CN204516590U - 一种基于超声强化热质传递提高高压箔容量的装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种基于超声强化热质传递提高高压箔容量的装置，包括铝箔、腐蚀槽、两个电极板，所述两个电极板设置在腐蚀槽内，腐蚀液置于腐蚀槽内，在两个电极板上分别粘接超声波换能器，该超声波换能器完全浸没在腐蚀液中，铝箔在传动时从两个电极板之间穿过。本实用新型处理后的铝箔表面蚀孔的分布及大小基本均一，呈圆柱状，铝芯边界清楚、厚度适中，腐蚀深度一致性较好，从而进一步增大了铝箔的有效表面积及折弯强度，提高了铝箔的容量；本实用新型强化了箔面与溶液主体的热交换，提高了箔面各蚀点间温度场的均一性，同时减少了箔表面局部过热现象的发生；同时本实用新型有效的降低了槽内电压降。

Description

一种基于超声强化热质传递提高高压箔容量的装置

技术领域

本发明属于电子材料工艺技术领域，特别是一种基于超声强化热质传递提高高压箔容量的装置。

背景技术

对于高压铝电解电容器，它的核心构件即为阳极铝电极箔，当前研究主要集中于如何提高其比容量，而提高比容的有效途径即为增加其有效表面积，为了增大表面积一般采用电化学腐蚀法来处理铝箔，其一般工艺流程为：开卷→预处理→清洗→烘干→第一直流电解→第二直流电解→水洗→烘干→腐蚀箔，第一直流电解腐蚀时，铝箔表面引发初始蚀孔，这是整个腐蚀工艺的关键，直接影响到蚀孔孔径的大小及分布。

在ZL 201120294583.5、ZL 201010291860.7中，腐蚀工艺是在高压箔腐蚀装置中进行的，所使用的高压箔腐蚀装置如图1所示：循环泵5从腐蚀槽2的底部吸口吸入腐蚀液10，经流量计7控制流量后从腐蚀槽2的四个上角循环注入腐蚀槽2。现有的高压箔腐蚀装置对铝箔进行腐蚀时在发孔阶段和扩孔阶段均存在技术问题。在发孔阶段，这样的循环方式并不能保证氯离子的浓度的均一性，铝箔表面各蚀点处氯离子的浓度存在较大的差异，这不利于发孔机率、蚀孔的形貌和蚀孔的均一性；在这样的循环方式下，由于箔表面的扰动效果低下，当腐蚀发生时将会出现局部过热的现象。

在扩孔阶段，由于氯离子浓度的不均匀以及扰动效果的不同，氯离子的扩孔速率不同。随着蚀孔深度及传质阻力的增加，氯离子的扩散速率将会下降，同时在孔内逆向扩散的铝离子同样受到蚀孔的深度以及传质阻力的影响，铝离子的扩散速率也会下降，最终的蚀孔前端的氯化铝达到饱和，蚀孔停止生长。这就使形成的腐蚀箔蚀孔深度不均匀，孔径大小不一。在化成过程中，由于氧化膜厚度的不断增长，一些孔径较小孔深较浅的蚀孔将会被填埋。导致了比表面积的进一步减小，继而使蚀刻箔的比电容更小。以840Vf110μm超高压铝箔为例，其容量仅为：0.22～0.27μf/cm²。

发明内容

本发明的目的在于提供一种能够提高铝箔容量，减少箔表面局部过热的基于超声强化热质传递提高高压箔容量的装置。

实现本发明目的的技术解决方案为：一种基于超声强化热质传递提高高压箔容量的装置，包括铝箔、腐蚀槽和两个电极板，所述两个电极板设置在腐蚀槽内，腐蚀液置于腐蚀槽内，在两个电极板上分别粘接超声波换能器，该超声波换能器完全浸没在腐蚀液中，铝箔在传动时从两个电极板之间穿过。

本发明与现有技术相比，其显著优点：(1)通过本装置处理后的铝箔表面蚀孔的分布及大小基本均一，呈圆柱状，铝芯边界清楚、厚度适中，腐蚀深度一致性较好，从而进一步增大了铝箔的有效表面积及折弯强度，提高了铝箔的容量。(2)本装置强化了箔面与溶液主体的热交换，提高了箔面各蚀点间温度场的均一性，同时减少了箔表面局部过热现象的发生。(3)本装置有效的降低了槽内电压降，即在电化学腐蚀过程中电解槽内产生较多的氢气，新生的氢气吸附于电极表面，随着腐蚀过程的进行，气泡在电极上的附着量增加，这将导致槽内电压降的升高。当加以超声作用后，超声的空化伴随的机械效应，产生声冲流、冲击波、微射流，这将加大腐蚀液的扰动效应，及时将电极表面不断生成的气体带走或使气体破碎，减小了由于气泡阻碍传质导致的极化效应，即降低了槽内电压降。

