CN115240983A - 高比容电极箔、制备方法及铝电解电容器 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种高比容电极箔、制备方法及铝电解电容器,属于铝电解电容器技术领域。本发明提供了一种高比容电极箔的制备方法,该制备方法包括如下步骤:S1.制备浆料:将铝粉、有机溶剂和粘结剂混合均匀,之后放入辊式研磨机中处理以获得含有铝片的浆料;S2.涂布;将所述浆料涂覆到基材箔的至少一个表面上,烘干得到烘干箔片;S3.对所述烘干箔片进行脱脂和烧结处理;S4.对步骤S3得到的箔片进行化成处理。本发明在制备浆料过程中将部分铝粉利用辊式研磨机辊压成铝片,使得到的电极箔包括铝片和球形/类球形的铝粉形成的堆叠结构,部分球形/类球形的铝粉填充于相邻的铝片之间,避免铝片平铺堆叠,从而能增大电极箔的比表面积,获得较高的比容量。
Description
技术领域
本发明涉及铝电解电容器技术领域,特别是涉及一种高比容电极箔、制备方法及铝电解电容器。
背景技术
铝电解电容器是一种广泛应用于电子产品的电子元件,在电路中发挥着滤波、旁路、耦合、计时、调谐、整流和储能等作用。随着电子产品的小型化、轻量化的发展趋势,对于铝电解电容器的性能也提出了更高的要求,为应对这一变化,铝电解电容器必须朝着高比容的方向发展。
目前提升阳极箔比容量的主要方法为电化学腐蚀,但腐蚀工艺的发展已经超过六十年,期间腐蚀技术不断完善,目前通过腐蚀实现的铝箔扩面倍率已经逐渐接近理论极限值,以现有的工业水平很难进一步通过腐蚀提升阳极箔的比容量。在电化学腐蚀的过程中,增加表面积的同时也会造成大量原料的浪费,还会形成含有铝离子的酸性废液,带来严重的环境问题。生产实践中,腐蚀加工还经常会遇到铝箔表面质量、诸多因素对腐蚀工艺参数的干扰、腐蚀效果不稳定、高耗电等多方面的困扰,这些都成为制约腐蚀工艺发展的因素。
铝粉烧结阳极箔(烧结箔)技术是另外一种高性能铝电解电容器阳极箔的制备技术。该技术的优势在于可显著提高电解电容器的比电容,并在节能、高效生产、环保等方面具有一定发展潜力。铝粉烧结阳极箔是在铝基材上具有单面或双面的铝粉烧结体,其工艺过程不需要电化学腐蚀处理,烧结的铝粉构成多孔层以获得大的比表面积,从而获得高比电容的特性。然而,传统的铝粉烧结阳极箔的比容量仍然有待提高。
发明内容
本发明的目的在于提供一种高比容电极箔、制备方法及铝电解电容器,在制备浆料过程中将部分铝粉利用辊式研磨机辊压成铝片,使得到的电极箔包括铝片和球形/类球形的铝粉形成的堆叠结构,部分球形/类球形的铝粉填充于相邻的铝片之间,避免铝片平铺堆叠,从而能增大电极箔的比表面积,获得较高的比容量。
为实现上述目的,本发明采取以下技术方案:
本发明提供一种高比容电极箔的制备方法,所述制备方法包括如下步骤:
S1.制备浆料
将铝粉、溶剂和粘结剂混合均匀,之后放入辊式研磨机中处理以获得含有铝片的浆料;其中,铝粉为球形/类球形,铝粉的粒径D50为1~6μm,所述辊式研磨机的辊隙为0.5~2μm,粒径小于辊隙的铝粉占铝粉总质量的10%~40%;
S2.涂布
将所述浆料涂覆到基材箔的至少一个表面上,烘干得到烘干箔片;
S3.对所述烘干箔片进行脱脂和烧结处理;
S4.对步骤S3得到的箔片进行化成处理。
在一些实施方式中,步骤S1中,所述浆料中铝片的厚度为0.5~2μm;和/或,
所述浆料中铝片的形状为辊压后的自然形状,可选地,为椭圆形或者多边形。
在一些实施方式中,步骤S1中,所述溶剂包括乙酸乙酯、柠檬酸三丁酯、己二酸二甲酯、二乙二醇二甲基醚、邻苯二甲酸二丁酯、二乙二醇丁醚醋酸酯、二乙二醇丁醚、二乙二醇二丁醚和松油醇中的一种或多种;优选地,所述溶剂为乙酸乙酯。
