(57)【要約】      （修正有）【課題】表面が平滑であり、かつ、端部にデンドライト状の析出物のない高品質の電解アルミニウム箔、及び、電解アルミニウム箔を高い回収率で得られる製造方法を提供。【解決手段】表面の算術平均高さ（Ｓａ）が０．１５μｍ以下で、断面に存在する結晶粒のサイズに関し、断面の厚さ方向に測定したときの第１最大寸法をｘ（μｍ）、断面の幅方向に測定したときの第２最大寸法をｙ（μｍ）としたとき、ｘとｙが（ｘ＋ｙ）／２≦３及び１≦ｘ／ｙ≦４を満足する電解アルミニウム箔及びその製造方法。アルミ電析浴は、アルキルイミダゾリウムハロゲン化物とアルミニウムハロゲン化物の溶融塩浴に１，１０−フェナントロリンを添加し、電解液の温度が５０〜１００℃で、電流密度が１０〜１００ｍＡ／ｃｍ２で、陰極と陽極との間に５０〜２５０ｃｍ／ｍｉｎの流速の不活性ガスを吹き込む条件下で電析させる、電解アルミニウム箔の製造方法。【選択図】図１
2018083962.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
表面の算術平均高さ（Ｓａ）が０．１５μｍ以下であり、
断面に存在する結晶粒のサイズに関し、前記断面の厚さ方向に測定したときの第１最大寸法をｘ（μｍ）、前記断面の幅方向に測定したときの第２最大寸法をｙ（μｍ）としたとき、ｘとｙが下記式（１）及び（２）
（ｘ＋ｙ）／２≦３      （１）
１≦ｘ／ｙ≦４          （２）
を満足することを特徴とする電解アルミニウム箔。
【請求項２】
請求項１に記載の電解アルミニウム箔を製造する方法であって、
陰極と陽極を備える電解槽中に電解液を供給する工程と、
前記陰極上にアルミニウム膜を電析させる工程と、
電析したアルミニウム膜を前記陰極から剥離して電解アルミニウム箔とする工程とを含み、
前記電解液は、アルキルイミダゾリウムハロゲン化物とアルミニウムハロゲン化物とを含有する溶融塩、及び１，１０−フェナントロリンを含み、
前記１，１０−フェナントロリンの濃度は、前記電解液中１〜１００ｍＭであり、
前記電析させる工程は、
前記電解液の温度が５０〜１００℃であり、電流密度が１０〜１００ｍＡ／ｃｍ２であり、かつ、
前記陰極と前記陽極との間に流速５０〜２５０ｃｍ／ｍｉｎの不活性ガスを吹き込む条件下で行われることを特徴とする電解アルミニウム箔の製造方法。
【請求項３】
前記不活性ガスは、アルゴンであることを特徴する、請求項２に記載の電解アルミニウム箔の製造方法。
【請求項４】
前記陰極の算術平均粗さ（Ｒａ）が０．１０〜０．４０μｍであることを特徴とする、請求項２又は３に記載の電解アルミニウム箔の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、高品質の電解アルミニウム箔及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、自動車用やパソコン用のバッテリーとして、リチウムイオン電池の開発が進んでいる。リチウムイオン電池においては、電池容量の向上のためにアルミニウム箔が正極集電体として用いられている。
【０００３】
アルミニウム箔は、従来、アルミニウム箔地を圧延することによって製造されている。圧延法によって製造されるアルミニウム箔の厚さは、通常は１０μｍ程度が下限である。しかし、リチウムイオン電池の電池容量を更に高めて小型化するためには、アルミニウム箔をできるだけ薄くすることが必要である。具体的に、５〜１０μｍの厚さのアルミニウム箔が求められている。このようなアルミニウム箔は圧延法によっても製造可能ではあるが、圧延工程の回数を多くする必要があるため製造コストが割高になるという問題があった。
【０００４】
一方、電解法では、５〜１０μｍの厚さの薄いアルミニウム箔を少ない工程で製造することが可能である。また、電解法によるアルミニウム箔の製造方法を応用すれば、室温領域においてアルミニウム地金を製造することが可能であると考えられている。厚さの厚いアルミニウム箔を効率良く電析させてアルミニウム地金を製造することができる。
