TWI637081B - Coated aluminum material and manufacturing method thereof - Google Patents

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Abstract

本發明提供一種被覆鋁材及其製造方法。
本發明提供一種被覆鋁材以及其製造方法，該被覆鋁材具體上具備：鋁材；被覆層，係形成於前述鋁材之表面上；及中介層，係形成於前述鋁材與前述被覆層之間且含有鋁元素及碳元素；前述鋁材中，鎳含量在0.5質量ppm以上且在50質量ppm以下。

Description

被覆鋁材及其製造方法 發明領域
本發明係有關於一種具有一般於鋁材表面具有如含碳層及介電質層之類被覆層的被覆鋁材及其製造方法。
發明背景
自習知，將鋁材直接作為電極或集電體之材料使用時，有形成於鋁材表面之氧化被膜鈍化，結果使表面之導電性降低、絕緣化的問題。為了解決該問題，係採用藉由於鋁材表面塗佈碳來改善表面之導電性的手法。
例如，以對鋁材表面賦予碳之方法而言，有將含黏結劑之碳以濕式塗佈於鋁材表面之方法、及如特開2000-164466號公報(專利文獻1)中所記載藉由真空蒸鍍法於鋁材表面形成碳膜之方法。而，特開2000-164466號公報(專利文獻1)中就使用於電容器或電極之電極之製造方法，則記載了一種於以鋁所形成之集電體設置碳之中間膜並於其上被覆活性物質層的方法。
又，例如特開2004-207117號公報(專利文獻2)中揭示出一方法，係以含氟氫酸之酸性溶液洗淨鋁箔表面來 進行前處理，以便獲得與電極活性物質之密著性高且與電極活性物質之接觸電阻值低的集電體用鋁箔。
此外，例如在特開2005-191423號公報(專利文獻3)中針對電極層與鋁蝕刻箔集電體之密著性優異的電雙層電容器用電極，提出一種於鋁蝕刻箔集電體及含碳電極層之間設置含氟之底塗層。
然而，該等製造方法中，仍存有被覆碳與鋁材之密著性依舊不夠充分、或不僅黏結劑本身對熱相當不穩定且光存有黏結劑便使內部電阻增高之問題。
爰此，為了解決該等問題，如國際公開第WO2004/087984號(專利文獻4)中記載，使含碳物質附著於鋁材表面後，在含有含烴物質之空間中進行加熱，藉此於鋁材表面上形成含碳層，以藉由形成於鋁材與含碳層間之鋁之碳化物來提高含碳層與鋁材間的密著性。
又，國際公開第WO2010/109783號(專利文獻5)中揭示了一技術，係使含介電質粒子之介電質層附著於鋁材表面後，在含有含烴物質之空間將之加熱，以於鋁材與介電質層間形成含有鋁之碳化物之中介層。在含有此種介電質層之鋁材中，係藉由前述中介層而得以提高鋁材與介電質層間的密著力。
而，在國際公開第WO2008/142913號(專利文獻6)中則記載，藉由限制作為用以形成含碳層之基材而使用的鋁材組成，可提高含碳層與鋁材間之密著性，使可靠性提升。專利文獻6中，形成於鋁材與含碳層之間且含有鋁元 素與碳元素之中介層提高了鋁材與含碳層間之密著性，且於中介層含有鋁之碳化物。
先前技術文獻 專利文獻
專利文獻1：日本專利特開2000-164466號公報
專利文獻2：日本專利特開2004-207117號公報
專利文獻3：日本專利特開2005-191423號公報
專利文獻4：國際公開第WO2004/087984號
專利文獻5：國際公開第WO2010/109783號
專利文獻6：國際公開第WO2008/142913號
發明概要
