(57)【要約】【課題】本発明は、リチウムイオン電池やキャパシタのように非水電解質を利用する電気化学デバイスの電極材料等に利用可能な、水分吸着量が少ない三次元網目状構造を有するアルミニウム多孔体を提供することを目的とする。【解決手段】本発明のアルミニウム多孔体は、骨格が中空の三次元網目状構造を有し、水分吸着量が３０ｍｇ/ｍ2以下である。前記アルミニウム多孔体は、アルミニウムの純度が９９．７質量％以上であることが好ましい。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
骨格が中空の三次元網目状構造を有し、水分吸着量が３０ｍｇ/ｍ2以下であるアルミニウム多孔体。
【請求項２】
前記アルミニウム多孔体のアルミニウムの純度が９９．７質量％以上である請求項１に記載のアルミニウム多孔体。
【請求項３】
請求項１又は請求項２に記載のアルミニウム多孔体からなる電気化学デバイス用の集電体。
【請求項４】
請求項１又は請求項２に記載のアルミニウム多孔体の気孔部に活物質を有する電気化学デバイス用の電極。
【請求項５】
請求項４に記載の電極を用いた電気化学デバイス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、三次元網目状構造を有するアルミニウム多孔体、集電体、電極及び電気化学デバイスに関する。
【背景技術】
【０００２】
三次元網目状構造を有する金属多孔体は、各種フィルタ、触媒担体、電池用電極など多方面に用いられている。例えば三次元網目状構造を有するニッケル多孔体（以下「ニッケル多孔体」という）からなるセルメット（住友電気工業（株）製：登録商標）は、ニッケル水素電池やニッケルカドミウム電池等の電池の電極材料として使用されている。セルメットは連通気孔を有する金属多孔体であり、金属不織布など他の多孔体に比べて気孔率が高い（９０％以上）という特徴がある。
【０００３】
このようなニッケル多孔体は、発泡ウレタン等の連通気孔を有する多孔体樹脂の骨格表面にニッケル層を形成した後、熱処理して発泡樹脂成形体を分解し、さらにニッケルを還元処理することで得られる。ニッケル層の形成は、発泡樹脂成形体の骨格表面にカーボン粉末等を塗布して導電化処理した後、電気めっきによってニッケルを析出させることで行われる。
【０００４】
また、ニッケルと同様にアルミニウムも導電性、耐腐食性、軽量などの優れた特徴があり、電池用途では例えば、リチウムイオン電池の正極として、アルミニウム箔の表面にコバルト酸リチウム等の活物質を塗布したものが使用されている。
このアルミニウムを用いた正極の容量を向上するためには、アルミニウムの表面積を大きくした三次元網目状構造を有するアルミニウム多孔体（以下「アルミニウム多孔体」という）を用い、アルミニウム多孔体の気孔部にも活物質を充填することが考えられる。アルミニウム多孔体を用いることで、電極を厚くしても活物質を保持でき、単位面積当たりの活物質利用率が向上するからである。
【０００５】
アルミニウム多孔体の製造方法として、特許第３４１３６６２号公報（特許文献１）には、内部連通空間を有する三次元網状のプラスチック基体にアークイオンプレーティング法によりアルミニウムの蒸着処理を施して、２〜２０μｍの金属アルミニウム層を形成する方法が記載されている。
この方法によれば、２〜２０μｍの厚さのアルミニウム多孔体が得られるとされているが、気相法によるため大面積での製造は困難であり、基体の厚さや気孔率によっては内部まで均一な層の形成が難しい。またアルミニウム層の形成速度が遅い、設備が高価などにより製造コストが増大するなどの問題点がある。さらに、厚膜を形成する場合には、膜に亀裂が生じたりアルミニウムの脱落が生じたりするおそれがある。
【０００６】
また、特開平０８−１７０１２６号公報（特許文献２）には、三次元網目状構造を有する発泡樹脂成形体の骨格にアルミニウムの融点以下で共晶合金を形成する金属（銅等）による皮膜を形成した後、アルミニウムペーストを塗布し、非酸化性雰囲気下で５５０℃以上７５０℃以下の温度で熱処理をすることで有機成分（発泡樹脂）の消失及びアルミニウム粉末の焼結を行い、アルミニウム多孔体を得る方法が記載されている。
しかしながら、この方法によればアルミニウムと共晶合金を形成する層が出来てしまい、純度の高いアルミニウム層が形成できない。
【０００７】
他の方法としては特開２０１１−２２５９５０号公報（特許文献３）に、三次元網目状構造を有する発泡樹脂成形体にアルミニウムめっきを施す方法が記載されている。特許文献３に記載の方法によれば、三次元網目構造を有する多孔質樹脂成形体に対して純度の高いアルミニウムを均一にめっきすることが可能であり、高品質のアルミニウム多孔体を製造することができる。
【０００８】
ところで、前記のリチウムイオン電池やキャパシタのように非水電解質を利用する電気化学デバイスは水分を充分に除去した環境中で作製する必要があり、電極として使用する集電体も充分に乾燥させる必要がある。前記特許文献３に記載されているアルミニウム多孔体は骨格表面に比較的多くの水分を吸着しており、上記のような電気化学デバイス用の電極として用いるためには、充分な乾燥工程を行う必要がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特許第３４１３６６２号公報
【特許文献２】特開平０８−１７０１２６号公報
【特許文献３】特開２０１１−２２５９５０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明は前記問題点に鑑みて、水分吸着量が少ない三次元網目状構造を有するアルミニウム多孔体を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明者等は上記課題を解決すべく鋭意探求を重ねた結果、前記特許文献３に記載されているように溶融塩電解めっきによってアルミニウム多孔体を製造した場合には、骨格の表面に微細孔が形成され、当該微細孔が吸湿性を有しているためにアルミニウム多孔体の水分吸着量が比較的多くなっていることが見出された。そして、より詳細な検討の結果、アルミニウム多孔体の骨格の表面に形成されている微細孔は、ベーマイトの脱水反応によって生じたγ−アルミナであることが分かった。このγ−アルミナは吸湿剤等にも利用されるものであり、吸湿特性の検討もなされている（例えば、「川村和郎・遠藤晴巳、『ベーマイト及び無水アルミナの吸湿特性』、Journal of Ceramic Society of Japan 107[4] pp335-338 (1998)」、「李海洙・一色貞文、『γ−アルミナの変態について』、生産研究、第１１巻、第２号、２５−２９頁、１９５９年」等）。
【００１２】
そこで本発明者らは更なる探求を重ねた結果、従来の、三次元網目状構造を有するアルミニウム多孔体をめっき法によって製造する方法（例えば、特開２０１１−２２５９５０号公報）に更なる改良を重ねることで、骨格の表面にγ−アルミナ層が形成されないようにアルミニウム多孔体を製造することが出来ることを見出し、本発明を完成させた。
【００１３】
