CN112420392A - 铝电解电容器阳极箔的制作工艺、阳极箔及铝电解电容 - Google Patents

铝电解电容器阳极箔的制作工艺、阳极箔及铝电解电容 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种铝电解电容器阳极箔的制作工艺、阳极箔及铝电解电容，涉及铝电解电容器技术领域，解决了现有技术中存在的铝电解电容器充放电过程中离子移动速率相对慢的技术问题。该制作工艺包括以下内容：选择满足预定要求的阳极原箔；将阳极原箔进行腐蚀工艺处理，以得到具有贯穿孔的腐蚀箔。本发明用于提高铝电解电容器电流承受能力，热量小，散热速度快，且实现可短路放电。

Description

铝电解电容器阳极箔的制作工艺、阳极箔及铝电解电容
技术领域
本发明涉及铝电解电容器技术领域，尤其是涉及一种铝电解电容器阳极箔的制作工艺、阳极箔及铝电解电容器。
背景技术
电容器作为电子线路上的一个常用器件，最基本的功能是储存电荷，通过充电和放电发挥作用。在这个基本功能下，衍生了很多功能和作用：通交流、阻直流；通高频、阻低频；在电路中起着储能、滤波、旁路、耦合、去耦、移相等电气作用，而铝电解电容器是电容器中最特殊也是最关键的元器件，它具有较大的容量、较低的价格、较小体积等优势，在用电器中有着非常广泛的应用，可以说，没有铝电解电容器，就没有用电器多样化和强大的功能。
但是，也由于铝电解电容器结构的特殊性，不适合用于瞬间频繁充放电的电路，只适用于偶尔充放电之用，也不适用于超大纹波电流的电路中，目前最大的铝电解电容器为螺栓铝电解电容器，其最大的产品，纹波电流也一般不能超过50A，其中最主要的原因是，频繁充放电或者超大纹波电流作用下，电容器内部由于有内阻的作用，发热非常剧烈，内部温度升高，加速铝电解电容器阳极铝箔表面氧化铝的劣化，从而进一步加速电容器发热，同时，在高温条件下，各种反应产生的气体增加，同时液态电解液在高温下也会汽化，并产生恶性循环，最终因为内部温升过高，内压力超标，导致铝电解电容器防爆阀打开而失效。
市场点焊机需求的储能螺栓铝电解电容，此类电容的要求是高电压(350V以上)，具有承受超大电流(单只350安以上)冲击的能力，快速充放电(充电时间1S以内，放电时间达到6毫秒以内)，充放电次数达1百万次以上，使用时间达6年以上。
普通铝电解电容器存在以下方面的不足：
1)铝电解电容器电流承受能力较差，一般在50A以内，无法满足350A以上超大电流冲击；
2)铝电解电容器内部连接部件导电能力不足；
3)铝电解电容器内部阳极铝箔孔洞偏小，阻碍超大电流瞬间频繁充放电过程中离子移动速率；
4)铝电解电容器内部阳极箔铝箔表面氧化铝结构影响，在超大电流作用下，发热剧烈，导致产热远远大于散热，温度升高，内压力增加而失效。
发明内容
本发明的目的在于提供一种铝电解电容器阳极箔的制作工艺、阳极箔及铝电解电容器，解决了现有技术中存在的铝电解电容器充放电过程中离子移动速率相对慢的技术问题。本发明提供的诸多技术方案中的优选技术方案所能产生的诸多技术效果详见下文阐述。
为实现上述目的，本发明提供了以下技术方案：
本发明提供的一种铝电解电容器阳极箔的制作工艺，包括以下内容：选择满足预定要求的阳极原箔；将阳极原箔进行腐蚀工艺处理，以得到具有贯穿孔的腐蚀箔。
进一步地，所述腐蚀工艺具体包括发孔处理和扩孔处理，所述发孔处理用以在所述阳极原箔上形成腐蚀孔点，所述扩孔处理用以加深所述腐蚀孔点。
进一步地，所述发孔处理如下：将阳极原箔放入浓度范围为1.0％～5.0％的腐蚀液中，并充电以用于在所述阳极原箔上形成腐蚀孔点，所述腐蚀液为盐酸。
进一步地，所述扩孔处理如下：将具有腐蚀孔点的阳极箔放入浓度范围为1.0％～5.0％的腐蚀液，并充电以用于扩大阳极箔上的腐蚀孔，所述腐蚀液为盐酸和磷酸复合。
