一种激光扫描辅助积层箔制备方法技术

本发明专利技术涉及电极箔制造技术领域，尤其是一种激光扫描辅助积层箔制备方法，包括以下步骤：制备铝粉浆料阶段；激光预烧结阶段，将铝粉浆料刷涂于铝箔基体上，并利用激光全扫描；重复上述步骤多次；正式烧结阶段。如此，旨在正式高温烧结前，借助于激光对铝箔基体上的铝粉浆料进行预烧结，且分多次进行。初层铝粉浆料被刷涂后，最底层的铝粉首先与因受热而生成的、尚未定型的氧化铝层紧密地熔融为一体，且位于底层的、已固化成型态的铝粉浆料中含有大量整体分布均匀性极好的孔隙，且正式执行下次刷涂操作前须去除浮于表层的、未完全固化成型的铝粉浆料，确保最终所成型出的积层箔具有优良的空隙分布形态以及整体致密性。空隙分布形态以及整体致密性。空隙分布形态以及整体致密性。

【技术实现步骤摘要】
一种激光扫描辅助积层箔制备方法


[0001]本专利技术涉及电极箔制造
，尤其是一种激光扫描辅助积层箔制备方法。

技术介绍

[0002]积层箔是电极箔的新一代产品，采取全新粉末烧结工艺。相较于传统腐蚀工艺电极箔，积层箔的电容器性能得到极大地提升（比容提高40%以上），且生产过程环保，无酸碱反应和废液排放。
[0003]现阶段，积层箔的生产主要方式为将处理好的铝粉颗粒通过粘结剂负载在铝导电箔基体之上，经过高温烧结形成。例如，最为通用积层箔的制备工艺步骤大致为：S1、研磨铝粉后，而后将100重量比的研磨粉末，30重量比的羧甲基纤维素盐以及10重量的水相混合，且搅拌均匀。
[0004]S2、将步骤S1中所混合的浆料涂覆于铝箔基体表面，而后对铝箔进行烘干处理。
[0005]S3、将步骤S2所制备的铝箔进行如下烧结：15 min内，恒定速率升温至110℃，保温15min，而后在3.5h内恒定速率升温至450℃，保温2h，再然后1h时段内，以恒定速率升温到520℃，保温4h。
[0006]S4、将步骤S3中所得到的烧结箔冷却后，进行常规化成处理。
[0007]现行通用的积层箔工艺存在如下问题：1）已知，孔隙率（即孔隙在烧结层中的总占比）以及孔隙分布均匀性与积层箔的容量与结构强度等性能参数息息相关。然而，就目前制备工艺而言，孔隙率可以通过改变粉胶比以进行调控，然而经涂覆后难以在铝箔基体的全面域内做到均匀度一致，最终导致成型积层箔的孔隙分布均匀性极差（图一中可以直观地看出）；2）固化后的浆料与铝箔基体的结合强度严重不足，受到外力作用时极易发生剥落或大面积脱落现象（图一中可以直观地看出）；3）因铝粉在浆料中分布严重不均，在烧结过程中，势必导致经预烧结后其各区域内结构强度相差较大，最终会影响到积层箔的最终成品质量，最为直观的表现为抗弯折次数明显不足；4）在积层箔容量以及强度满足客户要求的前提下，为了寻求最优孔隙率，研发新品进程中需大量正交试验，从而增加研发成本与难度；5）因浆料涂中过高的胶占比，在温烧结过程中，势必会极大地增长脱胶时间与脱胶难度，最终导致单批次积层箔制备周期的延长。因而，亟待技术人员解决上述问题。