下面结合附图对本发明作进一步详细描述。

附图说明

图1是现有技术中的高压箔腐蚀装置结构示意图。

图2是本实用新型的结构示意图。

图3是本实用新型中板声源的立体结构示意图。

图4是本实用新型中板声源的一维视图。

具体实施方式

结合图2，本发明基于超声强化热质传递提高高压箔容量的装置，包括铝箔1、腐蚀槽2、导电辊筒3、传动辊筒4、循环泵5、循环管6、流量计7和两个电极板8，所述两个电极板8设置在腐蚀槽2内，腐蚀液10置于腐蚀槽2内，导电辊筒3安装在腐蚀槽2的外面，传动辊筒4位于腐蚀槽2内并安装在电极板8的下面。所述循环泵5的进口通过循环管与腐蚀槽2底部的腐蚀液相通，所述循环泵5的出口通过循环管与腐蚀槽顶部的腐蚀液相通，循环泵5出口与循环管之间设有流量计7。所述循环泵5从腐蚀槽2的底部吸口吸入腐蚀液10，经流量计7控制流量后从腐蚀槽2的四个上角循环注入腐蚀槽2。在两个电极板8上分别粘接超声波换能器9，该超声波换能器9完全浸没在腐蚀液10中；通过导电辊筒3和传动辊筒4传动的铝箔1在传动时从两个电极板8之间穿过。所述超声波换能器9或称为超声换能器，是在超声频率范围内将交变的电信号转换成声信号或将声信号转换为电信号的能量转换器件。如图3、4所示，电极板8耦合超声波换能器9构成板声源。

其中，所述两个电极板8大小及材质均相同，间距可以为450～550mm，该两个电极板8可以沿腐蚀槽2的中心对称设置。两个电极板8上的超声波换能器9数量相同，每个电极板上的超声波换能器均匀分布，个数可以为4～9个，这样超声波换能器总数可以是8-18个。各超声波换能器可以沿腐蚀槽2的中心对称分布在两个电极板8上，如图3、图4所示。所述超声波换能器9在平行且正对铝箔1的宽度的方向上，超声波换能器的连线长度大于铝箔1的宽度。超声波换能器9超声输出功率可以为100～1200W，超声频率为20～100KHz。

本发明基于超声强化热质传递提高高压箔容量的装置，通过超声的引入，在液体中产生的微小空化泡空化崩溃产生的湍动效应、微扰效应以及冲击波作用使箔面层流层减薄，加速腐蚀液中氯离子向界面的传质；利用超声微射流、湍动效应在箔表面生成的“平面扰动”作用，强化箔面各蚀点间氯离子传质迁移，减小箔表面氯离子浓差，改善了发孔均匀性；就单孔而言，利用超声微射流作用强化了隧道孔内氯离子及腐蚀产物进出孔道的传质效果，可提高各蚀孔内氯离子浓度及反应速率的均一性，从而增大了隧道孔长度的均一性，减少因腐蚀产物三氯化铝沉积在箔面导致扩孔不足现象的发生；利用超声空化效应产生的声冲流，冲击波，微射流等增强对箔面层流层及隧道孔口的扰动，强化箔面与溶液主体的热交换，提高各蚀点间的温度均一性，减少了箔表面局部过热现象的发生。这较大程度大的增加了铝箔的表面积。

下面以实施例进行说明本发明的工作过程。

实施例

本发明基于超声强化热质传递提高高压箔容量的装置的结构同上，其中两个电极板8之间的距离为500mm，所述流量计7控制的流量5m3/h，每块电极板上超声波换能器9的个数为9个，超声频率为36KHz，输出功率为600W。

在无超声作用时，经过多次实验发现当循环流量为5m3/h时，蚀刻铝箔达到了较好容量效果。当确定最佳循环流量5m3/h时，辅助超声作用，同一功率作用下，经过多次的实验发现当超声频率为36KHz时，达到了最佳的频率，此时蚀刻铝箔的容量有较大幅度的提升。当确定最佳循环流量5m3/h和最佳超声频率36KHz时，经过多次实验发现当超声波输出功率为600W时，达到了最佳的输出功率，此时蚀刻铝箔的容量达到最优。以840Vf，厚度110μm铝箔为例，通过本发明超声强化热质传递技术后的容量为：0.26～0.29μf/cm2，同时产品105℃高温寿命试验时间突破10000h-15000h。

Claims (7)

1.一种基于超声强化热质传递提高高压箔容量的装置，包括铝箔(1)、腐蚀槽(2)和两个电极板(8)，所述两个电极板(8)设置在腐蚀槽(2)内，腐蚀液(10)置于腐蚀槽(2)内，其特征在于：在两个电极板(8)上分别粘接超声波换能器(9)，该超声波换能器(9)完全浸没在腐蚀液(10)中，铝箔(1)在传动时从两个电极板(8)之间穿过。

2.根据权利要求1所述的基于超声强化热质传递提高高压箔容量的装置，其特征在于：所述两个电极板(8)的间距为450～550mm。

3.根据权利要求1所述的基于超声强化热质传递提高高压箔容量的装置，其特征在于：两个电极板(8)沿腐蚀槽(2)的中心对称设置。

4.根据权利要求1所述的基于超声强化热质传递提高高压箔容量的装置，其特征在于：两个电极板(8)上的超声波换能器(9)数量相同，每个电极板上的超声波换能器均匀分布，个数为4～9个。

5.根据权利要求3或4所述的基于超声强化热质传递提高高压箔容量的装置，其特征在于：各超声波换能器沿腐蚀槽(2)的中心对称分布在两个电极板(8)上。

6.根据权利要求1或4所述的基于超声强化热质传递提高高压箔容量的装置，其特征在于：所述超声波换能器(9)在平行且正对铝箔(1)的宽度的方向上，超声波换能器的连线长度大于铝箔(1)的宽度。

7.根据权利要求1或4所述的基于超声强化热质传递提高高压箔容量的装置，其特征在于：所述超声波换能器(9)超声输出功率为100～1200W，超声频率为20～100KHz。