銅板の表面に形成された。こうして行った電気めっき処理における通電量に対するアルミニウムの析出効率(電析効率)を実施例1に記載の数式にて算出したところ99%であった。表面にアルミニウム被膜が形成された銅板の端部からアルミニウム被膜と銅板の間に介入させたピンセットを銅板に沿って滑らせるように移動させると、アルミニウム被膜は銅板から容易に剥離し、白色のアルミニウム箔が得られた。
実施例4:
窒素ガス雰囲気下、ジメチルスルホン、無水塩化アルミニウム、トリメチルアミン塩酸塩をモル比で10:3.8:0.1の割合で混合し、110℃で溶解させて電気アルミニウムめっき用めっき液を調製した。自然放熱によってめっき液を室温(25℃)まで冷却した後、24時間放置してからその性状を目視によって観察したところ、固化せずに流動性を有するものであった。実施例3に記載の方法と同様にして電気めっき処理を行うと、白色のアルミニウム被膜が銅板の表面に形成された。こうして行った電気めっき処理における通電量に対するアルミニウムの析出効率(電析効率)を実施例1に記載の数式にて算出したところ90%であった。表面にアルミニウム被膜が形成された銅板の端部からアルミニウム被膜と銅板の間に介入させたピンセットを銅板に沿って滑らせるように移動させると、アルミニウム被膜は銅板から容易に剥離し、白色のアルミニウム箔が得られた。
実施例5:
窒素ガス雰囲気下、ジメチルスルホン、無水塩化アルミニウム、塩化アンモニウムをモル比で10:3.8:0.01の割合で混合し、110℃で溶解させて電気アルミニウムめっき用めっき液を調製した。自然放熱によってめっき液を室温(25℃)まで冷却した後、24時間放置してからその性状を目視によって観察したところ、固化せずに流動性を有するものであった。このめっき液を用い、7A/dmの印加電流密度で、めっき液を60℃に保って攪拌しながら電気めっき処理を15分間行うと(陽極:純度99.99%のアルミニウム板、陰極:銅板)、白色のアルミニウム被膜が銅板の表面に形成された。こうして行った電気めっき処理における通電量に対するアルミニウムの析出効率(電析効率)を実施例1に記載の数式にて算出したところ89%であった。表面にアルミニウム被膜が形成された銅板の端部からアルミニウム被膜と銅板の間に介入させたピンセットを銅板に沿って滑らせるように移動させると、アルミニウム被膜は銅板から容易に剥離し、白色のアルミニウム箔が得られた。
実施例6:
窒素ガス雰囲気下、ジメチルスルホン、無水塩化アルミニウム、ジメチルアミン塩酸塩をモル比で10:3.8:0.01の割合で混合し、110℃で溶解させて電気アルミニウムめっき用めっき液を調製した。自然放熱によってめっき液を室温(25℃)まで冷却した後、24時間放置してからその性状を目視によって観察したところ、固化せずに流動性を有するものであった。このめっき液を用い、実施例5に記載の方法と同様にして電気めっき処理を行うと、白色のアルミニウム被膜が銅板の表面に形成された。こうして行った電気めっき処理における通電量に対するアルミニウムの析出効率(電析効率)を実施例1に記載の数式にて算出したところ92%であった。表面にアルミニウム被膜が形成された銅板の端部からアルミニウム被膜と銅板の間に介入させたピンセットを銅板に沿って滑らせるように移動させると、アルミニウム被膜は銅板から容易に剥離し、白色のアルミニウム箔が得られた。
実施例7:
窒素ガス雰囲気下、ジメチルスルホン、無水塩化アルミニウム、塩化テトラメチルアンモニウムをモル比で10:3.8:0.01の割合で混合し、110℃で溶解させて電気アルミニウムめっき用めっき液を調製した。自然放熱によってめっき液を室温(25℃)まで冷却した後、24時間放置してからその性状を目視によって観察したところ、固化せずに流動性を有するものであった。このめっき液を用い、実施例5に記載の方法と同様にして電気めっき処理を行うと、白色のアルミニウム被膜が銅板の表面に形成された。こうして行った電気めっき処理における通電量に対するアルミニウムの析出効率(電析効率)を実施例1に記載の数式にて算出したところ85%であった。表面にアルミニウム被膜が形成された銅板の端部からアルミニウム被膜と銅板の間に介入させたピンセットを銅板に沿って滑らせるように移動させると、アルミニウム被膜は銅板から容易に剥離し、白色のアルミニウム箔が得られた。
