專利名稱：：碳包覆鋁材及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：一般而言，本發(fā)明涉及用碳包覆鋁材表面而形成的碳包覆鋁材及其制造方法。具體而言，本發(fā)明涉及各種電容器的電極、集電體、或各種電池的集電體、電極等中使用的碳包覆鋁材及其制造方法。
背景技術(shù)：
：一直以來(lái)，在將鋁材直接作為電極或集電體的材料使用時(shí)，存在下述問(wèn)題鋁材表面上形成的氧化被膜使其鈍化，結(jié)果表面的導(dǎo)電性降低而發(fā)生絕緣化。為解決該問(wèn)題，開(kāi)始采用通過(guò)在鋁材表面涂布碳來(lái)改善表面導(dǎo)電性的方法。例如，作為在鋁材表面賦予碳的方法，有采用濕式方法將含有粘合劑的碳涂布于鋁材表面的方法、如日本特開(kāi)2000-164466號(hào)公報(bào)所記載(專利文獻(xiàn)l)的那樣的利用真空蒸鍍法在鋁材表面形成碳膜的方法。另外，日本特開(kāi)2000-164466號(hào)公報(bào)(專利文獻(xiàn)l)中，作為電容器或電極中使用的電極的制造方法，記載了在由鋁形成的集電體上設(shè)置碳中間膜、再在其上面包覆活性物質(zhì)層的方法。另外，例如日本特開(kāi)2004-207117號(hào)公報(bào)(專利文獻(xiàn)2)中公開(kāi)有為了得到與電極活性物質(zhì)的密接性高、且與電極活性物質(zhì)的接觸電阻值低的集電體用鋁箔，用含有氫氟酸的酸性溶液洗滌鋁箔的表面來(lái)進(jìn)行預(yù)處理。另外，例如日本特開(kāi)2005-191423號(hào)公報(bào)(專利文獻(xiàn)3)中，作為電極層與鋁蝕刻箔集電體間密接性優(yōu)良的雙電荷層電容器用電極，提出了在鋁蝕刻箔集電體與含碳電極層間設(shè)置含氟底涂層。但是，這些制造方法中，存在包覆碳與鋁材之間的密接性仍不充分、粘合劑本身對(duì)熱不穩(wěn)定、且粘合劑的存在使內(nèi)部電阻提高的問(wèn)題。因此，為解決這些問(wèn)題，國(guó)際公開(kāi)第WO2004/087984號(hào)小冊(cè)子(專利文獻(xiàn)4)中記載了在使含碳物質(zhì)附著于鋁材表面之后，在含有含烴物質(zhì)的空間中加熱，由此在鋁材的表面上形成含碳層，通過(guò)鋁材與含碳層之間所形成的鋁的碳化物，提高含碳層與鋁材之間的密接性。另外，國(guó)際公開(kāi)第WO2004/087984號(hào)小冊(cè)子(專利文獻(xiàn)4)中，對(duì)于作為用于形成含碳層的基材而使用的鋁材，只描述鋁純度以根據(jù)"JISH2111"所述的方法測(cè)定的值計(jì)、優(yōu)選在98質(zhì)量％以上，而并無(wú)詳細(xì)的記述。專利文獻(xiàn)1:日本特開(kāi)2000-164466號(hào)公報(bào)專利文獻(xiàn)2:日本特開(kāi)2004-207117號(hào)公報(bào)專利文獻(xiàn)3:日本特開(kāi)2005-191423號(hào)公報(bào)專利文獻(xiàn)4:國(guó)際公開(kāi)第WO2004/087984號(hào)小冊(cè)子
發(fā)明內(nèi)容近來(lái)，對(duì)電容器和電池，開(kāi)始要求特別是在嚴(yán)酷環(huán)境下的品質(zhì)穩(wěn)定性。為了滿足該要求，需要構(gòu)成電容器的電極和構(gòu)成電池的集電體即使長(zhǎng)時(shí)間暴露于高溫高濕環(huán)境下，也能維持初始特性。國(guó)際公開(kāi)第WO2004/087984號(hào)小冊(cè)子中記載的碳包覆鋁，具有提高含碳層與鋁材之間密接性的效果。但是，隨著碳包覆鋁材使用范圍的擴(kuò)大，要求長(zhǎng)時(shí)間維持含碳層與鋁材之間的高密接性，并且需要進(jìn)一步改善特性。因此，該發(fā)明的目的在于提供能夠長(zhǎng)時(shí)間維持含碳層與鋁材之間密接性的碳包覆鋁材及其制造方法。本發(fā)明人進(jìn)行了潛心研究，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，通過(guò)使含碳物質(zhì)附著于鋁材表面后、在含有含烴物質(zhì)的空間中加熱而在鋁材的表面上形成含碳層，此時(shí)，在鋁材與含碳層之間形成的鋁的碳化物的形成受到作為基材的鋁材本身的組成的很大影響。