进一步地，在对阳极箔进行所述发孔处理时，先进行清洗处理，所述清洗处理用以清除铝箔表面的杂质；所述扩孔处理至少包括一次，在对阳极箔进行所述扩孔处理时，先进行清洗处理；在所述扩孔处理后对阳极箔进行清洗处理。
进一步地，所述阳极原箔的纯度不小于99％，以用于降低所述腐蚀箔上孔洞的密度。
进一步地，所述腐蚀箔上孔洞密度20万～50万个/mm2；所述腐蚀箔上孔洞直径为1.5μm～3.5μm。
进一步地，包括以下内容，对所述腐蚀箔进行化成处理，以使所述腐蚀箔上形成一层各向同性的氧化铝膜。
进一步地，所述化成处理进行多次，每次所述化成处理后需要进行水洗。
进一步地，化成液温度为30℃～50℃，化成电流为5A/m2～20A/m2。
进一步地，所述化成处理中化成液为硼酸，所述化成液的浓度为3％～15％。
一种阳极箔，所述阳极箔采用所述的铝电解电容器阳极箔的制作工艺制作而成。
一种铝电解电容器，包括所述的阳极箔。
进一步地，所述铝电解电容器包括阳极导箔条和阴极导箔条，一个所述阳极导箔条和一个所述阴极导箔条称为一对导箔条，所述铝电解电容器包括3～8对导箔条。
进一步地，所述铝电解电容器包括阴极箔，所述阴极箔上存在有采用低电压化成处理形成的氧化膜。
本发明提供了一种铝电解电容器阳极箔的制作工艺，得到具有贯穿孔的腐蚀箔，使得对电解液阴阳离子的阻碍较少，离子移动速度更快，充放电速度较快，有利于快速充放电。
本发明优选技术方案至少还可以产生如下技术效果：
对腐蚀箔进行化成处理，以使腐蚀箔上形成一层各向同性的氧化铝膜。使得化成后的腐蚀箔产热少，导电和热能力强，对产品工作时产生热量少起决定性作用，可以承受超大电流，提高阳极箔的寿命。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明实施例提供的铝电解电容器的结构示意图。
图中1-铝壳；2-盖板；3-套管；4-固定装置；5-电解纸；6-阴极箔；7-阳极箔；8-导箔条；9-引出螺柱。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明的技术方案进行详细的描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所得到的所有其它实施方式，都属于本发明所保护的范围。
本发明提供了一种铝电解电容器阳极箔的制作工艺，包括以下内容：选择满足预定要求的阳极原箔；将阳极原箔进行腐蚀工艺处理，以得到具有贯穿孔的腐蚀箔。现有技术中，铝电解电容器阳极箔上的腐蚀孔为非贯穿孔，而本发明铝电解电容器阳极箔采用贯穿箔，其上的腐蚀孔洞(贯穿孔)从铝箔的一侧面直通到另一侧面，使得对电解液阴阳离子的阻碍较少，离子移动速度更快，充放电速度较快，有利于快速充放电。
作为本发明实施例可选地实施方式，腐蚀工艺具体包括发孔处理和扩孔处理，发孔处理用以在阳极原箔上形成腐蚀孔点，扩孔处理用以加深腐蚀孔点。腐蚀工艺主要采用降低腐蚀液浓度、延长腐蚀时间，以得到具有贯穿孔的腐蚀箔。
发孔处理如下：将阳极原箔放入浓度范围为1.0％～5.0％的腐蚀液中，并充电以用于在阳极原箔上形成腐蚀孔点，腐蚀液为盐酸。
扩孔处理如下：将具有腐蚀孔点的阳极箔放入浓度范围为1.0％～5.0％的腐蚀液，并充电以用于加深、扩大阳极箔上的腐蚀孔，腐蚀液为盐酸和磷酸复合。盐酸和磷酸的质量百分比约为2：1。
作为本发明实施例可选地实施方式，在对阳极箔进行发孔处理时，先进行清洗处理，清洗处理用以清除铝箔表面的杂质；扩孔处理至少包括一次，在对阳极箔进行扩孔处理时，先进行清洗处理；在扩孔处理后对阳极箔进行清洗处理。对阳极原箔的处理过程，可以如下，先进行清洗处理→发孔处理→清洗处理→扩孔处理→清洗处理→扩孔处理→清洗处理→其他后处理。
作为本发明实施例可选地实施方式，阳极原箔的纯度不小于99％，以用于降低腐蚀箔上孔洞的密度。对于阳极原箔的选择，选用参杂质少的阳极原箔，且杂质在阳极箔表面分布要更稀一些(传统铝电解电容器阳极箔对铝箔原材料的选择上，为普通阳极箔，铝原材料中要参杂金属铜量约为0.01％，而本发明所用的阳极箔原材料，要求纯度极高，达到99.999％)，并延长腐蚀时间，得到孔洞大、且孔洞之间难以发生连孔的贯穿孔，孔洞数量相对少，阳极箔比容量相对低。腐蚀箔上孔洞具体情况可以如下：腐蚀箔上孔洞密度20万～50万个/mm2；腐蚀箔上孔洞直径为1.5μm～3.5μm。
作为本发明实施例可选地实施方式，包括以下内容，对腐蚀箔进行化成处理，以使腐蚀箔上形成一层各向同性的氧化铝膜。铝箔表面化成，主要有两种形态，晶形氧化铝和非晶形氧化铝。现有的阳极箔上形成有晶形氧化铝，而本发明中的氧化铝膜，为非晶形氧化铝。非晶形氧化铝，氧化铝各向同性，使得化成后的腐蚀箔产热少，导电和热能力强，对产品工作时产生热量少起决定性作用，可以承受超大电流，提高阳极箔的寿命。
作为本发明实施例可选地实施方式，化成处理进行多次，每次化成处理后需要进行水洗。阳极箔的化成过程可以如下：腐蚀箔→化成处理→水洗→化成处理→水洗→化成处理→水洗→化成处理→水洗→化成处理→水洗→干燥→化成箔。氧化铝膜的厚度越厚，阳极箔所能承受的电压就越高。
作为本发明实施例可选地实施方式，化成液温度为30℃～50℃，化成电流为5A/m2～20A/m2。化成液为硼酸，化成液的浓度为3％～15％。化成处理过程中化成速度为5m/s～15m/s。
一种阳极箔，阳极箔采用铝电解电容器阳极箔的制作工艺制作而成。阳极箔为贯通箔，腐蚀孔较大，利于电容器中阴阳离子顺利移动；阳极箔上形成非晶形氧化铝，产热少，导电和热能力强，可以承受超大电流。
一种铝电解电容器，包括阳极箔。阳极箔电压为580V(VF)～730V(VF)，厚度为0.07mm～0.12mm，比容量为0.12μF/cm2～0.25μF/cm2，高电压低比容量的阳极箔，增加电容器内部电极正对面积，提升电容器内部承受电流的能力。
本发明提供的铝电解电容器，能承受超大电流(例如，350A以上电流)的冲击；放电速度快，可以直接短路放电，充放电时间可达毫秒(ms)级，且能频繁充放电；产品内部损耗少，发热少，能源转换充分；可以给点焊机长期稳定提供超大电流工作，使用寿命长。
作为本发明实施例可选地实施方式，铝电解电容器包括阳极导箔条和阴极导箔条，一个阳极导箔条和一个阴极导箔条称为一对导箔条，铝电解电容器包括3～8对导箔条，以提升电流承受能力。导箔条宽度为5mm～15mm，厚度为0.1mm～0.2mm，保证能承受大电流冲击。
作为本发明实施例可选地实施方式，铝电解电容器包括阴极箔，阴极箔上存在有采用低电压化成处理形成的氧化膜。阴极箔采用低压化成，化成电压为2V～7V，即在阴极箔表面产生一层非常薄的氧化铝保护膜，使阴极箔能承受较低电压的冲击。阴极箔带有电压2V～7V，厚度为0.02mm～0.05mm，保证阴极箔既有一定的强度，又能承受一定量反向电压和电流的冲击，减少深度快速放电时，反向电压及电流作用时的发热量。
参见图1，示意出铝电解电容器，包括铝壳1、盖板2、套管3、固定装置4、电解纸5、阴极箔6、阳极箔7、导箔条8以及引出螺柱9等。
关于电解纸5，主要作用有两类，一是绝缘，防止电容器两极板接触短路；二是吸附电解液，起导电作用，电解纸5主要采用具有较高耐压的木浆纤维和电阻率较小的草浆纤维复合而成，厚度为0.03mm～0.09mm之间，既保证电解纸5有一定电压的承受能力，又能保证内部导电性能较好，降低产品损耗，减少深度快速充放电过程中的发热量。
