包覆鋁材及其制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及通常在鋁材的表面具有含碳層、電介質(zhì)層這樣的包覆層的包覆鋁材及 其制造方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 以往以來(lái)，將鋁材直接用作電極、集流體的材料的情況下，在鋁材的表面形成的氧 化被膜發(fā)生鈍化，結(jié)果存在表面的導(dǎo)電性下降、發(fā)生絕緣化這樣的問(wèn)題。為了解決該問(wèn)題， 采用通過(guò)在鋁材的表面涂布碳來(lái)改善表面的導(dǎo)電性的方法。
[0003] 例如，作為對(duì)鋁材的表面賦予碳的方法，存在有在鋁材的表面以濕式涂布含有粘 合劑的碳的方法、如日本特開(kāi)2000-164466號(hào)公報(bào)(專利文獻(xiàn)1)中記載那樣利用真空蒸鍍法 在鋁材的表面形成碳膜的方法。需要說(shuō)明的是，在日本特開(kāi)2000-164466號(hào)公報(bào)(專利文獻(xiàn) 1)中，作為在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流體上設(shè)置 碳的中間膜并在其上包覆活性物質(zhì)層的方法。
[0004] 另外，例如，在日本特開(kāi)2004-207117號(hào)公報(bào)(專利文獻(xiàn)2)中公開(kāi)了：為了得到與電 極活性物質(zhì)的粘附性(密著性)高、并且與電極活性物質(zhì)的接觸電阻值低的集流體用鋁箱， 利用含有氫氟酸的酸性溶液對(duì)鋁箱的表面進(jìn)行清洗而進(jìn)行預(yù)處理。
[0005] 此外，例如，在日本特開(kāi)2005-191423號(hào)公報(bào)(專利文獻(xiàn)3)中，作為電極層與鋁蝕刻 箱集流體的粘附性優(yōu)良的雙電層電容器用電極，提出了在鋁蝕刻箱集流體與含有碳的電極 層之間設(shè)置含有氟的底涂層。
[0006] 但是，這些制造方法存在如下問(wèn)題:包覆碳與鋁材的粘附性還不充分，不僅粘合劑 本身對(duì)熱不穩(wěn)定，而且光存在粘合劑就會(huì)使得內(nèi)部電阻升高。
[0007] 因此，為了解決這些問(wèn)題，在國(guó)際公開(kāi)第W02004/087984號(hào)（專利文獻(xiàn)4)中記載了： 使含碳物質(zhì)附著于鋁材的表面后，在含有含烴物質(zhì)的空間內(nèi)進(jìn)行加熱，由此在鋁材的表面 上形成含碳層，利用在鋁材與含碳層之間形成的鋁的碳化物來(lái)提高含碳層與鋁材之間的粘 附性。
[0008] 另外，在國(guó)際公開(kāi)第W02010/109783號(hào)（專利文獻(xiàn)5)中公開(kāi)了如下技術(shù):使含有電 介質(zhì)粒子的電介質(zhì)層附著于鋁材的表面后，將其在含有含烴物質(zhì)的空間內(nèi)進(jìn)行加熱，由此 在鋁材與電介質(zhì)層之間形成包含鋁的碳化物的中間層(介在層）。對(duì)于這樣的具有電介質(zhì)層 的鋁材而言，利用上述中間層使得鋁材與電介質(zhì)層之間的粘附力提高。
[0009] 需要說(shuō)明的是，在國(guó)際公開(kāi)第W02008/142913號(hào)（專利文獻(xiàn)6)中記載了：通過(guò)限制 作為用于形成含碳層的基材而使用的鋁材的組成，由此提高了含碳層與鋁材之間的粘附 性，使可靠性提高。在專利文獻(xiàn)6中，在鋁材與含碳層之間形成的包含鋁元素和碳元素的中 間層提高了鋁材與含碳層之間的粘附性，在中間層中包含鋁的碳化物。
