一種鋁電解電容器用高壓超薄電極箔及其制備方法與流程

本發明涉及鋁電解電容器用的一種兩級混合擴孔高壓超薄電極箔的制造方法，屬于電極箔腐蝕技術的制備領域。

背景技術：

對于電容器而言，電極箔是電容器最重要組成部分，要求具有高強度、低損耗、長壽命、低漏電流等特性。電極箔的腐蝕過程是以電子光箔為原材料，通過電化學方法刻蝕電子光箔使表面形成孔洞，從而增加光箔的比表面積，提高腐蝕容量。目前國內已有的超薄腐蝕箔制造方法，擴孔工序一般為純鹽酸或純硝酸的電化學擴孔：純鹽酸電化學擴孔時，由于鹽酸氯離子的鹵素特性造成孔徑擴大不均勻，電鏡截面留筋層局部易產生穿孔，留筋層不整齊，機械強度低；純硝酸電化學擴孔時，削箔量大，擴孔速度慢，腐蝕箔脆，對厚度超薄的電極箔而言難以滿足電容器開小片寬的要求。

技術實現要素：

本發明的目的在于克服以上不足，提供一種鋁電解電容器用高壓超薄電極箔，具有高強度、厚度超薄、孔密度均勻、孔徑大的特點。

本發明的另一個目的是提供一種電解電容器用高壓超薄電極箔的制備方法，是使用二級鹽酸化學與電化學擴孔和三級硝酸化學與電化學擴孔的混合擴孔腐蝕工藝。

為了實現上述發明目的，本發明采用了以下技術方案：

鋁電解電容器用高壓超薄電極箔，是使用二級鹽酸化學與電化學擴孔和三級硝酸化學與電化學擴孔的混合擴孔腐蝕工藝獲得的，孔徑比單獨采用鹽酸電化學擴孔工藝或硝酸電化學擴孔工藝所得孔更大、更均勻，且留筋層一致。

一種鋁電解電容器用高壓超薄電極箔的制備方法，步驟如下：

（1）前處理與第一水洗：取高純度鋁箔，在50～90℃的第一發孔電解溢出液中浸漬1～3分鐘，水洗；

（2）第一發孔電解與第二水洗：將水洗后的鋁箔置于25～35%的硫酸和1～5%的鹽酸的混合液中，在60～80℃溫度下，施加200～350ma/cm²的直流電，電解腐蝕50～80秒后，水洗；

（3）第二鹽酸純化學擴孔：將第二水洗后的鋁箔在75～85℃的第二鹽酸電化學擴孔液中浸漬1～3分鐘；

（4）第二鹽酸電化學擴孔與第三水洗：將第二鹽酸純化學擴孔后的鋁箔置于含有0.01～0.05g/l添加劑和2～8%的鹽酸溶液中，在65～85℃下，施加25～40ma/cm²的直流電，電解腐蝕4～6分鐘，水洗；

（5）第三硝酸純化學擴孔：將第三水洗后的鋁箔在50～60℃的第三硝酸電化學擴孔液中浸漬1～3分鐘；

（6）第三硝酸電化學擴孔與第四水洗：將第三硝酸純化學擴孔后的鋁箔置于含有0.01～0.1g/l添加劑和1～10%的硝酸溶液中，在60～80℃下，施加50～80ma/cm²的直流電，電解腐蝕4～6分鐘，水洗；

（7）后處理：將第四水洗后的鋁箔置于1～10%的硝酸溶液中，溫度為50～80℃，處理時間為1～3分鐘；

（8）第五水洗：將經過后處理的鋁箔進行常溫水洗1～3分鐘；

（9）干燥處理：將第五水洗后的鋁箔，在100～200℃下，進行2～3分鐘烘干處理。

所述第一至第四水洗所用水為常溫自來水，水洗時間1～2分鐘，第五水洗所用水為去離子水。

步驟（3）-（6）的擴孔步驟中，使用的添加劑為20000~100000的聚苯乙烯類陰離子活性劑。

本發明的有益效果如下：

（1）傳統單級擴孔工藝基礎上，同時使用了鹽酸化學與電化學的第二級擴孔和硝酸化學與電化學的第三級擴孔混合工藝，兼顧了鹽酸在擴孔初期擴孔速率快和后期硝酸擴孔均勻的優點。使孔徑變大、更均勻，留筋層一致，保證了腐蝕箔的容量和強度的同時使散差變小、性能更穩定，同時孔大利于電解液的浸漬，降低了電容器的損耗和電容器使用過程中的升溫。

