TW201828523A - 電極用鋁構件及電極用鋁構件的製造方法 - Google Patents
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Abstract
本發明的課題係提供一種能夠穩定地維持電阻較低之狀態之電極用鋁構件及電極用鋁構件的製造方法。本發明的電極用鋁構件具有鋁基材及積層於鋁基材的至少一個主表面之氧化膜,且氧化膜的密度為2.7~4.1g/cm3
,厚度為5nm以下。
Description
本發明係有關一種使用於蓄電器件用集流體等中之電極用鋁構件及電極用鋁構件的製造方法。
近年來,隨著個人電腦、行動電話等可攜式設備或、混合動力汽車、電車等的開發,作為其電源的蓄電器件,尤其,鋰離子電容器、鋰離子二次電池、雙電層電容器的需要逐漸增大。
已知有作為使用於該種蓄電器件的正極或負極之電極用集流體(以下,簡稱為“集流體”。),使用鋁板。又,已知有於包含該鋁板之集流體的表面塗佈活性碳等活性物質,且用作正極或負極的電極之內容。
例如,在專利文獻1中記載有使用鋁箔作為集流體之內容,並記載有對該鋁箔塗佈活性物質來用作電極之內容([申請專利範圍1][0021])。 又,在專利文獻2中記載有使用具有複數個貫穿孔之鋁板作為集流體之內容([申請專利範圍1])。
該種包含鋁之集流體容易氧化,且暴露於大氣中會導致氧化,故始終具有氧化膜。由於氧化膜的絕緣性較高,故若集流體的表面存在較厚之氧化膜,則有時集流體與活性物質層之間的電阻增大。
故,在專利文獻1中記載有在鋁基材的表面氧化膜上積層具有導電性之導電層,藉此將鋁基材的表面氧化膜的厚度設為3nm以下來確保導電性,並抑制電阻的增大之內容。 [先前技術文獻] [專利文獻]
[專利文獻1]日本特開2011-96667號公報 [專利文獻2]國際公開第2016/060037號
然而,關於藉由在鋁基材的表面氧化膜之上積層具有導電性之導電層來將鋁基材的表面氧化膜的厚度設為規定之厚度以下之構成,需要藉由蝕刻加工將鋁基材的表面氧化膜調整為規定之厚度以下之後,在表面氧化膜之上形成導電層,故存在製程變得複雜,生產率較差之問題。
本發明的課題係提供一種能夠穩定地維持電阻較低之狀態,且生產率較高之電極用鋁構件及電極用鋁構件的製造方法。
本發明人為了實現上述課題而深入研究之結果,發現能夠藉由如下解決上述課題,並完成了本發明,亦即,具有鋁基材及積層於鋁基材的至少一個主表面之氧化膜,且氧化膜的密度為2.7~4.1g/cm3
,厚度為5nm以下。 亦即,發現能夠藉由以下構成來實現上述目的。
[1]一種電極用鋁構件,其具有: 鋁基材;及 氧化膜,積層於鋁基材的至少一個主表面, 氧化膜的密度為2.7~4.1g/cm3
,厚度為5nm以下。 [2]如[1]所述之電極用鋁構件,其中 氧化膜包含氧化鋁(Al2
O3
)、氧化鋁一水合物(Al2
O3
・1H2
O)及氧化鋁三水合物(Al2
O3
・3H2
O)中的任一個。 [3]如[1]或[2]所述之電極用鋁構件,其中 氧化膜包含70%以上之氧化鋁(Al2
O3
)。 [4]如[1]~[3]中任一項所述之電極用鋁構件,其中 氧化膜包含45%以下之氧化鋁一水合物(Al2
O3
・1H2
O)及氧化鋁三水合物(Al2
O3
・3H2
O)。 [5]如[1]~[4]中任一項所述之電極用鋁構件,其具有沿厚度方向貫穿鋁基材及氧化膜之複數個貫穿孔。 [6]如[5]所述之電極用鋁構件,其中 貫穿孔的平均開口径為0.1μm以上且小於100μm。 [7]如5]或[6]所述之電極用鋁構件,其中 貫穿孔的平均開口率為0.5%~30%。 [8]如[1]~[7]中任一項所述之電極用鋁構件,其中 鋁基材的厚度為5μm~100μm。 [9]如[1]~[8]中任一項所述之電極用鋁構件,其中 氧化膜積層於鋁基材之兩面。 [10]一種電極用鋁構件的製造方法,其製造如[1]~[9]中任一項所述之電極用鋁構件,該電極用鋁構件的製造方法具有: 皮膜形成製程,將鋁基材作為陰極,在第1酸性水溶液中進行電解處理,並在鋁基材的表面形成氫氧化鋁皮膜; 皮膜去除製程,使皮膜形成製程後的鋁基材與鹼性水溶液接觸來去除氫氧化鋁皮膜;及 氧化膜形成製程,使皮膜去除製程後的鋁基材與第2酸性水溶液接觸,並在鋁基材的表面形成氧化膜。 [11]如[10]所述之電極用鋁構件的製造方法,其具有貫穿孔形成製程,該貫穿孔形成製程在皮膜形成製程後且皮膜去除製程前,將鋁基材作為陽極,用第3酸性水溶液進行電解處理,藉此在鋁基材及氫氧化鋁皮膜中形成貫穿孔。 [12]如[10]或[11]所述之電極用鋁構件的製造方法,其中 第2酸性水溶液為硝酸、硫酸、磷酸、草酸或者它們的兩種以上的混合酸。 [13]如[10]~[12]中任一項所述之電極用鋁構件的製造方法,其中 第2酸性水溶液為硝酸、硫酸或者它們的混合酸。 [14]如[10]~[13]中任一項所述之電極用鋁構件的製造方法,其具有水洗製程,該水洗製程對氧化膜形成後的鋁基材進行水洗。 [15]如[14]所述之電極用鋁構件的製造方法,其具有乾燥製程,該乾燥製程去除附著於水洗製程後的鋁基材的氧化膜中之水膜。 [16]如[15]所述之電極用鋁構件的製造方法,其中乾燥製程為將鋁基材加熱至100℃~200℃的製程。 [17]如[14]~[16]中任一項所述之電極用鋁構件的製造方法,其具有氧化膜緻密化製程,該氧化膜緻密化製程對水洗製程後的鋁基材進行加熱,去除包含於鋁基材的氧化膜中之水合物,並將氧化膜緻密化。 [18]如[17]所述之電極用鋁構件的製造方法,其中氧化膜緻密化製程中的加熱溫度為100℃~400℃。 [發明效果]
如以下說明般,依本發明,能夠提供一種能夠穩定地維持電阻較低之狀態,且生產率較高之電極用鋁構件及電極用鋁構件的製造方法。