在一些实施方式中,步骤S1中,所述粘结剂包括乙基纤维素、聚碳酸丙烯酯和聚乙烯缩丁醛树脂中的一种或多种;优选地,所述粘结剂为乙基纤维素。
在一些实施方式中,步骤S1中,铝粉、溶剂和粘结剂的质量比为(20~50):(40~70):(1~10)。
在一些实施方式中,步骤S3具体包括:将所述烘干箔片在保护性气氛条件下依次进行脱脂处理和烧结处理,其中,脱脂温度为300~400℃,脱脂时间为1~2h,烧结温度为560~650℃,烧结时间为1~12h。
在一些实施方式中,所述基材箔由金属铝制成。
本发明进一步提供一种采用上述制备方法制得的高比容电极箔。
在一些实施方式中,所述高比容电极箔包括基材箔和烧结层,所述烧结层附着于所述基材箔的至少一个表面;所述烧结层包括由铝片和球形/类球形的铝粉形成的堆叠结构,部分球形/类球形的铝粉填充于相邻的铝片之间。
本发明还提供一种铝电解电容器,包括上述制备方法制得的高比容电极箔或上述高比容电极箔。
与传统技术相比,上述高比容电极箔、制备方法及铝电解电容器具有如下优点:
(1)上述制备浆料步骤中,利用辊式研磨机对混合后的铝粉、溶剂和粘结剂进行研磨和辊压,保证研磨和辊压后获得的浆料中含有一定量厚度均匀的铝片,同时还保留有一定量的球形/类球形的铝粉;将浆料涂覆至基材箔的至少一个表面上时,部分球形/类球形的铝粉填充在相邻的铝片之间,避免铝片平铺堆叠,构成较多的孔隙,从而增大了电极箔的比表面积,提升了其比容量。
(2)上述制备浆料步骤中,通过合理设计铝粉粒径D50、辊式研磨机的辊隙以及粒径小于辊隙的铝粉占铝粉总质量的比例,有效控制了浆料中铝片的厚度和含量,进而获得具有较高比表面积和比容量的电极箔。
附图说明
图1为本发明实施例1制备的烧结箔片的光学显微镜图片。
具体实施方式
为了便于理解本发明,下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述。附图中给出了本发明的较佳实施例。但是,本发明可以以许多不同的形式来实现,并不限于本文所描述的实施例。相反地,提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容的理解更加透彻全面。
除非另有定义,本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的,不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
本发明提供了一种高比容电极箔的制备方法,该制备方法包括如下步骤:
S1.制备浆料
将铝粉、溶剂和粘结剂混合均匀,之后放入辊式研磨机中处理以获得含有铝片的浆料;其中,铝粉为球形/类球形,铝粉的粒径D50为1~6μm,所述辊式研磨机的辊隙为0.5~2μm,粒径小于辊隙的铝粉占铝粉总质量的10%~40%;
S2.涂布
将所述浆料涂覆到基材箔的至少一个表面上,烘干得到烘干箔片;
S3.对所述烘干箔片进行脱脂和烧结处理;
S4.对步骤S3得到的箔片进行化成处理。
从技术角度来看,实现铝电解电容器小型化和高比容的最有效方法就是提升阳极箔的比容量。比容量是电极箔的非常重要的电气参数,决定着电极箔的制备水平。提高电极箔的比容量可以减小电容器的体积,有利于电气小型化。
本发明利用辊式研磨机对混合后的铝粉、溶剂和粘结剂进行研磨和辊压,通过控制辊式研磨机的辊隙和铝粉的粒径D50,保证研磨和辊压后获得的浆料中含有一定量厚度均匀的铝片。由于铝粉为球形/类球形,浆料中同时含有铝片和球形/类球形的铝粉,浆料涂覆至基材箔的至少一个表面上时,部分球形/类球形的铝粉填充在相邻的铝片之间,避免铝片平铺堆叠,同时构成了较多的孔隙,能够为成品电极箔提供更高的比表面积。其中,铝粉优选为球形。
