(57)【要約】【課題】アルミニウム電解コンデンサでは、その電極用のアルミニウム箔をエッチングして、１μｍ前後の貫通孔を多数設ける場合があるが、この場合の箔は、純度が高く立方体方位の占有率が高いものが必要で、純度が高いと柔らかく箔強度が低下し、加工性が悪い。また、立方体方位の占有率を高めるためには、５０μｍより箔厚が厚くなってしまう。  本発明は、上記の問題点を解決するためになされたもので、箔の厚さを薄くしても必要な箔強度を維持でき、１μｍ前後の貫通孔を多数設けることができる貫通孔を有するアルミニウム集電箔を得ることを目的としている。【解決手段】本発明は、複数のへこみ部分と、そのへこみ部分に、そのへこみ部分よりも小径の貫通孔を有するアルミニウム集電箔を提供する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のへこみ部分と、そのへこみ部分に、そのへこみ部分の直径よりも小径の貫通孔を有するアルミニウム集電箔。
【請求項２】
へこみ部分の内接円の直径が５μｍから１５μｍで、貫通孔の直径が０．５μｍから３μｍで、外形厚さが２０μｍから５０μｍである請求項１のアルミニウム集電箔。
【請求項３】
マンガン、鉄、マグネシウム、シリコン、銅、または鉛が１ｐｐｍから１００ｐｐｍ添加された請求項１または２のアルミニウム集電箔。
【請求項４】
アルミニウム箔に、エンボスロールにより複数のへこみ部分を設ける工程と、その後、孔食のエッチングにより前記へこみ部分に貫通孔を得る工程とを有するアルミニウム集電箔の製造方法。
【請求項５】
アルミニウム箔に、予め酸化膜もしくは水酸化膜等の保護膜を形成し、エンボスロールにより複数のへこみ部分を設けると同時に、保護膜を破壊することで前記へこみ部分に貫通孔を得る工程を有するアルミニウム集電箔の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、貫通孔を有するアルミニウム集電箔およびその製造方法に関するものである。特に、リチウムイオンを利用したリチウムイオンキャパシタ等に使用される貫通孔を有するアルミニウムの集電箔およびその製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
リチウムイオンを利用したリチウムイオンキャパシタは、負極材料にリチウムをあらかじめ吸蔵させるプレドープ技術が利用されていて、それにより電圧を上げることができ、エネルギー密度を向上させることができる。そして、このプレドープを効率良く行うために、電極の集電体に貫通孔を多数設ける方法が行われている。
【０００３】
ところで、エネルギー密度を向上させるためにはまた、集電体の厚さを薄くしたほうが電極収納量が増えるが、薄いほど集電体の箔強度が低下し、しかも集電体に貫通孔を設けると箔強度がより低下しやすい。
特許文献１には、リチウムイオンキャパシタとして、好ましい集電体の厚さとして５０μｍ以下、また、好ましい貫通孔の内接円の直径が０．２μｍから５μｍであることが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１１−７４４６８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、アルミニウム電解コンデンサでは、その電極用のアルミニウム箔をエッチングして、１μｍ前後の貫通孔を多数設ける場合があるが、この場合の箔は、純度が高く立方体方位の占有率が高いものが必要で、純度が高いと柔らかく箔強度が低下し、加工性が悪い。また、立方体方位の占有率を高めるためには、５０μｍより箔厚が厚くなってしまい、そのままリチウムイオンキャパシタ等に使用される集電箔に転用することができない。
【０００６】
本発明は、上記の課題を解決するためになされたもので、箔の厚さを薄くしても必要な箔強度を維持でき、１μｍ前後の貫通孔を多数設けることができる貫通孔を有するアルミニウム集電箔を得ることを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、上記の課題を解決するために、下記の貫通孔を有するアルミニウム集電箔を提供するものである。
（１）複数のへこみ部分と、そのへこみ部分に、そのへこみ部分の直径よりも小径の貫通孔を有するアルミニウム集電箔。
