CN114141541B - 一种电极箔光边成型方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种电极箔光边成型方法，覆膜液利用高压静电场而附着于铝箔表面上，以在指定区域成型出用作“光边”的耐腐蚀镀膜层。覆膜液的制备方法包括以下步骤：将氧化石墨烯和离子水混合均匀；继续滴入1‑乙基‑（3‑二甲基氨基丙基）碳酰二亚胺盐酸盐，搅拌至混合均匀；继续加入聚乙烯亚胺，且搅拌至混合均匀，去杂质后即制备出极性离子液；与此同时，将N,N‑二甲基甲酰胺与聚甲基丙烯酸甲酯相混合均由，以制备出透明胶状体；将极性离子液和透明胶状体混合均匀即得到覆膜液。因覆膜液中含有大量的带有正电荷的极性离子，当其受到高压电场作用时，极性离子因受到电场力可自发地朝着铝箔执行定向位移运动，以利于形成厚薄度一致的“光边”。

Description

一种电极箔光边成型方法

技术领域

本发明涉及电极箔制造技术领域，尤其是一种电极箔光边成型方法。

背景技术

在生产铝电极箔的过程中，需要对铝箔进行“造孔”，即在铝箔上制备出孔洞。常见的低压电极箔孔洞形状如“海绵孔”（如图1中所示）。孔洞的形状以及密度决定了化成后铝电极箔的容量（也称铝电极箔的性能水平）。

在“打孔”过程中，光箔（原料）通过加电、加酸等工艺会生成孔洞，在经过多级加电、加酸工艺后，铝箔表面会被腐蚀成类似于海绵一样的腐蚀孔。随着孔洞的增加，铝箔的强度会降低。但生产腐蚀箔为连续型工艺，较低强度的腐蚀箔不利于后续工序的生产。因此，在实际的腐蚀铝箔生产中，会在边部留出一条光边（如图2中所示）。

在现有技术中，通常采用的留边技术以确保铝箔侧壁临近区域免于受到腐蚀，例如借用光边支架的隔挡理论来实施，具体如图3所示，其原理为原料光箔的边部在光边支架的凹槽里，在加电过程中，因光边支架的阻挡，边部的原料光箔不发生腐蚀。由此得到腐蚀量较小或不腐蚀的光边。但这种方法存在缺陷：因生产过程中需要经过多级加电腐蚀，各级加电间还需要进行其他化学反应以及清洗工序；整个腐蚀生产线总长通常有200～300m，很难保证腐蚀箔在整个生产过程中保持在同一位置，同时因铝箔具有较强的延展性，不可避免的会在产生中发生左右偏移。而腐蚀箔的左右偏移，会使得挡边支架阻挡铝箔腐蚀的位置不一样，由此导致腐蚀箔边部的孔洞与中间部位不一致，产品的质量（也称容散程度）散差较大。如需解决腐蚀箔左右偏移问题，需要大幅度地加宽光边设计尺寸，在后续工序势必需要去除的边部废料较多，造成铝箔资源的大量浪费。因而，亟待技术人员解决上述问题。

发明内容

故，本发明设计人员鉴于上述现有的问题以及缺陷，乃搜集相关资料，经由多方的评估及考量，并经过从事于此行业的多年研发经验技术人员的不断实验以及修改，最终导致该电极箔光边成型方法的出现。

为了解决上述技术问题，本发明涉及了一种电极箔光边成型方法，其包括以下步骤：

S1、对铝箔表面执行除油操作；

S2、将步骤S1所得铝箔置于静电场下，且利用覆膜液在其上同时成型出耐腐蚀镀膜层A、耐腐蚀镀膜层B、耐腐蚀镀膜层C、耐腐蚀镀膜层D。在铝箔的左右侧对称地布置有第一输液单元、第二输液单元。第一输液单元用来向着铝箔输出覆膜液，且在电场力的作用下成型出腐蚀镀膜层A、耐腐蚀镀膜层B。第二输液单元用来向着铝箔输出覆膜液，且在电场力的作用下成型出腐蚀镀膜层C、耐腐蚀镀膜层D；