在國際公開第WO2008/142913號(專利文獻6)中已發現鋁之碳化物的形成行為深受作為基材之鋁材本身組成的影響，當中並記載藉由限制作為用以形成含碳層之基材使用的鋁材組成，可使鋁之碳化物的形成量與密度增大，提高含碳層與鋁材間之密著性，進而使可靠性提升。
然而，形成於鋁材與被覆層(上述含碳層及介電質層)間的鋁之碳化物一旦異常大幅成長而至延伸超過被覆層之最外表面的程度，便有以下問題。
若在複數枚堆疊之狀態下製造於片狀鋁材兩面形成有被覆層的被覆鋁材，則在相向表面互相靠近之被覆鋁材間，會有從各鋁材表面生成之鋁之碳化物彼此堅固纏 結而使被覆鋁材彼此結塊之問題。
又，被捲成捲狀之帶狀鋁材的兩面形成有被覆層之被覆鋁材，亦有相向表面互相靠近之被覆鋁材間，從各鋁材表面生成之鋁之碳化物彼此堅固纏結而使被覆鋁材彼此結塊之問題。
此種被覆鋁材彼此之結塊係在積層有多數片狀鋁材之狀態下經由熱處理而形成有鋁之碳化物的時候，或者在已將帶狀鋁材捲成捲狀之狀態下經由熱處理而形成有鋁之碳化物的時候，形成於鋁材與被覆層間的鋁之碳化物異常大幅成長而至延伸超過被覆層之最外表面的程度時生成。因此，在積層有多數片狀鋁材之狀態下或在被捲成捲狀之帶狀鋁材的狀態下難以進行熱處理。
爰此，本發明目的在於提供一種即使在積層有多數片狀鋁材之狀態下或在被捲成捲狀之帶狀鋁材的狀態下，仍可不產生結塊地進行製造之被覆鋁材及其製造方法。
本發明人重複精闢研究的結果發現，使被覆層附著於鋁材表面後在含有含烴物質之空間中進行加熱時，形成於鋁材與被覆層間之鋁之碳化物的形成行為深受作為基材之鋁材中所含鎳量的影響。即，本發明人所得見解如下：藉由將作為基材之鋁材中所含鎳量限定於特定範圍，可抑制鋁之碳化物分布不均而局部性過剩集中形成，所以即便在積層有多數片狀鋁材之狀態下或者在被捲成捲狀之帶狀鋁材的狀態下仍可製造被覆鋁材。依據上述發明人之見解 即形成本發明。
依照本發明之被覆鋁材具備：鋁材；形成於該鋁材表面上之被覆層；及形成於鋁材與被覆層之間且含有鋁元素及碳元素的中介層。中介層宜含有鋁之碳化物，且該鋁之碳化物形成於鋁材表面之至少一部分區域。鋁材中，鎳含量在0.5質量ppm以上且在50質量ppm以下。
本發明之被覆鋁材中，形成於鋁材與被覆層之間且含有鋁元素及碳元素的中介層不會局部性過剩形成。因此，即便在積層有多數片狀鋁材之狀態下或者在被捲成捲狀之帶狀鋁材的狀態下，在相向表面互相靠近之被覆鋁材間，不會有從各鋁材表面生成之鋁之碳化物彼此堅固纏結的情形，而無被覆鋁材彼此結塊的情形。於是，由於不會發生被覆鋁材彼此結塊，因此即便在積層有多數片狀鋁材之狀態下或者在被捲成捲狀之帶狀鋁材的狀態下仍可製造被覆鋁材。
該等鋁之碳化物的形成行為深受作為基材使用之鋁材的鎳含量影響。鋁中之鎳被加熱時會集聚至表面，便成為形成鋁之碳化物之起點，也就是產生氧化被膜缺陷。又，鋁中之鎳一旦過剩集聚於表面，鋁之碳化物便無法均勻分散而局部性集中形成。
因此，在作為基材使用之鋁材中，藉由將鎳含量限定在0.5質量ppm以上且在50質量ppm以下，可確保上述鋁之碳化物的形成量，並且可抑制上述鋁之碳化物局部性集中形成。其結果，可防止被覆鋁材彼此結塊，因此即便 在積層有多數片狀鋁材之狀態下或者在被捲成捲狀之帶狀鋁材的狀態下仍可製造被覆鋁材。
鎳含量一旦超過50質量ppm，形成於鋁材與被覆層間的鋁之碳化物便會局部性過剩集中。結果會發生被覆鋁材彼此結塊，使得在積層有多數片狀鋁材之狀態下或在被捲成捲狀之帶狀鋁材的狀態下均無法製造被覆鋁材。
又，鎳含量一旦低於0.5質量ppm，形成鋁之碳化物的起點便減少，使鋁之碳化物之形成量減少，因而產生被覆層之固定力降低之問題。
