CN106024393A - 铝电解电容器用阳极铝箔电极反应的耦合腐蚀制备方法 - Google Patents

铝电解电容器用阳极铝箔电极反应的耦合腐蚀制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开一种铝电解电容器用阳极铝箔电极反应的耦合腐蚀制备方法，包括以下步骤：首先将高纯铝箔在常温下的稀酸或稀碱溶液中进行前处理;前处理后的铝箔直接置于由酸、盐、去极化剂、高分子缓蚀剂构成的混合电解质体系中，以铝箔作为孤立的电极进行自身电极反应的耦合，即在一片铝箔上同时阴极得电子反应和阳极铝箔失电子腐蚀反应；直接取出腐蚀铝箔，用清水侵泡洗涤腐蚀铝箔表面电解液，干燥，备用于化成。本发明具有不需外加对电极和电源，大大简化了腐蚀铝箔生产设备投入和工艺流程，减少生产腐蚀铝箔电耗，降低生产成本，使得腐蚀铝箔减薄率低、机械性能优良，减少腐蚀铝箔生产中酸的用量、延长设备使用寿命，制备出的铝电解电容器小型化、高比容、耐用、稳定性好、节能环保。

Description

铝电解电容器用阳极铝箔电极反应的耦合腐蚀制备方法
技术领域：
本发明涉及一种铝电解电容器用阳极铝箔电极反应的耦合腐蚀制备方法。
背景技术：
铝电解电容器是电器产品中不可或缺的元件之一，在电源整流滤波、能量储存转换。讯号旁路耦合等场所应用广泛。其在电子线路中的主要作用是通交流和阻直流，优点在于体积小、重量轻、储存电量大、性价比高。
铝电解电容器制作的核心过程是阳极铝箔的制作，其关键在于制作出比表面积大、强度高、氧化层结构均匀致密的腐蚀铝箔，这样才能获得高比容、稳定性好、耐用的铝电解电容器。目前工业化制备腐蚀铝箔主要采用直流电源或交流电源，以铝箔为阳极、石墨电极为阴极在酸性介质中进行电化学侵蚀，沿着铝箔晶格（100）方向形成隧道孔，扩大比表面积，以增大铝电解电容器比容。
阳极铝箔电化学侵蚀过程中由于消耗大量电能，腐蚀铝箔产品中四分之一的成本用于支付电耗，且用石墨电极作为对电极，导致腐蚀铝箔制作工艺流程较为繁琐，而铝箔电极反应的耦合腐蚀不需外加对电极和电源，大大简化了腐蚀铝箔生产设备投入和工艺流程，减少生产腐蚀铝箔电耗，降低生产成本。阳极铝箔电极反应的耦合腐蚀扩面方式中铝箔扩面效果与孤立的电极即高纯铝箔的特性有关，铝箔所含微量金属杂质、导电性能、混合电解质体系中去极化剂的还原反应平衡电位、电极反应过程中电子的转移及电解质离子迁移数都对铝箔腐蚀扩面效果产生影响；混合电解质体系的酸度及氯离子含量、去极化剂的含量、电极反应的时间和温度，对铝箔腐蚀隧道孔生长孔蚀电位有影响，隧道孔密度及长度均有变化。同时为了使电极反应生成的铝离子以离子态排除隧道孔，从而获得较好的腐蚀效果，通常酸性介质的酸度较高，但酸度过高易导致过度腐蚀，减薄率过大，影响铝箔性能；而采用氯化钠代替盐酸，硝酸盐代替硝酸，可降低酸度，获得低减薄率、高性能的腐蚀铝箔。
发明内容：
本发明的目的是为了克服以上的不足，提供一种操作简单、节能环保、高比容、减薄率低的铝电解电容器用阳极铝箔电极反应的耦合腐蚀制备方法。
本发明的目的通过以下技术方案来实现：一种铝电解电容器用阳极铝箔电极反应的耦合腐蚀制备方法，步骤如下：
A、将纯度为99.99%的高纯铝箔在常温下质量浓度为0.5%~4%的稀酸或稀碱溶液中进行前处理；
B、将前处理后的高纯铝箔直接置于由硫酸、氯化钠、硝酸盐、氯化铜、高分子缓蚀剂构成的混合电解质体系中，在60℃~90℃温度下，以铝箔作为孤立的电极进行自身电极反应的耦合，即在一片铝箔上同时阴极得电子反应和阳极铝箔失电子腐蚀反应5~10分钟；
C、直接取出腐蚀铝箔，用清水浸泡洗涤腐蚀铝箔表面电解液，干燥，备用于化成；
优选的是，铝箔在混合电解质中体系中作为孤立的电极进行自身电极反应的耦合，即在一片铝箔上同时阴极得电子反应和阳极铝箔失电子腐蚀反应，并通过加入高分子缓蚀剂改善铝箔自腐蚀扩面效果。
优选的是，去极化剂为硝酸根离子和铜离子、锌离子等还原反应平衡电位高于金属铝的氧化平衡电位的物质。
优选的是，混合电解质体系是由浓度为1.0mol/L~5.0 mol/L的硫酸与浓度为0.7 mol/L~3.0 mol/L的氯化钠及0.1 mol/L~1.5mol/L的硝酸钠或硝酸钾、质量分数为20×10-6~100×10-6的铜离子或者锌离子所构成的混合电解质溶液。