技术实现思路

[0008]故，本专利技术设计人员鉴于上述现有的问题以及缺陷，乃搜集相关资料，经由多方的评估及考量，并经过从事于此行业的多年研发经验技术人员的不断实验以及修改，最终导致该激光扫描辅助积层箔制备方法的出现。
[0009]为了解决上述技术问题，本专利技术涉及了一种激光扫描辅助积层箔制备方法，其包括以下步骤：S1、准备工作阶段；对铝箔基体的预涂覆面执行清洁化操作，且筛选出用于预烧结用途的铝粉；
S2、制备铝粉浆料；将步骤S1中所得铝粉浸于聚偏氟乙烯溶液中，并混合均匀；S3、激光预烧结阶段，包括以下子步骤：S31、将步骤S2中所制备的铝粉浆料刷涂于铝箔基体上；S32、将步骤S31中所得铝箔基体置于惰性气体氛围中，并利用激光对其已刷涂面进行全扫描；S33、将步骤S32中所得铝箔基体浸入氢氧化钠溶液中，直至其上铝粉烧结层被完全浸润；当铝箔基体被浸入后，向着氢氧化钠溶液施加超声波；S34、重复步骤S31～S33至少两次；S35、将步骤S34中所得铝箔基体置入高温环境进行烘干，直至水分完全气化逸出；S4、正式烧结阶段，S41、将步骤35中所得铝箔基体置于马弗炉中，首先，在1～2h时内，均速升温到390～410℃，且保温1～3h；随后，在0.5～1h内，均速升温到550℃～600℃，再次保温3～5h，直至烧结完成；S42、将步骤41所得铝箔基体继续置于马弗炉中随炉冷却，马弗炉内腔因失去电力供应而自然冷却，直至降温至20℃以下。
[0010]S5、化成阶段，对步骤42所得铝箔基体进行化成处理，即得到积层箔成品。
[0011]作为本专利技术技术方案的进一步改进，在步骤S1中，将铝箔基体浸入至超声波清洗机清洗槽中，清洗液为纯净水，并沥干。
[0012]当然，作为上述技术方案的另一种改型设计，在步骤S1中，借助于高压纯净水对铝箔基体的预涂覆面进行冲洗，并沥干。
[0013]作为本专利技术技术方案的进一步改进，在步骤S1中，铝箔基体的初始厚度控制在30～60μm，且经筛选后的铝粉的平均粒径控制在3～8μm。
[0014]作为本专利技术技术方案的更进一步改进，在步骤S2中，聚偏氟乙烯溶液的浓度控制在5～15wt%。
[0015]作为本专利技术技术方案的更进一步改进，在步骤S31中，采取横刷和纵刷相交替的方式将铝粉浆料刷涂于铝箔基体上，且流体形态下铝粉浆料的总层厚控制在25～30μm。
[0016]作为本专利技术技术方案的更进一步改进，在步骤S32中，铝箔基体被置于氮气或氦气氛围中。且在激光全扫描进程中，激光器的功率P控制在300～350W，光斑直径d控制在 0.3～0.5 mm，光栅式扫描，且扫描速度v＜ 1100 mm/min。
[0017]作为本专利技术技术方案的更进一步改进，在步骤S33中，氢氧化钠溶液的浓度控制在0.05～0.2 wt%。
[0018]作为本专利技术技术方案的更进一步改进，在步骤S33中，超声波频率控制在200～300KHZ，且持续时间0.5～2min。
[0019]作为本专利技术技术方案的更进一步改进，在步骤S35中，将铝箔基体置入100～150℃环境中，并留置30～40min。
[0020]在本专利技术所公开的技术方案中，旨在正式高温烧结前，借助于激光对铝箔基体上的铝粉浆料进行预烧结，且分多次进行。初层铝粉浆料被刷涂后，受到激光即时扫描，使分布于最底层的铝粉首先与因受激光热而生成的、尚未定型的氧化铝层紧密地熔融为一体，且位于底层、完全固化态的铝粉浆料中含有大量的孔隙，且整体分布均匀性极好，后续通过
氢氧化钠溶液和超声波相协同以去除浮于表面的、未完全固化成型的铝粉浆料，为后续铝粉浆料的继续刷涂、致密成型作铺垫，如此，使得后续通过调节激光功率、扫描间距与光斑直径以改变粘附在铝箔基体表面上的铝粉比例以及优化最终成型积层箔的孔隙分布均匀性的设计预想成为了可能。
[0021]在此，还需要说明的是，铝粉浆料的激光预烧结次数亦对最终成型积层箔的孔隙率以及孔隙分布形态有着重大影响。究其原因在于，针对于单层铝粉浆料预烧结层而言，愈加远离铝箔基体，其中所含有的孔隙平均尺寸愈大，且总占比愈大，因而，通过降低铝粉浆料的单次刷涂量以及采用多次激光预烧结方式成为对孔隙率以及孔隙分布均匀性进行控制的有效手段。
附图说明
[0022]为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0023]图1是采用通用工艺所制备积层箔的电镜扫描照片（横切状态下，
×
350）。
[0024]图2是采用本专利技术本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种激光扫描辅助积层箔制备方法，其特征在于，包括以下步骤：S1、准备工作阶段；对铝箔基体的预涂覆面执行清洁化操作，且筛选出用于预烧结用途的铝粉；S2、制备铝粉浆料；将步骤S1中所得铝粉浸于聚偏氟乙烯溶液中，并混合均匀；S3、激光预烧结阶段，包括以下子步骤：S31、将步骤S2中所制备的铝粉浆料刷涂于铝箔基体上；S32、将步骤S31中所得铝箔基体置于惰性气体氛围中，并利用激光对其已刷涂面进行全扫描；S33、将步骤S32中所得铝箔基体浸入氢氧化钠溶液中，直至其上铝粉烧结层被完全浸润；当铝箔基体被浸入后，向着氢氧化钠溶液施加超声波；S34、重复步骤S31～S33至少两次；S35、将步骤S34中所得铝箔基体置入高温环境进行烘干，直至水分完全气化逸出；S4、正式烧结阶段，S41、将步骤35中所得铝箔基体置于马弗炉中，首先，在1～2h时内，均速升温到390～410℃，且保温1～3h；随后，在0.5～1h内，均速升温到550℃～600℃，再次保温3～5h，直至烧结完成；S42、将步骤41所得铝箔基体继续置于马弗炉中随炉冷却，马弗炉内腔因失去电力供应而自然冷却，直至降温至20℃以下；S5、化成阶段，对步骤42所得铝箔基体进行化成处理，即得到积层箔成品。2.根据权利要求1所述的激光扫描辅助积层箔制备方法，其特征在于，在步骤S1中，将铝箔基体浸入至超声波清洗机清洗槽中，清洗液为纯净水，并沥干。3.根据权利要求1所述的激光扫描辅助积层箔制备方法，其特征在于，在步骤...

【专利技术属性】
技术研发人员：周小兵，朱伟晨，冒慧敏，程恒洋，李姜红，王晨，杨艳，
申请(专利权)人：南通海一电子有限公司宁夏海力电子有限公司，
类型：发明
国别省市：