即ち、本発明は（１）骨格が中空の三次元網目状構造を有し、水分吸着量が３０ｍｇ/ｍ2以下であるアルミニウム多孔体、である。
【発明の効果】
【００１４】
本発明により、水分吸着量が少ない三次元網目状構造を有するアルミニウム多孔体を提供することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】実施例のアルミニウム多孔体の骨格表面を観察した電子顕微鏡写真である。
【図２】比較例のアルミニウム多孔体の骨格表面を観察した電子顕微鏡写真である。
【図３】アルミニウム多孔体をリチウム電池に適用した構造例を示す模式図である。
【図４】アルミニウム多孔体をキャパシタに適用した構造例を示す模式図である。
【図５】アルミニウム多孔体をリチウムイオンキャパシタに適用した構造例を示す模式図である。
【図６】アルミニウム多孔体を溶融塩電池に適用した構造例を示す断面模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
最初に本発明の実施形態の内容を列記して説明する。
本発明は、（１）骨格が中空の三次元網目状構造を有し、水分吸着量が３０ｍｇ/ｍ2以下であるアルミニウム多孔体である。
【００１７】
アルミニウム多孔体の骨格が三次元網目状構造を有することにより、例えば、アルミニウム多孔体を電気化学デバイスの電極に用いる場合には、活物質の保持量を多くして単位体積当たりの活物質の利用率を高くすることができるため、容量の大きな電極を得ることができる。
【００１８】
前記アルミニウム多孔体の水分吸着量は３０ｍｇ/ｍ2以下であることにより、例えば、非水電解質を用いた電池やキャパシタの電極のように水分を除去した環境下で使用する場合に、水分の乾燥除去工程の負担を軽減することができる。
上記の観点から、前記アルミニウム多孔体の水分吸着量は少ないほど好ましく、２０ｍｇ/ｍ2以下であることがより好ましく、１５ｍｇ/ｍ2以下であることが更に好ましい。
なお、本発明において水分吸着量とは、露点温度が−２０℃の雰囲気に２４時間暴露した後のアルミニウム多孔体の見かけの面積当たりの水分量のことをいう。
【００１９】
また、前記アルミニウム多孔体の目付量は、４５ｇ/ｍ2以上、２００ｇ/ｍ2以下であることが好ましい。
前記アルミニウム多孔体の目付量が４５ｇ/ｍ2であることにより、骨格の強度を充分に保つことができる。また、前記アルミニウム多孔体の目付量が２００ｇ/ｍ2であることにより、アルミニウム多孔体の製造コストが高くなり過ぎることを抑制することができる。
この観点から、前記アルミニウム多孔体の目付量は、６５ｇ/ｍ2以上、１６０ｇ/ｍ2以下であることがより好ましく、８０ｇ/ｍ2以上、１４０ｇ/ｍ2以下であることが更に好ましい。
なお、本発明においてアルミニウム多孔体の目付量とは、アルミニウム多孔体の見かけの面積当たりの質量のことをいう。
【００２０】
（２）前記アルミニウム多孔体は、アルミニウムの純度が９９．７質量％以上であることが好ましい。
アルミニウムは導電性や耐腐食性に優れ、更に軽量な金属である。このため、前記アルミニウム多孔体の骨格を形成しているアルミニウムの純度が９９．７質量％以上であることにより、アルミニウムの優れた効果を充分に発揮することが可能なアルミニウム多孔体となる。
【００２１】
（３）また、本発明の実施形態である集電体は、上記（１）又は（２）に記載のアルミニウム多孔体からなる電気化学デバイス用の集電体である。
前記本発明のアルミニウム多孔体を電気化学デバイス用の集電体として用いることで、容量の大きな電気化学デバイスを製造することができる。また、本発明のアルミニウム多孔体は水分吸着量が少ないため、非水電解質を利用する電気化学デバイスに用いる場合には、電極の乾燥工程の負担を減らすことができる。
【００２２】
（４）また、本発明の実施形態である電極は、上記（１）又は（２）に記載のアルミニウム多孔体の気孔部に活物質を有する電気化学デバイス用の電極である。
前記アルミニウム多孔体の気孔部に活物質を充填することで、容量の大きな電極を得ることができる。また、非水電解質を利用する電気化学デバイスに用いる場合には、電極の乾燥工程にかかる負担を軽減することができる。
【００２３】
（５）また、本発明の実施形態である電気化学デバイスは、上記（４）に記載の電極を用いた電気化学デバイスである。
本発明の電気化学デバイスは、単位体積当たりの活物質の利用率が高い前記本発明の電極を用いているため、容量を大きくすることができる。また、非水電解質を用いる電気化学デバイスの場合には、電極の乾燥工程に要する負担が軽減されるため、製造コストを低減させることができる。
【００２４】
［本発明の実施形態の詳細］
本発明の実施形態に係るアルミニウム多孔体の具体例を以下に説明する。なお、本発明はこれらの例示に限定されるものではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内での全ての変更が含まれることが意図される。
【００２５】
＜アルミニウム多孔体＞
前記のように、本発明に係るアルミニウム多孔体は、骨格が中空の三次元網目状構造を有し、水分吸着量が３０ｍｇ/ｍ2以下である。
【００２６】
本発明のアルミニウム多孔体は、後述するように、三次元網目状構造を有する樹脂多孔体表面にアルミニウムをめっきする方法によって製造することができる。このため、アルミニウム多孔体は骨格の内部が中空となっている。このため、骨格の強度が比較的弱くなっており、例えば、前記アルミニウム多孔体を電気化学デバイス用の電極として用いた場合に、気孔部に活物質を充填した後に厚さを調整する際に比較的容易に変形し、容易に調厚することができる。
【００２７】
本発明に係るアルミニウム多孔体は、前述のように、目付量が４５ｇ/ｍ2以上、２００ｇ/ｍ2以下であることが好ましく、６５ｇ/ｍ2以上、１６０ｇ/ｍ2以下であることがより好ましく、８０ｇ/ｍ2以上、１４０ｇ/ｍ2以下であることが更に好ましい。
このような目付量のアルミニウム多孔体を得るためには、前述のめっき法において、三次元網目状構造を有する樹脂成形体の表面に形成するアルミニウム膜の量を適宜調製すればよい。
【００２８】
また、本発明のアルミニウム多孔体は、アルミニウム多孔体を構成するアルミニウムの純度が９９．７質量％以上であることが好ましい。これによりアルミニウムの優れた効果を充分に発揮可能なアルミニウム多孔体となる。アルミニウムの純度は９９．９質量％以上であることがより好ましく、９９．９２質量％以上であることが更に好ましい。
アルミニウムの純度を９９．７質量％以上とするためには、前述のめっき法において、アノードとして用いるアルミニウムの純度を９９．７質量％以上とすればよい。この方法により、アルミニウム多孔体を構成するアルミニウムの純度を高くすることができ、９９．９９質量％以上の純度とすることも可能である。
なお、電解めっきをする際に、三次元網目状構造を有する樹脂成形体表面に炭素粉末の塗布やＳn、Ｎiのめっき等により導電化処理をする場合があるが、前記アルミニウムの純度とはこれらの炭素、Ｓn、Ｎi等の導電化処理材を含めた純度を意味している。
