CN116121844B - 一种铝箔发孔阶段所用复合电极的制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及电极箔制造技术领域，尤其是一种铝箔发孔阶段所用复合电极的制备方法，大致包括以下步骤：制备前处理混合浆液；对金属钛条进行挂浆；挂浆被固化，金属钛条被亲氢包围体所包裹，钛基亲氢电极得以制备完成；除去部分亲氢包围体，以露出金属钛条的背面；将钛基亲氢电极嵌入石墨电极中，且上置亲氢体保持于外露状态。在实际应用中，复合电极因同时具有亲氢/疏氢区域，从而导致氢气泡更倾向于向着亲氢区域（上置亲氢体）快速聚集，而后氢气泡在液体与电场的不对称拉普拉斯作用力下，小尺寸氢气泡互相以挤压形成大尺寸氢气泡，大尺寸氢气泡在浮力的作用下迅速上浮。如此，可以有效地缩短因电解作用而形成的氢气泡在槽液中的逗留时间。

Description

一种铝箔发孔阶段所用复合电极的制备方法

技术领域

本发明涉及电极箔制造技术领域，尤其是一种铝箔发孔阶段所用复合电极的制备方法。

背景技术

高强度、高容量的腐蚀箔正被广大电子市场所青睐。根据业内常识，提升容量与强度的关键，在于铝箔发孔阶段对发孔箔残芯的构建。然而，现有工艺中，发孔阶段通常应用单一材料电极，例如：石墨电极、铂电极或钛电极。在对铝箔执行腐蚀发孔过程中，槽液（HCl/H₂SO₄溶液）在电流作用下会分解出大量的氢气泡。因电极材料有电流通过，其对略带正电荷的氢气泡粘附力高达100μN，势必会严重地影响氢气泡的逸散速度以及散失彻底性，大量的氢气泡得以富集于电极材料的表面，且随着时间的推进，情况愈甚。现阶段，较为常用的处理方式为：增加槽液循环速度，虽说可以在一定程度上缓解上述问题，但是大量气泡仍会聚集于竖直插入槽体内部的平行电极以及铝箔上，且分布密度极不均匀，最终会影响腐蚀箔的成品质量。正如图1、2中所示，具体体现为：1）铝箔的腐蚀形态极差，具体体现为在已腐蚀层厚中形成有大量的隧道孔、支孔，且情况严重时可相互贯穿；2）经电化学腐蚀处理后的铝箔内所含的残芯分布均匀性极差，进而势必会在一定程度上降低腐蚀箔成品结构强度与容量。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，最终导致该铝箔发孔阶段所用复合电极的制备方法的出现。

为了解决上述技术问题，本发明涉及了一种铝箔发孔阶段所用复合电极的制备方法，其包括以下步骤：

S1、将聚对苯二甲酸乙二醇酯、羧甲基纤维素盐以及纯水进行混合，以制成前处理混合浆液；

S2、将厚度控制在0.5～3cm的金属钛条浸没于前处理混合浆液中进行挂浆；

S3、将步骤S2中所得经挂浆后的金属钛条浸入重量百分比浓度为0.2～0.5%的聚二甲硅氧烷溶液中，且时长控制在10～15 s；

S4、将经步骤S3处理后的金属钛条置入真空氛围或惰性气体氛围中，温度维持于68～88℃，且静置2h以上，直至金属钛条上所挂浆的前处理混合浆液被完全固化以形成亲氢包围体，至此，钛基亲氢电极得以成型。依据所分布位置的不同，亲氢包围体包括依附于金属钛条正面的上置亲氢体、依附于金属钛条背面的下置亲氢体以及依附于金属钛条侧壁上环绕亲氢体；

S5、将步骤S4所得所述钛基亲氢电极正放于温度控制在50～70℃、重量百分比浓度大于99.7%的二氯甲烷溶液中，且时长控制在30～60min。且假定下置亲氢体的厚度为t1，二氯甲烷溶液的深度为t2，则t1-0.2mm＜t2＜t1；

