CN110863238A - 中高压阳极箔用腐蚀电解装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种中高压阳极箔用腐蚀电解装置，包括腐蚀槽体、传动装置和石墨电极，所述石墨电极呈倒八型结构对称设置在所述腐蚀槽体内，并构成石墨电解腐蚀区域，所述铝箔通过所述传动装置自下而上联动进入所述石墨电解腐蚀区域。本发明采用倒八型结构来改变石墨电极到铝箔的距离，获得衰减电流，通过改变铝箔的走向，由传统的从上往下方式联动改为自下往上方式联动，从而解决铝箔发热和化学溶解问题，且该装置结构简易单，成本低。
Description
技术领域
本发明属于电容器技术领域，具体涉及一种中高压阳极箔用腐蚀电解装置。
背景技术
中高压阳极箔是制造铝电解电容器的关键原材料。阳极箔的生产流程为：光箔-预处理-一电解腐蚀-二电解腐蚀-后处理-干燥-腐蚀箔。其中电解腐蚀过程为以石墨板为阴极，高压硫酸箔为阳极，在高温酸性电解液中施加直流电腐蚀，形成大量纳微结构的隧道孔，从而增加铝箔的比表面积。
如CN 103745830 A公开一种电解腐蚀过程中采用衰减电流可以有效改善隧道孔深度方向一致性；为了获得此类型的衰减电流，CN 106868579 A公开了一种基于异形石墨极板设计的腐蚀发孔装置；CN205508637U公开了一种新型石墨极板，以解决电流从上到下不均匀的问题。但是，异形石墨极板的加工难度大，需要进行特殊结构设计，这为实际生产增加了成本。
此外，目前铝箔采用从上往下方式联动，在电解过程中铝箔容易发热严重，表面容易产生色差。为了解决发热问题，CN 201722442 U公开了一种腐蚀箔表面色差控制装置，额外增加酸喷淋和水喷淋，这将导致生产成本和管理成本增加。另外，在一电解腐蚀过程中，石墨板表面析氢产生大量氢气泡，气泡受浮力作用向上运动。当气泡大量聚集在上端难以短时间溢出时，容易影响发孔初期时电场均匀性，进而影响到腐蚀箔比容。最后，一电解过后铝箔需要经历一段化学溶解过程，由于铝箔表面活性较高，该阶段容易导致铝箔表面蚀孔发生并孔及隧道孔长度不一致，进而影响到比容。CN 104835647 A公开了一种阳极箔制造方法及一种铝箔腐蚀电解槽，在他们的工作中，通过在后半V应用冷却装置以营造低温环境，从而减少化学腐蚀发生。
因此，开发一种简易的中高压阳极箔用腐蚀电解装置，从而获得深度方向均匀性良好的隧道孔，同时解决铝箔发热和化学溶解问题，对于降低生产成本、管理成本，提高产品品质有重要作用。
发明内容
针对现有技术中的不足，本发明提供一种中高压阳极箔用腐蚀电解装置，采用倒八型结构来改变石墨电极到铝箔的距离，获得衰减电流，通过改变铝箔的走向，由传统的从上往下方式联动改为自下而上方式联动，从而解决铝箔发热和化学溶解问题，且该装置结构简易单，成本低。
具体地，本发明提供的技术方案如下：
一种中高压阳极箔用腐蚀电解装置，包括腐蚀槽体、传动装置和石墨电极，所述石墨电极呈倒八型结构对称设置在所述腐蚀槽体内，并构成石墨电解腐蚀区域，所述铝箔通过所述传动装置自下而上联动进入所述石墨电解腐蚀区域。
所述传动装置包括传动顶辊、张力辊和传动底辊，所述传动顶辊和所述张力辊设置在所述腐蚀槽体的上方，所述传动底辊设置在所述腐蚀槽体内。
进一步地，所述铝箔先经过所述传动顶辊再经过所述传动底辊自下而上联动进入所述石墨电解腐蚀区域，最后经过所述传动顶辊出腐蚀槽体。这种铝箔自下而上的联动方式，可以有效解决铝箔发热问题和化学溶解问题，同时，还可以避免气泡聚集导致的发孔初期电场不均匀。
优选地，所述张力辊在铝箔的两侧错位排列。所述张力辊可以调节铝箔在腐蚀液中张力，从而避免铝箔飘动或走偏，影响两侧发孔均匀性。
所述传动顶辊、张力辊和传动底辊可以根据实际需要设定。
在一些实施方式中，所述传动顶辊的个数为2-5个，例如：2个、3个、4个、5个。
在一些实施方式中，所述张力辊的个数为2-5个，例如：2个、3个、4个、5个。
在一些实施方式中，所述传动底辊的个数为2个。
进一步地，所述腐蚀电解装置包括挂耳，所述石墨电极通过所述挂耳固定在腐蚀槽体上。
进一步地，呈倒八型结构设置的所述石墨电极的上端距离为80-120mm(例如：80mm、90mm、100mm、110mm、120mm)，下端距离为20-50mm(例如：20mm、30mm、40mm、50mm)。所述呈倒八型结构设置的石墨电极能够获得腐蚀过程所需的衰减电流，从而得到隧道孔深度方向均匀性好的腐蚀箔样品，避免了使用复杂的异形极板结构。
在一些实施方式中，所述石墨电极的上端距离为100mm，下端距离为30mm.