【０００５】
例えば、特許文献１には、電解法により厚さが１０μｍ以下のアルミニウム箔を製造する方法として、溶融塩からなる電解液が供給され、電解用陰極となるドラムを備える電解槽中において、ドラムを回転させながら、ドラム上にアルミニウムを電着させてアルミニウム膜を形成する工程と、アルミニウム膜をドラムから剥離させる工程と、を有するアルミニウム箔の製造方法が開示されている。また、特許文献２には、低温溶融塩のめっき液を用いて、金属ストリップにアルミニウムを高電流密度で電気めっきする方法が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平２０１４−８０６３２号公報
【特許文献２】特開平６−８１１９１号公報
【０００７】
しかしながら、特許文献１の方法では、厚さが１０μｍ以下のアルミニウム箔を製造することはできるものの、製造されるアルミニウム箔の品質や回収率に関しては考慮されていない。特許文献１のような従来技術でアルミニウム箔を製造した場合には、アルミニウム膜をドラムから剥離させる際に、アルミニウム膜が断裂したり、アルミニウム膜の一部がドラムから剥がれ落ちやすく、高品質のアルミニウム箔を連続的に回収することが難しい。また、特許文献２の方法では、電流密度を高くすることにより生産効率を向上させることができるが、電流密度が高くなるほど金属ストリップ上にアルミニウムが不均一にめっきされ、端部にデンドライト状の析出物が発生しやすい。このような析出物が発生した場合には、析出物が発生している部分以外の部分を回収することとなり、回収率（歩留まり）が低下する原因となる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
そこで、本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、表面が平滑であり、かつ、端部にデンドライト状の析出物のない高品質の電解アルミニウム箔、及び、電解アルミニウム箔を高い回収率で得ることが可能な製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の電解アルミニウム箔は、表面の算術平均高さ（Ｓａ）が０．１５μｍ以下であり、断面に存在する結晶粒のサイズに関し、前記断面の厚さ方向に測定したときの第１最大寸法をｘ（μｍ）、前記断面の幅方向に測定したときの第２最大寸法をｙ（μｍ）としたとき、ｘとｙが下記式（１）及び（２）
（ｘ＋ｙ）／２≦３      （１）
１≦ｘ／ｙ≦４          （２）
を満足することを特徴とする。
【００１０】
本発明の電解アルミニウム箔の製造方法は、陰極と陽極を備える電解槽中に電解液を供給する工程と、前記陰極上にアルミニウム膜を電析させる工程と、電析したアルミニウム膜を前記陰極から剥離して電解アルミニウム箔とする工程とを含み、前記電解液は、アルキルイミダゾリウムハロゲン化物とアルミニウムハロゲン化物とを含有する溶融塩、及び１，１０−フェナントロリンを含み、前記１，１０−フェナントロリンの濃度は、前記電解液中１〜１００ｍＭであり、前記電析させる工程は、前記電解液の温度が５０〜１００℃であり、電流密度が１０〜１００ｍＡ／ｃｍ２であり、かつ、前記陰極と前記陽極との間に流速５０〜２５０ｃｍ／ｍｉｎの不活性ガスを吹き込む条件下で行われることを特徴とする。
【００１１】
前記不活性ガスは、アルゴンであることが好ましい。
【００１２】
前記陰極の算術平均粗さ（Ｒａ）が０．１０〜０．４０μｍであることが好ましい。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の電解アルミニウム箔は、表面が平滑であり、かつ、端部にデンドライト状の析出物のない高品質のアルミニウム箔である。また、本発明の電解アルミニウム箔の製造方法では、陰極からアルミニウム膜を剥離する際に、破断したり剥がれ落ちたりすることなく、高い回収率でアルミニウム箔を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】は、実施例１のアルミニウム箔断面を表した図である。
