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1、(10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 201380039312.7(22)申请日 2013.09.252012-213364 2012.09.27 JPH01M 4/66(2006.01)H01G 11/66(2006.01)(71)申请人 东洋铝株式会社地址 日本国大阪府大阪市中央区久太郎町三丁目6番8号(72)发明人 井上英俊 草井宽之 加藤久咏铃木泰雄 渡辺正则(74)专利代理机构 北京汇思诚业知识产权代理有限公司 11444代理人 龚敏 王刚(54) 发明名称导电构件、电极、二次电池、电容器以及导电构件和电极的制造方法(57) 摘要本发明提供一种在作为构成二次电池、电。
2、容器等的电极的集电体等的材料所使用的导电构件中,能抑制电极活性物质层的剥离,且能使电极的电阻降低的导电构件,及具备该导电构件的电极、具备该电极的二次电池及电容器、以及该导电构件及电极的制造方法。导电构件 (101) 具备铝材(11),从铝材 (11) 的表面朝向内部形成的、含有硼及氮的至少任一者和铝的钝化层 (12)、及在钝化层 (12) 的表面所形成的导电性类金刚石碳层(13)。电极 (100) 具备在导电构件 (101) 的导电性类金刚石碳层 (13) 的表面所形成的电极活性物质层 (14)。(30)优先权数据(85)PCT国际申请进入国家阶段日2015.01.23(86)PCT国际申请的。
3、申请数据PCT/JP2013/075811 2013.09.25(87)PCT国际申请的公布数据WO2014/050846 JA 2014.04.03(51)Int.Cl.(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请权利要求书1页 说明书14页 附图8页(10)申请公布号 CN 104488118 A(43)申请公布日 2015.04.01CN 104488118 A1/1 页21.一种导电构件 (101),其具备 :铝材 (11),从所述铝材 (11) 的表面朝向内部形成的、含有硼及氮的至少任一者和铝的钝化层(12),以及在所述钝化层 (12) 的表面形成的导电性类金刚石碳层 (。
4、13)。2.根据权利要求 1 所述的导电构件 (101),其中,所述钝化层 (12) 的厚度为 5nm 以上 200nm 以下。3.根据权利要求 1 所述的导电构件 (101),其中,所述导电性类金刚石碳层 (13) 的厚度为 10nm 以上 300nm 以下。4.根据权利要求 1 所述的导电构件 (101),其中,所述的导电构件为集电体。5.一种电极 (100),其具备 :如权利要求 4 所述的导电构件 (101) ;及在所述导电构件 (101) 中的所述导电性类金刚石碳层 (13) 的表面形成的电极活性物质层 (14)。6.一种电极 (100),其包含权利要求 1 所述的导电构件 (101。
5、)。7.一种二次电池,其具备如权利要求 5 所述的电极 (100)。8.一种电容器,其具备权利要求 5 所述的电极 (100)。9.一种导电构件 (101) 的制造方法,其包括以下工序 :钝化层形成工序 :在产生含有硼离子及氮离子的至少任一者的放电等离子体的空间,在加热铝材(11)的状态下,向铝材(11)的表面注入硼离子及氮离子的至少任一者,从而从所述铝材 (11) 的表面朝向内部形成含有硼及氮的至少任一者和铝的钝化层 (12),以及导电性类金刚石碳层形成工序 :在产生含有碳离子的放电等离子体的空间,在加热所述铝材 (11) 的状态下,在形成有所述钝化层 (12) 的所述铝材 (11) 的表面。