即，本發(fā)明人得到如下見(jiàn)解通過(guò)優(yōu)化作為基材的鋁材本身的組成，能夠提高含碳層與鋁材表面之間的密接性，結(jié)果，與以往的碳包覆鋁材相比，能夠更長(zhǎng)時(shí)間地穩(wěn)定并維持密接性。此外，本發(fā)明者還得到如下見(jiàn)解當(dāng)鋁材與含碳層之間形成的鋁的碳化物的生成量在某特定量以上時(shí)，能夠更可靠地提高鋁材與含碳層之間的密接性，并且與以往的碳包覆鋁材相比，能夠更長(zhǎng)時(shí)間地穩(wěn)定并維持密接性。本發(fā)明是基于上述的發(fā)明人的見(jiàn)解而完成的。根據(jù)本發(fā)明而得到的碳包覆鋁材，具備鋁材、形成于該鋁材表面上的含碳層、以及形成于鋁材與含碳層之間的含有鋁元素和碳元素的中間層。中間層包含形成于鋁材表面的至少一部分的區(qū)域、含有鋁的碳化物的第1表面部分。含碳層包含以由第1表面部分向外側(cè)延伸的方式形成的第2表面部分。含碳層還含有含碳粒子。第2表面部分形成于第1表面部分與含碳粒子之間，且含有鋁的碳化物。鋁材中，鋁含量在99.6質(zhì)量％以上，鉛(Pb)含量在10質(zhì)量ppm以下，鎂(Mg)含量在10質(zhì)量ppm以下。本發(fā)明的碳包覆鋁材中，形成于鋁材與含碳層之間的含有鋁元素和碳元素的中間層，具有提高鋁材與含碳層之間密接性的作用。中間層包含形成于鋁材表面的至少一部分區(qū)域內(nèi)、含有鋁的碳化物的第1表面部分。形成于含有鋁的碳化物的第1表面部分與碳粒子之間的第2表面部分中含有的鋁的碳化物，也具有提高鋁材與含碳層之間密接性的作用。這些鋁的碳化物的生成量受到作為基材使用的鋁材的純度和雜質(zhì)量的影響。B卩，雜質(zhì)量越多，鋁的碳化物的生成量?jī)A向于越少，結(jié)果含碳層與鋁材表面之間的密接性提高的程度降低。此外，特別是鋁中的鉛元素與鎂元素，由于加熱時(shí)會(huì)集中在表層上，因此影響鋁的碳化物的生成。因此，作為基材使用的鋁材中，通過(guò)將鋁含量限定在99.6質(zhì)量％以上、鉛含量限定在10質(zhì)量ppm以下、鎂含量限定在10質(zhì)量ppm以下，能夠增加上述鋁的碳化物的生成量，結(jié)果能夠進(jìn)一步提高含碳層與鋁材表面之間的密接性。由此，能夠長(zhǎng)時(shí)間維持含碳層與鋁材之間的密接性。鋁含量低于99.6質(zhì)量％時(shí)，將鋁材與含碳層固接的鋁的碳化物的生成量減少，含碳層與鋁材之間的密接性降低。另外，本發(fā)明的碳包覆鋁材的制造方法中，在450。C以上的溫度下對(duì)Pb或Mg含量超過(guò)10質(zhì)量ppm的鋁材實(shí)施加熱處理時(shí)，這兩種元素通過(guò)熱擴(kuò)散而濃縮于鋁材的表面附近。這些元素形成的濃縮層會(huì)抑制鋁的碳化物的生成量，結(jié)果含碳層與鋁材之間的密接性降低。本發(fā)明的碳包覆鋁材中，優(yōu)選鋁材中的鐵(Fe)含量在5質(zhì)量ppm以上、硅(Si)含量在5質(zhì)量ppm以上。Fe或Si含量低于5質(zhì)量卯m的鋁材，即使在常溫下也容易發(fā)生再結(jié)晶。因此，無(wú)法得到板軋制或箔軋制所需的規(guī)定強(qiáng)度，因而實(shí)質(zhì)上無(wú)法進(jìn)行鋁材的軋制。結(jié)果難以得到作為電極或集電體基材的鋁箔等板材。另外，本發(fā)明的碳包覆鋁材中，優(yōu)選鋁材中的鈷(Co)、鈹(Be)、銦(In)、錫(Sn)、鋰(Li)、鈉(Na)及鉍(Bi)各元素的含量在10質(zhì)量ppm以下，且優(yōu)選這些元素的總含量在20質(zhì)量ppm以下。本發(fā)明的碳包覆鋁材的制造方法中，在450°C以上的溫度下對(duì)Co、Be、In、Sn、Li、Na及Bi各元素的含量超過(guò)10質(zhì)量ppm的鋁材實(shí)施加熱處理時(shí)，各元素通過(guò)熱擴(kuò)散而濃縮于鋁材的表面附近。這些元素形成的濃縮層會(huì)抑制鋁的碳化物的生成量，結(jié)果含碳層與鋁材之間的密接性降低。