CN107731530A - 一种电子铝箔复合介质生产工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种电子铝箔复合介质生产工艺，包括(1)、真空镀膜：在电子铝箔的表面通过真空镀膜的方法喷镀一种高介电常数材料，形成稳定膜层；(2)、电化学处理：真空镀膜好的电子铝箔通过电化学方法将稳定膜层中可能存在的缺陷点形成一层与Al及Al2O3密合的复合介质层，从而提高相对介电常数εr。本发明通过上述方法处理εr可达到100‑700，与常规的铝电解电容器的εr相比，εr大大得到了提高，从而大大提升电容量C，且生产过程中不会产生大量的废酸、废液和废气。
Description
技术领域
本发明属于储能工艺领域，具体地说，涉及到一种电子铝箔复合介质生产工艺。
背景技术
电子铝箔是铝电解电容器的关键原材料，是电极箔制造的基础材料。铝电解电容器广泛地应用在家用电器、计算机、通信设备、工业控制、电动汽车、电力机车及军事和航空航天设备中。随着电子技术的快速发展，铝电解电容器的使用更加广泛。小型化、片式化、长寿命、高可靠的要求更加迫切。用于轨道交通、平板显示、太阳能、风能电池等环保节能领域同样推动电子铝箔的快速发展。
电极箔制造的完整产业链一般为：精铝(高纯铝锭)→电子铝箔→腐蚀箔→电极箔(化成箔)→铝电解电容器。
电子铝箔作为铝电解电容器的核心原材料，其性能的优劣直接影响到铝电解电容器的诸多使用特性。
铝电解电容器的电容量大小，一般取决于其表面积、介电常数和极间距离的大小，具体为：
其中ε0-真空介电常数 εr-电介质相对介电常数
S-电极的表面积 d-极极间的距离
由上所述可以看出如要提高其容量，其解决办法主要来源于：
1>扩大阳极表面积S。
2>提高电介质相对介电常数εr。
3>减小阳极极间的距离d，也就是减小电介质厚度。
对于铝电解电容器而言，其εr为固定三氧化二铝(Al2O3)介质膜，其值一般为7.0左右，为提升C一般科研人员工作重心放在腐蚀扩面上，即提高铝阳极箔的表面积S，而这方面的研究工作已接近极限。
腐蚀箔的工艺流程为：电子铝箔→退火→前处理→电化学腐蚀→化学腐蚀→水洗→烘干→腐蚀箔。
由其工艺流程可以看出，腐蚀过程涉及电化学和化学腐蚀，其主要材料一般为盐酸、硝酸和硫酸等强酸。这势必会产生大量的废酸、废液和废气，对环境带来巨大的污染风险，同时处理三废也将大大增加企业的处理费用成本，增加企业的运营负担。
发明内容
针对上述问题，本发明提供了一种电子铝箔复合介质生产工艺，大大提高εr，从而提高电容器的容量。
本发明采用的技术方案是：
一种电子铝箔复合介质生产工艺，包括以下步骤：
(1)、真空镀膜：在电子铝箔的表面通过真空镀膜的方法喷镀一种高介电常数材料，形成稳定膜层；
(2)、电化学处理：真空镀膜好的电子铝箔通过电化学方法将稳定膜层中可能存在的缺陷点形成一层与Al及Al2O3密合的复合介质层，从而提高相对介电常数εr。
作为优选，所述的高介电常数材料为钛、钛氧化物、钛酸钡、锶、锆、钒的一种或多种，所述高介电常数材料的目数不大于100纳米。
作为优选，所述的高介电常数材料为改性陶瓷材料，所述高介电常数材料的目数不大于100纳米。
作为优选，所述步骤(1)中真空镀膜的采用分子束镀膜，具体操作步骤为：将高介电常数材料通过分子束外延装置，在超真空、温度200-400℃条件下将高介电常数材料以束状分子流射向电子铝箔表面以形成100nm-3μm的复合介质层。
作为优选，所述步骤(1)中真空镀膜的采用磁控镀膜，具体操作步骤为：将高介电常数材料在1000-1500℃温度条件下模压烧结成块，在超真空和100-300℃温度条件下通过高频溅射方式将高介电常数材料沉积在电子铝箔表面上，以形成100nm-2μm的复合介质层。
作为优选，所述步骤(2)中电化学处理的具体操作步骤为：将真空镀膜好的电子铝箔置于硼酸、己二酸及其盐、壬二酸及其盐的3-10％的水溶液中，温度为85±5℃、按要求的电压和电流、1.5-3.0m/min的车速进行电化学处理以形成稳定致密的复合介质层。
作为优选，电化学处理采用的电压为30V至额定电压，电流为500A。
作为优选，电化学处理采用的电压为100V至额定电压，电流为800A。
本发明通过上述方法处理εr可达到100-700，与常规的铝电解电容器的εr相比，εr大大得到了提高，从而大大提升电容量C，且生产过程中不会产生大量的废酸、废液和废气。
