CN108648915A - 一种用于高容量铝电解电容器的电极铝箔制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于于非传统加工技术与装备技术领域，提供了一种用于高容量铝电解电容器的电极铝箔制备方法，步骤如下：(1)将铝箔清洗除油，然后进行抛磨，再利用去离子水超声清洗，吹干；(2)分别将清洗干净的铝箔表面和与之尺寸相同的导电材料作为阳极和阴极，置于中性电解液中以恒流模式进行电化学加工，构建出微米级结构；(3)将所述的微米级结构表面置于酸性溶液中，通过阳极氧化作用在其上构建纳米结构，清洗、吹干后即得可用于高容量铝电解电容器的铝箔表面。本发明的电极铝箔制备方法可在纳米尺度提高铝箔的表面积，具有环境友好性强、操作工艺简单、通用性强等优点，可用于提高铝电解电容器的容量。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于高容量铝电解电容器的电极铝箔的制备方法，其可通过增加铝箔的真实表面积大小从而提高电容器铝箔的电容，属于非传统加工技术与装备技术领域。
背景技术
电解电容器是指利用金属作为阳极、表面致密的金属氧化膜为电介质，辅以电解质溶液为阴极所构成的电容器。通过上述方法制备的电解电容器可广泛应用于通讯、工业、军事、生活等领域。随着科学技术的发展，电解电容器有了更大的市场，但同时也面临着新的挑战，当电解电容器应用于高度集成化的电子线路时，则需压缩电容器的体积，但压缩体积的同时势必会降低电容器的电容值。因此，如何制备一种体积小同时电容值大的电解电容器，是目前非传统加工技术与装备领域的重要问题。
目前，研究人员主要通过提高介电薄膜的相对介电常数或减少电极间距的方法来提高电解电容器的电容。但是上述两种方法中，提高介电薄膜的相对介电常数没有普适性，比如使用铝箔生成的Al2O3为电介质时，不管是无定形结构还是晶体结构，它的相对介电常数都是确定；而减少电极间距的方法中，由于电解电容器的氧化膜电介质层的厚度正比于化成电压，即正比于电容器的工作电压，故在特定电压下，很难改变电解电容器介电层的厚度。
本发明所述的增大金属的真实表面积则是一种新颖的提高电解电容器电容的方法，而金属在制造过程中其表面积已经确定，因此只能通过纵深方向进行研究。本文首先通过电化学刻蚀的方法在待处理金属表面构建出微观的台阶状结构，再通过阳极氧化的方法在微观形貌上生成“纳米丛”结构，进而增加金属的真实表面积，从而提高电解电容器的电容。这种通过电化学刻蚀和阳极氧化共同作用，在纳米尺度上增加金属的真实表面积，进而提高电解电容器电容的方法还未见报道。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术存在工艺复杂、通用性低及电容量小等不足，提供了一种高容量铝电解电容器用电极箔制备方法，该方法基于电化学加工方法通过纵向延伸在纳米尺度上提高金属的真实表面积，从而提高该电极箔所制造电容器的容量。
本发明的技术方案：
一种用于高容量铝电解电容器的电极铝箔制备方法，步骤如下：
(1)将铝箔清洗除油，然后进行抛磨，再利用去离子水超声清洗，吹干；
(2)将清洗干净的铝箔表面和与之尺寸相同的导电材料分别作为阳极和阴极，于中性电解液中以恒流或恒压模式进行电化学加工，在铝箔表面构建出微米级结构。
(3)将构建出微米级结构的铝箔与之尺寸相同的导电材料分别作为阳极和阴极，置于电解液中以恒流或恒压模式进行电化学加工，通过阳极氧化作用在铝箔上构建纳米结构，清洗、吹干后即得用于高容量铝电解电容器的电极铝箔。
所述的中性电解液浓度为0.05mol/L～1.5mol/L。
电流密度与加工时间的乘积不低于500min·mA/cm2。
所述的电解液可为草酸水溶液、磷酸水溶液、硫酸水溶液或其混合溶液。
所述的电解液的浓度为0.1mol/L～2mol/L。
所述的阳极氧化时间不少于5min。
本发明的有益效果：(1)本发明的方法在铝箔表面构建纳米级结构，在纳米尺度上增加铝箔表面积，操作工艺简单，可控性较强，可在较短的时间内制备出微/纳米结构。
(2)利用此方法可制备出具有长期的稳定性和耐化学性质的铝箔。
(3)此方法在电化学刻蚀过程中使用中性电解液，大大减少了在腐蚀箔制造工艺过程中强酸强碱的使用量，有较强的环境友好性。
(4)利用此方法可通过调整试验参数来获得所需的真实表面积，即得到高容量电容的铝电解电容器。
附图说明
图1是本发明的工艺流程图。
