專(zhuān)利名稱(chēng)：一種提高鋁電解電容器陽(yáng)極箔比容的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及鋁電解電容器，特別涉及一種提高鋁電解電容器陽(yáng)極箔比容的方法。
背景技術(shù)：
隨著電子產(chǎn)業(yè)的迅速發(fā)展，計(jì)算機(jī)、通信產(chǎn)品和家電等產(chǎn)品市場(chǎng)的急劇擴(kuò)大，對(duì)鋁電解電容器的需求量也急劇上升，目前，鋁電解電容器發(fā)展趨勢(shì)是小型化、片式化、耐高溫和長(zhǎng)壽命，因此高比容電極箔制造技術(shù)成為制造高品質(zhì)鋁電解電容器的關(guān)鍵。鋁電解電容器的比電容與其電介質(zhì)層的有效表面積和介電常數(shù)成正比，因此，引入高介電常數(shù)金屬(陶瓷)基與鋁基體形成復(fù)合氧化膜，提高電介質(zhì)層的介電常數(shù)是非常有效提高比容的方法之一；現(xiàn)有技術(shù)中通過(guò)將進(jìn)過(guò)一級(jí)、二級(jí)腐蝕后的電極箔在特定的溶液中浸漬，后經(jīng)干燥、熱處理、陽(yáng)極氧化等過(guò)程最終獲得含高介電常數(shù)的復(fù)合膜，通過(guò)此種工藝方法可以大幅度提高陽(yáng)極箔比容，然而在浸漬過(guò)程中，有時(shí)會(huì)出現(xiàn)腐蝕箔表面涂覆膜層不均勻，表面覆蓋過(guò)多導(dǎo)致高介電物質(zhì)堵塞孔洞造成比表面積減小甚至比容降低等不利因素，這些也是目前在陽(yáng)極箔表面制備復(fù)合膜提高比容必須解決的問(wèn)題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明研究目的在于克服上述現(xiàn)有技術(shù)制造復(fù)合膜存在的缺陷，在浸漬過(guò)程中采取特定的溶液并輔助一定頻率的超聲處理和水浴，解決了在腐蝕箔表面涂覆不均等現(xiàn)象， 并通過(guò)后續(xù)的熱處理、特定的陽(yáng)極氧化，最終制得Al2O3-TiO2復(fù)合氧化膜電極材料，從而提高了鋁電解電容器陽(yáng)極箔的比容。本發(fā)明工藝方法包括溶膠配制、浸漬處理、干燥處理、高溫?zé)崽幚?、?yáng)極氧化處理等五個(gè)步驟。具體步驟如下
A)溶膠配制在無(wú)水乙醇加入鈦酸丁酯并不斷攪拌，同時(shí)滴加冰醋酸，并控制溶液的 PH值在3-4范圍，使得配置的溶液穩(wěn)定存在；
B)浸漬處理將經(jīng)過(guò)一級(jí)、二級(jí)腐蝕后的腐蝕箔置于步驟A)中配制好的穩(wěn)定溶液中， 在3(Γ70ΚΗζ超聲環(huán)境中，浸漬時(shí)間10-120S，浸漬溫度為3(T40°C ；
C)干燥處理將浸漬后的腐蝕箔用去離子水清洗干凈后置于50-100°C的烘箱中干
燥；
D)熱處理過(guò)程將上述C中干燥后的腐蝕箔在溫度為500-600°C的高溫條件下在純氧氣氛中處理1-10 min ；
E)陽(yáng)極氧化處理將上述D中處理后的鋁箔置于己二酸銨與磷酸氨混合水溶液中進(jìn)行陽(yáng)極氧化后即得到復(fù)合陽(yáng)極箔。所述步驟A具體操作過(guò)程是將鈦酸丁酯溶于無(wú)水乙醇中，其中鈦酸丁酯在無(wú)水乙醇的摩爾濃度為1. 5mol/l，攪拌30min，制得混合液A，往混合液A中滴加冰醋酸，繼續(xù)攪拌30min，制得混合液B，冰醋酸的加入量為混合液A體積的1_2倍，最后采用冰醋酸調(diào)節(jié)混合液B的pH值在3-4之間，使溶膠穩(wěn)定。
