JP6768435B2 - Covered aluminum material and its manufacturing method - Google Patents

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Description

本発明は、被覆アルミニウム材及びその製造方法に関する。 The present invention relates to a coated aluminum material and a method for producing the same.

本発明の被覆アルミニウムは、特に電池又はキャパシタの電極又は集電体に用いられる電極構造体又はその構成部材として有用である。 The coated aluminum of the present invention is particularly useful as an electrode structure or a constituent member thereof used for an electrode or a current collector of a battery or a capacitor.

従来から、電池又はキャパシタの電極又は集電体に用いられる被覆アルミニウム材として各種のものが提案されている。 Conventionally, various coated aluminum materials have been proposed as coating aluminum materials used for electrodes or current collectors of batteries or capacitors.

例えば、特許文献1(特に請求項1)には、「アルミニウム材と、
前記アルミニウム材の表面上に形成された炭素含有層と、
前記アルミニウム材と前記炭素含有層との間で前記アルミニウム材の表面の少なくとも一部の領域に形成された、アルミニウムの炭化物を含む介在層とを備え、
前記炭素含有層が複数の炭素含有粒子を含み、
前記炭素含有粒子の表面には有機物層が形成されている、炭素被覆アルミニウム材。」
が開示されている。
For example, in Patent Document 1 (particularly claim 1), "aluminum material and
The carbon-containing layer formed on the surface of the aluminum material and
An intervening layer containing carbides of aluminum formed between the aluminum material and the carbon-containing layer in at least a part of the surface of the aluminum material is provided.
The carbon-containing layer contains a plurality of carbon-containing particles and contains
A carbon-coated aluminum material in which an organic substance layer is formed on the surface of the carbon-containing particles. "
Is disclosed.

特許文献1では、被覆部分である炭素含有層とアルミニウム材との密着性、並びに、炭素含有層に含まれる炭素含有粒子どうしの密着性を改善するために、予め表面に樹脂層が形成された炭素含有粒子を含む炭素含有層をアルミニウム材の表面に形成し、これを炭化水素含有物質を含む空間で加熱することにより、当該加熱工程後においても当該樹脂層を有機物層として残存させることが開示されている([0009]〜[0011]段落等)。具体的には、炭素含有粒子の表面に有機物層が残存することにより、炭素被覆層とアルミニウム材との密着性を介在層の効果に加えて更に高めることができ、また、有機物層が残存することにより、炭素含有粒子どうしの密着性が改善されることが記載されている。 In Patent Document 1, a resin layer is formed in advance on the surface in order to improve the adhesion between the carbon-containing layer, which is the coating portion, and the aluminum material, and the adhesion between the carbon-containing particles contained in the carbon-containing layer. It is disclosed that a carbon-containing layer containing carbon-containing particles is formed on the surface of an aluminum material and heated in a space containing a hydrocarbon-containing substance so that the resin layer remains as an organic layer even after the heating step. ([0009] to [0011] paragraphs, etc.). Specifically, by leaving the organic substance layer on the surface of the carbon-containing particles, the adhesion between the carbon coating layer and the aluminum material can be further enhanced in addition to the effect of the intervening layer, and the organic substance layer remains. It is described that this improves the adhesion between the carbon-containing particles.

また、特許文献2(特に請求項1)には、「アルミニウム材と、
前記アルミニウム材の表面上に形成された有機物層と、
前記アルミニウム材と前記有機物層との間で前記アルミニウム材の表面の少なくとも一部の領域に形成された、アルミニウムの炭化物を含む介在層とを備え、
前記有機物層は炭素前駆体を含む、導電物被覆アルミニウム材。」が開示されている。
Further, in Patent Document 2 (particularly claim 1), "aluminum material and
The organic layer formed on the surface of the aluminum material and
An intervening layer containing carbides of aluminum formed between the aluminum material and the organic material layer in at least a part of the surface of the aluminum material is provided.
The organic layer is a conductive coated aluminum material containing a carbon precursor. Is disclosed.

特許文献2では、高湿条件下で使用した場合でも、水分により表面の導電性を担保する導電物がアルミニウム材から剥離しないようにするために、炭素含有粒子を含まない樹脂層をアルミニウム材の表面に形成し、これを炭化水素含有物質を含む空間で加熱することにより、樹脂層を、導電性を示す炭素前駆体を含む有機物層とすることが開示されている([0008]、[0028]段落等)。 In Patent Document 2, a resin layer containing no carbon-containing particles is made of an aluminum material so that a conductor that guarantees surface conductivity due to moisture does not peel off from the aluminum material even when used under high humidity conditions. It is disclosed that the resin layer is made into an organic layer containing a carbon precursor exhibiting conductivity by forming it on a surface and heating it in a space containing a hydrocarbon-containing substance ([0008], [0028]. ] Paragraphs, etc.).

国際公開第2010−086961号パンフレットInternational Publication No. 2010-086961 Pamphlet 特開2010−215964号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2010-215964

しかしながら、特許文献1及び特許文献2の技術には、次のような問題がある。 However, the techniques of Patent Document 1 and Patent Document 2 have the following problems.

引用文献1に記載の炭素被覆アルミニウム材は、炭素含有層に炭素含有粒子を含むことによりアルミニウム材の表面積を増大させる作用はあるが、高温、高湿度の雰囲気に長期間晒された場合には、雰囲気中に含まれる水分が炭素含有層の隙間(炭素含有粒子どうしの隙間)に侵入し、炭素含有粒子とアルミニウム材との界面で水和反応を起こすおそれがある。また、炭素被覆アルミニウム材を電池又はキャパシタに使用した場合には、電池又はキャパシタに含まれる腐食成分(酸など)が水和反応の進行を加速させる場合が多い。 The carbon-coated aluminum material described in Reference 1 has the effect of increasing the surface area of the aluminum material by containing carbon-containing particles in the carbon-containing layer, but when exposed to a high-temperature, high-humidity atmosphere for a long period of time, , Moisture contained in the atmosphere may enter the gaps between the carbon-containing layers (gap between carbon-containing particles) and cause a hydration reaction at the interface between the carbon-containing particles and the aluminum material. Further, when a carbon-coated aluminum material is used for a battery or a capacitor, a corrosive component (acid or the like) contained in the battery or the capacitor often accelerates the progress of the hydration reaction.

また、引用文献1に記載の炭素被覆アルミニウム材は、生産効率の向上を目的として、アルミニウム材の表面に樹脂層が形成された炭素含有粒子を付着した状態の中間体を複数枚重ねて熱処理に供したり帯状の中間体をコイル状に巻いて熱処理に供したりした場合には、被覆アルミニウム材の中央部において介在層が十分に形成されず、アルミニウム材と炭素含有層との密着性を十分に確保できない場合がある。 Further, the carbon-coated aluminum material described in Reference 1 is heat-treated by stacking a plurality of intermediates in a state in which carbon-containing particles having a resin layer formed on the surface of the aluminum material are adhered for the purpose of improving production efficiency. When the band-shaped intermediate is wound in a coil shape and subjected to heat treatment, the intervening layer is not sufficiently formed in the central portion of the coated aluminum material, and the adhesion between the aluminum material and the carbon-containing layer is sufficient. It may not be possible to secure it.

特許文献2に記載の導電物被覆アルミニウム材は、有機物層が炭素含有粒子を含まず、緻密な構造を有することにより耐水和性に優れるものの、有機物層の表面の平滑性が高いため、有機物層の表面に活物質を含有するスラリーを塗工する場合に濡れ性が悪く、更に有機物層と活物質層との接触面積も小さいため密着性が十分に得られない場合がある。 The conductive material-coated aluminum material described in Patent Document 2 has excellent hydration resistance because the organic material layer does not contain carbon-containing particles and has a dense structure, but the surface smoothness of the organic material layer is high, so that the organic material layer When a slurry containing an active material is applied to the surface of the material, the wettability is poor, and the contact area between the organic layer and the active material layer is small, so that sufficient adhesion may not be obtained.

このように、アルミニウム材の表面に炭素含有層や有機物層(以下「有機物層」の表現で統一する)が形成された被覆アルミニウム材を電池又はキャパシタの電極又は集電体として用いる場合に、アルミニウム材と有機物層との密着性が弱いと電池又はキャパシタの信頼性試験において有機物層が剥離してショートする可能性がある。また、有機物層の耐水和性が低ければ電池又はキャパシタの製造工程で用いられる腐食成分により被覆アルミニウム材が腐食する可能性がある。更に、有機物層の表面に活物質層又は固体電解質を設ける場合にこれらの密着性が低かったり、液体電解質を用いる場合に有機物層の表面が濡れ難かったりすると、電池又はキャパシタの特性に悪影響を与えるおそれがある。 In this way, when a coated aluminum material in which a carbon-containing layer or an organic substance layer (hereinafter referred to as "organic substance layer") is formed on the surface of the aluminum material is used as an electrode or a current collector of a battery or a capacitor, aluminum is used. If the adhesion between the material and the organic material layer is weak, the organic material layer may peel off and short-circuit in the reliability test of the battery or the capacitor. Further, if the hydration resistance of the organic substance layer is low, the coated aluminum material may be corroded by the corrosive component used in the manufacturing process of the battery or the capacitor. Further, if the active material layer or the solid electrolyte is provided on the surface of the organic material layer, the adhesion between them is low, or if the surface of the organic material layer is difficult to get wet when the liquid electrolyte is used, the characteristics of the battery or the capacitor are adversely affected. There is a risk.

よって、アルミニウム材の表面に介在層を介して有機物層が形成されている被覆アルミニウム材であって、耐水和性、有機物層と液体電解質との濡れ性、有機物層の表面に更に活物質層又は固体電解質を積層する場合のこれらの密着性に優れており、しかも複数枚を重ねるか又はコイル状に巻いて熱処理に供することにより被覆アルミニウム材を効率的に製造した場合であってもアルミニウム材と有機物層との密着性に優れている被覆アルミニウム材及びその製造方法を提供することを目的とする。 Therefore, it is a coated aluminum material in which an organic material layer is formed on the surface of the aluminum material via an intervening layer, and has hydration resistance, wettability between the organic material layer and the liquid electrolyte, and an active material layer or an active material layer on the surface of the organic material layer. These are excellent in adhesion when laminating solid electrolytes, and even when a coated aluminum material is efficiently manufactured by stacking a plurality of sheets or winding them in a coil shape and subjecting them to heat treatment, the aluminum material and the aluminum material are used. An object of the present invention is to provide a coated aluminum material having excellent adhesion to an organic material layer and a method for producing the same.

本発明者らは上記目的を達成すべく鋭意研究を重ねた結果、特定の製造方法を経ることにより得られる被覆アルミニウム材によれば上記目的を達成できることを見出し、本発明を完成するに至った。 As a result of diligent research to achieve the above object, the present inventors have found that the above object can be achieved by the coated aluminum material obtained through a specific manufacturing method, and have completed the present invention. ..

