陽(yáng)極鋁電極箔的制備方法及系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于腐蝕箔電極技術(shù)領(lǐng)域，特別是一種鋁箔比容量大、折彎性能好的陽(yáng)極鋁電極箔的制備方法及實(shí)現(xiàn)該方法的制備系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]陽(yáng)極鋁電極箔是高壓鋁電解電容器的核心構(gòu)件。為提高其比容量，主要途徑是增加其有效表面積。
[0003]增大陽(yáng)極鋁電極箔表面積一般采用電化學(xué)腐蝕法對(duì)鋁箔進(jìn)行處理。其工藝流程為:開(kāi)卷—預(yù)處理—清洗—直流電解—水洗—烘干—腐蝕箔。在直流電解對(duì)鋁箔進(jìn)行腐蝕時(shí)，鋁箔表面引發(fā)初始蝕孔。此為整個(gè)腐蝕工藝的關(guān)鍵，直接影響蝕孔孔徑的大小及分布。
[0004]目前，陽(yáng)極鋁電極箔生產(chǎn)中普遍采用腐蝕槽循環(huán)方式，循環(huán)栗從腐蝕槽底部循環(huán)出口吸入腐蝕液，經(jīng)流量計(jì)控制流量后，從腐蝕槽的四個(gè)上角循環(huán)注入槽中。
[0005]采用上述方法和裝置進(jìn)行鋁箔加工時(shí)存在如下問(wèn)題:
[0006](I)在氯離子的擴(kuò)散階段，現(xiàn)有裝置的循環(huán)方式不利于箔面腐蝕液層流層的減薄，使迀移至鋁箔表面用于發(fā)孔的氯離子濃度較小。
[0007](2)在發(fā)孔階段，現(xiàn)有裝置的循環(huán)方式不能保證箔面各蝕點(diǎn)處吸附的氯離子濃度的均一性，使點(diǎn)蝕萌生的幾率降低，即蝕孔占有率降低。
[0008](3)在擴(kuò)孔階段，現(xiàn)有裝置的循環(huán)方式對(duì)腐蝕起主導(dǎo)作用的氯離子及鋁離子的擾動(dòng)效果低下，隨著蝕孔深度及傳質(zhì)阻力的增加，向孔內(nèi)迀移的氯離子及向孔外迀移的鋁離子的速率將會(huì)下降，易導(dǎo)致蝕孔前端的氯化鋁達(dá)到飽和，使得蝕孔生長(zhǎng)停止，繼而造成腐蝕箔蝕孔深度及孔徑大小的不均一。
[0009](4)在散熱過(guò)程中，現(xiàn)有裝置的循環(huán)方式使腐蝕槽中腐蝕液的流通性較小，易造成鋁箔表面熱傳遞受阻即局部過(guò)熱現(xiàn)象的發(fā)生，繼而造成鋁箔表面濃度場(chǎng)的不均一。
[0010](5)在脫氣過(guò)程中，現(xiàn)有裝置的循環(huán)方式使腐蝕槽中腐蝕液的湍動(dòng)效應(yīng)較小，易造成電極板表面及因微電池效應(yīng)造成的蝕箔表面/蝕孔中氫氣泡的脫附受限，繼而造成槽電壓的升尚。
[0011]以上幾點(diǎn)技術(shù)問(wèn)題導(dǎo)致蝕箔比表面積減小，繼而限制了蝕箔比容量的提高。以840Vf化成條件為例，IlOym的化成箔的比容為0.22?0.25yf/cm2，折彎次數(shù)為27次，產(chǎn)品105°C高溫壽命試驗(yàn)時(shí)間僅為7000?9000h。
[0012]總之，現(xiàn)有技術(shù)存在的問(wèn)題是:陽(yáng)極鋁電極箔的制備方法及裝置使得腐蝕液循環(huán)性能差、腐蝕液濃度及溫度分布不均致使蝕孔深度及尺寸不均，繼而造成鋁箔比容量小、折彎性能差。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0013]本發(fā)明的目的在于提供一種陽(yáng)極鋁電極箔的制備方法，所制得的鋁箔比容量大、折彎性能好。
[0014]本發(fā)明的另一目的在于提供一種陽(yáng)極鋁電極箔的制備系統(tǒng)。
[0015]實(shí)現(xiàn)本發(fā)明目的的技術(shù)解決方案為:
[0016]一種陽(yáng)極鋁電極箔的制備方法，包括如下步驟:
[0017](10)堿洗:將鋁箔置于氨水溶液中，進(jìn)行堿洗；
[0018](20)酸洗:將堿洗后的鋁箔置于酸洗液中，進(jìn)行酸洗；
[0019](30)腐蝕發(fā)孔:將酸洗后的鋁箔置于腐蝕發(fā)孔液中，施加直流電進(jìn)行腐蝕發(fā)孔；
[0020](40)腐蝕擴(kuò)孔:將腐蝕發(fā)孔后的鋁箔于硝酸溶液中，施加直流電進(jìn)行腐蝕擴(kuò)孔，得到陽(yáng)極鋁電極箔。
[0021]優(yōu)選地，所述(10)堿洗步驟中，氨水溶液的溫度為50?95°C，濃度為1.0?9.0wt %。即質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1.0?9.0%。
[0022 ] 優(yōu)選地，電子光箔在氨水溶液中堿洗的時(shí)間為30?150s。
[0023]優(yōu)選地，所述(20)酸洗步驟中，酸洗液的溫度為40?90°C。
[0024]優(yōu)選地，所述(20)酸洗步驟中，酸洗液中含有0.5?3.0M鹽酸和1.0?4.0M硫酸。
[0025]優(yōu)選地，所述(20)酸洗步驟中，堿洗后的電子光箔在酸洗液中酸洗的時(shí)間為80?250so
[0026]優(yōu)選地，所述(30)腐蝕發(fā)孔步驟中，腐蝕發(fā)孔液的溫度為30?80°C。
[0027]優(yōu)選地，所述(30)腐蝕發(fā)孔步驟中，酸洗液中含有0.5?3.0M鹽酸和I.0?4.0M硫酸。
[0028]優(yōu)選地，所述(30)腐蝕發(fā)孔步驟中，所施加的直流電的電流密度為50?450mA/cm2，施加直流電的時(shí)間為80?250s。
[0029]優(yōu)選地，所述(40)腐蝕擴(kuò)孔步驟中，硝酸溶液的溫度為30?80 °C，濃度為1.0?
9.0wt% ο
[0030]優(yōu)選地，所述(40)腐蝕擴(kuò)孔步驟中，所施加的直流電的電流密度為1?250mA/cm2，施加直流電的時(shí)間為300?1200 s ο
[0031 ]實(shí)現(xiàn)本發(fā)明另一目的的技術(shù)解決方案為:
[0032]一種陽(yáng)極鋁電極箔的制備系統(tǒng)，包括堿洗槽2、酸洗槽6、發(fā)孔槽8和擴(kuò)孔槽20，在所述發(fā)孔槽8和擴(kuò)孔槽20內(nèi)均設(shè)有多外相互平行的電極板10，所述電極板10與直流電源相連，在發(fā)孔槽8和擴(kuò)孔槽20的相鄰電極板10間設(shè)有內(nèi)循環(huán)管道網(wǎng)18，還包括至少兩臺(tái)循環(huán)栗13，一臺(tái)循環(huán)栗13的吸入口與發(fā)孔槽8的底部相通，其排出口與發(fā)孔槽8內(nèi)循環(huán)管道網(wǎng)18的入口相通，另一臺(tái)循環(huán)栗13的吸入口與擴(kuò)孔槽20的底部相通，其排出口與擴(kuò)孔槽20內(nèi)循環(huán)管道網(wǎng)18的入口相通。
[0033]作為改進(jìn)，在所述發(fā)孔槽8內(nèi)還設(shè)有直流電磁鐵11。
[0034]在發(fā)孔過(guò)程中引入直流電磁鐵的優(yōu)點(diǎn)在于:
[0035](I)增強(qiáng)溶液主體一箔面之間的液相傳質(zhì)。在電解腐蝕過(guò)程中疊加外磁場(chǎng)，當(dāng)荷電粒子(如氯離子和鋁離子)切割磁感線運(yùn)動(dòng)時(shí)會(huì)受到洛侖茲力Fl(Fl = JXB，J為電流密度，B為磁場(chǎng)強(qiáng)度)作用，從而驅(qū)使該粒子在電解液中作渦旋運(yùn)動(dòng)(這種現(xiàn)象稱為磁流體力學(xué)效應(yīng)即磁滯渦流效應(yīng))。磁致渦流效應(yīng)加大了近箔面處層流層的擾動(dòng)，減小了層流層厚度，改變層流層內(nèi)基本只靠分子擴(kuò)散的傳質(zhì)狀況，加速腐蝕液中氯離子向界面的傳質(zhì)，減小腐蝕液主體與界面處氯離子的濃度差，提高了箔面各缺陷點(diǎn)處吸附氯離子的有效濃度，從而整體提高了箔面發(fā)孔率及電容性能。
[0036](2)增強(qiáng)箔面各缺陷點(diǎn)之間氯離子的傳質(zhì)。鋁箔表面因組織結(jié)構(gòu)、活性不同，造成各缺陷點(diǎn)對(duì)氯離子的吸附勢(shì)能不同，使得各蝕點(diǎn)處氯離子濃度差異較大。在箔面層流層內(nèi)單純依靠氯離子自擴(kuò)散傳質(zhì)來(lái)減小各蝕核點(diǎn)間的氯離子濃差，顯然作用很小。磁致渦流效應(yīng)能在箔表面生成“平面擾動(dòng)”作用，強(qiáng)化了箔面各缺陷點(diǎn)間氯離子的傳質(zhì)迀移，減小了各點(diǎn)間氯離子的濃差，提高了發(fā)孔率及蝕孔孔徑均一性；同時(shí)減小了局部過(guò)蝕現(xiàn)象發(fā)生，提高了箔面平整度，從而改善了電極箔性能。
[0037](3)強(qiáng)化隧道孔內(nèi)傳質(zhì)及氫氣泡脫附(脫氣)。磁致渦流效應(yīng)能夠強(qiáng)化隧道孔內(nèi)氯離子及腐蝕產(chǎn)物進(jìn)出孔道的傳質(zhì)效果，提高各蝕孔內(nèi)氯離子濃度及反應(yīng)速率的均一性，從而增大隧道孔深度均一性，減少因腐蝕產(chǎn)物氯化鋁沉積箔面導(dǎo)致擴(kuò)孔及孔生長(zhǎng)不足現(xiàn)象的發(fā)生。此外，電解過(guò)程中蝕孔內(nèi)部壁面生成的氫氣泡也會(huì)阻礙傳質(zhì)，由于氫氣無(wú)電荷性，單一的電場(chǎng)難以對(duì)其產(chǎn)生電迀移作用，但氫氣為抗磁性物質(zhì)，利用本裝置中的外加磁場(chǎng)可對(duì)其產(chǎn)生磁力效應(yīng)(將其排斥遠(yuǎn)離磁場(chǎng)強(qiáng)度較高的區(qū)域)，利用磁場(chǎng)場(chǎng)強(qiáng)的不同，促使其加速離開(kāi)孔內(nèi)及箔面蝕孔口處，降低箔面附近吸附的氫氣濃度，起到強(qiáng)制脫氣作用，從而達(dá)到增大有效傳質(zhì)孔徑一氯離子及反應(yīng)產(chǎn)物在孔內(nèi)的進(jìn)出路徑，增強(qiáng)單孔拓孔反應(yīng)的連續(xù)性及各孔間反應(yīng)速率的均一性，從而提高蝕孔深度的均一性及箔的電容性能；另外磁場(chǎng)對(duì)陰極表面氫氣泡強(qiáng)制脫氣，減小了因氣泡阻礙傳質(zhì)導(dǎo)致的極化效應(yīng)，降低了槽內(nèi)電壓降，使電流效率提升，生產(chǎn)能耗降低。
[0038](4)強(qiáng)化腐蝕液主體的對(duì)流傳熱。磁致渦流效應(yīng)強(qiáng)化了對(duì)流傳熱，能快速消除腐蝕箔上因施加大額電流而產(chǎn)生的熱效應(yīng)，保證了電解液的濃度與溫度的均勻性，從而提高了電極箔的性能。
[0039]作為再改進(jìn)，在所述堿洗槽2與酸洗槽6間設(shè)有噴淋沖洗裝置4。
[0040]上述改進(jìn)使待加工鋁箔從噴淋沖洗裝置之間穿過(guò)，有效清除了箔面殘留的氨水溶液，避免了對(duì)酸洗液的污染。
[0041 ]作為又改進(jìn)，在所述發(fā)孔槽8與擴(kuò)孔槽20間設(shè)有噴淋沖洗裝置4。
[0042]上述改進(jìn)使待加工鋁箔從噴淋沖洗裝置之間穿過(guò)，有效清除了箔面殘留的鹽酸和硫酸的混合溶液，避免了對(duì)擴(kuò)孔液的污染。
[0043]作為另改進(jìn)，在所述循環(huán)栗13與內(nèi)循環(huán)管道網(wǎng)18之間設(shè)有換熱器16。以實(shí)現(xiàn)對(duì)發(fā)孔液及擴(kuò)孔液的加熱或冷卻，精確控制發(fā)孔液及擴(kuò)孔液的溫度。
[0044]優(yōu)選地，在所述循環(huán)栗13與換熱器16之間依次設(shè)有電磁閥14、流量計(jì)15和溫度計(jì)17。以實(shí)現(xiàn)對(duì)發(fā)孔液及擴(kuò)孔液流量、溫度的調(diào)控。
[0045]本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，其顯著優(yōu)點(diǎn):
[0046]鋁箔比容量大、折彎性能好:實(shí)驗(yàn)表明，在本發(fā)明的系統(tǒng)中采用本發(fā)明方法抽取的陽(yáng)極鋁電極箔，經(jīng)840Vf化成，鋁箔的容量達(dá)到0.24?0.34yf/cm2，折彎次數(shù)達(dá)到28?34次，105 0C高溫壽命試驗(yàn)時(shí)間為8000?12000h。本發(fā)明通過(guò)改善腐蝕液循環(huán)性能、使腐蝕液濃度及溫度分布均勻，使蝕孔深度及尺寸均勻，鋁箔比容量大、折彎性能好。
[0047]下面結(jié)合附圖和【具體實(shí)施方式】對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)描述。
【附圖說(shuō)明】
[0048]圖1是本發(fā)明陽(yáng)極鋁電極箔的制備方法的流程圖。
[0049]圖2是本發(fā)明陽(yáng)極鋁電極箔的制備系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0050]以下各實(shí)施例均按相同的步驟在上述的制備系統(tǒng)內(nèi)進(jìn)行，未經(jīng)特殊說(shuō)明的材料、設(shè)備均為市