一种铝电解电容器用中高压阳极铝箔机械预锂化的方法技术

本发明专利技术公开一种铝电解电容器用中高压阳极铝箔机械预锂化的方法，涉及了铝电解电容器用中高压阳极铝箔的制备领域。本发明专利技术将表面不富集电极电位比铝高的Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Zn、Cd、Ga、Ge、In、Sn、Pb元素，纯度为99.99％，经充分退火后其{100}立方织构占有率超过95％的中高压阳极铝箔进行预处理，除去表面的氧化膜；然后采用机械预锂化，在铝箔表面压印出带有锂晶核凹坑的铝箔。采用本发明专利技术带有锂晶核凹坑的中高压阳极铝箔，在电解腐蚀发孔时可以显著提高所生成隧道孔的均匀性，降低隧道孔并孔，因而可以提高铝箔的比电容。以提高铝箔的比电容。以提高铝箔的比电容。

【技术实现步骤摘要】
一种铝电解电容器用中高压阳极铝箔机械预锂化的方法


[0001]本专利技术涉及一种制备铝电解电容器中高压阳极铝箔材料的方法，通过在阳极铝箔的表面机械预锂化技术，能够显著提高阳极铝箔腐蚀发孔的能力。

技术介绍

[0002]随着电子整机体积的不断缩小和高密度组装化的发展，要求作为基础元器件的中高压铝电解电容器具有高容量、小型化的特征，以满足电子产品的发展需要。
[0003]中高压铝电解电容器的阳极铝箔通常使用电化学腐蚀的方法在其表面生成大量的隧道孔以扩大高纯铝箔的比表面积，从而提高比电容，通过该方法实现电容器的高容量和小型化。为了保证在制备铝电解电容器时阳极铝箔的缠绕性能，腐蚀后的铝箔还必须具有一定的拉伸强度和折弯性能，因此需要在腐蚀铝箔中间具有一定厚度没有被腐蚀的铝箔层。为了使腐蚀后的铝箔综合性能最优化，在电解腐蚀过程中，需要提高阳极铝箔表面隧道孔分布的均匀性、尽量避免隧道并孔的发生。
[0004]中高压阳极铝箔腐蚀发孔的工艺主要包括：腐蚀前预处理、发孔处理和扩孔处理。腐蚀发孔时，隧道孔的形态和分布方式主要有铝箔的表面状态决定，而高纯铝箔的表面状态主要由腐蚀前预处理步骤决定。目前，国内外铝箔表面预处理技术主要有热处理、酸、碱处理、阴极极化处理、氧化处理和沉积金属处理等。目前，国内外提高中高压腐蚀铝箔的电性能主要通过在中高压铝箔中加入ppm级的Pb、Sn、In等微量元素，通过退火热处理工艺使这些微量元素在铝箔表面发生富集，在铝箔随后的腐蚀发孔时富集的微量元素将与铝基体构成大量的腐蚀微电池，从而提高铝箔腐蚀发孔的均匀性。该途径的结果是虽然生成的隧道孔均匀性提高了，但同时由于腐蚀微电池的面密度过高，所生成的隧道孔并孔也严重增加，前者使腐蚀铝箔的比电容得到提高，而后者又将限制比电容的进一步提高。
[0005]中国专利为ZL201410004941.2和ZL201310302171.5公布了在中高压阳极铝箔表面采用电沉积锌、锡晶核来引导铝箔腐蚀发孔的方法，具有改善隧道孔分布均匀性、提高比电容的效果。但我们发现上述专利中直接采用直流电沉积锡、锌晶核时，所获得的锡、锌晶核的分布均匀性和尺寸一致性差，在诱导铝箔腐蚀发孔时容易在局部形成隧道孔并孔，腐蚀隧道孔并孔的出现会显著降低铝箔的机械性能和限制铝箔比电容的进一步提高。中国专利ZL201410599417.4公布了一种中高压阳极用高纯铝箔表面化学沉积弥散锡、锌晶核的方法，通过改变沉积晶核方式，能够显著改变晶核分布的均匀性和尺寸一致性，对改善铝箔腐蚀发孔的均匀性、降低隧道孔并孔产生了较显著的效果。而本专利技术正是基于上述电沉积和化学沉积技术存在的问题，提出了机械预锂化的方法，通过改变预处理的方式能够获得积极效果的基础上提出来的，并且预期能获得了较好的研究结果。