【図２】は、比較例５のアルミニウム箔断面を表した図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
本発明に係る電解アルミニウム箔（以下、単に「アルミニウム箔」と記す）は、表面の算術平均高さ（Ｓａ）が所定の範囲内にあり、断面に存在する結晶粒のサイズが所定の範囲内にある。以下、アルミニウム箔の詳細について説明する。なお、アルミニウム箔は、後述する製造方法によって製造されるものであり、陰極上に析出したアルミニウム膜を剥離することによりアルミニウム箔となる。本明細書では、剥離前のアルミニウムを「アルミニウム膜」、剥離後のアルミニウムを「アルミニウム箔」と記す。アルミニウム膜とアルミニウム箔の特性は同等である。
【００１６】
（アルミニウム箔）
本発明のアルミニウム箔は、断面に存在する結晶粒のサイズに関し、断面の厚さ方向に測定したときの第１最大寸法をｘ（μｍ）、断面の幅方向に測定したときの第２最大寸法をｙ（μｍ）としたとき、ｘとｙが下記式（１）及び（２）
（ｘ＋ｙ）／２≦３      （１）
１≦ｘ／ｙ≦４          （２）
を満足する。なお、以下では、（ｘ＋ｙ）／２を平均直径、ｘ／ｙをアスペクト比と記す。断面に存在する結晶粒の平均直径は、好ましくは１〜３μｍであり、より好ましくは、０．５〜２μｍである。また、断面に存在する結晶粒のアスペクト比は、好ましくは１〜３である。アルミニウム箔の断面は、アルミニウム箔の表面における任意の箇所から内部に向かって切断することにより得られる。アルミニウム箔を、後述するドラム状の陰極を用いて連続的に回収する方法で製造した場合、切断方向は特に限定されず、陰極ドラムの回転方向と平行な方向に切断してもよく、陰極ドラムの回転方向と垂直な方向に沿って切断してもよい。例えば、集束イオンビーム装置を用いて、アルミニウム箔の表面から内部に向かって集束イオンビームを照射することにより、アルミニウム箔の断面の二次電子像を取得し、得られた二次電子像によって、アルミニウム箔の断面を解析することができる。二次電子像において、複数個の任意の結晶粒を選択し、各結晶粒について第１最大寸法と第２最大寸法を測定することにより、平均直径及びアスペクト比を算出することができる。
【００１７】
本発明では、断面に存在する結晶粒の平均直径が１〜３μｍであり、かつ、アスペクト比が１〜４であることにより、アルミニウム膜の強度が高い。陰極からアルミニウム膜を剥離する際に、アルミニウム膜が破断したり、アルミニウム膜の一部が陰極から剥がれ落ちたりするのを防止することができる。
【００１８】
断面に存在する結晶粒のアスペクト比の大きさは、アルミニウム箔の端部にデンドライト状に成長したアルミニウムの析出物が存在するか否かの指標になっている。電解法によるアルミニウム箔の製造においては、アルミニウム箔の端部に電流集中が起こりやすい特徴がある。端部に電流が集中すると、析出したアルミニウムがデンドライト状に成長し、端部におけるアルミニウム箔の厚さが極端に厚くなり、中央部との厚さの差が大きくなる。このような場合、陰極からアルミニウム膜を剥離する際に破断しやすい傾向にある。アルミニウム箔の断面に存在する結晶粒のアスペクト比が１〜４であると、端部にデンドライト状に成長したアルミニウムの析出物が存在せず、高い回収率でアルミニウム箔を得ることができる。
【００１９】
また、断面に存在する結晶粒の平均直径が３μｍを超えると、材料の強度が低下し回収が困難になるので好ましくない。
【００２０】
本発明のアルミニウム箔は、表面の算術平均高さ（Ｓａ）が０．１５μｍ以下である。好ましくは、０．０５〜０．１μｍである。算術平均高さ（Ｓａ）が０．１５μｍを超えると、陰極からアルミニウム膜を剥離する際に破断しやすい傾向にある。なお、算術平均高さ（Ｓａ）は、二次元パラメータである算術平均粗さ（Ｒａ）を三次元に拡張したパラメータであり、ＩＳＯ２５１７８で規定されている。算術平均高さ（Ｓａ）は、原子間力顕微鏡を用いて表面形状を解析することにより測定することができる。
