CN117187930B - 一种用于超级电容器集流体铝箔腐蚀的电解槽 - Google Patents

Abstract

本申请一种用于超级电容器集流体铝箔腐蚀的电解槽，包括电解槽体，电解槽体内设有电极板组，电解槽体内设有用以传送铝箔的传送结构，电解槽体的外壁贯穿开设有用于电解液溢出的溢流口，电解槽体于溢流口处连通有溢流管，溢流管远离电解槽体的一端连通有消气槽体；消气槽体内设有隔板，隔板将消气槽体内分隔成消气室和降温室，隔板靠近消气室的一侧设有阻气网，阻气网与溢流管之间形成有阻气区，隔板靠近消气室的一侧贯穿开设有过液口，消气槽体于降温室连通有降温装置，消气槽体于降温室与电解槽体的槽底之间设有循环装置。本申请具有减少氢气气泡对电解液流动有序性的影响，解决由于受电不均匀而造成腐蚀孔洞不均匀的问题的效果。

Description

一种用于超级电容器集流体铝箔腐蚀的电解槽

技术领域

本申请涉及电子材料加工的技术领域，尤其是涉及一种用于超级电容器集流体铝箔腐蚀的电解槽。

背景技术

超级电容器是通过电极与电解质之间形成的界面双层来存储能量的新型元器件。超级电容器包括多孔电极材料、集流体、多孔性电池隔膜及电解液组成，其中，集流体是电极材料的载体，集流体的主要作用是在充电和放电过程中从活性物质中高效地收集和传输电荷载流子，超级电容器中通常采用铝箔作为集流体，铝箔在生产过程中为提高铝箔的比容量，铝箔一般需要进行电化学腐蚀加工，即通过电流电解在铝箔的表面形成腐蚀孔以增加铝箔的有效比表面积。

铝箔的腐蚀加工可在电解槽中完成，现有的电解槽包括槽体，槽体内设置有电极板组和用以传送铝箔的传送结构，槽体内承装有电解液，电解液通常为混合酸溶液。铝箔在腐蚀加工时，将铝箔浸入电解液，并使得铝箔位于电极板组中，通入电流后，在电流作用下电解槽内发生电化学反应，铝箔的表面进行电化学腐蚀以形成合适的孔洞结构。

然而，电化学反应过程中会产生氢气，氢气掺杂于电解液中形成气泡，气泡的运动使得电解液在石墨电极间产生杂乱的紊流，导致铝箔受电不均匀，进而影响铝箔表面的孔洞结构分布的均匀性。

发明内容

为了减少氢气气泡对电解液流动有序性的影响，解决由于受电不均匀而造成腐蚀孔洞不均匀的问题，本申请提供一种用于超级电容器集流体铝箔腐蚀的电解槽。

本申请提供的一种用于超级电容器集流体铝箔腐蚀的电解槽采用如下的技术方案：

一种用于超级电容器集流体铝箔腐蚀的电解槽，包括电解槽体，所述电解槽体内设置有电极板组，所述电解槽体内设置有用以传送铝箔的传送结构，所述电解槽体的外壁贯穿开设有用于电解液溢出的溢流口，所述电解槽体于所述溢流口处连通有溢流管，所述溢流管远离所述电解槽体的一端连通有消气槽体；所述消气槽体内设置有隔板，所述隔板将所述消气槽体内的空间分隔成消气室和降温室，所述隔板靠近所述消气室的一侧设置有阻气网，所述阻气网与所述溢流管之间形成有阻气区，所述隔板靠近所述消气室的一侧贯穿开设有过液口，所述过液口位于所述阻气网远离所述阻气区的一侧，所述消气槽体于所述降温室连通有降温装置，所述消气槽体于所述降温室与所述电解槽体的槽底之间设置有循环装置。