进一步地，所述腐蚀电解装置包括屏蔽板，所述屏蔽板设置在所述石墨电极背对所述石墨电解腐蚀区域的一侧，以防止漏电流的产生。
进一步地，所述腐蚀电解装置包括遮蔽板，所述遮蔽板呈八型结构设置在所述石墨电解腐蚀区域下端。所述遮蔽板能够防止电流从石墨电极漏向铝箔，造成不必要的提前发孔。
本发明的腐蚀电解装置中，所述石墨电极为规则的长方体结构，不需要进行特殊结构设计，从而节省成本。
在一些实施方式中，所述石墨电极的尺寸为：长1000-2000mm，宽480-530mm，厚40-120mm。
所述遮蔽板的材质为聚丙烯、聚四氟乙烯、聚乙烯中任意一种。
所述腐蚀槽体的材质为聚丙烯、聚四氟乙烯中任意一种。
在一些实施方式中，所述中高压阳极箔用腐蚀电解装置，包括腐蚀槽体、传动顶辊、张力辊、石墨电极、屏蔽板、遮蔽板和传动底辊，所述石墨电极背对铝箔的一侧覆盖有屏蔽板，所述石墨电极呈倒八型结构对称设置在所述腐蚀槽体内，构成石墨电解腐蚀区域，所述石墨电解腐蚀区域下端对称设置有呈八型结构的遮蔽板，所述石墨电解腐蚀区域上端设置有错位排列的张力辊，所述铝箔经过所述传动顶辊再经过所述传动底辊由下而上联动进入所述石墨电解腐蚀区域，最后经过所述传动顶辊水平出腐蚀槽体。
所述腐蚀槽体内装有腐蚀液，所述腐蚀液为盐酸、硫酸和Al3+的混合溶液，所述腐蚀液的温度65-85℃。
与现有技术相比，本发明提供的腐蚀电解装置具有以下技术效果：
(1)为了改善隧道孔深度方向一致性，在一电解腐蚀过程中需要使用衰减电流，现有技术需要采用异形石墨极板，而异形石墨极板的加工难度大，需要进行特殊结构设计，这为实际生产增加了成本。本发明中，一电解槽石墨极板采用常规的矩形石墨板，通过倒八型结构来改变石墨板到铝箔的距离，可以获得衰减电流，从而改善隧道孔一致性。
(2)在一电解过程中，铝箔发热严重，铝箔表面容易产生色差，现有技术需要额外增加酸喷淋和水喷淋，导致生产成本和管理成本增加。在本发明中，铝箔腐蚀电解前先处于电解液中，铝箔表面产生的热量可以快速传递到溶液中，有效避免了铝箔发热。
(3)在一电解过程中，石墨板表面析氢产生大量气泡，气泡受浮力作用向上运动。现有技术中，铝箔采用从上往下方式联动，气泡大量聚集在上端后难以短时间溢出，容易影响发孔初期时电场均匀性，进而影响到腐蚀箔比容。本发明中，铝箔采用自下而上联动，发孔初期时电场不受气泡影响。
(4)在现有技术中，一电解过后铝箔需要经过一段化学溶解阶段，由于铝箔表面活性较高，该阶段容易导致铝箔表面蚀孔发生并孔及隧道孔长度不一致，进而影响到比容。在本发明中，经历化学溶解阶段的铝箔直接滚出电解槽，处于较钝化阶段，不存在化学溶解阶段，不存在并孔现象。
附图说明
图1为本发明的实施例中的腐蚀电解装置结构示意图；
图2为本发明的实施例制备的腐蚀箔的SEM形貌图；
图3为对比例1中的腐蚀电解装置结构示意图；
图4为对比例1得到的腐蚀箔的SEM形貌图；
图5为对比例2中的腐蚀电解装置结构示意图；
图6为对比例2得到的腐蚀箔的SEM形貌图；
图中，1腐蚀槽体、2铝箔、3传动顶辊、4张力辊、5石墨电极、6挂耳、7石墨电解腐蚀区域、8屏蔽板、9遮蔽板、10传动底辊。
具体实施方式
以下所述的是本发明的优选实施方式，本发明所保护的不限于以下优选实施方式。应当指出，对于本领域的技术人员来说在此发明创造构思的基础上，做出的若干变形和改进，都属于本发明的保护范围。
实施例
本发明提供一种中高压阳极箔用腐蚀电解装置，包括腐蚀槽体1、传动装置和石墨电极5，所述石墨电极5呈倒八型结构对称设置在所述腐蚀槽体1内，并构成石墨电解腐蚀区域7，所述铝箔2通过所述传动装置自下而上联动进入所述石墨电解腐蚀区域7。