実施例8:
窒素ガス雰囲気下、ジメチルスルホン、無水塩化アルミニウム、フェナントロリンをモル比で10:3.8:0.001の割合で混合し、110℃で溶解させて電気アルミニウムめっき用めっき液を調製した。自然放熱によってめっき液を室温(25℃)まで冷却した後、24時間放置してからその性状を目視によって観察したところ、固化せずに流動性を有するものであった。このめっき液を用い、実施例5に記載の方法と同様にして電気めっき処理を行うと、白色のアルミニウム被膜が銅板の表面に形成された。こうして行った電気めっき処理における通電量に対するアルミニウムの析出効率(電析効率)を実施例1に記載の数式にて算出したところ90%であった。表面にアルミニウム被膜が形成された銅板の端部からアルミニウム被膜と銅板の間に介入させたピンセットを銅板に沿って滑らせるように移動させると、アルミニウム被膜は銅板から容易に剥離し、白色のアルミニウム箔が得られた。
実施例9:
表3に記載のめっき液No.4を用い、15A/dmの印加電流密度で、めっき液を90℃に保って攪拌しながら電気めっき処理を15分間行うと(陽極:純度99.99%のアルミニウム板、陰極:銅板)、白色のアルミニウム被膜が銅板の表面に形成された。こうして行った電気めっき処理における通電量に対するアルミニウムの析出効率(電析効率)を実施例1に記載の数式にて算出したところ85%であった。表面にアルミニウム被膜が形成された銅板の端部からアルミニウム被膜と銅板の間に介入させたピンセットを銅板に沿って滑らせるように移動させると、アルミニウム被膜は銅板から容易に剥離し、白色のアルミニウム箔が得られた。
実施例10:
窒素ガス雰囲気下、ジメチルスルホン、無水塩化アルミニウム、塩化テトラメチルアンモニウムをモル比で10:5.8:2.0の割合で混合し、110℃で溶解させて電気アルミニウムめっき用めっき液を調製した。自然放熱によってめっき液を室温(25℃)まで冷却した後、24時間放置してからその性状を目視によって観察したところ、固化せずに流動性を有するものであった。このめっき液を用い、15A/dmの印加電流密度で、めっき液を115℃に保って攪拌しながら電気めっき処理を15分間行うと(陽極:純度99.99%のアルミニウム板、陰極:銅板)、白色のアルミニウム被膜が銅板の表面に形成された。こうして行った電気めっき処理における通電量に対するアルミニウムの析出効率(電析効率)を実施例1に記載の数式にて算出したところ97%であった。表面にアルミニウム被膜が形成された銅板の端部からアルミニウム被膜と銅板の間に介入させたピンセットを銅板に沿って滑らせるように移動させると、アルミニウム被膜は銅板から容易に剥離し、白色のアルミニウム箔が得られた。
実施例11:
表2に記載のめっき液No.3を用い、18A/dmの印加電流密度で、めっき液を95℃に保って攪拌しながら電気めっき処理を5分間行うと(陽極:純度99.99%のアルミニウム板、陰極:銅板)、白色のアルミニウム被膜が銅板の表面に形成された。こうして行った電気めっき処理における通電量に対するアルミニウムの析出効率(電析効率)を実施例1に記載の数式にて算出したところ98%であった。表面にアルミニウム被膜が形成された銅板の端部からアルミニウム被膜と銅板の間に介入させたピンセットを銅板に沿って滑らせるように移動させると、アルミニウム被膜は銅板から容易に剥離し、白色のアルミニウム箔が得られた。得られたアルミニウム箔は、厚みが5μmであり、アルミニウムの純度が高く(アルミニウムの含量:99.36mass%、Sの含量:0.21mass%、Clの含量:0.43mass%)、圧延法によって製造されるアルミニウム箔と同様、延性に富むものであった。なお、アルミニウム箔の厚みはマイクロメータ(MCD191−30WD:新潟精機社製)を用いて測定した(以下の実施例でも採用)。アルミニウム箔の純度はその両面を水洗した後に硫黄分析装置(EMIA−820W:堀場製作所社製)を用いてSの含量を測定するとともに波長分散蛍光X線分析装置(RIX−2100:リガク社製)を用いてClの含量を測定し、その残りをアルミニウムの含量とした(以下の実施例でも採用)。
実施例12:
表2に記載のめっき液No.3を用い、25A/dmの印加電流密度で、めっき液を115℃に保って攪拌しながら電気めっき処理を3分間行った。なお、陽極には純度99.99%のアルミニウム板、陰極(アルミニウム被膜を形成するための基材)にはチタン板を用いた。3分後、表面にアルミニウム被膜が形成されたチタン板をめっき液から取り出し、水洗を行ってから乾燥した後、その表面を目視によって観察したところ、チタン板の表面には白色のアルミニウム被膜が形成されていた。こうして行った電気めっき処理における通電量に対するアルミニウムの析出効率(電析効率)を実施例1に記載の数式にて算出したところ92%であった。表面にアルミニウム被膜が形成されたチタン板の端部からアルミニウム被膜とチタン板の間に介入させたピンセットをチタン板に沿って滑らせるように移動させると、アルミニウム被膜はチタン板から容易に剥離し、白色のアルミニウム箔が得られた。このアルミニウム箔に対し、アルゴン雰囲気下、300℃で30分間の熱処理を行うことで、箔の内部応力を緩和させた。得られたアルミニウム箔は、厚みが15μmであり、アルミニウムの純度が高く(アルミニウムの含量:99.91mass%、Sの含量:0.03mass%、Clの含量:0.06mass%)、圧延法によって製造されるアルミニウム箔と同様、延性に富むものであった。
実施例13:
窒素ガス雰囲気下、ジメチルスルホン、無水塩化アルミニウム、ジメチルアミン塩酸塩をモル比で10:4.1:0.15の割合で混合し、110℃で溶解させて電気アルミニウムめっき用めっき液を調製した。自然放熱によってめっき液を室温(25℃)まで冷却した後、24時間放置してからその性状を目視によって観察したところ、固化せずに流動性を有するものであった。このめっき液を用い、10A/dmの印加電流密度で、めっき液を80℃に保って攪拌しながら電気めっき処理を5分間行うこと以外は実施例12に記載の方法と同様にして白色のアルミニウム箔を得た。こうして行った電気めっき処理における通電量に対するアルミニウムの析出効率(電析効率)を実施例1に記載の数式にて算出したところ95%であった。このアルミニウム箔に対し、アルゴン雰囲気下、300℃で30分間の熱処理を行うことで、箔の内部応力を緩和させた。得られたアルミニウム箔は、厚みが10μmであり、アルミニウムの純度が高く(アルミニウムの含量:99.56mass%、Sの含量:0.15mass%、Clの含量:0.29mass%)、圧延法によって製造されるアルミニウム箔と同様、延性に富むものであった。
応用例1:本発明の方法によって調製される電気アルミニウムめっき用めっき液を用いて製造されたアルミニウム箔を蓄電デバイス用正極集電体として利用した蓄電デバイスの作製
実施例11で得たアルミニウム箔を正極集電体として利用し、その表面に正極活物質を塗布したものを正極として、図1に示す蓄電デバイスを作製した。蓄電デバイス100は、筐体10の内部にフッ素化合物を含んだ有機電解液が充填され、その有機電解液中に電極ユニット8が浸漬された構成を有する。電極ユニット8は、薄い箔で帯状の正極、負極、セパレータを、正極−セパレータ−負極−セパレータの順に重ねて積層体とし、この積層体を倦回した構造である。筐体10は金属材料からなり、その内側には絶縁層4が形成されている。また、筐体10には外部機器との接続端子となる正極端子5と負極端子6が形成され、正極端子5と電極ユニット8の正極が、負極端子6と電極ユニット8の負極が、それぞれ電気的に接続されている。図2は図1のA−A断面である。正極1と負極2はセパレータ3によって物理的に隔離されているので両者は直接通電しない。しかしながら、セパレータ3は有機電解液7が透過しうる多孔質な材質からなり、正極1と負極2は有機電解液7を介して電気的に接続された状態である。
本発明は、速い成膜速度で延性に富む高純度のアルミニウム箔を製造する際などに有用な電気アルミニウムめっき用めっき液であって、25℃でも固化せずに電気めっき処理を行うことができる、取扱性に優れためっき液を調製する方法、この方法によって調製される電気アルミニウムめっき用めっき液、この電気アルミニウムめっき用めっき液を用いたアルミニウム箔の製造方法、および、電気アルミニウムめっき用めっき液の融点を低下させる方法を提供することができる点において産業上の利用可能性を有する。
1 正極
2 負極
3 セパレータ
4 絶縁層
5 正極端子
6 負極端子
7 有機電解液
8 電極ユニット
10 筐体
100 蓄電デバイス