本发明对烘干箔片进行脱脂和烧结处理以去除溶剂和粘结剂,使球形/类球形的铝粉、铝片和基材箔充分结合在一起,通过水煮和化成在球形/类球形的铝粉及铝片的表面分别形成水化膜和氧化膜,进而得到成品电极箔。可选地,根据实际需要可以选择是否进行水煮处理。成品电极箔至少具有如下结构:基材箔和烧结层,其中,烧结层附着于基材箔的至少一个表面;烧结层包括由铝片和球形/类球形的铝粉形成的堆叠结构,部分球形/类球形的铝粉填充于相邻的铝片之间,同时构成了较多的孔隙。该成品电极箔的结构有效提高了其比表面积,因此能够发挥出更高的比容量,该成品电极箔即为高比容电极箔。
利用球磨机对铝粉球磨或者对铝粉、溶剂和粘结剂的混合物进行球磨来制备浆料,虽然也能提高成品电极箔的比表面积,但是经过研磨球或研磨体球磨处理后,由于铝粉会被磨成细粉,并且得到的铝片厚度不均匀,无法较好地控制铝片的厚度和铝粉的粒径,因此,球磨法所得到的成品电极箔的比表面积无法大幅提高,相应的其比容量受到了限制。与球磨法相比,本发明提供的辊式研磨法能够使成品电极箔的比表面积更大,相应地,比容量则更高。
需要说明的是,本发明的辊式研磨机包括但不限于两辊、三辊、四辊及多辊形式的辊式研磨机,目前工业上常用三辊研磨机。因此,能够通过对辊碾压的形式将铝粉辊压为铝片的设备均在本发明的辊式研磨机所限定的范围内。
需要说明的是,本发明的铝粉为球形或类球形铝粉,优选球形铝粉,本发明的铝粉、溶剂和粘结剂放入辊式研磨机中处理所得到含有铝片的浆料,该铝片是指球形/类球形铝粉与溶剂、粘结剂混合后经辊隙较小的辊式研磨机辊压后的自然形状,可以为规则/不规则的椭圆形、纺锤形和条形以及规则/不规则多边形中的至少一种。
在一些实施方式中,步骤S1中,浆料中铝片的厚度为0.5~2μm;和/或,
浆料中铝片的形状为辊压后的自然形状,具体为椭圆形或者多边形。
本发明浆料中铝片的厚度也是影响成品电极箔的比表面积的关键因素。当浆料中铝片过厚时,成品电极箔的比表面积较小,比容量则会降低;当浆料中铝片过薄时,在后续脱脂和烧结处理过程中铝片可能无法保持其形状,并且化成过程中不能提供充足的金属铝形成氧化膜,从而降低成品电极箔的比表面积和比容量。需要解释的是,浆料中的铝片是指球形/类球形铝粉与溶剂、粘结剂混合后经辊隙较小的辊式研磨机辊压后的自然形状,可选地,为规则/不规则的椭圆形、纺锤形和条形以及规则/不规则多边形中的至少一种。
在一些实施方式中,步骤S1中,溶剂包括乙酸乙酯、柠檬酸三丁酯、己二酸二甲酯、二乙二醇二甲基醚、邻苯二甲酸二丁酯、二乙二醇丁醚醋酸酯、二乙二醇丁醚、二乙二醇二丁醚和松油醇中的一种或多种;优选地,溶剂为乙酸乙酯。
在一些实施方式中,步骤S1中,粘结剂包括乙基纤维素、聚碳酸丙烯酯和聚乙烯缩丁醛树脂中的一种或多种;优选地,粘结剂为乙基纤维素。
可以理解的是,步骤S1中的溶剂可以为乙酸乙酯、柠檬酸三丁酯、己二酸二甲酯、二乙二醇二甲基醚、邻苯二甲酸二丁酯、二乙二醇丁醚醋酸酯、二乙二醇丁醚、二乙二醇二丁醚和松油醇中的任意一种,步骤S1中的溶剂也可以为乙酸乙酯、柠檬酸三丁酯、己二酸二甲酯、二乙二醇二甲基醚、邻苯二甲酸二丁酯、二乙二醇丁醚醋酸酯、二乙二醇丁醚、二乙二醇二丁醚和松油醇中的至少两种按照任意比例组成的混合溶剂,步骤S1中的溶剂还可以为铝电解电容器技术领域其他常用的溶剂。