S6、借用砂纸对经步骤S5处理后的钛基亲氢电极的背面进行打磨，直至下置亲氢体被去除，且金属钛条背面被显露；

S7、对金属钛条的背面执行抛光操作，直至完全露出金属光泽；

S8、利用高压去离子水对经步骤S7处理后的钛基亲氢电极进行冲洗，且沥干；

S9、沿其长度方向，在石墨电极上成型出多条相并行排列的凹槽，且凹槽的外形尺寸与步骤S8中所得钛基亲氢电极的外形尺寸相适配；

S10、将步骤S8中所得的钛基亲氢电极嵌入至凹槽内，直至其背面与石墨电极相贴触，且上置亲氢体与石墨电极相齐平或上置亲氢体越出石墨电极设定距离；

S11、借助于导电银胶以对钛基亲氢电极和凹槽之间的装配间隙进行密封，待导电银胶固化成型，至此，复合电极得以成型。

作为本发明所公开技术方案的进一步改进，在步骤S1中，前处理混合浆液的配方为：70重量比的聚对苯二甲酸乙二醇酯，20重量比的羧甲基纤维素盐，10重量比的纯水。

作为本发明所公开技术方案的更进一步改进，在前处理混合浆液被制备进程中或制备完毕后，向其发射超声波，频率控制在300～500kHz，且时长不少于10s。

作为本发明所公开技术方案的进一步改进，在步骤S7中，当下置亲氢体被去除后、正式对金属钛条执行抛光操作前，向着金属钛条的裸露背面刷涂重量百分比浓度大于5%的硫酸溶液，且留置15min以上。

当然，作为上述技术方案的另一种改型设计，在步骤S7中，当下置亲氢体被去除后、正式对金属钛条执行抛光操作前，亦可将金属钛条的背面浸于温度控制在80～100℃、重量百分比浓度为10～20%的草酸溶液，时长不少于25min。

作为本发明所公开技术方案的进一步改进，步骤11包括以下子步骤：

S111、向着凹槽中充入导电银胶，直至钛基亲氢电极和凹槽之间的装配间隙被完全填充；

S112、将石墨电极置于120～130℃高温环境中，且时长不少于50min，直至导电银胶完全固化成形。

在本发明中所公开的技术方案中，将具有亲氢性极强的聚对苯二甲酸乙二醇酯稳定地黏附于金属钛条上，整体嵌入至石墨电极中，且上置亲氢体（主体成分为聚对苯二甲酸乙二醇酯）外露以形成亲氢区域（聚对苯二甲酸乙二醇酯对氢气泡的粘附力约在140μN左右），相对而言，石墨电极自身表面形成疏氢区域（普通石墨电极对氢气泡的粘附力约在100μN左右），复合电极得以形成亲氢/疏氢协同电极。在对铝箔执行电化学腐蚀过程中，复合电极因其不同区域具有不同的氢气泡粘附能力，从而导致氢气泡更倾向于向着亲氢区域（外露的上置亲氢体）快速地聚集，而后氢气泡在液体与电场的不对称拉普拉斯作用力下，小尺寸氢气泡互相以挤压形成大尺寸氢气泡，大尺寸氢气泡在浮力（因受力面增加，其浮力亦随之增大）的作用下沿着上置亲氢体长度方向进行迅速上浮，直至逸出槽液。如此，可以有效地缩短因电解作用而形成的氢气泡在槽液中的逗留时间，即意味着单位体积内槽液中氢气泡数量的降低。

通过复合电极的应用，腐蚀箔产品具有更好的腐蚀形态，其腐蚀层厚中的隧道孔、支孔等缺陷得以大幅度地降低，且其内部所含的残芯具有较好的分布均匀性，从而利于其成品结构强度以及电容的提升。

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是利用常规单一石墨电极所制备腐蚀箔未扩孔形态下的电镜扫描照片电镜扫描照片（横切状态下，×350）；

图2是利用常规单一石墨电极所制备腐蚀箔扩孔完成形态下的电镜扫描照片电镜扫描照片（横切状态下，×350）；

图3是利用本发明公开方法所制备复合电极所制备腐蚀箔未扩孔形态下的电镜扫描照片电镜扫描照片（横切状态下，×350）；

图4是利用本发明公开方法所制备复合电极所制备腐蚀箔扩孔完成形态下的电镜扫描照片电镜扫描照片（横切状态下，×350）；

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。

铝箔发孔阶段所用复合电极的制备方法，其包括以下步骤：

S1、将聚对苯二甲酸乙二醇酯、羧甲基纤维素盐以及纯水进行混合，以制成前处理混合浆液；前处理混合浆液的优选配比为：70重量比的聚对苯二甲酸乙二醇酯，20重量比的羧甲基纤维素盐，10重量比的纯水。