即ち、本発明は、下記の被覆アルミニウム及びその製造方法に関する。
1.アルミニウム材と、
前記アルミニウム材の表面上に形成された有機物層と、
前記アルミニウム材と前記有機物層との間に形成された介在層と、
を備える被覆アルミニウム材であって、
(1)前記介在層は、前記アルミニウム材の表面の少なくとも一部の領域に存在し、且つアルミニウムの炭化物を含有し、
(2)前記有機物層は、炭素前駆体を含有し、導電性粒子を実質的に含有せず、実質的に樹脂成分及び前記炭素前駆体のみからなり、且つ当該有機物層の表面に凹凸部を有し、当該凹凸部は、円蓋状凸部が密集配列し、隣接する前記円蓋状凸部どうしの境界は凹部により連結しており、前記円蓋状凸部は断面を観察した際の凸部の形状として、多角錘、円錐、半球体若しくは楕円体、又はそれらを組み合わせた形状であり、当該凹凸部は実質的に平面を有さない、
ことを特徴とする被覆アルミニウム材。
2.前記凹部は、連続的な勾配からなる、上記項1に記載の被覆アルミニウム材。
3.前記凹凸部は、表面粗さRzが1.2μm以上5μm以下である、上記項1又は2に記載の被覆アルミニウム材。
4.前記有機物層の高さ方向の任意の断面図において、凸部の頂点から前記有機物層の底面までの高さ(T)と、当該凸部を挟んで隣接する二つの凹部におけるそれぞれの最深部から前記有機物層の底面までの高さを示す線分どうしの距離(D)との比(T/D)が0.2以上1.1以下である、上記項1〜3のいずれかに記載の被覆アルミニウム材。
5.電極構造体又はその構成部材である、上記項1〜4のいずれかに記載の被覆アルミニウム材。
6.前記電極構造体は、キャパシタの集電体及び/又は電極である、上記項5に記載の被覆アルミニウム材。
7.前記電極構造体は、電池の集電体及び/又は電極である、上記項5に記載の被覆アルミニウム材。
8.幅10mm、長さ100mmの短冊状の前記被覆アルミニウム材を80±1℃の1mol/Lの塩酸溶液に浸漬し、前記被覆アルミニウム材から前記有機物層が完全に剥離するまでの時間を測定した耐酸性評価試験において400秒を超える値となる、上記項1〜7のいずれかに記載の被覆アルミニウム材。
.被覆アルミニウム材の製造方法であって、
(1)樹脂エマルションの分散質である樹脂粒子の一部を硬化させることにより、樹脂粒子分散液Aを調製する工程1、
(2)アルミニウム材の片面又は両面に前記樹脂粒子分散液Aを塗布することにより、表面に凹凸部を有する樹脂層を形成する工程2、
(3)前記樹脂層を形成した前記アルミニウム材を、炭化水素含有物質を含む雰囲気下で加熱することにより、前記樹脂層を、炭素前駆体を含有し表面に凹凸部を有する有機物層に変化させ、且つ前記アルミニウム材と前記樹脂層との間で前記アルミニウム材の表面の少なくとも一部の領域にアルミニウムの炭化物を含有する介在層を形成する工程3、
を順に有することを特徴とする被覆アルミニウム材の製造方法。
10.前記凹凸部は、円蓋状凸部が密集配列し、隣接する前記円蓋状凸部どうしの境界は連続的な勾配からなる凹部により連結しており、前記円蓋状凸部は断面を観察した際の凸部の形状として、多角錘、円錐、半球体若しくは楕円体、又はそれらを組み合わせた形状であり、当該凹凸部は実質的に平面を有さない、上記項に記載の製造方法。
11.前記樹脂粒子は、平均粒径が5μm以下である、上記項又は10に記載の製造方法。
12.前記樹脂層及び前記有機物層は、導電性粒子を実質的に含有しない、上記項11のいずれかに記載の製造方法。
13.前記有機物層の前記凹凸部は、表面粗さRzが1.2μm以上5μm以下である、上記項12のいずれかに記載の製造方法。
14.前記有機物層の高さ方向の任意の断面図において、凸部の頂点から前記有機物層の底面までの高さ(T)と、当該凸部を挟んで隣接する二つの凹部におけるそれぞれの最深部から前記有機物層の底面までの高さを示す線分どうしの距離(D)との比(T/D)が0.2以上1.1以下である、上記項13のいずれかに記載の製造方法。
That is, the present invention relates to the following coated aluminum and a method for producing the same.
1. 1. With aluminum material
The organic layer formed on the surface of the aluminum material and
An intervening layer formed between the aluminum material and the organic material layer,
It is a coated aluminum material provided with
(1) The intervening layer exists in at least a part of the surface of the aluminum material and contains carbides of aluminum.
(2) The organic material layer contains a carbon precursor, does not substantially contain conductive particles, is substantially composed of a resin component and the carbon precursor, and has an uneven portion on the surface of the organic material layer. The concave-convex portion has conical convex portions that are densely arranged, and the boundary between the adjacent ellipsoidal convex portions is connected by a concave portion, and the conical convex portion has a cross section when observed. The shape of the convex portion is a polygonal weight, a cone, a hemisphere or an ellipsoid, or a combination thereof, and the uneven portion has substantially no flat surface.
A coated aluminum material characterized by that.
2. Item 2. The coated aluminum material according to Item 1, wherein the recess has a continuous gradient.
3. 3. Item 2. The coated aluminum material according to Item 1 or 2, wherein the uneven portion has a surface roughness Rz of 1.2 μm or more and 5 μm or less.
4. In an arbitrary cross-sectional view in the height direction of the organic matter layer, from the height (T) from the apex of the convex portion to the bottom surface of the organic matter layer and the deepest portion of each of the two adjacent concave portions across the convex portion. Item 2. Coated aluminum material.
5. Item 2. The coated aluminum material according to any one of Items 1 to 4, which is an electrode structure or a constituent member thereof.
6. Item 5. The coated aluminum material according to Item 5, wherein the electrode structure is a current collector and / or an electrode of a capacitor.
7. Item 5. The coated aluminum material according to Item 5, wherein the electrode structure is a current collector and / or an electrode of a battery.
8. The strip-shaped coated aluminum material having a width of 10 mm and a length of 100 mm was immersed in a 1 mol / L hydrochloric acid solution at 80 ± 1 ° C., and the time required for the organic material layer to completely peel off from the coated aluminum material was measured for acid resistance. Item 2. The coated aluminum material according to any one of Items 1 to 7, which has a value exceeding 400 seconds in a sex evaluation test.
9 . It is a manufacturing method of coated aluminum material.
(1) Step 1 of preparing the resin particle dispersion liquid A by curing a part of the resin particles which are the dispersoids of the resin emulsion.
(2) Step 2 of forming a resin layer having uneven portions on the surface by applying the resin particle dispersion liquid A to one side or both sides of the aluminum material.
(3) By heating the aluminum material on which the resin layer is formed in an atmosphere containing a hydrocarbon-containing substance, the resin layer is changed to an organic layer containing a carbon precursor and having uneven portions on the surface. In addition, a step 3 of forming an intervening layer containing an aluminum carbide in at least a part of the surface of the aluminum material between the aluminum material and the resin layer.
A method for producing a coated aluminum material, which comprises, in order.
10 . In the concave-convex portion, the ellipsoidal convex portions are densely arranged, and the boundary between the adjacent ellipsoidal convex portions is connected by a concave portion having a continuous gradient, and the cross section of the ellipsoidal convex portion is observed. Item 2. The manufacturing method according to Item 9 , wherein the shape of the convex portion is a polygonal weight, a cone, a hemisphere or an ellipsoid, or a combination thereof, and the uneven portion has substantially no flat surface. ..
11 . Item 9. The production method according to Item 9 or 10 , wherein the resin particles have an average particle size of 5 μm or less.
12 . Item 8. The production method according to any one of Items 9 to 11 , wherein the resin layer and the organic substance layer do not substantially contain conductive particles.
13 . Item 2. The production method according to any one of Items 9 to 12 , wherein the uneven portion of the organic substance layer has a surface roughness Rz of 1.2 μm or more and 5 μm or less.
14 . In an arbitrary cross-sectional view in the height direction of the organic matter layer, from the height (T) from the apex of the convex portion to the bottom surface of the organic matter layer and the deepest portion of each of the two adjacent concave portions across the convex portion. Item 2. The item 9 to 13 above, wherein the ratio (T / D) to the distance (D) of the line segments indicating the height to the bottom surface of the organic substance layer is 0.2 or more and 1.1 or less. Production method.

本発明の被覆アルミニウム材は、有機物層が導電性粒子を実質的に含有しないことにより耐水和性に優れている。また、有機物層の表面に凹凸部を有し、当該凹凸部は、円蓋状凸部が密集配列し、隣接する前記円蓋状凸部どうしの境界は凹部により連結しており、当該凹凸部は実質的に平面を有さないことにより表面積が増大し、液体電解質との濡れ性に優れている。しかも有機物層の表面に更に活物質層又は固体電解質を積層する場合のこれらの密着性に優れている。更に、複数枚を重ねるか又はコイル状に巻いて熱処理(後述の工程3の熱処理)に供することにより被覆アルミニウム材を効率的に製造した場合であってもアルミニウム材と有機物層との密着性に優れている。本発明の被覆アルミニウム材の製造方法は、かかる本発明の被覆アルミニウム材の製造に適している。 The coated aluminum material of the present invention is excellent in hydration resistance because the organic material layer does not substantially contain conductive particles. Further, the surface of the organic material layer has an uneven portion, and the concave-convex portion is densely arranged with fornix-shaped convex portions, and the boundary between the adjacent fornix-shaped convex portions is connected by the concave portion. Has a substantially flat surface, which increases the surface area and is excellent in wettability with a liquid electrolyte. Moreover, when the active material layer or the solid electrolyte is further laminated on the surface of the organic material layer, these adhesions are excellent. Further, even when the coated aluminum material is efficiently produced by stacking a plurality of sheets or winding them in a coil shape and subjecting them to heat treatment (heat treatment in step 3 described later), the adhesion between the aluminum material and the organic material layer is improved. Are better. The method for producing a coated aluminum material of the present invention is suitable for producing such a coated aluminum material of the present invention.

本発明の被覆アルミニウム材の好ましい一態様を示す断面模式図である。It is sectional drawing which shows a preferable aspect of the coated aluminum material of this invention. 有機物層の高さ方向の断面図において、凸部の頂点から有機物層の底面までの高さ(T)と、当該凸部を挟んで隣接する二つの凹部におけるそれぞれの最深部から有機物層の底面までの高さを示す線分どうしの距離(D)を示す模式図である。In the cross-sectional view in the height direction of the organic substance layer, the height (T) from the apex of the convex portion to the bottom surface of the organic substance layer and the bottom surface of the organic substance layer from the deepest part of each of the two adjacent recesses sandwiching the convex portion. It is a schematic diagram which shows the distance (D) between line segments which show the height to. 実施例1で作製した被覆アルミニウム材の有機物層表面を日本電子株式会社製の走査型電子顕微鏡(SEM)によって観察した観察像である。なお、観察上分かり易くするために有機物層の表面にプラチナ蒸着を施して導電性を確保している。It is an observation image which observed the surface of the organic matter layer of the coated aluminum material produced in Example 1 by the scanning electron microscope (SEM) manufactured by JEOL Ltd. In order to make it easier to understand for observation, platinum vapor deposition is applied to the surface of the organic material layer to ensure conductivity. 実施例1で作製した被覆アルミニウム材の高さ方向の断面を株式会社日立ハイテクノロジーズ製の電界放射型走査電子顕微鏡(FE−SEM)によって観察した観察像である。なお、観察上分かり易くするために、断面を切り出す前に有機物層の表面にプラチナ蒸着を施し、更に観察時の導電性を確保するためにカーボンペーストを塗布し、次にアルミニウム箔に固定後、イオンミリングで切断した断面の観察像である。It is an observation image which observed the cross section in the height direction of the coating aluminum material produced in Example 1 by the field emission scanning electron microscope (FE-SEM) manufactured by Hitachi High-Technologies Corporation. In order to make it easier to understand for observation, platinum is vapor-deposited on the surface of the organic layer before cutting out the cross section, carbon paste is applied to ensure conductivity during observation, and then fixed to the aluminum foil. It is an observation image of the cross section cut by ion milling. 比較例5で作製した被覆アルミニウム材の断面模式図である。It is sectional drawing of the coated aluminum material produced in the comparative example 5. FIG.

以下、本発明の被覆アルミニウム材及びその製造方法について詳細に説明する。 Hereinafter, the coated aluminum material of the present invention and a method for producing the same will be described in detail.

1.被覆アルミニウム材の製造方法
本発明の被覆アルミニウム材の製造方法は、
(1)樹脂エマルションの分散質である樹脂粒子の一部を硬化させることにより、樹脂粒子分散液Aを調製する工程1、
(2)アルミニウム材の片面又は両面に前記樹脂粒子分散液Aを塗布することにより、表面に凹凸部を有する樹脂層を形成する工程2、
(3)前記樹脂層を形成した前記アルミニウム材を、炭化水素含有物質を含む雰囲気下で加熱することにより、前記樹脂層を、炭素前駆体を含有し表面に凹凸部を有する有機物層に変化させ、且つ前記アルミニウム材と前記樹脂層との間で前記アルミニウム材の表面の少なくとも一部の領域にアルミニウムの炭化物を含有する介在層を形成する工程3、
を順に有することを特徴とする。
1. 1. Manufacturing Method of Covered Aluminum Material The manufacturing method of the coated aluminum material of the present invention is
(1) Step 1 of preparing the resin particle dispersion liquid A by curing a part of the resin particles which are the dispersoids of the resin emulsion.
(2) Step 2 of forming a resin layer having uneven portions on the surface by applying the resin particle dispersion liquid A to one side or both sides of the aluminum material.
(3) By heating the aluminum material on which the resin layer is formed in an atmosphere containing a hydrocarbon-containing substance, the resin layer is changed to an organic layer containing a carbon precursor and having uneven portions on the surface. In addition, a step 3 of forming an intervening layer containing an aluminum carbide in at least a part of the surface of the aluminum material between the aluminum material and the resin layer.
It is characterized by having.

以下、工程ごとに説明する。 Hereinafter, each step will be described.

(工程1)
工程1は、樹脂エマルションの分散質である樹脂粒子の一部を硬化させることにより、樹脂粒子分散液Aを調製する。
(Step 1)
In step 1, the resin particle dispersion liquid A is prepared by curing a part of the resin particles which are the dispersoids of the resin emulsion.

原料となる樹脂エマルションは限定されず、分散質の樹脂としては水溶性樹脂及び溶剤系樹脂から幅広く使用することができる。例えば、ポリオレフィン系、エポキシ系、芳香族などの環状構造を有する樹脂(例えば、キシレン系、フェノール系)、ウレタン系、アクリル系、酢酸ビニル系、塩化ビニル系、ポリイミド系等の樹脂が挙げられる。 The resin emulsion used as a raw material is not limited, and the dispersible resin can be widely used from water-soluble resins and solvent-based resins. For example, resins having a cyclic structure such as polyolefin-based, epoxy-based, and aromatic (for example, xylene-based and phenol-based), urethane-based, acrylic-based, vinyl acetate-based, vinyl chloride-based, and polyimide-based resins can be mentioned.

これらの樹脂は単独又は2種以上を混合して使用でき、また、1種類以上の水溶性又は溶剤系樹脂と混合してもよい。混合に用いる水溶性又は溶剤系樹脂は特に限定されないが、例えば、ポリビニルアルコール系、ポリビニルブチラール系、エポキシ系、芳香族などの環状構造を有する樹脂(例えば、フェノール系)、アクリル系等の樹脂が挙げられる。 These resins can be used alone or in admixture of two or more, or may be mixed with one or more water-soluble or solvent-based resins. The water-soluble or solvent-based resin used for mixing is not particularly limited, and for example, a resin having a cyclic structure such as polyvinyl alcohol-based, polyvinyl butyral-based, epoxy-based, or aromatic (for example, phenol-based), acrylic-based resin, or the like can be used. Can be mentioned.

上記樹脂としては、後記する工程3の熱処理を考慮すると、炭化水素雰囲気下、450℃以上660℃未満の温度範囲で1時間以上100時間以下の範囲内での加熱により揮発しない樹脂であることが好ましい。これは、熱処理時に樹脂が揮発すると、最終的に得られる有機物層に欠陥又はクラックが発生し、それらの空隙に介在層が形成され易くなったり有機物層の耐水和性を低下させたりするおそれがあるからである。かかる観点からは樹脂として熱硬化性樹脂が好ましく、特にフェノール系樹脂が好ましい。 Considering the heat treatment in step 3 described later, the resin may not be volatilized by heating in a temperature range of 450 ° C. or higher and lower than 660 ° C. for 1 hour or more and 100 hours or less in a hydrocarbon atmosphere. preferable. This is because if the resin volatilizes during the heat treatment, defects or cracks may occur in the finally obtained organic material layer, and an intervening layer may easily be formed in the voids or the hydration resistance of the organic material layer may be lowered. Because there is. From this point of view, a thermosetting resin is preferable as the resin, and a phenolic resin is particularly preferable.

