[发明专利]铝结构体的制造方法和铝结构体

说明书

技术领域

本发明涉及通过镀铝而在树脂表面上形成铝结构体的方法，更具体而言，涉及适宜用作诸如各种过滤器和电池电极等应用中的多孔金属体的铝结构体以及用于制造该铝结构体的方法。

背景技术

具有三维网状结构的多孔金属体已被用于广泛应用中，如各种过滤器、催化剂载体和电池电极。例如，由镍制成的Celmet（由住友电气工业株式会社制造，注册商标）已被用作电池（如镍-氢电池和镍-镉电池）的电极材料。Celmet是具有连通的孔的多孔金属体，其特征性地具有比其它多孔体（如金属非织造布）更高的孔隙率（90%或更大）。Celmet可以这样制造：在具有连通的孔的多孔树脂（如聚氨酯泡沫）的骨架的表面上形成镍层，通过热处理使该树脂发泡成形体分解，然后将镍还原。可以通过向树脂发泡成形体的骨架表面涂布碳粉末以进行导电处理，然后通过电沉积的方式将镍沉积，从而形成镍层。

铝具有优异的特性，例如导电性、耐腐蚀性和重量轻。关于铝在电池中的应用，例如，已将施加有活性材料（如钴酸锂）的铝箔用作锂离子电池的正极。为了增加正极的容量，可以将铝体加工成表面积大的多孔体，并可以用活性材料填充铝体的内部。这使得活性材料即使在厚度大的电极中也可应用，并且改善了每单位面积的活性材料利用率。

作为用于制造多孔铝的方法，专利文献1描述了这样一种方法：通过弧离子镀法，对具有内部连通空间和三维网络的塑性基材进行铝气相沉积工序，从而形成厚度在2μm至20μm范围内的金属铝层。专利文献2描述了一种用于形成多孔金属体的方法，包括：在具有三维网状结构的树脂发泡成形体的骨架上形成由金属（如铜）制成的膜，其中该金属具有在铝熔点以下温度下形成共晶合金的能力；将铝膏涂布至所述膜，并且在非氧化气氛中在大于或等于550℃且小于或等于750℃的温度下进行热处理，以蒸发有机成分（树脂泡沫）并烧结所述铝粉末。

由于铝对氧的化学亲和力高且电势比氢低，因此在镀铝时难以在含有水溶液的镀浴中进行电沉积。已有人对在含有非水溶液的镀浴（特别是含有有机溶剂的镀浴）中进行铝电沉积进行了研究。例如，作为用铝镀覆金属表面的技术，专利文献3公开了一种铝电沉积方法，其特征在于，镀浴中使用了作为卤化鎓和卤化铝的共混物熔体的低熔点组合物，并且在将镀浴中的含水量维持在小于或等于2重量%的同时，使铝沉积在阴极上。

引用列表

专利文献

专利文献1：日本专利No.3413662

专利文献2：日本未审查的专利申请公开No.8-170126

专利文献3：日本专利No.3202072

发明内容

技术问题

根据专利文献1中所述的方法，可以制造出厚度为2μm至20μm的多孔铝。然而，难以通过气相法产生大的面积，并且取决于基材的厚度或孔隙率，也难以形成内部均匀的层。此外还存在如下其它问题：铝层的形成速度低，并且因设备昂贵从而导致制造成本高。根据专利文献2中所述的方法，令人遗憾的是，所形成的层是铝的共晶合金层，而非高纯度的铝层。虽然铝电沉积方法是已知的，但是仅可能对金属表面进行镀覆，尚无在树脂表面上进行电沉积的已知方法，尤其是在具有三维网状结构的多孔树脂成形体的表面上进行电沉积的已知方法。这可能受多孔树脂在镀浴中溶解以及其它问题的影响。

因此，本发明的目的是提供用于形成铝结构体的方法、以及制造特别适用于电极中的具有大面积的多孔铝的方法，其中所述形成铝结构体的方法使得在树脂成形体的表面上、特别是甚至在具有三维网状结构的多孔树脂成形体的表面上进行镀铝成为可能。

解决问题的方案

为了解决上文所述的问题，本发明人已经想到了对由聚氨酯、蜜胺等制成的树脂成形体的表面进行铝电沉积的方法。本发明提供了一种用于制造铝结构体的方法，包括：在树脂成形体的表面上形成导电层的导电处理，所述导电层由选自由金、银、铂、铑、钌、钯、镍、铜、钴、铁和铝组成的组中的一种或多种金属制成；以及在熔融盐浴中将铝镀覆于已经进行了所述导电处理的所述树脂成形体的镀覆工序（本申请的第一发明）。如上文所述，虽然已经在金属表面上进行了镀铝，但未曾考虑对树脂成形体表面的电沉积。本发明的特征在于，通过使树脂成形体表面具有导电性（导电处理），使得可在熔融盐浴中进行镀铝，并且特征在于，发现了适合作为导电层的结构。

如上文所述，虽然已经在金属表面上进行了镀铝，但未曾考虑树脂成形体表面的电沉积。本发明的特征在于，发现通过使用铝对树脂成形体表面进行导电处理，使得即使在熔融盐浴中也可以进行镀铝。