在依照本發明之被覆鋁材中，上述被覆層以含碳層或含無機物層為佳。
依照本發明之被覆鋁材宜用來構成電極結構物。
上述電極結構物宜用來構成電容器之電極或集電體。藉此，可提高電容器之充電放電特性與壽命。電容器為電雙層電容器等。
又，上述電極結構物宜用來構成電池之集電體或電極。藉此，可提高電池之充電放電特性與壽命。電池為鋰離子電池等之二次電池。
依照本發明之被覆鋁材之製造方法具備以下步驟。
(A)於鋁材表面形成被覆層之步驟，該鋁材的鎳含量在0.5質量ppm以上且在50質量ppm以下；及(B)將鋁材與被覆層配置於含有含烴物質之空間予以加熱之步驟。
在本發明之被覆鋁材之製造方法中，若針對鎳含量超過50質量ppm之鋁材在450℃以上之溫度下施行加熱處理，鎳便藉由熱擴散而濃縮於鋁材之表面附近。該濃縮層會助長鋁之碳化物局部性集中形成，因此在積層有多數片狀鋁材之狀態下或在被捲成捲狀之帶狀鋁材的狀態下製造被覆鋁材時，會發生被覆鋁材彼此結塊而無法製造被覆鋁材。
此外，若在450℃以上之溫度下針對鎳含量低於0.5質量ppm之鋁材施行加熱處理，在熱擴散下鎳往表面附近之濃縮量會減少，進而使成為形成鋁之碳化物之起點的氧化被膜缺陷減少。由於缺陷減少，鋁之碳化物的形成量亦減少，因而產生被覆層之固定力降低之問題。
在本發明之被覆鋁材之製造方法中，加熱鋁材與被覆層之步驟宜在450℃以上且低於660℃之溫度範圍內進行。
如上述依照本發明，形成於鋁材與被覆層之間且含有鋁元素及碳元素的中介層不會局部性過剩形成，且不會產生被覆鋁材彼此結塊，因此即便在積層有多數片狀鋁材之狀態下或在被捲成捲狀之帶狀鋁材的狀態下仍可製造被覆鋁材。
1‧‧‧鋁箔
2‧‧‧被覆層
3‧‧‧中介層(第1表面部分)
21‧‧‧第2表面部分
22‧‧‧粒子
圖1係作為本發明之一實施形態的截面圖，其示意顯示被覆鋁材之詳細截面結構。
圖2係顯示為驗證實驗所製作的試料表面之掃描型電 子顯微鏡照片。
圖3係顯示為驗證實驗所製作的試料截面之掃描型電子顯微鏡照片。
用以實施發明之形態
以下，依據圖式說明本發明之實施形態。
如圖1所示，作為本發明之一實施形態，依據被覆鋁材之截面結構，作為鋁材之一例係於鋁箔1之表面上形成有被覆層2。於鋁箔1與被覆層2之間形成有含有鋁元素及碳元素之中介層3。被覆層2係自鋁箔1之表面形成於外側。中介層3構成形成於鋁箔1之表面至少一部分區域且含有鋁之碳化物的第1表面部分。被覆層2包含第2表面部分21，其係形成為以纖維狀、絲狀、板狀、壁狀或鱗片狀之形態從第1表面部分3延伸於外側。第2表面部分21為鋁元素與碳元素之化合物。又，被覆層2可進一步含有多數個粒子22。第2表面部分21係以纖維狀、絲狀、板狀、壁狀、塊狀或鱗片狀之形態從第1表面部分3延伸於外側，形成於第1表面部分3與粒子22之間並含有鋁之碳化物。
在本發明之被覆鋁材中，第2表面部分21的作用係使形成於鋁箔1之表面上的被覆層2之表面積增大。又，於鋁箔1與第2表面部分21之間形成有含有鋁之碳化物之第1表面部分3，因此該第1表面部分3的作用係提高其與使被覆層2之表面積增大之第2表面部分21間的密著性。又，本發明之被覆鋁材作為電極結構物使用時，藉由使被覆層2進 一步含有粒子22，可使被覆層2之表面積更為增大，進而提高靜電容量。
在作為本發明之被覆鋁材的基材使用之鋁箔1中，鎳(Ni)含量在0.5質量ppm以上且在50質量ppm以下。