樹脂エマルションの分散媒としては、水及び/又は有機溶剤が挙げられる。 Examples of the dispersion medium of the resin emulsion include water and / or an organic solvent.

分散質である樹脂粒子の平均粒径は限定されないが、5μm以下であることが好ましく、1μm以上3μm以下であることがより好ましい。なお、樹脂粒子の平均粒径は、粒度分布測定装置(マイクロトラック・ベル株式会社製MT3300EXII)を用い、粒度分布を体積基準で測定して平均粒径を算出した値である。 The average particle size of the dispersoid resin particles is not limited, but is preferably 5 μm or less, and more preferably 1 μm or more and 3 μm or less. The average particle size of the resin particles is a value obtained by measuring the particle size distribution on a volume basis using a particle size distribution measuring device (MT3300EXII manufactured by Microtrac Bell Co., Ltd.) and calculating the average particle size.

樹脂粒子の平均粒径が5μmを超える場合には、工程3の熱処理で得られる有機物層に空隙が生じることで有機物層の緻密性が低下して耐水和性が低下するおそれがある。また、樹脂粒子の平均粒径が1μm未満の場合には、有機物層の表面に有する凹凸部の表面粗さRzの値が小さくなり、被覆アルミニウム材の濡れ性が低下したり活物質を含む層(活物質層)を積層した際の密着性が低下する可能性がある。 When the average particle size of the resin particles exceeds 5 μm, the organic material layer obtained by the heat treatment in step 3 may have voids, which may reduce the denseness of the organic material layer and lower the hydration resistance. When the average particle size of the resin particles is less than 1 μm, the value of the surface roughness Rz of the uneven portion on the surface of the organic material layer becomes small, the wettability of the coated aluminum material is lowered, or the layer containing an active material is contained. Adhesion when the (active material layer) is laminated may decrease.

樹脂エマルションの分散質である樹脂粒子の一部を硬化させる方法は、使用する樹脂の種類に応じて選択すればよいが、例えば、加熱、紫外線(UV)照射等が挙げられる。これらの手段の中でも加熱処理が簡便である。加熱処理の温度は30℃〜80℃が好ましく、30℃未満では硬化が不十分になるおそれがあり、80℃を超えると樹脂粒子の一部ではなく全体が硬化するおそれがある。 The method for curing a part of the resin particles, which is the dispersoid of the resin emulsion, may be selected according to the type of resin used, and examples thereof include heating and ultraviolet (UV) irradiation. Among these means, heat treatment is the simplest. The temperature of the heat treatment is preferably 30 ° C. to 80 ° C., and if it is lower than 30 ° C., curing may be insufficient, and if it exceeds 80 ° C., not a part of the resin particles but the whole may be cured.

硬化時間は、樹脂エマルションの種類及び硬化手段に応じて適宜設定すればよいが、15日以内が好ましい。15日を超える場合には一部が硬化した樹脂粒子の割合が顕著に増加し、硬化していない樹脂の割合が減少するために耐水和性が低下するおそれがある。なお、上記「樹脂粒子の一部」は、個々の樹脂粒子における一部であり、好ましくは樹脂粒子の表面の一部分が該当する。つまり、樹脂粒子の一部が硬化した場合に、樹脂粒子の表面の一部分が硬化し、内部及び表面の残りの部分は硬化せず分散性を保った状態が好ましいものとして例示できる。 The curing time may be appropriately set according to the type of resin emulsion and the curing means, but is preferably within 15 days. If it exceeds 15 days, the proportion of partially cured resin particles increases remarkably, and the proportion of uncured resin decreases, which may reduce hydration resistance. The "part of the resin particles" is a part of the individual resin particles, and preferably a part of the surface of the resin particles. That is, it is preferable that when a part of the resin particles is cured, a part of the surface of the resin particles is cured, and the inside and the rest of the surface are not cured and the dispersibility is maintained.

上記の通り、樹脂エマルションの樹脂粒子の一部を硬化させることにより、樹脂粒子分散液Aが得られる。原料である樹脂エマルションも樹脂粒子分散液であるが、本発明では樹脂粒子分散液Aは原料である樹脂エマルションとは区別される用語である。 As described above, the resin particle dispersion liquid A is obtained by curing a part of the resin particles of the resin emulsion. The resin emulsion as a raw material is also a resin particle dispersion liquid, but in the present invention, the resin particle dispersion liquid A is a term that is distinguished from the resin emulsion as a raw material.

(工程2)
工程2は、アルミニウム材の片面又は両面に前記樹脂粒子分散液Aを塗布することにより、表面に凹凸部を有する樹脂層を形成する。
(Step 2)
In step 2, the resin particle dispersion liquid A is applied to one side or both sides of the aluminum material to form a resin layer having uneven portions on the surface.

アルミニウム材(基材)としては特に限定されず、従来から被覆アルミニウム材の分野で公知のものが使用できる。例えば、純アルミニウム又はアルミニウム合金の箔又は板を用いることができる。 The aluminum material (base material) is not particularly limited, and conventionally known materials in the field of coated aluminum materials can be used. For example, pure aluminum or aluminum alloy foil or plate can be used.

純アルミニウムとしては、JIS H1303:1976に準拠して測定された純度が98質量%以上のものが好ましい。 The pure aluminum preferably has a purity of 98% by mass or more as measured in accordance with JIS H1303: 1976.

アルミニウム合金としては、鉛(Pb)、珪素(Si)、鉄(Fe)、銅(Cu)、マンガン(Mn)、マグネシウム(Mg)、クロム(Cr)、亜鉛(Zn)、チタン(Ti)、バナジウム(V)、ガリウム(Ga)、ニッケル(Ni)及びホウ素(B)からなる群から選択される少なくとも1種の合金元素を含有するものが挙げられる。なお、アルミニウム材には上記に挙げた元素以外の不可避的不純物元素が含まれていてもよい。 Examples of aluminum alloys include lead (Pb), silicon (Si), iron (Fe), copper (Cu), manganese (Mn), magnesium (Mg), chromium (Cr), zinc (Zn), titanium (Ti), Examples thereof include those containing at least one alloying element selected from the group consisting of vanadium (V), gallium (Ga), nickel (Ni) and boron (B). The aluminum material may contain unavoidable impurity elements other than the elements listed above.

アルミニウム材は、公知の方法によって製造されるものが使用できる。例えば、上記の所定の組成を有するアルミニウム(合金の場合を含む)の溶湯を調製し、これを鋳造して得られた鋳塊を適切に均質化処理する。その後、この鋳塊に熱間圧延と冷間圧延を施すことにより、アルミニウム箔又はアルミニウム板を得ることができる。なお、上記冷間圧延工程の途中で150〜400℃程度の範囲内で中間焼鈍処理を施してもよい。 As the aluminum material, those manufactured by a known method can be used. For example, a molten aluminum (including the case of an alloy) having the above-mentioned predetermined composition is prepared, and the ingot obtained by casting this is appropriately homogenized. Then, the ingot is hot-rolled and cold-rolled to obtain an aluminum foil or an aluminum plate. In the middle of the cold rolling step, an intermediate annealing treatment may be performed in the range of about 150 to 400 ° C.

アルミニウム材の厚みは特に限定されない。例えば、アルミニウム箔を用いる場合は、一般的には5μm以上200μm以下の範囲が好ましい。また、アルミニウム板を用いる場合は、200μm超過3mm以下の範囲が好ましい。 The thickness of the aluminum material is not particularly limited. For example, when an aluminum foil is used, the range of 5 μm or more and 200 μm or less is generally preferable. When an aluminum plate is used, a range of more than 200 μm and 3 mm or less is preferable.

アルミニウム材の表面に樹脂粒子分散液Aを塗布する際は、樹脂粒子分散液Aに水又は有機溶剤を添加してスラリー状又は液体状になるように希釈して調整することができる。 When the resin particle dispersion liquid A is applied to the surface of the aluminum material, it can be adjusted by adding water or an organic solvent to the resin particle dispersion liquid A and diluting it into a slurry or liquid state.

塗布方法としては、文言上の塗布に限定されず、スプレー、ディッピング等が幅広く利用できる。具体的には、スピンコーティング法、バーコーティング法、フローコーティング法、スプレー法などが適宜採用される。樹脂粒子分散液Aを塗布後は、必要に応じて20℃以上300℃以下の温度で乾燥処理をしてもよい。 The coating method is not limited to the literal coating, and spray, dipping and the like can be widely used. Specifically, a spin coating method, a bar coating method, a flow coating method, a spray method and the like are appropriately adopted. After applying the resin particle dispersion liquid A, a drying treatment may be performed at a temperature of 20 ° C. or higher and 300 ° C. or lower, if necessary.

樹脂粒子分散液Aの塗布によりアルミニウム材の表面に樹脂層が形成される。樹脂層はアルミニウム材の片面又は両面に形成すればよく、その厚みは片面の厚さで1mm以下の範囲内が好ましく、0.1μm以上100μm以下がより好ましい。0.1μm未満の場合には、工程3で複数枚を重ねるか又はコイル状に巻いて熱処理に供した際にブロッキングが生じるおそれがあり、1mmを超える場合には樹脂層に欠陥又はクラックが発生するおそれがある。なお、樹脂層の厚みは、樹脂層(両面形成の場合は片面)の高さ方向の断面が全て撮影範囲に収まる10000倍程度の電界放射型走査電子顕微鏡断面写真(任意に撮影した3枚)において、樹脂層とアルミニウム材の界面、及び、樹脂層の最表面に目視判断により平行に直線を引いて、その直線同士の距離を樹脂層の厚み(最大厚みとなる)として算出し、3枚分の算出値を平均することで計測できる。 A resin layer is formed on the surface of the aluminum material by applying the resin particle dispersion liquid A. The resin layer may be formed on one side or both sides of the aluminum material, and the thickness thereof is preferably within the range of 1 mm or less, and more preferably 0.1 μm or more and 100 μm or less. If it is less than 0.1 μm, blocking may occur when a plurality of sheets are stacked or wound in a coil and subjected to heat treatment in step 3, and if it exceeds 1 mm, defects or cracks occur in the resin layer. There is a risk of The thickness of the resin layer is about 10,000 times that of the resin layer (one side in the case of double-sided formation) in the height direction, which is about 10,000 times that of the resin layer (three images taken arbitrarily). In, a straight line is drawn in parallel to the interface between the resin layer and the aluminum material and the outermost surface of the resin layer by visual judgment, and the distance between the straight lines is calculated as the thickness of the resin layer (which is the maximum thickness). It can be measured by averaging the calculated values of minutes.

本発明では、アルミニウム材の表面に形成された樹脂層は、その表面に凹凸部を有する。樹脂粒子分散液Aをアルミニウム材に塗布すると、樹脂粒子の硬化していない表面部分が隣接した樹脂粒子どうしで一体化及び造膜することでアルミニウム材に濡れ広がり、アルミニウム材と樹脂層との界面には緻密な樹脂層が形成される。しかしながら、樹脂粒子の表面のうち一部硬化した部分は一体化による造膜が妨げられて円蓋状(硬化部分)の形状を保持したまま樹脂層の上に残る。これにより、緻密な樹脂層の表面に円蓋状凸部が密集配列した凹凸部が形成される。 In the present invention, the resin layer formed on the surface of the aluminum material has an uneven portion on the surface. When the resin particle dispersion liquid A is applied to the aluminum material, the uncured surface portion of the resin particles is integrated and formed into a film between adjacent resin particles to wet and spread on the aluminum material, and the interface between the aluminum material and the resin layer A dense resin layer is formed on the surface. However, a partially cured portion of the surface of the resin particles is prevented from forming a film by integration and remains on the resin layer while maintaining the shape of a fornix (cured portion). As a result, uneven portions in which the fornix-shaped convex portions are densely arranged are formed on the surface of the dense resin layer.

(工程3)
工程3は、前記樹脂層を形成した前記アルミニウム材を、炭化水素含有物質を含む雰囲気下で加熱することにより、前記樹脂層を、炭素前駆体を含有し表面に凹凸部を有する有機物層に変化させ、且つ前記アルミニウム材と前記樹脂層との間で前記アルミニウム材の表面の少なくとも一部の領域にアルミニウムの炭化物を含有する介在層を形成する。
(Step 3)
In step 3, the aluminum material on which the resin layer is formed is heated in an atmosphere containing a hydrocarbon-containing substance, so that the resin layer is transformed into an organic layer containing a carbon precursor and having irregularities on the surface. And, an intervening layer containing a carbide of aluminum is formed between the aluminum material and the resin layer in at least a part region of the surface of the aluminum material.

加熱雰囲気に含まれる炭化水素含有物質の種類は特に限定されない。例えば、メタン、エタン、プロパン、n−ブタン、イソブタン、ペンタン等のパラフィン系炭化水素;エチレン、プロピレン、ブテン、ブタジエン等のオレフィン系炭化水素;アセチレン等のアセチレン系炭化水素;及びこれらの炭化水素の誘導体が挙げられる。 The type of hydrocarbon-containing substance contained in the heating atmosphere is not particularly limited. For example, paraffinic hydrocarbons such as methane, ethane, propane, n-butane, isobutane, and pentane; olefinic hydrocarbons such as ethylene, propylene, butene, and butadiene; acetylene hydrocarbons such as acetylene; and these hydrocarbons. Derivatives can be mentioned.