以下,對本發明詳細地進行說明。 關於以下所記載之構成要件的說明,有時依據本發明的代表性之實施形態來進行,但本發明並非限定於該種實施形態者。 另外,在本說明書中,使用“~”表示之數值範圍係指,將記載於“~”之前後的數值作為下限值及上限值而包含之範圍。
[電極用鋁構件] 本發明的電極用鋁構件,其具有: 鋁基材;及 氧化膜,積層於鋁基材的至少一個主表面, 氧化膜的密度為2.7~4.1g/cm3
,厚度為5nm以下。 接著,利用圖1對本發明的電極用鋁構件之構成進行說明。
圖1係表示本發明的電極用鋁構件的較佳的實施形態的一例之模式剖面圖。 如圖1所示,在電極用鋁構件10中,分別在鋁基材1的兩個主表面積層有氧化膜12。 本發明的電極用鋁構件用作集流體,且表面塗佈有活性物質而用作蓄電器件的正極或負極。 在此,在本發明的電極用鋁構件中,氧化膜12的密度為2.7~4.1g/cm3
,厚度為5nm以下。
如前述,鋁容易氧化,且暴露於大気中會導致氧化,故始終具有氧化膜。由於氧化膜的絕緣性較高,故若鋁基材的表面存在較厚之氧化膜,則存在鋁基材與活性物質之間的電阻有可能增大之問題。故,為了抑制因經時而引起的氧化的進行,保管時需要在一定的條件下進行保管。
又,可考慮將鋁基材的表面之氧化膜設為較薄,並在氧化膜之上積層具有導電性之導電層來確保導電性。然而,即使在氧化膜之上積層具有導電性之導電層之情況下,亦存在因經時而進行鋁基材之氧化,氧化膜的厚度變厚,且電阻有可能增大之問題。 又,關於在氧化膜之上積層導電層之構成,需要藉由蝕刻加工等將鋁基材的氧化膜調整為規定之厚度以下之後,在氧化膜之上形成導電層,故存在製程變得複雜,生產率較差之問題。
與此相對,在本發明的電極用鋁構件中,氧化膜的膜厚為5nm以下,且膜密度為2.7~4.1g/cm3
。 依本發明人的研究,可知若氧化膜的膜密度較低,則水分浸透於氧化膜而到達鋁基材,故進行鋁基材的氧化而導致氧化膜的膜厚增大,且導致電阻增大。 與此相對,藉由將氧化膜的膜密度設為2.7~4.1g/cm3
,能夠抑制水分浸透於氧化膜而到達鋁基材,因此能夠抑制鋁基材的氧化的進行並抑制氧化膜的厚度變厚。藉此,能夠穩定地維持電阻較低之狀態。
又,由於輕鬆地形成滿足膜厚為5nm以下且膜密度為2.7~4.1g/cm3
之氧化膜,故製程不會變得複雜,且提高生產率。 另外,對於滿足膜厚5nm以下且膜密度2.7~4.1g/cm3
之氧化膜的形成方法,後面進行詳述。
在此,從能夠進一步降低鋁基材與活性物質之間之電阻等觀點考慮,氧化膜的膜厚為1nm~5nm為較佳,1nm~3nm為更佳。 另外,關於氧化膜的膜厚,藉由透射型電子顯微鏡(Transmission Electron Microscope:TEM)觀察剖面,且在3處測定膜厚並作為膜厚而計算平均值。
又,從能夠更可靠地抑制鋁基材的氧化的進行的觀點考慮,氧化膜的膜密度為2.7~4.1g/cm3
為較佳,3.2~4.1g/cm3
為更佳。 另外,關於膜的膜密度,使用KOBE STEEL, LTD.製、高分辨率RBS分析裝置HRBS500(High Resolution Rutherford Backscattering Spectrometry;HR-RBS)進行測定。使能量450keV的He+
離子相對於試樣表面(電極用鋁構件的氧化膜的表面)的法線,以62.5度入射於試樣,並在散射角55度的位置藉由磁場偏轉型能量分析器檢測經散射之He+
離子,藉此得到表面密度。由所得到之表面密度(atoms/cm2
)換算為質量表面密度(g/cm2
),並依據該值及藉由透射型電子顯微鏡(TEM)測定之膜厚,計算氧化膜之密度(g/cm3
)。
在此,在圖1所示之例中,設為在無孔鋁基材上積層有氧化膜之構成,但並不限定於此,亦可以設為具有沿厚度方向貫穿鋁基材之複數個貫穿孔之構成。 圖2A中示出本發明的電極用鋁構件的另一例之模式頂視圖,圖2B中示出圖2A的B-B線剖面圖。
在圖2A及圖2B中所示出之電極用鋁構件20具有鋁基材及沿厚度方向貫穿氧化膜之複數個貫穿孔5。亦即,電極用鋁構件20具有積層有鋁基材3與氧化膜14之構成,該鋁基材3具有沿厚度方向貫穿之貫穿孔,該氧化膜14具有沿厚度方向貫穿之貫穿孔。在電極用鋁構件20的主表面的面方向中,形成於鋁基材3之複數個貫穿孔與形成於氧化膜14之複數個貫穿孔形成於相同位置,且複數個貫穿孔5各自沿厚度方向貫穿鋁基材及氧化膜。
電極用鋁構件藉由具有沿厚度方向貫穿之複數個貫穿孔,在用作集流體之情況下,能夠使鋰離子的移動變得輕鬆。又,藉由具有複數個貫穿孔,能夠提高與活性物質的密合性。
又,貫穿孔的平均開口径為0.1μm以上且小於100μm為較佳,大於1μm且80μm以下為更佳,大於3μm且40μm以下為進一步較佳,5μm以上且30μm以下為特佳。 將貫穿孔的平均開口径設為上述範圍,藉此能夠防止將活性物質塗佈於電極用鋁構件時發生遺漏等,並能夠提高與所塗佈之活性物質之密合性。又,即使設為電極用鋁構件為具有複數個貫穿孔者之情況下,亦能夠設為具有充分之拉伸強度者。
另外,關於貫穿孔的平均開口径,從電極用鋁構件的一個表面,使用高分辨率掃描電子顯微鏡(Scanning Electron Microscope:SEM),以200倍的倍率拍攝電極用鋁構件的表面,在所得到之SEM照片中,提取至少20個四周以環狀相連之貫穿孔,讀取其開口径,且計算它們的平均值作為平均開口径。 又,關於開口径,測定了貫穿孔部分的端部間的距離的最大值。亦即,貫穿孔的開口部的形狀並不限定於大致圓形,故在開口部的形狀為非圓形之情況下,將貫穿孔部分的端部間的距離的最大值設為開口径。藉此,例如,在兩個以上的貫穿孔為進行一體化之形狀的貫穿孔之情況下,亦將它視為一個貫穿孔,並將貫穿孔部分的端部間的距離的最大值設為開口径。
