CN110277246B - 一种用激光照蚀制备电解电容器用多孔铝箔及方法 - Google Patents

一种用激光照蚀制备电解电容器用多孔铝箔及方法 Download PDF

Info

Publication number
CN110277246B
CN110277246B CN201910592631.XA CN201910592631A CN110277246B CN 110277246 B CN110277246 B CN 110277246B CN 201910592631 A CN201910592631 A CN 201910592631A CN 110277246 B CN110277246 B CN 110277246B
Authority
CN
China
Prior art keywords
aluminum foil
porous aluminum
laser
porous
cleaning
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201910592631.XA
Other languages
English (en)
Other versions
CN110277246A (zh
Inventor
杜显锋
马明波
孙孝飞
熊礼龙
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Xian Jiaotong University
Original Assignee
Xian Jiaotong University
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Xian Jiaotong University filed Critical Xian Jiaotong University
Priority to CN201910592631.XA priority Critical patent/CN110277246B/zh
Publication of CN110277246A publication Critical patent/CN110277246A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN110277246B publication Critical patent/CN110277246B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25D—PROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PRODUCTION OF COATINGS; ELECTROFORMING; APPARATUS THEREFOR
    • C25D11/00—Electrolytic coating by surface reaction, i.e. forming conversion layers
    • C25D11/02—Anodisation
    • C25D11/04—Anodisation of aluminium or alloys based thereon
    • C25D11/06—Anodisation of aluminium or alloys based thereon characterised by the electrolytes used
    • C25D11/08—Anodisation of aluminium or alloys based thereon characterised by the electrolytes used containing inorganic acids
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25D—PROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PRODUCTION OF COATINGS; ELECTROFORMING; APPARATUS THEREFOR
    • C25D11/00—Electrolytic coating by surface reaction, i.e. forming conversion layers
    • C25D11/02—Anodisation
    • C25D11/04—Anodisation of aluminium or alloys based thereon
    • C25D11/18—After-treatment, e.g. pore-sealing
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01G—CAPACITORS; CAPACITORS, RECTIFIERS, DETECTORS, SWITCHING DEVICES OR LIGHT-SENSITIVE DEVICES, OF THE ELECTROLYTIC TYPE
    • H01G9/00—Electrolytic capacitors, rectifiers, detectors, switching devices, light-sensitive or temperature-sensitive devices; Processes of their manufacture
    • H01G9/004—Details
    • H01G9/04—Electrodes or formation of dielectric layers thereon
    • H01G9/042—Electrodes or formation of dielectric layers thereon characterised by the material
    • H01G9/045—Electrodes or formation of dielectric layers thereon characterised by the material based on aluminium
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01G—CAPACITORS; CAPACITORS, RECTIFIERS, DETECTORS, SWITCHING DEVICES OR LIGHT-SENSITIVE DEVICES, OF THE ELECTROLYTIC TYPE
    • H01G9/00—Electrolytic capacitors, rectifiers, detectors, switching devices, light-sensitive or temperature-sensitive devices; Processes of their manufacture
    • H01G9/004—Details
    • H01G9/04—Electrodes or formation of dielectric layers thereon
    • H01G9/048—Electrodes or formation of dielectric layers thereon characterised by their structure
    • H01G9/055—Etched foil electrodes

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Cleaning And De-Greasing Of Metallic Materials By Chemical Methods (AREA)
  • ing And Chemical Polishing (AREA)

Abstract

本发明涉及一种用激光照蚀制备电解电容器用多孔铝箔及方法，先将清洗干净的铝光箔进行激光照射刻蚀制孔，得到多孔铝箔；其中激光照射刻蚀制孔的条件为：光源功率为1W～50W，激光脉宽为5飞秒～50飞秒，脉冲重复频率为10KHz～50MHz，移动速率为100mm/S～7000mm/S；将多孔铝箔清洗烘干，得到电解电容器用多孔铝箔。本发明通过调整光源功率、激光脉宽和脉冲重复频率，便可制备出铝电解电容器用多孔铝箔；利用该方法制备的多孔铝箔具有孔径大小、孔深度和孔分布可调的优点，能够杜绝环境污染、减少铝箔本身污染等问题，同时，该方法具有时间短、效率高、工艺简单、加工精度高等特点。