炭化水素含有物質は、液体、気体又は固体のいずれの状態のものでもよい。また、樹脂層を形成したアルミニウム材が存在する空間(熱処理の空間)に存在させればよく、この空間にどのような方法で導入してもよい。例えば、炭化水素含有物質がガス状である場合(メタン、エタン、プロパン等)には、熱処理の空間内に炭化水素含有物質を単独又は不活性ガスと共に充填すればよい。また、炭化水素含有物質が液体又は固体である場合には、熱処理の空間内で熱処理時に気化するように炭化水素含有物質を単独または不活性ガスとともに充填すればよい。なお、炭化水素含有物質の中でも、メタン、エタン、プロパン等のパラフィン系炭化水素は元々ガス状であるため好ましい。より好ましいのは、メタン、エタン及びプロパンの少なくとも1種であり、最も好ましくはメタンである。 The hydrocarbon-containing substance may be in a liquid, gas or solid state. Further, it may be present in a space (heat treatment space) in which the aluminum material on which the resin layer is formed exists, and may be introduced into this space by any method. For example, when the hydrocarbon-containing substance is in the form of a gas (methane, ethane, propane, etc.), the hydrocarbon-containing substance may be filled alone or together with an inert gas in the heat treatment space. When the hydrocarbon-containing substance is a liquid or a solid, the hydrocarbon-containing substance may be filled alone or together with an inert gas so as to be vaporized during the heat treatment in the heat treatment space. Among the hydrocarbon-containing substances, paraffinic hydrocarbons such as methane, ethane, and propane are preferable because they are originally gaseous. More preferred is at least one of methane, ethane and propane, most preferably methane.

熱処理の空間に導入される炭化水素含有物質の量は限定的ではないが、アルミニウム材100重量部に対して炭素換算値で0.1〜50重量部程度の範囲の重量比が好ましく、0.5〜30重量部程度の範囲の重量比がより好ましい。 The amount of the hydrocarbon-containing substance introduced into the heat treatment space is not limited, but a weight ratio in the range of 0.1 to 50 parts by weight in terms of carbon is preferable with respect to 100 parts by weight of the aluminum material. A weight ratio in the range of about 5 to 30 parts by weight is more preferable.

熱処理時の圧力は特に限定されず、常圧下、減圧下又は加圧下のいずれでもよい。また、圧力の調整は、ある一定の温度に保持している間、ある一定の温度までの昇温中、又はある一定の温度から降温中のいずれの時点で行なってもよい。 The pressure during the heat treatment is not particularly limited, and may be under normal pressure, reduced pressure, or pressurized. Further, the pressure may be adjusted at any time during the temperature rise to a certain temperature or the temperature is lowered from a certain temperature while being held at a certain temperature.

加熱温度はアルミニウム材の組成等に応じて適宜設定すればよいが、通常450℃以上660℃以下の範囲内が好ましく、530℃以上620℃以下の範囲内がより好ましい。加熱温度を450℃以上とすることにより、アルミニウム及び炭素を含む介在層に結晶化したアルミニウムの炭化物を生じさせることができる。但し、本発明では450℃未満の温度での熱処理も可能であるが、少なくとも300℃を超えることが好ましい。他方、加熱温度が660℃を超えるとアルミニウム材が溶融するおそれがある。 The heating temperature may be appropriately set according to the composition of the aluminum material and the like, but is usually preferably in the range of 450 ° C. or higher and 660 ° C. or lower, and more preferably in the range of 530 ° C. or higher and 620 ° C. or lower. By setting the heating temperature to 450 ° C. or higher, crystallized carbides of aluminum can be generated in the interposition layer containing aluminum and carbon. However, in the present invention, heat treatment at a temperature lower than 450 ° C. is possible, but it is preferably at least 300 ° C. On the other hand, if the heating temperature exceeds 660 ° C., the aluminum material may melt.

加熱温度が400℃以上になる場合は、加熱雰囲気中の酸素濃度を1.0体積%以下とすることが好ましい。加熱温度が400℃以上で加熱雰囲気中の酸素濃度が1.0体積%を超えると、アルミニウム材の表面の熱酸化被膜が肥大し、アルミニウム材の表面抵抗値が増大するおそれがある。 When the heating temperature is 400 ° C. or higher, the oxygen concentration in the heating atmosphere is preferably 1.0% by volume or less. If the heating temperature is 400 ° C. or higher and the oxygen concentration in the heating atmosphere exceeds 1.0% by volume, the thermal oxide film on the surface of the aluminum material may be enlarged and the surface resistance value of the aluminum material may increase.

加熱時間は、加熱温度等にもよるが、通常1時間以上100時間以下の範囲内である。 The heating time is usually in the range of 1 hour or more and 100 hours or less, although it depends on the heating temperature and the like.

本発明では、上記熱処理により、樹脂層が、炭素前駆体を含有し表面に凹凸部を有する有機物層に変化し、且つアルミニウム材と樹脂層(有機物層)との間でアルミニウム材の表面の少なくとも一部の領域にアルミニウムの炭化物を含有する介在層が形成される。 In the present invention, the resin layer is changed to an organic layer containing a carbon precursor and having irregularities on the surface by the above heat treatment, and at least the surface of the aluminum material is between the aluminum material and the resin layer (organic material layer). An intervening layer containing carbides of aluminum is formed in a part of the region.

上記炭素前駆体は、樹脂を炭素化する過程で生成される物質で、少なくとも炭素及び水素の元素を含み、且つグラファイトに類する成分又はアモルファスカーボンに類する成分を含むことが好ましい。言い換えると、有機物層中に含まれる炭素前駆体は、少なくとも炭素及び水素の元素を含み、且つラマン分光法によって検出されたラマンスペクトルにおいてラマンシフトが1350cm−1付近又は1580cm−1付近にピークを有することが好ましい。このような炭素前駆体を有機物層中に含むことにより、有機物層に導電性を発現することができる。 The carbon precursor is a substance produced in the process of carbonizing a resin, and preferably contains at least carbon and hydrogen elements, and preferably contains a component similar to graphite or a component similar to amorphous carbon. In other words, the carbon precursor contained in the organic material layer includes an element of at least carbon and hydrogen, and the Raman shift in the Raman spectrum detected by Raman spectroscopy has a peak near 1350 cm -1 or around 1580 cm -1 Is preferable. By including such a carbon precursor in the organic material layer, conductivity can be exhibited in the organic material layer.

上記介在層は、結晶化したアルミニウムの炭化物を含むことが好ましく、炭化アルミニウムを含むことがより好ましい。また、介在層は有機物層側に、繊維状、フィラメント状、ウイスカー状、板状、壁状、塊状のような形態で表面部分が伸びていてもよい。 The intervening layer preferably contains a carbonized product of crystallized aluminum, and more preferably contains aluminum carbide. Further, the surface portion of the intervening layer may extend toward the organic substance layer in the form of fibrous, filamentous, whisker-like, plate-like, wall-like, or lump-like.

工程3の熱処理によって、樹脂層の表面に有した凹凸部は凹凸形状の微細部分に変化はあるものの凹凸部の形態はほぼそのまま維持される。つまり、この凹凸部の形態が維持されたまま樹脂層が有機物層に変化することにより、本工程において製造効率を高める観点で複数枚を重ねるか又はコイル状に巻いて熱処理に供した場合であってもブロッキングを防止できる。また、アルミニウム材の表面の少なくとも一部の領域に介在層が形成されることによりアルミニウム材と有機物層との優れた密着性が得られる。 By the heat treatment in step 3, the uneven portion on the surface of the resin layer has a change in the fine portion of the uneven shape, but the shape of the uneven portion is maintained almost as it is. That is, when the resin layer changes to an organic layer while maintaining the shape of the uneven portion, a plurality of sheets are stacked or wound in a coil and subjected to heat treatment from the viewpoint of improving the manufacturing efficiency in this step. However, blocking can be prevented. Further, by forming the intervening layer in at least a part of the surface of the aluminum material, excellent adhesion between the aluminum material and the organic substance layer can be obtained.

有機物層表面の凹凸部の大きさ(表面粗さ、T/D比など)の詳細は後述するが、当該凹凸部は、円蓋状凸部が密集配列し、隣接する前記円蓋状凸部どうしの境界は凹部により連結しており、当該凹凸部は実質的に平面を有さない形態であることが好ましい。また、前記凹部は連続的な勾配からなることがより好ましい。 The details of the size of the uneven portion on the surface of the organic material layer (surface roughness, T / D ratio, etc.) will be described later, but in the uneven portion, the fornix-shaped convex portions are densely arranged and the adjacent fornix-shaped convex portion is adjacent. It is preferable that the boundaries between the two are connected by recesses, and the uneven portion has a substantially flat surface. Further, it is more preferable that the recess has a continuous gradient.

本発明の製造方法では、樹脂層及び有機物層はともに導電性粒子(例えば、アルミニウム粒子、炭素粒子、炭化物粒子等)を実質的に含有しない(積極的に添加しない)ため、耐水和性に優れた緻密な有機物層を形成することができ、且つ本工程で製造効率を高める観点で複数枚を重ねるか又はコイル状に巻いて熱処理に供した場合であっても中央部まで密着性が維持される。ただし、不可避的に含まれる微量の導電性の粒子についてはその限りではないが、好ましくは1重量%以下であることが好ましい。 In the production method of the present invention, both the resin layer and the organic substance layer do not substantially contain conductive particles (for example, aluminum particles, carbon particles, carbide particles, etc.) (do not actively add them), and therefore have excellent hydration resistance. It is possible to form a dense organic material layer, and from the viewpoint of improving production efficiency in this process, adhesion is maintained up to the central part even when a plurality of sheets are stacked or wound into a coil and subjected to heat treatment. To. However, this is not the case with respect to the trace amount of conductive particles unavoidably contained, but it is preferably 1% by weight or less.

2.被覆アルミニウム材
本発明の被覆アルミニウム材は、
アルミニウム材と、
前記アルミニウム材の表面上に形成された有機物層と、
前記アルミニウム材と前記有機物層との間に形成された介在層と、
を備える被覆アルミニウム材であって、
(1)前記介在層は、前記アルミニウム材の表面の少なくとも一部の領域に存在し、且つアルミニウムの炭化物を含有し、
(2)前記有機物層は、炭素前駆体を含有し、導電性粒子を実質的に含有せず、且つ当該有機物層の表面に凹凸部を有し、当該凹凸部は、円蓋状凸部が密集配列し、隣接する前記円蓋状凸部どうしの境界は凹部により連結しており、当該凹凸部は実質的に平面を有さない、ことを特徴とする。
2. Covered aluminum material The coated aluminum material of the present invention is
With aluminum material
The organic layer formed on the surface of the aluminum material and
An intervening layer formed between the aluminum material and the organic material layer,
It is a coated aluminum material provided with
(1) The intervening layer exists in at least a part of the surface of the aluminum material and contains carbides of aluminum.
(2) The organic material layer contains a carbon precursor, substantially does not contain conductive particles, and has an uneven portion on the surface of the organic material layer, and the uneven portion has a dome-shaped convex portion. It is characterized in that the concavities and convex portions that are densely arranged and adjacent to each other are connected by recesses, and the concavo-convex portions have substantially no flat surface.

なお、本発明の被覆アルミニウム材は、前述の本発明の被覆アルミニウム材の製造方法によって好適に得ることができ、アルミニウム材、有機物層、介在層等に関する一般的な説明は、製造方法の項目で説明したものと同じである。 The coated aluminum material of the present invention can be suitably obtained by the above-mentioned method for producing the coated aluminum material of the present invention, and a general description of the aluminum material, the organic substance layer, the intervening layer and the like can be found in the item of the manufacturing method. Same as described.

上記特徴を有する本発明の被覆アルミニウム材は、有機物層が導電性粒子を実質的に含有しないことにより耐水和性に優れている。また、有機物層の表面に凹凸部を有し、当該凹凸部は、円蓋状凸部が密集配列し、隣接する前記円蓋状凸部どうしの境界は凹部により連結しており、当該凹凸部は実質的に平面を有さないことにより、表面積が増大し、これにより液体電解質との濡れ性に優れている。しかも有機物層の表面に更に活物質層又は固体電解質を積層する場合のこれらの密着性に優れている。更に、複数枚を重ねるか又はコイル状に巻いて熱処理(前述の工程3の熱処理)に供することにより被覆アルミニウム材を効率的に製造した場合であってもアルミニウム材と有機物層との密着性に優れており、特に被覆アルミニウム材の中央部分においても密着性に優れている。 The coated aluminum material of the present invention having the above characteristics is excellent in hydration resistance because the organic material layer does not substantially contain conductive particles. Further, the surface of the organic material layer has an uneven portion, and the concave-convex portion is densely arranged with fornix-shaped convex portions, and the boundary between the adjacent fornix-shaped convex portions is connected by the concave portion. By having substantially no flat surface, the surface area is increased, which makes it excellent in wettability with a liquid electrolyte. Moreover, when the active material layer or the solid electrolyte is further laminated on the surface of the organic material layer, these adhesions are excellent. Further, even when the coated aluminum material is efficiently produced by stacking a plurality of sheets or winding them in a coil shape and subjecting them to heat treatment (heat treatment in step 3 described above), the adhesion between the aluminum material and the organic material layer is improved. It is excellent, especially in the central part of the coated aluminum material.

なお、図1では前記凹部は最深部でV字状に折り返す態様を例示しているが、前記凹部は連続的な勾配(即ち最深部で円弧状に折り返す態様)からなることが好ましい。前記凹部が連続的な勾配からなることにより、有機物層の表面に活物質層を積層する場合に、活物質と有機物層表面の凹凸部との直接接触する面積を大きくすることができる。 In addition, although FIG. 1 illustrates a mode in which the concave portion is folded back in a V shape at the deepest portion, it is preferable that the concave portion has a continuous gradient (that is, a mode in which the concave portion is folded back in an arc shape at the deepest portion). Since the recesses have a continuous gradient, the area of direct contact between the active material and the uneven portion on the surface of the organic material layer can be increased when the active material layer is laminated on the surface of the organic material layer.

