CN115184416A - 制备铝电极箔所用槽液的磷酸根离子测定系统及测定方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种制备铝电极箔所用槽液的磷酸根离子测定系统，包括钴离子选择电极、饱和甘汞电极、PH计以及电化学分析仪。在磷酸根离子测定阶段，钴离子选择电极竖插于化成槽液中，且与电化学分析仪的参比电极接口相电连接。与钴离子选择电极相并排而置的饱和甘汞电极亦竖插于化成槽液中，且与电化学分析仪的正极接口相电连接。通过采用上述技术方案进行设置，可实现对化成槽液PH值以及磷酸根离子浓度的在线、现场测定，利于技术人员后续根据具体测定数据以精准地对磷酸溶液进行组分微调，以确保槽液PH值以及磷酸根离子浓度值满足铝电极箔的化成设计要求。另外，本发明还公开了一种制备铝电极箔所用槽液的磷酸根离子测定方法。

Description

制备铝电极箔所用槽液的磷酸根离子测定系统及测定方法

技术领域

本发明涉及电极箔制造技术领域，尤其是一种制备铝电极箔所用槽液的磷酸根离子测定系统及测定方法。

背景技术

铝电解电容器被广泛应用在工业变频、逆变器、5G基站、新能源充电桩等领域。铝电极箔为铝电解电容器的核心部件，其质量的好坏直接决定着铝电解电容器的工作性能是否得以正常发挥。

铝电极箔的制备工艺路线包括有腐蚀和化成两个环节，其中，在化成阶段，需借用磷酸以对铝电极箔执行表面处理操作，不但可以消除其外表面上本已存在的氧化膜缺陷，而且还可清除各类油污、氧化皮等污垢，生成钝化膜以提升铝电极箔的抗腐蚀性能以及耐水合性能。磷酸作为一种三元酸，磷酸溶液中可能存在H₃PO₄、H₂PO₄ ^-、HPO₄ ^2-和PO₄ ^3-四种磷酸根离子。对于铝电极箔化成环节，磷酸槽PH值一般小于4。根据磷酸根分布系数，可认为在此PH条件下槽液中只有H₃PO₄和H₂PO₄ ^-，因此测试H₂PO₄ ^-离子含量对研究电极箔钝化机理具有现实意义。然而，现有均采取以滴定法对测定磷酸根离子含量，要求工作人员借用烧杯由化成槽中取出适量槽液，送至实验室进行化验，根据指示剂的颜色变化以指示出滴定终点，然后目测标准溶液消耗体积，最终得到计算分析结果。滴定法存在有耗时长、操作复杂、测量精度低等缺点，而且离线操作所测定的检测结果因具有时间差而导致其应用价值减弱，进而导致工作人员难以精准地调整、控制磷酸溶液的酸碱度以及磷酸根离子浓度值，最终势必会影响到铝电极箔的化成质量。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，最终导致该制备铝电极箔所用槽液的磷酸根离子测定系统的出现。

为了解决上述技术问题，本发明涉及了一种制备铝电极箔所用槽液的磷酸根离子测定系统，其包括钴离子选择电极、饱和甘汞电极、电化学分析仪以及PH计。在磷酸根离子测定阶段，钴离子选择电极竖插于化成槽液中，且与电化学分析仪的参比接口相电连接。与钴离子选择电极相并排而置的饱和甘汞电极亦竖插于化成槽液中，且与电化学分析仪的正极接口相电连接。PH计独立应用，且被用来测定化成槽液的酸碱度。

作为本发明技术方案的进一步改进，钴离子选择电极优选包括高纯钴棒、聚四氟乙烯管以及导电铜线。高纯钴棒被封装于聚四氟乙烯管中，且其外露端被打磨平整。导电铜线穿过聚四氟乙烯管，且与高纯钴棒相施焊固定。

作为本发明技术方案的进一步改进，饱和甘汞电极包括第一盐桥电极和第二盐桥电极。第一盐桥电极和第二盐桥电极的内腔中均被待测化成槽液所充满。

在此，公开了一种最新研发的制备铝电极箔所用槽液的磷酸根离子测定系统，其设计结构极为简单，易于制造、实施，整个测定过程极为简洁，用时极短，且单人操作即可完成。更为重要的，可实现对化成槽液PH值以及磷酸根离子浓度的在线、现场测定，利于技术人员后续根据具体测定数据以精准地对磷酸溶液进行组分微调，以确保槽液PH值以及磷酸根离子浓度值满足铝电极箔的化成设计要求。

另外，本发明还公开了一种测定方法，其运用上述制备铝电极箔所用槽液的磷酸根离子测定系统来实现磷酸根离子的浓度测定，其包括以下步骤：

S1、电极活化：将钴离子选择电极的测试端浸泡于去离子水中设定时长；

S2、电极标定：利用钴离子选择电极和饱和甘汞电极相互协作以测量出不同组已知浓度的磷酸溶液，分别记录其磷酸根离子浓度值、PH值在案；利用电化学分析仪测量开路电压的数字显示以测得响应电势，并依次记录；