Description

一种用激光照蚀制备电解电容器用多孔铝箔及方法
技术领域
本发明涉及电容器领域，具体涉及一种用激光照蚀制备电解电容器用多孔铝箔及方法。
背景技术
随着电子技术的飞速发展，特别是近年来新能源、汽车、高铁、工业变频器的广泛应用，作为电路中不可或缺的独立基础元件之一的铝电解电容器获得了广阔的发展空间。铝电解电容器由经过腐蚀和阳极氧化的阳极铝箔、吸附电解液的隔膜以及经过腐蚀的阴极铝箔组成，其成本和比容主要取决于阳极铝箔，而阳极铝箔的性能大部分受限于腐蚀铝箔。
目前，电解电容器用多孔铝箔的制备都采用电化学腐蚀方法：具体为将高纯铝箔放入盐酸基混合酸中，加载阳极电流腐蚀铝形成多孔铝箔。虽然该方法能得到性能较好的铝箔，但腐蚀孔洞的大小、深度、分布等无法控制；同时，强酸的使用会产生废液，造成环境污染，而酸液的处理也将耗费大量的成本；且酸根离子很容易残留在多孔铝箔内部，容易导致铝箔最终的容量偏低且偏差比较大；此外，为了获得较好的孔分布而要求高纯度高取向铝箔也导致了多孔铝箔制备成本的大幅提升。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术中存在的问题，提供一种用激光照蚀制备电解电容器用多孔铝箔及方法，该方法能够在制备多孔铝箔时控制孔径大小、孔深度和孔分布，同时制备效率高。
为了达到上述目的，本发明采用如下技术方案：
包括以下步骤：
(1)将清洗干净的铝光箔进行激光照射刻蚀制孔，得到多孔铝箔；其中激光照射刻蚀制孔的条件为：光源功率为1W～50W，激光脉宽为5飞秒～50飞秒，脉冲重复频率为10KHz～50MHz，移动速率为100mm/S～7000mm/S；
(2)将多孔铝箔清洗烘干，得到电解电容器用多孔铝箔。
进一步地，步骤(1)中铝光箔清洗干净的过程为：将铝光箔分别在碳酸钠水溶液和超纯水中超声清洗，然后烘干得到清洗干净的铝光箔。
进一步地，铝光箔清洗干净的过程中：碳酸钠水溶液的质量浓度为0.5％～15％；超声清洗时间为10min～60min；烘干是在60～150℃烘箱中保温2h～10h。
进一步地，多孔铝箔的孔径为1μm～10μm，孔间距为1μm～10μm。
进一步地，激光照射刻蚀制孔中，激光波长为355nm、532nm或1064nm。
进一步地，步骤(2)中的清洗是在乙醇中超声10min～60min。
进一步地，步骤(2)中的烘干是在80～150℃烘5～10h。
如上任意一项所述方法制得的电解电容器用多孔铝箔，该电解电容器用多孔铝箔的孔深为10～52μm，孔径为1μm～10μm，孔间距为1μm～10μm。
与现有技术相比，本发明具有以下有益的技术效果：
(1)本发明首次将飞秒激光技术引入到电解电容器领域，通过调整光源功率、激光脉宽和脉冲重复频率，便可制备出铝电解电容器用多孔铝箔。利用该方法制备的多孔铝箔具有孔径大小、孔深度和孔分布可调的优点，能够杜绝环境污染、减少铝箔本身污染等问题，同时，该方法具有时间短、效率高、工艺简单、加工精度高等特点。
(2)本发明采用的飞秒激光，其加工具有超高精度，超高空间分辨率，是一种材料非热熔冷处理方法，由于飞秒激光具有超快速时间和超高峰值功率的特性，当其用于材料加工时，激光能够以极快的速度将全部能量注入到微区，基于多光子非线性吸收和电离机制，激光脉冲的能量不能及时向周围传递，几乎全部被照射区域的原材料吸收而温度急剧升高，将原材料迅速气化，不留残渣，同时周围材料不会发生变形，从而获得可控的孔型。与电子束、电化学腐蚀、电火花和机械打孔相比，本发明选用飞秒激光及配合一定条件打孔，制得的孔质量好、重复精度高、通用性强、效率高、成本低、环保及综合经济效益显著。
本发明制得的电解电容器用多孔铝箔的孔深为10～52μm，经化成步骤制得高压阳极铝箔，测试发现比相同电压下的标准阳极铝箔比容提高了6～20.5％，漏电流降低了5～25％。
附图说明
图1是本发明采用的激光照蚀制备铝电解电容器用多孔铝箔的原理示意图。其中，1-预布孔，2-飞秒激光，3-蚀孔。
图2是本发明中具体实施例7中采用飞秒激光照蚀铝箔后的扫描照片。
图3是本发明中对比例1中采用普通激光照蚀铝箔后的扫描照片：(a)是低倍扫描照片，(b)是高倍扫描照片。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步详细说明，所述是对本发明的解释而不是限定。
本发明通过调整激光波长、光源功率、激光脉宽和脉冲重复频率，便可制备出铝电解电容器用多孔铝箔，提供一种在保证高压阳极铝箔容量和稳定性的前提下，既可控制孔径大小、孔深度和孔分布又兼具制备效率高、经济环保等优点的多孔铝箔的制备方法，解决了铝电解电容器用多孔铝箔采用电化学腐蚀制孔过程中存在的一系列问题。本发明具体包括如下步骤：