通过采用上述技术方案，铝箔进行电化学腐蚀加工时，电极板组连接电源，铝箔经传送结构传送至电极板组之间，并浸泡于电解液中，在电流作用下铝箔的表面发生电化学反应，电化学反应产生的氢气掺杂于电解液中形成气泡且电解液温度升高，气泡因浮力向电解槽体的槽口处移动，当电解液从溢流口溢出电解槽体至溢流管内时，电解液掺杂着气泡流动至消气槽体中的阻气区内。阻气网将气泡阻隔于阻气区内，电解液透过阻气网向过液口内流动以流向降温室。经阻气网阻隔的气泡上浮，电解液与气泡实现分离，去除气泡的电解液在通过降温装置的降温处理后，经循环装置泵送至电解槽体中，电解液实现循环利用，由于循环装置不断泵送电解液，电解液能够在电解槽体中形成稳定的液体流动层，并带动电化学反应产生的氢气气泡再次经溢流口流入溢流管中。消气槽体的设置能够有效减轻电化学反应所产生的气泡对电解液流动状态的影响，使电解液有序流动，进而保证铝箔的受电均匀性，使得铝箔表面形成均匀的孔洞结构。

可选的，所述阻气网包括阻气网本体以及设置于所述阻气网本体的底部的支撑板，所述支撑板贯穿开设有若干供电解液通过的通孔。

通过采用上述技术方案，支撑板的通孔可供电解液通过，支撑板能对阻气网本体起到支撑作用，减小阻气网本体损坏的可能性。

可选的，所述支撑板靠近所述阻气区的一侧设置有将所述支撑板安装于所述消气槽体的安装件，所述安装件的顶部设置有将所述安装件悬挂于所述消气槽体的所述阻气区顶部的裙边。

通过采用上述技术方案，支撑板通过安装件以及裙边悬挂安装在所述消气槽体的所述阻气区顶部，提高了装卸支撑板的方便度，进而提高了清洁消气槽体的方便度，再者，也提高了维护阻气网的方便度。

可选的，所述裙边的侧壁通过螺栓与所述消气槽体的所述阻气区的外侧壁可拆卸固定连接。

通过采用上述技术方案，裙边的侧壁通过螺栓与消气槽体的所述阻气区的外侧壁可拆卸固定连接，减小了安装件、支撑板、阻气网在消气槽体的电解液中晃动的可能性。

可选的，所述消气槽体于所述阻气区的顶部设置有用于消解气泡的消泡结构。

通过采用上述技术方案，消泡机构能消解阻气区的顶部上浮的氢气气泡，进一步减少了气泡对电解液的扰动影响。

可选的，所述消泡结构包括用以喷洒电解液的喷头，所述喷头的一端连通有流通管，所述流通管远离所述喷头的一端连通有用以提供和输送电解液的送液装置。

通过采用上述技术方案，送液装置通过流通管向喷头提供和输送电解液，喷头将电解液喷洒至阻气区内电解液的液面，可以在一定程度上消除上浮至电解液的液面的氢气气泡，进一步减少气泡对电解液的扰动影响，同时，送液装置向消气槽体内输送电解液，能够对循环使用的电解液进行补充。

可选的，所述喷头与所述消气槽体之间设置有支座，所述支座远离所述消气槽体的一侧转动连接有支杆，所述支杆远离支座的一端与喷头相连接，所述支杆的外壁套设有扇形齿轮，所述扇形齿轮啮合连接有齿条，所述支座靠近齿条的一侧贯穿开设有移动孔，所述移动孔的孔壁与所述齿条滑移连接，所述齿条远离所述扇形齿轮的一端设置有用以驱动所述齿条沿所述移动孔滑移的驱动组件。

通过采用上述技术方案，驱动组件带动齿条沿移动孔滑移，扇形齿轮和齿条啮合连接使得扇形齿轮发生转动，扇形齿轮带动支杆和喷头转动，随着喷头的转动，电解液的喷洒面积增大，有利于减少气泡对电解液的扰动影响。