【００２９】
上記本発明のアルミニウム多孔体は、三次元網目状構造を有する樹脂多孔体の表面に、溶融塩電解めっきによってアルミニウム膜を形成し、樹脂を除去することで得られる。この際に用いる溶融塩、例えば、１−エチル−３−メチルイミダゾリウムクロリドと塩化アルミニウムからなるようなめっき液中には水も酸素も存在しないため、電解めっきによって形成されるアルミニウム膜は酸化膜を有していないアルミニウムとなる。このため、めっき後の処理によって、アルミニウム膜の表面状態が種々に変化する。
【００３０】
例えば、溶融塩電解めっき後にアルミニウム膜を純水で洗浄した場合には、アルミニウム膜の最表面には水を含有する酸化アルミニウム膜が形成される。また、本発明者らが詳細に検討した結果、溶融塩電解めっき液と水とが反応することで熱が発生し、これにより、アルミニウムと水とが反応してベーマイトが生成し、続く熱処理工程においてベーマイトが脱水してγ−アルミナに変態していることが確認された。そして、本発明者等は、以下で詳述するように、溶融塩電解めっき後に樹脂構造体から充分にめっき液を除去してから水洗処理を行うことで、骨格表面に微細な凹凸が形成されておらず、水分吸着量が少ないアルミニウム多孔体が得られることを見出した。
以下に、本発明のアルミニウム多孔体を製造する方法について詳述する。
【００３１】
＜アルミニウム多孔体の製造方法＞
前述のように本発明に係るアルミニウム多孔体は溶融塩浴を用いためっき法により製造することができる。具体的には、発泡ウレタン等の連通孔を備えた三次元網目状構造を有する樹脂成形体（以下、単に「樹脂成形体」とも記す）を芯材として用い、当該樹脂成形体を導電化処理した後に、溶融塩浴中でアルミニウムの電解めっきを行う。その後、アルミニウム膜が形成された樹脂構造体を加熱処理して樹脂を焼失させることにより、金属層のみが残ったアルミニウム多孔体を得ることができる。
以下、本発明に係るアルミニウム多孔体の製造方法についてより詳細に説明する。
【００３２】
（三次元網目状構造を有する樹脂成形体の準備）
まず、三次元網目状構造を有し連通孔を有する樹脂成形体を準備する。樹脂成形体の素材は任意の樹脂を選択できる。ポリウレタン、メラミン、ポリプロピレン、ポリエチレン等の発泡樹脂成形体が素材として例示できる。発泡樹脂成形体と表記したが、連続した気孔（連通孔）を有するものであれば任意の形状の樹脂成形体を選択できる。例えば繊維状の樹脂を絡めて不織布のような形状を有するものも、発泡樹脂成形体に代えて使用可能である。
【００３３】
発泡ウレタン及び発泡メラミンは気孔率が高く、また気孔の連通性があるとともに熱分解性にも優れているため発泡樹脂成形体として好ましく使用できる。発泡ウレタンは気孔の均一性や入手の容易さ等の点、更に、気孔径の小さなものが得られる点で好ましい。
【００３４】
樹脂成形体には発泡体製造過程での製泡剤や未反応モノマーなどの残留物があることが多く、洗浄処理を行うことが後の工程のために好ましい。樹脂成形体が骨格として三次元的に網目状の構造を有することで、全体として連続した気孔を構成している。発泡ウレタンの骨格はその延在方向に垂直な断面において略三角形状をなしている。
【００３５】
発泡樹脂成形体の気孔率は８０％〜９８％、気孔径は５０μｍ〜５００μｍとするのが好ましい。
気孔率は、次式で定義される。
気孔率＝（１−（多孔質材の重量［ｇ］/（多孔質材の体積［ｃｍ3］×素材密度）））×１００［％］
また、気孔径は、樹脂成形体表面を顕微鏡写真等で拡大し、１インチ（２５．４ｍｍ）あたりの気孔数をセル数として計数して、平均孔径＝２５．４ｍｍ/セル数として平均的な値を求める。
【００３６】
（樹脂成形体表面の導電化）
樹脂成形体の表面にアルミニウムを電解めっきするために、樹脂成形体の表面をあらかじめ導電化処理する。導電化処理としては、樹脂成形体の表面に導電性を有する層を設けることができる処理である限り特に制限はない。例えば、ニッケル等の導電性金属の無電解めっき、アルミニウム等の蒸着及びスパッタ、又はカーボン等の導電性粒子を含有した導電性塗料の塗布等、任意の方法を選択することができる。
【００３７】
導電化処理の例として、アルミニウムのスパッタリング処理によって導電化処理する方法、及び導電性粒子としてカーボンを用いて樹脂成形体の表面を導電化処理する方法について以下述べる。
【００３８】
−アルミニウムのスパッタリング−
アルミニウムを用いたスパッタリング処理としては、アルミニウムをターゲットとする限り限定的でなく、常法に従って行えばよい。例えば、基板ホルダーに樹脂成形体を取り付けた後、不活性ガスを導入しながら、ホルダーとターゲット（アルミニウム）との間に直流電圧を印加することにより、イオン化した不活性ガスをアルミニウムに衝突させて、はじき飛ばされたアルミニウム粒子を樹脂成形体表面に堆積することによってアルミニウムのスパッタ膜を形成する。なお、スパッタリング処理は樹脂成形体が溶解しない温度下で行うことが好ましく、具体的には、１００〜２００℃程度、好ましくは１２０〜１８０℃程度で行えばよい。
【００３９】
−カーボン塗布−
まず、導電性塗料としてのカーボン塗料を準備する。導電性塗料としての懸濁液は、好ましくは、カーボン粒子、粘結剤、分散剤および分散媒を含む。導電性粒子の塗布を均一に行うには、懸濁液が均一な懸濁状態を維持している必要がある。このため、懸濁液は、２０℃〜４０℃に維持されていることが好ましい。その理由は、懸濁液の温度が２０℃未満になった場合、均一な懸濁状態が崩れ、樹脂多孔体の網状構造をなす骨格の表面に粘結剤のみが集中して層を形成する場合があるからである。この場合、塗布されたカーボン粒子の層は剥離し易く、強固に密着した金属めっきを形成し難い。一方、懸濁液の温度が４０℃を越えた場合は、分散剤の蒸発量が大きく、塗布処理時間の経過とともに懸濁液が濃縮されてカーボンの塗布量が変動しやすい。また、カーボン粒子の粒径は、０．０１〜５μｍであることが好ましく、より好ましくは０．０１〜２μｍである。粒径が大きいと樹脂成形体のセルを詰まらせたり、平滑なめっきを阻害したりする要因となり、また、小さすぎると十分な導電性を確保することが難しくなる。
樹脂成形体へのカーボン粒子の塗布は、上記懸濁液に対象となる樹脂成形体を浸漬し、絞りと乾燥を行うことで行うことができる。
【００４０】
（樹脂成形体表面へのアルミニウム膜の形成）
樹脂成形体の表面にアルミニウム膜を形成する方法としては、溶融塩浴を用いためっき法を採用する。
−溶融塩めっき−
溶融塩中で電解めっきを行い、前記樹脂成形体の表面にアルミニウム膜を形成する。
溶融塩浴中でアルミニウムのめっきを行うことにより特に三次元網目状構造を有する樹脂成形体のように複雑な骨格構造の表面に均一に厚いアルミニウム膜を形成することができる。表面が導電化された樹脂成形体を陰極とし、アルミニウムを陽極として溶融塩中で直流電流を印加する。