此外，在45(TC以上的溫度下對(duì)這些元素的總含量超過(guò)20質(zhì)量ppm的鋁材實(shí)施加熱處理時(shí)，各元素濃縮于鋁材表面附近，鋁的碳化物的生成量減少，結(jié)果含碳層與鋁材之間的密接性降低。另外，本發(fā)明的碳包覆鋁材中，上述第1和第2表面部分中所含的鋁的碳化物的生成量，優(yōu)選在0.030mg/cn^以上。上述第1和第2表面部分中所含的鋁的碳化物的生成量在0.030mg/cm2以上時(shí)，能夠更可靠地提高鋁材與含碳層之間的密接性，并且與以往的碳包覆鋁材相比，能夠更長(zhǎng)時(shí)間地穩(wěn)定并維持密接性。第1表面部分的碳化物的生成量增加時(shí)，第1表面部分與含碳層之間的密接性提高。并且，第1表面部分的碳化物的生成量增加時(shí)，第2表面部分的碳化物的生成量增加，含碳層內(nèi)的第2表面部分以外的部分與第2表面部分之間的密接性提高，因此，存在于第1表面部分的表面附近的含碳層與第1表面部分之間的密接性、以及存在于第2表面部分附近的含碳層內(nèi)的第2表面部分以外的部分與第2表面部分之間的密接性同時(shí)提高。本發(fā)明的具有上述任一特征的碳包覆鋁材優(yōu)選用于構(gòu)成電極結(jié)構(gòu)體。上述電極結(jié)構(gòu)體優(yōu)選用于構(gòu)成電容器的電極或集電體。由此能夠提高電容器的充放電特性和壽命。電容器為雙電荷層電容器等。另外，上述電極結(jié)構(gòu)體優(yōu)選用于構(gòu)成電池的集電體或電極。由此能夠提高電池的充放電特性和壽命。電池為鋰離子電池等二次電池。本發(fā)明的碳包覆鋁材的制造方法具備以下工序(A)通過(guò)使含有含碳粒子的含碳物質(zhì)附著于鋁含量在99.6質(zhì)量。/o以上、鉛含量在10質(zhì)量ppm以下、鎂含量在10質(zhì)量ppm以下的鋁材的表面上來(lái)形成含碳物質(zhì)附著層的工序。(B)將鋁材與含碳物質(zhì)附著層設(shè)置于含有含烴物質(zhì)的空間中、并進(jìn)行加熱的工序。本發(fā)明的碳包覆鋁材的制造方法中，對(duì)鋁材和含碳物質(zhì)附著層進(jìn)行加熱的工序，優(yōu)選在45(TC以上、低于640'C的溫度范圍內(nèi)進(jìn)行。發(fā)明效果如上所述，根據(jù)本發(fā)明，能夠增加鋁的碳化物的生成量，因此，能夠進(jìn)一步提高含碳層與鋁材表面之間的密接性，并能夠長(zhǎng)時(shí)間維持含碳層與鋁材之間的密接性。圖1是示意地表示作為本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式的碳包覆鋁材的具體截面結(jié)構(gòu)的截面圖。圖2顯示現(xiàn)有例1的試樣的掃描電子顯微鏡照片圖3顯示實(shí)施例2的試樣的掃描電子顯微鏡照片標(biāo)記說(shuō)明h鋁箔，2:含碳層，3:中間層(第l表面部分)，21:第2表面部分，22:碳粒子具體實(shí)施例方式以下，基于附圖對(duì)本發(fā)明的實(shí)施方式進(jìn)行說(shuō)明。圖1是示意地表示作為本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式的碳包覆鋁材的具體截面結(jié)構(gòu)的截面圖。如圖1所示，根據(jù)作為本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式的碳包覆鋁材的截面結(jié)構(gòu)，在作為鋁材的一例的鋁箔1的表面上形成有含碳層2。在鋁箔l與含碳層2之間，形成有含有鋁元素和碳元素的中間層3。含碳層2以由鋁箔1的表面向外側(cè)延伸的方式形成。中間層3構(gòu)成形成于鋁箔1表面的至少一部分區(qū)域內(nèi)、含有鋁的碳化物的第1表面部分。含碳層2包含以由第1表面部分3向外側(cè)以纖維狀、單絲狀、板狀、壁狀、或鱗片狀形式延伸的第2表面部分21。第2表面部分21為鋁元素和碳元素的化合物。此外，含碳層2還含有多個(gè)碳粒子22。第2表面部分21從第1表面部分3向外側(cè)以纖維狀、單絲狀、板狀、壁狀、或鱗片狀形式延伸，形成于第1表面部分3與碳粒子22之間，并含有鋁的碳化物。