Claims (6)

  1. (1)ジアルキルスルホン、(2)アルミニウムハロゲン化物、および、(3)含窒素化合物を、ジアルキルスルホン10モルに対し、アルミニウムハロゲン化物は3.5+n〜4.2+nモル、含窒素化合物はnモル(ただしnは0.001〜0.1モル)に配合することを特徴とする、融点が25℃以下の電気アルミニウムめっき用めっき液の調製方法。
  2. ジアルキルスルホンがジメチルスルホンであることを特徴とする請求項1記載の電気アルミニウムめっき用めっき液の調製方法。
  3. 含窒素化合物が、ハロゲン化アンモニウム、第一アミンのハロゲン化水素塩、第二アミンのハロゲン化水素塩、第三アミンのハロゲン化水素塩、一般式:RN・X(R〜Rは同一または異なってアルキル基、Xは第四アンモニウムカチオンに対するカウンターアニオンを示す)で表される第四アンモニウム塩、含窒素芳香族化合物からなる群から選択される少なくとも1つであることを特徴とする請求項1記載の電気アルミニウムめっき用めっき液の調製方法
  4. (1)ジアルキルスルホン、(2)アルミニウムハロゲン化物、および、(3)含窒素化合物を、ジアルキルスルホン10モルに対し、アルミニウムハロゲン化物は3.5+n〜4.2+nモル、含窒素化合物はnモル(ただしnは0.001〜0.1モル)に配合することによって調製されてなる融点が25℃以下の電気アルミニウムめっき用めっき液を用いた電解法によって基材の表面にアルミニウム被膜を形成した後、当該被膜を基材から剥離することを特徴とするアルミニウム箔の製造方法。
  5. めっき液の温度が25〜80℃であることを特徴とする請求項4記載のアルミニウム箔の製造方法。
  6. (1)ジアルキルスルホン、(2)アルミニウムハロゲン化物、および、(3)含窒素化合物を少なくとも含む電気アルミニウムめっき用めっき液を調製するに際してのジアルキルスルホン、アルミニウムハロゲン化物、含窒素化合物の配合割合を、ジアルキルスルホン10モルに対し、アルミニウムハロゲン化物は3.5+n〜4.2+nモル、含窒素化合物はnモル(ただしnは0.001〜0.1モル)とすることを特徴とする電気アルミニウムめっき用めっき液の融点を低下させる方法。
JP2014502313A 2012-02-29 2013-02-27 低融点な電気アルミニウムめっき用めっき液の調製方法、電気アルミニウムめっき用めっき液、アルミニウム箔の製造方法、および、電気アルミニウムめっき用めっき液の融点を低下させる方法 Active JP5888403B2 (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2014502313A JP5888403B2 (ja) 2012-02-29 2013-02-27 低融点な電気アルミニウムめっき用めっき液の調製方法、電気アルミニウムめっき用めっき液、アルミニウム箔の製造方法、および、電気アルミニウムめっき用めっき液の融点を低下させる方法