（２）へこみ部分の内接円の直径が５μｍから１５μｍで、貫通孔の直径が０．５μｍから３μｍで、外形厚さが２０μｍから５０μｍである（１）のアルミニウム集電箔。
（３）マンガン、鉄、マグネシウム、シリコン、銅、または鉛が１ｐｐｍから１００ｐｐｍ添加された（１）または（２）のアルミニウム集電箔。
（４）アルミニウム箔に、エンボスロールにより複数のへこみ部分を設ける工程と、その後、孔食のエッチングにより前記へこみ部分に貫通孔を得る工程とを有するアルミニウム集電箔の製造方法。
（５）アルミニウム箔に、予め酸化膜もしくは水酸化膜等の保護膜を形成し、エンボスロールにより複数のへこみ部分を設けると同時に、保護膜を破壊することで前記へこみ部分に貫通孔を得る工程を有するアルミニウム集電箔の製造方法。
【発明の効果】
【０００８】
本発明の構成により、箔の厚さを薄くしても必要な箔強度を維持でき、１μｍ前後の貫通孔を多数設けることができるアルミニウム集電箔を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の貫通孔を有するアルミニウム集電箔の一部断面の斜視図を示している。
【図２】本発明の通孔を有するアルミニウム集電箔の製造方法を示している。
【図３】本発明の別の通孔を有するアルミニウム集電箔の製造方法を示している。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
本発明に述べるへこみ部分は、集電体用のアルミニウム箔の表面に設けた凹部部分で、箔の片面または両面に設ける。両面に設ける場合は、できるだけ両面で場所をそろえるのが好ましい。へこみ部分の形状は、箔の表面部分の内接円の直径として５μｍから１５μｍ程度で、５μｍより小さいとへこみ加工工具側の加工が困難になり、また使用中の摩耗・破損も生じやすい。また、１５μｍより大きいとへこみ部分の数が少なくなり、それにともなって、貫通孔の数が少なくなり、プレドープの効率が悪化しやすい。
へこみ部分の作成方法は、エンボスロールと平面ロールとの組み合わせにより片面に、またエンボスロールどうしの組み合わせにより両面にへこみ部分を設けることができる。両面にへこみ部分を設ける場合には、エンボスロールと組み合わせた歯車等によりへこみ部分が重なるように調整する。
へこみ部分の縦断面形状は、長方形、台形、半円形など特に限定がないが、片面の場合は先のとがった三角形でもよい。両面の場合は、先がとがっていない方が位置をあわせやすい。
【００１１】
本発明に述べる貫通孔は、集電体用のアルミニウム箔の表面から裏面まで貫通する穴で、アルミニウム電解コンデンサに使用されるエッチング方法により容易に作成できる。このアルミニウム箔の表面から裏面までの距離が短い部分となるへこみ部分で貫通しやすくなる。
【００１２】
本発明に述べるアルミニウム箔は、厚さが２０μｍから５０μｍ程度で、アルミニウムに、マンガン、鉄、マグネシウム、シリコン、銅、または鉛等を添加したものが使用できる。それらの添加物は、アルミニウムの強度またはエッチング性を改善することができる。エッチング性は全面腐食よりも特に孔食がおきやすいように、鉄、銅、鉛等の添加量を調節する。それらの添加量は１ｐｐｍから１００ｐｐｍ程度が好ましい。
【００１３】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
【００１４】
図１は、本発明の貫通孔を有するアルミニウム集電箔の一部断面の斜視図を示している。
アルミニウム集電箔には、複数のへこみ部分１と、エッチングにより全面に形成されたエッチング穴２と、エッチング穴２の一部がアルミニウム集電箔の表面から裏面にかけて貫通した貫通孔３とを有している。貫通孔３は、へこみ部分１の直径よりも小径で、へこみ部分１はアルミニウム集電箔の厚さが薄くなる部分のため、貫通孔３は、このへこみ部分１で形成しやすい。また、アルミニウム集電箔のへこみ部分１以外の部分は、へこみ部分１よりも箔厚が厚い部分であるため、貫通孔３ができにくく、エッチング穴２のない部分もあり、アルミニウム集電箔の箔強度に寄与している。
また、へこみ部分１は、アルミニウム集電箔の表面または裏面の少なくともどちらか一方に設けるが、両面にしかもできるだけ同じ位置にそろえた方が、アルミニウム集電箔によりうすい部分ができ好ましい。