又,貫穿孔的平均開口率為0.5%~30%為較佳,1%~30%為更佳,3%~20%為進一步較佳,3%~10%為特佳。 將貫穿孔的平均開口径設為上述範圍,藉此能夠防止將活性物質塗佈於電極用鋁構件時發生遺漏等,並能夠提高與所塗佈之活性物質之密合性。又,即使設為電極用鋁構件為具有複數個貫穿孔者之情況下,亦能夠設為具有充分之拉伸強度者。
另外,關於貫穿孔的平均開口率,使用高分辨率掃描電子顯微鏡(SEM),從正上方以200倍的倍率拍攝電極用鋁構件的表面,且對所得到之SEM照片的30mm×30mm的視場(5處),用圖像分析軟件等進行2值化並觀察貫穿孔部分及非貫穿孔部分,依據貫穿孔的開口面積的合計與視場的面積(幾何學面積)的比率(開口面積/幾何學面積)進行計算,並計算各視場(5處)中的平均值作為平均開口率。
又,圖1所示之電極用鋁構件10及圖2所示之電極用鋁構件20設為在鋁基材的両主表面積層有氧化膜之構成,但並不限定於此,亦可以在鋁基材的至少一個主表面中積層有氧化膜。
<鋁基材> 上述鋁基材並無特別限定,例如,能夠使用JIS規格H4000中所記載之合金編號1085、1N30、3003等公知之鋁基材。另外,鋁基材為以鋁為主要成分,且包含微量的雜元素之合金板。 作為鋁基材的厚度,並無限定,但5μm~100μm為較佳,10μm~30μm為更佳。
<氧化膜> 上述氧化膜為含有氧化鋁(Al2
O3
)等鋁氧化物之層,氧化鋁為可作為氧化鋁一水合物(Al2
O3
・1H2
O)、氧化鋁三水合物(Al2
O3
・3H2
O)等鋁的水合物而存在之層。 在此,如前述,在本發明中,氧化膜的密度為2.7~4.1g/cm3
,厚度為5nm以下。
通常,鋁容易氧化,且暴露於大気中會導致氧化。在藉由自然氧化而生成之氧化膜中,水合物的比例容易增多,且密度降低。 與此相對,在本發明的電極用鋁構件所具有之氧化膜中,水合物的比例較少,且氧化鋁的比例較多,故密度高達2.7~4.1g/cm3
。 該種密度較高的氧化膜可藉由後述之氧化膜形成處理而輕鬆地形成,故生產率較高。
另外,氧化鋁(Al2
O3
)的密度為4.1g/cm3
左右,氧化鋁一水合物(Al2
O3
・1H2
O)的密度為3.07g/cm3
左右,氧化鋁三水合物(Al2
O3
・3H2
O)的密度為2.42g/cm3
左右。 藉此,水合物的比率變得越高,氧化膜的密度越降低。例如,在氧化膜的密度小於3.95g/cm3
之情況下,氧化膜包含3%以上的水合物。
從設為密度較高之氧化膜的觀點考慮,氧化膜中所包含之氧化鋁(Al2
O3
)為70%以上為較佳,80%以上為更佳,90%以上為進一步較佳。 又,氧化膜中所包含之氧化鋁一水合物(Al2
O3
・1H2
O)及氧化鋁三水合物(Al2
O3
・3H2
O)為45%以下為較佳,30%以下為更佳,15%以下為進一步較佳。
[電極用鋁構件的製造方法] 接著,對本發明的電極用鋁構件的製造方法進行說明。 本發明的電極用鋁構件的製造方法具有: 皮膜形成製程,將鋁基材作為陰極,在第1酸性水溶液中進行電解處理,並在鋁基材的表面形成氫氧化鋁皮膜; 皮膜去除製程,將皮膜形成製程後的鋁基材浸漬在鹼性水溶液中來去除氫氧化鋁皮膜;及 氧化膜形成製程,將皮膜去除製程後的鋁基材浸漬在第2酸性水溶液中,並在鋁基材的表面形成氧化膜。 藉由氧化膜形成製程,在鋁基材中形成密度為2.7~4.1g/cm3
,厚度為5nm以下之氧化膜。 又,藉由皮膜去除製程,去除不需要之皮膜或油分等,並露出鋁基材來使氧化膜的形成變得輕鬆。
又,在製造如圖2B所示般之具有貫穿孔之電極用鋁構件之情況下,具有貫穿孔形成製程為較佳,該貫穿孔形成製程在皮膜形成製程之後且皮膜去除製程之前,將鋁基材作為陽極,用第3酸性水溶液進行電解處理,並對鋁基材及氫氧化鋁皮膜進行貫穿孔形成處理,藉此形成貫穿孔。
又,在皮膜形成製程、皮膜去除製程、氧化膜形成製程及貫穿孔形成製程的各自的製程結束後,具有進行水洗處理之水洗製程為較佳。 又,在各製程後的水洗處理之後,具有進行乾燥處理之乾燥製程為較佳。
以下,以圖2B所示之具有貫穿孔之電極用鋁構件為例,利用圖3A~圖3E對電極用鋁構件的製造方法的各製程進行說明之後,對各製程進行詳述。
圖3A~圖3E係表示電極用鋁構件的製造方法的較佳的實施形態的一例之模式剖面圖。 如圖3A~圖3E所示,在電極用鋁構件的製造方法為具有如下製程之製造方法,亦即,對鋁基材1的兩個主表面實施皮膜形成處理,藉此形成氫氧化鋁皮膜2之皮膜形成製程(圖3A及圖3B);在皮膜形成製程之後實施電解溶解處理而形成貫穿孔5,並形成具有貫穿孔之鋁基材3及具有貫穿孔之氫氧化鋁皮膜4之貫穿孔形成製程(圖3B及圖3C);在貫穿孔形成製程之後,去除具有貫穿孔之氫氧化鋁皮膜4,並製作具有貫穿孔之鋁基材3之皮膜去除製程(圖3C及圖3D);及在皮膜去除製程之後,進行氧化膜形成處理,並在具有貫穿孔之鋁基材3的兩個主表面形成密度為2.7~4.1g/cm3
、厚度為5nm以下的氧化膜之氧化膜形成製程(圖3D及圖3E)。
〔皮膜形成製程〕 皮膜形成製程為將鋁基材作為陰極,並在第1酸性水溶液中實施電解處理(皮膜形成處理),並在鋁基材的表面形成氫氧化鋁皮膜之製程。
<皮膜形成處理> 上述皮膜形成處理並無特別限定,例如,能夠實施與以往公知之氫氧化鋁皮膜的形成處理相同之處理。 作為皮膜形成處理,例如,能夠適宜地採用日本特開2011-201123號公報的[0013]~[0026]段中所記載之條件或裝置。
在本發明中,皮膜形成處理的條件因所使用之電解液而發生各種變化,故不能一概地確定,一般,電解液濃度1~80質量%、液溫5~70℃、電流密度0.5~60A/dm2
、電壓1~100V、電解時間1秒~20分鐘為適當,且以成為所希望之皮膜量之方式被調整。
