制造多孔铝的方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及制造作为超轻铝(Al)材料以降低车辆的结构材料和碰撞部件的重量的多孔Al的方法。
【背景技术】
[0002]铝箔被用作锂离子电池或双电层电容器的阴极集电极。近来，由于这些电池或电容器广泛地应用于电动车等的电池或电容器中，所以在电池或电容器中需要大功率和高能量密度的集电极。例如，已经开发出一种用于集电极的具有三维网状结构的带有开孔的铝多孔体。
[0003]为制造这样的铝多孔体，例如，已知有泡沫熔融法。在泡沫熔融法中，通过加入增稠剂使熔融的铝增稠，然后加入发泡剂氢化钛，从而在使用通过氢化钛的热分解反应产生的氢气而发泡的同时使熔融的铝固化。但是，通过这种方法获得的泡沫铝具有大小为数微米的大量闭孔。
[0004]在另一个例子中，已经开发出使用海绵骨架制造泡沫铝的方法，且该方法包括将铝缩进使用海绵聚氨酯作为芯的模板内以及将铝装载到经火破坏聚氨酯而形成的中空空间中。根据这种方法，泡沫铝开孔的孔径为40PPI (每英寸网眼(cells per inch))或更小且孔径为约600 μ m或更大。
[0005]已开发出另一种制造泡沫铝的方法，其中根据加强部件的尺寸，泡沫铝的闭孔的直径为约500 μ m或更小。而且，泡沫铝是通过将铝合金压渗到由中空陶瓷制成的加强部件中而制造的。
[0006]此外，已开发出一种制造泡沫铝的方法，其包括将Al-Si合金粉末和氢化钛(TiH2)粉末的粉末混合物放置在铝板中，然后进行热轧，由此通过1^2粉末的分解来使铝发泡。通过这种方法得到的泡沫铝的孔径为数微米大。
[0007]在其它例子中，制造泡沫铝的方法包括将铝与共晶温度低于铝熔点的金属混合，以及在高于共晶温度且低于铝熔点的温度燃烧混合物。尽管通过这种方法获得的泡沫铝具有相当小的孔径，但其孔隙率低至约40%。因此，渗透用作集电极的泡沫铝的孔的阴极活性材料或阳极活性材料的量相当低，从而使得难以实现所需的大功率和高能量密度。
[0008]上文仅意在帮助理解本发明的背景，并非意指本发明落在本领域技术人员已知的相关技术的范围内。
【发明内容】
[0009]因此，本发明提供针对相关技术中遇到的上述问题的技术解决方案。具体地，本发明提供一种制造作为超轻Al材料以降低车辆的结构材料和碰撞部件的重量的多孔铝的方法。
[0010]在本发明的一个示例性实施方式中，制造多孔铝的方法可包括:制备Al和Al合金中的至少一种与碳纳米颗粒的粉末混合物；使粉末混合物熔融；使用氧鼓泡使熔体氧化；以及使熔体固化。
[0011]此外，在制备粉末混合物时，可将粉末相的Al和Al合金中的至少一种与碳纳米颗粒混合。在制备粉末混合物时，可将粉末混合物压实为丸粒形式。Al或Al合金粉末的直径可为约1000 μ m或更小。在制备混合物时，粉末混合物的粒径可为约200 μ m或更小。在其他示例性实施方式中，在使粉末混合物熔融时，可使粉末混合物与Al锭一起熔融。在使粉末混合物熔融时，可使粉末混合物与钙(Ca) —起熔融。Ca的用量可为约I?2wt%。此夕卜，可在大约600?1100°C进行使粉末混合物熔融的步骤，并且可以通过在进行氧(O2)气鼓泡的同时搅拌熔体来进行氧化步骤。
【附图说明】
[0012]根据以下【具体实施方式】并结合附图，将更加清楚地理解本发明的上述和其它目的、特征和优点，其中:
[0013]图1示出根据本发明一个示例性实施方式的制造多孔铝的方法的示例性流程图；并且
[0014]图2示出通过本发明一个示例性实施方式的方法制造的各种铝材料的碰撞变形程度的示例性图。
【具体实施方式】
[0015]应理解，本文使用的术语“车辆”或“车辆的”或其它类似术语包括通常的机动车，例如，包括多功能运动车(SUV)、公共汽车、卡车、各种商务车的客车，包括各种船只和船舶的水运工具，飞行器等等，并且包括混合动力车、电动车、插入式混合电动车、氢动力车和其它代用燃料车(例如，来源于石油以外的资源的燃料)。如本文所提到的，混合动力车是具有两种或多种动力源的车辆，例如，具有汽油动力和电动力的车辆。
[0016]本文使用的术语仅仅是为了说明【具体实施方式】的目的而不是意在限制本发明。如本文所使用的，单数形式“一个、一种”和“该”也意在包括复数形式，除非上下文中清楚指明。还可以理解的是，在说明书中使用的术语“包括”和/或“包含”是指存在所述特征、整数、步骤、操作、元件和/或部件，但是不排除存在或添加一个或多个其它特征、整数、步骤、操作、元件、部件和/或其群组。如本文所使用的，术语“和/或”包括一个或多个相关所列项目的任何和所有组合。
[0017]除非特别说明或从上下文明显得到，否则本文所用的术语“约”理解为在本领域的正常容许范围内，例如在均值的2个标准偏差内。“约”可以理解为在所述数值的8%,7%,6%,5%,4%,3%,2%U%>0.5%,0.1%,0.05%或0.01 % 内。除非另外从上下文清楚得到，本文提供的所有数值都由术语“约”修饰。
[0018]下文中，将参照附图详细说明根据本发明示例性实施方式的制造多孔铝的方法。图1示出根据本发明一个示例性实施方式的制造多孔铝的方法的示例性流程图。在一个示例性实施方式中，制造多孔铝的方法可包括:制备Al和Al合金中的至少一种与碳纳米颗粒的粉末混合物(SlO);使粉末混合物熔融(SlOO);使用氧鼓泡使熔体氧化(S200);以及使熔体固化(S300)。
[0019]具体地，在SlO中，可将粉末相的Al和Al合金中的至少一种与碳纳米颗粒混合。或者，可将粉末混合物压实并提供为丸粒形式。Al或Al合金粉末的直径可为约1000 μ m或更小。在SlO中，粉末混合物的粒径可为约200 μ m或更小。在SlOO中，可使粉末混合物与Al锭一起熔融。此外，在SlOO中，可使粉末混合物与Ca —起熔融且Ca的用量可为约I?2wt%。SlOO可在大约600?1100°C进行。在S200中，可在氧气鼓泡的同时搅拌熔体。
[0020]在本发明又一个示例性实施方式中，Al与碳纳米颗粒的粉末混合物可使用Al粉末来制备，该碳纳米颗粒包括但不限于碳纳米管(CNT)、碳纳米纤维(CNF)、石墨烯、石墨等。具体地，没有改变的或通过压实粉末混合物而得到的丸粒形式的粉末混合物可与Al锭和大约I?2被％的Ca在约600?1100°C—起熔融，并且在熔体中可进行O2气鼓泡和搅拌。之后，可通