可以理解的是,步骤S1中的粘结剂可以为乙基纤维素、聚碳酸丙烯酯和聚乙烯缩丁醛树脂中的任意一种,步骤S1中的粘结剂也可以为乙基纤维素、聚碳酸丙烯酯和聚乙烯缩丁醛树脂中的至少两种按照任意比例组成的混合粘结剂,步骤S1中的粘结剂还可以为铝电解电容器技术领域其他常用的粘结剂。
在一些实施方式中,步骤S1中,铝粉、溶剂和粘结剂的质量比为(20~50):(40~70):(1~10)。
本发明的辊式研磨法中铝粉、溶剂和粘结剂的质量比也起到关键作用,溶剂和粘结剂的比例过多或过少均不利于成品电极箔发挥高比容量。可选地,铝粉、溶剂和粘结剂的质量比为(25~45):(45~60):(3~8)或(30~40):(50~55):(4~6)。
在一些实施方式中,步骤S3具体包括:将烘干箔片在保护性气氛条件下依次进行脱脂处理和烧结处理,其中,脱脂温度为300~400℃,脱脂时间为1~2h,烧结温度为560~650℃,烧结时间为1~12h。
可选地,保护性气氛为氮气、氦气和氩气等惰性气体中的一种或几种。
在一些实施方式中,基材箔由金属铝制成。
本发明进一步提供一种采用上述制备方法制得的高比容电极箔。
在一些实施方式中,高比容电极箔包括基材箔和烧结层,烧结层附着于基材箔的至少一个表面;烧结层包括由铝片和球形/类球形的铝粉形成的堆叠结构,部分球形/类球形的铝粉填充于相邻的铝片之间。
可以理解的是,本发明的烧结层由涂覆到基材箔的至少一个表面上的浆料经烘干、脱脂、烧结和化成等步骤处理后形成。可选地,根据实际需要可以选择是否对化成前的烧结箔片进行水煮处理。因此,烧结层包括由铝片和球形/类球形的铝粉形成的堆叠结构,由于部分球形/类球形的铝粉填充于相邻的铝片之间,构成了较多的孔隙,使得成品电极箔的比表面积增大,比容量增加,因此,该成品电极箔即为高比容电极箔。
本发明还提供一种铝电解电容器,包括上述制备方法制得的高比容电极箔或上述高比容电极箔。
以下结合具体实施例和对比例对本发明做进一步详细的说明。以下具体实施例中未写明的实验参数,优先参考本申请文件中给出的指引,还可以参考本领域的实验手册或本领域已知的其它实验方法,或者参考厂商推荐的实验条件。可理解,以下实施例所用的仪器和原料较为具体,在其他具体实施例中,可不限于此。
实施例1
本实施例成品电极箔的制备方法,包括如下步骤:
S1.制备浆料
将铝粉、乙酸乙酯和乙基纤维素按照20:70:10的质量比混合均匀,利用均质机在1700rpm的转速条件下均质10min后,放入三辊研磨机中处理以获得含有铝片的浆料;
其中,铝粉为球形/类球形,铝粉的粒径D50为1μm,三辊研磨机的辊隙为0.5μm,粒径小于辊隙的铝粉占铝粉总质量的40%,三辊研磨机将部分球形/类球形的铝粉压成厚度为0.5μm的铝片,铝片的形状为辊压后的自然形状,铝片呈不规则的椭圆形或者多边形;
S2.涂布
将步骤S1制备的浆料涂覆到厚度为30μm的铝基材箔的一面上,分别经过50℃、100℃、150℃、200℃、250℃和300℃烘干处理,每个温度下各处理2min;利用同样的方法将浆料涂覆到铝基材箔的另一面上,得到烘干箔片。
S3.脱脂和烧结
将烘干箔片在氩气保护性气氛条件下依次进行脱脂处理和烧结处理,得到烧结箔片,其中,在400℃条件下脱脂处理1h,在640℃条件下烧结2h;
S4.化成
将烧结箔片在150g/L己二酸铵溶液中化成至150V,经500℃空气放置2min,在150g/L己二酸铵和0.9g/L磷酸二氢铵溶液组成的化成液中覆片2min,得到成品电极箔。
实施例2
本实施例成品电极箔的制备方法具体同实施例1,区别仅在于:
本实施例步骤S1中,铝粉、乙酸乙酯和乙基纤维素的质量比为30:65:5,铝粉的粒径D50为2μm,三辊研磨机的辊隙为1μm,粒径小于辊隙的铝粉占铝粉总质量的20%,三辊研磨机将部分球形/类球形的铝粉压成厚度为1μm的铝片;