在本發明中,作為電解液(第1酸性水溶液),使用硝酸、鹽酸、硫酸、磷酸、草酸或者該些酸中的兩種以上的混合酸來進行電化學處理為較佳。 在包含硝酸、鹽酸之電解液中進行電化學處理之情況下,可以在鋁基材與對電極之間施加直流電流,亦可以施加交流電流。在對鋁基材施加直流電流之情況下,電流密度為1~60A/dm2
為較佳,5~50A/dm2
為更佳。在連續進行電化學處理之情況下,依據藉由電解液對鋁基材進行供電之液給電方式進行為較佳。
在本發明中,藉由皮膜形成處理而形成之氫氧化鋁皮膜的量為0.05~50g/m2
為較佳,0.1~10g/m2
為更佳。
〔貫穿孔形成製程〕 貫穿孔形成製程為在皮膜形成製程之後,將鋁基材作為陽極,用第3酸性水溶液實施電解處理(電解溶解處理),藉此在鋁基材及氫氧化鋁皮膜中形成貫穿孔之製程。
<電解溶解處理> 上述電解溶解處理並無特別限定,能夠使用直流電流或交流電流,並將酸性溶液(第3酸性水溶液)用作電解液。其中,使用硝酸、鹽酸中的至少一個以上的酸進行電化學處理為較佳,除了該些酸以外,還使用硫酸、磷酸、草酸中的至少一個以上的混合酸進行電化學處理為更佳。
在本發明中,作為電解液即酸性溶液,除了上述酸以外,還能夠使用美國專利第4,671,859號、美國專利第4,661,219號、美國專利第4,618,405號、美國專利第4,600,482號、美國專利第4,566,960號、美國專利第4,566,958號、美國專利第4,566,959號、美國專利第4,416,972號、美國專利第4,374,710號、美國專利第4,336,113號、美國專利第4,184,932號的各說明書等中所記載之電解液。
酸性溶液的濃度為0.1~2.5質量%為較佳,0.2~2.0質量%為特佳。又,酸性溶液的液溫為20~80℃為較佳,30~60℃為更佳。
又,以上述酸為主體的水溶液能夠在濃度1~100g/L的酸的水溶液中,在1g/L至飽和為止之範圍內添加硝酸鋁、硝酸鈉、硝酸銨等具有硝酸根離子之硝氧化合物或氯化鋁、氯化鈉、氯化銨等具有鹽酸根離子之鹽酸化合物、硫酸鋁、硫酸鈉、硫酸銨等具有硫酸根離子之硫酸化合物中的至少一個來使用。 又,在以上述酸為主體的水溶液中,可以溶解有鐵、銅、錳、鎳、鈦、鎂、二氧化矽等鋁合金中所包含之金屬。使用在酸的濃度0.1~2質量%的水溶液中以鋁離子成為1~100g/L的方式添加氯化鋁、硝酸鋁、硫酸鋁等而成之液體為較佳。
在電化學溶解處理中主要使用直流電流,但在使用交流電流之情況下,其交流電源波並無特別限定,可使用正弦波、矩形波、梯形波、三角波等,其中,矩形波或梯形波為較佳,梯形波為特佳。
(硝酸電解) 在本發明中,藉由使用了以硝酸為主體的電解液之電化學溶解處理(以下,還簡稱為“硝酸溶解處理”。),能夠輕鬆地形成平均開口径為0.1μm以上且小於100μm之貫穿孔。 在此,硝酸溶解處理容易控制貫穿孔形成之溶解點,故在使用直流電流,將平均電流密度設為5A/dm2
以上,且將電量設為50C/dm2
以上之條件下實施之電解處理為較佳。另外,平均電流密度為100A/dm2
以下為較佳,且電量為10000C/dm2
以下為更佳。 又,硝酸電解中的電解液的濃度或溫度並無特別限定,能夠在高濃度例如使用硝酸濃度15~35質量%的硝酸電解液在30~60℃下進行電解或使用硝酸濃度0.7~2質量%的硝酸電解液例如在80℃以上的高溫下進行電解。 又,能夠使用在上述硝酸電解液中混合濃度0.1~50質量%的硫酸、草酸、磷酸中的至少一個而成之電解液進行電解。
(鹽酸電解) 在本發明中,藉由使用了以鹽酸為主體的電解液之電化學溶解處理(以下,還簡稱為“鹽酸溶解處理”。),能夠輕鬆地形成平均開口径為1μm以上且小於100μm之貫穿孔。 在此,鹽酸溶解處理容易控制貫穿孔形成之溶解點,故在使用直流電流,將平均電流密度設為5A/dm2
以上,且將電量設為50C/dm2
以上之條件下實施之電解處理為較佳。另外,平均電流密度為100A/dm2
以下為較佳,且電量為10000C/dm2
以下為較佳。 又,鹽酸電解中的電解液的濃度或溫度並無特別限定,能夠在高濃度例如使用鹽酸濃度10~35質量%的鹽酸電解液在30~60℃下進行電解或使用鹽酸濃度0.7~2質量%的鹽酸電解液例如在80℃以上的高溫下進行電解。 又,能夠使用在上述鹽酸電解液中混合濃度0.1~50質量%的硫酸、草酸、磷酸的至少一個之電解液來進行電解。
〔皮膜去除製程〕 皮膜去除製程為進行化學溶解處理來進行氫氧化鋁皮膜之製程。 上述皮膜去除製程例如能夠藉由實施後述之酸蝕刻處理或鹼蝕刻處理來去除氫氧化鋁皮膜。
<酸蝕刻處理> 上述溶解處理為使用相較於鋁優先溶解氫氧化鋁之溶液(以下,稱為“氫氧化鋁溶解液”。)來溶解氫氧化鋁皮膜之處理。
在此,作為氫氧化鋁溶解液,例如含有為選自包含硝酸、鹽酸、硫酸、磷酸、草酸、鉻化合物、鋯系化合物、鈦系化合物、鋰鹽、鈰鹽、鎂鹽、氟矽酸鈉、氟化鋅、錳化合物、鉬化合物、鎂化合物、鋇化合物及鹵素單體的群組中的至少一種之水溶液為較佳。
具體而言,作為鉻化合物,例如,可舉出氧化鉻(III)、鉻(VI)酸酐等。 作為鋯系化合物,例如,可舉出氟化鋯銨、氟化鋯、氯化鋯。 作為鈦化合物,例如,可舉出氧化鈦、硫化鈦。 作為鋰鹽,例如,可舉出氟化鋰、氯化鋰。 作為鈰鹽,例如,可舉出氟化鈰、氯化鈰。 作為鎂鹽,例如,可舉出硫化鎂。 作為錳化合物,例如,可舉出高錳酸鈉、高錳酸鈣。 作為鉬化合物,例如,可舉出鉬酸鈉。 作為鎂化合物,例如,可舉出氟化鎂-五水合物。 作為鋇化合物,例如,可舉出氧化鋇、乙酸鋇、碳酸鋇、氯酸鋇、氯化鋇、氟化鋇、碘化鋇、乳酸鋇、草酸鋇、高氯酸鋇、硒酸鋇、亜硒酸鋇、硬脂酸鋇、亜硫酸鋇、鈦酸鋇、氫氧化鋇、硝酸鋇或者它們的水合物等。 在上述鋇化合物中,氧化鋇、乙酸鋇、碳酸鋇為較佳,氧化鋇為特佳。 作為鹵素單體,例如,可舉出氯、氟、溴。