优选的是，高分子缓蚀剂为浓度0.1g/L~4.0g/L的聚丙烯酸、聚苯乙烯磺酸、苯酚磺酸甲醛缩合体、苯胺或聚乙二醇。
本发明与现有技术相比具有以下优点：不需外加对电极和电源，大大简化了腐蚀铝箔生产设备投入和工艺流程，减少生产腐蚀铝箔电耗，降低生产成本，使得腐蚀铝箔减薄率低、机械性能优良，减少腐蚀铝箔生产中酸的用量、延长设备使用寿命，制备出的铝电解电容器小型化、高比容、耐用、稳定性好、节能环保。
具体实施方式：
为了加深对本发明的理解，下面将结合实施例对本发明作进一步详述，该实施例仅用于解释本发明，并不构成对本发明保护范围的限定。
本发明一种铝电解电容器用阳极铝箔电极反应的耦合腐蚀制备方法的具体实施方式，包括以下步骤：
A、将纯度为99.99%的高纯铝箔在常温下质量浓度为0.5%~4%的稀酸或稀碱溶液中进行前处理；
B、将前处理后的高纯铝箔与直接置于由硫酸、氯化钠、去极化剂、高分子缓蚀剂构成的混合电解质体系中，在60℃~90℃温度下，以铝箔作为孤立的电极进行自身电极反应的耦合，即在一片铝箔上同时阴极得电子反应和阳极铝箔失电子腐蚀反应5~10分钟；混合电解质体系是由浓度为1.0mol/L~5.0 mol/L的硫酸与浓度为0.7 mol/L~3.0 mol/L的氯化钠及0.1 mol/L ~1.5mol/L的硝酸钠或硝酸钾、质量分数为20×10-6~100×10-6的铜离子或者锌离子所构成的混合电解质溶液；高分子缓蚀剂为浓度0.1g/L~4.0g/L的聚丙烯酸、聚苯乙烯磺酸、苯酚磺酸甲醛缩合体或聚乙二醇；
C、直接取出腐蚀铝箔，用清水浸泡洗涤腐蚀铝箔表面电解液，干燥，备用于化成。
实施例1：
步骤1：将纯度为99.99%的高纯铝箔在常温下质量浓度为3%的稀酸溶液中进行前处理；
步骤2：将前处理后高纯铝箔直接置于由4.0 mol/L的硫酸、1.0 mol/L的氯化钠、0.1 mol/L的硝酸钠、质量分数为40×10-6的铜离子构成的混合电解质体系中，在75℃温度下作为孤立的电极进行自身电极反应的耦合7分钟；
步骤3：直接取出腐蚀铝箔，用清水浸泡洗涤腐蚀铝箔表面电解液，干燥，备用于化成。
实施例2：
步骤1：将纯度为99.99%的高纯铝箔在常温下质量浓度为3%的稀酸溶液中进行前处理；
步骤2：将前处理后高纯铝箔置于由4.0 mol/L的硫酸、1.0 mol/L的氯化钠、0.1 mol/L的硝酸钠、质量分数为40×10-6的铜离子、0.2%聚乙二醇构成的混合电解质体系中，在75℃温度下作为孤立的电极进行自身电极反应的耦合7分钟；
步骤3：直接取出腐蚀铝箔，用清水浸泡洗涤腐蚀铝箔表面电解液，干燥，备用于化成。
实施例3：
步骤1：将纯度为99.99%的高纯铝箔在常温下质量浓度为3%的稀酸溶液中进行前处理；
步骤2：将前处理后高纯铝箔置于由4.0 mol/L的硫酸、1.0 mol/L的氯化钠、0.2mol/L的硝酸钠、质量分数为40×10-6的铜离子、0.2%苯酚磺酸甲醛缩合体构成的混合电解质体系中，在75℃温度下作为孤立的电极进行自身电极反应的耦合7分钟；
步骤3：直接取出腐蚀铝箔，用清水浸泡洗涤腐蚀铝箔表面电解液，干燥，备用于化成。
实施例4：
步骤1：将纯度为99.99%的高纯铝箔在常温下质量浓度为3%的稀碱溶液中进行前处理；
步骤2：将前处理后高纯铝箔置于由4.0 mol/L的硫酸、1.0 mol/L的氯化钠、0.3mol/L的硝酸钠、质量分数为60×10-6的铜离子、0.2%苯酚磺酸甲醛缩合体构成的混合电解质体系中，在75℃温度下作为孤立的电极进行自身电极反应的耦合7分钟；
步骤3：直接取出腐蚀铝箔，用清水浸泡洗涤腐蚀铝箔表面电解液，干燥，备用于化成。
实施例5：
步骤1：将纯度为99.99%的高纯铝箔在常温下质量浓度为3%的稀碱溶液中进行前处理；
步骤2：将前处理后高纯铝箔置于由4.0 mol/L的硫酸、1.0 mol/L的氯化钠、0.1mol/L的硝酸钠、质量分数为40×10-6的铜离子、0.2%苯酚磺酸甲醛缩合体构成的混合电解质体系中，在75℃温度下作为孤立的电极进行自身电极反应的耦合7分钟；
步骤3：直接取出腐蚀铝箔，用清水浸泡洗涤腐蚀铝箔表面电解液，干燥，备用于化成。