具体实施方式
下面通过具体的实施例对本发明做进一步的详细描述。
实施例1：
(1)、真空镀膜：在低压90μm的电子铝箔表面通过分子束镀膜的方法喷镀一种高介电常数材料，形成稳定膜层，具体操作步骤为：将高介电常数材料通过分子束外延装置，在5.0×10﹣4MPa超真空、温度200-400℃条件下将高介电常数材料以束状分子流射向电子铝箔表面以形成100nm-3μm的复合介质层；
(2)、电化学处理：真空镀膜好的电子铝箔通过电化学方法将稳定膜层中可能存在的缺陷点形成一层与Al及Al2O3密合的复合介质层，从而提高相对介电常数εr，具体操作步骤为：将真空镀膜好的电子铝箔置于硼酸、己二酸及其盐、壬二酸及其盐的3-10％的水溶液中，温度为85±5℃、按30V至额定电压500A电流或100V至额定电压800A电流、1.5-3.0m/min的车速进行电化学处理以形成稳定致密的复合介质层。
高介电常数材料为钛、钛氧化物、钛酸钡、锶、锆、钒的一种或多种，高介电常数材料的目数不大于100纳米。
实施例2：
(1)、真空镀膜：在低压90μm的电子铝箔表面通过磁控镀膜的方法喷镀一种高介电常数材料，形成稳定膜层，具体操作步骤为：将高介电常数材料在1000-1500℃温度条件下模压烧结成块，在5.0×10﹣4MPa超真空和100-300℃温度条件下通过高频溅射方式将高介电常数材料沉积在电子铝箔表面上，以形成100nm-2μm的复合介质层；
(2)、电化学处理：真空镀膜好的电子铝箔通过电化学方法将稳定膜层中可能存在的缺陷点形成一层与Al及Al2O3密合的复合介质层，从而提高相对介电常数εr，具体操作步骤为：将真空镀膜好的电子铝箔置于硼酸、己二酸及其盐、壬二酸及其盐的3-10％的水溶液中，温度为85±5℃、按30V至额定电压500A电流或100V至额定电压800A电流、1.5-3.0m/min的车速进行电化学处理以形成稳定致密的复合介质层。
高介电常数材料为钛、钛氧化物、钛酸钡、锶、锆、钒的一种或多种，高介电常数材料的目数不大于100纳米。
实施例3：
(1)、真空镀膜：在中压105μm的电子铝箔表面通过分子束镀膜的方法喷镀一种高介电常数材料，形成稳定膜层，具体操作步骤为：将高介电常数材料通过分子束外延装置，在5.0×10﹣4MPa超真空、温度200-400℃条件下将高介电常数材料以束状分子流射向电子铝箔表面以形成100nm-3μm的复合介质层；
(2)、电化学处理：真空镀膜好的电子铝箔通过电化学方法将稳定膜层中可能存在的缺陷点形成一层与Al及Al2O3密合的复合介质层，从而提高相对介电常数εr，具体操作步骤为：将真空镀膜好的电子铝箔置于硼酸、己二酸及其盐、壬二酸及其盐的3-10％的水溶液中，温度为85±5℃、按30V至额定电压500A电流或100V至额定电压800A电流、1.5-3.0m/min的车速进行电化学处理以形成稳定致密的复合介质层。
高介电常数材料为钛、钛氧化物、钛酸钡、锶、锆、钒的一种或多种，高介电常数材料的目数不大于100纳米。
实施例4：
(1)、真空镀膜：在中压105μm的电子铝箔表面通过磁控镀膜的方法喷镀一种高介电常数材料，形成稳定膜层，具体操作步骤为：将高介电常数材料在1000-1500℃温度条件下模压烧结成块，在5.0×10﹣4MPa超真空和100-300℃温度条件下通过高频溅射方式将高介电常数材料沉积在电子铝箔表面上，以形成100nm-2μm的复合介质层；
(2)、电化学处理：真空镀膜好的电子铝箔通过电化学方法将稳定膜层中可能存在的缺陷点形成一层与Al及Al2O3密合的复合介质层，从而提高相对介电常数εr，具体操作步骤为：将真空镀膜好的电子铝箔置于硼酸、己二酸及其盐、壬二酸及其盐的3-10％的水溶液中，温度为85±5℃、按30V至额定电压500A电流或100V至额定电压800A电流、1.5-3.0m/min的车速进行电化学处理以形成稳定致密的复合介质层。
高介电常数材料为钛、钛氧化物、钛酸钡、锶、锆、钒的一种或多种，高介电常数材料的目数不大于100纳米。
实施例5：
(1)、真空镀膜：在高压115μm的电子铝箔表面通过分子束镀膜的方法喷镀一种高介电常数材料，形成稳定膜层，具体操作步骤为：将高介电常数材料通过分子束外延装置，在5.0×10﹣4MPa超真空、温度200-400℃条件下将高介电常数材料以束状分子流射向电子铝箔表面以形成100nm-3μm的复合介质层；