（2）鹽酸純化學擴孔能夠使第一電解發孔生成的al³⁺、cl^-、so4^2-、h⁺、oh^-等離子從孔內遷移出來，有利于第二鹽酸電化學擴孔時孔的增大。但是溫度要控制合適，溫度低則孔內離子遷出數量不多，不利于形成大孔，溫度過高則鋁箔部分溶解使箔逐漸變薄而不能產生任何效果；硝酸純化學擴孔能夠使第二級鹽酸電化學擴孔后孔內al3+、cl-、等離子從孔內遷移出來，并通過硝酸純化學反應在第二鹽酸電化學生成的孔上再次生產孔洞，從而提高腐蝕箔容量，更加適合高電壓化成箔的制備。溫度控制要合適，溫度過高，純化學反應過于激烈，不利于強度的提高，溫度過低不利于在孔上再生成孔，不利于容量提高。

附圖說明

圖1為本發明工藝流程圖；

圖2為實施例2所得腐蝕電極箔表面電子顯微鏡掃描圖，可見，孔徑更大（孔徑約1.2～1.6μm）、更均勻，使留筋層一致；

圖3為對比例2硝酸電化學擴孔工藝所得腐蝕電極箔表面電子顯微鏡掃描圖，可見孔徑偏小（孔徑約0.9～1.2μm）、沒有實施例2孔徑均勻。

具體實施方式

實施例1

（1）前處理與第一水洗：取純度99.99%的鋁箔，在50℃的第一發孔電解溢出液中浸漬2分鐘，將前處理后的鋁箔進行水洗，水洗溫度為常溫，水洗時間2分鐘；

（2）第一發孔電解與第二水洗：將水洗后的鋁箔置于25%的硫酸和5%的鹽酸混合液中，在80℃溫度下，施加350ma/cm²的直流電，電解腐蝕50秒。將第一發孔電解后的鋁箔進行水洗，水洗溫度為常溫，水洗時間2分鐘；

（3）第二鹽酸純化學擴孔：將第二水洗后的鋁箔在75℃的第二鹽酸電化學擴孔液中浸漬2分鐘；

（4）第二鹽酸電化學擴孔與第三水洗：將第二鹽酸純化學擴孔后的鋁箔置于含有0.02g/l添加劑和6%的鹽酸溶液中，在80℃下，施加40ma/cm²的直流電，電解腐蝕5分鐘，將第二鹽酸電化學擴孔腐蝕后的鋁箔進行水洗，水洗溫度為常溫，水洗時間2分鐘；

（5）第三硝酸純化學擴孔：將第三水洗后的鋁箔在50℃的第三硝酸電化學擴孔液中浸漬2分鐘；

（6）第三硝酸電化學擴孔與第四水洗：將第三硝酸純化學擴孔后的鋁箔置于含有0.02g/l添加劑和8%的硝酸溶液中，在80℃下，施加75ma/cm²的直流電，電解腐蝕5分鐘，將第三硝酸電化學擴孔腐蝕后的鋁箔進行水洗，水洗溫度為常溫，水洗時間2分鐘；

（7）后處理：將第四水洗后的鋁箔置于8%的硝酸溶液中，溫度為70℃，處理時間為2分鐘；

（8）第五水洗：將經過后處理的鋁箔進行水洗水洗溫度為常溫，水洗時間2分鐘；

（9）干燥處理：將第五水洗后的鋁箔，在100～200℃下，進行2～3分鐘烘干處理。

實施例2

（1）前處理與第一水洗：取純度99.99%的鋁箔，在70℃的第一發孔電解溢出液中浸漬2分鐘，將前處理后的鋁箔進行水洗，水洗溫度為常溫，水洗時間2分鐘；

（2）第一發孔電解與第二水洗：將水洗后的鋁箔置于28%的硫酸和4%的鹽酸混合液中，在75℃溫度下，施加320ma/cm²的直流電，電解腐蝕60秒。將第一發孔電解后的鋁箔進行水洗，水洗溫度為常溫，水洗時間2分鐘；