6、形成导电性类金刚石碳层 (13)。10.根据权利要求 9 所述的导电构件 (101) 的制造方法,其中,所述钝化层形成工序包括 :将所述铝材 (11) 配置于所述空间,在将硼化合物气体及氮化物气体的至少任一者导入所述空间的状态下,在所述铝材 (11) 的至少一面的表面附近产生放电等离子体,通过向所述铝材(11)施加负的偏压,从而从所述铝材(11)的表面朝向内部形成所述钝化层 (12)。11.根据权利要求 9 所述的导电构件 (101) 的制造方法,其中,所述导电性类金刚石碳层形成工序包括 :将所述铝材 (11) 配置于所述空间,在将碳化合物气体导入所述空间的状态下,通过在所述铝材 (11) 的。
7、至少一面的表面附近产生放电等离子体,向所述铝材(11)施加负的偏压,从而在形成有所述钝化层(12)的所述铝材(11)的表面形成所述导电性类金刚石碳层 (13)。12.一种电极 (100) 的制造方法,其包括 :在由如权利要求9所述的制造方法得到的导电构件(101)中的所述导电性类金刚石碳层 (13) 的表面,形成电极活性物质层 (14) 的工序。权 利 要 求 书CN 104488118 A1/14 页3导电构件、电极、二次电池、电容器以及导电构件和电极的制造方法技术领域0001 本发明涉及一种通常构成二次电池、电容器等的电极的集电体等的导电构件、具备该导电构件的电极、具备该电极的二次电池和电。
8、容器、以及该导电构件及电极的制造方法。特别是上述的二次电池为锂离子电池等的二次电池,电容器为锂离子电容器、双电层电容器、功能性固体电容器。背景技术0002 近年来,作为高效能的蓄电设备,锂离子电池、双电层电容器等一直以来作为移动电话、电脑、数字相机、汽车的电源被使用。锂离子二次电池中,作为正极材料使用例如在包含铝箔的集电体的表面涂覆包含锂金属氧化物盐、碳微粒、氟类粘合剂的活性物质而成的材料。在双电层电容器中,使用为了构成电极将包含碳的活性物质涂覆在作为集电体的铝箔上而成的材料。0003 铝箔因其表面形成由氧化铝构成的钝化膜而难以受到电解液的影响。该钝化膜由于存在部分空穴 ( 细微缺陷 ) 而具。
9、有导电性。另外,铝箔为加工性优异,经济性良好的材料。基于这些情况,铝箔正作为双电层电容器或二次电池的正极和负极的集电体的基材被使用。0004 然而,在使用含有包含 LiBF4、LiPF6、( C2H5)4NBF4等的氟类阴离子的电解质的有机电解液的现有二次电池中,施加电压时,作为构成驱动用电解液的电解质阴离子所使用的BF4、P F6等的 F-成分,通过作为正极的集电体的铝及具有空穴的钝化膜而反应溶出铝。即,集电体腐蚀。由于集电体的腐蚀而存在电极活性物质层变得容易剥离的问题。0005 作为双电层电容器的用途,涉及储能用途、电源用途这些多方面用途。在储能用途的情况下,因能量密度(Wh/L)较高,即。
10、,在集电体形成较厚的电极活性物质层(极化性电极层 ),从而需要使每单位体积的静电容量增大。另外,作为电源用途,需要使电源密度 (W/cm2) 增大。而且,双电层电容器的额定电压为从 2.5V 到 3.5V 的范围,因此在将双电层电容器用作电源用途的情况时,重要的是双电层电容器的内部电阻小,电力损失小。特别是,内部电阻大时,在以大电流进行放电时起因于内部电阻的 IR-drop 的值变大,电力损失变大。0006 双电层电容器的内部电阻,由电解液的比电阻、电极活性物质层的固有电阻、集电体与电极活性物质层的接触电阻、集电体本身的电阻构成。在将铝箔作为集电体用于现有的双电层电容器的情况下,认为由在铝箔的。
11、表面所形成的氧化铝所构成的自然氧化膜 ( 钝化膜 ) 使集电体的电阻增大。另外,铝箔的表面通过由氧化铝构成的氧化膜 ( 钝化膜 ) 覆盖,从而使作为集电体的铝箔与在铝箔的表面所形成的电极活性物质层 ( 涂覆材料 ) 之间的接触电阻值也变大。其结果,存在作为双电层电容器的内部电阻的 ESR( 等效串联电阻 )变高的问题。0007 上述的接触电阻值变大时,作为集电体使用铝箔的二次电池及双电层电容器中在充放电时容易产生热。因产生的热而使粘结电极活性物质的粘合剂劣化,从而降低电极说 明 书CN 104488118 A2/14 页4活性物质层与铝箔的表面的密合性。其结果,在二次电池和双电层电容器中,充放。