また、アルミニウム集電箔の表面には電極材を設けることになるが、アルミニウム集電箔の表面に電極材を塗布後加圧プレスされる。ここで、アルミニウム集電箔の全表面に設けたエッチング穴２が、アンカー効果によりその表面に設ける電極材を強固に積層することができる。一方、へこみ部分１では、その他の部分よりも電極材とアルミニウム集電箔とはゆるく加圧プレスされるので、貫通孔３が電極材で目詰まりしにくくなり、プレドープの妨げになるのを防ぐことができる。
【００１５】
図２は、本発明の貫通孔を有するアルミニウム集電箔の製造方法を示している。図２（ａ）はエッチング前を、図２（ｂ）はエッチング後を示している。
まず、アルミニウムは、冷間圧延により規定の厚さに箔状に成形される。次に、図２（ａ）に示すように、エンボスロール４によりアルミニウム箔５にへこみ部分１を設ける。エンボスロールの凸部６は、凸方向の断面が三角、半円、台形、長方形などとなるが、凸部６の先端が狭くなっている方が低圧でアルミニウム箔５がへこみやすい。また、凸部６の先端が狭くなっていない方が、両面からへこみ部分１を設けた場合、へこみ間の接近距離範囲が広くなりズレ許容範囲広くなるためその点で好ましい。
次に、冷間圧延時またはエンボス加工時に表面に付着した加工油を取り除く。ただし加熱して圧延油を分解させようとすると、箔が軟質化する場合には、アルカリで脱脂する。
次に、図２（ｂ）に示すように、アルミニウム箔５をエッチングする。エッチングは、アルミニウム電解コンデンサのエッチンク技術が応用でき、たとえば、アルミニウム箔に直流電流を流して電気化学的にエッチングしてエッチング穴を形成した後、塩酸や硫酸等を含む溶液中で交流電流を流してエッチングすることにより、アルミニウム箔の表面が溶解するのを減少でき、機械的強度が低下するのを防止でき、また、エッチング穴の径を効率的に拡大できる。
そして、エッチングにより、全面に形成されたエッチング穴２と、エッチング穴２の一部がアルミニウム集電箔の表面から裏面にかけて貫通した貫通孔３とを形成する。貫通孔３は、へこみ部分１の直径よりも小径で、へこみ部分１はアルミニウム集電箔の厚さが薄くなる部分のため、貫通孔３は、このへこみ部分１で形成しやすい。
【００１６】
図３は、本発明の別の貫通孔を有するアルミニウム集電箔の製造方法を示している。
図３（ａ）は表面処理後を、図３（ｂ）エンボス加工後を、図３（ｃ）はエッチング後を示している。
表面処理により作成される保護膜層７は、アルミニウム箔５両面に設けるエッチング抑制層で、しかもエンボスロール４の凸部６の押し当てで変形または破損しやすい厚さとする。そのため、この厚さとしては０．０１μmから０．５μmが好ましい。特に好ましい厚さは、０．０２μmから０．１μｍである。０．０１μｍ未満の厚さでは、自然酸化膜と同様の厚さのため表面処理の意味がない。一方、０．５μｍよりも厚いと、エンボスロール４の凸部６がエッチング可能なほど保護膜層７を破損することが困難となりやすい。
表面処理としては、たとえば、加熱もしくは陽極酸化による酸化膜層、または、熱水による水和処理で水酸化物層を設ける。
熱処理としては、大気中、２００℃から５５０℃程度で行う。また、陽極酸化としては、ホウ酸浴、シュウ酸浴、リン酸浴およびアジピン酸系浴等、一般的に使用されている溶液を用い、電圧を変えることにより酸化皮膜の厚さ制御する。また、水和処理としては、純水のみで処理してもよいし、微量の添加物として、ホウ酸、ホウ砂、アジピン酸およびリン酸水素カリウム等を用いてもよい。
次に、図３（ｂ）に示すように、エンボスロール４によりアルミニウム箔５にへこみ部分１を設ける。この時、保護膜層７は、へこみに合わせ部分的に、変形または破損する。
次に、図３（ｃ）に示すように、アルミニウム箔５をエッチングする。この場合には保護膜層７があるために、へこみ部分１以外の部分は、エッチングされにくく、保護膜層７がない場合に比べエッチング穴２のない部分がより広い範囲となりアルミニウム集電箔の箔強度により寄与することができる。
【符号の説明】
【００１７】
１…へこみ部分、２…エッチング穴、３…貫通孔、４…エンボスロール、５…アルミニウム箔、６…凸部、７…保護膜層
【図１】
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【図２】
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【図３】
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