本発明の被覆アルミニウム材は、アルミニウム材と有機物層との間に介在層が形成されており、この介在層はアルミニウム材と有機物層との密着性を高める作用を有する。 In the coated aluminum material of the present invention, an intervening layer is formed between the aluminum material and the organic material layer, and this intervening layer has an effect of enhancing the adhesion between the aluminum material and the organic material layer.

更に、炭化水素含有物質を含む雰囲気下での加熱のため、もともと存在するアルミニウム材と有機物層との間にアルミニウム及び酸素を含む層(自然酸化皮膜)の成長が抑制されるとともに、熱膨張の影響でアルミニウム及び酸素を含む層に欠損(クラック)が生じるため、アルミニウムと有機物層が一部分においても直接接触する構造となっていると考えられる。その結果、被覆アルミニウム材を電極構造体に用いた場合には、アルミニウム材と有機物層との間の抵抗値を低減させることができ、高い静電容量を有する電極構造体を製造することが可能である。また、導電性粒子を実質的に含まない有機物層であるため非常に緻密な構造を有し、この点でも密着性が更に高まる。 Furthermore, because of heating in an atmosphere containing a hydrocarbon-containing substance, the growth of a layer containing aluminum and oxygen (natural oxide film) between the originally existing aluminum material and the organic substance layer is suppressed, and thermal expansion occurs. Since cracks occur in the layer containing aluminum and oxygen due to the influence, it is considered that the structure is such that the aluminum and the organic layer are in direct contact with each other even in a part. As a result, when the coated aluminum material is used for the electrode structure, the resistance value between the aluminum material and the organic substance layer can be reduced, and the electrode structure having a high capacitance can be manufactured. Is. In addition, since it is an organic layer that does not substantially contain conductive particles, it has a very dense structure, and in this respect as well, the adhesion is further enhanced.

有機物層が緻密な構造を有することにより、高温、高湿の雰囲気に長期間曝された場合でも雰囲気中に含まれる水分の侵入を防ぎ、水和反応を抑制することができる。 Since the organic substance layer has a dense structure, it is possible to prevent the invasion of water contained in the atmosphere and suppress the hydration reaction even when exposed to a high temperature and high humidity atmosphere for a long period of time.

また、有機物層が緻密な構造を有することにより、電池又はキャパシタの製造工程で用いられる酸などの腐食成分によるアルミニウム材の腐食を防止することもできる。かかる耐酸性については、好適な実施態様では幅10mm、長さ100mmの短冊状の被覆アルミニウム材を80±1℃の1M(Mは、体積モル濃度[mol/L]を意味する)の塩酸溶液に浸漬し、被覆アルミニウム材から有機物層が完全に剥離するまでの時間を測定した耐酸性評価試験において400秒を超える値となり、耐酸性に優れている。 Further, since the organic substance layer has a dense structure, it is possible to prevent the aluminum material from being corroded by a corrosive component such as an acid used in the manufacturing process of the battery or the capacitor. With respect to such acid resistance, in a preferred embodiment, a strip-shaped coated aluminum material having a width of 10 mm and a length of 100 mm is used as a hydrochloric acid solution at 80 ± 1 ° C. at 1 M (M means a volume molar concentration [mol / L]). In an acid resistance evaluation test in which the time required for the organic material layer to be completely peeled off from the coated aluminum material was measured by immersion in, the value exceeded 400 seconds, and the acid resistance was excellent.

有機物層の厚みは特に限定されず、用途に応じて適宜設定すればよいが、0.1μm以上1mm以下が好ましく、0.1μm以上100μm以下がより好ましい。0.1μm未満であると有機物層に欠陥(ピンホール)が生じアルミニウム材の一部が露出するおそれがあり、1mmを超えると有機物層の厚み方向での電気抵抗が上昇するおそれがある。なお、有機物層の厚みは、有機物層(両面形成の場合は片面)の高さ方向の断面が全て撮影範囲に収まる10000倍程度の電界放射型走査電子顕微鏡断面写真(任意に撮影した3枚)において、有機物層とアルミニウム材の界面、及び、有機物層の最表面に目視判断により平行に直線を引いて、その直線同士の距離を有機物層の厚み(最大厚みとなる)として算出し、3枚分の算出値を平均することで計測できる。 The thickness of the organic material layer is not particularly limited and may be appropriately set according to the intended use, but is preferably 0.1 μm or more and 1 mm or less, and more preferably 0.1 μm or more and 100 μm or less. If it is less than 0.1 μm, defects (pinholes) may occur in the organic material layer and a part of the aluminum material may be exposed, and if it exceeds 1 mm, the electric resistance in the thickness direction of the organic material layer may increase. The thickness of the organic layer is about 10,000 times that of the organic layer (one side in the case of double-sided formation) in the height direction, which is about 10,000 times that of the organic layer (three images taken arbitrarily). In, a straight line is drawn parallel to the interface between the organic material layer and the aluminum material and the outermost surface of the organic material layer by visual judgment, and the distance between the straight lines is calculated as the thickness of the organic material layer (which is the maximum thickness), and three sheets are formed. It can be measured by averaging the calculated values of minutes.

上記の通り、本発明における有機物層は導電性粒子を実質的に含有しないが、代わりに炭素前駆体を含有することで有機物層の導電性を確保することができる。 As described above, the organic layer in the present invention does not substantially contain conductive particles, but the conductivity of the organic layer can be ensured by containing a carbon precursor instead.

有機物層の表面に有する凹凸部の大きさは、例えば、円蓋状凸部の平面視での平均直径により特定することができる。平均直径は、日本電子株式会社製の走査型電子顕微鏡(SEM)により1000倍で表面観察(表面をプラチナ蒸着した後に観察)した写真から任意に30μm×30μmの範囲内の円蓋状凸部外縁に相当すると考えられる円(測定時に発生した2次電子により白い円に観察される部分)を、目視により全て選び出して、その円の最大径を直径とし、直径の合計を算出し、個数で除した平均値により求められる。 The size of the uneven portion on the surface of the organic substance layer can be specified, for example, by the average diameter of the fornix-shaped convex portion in a plan view. The average diameter is arbitrarily within the range of 30 μm × 30 μm from the photograph of the surface observed (observed after platinum vapor deposition on the surface) at 1000 times with a scanning electron microscope (SEM) manufactured by JEOL Ltd. All the circles (the part observed in the white circle by the secondary electrons generated at the time of measurement) that are considered to correspond to are visually selected, the maximum diameter of the circle is taken as the diameter, the total diameter is calculated, and the total is divided by the number. It is calculated from the average value.

平均直径は、本発明の効果が達成される範囲内で限定的ではないが、1μm以上5μm以下であることが好ましい。平均直径が1μm未満の場合には、後述するRzが小さくなることにより濡れ性、活物質層との密着性が低下する可能性がある。また、平均直径が5μmを超える場合には、円蓋状凸部間の凹部の領域が大きくなるため、緻密な有機物層に欠陥が生じる可能性が高くなり、耐水和性が低下するおそれがある。 The average diameter is not limited within the range in which the effects of the present invention are achieved, but is preferably 1 μm or more and 5 μm or less. If the average diameter is less than 1 μm, the wettability and adhesion to the active material layer may decrease due to the decrease in Rz described later. Further, when the average diameter exceeds 5 μm, the region of the concave portion between the fornix-shaped convex portions becomes large, so that there is a high possibility that a defect occurs in the dense organic substance layer, and the hydration resistance may decrease. ..

なお、円蓋状凸部は略円蓋状であってもよく、略円蓋状の平均直径は、日本電子株式会社製の走査型電子顕微鏡(SEM)により1000倍で表面観察(表面をプラチナ蒸着した後に観察)した写真から任意に30μm×30μmの範囲内の円蓋状凸部外縁に相当すると考えられる略円を、目視により全て選び出して、その略円の最大径を直径とし、直径の合計を算出し、個数で除した平均値により求められる。 The fornix-shaped convex portion may have a substantially circular lid shape, and the average diameter of the substantially circular lid shape is observed at 1000 times by a scanning electron microscope (SEM) manufactured by JEOL Ltd. (the surface is platinum). From the photograph (observed after vapor deposition), all the approximate circles that are considered to correspond to the outer edge of the fornix-shaped convex portion within the range of 30 μm × 30 μm are visually selected, and the maximum diameter of the approximate circle is taken as the diameter. The total is calculated and calculated by the average value divided by the number.

有機物層の表面に有する凹凸部の集合状態は、円蓋状凸部の平面視での個数密度により特定することもできる。個数密度は、本発明の効果が達成される範囲内で限定的ではないが、400万個/cm以上1億個/cm以下が好ましく、500万個/cm以上5000万個/cm以下がより好ましく、800万個/cm以上3000万個/cm以下が更に好ましい。個数密度は、日本電子株式会社製の走査型電子顕微鏡(SEM)により1000倍で表面観察した写真から任意に30μm×30μmの範囲内の粒子を、目視により全て選び出して合計の個数を求め、それを範囲面積で除した値により求められる。 The aggregated state of the uneven portions on the surface of the organic material layer can also be specified by the number density of the fornix-shaped convex portions in a plan view. The number density is not limited within the range in which the effect of the present invention is achieved, but is preferably 4 million pieces / cm 2 or more and 100 million pieces / cm 2 or less, and 5 million pieces / cm 2 or more and 50 million pieces / cm. 2 or less is more preferable, and 8 million pieces / cm 2 or more and 30 million pieces / cm 2 or less is further preferable. The number density is determined by visually selecting all particles within the range of 30 μm × 30 μm from photographs surface-observed at 1000 times with a scanning electron microscope (SEM) manufactured by JEOL Ltd., and determining the total number of particles. Is calculated by dividing by the range area.

個数密度が400万個/cm未満の場合には、平均直径の大きい凸部が連結することで凹部の領域が大きくなる。この領域に緻密な有機物層が形成される必要があるため欠陥が生じる可能性が高くなり、耐水和性が低下するおそれがある。また、個数密度が1億個/cmを超える場合には、平均直径が小さい凸部が連結することで後述するRzの値が小さくなり、濡れ性や活物質層との密着性が低下する可能性がある。 When the number density is less than 4 million pieces / cm 2 , the concave portion area becomes large by connecting the convex portions having a large average diameter. Since a dense organic layer needs to be formed in this region, there is a high possibility that defects will occur, and the hydration resistance may decrease. Further, when the number density exceeds 100 million pieces / cm 2 , the Rz value described later becomes small due to the connection of the convex portions having a small average diameter, and the wettability and the adhesion to the active material layer are lowered. there is a possibility.

有機物層の表面に有する凹凸部は、表面粗さRz(μm)により特定することもできる。表面粗さRzは、本発明の効果が達成される範囲内で限定的ではないが、1.2μm以上5μm以下が好ましく、1.2μm以上3μm以下がより好ましい。表面粗さRzは、JIS B0601:1982の十点平均粗さRzに従い、株式会社東京精密製表面粗さ測定機(型番:SURFCOM 1400D)により測定した値である。また、測定速度は0.3mm/秒とする。 The uneven portion on the surface of the organic substance layer can also be specified by the surface roughness Rz (μm). The surface roughness Rz is not limited within the range in which the effect of the present invention is achieved, but is preferably 1.2 μm or more and 5 μm or less, and more preferably 1.2 μm or more and 3 μm or less. The surface roughness Rz is a value measured by a surface roughness measuring machine (model number: SURFCOM 1400D) manufactured by Tokyo Seimitsu Co., Ltd. according to the ten-point average roughness Rz of JIS B0601: 1982. The measurement speed is 0.3 mm / sec.

凹凸部の表面粗さが上記範囲であることで、活物質層を形成するために活物質を含有するスラリーなどを塗布した場合には水でも濡れるほど濡れやすく、活物質層や固体電解質と有機物層の表面の凹凸部との接触面積が大きくなり十分な密着性を確保できる。また、液体電解質との濡れ性にも優れている。 When the surface roughness of the uneven portion is within the above range, when a slurry containing the active material is applied to form the active material layer, it is easy to get wet as it gets wet with water, and the active material layer, the solid electrolyte and the organic substance. The contact area with the uneven portion on the surface of the layer becomes large, and sufficient adhesion can be ensured. It also has excellent wettability with liquid electrolytes.

凹凸部の表面粗さRzが5μmを超える場合には緻密性が低下することで耐水和性が低下するおそれがある。しかしながら、本発明の被覆アルミニウム材は、有機物層表面の凹凸部の表面粗さRzが5μmを超えることを除外するものではない。有機物層表面の凹凸部の表面粗さRzが1.2μm未満の場合には、液体電解質に浸した際又は活物質を含むスラリーなどを塗布した際の有機物層との接触面積が小さくなり、十分な濡れ性や密着性を確保できない可能性がある。 If the surface roughness Rz of the uneven portion exceeds 5 μm, the denseness may decrease and the hydration resistance may decrease. However, the coated aluminum material of the present invention does not exclude that the surface roughness Rz of the uneven portion on the surface of the organic material layer exceeds 5 μm. When the surface roughness Rz of the uneven portion on the surface of the organic material layer is less than 1.2 μm, the contact area with the organic material layer becomes small when immersed in a liquid electrolyte or when a slurry containing an active material is applied, which is sufficient. There is a possibility that the wettability and adhesion cannot be ensured.