12、电时会出现电极活性物质层剥离的现象。这是影响二次电池及双电层电容器的寿命等的特性的问题。0008 另外,上述的接触电阻值变大时,在双电层电容器中,以大电流进行放电时容量损失变大。因此,特别是电源用途的情况,通过增大包括接触电阻及集电体自身的电阻的内部电阻而产生容量损失。其结果,也会发生放电时间变短的问题。0009 需要说明的是,在日本特开 2008-10856 号公报 ( 以下,称为专利文献 1) 中,为了抑制正极的劣化且试图低电阻化,将正极的表背面通过氟化铝被覆。0010 另外,在日本特开平 11-162470 号公报 ( 专利文献 2) 中,为了提高与电极活性物质的密合性,将集电体用铝箔的。
13、表面粗糙化。在先技术文献专利文献0011 专利文献 1 :日本特开 2008-10856 号公报专利文献 2 :日本特开平 11-162470 号公报发明内容发明要解决的课题0012 然而,在专利文献 1 中,起因于由在上述的铝箔的表面形成的氧化铝构成的自然氧化膜的电阻值增大的问题还未解决。0013 另外,在在专利文献 2 中,也不能完全地防止电极活性物质层的剥离。0014 因此,本发明的目的在于提供一种在作为构成二次电池、电容器等的电极的集电体等的材料所使用的导电构件中,能抑制电极活性物质层的剥离,且能使电极的电阻降低的导电构件、具备该导电构件的电极、具备该电极的二次电池和电容器、以及该导电。
14、构件及电极的制造方法。用于解决课题的方案0015 根据本发明的导电构件具备铝材 ;从铝材的表面朝向内部形成的、含有硼及氮的至少任一者和铝的钝化层 ;以及在钝化层的表面形成的导电性类金刚石碳层。0016 在本发明的导电构件中,钝化层的厚度优选为 5nm 以上 200nm 以下。0017 另外,在本发明的导电构件中,导电性类金刚石碳层的厚度优选为10nm以上300nm 以下。0018 本发明的导电构件可为集电体。0019 根据本发明的一个方面的电极,具备上述导电构件及在导电构件中的导电性类金刚石碳层的表面所形成的电极活性物质层。0020 根据本发明的另一个方面的电极包含上述导电构件。0021 根据。
15、本发明的二次电池具备上述的任意的电极。0022 根据本发明的电容器具备上述的任意的电极。0023 根据本发明的导电构件的制造方法具备以下工序。0024 (A) 钝化层形成工序 :在使含有硼离子及氮离子的至少任一者的放电等离子体产生的空间,在加热铝材的状态下,向铝材的表面注入硼离子及氮离子的至少任一者,从而从说 明 书CN 104488118 A3/14 页5铝材的表面朝向内部形成含有硼及氮的至少任一者和铝的钝化层0025 (B) 导电性类金刚石碳层形成工序 :在使含有碳离子的放电等离子体产生的空间,在加热铝材的状态下,在形成有钝化层的铝材的表面形成导电性类金刚石碳层0026 在本发明的导电构件。
16、的制造方法中,钝化层形成工序优选包括 :将铝材配置于上述空间,在将硼化合物气体及氮化物气体的至少任一者导入上述空间的状态下,通过在铝材的至少一面的表面附近产生放电等离子体,且向铝材施加负的偏压,从而从铝材的表面朝向内部形成钝化层。0027 另外,在本发明的导电构件的制造方法中,导电性类金刚石碳层形成工序优选包括 :将铝材配置于上述的空间,在将碳化合物气体导入上述空间的状态下,通过在铝材的至少一面的表面附近产生放电等离子体,且向铝材施加负的偏压,从而在形成有钝化层的铝材的表面形成导电性类金刚石碳层。0028 根据本发明的电极的制造方法,具备通过上述制造方法而得到的在导电构件中的导电性类金刚石碳层。
17、的表面形成电极活性物质层的工序。发明的效果0029 根据本发明,在作为构成二次电池、电容器等的电极的集电体等的材料使用的导电构件中,可抑制电极活性物质层的剥离,且可使电极的电阻降低。附图说明0030 图 1 是表示根据本发明的导电构件的截面的示意性截面图。图 2 是表示基于由二次离子质谱分析法 (SIMS) 测定的铝材内的硼原子和 / 或氮原子的浓度分布,决定含有硼和 / 或氮的钝化层的厚度的方法的示意图。图 3 是表示用于制造本发明的导电构件的等离子体处理装置的示意性结构图。图 4 是表示对于本发明的实施例 1 中制造的导电构件而言,由二次离子质谱分析法(SIMS) 所测定的铝材内的碳、硼及。