本实施例步骤S4中,将烧结箔片先在95℃的纯水中水煮5min,然后在100g/L硼酸溶液和0.9g/L五硼酸铵溶液中化成至250V,恒压10min,经500℃空气放置2min,在上述化成液中覆片5min,得到成品电极箔。
实施例3
本实施例成品电极箔的制备方法具体同实施例1,区别仅在于:
本实施例步骤S1中,铝粉、乙酸乙酯和乙基纤维素的质量比为50:45:5,铝粉的粒径D50为3μm,三辊研磨机的辊隙为1.5μm,粒径小于辊隙的铝粉占铝粉总质量的10%,三辊研磨机将部分球形/类球形的铝粉压成厚度为1.5μm的铝片;
本实施例步骤S4中,将烧结箔片先在95℃的纯水中水煮15min,然后在100g/L硼酸溶液中化成至520V,恒压20min,经500℃空气放置2min,在化成液中覆片10min,得到成品电极箔。
实施例4
本实施例成品电极箔的制备方法具体同实施例1,区别仅在于:
本实施例步骤S1中,铝粉、乙酸乙酯和乙基纤维素的质量比为50:49:1,铝粉的粒径D50为6μm,三辊研磨机的辊隙为2μm,粒径小于辊隙的铝粉占铝粉总质量的10%,三辊研磨机将部分球形/类球形的铝粉压成厚度为2μm的铝片;
本实施例步骤S4中,将烧结箔片先在95℃的纯水中水煮30min,然后在100g/L硼酸溶液中化成至800V,恒压30min,经500℃空气放置2min,在化成液中覆片10min,得到成品电极箔。
实施例5
本实施例成品电极箔的制备方法具体同实施例1,区别仅在于:
本实施例步骤S1中,铝粉、乙酸乙酯和乙基纤维素的质量比为35:40:5,铝粉的粒径D50为2μm。
对比例1
本对比例成品电极箔的制备方法具体同实施例1,区别仅在于:
本对比例步骤S1中的浆料未经三辊研磨机处理。
对比例2
本对比例成品电极箔的制备方法具体同实施例2,区别仅在于:
本对比例步骤S1中的浆料未经三辊研磨机处理。
对比例3
本对比例成品电极箔的制备方法具体同实施例3,区别仅在于:
本对比例步骤S1中的浆料未经三辊研磨机处理。
对比例4
本对比例成品电极箔的制备方法具体同实施例4,区别仅在于:
本对比例步骤S1中的浆料未经三辊研磨机处理。
对比例5
本对比例成品电极箔的制备方法具体同实施例1,区别仅在于:
本对比例步骤S1中铝粉的粒径D50为2μm,且本对比例步骤S1中的浆料未经三辊研磨机处理。
对比例6
本对比例成品电极箔的制备方法具体同实施例3,区别仅在于:
本对比例步骤S1中铝粉的粒径D50为4μm,三辊研磨机的辊隙为3μm,粒径小于辊隙的铝粉占铝粉总质量的45%,三辊研磨机将部分球形/类球形的铝粉压成厚度为3μm的铝片。
对比例7
本对比例成品电极箔的制备方法具体同实施例1,区别仅在于:
本对比例步骤S1为:将铝粉、乙酸乙酯和乙基纤维素按照20:70:10的质量比混合得到混合料,在上述混合料中加入0.3mm直径的钢球球磨2h,球磨机的转速设定为其临界转速的30%。过滤出钢球,将球磨后的混合料放入均质机内,在1700rpm的转速条件下均质10min得到浆料。其中,铝粉为球形/类球形,铝粉的粒径D50为1μm。
对比例8
本对比例成品电极箔的制备方法具体同实施例2,区别仅在于:
本对比例步骤S1为:将铝粉、乙酸乙酯和乙基纤维素按照30:65:5的质量比混合得到混合料,在上述混合料中加入0.3mm直径的钢球球磨2h,球磨机的转速设定为其临界转速的30%。过滤出钢球,将球磨后的混合料放入均质机内,在1700rpm的转速条件下均质10min得到浆料。其中,铝粉为球形/类球形,铝粉的粒径D50为2μm。