Claims (5)

1.一种铝电解电容器用阳极铝箔电极反应的耦合腐蚀制备方法，其特征在于：步骤如下：
A、将纯度为99.99%的高纯铝箔在常温下质量浓度为0.5%~4%的稀酸或稀碱溶液中进行前处理；
B、将前处理后的高纯铝箔直接置于由硫酸、氯化钠、硝酸盐、氯化铜、高分子缓蚀剂构成的混合电解质体系中，在60℃~90℃温度下，以铝箔作为孤立的电极进行自身电极反应的耦合，即在一片铝箔上同时阴极得电子反应和阳极铝箔失电子腐蚀反应5~10分钟；
C、直接取出腐蚀铝箔，用清水浸泡洗涤腐蚀铝箔表面电解液，干燥，备用于化成。
2.根据权利要求1所述铝电解电容器用阳极铝箔电极反应的耦合腐蚀制备方法，其特征在于：所述铝箔在混合电解质中体系中作为孤立的电极进行自身电极反应的耦合，即在一片铝箔上同时阴极得电子反应和阳极铝箔失电子腐蚀反应，并通过加入高分子缓蚀剂改善铝箔自腐蚀扩面效果。
3.根据权利要求1所述铝电解电容器用阳极铝箔电极反应的耦合腐蚀制备方法，其特征在于：所述去极化剂为硝酸根离子和铜离子、锌离子等还原反应平衡电位高于金属铝的氧化平衡电位的物质。
4.根据权利要求1所述铝电解电容器用阳极铝箔电极反应的耦合腐蚀制备方法，其特征在于：所述混合电解质体系是由浓度为1.0mol/L~5.0 mol/L的硫酸与浓度为0.7 mol/L~3.0 mol/L的氯化钠及0.1 mol/L~1.5mol/L的硝酸钠或硝酸钾、质量分数为20×10-6~100×10-6的铜离子或者锌离子所构成的混合电解质溶液。
5.根据权利要求1所述铝电解电容器用阳极铝箔电极反应的耦合腐蚀制备方法，其特征在于：所述高分子缓蚀剂为浓度0.1g/L~4.0g/L的聚丙烯酸、聚苯乙烯磺酸、苯酚磺酸甲醛缩合体、苯胺或聚乙二醇。
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