所述步驟E中陽(yáng)極氧化是在己二酸銨和磷酸氨混合水溶液中完成的，己二酸銨濃度為1-30% (質(zhì)量分?jǐn)?shù))，磷酸氨濃度為0.01 mol/L -3mol/L，氧化溫度在80_90°C之間，氧化電壓10-50V，氧化時(shí)間l-30min,電流為0. θΓθ. lA/cm2。本發(fā)明的有益效果在于通過(guò)在浸漬處理過(guò)程中采取超聲輔助和適當(dāng)?shù)乃?，超聲波在溶膠內(nèi)形成空壓，形成大量空洞，繼而受到正壓力被壓縮，產(chǎn)生高度分化的空化氣泡，其破裂時(shí)可產(chǎn)生局部高溫高壓，能使固體微粒在溶膠中懸浮更加均勻，避免微粒形成團(tuán)聚，另一方面，超聲有助于進(jìn)一步活化腐蝕后的鋁箔小孔，從物理性能上應(yīng)更有利于膜層與載體的結(jié)合，從而形成更均勻光滑的涂敷層，使復(fù)合膜的鋁和鈦結(jié)合的更好。另外，在熱處理過(guò)程中，通過(guò)在純氧環(huán)境中進(jìn)行處理，有效保證了表面氧化鋁與氧化鈦的復(fù)合。最后在陽(yáng)極氧化過(guò)程中采用己二酸銨和磷酸氨混合液進(jìn)行氧化處理，從而提高電極箔的比容，增強(qiáng)電極箔的電學(xué)性能。
具體實(shí)施例方式實(shí)施例1
1、室溫下，將0.015mol鈦酸丁酯溶于IOml無(wú)水乙醇中，攪拌30min，得混合液A，往A 中滴加20ml冰醋酸，繼續(xù)攪拌30min，得混合液B，最后用冰醋酸調(diào)節(jié)混合液B的pH值為3， 使溶膠穩(wěn)定；
2、將一段面積為IcmX5cm腐蝕箔在30°C置于上述配制好的穩(wěn)定溶液中浸漬30S，整個(gè)浸漬過(guò)程在超聲輔助下完成，超聲頻率為60KHz ；
3、將上述浸漬好的鋁箔用蒸餾水洗干凈，隨后放入100°C烘箱中烘干；
4、將烘干好的鋁箔在純氧環(huán)境中進(jìn)行熱處理，熱處理溫度為550°C，時(shí)間為Smin；
5、熱處理好的樣品最后置于15%的己二酸銨+0.1 mol/L磷酸氨混合水溶液中，溫度為 85°C時(shí)，在20V的電壓下陽(yáng)極氧化，電流密度為0. 05 A/cnT2，氧化時(shí)間6min。對(duì)比例1
1、室溫下，將0.015mol鈦酸丁酯溶于IOml無(wú)水乙醇中，攪拌30min，得混合液A，往A 中滴加20ml冰醋酸，繼續(xù)攪拌30min，得混合液B，最后用冰醋酸調(diào)節(jié)混合液B的pH值為3， 使溶膠穩(wěn)定；
2、將一段面積為IcmX5cm腐蝕箔在30°C置于上述配制好的穩(wěn)定溶液中浸漬30S ；
3、將上述浸漬好的鋁箔用蒸餾水洗干凈，隨后放入100°C烘箱中烘干；
4、將烘干好的鋁箔在空氣氛圍中進(jìn)行熱處理，熱處理溫度為550°C，熱處理時(shí)間為 6min ；
5、熱處理好的樣品最后置于15%(質(zhì)量分?jǐn)?shù))的己二酸銨水溶液中，85°C時(shí)，在20V的電壓下陽(yáng)極氧化，電流密度為0. 05 A/cnT2，氧化時(shí)間8min。實(shí)施例2:
1、室溫下，將0.015mol鈦酸丁酯溶于IOml無(wú)水乙醇中，攪拌30min，得混合液A，往A 中滴加15ml冰醋酸，繼續(xù)攪拌30min，得混合液B，最后用冰醋酸調(diào)節(jié)混合液B的pH值為4， 使溶膠穩(wěn)定；
2、將一段面積為IcmX5cm腐蝕箔在40°C置于上述配制好的溶膠中浸漬120S，整個(gè)浸漬過(guò)程在超聲輔助下完成，超聲頻率為30KHz ；3、將上述浸漬好的鋁箔用蒸餾水洗干凈，隨后放入50°C烘箱中烘干；
4、將烘干好的鋁箔在純氧環(huán)境中進(jìn)行熱處理，熱處理溫度為500°C，熱處理時(shí)間為 IOmin ；
5、熱處理好的樣品最后置于2%的己二酸銨+2.8mol/L磷酸氨混合水溶液中，90°C時(shí)， 在50V的電壓下陽(yáng)極氧化，電流密度為0. 1 A/cnT2，氧化時(shí)間2min。對(duì)比例2:
1、室溫下，將0.015mol鈦酸丁酯溶于IOml無(wú)水乙醇中，攪拌30min，得混合液A，往A 中滴加15ml冰醋酸，繼續(xù)攪拌30min，得混合液B，最后用冰醋酸調(diào)節(jié)混合液B的pH值為4， 使溶膠穩(wěn)定；