18、铝的各元素的从表面到深度方向的浓度分布的图。图 5 是通过场致发射型扫描型电子显微镜 (FE-SEM) 对本发明的实施例 1 中所制造的导电构件的横截面进行观察的照片。图 6 是表示本发明的实施例 2 中制造的双电层电容器示意性截面图。图 7 是表示对于本发明的实施例 3 中所制造的导电构件而言,由二次离子质谱分析法(SIMS) 所测定的铝材内的碳、氮及铝的各元素的从表面到深度方向的浓度分布的图。图 8 是表示在本发明的实施例 2、实施例 4、比较例 2 及比较例 4 中所制造的双电层电容器中所测定的 AC 阻抗的图。图 9 是表示在本发明的实施例 2、实施例 4、比较例 2 及比较例 4 中。
19、所制造的双电层电容器中,作为测定的放电试验的结果的电压和时间的关系的图。具体实施方式0031 以下,对本发明的导电构件的实施方式进行说明。0032 本发明的导电构件用于构成二次电池、电容器等的电极的集电体等。上述二次电池为锂离子电池等的二次电池。上述电容器为锂离子电容器、双电层电容器、功能性固体电容器等。功能性固体电容器中,本发明的导电构件用于集电体本身或电极本身。说 明 书CN 104488118 A4/14 页60033 如图 1 所示,作为本发明的一个实施方式的导电构件 101,具备铝材 11、从铝材 11的表面朝向内部形成,且含有硼及氮的至少任一者和铝的钝化层 12、及在钝化层 12 。
20、的表面形成的导电性类金刚石碳层 13。作为本发明的一个实施方式的电极 100,具备导电构件101、及在导电构件 101 中的导电性类金刚石碳层 13 的表面形成的电极活性物质层 14。0034 铝材 11 没有特别限定,通常可使用以集电体用途使用的铝箔。铝材 11 的纯度越低,特别是铜、铁、或硅的含量越多,在作为锂离子二次电池和双电层电容器的集电体使用铝箔的情况时,因电解质所致在充放电时铝的腐蚀量越多,可能会出现电极的寿命降低,且电池特性大幅降低。因此,铝箔的纯度虽没有限定,但从上述理由考虑为 99.0 质量以上,更优选为 99.9 质量以上。0035 铝材 11 的厚度没有限定,优选为 10。
21、m 以上 100m 以下。铝材 11 的厚度小于10m 的情况时,在铝箔的表面进行粗糙化的工序、或其它的制造工序中可能会发生铝箔的断裂或裂缝。在铝材 11 的厚度超过 100m 的情况时,在特性上虽没有问题,但从体积和重量方面考虑,即,不仅是使装入电池时电池本身的尺寸变大的同时变重这样的问题更加显著,且从制造成本的点考虑也不利,即,因使用铝箔的量增加而材料费用变高,从这点考虑不宜。0036 本发明的导电构件 101 的一个实施方式中,在铝材 11 的表面仅注入硼离子、仅注入氮离子、或注入硼离子和氮离子,从铝材 11 的表面朝向内部形成含有铝和硼、铝和氮、或铝、硼和氮的钝化层 12。0037 向。
22、铝材 11 的表面注入硼离子的情况时,推测并非是存在于铝材 11 的表面的全部的铝与硼结合,而是至少一部分的铝与硼结合而形成硼化铝。以下,本说明书中为了方便起见,将通过向铝材 11 的表面注入硼离子而形成的钝化层 12 称为硼化铝层。0038 已知硼化铝的结晶形成如石墨那样的层结构,在其层间铝原子以插入后的结构,沿着与作为硼化铝的结晶面的六角形平面平行的轴,显示如金属那样的导电性。另外,虽然根据制法而定,但硼化铝层为不受浓硝酸、浓盐酸侵蚀的具有优异的耐腐蚀性的钝化膜。通过在铝材 11 的表面形成作为钝化层 12 的硼化铝层,从而抑制因电解液中的腐蚀而致的集电体的劣化,同时可显著降低与积层于钝化。