S3、浓度-电势响应曲线方程的确定：以磷酸根离子浓度值的对数和PH值作为两个自变量，以电势数据值作为因变量进行线性拟合，得到响应曲线方程；

S4、将钴离子选择电极和饱和甘汞电极并排地插设于化成槽液中，且利用电化学分析仪测量开路电压的数字显示以测得响应电势；反复上述测定过程多次，取多组测得响应电势的数据平均数；并利用PH计以测定化成槽液的PH值，并记录在案；

S5、离子浓度计算：将响应电势的数据平均数、PH计所读出的化成槽液PH值输入响应曲线方程，以反向推导出化成槽液中磷酸根离子浓度值。

作为本发明技术方案的进一步改进，在步骤S1中，钴离子选择电极的浸泡时间控制在6～24h，且去离子水的温度控制在50～55℃。

作为本发明技术方案的进一步改进，在步骤S4中，在单次测定响应电势的进程中，持续地对化成槽液进行搅拌扰动。

在对化成槽液正式执行测试操作前，预先对钴离子选择电极的测试端进行了活化处理，以在测试端形成一层磷酸根敏感膜，如此，一方面，在实际测定进程中，可快速生成电位差，即意味着响应电势值得以迅速地显示于电化学分析仪上，进而利于缩短测定时间，进而确保了所测定磷酸根离子浓度值具有较高的时效性；另一方面，还可在一定程度上提升响应电势数据的测试精准度。

另外，在本发明中，尝试借由已知浓度的磷酸溶液作为对比例以拟合出响应曲线方程，并以此响应曲线方程作为后续化成槽液磷酸根离子浓度值、PH值的反向推导基础，实际实验数据论证取得了预期设计构想，为化成槽液磷酸根离子的在线精准测定提供了理论指导。

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是本发明中所公开的制备铝电极箔所用槽液的磷酸根离子测定系统的实际应用状态示意图。

1-化成槽；2-磷酸根离子测定系统；21-钴离子选择电极；22-饱和甘汞电极；23-电化学分析仪。

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。

图1示出了本发明中所公开的制备铝电极箔所用槽液的磷酸根离子测定系统的实际应用状态示意图，可知，磷酸根离子测定系统2采取在线方式实现对化成槽1中化成液进行参数测定。针针对于磷酸根离子测定系统2来说，其主要由钴离子选择电极21、饱和甘汞电极22、电化学分析仪23以及PH计(图中未示出)等几部分构成。其中，在磷酸根离子测定阶段，钴离子选择电极21竖插于化成槽液中，且与电化学分析仪23的参比接口相电连接。与钴离子选择电极21相并排而置的饱和甘汞电极22亦竖插于化成槽液中，且与电化学分析仪23的正极接口相电连接。饱和甘汞参比电极22包括第一盐桥电极和第二盐桥电极。第一盐桥电极和第二盐桥电极的内腔中均被待测化成槽液所充满。PH计独立应用，且被用来测定化成槽液的酸碱度。

在实际应用中，制备铝电极箔所用槽液的磷酸根离子测定系统至少取得了以下几方面的有益效果，具体为：

1)设计结构极为简单，易于制造、实施，整个测定过程极为简洁，用时极短，且单人操作即可完成；

2)可实现对化成槽液PH值以及磷酸根离子浓度的在线、现场测定，利于技术人员后续根据具体测定数据以精准地对磷酸溶液进行组分微调，以确保槽液PH值以及磷酸根离子浓度值满足铝电极箔的化成设计要求。

根据常识可知，钴元素具有较好的化学稳定性，常温下不和水发生反应。鉴于此，在满足基本测定功能的前提下，且综合尽可能地延长钴离子选择电极的使用寿命，降低后期维护成本方面考虑，作为上述制备铝电极箔所用槽液的磷酸根离子测定系统结构的进一步优化，钴离子选择电极21优选由高纯钴棒、聚四氟乙烯管以及导电铜线等几部分构成(图中未示出)。其中，高纯钴棒被封装于耐腐蚀性极强的聚四氟乙烯管中，且其外露端被打磨平整，以利于电荷的聚集，利于更好吸引槽液中所含的磷酸根离子。导电铜线穿过聚四氟乙烯管，且与高纯钴棒相施焊固定。

磷酸根离子的浓度测定的测定方法大致包含有以下步骤：

S1、电极活化：将钴离子选择电极21的测试端浸泡于去离子水中设定时长；一般来说，钴离子选择电极21的浸泡时间宜控制在6～24h，且去离子水的温度控制在50～55℃，以利于有效地缩短活化用时；

S2、电极标定：利用钴离子选择电极21、饱和甘汞参比电极21和电化学分析仪测量出不同组已知浓度的磷酸溶液的开路电压以测得响应电势，并分别记录其磷酸根离子浓度值、PH值在案(如表1中所示)；

表1.电极标定数据

S3、将钴离子选择电极21和饱和甘汞参比电极22并排地插设于化成槽液中，且利用电化学分析仪23测量开路电压以测得响应电势；反复上述测定过程多次，取多组测得响应电势的数据平均数；并利用PH计以测定化成槽液的PH值，并记录在案；