其中,上述氫氧化鋁溶解液為含有酸之水溶液為較佳,作為酸,可舉出硝酸、鹽酸、硫酸、磷酸、草酸等,還可以為兩種以上的酸的混合物。 作為酸濃度,0.01mol/L以上為較佳,0.05mol/L以上為更佳,0.1mol/L以上為進一步較佳。並無特別上限,一般,10mol/L以下為較佳,5mol/L以下為更佳。
溶解處理藉由使形成有氫氧化鋁皮膜之鋁基材與上述溶解液接觸來進行。關於接觸之方法,並無特別限定,例如,可舉出浸漬法、噴塗法。其中,浸漬法為較佳。
浸漬法為將形成有氫氧化鋁皮膜之鋁基材浸漬於上述溶解液之處理。若在浸漬處理時進行攪拌,則可進行均勻之處理,故較佳。 浸漬處理的時間為10分鐘以上為較佳,1小時以上為更佳,3小時以上且5小時以上為進一步較佳。
<鹼蝕刻處理> 鹼蝕刻處理為藉由使上述氫氧化鋁皮膜與鹼溶液接觸來溶解表層之處理。
作為使用於鹼溶液中之鹼,例如,可舉出苛性鹼、鹼金屬鹽。具體而言,作為苛性鹼,例如,可舉出氫氧化鈉(苛性鈉)、苛性鉀。又,作為鹼金屬鹽,例如,可舉出偏矽酸鈉、矽酸鈉、偏矽酸鉀、矽酸鉀等鹼金屬矽酸鹽;碳酸鈉、碳酸鉀等鹼金屬碳酸鹽;鋁酸鈉、鋁酸鉀等鹼金屬鋁酸鹽;葡萄糖酸鈉、葡萄糖酸鉀等鹼金屬醛醣酸鹽;磷酸氫二鈉、磷酸氫二鉀、磷酸三鈉、磷酸三鉀等鹼金屬磷酸氫鹽。其中,從蝕刻速度較快的方面及廉價的方面考慮,含有苛性鹼的溶液及苛性鹼與鹼金屬鋁酸鹽這兩者之溶液為較佳。尤其,氫氧化鈉的水溶液為較佳。
鹼溶液的濃度為0.1~50質量%為較佳,0.2~10質量%為更佳。在鋁離子溶解於鹼溶液中之情況下,鋁離子的濃度為0.01~10質量%為較佳,0.1~3質量%為更佳。鹼溶液的溫度為10~90℃為較佳。處理時間為1~120秒為較佳。
作為使氫氧化鋁皮膜與鹼溶液接觸之方法,例如,可舉出使形成有氫氧化鋁皮膜之鋁基材通過裝有鹼溶液之槽中之方法、將形成有氫氧化鋁皮膜之鋁基材浸漬在裝有鹼溶液之槽中之方法及將鹼溶液噴射在形成有氫氧化鋁皮膜之鋁基材的表面(氫氧化鋁皮膜)之方法。
〔氧化膜形成製程〕 氧化膜形成製程為使去除了氫氧化鋁皮膜之鋁基材與第2酸性水溶液接觸(實施氧化膜形成處理),並在鋁基材的表面或背面形成密度為2.7~4.1g/cm3
,膜厚為5nm以下的氧化膜之製程。 如前述,藉由實施氧化膜形成處理,並在鋁基材的表面形成膜厚較薄且密度較高之氧化膜,抑制因經時而進行鋁基材之氧化,並能夠抑制氧化膜的厚度變厚,故能夠穩定地維持電阻較低之狀態。
作為膜厚較薄、密度較高的氧化膜的形成方法,有以下兩種方法。 ・使鋁基材與不易生成水合物之酸性溶液接觸來形成氧化膜之方法。 ・在與酸性溶液接觸來形成氧化膜之後,進行高溫加熱處理,藉此減少將氧化膜中的水合物的比例並將氧化膜緻密化的方法(氧化膜緻密化製程)。
(與不易生成水合物之酸性溶液接觸之方法) 具體而言,作為使鋁基材與不易生成水合物之酸性溶液(第2酸性水溶液)接觸來形成氧化膜之情況下的酸性溶液,使用硝酸、硫酸、磷酸、草酸或者它們的兩種以上的混合酸為較佳,使用硝酸、硫酸或者它們的混合酸為更佳。 酸性溶液的濃度為0.01~10質量%為較佳,0.1~5質量%為特佳。又,酸性溶液的液溫為25~70℃為較佳,30~55℃為更佳。
又,使鋁基材與酸性溶液接觸之方法,並無特別限定,例如,可舉出浸漬法、噴塗法。其中,浸漬法為較佳。
浸漬法為將鋁基材浸漬在上述酸性溶液之處理。若在浸漬處理時進行攪拌,則可進行均勻之處理,故較佳。 浸漬處理的時間為15秒以上為較佳,30秒以上為更佳,40秒以上為進一步較佳。
(氧化膜形成後進行氧化膜緻密化製程之方法) 作為在與酸性溶液接觸來形成氧化膜之後,進行高溫加熱處理來減少氧化膜中的水合物的比例之情況下的酸性溶液,使用硝酸、硫酸、磷酸、草酸或者它們的兩種以上的混合酸為較佳,使用硝酸、硫酸或者它們的混合酸為更佳。 酸性溶液的濃度為0.01~10質量%為較佳,0.1~5質量%為特佳。又,酸性溶液的液溫為25~70℃為較佳,30~55℃為更佳。
又,使鋁基材與酸性溶液接觸之方法,並無特別限定,例如,可舉出浸漬法、噴塗法。其中,浸漬法為較佳。
浸漬法為將鋁基材浸漬在上述酸性溶液之處理。若在浸漬處理時進行攪拌,則可進行均勻之處理,故較佳。 浸漬處理的時間為15秒以上為較佳,30秒以上為更佳,40秒以上為進一步較佳。
<氧化膜緻密化製程> 氧化膜緻密化製程為對與酸性溶接觸來形成氧化膜之後的鋁基材進行高溫加熱處理之製程。藉由進行高溫加熱處理,水分從氧化膜中的鋁的水合物被去除而氧化鋁的比率變高。藉此,能夠增加氧化膜中的氧化鋁的比例並提高(緻密化)密度。 加熱溫度為100℃以上且400℃以下為較佳,大於200℃且350℃以下為更佳,250℃以上且330℃以下為進一步較佳。 加熱時間為1分鐘~30分鐘為較佳,3分鐘~20分鐘為更佳,5分鐘~15分鐘為進一步較佳。 將加熱溫度設為300℃以上,且將加熱時間設為5分鐘以上,藉此能夠降低氧化膜中的水合物之比例,故較佳。另一方面,若過於長時間加熱,則進行鋁基材之氧化而有可能導致氧化膜的膜厚增大。故,加熱溫度及加熱時間設為上述範圍為較佳。
〔水洗製程〕 如前述,在本發明中,在上述皮膜形成製程、皮膜去除製程、氧化膜形成製程及貫穿孔形成製程的各自的製程結束後,具有進行水洗處理之水洗製程為較佳。水洗中能夠使用純水、井水、自來水等。為了防止將處理液帶入下一個製程,亦可以使用夾緊裝置。
〔乾燥製程〕 如前述,在各製程後的水洗製程之後,具有進行乾燥處理之乾燥製程為較佳。 乾燥的方法並無限定,可適當利用藉由氣刀等吹散水分之方法、基於加熱的方法等公知之乾燥方法。又,亦可以進行複數個乾燥方法。