在本發明之被覆鋁材中，含有鋁元素及碳元素之中介層(第1表面部分)3及第2表面部分21不會局部性過剩形成。因此，即使在以多數片狀鋁材之一例來說積層有鋁箔1之狀態下或在以被捲成捲狀之帶狀鋁材之一例來說將鋁箔1捲成捲狀之狀態下，在相向表面互相靠近之被覆鋁材間，不會有從各鋁箔1表面生成之鋁之碳化物彼此堅固纏結的情形，而無被覆鋁材彼此結塊的情形。因此，由於不會發生被覆鋁材彼此結塊，所以即便在積層有複數片狀之鋁箔1的狀態下或在被捲成捲狀之帶狀鋁箔1的狀態下，仍可製造被覆鋁材。
該等鋁之碳化物的形成行為即為中介層之第1表面部分3及第2表面部分21的形成均勻性深受作為基材使用之鋁箔1的鎳含量影響。鋁中之鎳被加熱時會集聚於表面，便成為形成鋁之碳化物之起點，也就是產生氧化被膜缺陷。又，鋁中之鎳一旦過剩集聚於表面，鋁之碳化物便不會均勻分散而局部性集中形成。
因此，在作為基材使用之鋁箔1中，藉由將鎳含量限定在0.5質量ppm以上且在50質量ppm以下，可確保上述鋁之碳化物的形成量，並且可使鋁之碳化物的形成分布即為中介層之第1表面部分3及第2表面部分21的形成均 化，防止局部性過剩集中。其結果，可防止被覆鋁材彼此結塊，即使在積層有複數片狀之鋁箔1的狀態下或在被捲成捲狀之帶狀鋁箔1的狀態下，仍可製造被覆鋁材。
而，一般對鋁箔表面賦予導電性係藉由塗佈碳來產生導電性，若欲進一步改善導電性，則擔當將含有碳等之被覆層2與鋁箔1固著之功能的鋁之碳化物之生成便不可欠缺。即，鋁之碳化物的生成量之增加可提高密著性的同時，亦可改善導電性。
在本發明中作為基材使用之鋁箔1中的鋁(Al)含量並無特別限定，98質量%以上為佳，99.6質量%以上較佳。鋁(Al)含量若低於98質量%，使鋁箔1與被覆層2固著之鋁之碳化物的生成量便減少，進而降低被覆層2與鋁箔1之密著性。
在本發明之被覆鋁材之一實施形態中，在不妨礙上述本發明之作用效果的範圍內，為鋁材一例的鋁箔1可含有鎳以外之雜質元素。雜質元素之含量只要鋁箔1中鎳(Ni)含量在0.5質量ppm以上且在50質量ppm以下而且不妨礙本發明作用效果之範圍，並無特別限定，例如，鋁箔1可在不妨礙上述本發明作用效果之範圍含有10質量ppm以上且3999質量ppm以下之由鐵(Fe)、矽(Si)、鎂(Mg)、鉛(Pb)、銅(Cu)、錳(Mn)、鉻(Cr)、鋅(Zn)、鈦(Ti)、釩(V)、鎵(Ga)及硼(B)所構成之12種雜質元素，若以較為限定來說則可含有30質量ppm以上且2000質量ppm以下之上述12種雜質元素。又，鋁箔1除鎳及上述12種雜質元素以外還含有其他無 法避免之雜質元素，其他無法避免之雜質元素的含量則依鋁之純度而異。而，只要不受鎳以外之雜質元素的含量影響且將鎳含量限定在0.5質量ppm以上且在50質量ppm以下，即可獲得上述本發明之作用效果。
在本發明之被覆鋁材之一實施形態中，在鋁箔1中，上述12種雜質元素中尤以鐵含量在5質量ppm以上且矽含量在5質量ppm以上為佳。鐵或矽之含量低於5質量ppm的鋁材在常溫下容易引起再結晶。因此，無法獲得板軋延或箔軋延所需的預定強度，實質上無法進行鋁材軋延。其結果，將難以獲得鋁箔等板材作為電極或集電體之基材。
在本發明之被覆鋁材中，被覆層以含碳層或含無機物層為佳。
含碳層係只要含碳即無特別限定。例如，可列舉藉由樹脂等熱分解而生成之碳前驅物、碳單體及含碳化合物。又，其等形態無特別限定，可為緻密層，亦可採取粒狀、纖維狀、鬚狀等形狀。
就碳前驅物而言，以至少含碳及氫之元素為佳。就碳前驅物，更以含有類石墨之成分或者類非晶碳之成分者為佳。
就碳單體而言，以活性碳纖維、活性碳布、活性碳氈、活性碳粉末、碳黑、石墨等為佳，作為含碳單體之物質亦可使用墨汁。
就含碳化合物而言，以無機碳化合物、碳化矽等碳化合物等為佳。
含無機物層只要是含有無機物者即無特別限定。例如，可列舉金屬單體、金屬氧化物、金屬氮化物等。有關無機物之形態並無特別限定，可為緻密層亦可採取粒狀、纖維狀、鬚狀等形狀。
構成金屬單體、金屬氧化物、金屬氮化物等之金屬並無特別限定，可舉例如鎂、釷、鎘、鎢、錫、鐵、銀、矽、鉭、鈦、鉿、鋁、鋯、鈮、鋅、鉍、銻、鎳、鋰、錳、鈷等。尤其在將本發明之被覆鋁材作為電極結構物使用時，金屬氧化物以氧化鈦、氧化鉭、氧化鋯、氧化鈮、氧化鋅、氧化鎢、氧化鋁等較佳。
又，將本發明之被覆鋁材作為二次電池之電極使用時，含無機物層的無機物可使用構成二次電離之電極的活性物質。例如，二次電池為鋰離子電池時，作為無機物宜使用含鋰金屬氧化物。在含鋰金屬氧化物的情況下，例如以一般式來說可使用LixMO2、LixM2O4、LixMAO4等。在此，M為1種類或2種類以上之過渡金屬元素，舉例如Co、Ni、Mn、Fe等。又，就A而言，可舉如P、Si、S、V等。又，在本發明中使用含鋰金屬氧化物時，具體上可列舉LiMPO4、LiM2PO4、LiFePO4等。其中，作為含鋰金屬氧化物又以LiFePO4為佳。
依照本發明之被覆鋁材宜用來構成電極結構物。
上述電極結構物宜用來構成電容器之電極或集電體。藉此，可提高電容器之充電放電特性及壽命。電容器為電雙層電容器等。
又，上述電極結構物宜用來構成電池之集電體或電極。藉此，可提高電池之充電放電特性及壽命。電池為鋰離子電池等之二次電池。
在依照本發明之被覆鋁材之製造方法之一實施形態中，首先於鎳含量在0.5質量ppm以上且在50質量ppm以下之鋁箔1的表面形成被覆層。而，在被覆層含有粒子的情況下，亦可預先進行於粒子表面形成樹脂層之步驟。接著，將鋁箔1及被覆層配置於含有含烴物質之空間並予以加熱。
在本發明之被覆鋁材之製造方法之一實施形態中，若針對鎳含量超過50質量ppm之鋁箔1在450℃以上之溫度下施行加熱處理，鎳會藉由熱擴散而濃縮至鋁箔1之表面附近。該濃縮層會助長鋁之碳化物局部性集中形成，因此在積層有複數片狀之鋁箔1之狀態下或在被捲成捲狀之帶狀的鋁箔1之狀態下製造被覆鋁材時，會產生被覆鋁材彼此結塊，進而無法製造被覆鋁材。
此外，針對鎳含量低於0.5質量ppm之鋁箔1在450℃以上之溫度下施行加熱處理時，熱擴散造成鎳往表面附近之濃縮量會減少，進而使成為形成鋁之碳化物之起點的氧化被膜缺陷減少。由於缺陷減少，鋁之碳化物的形成量亦減少，因而會產生被覆層之固定力降低的問題。
在本發明之被覆鋁材之製造方法中，將鋁箔1及被覆層加熱之步驟宜在450℃以上且低於660℃之溫度範圍進行。
又，在本發明之被覆鋁材中，被覆層2形成於鋁箔1之至少一面即可，且其厚度在0.01μm以上且在10mm以下之範圍內為佳。
在本發明之一實施形態中，作為形成被覆層2之基材的鋁材不限於鋁箔1，而就鋁材之厚度，若為箔，在5μm以上且在200μm以下之範圍內為佳；若為板，則以超過200μm且在3mm以下之範圍內為佳。
上述鋁材亦可使用藉由公知方法製造者。例如，調製出具有上述預定組成之鋁熔汁，並將加以鑄造所得之鑄塊予以適當均質化處理。其後，藉由對該鑄塊施行熱軋及冷軋，可獲得鋁箔或鋁板。而，在上述冷軋步驟之途中亦可在150℃以上且在400℃以下之範圍內施行中間退火處理。
在本發明之被覆鋁材之製造方法之一實施形態中，使用之含烴物質的種類並無特別限定。以含烴物質之種類來說，可舉如甲烷、乙烷、丙烷、正丁烷、異丁烷及戊烷等石蠟系烴；乙烯、丙烯、丁烯及戊二烯等烯烴系烴；及乙炔等乙炔系烴等或該等烴之衍生物。該等烴中，又以甲烷、乙烷、丙烷等石蠟系烴可在加熱鋁材之步驟中變成氣體狀，故為理想。更理想為甲烷、乙烷及丙烷中任一種之烴。最理想之烴為甲烷。
又，含烴物質在本發明之製造方法中可任擇以液體、氣體等其中一狀態來使用。只要使含烴物質存在於鋁材所在空間即可，至於以何種方法導入至配置鋁材之空間 則不設限。例如，含烴物質為氣體狀時(甲烷、乙烷、丙烷等)，將含烴物質單獨或與惰性氣體一起充填於進行鋁材之加熱處理的密閉空間中即可。又，含烴物質為液體時，可將含烴物質單獨或與惰性氣體一起充填以使其可在其密閉空間中氣化。
在加熱鋁材之步驟中，加熱氣體環境之壓力並無特別限定，可在常壓、減壓或加壓下。又，壓力之調整可在下述任一時間點進行：保持於某一定加熱溫度之期間、在升溫至某一定加熱溫度之期間、或從某一定加熱溫度降溫之期間。
導入至加熱鋁材之空間的含烴物質之重量比率並無特別限定，通常相對於鋁100重量份以碳換算值計在0.1重量份以上且在50重量份以下之範圍內為佳，尤以在0.5重量份以上且在30重量份以下之範圍內為佳。
在加熱鋁材之步驟中，加熱溫度只要因應加熱對象物之鋁材組成等適當設定即可，通常在450℃以上且低於660℃之範圍內為佳，在530℃以上且在620℃以下之範圍內進行較佳。惟，在本發明之製造方法中並非排除在低於450℃之溫度下加熱鋁材，只要在超過至少300℃之溫度下加熱鋁材即可。
加熱時間因加熱溫度等而異，一般係在1小時以上且在100小時以下之範圍內。
加熱溫度在400℃以上時，宜使加熱氣體環境中之氧濃度在1.0體積%以下。一旦加熱溫度在400℃以上且加 熱氣體環境中之氧濃度超過1.0體積%，便有鋁材表面之熱氧化被膜肥大而使鋁材之表面電阻值增大之虞。
又，亦可於加熱處理前將鋁材表面予以粗面化。粗面化方法並無特別限定，可使用洗淨、蝕刻、噴砂等公知技術。
在本發明之製造方法中，係採用於鋁材表面形成被覆層後在含有含烴物質之空間將鋁材加熱之步驟。形成被覆層之方法係使用黏結劑、溶劑或水等將上述碳或無機物混合成漿狀、液體狀或固體狀等者，藉由塗佈、浸漬或熱壓接合等使其附著至鋁材表面上即可。使被覆層附著於鋁材表面上後，亦可於加熱處理前在20℃以上且在300℃以下之範圍內的溫度下使其乾燥。
在本發明之被覆鋁材之製造方法中，被覆層以含碳層或含無機物層為佳。
而，在本發明之製造方法中，為了使被覆層附著於鋁材表面而使用黏結劑時，黏結劑可適當使用羧基改質聚烯烴樹脂、乙酸乙烯酯樹脂、氯乙烯樹脂、氯乙烯-乙酸乙烯酯共聚樹脂、乙烯醇樹脂、氟乙烯樹脂、丙烯樹脂、聚酯樹脂、胺甲酸乙酯樹脂、環氧樹脂、尿素樹脂、酚樹脂、丙烯腈樹脂、硝化纖維素樹脂、石蠟、聚乙烯蠟等合成樹脂、蠟或焦油以及膠、清漆、松脂、蜜蠟等天然樹脂或蠟。該等黏結劑依各自的分子量及樹脂種類，有加熱時揮發者及藉由熱分解而作為碳前驅物殘存於被覆層中者。黏結劑亦可以有機溶劑等稀釋來調整黏性。
又，在上述本發明之被覆鋁材及其製造方法之實施形態中，作為被覆層之一態樣，被覆層亦可使用碳粒子來形成，而該含碳之被覆層可藉由將不含碳粒子之樹脂層形成於鋁材表面並予以加熱之步驟而形成，亦可由含碳前驅物之有機物層所構成。此外，作為含碳層之其他態樣，被覆層亦可藉由於鋁材表面形成不含碳粒子之樹脂層後，於其樹脂層表面上進一步形成含碳粒子之層並予以加熱之步驟來形成，亦可由含碳前驅物之有機物層的第1層與含碳粒子之第2層所構成。
簡而言之，只要本發明之被覆鋁材至少具備鋁材、形成於該鋁材表面上之被覆層、及形成於鋁材與被覆層間且含有鋁元素及碳元素之中介層，中介層含有形成於鋁材表面之至少一部分區域的鋁之碳化物，且在鋁材中鎳含量在0.5質量ppm以上且在50質量ppm以下，便可獲得上述本發明之作用效果。