图2是本发明的实验装置图。
图中：1搅拌器；2容器；3供电装置；4夹具；5电极；6底座。
具体实施方式
以下结合附图和技术方案，进一步说明本发明的具体实施方式。
本发明涉及一种高容量铝电解电容器用铝箔的制备方法，通过对铝箔表面进行电化学刻蚀和阳极氧化加工构建微/纳米复合结构，可提高电极铝箔表面积，进而提高铝电解电容器的电容。
(1)在对电子铝箔进行电化学加工以前，将铝箔表面进行光整、抛磨、清洗、除油。
(2)将预处理之后的铝箔固定在附图2的夹具4中，将夹具4放置在置有电解液的容器2中，使用底座6驱动搅拌器1使溶液均匀搅拌，将电极5连接到电源3中进行电化学刻蚀。
(3)将电化学刻蚀之后的铝箔固定在附图2中的夹具4中，将夹具4放置在置有氧化液的容器2中，使用底座6驱动搅拌器1使溶液均匀搅拌，将电极5连接到电源3中进行阳极氧化。
实施例1：制备高容量铝电解电容器的电极铝箔，具体方法如下：
(1)先用无水乙醇清洗30mm×40mm的铝箔以除油，然后分别用800#和1500#砂纸对铝箔表面进行打磨去除表面氧化层及杂质，再利用去离子水超声清洗，吹风机吹干；
(2)分别将清洗干净的铝箔表面和与之尺寸相同的石墨板作为阳极和阴极，以恒流模式进行电化学加工来构建微米级结构，加工完后使用去离子水超声清洗，其中氯化钠的浓度为0.1mol/L，电流密度为500mA/cm2，加工时间为30s，极板间距为10mm，加工过程中伴随的磁力搅拌速度为400r/min；
(3)将所述的微米级结构表面置于0.3mol/L的草酸溶液中，通过阳极氧化作用在其上构建纳米结构，其中阳极氧化电压为60V，极板间距为30mm，电解液温度保持为15℃，阳极氧化时间为10min，清洗、吹干后即得到电容量达278μF/cm3的铝箔表面。
Claims (10)
1.一种用于高容量铝电解电容器的电极铝箔制备方法，其特征在于，步骤如下：
(1)将铝箔清洗除油，然后进行抛磨，再利用去离子水超声清洗，吹干；
(2)将清洗干净的铝箔表面和与之尺寸相同的导电材料分别作为阳极和阴极，于中性电解液中以恒流或恒压模式进行电化学加工，在铝箔表面构建出微米级结构；
(3)将构建出微米级结构的铝箔与之尺寸相同的导电材料分别作为阳极和阴极，置于电解液中以恒流或恒压模式进行电化学加工，通过阳极氧化作用在铝箔上构建纳米结构，清洗、吹干后即得用于高容量铝电解电容器的电极铝箔。
2.根据权利要求1所述的用于高容量铝电解电容器的电极铝箔制备方法，其特征在于，所述的中性电解液浓度为0.05mol/L～1.5mol/L。
3.根据权利要求1或2所述的用于高容量铝电解电容器的电极铝箔制备方法，其特征在于，步骤(2)中电流密度与加工时间的乘积不低于500min·mA/cm2。
4.根据权利要求1或2所述的用于高容量铝电解电容器的电极铝箔制备方法，其特征在于，所述的电解液为草酸水溶液、磷酸水溶液、硫酸水溶液中的一种或两种以上混合。
5.根据权利要求3所述的用于高容量铝电解电容器的电极铝箔制备方法，其特征在于，所述的电解液为草酸水溶液、磷酸水溶液、硫酸水溶液中的一种或两种以上混合。
6.根据权利要求1、2或5所述的用于高容量铝电解电容器的电极铝箔制备方法，其特征在于，所述的步骤(3)中电解液的浓度为0.1mol/L～2mol/L。
7.根据权利要求3所述的用于高容量铝电解电容器的电极铝箔制备方法，其特征在于，所述的步骤(3)中电解液的浓度为0.1mol/L～2mol/L。
8.根据权利要求4所述的用于高容量铝电解电容器的电极铝箔制备方法，其特征在于，所述的步骤(3)中电解液的浓度为0.1mol/L～2mol/L。
9.根据权利要求1、2、5、7或8所述的用于高容量铝电解电容器的电极铝箔制备方法，其特征在于，所述的步骤(3)中阳极氧化时间不少于5min。
10.根据权利要求6所述的用于高容量铝电解电容器的电极铝箔制备方法，其特征在于，所述的步骤(3)中阳极氧化时间不少于5min。
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Legal Events
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|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20181012 |
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