在一些实施方式中，所述传动装置包括传动顶辊3、张力辊4和传动底辊10。
具体地，如图1所示，一种中高压阳极箔用腐蚀电解装置，包括腐蚀槽体1、传动顶辊3、张力辊4、石墨电极5、屏蔽板8、遮蔽板9和传动底辊10，所述石墨电极5呈倒八型结构对称设置在所述腐蚀槽体1内，构成石墨电解腐蚀区域7，所述铝箔2经过所述传动顶辊3再经过所述传动底辊10由下而上联动进入所述石墨电解腐蚀区域7，最后经另一传动顶辊3水平出所述腐蚀槽体1。
具体地，所述腐蚀槽体1内设置有腐蚀液，腐蚀液为盐酸、硫酸和Al3+的混合溶液，液温为71℃，所述腐蚀槽体的材质为聚丙烯塑料。
所述石墨电极5为规则的长方体结构，长为1500mm、宽为500mm、厚度为80mm。呈倒八型结构的两块石墨电极5的上端距离宽，距离为100mm；下端距离窄，距离为30mm。石墨电极5通过挂耳6固定在腐蚀槽体上。本发明采用的倒八型结构可以获得腐蚀过程所需的衰减电流，从而得到隧道孔深度方向均匀性好的腐蚀箔样品，避免了使用复杂的异形极板结构。
所述石墨电极5的背面(背对所述石墨电解腐蚀区域7的一侧)设置有聚丙烯塑料材质的屏蔽板8，以防止漏电流的产生。
具体地，如图1所示，所述传动顶辊3和所述张力辊4设置在所述腐蚀槽体1的上方，所述传动底辊10设置在所述腐蚀槽体1内，所述传动顶辊和所述传动底辊个数均为两个。铝箔2经过一传动顶辊3先进入腐蚀液，再经过传动底辊10后进入石墨腐蚀区域7。这种联动方式可以有效解决铝箔发热问题和化学溶解问题。同时，铝箔自下而上联动，还可以避免气泡聚集导致的发孔初期电场不均匀。优选地，在铝箔2的两侧错位排列两个张力辊4。张力辊4可以调节铝箔在腐蚀液中张力，从而避免铝箔飘动或走偏，影响两侧发孔均匀性。优选地，在石墨腐蚀区域7下端对称设置一对呈八型结构的遮蔽板9，遮蔽板9的材质为聚丙烯。所述遮蔽板9能够防止电流从石墨电极漏向铝箔，造成不必要的提前发孔。最后铝箔2经另一传动顶辊3水平出腐蚀槽体1。
使用该腐蚀电解装置进行腐蚀得到的腐蚀箔的SEM形貌图如图2所示。从图2可以看出，腐蚀箔蚀孔深度具有良好的均一性，而且表层蚀孔分布也较好。
对比例1
如图3所示，采用的腐蚀电解装置包括腐蚀槽体1、传动顶棍3、张力辊4、石墨电极5、屏蔽板8和传动底棍10，所述石墨电极5垂直对称设置在腐蚀槽体1内，并构成石墨电解腐蚀区域7，石墨电极间距离为200mm，所述石墨电极5的背面(背对所述石墨电解腐蚀区域7的一侧)设有聚丙烯材质的屏蔽板8，石墨电极5通过挂耳6固定在腐蚀槽体上。石墨电极5为规则的长方体结构，长为1750mm、宽为500mm、厚度为100mm。
所述腐蚀槽体1内设置有腐蚀液，腐蚀槽体1的材质为聚四氟乙烯，腐蚀液为盐酸、硫酸和Al3+的混合溶液，液温为71℃。
铝箔2经过传动顶辊3和张力辊4先进入石墨腐蚀区域7中，再经过传动底辊10后进行一段化学溶解，最后铝箔经传动顶辊3水平出腐蚀槽体，整体上，铝箔2在石墨腐蚀区域7内从上往下联动。
除腐蚀装置外，其他腐蚀条件与实施例相同，得到的腐蚀箔的SEM形貌图如图4所示。从图4中可以看出，由于腐蚀区域内电流分布均匀，蚀孔引发有先后，腐蚀箔蚀孔深度均一性较差，长短孔明显。
对比例2
如图5所示，采用的腐蚀电解装置包括腐蚀槽体1、传动顶棍3、张力辊4、石墨电极5、屏蔽板8、遮蔽板9和传动底棍10。石墨电极5的背面(背对所述石墨电解腐蚀区域7的一侧)设有聚丙烯材质的屏蔽板8；石墨电极5呈八型结构对称设置在腐蚀槽体1内，并构成石墨电解腐蚀区域7，两块石墨电极5的上端距离为20mm，下端距离为110mm。石墨电极5通过挂耳6固定在腐蚀槽体上。