在此,在氧化膜形成製程之後,具有對鋁基材進行水洗之水洗製程為較佳,且在氧化膜形成製程後的水洗製程之後,具有乾燥製程為較佳。 若在氧化膜形成製程中在鋁基材的表面形成氧化膜之後,為了去除殘留於鋁基材(氧化膜)的表面之第2酸性水溶液而進行水洗製程,則氧化膜的表面會殘留水膜。若氧化膜的表面殘留水膜,則因經時而水分浸透於氧化膜而氧化膜成為水合物,有可能氧化膜的密度降低。 故,在氧化膜形成製程後的水洗製程之後進行乾燥製程,並去除殘留於氧化膜的表面之水膜,藉此因經時而水分浸透於氧化膜而氧化膜成為水合物,能夠抑制氧化膜的密度降低。
在藉由加熱來進行乾燥之情況下的乾燥溫度為100~200℃為較佳,100~150℃為更佳。又,乾燥時間為1~30秒為較佳,3~10秒為更佳。
在此,在上述說明中,對如圖2B所示般製造具有貫穿孔之電極用鋁構件之製造方法進行了說明,但不形成貫穿孔之情況下,不需要形成氫氧化鋁皮膜之皮膜形成製程及貫穿孔形成製程,故亦不需要去除氫氧化鋁皮膜之製程,但為了去除藉由自然氧化而形成之氧化膜及油分,實施與先前相同之皮膜去除製程為較佳。
[集流體] 如上述,本發明的電極用鋁構件能夠作為蓄電器件用集流體(以下,還稱為“集流體”)進行利用。 在集流體中,電極用鋁構件沿厚度方向具有複數個貫穿孔,藉此例如在使用於鋰離子電容器中之情況下能夠在短時間內進行鋰的預摻雜,並能夠使鋰更均勻地分散。又,與活性物質層或活性碳的密合性變得良好,能夠製作循環特性或輸出特性、塗佈適性等生產率優異之蓄電器件。 又,在使用本發明的電極用鋁構件之集流體中,氧化膜的密度為2.7~4.1g/cm3
,厚度為5nm以下,故與活性物質層之間的電阻降低,能夠製作效率良好之蓄電器件。
<活性物質層> 作為活性物質層,並無特別限定,能夠利用習知的蓄電器件中所使用之公知之活性物質層。 具體而言,對於在將電極用鋁構件用作正極的集流體之情況下的、可以包含於活性物質及活性物質層之導電材料、黏合劑、溶劑等,能夠適當採用日本特開2012-216513號公報的[0077]~[0088]段中所記載之材料,且其內容作為參閱編入本說明書中。 又,對於在將電極用鋁構件用作負極的集流體之情況下的活性物質,能夠適當採用日本特開2012-216513號公報的[0089]段中所記載之材料,且其內容作為參閱編入本說明書中。
[蓄電器件] 在將本發明的電極用鋁構件作為集流體進行利用之電極中,能夠用作蓄電器件的正極或者負極。 在此,對於蓄電器件(尤其,二次電池)的具體構成或所適用之用途,能夠適當採用日本特開2012-216513號公報的[0090]~[0123]段落中所記載之材料或用途,且其內容作為參閱編入本說明書中。
[正極] 將本發明的電極用鋁構件用作集流體之正極為具有將電極用鋁構件使用於正極之正極集流體及包含形成於正極集流體的表面之正極活性物質之層(正極活性物質層)之正極。 在此,對於上述正極活性物質或可以包含於上述正極活性物質層之導電材料、黏合劑、溶劑等,能夠適當採用日本特開2012-216513號公報的[0077]~[0088]段中所記載之材料,且其內容作為參閱編入本說明書中。
[負極] 將本發明的電極用鋁構件用作集流體之負極為具有將電極用鋁構件使用於負極之負極集流體及包含形成於負極集流體的表面之負極活性物質之層之負極。 在此,對於上述負極活性物質,能夠適當採用日本特開2012-216513號公報的[0089]段中所記載之材料,且其內容作為參閱編入本說明書中。
[其它用途] 本發明的電極用鋁構件除了蓄電器件用集流體以外,還能夠使用於電解電容器中。 [實施例]
以下依據實施例對本發明進一步詳細地進行說明。以下的實施例中所示出之材料、使用量、比例、處理內容、處理順序等只要不脫離本發明之主旨,則能夠適當進行変更。故,本發明的範圍不應限定於以下所示出之實施例來進行解釋。
[實施例1] <電極用鋁構件的製作> 對平均厚度20μm、尺寸200mm×300mm的鋁基材(JIS H-4160、合金編號:1N30-H、鋁純度:99.30%)的表面實施以下所示之處理來製作了電極用鋁構件。
(a-1)氫氧化鋁皮膜形成處理(皮膜形成製程) 使用保溫至50℃之電解液(硝酸濃度0.8%、硫酸濃度0.7%、鋁濃度0.5%),將上述鋁基材作為陰極,且在電量總和為800C/dm2
的條件下實施電解處理,藉此在鋁基材中形成了氫氧化鋁皮膜。另外,在直流電源下進行了電解處理。將電流密度設為50A/dm2
。 在形成氫氧化鋁皮膜之後,進行了基於噴霧的水洗。
(b-1)電解溶解處理(貫穿孔形成製程) 接著,使用保溫至50℃之電解液(硝酸濃度0.8%、硫酸濃度0.7%、鋁濃度0.5%),將鋁基材作為陽極,且在電量總和為800C/dm2
的條件下實施電解處理,藉此在鋁基材及氫氧化鋁皮膜中形成了貫穿孔。另外,在直流電源下進行了電解處理。電流密度設為30A/dm2
。 在形成貫穿孔之後,進行了基於噴霧的水洗。
(c-1)氫氧化鋁皮膜的去除處理(皮膜去除製程) 接著,將電解溶解處理後的鋁基材在氫氧化鈉濃度5質量%、鋁離子濃度0.3質量%的水溶液(液溫37℃)中浸漬40秒鐘,藉此去除了氫氧化鋁皮膜。 在去除鋁皮膜之後,進行了基於噴霧的水洗。
(d-1)氧化膜形成處理(氧化膜形成製程) 接著,將皮膜去除處理後的鋁基材在硝酸濃度1%、鋁離子濃度0.5質量%的水溶液(液溫50℃)中浸漬20秒鐘,並在鋁基材的表面形成了氧化膜。 之後,進行了基於噴霧的水洗。
(e-1)乾燥製程 接著,藉由氣刀去除殘留於形成氧化膜並進行了水洗之鋁基材的表面之水分,進一步,在乾燥溫度105℃下加熱10秒鐘並進行乾燥,藉此製作了電極用鋁構件。
[實施例2] 除了代替上述(d-1)所示之氧化膜形成製程進行了下述(d-2)所示之氧化膜形成製程以外,以與實施例1相同的方式製作了電極用鋁構件。