S2、将厚度控制在1.2cm的金属钛条浸没于前处理混合浆液中进行挂浆；

S3、将步骤S2中所得经挂浆后的金属钛条浸入重量百分比浓度为0.3%的聚二甲硅氧烷溶液中，且时长控制在10 s；

S4、将经步骤S3处理后的金属钛条置入真空氛围或惰性气体氛围中，温度维持于75℃，且静置2.5h，直至金属钛条上所挂浆的前处理混合浆液被完全固化以形成亲氢包围体，至此，钛基亲氢电极得以成型。依据所分布位置的不同，亲氢包围体包括依附于金属钛条正面的上置亲氢体、依附于金属钛条背面的下置亲氢体以及依附于金属钛条侧壁上环绕亲氢体；

S5、将步骤S4所得所述钛基亲氢电极正放于温度控制在55℃、重量百分比浓度大于99.7%的二氯甲烷溶液中，且时长控制在45min。且假定下置亲氢体的厚度为t1，二氯甲烷溶液的深度为t2，则t1-0.2mm＜t2＜t1；

S6、借用砂纸对经步骤S5处理后的钛基亲氢电极的背面进行打磨，直至下置亲氢体被去除，且金属钛条背面被显露；

S7、对金属钛条的背面执行抛光操作，直至完全露出金属光泽；

S8、利用高压去离子水对经步骤S7处理后的钛基亲氢电极进行冲洗，且沥干；

S9、沿其长度方向，在石墨电极上成型出多条相并行排列的凹槽，且凹槽的外形尺寸与步骤S8中所得钛基亲氢电极的外形尺寸相适配；

S10、将步骤S8中所得的钛基亲氢电极嵌入至凹槽内，直至其背面与石墨电极相贴触，且上置亲氢体与石墨电极相齐平或上置亲氢体越出石墨电极设定距离；

S11、借助于导电银胶以对钛基亲氢电极和凹槽之间的装配间隙进行密封，包括以下子步骤：

S111、向着凹槽中充入导电银胶，直至钛基亲氢电极和凹槽之间的装配间隙被完全填充；

S112、将石墨电极置于120～130℃高温环境中，且时长不少于50min，直至导电银胶完全固化成形，至此，复合电极得以成型。

在实际制备进程中，首先将具有亲氢性极强的聚对苯二甲酸乙二醇酯稳定地黏附于金属钛条上，而后整体嵌入至石墨电极中，且上置亲氢体（主体成分为聚对苯二甲酸乙二醇酯）外露以形成亲氢区域（聚对苯二甲酸乙二醇酯对氢气泡的粘附力约在140μN左右），相对而言，石墨电极自身表面形成疏氢区域（普通石墨电极对氢气泡的粘附力约在100μN左右），复合电极得以形成亲氢/疏氢协同电极。本铝箔发孔阶段所用复合电极的制备方法具有较为简洁的工艺路线，且单件复合电极的花费成本极低。

在对铝箔执行电化学腐蚀过程中，复合电极因其不同区域具有不同的氢气泡粘附能力，从而导致氢气泡更倾向于向着亲氢区域（外露的上置亲氢体）快速地聚集，而后氢气泡在液体与电场的不对称拉普拉斯作用力下，小尺寸氢气泡互相以挤压形成大尺寸氢气泡，大尺寸氢气泡在浮力（因受力面增加，其浮力亦随之增大）的作用下沿着上置亲氢体长度方向进行迅速上浮，直至逸出槽液。如此，可以有效地缩短因电解作用而形成的氢气泡在槽液中的逗留时间，即意味着单位体积内槽液中氢气泡数量的降低。

通过复合电极的应用，腐蚀箔产品具有更好的腐蚀形态，其腐蚀层厚中的隧道孔、支孔等缺陷得以大幅度地降低，且其内部所含的残芯具有较好的分布均匀性，从而利于其成品结构强度以及电容的提升（如图3、4中所示）。

再者，在步骤1中，出于保证前处理混合浆液得以充分地混合，进而确保聚对苯二甲酸乙二醇酯在浆液中保持有良好的分散均匀性方向考虑，作为上述技术手段的进一步优化，可以在前处理混合浆液被制备进程中向其发射超声波，频率控制在300～500kHz，且时长不少于10s。当然，在前处理混合浆液已被制备完毕的情况下，亦可以施加超声波进行干预。