2、將一段面積為IcmX5cm腐蝕箔在40°C置于上述配制好的溶膠中浸漬120S。3、將上述浸漬好的鋁箔用蒸餾水洗干凈，隨后放入50°C烘箱中烘干。4、將烘干好的鋁箔在空氣氛圍中進(jìn)行熱處理，熱處理溫度為500°C，熱處理時(shí)間為 IOmin05、熱處理好的樣品最后置于2% (質(zhì)量分?jǐn)?shù))的己二酸銨水溶液中，90°C時(shí)，在50V 的電壓下陽(yáng)極氧化，電流密度為0. lA/cm—2，氧化時(shí)間2min。實(shí)施例3:
1、室溫下，將0.015mol鈦酸丁酯溶于IOml無(wú)水乙醇中，攪拌30min，得混合液A，往A 中滴加IOml冰醋酸，繼續(xù)攪拌30min，得混合液B，最后用冰醋酸調(diào)節(jié)混合液B的pH值為3， 使溶膠穩(wěn)定；
2、將一段面積為IcmX5cm腐蝕箔在40°C置于上述配制好的溶膠中浸漬15S，整個(gè)浸漬過(guò)程在超聲輔助下完成，超聲頻率為70KHz ；
3、將上述浸漬好的鋁箔用蒸餾水洗干凈，隨后放入80°C烘箱中烘干；
4、將烘干好的鋁箔在純氧環(huán)境中進(jìn)行熱處理，熱處理溫度為600°C，熱處理時(shí)間為 2min ；
5、熱處理好的樣品最后置于25%的己二酸銨+1mol/L磷酸氨混合水溶液中，90°C時(shí)， 在IOV的電壓下陽(yáng)極氧化，電流密度為0. 01 A/cnT2，氧化時(shí)間lOmin。對(duì)比例3:
1、室溫下，將0.015mol鈦酸丁酯溶于IOml無(wú)水乙醇中，攪拌30min，得混合液A，往A 中滴加IOml冰醋酸，繼續(xù)攪拌30min，得混合液B，最后用冰醋酸調(diào)節(jié)混合液B的pH值為3， 使溶膠穩(wěn)定；
2、將一段面積為IcmX5cm腐蝕箔在40°C置于上述配制好的溶膠中浸漬15S ；
3、將上述浸漬好的鋁箔用蒸餾水洗干凈，隨后放入80°C烘箱中烘干。4、將烘干好的鋁箔在空氣氛圍中進(jìn)行熱處理，熱處理溫度為600°C，熱處理時(shí)間為 2min ；
5、熱處理好的樣品最后置于25% (質(zhì)量分?jǐn)?shù))的己二酸銨水溶液中，90°C時(shí)，在IOV的電壓下陽(yáng)極氧化，電流密度為0. 01 A/cnT2，氧化時(shí)間lOmin。實(shí)施例4:
1、室溫下，將0. 015mol鈦酸丁酯溶于IOml無(wú)水乙醇中，攪拌30min，得混合液A，往A 中滴加20ml冰醋酸，繼續(xù)攪拌30min，得混合液B，最后用冰醋酸調(diào)節(jié)混合液B的pH值為4，使溶膠穩(wěn)定；
2、將一段面積為IcmX5cm腐蝕箔在40°C置于上述配制好的溶膠中浸漬80S，整個(gè)浸漬過(guò)程在超聲輔助下完成，超聲頻率為40KHz ；
3、將上述浸漬好的鋁箔用蒸餾水洗干凈，隨后放入100°C烘箱中烘干；
4、將烘干好的鋁箔在純氧環(huán)境中進(jìn)行熱處理，熱處理溫度為600°C，熱處理時(shí)間為 3min ；
5、熱處理好的樣品最后置于30%的己二酸銨+0.01mol/L磷酸氨混合水溶液中，85°C 時(shí)，在40V的電壓下陽(yáng)極氧化，電流密度為0. 08 A/cnf2，氧化時(shí)間4min。對(duì)比例4:
1、室溫下，將0.015mol鈦酸丁酯溶于IOml無(wú)水乙醇中，攪拌30min，得混合液A，往A 中滴加20ml冰醋酸，繼續(xù)攪拌30min，得混合液B，最后用冰醋酸調(diào)節(jié)混合液B的pH值為4， 使溶膠穩(wěn)定；
2、將一段面積為IcmX5cm腐蝕箔在40°C置于上述配制好的溶膠中浸漬80S ；
3、將上述浸漬好的鋁箔用蒸餾水洗干凈，隨后放入100°C烘箱中烘干；
4、將烘干好的鋁箔在空氣氛圍中進(jìn)行熱處理，熱處理溫度為600°C，熱處理時(shí)間為 3min ；