所述覆膜液的制备方法包括以下步骤：

A1、制备极性离子液；

极性离子液的制备步骤如下：

A11、将氧化石墨烯和离子水混合均匀，以制备出氧化石墨烯原液；

A12、向着氧化石墨烯原液中滴加1-乙基-（3-二甲基氨基丙基）碳酰二亚胺盐酸盐，且搅拌至混合均匀，以形成一次混合液；

A13、向着一次混合液中加入聚乙烯亚胺，且继续搅拌至混合均匀，以形成二次混合液；

A14、借用去离子水对步骤A3中所制得的二次混合液进行洗涤、过滤,以除去杂质以及未交联完全的1-乙基-（3-二甲基氨基丙基）碳酰二亚胺盐酸盐和聚乙烯亚胺,即制备出极性离子液；

A2、制备透明胶状体；将N,N-二甲基甲酰胺与聚甲基丙烯酸甲酯相混合，且搅拌至均匀，即制备出透明胶状体；

A3、对步骤A1所制备出的极性离子液和步骤A2所制备出的透明胶状体进行混合，且搅拌至均匀，即得到覆膜液；

S3、对步骤S2中所得到的耐腐蚀镀膜层A、耐腐蚀镀膜层B、耐腐蚀镀膜层C以及耐腐蚀镀膜层D执行加速固化操作，即在铝箔上成型出光边。

作为本发明技术方案的进一步改进，第一输液单元由与铝箔正相对的、且相对而置的第一上置输液嘴和第一下置输液嘴构成。第二输液单元由与铝箔正相对的、且相对而置的第二上置输液嘴和第二下置输液嘴构成。

作为本发明技术方案的更进一步改进，在步骤S2中，对步骤S1中所得到铝箔执行接地操作，而对第一上置输液嘴、第一下置输液嘴、第二上置输液嘴、第二下置输液嘴施予高压电流。

作为本发明技术方案的更进一步改进，在步骤S2中，要求其环境湿度小于40%。

作为本发明技术方案的更进一步改进，第一上置输液嘴、第一下置输液嘴、第二上置输液嘴、第二下置输液嘴的电压值均保持于15～18KV。

作为本发明技术方案的更进一步改进，假定第一上置输液嘴、第一下置输液嘴、第二上置输液嘴、第二下置输液嘴和铝箔之间的距离值设定为d1、d2、d3、d4，则15cm≤d1= d2=d3=d4≤20cm。第一上置输液嘴、第一下置输液嘴、第二上置输液嘴、第二下置输液嘴的输料速度不大于2ml/h。

作为本发明技术方案的更进一步改进，在步骤A2中，将N,N-二甲基甲酰胺和聚甲基丙烯酸甲酯均注入到磁力搅拌器以执行搅拌操作。

相较于传统的固态铝电解电容器用固态铝电解电容器用光边可控电极箔的制造方法，在本发明所公开的技术方案中，首先，其引进了一种新型镀膜工艺，而是在预腐蚀区域的两侧设耐腐蚀镀膜层。且耐腐蚀镀膜层自身具有优良的耐电化学腐蚀性，如此一来，一方面，使得电化学腐蚀进程具有明确的指向性、可控性，在对其执行电化学腐蚀进程中仅需保证铝箔始终位于加电面之间即可，而铝箔沿其宽度方向上的偏移量不会影响到“光边”宽度，确保成型后的腐蚀箔具有较好的机械强度（包括抗拉强度、抗弯强度以及抗弯疲劳性），利于后续拉料操作的顺利实施；另一方面，无论置于何种电化学腐蚀条件下，均可确保铝箔上“光边”免于受到腐蚀，为尽可能地缩减“光边”宽度作了良好的铺垫，从而不但有效地消除了铝箔原材料被大量浪费的现象，而且还为铝箔非镀膜区域得到更为彻底的腐蚀提供了可能，为解决了后续电极箔成品容量低、容量散差大等问题作为良好的铺垫。

另外，覆膜液中含有大量的带有正电荷的极性离子。且当带有正电荷的极性离子受到高压电场作用时，其因受到电场力可自发地朝着铝箔执行定向位移运动，直至附着于铝箔表面，如此一来，不但可以方便、快捷地成型出厚薄度趋于一致的耐腐蚀镀膜层A、耐腐蚀镀膜层B、耐腐蚀镀膜层C、耐腐蚀镀膜层D，而且易于对所成型出耐腐蚀镀膜层A、耐腐蚀镀膜层B、耐腐蚀镀膜层C、耐腐蚀镀膜层D的厚度值以及相对位置进行控制。

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是现有技术中低压电极箔上所成型孔洞布局示意图（横切金相图）。