作为上述技术手段的进一步优化，在步骤S7中，当下置亲氢体被去除后、正式对金属钛条执行抛光操作前，将金属钛条的背面浸于温度控制在80～100℃、重量百分比浓度为10～20%的草酸溶液，时长不少于25min。如此，可以有效地降低金属钛条的抛光困难度，缩短抛光时长，且成形后的抛光面具有较高的光滑度。

当然，作为上述技术方案的另一种改型设计，当下置亲氢体被去除后、正式对金属钛条执行抛光操作前，亦可向着金属钛条的裸露背面刷涂重量百分比浓度大于5%的硫酸溶液，且留置15min以上。

表1是利用单一石墨电极所制备腐蚀箔和利用新型复合电极所制备腐蚀箔对比试验得到的容量、抗弯折次数的测试结果汇总表。

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 (3)

1.一种铝箔发孔阶段所用复合电极的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、将聚对苯二甲酸乙二醇酯、羧甲基纤维素盐以及纯水进行混合，以制成前处理混合浆液；

在步骤S1中，所述前处理混合浆液的配方为：70重量比的聚对苯二甲酸乙二醇酯，20重量比的羧甲基纤维素盐，10重量比的纯水；

在所述前处理混合浆液被制备进程中或制备完毕后，向其发射超声波，频率控制在300～500kHz，且时长不少于10s；

S2、将厚度控制在0.5～3cm的金属钛条浸没于所述前处理混合浆液中进行挂浆；

S3、将步骤S2中所得经挂浆后的所述金属钛条浸入重量百分比浓度为0.2～0.5%的聚二甲硅氧烷溶液中，且时长控制在10～15 s；

S4、将经步骤S3处理后的所述金属钛条置入真空氛围或惰性气体氛围中，温度维持于68～88℃，且静置2h以上，直至所述金属钛条上所挂浆的所述前处理混合浆液被完全固化以形成亲氢包围体，至此，钛基亲氢电极得以成型；依据所分布位置的不同，所述亲氢包围体包括依附于所述金属钛条正面的上置亲氢体、依附于所述金属钛条背面的下置亲氢体以及依附于所述金属钛条侧壁上环绕亲氢体；

S5、将步骤S4所得所述钛基亲氢电极正放于温度控制在50～70℃、重量百分比浓度大于99.7%的二氯甲烷溶液中，且时长控制在30～60min；且假定所述下置亲氢体的厚度为t1，所述二氯甲烷溶液的深度为t2，则t1-0.2mm＜t2＜t1；

S6、借用砂纸对经步骤S5处理后的所述钛基亲氢电极的背面进行打磨，直至所述下置亲氢体被去除，且所述金属钛条背面被显露；

S7、对所述金属钛条的背面执行抛光操作，直至完全露出金属光泽；

S8、利用高压去离子水对经步骤S7处理后的所述钛基亲氢电极进行冲洗，且沥干；

S9、沿其长度方向，在石墨电极上成型出多条相并行排列的凹槽，且所述凹槽的外形尺寸与步骤S8中所得钛基亲氢电极的外形尺寸相适配；

S10、将步骤S8中所得的所述钛基亲氢电极嵌入至所述凹槽内，直至其背面与所述石墨电极相贴触，且所述上置亲氢体与所述石墨电极相齐平或所述上置亲氢体越出所述石墨电极设定距离；

S11、借助于导电银胶以对所述钛基亲氢电极和所述凹槽之间的装配间隙进行密封，待所述导电银胶固化成型，至此，复合电极得以成型；

S11包括以下子步骤：

S111、向着所述凹槽中充入导电银胶，直至所述钛基亲氢电极和所述凹槽之间的装配间隙被完全填充；

S112、将所述石墨电极置于120～130℃高温环境中，且时长不少于50min，直至所述导电银胶完全固化成形。

2.根据权利要求1所述的铝箔发孔阶段所用复合电极的制备方法，其特征在于，在步骤S7中，当所述下置亲氢体被去除后、正式对所述金属钛条执行抛光操作前，向着所述金属钛条的裸露背面刷涂重量百分比浓度大于5%的硫酸溶液，且留置15min以上。

3.根据权利要求1所述的铝箔发孔阶段所用复合电极的制备方法，其特征在于，在步骤S7中，当所述下置亲氢体被去除后、正式对所述金属钛条执行抛光操作前，将所述金属钛条的背面浸于温度控制在80～100℃、重量百分比浓度为10～20%的草酸溶液，时长不少于25min。

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