(1)将铝光箔分别在浓度为0.5wt％～15wt％的碳酸钠水溶液和超纯水中超声清洗10min～1h以去除表面油污，然后在60～150℃烘箱中保温2h～10h，进行烘干；
(2)借助CAD画图软件，制作蚀孔的大小与分布二维图，蚀孔的大小为1μm～10μm，孔间距为1μm～10μm；
(3)将清洗并烘干后的铝光箔按二维图布孔方式在波长为是指355nm、532nm、1064nm的激光、光源功率为1W～50W、激光脉宽为5飞秒～50飞秒、脉冲重复频率为10KHz～50MHz和移动速率为100mm/S～7000mm/S下进行照射刻蚀制孔，得到所需的多孔铝箔；
(4)将多孔铝箔在乙醇超声10min～1h，清洗干净，然后在80～150℃烘5～10h，得到干净的电解电容器用多孔铝箔。
多孔铝箔化成：将清洗并干燥后的电解电容器用多孔铝箔进行化成，具体步骤为前处理：将电解电容器用多孔铝箔在煮沸的超纯水中煮5min；阳极氧化：以多孔铝箔为阳极、不锈钢化成槽为阴极，以10wt％的硼酸和0.9wt％的五硼酸铵(质量基于水)的水溶液为电解液，恒流阳极氧化到电压为500～1000V，继续恒压阳极氧化10min，然后用超纯水清洗三次，然后80℃烘箱中保温30min；退火：将阳极氧化后的多孔铝箔在空气炉中500～850℃热处理2min,然后空冷到室温；补形：同样以10wt％的硼酸和0.9wt％的五硼酸铵(质量基于水)的水溶液为电解液，在500～1000V的电压下恒压阳极氧化5min,然后用超纯水清洗三次，然后80℃烘箱中保温30min得到高压阳极铝箔。
实施例1
一种用激光照蚀制备电解电容器用多孔铝箔的方法，包括以下步骤：
(1)将铝光箔分别在浓度为0.5wt％的碳酸钠水溶液和超纯水中超声清洗20min，然后在100℃烘箱中保温5h，进行烘干；
(2)借助CAD画图软件，制作蚀孔的大小与分布二维图，蚀孔的大小为1μm，孔间距为1μm；
(3)将清洗并烘干后的铝光箔按二维图布孔方式在波长为是指355nm的激光、光源功率为10W、激光脉宽为5飞秒、脉冲重复频率为15KHz和移动速率为1500mm/S下进行照射刻蚀制孔，得到所需的多孔铝箔；
(4)将多孔铝箔在乙醇超声20min，清洗干净，然后在80℃烘10h，得到干净的电解电容器用的多孔铝箔，该铝箔的孔径大小为1μm，孔深度为10μm，孔间距为1μm。
多孔铝箔的化成：将清洗并干燥后的多孔铝箔进行化成，具体步骤为前处理：将多孔铝箔在煮沸的超纯水中煮5min；阳极氧化：以多孔铝箔为阳极、不锈钢化成槽为阴极，以10wt％的硼酸和0.9wt％的五硼酸铵(质量基于水)的水溶液为电解液，恒流阳极氧化到电压为500V，继续恒压阳极氧化10min，然后用超纯水清洗三次，然后80℃烘箱中保温30min；退火：将阳极氧化后的多孔铝箔在空气炉中500℃热处理2min,然后空冷到室温；补形：同样以10wt％的硼酸和0.9wt％的五硼酸铵(质量基于水)的水溶液为电解液，在500V的电压下恒压阳极氧化5min,然后用超纯水清洗三次，然后80℃烘箱中保温30min得到高压阳极铝箔。
通过测试该高压阳极铝箔的比容和漏电流，发现比标准500V的阳极铝箔比容提高了20.5％，漏电流降低了25％。
实施例2
一种用激光照蚀制备电解电容器用多孔铝箔的方法，包括以下步骤：
(1)将铝光箔分别在浓度为2wt％的碳酸钠水溶液和超纯水中超声清洗10min，然后在120℃烘箱中保温4h，进行烘干；
(2)借助CAD画图软件，制作蚀孔的大小与分布二维图，蚀孔的大小为2μm，孔间距为3μm；
(3)将清洗并烘干后的铝光箔按二维图布孔方式在波长为是指355nm的激光、光源功率为50W、激光脉宽为25飞秒、脉冲重复频率为15MHz和移动速率为100mm/S下进行照射刻蚀制孔，得到所需的多孔铝箔；
(4)将多孔铝箔在乙醇超声40min，清洗干净，然后在80℃烘10h，得到干净的电解电容器用的多孔铝箔，该铝箔的孔径大小为2μm，孔深度为16μm，孔间距为3μm。
多孔铝箔的化成：将清洗并干燥后的多孔铝箔进行化成，具体步骤为前处理：将多孔铝箔在煮沸的超纯水中煮5min；阳极氧化：以多孔铝箔为阳极、不锈钢化成槽为阴极，以10wt％的硼酸和0.9wt％的五硼酸铵(质量基于水)的水溶液为电解液，恒流阳极氧化到电压为700V，继续恒压阳极氧化10min，然后用超纯水清洗三次，然后80℃烘箱中保温30min；退火：将阳极氧化后的多孔铝箔在空气炉中500℃热处理2min,然后空冷到室温；补形：同样以10wt％的硼酸和0.9wt％的五硼酸铵(质量基于水)的水溶液为电解液，在700V的电压下恒压阳极氧化5min,然后用超纯水清洗三次，然后80℃烘箱中保温30min得到高压阳极铝箔。