23、层 12 的表面的导电性类金刚石碳层 13 的接触电阻。另外,通过形成亲水性的导电性类金刚石碳层 13,从而可改善与电极活性物质层 14的粘接力,可抑制电极活性物质层 14 的剥离。0039 作为钝化层 12 的硼化铝层,可通过在含有硼离子的放电等离子体中向铝材 11 施加负的偏压,向铝材 11 的表面注入硼离子而形成。0040 例如,图 2 表示通过二次离子质谱分析法 (SIMS) 测定向铝材 11 施加 20kV 的负的脉冲电压而注入硼原子的铝材 11 的表面的浓度分布的结果的示意图。如图 2 所示,注入的硼原子的浓度从铝材 11 的表面朝向内部减少。即对于硼原子的浓度分布而言,形成倾斜分。
24、布。若离子注入时的铝材 11 的温度变高,则注入的硼向铝材 11 的内部深度扩散,因此与在常温下注入的情况相比,硼化铝层的厚度增加。认为在铝材 11 的最外表面形成接近于化学计量组成的硼化铝 (AlB2) 层,在铝材 11 的内部生成偏离化学计量组成的硼化铝。因此,根据注入硼离子而定的硼化铝层的厚度是指,注入硼原子的浓度为铝材 11 的最外表面的浓度的 1/2 以上的区域。即,如图 2 所示,作为钝化层 12 的硼化铝层的厚度 t 是指,将铝材 11的最外表面的硼原子的浓度设为 C0时,硼原子的浓度为 C0/2C1时的深度 D1的位置与铝说 明 书CN 104488118 A5/14 页7材 。
25、11 的最外表面的位置之间的距离。0041 硼化铝层的厚度,可通过注入的离子的能量,即,向铝材 11 所施加的负的偏压及铝材 11 的温度来控制。另外,该厚度也可通过施加上述电压的时间来控制。硼化铝层的厚度优选为 5nm 以上 200nm 以下,更优选为 10nm 以上 60nm 以下。0042 通常的氮化铝 (AlN) 在氮化物中对于氧化也是最稳定的材料,但为绝缘性材料。因此,通常的制法,例如在溅射法、CVD 法中,虽可形成具有耐腐蚀性的氮化铝层,但难于形成同时具有耐腐蚀性及导电性的氮化铝层。在本发明的导电构件 101 中,作为钝化层 12 的氮化铝层,以与形成上述硼化铝层的相同的方式,可通。
26、过在含有氮离子的放电等离子体中向铝材 11 施加负的偏压,向铝材 11 的表面注入氮离子而形成。来自所注入的氮原子的铝材 11 的表面的浓度分布,以与图 2 所示的注入硼离子的情况基本相同的分布,注入的氮原子的浓度从铝材 11 的表面朝向内部减少。0043 在通过注入氮离子形成氮化铝层中,通过调整注入氮离子的量,可使相对于铝元素的氮元素的比例比化学计量组成更小。通过将氮元素的比例调整至铝元素的5070,从而可形成作为电阻率为 10cm 1kcm 的低电阻的钝化层 12 的氮化铝层。以此方式,通过在铝材11的表面形成作为钝化层12的氮化铝层,从而可抑制由于在电解液中的腐蚀所致的集电体的劣化,同时。
27、可显著地降低与积层于钝化层 12 的表面的导电性类金刚石碳层 13 的接触电阻。因此,可抑制电极活性物质层 14 的剥离,并且可使电极 100 的电阻降低。0044 氮化铝层的厚度优选为 5nm 以上 200nm 以下,更优选为 10nm 以上 60nm 以下。0045 根据上述方法,通过形成由上述硼化铝层或氮化铝层构成的钝化层 12,在后工序的导电性类金刚石碳层 13 的形成工序中,可抑制铝材 11 的表面的氧化所致的氧化被膜的生成,降低与积层于钝化层 12 的表面的导电性类金刚石碳层 13 的接触电阻。0046 另外,在含有硼离子和氮离子的放电等离子体中通过向铝材 11 施加负的偏压,向铝。
28、材 11 的表面注入硼离子和氮离子,从而可从铝材 11 的表面朝向内部形成含有硼和氮的钝化层 12。另外,通过向铝材 11 的表面注入氮离子后注入硼离子,从而可形成电阻率更低的钝化层 12,可降低与积层于钝化层 12 的表面的导电性类金刚石碳层 13 的接触电阻。因此,可抑制电极活性物质层 14 的剥离,并且可使电极 100 的电阻更加降低。0047 需要说明的是,在仅注入氮离子或注入硼离子和氮离子,从铝材 11 的表面朝向内部形成含有铝和氮、或铝、硼和氮的钝化层 12 的情况下,如图 2 所示,钝化层 12 的厚度 t 是指,将在铝材 11 的最外表面中氮原子的浓度或硼原子和氮原子的浓度设为。