5、熱處理好的樣品最后置于30%(質(zhì)量分?jǐn)?shù))的己二酸銨水溶液中，85°C時(shí)，在40V的電壓下陽(yáng)極氧化，電流密度為0. 08 A/cnT2，氧化時(shí)間4min。實(shí)施例廣4是本發(fā)明的具體實(shí)施方案，對(duì)比例廣4是原來(lái)采取的工藝，通過(guò)分別對(duì)化成箔進(jìn)行比電容測(cè)試，測(cè)試結(jié)果列于下表中
權(quán)利要求
1.一種提高鋁電解電容器陽(yáng)極箔比容的方法，包括溶膠配制、浸漬處理、干燥處理、高溫?zé)崽幚砗完?yáng)極氧化處理五個(gè)步驟，其特征在于所述浸漬處理是在超聲環(huán)境下進(jìn)行，所述高溫?zé)崽幚硎窃诩冄鯕夥罩羞M(jìn)行，所述陽(yáng)極氧化處理是在己二酸銨和磷酸氨混合水溶液中完成。
2.如權(quán)利要求1所述的一種提高鋁電解電容器陽(yáng)極箔比容的方法，具體步驟為A)溶膠配制在無(wú)水乙醇加入鈦酸丁酯并不斷攪拌，同時(shí)滴加冰醋酸，并控制溶液的 PH值在3-4范圍，使得配置的溶液穩(wěn)定存在；B)浸漬處理將經(jīng)過(guò)一級(jí)、二級(jí)腐蝕后的腐蝕箔置于步驟A)中配制好的穩(wěn)定溶液中， 在3(Γ70ΚΗζ超聲環(huán)境中，浸漬時(shí)間10-120S，浸漬溫度為3(T40°C ；C)干燥處理將浸漬后的腐蝕箔用去離子水清洗干凈后置于50-100°C的烘箱中干燥；D)高溫?zé)崽幚韺⒉襟EC)中干燥后的腐蝕箔在溫度為500-600°C的高溫條件下在純氧氣氛中處理1-10 min ；E)陽(yáng)極氧化處理將上述D)中高溫?zé)崽幚砗蟮匿X箔置于己二酸銨與磷酸氨混合水溶液中進(jìn)行陽(yáng)極氧化后即得到復(fù)合陽(yáng)極箔。
3.如權(quán)利要求2所述的一種提高鋁電解電容器陽(yáng)極箔比容的方法，其特征在于所述步驟A)具體操作過(guò)程是將鈦酸丁酯溶于無(wú)水乙醇中，其中鈦酸丁酯在無(wú)水乙醇的摩爾濃度為1. 5mol/l，攪拌30min，制得混合液A，往混合液A中滴加冰醋酸，繼續(xù)攪拌30min，制得混合液B，冰醋酸的加入量為混合液A體積的1-2倍，最后采用冰醋酸調(diào)節(jié)混合液B的pH值在3-4之間，使溶膠穩(wěn)定。
4.如權(quán)利要求2所述的一種提高鋁電解電容器陽(yáng)極箔比容的方法，其特征在于所述步驟E)中陽(yáng)極氧化是在己二酸銨和磷酸氨混合水溶液中完成的，己二酸銨濃度為1-30%(質(zhì)量分?jǐn)?shù))，磷酸氨濃度為0.01 mol/L -3mol/L，氧化溫度在80-90°C之間，氧化電壓10-50V， 氧化時(shí)間l-30min,電流為0. θΓθ. lA/cm2。
全文摘要
本發(fā)明涉及鋁電解電容器，特別涉及一種提高鋁電解電容器陽(yáng)極箔比容的方法。本發(fā)明包括以下步驟(1)將經(jīng)過(guò)交流腐蝕一、二級(jí)腐蝕處理后的腐蝕箔在特定的溶液中浸泡，在此浸漬過(guò)程中輔助以加熱和超聲處理；(2)對(duì)浸漬處理后的鋁箔在進(jìn)行高溫?zé)崽幚?，使其反?yīng)過(guò)程形成復(fù)合化合物；(3)經(jīng)過(guò)熱處理后的鋁箔再在電解質(zhì)溶液中進(jìn)行陽(yáng)極氧化，最后表面形成一層高介電常數(shù)復(fù)合膜。采用此發(fā)明制造方法形成的鋁陽(yáng)極箔比用傳統(tǒng)的方法獲得的陽(yáng)極箔比電容提高高15%以上，介電損耗可以滿(mǎn)足鋁電解電容的使用要求，本發(fā)明制作方法適用于各種低壓鋁電解電容器陽(yáng)極箔的生產(chǎn)，工藝簡(jiǎn)單，操作方便，成本低，容易控制，能實(shí)現(xiàn)大規(guī)模工業(yè)生產(chǎn)。
文檔編號(hào)H01G9/04GK102360954SQ20111027721
公開(kāi)日2012年2月22日 申請(qǐng)日期2011年9月19日 優(yōu)先權(quán)日2011年9月19日
發(fā)明者潘太軍, 陳德貴 申請(qǐng)人:常州大學(xué)