通过测试该高压阳极铝箔的比容和漏电流，发现比标准700V的阳极铝箔比容提高了14.3％，漏电流降低了16.9％。
实施例3
一种用激光照蚀制备电解电容器用多孔铝箔的方法，包括以下步骤：
(1)将铝光箔分别在浓度为10wt％的碳酸钠水溶液和超纯水中超声清洗1h，然后在150℃烘箱中保温2h，进行烘干；
(2)借助CAD画图软件，制作蚀孔的大小与分布二维图，蚀孔的大小为3μm，孔间距为5μm；
(3)将清洗并烘干后的铝光箔按二维图布孔方式在波长为是指532nm的激光、光源功率为1W、激光脉宽为50飞秒、脉冲重复频率为50MHz和移动速率为5000mm/S下进行照射刻蚀制孔，得到所需的多孔铝箔；
(4)将多孔铝箔在乙醇超声20min，清洗干净，然后在80℃烘10h，得到干净的电解电容器用的多孔铝箔，该铝箔的孔径大小为3μm，孔深度为20μm，孔间距为5μm。
多孔铝箔化成：将清洗并干燥后的多孔铝箔进行化成，具体步骤为前处理：将多孔铝箔在煮沸的超纯水中煮5min；阳极氧化：以多孔铝箔为阳极、不锈钢化成槽为阴极，以10wt％的硼酸和0.9wt％的五硼酸铵(质量基于水)的水溶液为电解液，恒流阳极氧化到电压为850V，继续恒压阳极氧化10min，然后用超纯水清洗三次，然后80℃烘箱中保温30min；退火：将阳极氧化后的多孔铝箔在空气炉中500℃热处理2min,然后空冷到室温；补形：同样以10wt％的硼酸和0.9wt％的五硼酸铵(质量基于水)的水溶液为电解液，在850V的电压下恒压阳极氧化5min,然后用超纯水清洗三次，然后80℃烘箱中保温30min得到高压阳极铝箔。
通过测试该高压阳极铝箔的比容和漏电流，发现比标准850V的阳极铝箔比容提高了12％，漏电流降低了11.5％。
实施例4
一种用激光照蚀制备电解电容器用多孔铝箔的方法，包括以下步骤：
(1)将铝光箔分别在浓度为15wt％的碳酸钠水溶液和超纯水中超声清洗40min，然后在60℃烘箱中保温10h，进行烘干；
(2)借助CAD画图软件，制作蚀孔的大小与分布二维图，蚀孔的大小为10μm，孔间距为10μm；
(3)将清洗并烘干后的铝光箔按二维图布孔方式在波长为是指1064nm的激光、光源功率为50W、激光脉宽为10飞秒、脉冲重复频率为50MHz和移动速率为7000mm/S下进行照射刻蚀制孔，得到所需的多孔铝箔；
(4)将多孔铝箔在乙醇超声20min，清洗干净，然后在80℃烘10h，得到干净的电解电容器用的多孔铝箔，该铝箔的孔径大小为10μm，孔深度为42μm，孔间距为10μm。
多孔铝箔化成：将清洗并干燥后的多孔铝箔进行化成，具体步骤为前处理：将多孔铝箔在煮沸的超纯水中煮5min；阳极氧化：以多孔铝箔为阳极、不锈钢化成槽为阴极，以10wt％的硼酸和0.9wt％的五硼酸铵(质量基于水)的水溶液为电解液，恒流阳极氧化到电压为1000V，继续恒压阳极氧化10min，然后用超纯水清洗三次，然后80℃烘箱中保温30min；退火：将阳极氧化后的多孔铝箔在空气炉中500℃热处理2min,然后空冷到室温；补形：同样以10wt％的硼酸和0.9wt％的五硼酸铵(质量基于水)的水溶液为电解液，在1000V的电压下恒压阳极氧化5min,然后用超纯水清洗三次，然后80℃烘箱中保温30min得到高压阳极铝箔。
通过测试该高压阳极铝箔的比容和漏电流，发现比标准1000V的阳极铝箔比容提高了6％，漏电流降低了5％。
实施例5
一种用激光照蚀制备电解电容器用多孔铝箔的方法，包括以下步骤：
(1)将铝光箔分别在浓度为5wt％的碳酸钠水溶液和超纯水中超声清洗20min，然后在130℃烘箱中保温5h，进行烘干；
(2)借助CAD画图软件，制作蚀孔的大小与分布二维图，蚀孔的大小为5μm，孔间距为4μm；
(3)将清洗并烘干后的铝光箔按二维图布孔方式在波长为是指532nm的激光、光源功率为50W、激光脉宽为35飞秒、脉冲重复频率为15MHz和移动速率为3800mm/S进行照射刻蚀制孔，得到所需的多孔铝箔；
(4)将多孔铝箔在乙醇超声10min，清洗干净，然后在150℃烘10h，得到干净的电解电容器用的多孔铝箔，该铝箔的孔径大小为5μm，孔深度为52μm，孔间距为4μm。