技术实现思路

[0006]与电沉积和化学沉积技术相比，本专利技术的关键技术就是采用了机械预锂化技术，该技术的优势就是能与生产线相联合。如图1所示为铝箔机械预锂化的示意图，生产线制备
出的铝光箔卷随后通过松卷，中间夹杂锂箔卷形成三明治结构，进入辊筒后施加不同压力，在正向压应力作用下与锂箔接触的铝箔表面发生Al
‑
Li合金化反应，最终形成合金化层均匀分布铝箔样品。
[0007]采用表面不富集电极电位比铝高的Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Zn、Cd、Ga、Ge、In、Sn、Pb元素，纯度为99.99％，经充分退火后其{100}立方织构占有率超过95％的高纯中高压铝箔在含氢氧化钠和微量酒石酸钾钠的溶液中进行预处理，除去表面的自然氧化膜；然后采用机械预锂化，在铝箔表面辊压出带有锂晶核凹坑的铝箔。
[0008]具体过程为：将表面不富集电极电位比铝高的Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Zn、Cd、Ga、Ge、In、Sn、Pb元素，纯度为99.99％，经充分退火后其{100}立方织构占有率超过95％的高纯中高压铝箔在40～80℃浓度为0.5～4mol/L氢氧化钠+0.1～0.5mol/L酒石酸钾钠所组成的混合溶液中预处理30～200秒，除去表面的自然氧化膜。然后采用机械预锂化辊压出带有锂晶核凹坑的铝箔，机械预锂化参数为：滚筒两边为铝箔，中间为锂箔，在空气中对铝箔进行辊压，辊压的压力为5
‑
20Mpa，温度为20
‑
30℃。压印完后将铝箔和锂箔分离，锂箔可以重复利用。
[0009]本专利技术针对采用电化学和化学技术，沉积的晶核分布不均匀、尺寸一致性差预处理的问题，专利技术了在阳极铝箔表面采用机械预锂化的新方法。相对于电化学沉积和化学沉积技术与生产线的联合性较差，通过机械预锂化的方法，可以有效的在生产阳极铝箔时与生产线联动，更适应工业化生产；而且锂晶核能减少腐蚀发孔时隧道孔并孔的现象，因而可以进一步提高腐蚀铝箔的比电容。
附图说明
[0010]图1为机械预锂化工艺的示意图；
[0011]图2为阳极铝箔表面机械预锂化前(a)和预锂化后(b)腐蚀发孔的扫描电镜形貌。
具体实施方式
[0012]以下通过实施例对本专利技术作进一步描述。
[0013]采用本专利技术中表面机械预锂化的阳极铝箔进行发孔腐蚀，发孔溶液为0.6M HCl+7.4M H2SO4+0.8M Al
3+
的混合溶液，温度为72℃，再进行扩孔腐蚀，扩孔溶液为3Wt.％HNO3溶液，温度为70℃，后处理为硝酸溶液，最后进行清洗，烘干，最后根据行业标准进行520V化成。
[0014]对比例
[0015]纯度为99.99％，厚度为120μm，立方织构占有率大于95％的含铅铝箔采用传统的混合酸预处理工艺，所用的预处理液为1M HCl+7M H2SO4，温度为80℃，将铝箔在预处理液中直接浸泡120s，再进行上述的发孔腐蚀、扩孔腐蚀、后处理和520V化成处理。
[0016]实施例1
[0017]将表面不富集电极电位比铝高的Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Zn、Cd、Ga、Ge、In、Sn、Pb元素，纯度为99.99％，经充分退火后其{100}立方织构占有率超过95％的高纯中高压铝箔置于温度为40℃，溶液组成为0.5mol/L氢氧化钠+0.1mol/L酒石酸钾钠中预处理30秒，除去表面的自然氧化膜。将上述铝箔置于进行脉冲沉积，溶液组成为：0.01mol/L三水合锡酸钠+0.5mol/L氢氧化钠+0.1mol/L酒石酸钾钠；以上述经过预处理的中高压铝箔为两边，以锂箔
为中间，在空气中对铝箔进行辊压，辊压的压力为5MPa，温度为30℃。压印完后将铝箔和锂箔分离，锂箔可以重复利用。
[0018]将上述已经通过机械预锂化在表面得到锂晶核凹坑的铝箔进行发孔腐蚀，发孔溶液为0.6M HCl+7.4M H2SO4+0.8M Al
3+
的混合溶液，温度为72℃，再进行与对比例相同的扩孔腐蚀，后处理和520V化成处理。
[0019]实施例2
[0020]将表面不富集电极电位比铝高的Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Zn、Cd本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.中高压阳极铝箔机械预锂化的方法，其特征在于，将表面不富集电极电位比铝高的Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Zn、Cd、Ga、Ge、In、Sn、Pb元素，纯度为99.99％，经充分退火后其{100}立方织构占有率超过95％的高纯中高压铝箔在含氢氧化钠和微量酒石酸钾钠的溶液中进行预处理，除去表面的自然氧化膜；然后采用机械预锂化，在铝箔表面辊压出带有锂晶核凹坑的铝箔。2.根据权利要求1所述的中高压阳极铝箔机械预锂化的方法，其特征在于，将表面不富集电极电位比铝高的Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Zn、Cd、Ga、...

【专利技术属性】
技术研发人员：李永春，刘挺，孙晓涛，胡传彬，龙周国，袁小清，邓玉萍，
申请(专利权)人：广西正润新材料科技有限公司，
类型：发明
国别省市：