本發(fā)明的碳包覆鋁材中，第2表面部分21具有使鋁箔l表面上形成的含碳層2的表面積增加的作用。此外，由于在鋁箔1與第2表面部分21之間形成有含有鋁的碳化物的第1表面部分3，因此該第1表面部分3具有提高與使含碳層2表面積增加的第2表面部分21之間的密接性的作用。作為本發(fā)明的碳包覆鋁材的基材而使用的鋁箔1中，鋁含量在99.6質(zhì)量％以上，鉛(Pb)含量在10質(zhì)量ppm以下，鎂(Mg)含量在10質(zhì)量ppm以下。本發(fā)明的碳包覆鋁材中，形成于鋁箔1與含碳層2之間、含有鋁元素和碳元素的中間層3，具有提高鋁箔1與含碳層2之間密接性的作用。中間層3包含形成于鋁箔1表面的至少一部分區(qū)域內(nèi)、含有鋁的碳化物的第1表面部分3。形成于含有鋁的碳化物的第1表面部分3與碳粒子22之間的第2表面部分21中所含的鋁的碳化物，也具有提高鋁箔1與含碳層2之間的密接性的作用。這些鋁的碳化物的生成量、即作為中間層的第1表面部分3和第2表面部分21的形成量和密度，受到作為基材使用的鋁箔1的純度和雜質(zhì)量的影響。即，雜質(zhì)量越增加，鋁的碳化物的生成量?jī)A向于越少，結(jié)果含碳層2與鋁箔1表面之間的密接性提高的程度降低。此外，特別是鋁中的鉛元素和鎂元素，由于加熱時(shí)會(huì)集中在表層上，因此影響鋁的碳化物的生成。因此，作為基材使用的鋁箔l中，通過(guò)將鋁含量限定在99.6質(zhì)量%以上、鉛含量限定在10質(zhì)量ppm以下、鎂含量限定在10質(zhì)量ppm以下，能夠增加上述鋁的碳化物的生成量、即作為中間層的第1表面部分3和第2表面部分21的生成量和密度，結(jié)果能夠進(jìn)一步提高含碳層2與鋁箔1表面之間的密接性。由此，能夠長(zhǎng)時(shí)間維持含碳層2與鋁箔1之間的密接性。另外，通常通過(guò)在鋁箔的表面上涂布含碳物質(zhì)，產(chǎn)生導(dǎo)電性，為了進(jìn)一步改善導(dǎo)電性，起到固接含碳層2與鋁箔1的作用的鋁的碳化物的生成是不可缺少的。目卩，增加鋁的碳化物的生成量可提高密接性，并且改善導(dǎo)電性。鋁含量低于99.6質(zhì)量％時(shí)，將鋁箔1與含碳層2固接的鋁的碳化物的生成量減少，含碳層2與鋁箔1之間的密接性降低。另外，本發(fā)明的碳包覆鋁材的制造方法中，在45(TC以上的溫度下對(duì)Pb或Mg含量超過(guò)10質(zhì)量ppm的鋁箔1實(shí)施加熱處理時(shí)，這兩種元素通過(guò)熱擴(kuò)散而濃縮于鋁箔1的表面附近。這些元素形成的濃縮層會(huì)抑制鋁的碳化物的生成量，結(jié)果含碳層2與鋁箔1之間的密接性降低。本發(fā)明的碳包覆鋁材的一個(gè)實(shí)施方式中，優(yōu)選鋁箔1中的鐵(Fe)含量在5質(zhì)量ppm以上、硅(Si)含量在5質(zhì)量卯m以上。Fe或Si含量低于5質(zhì)量ppm的鋁材，即使在常溫下也容易發(fā)生再結(jié)晶。因此，無(wú)法得到板軋制或箔軋制所需的規(guī)定強(qiáng)度，因而實(shí)質(zhì)上無(wú)法進(jìn)行鋁材的軋制。結(jié)果難以得到作為電極或集電體基材的鋁箔等板材。另外，本發(fā)明的碳包覆鋁材的一個(gè)實(shí)施方式中，優(yōu)選鋁箔1中的鈷(Co)、鈹(Be)、銦(In)、錫(Sn)、鋰(Li)、鈉(Na)及鉍(Bi)各元素的含量在10質(zhì)量卯m以下，且優(yōu)選這些元素的總含量在20質(zhì)量卯m以下。本發(fā)明的碳包覆鋁材的制造方法中，在450'C以上的溫度下對(duì)Co、Be、In、Sn、Li、Na及Bi各元素的含量超過(guò)10質(zhì)量ppm的鋁箔1實(shí)施加熱處理時(shí)，各元素通過(guò)熱擴(kuò)散而濃縮于鋁箔1的表面附近。這些元素形成的濃縮層會(huì)抑制鋁的碳化物的生成量，結(jié)果含碳層2與鋁箔1之間的密接性降低。此外，在45(TC以上的溫度下對(duì)這些元素的總含量超過(guò)20質(zhì)量卯m的鋁箔1實(shí)施加熱處理時(shí)，各元素濃縮于鋁箔表面附近，鋁的碳化物的生成量減少，結(jié)果含碳層2與鋁箔1之間的密接性降低。另外，本發(fā)明的碳包覆鋁材的一個(gè)實(shí)施方式中，第1表面部分3和第2表面部分21中所含的鋁的碳化物的生成量，優(yōu)選在0.030mg/cm2以上。