また、溶融塩としては、有機系ハロゲン化物とアルミニウムハロゲン化物の共晶塩である有機溶融塩、アルカリ金属のハロゲン化物とアルミニウムハロゲン化物の共晶塩である無機溶融塩を使用することができる。比較的低温で溶融する有機溶融塩浴を使用すると、基材である樹脂成形体を分解することなく電解めっきすることができる。有機系ハロゲン化物としてはイミダゾリウム塩、ピリジニウム塩等が使用でき、具体的には１−エチル−３−メチルイミダゾリウムクロライド（ＥＭＩＣ）、ブチルピリジニウムクロライド（ＢＰＣ）が好ましい。
溶融塩中に水分や酸素が混入すると溶融塩が劣化するため、めっきは窒素、アルゴン等の不活性ガス雰囲気下で、かつ密閉した環境下で行うことが好ましい。
【００４１】
溶融塩浴としては窒素を含有した溶融塩浴が好ましく、中でもイミダゾリウム塩浴が好ましく用いられる。溶融塩として高温で溶融する塩を使用した場合は、めっき膜の成長よりも樹脂が溶融塩中に溶解や分解する方が早くなり、樹脂成形体表面にめっき膜を形成することができない。イミダゾリウム塩浴は、比較的低温であっても樹脂に影響を与えず使用可能である。イミダゾリウム塩として、１，３位にアルキル基を持つイミダゾリウムカチオンを含む塩が好ましく用いられ、特に塩化アルミニウム−１−エチル−３−メチルイミダゾリウムクロライド（ＡｌＣｌ３−ＥＭＩＣ）系溶融塩が、安定性が高く分解し難いことから最も好ましく用いられる。発泡ウレタン樹脂や発泡メラミン樹脂などへのめっきが可能であり、溶融塩浴の温度は１０℃から１００℃、好ましくは２５℃から４５℃である。低温になる程めっき可能な電流密度範囲が狭くなり、樹脂成形体表面全体へのめっきが難しくなる。１００℃を超える高温では基材となる樹脂成形体の形状が損なわれる不具合が生じやすい。以上の工程により骨格の芯として樹脂成形体を有するアルミニウム−樹脂構造体が得られる。
【００４２】
（樹脂の除去）
上記のようにして得られた樹脂構造体を、窒素雰囲気下あるいは大気下等で樹脂が分解される３７０℃以上、好ましくは５００℃以上に加熱する熱処理を行うことで樹脂を焼失させ、アルミニウム多孔体が得られる。本発明のアルミニウム多孔体を製造するには、従来行われていたこの工程に改良を加えることが有効であることが見出された。具体的には、以下の方法が挙げられる
【００４３】
−樹脂構造体に付着しためっき液の処理−
上記のようにして得られた、表面にアルミニウム膜を有する樹脂構造体の表面にはめっき液が付着しているため、水洗処理を行い、その後加熱処理が行われる。
この際に、めっき液を充分に液切りしてから水洗処理を行うことで、骨格表面に微小な凹凸が形成されておらず、水分吸着量の少ないアルミニウム多孔体を得ることができる。これは、樹脂構造体の表面に溶融塩を含むめっき液が比較的多く残留していると、めっき液と水とが反応して熱が発生し、アルミニウム膜の表面においてアルミニウムと水が反応してベーマイトが形成されてしまうからである。一般に、ベーマイトは４５０℃以上で脱水反応を起こして、微細孔を有するγ−アルミナに変態する。このため、アルミニウム膜の表面にベーマイトが形成された状態で樹脂構造体から樹脂を燃焼除去するために熱処理を行うと、前記のようにして生じたベーマイトが脱水してγ−アルミナに変態し、骨格表面に微細な凹凸が形成され、吸湿性を有するようになってしまう。
【００４４】
従って、骨格表面に微細な凹凸が形成されておらず、水分吸着量が少ないアルミニウム多孔体を得るためには、前記樹脂構造体に付着しためっき液量が、０．１ｍＬ/ｍ2〜２０ｍＬ/ｍ2となった状態で水洗処理を行うことが好ましい。また、めっき液の付着量が、０．１ｍＬ/ｍ2〜１０ｍＬ/ｍ2となった状態で水洗処理を行うことがより好ましく、０．１ｍＬ/ｍ2〜３ｍＬ/ｍ2となった状態で水洗処理を行うことが更に好ましい。めっき液の除去手段は特に限定されず、ブロワーにより窒素ガスを吹き付ける、有機溶剤、例えばキシレンやトルエンなどで洗浄する等、従来公知の方法を採用することができる。
図１に、後述する実施例により得られた本発明のアルミニウム多孔体の骨格表面を観察した電子顕微鏡写真を示す。また、図２には比較例のアルミニウム多孔体の電子顕微鏡写真を示す。
【００４５】
−樹脂構造体からの樹脂の燃焼除去−
上記のようにして水洗処理した後に、樹脂の燃焼除去工程を行うことで、アルミニウム多孔体を得ることができる。樹脂を燃焼除去するには、３７０℃以上、６６０℃以下、好ましくは５００℃以上、６００℃以下の温度で熱処理をすればよい。
【００４６】
＜集電体、電極、電気化学デバイス＞
前記本発明のアルミニウム多孔体は、電気化学デバイス用の集電体として用いることができ、また、気孔部に活物質を充填することで電気化学デバイス用の電極として用いることができる。電気化学デバイスとしては特に制限されるものではないが、前記のように本発明のアルミニウム多孔体は水分吸着量が少ないため、非水電解質を利用する電気化学デバイスに用いると、乾燥工程の負担を軽減することができる。例えば、従来のめっき法により作製したアルミニウム多孔体を充分に乾燥させるためには、１５０℃、５Ｔｏｒｒ以下で１６時間以上の熱処理が必要であったところ、本発明のアルミニウム多孔体は１５０℃、５Ｔｏｒｒ以下で２時間以下の熱処理で済ませることができる。
以下に、本発明のアルミニウム多孔体を好ましく利用することができる電気化学デバイスの一例を説明する。
【００４７】
（リチウム電池）
本発明のアルミニウム多孔体を用いた電気化学デバイスの一例としてリチウム電池について説明する。例えばリチウム電池（リチウムイオン二次電池等を含む。）の正極に使用する場合は、活物質としてコバルト酸リチウム（ＬｉＣｏＯ２）、マンガン酸リチウム（ＬｉＭｎ２Ｏ４）、ニッケル酸リチウム（ＬｉＮｉＯ２）等を使用する。活物質は導電助剤及びバインダーと組み合わせて使用する。
【００４８】
従来のリチウム電池用正極材料は、アルミニウム箔の表面に活物質を塗布した電極が用いられている。リチウム電池はニッケル水素電池やキャパシタに比べて高容量であるが、自動車用途などでは更なる高容量化が求められており、単位面積当たりの電池容量を向上するために、活物質の塗布厚みを厚くしており、また活物質を有効に利用するためには集電体であるアルミニウム箔と活物質とが電気的に接触している必要があるので、活物質は導電助剤と混合して用いられている。
【００４９】
これに対し、本発明のアルミニウム多孔体は気孔率が高く単位面積当たりの表面積が大きい。よって集電体と活物質の接触面積が大きくなるため活物質を有効に利用でき、電池の容量を向上できるとともに、導電助剤の混合量を少なくすることができる。リチウム電池は、上記の正極材料を正極とし、負極には銅やニッケルの箔やパンチングメタル、多孔体などが集電体として用いられ、黒鉛、チタン酸リチウム（Ｌｉ４Ｔｉ５Ｏ１２）、ＳｎやＳｉ等の合金系、あるいはリチウム金属等の負極活物質が使用される。負極活物質も導電助剤及びバインダーと組み合わせて使用する。
【００５０】
このようなリチウム電池は、小さい電極面積でも容量を向上できるため、従来のアルミ箔を用いたリチウム電池よりも電池のエネルギー密度を高くすることができる。また、上記では主に二次電池についての効果を説明したが、一次電池についてもアルミニウム多孔体に活物質を充填したときに接触面積が大きくなる効果は二次電池の場合と同じであり、容量の向上が可能である。
【００５１】