【００２１】
アルミニウム箔の厚さは、通常１μｍ〜２０μｍであるが、用途によって適宜選択すればよい。例えば、電解アルミニウム箔をリチウムイオン電池の正極集電体として用いる場合には、厚さを１０μｍ以下とするのが好ましい。
【００２２】
（アルミニウム箔の製造方法）
本発明のアルミニウム箔の製造方法は、電解槽中に電解液を供給する工程と、陰極上にアルミニウム膜を電析させる工程と、電析したアルミニウム膜を陰極から剥離してアルミニウム箔とする工程とを含む。以下、各工程について詳細に説明する。
【００２３】
（電解槽中に電解液を供給する工程）
まず、電解槽中に電解液が供給される。本発明において、電解液は、アルキルイミダゾリウムハロゲン化物とアルミニウムハロゲン化物とを含有する溶融塩、及び添加剤として１，１０−フェナントロリンを含む。
【００２４】
アルミニウムは、標準電極電位が−１．６６２Ｖｖｓ．ＳＨＥ（標準水素電極）である。そのため、通常、アルミニウムを水溶液から電析させることは不可能である。アルミニウムを電析させる電解液としては、アルミニウム塩との混合物である溶融塩、或いは、アルミニウム塩を溶解した有機溶媒が用いられる。
【００２５】
溶融塩は、無機系溶融塩と有機系室温型溶融塩に大別することができる。本発明では、有機系室温型溶融塩として、アルキルイミダゾリウムハロゲン化物と、アルミニウムハロゲン化物とを含有する溶融塩を用いる。アルキルイミダゾリウムハロゲン化物は、例えばアルキルイミダゾリウムクロリドであって、具体的に１−エチル−３−メチルイミダゾリウムクロリド（以下、「ＥＭＩＣ」と記す）が挙げられる。また、アルミニウムハロゲン化物としては、具体的に塩化アルミニウム（以下、「ＡｌＣｌ３」と記す）が挙げられる。ＥＭＩＣとＡｌＣｌ３との混合物は、組成によっては融点が−５０℃付近まで低下する。そのため、より低温の環境でアルミニウムの電析を実施することができる。電解液の粘度及び導電率の観点から、ＥＭＩＣとＡｌＣｌ３との組み合わせが最も好ましい。なお、ＥＭＩＣとＡｌＣｌ３とのモル比（ＥＭＩＣ：ＡｌＣｌ３）は、２：１〜１：２とするのが好ましく、１：１〜１：２とするのがより好ましい。
【００２６】
本発明では、上記溶融塩に、添加剤として１，１０−フェナントロリンを添加する。電解液中の１，１０−フェナントロリンの濃度は、１〜１００ｍＭであり、好ましくは５〜５０ｍＭである。１，１０−フェナントロリンは、結晶粒を小さくしアルミニウム膜の強度を高める効果がある。アルミニウム膜の強度が増すことにより、陰極からアルミニウム膜を剥離する際にアルミニウム膜が断裂したり、アルミニウム膜の一部が陰極から剥がれ落ちたりするのを防止することができ、アルミニウム箔の回収率が改善される。１，１０−フェナントロリンの濃度が１ｍＭ未満であると、アルミニウム箔の表面を平滑化する効果が小さくなり過ぎてしまう。一方、１，１０−フェナントロリンの濃度が１００ｍＭを超えると、アルミニウム膜が急激に硬くなるのに伴い脆くなる。それにより、陰極からアルミニウム膜が剥がれ落ちやすくなり、アルミニウム箔の回収率が悪化する。なお、電解液には、１，１０−フェナントロリン以外の他の添加剤を適宜添加してもよい。他の添加剤としては、例えば、ベンゼン、トルエン、キシレンが挙げられる。
【００２７】
（陰極上にアルミニウム膜を電析させる工程）
本発明では、電解液の温度が５０〜１００℃であり、電流密度が１０〜１００ｍＡ／ｃｍ２であり、かつ、陰極と陽極との間に流速５０〜２５０ｃｍ／ｍｉｎの不活性ガスを吹き込む条件下で行われる。これにより、陰極上にアルミニウム膜を電析させることができる。
【００２８】
