[發明專利]一種鋁電解電容器用陽極鋁箔的節能制備方法

有效

• 申請號: 201911024947.5
• 申請日: 2019-10-25
• 公開（公告）號: CN110819965B
• 公開（公告）日: 2021-01-19
• 發明（設計）人: 杜顯鋒;李響;李卓;熊禮龍
• 申請（專利權）人: 西安交通大學
• 主分類號: C23C16/40
• 分類號: C23C16/40;C23C16/513;C25D11/10;C25D11/18;C25D11/16;C23C16/455;C23C28/04
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司 61200
• 代理人: 范巍

本發明公開了一種鋁電解電容器用陽極鋁箔的節能制備方法，屬于鋁電解電容器領域。包括：利用氣相沉積法，輔以等離子體增強，將鋁金屬有機化合物作為前驅體，在腐蝕鋁箔表面生長氧化鋁電介質，然后對其進行高溫熱處理，再經陽極氧化、退火、補形成，制得鋁電解電容器用陽極鋁箔。本發明利用等離子體輔助的氣相沉積技術能夠直接在腐蝕箔表面快速均勻地沉積一層Al₂O₃，相比于傳統的水處理方法，不需要再經過強電場作用的轉化，因而陽極氧化過程中的能量消耗降低33.8％～66.2％。

技術領域

本發明屬于鋁電解電容器領域，具體涉及一種鋁電解電容器用陽極鋁箔的節能制備方法。

背景技術

鋁電解電容器用陽極鋁箔的制備通常是采用陽極氧化法在腐蝕鋁箔表面生長一層Al₂O₃電介質層。但傳統的直流陽極氧化法隨著氧化膜的不斷生長，其歐姆阻抗不斷增加，在恒流階段會產生大量的焦耳熱，導致能量耗散嚴重；此外，隨著陽極氧化的進行，伴隨氧化鋁溶解、析氧、水合、氧化膜被擊穿等副反應，從而導致需要額外的能量對氧化膜進行修補，延長了反應時間并進一步增加了能耗。此外，針對高壓陽極鋁箔，傳統的前處理方式是對鋁箔進行煮沸處理，在其表面生長一層Al₂O₃·xH₂O，在強電場條件下轉化為Al₂O₃。

2Al+(3+x)H₂O→Al₂O₃·xH₂O+3H₂ (1)

但是，這層Al₂O₃·xH₂O本身不能作為電介質，仍需在強電場作用下轉化為γ-Al₂O₃才能作為電容器的介質層。此外，由于無法精確控制Al₂O₃·xH₂O的生長厚度：在低壓段化成時，Al₂O₃·xH₂O會堵塞腐蝕箔的孔道，使容量下降；而高壓段化成時，一般讓其生成過量水合膜，但這層水合膜在電容器使用過程中仍會阻礙電解液與陽極箔的接觸，降低電容量，因此需要額外的磷酸或磷酸二氫銨將其除去。

氣相沉積技術是一種利用氣相前驅體發生物理化學變化從而在基底表面沉積薄膜的技術，包括化學氣相沉積、等離子體氣相沉積、原子層沉積等。

2AlR₃+3H₂O→Al₂O₃+6RH (3)

AlR₃+[O]orO₃(plasma)→Al₂O₃+H₂O+CO₂ (4)

R＝-C_nH_2n+1

氣相沉積由于反應物具有更高的活性，能直接生成Al₂O₃，而不需要經過中間步驟，從而實現更高效的轉化并減少生成的Al₂O₃能量消耗。此外，氣相沉積具有在大面積、復雜多孔表面的高保形性，能在納米尺度實現精確控制并且重復性高，構成的薄膜兼具均勻性和致密性的優點。此外，在原子層沉積過程中加入等離子體可以實現低溫氧化物薄膜的制備，進一步提高反應物的活性。

當前，還未見將氣相沉積技術與直流氧化處理相結合制備鋁電解電容器用陽極鋁箔的相關報道。

發明內容