−リチウム電池の構成−
リチウム電池に使用される電解質には、非水電解液と固体電解質がある。
図３は、固体電解質を使用した全固体リチウム電池の縦断面図である。この全固体リチウム電池６０は、正極６１、負極６２、および、両電極間に配置される固体電解質層（ＳＥ層）６３を備える。正極６１は、正極層（正極体）６４と正極集電体６５とからなり、負極６２は、負極層６６と負極集電体６７とからなる。
電解質として、固体電解質以外に、後述する非水電解液が用いられる。この場合、両極間には、セパレーター（多孔質ポリマーフィルムや不織布、紙等）が配置され、非水電解液は両極およびセパレーター中に含浸される。
【００５２】
−アルミニウム多孔体に充填する活物質−
アルミニウム多孔体をリチウム電池の正極に使用する場合は、活物質としてリチウムを脱挿入できる材料を使用することができ、このような材料をアルミニウム多孔体に充填することでリチウム二次電池に適した電極を得ることができる。正極活物質の材料としては、例えばコバルト酸リチウム（ＬｉＣｏＯ２）、ニッケル酸リチウム（ＬｉＮｉＯ２）、ニッケルコバルト酸リチウム（ＬｉＣｏ０．３Ｎｉ０．７Ｏ２）、マンガン酸リチウム（ＬｉＭｎ２Ｏ４）、チタン酸リチウム（Ｌｉ４Ｔｉ５Ｏ１２）、リチウムマンガン酸化合物（ＬｉＭｙＭｎ２−ｙＯ４）；Ｍ＝Ｃｒ、Ｃｏ、Ｎｉ）、リチウム酸等を使用する。活物質は導電助剤及びバインダーと組み合わせて使用する。従来のリチウムリン酸鉄及びその化合物（ＬｉＦｅＰＯ４、ＬｉＦｅ０．５Ｍｎ０．５ＰＯ４）であるオリビン化合物などの遷移金属酸化物が挙げられる。また、これらの材料の中に含まれる遷移金属元素を、別の遷移金属元素に一部置換してもよい。
【００５３】
更に他の正極活物質の材料としては例えば、ＴｉＳ２、Ｖ２Ｓ３、ＦｅＳ、ＦｅＳ２、ＬｉＭＳｘ（ＭはＭｏ、Ｔｉ、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｆｅなどの遷移金属元素、又はＳｂ、Ｓｎ、Ｐｂ）などの硫化物系カルコゲン化物、ＴｉＯ２、Ｃｒ３Ｏ８、Ｖ２Ｏ５、ＭｎＯ２などの金属酸化物を骨格としたリチウム金属が挙げられる。ここで、上記したチタン酸リチウム（（Ｌｉ４Ｔｉ５Ｏ１２）は負極活物質として使用することも可能である。
【００５４】
−リチウム電池に使用される電解液−
非水電解液としては、極性非プロトン性有機溶媒で使用され、具体的にはエチレンカーボネート、ジエチルカーボネート、ジメチルカーボネート、プロピレンカーボネート、γ−ブチロラクトン及びスルホラン等が使用される。支持塩としては４フッ化ホウ酸リチウム、６フッ化リン酸リチウム、およびイミド塩等が使用されている。電解質となる支持塩の濃度は高い方が好ましいが、溶解に限度があるため１ｍｏｌ/Ｌ付近のものが一般に用いられる。
【００５５】
−アルミニウム多孔体に充填する固体電解質−
活物質の他に、さらに、固体電解質を加えて充填してもよい。アルミニウム多孔体に活物質と固体電解質とを充填することで、全固体リチウム電池の電極に適したものとすることができる。ただし、アルミニウム多孔体に充填する材料のうち活物質の割合は、放電容量を確保する観点から、５０質量％以上、より好ましくは７０質量％以上とすることが好ましい。
【００５６】
上記固体電解質には、リチウムイオン伝導度の高い硫化物系固体電解質を使用することが好ましく、このような硫化物系固体電解質としては、リチウム、リン、及び硫黄を含む硫化物系固体電解質が挙げられる。硫化物系固体電解質は、さらに、Ｏ、Ａｌ、Ｂ、Ｓｉ、Ｇｅなどの元素を含有してもよい。
【００５７】
このような硫化物系固体電解質は、公知の方法により得ることができる。例えば、出発原料として硫化リチウム（Ｌｉ２Ｓ）及び五硫化二リン（Ｐ２Ｓ５）を用意し、Ｌｉ２ＳとＰ２Ｓ５とをモル比で５０：５０〜８０：２０程度の割合で混合し、これを熔融して急冷する方法（溶融急冷法）や、これをメカニカルミリングする方法（ノカニカルミリング法）が挙げられる。
【００５８】
上記方法により得られる硫化物系固体電解質は、非晶質である。この非晶質の状態のまま利用することもできるが、これを加熱処理して結晶性の硫化物系固体電解質としてもよい。結晶化することで、リチウムイオン伝導度の向上が期待できる。
【００５９】
−アルミニウム多孔体への活物質の充填−
活物質（活物質と固体電解質）の充填は、例えば、浸漬充填法や塗工法などの公知の方法を用いることができる。塗工法としては、例えば、ロール塗工法、アプリケーター塗工法、静電塗工法、粉体塗工法、スプレー塗工法、スプレーコーター塗工法、バーコーター塗工法、ロールコーター塗工法、ディップコーター塗工法、ドクターブレード塗工法、ワイヤーバー塗工法、ナイフコーター塗工法、ブレード塗工法、及びスクリーン印刷法などが挙げられる。
【００６０】
活物質（活物質と固体電解質）を充填するときは、例えば、必要に応じて導電助剤やバインダーを加え、これに有機溶剤や水を混合して正極合剤スラリーを作製する。このスラリーを上記の方法を用いてアルミニウム多孔体に充填する。導電助剤としては、例えば、アセチレンブラック（ＡＢ）やケッチェンブラック（ＫＢ）といったカーボンブラックや、カーボンナノチューブ（ＣＮＴ）などの炭素繊維を用いることができ、また、バインダーとしては、例えば、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）やポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、ポリビニルアルコール（ＰＶＡ）、カルボキシメチルセルロース（ＣＭＣ）、キサンタンガムなどが使用できる。
【００６１】
なお、正極合剤スラリーを作製する際に用いる有機溶剤としては、アルミニウム多孔体に充填する材料（即ち、活物質、導電助剤、バインダー、及び必要に応じて固体電解質）に対して悪影響を及ぼさないものであれば、適宜選択することができる。このような有機溶剤としては、例えば、ｎ−ヘキサン、シクロヘキサン、ヘプタン、トルエン、キシレン、トリメチルベンゼン、ジメチルカーボネート、ジエチルカーボネート、エチルメチルカーボネート、プロピレンカーボネート、エチレンカーボネート、ブチレンカーボネート、ビニレンカーボネート、ビニルエチレンカーボネート、テトラヒドロフラン、１、４−ジオキサン、１，３−ジオキソラン、エチレングリコール、Ｎ−メチル−２−ピロリドンなどが挙げられる。また、溶媒に水を使う場合、充填性を高めるために界面活性剤を使用しても良い。
【００６２】
（キャパシタ）
図４はキャパシタ用電極材料を用いたキャパシタの一例を示す断面模式図である。セパレーター１４２で仕切られた有機電解液１４３中に、アルミニウム多孔体に電極活物質を担持した電極材料を分極性電極１４１として配置している。電極材料１４１はリード線１４４に接続しており、これら全体がケース１４５中に収納されている。アルミニウム多孔体を集電体として使用することで、集電体の表面積が大きくなり、活物質としての活性炭との接触面積が大きくなるため高出力、高容量化可能なキャパシタを得ることができる。
【００６３】