图2是现有技术中低压电极箔留光边状态下的结构示意图。

图3是现有技术中低压电极箔应用到光边支架技术执行电化学腐蚀工序时的产线布局示意图。

图4是本发明中采取电极箔光边成型方法所制得电极箔的横切示意图（各耐腐蚀镀膜层成型后状态下）。

图5是利用本发明中电极箔光边成型方法而制备耐腐蚀镀膜层时的覆膜原理图。

图6是所制备极性离子液（材料）的FT-IR（红外光谱仪）表征图。

具体实施方式

为了加深对本发明的理解，下面将结合实施例对本发明作进一步详述，该实施例仅用于解释本发明，并不构成对本发明保护范围的限定。所述方法无特别说明的均为常规方法。

为了解决上述技术问题，本发明涉及了一种电极箔光边成型方法，其包括以下步骤：

S1、对铝箔表面执行除油操作，具体为：将铝箔浸于碱性溶液中，例如NaOH溶液；

S2、将步骤S1所得铝箔置于静电场下，且利用覆膜液在其上同时成型出耐腐蚀镀膜层A、耐腐蚀镀膜层B、耐腐蚀镀膜层C、耐腐蚀镀膜层D（如图4中所示）。在铝箔的左右侧对称地布置有第一输液单元、第二输液单元。第一输液单元用来向着铝箔输出覆膜液，且在电场力的作用下成型出腐蚀镀膜层A、耐腐蚀镀膜层B。第二输液单元用来向着铝箔输出覆膜液，且在电场力的作用下成型出腐蚀镀膜层C、耐腐蚀镀膜层D；第一输液单元由与铝箔正相对的、且相对而置的第一上置输液嘴和第一下置输液嘴构成。第二输液单元由与铝箔正相对的、且相对而置的第二上置输液嘴和第二下置输液嘴构成（如图5中所示）。

S3、对步骤S2中所得到的耐腐蚀镀膜层A、耐腐蚀镀膜层B、耐腐蚀镀膜层C以及耐腐蚀镀膜层D升温处理，以加速固化操作，即在铝箔上成型出光边。

在本发明所公开的技术方案中，首先，其引进了一种新型镀膜工艺，而是在预腐蚀区域的两侧设耐腐蚀镀膜层。且耐腐蚀镀膜层自身具有优良的耐电化学腐蚀性，如此一来，一方面，使得电化学腐蚀进程具有明确的指向性、可控性，在对其执行电化学腐蚀进程中仅需保证铝箔始终位于加电面之间即可，而铝箔沿其宽度方向上的偏移量不会影响到“光边”宽度，确保成型后的腐蚀箔具有较好的机械强度（包括抗拉强度、抗弯强度以及抗弯疲劳性），利于后续拉料操作的顺利实施；另一方面，无论置于何种电化学腐蚀条件下，均可确保铝箔上“光边”免于受到腐蚀，为尽可能地缩减“光边”宽度作了良好的铺垫，从而不但有效地消除了铝箔原材料被大量浪费的现象，而且还为铝箔非镀膜区域得到更为彻底的腐蚀提供了可能，为解决了后续电极箔成品容量低、容量散差大等问题作为良好的铺垫。

另外，在此需要说明的是，传统设计中可以采取多种方式以产生出高压静电场，进而将覆膜液定向地向着铝箔预“光边”区域执行位移运动，例如，借鉴最为常见的电镀工艺，即向着铝箔自身通入高压电，以在其周围形成高压电场，虽说亦可取得良好的覆膜效果，但是实施起来苦难重重，究其原因在于：铝箔在“光边”形成的进程中始终保持于高度输送状态，难以在其上施加高压电流；即便是采用技术手段解决了电流施加问题，亦难以确保铝箔被施加电流后其各区域电压相一致，进而势必会影响到耐腐蚀镀膜层A、耐腐蚀镀膜层B、耐腐蚀镀膜层C、耐腐蚀镀膜层D的成型厚度均匀性。鉴于此，在此推荐一种优选实施的方案，具体如下：预执行“光边”成型操作前，将铝箔执行接地操作（以使得铝箔保持于零点电位），而对第一上置输液嘴、第一下置输液嘴、第二上置输液嘴、第二下置输液嘴施予高压电流，使其电压值高于10KV，一般宜控制于15～18KV（如图5中所示）。