（3）第二鹽酸純化學擴孔：將第二水洗后的鋁箔在80℃的第二鹽酸電化學擴孔液中浸漬2分鐘；

（4）第二鹽酸電化學擴孔與第三水洗：將第二鹽酸純化學擴孔后的鋁箔置于含有0.04g/l添加劑和4.5%的鹽酸溶液中，在75℃下，施加30ma/cm²的直流電，電解腐蝕5分鐘，將第二鹽酸電化學擴孔后的鋁箔進行水洗，水洗溫度為常溫，水洗時間2分鐘；

（5）第三硝酸純化學擴孔：將第三水洗后的鋁箔在55℃的第三硝酸電化學擴孔液中浸漬2分鐘；

（6）第三硝酸電化學擴孔與第四水洗：將第三硝酸純化學擴孔后的鋁箔置于含有0.05g/l添加劑和5%的硝酸溶液中，在70℃下，施加65ma/cm²的直流電，電解腐蝕5分鐘，將第三硝酸電化學擴孔腐蝕后的鋁箔進行水洗，水洗溫度為常溫，水洗時間2分鐘；

（7）后處理：將第四水洗后的鋁箔置于8%的硝酸溶液中，溫度為70℃，處理時間為2分鐘；

（8）第五水洗：將經過后處理的鋁箔進行水洗水洗溫度為常溫，水洗時間2分鐘；

（9）干燥處理：將第五水洗后的鋁箔，在100～200℃下，進行2～3分鐘烘干處理。

實施例3

（1）前處理與第一水洗：取純度99.99%的鋁箔，在90℃的第一發孔電解溢出液中浸漬2分鐘，采用自來水水洗，水洗溫度為常溫，水洗時間2分鐘；

（2）第一發孔電解與第二水洗：將水洗后的鋁箔置于30%的硫酸和3%的鹽酸混合液中，在70℃溫度下，施加290ma/cm²的直流電，電解腐蝕70秒。將第一發孔電解后的鋁箔進行水洗，水洗溫度為常溫，水洗時間2分鐘；

（3）第二鹽酸純化學擴孔：將第二水洗后的鋁箔在85℃的第二鹽酸電化學擴孔液中浸漬2分鐘；

（4）第二鹽酸電化學擴孔與第三水洗：將第二鹽酸純化學擴孔后的鋁箔置于含有0.08g/l添加劑和8%的鹽酸溶液中，在80℃下，施加25ma/cm²的直流電，電解腐蝕5分鐘，將第二鹽酸電化學擴孔后的鋁箔進行水洗，水洗溫度為常溫，水洗時間2分鐘；

（5）第三硝酸純化學擴孔：將第三水洗后的鋁箔在60℃的第三硝酸電化學擴孔液中浸漬2分鐘；

（6）第三硝酸電化學擴孔與第三四水洗：將第三硝酸純化學擴孔后的鋁箔置于含有0.08g/l添加劑和3%的硝酸溶液中，在60℃下，施加55ma/cm²的直流電，電解腐蝕5分鐘，將第三硝酸電化學擴孔腐蝕后的鋁箔進行水洗，水洗溫度為常溫，水洗時間2分鐘；

（7）后處理：將第四水洗后的鋁箔置于8%的硝酸溶液中，溫度為70℃，處理時間為2分鐘；

（8）第五水洗：將經過后處理的鋁箔進行水洗水洗溫度為常溫，水洗時間2分鐘；

（9）干燥處理：將第五水洗后的鋁箔，在100～200℃下，進行2～3分鐘烘干處理。

實施例4

與實施例1不同之處在于，步驟（2）中，將水洗后的鋁箔置于33%的硫酸和2%的鹽酸的混合液中，在65℃溫度下，施加270ma/cm²的直流電，電解腐蝕80秒后，水洗；