可选的，所述驱动组件包括丝杆以及驱动所述丝杆工作的电机。

通过采用上述技术方案，丝杆、电机技术成熟，驱动效果好，成本较低。

可选的，所述循环装置包括与所述消气槽体相连通的出液管，以及与所述电解槽体相连通的进液管，所述出液管和所述进液管之间设置有第一循环泵。

通过采用上述技术方案，通过采用上述技术方案，第一循环泵抽取消气槽体内经过气泡过滤和降温处理的电解液，电解液通过出液管和进液管流入电解槽体内，电解液实现循环使用。

可选的，所述降温装置包括分别与所述消气槽体相连通的热液管和冷液管，所述热液管和所述冷液管之间设置有第二循环泵和热交换器。

通过采用上述技术方案，第二循环泵将消气槽体内的电解液抽入热液管中，电解液流经热液管于热交换器进行热交换以达到降温的效果，电解液经过冷液管流回至消气槽体内，此时，电解液的温度保持恒定，能够提高铝箔的腐蚀加工稳定性和均匀性。

综上所述，本申请包括以下有益技术效果：

1、铝箔的电化学腐蚀过程在电解槽体内进行，而电解液的降温和除泡处理在消气槽体内进行，电解槽体起单一电解作用能够减小电解槽体的体积，通过将掺杂有气泡的电解液导入消气槽体中，消气槽体内利用阻气网阻隔气泡，并利用降温装置保证电解液温度的稳定，电解液经除泡和降温处理后回流至电解槽体。电解槽体的设置能够有效减轻电化学反应所产生的气泡对电解液流动状态的影响，使电解液有序流动，进而保证铝箔的受电均匀性，解决因受电不均匀而造成的腐蚀孔洞均匀性较差的问题；

2、消泡结构的设置，能够在一定程度上消除上浮至电解液的液面的氢气气泡，进一步减少气泡运到导致电解液产生杂乱紊流的情况，提高铝箔受电的均匀性。

3、阻气网与消气槽体可拆卸固定连接，提高了清洗、维护消气槽体的方便度。

附图说明

图1是本申请实施例的结构示意图。

图2是图1的俯视图。

图3是沿图2中A-A线的剖视图。

图4是图1另一角度的结构示意图。

图5是图1俯看的结构示意图。

图6是图1中的阻气网的结构示意图。

图7是图6中的阻气网隐藏阻气网本体的结构示意图。

图8是图1中的部分消泡结构的结构示意图。

附图标记说明：

1、电解槽体；11、电极板组；12、溢流口；121、溢流管；13、法兰口；2、消气槽体；21、隔板；211、过液口；22、消气室；221、阻气区；23、降温室；3、传送结构；31、放卷辊；32、调节辊；33、传送辊；34、收卷辊；4、降温装置；41、热液管；42、热交换器；43、第二循环泵；44、冷液管；5、循环装置；51、出液管；52、进液管；53、第一循环泵；6、阻气网；61、阻气网本体；62、支撑板；63、安装件；64、裙边；65、螺栓；7、消泡结构；71、喷头；72、流通管；73、送液装置；731、储液箱；732、送液泵；74、支座；741、支杆；742、扇形齿轮；743、齿条；744、移动孔；745、驱动组件；7451、丝杆；7452、电机。

具体实施方式

以下对本申请作进一步详细说明。

本申请实施例公开一种用于超级电容器集流体铝箔腐蚀的电解槽，参照图2，包括电解槽体1，电解槽体1于槽口处设置有传送结构3，电解槽体1的一侧连通有消气槽体2，消气槽体2内设置有阻气网6，消气槽体2的一侧连接有降温装置4，消气槽体2和电解槽体1之间设置有循环装置5。

参考图3，电解槽体1为长方形槽体，电解槽体1内安装有两组电极板组11，两组电极板沿电解槽体1的长度方向分布，每组电极板组11包括两块电极板，两块电极板沿电解槽体1的长度方向分布，电极板为竖直设置于电解槽体1内的石墨电极板，电解槽体1于槽底贯穿开设有法兰口13。