(d-2)氧化膜形成處理(氧化膜形成製程) 接著,將皮膜去除處理後的鋁基材在硫酸濃度30%、鋁離子濃度0.5質量%的水溶液(液溫50℃)中浸漬20秒鐘,並在鋁基材的表面形成了氧化膜。 之後,進行了基於噴霧的水洗。
[實施例3] 除了代替上述(e-1)所示之乾燥製程進行下述(e-2)所示之乾燥製程,進一步,進行了下述(f-1)所示之氧化膜緻密化製程以外,以與實施例1相同的方式製作了電極用鋁構件。
(e-2)乾燥製程 接著,藉由氣刀去除殘留於形成氧化膜並進行了水洗之鋁基材的表面之水分,進一步,在乾燥溫度70℃下加熱10秒鐘並進行了乾燥。
(f-1)氧化膜緻密化製程(高溫加熱處理) 之後,裝入300℃的烘箱中3分鐘進行高溫加熱處理,製作了電極用鋁構件。
[實施例4] 除了代替上述(d-1)所示之氧化膜形成製程進行了上述(d-2)所示之氧化膜形成製程以外,以與實施例3相同的方式製作了電極用鋁構件。
[實施例5] 除了代替上述(f-1)所示之氧化膜緻密化製程進行了下述(f-2)所示之氧化膜緻密化製程以外,以與實施例3相同的方式製作了電極用鋁構件。
(f-2)氧化膜緻密化製程(高溫加熱處理) 之後,裝入300℃的烘箱中8分鐘進行高溫加熱處理,製作了電極用鋁構件。
[實施例6] 除了代替上述(f-1)所示之氧化膜緻密化製程進行了下述(f-3)所示之氧化膜緻密化製程以外,以與實施例3相同的方式製作了電極用鋁構件。
(f-3)氧化膜緻密化製程(高溫加熱處理) 之後,裝入230℃的烘箱中3分鐘進行高溫加熱處理,製作了電極用鋁構件。
[實施例7] 除了在上述(e-1)所示之乾燥製程之後,進一步,進行了上述(f-1)所示之氧化膜緻密化製程以外,以與實施例1相同的方式製作了電極用鋁構件。
[實施例8] 除了代替上述(d-1)所示之氧化膜形成製程進行了上述(d-2)所示之氧化膜形成製程以外,以與實施例7相同的方式製作了電極用鋁構件。
[實施例9] 除了不進行上述(a-1)氫氧化鋁皮膜形成處理及上述(b-1)電解溶解處理以外,以與實施例1相同的方式製作了電極用鋁構件。 另外,在本實施例中,由於不進行上述(a-1)氫氧化鋁皮膜形成處理,故在供給至上述(c-1)氫氧化鋁皮膜的去除處理之鋁基材中不會形成氫氧化鋁皮膜,但藉由進行上述(c-1)氫氧化鋁皮膜的去除處理來進行輥軋油的去除等。
[實施例10] 除了代替上述(d-1)所示之氧化膜形成製程進行了上述(d-2)所示之氧化膜形成製程以外,以與實施例9相同的方式製作了電極用鋁構件。
[比較例1] 除了代替上述(d-1)所示之氧化膜形成處理實施了下述(d-4)所示之氧化膜形成處理以外,以與實施例1相同的方式製作了電極用鋁構件。
(d-4)氧化膜形成處理(氧化膜形成製程) 接著,將皮膜去除處理後的鋁基材在鹽酸濃度1%、鋁離子濃度0.5質量%的水溶液(液溫50℃)中浸漬20秒鐘,並在鋁基材的表面形成了氧化膜。 之後,進行了基於噴霧的水洗。
[比較例2] 除了代替上述(d-1)所示之氧化膜形成處理實施上述(d-2)所示之氧化膜形成處理,且代替上述(e-1)所示之乾燥製程進行了上述(e-2)所示之乾燥製程以外,以與實施例1相同的方式製作了電極用鋁構件。
[比較例3] 除了代替上述(e-1)所示之乾燥製程進行了上述(e-2)所示之乾燥製程以外,以與實施例1相同的方式製作了電極用鋁構件。
[比較例4] 除了在上述(e-2)所示之乾燥製程之後,進一步,進行了下述(f-4)所示之氧化膜緻密化製程以外,以與比較例3相同的方式製作了電極用鋁構件。
(f-4)氧化膜緻密化製程(高溫加熱處理) 之後,裝入300℃的烘箱中60分鐘進行高溫加熱處理,製作了電極用鋁構件。
[比較例5] 除了在上述(e-2)所示之乾燥製程之後,還進行了下述(f-5)所示之氧化膜緻密化製程以外,以與比較例3相同的方式製作了電極用鋁構件。
(f-5)氧化膜緻密化製程(高溫加熱處理) 之後,裝入70℃的烘箱中3分鐘進行高溫加熱處理,製作了電極用鋁構件。
[貫穿孔的平均開口径、平均開口率、氧化膜的膜厚及密度的測定] 分別藉由以下方法測定了形成於所製作之電極用鋁構件中的貫穿孔的平均開口径及平均開口率以及氧化膜的密度及膜厚。
<貫穿孔的平均開口径的測定> 關於貫穿孔的平均開口径,使用高分辨率掃描電子顯微鏡(SEM),從正上方以200倍的倍率拍攝電極用鋁構件的表面,在所得到之SEM照片中,提取至少20個四周以環狀相連之貫穿孔,讀取其開口径,且計算它們的平均值來求出。
<貫穿孔的平均開口率的測定> 關於貫穿孔的平均開口率,使用高分辨率掃描電子顯微鏡(SEM),從正上方以200倍的倍率拍攝電極用鋁構件的表面,且對所得到之SEM照片的30mm×30mm的視場(5處),用圖像分析軟件等進行2值化並觀察貫穿孔部分及非貫穿孔部分,依據貫穿孔的開口面積的合計與視場的面積(幾何學面積)計算比率(開口面積/幾何學面積),並計算各視場(5處)中的平均值作為平均開口率。
<氧化膜的膜厚的測定> 藉由透射型電子顯微鏡(TEM)觀察剖面,測定了膜厚。
<氧化膜的密度的測定> 關於氧化膜的面密度的測定,使用了KOBE STEEL, LTD.製、高分辨率RBS分析裝置 HRBS500(High Resolution Rutherford Backscattering Spectrometry;HR-RBS)。使能量450keV的He+
離子相對於試樣表面(電極用鋁構件的氧化膜的表面)的法線,以62.5度入射於試樣,並在散射角55度的位置藉由磁場偏轉型能量分析器檢測了經散射之He+
離子。由所得到之表面密度(atoms/cm2
)換算為質量表面密度(g/cm2
),並依據該值及藉由透射型電子顯微鏡(TEM)測定之膜厚,計算氧化膜之密度(g/cm3
)。