多孔铝箔化成：将清洗并干燥后的多孔铝箔进行化成，具体步骤为前处理：将多孔铝箔在煮沸的超纯水中煮5min；阳极氧化：以多孔铝箔为阳极、不锈钢化成槽为阴极，以10wt％的硼酸和0.9wt％的五硼酸铵(质量基于水)的水溶液为电解液，恒流阳极氧化到电压为900V，继续恒压阳极氧化10min，然后用超纯水清洗三次，然后80℃烘箱中保温30min；退火：将阳极氧化后的多孔铝箔在空气炉中500℃热处理2min,然后空冷到室温；补形：同样以10wt％的硼酸和0.9wt％的五硼酸铵(质量基于水)的水溶液为电解液，在900V的电压下恒压阳极氧化5min,然后用超纯水清洗三次，然后80℃烘箱中保温30min得到高压阳极铝箔。
通过测试该高压阳极铝箔的比容和漏电流，发现比标准900V的阳极铝箔比容提高了7.8％，漏电流降低了6％。
实施例6
一种用激光照蚀制备电解电容器用多孔铝箔的方法，包括以下步骤：
(1)将铝光箔分别在浓度为8wt％的碳酸钠水溶液和超纯水中超声清洗50min，然后在120℃烘箱中保温5h，进行烘干；
(2)借助CAD画图软件，制作蚀孔的大小与分布二维图，蚀孔的大小为2μm，孔间距为2μm；
(3)将清洗并烘干后的铝光箔按二维图布孔方式在波长为是指355nm的激光、光源功率为10W、激光脉宽为25飞秒、脉冲重复频率为45KHz和移动速率为5000mm/S下进行照射刻蚀制孔，得到所需的多孔铝箔；
(4)将多孔铝箔在乙醇超声50min，清洗干净，然后在100℃烘10h，得到干净的电解电容器用的多孔铝箔，该铝箔的孔径大小为2μm，孔深度为20μm，孔间距为2μm。
多孔铝箔化成：将清洗并干燥后的多孔铝箔进行化成，具体步骤为前处理：将多孔铝箔在煮沸的超纯水中煮5min；阳极氧化：以多孔铝箔为阳极、不锈钢化成槽为阴极，以10wt％的硼酸和0.9wt％的五硼酸铵(质量基于水)的水溶液为电解液，恒流阳极氧化到电压为500V，继续恒压阳极氧化10min，然后用超纯水清洗三次，然后80℃烘箱中保温30min；退火：将阳极氧化后的多孔铝箔在空气炉中500℃热处理2min,然后空冷到室温；补形：同样以10wt％的硼酸和0.9wt％的五硼酸铵(质量基于水)的水溶液为电解液，在500V的电压下恒压阳极氧化5min,然后用超纯水清洗三次，然后80℃烘箱中保温30min得到高压阳极铝箔。
通过测试该高压阳极铝箔的比容和漏电流，发现比标准500V的阳极铝箔比容提高了17.5％，漏电流降低了22.4％。
实施例7
一种用激光照蚀制备电解电容器用多孔铝箔的方法，包括以下步骤：
(1)将铝光箔分别在浓度为0.5wt％的碳酸钠水溶液和超纯水中超声清洗10min，然后在80℃烘箱中保温10h，进行烘干；
(2)借助CAD画图软件，制作蚀孔的大小与分布二维图，蚀孔的大小为5μm，孔间距为6μm；
(3)将清洗并烘干后的铝光箔按二维图布孔方式在波长为是指532nm的激光、光源功率为8W、激光脉宽为50飞秒、脉冲重复频率为1MHz和移动速率为6500mm/S下进行照射刻蚀制孔，得到所需的多孔铝箔；
(4)将多孔铝箔在乙醇超声1h，清洗干净，然后在150℃烘5h，得到干净的电解电容器用的多孔铝箔，该铝箔的孔径大小为5μm，孔深度为24μm，孔间距为6μm。
多孔铝箔化成：将清洗并干燥后的多孔铝箔进行化成，具体步骤为前处理：将多孔铝箔在煮沸的超纯水中煮5min；阳极氧化：以多孔铝箔为阳极、不锈钢化成槽为阴极，以10wt％的硼酸和0.9wt％的五硼酸铵(质量基于水)的水溶液为电解液，恒流阳极氧化到电压为850V，继续恒压阳极氧化10min，然后用超纯水清洗三次，然后80℃烘箱中保温30min；退火：将阳极氧化后的多孔铝箔在空气炉中850℃热处理2min,然后空冷到室温；补形：同样以10wt％的硼酸和0.9wt％的五硼酸铵(质量基于水)的水溶液为电解液，在850V的电压下恒压阳极氧化5min,然后用超纯水清洗三次，然后80℃烘箱中保温30min得到高压阳极铝箔。
通过测试该高压阳极铝箔的比容和漏电流，发现比标准850V的阳极铝箔比容提高了13％，漏电流降低了9％。
参见图1，为本发明采用的飞秒激光照蚀制备铝电解电容器用多孔铝箔的原理示意图，飞秒激光2按照预布孔1的大小和形状刻蚀打孔，在铝光箔上制出光滑的蚀孔3。
本实施例中用飞秒激光刻蚀的铝箔形貌如图2所示，从图中可以清楚看到，飞秒激光照蚀制得的多孔铝箔孔比较光滑，较为均匀，没有被氧化，电解电容器用腐蚀铝箔的比容和标准阳极铝箔相比降低了，而漏电流升高了。
对比例1采用普通激光刻蚀铝箔制孔
(1)将铝光箔分别在浓度为0.5wt％的碳酸钠水溶液和超纯水中超声清洗10min，然后在80℃烘箱中保温10h，进行烘干；