29、 C0时,氮原子的浓度或硼原子和氮原子的浓度为 C0/2C1时的深度 D1的位置,与铝材 11 的最外表面的位置之间距离。另外,钝化层12可含有硼、氮以外的其它的元素。作为其它的元素,可举出氧、氟。钝化层 12 中所含的其它的元素,不影响上述作用效果。0048 导电性类金刚石碳层13的形成,将形成钝化层12后的铝材11加热至200450的温度,并保持在甲烷气体、乙炔气体等的碳化氢类气体的放电等离子体中,通过向铝材 11施加 500V 20kV,优选为 1kV 15kV 的负的脉冲电压,从而可在铝材 11 的表面形成导电性类金刚石碳层 13。即,在放电等离子体中生成的碳离子与自由基堆积于铝材 1。
30、1 的表面。通过用碳离子冲击该堆积物从而形成类金刚石碳层。此时,将铝材 11 的温度保持在小于200而形成的通常的类金刚石碳层虽显示出非常高地电阻率,但通过将铝材 11 的温度设说 明 书CN 104488118 A6/14 页8为200以上,从而可形成导电性很高地类金刚石碳层。导电性类金刚石碳层13的电阻率,很大程度上依赖于铝材 11 的温度,为了形成电阻率为 1cm 以下的导电性类金刚石碳层13,铝材 11 的温度优选为 300以上。另外,将铝材 11 的温度设为 300以上所形成的导电性类金刚石碳层 13 被确认为 sp2结合及 sp3结合的纳米结晶与无定形碳的混合物。它们的存在比率根据。
31、照射离子的能量及铝材 11 的温度而变化。推测导电性类金刚石碳层 13 是大小为 10 50nm 的柱状的碳、纳米墙 (sp2结合 )、纳米金刚石 (sp3结合 )、及无定形碳的混合物。0049 在本发明的导电构件 101 中的导电性类金刚石碳层 13 的电阻率优选为 1mcm以上 1000mcm 以下,更优选为 1mcm 以上 100mcm 以下。导电性类金刚石碳层13 的厚度没有特别限定,优选为 10nm 以上 300nm 以下,更优选为 10nm 以上 100nm 以下。导电性类金刚石碳层13的厚度,可通过注入的离子的能量,即向铝材11施加负的偏压及铝材11的温度来控制。另外,该厚度也可。
32、通过施加上述电压的时间来控制。根据本发明,在作为通过从铝材11的表面朝向内部的离子注入法而形成的钝化层12的导电性的硼化铝层或氮化铝层的表面,直接使导电性类金刚石碳层 13 接合,可在降低两者的接触电阻的同时,制造以也具有钝化的导电性类金刚石碳层 13 所被覆的集电体等的导电构件 101。因此,根据本发明,在作为构成二次电池、电容器等的电极的集电体等的材料使用的导电构件 101 中,可抑制电极活性物质层 14 的剥离,且可使电极 100 的电阻降低。需要说明的是,导电性类金刚石碳层 13 也可含有碳以外的其它的元素。作为其它的元素,可举出硼、铝、氮、氟、氧。在导电性类金刚石碳层 13 所含有的。
33、其它的元素,不影响上述的作用效果。0050 其次,电极活性物质层14作为电极活性物质,通过将活性碳粉末或钴酸锂(LiCoO2)、锰酸锂 (LiMnO2)、高锰酸锂 (LiMn2O4)、氧化镍锂 (LiNiO2)、镍钴酸锂 (LiNixCo(1-x)O2) 等的锂过渡金属氧化物制成糊剂涂布于导电构件 101 的表面,即,涂布于导电性类金刚石碳层 13 的表面所形成。该糊剂可使用公知的技术制备。例如,将活性碳粉末与、根据需要作为导电助剂的导电性碳粉末、作为粘合剂的纤维素、氟类树脂等在水及有机溶剂中进行混炼而得到。在导电构件 101 的表面涂布的糊剂膜,通过适当地使其干燥加热而使粘合剂固化,固定而形。
34、成电极活性物质层 14。0051 为了形成上述的电极活性物质层 14,而在导电构件 101 的表面涂布的糊剂的构成成分的详细说明如下所示。0052 作为构成电极活性物质层 14 的电极活性物质的活性碳粉末的原料没有特别限定,例如可示例,植物类的木材、棕榈壳、化石燃料类的煤炭、石油重质油、或者将它们热分解后的煤炭、石油类沥青、石油焦炭等。活性碳粉末可将上述原料碳化后进行活化处理而得到。其活化法大致可分为气体活化法和化学药品活化法。然而,本发明中所使用的活性碳粉末的制法不限于上述方法。0053 活性碳粉末的粒径没有特别限定,通常为 1m 以上 10m 以下即可,特别优选为2m以上6m以下。另外,活。