当钴离子选择电极21被浸入待测化成槽液中时，电极敏感膜与溶液在相界面上产生与待测离子活度有关的浓度差膜电势。该电位与待测离子含量之间满足能斯特方程。由于待测溶液PH值会影响测试电位，因此引入在响应方程中引入PH修正项，如下述公式所示。通过测试标准溶液电势可拟合得到响应方程，从而可通过测试槽液响应电势快速计算得到H₂PO₄ ^-含量。

E＝E(H₂PO₄ ^-)+K₀·PH＝E₀+K·l g(ci·δH₂PO₄ ^-)+K₀·PH

S4、浓度-电势响应曲线方程的确定：以浓度的对数和PH作为两个自变量，以响应电势作为因变量进行线性拟合，得到响应方程系数。从表2所示的拟合结果中可以得到响应方程的各项系数K、K₀和E₀，其中3个拟合值的P值均小于0.05，表明多元线性拟合方程具有较高的拟合度。

表2.响应方程多元线性拟合结果

S5、离子浓度计算：将响应电势的数据平均数、PH计所读出的化成槽液PH值输入响应曲线方程，以反向推导出化成槽液中磷酸根离子浓度值。

在上述测定方案中，尝试借由已知浓度的磷酸溶液作为对比例以拟合出响应曲线方程，并以此响应曲线方程作为后续化成槽液磷酸根离子浓度值、PH值的反向推导基础，实际实验数据论证取得了预期设计构想，为化成槽液磷酸根离子的在线精准测定提供了理论指导。

在对化成槽液正式执行测试操作前，预先对钴离子选择电极21的测试端进行了活化处理，以在测试端形成一层磷酸根敏感膜。如此，一方面，在实际测定进程中，可快速生成电位差，即意味着响应电势值得以迅速地显示于电化学分析仪23上，进而利于缩短测定时间，进而确保了所测定磷酸根离子浓度值具有较高的时效性；另一方面，还可在一定程度上提升响应电势数据的测试精准度。

最后，需要说明的是，在步骤S4中，在单次测定响应电势的进程中，持续地对化成槽液进行搅拌扰动，确保磷酸根离子得到有效地匀化，从而可有效地避免磷酸根离子局部聚集现象的发生，确保所推导出的磷酸根离子浓度值与实际情况尽为贴切，利于后续磷酸溶液的酸碱度以及磷酸根离子浓度值得到精准调控。

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 (6)

1.制备铝电极箔所用槽液的磷酸根离子测定系统，其特征在于，包括钴离子选择电极、饱和甘汞电极、电化学分析仪以及PH计；在磷酸根离子测定阶段，所述钴离子选择电极竖插于化成槽液中，且与所述电化学分析仪的参比接口相电连接；与所述钴离子选择电极相并排而置的所述饱和甘汞电极亦竖插于化成槽液中，且与所述电化学分析仪的正极接口相电连接；所述PH计独立应用，且被用来测定化成槽液的酸碱度。

2.根据权利要求1所述制备铝电极箔所用槽液的磷酸根离子测定系统，其特征在于，所述钴离子选择电极包括高纯钴棒、聚四氟乙烯管以及导电铜线；所述高纯钴棒被封装于所述聚四氟乙烯管中，且其外露端被打磨平整；所述导电铜线穿过所述聚四氟乙烯管，且与所述高纯钴棒相施焊固定。

3.根据权利要求1所述制备铝电极箔所用槽液的磷酸根离子测定系统，其特征在于，所述饱和甘汞电极包括第一盐桥电极和第二盐桥电极；所述第一盐桥电极和所述第二盐桥电极的内腔中均被待测化成槽液所充满。

4.一种测定方法，其运用如权利要求1-3中任一项所述制备铝电极箔所用槽液的磷酸根离子测定系统来实现磷酸根离子的浓度测定，其特征在于，包括以下步骤：

S1、电极活化：将钴离子选择电极的测试端浸泡于去离子水中设定时长；

S2、电极标定：利用钴离子选择电极、饱和甘汞电极和电化学分析仪测量出不同组已知浓度的磷酸溶液的开路电压以测得响应电势，并分别记录其磷酸根离子浓度值和PH值在案；

S3、浓度-电势响应曲线方程的确定：以磷酸根离子浓度值的对数和PH值作为两个自变量，以电势数据值作为因变量进行线性拟合，得到响应曲线方程；

S4、将钴离子选择电极和饱和甘汞电极并排地插设于化成槽液中，且利用电化学分析仪测量开路电压以测得响应电势；反复上述测定过程多次，取多组测得响应电势的数据平均数；并利用PH计以测定化成槽液的PH值，并记录在案；

S5、离子浓度计算：将响应电势的数据平均数、PH计所读出的化成槽液PH值输入响应曲线方程，以反向推导出化成槽液中磷酸根离子浓度值。

5.根据权利要求4中所述的测定方法，其特征在于，在步骤S1中，钴离子选择电极的浸泡时间控制在6～24h，且去离子水的温度控制在50～55℃。

6.根据权利要求4中所述的测定方法，其特征在于，在步骤S4中，在单次测定响应电势的进程中，持续地对化成槽液进行搅拌扰动。

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