(2)借助CAD画图软件，制作蚀孔的大小与分布二维图，蚀孔的大小为60μm，孔间距为180μm；
(3)将清洗并烘干后的铝光箔按二维图布孔方式使用普通激光器，在波长为是指1064nm的激光、光源功率为20W、激光脉宽为1微秒、脉冲重复频率为20KHz和移动速率为6500mm/S下进行照射刻蚀制孔，得到所需的多孔铝箔；
(4)将多孔铝箔在乙醇超声1h，清洗干净，然后在150℃烘5h，得到干净的电解电容器用的多孔铝箔，该铝箔的孔径大小为60μm，孔深度为25μm，孔间距为180μm。
多孔铝箔化成：将清洗并干燥后的多孔铝箔进行化成，具体步骤为前处理：将多孔铝箔在煮沸的超纯水中煮5min；阳极氧化：以多孔铝箔为阳极、不锈钢化成槽为阴极，以10wt％的硼酸和0.9wt％的五硼酸铵(质量基于水)的水溶液为电解液，恒流阳极氧化到电压为850V，继续恒压阳极氧化10min，然后用超纯水清洗三次，然后80℃烘箱中保温30min；退火：将阳极氧化后的多孔铝箔在空气炉中500℃热处理2min,然后空冷到室温；补形：同样以10wt％的硼酸和0.9wt％的五硼酸铵(质量基于水)的水溶液为电解液，在850V的电压下恒压阳极氧化5min,然后用超纯水清洗三次，然后80℃烘箱中保温30min得到高压阳极铝箔。
通过测试该高压阳极铝箔的比容和漏电流，发现比标准850V的阳极铝箔比容降低了32.5％，漏电流提高了8.2％。
对比例1用普通激光刻蚀的铝箔形貌如图3中的(a)和(b)所示，从图中可以清楚看到，普通激光的精度不够高，制得的孔有些变形，并且孔周围烧蚀严重，经化成后，得到的电解电容器用腐蚀铝箔的比容和标准阳极铝箔相比降低了，而漏电流升高了。
对比例2改变激光参数，其它条件同实施例3
(1)将铝光箔分别在浓度为10wt％的碳酸钠水溶液和超纯水中超声清洗1h，然后在150℃烘箱中保温2h，进行烘干；
(2)借助CAD画图软件，制作蚀孔的大小与分布二维图，蚀孔的大小为3μm，孔间距为5μm；
(3)将清洗并烘干后的铝光箔按二维图布孔方式在波长为是指1064nm的激光、光源功率为1W、激光脉宽为6飞秒、脉冲重复频率为5KHz和移动速率为50mm/S下进行照射刻蚀制孔；
(4)将多孔铝箔在乙醇超声20min，清洗干净，然后在80℃烘10h，该铝箔的孔径大小为3μm，孔深度为0.2μm，孔间距为5μm。
多孔铝箔化成：将清洗并干燥后的多孔铝箔进行化成，具体步骤为前处理：将多孔铝箔在煮沸的超纯水中煮5min；阳极氧化：以多孔铝箔为阳极、不锈钢化成槽为阴极，以10wt％的硼酸和0.9wt％的五硼酸铵(质量基于水)的水溶液为电解液，恒流阳极氧化到电压为850V，继续恒压阳极氧化10min，然后用超纯水清洗三次，然后80℃烘箱中保温30min；退火：将阳极氧化后的多孔铝箔在空气炉中500℃热处理2min,然后空冷到室温；补形：同样以10wt％的硼酸和0.9wt％的五硼酸铵(质量基于水)的水溶液为电解液，在850V的电压下恒压阳极氧化5min,然后用超纯水清洗三次，然后80℃烘箱中保温30min得到高压阳极铝箔。
通过测试该高压阳极铝箔的比容和漏电流，发现比标准850V的阳极铝箔比容降低了89.6％，漏电流提高了67.9％。
由对比例1和2可以看出，调整激光的参数或者条件后打出的孔精度不高或者完全无法打出孔。
本发明公开了一种制备电解电容器用多孔铝箔的方法，包括以下步骤：1)将铝光箔分别在一定浓度的碳酸钠水溶液和超纯水中超声清洗一定时间以去除表面油污，然后在烘箱中烘干；2)借助画图软件，制作蚀孔的大小与分布的二维图；3)将清洗并烘干后的铝光箔按二维图布孔方式在一定的激光波长、一定的光源功率、一定的激光脉宽、一定的脉冲重复频率和移动速率下进行照射刻蚀制孔，得到所需的多孔铝箔；4)将制得的多孔铝箔在酒精中超声清洗一定时间并在一定温度烘干后，得到干净的电解电容器用的多孔铝箔。本发明采用的飞秒激光是一种极其超短脉冲的激光加工，飞秒激光功率更强，时间更短，加工精度高，而且是冷加工，不损伤周围材料，完全解决了传统电化学腐蚀工艺制孔所产生的环保问题；同时，降低了对铝箔纯度的要求，从而大幅度降低原材料成本；此外，制备的多孔铝箔具有孔径大小可控、深度可控、分布均匀且制备效率高等特点。
本发明首次将飞秒激光技术引入到电解电容器领域，只需使用飞秒激光仪，借助飞秒激光技术的诸多优点，通过改变激光源功率、激光脉宽、激光波长、激光脉宽、脉冲重复频率、移动速率等参数来调节孔径大小、孔的深度、制孔速度等，得到孔径大小可控、深度可控、分布均匀、制备效率高以及经济环保的多孔铝箔。