在此需要说明的是：1）出于提高覆膜液在铝箔的覆膜质量，进而以得到厚度一致且宽度一致的耐腐蚀镀膜层A、耐腐蚀镀膜层B、耐腐蚀镀膜层C、耐腐蚀镀膜层D方面考虑，在执行铝箔的覆膜制备进程中，需对车间环境湿度进行控制，一般宜维持在40%以下。且假定第一上置输液嘴、第一下置输液嘴、第二上置输液嘴、第二下置输液嘴和铝箔之间的距离值设定为d1、d2、d3、d4，则15cm≤d1= d2=d3=d4≤20cm。第一上置输液嘴、第一下置输液嘴、第二上置输液嘴、第二下置输液嘴的输料速度（即覆膜液的输出速度）不大于2ml/h；2）在确保耐腐蚀镀膜层A、耐腐蚀镀膜层B、耐腐蚀镀膜层C、耐腐蚀镀膜层D免于受到“烧损”的前提下，出于尽可能地缩短固化用时方面考虑，针对于步骤S3，将步骤S2所得铝箔置入烘干箱中，烘干温度控制在60℃以下，时长控制在15～25min。

通常采用的带有极性的离子分为两种，即正极性离子和负极性离子。正极性离子（带正电荷的）如铵根离子，负极性离子（负电荷）如羟基、羧基。在本实施例中优选采用氧化石墨烯（优选片状氧化石墨烯）为基料而制得覆膜液。因氧化石墨烯中含有一定量的羟基以及羧基，其电位在电位计的测量下大约数值在-38mv～-48mv。覆膜液的制备步骤大致如下：首先，取一定量的氧化石墨烯，且将其投入到去离子水中，混合搅拌均匀以制成2mg/mL的混合溶液；随后，通过两步化学反应发对制备的氧化石墨烯溶液进行改性制备以使其含有大量带有正电荷的极性离子，步骤如下：首先分别制备出极性离子液和透明胶状体。极性离子液的制备步骤具体为：向着氧化石墨烯混合液中滴加300μlEDC（1-乙基-（3-二甲基氨基丙基）碳酰二亚胺盐酸盐），室温下搅拌1h后，随后，在反应体系中加入0.5gPEI（聚乙烯亚胺）继续搅拌3h，而后，借用去离子水对搅拌混合液进行洗涤、过滤,以除去杂质以及未交联完全的1-乙基-（3-二甲基氨基丙基）碳酰二亚胺盐酸盐和聚乙烯亚胺,即制备出极性离子液；而透明胶状体的制备步骤具体为：将10ml N,N-二甲基甲酰胺与5g聚甲基丙烯酸甲酯相混合，且搅拌至均匀（时长约为2h，直至聚甲基丙烯酸甲酯完全地溶解于N,N-二甲基甲酰胺中），即制备出透明胶状体；最后，取0.5mg极性离子液加入到透明胶状体中，继续搅拌两小时即得到覆膜液。

极性离子液通常采用电位测量方式件表征，本设计所得的正电荷得极性分子电位测量结果为+38mv。为了进一步验证，还可以采用EDS（能谱测试）、FT-IR（红外光谱）两种表征方式。原理具体为：如图6中所示，原始GO（氧化石墨烯）在3000～3500 cm^-1处显示出较宽的吸收峰，这是由OH的拉伸振动产生。C = O，C = C，C-OH，O-C和C-O分别是在1724 cm^-1，1616 cm^-1，1365 cm^-1，1216 cm^-1，和1045 cm^-1处振动。当PEI与GO交联时，以1724cm^-1为中心的峰几乎消失。一个新的吸收峰出现在1560 cm^-1处，这是由于+GO中形成的O = C-NH共价键的拉伸振动所引起的，说明GO中的羧基与PEI中的胺基发生了反应。EDS检测发现氮元素由原来的0.7%增加至8.8%（表1），也进一步证实了以上结论，即通过PEI分子与原始GO交联成功制备出+GO。

覆膜液中含有大量的带有正电荷的极性离子。且当带有正电荷的极性离子受到高压电场作用时，其因受到电场力可自发地朝着铝箔执行定向位移运动，直至附着于铝箔表面。如此一来，不但可以方便、快捷地成型出厚薄度趋于一致的耐腐蚀镀膜层A、耐腐蚀镀膜层B、耐腐蚀镀膜层C、耐腐蚀镀膜层D，而且易于对所成型出耐腐蚀镀膜层A、耐腐蚀镀膜层B、耐腐蚀镀膜层C、耐腐蚀镀膜层D的厚度值以及相对位置进行控制。

另外，在此还需要说明的是，正电荷的极性离子因受到透明胶状体的包裹，从而使其在电场力作用下更易于在铝箔的表面进行附着，且附着强度极高，而且使得所制备的耐腐蚀镀膜层A、耐腐蚀镀膜层B、耐腐蚀镀膜层C以及耐腐蚀镀膜层D具有优良的耐酸腐蚀性能以及耐碱腐蚀性能。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (7)

1.一种电极箔光边成型方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、对铝箔表面执行除油操作；

S2、将步骤S1所得所述铝箔置于静电场下，且利用覆膜液在其上同时成型出耐腐蚀镀膜层A、耐腐蚀镀膜层B、耐腐蚀镀膜层C、耐腐蚀镀膜层D；在所述铝箔的左右侧对称地布置有第一输液单元、第二输液单元；所述第一输液单元用来向着所述铝箔输出覆膜液，且在电场力的作用下成型出所述腐蚀镀膜层A、所述耐腐蚀镀膜层B；所述第二输液单元用来向着所述铝箔输出覆膜液，且在电场力的作用下成型出所述腐蚀镀膜层C、所述耐腐蚀镀膜层D；

所述覆膜液的制备方法包括以下步骤：

A1、制备极性离子液；

所述极性离子液的制备步骤如下：

A11、将氧化石墨烯和离子水混合均匀，以制备出氧化石墨烯原液；

A12、向着所述氧化石墨烯原液中滴加1-乙基-（3-二甲基氨基丙基）碳酰二亚胺盐酸盐，且搅拌至混合均匀，以形成一次混合液；

A13、向着所述一次混合液中加入聚乙烯亚胺，且继续搅拌至混合均匀，以形成二次混合液；

A14、借用去离子水对步骤A3中所制得的所述二次混合液进行洗涤、过滤,以除去杂质以及未交联完全的所述1-乙基-（3-二甲基氨基丙基）碳酰二亚胺盐酸盐和所述聚乙烯亚胺,即制备出所述极性离子液；

A2、制备透明胶状体；将N,N-二甲基甲酰胺与聚甲基丙烯酸甲酯相混合，且搅拌至均匀，即制备出所述透明胶状体；

A3、对步骤A1所制备出的所述极性离子液和步骤A2所制备出的所述透明胶状体进行混合，且搅拌至均匀，即得到所述覆膜液；

S3、对步骤S2中所得到的所述耐腐蚀镀膜层A、所述耐腐蚀镀膜层B、所述耐腐蚀镀膜层C以及所述耐腐蚀镀膜层D执行加速固化操作，即在所述铝箔上成型出光边。

2.根据权利要求1所述的电极箔光边成型方法，其特征在于，所述第一输液单元由与所述铝箔正相对的、且相对而置的第一上置输液嘴和第一下置输液嘴构成；所述第二输液单元由与所述铝箔正相对的、且相对而置的第二上置输液嘴和第二下置输液嘴构成。

3.根据权利要求2所述的电极箔光边成型方法，其特征在于，在步骤S2中，对步骤S1中所得到的所述铝箔执行接地操作，而对所述第一上置输液嘴、所述第一下置输液嘴、所述第二上置输液嘴、所述第二下置输液嘴施予高压电流。

4.根据权利要求3所述的电极箔光边成型方法，其特征在于，在步骤S2中，要求其环境湿度小于40%。

5.根据权利要求3所述的电极箔光边成型方法，其特征在于，所述第一上置输液嘴、所述第一下置输液嘴、所述第二上置输液嘴、所述第二下置输液嘴的电压值均保持于15～18KV。

6.根据权利要求3所述的电极箔光边成型方法，其特征在于，假定所述第一上置输液嘴、所述第一下置输液嘴、所述第二上置输液嘴、所述第二下置输液嘴和所述铝箔之间的距离值设定为d1、d2、d3、d4，则15cm≤d1= d2=d3=d4≤20cm；且所述第一上置输液嘴、所述第一下置输液嘴、所述第二上置输液嘴、所述第二下置输液嘴的输料速度不大于2ml/h。

7.根据权利要求1-6中任一项所述的电极箔光边成型方法，其特征在于，在步骤A2中，将N,N-二甲基甲酰胺和聚甲基丙烯酸甲酯均注入到磁力搅拌器以执行搅拌操作。