并且，上述鋁的碳化物的生成量更優(yōu)選在0.040mg/cn^以上。第l表面部分3和第2表面部分21中所含的鋁的碳化物的生成量在0.030mg/cr^以上時(shí)，與以往的碳包覆鋁材相比，能夠更可靠地提高鋁箔1與含碳層2之間的密接性，并且與以往的碳包覆鋁材相比，也能夠更長(zhǎng)時(shí)間地穩(wěn)定并維持密接性。第1表面部分3的碳化物的生成量增加時(shí)，第l表面部分3與含碳層2之間的密接性提高。并且，第l表面部分3的碳化物的生成量增加時(shí)，第2表面部分21的形成量增加，含碳層2內(nèi)的第2表面部分21以外的部分與第2表面部分21之間的密接性提高，因此，存在于第1表面部分3的表面附近的含碳層2與第l表面部分3之間的密接性、以及存在于第2表面部分21附近的含碳層2內(nèi)的第2表面部分21以外的部分與第2表面部分21之間的密接性同時(shí)提高。另外，本發(fā)明中，第l表面部分3和第2表面部分21中所含的鋁的碳化物的生成量(mg/cm2)，可以通過(guò)后述的[鋁的碳化物的定量分析]中所示的方法進(jìn)行計(jì)算。本發(fā)明的具有上述任一特征的碳包覆鋁材優(yōu)選用于構(gòu)成電極結(jié)構(gòu)體。上述電極結(jié)構(gòu)體優(yōu)選用于構(gòu)成電容器的電極或集電體。由此能夠提高電容器的充放電特性和壽命。電容器為雙電荷層電容器等。另外，上述電極結(jié)構(gòu)體優(yōu)選用于構(gòu)成電池的集電體或電極。由此能夠提高電池的充放電特性和壽命。電池為鋰離子電池等二次電池。本發(fā)明的碳包覆鋁材的制造方法的一個(gè)實(shí)施方式中，首先，通過(guò)使含有含碳粒子的含碳物質(zhì)附著于鋁含量在99.6質(zhì)量°/。以上、鉛含量在10質(zhì)量卯m以下、鎂含量在10質(zhì)量ppm以下的鋁箔1的表面上來(lái)形成含碳物質(zhì)附著層。然后，將鋁箔1與含碳物質(zhì)附著層設(shè)置于含有含烴物質(zhì)的空間中，并進(jìn)行加熱。通過(guò)該加熱，鋁箔1的表面上形成含碳層2。本發(fā)明的碳包覆鋁材的制造方法中，對(duì)鋁箔1和含碳物質(zhì)附著層進(jìn)行加熱的工序，優(yōu)選在450。C以上、低于64(TC的溫度范圍內(nèi)進(jìn)行。另外，本發(fā)明的碳包覆鋁材中，含碳層2只要形成于鋁箔1的至少一側(cè)的表面上即可，其厚度優(yōu)選在0.01pm以上10mm以下的范圍內(nèi)。本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式中，作為形成有含碳層2的基材的鋁材，不限定于鋁箔1，鋁材的厚度，就箔而言，優(yōu)選在5pm以上、200pm以下的范圍內(nèi)，就板而言，優(yōu)選在超過(guò)200iam、3mm以下的范圍內(nèi)。上述鋁材可以使用通過(guò)公知的方法制造的鋁材。例如，制備具有上述規(guī)定組成的鋁熔液，對(duì)將其進(jìn)行鑄造而得到的鑄塊進(jìn)行適當(dāng)?shù)木换幚?。然后，?duì)該鑄塊實(shí)施熱軋與冷軋，由此能夠得到鋁箔或鋁板。另外，上述冷軋工序的中途，也可以在15(TC以上、400。C以下的范圍內(nèi)實(shí)施中間退火處理。本發(fā)明的碳包覆鋁材的制造方法的一個(gè)實(shí)施方式中，所使用的含烴物質(zhì)的種類沒(méi)有特別限定。作為含烴物質(zhì)的種類，可以列舉例如甲烷、乙垸、丙烷、正丁垸、異丁烷及戊垸等鏈垸烴類烴；乙烯、丙烯、丁烯及丁二烯等烯烴類烴；乙炔等乙炔類烴等；或者這些烴的衍生物。這些烴類物中，甲垸、乙垸、丙烷等鏈烷烴類烴，由于在對(duì)鋁材進(jìn)行加熱的工序中成為氣態(tài)，因而優(yōu)選。更優(yōu)選甲烷、乙烷和丙垸中的任一種烴。最優(yōu)選的烴為甲烷。另外，本發(fā)明的制造方法中，含烴物質(zhì)可以在液體、氣體等任何狀態(tài)下使用。含烴物質(zhì)只要存在于鋁材所在的空間中即可，可以采用任何方法導(dǎo)入設(shè)置鋁材的空間中。