试验例1烧结箔片的形貌测试
利用光学显微镜观察实施例1制备的烧结箔片的形貌,如图1所示。从图1中可以看出,实施例1制备的烧结箔片的基材箔上下两个表面附着有烧结层,烧结层中包含部分球形/类球形的铝粉填充在相邻的铝片之间的结构,这些结构形成了很多孔隙,且铝片的厚度较为均匀。说明本发明制备的烧结箔片具有较大的比表面积。由于经水煮和化成处理或仅经化成处理的烧结箔片只是在其表面形成一层非常薄的氧化膜,对烧结箔片形貌的影响很小。因此,上述结果也能说明本发明制备的成品电极箔也包含部分球形/类球形的铝粉填充在相邻的铝片之间的结构,且具有较大的比表面积,其中铝片的厚度比较均匀。
对本发明其他实施例制备的烧结箔片也进行了上述形貌测试,其形貌与实施例1制备的烧结箔片的形貌相似。
试验例2成品电极箔的比容量测试
使用数字电桥在100Hz条件下,于30℃的80g/L五硼酸铵溶液中测试实施例1~5和对比例1~8制备的成品电极箔的比容量,具体结果如表1所示。
表1成品电极箔的比容量测试结果
从表1可以看出,实施例1~4的浆料相对于相应的对比例1~4的浆料利用三辊研磨机进行了研磨和辊压处理,实施例1的成品电极箔的比容量相对于对比例1提高了42.0%,实施例2的成品电极箔的比容量相对于对比例2提高了20.0%,实施例3的成品电极箔的比容量相对于对比例3提高了16.1%,实施例4的成品电极箔的比容量相对于对比例4提高了25.0%,说明利用本发明提供的辊式研磨法处理浆料能够有效增加成品电极箔的比表面积,大幅提高成品电极箔的比容量。
对比例6的成品电极箔的比容量相对于实施例3降低了20.8%,对比例6的成品电极箔的比容量相对于对比例3降低了8.0%,说明需要合理控制步骤S1中的铝粉粒径D50、辊式研磨机的辊隙以及粒径小于辊隙的铝粉占铝粉总质量的比例,才能提高成品电极箔的比表面积和比容量。
另外,与实施例1和实施例2的成品电极箔不同的是,对比例7和对比例8在制备浆料时利用了球磨处理,然而对比例7的成品电极箔的比容量仅为3.4μF/cm2,对比例8的成品电极箔的比容量仅为1.1μF/cm2,显著低于实施例1和实施例2的成品电极箔的比容量,这是由于利用球磨法处理的浆料所制备的成品电极箔的比表面积相对较小,因此得到的成品电极箔的比容量较低。
以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合,为使描述简洁,未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述,然而,只要这些技术特征的组合不存在矛盾,都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式,其描述较为具体和详细,但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是,对于本领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明构思的前提下,还可以做出若干变形和改进,这些都属于本发明的保护范围。因此,本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。
Claims (10)
1.一种高比容电极箔的制备方法,其特征在于,所述制备方法包括如下步骤:
S1.制备浆料
将铝粉、有机溶剂和粘结剂混合均匀,之后放入辊式研磨机中处理以获得含有铝片的浆料;其中,铝粉为球形/类球形,铝粉的粒径D50为1~6μm,所述辊式研磨机的辊隙为0.5~2μm,粒径小于辊隙的铝粉占铝粉总质量的10%~40%;
