導(dǎo)電樹脂成型體、結(jié)構(gòu)、鋁多孔體、制造鋁多孔體的方法、集電體、電極、非水雙電層電容器 ...的制作方法
【專利摘要】提供的是導(dǎo)電樹脂成型體，其具有三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)并且適合于制造水吸附量小的鋁多孔體。導(dǎo)電樹脂成型體包括具有三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的樹脂成型體和在樹脂成型體的骨架表面上至少包含炭黑和羧甲基纖維素的導(dǎo)電層。優(yōu)選地通過施加至少包含炭黑、羧甲基纖維素和水的碳涂層材料至樹脂成型體的骨架表面并且隨后干燥碳涂層材料來形成導(dǎo)電層；并且碳涂層材料優(yōu)選地具有100mPa·s以上和600mPa·s以下的黏度。
【專利說明】
導(dǎo)電樹脂成型體、結(jié)構(gòu)、鋁多孔體、制造鋁多孔體的方法、集電體、電極、非水雙電層電容器和鋰離子電容器
技術(shù)領(lǐng)域
[0001 ]本發(fā)明涉及導(dǎo)電樹脂成型體、結(jié)構(gòu)、鋁多孔體、制造鋁多孔體的方法、集電體、電極、非水雙電層電容器和鋰離子電容器。
【背景技術(shù)】
[0002]具有三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的金屬多孔體被用于廣泛的應(yīng)用，比如各種過濾器、催化劑載體和電池電極。例如，Celmet(注冊商標(biāo)，由Sumitomo Electric Industries ,Ltd.制造)為具有三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的鎳多孔體(下文中稱為“鎳多孔體”)，其被用作諸如鎳氫電池和鎳鎘電池的電池的電極材料。Celmet是具有互相連接的孔的金屬多孔體，并且具有特征:與其他多孔體比如金屬非織造織物相比具有更高的孔隙率(90%以上)。
[0003]通過在具有互相連接的孔的樹脂成型體一一比如聚氨酯泡沫一一的骨架表面上形成鎳層、隨后進(jìn)行熱處理以分解樹脂泡沫成型體并且進(jìn)一步進(jìn)行鎳還原處理獲得這種鎳多孔體。通過用碳涂層材料或類似物涂布樹脂泡沫成型體的骨架表面以進(jìn)行導(dǎo)電處理，并且隨后進(jìn)行電鍍以沉積鎳來形成鎳層。
[0004]與鎳相同，例如，就導(dǎo)電性、耐腐蝕性和重量輕而言，鋁也具有卓越的特性。在電池應(yīng)用中，例如，作為鋰離子電池的正極，使用表面涂布有活性材料一一比如氧化鋰鈷一一的鋁箔。為了提高由鋁形成的這種正極的容量，可以使用具有三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)以及大的鋁表面積的鋁多孔體(下文中稱為“鋁多孔體”)，并且活性材料也可被填充入鋁多孔體的多孔部分。這是因?yàn)?，通過使用鋁多孔體，即使電極厚度大，仍可以保持活性材料，從而實(shí)現(xiàn)每單位面積活性材料利用率的提尚。
[0005]通過對具有三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的樹脂泡沫成型體進(jìn)行鋁電鍍的方法來制造鋁多孔體。專利文獻(xiàn)I描述了涉及電容器的發(fā)明，該電容器包括通過該電鍍方法獲得的鋁多孔體作為電極。根據(jù)專利文獻(xiàn)I中所述的方法，具有三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的多孔樹脂成型體可被均勻地鍍上尚純度招，從而制造出尚品質(zhì)的招多孔體。
[0006]引用列表
[0007]專利文獻(xiàn)
[0008]專利文獻(xiàn)1:日本未審查的專利申請公開號2012-007233

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]技術(shù)問題
[0010]上述鋰離子電池和電容器一一其為使用非水電解質(zhì)的電化學(xué)裝置一一需要在已經(jīng)充分去除了水的環(huán)境中進(jìn)行制造。因此，待用作電極的集電體也需要被充分干燥。專利文獻(xiàn)I中描述的并且用于電容器的鋁多孔體在骨架的表面上吸附了相對大量的水。因此，為了使用鋁多孔體作為使用非水電解質(zhì)的這種電化學(xué)裝置的電極，鋁多孔體需要充分地進(jìn)行干燥步驟。
[0011]因此，本發(fā)明的發(fā)明人對如何減少鋁多孔體的水吸附量進(jìn)行了全面的研究。結(jié)果，發(fā)明人最近發(fā)現(xiàn)了，在具有三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)并且通過現(xiàn)有電鍍方法制造的鋁多孔體中，在中空骨架部分形成有多孔表面層，并且該多孔層吸附了水。本發(fā)明的發(fā)明人進(jìn)一步研究了形成多孔層的原因。結(jié)果，發(fā)明人已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，原因是用于對具有三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的樹脂成型體賦予導(dǎo)電性的導(dǎo)電碳涂層材料。換言之，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了，當(dāng)使用現(xiàn)有的碳涂層材料時(shí)，不能為鋁多孔體的中空骨架部分提供光滑的表面，并且不能減少水吸附量。
[0012]因此，考慮上述新發(fā)現(xiàn)的問題，本發(fā)明的目標(biāo)是提供導(dǎo)電樹脂成型體，其具有三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，并且適于制造其中水吸附量小的鋁多孔體。
[0013]問題的解決方案
[0014]為了實(shí)現(xiàn)這個目標(biāo)，本發(fā)明采用了以下特征。根據(jù)本發(fā)明的導(dǎo)電樹脂成型體是如此的導(dǎo)電樹脂成型體:其包括具有三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的樹脂成型體和在樹脂成型體的骨架表面上至少包含炭黑和羧甲基纖維素的導(dǎo)電層。
[0015]發(fā)明的有利效果
[0016]本發(fā)明可以提供具有三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)并且適于制造其中的水吸附量小的鋁多孔體的導(dǎo)電樹脂成型體。
【附圖說明】
[0017]圖1A是用電子顯微鏡(SEM)觀察的實(shí)施例中的導(dǎo)電樹脂成型體I的骨架的橫截面的照片。