例如，當(dāng)含烴物質(zhì)為氣態(tài)時(shí)(甲烷、乙烷、丙垸等)，只要在進(jìn)行鋁材的加熱處理的密閉空間中單獨(dú)或與惰性氣體一起填充含烴物質(zhì)即可。此外，當(dāng)含烴物質(zhì)為液態(tài)時(shí)，也可以以使含烴物質(zhì)在該密閉空間中氣化的方式單獨(dú)或與惰性氣體一起填充含烴物質(zhì)。在對(duì)鋁材進(jìn)行加熱的工序中，加熱環(huán)境的壓力沒(méi)有特別的限制，可以在常壓、減壓或加壓下進(jìn)行。此外，壓力的調(diào)節(jié)可以在保持于某一加熱溫度時(shí)、升溫至某一加熱溫度的升溫過(guò)程中、或從某一加熱溫度開(kāi)始降溫的過(guò)程中的任何時(shí)候進(jìn)行。對(duì)鋁材進(jìn)行加熱的空間中所導(dǎo)入含烴物質(zhì)的重量比沒(méi)有特別的限制，通常相對(duì)于鋁100重量份，以碳換算值計(jì)，優(yōu)選在0.1重量份以上、50重量份以下的范圍內(nèi)，特別優(yōu)選在0.5重量份以上、30重量份以下的范圍內(nèi)。對(duì)鋁材進(jìn)行加熱的工序中，加熱溫度只要根據(jù)作為加熱對(duì)象的鋁材的組成等適當(dāng)設(shè)定即可，通常優(yōu)選設(shè)定在45(TC以上、低于64(TC的范圍內(nèi)進(jìn)行，更優(yōu)選在53(TC以上、620'C以下的范圍內(nèi)進(jìn)行。但是，本發(fā)明的制造方法中，并不排除在低于45(TC的溫度下加熱鋁材，只要在至少超過(guò)30(TC的溫度下加熱鋁材即可。加熱時(shí)間因加熱溫度等而異，通常在1小時(shí)以上、100小時(shí)以下的范圍內(nèi)。當(dāng)加熱溫度達(dá)40(TC以上時(shí)，優(yōu)選將加熱環(huán)境中的氧濃度設(shè)定在1.0體積％以下。若在加熱溫度在40(TC以上、加熱環(huán)境中的氧濃度超過(guò)1.0體積％時(shí)，鋁材表面的熱氧化被膜厚，可能使鋁材的表面電阻值增大。另外，也可以在加熱處理前對(duì)鋁材表面進(jìn)行粗化。粗化方法沒(méi)有特別的限制，可以使用洗滌、蝕刻、噴砂等公知的技術(shù)。本發(fā)明的制造方法中，采用在使含碳物質(zhì)附著于鋁材的表面后、將鋁材在含有含烴物質(zhì)的空間中加熱的工序。此時(shí)，附著于鋁材表面上的含碳物質(zhì)，可以使用活性碳纖維、活性碳布、活性碳?xì)?、活性碳粉末、墨汁、炭黑或石墨等的任意一種。此外，也可以優(yōu)選使用碳化硅等碳化合物。附著方法是使用粘合劑、溶劑或水等將上述含碳物質(zhì)制備成漿狀、液體狀或固體狀等，然后通過(guò)涂布、浸漬或熱壓接等使其附著在鋁材的表面上即可。含碳物質(zhì)附著于鋁材表面上后，在加熱處理前，可以在20'C以上、30(TC以下范圍內(nèi)的溫度下進(jìn)行干燥。另外，本發(fā)明的制造方法中，為了使含碳物質(zhì)附著于鋁材表面而使用粘合劑時(shí)，粘合劑可以優(yōu)選使用羥基改性聚烯烴樹(shù)脂、醋酸乙烯酯樹(shù)脂、氯乙烯樹(shù)脂、氯乙烯-醋酸乙烯脂共聚樹(shù)脂、乙烯醇樹(shù)脂、氯乙烯樹(shù)脂、丙烯酸樹(shù)脂、聚酯樹(shù)脂、氨基甲酸酯樹(shù)脂、環(huán)氧樹(shù)脂、尿素樹(shù)脂、酚樹(shù)脂、丙烯腈樹(shù)脂、硝酸纖維素樹(shù)脂、石蠟、聚乙烯蠟等合成樹(shù)脂；蠟或焦油；以及骨膠、漆、松脂、蜂蠟等天然樹(shù)脂或蠟。這些粘合劑根據(jù)各自的分子量和樹(shù)脂種類的不同，有在加熱時(shí)揮發(fā)的粘合劑、和通過(guò)熱分解作為碳前體殘留在含碳層中的粘合劑。粘合劑可以用有機(jī)溶劑等稀釋來(lái)調(diào)節(jié)粘性。另外，本發(fā)明的碳包覆鋁材，用于二次電池的集電體和電極、雙電荷層電容器的電極和集電體、特別是鋰離子二次電池的集電體和電極、鋰離子電容器的電極和集電體等各種導(dǎo)電性構(gòu)件。(實(shí)施例)根據(jù)以下的現(xiàn)有例1~2、實(shí)施例1~3、及比較例1~3，制成使用鋁箔作為基材的碳包覆鋁材。