本発明において、電解液の温度は５０〜１００℃の範囲内である。より好ましくは、６０℃〜８０℃の範囲内である。電解液の温度が５０℃未満であると、電解液の粘度及び抵抗が増大するため最大電流密度が小さくなる。その結果、電析効率が低下し、アルミニウム膜の析出が不均一になりやすい。具体的に、アルミニウム膜の中で凸部等の特定部位においてアルミニウムが多く析出し、デンドライト状の析出物が形成される。この析出物が陰極から剥がれ落ち、回収率が低下する傾向にある。また、特定部位の膜厚のみが厚くなり、その他の部分の膜厚が薄くなるため、成膜効率（平均膜厚÷成膜時間）も悪化する。一方、電解液の温度が１００℃を超えると、電解液を構成する化合物の揮発や分解により、電解液の組成が不安定になる。特に、ＥＭＩＣとＡｌＣｌ３とを含有する溶融塩を電解液として用いた場合、ＡｌＣｌ３の揮発と、１−エチル−３−メチルイミダゾリウムカチオンの分解が顕著となる。さらに、電解液の温度を保持するためのエネルギーも大きく、電解槽の劣化も促進されるため生産効率が低下する。
【００２９】
本発明において、電流密度は１０〜１００ｍＡ／ｃｍ２である。好ましくは２０〜１００ｍＡ／ｃｍ２である。電析速度は電流密度に対応するため、電流密度が１０ｍＡ／ｃｍ２未満であると、電析速度が遅すぎて生産効率の低下を招く。一方、電流密度が１００ｍＡ／ｃｍ２を超えると、アルミニウム膜の中で凸部等の特定部位においてアルミニウムが多く析出し、デンドライト状の析出物が形成される。この析出物が陰極から剥がれ落ち、回収率が低下する傾向にある。
【００３０】
本発明では、陰極と陽極との間に流速５０〜２５０ｃｍ／ｍｉｎの不活性ガスが吹き込まれる。所定の流速で不活性ガスを吹き込み、電解液を攪拌することにより、アルミニウム膜の形成が促進される。流速は、陰極と陽極の間を不活性ガスが通過すると仮定して、不活性ガスの流量（Ｌ/ｍｉｎ）を陰極と陽極の間の断面積で除することにより算出される。陰極と陽極との間の距離や陰極の幅によって不活性ガスの流速が変わるので、所望の流速で不活性ガスを供給するために、陰極と陽極との間の距離や陰極の幅に基づいて、不活性ガスの流量を調整する。
【００３１】
不活性ガスの流速が５０ｃｍ／ｍｉｎ未満である場合、アルミニウム膜の中で凸部等の特定部位においてアルミニウムが多く析出し、デンドライト状の析出物が形成される。この析出物が陰極から剥がれ落ち、回収率が低下する傾向にある。また、不活性ガスの流速が５０ｃｍ／ｍｉｎより遅い場合、結晶粒の形状が不均一になり、アルミニウム箔表面の面粗さの値が大きくなる傾向にある。一方、流速が２５０ｃｍ／ｍｉｎより速い場合、アルミニウム膜が陰極から剥離しやすくなり、正常な成膜を阻害するおそれがある。また、結晶粒の形状が不均一になり、アルミニウム箔表面の面粗さの値が大きくなる傾向にある。なお、不活性ガスの供給方法は特に限定されず、電解液中で不活性ガスをバブリングさせてもよく、電解液の液面上から陰極と陽極の間に不活性ガスを導入する配管を挿入し、不活性ガスを噴射してもよい。不活性ガスとしては、例えば、窒素、アルゴンが挙げられ、ほとんど他の物質と反応しない反応不活性の点でアルゴンが好ましい。
【００３２】
本発明において、陽極はアルミニウムまたは不溶性電極からなる。陰極には、チタン、ステンレス鋼、ニッケル、カーボンなどが用いられる。チタン、ステンレス鋼、ニッケルなどの金属は表面に緻密な自然酸化被膜を形成しているため、耐食性に優れている。また、自然酸化被膜があることでアルミニウム膜との密着性が低下するため、陰極として適する。また、カーボンのような非金属材料はアルミニウム膜との結合力が低いため、陰極として適する。陰極表面の一部に大きな凸凹が存在すると、析出したアルミニウムが凹みに食い込む。そして、凹みに食い込んだアルミニウム膜を陰極表面から剥離する際に、大きな剥離抵抗が発生し、これによってアルミニウム箔が破損したり、切断したりする。このような剥離抵抗は、陰極の表面粗さによって影響を受ける。したがって、陰極表面の算術平均粗さ（Ｒａ）は０．１０〜０．４０μｍ、十点平均粗さ（Ｒｚ）は０．２０〜０．７０μｍであることが好ましい。陰極表面の算術平均粗さ（Ｒａ）が０．１０μｍ未満であると、電析中にアルミニウム膜が剥がれ落ちやすくなり好ましくない。陰極表面は、機械研磨または電解研磨によって調整するのがよい。
【００３３】
（析出したアルミニウム膜を陰極の表面から剥離してアルミニウム箔とする工程）