有機物層の表面に有する凹凸部は、有機物層の高さ方向の任意の断面図において、凸部の頂点から前記有機物層の底面までの高さ(T)と、当該凸部を挟んで隣接する二つの凹部におけるそれぞれの最深部から前記有機物層の底面までの高さを示す線分どうしの距離(D)との比(T/D)により特定することもできる(図2参照)。T/Dは、本発明の効果が達成される範囲内で限定的ではないが、0.2以上1.1以下が好ましく、0.3以上0.8以下がより好ましい。 The uneven portion on the surface of the organic material layer is adjacent to the height (T) from the apex of the convex portion to the bottom surface of the organic material layer with the convex portion in between in an arbitrary cross-sectional view in the height direction of the organic material layer. It can also be specified by the ratio (T / D) to the distance (D) of the line segments indicating the height from the deepest part of each of the two recesses to the bottom surface of the organic substance layer (see FIG. 2). The T / D is not limited within the range in which the effects of the present invention are achieved, but is preferably 0.2 or more and 1.1 or less, and more preferably 0.3 or more and 0.8 or less.

なお、凸部の頂点から有機物層の底面までの高さ(T)、並びに、当該凸部を挟んで隣接する二つの凹部におけるそれぞれの最深部から有機物層の底面までの高さを示す線分どうしの距離(D)は、共に被覆アルミニウム材の高さ方向の断面を株式会社日立ハイテクノロジーズ製の電界放射型走査電子顕微鏡(FE−SEM)によって10000倍で観察した写真から、任意にアルミニウム材と平行な方向15μmの範囲内の全ての凸部に対して、それぞれ目視で測定した結果から求めることができる。また、本発明のT/Dは、測定した各凸部のT/Dから平均値を算出した値とする。 A line segment indicating the height (T) from the apex of the convex portion to the bottom surface of the organic material layer, and the height from the deepest portion of each of the two adjacent concave portions across the convex portion to the bottom surface of the organic material layer. The distances (D) are arbitrary from the photographs of the cross section of the coated aluminum material in the height direction observed at 10000 times with an electric field radiation scanning electron microscope (FE-SEM) manufactured by Hitachi High Technologies Co., Ltd. It can be obtained from the results of visual measurement for all the convex portions within the range of 15 μm in the direction parallel to the above. Further, the T / D of the present invention is a value obtained by calculating an average value from the measured T / D of each convex portion.

有機物層の表面に有する凹凸部は、断面を観察した際の凸部の形状として、多角錘、円錐、半球体及び楕円体のいずれか、又はそれらを組み合わせた形状であるであることが好ましく、半球体及び/又は楕円体がより好ましい。多角錘や円錐の場合、凸部の頂点部分に応力が集中するとそこを基点に粒子に割れが生じ、有機物層の破片が剥離したり耐水和性が低下するおそれがある。 The uneven portion on the surface of the organic material layer preferably has a shape of any of a polygonal weight, a cone, a hemisphere, and an ellipsoid, or a combination thereof, as the shape of the convex portion when observing the cross section. Hemispheres and / or ellipsoids are more preferred. In the case of a polygonal weight or a cone, when stress is concentrated on the apex of the convex portion, the particles may crack from that point, and debris of the organic substance layer may peel off or the hydration resistance may decrease.

このような形状であることにより、有機物層上に活物質層を形成する場合に有機物層の表面に有する凹凸部と活物質とが直接接触する面積が大きくなり、キャパシタの容量特性、内部抵抗特性、充放電特性、寿命を高めることができる。 With such a shape, when the active material layer is formed on the organic material layer, the area where the uneven portion on the surface of the organic material layer and the active material come into direct contact with each other becomes large, and the capacitance characteristic and the internal resistance characteristic of the capacitor become large. , Charge / discharge characteristics and life can be improved.

本発明で形成される有機物層の凹凸部は、有機物層の表面に形成されるものであり、プレス加工、エンボス加工、エッチング加工、レーザー加工等の物理的な加工によらないものである。物理的な加工を行った場合には、有機物層表面のみでなく、被覆アルミニウム材全体に凹凸部形成の影響が出て、被覆アルミニウム材に活物質を含む層を均一に塗布することが難しくなる。但し、アルミニウム材に元から凹凸形状を有する部分があった場合に、接触する有機物層がアルミニウム材との界面において、アルミニウム材に接触するように凹凸部を有することを除外するものではない。 The uneven portion of the organic material layer formed in the present invention is formed on the surface of the organic material layer, and is not subjected to physical processing such as press processing, embossing processing, etching processing, and laser processing. When physical processing is performed, not only the surface of the organic layer but also the entire coated aluminum material is affected by the formation of uneven portions, and it becomes difficult to uniformly apply the layer containing the active material to the coated aluminum material. .. However, when the aluminum material originally has a portion having an uneven shape, it is not excluded that the organic material layer in contact has the uneven portion so as to come into contact with the aluminum material at the interface with the aluminum material.

本発明の被覆アルミニウム材は、電極構造体又はその構成部材に好適に使用できる。 The coated aluminum material of the present invention can be suitably used for the electrode structure or its constituent members.

電極構造体としては、電池又はキャパシタの電極又は集電体が挙げられる。本発明ではこれらの電極構造体又はその構成部材の用途に用いる際に、有機物層が導電性粒子を実質的に含有しないことで被覆アルミニウム材の切断工程で切り粉が発生しにくく、切り粉によるショートなどの不良が発生しにくい。 Examples of the electrode structure include electrodes or current collectors of batteries or capacitors. In the present invention, when used in the applications of these electrode structures or their constituent members, since the organic material layer does not substantially contain conductive particles, chips are less likely to be generated in the cutting step of the coated aluminum material, and the chips are used. Defects such as short circuits are unlikely to occur.

キャパシタ用途に用いる場合には、電解質や活物質を含む層との接触面積が増加し、濡れ性や密着性の向上につながるため、キャパシタの容量特性、内部抵抗特性、充放電特性、寿命を高めることができる。キャパシタには、電気二重層キャパシタ、アルミニウム電解コンデンサ等が例示される。 When used in capacitor applications, the contact area with the layer containing electrolytes and active materials increases, leading to improved wettability and adhesion, thus improving the capacitance characteristics, internal resistance characteristics, charge / discharge characteristics, and life of the capacitor. be able to. Examples of the capacitor include an electric double layer capacitor and an aluminum electrolytic capacitor.

電池用途に用いる場合には、電解質や活物質を含む層との接触面積が増加し、濡れ性や密着性の向上につながるため、電池の容量特性、内部抵抗特性、充放電特性、寿命を高めることができる。電池には、リチウム電池、リチウムイオン電池、リチウムイオンポリマー電池、色素増感太陽電池、燃料電池、固体高分子燃料電池等の二次電池が例示される。 When used in battery applications, the contact area with the layer containing electrolytes and active materials increases, leading to improved wettability and adhesion, thus improving battery capacity characteristics, internal resistance characteristics, charge / discharge characteristics, and life. be able to. Examples of the battery include a secondary battery such as a lithium battery, a lithium ion battery, a lithium ion polymer battery, a dye-sensitized solar cell, a fuel cell, and a solid polymer fuel cell.

本発明の被覆アルミニウム材について、図面を参照しながら例示的に説明する。 The coated aluminum material of the present invention will be exemplified by reference with reference to the drawings.

図1は、被覆アルミニウム材の好ましい一態様を示す断面模式図である。 FIG. 1 is a schematic cross-sectional view showing a preferred embodiment of the coated aluminum material.

アルミニウム材1の表面に有機物層2が形成されており、有機物層2の表面には凹凸部4が形成されている。 The organic material layer 2 is formed on the surface of the aluminum material 1, and the uneven portion 4 is formed on the surface of the organic material layer 2.

アルミニウム材1と有機物層2との間には介在層3が形成されている。また、介在層3から有機物層側に繊維状、フィラメント状、ウイスカー状、板状、壁状、塊状等の形態で延びる表面部分5が形成されていてもよい。 An intervening layer 3 is formed between the aluminum material 1 and the organic material layer 2. Further, a surface portion 5 extending from the intervening layer 3 on the organic layer side in the form of a fiber, a filament, a whiskers, a plate, a wall, a lump, or the like may be formed.

以下に実施例、比較例及び試験例を示して本発明を具体的に説明する。但し、本発明は実施例に限定されない。 Hereinafter, the present invention will be specifically described with reference to Examples, Comparative Examples and Test Examples. However, the present invention is not limited to the examples.

実施例1
樹脂エマルションとして、平均粒径3μmの水分散性フェノール樹脂(固形分40重量%)を40℃の大気環境下で5日間静置し、フェノール樹脂粒子の一部を硬化させた。
Example 1
As a resin emulsion, a water-dispersible phenolic resin (solid content 40% by weight) having an average particle size of 3 μm was allowed to stand in an air environment at 40 ° C. for 5 days to cure a part of the phenolic resin particles.

この水分散性フェノール樹脂を水1質量部に対してイソプロピルアルコール1質量部添加した溶剤で適宜希釈し、水分散性フェノール樹脂インキを調製した。 This water-dispersible phenolic resin was appropriately diluted with a solvent added with 1 part by mass of isopropyl alcohol to 1 part by mass of water to prepare a water-dispersible phenolic resin ink.

これを20cm四方の厚さ30μm、純度99.3重量%のアルミニウム箔に1.0g/mずつ両面塗布後、200℃で30秒乾燥させ、樹脂層を形成させた。なお、乾燥後の樹脂層の厚みは図4と同様の方法で電子顕微鏡による断面観察を行い、片面側で約3μmであることを確認した。 This was coated on both sides of an aluminum foil having a thickness of 30 μm and a purity of 99.3% by weight of 20 cm square at 1.0 g / m 2 and dried at 200 ° C. for 30 seconds to form a resin layer. The thickness of the resin layer after drying was cross-sectionally observed with an electron microscope in the same manner as in FIG. 4, and it was confirmed that the thickness was about 3 μm on one side.

その後、両面に樹脂層が形成されたアルミニウム箔を、600℃のメタンガス雰囲気(酸素濃度50体積ppm未満、大気圧)で16時間加熱し、介在層、及び有機物層を形成させた被覆アルミニウム材を得た。 After that, the aluminum foil having resin layers formed on both sides was heated in a methane gas atmosphere at 600 ° C. (oxygen concentration less than 50% by volume ppm, atmospheric pressure) for 16 hours to form a coated aluminum material on which an intervening layer and an organic substance layer were formed. Obtained.

実施例2
アルミニウム箔を300mm幅、500m長のサイズとし、外径82mmの鋼管に巻いた外径179mmのコイル状で加熱工程を行った以外は実施例1と同じ条件にて作製し、被覆アルミニウム材を得た。
Example 2
An aluminum foil having a width of 300 mm and a length of 500 m was produced under the same conditions as in Example 1 except that the heating process was performed in the form of a coil having an outer diameter of 179 mm wound around a steel pipe having an outer diameter of 82 mm to obtain a coated aluminum material. It was.

実施例3
水分散性フェノール樹脂中のフェノール樹脂粒子の硬化条件を40℃の大気環境下で15日間静置とし、2.0g/mずつ両面塗布して、樹脂層の厚みが片面側で約6μmであった以外は実施例1と同じ条件にて作製し、被覆アルミニウム材を得た。
Example 3
The curing conditions of the phenolic resin particles in the water-dispersible phenolic resin were allowed to stand for 15 days in an air environment of 40 ° C., and 2.0 g / m 2 was applied on both sides so that the thickness of the resin layer was about 6 μm on one side. A coated aluminum material was obtained by producing under the same conditions as in Example 1 except for the presence.

実施例4
樹脂エマルションとして、実施例1よりも平均粒径の大きい平均粒径4μmの水分散性フェノール樹脂(固形分35重量%)を用いた以外は実施例1と同じ条件にて作製し、被覆アルミニウム材を得た。
Example 4
As the resin emulsion, a water-dispersible phenol resin (solid content 35% by weight) having an average particle size of 4 μm, which is larger than that of Example 1, was prepared under the same conditions as in Example 1 and coated aluminum material. Got

実施例5
樹脂エマルションの樹脂粒子をエポキシ系樹脂粒子にし、水分散性エポキシ系樹脂(固形分30重量%)として、樹脂層の厚みが片面側で約2μmであった以外は実施例1と同じ条件にて作製し、被覆アルミニウム材を得た。
Example 5
The resin particles of the resin emulsion were made into epoxy-based resin particles, and the water-dispersible epoxy-based resin (solid content: 30% by weight) was used under the same conditions as in Example 1 except that the thickness of the resin layer was about 2 μm on one side. It was prepared and a coated aluminum material was obtained.

実施例6
樹脂エマルションの樹脂粒子をアクリル系樹脂粒子にし、水分散性アクリル系樹脂(固形分40重量%)として、樹脂層の厚みが片面側で約2μmであった以外は実施例1と同じ条件にて作製し、被覆アルミニウム材を得た。
Example 6
The resin particles of the resin emulsion were made into acrylic resin particles, and the water-dispersible acrylic resin (solid content 40% by weight) was used under the same conditions as in Example 1 except that the thickness of the resin layer was about 2 μm on one side. It was prepared and a coated aluminum material was obtained.

比較例1
水分散性フェノール樹脂中のフェノール樹脂粒子を硬化させない以外は実施例1と同じ条件にて作製し、被覆アルミニウム材を得た。
Comparative Example 1
A coated aluminum material was obtained under the same conditions as in Example 1 except that the phenolic resin particles in the water-dispersible phenolic resin were not cured.

比較例2
平均粒径が300nmのカーボンブラック粒子2質量部をエポキシ系樹脂1質量部と混合し、前記樹脂に対して20質量%のトルエンを添加した上でニーダーにて十分混練することにより、カーボンブラック粒子の表面に樹脂層を形成した。
Comparative Example 2
Carbon black particles having an average particle size of 300 nm are mixed with 1 part by mass of an epoxy resin, 20% by mass of toluene is added to the resin, and the particles are sufficiently kneaded with a kneader. A resin layer was formed on the surface of the material.