(現(xiàn)有例1)在厚度為50(im、表1所示組成的鋁箔(JISA-1050)的雙面上涂布含碳物質(zhì)，并通過(guò)在IO(TC的溫度下干燥處理IO分鐘使含碳物質(zhì)附著。含碳物質(zhì)的組成為相對(duì)于平均粒徑30nm的炭黑(三菱化學(xué)株式會(huì)社制#50)1重量份，添加丁醇1重量份。另外，以干燥后的厚度為每面lpm的方式調(diào)節(jié)此時(shí)的含碳物質(zhì)的附著。然后，將附著有含碳物質(zhì)的鋁箔在55(TC的溫度下、在甲烷氣體環(huán)境中保持IO小時(shí)，由此制成試樣。利用掃描電子顯微鏡(倍率5000倍)觀察得到的試樣的表面。該掃描電子顯微鏡照片如圖2所示。(現(xiàn)有例2)使用厚度為50pm、表1所示組成的鋁箔(JISA-3003)，除此以外，與現(xiàn)有例1同樣操作來(lái)制作試樣。(實(shí)施例1-3、比較例1-3)使用表1所示組成的鋁箔，除此以外，與現(xiàn)有例1同樣操作來(lái)制作試樣。利用掃描電子顯微鏡(倍率5000倍)觀察得到的實(shí)施例2的試樣表面。該掃描電子顯微鏡照片如圖3所示。表1顯示現(xiàn)有例12、實(shí)施例1~3、及比較例13得到的碳包覆鋁材的含碳層與鋁箔之間的密接性、經(jīng)時(shí)可靠性試驗(yàn)、形成的鋁的碳化物AUC3的分析結(jié)果。評(píng)價(jià)條件如下。利用膠帶法評(píng)價(jià)密接性。制備寬10mm、長(zhǎng)100mm的矩形試樣，將具有寬15mm、長(zhǎng)120mm的膠粘面的膠帶(住友3M股份有限公司制，商品名"AcotchTape")按壓在含碳層的表面上，然后將粘貼帶剝下，根據(jù)下式評(píng)價(jià)密接性。密接性(。/。"(剝下后的含碳層重量(mg)/剝下前的含碳層重量(mg"X100[經(jīng)時(shí)可靠性試驗(yàn)]首先，將各試樣在溫度保持85°C、濕度保持85%的恒溫恒濕槽中放置12周。然后，立即進(jìn)行鹽酸剝離試驗(yàn)，按照下述3個(gè)階段評(píng)價(jià)含碳層與鋁箔之間的剝離狀態(tài)。〇剝離時(shí)間在3分鐘剝離時(shí)間在l分鐘以上、小于3分鐘X:剝離時(shí)間小于1分鐘上述鹽酸剝離試驗(yàn)如下進(jìn)行。<鹽酸剝離試驗(yàn)>將寬10mm、長(zhǎng)100mm的矩形試樣在保持于8(TC的1M鹽酸溶液中浸漬，測(cè)定直到表面附著的含碳層完全剝離時(shí)的時(shí)間。將雙面上形成有含碳層的碳包覆鋁材的各試樣(表面積為10cmX10cm),全部溶解于2(P/。的氫氧化鈉溶液中，收集由此產(chǎn)生的氣體，使用具有火焰離子化檢測(cè)器的高感度氣相色譜分析儀進(jìn)行定量分析。將定量后的甲烷氣體量換算為鋁的碳化物(AUC3)的重量，計(jì)算出單面上單位面積的重量(mg/cm2)，由此進(jìn)行比較。[表1]<table>tableseeoriginaldocumentpage19</column></row><table>從表1的結(jié)果可知，實(shí)施例1~3的碳包覆鋁材中，使作為基材使用的鋁箔中的鋁含量在99.6質(zhì)量％以上、鉛含量在10質(zhì)量ppm以下、鎂含量在10質(zhì)量ppm以下，由此，與比較例13、現(xiàn)有例1~2的碳包覆鋁材相比，能夠增加鋁的碳化物的生成量，結(jié)果能夠進(jìn)一步提高含碳層與鋁箔之間的密接性，由此，具有經(jīng)時(shí)可靠性、即能夠長(zhǎng)時(shí)間維持含碳層與鋁箔之間的密接性。并且還可以看出，為了進(jìn)一步提高含碳層與鋁箔之間的密接性、長(zhǎng)時(shí)間維持含碳層與鋁箔之間的密接性，鋁箔的第1與第2表面部分中形成的鋁的碳化物的生成量，需要為0.030mg/ci^以上的值。另外，將圖2與圖3進(jìn)行比較時(shí)可知，與圖2所示的現(xiàn)有例1的碳包覆鋁材的表面相比，圖3所示的實(shí)施例2的碳包覆鋁材的表面上，以纖維狀、單絲狀、板狀、壁狀、或鱗片狀的形式從鋁箔表面向外側(cè)延伸的部分的數(shù)量多、且密集。