参考图3，电解槽体1于槽口处设置有用以传送铝箔的传送结构3，传送结构3包括安装于电解槽体1的槽口处的放卷辊31，放卷辊31的轴线方向与电解槽体1的宽度方向一致，以使铝箔沿电解槽体1的宽度方向传送至电解槽体1内。放卷辊31沿传送方向的一侧安装有用以调节铝箔的张力的调节辊32，调节辊32的轴线方向与放卷辊31的轴线方向相平行。电解槽体1于槽底设置有传送辊33，传送辊33的轴线方向与调节辊32的轴线方向一致，铝箔贯穿每组的两块电极板之间经传送辊33传送至电解槽体1的外侧。传送辊33沿铝箔传送方向的一侧设置有收卷辊34，收卷辊34安装于电解槽的槽口处，收卷辊34的轴线方向与传送辊33的轴线方向一致，铝箔经传送辊33经过另一组的两块电极板之间由收卷辊34收卷。

参考图1，电解槽体1于长度方向的一侧的外壁贯穿开设有溢流口12，溢流口12为圆形通口，溢流口12位于电解槽体1的槽口的一侧。电解槽体1于溢流口12处连通有溢流管121，溢流管121为圆管状，溢流管121远离电解槽体1的一端连通有消气槽体2。

参考图1，消气槽体2为长方体槽体，消气槽体2内安装有隔板21，隔板21为竖直设置的长板并沿消气槽体2的宽度方向横跨于消气槽体2内。隔板21将消气槽体2内的空间划分为消气室22和降温室23，隔板21靠近消气室22的一侧贯穿开设有过液口211，过液口211为长方形通口（参考图5），消气槽体2内的电解液由消气室22内通过过液口211流向降温室23。隔板21靠近消气室22的一侧安装有阻气网6。参考图6，阻气网6包括阻气网本体61以及安装于阻气网本体61的底部的支撑板62。阻气网本体61呈方片形网格状，采用PVC或PP的阻气网本体61。参考图7，支撑板62呈方形板状，支撑板62上贯穿开设有若干供电解液通过的通孔，通孔呈圆形。阻气网6与支撑板62固定连接。支撑板62靠近阻气区221的一侧固定连接有将支撑板62安装于消气槽体2的安装件63，安装件63呈六面开口的方架状。安装架的底部外侧壁与阻气区221的内壁抵接，安装架的底部外侧壁与阻气区221的内壁之间安装有密封圈，密封圈与安装架的底部外侧壁固定连接。安装件63于远离隔板21的侧壁顶部以及安装件63于远离电解槽体1的侧壁顶部固定连接有将安装件63悬挂于消气槽体2的阻气区221顶部的裙边64，裙边64的截面呈倒L形。裙边64的侧壁贯穿开设有螺纹孔，消气槽体2于阻气区221远离隔板21的顶部侧壁、消气槽体2于阻气区221远离电解槽体1的顶部侧壁均开设有螺纹孔。螺纹孔中穿设有螺栓65，螺栓65穿过裙边64侧壁的螺纹孔和消气槽体2的螺纹孔抵接消气槽体2的侧壁。裙边64的侧壁通过螺栓65与消气槽体2的阻气区221的外侧壁可拆卸固定连接。

参考图8，消气槽体2于阻气区221的顶部安装有用于消解气泡的消泡结构7。消泡结构7包括用以喷洒电解液的喷头71，喷头71呈喇叭状，喷头71喷电解液的一端朝向消气槽体2阻气区221的内部。喷头71的一端连通有流通管72，流通管72远离所述喷头71的一端连通有用以提供和输送电解液的送液装置73。送液装置73包括盛放电解液的储液箱731以及将储液箱731中的电解液通过流通管72泵入阻气区221的送液泵732（参考图4）。送液泵732的输入端与储液箱731连通，送液泵732的输出端与流通管72连通。喷头71与消气槽体2之间固定安装有支座74，支座74安装在隔板21顶部以及消气槽体2靠近电解槽体1的侧壁的顶部。支座74远离消气槽体2的一侧转动连接有支杆741，支杆741远离支座74的一端与喷头71相连接，支杆741的外壁套设有扇形齿轮742，扇形齿轮742啮合连接有齿条743，支座74靠近齿条743的一侧贯穿开设有移动孔744，移动孔744的孔壁与齿条743滑移连接，齿条743远离扇形齿轮742的一端安装有用以驱动齿条743沿移动孔744滑移的驱动组件745。驱动组件745包括丝杆7451以及驱动丝杆7451工作的电机7452。丝杆7451的螺母与齿条743远离扇形齿轮742的一端固定连接，丝杆7451的一端与电机7452的输出端固定连接，丝杆7451的另一端固定连接有限位块。丝杆7451的长度方向与齿条743的长度方向平行。