本発明では、陽極及び陰極の形状は特に限定されず、板状の陽極と板状の陰極を用いてもよいが、アルミニウム箔を連続的に回収するには、ドラム状の陰極を用いるのが好ましい。陽極と、陽極に対向させて設けられた陰極ドラムとの間に電解液を供給し、陰極ドラムを一定速度で回転させながら、両極間に直流電流を通電することにより陰極ドラム表面上にアルミニウム膜を析出させ、析出したアルミニウム膜を陰極ドラム表面から剥離し、剥離したアルミニウム膜を回収ドラムに巻き付けることにより、アルミニウム箔を連続的に回収することができる。例えば、アルミニウム膜が所定の厚さになった後、通電を一旦停止させ、陰極ドラムを回転させることによりアルミニウム膜を剥離し、剥離したアルミニウム膜を回収ドラムに貼り付けて積層させながらアルミニウム箔を巻き取ってもよい。また、アルミニウム膜を剥離すると同時に剥離片としてアルミニウム箔を回収してもよい。
【実施例】
【００３４】
以下、実施例及び比較例に基づいて、本発明の好適な実施の形態を具体的に説明するが、本発明はこれら実施例に限定されるものではない。
【００３５】
（電解アルミニウム箔の作製）
ＥＭＩＣ：ＡｌＣｌ３＝１：２のモル比で混合した溶液に、表１に記載の濃度になるように１，１０−フェナントロリンを添加した電解液を用意した。電解槽に電解液を入れ、電解液中に陰極のチタン製ドラム（幅１００ｃｍ、直径２００ｃｍ、表面粗さＲａ０．１０μｍ）と、陽極の９９．９％のアルミニウム板を設置した。ここで、陽極のアルミニウム板は、陰極のチタン製ドラムと電極間距離３ｃｍとなるように対向させて配置した。この場合、陰極と陽極の間の断面積は３００ｃｍ２である。電解液は、陰極と陽極の間にアルゴンガスを供給し、バブリングしながら撹拌した。例えば、流入量が１５Ｌ／ｍｉｎの場合、流速は１５０００÷３００＝５０ｃｍ／ｍｉｎである。表１の条件で膜厚１０μｍとなるまで通電し、陰極表面にアルミニウム膜を析出させた。通電終了後、チタンドラムに析出したアルミニウム膜をエタノールと純水で洗浄し、チタン製ドラムから剥離することにより、アルミニウム箔を回収した。
【００３６】
（評価方法）
得られたアルミニウム箔について、算術平均高さ（Ｓａ）、並びに、断面に存在する結晶粒のサイズを測定し、端部におけるデンドライト状の析出物の有無を確認した。また、アルミニウム箔の製造において、成膜効率及び回収率を評価した。評価結果を表１に示す。なお、比較例９では、不活性ガスを供給しなかったため、電解液中でのイオンの移動が不十分であり、所望の電流が流れず、成膜することができなかった。そのため、表１中「−」と記載した。
（１）算術平均高さ（Ｓａ）
得られたアルミニウム箔の算術平均高さ（Ｓａ）について、アルミニウム箔の面積１００ｃｍ２あたり任意５箇所を原子間力顕微鏡（ＡＦＭ）を用いて測定し、その平均値を算術平均高さ（Ｓａ）とした。
（２）デンドライト状の析出物の有無
剥離前のアルミニウム箔を肉眼で観察して、デンドライト状の析出物があるかないかを確認した。析出物がある場合を「○」、析出物がない場合を「×」と判定した。
（３）結晶粒の平均直径及びアスペクト比
集束イオンビーム装置（日立ハイテクノロジーズ社製  ＳＭＩ４０５０）を用い、得られたアルミニウム箔の表面から内部に向かって集束イオンビームを照射し、二次電子像を得た。二次電子像より、任意の１０個以上の結晶粒について、断面の厚さ方向に測定したときの第１最大寸法ｘ（μｍ）、並びに、断面の幅方向に測定したときの第２最大寸法ｙ（μｍ）を測定した。ｘの平均値及びｙの平均値を算出した後、ｘの平均値及びｙの平均値に基づいて、（ｘ＋ｙ）／２及びｘ／ｙを算出した。
（４）成膜速度
高精度デジタルマイクロメーター（ミツトヨ製ＭＤＨ−２５Ｍ）を用い、アルミニウム箔の厚さを測定した。アルミニウム箔の面積１００ｃｍ２あたり任意５箇所を測定し、その平均値を膜厚とした。また、通電開始から通電終了までの時間を成膜時間として測定した。平均膜厚を成膜時間で除することにより、成膜速度を算出した。