Applications Claiming Priority (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2012044378 2012-02-29
JP2012044378 2012-02-29
PCT/JP2013/055149 WO2013129479A1 (ja) 2012-02-29 2013-02-27 低融点な電気アルミニウムめっき用めっき液の調製方法、電気アルミニウムめっき用めっき液、アルミニウム箔の製造方法、および、電気アルミニウムめっき用めっき液の融点を低下させる方法
JP2014502313A JP5888403B2 (ja) 2012-02-29 2013-02-27 低融点な電気アルミニウムめっき用めっき液の調製方法、電気アルミニウムめっき用めっき液、アルミニウム箔の製造方法、および、電気アルミニウムめっき用めっき液の融点を低下させる方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPWO2013129479A1 JPWO2013129479A1 (ja) 2015-07-30
JP5888403B2 true JP5888403B2 (ja) 2016-03-22

Family

ID=49082673

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2014502313A Active JP5888403B2 (ja) 2012-02-29 2013-02-27 低融点な電気アルミニウムめっき用めっき液の調製方法、電気アルミニウムめっき用めっき液、アルミニウム箔の製造方法、および、電気アルミニウムめっき用めっき液の融点を低下させる方法

Country Status (6)

Country Link
US (1) US9382634B2 (ja)
EP (1) EP2821529B1 (ja)
JP (1) JP5888403B2 (ja)
KR (1) KR101951069B1 (ja)
CN (1) CN104204308A (ja)
WO (1) WO2013129479A1 (ja)

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6252832B2 (ja) * 2013-09-30 2017-12-27 日立金属株式会社 アルミニウム箔、及びそれを用いた電極、並びに蓄電デバイス
JP6318689B2 (ja) * 2014-02-20 2018-05-09 日立金属株式会社 電解アルミニウム箔およびその製造方法、蓄電デバイス用集電体、蓄電デバイス用電極、蓄電デバイス
JP6427893B2 (ja) * 2014-02-20 2018-11-28 日立金属株式会社 電解アルミニウム箔、蓄電デバイス用集電体、蓄電デバイス用電極、蓄電デバイス
KR20160149522A (ko) 2015-06-18 2016-12-28 주식회사 에스제이테크 알루미늄 박막의 코팅방법과 이에 의해 제조된 알루미늄 코팅제품
JP2019137902A (ja) * 2018-02-14 2019-08-22 日立金属株式会社 アルミニウム箔