35、性碳粉末的形状没有特别限定,作为形状的种类,主要有粒状活性炭和纤维状活性炭。作为粒状活性炭可举出,破碎炭、颗粒炭、成型炭等,作为纤维状活性炭可举出,毛毡状、纤维状、布状、光纤状等。0054 作为构成电极活性物质层14的电极活性物质的锂过渡金属氧化物也没有特别限定,例如可示例,钴酸锂(LiCoO2)、锰酸锂 (LiMnO2)、高锰酸锂 (LiMn2O4)、氧化镍锂说 明 书CN 104488118 A7/14 页9(LiNiO2)、镍钴酸锂 (LiNixCo(1-x)O2) 等的锂过渡金属氧化物。0055 上述电极活性物质的含量没有特别限定,优选为在糊剂中5质量以上60质量以上,更优选为 15 。
36、质量以上 50 质量以上即可。另外,电极活性物质可仅含有活性碳粉末或锂过渡金属氧化物的任一者,也可含有两者。另外,在本发明中作为电极活性物质,不排除使用活性碳粉末及锂过渡金属氧化物以外的电极活性物质。0056 导电助剂没有特别限定,可使用作为具有导电性的碳材料的碳黑、石墨。作为碳黑,例如可举出乙炔黑、科琴黑、热解炭黑等。作为石墨,例如可举出天然石墨、人造石墨等。作为导电助剂,从上述碳黑及石墨中,可 1 种单独使用,或也可 2 种以上并用。该导电助剂根据需要添加即可。导电助剂的含量没有特别限定,优选为在糊剂中 0.5 质量以上 40 质量以下,更优选为 1.0 质量以上 20 质量以下即可。00。
37、57 粘合剂没有特别限定,例如可举出,氟类橡胶、二烯类橡胶、苯乙烯类橡胶、腈橡胶、丙烯酸橡胶、丁基橡胶、聚硫橡胶、氟类树脂、聚烯烃树脂、丙烯酸树脂、腈树脂、聚酯树脂等。粘合剂的含量没有特别限定,优选为在糊剂中 0.5 质量以上 50 质量以下,更优选为 1.0 质量以上 30 质量以下即可。0058 作为溶剂没有特别限定,可使用水、有机溶剂。作为有机溶剂的例子可举出,N- 甲基吡咯烷酮 (NMP)、N,N- 二甲基甲酰胺、N,N- 二甲基乙酰胺、醇类等。溶剂的含量没有特别限定,在糊剂中 10 质量以上 90 质量以下,更优选为 20 质量以上 80 质量以下即可。0059 关于糊剂的制造方法,。
38、具体的混合方法没有特别限定,例如可举出通过叶片式混合机、球磨机、珠磨机、自转 / 公转式搅拌机的混合等。0060 根据本发明的一个的实施方式的导电构件 101 的制造方法,具备以下的工序。0061 (A) 钝化层形成工序 :在产生至少含有硼离子及氮离子的任一者的放电等离子体的空间,在加热铝材 11 的状态下,向铝材 11 的表面注入硼离子及氮离子的至少任一者,从而从铝材 11 的表面朝向内部形成含有硼及氮的至少任一者和铝的钝化层 120062 (B) 导电性类金刚石碳层形成工序 :在产生含有碳离子的放电等离子体的空间,在加热铝材11的状态下,在形成有钝化层12的铝材11的表面形成导电性类金刚石。
39、碳层130063 在本发明的导电构件 101 的制造方法中,钝化层形成工序优选含有,将铝材 11 配置于上述空间,在将硼化合物气体及氮化物气体的至少任一者导入上述空间的状态下,通过在铝材11的至少一面的表面附近使放电等离子体产生,向铝材11施加负的偏压,从而从铝材 11 的表面朝向内部形成钝化层 12。0064 另外,在本发明的导电构件 101 的制造方法中,导电性类金刚石碳层形成工序优选含有,将铝材 11 配置于上述的空间,在将碳化合物气体导入上述的空间的状态下,通过在铝材11的至少一面的表面附近使放电等离子体产生,向铝材11施加负的偏压,从而在形成有钝化层 12 的铝材 11 的表面形成导。