將各電極用鋁構件的貫穿孔的平均開口径、平均開口率、氧化膜的膜厚及密度的測定結果示於表1。 又,藉由光學顯微鏡(LEICA MICROSYSTEMS GMBH.製 M205C、倍率100倍)及SEM(HITACHI, LTD.製 S-3000N、倍率200倍)拍攝了實施例1中所製作之電極用鋁構件的表面。將所拍攝之圖像分別示於圖4及圖5。
[評價] 對經時的氧化膜的膜厚以及使用了所製作之電極用鋁構件之電極的電阻進行了評價。
<經時的氧化膜的膜厚> 在溫度25℃、相對濕度70%的氣氛中放置三個星期之後,測定了氧化膜的膜厚。
<電阻> (電極的製作) 在電極用鋁構件的單面以3μm的塗佈厚度塗佈導電性塗料(Varniphite T-602、Nippon Kokuen Group.製)之後,在200℃下24小時的條件下進行減壓乾燥來形成導電層,藉此製作了電極。
(電阻測定) 在形成有導電層之電極用鋁構件(電極)的表面背面施加0.20MPa的負載來密合φ2.8cm的銅探針,並使用電阻計(RESISTANCE HiTESTER 3541、 HIOKI E.E. CORPORATION.)測定了電阻值。 將評價結果示於表1。
[表1]
如表1所示,由實施例與比較例的對比可知氧化膜的密度為2.7~4.1g/cm3
,且膜厚為5nm以下的電極用鋁構件能夠抑制因經時而引起的氧化的進行,故能夠抑制氧化膜的膜厚變厚,並能夠穩定地維持電阻較低之狀態。 又,由實施例1~4的對比可知氧化膜的密度越高,經時的膜厚的增加越少。 依據以上,本發明的效果顯而易見。
1‧‧‧鋁基材
2‧‧‧氫氧化鋁皮膜
3‧‧‧具有貫穿孔之鋁基材
4‧‧‧具有貫穿孔之氫氧化鋁皮膜
5‧‧‧貫穿孔
10、20‧‧‧電極用鋁構件
12‧‧‧氧化膜
14‧‧‧具有貫穿孔之氧化膜。
圖1係模式表示本發明的電極用鋁構件的一例之剖面圖。 圖2A係模式表示本發明的電極用鋁構件的另一例之頂視圖。 圖2B係圖2A的B-B線剖面圖。 圖3A係用於說明本發明的電極用鋁構件的較佳的製造方法的一例之模式剖面圖。 圖3B係用於說明本發明的電極用鋁構件的較佳的製造方法的一例之模式剖面圖。 圖3C係用於說明本發明的電極用鋁構件的較佳的製造方法的一例之模式剖面圖。 圖3D係用於說明本發明的電極用鋁構件的較佳的製造方法的一例之模式剖面圖。 圖3E係用於說明本發明的電極用鋁構件的較佳的製造方法的一例之模式剖面圖。 圖4係在實施例1中製作的電極用鋁構件的光學顯微鏡照片。 圖5係在實施例1中製作的電極用鋁構件的SEM照片。
Claims (17)
- 一種電極用鋁構件,其具有: 鋁基材;及 氧化膜,積層於前述鋁基材的至少一個主表面, 前述氧化膜的密度為2.7~4.1g/cm3 ,厚度為5nm以下。
- 如申請專利範圍第1項所述之電極用鋁構件,其中 前述氧化膜包含氧化鋁(Al2 O3 )、氧化鋁一水合物(Al2 O3 ・1H2 O)及氧化鋁三水合物(Al2 O3 ・3H2 O)中的任一個。
- 如申請專利範圍第1項或第2項所述之電極用鋁構件,其中 前述氧化膜包含70%以上之氧化鋁(Al2 O3 )。
- 如申請專利範圍第1項或第2項所述之電極用鋁構件,其中 前述氧化膜包含45%以下之氧化鋁一水合物(Al2 O3 ・1H2 O)及氧化鋁三水合物(Al2 O3 ・3H2 O)。
- 如申請專利範圍第1項或第2項所述之電極用鋁構件,其具有沿厚度方向貫穿前述鋁基材及前述氧化膜之複數個貫穿孔。
- 如申請專利範圍第5項所述之電極用鋁構件,其中 前述貫穿孔的平均開口径為0.1μm以上且小於100μm。
- 如申請專利範圍第5項所述之電極用鋁構件,其中 前述貫穿孔的平均開口率為0.5%~30%。
- 如申請專利範圍第1項或第2項所述之電極用鋁構件,其中 前述鋁基材的厚度為5μm~100μm。
- 如申請專利範圍第1項或第2項所述之電極用鋁構件,其中 前述氧化膜積層於前述鋁基材之兩面。
- 一種電極用鋁構件的製造方法,其為製造申請專利範圍第1項所述之電極用鋁構件的電極用鋁構件的製造方法,該製造方法具有: 皮膜形成製程,將鋁基材作為陰極,在第1酸性水溶液中進行電解處理,並在前述鋁基材的表面形成氫氧化鋁皮膜; 皮膜去除製程,使前述皮膜形成製程後的前述鋁基材與鹼性水溶液接觸來去除前述氫氧化鋁皮膜;及 氧化膜形成製程,使前述皮膜去除製程後的前述鋁基材與第2酸性水溶液接觸,並在前述鋁基材的表面形成氧化膜。
- 如申請專利範圍第10項所述之電極用鋁構件的製造方法,其具有: 貫穿孔形成製程,在前述皮膜形成製程後且前述皮膜去除製程前,將前述鋁基材作為陽極,用第3酸性水溶液進行電解處理,藉此在前述鋁基材及前述氫氧化鋁皮膜中形成貫穿孔。
- 如申請專利範圍第10項或第11項所述之電極用鋁構件的製造方法,其中 前述第2酸性水溶液為硝酸、硫酸、磷酸、草酸或者它們的兩種以上的混合酸。
- 如申請專利範圍第10或第11項所述之電極用鋁構件的製造方法,其具有: 水洗製程,對前述形成氧化膜之後的前述鋁基材進行水洗。
- 如申請專利範圍第13項所述之電極用鋁構件的製造方法,其具有: 乾燥製程,去除附著於前述水洗製程後的前述鋁基材的前述氧化膜中之水膜。
- 如申請專利範圍第14項所述之電極用鋁構件的製造方法,其中 前述乾燥製程為將前述鋁基材加熱至100℃~200℃的製程。
- 如申請專利範圍第13項所述之電極用鋁構件的製造方法,其具有: 氧化膜緻密化製程,對前述水洗製程後的前述鋁基材進行加熱,去除包含於前述鋁基材的前述氧化膜中之水合物,並將前述氧化膜緻密化。
- 如申請專利範圍第16項所述之電極用鋁構件的製造方法,其中 前述氧化膜緻密化製程中的加熱溫度為100℃~400℃。
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