[0010]現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)
[0011] 專利文獻(xiàn)
[0012] 專利文獻(xiàn)1:日本特開(kāi)2000-164466號(hào)公報(bào)
[0013] 專利文獻(xiàn)2:日本特開(kāi)2004-207117號(hào)公報(bào) [0014] 專利文獻(xiàn)3:日本特開(kāi)2005-191423號(hào)公報(bào)
[0015] 專利文獻(xiàn)4:國(guó)際公開(kāi)第W02004/087984號(hào)
[0016] 專利文獻(xiàn)5:國(guó)際公開(kāi)第W02010/109783號(hào)
[0017] 專利文獻(xiàn)6:國(guó)際公開(kāi)第W02008/142913號(hào)

【發(fā)明內(nèi)容】

[0018] 發(fā)明所要解決的問(wèn)題
[0019] 在國(guó)際公開(kāi)第W02008/142913號(hào)（專利文獻(xiàn)6)中，發(fā)現(xiàn)鋁的碳化物的形成特性受到 作為基材的鋁材自身組成的較大影響，通過(guò)對(duì)作為用于形成含碳層的基材而使用的鋁材的 組成進(jìn)行限制，由此使鋁的碳化物的形成量和密度增大，提高了含碳層與鋁材之間的粘附 性，使可靠性提尚。
[0020] 但是，在鋁材與包覆層(上述含碳層、電介質(zhì)層)之間形成的鋁的碳化物異常長(zhǎng)大 至超出包覆層的最外表面而延伸的程度時(shí)，存在如下所述的問(wèn)題。
[0021] 以多片、疊置的狀態(tài)制造在片狀鋁材的雙面形成有包覆層的包覆鋁材時(shí)，存在如 下問(wèn)題:在相互對(duì)置的表面相接近的包覆鋁材之間，從各鋁材的表面生成的鋁的碳化物彼 此牢固纏結(jié)，包覆鋁材彼此粘連(文口5/導(dǎo)^夕'')。
[0022] 另外，對(duì)于卷成卷狀的在帶狀鋁材的雙面形成有包覆層的包覆鋁材而言，也存在 如下問(wèn)題:在相互對(duì)置的表面相接近的包覆鋁材之間，從各鋁材的表面生成的鋁的碳化物 彼此牢固纏結(jié)，包覆鋁材彼此粘連。
[0023]如上所述的包覆鋁材彼此的粘連是在將多個(gè)片狀鋁材層疊的狀態(tài)下進(jìn)行熱處理 由此形成鋁的碳化物的情況下、或者在將帶狀鋁材卷成卷狀的狀態(tài)下進(jìn)行熱處理由此形成 鋁的碳化物的情況下，在鋁材與包覆層之間形成的鋁的碳化物異常長(zhǎng)大至超出包覆層的最 外表面而延伸的程度時(shí)產(chǎn)生的。因此，難以在將多個(gè)片狀鋁材層疊的狀態(tài)下或者在卷成卷 狀的帶狀鋁材的狀態(tài)下進(jìn)行熱處理。
[0024]因此，本發(fā)明的目的在于提供一種即使在將多個(gè)片狀鋁材層疊狀態(tài)下或者在卷成 卷狀的帶狀鋁材的狀態(tài)下也能夠不產(chǎn)生粘連地進(jìn)行制造的包覆鋁材及其制造方法。
[0025]用于解決問(wèn)題的方法
[0026] 本發(fā)明人反復(fù)進(jìn)行了深入研究，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，使包覆層附著于鋁材的表面后，在含有 含烴物質(zhì)的空間內(nèi)進(jìn)行加熱時(shí)，在鋁材與包覆層之間形成的鋁的碳化物的形成特性(挙動(dòng)） 受到作為基材的鋁材中所含的鎳量的較大影響。即，本發(fā)明人得出如下見(jiàn)解:通過(guò)將作為基 材的鋁材中所含的鎳量限定為特定范圍，能夠抑制鋁的碳化物的分布不均勻而局部性過(guò)量 地集中形成，因此即使在將多個(gè)片狀鋁材層疊的狀態(tài)下或者在卷成卷狀的帶狀鋁材的狀態(tài) 下也能夠制造包覆鋁材。本發(fā)明是基于這樣的本發(fā)明人的見(jiàn)解而完成的。