Family Cites Families (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH01104791A (ja) 1987-10-17 1989-04-21 Nisshin Steel Co Ltd アルミニウム電解箔の製造方法
DE3900830C1 (ja) * 1989-01-13 1989-11-02 Mtu Friedrichshafen Gmbh
JPH0693490A (ja) 1992-09-10 1994-04-05 Nippon Denkai Kk 電解金属箔の製造方法
JP4268515B2 (ja) * 2003-12-26 2009-05-27 新光電気工業株式会社 電解剥離方法
JP4609777B2 (ja) 2006-06-29 2011-01-12 日立金属株式会社 アルミニウムめっき層および金属部材並びにその製造方法
JP5170681B2 (ja) * 2008-10-06 2013-03-27 日立金属株式会社 電気アルミニウムめっき液およびアルミニウムめっき膜
CN102216499B (zh) * 2008-10-15 2014-06-25 日立金属株式会社 电镀铝液以及铝镀膜的形成方法
US8444812B2 (en) * 2008-11-18 2013-05-21 Nalco Company Creping adhesives with improved film properties
JP5598027B2 (ja) * 2009-03-05 2014-10-01 日立金属株式会社 アルミニウム多孔質材およびその製造方法、アルミニウム多孔質材を電極集電体として用いた蓄電デバイス
WO2011001932A1 (ja) * 2009-06-29 2011-01-06 日立金属株式会社 アルミニウム箔の製造方法
JP5699794B2 (ja) * 2010-06-23 2015-04-15 上村工業株式会社 アルミニウム酸化皮膜用除去液及びアルミニウム又はアルミニウム合金の表面処理方法

Also Published As

Publication number Publication date
KR20140129342A (ko) 2014-11-06
US20150068909A1 (en) 2015-03-12
CN104204308A (zh) 2014-12-10
JPWO2013129479A1 (ja) 2015-07-30
US9382634B2 (en) 2016-07-05
WO2013129479A1 (ja) 2013-09-06
EP2821529A1 (en) 2015-01-07
KR101951069B1 (ko) 2019-02-21
EP2821529B1 (en) 2019-02-13
EP2821529A4 (en) 2015-12-30

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5979117B2 (ja) アルミニウム箔の製造方法およびアルミニウム箔
Stark et al. Dendrite-free electrodeposition and reoxidation of lithium-sodium alloy for metal-anode battery
EP2639341B1 (en) Method for producing aluminium foil
JP5888403B2 (ja) 低融点な電気アルミニウムめっき用めっき液の調製方法、電気アルミニウムめっき用めっき液、アルミニウム箔の製造方法、および、電気アルミニウムめっき用めっき液の融点を低下させる方法
Kitada et al. AlCl3-dissolved diglyme as electrolyte for room-temperature aluminum electrodeposition
KR101958507B1 (ko) 다공 알루미늄박의 제조방법, 다공 알루미늄박, 축전 디바이스용 양극 집전체, 축전 디바이스용 전극 및 축전 디바이스
JP6260860B2 (ja) 電解アルミニウム箔、それを用いた電池用電極、及び蓄電デバイス、並びに電解アルミニウム箔の製造方法
JP6427893B2 (ja) 電解アルミニウム箔、蓄電デバイス用集電体、蓄電デバイス用電極、蓄電デバイス
KR102265234B1 (ko) 전해알루미늄박 및 그 제조방법, 축전 디바이스용 집전체, 축전 디바이스용 전극, 축전 디바이스
JP5617611B2 (ja) 引張強度に優れる複合金属箔
Vega et al. Electrochemical comparison and deposition of lithium and potassium from phosphonium-and ammonium-TFSI ionic liquids
WO2011059023A1 (ja) 炭素性粒子が分散担持されてなるアルミニウム箔
JP5482646B2 (ja) 粗面を有するアルミニウム箔
JP5929000B2 (ja) 多孔質アルミニウム箔の製造方法
JP6252832B2 (ja) アルミニウム箔、及びそれを用いた電極、並びに蓄電デバイス
JP6374330B2 (ja) 非水蓄電デバイス用の電解液の製造方法
Arias-Pardilla et al. Ionic Liquids in Surface Protection of Aluminum and Its Alloys

Legal Events

Date Code Title Description
A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20151020

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20151219

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20160119

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20160201

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 5888403

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

S531 Written request for registration of change of domicile

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313531

S533 Written request for registration of change of name

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313533

R350 Written notification of registration of transfer

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350