S2.涂布
将所述浆料涂覆到基材箔的至少一个表面上,烘干得到烘干箔片;
S3.对所述烘干箔片进行脱脂和烧结处理;
S4.对步骤S3得到的箔片进行化成处理。
2.根据权利要求1所述的高比容电极箔的制备方法,其特征在于,步骤S1中,所述浆料中铝片的厚度为0.5~2μm;和/或,
所述浆料中铝片的形状为辊压后的自然形状,可选地,为椭圆形或者多边形。
3.根据权利要求1所述的高比容电极箔的制备方法,其特征在于,步骤S1中,所述有机溶剂包括乙酸乙酯、柠檬酸三丁酯、己二酸二甲酯、二乙二醇二甲基醚、邻苯二甲酸二丁酯、二乙二醇丁醚醋酸酯、二乙二醇丁醚、二乙二醇二丁醚和松油醇中的一种或多种;优选地,所述有机溶剂为乙酸乙酯。
4.根据权利要求1所述的高比容电极箔的制备方法,其特征在于,步骤S1中,所述粘结剂包括乙基纤维素、聚碳酸丙烯酯和聚乙烯缩丁醛树脂中的一种或多种;优选地,所述粘结剂为乙基纤维素。
5.根据权利要求1~4任一项所述的高比容电极箔的制备方法,其特征在于,步骤S1中,铝粉、有机溶剂和粘结剂的质量比为(20~50):(40~70):(1~10)。
6.根据权利要求1所述的高比容电极箔的制备方法,其特征在于,步骤S3具体包括:将所述烘干箔片在保护性气氛条件下依次进行脱脂处理和烧结处理,其中,脱脂温度为300~400℃,脱脂时间为1~2h,烧结温度为560~650℃,烧结时间为1~12h。
7.根据权利要求1所述的高比容电极箔的制备方法,其特征在于,所述基材箔由金属铝制成。
8.一种采用权利要求1~7任一项所述制备方法制得的高比容电极箔。
9.根据权利要求8所述的高比容电极箔,其特征在于,所述高比容电极箔包括基材箔和烧结层,所述烧结层附着于所述基材箔的至少一个表面;所述烧结层包括由铝片和球形/类球形的铝粉形成的堆叠结构,部分球形/类球形的铝粉填充于相邻的铝片之间。
10.一种铝电解电容器,其特征在于,包括权利要求1~7任一项所述的制备方法制得的高比容电极箔或权利要求8~9任一项所述的高比容电极箔。
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Citations (10)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN103219156A (zh) * | 2001-05-15 | 2013-07-24 | 昭和电工株式会社 | 电容器电极、电容器及其生产方法、电子电路及电子仪器 |
CN105977494A (zh) * | 2016-05-05 | 2016-09-28 | 广东金兰新材料有限公司 | 适用于锂离子电池的铝箔及其制备方法 |
CN109741950A (zh) * | 2018-11-28 | 2019-05-10 | 东莞东阳光科研发有限公司 | 一种多孔铝阳极材料的制备方法 |
JP2020043203A (ja) * | 2018-09-10 | 2020-03-19 | 日立化成株式会社 | 電解コンデンサ用電極の製造方法 |
CN111627714A (zh) * | 2020-05-28 | 2020-09-04 | 西安交通大学 | 一种具有多级混合结构的多孔阳极铝箔的制备方法 |
CN111847379A (zh) * | 2020-06-12 | 2020-10-30 | 成都新柯力化工科技有限公司 | 一种制氢用表面改性铝粉的制备方法及其制氢方法 |
CN113593911A (zh) * | 2021-09-02 | 2021-11-02 | 西安稀有金属材料研究院有限公司 | 一种高比表面积、高比容的烧结阳极材料的制备方法 |