(2)、电化学处理：真空镀膜好的电子铝箔通过电化学方法将稳定膜层中可能存在的缺陷点形成一层与Al及Al2O3密合的复合介质层，从而提高相对介电常数εr，具体操作步骤为：将真空镀膜好的电子铝箔置于硼酸、己二酸及其盐、壬二酸及其盐的3-10％的水溶液中，温度为85±5℃、按30V至额定电压500A电流或100V至额定电压800A电流、1.5-3.0m/min的车速进行电化学处理以形成稳定致密的复合介质层。
高介电常数材料为钛、钛氧化物、钛酸钡、锶、锆、钒的一种或多种，高介电常数材料的目数不大于100纳米。
实施例6：
(1)、真空镀膜：在高压115μm的电子铝箔表面通过磁控镀膜的方法喷镀一种高介电常数材料，形成稳定膜层，具体操作步骤为：将高介电常数材料在1000-1500℃温度条件下模压烧结成块，在5.0×10﹣4MPa超真空和100-300℃温度条件下通过高频溅射方式将高介电常数材料沉积在电子铝箔表面上，以形成100nm-2μm的复合介质层；
(2)、电化学处理：真空镀膜好的电子铝箔通过电化学方法将稳定膜层中可能存在的缺陷点形成一层与Al及Al2O3密合的复合介质层，从而提高相对介电常数εr，具体操作步骤为：将真空镀膜好的电子铝箔置于硼酸、己二酸及其盐、壬二酸及其盐的3-10％的水溶液中，温度为85±5℃、按30V至额定电压500A电流或100V至额定电压800A电流、1.5-3.0m/min的车速进行电化学处理以形成稳定致密的复合介质层。
高介电常数材料为钛、钛氧化物、钛酸钡、锶、锆、钒的一种或多种，高介电常数材料的目数不大于100纳米。
实施例1、2、3、4、5、6复合介质层厚度、介电常数、箔片容量见下表如下：
从上表可以看出，电子铝箔经过本发明工艺处理后，εr得到的提高最大，能够最大限度地提升电容器的容量，同时不会产生大量的废酸、废液和废气。
Claims (7)
1.一种电子铝箔复合介质生产工艺，其特征在于，包括以下步骤：
(1)、真空镀膜：在电子铝箔的表面通过真空镀膜的方法喷镀一种高介电常数材料，形成稳定膜层；
(2)、电化学处理：真空镀膜好的电子铝箔通过电化学方法将稳定膜层中可能存在的缺陷点形成一层与Al及Al2O3密合的复合介质层，从而提高相对介电常数εr。
2.根据权利要求1所述的一种电子铝箔复合介质生产工艺，其特征在于，所述的高介电常数材料为钛、钛氧化物、钛酸钡、锶、锆、钒的一种或多种，所述高介电常数材料的目数不大于100纳米。
3.根据权利要求1或2所述的一种电子铝箔复合介质生产工艺，其特征在于，所述步骤(1)中真空镀膜的采用分子束镀膜，具体操作步骤为：将高介电常数材料通过分子束外延装置，在超真空、温度200-400℃条件下将高介电常数材料以束状分子流射向电子铝箔表面以形成100nm-3μm的复合介质层。
4.根据权利要求1或2所述的一种电子铝箔复合介质生产工艺，其特征在于，所述步骤(1)中真空镀膜的采用磁控镀膜，具体操作步骤为：将高介电常数材料在1000-1500℃温度条件下模压烧结成块，在超真空和100-300℃温度条件下通过高频溅射方式将高介电常数材料沉积在电子铝箔表面上，以形成100nm-2μm的复合介质层。
5.根据权利要求1或2所述的一种电子铝箔复合介质生产工艺，其特征在于，所述步骤(2)中电化学处理的具体操作步骤为：将真空镀膜好的电子铝箔置于硼酸、己二酸及其盐、壬二酸及其盐的3-10％的水溶液中，温度为85±5℃、按要求的电压和电流、1.5-3.0m/min的车速进行电化学处理以形成稳定致密的复合介质层。
6.根据权利要求5所述的一种电子铝箔复合介质生产工艺，其特征在于，电化学处理采用的电压为30V至额定电压，电流为500A。
7.根据权利要求5所述的一种电子铝箔复合介质生产工艺，其特征在于，电化学处理采用的电压为100V至额定电压，电流为800A。
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| CN110033947A (zh) * | 2019-05-13 | 2019-07-19 | 南通海星电子股份有限公司 | 一种高强度电子光箔及其制造工艺 |
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