40、电性类金刚石碳层 13。0065 根据本发明的电极 100 的制造方法,具备在通过上述的制造方法而得到的导电构件 101 中的导电性类金刚石碳层 13 的表面形成电极活性物质层 14 的工序。0066 具体而言,本发明的导电构件 101 的制造方法具备以下工序。0067 (i) 向进行等离子体处理的空间,搬运铝材 11 的工序0068 (ii) 加热铝材 11 的工序说 明 书CN 104488118 A8/14 页100069 (iii)在含有硼离子或/和氮离子的放电等离子体中向铝材11的表面注入硼离子或 / 和氮离子,而形成含有铝和硼或 / 和氮的钝化层 12 的工序0070 (iv) 在。
41、含有碳离子的放电等离子体中,在铝材 11 的表面形成导电性类金刚石碳层 13 的工序0071 以下,使用可进行上述 (i) (iv) 工序的等离子体处理装置的例子,对本发明的导电构件 101 的制造方法进行说明。0072 如图 3 所示,等离子体处理装置 200 具备真空容器 20、真空排气设施 22、操作气体导入设施23、等离子体发生设施(含有高频电源26、匹配器27及高频天线24)、偏压施加设施 ( 以下,称为偏压电源 )28。真空容器 20 包括等离子体处理室 21,在等离子体处理室 21内配置作为被加工材料 25 的铝材 11。在等离子体处理装置 200 内,与被加工材料 25 的至少。
42、一面相对地配置高频天线 24,高频天线 24 经由匹配器 27 与高频电源 26 连接。另外,被加工材料 25 经由引线 29 与偏压电源 28 连接。图 3 所示的等离子体处理装置,只为一个实施方式,用于制造本发明的导电构件 101 的装置,不限于图 3 所示的等离子体处理装置。0073 虽然还根据处理的被加工材料 25 的面积而定,作为高频天线 24,可配置成多个并联或串联地使用 U 字形的电感耦合型天线、阶梯型天线、或小型的 字形电感耦合型天线。也可使用容量耦合型天线,但在产生高密度等离子体上优选电感耦合型的高频天线。通过将高频天线 24 以相对于被加工材料 25 的两面的方式进行配置,。
43、从而可在作为被加工材料25 的铝材 11 的两面同时形成作为钝化层 12 的硼化铝层和 / 或氮化铝层、或导电性类金刚石碳层 13。0074 首先,使用图 3 对于作为钝化层 12 的导电性硼化铝层的形成工序进行说明。搬运体系,例如,通过辊对辊方式将作为被加工材料 25 的铝材 11 搬运至等离子体处理室 21 内。等离子体处理室 21 预先通过真空排气设施 22 排气至 10-3Pa 以下的压力的高真空。通过与被加工材料25相对设置的被加工材料加热设施(未图示),通过将被加工材料25加热至预先规定的温度,例如加热至200400,从而将气体从被加工材料25充分地排出。在等离子体处理中,因向被加。
44、工材料 25 施加负的脉冲电压,伴随着离子照射的热被施加到被加工材料 25 上。因此,通过放射温度计等测定被加工材料 25 的温度,并以该测定的温度为依据来控制被加工材料加热设施,优选将被加工材料 25 的温度保持在规定温度。0075 其次,通过操作气体导入设施 23,将不活泼气体例如氩气导入等离子体处理室 21内,设定该气压为规定的压力,向高频天线 24 供给高频电力并激发放电等离子体。向作为被加工材料 25 的铝材 11 施加最大 20kV 的负的脉冲电压清洗铝材 11 的表面。0076 此后,为了从铝材11的表面朝向内部形成作为钝化层12的硼化铝层,将BF3、BCl3、B2H6等的硼化合。
45、物气体导入等离子体处理室 21 内,调整该气压至 0.1 100Pa,优选为0.3 30Pa。此时,可添加氢气、氩气等。通过添加这些气体可得到表面清洗的效果。高频电源 26 经由匹配器 27 向高频天线 24 供给高频电力使其产生放电等离子体。同时,通过偏压电源 28 经由引线 29 向作为被加工材料 25 的铝材 11 施加负的脉冲电压,从而向铝材 11的表面注入硼离子。0077 需要说明的是,作为高频电源26,优选使用1060MHz,输出300W5kW的高频电源。另外,作为高频电力可使用连续振动的高频电力、或重复频率为 0.5 10kHz 的间歇振动的高频电力。偏压电源,优选为可施加用于离子注入或被膜形成的输出电压为120kV,说 明 书CN 104488118 A。