理論収量および理論成膜速度については、ファラデーの法則に基づき、下記式で算出した。Ａｌの原子量を２６．９８、イオン価数を３、ファラデー定数を９６５００［Ｃ・ｍｏｌ−１］とした。
理論収量 = （電流密度×成膜面積×成膜時間×Ａｌの原子量）/（Ａｌイオンの価数×ファラデー定数) 
理論成膜速度 = 理論収量/（成膜面積×Ａｌの密度×成膜時間）
成膜速度を理論成膜速度で除することにより、成膜効率を算出した。成膜効率が０．７以上である場合に、良好な成膜効率であると判定した。
（５）回収率
得られたアルミニウム箔の重量（回収量）を測定した。回収量を理論収量で除することにより、回収率を算出した。回収率が８０％以上である場合に、高い回収率であると判定した。
【００３７】
【表１】
2018083962.tif 000003
【００３８】
表１に示すように、実施例１〜１８では、表面の算術平均高さ（Ｓａ）が０．１５μｍ以下であり、断面に存在する結晶粒のサイズに関し、断面の厚さ方向に測定したときの第１最大寸法をｘ（μｍ）、断面の幅方向に測定したときの第２最大寸法をｙ（μｍ）としたとき、ｘとｙが下記式（１）及び（２）
（ｘ＋ｙ）／２≦３      （１）
１≦ｘ／ｙ≦４          （２）
を満足するため、表面が平滑であり、かつ、端部にデンドライト状の析出物が存在せず、陰極からアルミニウム膜を剥離する際に、破断したり剥がれ落ちたりすることなく、高い回収率でアルミニウム箔を得ることができることが分かった。
【００３９】
一方、比較例１では、（ｘ＋ｙ）／２が３．３μｍであり、かつ、ｘ／ｙが４．１であるため、端部にデンドライト状の析出物が確認された。そのため、成膜効率と回収率が劣る結果となった。
比較例２、３では、（ｘ＋ｙ）／２がそれぞれ、４．３、４．２であるため、端部にデンドライト状の析出物が確認された。そのため、成膜効率と回収率が劣る結果となった。
比較例４では、表面の算術平均高さが０．２μｍであり、平滑性に劣っていることが分かった。また、比較例４では、電解液の温度が１１０℃と高いため、アルミニウム膜が不均一に形成され、成膜効率と回収率が劣る結果となった。
比較例５、６では、表面の算術平均高さがそれぞれ０．３６μｍ、０．３２μｍであり、平滑性に劣っていることが分かった。また、比較例５では添加剤を添加せず、比較例６では添加剤の濃度が０．５ｍＭと低いため、アルミニウム膜の強度が弱く、回収率が劣る結果となった。
比較例７では、表面の算術平均高さが０．１６μｍであり、平滑性に劣っていることが分かった。また、比較例７では添加剤の濃度が１１０ｍＭと高いため、アルミニウム膜が硬く、脆くなり、回収率が劣る結果となった。
比較例８では、表面の算術平均高さが０．１６μｍであり、かつ、（ｘ＋ｙ）／２が４．１であるため、平滑性に劣っており、さらに、端部にデンドライト状の析出物が確認され、回収率が劣る結果となった。
比較例１０では、表面の算術平均高さが０．２０μｍであり、かつ、（ｘ＋ｙ）／２が４．４であるため、平滑性に劣っており、さらに、端部にデンドライト状の析出物が確認され、成膜効率と回収率が劣る結果となった。
比較例１１では、表面の算術平均高さが０．１８μｍであり、かつ、（ｘ＋ｙ）／２が４．２であるため、平滑性に劣っており、さらに、端部にデンドライト状の析出物が確認された。また、不活性ガスの流速が３００ｃｍ／ｍｉｎと速すぎたため、電析中にアルミニウム膜が陰極から剥離しやすく、成膜効率と回収率が劣る結果となった。
【００４０】
以上より、本発明に係る電解アルミニウム箔は、表面の算術平均高さ（Ｓａ）が０．１５μｍ以下であり、断面に存在する結晶粒のサイズに関し、断面の厚さ方向に測定したときの第１最大寸法をｘ（μｍ）、断面の幅方向に測定したときの第２最大寸法をｙ（μｍ）としたとき、ｘとｙが下記式（１）及び（２）
（ｘ＋ｙ）／２≦３      （１）
１≦ｘ／ｙ≦４          （２）
を満足するため、表面が平滑であり、かつ、端部にデンドライト状の析出物のない高品質の電解アルミニウム箔である。
【図１】
2018083962.tif 000004
【図２】
2018083962.tif 000005