腐蚀槽体1内设置有腐蚀液，腐蚀外槽1为聚丙烯塑料材质，腐蚀液为盐酸、硫酸和Al3+的混合溶液，液温为71℃，腐蚀槽体1的材质为聚丙烯。
铝箔2经过传动顶辊3先进入石墨腐蚀区域7，再经过传动底辊10后，进行一段化学溶解，最后铝箔经传动顶辊3水平出腐蚀槽体，整体上，铝箔2在石墨腐蚀区域7内从上往下联动。在石墨腐蚀区域7上端设置错位排列的两个张力辊4。张力辊4可以调节铝箔在腐蚀液中张力，从而避免铝箔飘动或走偏，影响两侧发孔均匀性。在石墨腐蚀区域7上端设置一对呈倒八型结构的遮蔽板9，遮蔽板9为聚丙烯材质，能够防止电流从石墨电极漏向铝箔，造成不必要的提前发孔。
除腐蚀装置外，其他腐蚀条件与实施例相同，得到的腐蚀箔的SEM形貌图如图6所示。从图6可以看出，腐蚀箔截面均一性较好，但仍有少数长短孔存在，表层蚀孔分布也较差。
从图1-6可以看出，本发明采用的倒八型结构石墨电极，以及铝箔自下而上的联动方式，可以获得衰减电流，同时解决铝箔发热问题、化学溶解问题和气泡聚集引起的电场不均问题，从而得到发孔效率高、隧道孔深度方向一致性好的中高压阳极箔。
尽管对本发明已做出了详细的说明，并列出了一些具体实例，但对本领域技术人员而言，只要不脱离本发明的精神，对本方法所做的各种调整均被视为包含在本发明的范围内。
Claims (10)
1.一种中高压阳极箔用腐蚀电解装置，包括腐蚀槽体(1)、传动装置和石墨电极(5)，其特征在于，所述石墨电极(5)呈倒八型结构对称设置在所述腐蚀槽体(1)内，并构成石墨电解腐蚀区域(7)，所述铝箔(2)通过所述传动装置自下而上联动进入所述石墨电解腐蚀区域(7)。
2.根据权利要求1所述的中高压阳极箔用腐蚀电解装置，其特征在于，所述传动装置包括传动顶辊(3)、张力辊(4)和传动底辊(10)，所述传动顶辊(3)和所述张力辊(4)设置在所述腐蚀槽体(1)的上方，所述传动底辊(10)设置在所述腐蚀槽体(1)内。
3.根据权利要求2所述的中高压阳极箔用腐蚀电解装置，其特征在于，所述铝箔(2)先经过所述传动顶辊(3)再经过所述传动底辊(10)自下而上联动进入所述石墨电解腐蚀区域(7)，最后经过另一所述传动顶辊(3)出所述腐蚀槽体(1)。
4.根据权利要求1所述的中高压阳极箔用腐蚀电解装置，其特征在于，进一步包括挂耳(6)，所述石墨电极(5)通过所述挂耳(6)固定在腐蚀槽体(1)上。
5.根据权利要求1所述的中高压阳极箔用腐蚀电解装置，其特征在于，呈倒八型结构设置的所述石墨电极(5)的上端距离为80-120mm，下端距离为20-50mm。
6.根据权利要求1所述的中高压阳极箔用腐蚀电解装置，其特征在于，进一步包括屏蔽板(8)，所述屏蔽板(8)设置在所述石墨电极(5)背对所述石墨电解腐蚀区域(7)的一侧。
7.根据权利要求1所述的中高压阳极箔用腐蚀电解装置，其特征在于，进一步包括遮蔽板(9)，所述遮蔽板(9)呈八型结构对称设置在所述石墨电解腐蚀区域(7)下端。
8.根据权利要求2所述的中高压阳极箔用腐蚀电解装置，其特征在于，所述张力辊(4)在铝箔(2)两侧错位排列，所述张力辊(4)的个数为2-5个。
9.根据权利要求2所述的中高压阳极箔用腐蚀电解装置，其特征在于，所述传动顶辊(3)个数为2-5个。
10.根据权利要求1所述的中高压阳极箔用腐蚀电解装置，其特征在于，所述石墨电极(5)为规则的长方体结构。
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