CN113745005A (zh) * | 2021-08-17 | 2021-12-03 | 深圳江浩电子有限公司 | 一种铸体阳极电容器电芯的制造方法 |
CN114505483A (zh) * | 2021-11-19 | 2022-05-17 | 桂林理工大学 | 掺杂化成盐的混合浆料制备铝电解电容器阳极箔的方法 |
CN115188597A (zh) * | 2022-08-30 | 2022-10-14 | 西安稀有金属材料研究院有限公司 | 一种基于多粒径搭配的烧结阳极材料的制备方法 |
-
2022
- 2022-07-05 CN CN202210782775.3A patent/CN115240983B/zh active Active
Patent Citations (10)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN103219156A (zh) * | 2001-05-15 | 2013-07-24 | 昭和电工株式会社 | 电容器电极、电容器及其生产方法、电子电路及电子仪器 |
CN105977494A (zh) * | 2016-05-05 | 2016-09-28 | 广东金兰新材料有限公司 | 适用于锂离子电池的铝箔及其制备方法 |
JP2020043203A (ja) * | 2018-09-10 | 2020-03-19 | 日立化成株式会社 | 電解コンデンサ用電極の製造方法 |
CN109741950A (zh) * | 2018-11-28 | 2019-05-10 | 东莞东阳光科研发有限公司 | 一种多孔铝阳极材料的制备方法 |
CN111627714A (zh) * | 2020-05-28 | 2020-09-04 | 西安交通大学 | 一种具有多级混合结构的多孔阳极铝箔的制备方法 |
CN111847379A (zh) * | 2020-06-12 | 2020-10-30 | 成都新柯力化工科技有限公司 | 一种制氢用表面改性铝粉的制备方法及其制氢方法 |
CN113745005A (zh) * | 2021-08-17 | 2021-12-03 | 深圳江浩电子有限公司 | 一种铸体阳极电容器电芯的制造方法 |
CN113593911A (zh) * | 2021-09-02 | 2021-11-02 | 西安稀有金属材料研究院有限公司 | 一种高比表面积、高比容的烧结阳极材料的制备方法 |
CN114505483A (zh) * | 2021-11-19 | 2022-05-17 | 桂林理工大学 | 掺杂化成盐的混合浆料制备铝电解电容器阳极箔的方法 |
CN115188597A (zh) * | 2022-08-30 | 2022-10-14 | 西安稀有金属材料研究院有限公司 | 一种基于多粒径搭配的烧结阳极材料的制备方法 |
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
殷求实;邓国栋;肖磊;周帅;鲁磊明;郁榴华;: "片状铝粉的制备及其活性", 爆破器材, no. 04, 11 July 2016 (2016-07-11) * |
Also Published As
Publication number | Publication date |
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