Claims (7)

1.一种用激光照蚀制备电解电容器用多孔铝箔的方法，其特征在于：包括以下步骤：
(1)将清洗干净的铝光箔进行激光照射刻蚀制孔，得到多孔铝箔；其中激光照射刻蚀制孔的条件为：光源功率为1W～50W，激光脉宽为5飞秒～50飞秒，脉冲重复频率为10KHz～50MHz，移动速率为100mm/S～7000mm/S；
(2)将多孔铝箔清洗烘干，得到电解电容器用多孔铝箔；孔深为10～52μm，孔径为1μm～10μm，孔间距为1μm～10μm；
(3)将电解电容器用多孔铝箔依次进行水煮、阳极氧化、清洗、烘干、退火、补形、再清洗、再烘干，得到多孔的阳极铝箔；所述补形采用阳极氧化工艺进行补形。
2.根据权利要求1所述的一种用激光照蚀制备电解电容器用多孔铝箔的方法，其特征在于：步骤(1)中铝光箔清洗干净的过程为：将铝光箔分别在碳酸钠水溶液和超纯水中超声清洗，然后烘干得到清洗干净的铝光箔。
3.根据权利要求2所述的一种用激光照蚀制备电解电容器用多孔铝箔的方法，其特征在于：铝光箔清洗干净的过程中：碳酸钠水溶液的质量浓度为0.5％～15％；超声清洗时间为10min～60min；烘干是在60～150℃烘箱中保温2h～10h。
4.根据权利要求1所述的一种用激光照蚀制备电解电容器用多孔铝箔的方法，其特征在于：激光照射刻蚀制孔中，激光波长为355nm、532nm或1064nm。
5.根据权利要求1所述的一种用激光照蚀制备电解电容器用多孔铝箔的方法，其特征在于：步骤(2)中的清洗是在乙醇中超声10min～60min。
6.根据权利要求1所述的一种用激光照蚀制备电解电容器用多孔铝箔的方法，其特征在于：步骤(2)中的烘干是在80～150℃烘5～10h。
7.如权利要求1-6任意一项所述方法制得的电解电容器用多孔铝箔，其特征在于：该电解电容器用多孔铝箔的孔深为10～52μm，孔径为1μm～10μm，孔间距为1μm～10μm。
CN201910592631.XA 2019-07-03 2019-07-03 一种用激光照蚀制备电解电容器用多孔铝箔及方法 Active CN110277246B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201910592631.XA CN110277246B (zh) 2019-07-03 2019-07-03 一种用激光照蚀制备电解电容器用多孔铝箔及方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201910592631.XA CN110277246B (zh) 2019-07-03 2019-07-03 一种用激光照蚀制备电解电容器用多孔铝箔及方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN110277246A CN110277246A (zh) 2019-09-24
CN110277246B true CN110277246B (zh) 2020-10-27