又，依照本發明之被覆鋁材之製造方法只要至少具備使被覆層附著於鎳含量在0.5質量ppm以上且在50質量ppm以下之鋁材表面而形成被覆層之步驟，及將鋁材與被覆層配置於含有含烴物質之空間並予以加熱之步驟，便可獲得上述本發明之作用效果。
而，本發明之被覆鋁材可使用於二次電池之集電體或電極、電雙層電容器之電極或集電體，又尤其可使用於鋰離子二次電池之集電體或電極、鋰離子電容器之電極或集電體等各種導電性構件。又，亦可作為觸媒材料、放 熱材料、去臭‧潔淨用材料使用。
實施例
依照以下實施例1~7及比較例1~7製作出將鋁箔作為基材使用的被覆鋁材。
(實施例1)
於厚50μm且具以下表1所示組成之鋁箔兩面塗佈相對於平均粒徑300nm之碳黑1重量份加有1重量份丁醇之塗佈液。接著，將之在溫度100℃下進行10分鐘乾燥處理而形成被覆層。此時的被覆層之形成已調整成乾燥後之被覆層厚度為一面1μm。
其後，將形成有被覆層之鋁箔切斷成寬10mm、長100mm之大小而製作出2枚試料。在所得2枚試料的各端部使大小10mm×10mm的部分重疊相接觸之狀態下，於甲烷氣體環境中在600℃溫度下保持10小時，而製作出評估試料。
(實施例2、3)
除使用表1所示組成之鋁箔以外，以與實施例1同樣的方式製作評估試料。
(實施例4)
對厚50μm且具以下表1所示組成之鋁箔兩面塗佈塗佈液，其係相對於平均粒徑為10nm之氧化鈦粒子2重量份加有聚乙烯丁醛樹脂1重量份及甲苯：甲基乙基酮=1：1之混合溶液7重量份者。接著，將之在溫度100℃下進行10分鐘乾燥處理而形成被覆層。此時的被覆層之形成已調整成乾燥 後之被覆層厚度一面為1μm。
其後，將形成有被覆層之鋁箔切斷成寬10mm、長100mm之大小而製作出2枚試料。在所得2枚試料之各端部使大小10mm×10mm之部分重疊相接觸之狀態下，於甲烷氣體環境中在600℃之溫度下保持10小時而製作出評估試料。
(實施例5)
除了使用表1所示組成之鋁箔以外，以與實施例4同樣的方式製作評估試料。
(實施例6)
於厚50μm且具以下表1所示組成之鋁箔兩面塗佈塗佈液，其係相對於平均粒徑200nm之磷酸鐵鋰粒子4重量份加有聚乙烯丁醛樹脂1重量份及甲苯：甲基乙基酮=1：1之混合溶液10重量份者。接著，將之在溫度100℃下進行10分鐘乾燥處理而形成被覆層。此時的被覆層之形成已調整成乾燥後之被覆層厚度為一面1μm。
其後，將形成有被覆層之鋁箔切斷成寬10mm、長100mm之大小而製作出2枚試料。在所得2枚試料之各端部使大小10mm×10mm之部分重疊相接觸之狀態下，於甲烷氣體環境中在600℃之溫度下保持10小時而製作出評估試料。
(實施例7)
除了使用表1所示組成之鋁箔以外，以與實施例6同樣的方式製作評估試料。
(比較例1~3)
除了使用表1所示組成之鋁箔以外，以與實施例1同樣的方式製作評估試料。
比較例4、5)
除了使用表1所示組成之鋁箔以外，以與實施例4同樣的方式製作評估試料。
(比較例6、7)
除了使用表1所示組成之鋁箔以外，以與實施例6同樣的方式製作評估試料。
使用所得實施例1~7及比較例1~7之評估試料，以下述方法評估結塊及密著性。
[結塊]
將各評估試料中未重疊之兩端部安裝於自動立體測圖儀(股份有限公司島津製作所製、型號AG-1)上，來測定將各端部彼此朝相反方向拉伸時的剝離強度，藉此評估結塊之狀態。
而，針對無法測定剝離強度之值的評估試料，令數值為0N/10mm並判斷為良(完全未發生結塊)，而在可測定剝離強度之情況則判斷為不良(有發生結塊)。評估結果顯示於表1。