表面に樹脂層を形成したカーボンブラック粒子を含む混練物をイソプロピルアルコール溶液中に均一に分散させることにより、炭素含有粒子付着工程で用いられるインキとして、固形分が20質量%のカーボンブラック粒子を含むインキを調整した。 By uniformly dispersing the kneaded product containing carbon black particles having a resin layer formed on the surface in the isopropyl alcohol solution, the ink used in the carbon-containing particle adhesion step contains carbon black particles having a solid content of 20% by mass. The ink was adjusted.

このインキを20cm四方の厚さ30μm、純度99.3重量%のアルミニウム箔に1.0g/mずつ両面塗布後、200℃で30秒乾燥させ、樹脂層を形成させた。なお、乾燥後の樹脂層の厚みは図4と同様の方法で電子顕微鏡による断面観察を行い、片面側で約1μmであることを確認した。 This ink was applied on both sides of an aluminum foil having a thickness of 30 μm and a purity of 99.3% by weight of 20 cm square at 1.0 g / m 2 each, and then dried at 200 ° C. for 30 seconds to form a resin layer. The thickness of the resin layer after drying was cross-sectionally observed with an electron microscope in the same manner as in FIG. 4, and it was confirmed that the thickness was about 1 μm on one side.

その後、両面に樹脂層が形成されたアルミニウム箔を、600℃のメタンガス雰囲気(酸素濃度50体積ppm未満、大気圧)で16時間加熱し、介在層、及び有機物層を形成させた被覆アルミニウム材を得た。 After that, the aluminum foil having resin layers formed on both sides was heated in a methane gas atmosphere at 600 ° C. (oxygen concentration less than 50% by volume ppm, atmospheric pressure) for 16 hours to form a coated aluminum material on which an intervening layer and an organic substance layer were formed. Obtained.

比較例3
アルミニウム箔を300mm幅、500m長のサイズとし、外径82mmの鋼管に巻いた外径175mmのコイル状で加熱工程を行った以外は比較例2と同じ条件にて作製し、被覆アルミニウム材を得た。
Comparative Example 3
The aluminum foil was 300 mm wide and 500 m long, and was manufactured under the same conditions as in Comparative Example 2 except that the heating process was performed in the form of a coil with an outer diameter of 175 mm wound around a steel pipe with an outer diameter of 82 mm to obtain a coated aluminum material. It was.

比較例4
溶剤系フェノール樹脂をアセトン、メチルエチルケトン、イソプロピルアルコールからなる溶剤で適宜希釈し、溶剤系フェノール樹脂インキを調製した。
Comparative Example 4
A solvent-based phenolic resin ink was prepared by appropriately diluting the solvent-based phenolic resin with a solvent consisting of acetone, methyl ethyl ketone, and isopropyl alcohol.

このインキを20cm四方の厚さ30μm、純度99.3重量%のアルミニウム箔に1.0g/mずつ両面塗布後、200℃で30秒乾燥させ、樹脂層を形成させた。なお、乾燥後の樹脂層の厚みは図4と同様の方法で電子顕微鏡による断面観察を行い、片面側で1μmであることを確認した。 This ink was applied on both sides of an aluminum foil having a thickness of 30 μm and a purity of 99.3% by weight of 20 cm square at 1.0 g / m 2 each, and then dried at 200 ° C. for 30 seconds to form a resin layer. The thickness of the resin layer after drying was observed by an electron microscope in the same manner as in FIG. 4, and it was confirmed that the thickness was 1 μm on one side.

その後、両面に樹脂層が形成されたアルミニウム箔を、600℃のメタンガス雰囲気(酸素濃度50体積ppm未満、大気圧)で16時間加熱し、介在層、及び有機物層を形成させた被覆アルミニウム材を得た。 After that, the aluminum foil having resin layers formed on both sides was heated in a methane gas atmosphere at 600 ° C. (oxygen concentration less than 50% by volume ppm, atmospheric pressure) for 16 hours to form a coated aluminum material on which an intervening layer and an organic substance layer were formed. Obtained.

比較例5
水分散性フェノール樹脂インキの代わりに、エポキシ系樹脂ビーズと水1質量部に対してイソプロピルアルコール1質量部を添加した溶剤で混合して、均一に分散させることにより、樹脂ビーズ分散液(固形分40重量%)を調製した。これを用い、2.0g/mずつ両面塗布して、樹脂ビーズが付着した樹脂層の厚みが片面側で約2μmであった以外は、実施例1と同じ条件にて作製し、被覆アルミニウム材を得た。なお、高さ方向の断面を観察した模式図を図5に示す。
Comparative Example 5
Instead of the water-dispersible phenolic resin ink, the resin bead dispersion liquid (solid content) is uniformly dispersed by mixing epoxy resin beads with a solvent in which 1 part by mass of isopropyl alcohol is added to 1 part by mass of water. 40% by weight) was prepared. Using this, 2.0 g / m 2 was applied on both sides, and the resin layer was prepared under the same conditions as in Example 1 except that the thickness of the resin layer to which the resin beads were attached was about 2 μm on one side. I got the wood. A schematic view of observing the cross section in the height direction is shown in FIG.

試験例1
実施例1〜6及び比較例1〜5で得られた被覆アルミニウム材について、表面粗さRz、耐水和性(耐酸性)、濡れ性(NMP接触角)、及び活物質を含む層との密着性を調べた。また、実施例2及び比較例3で得られた被覆アルミニウム材について、アルミニウム材と有機物層との密着性を評価した。これらの結果を表1に示す。更に、被覆アルミニウム材について、有機物層の高さ方向の断面図において、凸部の頂点から前記有機物層の底面までの高さ(T)と、当該凸部を挟んで隣接する二つの凹部におけるそれぞれの最深部から前記有機物層の底面までの高さを示す線分どうしの距離(D)との比(T/D)を算出した結果も表1に示す。
Test Example 1
The coated aluminum materials obtained in Examples 1 to 6 and Comparative Examples 1 to 5 have surface roughness Rz, hydration resistance (acid resistance), wettability (NMP contact angle), and adhesion to a layer containing an active material. I checked the sex. Further, with respect to the coated aluminum materials obtained in Example 2 and Comparative Example 3, the adhesion between the aluminum material and the organic substance layer was evaluated. These results are shown in Table 1. Further, with respect to the coated aluminum material, in the cross-sectional view in the height direction of the organic substance layer, the height (T) from the apex of the convex portion to the bottom surface of the organic substance layer and the height (T) of the two concave portions adjacent to each other with the convex portion interposed therebetween. Table 1 also shows the results of calculating the ratio (T / D) of the line segments indicating the height from the deepest part to the bottom surface of the organic substance layer to the distance (D).

表面粗さ
被覆アルミニウム材をガラス板に貼り付け、表面粗さ測定機(株式会社東京精密製、SURFCOM1400D)で箔表面の粗さをJIS B 0601:1982に基づき、測定幅2.5mmにおける十点平均粗さRzで測定した。
Surface Roughness Coated aluminum material is pasted on a glass plate, and the surface roughness of the foil surface is measured with a surface roughness measuring machine (SURFCOM1400D, manufactured by Tokyo Seimitsu Co., Ltd.) based on JIS B 0601: 1982. It was measured with an average roughness Rz.

耐水和性(耐酸性)
水和反応の進行を加速させた試験として、幅10mm、長さ100mmの短冊状の被覆アルミニウム材を、80±1℃の1M(Mは、体積モル濃度[mol/L]を意味する)の塩酸溶液中に浸漬し、アルミニウム材から有機物層が完全に剥離するまでの時間を測定した。
Moisture resistance (acid resistance)
As a test for accelerating the progress of the hydration reaction, a strip-shaped coated aluminum material having a width of 10 mm and a length of 100 mm was used at 1 M (M means volume molar concentration [mol / L]) at 80 ± 1 ° C. It was immersed in a hydrochloric acid solution, and the time until the organic substance layer was completely peeled off from the aluminum material was measured.

濡れ性
JIS R 3257に基づき、N−メチル−2−ピロリドン(NMP)を注射器で被覆アルミニウム材の表面に一滴滴下し、液滴を水平方向から観察した画像から接触角(°)を測定した。
Based on the wettability JIS R 3257, N-methyl-2-pyrrolidone (NMP) and one drop dropped on the surface of the coated aluminum material with a syringe to measure the contact angle (°) droplets from the image observed from a horizontal direction.

活物質を含む層との密着性の評価
被覆アルミニウム材に電気二重層キャパシタに使用される活物質である活性炭のスラリーを塗布し、テーピング法によって被覆アルミニウム材と活物質を含む層との密着性を評価した。なお、実施例2及び比較例3はアルミニウム材との密着性が良好な幅方向の端部で評価を行った。
Evaluation of adhesion to the layer containing the active material Adhesion between the coated aluminum material and the layer containing the active material is applied by applying a slurry of activated carbon, which is the active material used for electric double layer capacitors, to the coated aluminum material. Was evaluated. In Example 2 and Comparative Example 3, the evaluation was performed at the end portion in the width direction, which has good adhesion to the aluminum material.

<電極の作製>
被覆アルミニウム材の片面に活性炭のスラリーとして、ヒタゾル(日立化成株式会社製、GA‐1015)をバーコートで塗布し、100℃で2分間乾燥して活物質を含む層となる活性炭層を形成し、電気二重層キャパシタの電極としての評価用サンプルを作製した。なお、乾燥後の活性炭層の厚みは11μmであった。
<Preparation of electrodes>
Hitazol (manufactured by Hitachi Kasei Co., Ltd., GA-1015) is coated on one side of the coated aluminum material as a slurry of activated carbon with a bar coat, and dried at 100 ° C. for 2 minutes to form an activated carbon layer as a layer containing an active material. , An evaluation sample was prepared as an electrode of an electric double layer capacitor. The thickness of the activated carbon layer after drying was 11 μm.

次に、活性炭層と被覆アルミニウム材の密着性をテーピング法により測定した。各評価試料を幅20mm、長さ40mmの短冊状に切り出し、有機物層の表面に、幅15mm、長さ70mmの接着面を有する粘着テープ(住友スリーエム株式会社製、商品名「スコッチテープ」)を接着面積600mm(15mm×40mm)として押し当てた後、被覆アルミニウム材を引き剥がして、密着性を次の式に従って評価した。 Next, the adhesion between the activated carbon layer and the coated aluminum material was measured by the taping method. Each evaluation sample is cut into strips with a width of 20 mm and a length of 40 mm, and an adhesive tape (manufactured by Sumitomo 3M Ltd., trade name "Scotch Tape") having an adhesive surface with a width of 15 mm and a length of 70 mm is applied to the surface of the organic matter layer. After pressing with an adhesive area of 600 mm 2 (15 mm × 40 mm), the coated aluminum material was peeled off, and the adhesiveness was evaluated according to the following formula.

密着性(%)= (W−W)/(W−W)×100
:粘着テープから引き剥がし後の被覆アルミニウム材の重量(mg)
:粘着テープを押し当てる前の活性炭層形成後の被覆アルミニウム材の重量(mg)
:活性炭層形成前の被覆アルミニウム材の重量(mg)
この式において、活性炭層の剥離が全く認められない場合は当該値が100となる。
Adhesion (%) = (W 2- W 0 ) / (W 1- W 0 ) x 100
W 2 : Weight of coated aluminum material after peeling from adhesive tape (mg)
W 1 : Weight of coated aluminum material after formation of activated carbon layer before pressing adhesive tape (mg)
W 0 : Weight (mg) of coated aluminum material before formation of activated carbon layer
In this formula, when no peeling of the activated carbon layer is observed, the value is 100.

有機物層との密着性の評価
実施例2及び比較例3で得られた被覆アルミニウム材をテーピング法によってアルミニウム材と有機物層との密着性を評価した。コイル状の被覆アルミニウム材の巻芯部分より、幅方向の端部(幅方向50mm×流れ方向20mm)、中央部(幅方向50mm×流れ方向20mm)をおのおの短冊状に切り出し、有機物層の表面に、幅15mm、長さ70mmの接着面を有する粘着テープ(住友スリーエム株式会社製、商品名「スコッチテープ」)を接着面積750mm(50mm×15mm)として押し当てた後、粘着テープを引き剥がして、密着性を次の式に従って評価した。
Evaluation of Adhesion to Organic Layer The adhesion between the aluminum material and the organic layer was evaluated by the taping method for the coated aluminum materials obtained in Example 2 and Comparative Example 3. From the core of the coiled coated aluminum material, cut out the end in the width direction (50 mm in the width direction x 20 mm in the flow direction) and the center part (50 mm in the width direction x 20 mm in the flow direction) into strips, and on the surface of the organic material layer. An adhesive tape having an adhesive surface with a width of 15 mm and a length of 70 mm (manufactured by Sumitomo 3M Ltd., trade name "Scotch Tape") is pressed against the adhesive area of 750 mm 2 (50 mm x 15 mm), and then the adhesive tape is peeled off. , Adhesion was evaluated according to the following formula.

密着性(%)= (W−W)/(W−W)×100
:引き剥がし後の被覆アルミニウム材の重量(mg)
:引き剥がし前の被覆アルミニウム材の重量(mg)
:被覆アルミニウム材の基材であるアルミニウム材の重量(mg)
この式において、有機物層の剥離が全く認められない場合は当該値が100となる
なお、基材であるアルミニウム材の重量は、引き剥がし前後の被覆アルミニウム材の重量を測定した後、被覆アルミニウム材を大気中450℃で5分加熱し有機物層のみを熱分解させ残渣をウエスで拭き取り除去することで求めた。
Adhesion (%) = (W 2- W 0 ) / (W 1- W 0 ) x 100
W 2 : Weight of coated aluminum material after peeling (mg)
W 1 : Weight of coated aluminum material before peeling (mg)
W 0 : Weight (mg) of the aluminum material that is the base material of the coated aluminum material
In this formula, if no peeling of the organic layer is observed, the value is 100. The weight of the aluminum material as the base material is determined after measuring the weight of the coated aluminum material before and after peeling. Was obtained by heating in the air at 450 ° C. for 5 minutes, thermally decomposing only the organic layer, and wiping off the residue with a waste cloth.