Family

ID=67962848

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201910592631.XA Active CN110277246B (zh) 2019-07-03 2019-07-03 一种用激光照蚀制备电解电容器用多孔铝箔及方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN110277246B (zh)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111105929A (zh) * 2019-12-19 2020-05-05 泉州泉石电子科技有限公司 一种基于激光打孔式的平叠电容电极箔
CN114497435A (zh) * 2022-01-21 2022-05-13 西安交通大学 一种铝电池负极及其阳极氧化制备方法和应用

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107086122A (zh) * 2017-05-05 2017-08-22 湖南艾华集团股份有限公司 多孔铝阳极材料、制作方法及用其制作成的铝电解电容器
CN206480512U (zh) * 2016-11-18 2017-09-08 天津普兰能源科技有限公司 一种铝箔层打孔的电极片

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104916849B (zh) * 2015-07-04 2017-06-09 广东烛光新能源科技有限公司 一种柔性器件及其制备方法
KR20190057279A (ko) * 2016-09-30 2019-05-28 니폰 케미콘 가부시키가이샤 전극박 및 전해 콘덴서

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN206480512U (zh) * 2016-11-18 2017-09-08 天津普兰能源科技有限公司 一种铝箔层打孔的电极片
CN107086122A (zh) * 2017-05-05 2017-08-22 湖南艾华集团股份有限公司 多孔铝阳极材料、制作方法及用其制作成的铝电解电容器

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
铝箔微孔的飞秒激光加工艺的研究;汪刚等;《激光与光电子学进展》;20100531(第05期);第92-95页 *

Also Published As

Publication number Publication date
CN110277246A (zh) 2019-09-24

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN110277246B (zh) 一种用激光照蚀制备电解电容器用多孔铝箔及方法
CN106653373B (zh) 一种铝电解电容器用化成箔及其生产工艺
CN108315711B (zh) 一种提高掺硼金刚石电极膜基结合性能的纳秒激光基体预处理方法
CN104499028B (zh) 一种超低电压阳极氧化铝箔制造方法
KR102598338B1 (ko) 자동차 전자용 나노 미세다공성 구조 알루미늄 전극박의 제조 방법
CN106552997B (zh) 基于超短脉冲激光烧蚀原理对金属薄板砂目化处理的方法
CN109686593A (zh) 一种基于二次激光辐照制备MnO2/石墨烯复合电极的方法
CN108346793B (zh) 一种具有多孔结构的纳米硅制备方法及应用
CN103531815A (zh) 集流体用穿孔箔及其制作方法
WO2017163913A1 (ja) アルミニウム板の製造方法、及び、アルミニウム板の製造装置
CN112928280B (zh) 一种金属锂负极用铜箔的图案化方法
CN106925895A (zh) 基于超短脉冲激光微加工的玻璃碳电极表面粗化制备方法
CN112375570B (zh) 一种基板上通孔或凹陷蚀刻的蚀刻液及其制备方法和用途
CN113628888B (zh) 一种孔长高一致性的腐蚀铝箔的制备方法
CN103590085B (zh) 一种键合丝生产用铝线轴的表面处理方法
CN105479009A (zh) 一种smt模板表面超疏水结构的制备方法
CN108617102A (zh) 一种陶瓷电路板的制作方法
CN113436891A (zh) 一种采用阳极氧化后的纳米凹坑来诱导中高压阳极箔均匀腐蚀发孔的方法
CN115621046A (zh) 一种低成本低污染铝电解电容器阳极箔的制备方法
CN109786113A (zh) 一种铝电解电容器用化成箔及其生产工艺
CN115172054B (zh) 一种中高压阳极氧化前处理方法、铝箔及铝电解电容器
CN114277419B (zh) 一种基于抛物线方程升压的大孔间距阳极氧化铝膜及其制备方法和应用
CN108277529A (zh) 一种湿法黑硅制备方法
CN105369338B (zh) 一种在纯铝表面形成纳米级多孔膜层的方法
CN115744965B (zh) 一种分步激光处理制备氮掺杂石墨烯复合多孔薄膜的方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant