[發明專利]一種具有多級混合結構的多孔陽極鋁箔的制備方法

有效

• 申請號: 202010470836.3
• 申請日: 2020-05-28
• 公開（公告）號: CN111627714B
• 公開（公告）日: 2021-08-13
• 發明（設計）人: 杜顯鋒;李響;熊禮龍
• 申請（專利權）人: 西安交通大學
• 主分類號: H01G9/045
• 分類號: H01G9/045;H01G9/052;C25D11/08;C25D11/18
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司 61200
• 代理人: 范巍

本發明公開了一種具有多級混合結構的多孔陽極鋁箔的制備方法，屬于鋁電解電容器領域，大尺寸鋁金屬具有大的比表面積和良好的表面均一性，小尺寸鋁金屬顆粒在熔化時能起到支撐三維結構的作用，維持電極箔的高孔隙率，同時增加電子傳輸通道，將二者混合涂覆在鋁基底上，在己二酸銨或硼酸電解液中陽極氧化，能夠得到具有納米?微米多級混合結構的多孔電極箔，該電極箔具有高的靜電容量和低的漏電流。本發明方法可用于大規模的工業化制造，能夠大幅度提高鋁電解電容器用陽極鋁箔的比容，促進鋁電解電容器的輕量化與小型化，提升鋁電解電容器的綜合性能。

技術領域

本發明屬于鋁電解電容器領域，涉及一種具有多級混合結構的多孔陽極鋁箔的制備方法。

背景技術

鋁電解電容器是一種體積比容量大和單位容量成本具有壓倒性優勢的儲能器件，被廣泛應用于家用電器、通訊設備、數碼電子、工業變頻、汽車電子等領域。鋁電解電容器的電極鋁箔通常是采用電化學腐蝕法制備，得到多孔結構的腐蝕鋁箔，再經過陽極氧化在腐蝕鋁箔表面生長一層氧化鋁膜，從而發揮其介電性能。多孔結構保證了電極箔陽極氧化的比表面積，根據電容公式：

C＝εS/kV

C是靜電容量，ε是介電常數，S是比表面積，k是形成常數，V是形成電壓。因此高的比表面積決定了電極箔具有更高的靜電容量。但是隨著腐蝕倍率的增加(擴面倍率達到30-250倍)，電化學腐蝕法會嚴重影響電極箔的機械強度。此外電化學腐蝕法必須使用含有鹽酸、硫酸、磷酸、硝酸等的腐蝕液，給環境帶來巨大負荷，腐蝕液后處理時在工序和經濟上有較大的負擔，因此希望開發一種摒棄電化學腐蝕的多孔鋁箔的制造方法。

根據文獻調研，在專利文獻CN103563028A中提出了一種電解電容器用電極箔，其特征是在鋁基材上具有單面或雙面的鋁粉燒結體，而不需要電化學腐蝕處理。在專利文獻CN104620342A中提出了一種電極箔，特點是在鋁材表面形成具有燒結鋁粉構成的多孔層。在專利文獻CN105874549A中提出了一種鋁電解電容器用電極箔，具有鋁及鋁合金粉末相互維持空隙構成的多孔燒結體和支撐基材。上述專利中電極箔的多孔結構都是通過單一形態和尺寸鋁或鋁合金的粉末構造的，并未考慮將不同形態和尺寸的鋁金屬顆粒混合，形成相互支撐的多孔結構。一般來說，大尺寸、形狀復雜的鋁粉具有大的比表面積保證了電極箔的高比容量，良好的表面均一性兼顧了表面氧化鋁的均勻生長，從而減少漏電流，提高了閃火電壓。小尺寸、形狀簡單的鋁粉在熔化時能在大尺寸鋁粉間形成燒結頸，從而起到支撐三維結構，維持電極箔高孔隙率的作用。同時，形狀單一(如球形)的粉末燒結后孔隙率小，從而得到的燒結箔比表面積也小，因為電極箔的容量取決于比表面積，利用這種粉末燒結得到的電極箔的靜電容量都偏低。

在專利文獻CN105393320A中提出了一種鋁電解電容器電極材料改進方法，其特征是具有經將鋁及鋁合金粉末和電絕緣粒子一同燒結的燒結層，使其燒結后具有較大的孔隙率和比表面積，從而有較高的靜電容量。在該專利文獻中記載了向鋁粉中混合了電絕緣粒子能夠增加了燒結箔的孔隙率和比表面積，但該方法同時也引入了雜質，引入的雜質會導致電極箔的漏電流增大，絕緣粒子在陽極氧化的過程中會影響電子通路，降低陽極氧化效率。

在專利文獻CN102714098B中提出了一種由多層鋁粉構成的燒結體制備得到的高容量電極箔。但該文獻專利沒有對不同尺寸的鋁粉進行混合，而是同層采用相同尺寸的鋁粉，不同層采用不同尺寸的鋁粉。另外該專利沒有考慮鋁粉形狀對性能的影響，從而使得制備的電極箔在靜電容量上沒有優勢。

綜上所述，現存的燒結箔方法存在以下缺陷：1.使用尺寸形狀單一的鋁粉進行燒結，得到的電極箔表面積有限，不利于電極箔靜電容量的進一步提高。2.單純的細顆粒鋁粉燒結過程中容易燒結在一起導致孔隙率下降，加入其它顆粒物質雖然能獲得較高的比表面積，但引入雜質會導致漏電流和損耗增加，使閃火電壓下降。

發明內容

為了克服上述現有技術的缺點，本發明的目的在于提供一種具有多級混合結構的多孔陽極鋁箔的制備方法，已解決現有的電極箔制備方法中使用尺寸單一的鋁粉造成制備的電極箔靜電容量較小的問題。