[0027] 依據(jù)本發(fā)明的包覆鋁材具備:鋁材、在該鋁材的表面上形成的包覆層和在鋁材與 包覆層之間形成的包含鋁元素和碳元素的中間層。中間層優(yōu)選包含在鋁材的表面的至少一 部分區(qū)域中形成的錯(cuò)的碳化物。在錯(cuò)材中，鎳的含量為0.5質(zhì)量ppm以上且50質(zhì)量ppm以下。
[0028] 在本發(fā)明的包覆鋁材中，在鋁材與包覆層之間形成的包含鋁元素和碳元素的中間 層不會(huì)局部性過(guò)量地形成。因此，即使在將多個(gè)片狀鋁材層疊的狀態(tài)下或者在卷成卷狀的 帶狀鋁材的狀態(tài)下，也不會(huì)出現(xiàn)在相互對(duì)置的表面相接近的包覆鋁材之間從各鋁材的表面 生成的鋁的碳化物彼此牢固地纏結(jié)，不會(huì)出現(xiàn)包覆鋁材彼此粘連。因此，由于不產(chǎn)生包覆鋁 材彼此的粘連，因此即使在將多個(gè)片狀鋁材層疊的狀態(tài)下或者在卷成卷狀的帶狀鋁材的狀 態(tài)下也能夠制造包覆錯(cuò)材。
[0029] 這些鋁的碳化物的形成特性受到用作基材的鋁材的鎳含量的影響。鋁中的鎳在被 加熱時(shí)集聚于表面，產(chǎn)生成為形成鋁的碳化物的起點(diǎn)的氧化被膜的缺陷。另外，鋁中的鎳過(guò) 量地集聚于表面時(shí)，鋁的碳化物局部地集中形成而并非均勻地分散。
[0030] 因此，通過(guò)在用作基材的鋁材中將鎳的含量限定為0.5質(zhì)量ppm以上且50質(zhì)量ppm 以下，能夠在確保上述鋁的碳化物的形成量的同時(shí)抑制上述鋁的碳化物局部地集中形成。 作為其結(jié)果，防止了包覆鋁材彼此的粘連，即使在將多個(gè)片狀鋁材層疊的狀態(tài)下或者在卷 成卷狀的帶狀鋁材的狀態(tài)下，也能夠制造包覆鋁材。
[0031]鎳的含量大于50質(zhì)量ppm時(shí)，在錯(cuò)材與包覆層之間形成的錯(cuò)的碳化物局部性過(guò)量 地集中。作為其結(jié)果，產(chǎn)生包覆鋁材彼此的粘連，在將多個(gè)片狀鋁材層疊的狀態(tài)下或者在卷 成卷狀的帶狀鋁材的狀態(tài)下，均不能制造包覆鋁材。
[0032]另外，鎳的含量小于0.5質(zhì)量ppm時(shí)，產(chǎn)生如下問(wèn)題:形成錯(cuò)的碳化物的起點(diǎn)減少， 鋁的碳化物的形成量減少，因此包覆層的固定力降低。
[0033]對(duì)于依據(jù)本發(fā)明的包覆鋁材而言，上述包覆層優(yōu)選為含有碳的層或含有無(wú)機(jī)物的 層。
[0034] 依據(jù)本發(fā)明的包覆鋁材優(yōu)選用于構(gòu)成電極結(jié)構(gòu)體。
[0035] 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流體。由此，可以提高電容器的 充放電特性、壽命。電容器為雙電層電容器等。
[0036] 另外，上述電極結(jié)構(gòu)體優(yōu)選用于構(gòu)成電池的集流體或電極。由此，可以提高電池的 充放電特性、壽命。電池為鋰離子電池等二次電池。
[0037] 依據(jù)本發(fā)明的包覆鋁材的制造方法具備下述工序：
[0038] (A)在鎳的含量為0.5質(zhì)量ppm以上且50質(zhì)量ppm以下的錯(cuò)材的表面形成包覆層的 工序；
[0039] (B)鋁材和包