铝电解电容器用电极箔的制备方法及电极箔技术

本发明专利技术提供一种铝电解电容器用电极箔的制备方法。所述制备方法包括：将腐蚀箔在超临界水氧化体系中进行一级化成、二级化成、三级化成和四级化成的加电化成；所述超临界水氧化体系的温度为400‑550℃，压力为23‑28MPa；所述超临界水氧化体系中氧气质量分数为1‑10％，过氧化氢质量分数为1‑5％。本发明专利技术提供的制备方法中，生成氧化铝膜层中以晶型氧化铝为主，氧化铝膜致密且完整，得到的电极箔容量大幅提高，漏电流小。

【技术实现步骤摘要】
铝电解电容器用电极箔的制备方法及电极箔
本专利技术属于电容器
，具体涉及一种铝电解电容器用电极箔的制备方法以及由该方法制备的电极箔。
技术介绍
随着电子设备整机小型化的发展，对铝电解电容器的体积缩小和比容提高提出了迫切需要。阳极电极箔作为铝电解电容器中的核心材料，对铝电解电容器的各种特性起决定性作用。现有的电极箔化成工艺一般是腐蚀箔先进行高温水煮，然后在硼酸和五硼酸铵或己二酸及其盐的水溶液中进行三级化成、磷酸处理、四级化成、高温热处理，五级化成，最后得到电极箔。采用这种化成工艺得到的电极箔，相对于原先腐蚀箔，容量提升有限，而且电极箔的漏电流较大，影响铝电解电容器的性能以及使用寿命。对于电极箔的容量，除了基材腐蚀箔的影响外，化成工艺对其影响也较大。电极箔表面的氧化膜层由铝基材至最外层依次为晶型氧化铝、无定型氧化铝以及水合氧化铝。晶型氧化铝含量高时，电极箔的容量以及漏电流性能均较好一些。现有技术公开的电极箔的制备方法，主要是在水系化成溶液中进行。化成温度越高时，氧化效率越快，同时可以降低能耗。受限于常压下水性能，通常化成温度一般选在70-90℃之间。此外，化成体系中氧含量对化成过程生成的氧化膜的成分也有直接影响。氧含量较高时，生成的晶型氧化铝较多，得到电极箔的容量较高；氧含量较少时，化成氧化膜中的无定型氧化铝以及水合氧化铝较多，得到的电极箔的容量偏低。20℃标准大气压下，氧气的溶解度仅为0.031，随着温度升高，氧气溶解度逐渐降低，70-90℃时，水中氧含量极低，这样不仅延缓了氧化速率，增加能耗，而且得到的电极箔质量也较差。通过分析现有化成工艺得到的电极箔发现，其氧化膜成分中水合氧化铝以及无定型氧化铝的比例极高(一般为20％-50％)。因此，需要改进现有化成工艺，进一步提高氧化膜中晶型氧化铝的比例，进而提升电极箔的容量和改善漏电流性能。
技术实现思路
针对现有化成工艺制备的电极箔的容量偏低或/和漏电流偏大的问题，本专利技术提供一种新的化成工艺，使用超临界水氧化技术替代传统的化成工艺。超临界水，是指当气压和温度达到一定值时，因高温而膨胀的水的密度和因高压而被压缩的水蒸气的密度正好相同时的水。即当水处于其临界点(374.3℃，22.05MPa)的高温高压状态时被称为超临界水，在此条件下水具有许多独特的性质。氧气能以任意比例溶于超临界水中。超临界水还具有很好的传质、传热性质。这些特性使得超临界水成为一种优良的反应介质。超临界氧化技术是指工作压力大于22.1Mpa，工作温度高于374.3℃的工况下，利用超临界水作为介质，将含有有机物的物料用氧气分解为二氧化碳和水，氨氮、氰化物等。在超临界水氧化工况下，一般有机物能在几十秒钟转化为二氧化碳和水，氨氮、氰化物，苯类有机物仅需要几分钟能氧化为二氧化碳和水，反应高效且较为彻底，反应产物清洁、无污染，能彻底解决无害化的问题。超临界水氧化技术一直以来均用于有机物的氧化分解，在电容器领域罕有应用，本专利技术对现有超临界水氧化技术进行了改进，使其适用于电极箔的制备，提高氧化膜层中晶型氧化铝的含量，进而提升容量，改善漏电流。具体地，本专利技术采用以下技术方案：根据本专利技术的一方面，提供一种铝电解电容器用电极箔的制备方法，包括：将腐蚀箔在超临界水氧化体系中进行一级化成、二级化成、三级化成和四级化成的加电化成；所述超临界水氧化体系的温度为400-550℃，压力为23-28MPa；所述超临界水氧化体系中氧气质量分数为1-10％，过氧化氢质量分数为1-5％。超临界水具有极低的黏度和极大的扩散系数，具有良好的传递性能和快速移动能力，能够快速扩散进入电极箔孔洞内部。同时超临界水对氧气以及过氧化氢的溶解度无限大。在温度为400-550℃，压力为23-28MPa的环境下，增加超临界水中氧气以及过氧化氢的量，然后通过加电作用，超临界水氧化对铝具有更高效的氧化能力。因为氧含量的增加，在强电场作用下发生电化学氧化时，生成的氧化铝以晶型氧化铝为主，生成的水合氧化铝极少，氧化膜致密且完整，得到的电极箔容量大幅提高，漏电流小。专利技术人经过大量实验研究发现，在超临界水氧化化成技术中，施加电场与否、氧气以及过氧化氢含量对化成过程均有较大影响。在不加电的情况下，超临界水氧化对铝有一定氧化能力，且以化学氧化为主，生成的氧化铝中含有大量的水合氧化铝，而且随着生成的氧化膜变厚，阻碍了氧化膜内侧铝基体的进一步氧化，这样生成的电极箔耐受电压很低，无法满足中高压电容器的使用，该因素也阻碍了超临界水氧化技术在金属氧化中的应用。在加电情况下，氧化以电化学氧化为主。适量的氧气以及过氧化氢含量能加速氧化反应的进行。含量偏低时，氧化效率不高，且生成的水合氧化铝会较多；含量偏高时，反应过于剧烈，会使得局部温度偏高，造成氧化膜熔化塌陷，最终导致电极箔容量衰减。根据本专利技术提供的一些实施方式，所述超临界水氧化体系的温度可列举：400℃、410℃、420℃、430℃、450℃、450℃、460℃、470℃、480℃、490℃、500℃、510℃、520℃、530℃、540℃、550℃，等等。根据本专利技术提供的一些实施方式，所述一级化成的条件为：化成电压为80-150V，化成时间为2-6min。具体地，所述一级化成电压可列举：80V、85V、90V、95V、100V、105V、110V、115V、120V、125V、130V、135V、140V、145V、150V，等等。所述一级化成时间可列举：2min、2.5min、3min、3.5min、4min、4.5min、5min、5.5min、6min，等等。根据本专利技术提供的一些实施方式，所述二级化成的条件为：化成电压为250-320V，化成时间为2-6min。具体地，所述二级化成电压可列举：250V、255V、260V、265V、270V、275V、280V、285V、290V、295V、300V、305V、310V、315V、320V，等等。所述二级化成时间可列举：2min、2.5min、3min、3.5min、4min、4.5min、5min、5.5min、6min，等等。根据本专利技术提供的一些实施方式，所述三级化成的条件为：化成电压为400-550V，化成时间为2-6min。具体地，所述三级化成电压可列举：400V、405V、410V、415V、420V、425V、430V、435V、440V、445V、450V、455V、460V、465V、470V、475V、480V、485V、490V、495V、500V、505V、510V、515V、520V、525V、530V、535V、540V、545V、550V，等等。所述三级化成时间可列举：2min、2.5min、3min、3.5min、4min、4.5min、5min、5.5min、6min，等等。根据本专利技术提供的一些实施方式，所述四级化成的条件为：化成电压为400-550V，化成时间为2-6min。具体地，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种铝电解电容器用电极箔的制备方法，其特征在于，包括：将腐蚀箔在超临界水氧化体系中进行一级化成、二级化成、三级化成和四级化成的加电化成；所述超临界水氧化体系的温度为400-550℃，压力为23-28MPa；所述超临界水氧化体系中氧气质量分数为1-10％，过氧化氢质量分数为1-5％。/n

【技术特征摘要】
1.一种铝电解电容器用电极箔的制备方法，其特征在于，包括：将腐蚀箔在超临界水氧化体系中进行一级化成、二级化成、三级化成和四级化成的加电化成；所述超临界水氧化体系的温度为400-550℃，压力为23-28MPa；所述超临界水氧化体系中氧气质量分数为1-10％，过氧化氢质量分数为1-5％。


2.根据权利要求1所述的铝电解电容器用电极箔的制备方法，其特征在于，所述一级化成的条件为：化成电压为80-150V，化成时间为2-6min。


3.根据权利要求1所述的铝电解电容器用电极箔的制备方法，其特征在于，所述二级化成的条件为：化成电压为250-320V，化成时间为2-6min。


4.根据权利要求1所述的铝电解电容器用电极箔的制备方法，其特征在于，所述三级化成的条件为：化成电压为400-550V，化成时间为2-6min。


5.根据权利要求1所述的铝电解电容器用电极箔的制备方法，其特征在于，所述四级化成的条件为：化成电压为4...

【专利技术属性】
技术研发人员：余英凤，邓利松，何凤荣，
申请(专利权)人：东莞东阳光科研发有限公司，宜都东阳光化成箔有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44