参考图5，循环装置5包括与消气槽体2相连通的出液管51，以及与电解槽体1相连通的进液管52，出液管51和进液管52之间安装有第一循环泵53。出液管51的一端与第一循环泵53的输入端连接，出液管51的另一端与消气槽体2的降温室23远离隔板21的顶部侧壁固定连接。进液管52的一端与第一循环泵53的输出端连接，进液管52的另一端与电解槽体1的法兰口13处的底部固定连接。

参考图4，降温装置4包括分别与消气槽体2相连通的热液管41和冷液管44，热液管41和冷液管44之间安装有第二循环泵43和热交换器42。本申请实施例中，热交换器42采用板式热交换器42。热液管41进液的一端与消气槽体2的降温室23远离电解槽体1的底部侧壁固定连接，热液管41的另一端与第二循环泵43的输入端连接。冷液管44进液的一端与第二循环泵43的输出端连接，冷液管44的另一端与消气槽体2的降温室23远离隔板21的顶部侧壁固定连接。

本申请实施例的一种用于超级电容器集流体铝箔腐蚀的电解槽的实施原理为：阻气网6与消气槽体2可拆卸固定连接，可定期拆卸下阻气网6进行阻气网6的清洁、维护以及对消气槽体2进行清洁、维护。铝箔进行电化学腐蚀加工时，电极板组11连接电源，铝箔经传送结构3传送至电极板组11之间，并浸泡于电解液中，在电流作用下铝箔的表面发生电化学反应，电化学反应产生的氢气掺杂于电解液中形成气泡且电解液温度升高，气泡因浮力向电解槽体1的槽口处移动，当电解液从溢流口12溢出电解槽体1至溢流管121内时，电解液掺杂着气泡流动至消气槽体2中的阻气区221内。阻气网6将气泡阻隔于阻气区221内，电解液透过阻气网6向过液口211内流动以流向降温室23。经阻气网6阻隔的气泡上浮，电解液与气泡实现分离。送液装置73通过流通管72向喷头71提供和输送电解液，喷头71将电解液喷洒至阻气区221内电解液的液面，可以在一定程度上消除上浮至电解液的液面的氢气气泡，进一步减少气泡对电解液的扰动影响，同时，送液装置73向消气槽体2内输送电解液，能够对循环使用的电解液进行补充。去除气泡的电解液在通过降温装置4的降温处理后，经循环装置5泵送至电解槽体1中，电解液实现循环利用，由于循环装置5不断泵送电解液，电解液能够在电解槽体1中形成稳定的液体流动层，并带动电化学反应产生的氢气气泡再次经溢流口12流入溢流管121中。消气槽体2的设置能够有效减轻电化学反应所产生的气泡对电解液流动状态的影响，使电解液有序流动，进而保证铝箔的受电均匀性，使得铝箔表面形成均匀的孔洞结构。