キャパシタ用の電極を製造するには、アルミニウム多孔体集電体に活物質として活性炭を充填する。活性炭は導電助剤やバインダーと組み合わせて使用する。
キャパシタの容量を大きくするためには主成分である活性炭の量が多い方が良く、乾燥後（溶媒除去後）の組成比で活性炭が９０％以上あることが好ましい。また導電助剤やバインダーは必要ではあるが容量低下の要因であり、バインダーは更に内部抵抗を増大させる要因となるためできる限り少ない方がよい。導電助剤は１０質量％以下、バインダーは１０質量％以下が好ましい。
【００６４】
活性炭は表面積が大きい方がキャパシタの容量が大きくなるため、比表面積が１０００ｍ2/ｇ以上あることが好ましい。活性炭は植物由来のヤシ殻などや石油系の材料などを用いることができる。活性炭の表面積を向上させるため、水蒸気やアルカリを用いて賦活処理しておくことが好ましい。
【００６５】
上記活性炭を主成分とする電極材料を混合して攪拌することにより活性炭ペーストが得られる。かかる活性炭ペーストを上記集電体に充填して乾燥させ、必要に応じてローラープレス等により圧縮することにより密度を向上させ、キャパシタ用電極が得られる。
【００６６】
−アルミニウム多孔体への活性炭の充填−
活性炭の充填は、例えば、浸漬充填法や塗工法などの公知の方法を用いることができる。塗工法としては、例えば、ロール塗工法、アプリケーター塗工法、静電塗工法、粉体塗工法、スプレー塗工法、スプレーコーター塗工法、バーコーター塗工法、ロールコーター塗工法、ディップコーター塗工法、ドクターブレード塗工法、ワイヤーバー塗工法、ナイフコーター塗工法、ブレード塗工法、及びスクリーン印刷法などが挙げられる。
【００６７】
活性炭を充填するときは、例えば、必要に応じて導電助剤やバインダーを加え、これに有機溶剤や水を混合して正極合剤スラリーを作製する。このスラリーを上記の方法を用いてアルミニウム多孔体に充填する。導電助剤としては、例えば、アセチレンブラック（ＡＢ）やケッチェンブラック（ＫＢ）といったカーボンブラックや、カーボンナノチューブ（ＣＮＴ）などの炭素繊維を用いることができ、また、バインダーとしては、例えば、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）やポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、ポリビニルアルコール（ＰＶＡ）、カルボキシメチルセルロース（ＣＭＣ）、キサンタンガムなどが使用できる。
【００６８】
なお、正極合剤スラリーを作製する際に用いる有機溶剤としては、アルミニウム多孔体に充填する材料（即ち、活物質、導電助剤、バインダー、及び必要に応じて固体電解質）に対して悪影響を及ぼさないものであれば、適宜選択することができる。このような有機溶剤としては、例えば、ｎ−ヘキサン、シクロヘキサン、ヘプタン、トルエン、キシレン、トリメチルベンゼン、ジメチルカーボネート、ジエチルカーボネート、エチルメチルカーボネート、プロピレンカーボネート、エチレンカーボネート、ブチレンカーボネート、ビニレンカーボネート、ビニルエチレンカーボネート、テトラヒドロフラン、１、４−ジオキサン、１，３−ジオキソラン、エチレングリコール、Ｎ−メチル−２−ピロリドンなどが挙げられる。また、溶媒に水を使う場合、充填性を高めるために界面活性剤を使用しても良い。
【００６９】
−キャパシタの作製−
上記のようにして得られた電極を適当な大きさに打ち抜いて２枚用意し、セパレーターを挟んで対向させる。セパレーターはセルロースやポリオレフィン樹脂などで構成された多孔膜や不織布を用いるのが好ましい。そして、必要なスペーサを用いてセルケースに収納し、電解液を含浸させる。最後に絶縁ガスケットを介してケースに蓋をして封口することにより電気二重層キャパシタを作製することができる。非水系の材料を使用する場合は、キャパシタ内の水分を限りなく少なくするため、電極などの材料を十分乾燥することが好ましい。キャパシタの作製は水分の少ない環境下で行い、封止は減圧環境下で行ってもよい。なお、本発明の集電体、電極を用いていればキャパシタとしては特に限定されず、これ以外の方法により作製されるものでも構わない。
【００７０】
電解液は水系・非水系ともに使用できるが、非水系の方が電圧を高く設定できるため好ましい。水系では電解質として水酸化カリウムなどが使用できる。非水系としては、イオン液体がカチオンとアニオンの組み合わせで多数有る。カチオンとしては低級脂肪族４級アンモニウム、低級脂肪族４級ホスホニウム及びイミダゾリニウム等が使用され、アニオンとしては、金属塩化物イオン、金属フッ化物イオン、及びビス（フルオロスルフォニル）イミド等のイミド化合物などが知られている。また、極性非プロトン性有機溶媒があり、具体的にはエチレンカーボネート、ジエチルカーボネート、ジメチルカーボネート、プロピレンカーボネート、γ−ブチロラクトン及びスルホラン等が使用される。非水電解液中の支持塩としては４フッ化ホウ酸リチウム及び６フッ化リン酸リチウム等が使用されている。
【００７１】
（リチウムイオンキャパシタ）
図５はリチウムイオンキャパシタ用電極材料を用いたリチウムイオンキャパシタの一例を示す断面模式図である。セパレーター１４２で仕切られた有機電解液１４３中に、アルミニウム多孔体に正極活物質を担持した電極材料を正極１４６として配置し、集電体に負極活物質を担持した電極材料を負極１４７として配置している。正極１４６及び負極１４７はそれぞれリード線１４８、１４９に接続しており、これら全体がケース１４５中に収納されている。アルミニウム多孔体を集電体として使用することで、集電体の表面積が大きくなり、活物質としての活性炭を薄く塗布しても高出力、高容量化可能なリチウムイオンキャパシタを得ることができる。
【００７２】
−正極−
リチウムイオンキャパシタ用の電極を製造するには、アルミニウム多孔体集電体に活物質として活性炭を充填する。活性炭は導電助剤やバインダーと組み合わせて使用する。
リチウムイオンキャパシタの容量を大きくするためには主成分である活性炭の量が多い方が良く、乾燥後（溶媒除去後）の組成比で活性炭が９０％以上あることが好ましい。また導電助剤やバインダーは必要ではあるが容量低下の要因であり、バインダーは更に内部抵抗を増大させる要因となるためできる限り少ない方がよい。導電助剤は１０質量％以下、バインダーは１０質量％以下が好ましい。
【００７３】
活性炭は表面積が大きい方がリチウムイオンキャパシタの容量が大きくなるため、比表面積が１０００ｍ2/ｇ以上あることが好ましい。活性炭は植物由来のヤシ殻などや石油系の材料などを用いることができる。活性炭の表面積を向上させるため、水蒸気やアルカリを用いて賦活処理しておくことが好ましい。また、導電助剤としてはケッチェンブラックやアセチレンブラック、炭素繊維やこれらの複合材料が使用できる。また、バインダーとしてはポリフッ化ビニリデンやポリテトラフルオロエチレン、ポリビニルアルコール、カルボキシメチルセルロース、キサンタンガムなどが使用できる。溶媒はバインダーの種類によって水や有機溶媒を適当に選択すればよい。有機溶媒ではＮ−メチル−２−ピロリドンが使用される場合が多い。また、溶媒に水を使う場合、充填性を高めるために界面活性剤を使用しても良い。