與圖1對(duì)應(yīng)起來(lái)可以理解，作為基材使用的鋁箔1中的鋁含量在99.6質(zhì)量％以上、鉛含量在10質(zhì)量ppm以下、鎂含量在10質(zhì)量ppm以下的實(shí)施例2的碳包覆鋁材，能夠增加鋁的碳化物的生成量、即作為中間層的第1表面部分3和第2表面部分21的形成量和密度，并且，以纖維狀、單絲狀、板狀、壁狀、或鱗片狀形式從鋁箔表面向外側(cè)延伸的部分?jǐn)?shù)量多、且密集，結(jié)果，能夠進(jìn)一步提高含碳層2與鋁箔1表面之間的密接性。在此公開(kāi)的實(shí)施方式和實(shí)施例從任何角度來(lái)說(shuō)都應(yīng)視為例示性而非限制性的。本發(fā)明的范圍如權(quán)利要求書(shū)所示而不受上述實(shí)施方式和實(shí)施例的限制，并包含權(quán)利要求等效物的含義和范圍內(nèi)的任何修改與變形。工業(yè)上的利用可能性本發(fā)明的碳包覆鋁材，通過(guò)用于各種電容器的電極和集電體、各種電池的集電體和電極等，能夠提高電容器或電池的充放電特性與壽權(quán)利要求1.一種碳包覆鋁材，具備鋁材(1)、形成于所述鋁材(1)表面上的含碳層(2)、和形成于所述鋁材(1)與所述含碳層(2)之間的含有鋁元素和碳元素的中間層(3)，其中，所述中間層(3)包含形成于所述鋁材(1)表面的至少一部分區(qū)域、含有鋁的碳化物的第1表面部分(3)，所述含碳層(2)包含以由所述第1表面部分(3)向外側(cè)延伸的方式形成的第2表面部分(21)，所述含碳層(2)還含有含碳粒子(22)，所述第2表面部分(21)形成于所述第1表面部分(3)與所述含碳粒子(22)之間，且含有鋁的碳化物，所述鋁材(1)中，鋁含量在99.6質(zhì)量％以上，鉛含量在10質(zhì)量ppm以下，鎂含量在10質(zhì)量ppm以下。2.如權(quán)利要求l所述的碳包覆鋁材，其中，所述鋁材(l)中，鐵含量在5質(zhì)量卯m以上，硅含量在5質(zhì)量ppm以上。3.如權(quán)利要求l所述的碳包覆鋁材，其中，所述鋁材(l)中，鈷、鈹、銦、錫、鋰、鈉及鉍各元素的含量均在10質(zhì)量ppm以下，且這些元素的總含量在20質(zhì)量ppm以下。4.如權(quán)利要求l所述的碳包覆鋁材，其中，所述第1和第2表面部分(3、21)所含的鋁的碳化物的生成量在0.030mg/cm2以上。5.如權(quán)利要求l所述的碳包覆鋁材，所述碳包覆鋁材用于構(gòu)成電極結(jié)構(gòu)體。6.如權(quán)利要求5所述的碳包覆鋁材，其中，所述電極結(jié)構(gòu)體為電容器的電極。7.如權(quán)利要求5所述的碳包覆鋁材，其中，所述電極結(jié)構(gòu)體為電池的集電體。8.—種制造碳包覆鋁材的方法，其具備通過(guò)使含有含碳粒子的含碳物質(zhì)附著于鋁含量在99.6質(zhì)量％以上、鉛含量在10質(zhì)量ppm以下、鎂含量在lO質(zhì)量ppm以下的鋁材(l)表面上而形成含碳物質(zhì)附著層的工序、和將所述鋁材(l)和所述含碳物質(zhì)附著層設(shè)置于含有含烴物質(zhì)的空間內(nèi)而進(jìn)行加熱的工序。9.如權(quán)利要求8所述的碳包覆鋁材的制造方法，其中，對(duì)所述鋁材(l)和所述含碳物質(zhì)附著層進(jìn)行加熱的工序在450°C以上、低于640°C的溫度范圍內(nèi)進(jìn)行。全文摘要本發(fā)明提供能長(zhǎng)時(shí)間維持含碳層與鋁材之間的密接性的碳包覆鋁材及其制造方法。碳包覆鋁材具備鋁箔(1)、含碳層(2)和中間層(3)。中間層(3)包含形成于鋁箔(1)表面的至少一部分區(qū)域、含有鋁的碳化物的第1表面部分(3)。含碳層(2)包含以由第1表面部分(3)向外側(cè)延伸的方式形成的第2表面部分(21)。含碳層(2)還含有含碳粒子(22)。第2表面部分(21)形成于第1表面部分(3)與含碳粒子(22)之間，且含有鋁的碳化物。鋁箔(1)中，鋁含量在99.6質(zhì)量％以上、鉛含量在10質(zhì)量ppm以下、鎂含量在10質(zhì)量ppm以下。文檔編號(hào)C23C8/64GK101548028SQ20088000077公開(kāi)日2009年9月30日申請(qǐng)日期2008年3月31日優(yōu)先權(quán)日2007年5月15日發(fā)明者中山邦彥,井上英俊,足高善也申請(qǐng)人:東洋鋁株式會(huì)社