[密著性]
藉由貼紮法來評估密著性。將各評估試料切出寬10mm、長50mm之長條形，並將具有寬15mm、長70mm之接著面的黏著膠帶(住友3M股份有限公司製、商品名 「Scotch Tape」)抵貼至被覆層之表面後，剝除黏著膠帶，並依照下式評估密著性。
密著性(%)=(A/B)×100
上述A表示剝除後之被覆層之重量(rmg)；上述B表示剝除前之被覆層之重量(mg)。
該式中，在毫無被覆層被剝離的情況下，令該值為100。將該值超過95之情況評估為良(密著性佳)。評估結果顯示於表1。
從表1之結果可知，在實施例1~7之被覆鋁材中，與比較例1~2、4~7之被覆鋁材相較下，在作為基材使用的鋁箔中藉由使鎳含量在50質量ppm以下可使被覆鋁材彼此不發生結塊。其結果，即便在積層有複數片狀之鋁 箔的狀態下或在被捲成捲狀之帶狀鋁箔的狀態下仍可製造被覆鋁材。
又，在實施例1~7之被覆鋁材中可知，與比較例3之被覆鋁材相較下，在作為基材使用之鋁箔中藉由使鎳含量在0.5質量ppm以上，可確保被覆層與鋁箔之固定力。
而，作為驗證實驗，將比較例1中所使用之鋁箔於甲烷氣體環境中在600℃之溫度下保持10小時而製作出試料。
在掃描電子顯微鏡(倍率1000倍)下觀察上述驗證實驗中所得試料之表面，並在掃描型電子顯微鏡(倍率3000倍)下觀察其截面。該等掃描電子顯微鏡照片顯示於圖2及圖3。
從圖2及圖3可知，若在烴氣體環境中加熱鎳含量超過50質量ppm之鋁箔，會在鋁箔表面形成不均勻突出之塊狀的鋁之碳化物。由此若與圖1所示之結構相互對應，可理解為在作為基材使用之鋁箔1中，於鎳含量在50質量ppm以上之被覆鋁材中，鋁之碳化物的分布均勻性即中介層之第1表面部分3與第2表面部分21之形成係局部性集中過剩形成，而超過被覆層2大幅突出，所以一將被覆鋁材彼此重疊製造便發生結塊。
此次所揭示之實施形態及實施例在所有論點上均應考慮為例示且無限制性。本發明之範圍並非以上實施形態及實施例，而是由申請專利範圍所示，並意圖包含與申請專利範圍均等之意義及範圍內的所有修正與變形。
產業上之可利用性
藉由將依照本發明之被覆鋁材使用於各種電容器之電極或集電體及各種電池之集電體或電極等，可提高電容器或電池之充電放電特性及壽命。又，亦可作為觸媒材料、放熱材料、去臭‧潔淨用材料使用。

Claims (7)

  1. 一種被覆鋁材，具備：鋁材；被覆層，係形成於前述鋁材之表面上；及中介層，係形成於前述鋁材與前述被覆層之間且含有鋁元素及碳元素，前述中介層含有鋁的碳化物；前述鋁材中，鎳含量在0.5質量ppm以上且在50質量ppm以下。
  2. 如請求項1之被覆鋁材，其中前述被覆層係含碳層或含無機物層。
  3. 如請求項1或2之被覆鋁材，其中前述被覆鋁材係用以構成電極結構物。
  4. 如請求項3之被覆鋁材，其中前述電極結構物為電容器之電極或集電體。
  5. 如請求項3之被覆鋁材，其中前述電極結構物為電池之集電體或電極。
  6. 一種被覆鋁材之製造方法，具備下述步驟：於鋁材表面形成被覆層之步驟，該鋁材之鎳含量在0.5質量ppm以上且在50質量ppm以下；及將前述鋁材與前述被覆層配置於含有含烴物質之空間並予以加熱之步驟。
  7. 如請求項6之被覆鋁材之製造方法，其中將前述鋁材與前述被覆層加熱之步驟係在450℃以上且低於660℃之 溫度範圍下進行。
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