铝壳1是螺栓铝电解电容器的重要组成部分，是电容器尺寸的决定者，保护电容器内部结构，本发明螺栓铝电解电容器底部带有固定装置4，可以将芯子(芯子包括电解纸5、阴极箔6和阳极箔7)轴向固定在螺栓铝电解电容器的中心位置，防止电解电容器在使用时由于振动而出现失效。
盖板2也是螺栓铝电解电容重要组成部分，起密封作用，盖板2上有引出螺柱9，与外部电路相连。盖板2带有固定装置5，与铝壳1配套使用，起固定内部芯子的作用，并与铝壳1一起，构成一个密封空间，隔绝内外空气流通，防止外部不利因素(如水汽，盐份、灰尘等)进入电容器内部，同时杜绝内部电解液挥发而失效，盖板2表面带有防爆装置，在内压力过大时，及时从防焊装置释放，防止电容器爆炸产生危险。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (15)

1.一种铝电解电容器阳极箔的制作工艺，其特征在于，包括以下内容：
选择满足预定要求的阳极原箔；
将阳极原箔进行腐蚀工艺处理，以得到具有贯穿孔的腐蚀箔。
2.根据权利要求1所述的铝电解电容器阳极箔的制作工艺，其特征在于，所述腐蚀工艺具体包括发孔处理和扩孔处理，所述发孔处理用以在所述阳极原箔上形成腐蚀孔点，所述扩孔处理用以加深所述腐蚀孔点。
3.根据权利要求2所述的铝电解电容器阳极箔的制作工艺，其特征在于，所述发孔处理如下：将阳极原箔放入浓度范围为1.0％～5.0％的腐蚀液中，并充电以用于在所述阳极原箔上形成腐蚀孔点，所述腐蚀液为盐酸。
4.根据权利要求2所述的铝电解电容器阳极箔的制作工艺，其特征在于，所述扩孔处理如下：将具有腐蚀孔点的阳极箔放入浓度范围为1.0％～5.0％的腐蚀液，并充电以用于扩大阳极箔上的腐蚀孔，所述腐蚀液为盐酸和磷酸复合。
5.根据权利要求2所述的铝电解电容器阳极箔的制作工艺，其特征在于，在对阳极箔进行所述发孔处理时，先进行清洗处理，所述清洗处理用以清除铝箔表面的杂质；
所述扩孔处理至少包括一次，在对阳极箔进行所述扩孔处理时，先进行清洗处理；
在所述扩孔处理后对阳极箔进行清洗处理。
6.根据权利要求1-5中任一项所述的铝电解电容器阳极箔的制作工艺，其特征在于，所述阳极原箔的纯度不小于99％，以用于降低所述腐蚀箔上孔洞的密度。
7.根据权利要求1所述的铝电解电容器阳极箔的制作工艺，其特征在于，所述腐蚀箔上孔洞密度20万～50万个/mm2；所述腐蚀箔上孔洞直径为1.5μm～3.5μm。
8.根据权利要求1-5中任一项所述的铝电解电容器阳极箔的制作工艺，其特征在于，包括以下内容，
对所述腐蚀箔进行化成处理，以使所述腐蚀箔上形成一层各向同性的氧化铝膜。
9.根据权利要求8所述的铝电解电容器阳极箔的制作工艺，其特征在于，所述化成处理进行多次，每次所述化成处理后需要进行水洗。
10.根据权利要求8所述的铝电解电容器阳极箔的制作工艺，其特征在于，化成液温度为30℃～50℃，化成电流为5A/m2～20A/m2。
11.根据权利要求8所述的铝电解电容器阳极箔的制作工艺，其特征在于，所述化成处理中化成液为硼酸，所述化成液的浓度为3％～15％。
12.一种阳极箔，其特征在于，所述阳极箔采用权利要求1-11任一所述的铝电解电容器阳极箔的制作工艺制作而成。
13.一种铝电解电容器，其特征在于，包括权利要求12所述的阳极箔。
14.根据权利要求13所述的铝电解电容器，其特征在于，所述铝电解电容器包括阳极导箔条和阴极导箔条，一个所述阳极导箔条和一个所述阴极导箔条称为一对导箔条，所述铝电解电容器包括3～8对导箔条。
15.根据权利要求13所述的铝电解电容器，其特征在于，所述铝电解电容器包括阴极箔，所述阴极箔上存在有采用低电压化成处理形成的氧化膜。
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