[0018]圖1B是用電子顯微鏡(SEM)觀察的比較例中的導(dǎo)電樹脂成型體A的骨架的橫截面的照片。
[0019]圖2A是用電子顯微鏡(SEM)觀察的實(shí)施例中的鋁多孔體I的骨架的橫截面的照片。
[0020]圖2B是用電子顯微鏡(SEM)觀察的比較例中的鋁多孔體A的骨架的橫截面的照片。[0021 ]圖3是鋁多孔體被應(yīng)用于鋰離子電容器的結(jié)構(gòu)實(shí)例的示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0022]將首先列出并且描述本發(fā)明實(shí)施方式的特征。
[0023](I)根據(jù)本發(fā)明的導(dǎo)電樹脂成型體是如此的導(dǎo)電樹脂成型體:其包括具有三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的樹脂成型體，以及在樹脂成型體的骨架表面上至少包含炭黑和羧甲基纖維素的導(dǎo)電層。使用根據(jù)上述(I)的導(dǎo)電樹脂成型體能夠?qū)崿F(xiàn)制造具有三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的鋁多孔體，在該鋁多孔體中水吸附量小。具體而言，在利用根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方式的這種導(dǎo)電樹脂成型體制造的鋁多孔體中，中空骨架部分不具有多孔表面層，而是具有光滑的表面。結(jié)果，水吸附量小。
[0024](2)在根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方式的導(dǎo)電樹脂成型體中，優(yōu)選地如此形成導(dǎo)電層:通過施加至少包含炭黑、羧甲基纖維素和水的碳涂層材料至樹脂成型體的骨架的表面并且隨后干燥碳涂層材料，并且碳涂層材料優(yōu)選地具有10mPa.s以上和600mPa.s以下的黏度。具有10mPa.s以上和600mPa.s以下的黏度的碳涂層材料適于在具有三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的樹脂成型體的骨架表面上形成均勻厚度的涂層膜。所以，利用具有這種黏度的碳涂層材料制造的導(dǎo)電樹脂成型體骨架的表面上具有均勻的導(dǎo)電層，并且可以適于用作形成鋁多孔體的基材。
[0025](3)在根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方式的導(dǎo)電樹脂成型體中，導(dǎo)電樹脂成型體的導(dǎo)電層優(yōu)選具有0.70g/m2以上和7.0g/m2以下的每單位面積涂層重量。在導(dǎo)電樹脂成型體中，當(dāng)導(dǎo)電層具有0.70g/m2以上和7.0g/m2以下的每單位面積涂層重量時(shí)，對導(dǎo)電樹脂成型體的骨架表面賦予足夠的導(dǎo)電性。因此，導(dǎo)電樹脂成型體可被適于用作形成鋁多孔體的基材。偶然地，在根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方式的導(dǎo)電樹脂成型體中，每單位面積的導(dǎo)電層的涂層重量被定義為根據(jù)具有三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的樹脂成型體計(jì)算的導(dǎo)電層的質(zhì)量，該樹脂成型體具有80至98%的孔隙率、ImVm3的比表面積(每單位體積的表面積)、Imm的厚度和Im2的表觀面積。
[0026](4)根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方式的結(jié)構(gòu)是包括根據(jù)以上(I)至(3)的任一個的導(dǎo)電樹脂成型體和導(dǎo)電樹脂成型體的骨架表面上的鋁膜的結(jié)構(gòu)。在根據(jù)以上(4)的結(jié)構(gòu)中，去除鋁膜內(nèi)部的導(dǎo)電樹脂成型體能夠?qū)崿F(xiàn)制造其中中空骨架部分不具有多孔表面層的鋁多孔體。
[0027](5)根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方式的鋁多孔體是通過從根據(jù)以上(4)的結(jié)構(gòu)中去除導(dǎo)電樹脂成型體獲得的鋁多孔體。在根據(jù)以上(5)的鋁多孔體中，中空骨架部分不具有多孔表面層，而是具有光滑的表面，所以水吸附量小。由于該原因，當(dāng)鋁多孔體被用作使用非水電解質(zhì)的儲電裝置的電極時(shí)，可以減輕干燥步驟的負(fù)擔(dān)。
[0028](6)制造根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方式的鋁多孔體的方法是制造鋁多孔體的方法，該方法包括通過熔融鹽電解電鍍在根據(jù)以上(I)至(3)的任一個的導(dǎo)電樹脂成型體的表面上形成鋁膜來制造結(jié)構(gòu)的步驟，和從結(jié)構(gòu)去除導(dǎo)電樹脂成型體的步驟。制造根據(jù)以上(6)的鋁多孔體的方法能夠?qū)崿F(xiàn)制造鋁多孔體，其中中空骨架部分不具有多孔表面層并且水吸附量小。
[0029](7)根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方式的集電體是包括根據(jù)以上(5)的鋁多孔體的集電體。在根據(jù)以上(7)的集電體中，水吸附量小。因此，在制造使用非水電解質(zhì)的儲電裝置的電極期間，可以減輕干燥步驟的負(fù)擔(dān)。
[0030](8)根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方式的電極是包括根據(jù)以上(5)的鋁多孔體作為集電體的電極。根據(jù)以上(8)的電極包括根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方式的鋁多孔體作為集電體，在鋁多孔體中水吸附量小的。因此，在制造使用非水電解質(zhì)的儲電裝置期間，可以減輕干燥步驟的負(fù)擔(dān)。
[0031](9)根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方式的非水雙電層電容器是包括根據(jù)以上(8)的電極的非水雙電層電容器。在制造根據(jù)以上(9)的雙電層電容器期間，減輕了干燥電極的負(fù)擔(dān)。因此，非水雙電層電容器的制造成本降低。
[0032](10)根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方式的鋰離子電容器是包括根據(jù)以上(8)的電極的鋰離子電容器。在制造根據(jù)以上(10)的鋰離子電容器期間，減輕了干燥電極的負(fù)擔(dān)。因此，鋰離子電容器的制造成本降低。
[0033][本發(fā)明實(shí)施方式的細(xì)節(jié)]
[0034]在下文中，將描述根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方式的導(dǎo)電樹脂成型體等等的具體實(shí)例。注意的是，本發(fā)明的范圍不限于這些實(shí)例，而由權(quán)利要求書表示，并且意欲包含權(quán)利要求書的等價(jià)物的意義和范圍內(nèi)的所有變型?！礃渲尚腕w〉
[0035]如上所述，根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方式的導(dǎo)電樹脂成型體是如此導(dǎo)電樹脂成型體，其包括具有三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的樹脂成型體和至少包含炭黑和樹脂成型體骨架表面上的羧甲基纖維素的導(dǎo)電層。包含炭黑和羧甲基纖維素的導(dǎo)電層可進(jìn)一步有意地包含其他成分用于各種目的，或者作為不可避免的雜質(zhì)。包含的其他成分的實(shí)例包括分散劑、潤濕劑和防腐劑。
[0036]可以通過將碳涂層材料施加至具有三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的樹脂成型體的骨架表面上并且通過隨后進(jìn)行干燥以從碳涂層材料去除水，獲得根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方式的導(dǎo)電樹脂成型體。至少包含炭黑、羧甲基纖維素和水的碳涂層材料可進(jìn)一步有意地包含其他成分用于各種目的，或者作為不可避免的雜質(zhì)。不具體限制將碳涂層材料施加至樹脂成型體的骨架表面的方法。例如，可以通過將樹脂成型體浸沒在碳涂層材料中來施加碳涂層材料。
[0037]在根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方式的導(dǎo)電樹脂成型體的骨架表面上形成的導(dǎo)電層是如此導(dǎo)電層，對用于進(jìn)行鋁熔融鹽電解電鍍的電鍍液，其比用現(xiàn)有的碳涂層材料形成的導(dǎo)電層具有更高的電阻。因此，當(dāng)將根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方式的導(dǎo)電樹脂成型體浸沒在電鍍液中時(shí)，在導(dǎo)電樹脂成型體的表面形成的導(dǎo)電層趨于不被電鍍液腐蝕。這可能是鋁多孔體的中空骨架部分具有的不是多孔層而是光滑表面的原因。
[0038]現(xiàn)有的碳涂層材料包含聚烯烴作為粘合劑成分。以顆粒的形式使用聚烯烴，并且可能在顆粒之間形成至少一些空隙。因此，當(dāng)已經(jīng)利用現(xiàn)有的碳涂層材料進(jìn)行導(dǎo)電處理的樹脂成型體進(jìn)行鋁電鍍時(shí)，電鍍液很可能進(jìn)入導(dǎo)電層的空隙部分，導(dǎo)致鋁的電沉積。因此，對于鋁多孔體的中空骨架部分，趨于形成多孔層。此外，聚烯烴在鋁電鍍液中具有低耐腐蝕性，所以浸沒在電鍍液中，已經(jīng)進(jìn)行導(dǎo)電處理的樹脂成型體引起導(dǎo)電層的表面的溶解，導(dǎo)致形成不平坦的空隙。這也可能是形成多孔層的原因。
[0039]相比之下，用于制造根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方式的導(dǎo)電樹脂成型體的碳涂層材料包含羧甲基纖維素作為粘合劑成分。該羧甲基纖維素是可溶于水的，并且因此很可能不形成通常形成的空隙。因此，當(dāng)根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方式的導(dǎo)電樹脂成型體進(jìn)行鋁電鍍時(shí)，因?yàn)閷?dǎo)電層沒有空隙，所以對于鋁多孔體的中空骨架部分，不趨于形成多孔層。此外，包含羧甲基纖維素的導(dǎo)電層對鋁電鍍液具有高耐腐蝕性，并且將導(dǎo)電樹脂成型浸沒在電鍍液中不引起導(dǎo)電層溶解在電鍍液中。這也可能是不趨于形成多孔層的原因。此外，形成在根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方式的導(dǎo)電樹脂成型體的骨架表面上的導(dǎo)電層比利用現(xiàn)有的碳涂層材料形成的導(dǎo)電層具有更低的電阻。這促進(jìn)了導(dǎo)電樹脂成型體的熔融鹽電解電鍍。
[0040]在碳涂層材料中，炭黑是賦予導(dǎo)電性的成分;羧甲基纖維素是充當(dāng)粘合劑的成分；以及水是用于調(diào)節(jié)碳涂層材料的黏度的成分。不具體限制炭黑與羧甲基纖維素的混合比例，只要在從樹脂成型體的涂布的表面去除水之后，炭黑被包含，使得導(dǎo)電樹脂成型體具有足夠的導(dǎo)電性即可。例如，碳涂層材料優(yōu)選地具有大約100:10至大約100:50的炭黑與羧甲基纖維素的質(zhì)量比。在該比例中，通過提高羧甲基纖維素的質(zhì)量比例，只要不引起導(dǎo)電層與樹脂成型體的分離，就可以充分地提供粘合劑功能(粘結(jié)強(qiáng)度)。過高比例的羧甲基纖維素導(dǎo)致低的導(dǎo)電性。因此，羧甲基纖維素以質(zhì)量計(jì)的含量優(yōu)選為炭黑含量的一半以下。不具體限制水含量，并且設(shè)置水含量使得碳涂層材料具有適當(dāng)?shù)酿ざ取?br>[0041 ] 例如，碳涂層材料包含炭黑的量為以質(zhì)量計(jì)1.0 %以上和以質(zhì)量計(jì)13.6 %以下，羧甲基纖維素的量為以質(zhì)量計(jì)1.0%以上和以質(zhì)量計(jì)5.0%以下，和任選的添加劑，余量為水。
[0042]不具體限制炭黑，只要其為無定形的并且具有導(dǎo)電性即可。炭黑的優(yōu)選的實(shí)例包括油料爐黑、科琴黑和乙炔黑。不根據(jù)粒徑具體限制炭黑，并且優(yōu)選地具有大約1nm至大約I OOnm的平均初級粒徑。
[0043]羧甲基纖維素的實(shí)例包括銨類的羧甲基纖維素、鈉類的羧甲基纖維素和鈣類的羧甲基纖維素。
[0044]不具體限制用于具有三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的樹脂成型體的材料，并且可以選擇期望的樹月旨。該材料的實(shí)例是由以下形成的樹脂泡沫成型體，例如，聚氨酯、三聚氰胺、聚丙烯或者聚乙烯。盡管使用術(shù)語“樹脂泡沫成型體”，可以選擇具有期望形狀的樹脂成型體，只要其具有連續(xù)的孔(互相連接的孔)。例如，也可以使用通過纏繞樹脂纖維以便于具有類似于非織造織物的形狀而形成的制品代替樹脂泡沫成型體。
[0045]具有高孔隙率、具有互相連接的孔并且容易被熱分解的聚氨酯泡沫和三聚氰胺泡沫被優(yōu)選地用作樹脂成型體。特別是，因?yàn)槔?，孔均勻性以及容易可用性的觀點(diǎn)，以及也因?yàn)榫哂行】讖降木郯滨ヅ菽目捎眯缘挠^點(diǎn)，聚氨酯泡沫是優(yōu)選的。注意到，樹脂泡沫成型體一一其通常包含殘留物，比如源自泡沫制造工藝的起泡劑和未反應(yīng)的單體一一優(yōu)選地進(jìn)行洗滌處理。
[0046]樹脂成型體具有三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的骨架，從而遍及主體具有連續(xù)的孔。聚氨酯泡沫的骨架在垂直于骨架延伸的方向具有大體上三角形的橫截面。樹脂成型體優(yōu)選地具有80%至98%的孔隙率和50μπι至ΙΟΟΟμπι的孔徑。
[0047]通過以下公式定義樹脂成型體的孔隙率。
[0048]孔隙率=(1-(樹脂成型體的重量[g]/(樹脂成型體的體積[cm3]X樹脂成型體的實(shí)質(zhì)密度)))χιοο[%]
[0049]以如下方式確定孔徑:利用顯微照片或者類似放大樹脂成型體的表面;計(jì)數(shù)每英寸(25.4mm)孔的數(shù)量為微孔(cell)數(shù);并且進(jìn)行通過平均孔徑= 25.4mm/微孔數(shù)的計(jì)算以確定平均值。
[0050]如上所述，通過施加碳涂層材料至樹脂成型體的骨架表面并且干燥碳涂層材料來制造根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方式的導(dǎo)電樹脂成型體。碳涂層材料至少包含炭黑、羧甲基纖維素和水。碳涂層材料優(yōu)選地具有10mPa.s以上和600mPa.s以下的黏度。具有在該范圍內(nèi)的黏度的碳涂層材料促進(jìn)均勻施加碳涂層材料至具有三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的樹脂成型體的骨架表面。換言之，可以制備碳涂層材料，以便于具有10mPa.s以上的黏度，所以其具有足以在樹脂成型體的骨架表面上形成碳涂層材料的涂布膜的黏度。并且，可以制備碳涂層材料，以便于具有600mPa.s以下的黏度，所以防止碳涂層材料具有過高的黏度，并且防止浸沒在碳涂層材料中的樹脂成型體被破壞。因?yàn)檫@些觀點(diǎn)，碳涂層材料更優(yōu)選地具有200mPa.s以上和600mPa.s以下、仍更優(yōu)選的300mPa.s以上和500mPa.s以下的黏度。通過改變水含量可以調(diào)節(jié)碳涂層材料的黏度。
[0051]如上所述，在根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方式的導(dǎo)電樹脂成型體中，導(dǎo)電層優(yōu)選地具有
0.70g/m2以上和7.0g/m2以下的每單位面積涂層重量。當(dāng)形成導(dǎo)電層具有0.70g/m2以上的每單位面積涂層重量時(shí)，可以獲得具有足夠?qū)щ娦缘膶?dǎo)電樹脂成型體。當(dāng)形成導(dǎo)電層具有7.0g/m2以下的每單位面積涂層重量時(shí)，可以防止堵塞樹脂成型體的多孔部分。當(dāng)大面積的樹脂成型體的多孔部分被堵塞時(shí)，用鋁電鍍導(dǎo)致鋁也沉積在堵塞的區(qū)域上，導(dǎo)致多孔體的孔隙率下降。當(dāng)大面積的多孔部分被堵塞并且鋁多孔體被用作儲電裝置的電極時(shí)，例如，堵塞的區(qū)域不能被活性材料填充，這導(dǎo)致儲電裝置的性能的劣化。在導(dǎo)電樹脂成型體中，導(dǎo)電層更優(yōu)選地具有1.4g/m2以上和4.2g/m2以下、仍更優(yōu)選的2.2g/V以上和3.5g/m2以下的每單位面積涂層重量。通過改變碳涂層材料或者涂布方法可以調(diào)節(jié)導(dǎo)電層的每單位面積涂層重量。
[0052]〈結(jié)構(gòu)〉
[0053]根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方式的結(jié)構(gòu)是包括導(dǎo)電樹脂成型體和導(dǎo)電樹脂成型體的骨架表面上的鋁膜的結(jié)構(gòu)。從該結(jié)構(gòu)去除導(dǎo)電樹脂成型體，以便從而制造其中中空骨架部分不具有多孔表面層的鋁多孔體。
[0054]〈鋁多孔體〉
[0055]通過從結(jié)構(gòu)去除導(dǎo)電樹脂成型體可以獲得根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方式的鋁多孔體。在該鋁多孔體中，中空骨架不具有多孔表面層，而是具有光滑表面。結(jié)果，水吸附量小。因此，鋁多孔體被用作包含非水電解質(zhì)的儲電裝置的電極，因此可以減輕干燥步驟的負(fù)擔(dān)。
[0056]〈制造鋁多孔體的方法〉
[0057]制造根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方式的鋁多孔體的方法包括通過熔融鹽電解電鍍在導(dǎo)電樹脂成型體的表面上形成鋁膜來制造結(jié)構(gòu)的步驟，和從該結(jié)構(gòu)去除導(dǎo)電樹脂成型體的步驟。
[0058]在下文，將詳細(xì)描述這些步驟。
[0059]-形成鋁電鍍膜的步驟-
[0060]在該步驟中，在熔融鹽中進(jìn)行電解電鍍以便在導(dǎo)電樹脂成型體的表面上形成鋁膜。在熔融鹽浴中形成鋁電鍍膜能夠使得均勻和厚的鋁膜平坦地形成在具有復(fù)雜的骨架結(jié)構(gòu)的成型體一一即，具有三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的導(dǎo)電樹脂成型體一一的骨架表面上。通過在熔融鹽中在作為負(fù)極的導(dǎo)電樹脂成型體和作為正極的鋁之間施加直流電可以進(jìn)行熔融鹽電解電鍍。
[0061]熔融鹽可以是作為有機(jī)鹵化物和氯化鋁的低共熔鹽的有機(jī)熔融鹽。通過使用在相對低的溫度熔化的有機(jī)熔融鹽浴，可以進(jìn)行電解電鍍，而不分解作為基材部件的導(dǎo)電樹脂成型體。有機(jī)鹵化物的實(shí)例包括咪唑鑰鹽和吡啶鹽。熔融鹽浴優(yōu)選的是含氮熔融鹽浴，并且優(yōu)選地是咪唑鑰鹽浴。咪唑鑰鹽優(yōu)選地是包含在I和3位具有烷基的咪唑鑰陽離子的鹽。更具體地，最優(yōu)選的是氯化鋁和1-乙基-3-甲基咪唑鑰氯化物(EMIC)的熔融鹽，其具有高穩(wěn)定性，并且不容易分解。對于吡啶鹽，優(yōu)選的是氯化鋁和氯化丁基吡啶(BPC)的熔融鹽。
[0062]水或者氧氣進(jìn)入熔融鹽導(dǎo)致熔融鹽的劣化。由于該原因，電鍍優(yōu)選在惰性氣體一一比如氮?dú)饣蛘邭鍤庖灰坏臍夥障乱约耙苍诜忾]的環(huán)境中進(jìn)行。熔融鹽浴可以具有10°C至100 °C、優(yōu)選2 5 °C至45 °C的溫度。當(dāng)溫度升高時(shí)，能夠進(jìn)行電鍍的電流密度范圍變窄，并且難以電鍍導(dǎo)電樹脂成型體的骨架的全部表面?？梢栽?00°C以下的范圍中進(jìn)行電鍍，以避免作為基材部件的導(dǎo)電樹脂成型體的形狀損失的劣勢。已經(jīng)描述的步驟可以提供在表面包括鋁膜以及導(dǎo)電樹脂成型體作為骨架的核心的結(jié)構(gòu)。
[0063]-去除導(dǎo)電樹脂成型體的步驟-
[0064]對以上述方式獲得的結(jié)構(gòu)進(jìn)行熱處理，例如，在氮?dú)鈿夥栈蛘咴诳諝庵?，?70°C以上、優(yōu)選500°C以上的樹脂分解溫度下加熱。因此，樹脂和導(dǎo)電層被燒除從而提供了鋁多孔體。在由此獲得的鋁多孔體中，中空骨架部分不具有多孔表面層。因此，在這種鋁多孔體中，水吸附量小。
[0065]〈集電體和電極〉
[0066]根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方式的集電體是包括根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方式的鋁多孔體的集電體。根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方式的電極是使用根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方式的鋁多孔體作為集電體的電極。集電體和電極可被用于儲電裝置。不具體限制儲電裝置。然而，如上所述，在根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方式的鋁多孔體中，水吸附量??；因此，將鋁多孔體用于使用非水電解質(zhì)的儲電裝置能夠減輕干燥步驟的負(fù)擔(dān)。儲電裝置的實(shí)例包括鋰電池(例如，包括鋰離子蓄電池)、非水雙電層電容器和鋰離子電容器。
[0067]〈非水雙電層電容器〉
[0068]根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方式的非水雙電層電容器具有如此構(gòu)造，其中根據(jù)本發(fā)明的上述實(shí)施方式的兩個電極被用作一對，隔板被置于這些電極之間，并且用非水電解質(zhì)浸漬隔板。
[0069]隔板可以是已知的或者可商購的隔板，例如，優(yōu)選是由例如，聚烯烴、聚對苯二甲酸乙二醇酯、聚酰胺、聚酰亞胺、纖維素或者玻璃纖維形成的絕緣膜。隔板通常具有、但是不限于大約0.01至大約5μπι的平均孔徑，并且通常具有大約10至大約150μπι的平均厚度。
[0070]非水電解質(zhì)可以是已知的或者可商購的電解質(zhì)。非水電解質(zhì)的實(shí)例包括包含溶于其中的六氟磷酸鋰的碳酸亞乙酯(EC)/碳酸二乙酯(DEC)溶液、包含溶于其中的四烷基四氟硼酸膦的碳酸丙烯酯溶液、包含溶于其中的四烷基四氟硼酸銨的碳酸丙烯酯溶液或者環(huán)丁砜溶液和包含溶于其中的三乙基甲基四氟硼酸銨的碳酸丙烯酯溶液。使用這種電解質(zhì)能夠使得靜電容量增加。
[0071]-制造非水雙電層電容器的電極的方法_
[0072]通過使用根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方式的鋁多孔體作為集電體并且用活性炭填充鋁多孔體的多孔部分可以制造用于非水雙電層電容器的電極。作為將活性炭填充進(jìn)集電體中的方法，例如，活性炭漿料可以通過例如，已知的方法——比如噴射方法——進(jìn)行填充。
[0073]不根據(jù)活性炭和溶劑的混合比例限制包含活性炭和溶劑的活性炭漿料。不限制溶劑，并且其是，例如，用作增稠劑的聚乙烯醇水溶液或者水性溶劑粘合劑，比如氟樹脂分散系。當(dāng)聚四氟乙烯、聚乙烯醇或者類似被用作粘合劑時(shí)，水可被用作溶劑。當(dāng)使用水性溶劑時(shí)，優(yōu)選地以重量計(jì)0.1 %至0.5 %的量添加中性表面活性劑--比如聚醚表面活性劑，以便于增強(qiáng)至集電體中的填充性能。任選地，可以包含添加劑一一比如導(dǎo)電助劑和粘合劑。在另一可用的實(shí)例中，作為粘合劑的聚偏二氟乙烯被溶解在是有機(jī)溶劑的N-甲基-2-吡咯烷酮中。
[0074]用活性炭漿料填充集電體的方法是例如，將集電體浸沒在活性炭漿料中并且任選地降低壓力的方法，或者使用栗或類似施加壓力以便填充活性炭漿料通過集電體的一側(cè)的方法。使用上述表面活性劑能夠使得活性炭漿料僅僅通過將集電體浸沒在活性炭漿料中即可被填充至集電體中。
[0075]在集電體被填充活性炭漿料之后，優(yōu)選地進(jìn)行干燥處理以從漿料去除溶劑。任選地，在進(jìn)行了利用活性炭漿料的填充之后，通過利用輥壓機(jī)或者類似的加壓，優(yōu)選地進(jìn)行壓縮成型。不限制壓縮前后的厚度。壓縮之前的集電體通常具有300μπι至1500μπι、優(yōu)選400μπι至1200μπι的厚度。壓縮成型之后的集電體通常具有大約150μπι至大約700μπι、優(yōu)選大約200μπι至大約600μηι的厚度。
[0076]電極可被裝配有引線端子。通過焊接或者用粘接劑涂布，引線端子可被附接。
[0077]〈鋰離子電容器〉
[0078]圖3是圖解使用鋰離子電容器的電極材料的鋰離子電容器的實(shí)例的示意性截面圖。在用隔板142隔開的非水電解質(zhì)143中，正極活性材料被保持在鋁多孔體上的電極材料被布置為正極146，以及負(fù)極活性材料被保持在集電體上的電極材料被布置為負(fù)極147。正極146和負(fù)極147分別連接至導(dǎo)線148和149，并且整個結(jié)構(gòu)被容納在殼體145中。通過使用鋁多孔體作為集電體，集電體具有大的表面積;并且即使活性炭的薄涂層作為活性材料也可提供高輸出和高容量鋰離子電容器。
[0079]-鋰離子電容器的正極-
[0080]為了制造鋰離子電容器的正極，由鋁多孔體構(gòu)成的集電體被填充活性炭作為活性材料。與導(dǎo)電助劑和粘合劑結(jié)合使用活性炭。為了提高鋰離子電容器的容量，作為主要成分的活性炭的量優(yōu)選是大的，并且在干燥后(在去除溶劑之后)活性炭的組成比例優(yōu)選為90%以上。導(dǎo)電助劑和粘合劑是必要的，但是導(dǎo)致容量的下降；并且粘合劑還導(dǎo)致內(nèi)電阻的增加。由于該原因，優(yōu)選地使導(dǎo)電助劑和粘合劑的量最小化。導(dǎo)電助劑的量優(yōu)選為以質(zhì)量計(jì)10%以下，并且粘合劑的量優(yōu)選為以質(zhì)量計(jì)10%以下。
[0081]隨著活性炭的表面積增加，鋰離子電容器的容量增加。因此，活性炭優(yōu)選地具有100mVg以上的比表面積?？梢杂衫纾参锊牧?，比如椰子殼和石油材料制備活性炭。為了增加活性炭的表面積，優(yōu)選地用蒸汽或者堿活化活性炭。導(dǎo)電助劑可以是科琴黑、乙炔黑、碳纖維或者前述材料的復(fù)合材料。粘合劑的實(shí)例包括聚偏二氟乙烯、聚四氟乙烯、聚乙烯醇、羧甲基纖維素和黃原膠。作為溶劑，取決于粘合劑的類型，可以適當(dāng)?shù)剡x擇水或者有機(jī)溶劑。作為有機(jī)溶劑，通常使用N-甲基-2-吡咯烷酮。可選地，當(dāng)水被用作溶劑時(shí)，可以使用表面活性劑以便于增強(qiáng)填充性能。
[0082]混合并且攪拌包含活性炭作為主要成分的電極材料以制備活性炭漿料。將活性炭漿料填充至由鋁多孔體構(gòu)成的集電體中并進(jìn)行干燥;并且任選地進(jìn)行利用輥壓機(jī)或者類似的壓縮以提高密度。這提供了鋰離子電容器的正極。
[0083]-用活性炭填充鋁多孔體_
[0084]通過，例如，已知的方法——比如浸沒填充方法或者涂布方法，可以進(jìn)行利用活性炭的填充。涂布方法的實(shí)例包括輥式涂布、涂抹器涂布、靜電涂布、粉末涂布、噴射涂布、噴射涂布器涂布、涂布棒涂布、涂布輥涂布、浸漬涂布器涂布、刮刀涂布、線棒式涂布、刀涂布器涂布、刀片涂布和絲網(wǎng)印刷。
[0085]在利用活性炭的填充中，例如，將活性炭任選地與導(dǎo)電助劑或者粘合劑混合，并且與有機(jī)溶劑或者水混合以制備正極混合物漿料(活性炭漿料)。通過上述方法將該漿料填充至鋁多孔體中。導(dǎo)電助劑的實(shí)例包括炭黑，比如乙炔黑(AB)或者科琴黑(KB)以及碳纖維，比如碳納米管(CNT)。粘合劑的實(shí)例包括聚偏二氟乙烯(PVDF)、聚四氟乙烯(PTFE)、聚乙烯醇(PVA)、羧甲基纖維素(CMC)和黃原膠。
[0086]作為用于制備正極混合物漿料的有機(jī)溶劑，可以適當(dāng)?shù)剡x擇不會不利地影響待填充至鋁多孔體中的材料(具體為:活性材料、導(dǎo)電助劑、粘合劑和任選地固體電解質(zhì))的溶劑。這種有機(jī)溶劑的實(shí)例包括正己烷、環(huán)己烷、庚烷、甲苯、二甲苯、三甲基苯、碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、碳酸甲乙酯、碳酸丙烯酯、碳酸亞乙酯、碳酸丁烯酯、碳酸亞乙烯基酯、碳酸乙烯基乙烯酯、四氫呋喃、I，4_二氧六環(huán)、I，3_二氧戊環(huán)、乙二醇和N-甲基-2-吡咯烷酮?？蛇x地，當(dāng)水被用做溶劑時(shí)，可以使用表面活性劑以便于增強(qiáng)填充性能。
[0087]-鋰離子電容器的負(fù)極-
[0088]不具體限制鋰離子電容器的負(fù)極，并且鋰電池的現(xiàn)有的負(fù)極是可用的。然而，使用銅箔作為集電體的現(xiàn)有的電極具有低的容量。因此，優(yōu)選的是其中具有三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的銅或者鎳多孔體填充有活性材料的電極。為了使得能夠作為鋰離子電容器運(yùn)行，負(fù)極優(yōu)選地事先摻雜有鋰離子。摻雜方法可以是已知的方法。該方法的實(shí)例包括其上具有鋰金屬箔的負(fù)極被浸沒在電解質(zhì)中以實(shí)現(xiàn)摻雜的方法;裝備有鋰金屬的電極被置于鋰離子電容器內(nèi)，并且在裝配電池之后，使電流在負(fù)極和鋰金屬電極之間通過以實(shí)現(xiàn)電摻雜的方法；以及負(fù)極和鋰金屬用于裝配電化學(xué)電池并且取出和使用以鋰電摻雜的負(fù)極的方法。在任一種方法中，為了充分降低負(fù)極的電勢，鋰的摻雜量優(yōu)選地大。然而，當(dāng)負(fù)極的剩余容量低于正極的容量時(shí)，鋰離子電容器的容量減小。因此，對應(yīng)于正極的容量的量優(yōu)選地不被摻雜。
[0089]-用于鋰離子電容器的電解質(zhì)-
[0090]用于鋰離子電容器的電解質(zhì)可以與用于鋰電池的非水電解質(zhì)相同。非水電解質(zhì)可以是極性非質(zhì)子有機(jī)溶劑。具體實(shí)例包括碳酸亞乙酯(EC)、碳酸二乙酯(DEC)、碳酸二甲酯、碳酸丙烯酯、γ-丁內(nèi)酯和環(huán)丁砜。使用的負(fù)載電解質(zhì)的實(shí)例包括四氟硼酸鋰、六氟磷酸鋰和酰亞胺鹽。
[0091]-鋰離子電容器的制造-
[0092]沖壓以上述方式獲得的正極以便于具有適當(dāng)?shù)某叽?，并且將其放置以便于面對?fù)極，隔板在其間。負(fù)極可以是用鋰離子通過上述方法摻雜的負(fù)極。當(dāng)采用在裝配電池后進(jìn)行摻雜的方法時(shí)，連接至鋰金屬的電極被置于電池中。隔板優(yōu)選地是由纖維素、聚烯烴樹脂或者類似形成的多孔膜或者非織造織物。置于具有必要的間隔物的電池殼(cellcase)內(nèi)，并且進(jìn)行利用電解質(zhì)的浸漬。最后，將蓋置于殼上，絕緣襯墊在其間以密封開口。由此，可以制造鋰離子電容器。
[0093]為了使鋰離子電容器內(nèi)的水含量最小化，材料，比如電極優(yōu)選地被充分干燥?？梢栽诰哂械偷乃康沫h(huán)境中進(jìn)行鋰離子電容器的制造，并且可以在減壓的環(huán)境中進(jìn)行密封。注意，只要根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方式的鋁多孔體被用作集電體，鋰離子電容器的其他構(gòu)造不被具體限制并且可以通過其他方法制造。
[0094]實(shí)施例
[0095]下文中，將參考實(shí)施例進(jìn)一步詳細(xì)描述本發(fā)明。然而，這些實(shí)施例是只是例子，根據(jù)本發(fā)明的導(dǎo)電樹脂成型體等并不限于這些實(shí)施例。本發(fā)明的范圍由權(quán)利要求表示，并且包括權(quán)利要求的等價(jià)物的意義和范圍內(nèi)的所有變型。
[0096][實(shí)施例1]
[0097](樹脂成型體的制備)
[0098]制備的具有三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的樹脂成型體是聚氨酯泡沫，其具有96%的孔隙率、46個微孔/英寸、大約550μηι的孔徑和1.0mm的厚度。切割該泡沫，以便于具有10mmX 10mm的側(cè)面。
[0099](碳涂層材料I的制造)
[0100]通過混合以便于包含以質(zhì)量計(jì)13 %的油料爐黑、以質(zhì)量計(jì)1.1 %的羧甲基纖維素、以質(zhì)量計(jì)85%的水和以質(zhì)量計(jì)0.9%的分散劑作為添加劑，來制造碳涂層材料I。油料爐黑具有20nm的平均初級粒徑。作為羧甲基纖維素，使用銨類的羧甲基纖維素。所得的碳涂層材料I具有490mPa.s的黏度。
[0101]-導(dǎo)電樹脂成型體I的制造-
[0102]將聚氨酯泡沫浸沒在碳涂層材料I中，取出，并且然后在120°C干燥I分鐘來制造導(dǎo)電樹脂成型體I。在該導(dǎo)電樹脂成型體I中，導(dǎo)電層具有2.2g/m2的每單位面積涂層重量。
[0103](觀察導(dǎo)電樹脂成型體I的骨架的橫截面)
[0104]用電子顯微鏡(SEM)觀察以上獲得的導(dǎo)電樹脂成型體I的骨架的橫截面。在圖1A中示出該結(jié)果。如圖1A中所示，在導(dǎo)電樹脂成型體I的骨架表面上一一即，在聚氨酯泡沫的表面上一一均勻地形成密集的導(dǎo)電層。
[0?05] _招多孔體I的制造_
[0106]以如下方式使用導(dǎo)電樹脂成型體I來制造鋁多孔體I。
[0107](熔融鹽電解電鍍)
[0108]將導(dǎo)電樹脂成型體I作為工件安置在具有動力供給功能的夾持裝置上，然后置于具有氬氣氣氛和低水含量(露點(diǎn):-30°C以下)的手套箱中，并且在40°C浸沒在熔融鹽鋁電鍍浴(33m0l%EMIC-67m0l%AlCl3)中。將其上工件被安置的夾持裝置連接至整流器的負(fù)極偵U。將作為反電極的鋁板(純度:以質(zhì)量計(jì)99.99%)連接至整流器的正極側(cè)。施加以6.5A/dm2的電流密度的直流電20分鐘以進(jìn)行電鍍。在所得的結(jié)構(gòu)I中，在導(dǎo)電樹脂成型體I的骨架表面上形成質(zhì)量為140g/m2的鋁膜。利用攪拌器上的特氟龍(注冊商標(biāo))轉(zhuǎn)子進(jìn)行攪拌。注意，電流密度是基于導(dǎo)電樹脂成型體I的表觀面積計(jì)算的值。
[0109](導(dǎo)電樹脂成型體I的去除)
[0110]從熔融鹽鋁電鍍浴中取出以上獲得的結(jié)構(gòu)I，用水洗滌，并且然后在空氣中在610°C熱處理20分鐘。結(jié)果，將導(dǎo)電樹脂成型體I燒除以提供鋁多孔體I。
[0111](觀察鋁多孔體I的骨架的橫截面)
[0112]用電子顯微鏡(SEM)觀察以上獲得的鋁多孔體I的骨架的橫截面。在圖2A中示出該結(jié)果。如圖2A中所示，鋁多孔體I的中空骨架部分基本上不具有多孔表面層。
[0113](測量鋁多孔體I的水吸附量)
[0114]通過卡爾費(fèi)歇爾庫侖滴定測量鋁多孔體I的水吸附量。為了測量，切割鋁多孔體I以制備具有1mmX 50mm的側(cè)面的五個測試條。通過在氮?dú)鈿夥罩性?00°C熱處理10分鐘充分干燥這些測試條。其后，將測試條暴露于露點(diǎn)為-20°C的氣氛24小時(shí)。就水吸附量而言，利用在300°C加熱的水噴霧器通過卡爾費(fèi)歇爾庫侖滴定，測量上述已經(jīng)被預(yù)處理的測試條。當(dāng)測量的水的量達(dá)到“背景值+0.lyg/sec”時(shí)，結(jié)束滴定。以該方式，測量了鋁多孔體I的水吸附量。結(jié)果，發(fā)現(xiàn)鋁多孔體I具有8.lmg/m2的水吸附量，這是小的量。
[0115]-制造非水雙電層電容器1-
[0116]鋁多孔體I被用作集電體，并且集電體的多孔部分填充有利用行星式混合器制備作為活性材料的活性炭。由此，制造了電極。在電極的制造期間，在150°C、5托進(jìn)行干燥2小時(shí)。以該方式，制造并且布置兩個電極，以便使其彼此面對，樹脂隔板在其間。將該結(jié)構(gòu)置于電池殼內(nèi)，并且用非水電解質(zhì)浸漬，該非水電解質(zhì)是包含溶解在其中的lmol/L LiPF6的EC/DEC(體積比= 3:7)溶液。將蓋置于殼上，絕緣襯墊在其間以密封開口。由此，制造了非水雙電層電容器I。使用和評估該非水雙電層電容器I。結(jié)果，未觀察到生成氣體，這表明電極被充分干燥。
[0117][實(shí)施例2]
[0118]如在實(shí)施例1中制造碳涂層材料2，不同之處在于碳涂層材料具有以質(zhì)量計(jì)95%的水含量，并且碳涂層材料2被用于制造導(dǎo)電樹脂成型體2。發(fā)現(xiàn)碳涂層材料2具有104mPa.s的黏度。觀察導(dǎo)電樹脂成型體2的表面顯示了如在導(dǎo)電樹脂成型體I中，在聚氨酯泡沫的表面上充分形成了密集的導(dǎo)電層。導(dǎo)電層具有0.7μπι的厚度。在導(dǎo)電樹脂成型體2中，導(dǎo)電層具有0.75g/m2的單位面積涂層重量。如在實(shí)施例1中，導(dǎo)電樹脂成型體2用于制造鋁多孔體2。如在實(shí)施例1中，在相對短的時(shí)間內(nèi)在熔融鹽電解電鍍?nèi)芤褐行纬闪虽X膜，這表明導(dǎo)電層的電阻低。
[0119][實(shí)施例3]
[0120]如在實(shí)施例1中制造碳涂層材料3，不同之處在于碳涂層材料具有以質(zhì)量計(jì)98%的水含量，并且碳涂層材料3用于制造導(dǎo)電樹脂成型體3。發(fā)現(xiàn)碳涂層材料3具有93mPa.s的黏度。觀察導(dǎo)電樹脂成型體3的表面顯示在聚氨酯泡沫的表面上形成0.5μπι厚的密集的導(dǎo)電層。在一些有限的部分，未形成導(dǎo)電層，并且暴露了聚氨酯泡沫。因?yàn)樵跇渲尚腕w的骨架表面上更加均勻地形成導(dǎo)電層的觀點(diǎn)，參考其他實(shí)施例，碳涂層材料優(yōu)選地具有10mPa.s以上的黏度。在導(dǎo)電樹脂成型體3中，導(dǎo)電層具有0.64g/m2的每單位面積涂層重量。如在實(shí)施例I中，該導(dǎo)電樹脂成型體3用于制造鋁多孔體3。在熔融鹽電解電鍍?nèi)芤簝?nèi)充分形成鋁膜花費(fèi)時(shí)間，這表明導(dǎo)電層具有高的電阻。因?yàn)閷?dǎo)電樹脂成型體賦予更加充分的導(dǎo)電性的觀點(diǎn)，參考其他實(shí)施例，導(dǎo)電層優(yōu)選具有0.70g/m2以上的每單位面積涂層重量。
[0121][實(shí)施例4]
[0122]如在實(shí)施例1中制造碳涂層材料4，不同之處在于碳涂層材料具有以質(zhì)量計(jì)86%的水含量，并且碳涂層材料4用于制造導(dǎo)電樹脂成型體4。發(fā)現(xiàn)碳涂層材料4具有585mPa.s的黏度。觀察導(dǎo)電樹脂成型體4的表面顯示了如在導(dǎo)電樹脂成型體I中，在聚氨酯泡沫的表面上充分形成了密集的導(dǎo)電層。導(dǎo)電層具有5μπι的厚度。在導(dǎo)電樹脂成型體4中，導(dǎo)電層具有5.3g/m2的每單位面積涂層重量。如在實(shí)施例1中，導(dǎo)電樹脂成型體4用于制造鋁多孔體4。如在實(shí)施例1中，在熔融鹽電解電鍍?nèi)芤褐性诙虝r(shí)間內(nèi)形成了鋁膜，這表明導(dǎo)電層的電阻低。
[0123][實(shí)施例5]
[0124]如在實(shí)施例1中制造碳涂層材料5，不同之處在于碳涂層材料具有以質(zhì)量計(jì)87%的水含量，并且碳涂層材料5用于制造導(dǎo)電樹脂成型體5。發(fā)現(xiàn)碳涂層材料5具有608mPa.s的黏度。觀察導(dǎo)電樹脂成型體5的表面顯示在聚氨酯泡沫的表面上形成5μπι厚的密集的導(dǎo)電層。在導(dǎo)電樹脂成型體5中，導(dǎo)電層具有7.lg/m2的每單位面積涂層重量。在該實(shí)施例中，利用光學(xué)顯微鏡的觀察，在一些有限的部分顯示聚氨酯泡沫骨架的破壞以及多孔部分的堵塞。如在實(shí)施例1中，導(dǎo)電樹脂成型體5用于制造鋁多孔體5;在多孔部分的堵塞的區(qū)域上也觀察到電鍍沉積。因?yàn)橐愿啻_定性抑制樹脂成型體的破壞和多孔部分的堵塞的觀點(diǎn)，參考其他實(shí)施例，碳涂層材料優(yōu)選具有600mPa.s以下的黏度，并且導(dǎo)電層優(yōu)選具有7.0g/m2以下的每單位面積涂層重量。
[0125][實(shí)施例6]
[0126]-鋰離子電容器I的制造-
[0127]鋁多孔體I被用作集電體，并且集電體的多孔部分填充有活性炭作為正極活性材料。由此，制造了正極。在正極的制造期間，在150°C、5托進(jìn)行干燥2小時(shí)。對于負(fù)極，使用銅多孔體。作為負(fù)極活性材料，使用硬碳。由此，制造了負(fù)極。通過短路摻雜用鋰離子預(yù)摻雜該負(fù)極。布置以該方式獲得的正極和負(fù)極，以便使其彼此面對，樹脂隔板在其間。將該結(jié)構(gòu)置于電池殼內(nèi)，并且用非水電解質(zhì)浸漬，該非水電解質(zhì)是包含溶解在其中的lmol/L LiPF6的EC/DEC(體積比=3:7)溶液。將蓋置于殼上，絕緣襯墊在其間以密封開口。由此，制造了鋰離子電容器I。使用并且評估該鋰離子電容器I。結(jié)果，未觀察到生成氣體，這表明電極被充分干燥。
[0128][比較例I]
[0129]-導(dǎo)電樹脂成型體A的制造-
[0130]如在實(shí)施例1中制造導(dǎo)電樹脂成型體A，不同之處在于使用如下制造的碳涂層材料A作為碳涂層材料。
[0131](碳涂層材料A的制造)
[0132]通過混合以便于包含以質(zhì)量計(jì)15 %的油料爐黑、以質(zhì)量計(jì)4.5 %的聚烯烴、以質(zhì)量計(jì)80%的水和以質(zhì)量計(jì)0.5%的分散劑作為添加劑來制造碳涂層材料。油料爐黑具有20nm的平均初級粒徑。
[0133](觀察導(dǎo)電樹脂成型體A的骨架的橫截面)
[0134]用電子顯微鏡(SEM)觀察以上獲得的導(dǎo)電樹脂成型體A的骨架的橫截面。在圖1B中示出該結(jié)果。如圖1B中所示，在導(dǎo)電樹脂成型體A的骨架表面上一一即，在聚氨酯泡沫的表面上一一形成相對連續(xù)的導(dǎo)電層。
[0135]-鋁多孔體A的制造-
[0136]如在實(shí)施例1中制造鋁多孔體A，不同之處在于使用導(dǎo)電樹脂成型體A。
[0137](觀察鋁多孔體A的骨架的橫截面)
[0138]用電子顯微鏡(SEM)觀察以上獲得的鋁多孔體A的骨架的橫截面。在圖2B中示出該結(jié)果。如圖2B中所示，鋁多孔體A的中空骨架部分具有多孔表面層。
[0139](鋁多孔體A的水吸附量的測量)
[0140]如在實(shí)施例1中的鋁多孔體I中，測量鋁多孔體A的水吸附量。結(jié)果，鋁多孔體A的水吸附量為28mg/m2。
[0141]-非水雙電層電容器A的制造-
[0142]如在實(shí)施例1中制造非水雙電層電容器A，不同之處在于鋁多孔體A被用作集電體。使用并且評估該非水雙電層電容器A，并且生成氣體。這表明鋁多孔體A具有大于鋁多孔體I的水吸附量;因此，當(dāng)鋁多孔體A被用作非水雙電層電容器的電極時(shí)，在與鋁多孔體I中相同的干燥條件下的干燥是不足的，并且需要進(jìn)行進(jìn)一步的干燥。
[0143][比較例2]
[0144]-鋰離子電容器A的制造-
[0145]如在實(shí)施例6中制造鋰離子電容器A，不同之處在于鋁多孔體A被用作正極集電體。使用并且評估該鋰離子電容器A，并且生成氣體。這表明鋁多孔體A具有大于鋁多孔體I的水吸附量;因此，當(dāng)鋁多孔體A被用作鋰離子電容器的電極時(shí)，在與鋁多孔體I中相同的干燥條件下的干燥是不足的，并且需要進(jìn)行進(jìn)一步的干燥。
[0146]附圖標(biāo)記列表
[0147]142:隔板，143:非水電解質(zhì)，145:殼體，146:正極，147:負(fù)極，148:導(dǎo)線，149:導(dǎo)線。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種導(dǎo)電樹脂成型體，其包括具有三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的樹脂成型體和至少包含炭黑和羧甲基纖維素并且被布置在所述樹脂成型體的骨架表面上的導(dǎo)電層。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的導(dǎo)電樹脂成型體，其中，所述導(dǎo)電層是通過向所述樹脂成型體的骨架表面施加至少包含炭黑、羧甲基纖維素和水的碳涂層材料并且隨后干燥所述碳涂層材料而形成的，并且 所述碳涂層材料具有10mPa.s以上600mPa.s以下的黏度。3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的導(dǎo)電樹脂成型體，其中，所述導(dǎo)電樹脂成型體的所述導(dǎo)電層具有0.70g/m2以上7.0g/m2以下的每單位面積涂層重量。4.一種結(jié)構(gòu)體，其包括根據(jù)權(quán)利要求1所述的導(dǎo)電樹脂成型體和所述導(dǎo)電樹脂成型體的骨架表面上的鋁膜。5.—種鋁多孔體，其通過從根據(jù)權(quán)利要求4所述的結(jié)構(gòu)體中移除所述導(dǎo)電樹脂成型體而獲得。6.—種用于制造鋁多孔體的方法，其包括在根據(jù)權(quán)利要求1所述的導(dǎo)電樹脂成型體的骨架表面上由熔融鹽電解電鍍形成鋁膜以制造結(jié)構(gòu)體的步驟，和 從所述結(jié)構(gòu)體中移除所述導(dǎo)電樹脂成型體的步驟。7.—種集電體，其包括根據(jù)權(quán)利要求5所述的鋁多孔體。8.—種電極，其包括根據(jù)權(quán)利要求5所述的鋁多孔體作為集電體。9.一種非水雙電層電容器，其包括根據(jù)權(quán)利要求8所述的電極。10.—種鋰離子電容器，其包括根據(jù)權(quán)利要求8所述的電極。
【文檔編號】C22C1/08GK105940126SQ201480074521
【公開日】2016年9月14日
【申請日】2014年12月18日
【發(fā)明人】木村弘太郎, 細(xì)江晃久, 西村淳, 西村淳一, 奧野樹, 奧野一樹, 后藤健吾, 境田英彰, 本村隼, 本村隼一
【申請人】住友電氣工業(yè)株式會社