[發明專利]鋁多孔燒結體的制造方法和鋁多孔燒結體

有效

• 申請號: 201080014014.9
• 申請日: 2010-03-30
• 公開（公告）號: CN102438778A
• 公開（公告）日: 2012-05-02
• 發明（設計）人: 星野孝二;楊積彬;織戶賢治;大森信一
• 申請（專利權）人: 三菱綜合材料株式會社
• 主分類號: B22F3/11
• 分類號: B22F3/11;B22F1/00;B22F3/02;B22F3/10;C22C1/08;B22F5/00;C22C21/00;C22C21/12;H01G9/016;H01M4/66;H01M4/80
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 孫秀武;高旭軼

技術領域

本發明特別涉及適合于鋰離子二次電池或雙電荷層型電容器的集電體的鋁多孔燒結體及其制造方法。

本申請基于2009年3月30日在日本提交的特愿2009-082498號，主張優先權，并將其內容援引到此。

背景技術

目前，作為鋰離子電池或雙電荷層型的電容器的正極集電體通常采用鋁箔。并且，近年來，這些電池或電容器在電動汽車等中也有應用，隨著這類用途的擴大，要求電池或電容器中的電極集電體高輸出化、高能量密度化。如專利文獻1和2所示，現在作為電極集電體，現在已知具有三維網狀結構的開放氣孔的鋁多孔體。

作為這種鋁多孔體的制造方法例如如專利文獻3中所公開的，已知有發泡熔融法。該發泡熔融法中，在熔融鋁中加入增稠劑，使其增稠，然后添加作為發泡劑的氫化鈦，利用氫化鈦的熱分解反應生成的氫氣使熔融鋁發泡，同時使其固化。但是，由該方法得到的發泡鋁具有數mm的大的封閉氣孔。

另外，作為第2種方法，在以聚氨酯海綿為鑄芯的鑄模中壓入鋁，在聚氨酯燒失形成的空洞中填充鋁，由此獲得海綿骨架的發泡鋁的方法。根據該方法，可得到具有40?PPI以下的孔徑，即，每1英寸有40個孔以下的孔徑(孔徑約600μm以上)的開放氣孔的發泡鋁。

進而，作為第3種方法，如專利文獻4所公開的，是使鋁合金加壓滲透于由中空陶瓷制成的強化材料中，得到具有與強化材料的尺寸相對應的孔徑為500?μm以下的封閉氣孔的發泡鋁的方法。

另外，作為第4種方法，如專利文獻5所公開的，是將AlSi合金粉末和TiH₂粉末的混合粉末夾持在鋁板材之間，進行加熱壓軋，由此通過TiH₂粉末分解而使鋁發泡的方法。由該方法得到的發泡鋁具有數mm單位的大孔徑。

并且，作為第5種方法，如專利文獻6所公開的，是在鋁中混合金屬，該金屬與鋁的共晶溫度比鋁的熔點低，在比共晶溫度高但比鋁的熔點低的溫度下加熱燒成的方法。由該方法得到的發泡鋁即使使孔徑減小，氣孔率也為40%左右，較小。因此，滲透到作為集電體的發泡鋁氣孔中的正極活性物質或負極活性物質的量少，不能實現所需的高輸出化、高能量密度化。

因此，在上述的發泡熔融法和第2～第5的方法中，作為制造可實現高輸出化、高能量密度化的目的的、具有微小的開放氣孔的發泡鋁的方法，可采用在以聚氨酯海綿為鑄芯的鑄模中壓入鋁的第2種方法。

但是，即使對于該第2種方法，為了使開放氣孔的孔徑進一步減小，不得不使用孔眼很細的聚氨酯海綿，則鋁的流動變差，無法壓入，或者鑄造壓力過高。因此，難以制造比40?PPI更小孔徑的發泡鋁。

與此相對，作為制造大量的微小開放氣孔均勻配置、具有小孔徑/尺寸整齊的開放氣孔的高氣孔率發泡金屬的方法，如專利文獻7所示，是使含有金屬粉末和發泡劑的發泡性漿料發泡、干燥，然后進行燒結的漿料發泡法。根據該方法，只要可獲得可燒結的原料粉末，就可以簡便地制造具有約10?PPI～約500?PPI、即，孔徑2.5?mm～50?μm范圍的任意孔徑的尺寸整齊的開放氣孔的高氣孔率發泡金屬。應予說明，如上所述，漿料發泡法是指通過含有發泡劑來進行發泡，或者通過氣體的注入或攪拌來進行發泡，由此，使發泡性漿料等以該發泡狀態直接如上所述地進行燒結，獲得發泡金屬的方法。

但是，以往的漿料發泡法難以制造發泡鋁。

其理由如下：該漿料發泡法中，是通過在不對金屬粉末施加壓縮等的應力的條件下進行燒結的自由熔結來進行燒結，獲得發泡金屬。但是，鋁粉末的表面被數nm～數10?nm致密的氧化鋁被膜覆蓋，不管它是固相、液相，均阻礙燒結。因此，在自由熔結條件下難以燒結，因此以漿料發泡法不能獲得均質的發泡鋁。

因此，作為將該鋁粉末自由熔結的方法，可舉出將漿料發泡法與上述的第5種方法相組合的方法。該方法中，將與鋁的共晶溫度比鋁的熔點低的金屬——銅粉末與發泡材料一起與鋁混合，在比共晶溫度高、比鋁的熔點低的溫度下加熱燒成，得到發泡鋁。但是，有鋁液滴滲出到其表面，該液滴凝固，形成大量半球狀的鋁塊。特別是，如果發泡鋁為薄板狀，則如圖4所示，鋁塊的形成顯著，不能制造所需的均質的發泡鋁。

專利文獻1：日本國特許第3591055號公報

專利文獻2：日本特開2009-43536號公報

專利文獻3：日本特開平08-209265號公報

專利文獻4：日本特開2007-238971號公報

專利文獻5：日本特表2003-520292號公報