【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及电解电容器，具体涉及一种高能束流辅助制备有序多孔钽箔的方法及其产品和应用。
技术介绍
1、随着电解电容器储能技术的快速发展，以铝、钽或铌金属衍生的阳极材料逐渐受到重视，通过在阳极表面生长介电层（对应的金属氧化物），再配合导电介质组装的电解电容器在储能、滤波和调谐等领域已经得到广泛应用。
2、在众多的电解电容器中，以钽箔作为阳极材料的钽电解电容器因其优异的电容储存密度、高介电性能和低漏电特性，在工作时显示出更高的稳定性。同时，钽箔本身良好的耐腐蚀性、高导电性和可加工性，以及ta2o5氧化物介电层具有的高介电常数和低损耗因子也使其保持优异的电容量。因此，对钽阳极材料的结构改性来获得更突出的储电优势是新一代高性能钽电容器取得成功的关键。
3、尽管钽箔在电解电容器领域中的优势明显，但受限于钽箔本身的孔隙率低，有限的比表面积并不能为储电反应提供额外的活性位点，在一定程度上限制其比容量进一步提高。因此，通过改变钽箔内部结构和化学组分来提升其储电能力是有必要的。传统的原位技术将钽化物直接还原成高比钽箔，所制备的钽阳极材料显示出一定的电容改善能力，但由于还原过程不充分，基体中残留的钽化物使阳极材料的漏电流增加，在高电压下长时间运行下很容易导致钽箔被击穿，从而造成器件失效等其他安全事故，说明钽箔纯度是其结构改性产生积极作用的基础。因此，对已经商业化应用的高纯钽箔进行结构调控有望设计出性能优异、结构稳定的钽阳极材料。
4、电化学腐蚀处理是对商业钽箔进行结构调控的常用手段，通过在钽箔表面生长微孔结构来
技术实现思路
1、本专利技术所要解决的技术问题在于提供一种高能束流辅助制备有序多孔钽箔的方法及其产品和应用。本专利技术采用高能束流在钽箔表面的ta2o5氧化层上构筑出阵列型微结构，为钽箔的电化学腐蚀过程孔隙生长提供一个限定范围，保证孔有序生长在钽箔表面的微结构中。这种合理分布的有序孔结构不仅能有效避免无效孔对钽基体造成的破坏，也能为材料提供更多的储电反应活性位点，为高性能钽电容器阳极材料的研究提供一种新的设计思路。
2、本专利技术所要解决的技术问题采用以下的技术方案来实现：
3、本专利技术的第一个目的是提供一种高能束流辅助制备有序多孔钽箔的方法，包括以下步骤：
4、（1）对钽箔进行阳极氧化处理，在钽箔表面形成ta2o5氧化层，得到含ta2o5氧化层的钽箔；
5、（2）利用高能束流对含ta2o5氧化层的钽箔进行刻蚀处理，通过去除钽箔表面位于刻蚀路径上的ta2o5以获得具有微结构的钽箔；
6、（3）将具有微结构的钽箔放置在碱性溶液中处理，去除微结构中残留的ta2o5氧化层，经过水洗、干燥后，获得微结构型钽箔；
7、（4）利用电化学腐蚀方法在腐蚀液中对微结构型钽箔进行腐蚀，得到有序多孔钽箔。
8、本专利技术的第二个目的是提供一种有序多孔钽箔，其是采用如上述第一个目的中的方法制备得到；所述有序多孔钽箔中的孔隙有序分布在微结构中。
9、本专利技术的第三个目的是提供如第二个目的中的有序多孔钽箔作为钽电解电容器阳极材料的应用。
10、本专利技术将阳极氧化处理时钽箔表面预先生长的非晶态ta2o5氧化层在高能束流的轰击作用下去除，为钽箔表面构筑微结构创造了条件。当高能束流的作用力与钽箔表面的ta2o5氧化层厚度匹配时，不仅能保持钽箔基体原有的结构稳定性，也能将位于高能束流刻蚀路径上的ta2o5氧化层去除，从而将钽基体暴露，为后续的电化学腐蚀提供一个限定的工作范围。此外，在电化学腐蚀过程中，电子和腐蚀液中卤素离子与微结构中的钽基体不断相互作用，由此形成的孔隙结构有序排列在钽箔表面的微结构中。本专利技术通过高能束流辅助电化学腐蚀过程制备得到了一种有序多孔的钽阳极材料。
11、本专利技术的有益效果是：
12、(1)本专利技术先对钽箔的表面进行阳极氧化处理形成非晶态的ta2o5氧化层，然后采用高能束流对ta2o5氧化层进行刻蚀处理，位于刻蚀路径上的非晶态ta2o5被去除，从而为电化学腐蚀的工作限定范围，为后续腐蚀过程中有序孔的生长提供条件。
13、(2) 本专利技术提供的有序多孔钽箔的制备方法可以避免传统的电化学腐蚀工艺直接处理钽箔出现的孔隙生长随机和无序现象，使制备得到的钽箔的比容量得到明显提升，获得性能优异的多孔钽箔。
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1.一种高能束流辅助制备有序多孔钽箔的方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的高能束流辅助制备有序多孔钽箔的方法，其特征在于，所述阳极氧化处理的方法为直流阳极氧化处理、交流阳极氧化处理、微弧氧化处理、浸渍氧化处理或电火花氧化处理。
3.根据权利要求1所述的高能束流辅助制备有序多孔钽箔的方法，其特征在于，所述高能束流为电子束、离子束、激光束中的至少一种。
4.根据权利要求1所述的高能束流辅助制备有序多孔钽箔的方法，其特征在于，所述微结构是阵列分布的有序结构，是点状微结构或条状微结构。
5.根据权利要求1所述的高能束流辅助制备有序多孔钽箔的方法，其特征在于，所述碱性溶液是温度为50-95℃的氢氧化钠溶液或氢氧化钾溶液。
6.根据权利要求1所述的高能束流辅助制备有序多孔钽箔的方法，其特征在于，所述电化学腐蚀方法采用恒压脉冲直流电源，电压为0.5-20 V，腐蚀时间为3-60 min，频率为5-100 Hz，占空比为5-100%。
7.根据权利要求1所述的高能束流辅助制备有序多孔钽箔的方法，其特征在
8.一种有序多孔钽箔，其特征在于：其是采用如权利要求1至7中任一项所述的方法制备得到。
9.如权利要求8所述的有序多孔钽箔作为钽电解电容器阳极材料的应用。
...【技术特征摘要】
1.一种高能束流辅助制备有序多孔钽箔的方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的高能束流辅助制备有序多孔钽箔的方法，其特征在于，所述阳极氧化处理的方法为直流阳极氧化处理、交流阳极氧化处理、微弧氧化处理、浸渍氧化处理或电火花氧化处理。
3.根据权利要求1所述的高能束流辅助制备有序多孔钽箔的方法，其特征在于，所述高能束流为电子束、离子束、激光束中的至少一种。
4.根据权利要求1所述的高能束流辅助制备有序多孔钽箔的方法，其特征在于，所述微结构是阵列分布的有序结构，是点状微结构或条状微结构。
5.根据权利要求1所述的高能束流辅助制备有序多孔钽...
【专利技术属性】
技术研发人员：王振洋，王文波，李年，张淑东，康俊，刘翠，孔明光，
申请(专利权)人：中国科学院合肥物质科学研究院，
类型：发明
国别省市：
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