【００７４】
上記活性炭を主成分とする電極材料を混合して攪拌することにより活性炭ペーストが得られる。かかる活性炭ペーストを上記集電体に充填して乾燥させ、必要に応じてローラープレス等により圧縮することにより密度を向上させ、リチウムイオンキャパシタ用電極が得られる。
【００７５】
−アルミニウム多孔体への活性炭の充填−
活性炭の充填は、例えば、浸漬充填法や塗工法などの公知の方法を用いることができる。塗工法としては、例えば、ロール塗工法、アプリケーター塗工法、静電塗工法、粉体塗工法、スプレー塗工法、スプレーコーター塗工法、バーコーター塗工法、ロールコーター塗工法、ディップコーター塗工法、ドクターブレード塗工法、ワイヤーバー塗工法、ナイフコーター塗工法、ブレード塗工法、及びスクリーン印刷法などが挙げられる。
【００７６】
活性炭を充填するときは、例えば、必要に応じて導電助剤やバインダーを加え、これに有機溶剤や水を混合して正極合剤スラリーを作製する。このスラリーを上記の方法を用いてアルミニウム多孔体に充填する。導電助剤としては、例えば、アセチレンブラック（ＡＢ）やケッチェンブラック（ＫＢ）といったカーボンブラックや、カーボンナノチューブ（ＣＮＴ）などの炭素繊維を用いることができ、また、バインダーとしては、例えば、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）やポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、ポリビニルアルコール（ＰＶＡ）、カルボキシメチルセルロース（ＣＭＣ）、キサンタンガムなどが使用できる。
【００７７】
なお、正極合剤スラリーを作製する際に用いる有機溶剤としては、アルミニウム多孔体に充填する材料（即ち、活物質、導電助剤、バインダー、及び必要に応じて固体電解質）に対して悪影響を及ぼさないものであれば、適宜選択することができる。このような有機溶剤としては、例えば、ｎ−ヘキサン、シクロヘキサン、ヘプタン、トルエン、キシレン、トリメチルベンゼン、ジメチルカーボネート、ジエチルカーボネート、エチルメチルカーボネート、プロピレンカーボネート、エチレンカーボネート、ブチレンカーボネート、ビニレンカーボネート、ビニルエチレンカーボネート、テトラヒドロフラン、１、４−ジオキサン、１，３−ジオキソラン、エチレングリコール、Ｎ−メチル−２−ピロリドンなどが挙げられる。また、溶媒に水を使う場合、充填性を高めるために界面活性剤を使用しても良い。
【００７８】
−負極−
負極は特に限定されず従来のリチウム電池用負極を使用可能であるが、銅箔を集電体に用いた従来の電極では容量が小さいため、前述の発泡状ニッケルのような銅やニッケル製の多孔体に活物質を充填した電極が好ましい。また、リチウムイオンキャパシタとして動作させるために、あらかじめ負極にリチウムイオンをドープしておくことが好ましい。ドープ方法としては公知の方法を用いることができる。たとえば、負極表面にリチウム金属箔を貼り付けて電解液中に浸してドープする方法や、リチウムイオンキャパシタ内にリチウム金属を取り付けた電極を配置し、セルを組み立ててから負極とリチウム金属電極の間で電流を流して電気的にドープする方法、あるいは負極とリチウム金属で電気化学セルを組み立て、電気的にリチウムをドープした負極を取り出して使用する方法などが挙げられる。
いずれの方法でも、負極の電位を十分に下げるためにリチウムドープ量は多いほうがよいが、負極の残容量が正極容量より小さくなるとリチウムイオンキャパシタの容量が小さくなるため、正極容量分はドープせずに残しておく方が好ましい。
【００７９】
−リチウムイオンキャパシタに使用される電解液−
電解液はリチウム電池に使用する非水電解液と同じものが用いられる。非水電解液としては、極性非プロトン性有機溶媒で使用され、具体的にはエチレンカーボネート、ジエチルカーボネート、ジメチルカーボネート、プロピレンカーボネート、γ−ブチロラクトン及びスルホラン等が使用される。支持塩としては４フッ化ホウ酸リチウム、６フッ化リン酸リチウム、およびイミド塩等が使用されている。
【００８０】
−リチウムイオンキャパシタの作製−
上記のようにして得られた電極を適当な大きさに打ち抜き、セパレーターを挟んで負極と対向させる。負極は、前述の方法でリチウムイオンをドープしたものを用いても構わないし、セルを組み立て後にドープする方法をとる場合は、リチウム金属を接続した電極をセル内に配置すればよい。セパレーターはセルロースやポリオレフィン樹脂などで構成された多孔膜や不織布を用いるのが好ましい。そして、必要なスペーサを用いてセルケースに収納し、電解液を含浸させる。最後に絶縁ガスケットを介してケースに蓋をして封口することによりリチウムイオンキャパシタを作製することができる。
リチウムイオンキャパシタ内の水分を限りなく少なくするため、電極などの材料は十分乾燥することが好ましい。また、リチウムイオンキャパシタの作製は水分の少ない環境下で行い、封止は減圧環境下で行ってもよい。なお、本発明の集電体、電極を用いていればリチウムイオンキャパシタとしては特に限定されず、これ以外の方法により作製されるものでも構わない。
【００８１】
（溶融塩電池用電極）
アルミニウム多孔体は、溶融塩電池用の電極材料として使用することもできる。アルミニウム多孔体を正極材料として使用する場合は、活物質として亜クロム酸ナトリウム（ＮａＣｒＯ２）、二硫化チタン（ＴｉＳ２）等、電解質となる溶融塩のカチオンをインターカレーションすることができる金属化合物を使用する。活物質は導電助剤及びバインダーと組み合わせて使用する。導電助剤としてはアセチレンブラック等が使用できる。またバインダーとしてはポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）等を使用できる。活物質として亜クロム酸ナトリウムを使用し、導電助剤としてアセチレンブラックを使用する場合には、ＰＴＦＥはこの両者をより強固に固着することができ好ましい。
【００８２】
アルミニウム多孔体は、溶融塩電池用の負極材料として用いることもできる。アルミニウム多孔体を負極材料として使用する場合は、活物質としてナトリウム単体やナトリウムと他の金属との合金、カーボン等を使用できる。ナトリウムの融点は約９８℃であり、また温度が上がるにつれて金属が軟化するため、ナトリウムと他の金属（Ｓｉ、Ｓｎ、Ｉｎ等）とを合金化すると好ましい。このなかでも特にナトリウムとＳｎとを合金化したものは扱いやすいため好ましい。ナトリウム又はナトリウム合金は、アルミニウム多孔体の表面に電解メッキ、溶融メッキ等の方法で担持させることができる。また、アルミニウム多孔体にナトリウムと合金化させる金属（Ｓｉ等）をメッキ等の方法で付着させた後、溶融塩電池中で充電することでナトリウム合金とすることもできる。
【００８３】
図６は上記の電池用電極材料を用いた溶融塩電池の一例を示す断面模式図である。溶融塩電池は、アルミニウム多孔体のアルミ骨格部の表面に正極用活物質を担持した正極１２１と、アルミニウム多孔体のアルミ骨格部の表面に負極用活物質を担持した負極１２２と、電解質である溶融塩を含浸させたセパレーター１２３とをケース１２７内に収納したものである。ケース１２７の上面と負極との間には、押え板１２４と押え板を押圧するバネ１２５とからなる押圧部材１２６が配置されている。押圧部材を設けることで、正極１２１、負極１２２、セパレーター１２３の体積変化があった場合でも均等押圧してそれぞれの部材を接触させることができる。正極１２１の集電体（アルミニウム多孔体）、負極１２２の集電体（アルミニウム多孔体）はそれぞれ、正極端子１２８、負極端子１２９に、リード線１３０で接続されている。
【００８４】
電解質としての溶融塩としては、動作温度で溶融する各種の無機塩又は有機塩を使用することができる。溶融塩のカチオンとしては、リチウム（Ｌｉ）、ナトリウム（Ｎａ）、カリウム（Ｋ）、ルビジウム（Ｒｂ）及びセシウム（Ｃｓ）等のアルカリ金属、ベリリウム（Ｂｅ）、マグネシウム（Ｍｇ）、カルシウム（Ｃａ）、ストロンチウム（Ｓｒ）及びバリウム（Ｂａ）等のアルカリ土類金属から選択した１種以上を用いることができる。
【００８５】
溶融塩の融点を低下させるために、２種以上の塩を混合して使用することが好ましい。例えばカリウムビス（フルオロスルフォニル）アミド＜Ｋ-Ｎ（ＳＯ２Ｆ）２；ＫＦＳＡ＞とナトリウムビス（フルオロスルフォニル）アミド＜Ｎａ-Ｎ（ＳＯ２Ｆ）２；ＮａＦＳＡ＞とを組み合わせて使用すると、電池の動作温度を９０℃以下とすることができる。
【００８６】
溶融塩はセパレーターに含浸させて使用する。セパレーターは正極と負極とが接触するのを防ぐためのものであり、ガラス不織布や、多孔質樹脂多孔体等を使用できる。上記の正極、負極、溶融塩を含浸させたセパレーターを積層してケース内に収納し、電池として使用する。
【実施例】
【００８７】
以下、実施例に基づいて本発明をより詳細に説明するが、これらの実施例は例示であって、本発明のアルミニウム多孔体等はこれらに限定されるものではない。本発明の範囲は特許請求の範囲の範囲によって示され、特許請求の範囲の範囲と均等の意味及び範囲内でのすべての変更が含まれる。
【００８８】
［実施例］
（導電層の形成）
樹脂成形体として、気孔率９６％、セル数４６個/インチ、気孔径約５５０μｍ、厚さ１．０ｍｍのウレタン発泡体を準備し、これを１００ｍｍ×１００ｍｍ角に切断した。このポリウレタンフォームの表面にスパッタリングによってアルミニウムを目付量１０ｇ/ｍ２で成膜して導電層を形成した。
【００８９】
（溶融塩電解めっき）
表面に導電層を形成した前記ウレタン発泡体をワークとして、給電機能を有する治具にセットした後、アルゴン雰囲気かつ低水分（露点−３０℃以下）としたグローブボックス内に入れ、温度４０℃の溶融塩アルミニウムめっき浴（３３ｍｏｌ％ＥＭＩＣ−６７ｍｏｌ％ＡlＣl3）に浸漬した。ワークをセットした治具を整流器の陰極側に接続し、対極のアルミニウム板（純度９９．９９質量％）を陽極側に接続した。
電流密度６．５Ａ/ｄｍ２の直流電流を２０分間印加してめっきすることにより、ウレタン発泡体表面に１４０ｇ/ｍ２の質量のアルミニウム膜が形成された構造体を得た。攪拌はテフロン（登録商標）製の回転子を用いてスターラーにて行った。なお、電流密度はウレタン発泡体の見かけの面積で計算した値である。
【００９０】
（樹脂の除去）
上記で得られた構造体をめっき浴から取り出し、めっき液の付着量が１８ｍＬ/ｍ2となった状態で、液温が１０℃の水を用いて水洗処理を行った。水洗処理後、構造体をよく乾燥させ、露点温度−２０℃の大気下にて、６１０℃で２０分の熱処理を行った。これによりウレタン樹脂が焼失し、本発明のアルミニウム多孔体Ａが得られた。
【００９１】
−評価−
＜水分吸着量＞
上記のようにして得られたアルミニウム多孔体Ａの水分吸着量をカールフィッシャー電量滴定法により測定した。
まず、測定用にアルミニウム多孔体Ａを１０ｍｍ×５０ｍｍ角に切断した試験片を５枚用意した。そして、これらの試験片を１０分間、３００℃の窒素ガス雰囲気で熱処理をして十分に乾燥させた。その後、試験片を露点−２０℃の雰囲気に２４時間暴露した。
上記のようにして前処理を行った試験片の水分吸着量を、３００℃に加熱した水分気化装置を用いてカールフィッシャー電量滴定法にて測定した。滴定の終了条件は、検出水分量が「バックグラウンド値＋０．１μｇ/ｓｅｃ」となった時点とした。
以上のようにして測定した結果、アルミニウム多孔体Ａの水分吸着量は２１ｍｇ/ｍ2であった。
＜顕微鏡観察＞
アルミニウム多孔体Ａを電子顕微鏡で観察したところ、図１に示すように、骨格表面に微小な凹凸が形成されていないことが確認された。
【００９２】
＜キャパシタの作製＞
アルミニウム多孔体Ａを集電体として用い、アルミニウム多孔体Ａの気孔部に活物質を充填して電極を作製した。電極作製の際、１５０℃、５Ｔｏｒr、２時間の乾燥処理を行った。この電極を用いて前述のリチウムイオンキャパシタを作製し、評価をしたところ、ガスの発生は確認されなかった。
【００９３】
［比較例］
実施例と同様にしてウレタン発泡体表面にアルミニウム膜を形成した。得られた構造体をめっき浴から取り出し、めっき液の付着量が３００ｍＬ/ｍ2となった状態で、液温が２５℃の水を用いて水洗処理を行った。水洗処理後、構造体をよく乾燥させ、露点温度−２０℃の大気下にて、６１０℃で２０分の熱処理を行った。これによりウレタン樹脂が焼失し、アルミニウム多孔体Ｂが得られた。
【００９４】
−評価−
＜水分吸着量＞
実施例と同様にして、アルミニウム多孔体Ｂの水分吸着量を測定した。アルミニウム多孔体Ｂの水分吸着量は１１２ｍｇ/ｍ2であった。
＜顕微鏡観察＞
アルミニウム多孔体Ｂを電子顕微鏡で観察したところ、図２に示すように、骨格表面に微小な凹凸が形成されていることが確認された。
【００９５】
＜キャパシタの作製＞
アルミニウム多孔体Ｂを集電体として用い、アルミニウム多孔体Ｂの気孔部に活物質を充填して電極を作製した。電極作製の際、１５０℃、５Ｔｏｒｒ、２時間の乾燥処理を行った。この電極を用いてキャパシタを作製し、評価をしたところ、ガスの発生が確認された。
【符号の説明】
【００９６】
６０  リチウム電池
６１  正極
６２  負極
６３  固体電解質層（ＳＥ層）
６４  正極層（正極体）
６５  正極集電体
６６  負極層
６７  負極集電体
１２１  正極
１２２  負極
１２３  セパレーター
１２４  押さえ板
１２５  バネ
１２６  押圧部材
１２７  ケース
１２８  正極端子
１２９  負極端子
１３０  リード線
１４１  分極性電極
１４２  セパレーター
１４３  有機電解液
１４４  リード線
１４５  ケース
１４６  正極
１４７  負極
１４８  リード線
１４９  リード線
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図１】
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【図２】
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