表1の結果から、表面粗さRzについては、実施例1〜6及び比較例2〜3、5では、水分散性フェノール樹脂を硬化させていない比較例1及びエマルションではない溶剤系フェノール樹脂を使用した比較例4に比べて、有機物層表面の表面粗さRzが大きいことが分かる。 From the results in Table 1, regarding the surface roughness Rz, in Examples 1 to 6 and Comparative Examples 2 to 3 and 5, Comparative Example 1 in which the water-dispersible phenol resin was not cured and the solvent-based phenol resin which was not an emulsion were used. It can be seen that the surface roughness Rz of the surface of the organic material layer is larger than that of Comparative Example 4 used.

耐水和性(耐酸性)については、比較例5では、図5に示すように樹脂ビーズ由来の有機物の粒子では、粒子間に緻密な有機物層が形成されていないことにより、実施例1〜6及び比較例1〜4と比べて、耐水和性が劣ることが分かる。また、実施例1〜6及び比較例1、4では、カーボンブラック粒子を含む比較例2、3と比べて有機物層の剥離に時間を要することから、有機物層が緻密であり耐水和性に優れているといえる。更に、実施例3では実施例1、2と比較して耐水和性が低下しているが、これは工程1において、樹脂粒子の硬化時間が長くなり、一部硬化した樹脂粒子が増加するとともに硬化していない樹脂粒子の割合が減少したことで、有機物層の緻密性が低下したことによるものである。 Regarding hydration resistance (acid resistance), in Comparative Example 5, as shown in FIG. 5, the organic particles derived from the resin beads did not form a dense organic material layer between the particles, and thus Examples 1 to 6 It can be seen that the hydration resistance is inferior to that of Comparative Examples 1 to 4. Further, in Examples 1 to 6 and Comparative Examples 1 and 4, since it takes longer to peel off the organic substance layer as compared with Comparative Examples 2 and 3 containing carbon black particles, the organic substance layer is dense and has excellent hydration resistance. It can be said that it is. Further, in Example 3, the hydration resistance is lower than that in Examples 1 and 2, which means that in step 1, the curing time of the resin particles becomes longer, and the number of partially cured resin particles increases. This is because the density of the organic material layer is reduced due to the decrease in the proportion of the uncured resin particles.

濡れ性を評価したNMP接触角については、比較例1、4に比べて実施例1〜6及び比較例2〜3、5では表面凹凸があるため、N−メチル−2−ピロリドン(NMP)の接触角がより小さい値を示しており、濡れ性が良く液体電解質と濡れやすいことが分かる。 Regarding the NMP contact angle for which the wettability was evaluated, since the surfaces of Examples 1 to 6 and Comparative Examples 2 to 3 and 5 were uneven as compared with Comparative Examples 1 and 4, N-methyl-2-pyrrolidone (NMP) was used. The contact angle shows a smaller value, and it can be seen that the wettability is good and the liquid electrolyte is easily wetted.

被覆アルミニウム材と活物質を含む層との密着性は、比較例1、4では活物質層が殆ど界面剥離しているのに対して、実施例1〜6及び比較例2〜3、5では、活物質層の界面剥離が抑えられていることから、実施例1〜6及び比較例2〜3、5は、表面に凹凸部があるため、活物質層との密着面積が大きくなり、活物質層や固体電解質との密着性が向上したことが分かる。 Regarding the adhesion between the coated aluminum material and the layer containing the active material, in Comparative Examples 1 and 4, the active material layer was almost interface-exfoliated, whereas in Examples 1 to 6 and Comparative Examples 2 to 3 and 5. Since the interfacial peeling of the active material layer is suppressed, in Examples 1 to 6 and Comparative Examples 2 to 3 and 5, since the surface has uneven portions, the contact area with the active material layer becomes large and the active material layer is active. It can be seen that the adhesion to the material layer and the solid electrolyte was improved.

アルミニウム材と有機物層との密着性は、比較例3が幅方向の中央部において密着性が悪化しているのに対し、実施例2は幅方向の中央部においてもほとんど剥離が見られないことから、実施例2は、コイル状に巻いて熱処理に供したとしても幅方向において均一な密着性を確保できると考えられる。 Regarding the adhesion between the aluminum material and the organic material layer, in Comparative Example 3, the adhesion deteriorated in the central portion in the width direction, whereas in Example 2, almost no peeling was observed even in the central portion in the width direction. Therefore, it is considered that in Example 2, even if the material is wound into a coil and subjected to heat treatment, uniform adhesion can be ensured in the width direction.

1 アルミニウム材
2 有機物層
3 介在層
4 有機物層の表面の凹凸部
5 介在層の表面部分
6 樹脂ビーズ由来の有機物の粒子
T 有機物層の表面の凹凸部の凸部の頂点から有機物層の底面までの高さ
D 有機物層の表面の凹凸部の凸部を挟んで隣接する二つの凹部におけるそれぞれの最深部から有機物層の底面までの高さを示す線分どうしの距離
1 Aluminum material 2 Organic layer 3 Intervening layer 4 Concavo-convex part on the surface of the organic layer 5 Surface part of the intervening layer 6 Organic particles derived from resin beads T From the apex of the convex part of the uneven part on the surface of the organic material layer to the bottom surface of the organic material layer Height D Distance between line segments indicating the height from the deepest part of each of the two adjacent recesses across the convex portion of the uneven portion on the surface of the organic matter layer to the bottom surface of the organic matter layer.

Claims (14)

アルミニウム材と、
前記アルミニウム材の表面上に形成された有機物層と、
前記アルミニウム材と前記有機物層との間に形成された介在層と、
を備える被覆アルミニウム材であって、
(1)前記介在層は、前記アルミニウム材の表面の少なくとも一部の領域に存在し、且つアルミニウムの炭化物を含有し、
(2)前記有機物層は、炭素前駆体を含有し、導電性粒子を実質的に含有せず、実質的に樹脂成分及び前記炭素前駆体のみからなり、且つ当該有機物層の表面に凹凸部を有し、当該凹凸部は、円蓋状凸部が密集配列し、隣接する前記円蓋状凸部どうしの境界は凹部により連結しており、前記円蓋状凸部は断面を観察した際の凸部の形状として、多角錘、円錐、半球体若しくは楕円体、又はそれらを組み合わせた形状であり、当該凹凸部は実質的に平面を有さない、
ことを特徴とする被覆アルミニウム材。
With aluminum material
The organic layer formed on the surface of the aluminum material and
An intervening layer formed between the aluminum material and the organic material layer,
It is a coated aluminum material provided with
(1) The intervening layer exists in at least a part of the surface of the aluminum material and contains carbides of aluminum.
(2) The organic material layer contains a carbon precursor, does not substantially contain conductive particles, is substantially composed of a resin component and the carbon precursor, and has an uneven portion on the surface of the organic material layer. The concave-convex portion has conical convex portions that are densely arranged, and the boundary between the adjacent ellipsoidal convex portions is connected by a concave portion, and the conical convex portion has a cross section when observed. The shape of the convex portion is a polygonal weight, a cone, a hemisphere or an ellipsoid, or a combination thereof, and the uneven portion has substantially no flat surface.
A coated aluminum material characterized by that.
前記凹部は、連続的な勾配からなる、請求項1に記載の被覆アルミニウム材。 The coated aluminum material according to claim 1, wherein the recess has a continuous gradient. 前記凹凸部は、表面粗さRzが1.2μm以上5μm以下である、請求項1又は2に記載の被覆アルミニウム材。 The coated aluminum material according to claim 1 or 2, wherein the uneven portion has a surface roughness Rz of 1.2 μm or more and 5 μm or less. 前記有機物層の高さ方向の任意の断面図において、凸部の頂点から前記有機物層の底面までの高さ(T)と、当該凸部を挟んで隣接する二つの凹部におけるそれぞれの最深部から前記有機物層の底面までの高さを示す線分どうしの距離(D)との比(T/D)が0.2以上1.1以下である、請求項1〜3のいずれかに記載の被覆アルミニウム材。 In an arbitrary cross-sectional view in the height direction of the organic matter layer, from the height (T) from the apex of the convex portion to the bottom surface of the organic matter layer and the deepest portion of each of the two adjacent concave portions across the convex portion. The method according to any one of claims 1 to 3, wherein the ratio (T / D) to the distance (D) of the line segments indicating the height to the bottom surface of the organic substance layer is 0.2 or more and 1.1 or less. Coated aluminum material. 電極構造体又はその構成部材である、請求項1〜4のいずれかに記載の被覆アルミニウム材。 The coated aluminum material according to any one of claims 1 to 4, which is an electrode structure or a constituent member thereof. 前記電極構造体は、キャパシタの集電体及び/又は電極である、請求項5に記載の被覆アルミニウム材。 The coated aluminum material according to claim 5, wherein the electrode structure is a current collector and / or an electrode of a capacitor. 前記電極構造体は、電池の集電体及び/又は電極である、請求項5に記載の被覆アルミニウム材。 The coated aluminum material according to claim 5, wherein the electrode structure is a current collector and / or an electrode of a battery. 幅10mm、長さ100mmの短冊状の前記被覆アルミニウム材を80±1℃の1mol/Lの塩酸溶液に浸漬し、前記被覆アルミニウム材から前記有機物層が完全に剥離するまでの時間を測定した耐酸性評価試験において400秒を超える値となる、請求項1〜7のいずれかに記載の被覆アルミニウム材。The strip-shaped coated aluminum material having a width of 10 mm and a length of 100 mm was immersed in a 1 mol / L hydrochloric acid solution at 80 ± 1 ° C., and the time required for the organic material layer to completely peel off from the coated aluminum material was measured for acid resistance. The coated aluminum material according to any one of claims 1 to 7, which has a value exceeding 400 seconds in the sex evaluation test. 被覆アルミニウム材の製造方法であって、
(1)樹脂エマルションの分散質である樹脂粒子の一部を硬化させることにより、樹脂粒子分散液Aを調製する工程1、
(2)アルミニウム材の片面又は両面に前記樹脂粒子分散液Aを塗布することにより、表面に凹凸部を有する樹脂層を形成する工程2、
(3)前記樹脂層を形成した前記アルミニウム材を、炭化水素含有物質を含む雰囲気下で加熱することにより、前記樹脂層を、炭素前駆体を含有し表面に凹凸部を有する有機物層に変化させ、且つ前記アルミニウム材と前記樹脂層との間で前記アルミニウム材の表面の少なくとも一部の領域にアルミニウムの炭化物を含有する介在層を形成する工程3、
を順に有することを特徴とする被覆アルミニウム材の製造方法。
It is a manufacturing method of coated aluminum material.
(1) Step 1 of preparing the resin particle dispersion liquid A by curing a part of the resin particles which are the dispersoids of the resin emulsion.
(2) Step 2 of forming a resin layer having uneven portions on the surface by applying the resin particle dispersion liquid A to one side or both sides of the aluminum material.
(3) By heating the aluminum material on which the resin layer is formed in an atmosphere containing a hydrocarbon-containing substance, the resin layer is changed to an organic layer containing a carbon precursor and having uneven portions on the surface. In addition, a step 3 of forming an intervening layer containing an aluminum carbide in at least a part of the surface of the aluminum material between the aluminum material and the resin layer.
A method for producing a coated aluminum material, which comprises, in order.
前記凹凸部は、円蓋状凸部が密集配列し、隣接する前記円蓋状凸部どうしの境界は連続的な勾配からなる凹部により連結しており、前記円蓋状凸部は断面を観察した際の凸部の形状として、多角錘、円錐、半球体若しくは楕円体、又はそれらを組み合わせた形状であり、当該凹凸部は実質的に平面を有さない、請求項に記載の製造方法。 In the concave-convex portion, the ellipsoidal convex portions are densely arranged, and the boundary between the adjacent ellipsoidal convex portions is connected by a concave portion having a continuous gradient, and the cross section of the ellipsoidal convex portion is observed. The manufacturing method according to claim 9 , wherein the convex portion has a polygonal weight, a cone, a hemisphere or an ellipsoid, or a combination thereof, and the concave-convex portion has substantially no flat surface. .. 前記樹脂粒子は、平均粒径が5μm以下である、請求項又は10に記載の製造方法。 The production method according to claim 9 or 10 , wherein the resin particles have an average particle size of 5 μm or less. 前記樹脂層及び前記有機物層は、導電性粒子を実質的に含有しない、請求項11のいずれかに記載の製造方法。 The production method according to any one of claims 9 to 11 , wherein the resin layer and the organic substance layer do not substantially contain conductive particles. 前記有機物層の前記凹凸部は、表面粗さRzが1.2μm以上5μm以下である、請求項12のいずれかに記載の製造方法。 The production method according to any one of claims 9 to 12 , wherein the uneven portion of the organic substance layer has a surface roughness Rz of 1.2 μm or more and 5 μm or less. 前記有機物層の高さ方向の任意の断面図において、凸部の頂点から前記有機物層の底面までの高さ(T)と、当該凸部を挟んで隣接する二つの凹部におけるそれぞれの最深部から前記有機物層の底面までの高さを示す線分どうしの距離(D)との比(T/D)が0.2以上1.1以下である、請求項13のいずれかに記載の製造方法。 In an arbitrary cross-sectional view in the height direction of the organic matter layer, from the height (T) from the apex of the convex portion to the bottom surface of the organic matter layer and the deepest portion of each of the two adjacent concave portions across the convex portion. The method according to any one of claims 9 to 13 , wherein the ratio (T / D) to the distance (D) of the line segments indicating the height to the bottom surface of the organic substance layer is 0.2 or more and 1.1 or less. Production method.
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