步驟（3）中，第二鹽酸純化學擴孔：將第二水洗后的鋁箔在85℃的第二鹽酸電化學擴孔液中浸漬2分鐘；

步驟（4）第二鹽酸電化學擴孔與第三水洗：將第二鹽酸純化學擴孔后的鋁箔置于含有0.01g/l添加劑和8%的鹽酸溶液中，在65℃下，施加25ma/cm²的直流電，電解腐蝕5分鐘，水洗；

步驟（6）第三硝酸電化學擴孔與第四水洗：將第三硝酸純化學擴孔后的鋁箔置于含有0.01g/l添加劑和10%的硝酸溶液中，在60℃下，施加80ma/cm²的直流電，電解腐蝕5分鐘，將第三硝酸電化學擴孔腐蝕后的鋁箔進行水洗，水洗溫度為常溫，水洗時間2分鐘；

步驟（7）后處理：將第四水洗后的鋁箔置于1%的硝酸溶液中，溫度為50℃，處理時間為3分鐘。

實施例5

與實施例1不同之處在于，步驟（2）中，將水洗后的鋁箔置于35%的硫酸和1%的鹽酸的混合液中，在60℃溫度下，施加250ma/cm²的直流電，電解腐蝕80秒后，水洗；

步驟（4）第二鹽酸電化學擴孔與第三水洗：將第二鹽酸純化學擴孔后的鋁箔置于含有0.05g/l添加劑和2%的鹽酸溶液中，在65℃下，施加30ma/cm²的直流電，電解腐蝕6分鐘，水洗；

步驟（6）第三硝酸電化學擴孔與第四水洗：將第三硝酸純化學擴孔后的鋁箔置于含有0.1g/l添加劑和1%的硝酸溶液中，在70℃下，施加50ma/cm²的直流電，電解腐蝕4分鐘，水洗；

步驟（7）后處理：將第四水洗后的鋁箔置于10%的硝酸溶液中，溫度為80℃，處理時間為1分鐘。

對比例1鹽酸電化學擴孔工藝

（1）前處理與第一水洗：取純度99.99%的鋁箔，在70℃的第一發孔電解溢出液中浸漬2分鐘，將前處理后的鋁箔進行水洗，水洗溫度為常溫，水洗時間2分鐘；

（2）第一發孔電解與第二水洗：將水洗后的鋁箔置于30%的硫酸和4%的鹽酸混合液中，在75℃溫度下，施加300ma/cm²的直流電，電解腐蝕65秒。將第一發孔電解后的鋁箔進行水洗，水洗溫度為常溫，水洗時間2分鐘；

（4）第二擴孔電解與第三水洗：將第二水洗后的鋁箔置于含有0.08g/l添加劑和4.5%的鹽酸溶液中，在75℃下，施加45ma/cm²的直流電，電解腐蝕10分鐘，將第二擴孔腐蝕后的鋁箔進行水洗，水洗溫度為常溫，水洗時間2分鐘；

（5）后處理：將第三水洗后的鋁箔置于8%的硝酸溶液中，溫度為70℃，處理時間為2分鐘；

（6）第四水洗：將經過后處理的鋁箔進行水洗水洗溫度為常溫，水洗時間2分鐘；

（7）干燥處理：將第五水洗后的鋁箔，在100～200℃下，進行2～3分鐘烘干處理。

對比例2硝酸電化學擴孔工藝

與對比例1的不同在于：（4）第二擴孔電解與第三水洗：將第二水洗后的鋁箔置于含有0.08g/l添加劑和5%的硝酸溶液中，在75℃下，施加65ma/cm²的直流電，電解腐蝕10分鐘，將第二擴孔腐蝕后的鋁箔進行水洗，水洗溫度為常溫，水洗時間2分鐘。

本發明腐蝕方法與傳統腐蝕方法對比試驗結果如表1所示：

表1

對比可知，采用本發明方法制造的腐蝕電極箔，其tgδ（損耗）、強度、12點散差優于傳統方法制造的腐蝕電極箔，同時可根據不同性能要求調整第二級和第三級擴孔工藝，使產品達到多元化。