以上均为本申请的较佳实施例，并非依此限制本申请的保护范围，故：凡依本申请的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本申请的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种用于超级电容器集流体铝箔腐蚀的电解槽，其特征在于：包括电解槽体（1），所述电解槽体（1）内设置有电极板组（11），所述电解槽体（1）内设置有用以传送铝箔的传送结构（3），所述电解槽体（1）的外壁贯穿开设有用于电解液溢出的溢流口（12），所述电解槽体（1）于所述溢流口（12）处连通有溢流管（121），所述溢流管（121）远离所述电解槽体（1）的一端连通有消气槽体（2）；所述消气槽体（2）内设置有隔板（21），所述隔板（21）将所述消气槽体（2）内的空间分隔成消气室（22）和降温室（23），所述隔板（21）靠近所述消气室（22）的一侧设置有阻气网（6），所述阻气网（6）与所述溢流管（121）之间形成有阻气区（221），所述隔板（21）靠近所述消气室（22）的一侧贯穿开设有过液口（211），所述过液口（211）位于所述阻气网（6）远离所述阻气区（221）的一侧，所述消气槽体（2）于所述降温室（23）连通有降温装置（4），所述消气槽体（2）于所述降温室（23）与所述电解槽体（1）的槽底之间设置有循环装置（5）。

2.根据权利要求1所述的一种用于超级电容器集流体铝箔腐蚀的电解槽，其特征在于：所述阻气网（6）包括阻气网本体（61）以及设置于所述阻气网本体（61）的底部的支撑板（62），所述支撑板（62）贯穿开设有若干供电解液通过的通孔。

3.根据权利要求2所述的一种用于超级电容器集流体铝箔腐蚀的电解槽，其特征在于：所述支撑板（62）靠近所述阻气区（221）的一侧设置有将所述支撑板（62）安装于所述消气槽体（2）的安装件（63），所述安装件（63）的顶部设置有将所述安装件（63）悬挂于所述消气槽体（2）的所述阻气区（221）顶部的裙边（64）。

4.根据权利要求3所述的一种用于超级电容器集流体铝箔腐蚀的电解槽，其特征在于：所述裙边（64）的侧壁通过螺栓（65）与所述消气槽体（2）的所述阻气区（221）的外侧壁可拆卸固定连接。

5.根据权利要求1所述的一种用于超级电容器集流体铝箔腐蚀的电解槽，其特征在于：所述消气槽体（2）于所述阻气区（221）的顶部设置有用于消解气泡的消泡结构（7）。

6.根据权利要求5所述的一种用于超级电容器集流体铝箔腐蚀的电解槽，其特征在于：所述消泡结构（7）包括用以喷洒电解液的喷头（71），所述喷头（71）的一端连通有流通管（72），所述流通管（72）远离所述喷头（71）的一端连通有用以提供和输送电解液的送液装置（73）。

7.根据权利要求6所述的一种用于超级电容器集流体铝箔腐蚀的电解槽，其特征在于：所述喷头（71）与所述消气槽体（2）之间设置有支座（74），所述支座（74）远离所述消气槽体（2）的一侧转动连接有支杆（741），所述支杆（741）远离支座（74）的一端与喷头（71）相连接，所述支杆（741）的外壁套设有扇形齿轮（742），所述扇形齿轮（742）啮合连接有齿条（743），所述支座（74）靠近齿条（743）的一侧贯穿开设有移动孔（744），所述移动孔（744）的孔壁与所述齿条（743）滑移连接，所述齿条（743）远离所述扇形齿轮（742）的一端设置有用以驱动所述齿条（743）沿所述移动孔（744）滑移的驱动组件（745）。

8.根据权利要求7所述的一种用于超级电容器集流体铝箔腐蚀的电解槽，其特征在于：所述驱动组件（745）包括丝杆（7451）以及驱动所述丝杆（7451）工作的电机（7452）。

9.根据权利要求1所述的一种用于超级电容器集流体铝箔腐蚀的电解槽，其特征在于：所述循环装置（5）包括与所述消气槽体（2）相连通的出液管（51），以及与所述电解槽体（1）相连通的进液管（52），所述出液管（51）和所述进液管（52）之间设置有第一循环泵（53）。

10.根据权利要求1所述的一种用于超级电容器集流体铝箔腐蚀的电解槽，其特征在于：所述降温装置（4）包括分别与所述消气槽体（2）相连通的热液管（41）和冷液管（44），所述热液管（41）和所述冷液管（44）之间设置有第二循环泵（43）和热交换器（42）。