一種制備高比容鋁箔電極的微成形軋制工藝的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種制備高比容鋁箔電極的微成形軋制工藝，將厚度為0.12~0.30 mm的鋁箔采用高精度軋機(jī)單道次軋制成雙面有均勻亞毫米尺寸槽的半成品。軋制力為5~20 kN，變形量為41.7%，軋制速度為0.05~1 m/s，軋制前后具有張力控制；軋制前，先讓軋機(jī)空轉(zhuǎn)5~10 min，進(jìn)入穩(wěn)定狀態(tài)后調(diào)整到相應(yīng)的輥縫值(考慮彈跳)進(jìn)行軋制。軋后鋁箔用1 mol/L的NaOH溶液清洗除油，再用去離子水清洗，放入鼓風(fēng)干燥箱中干燥，然后在80℃下于鹽酸（2 mol/L）與硫酸鋁（0.2 mol/L）的混合溶液中進(jìn)行刻蝕，電流密度為75 mA/cm 2，刻蝕時(shí)間為40~60 s。本發(fā)明有益效果是：該工藝?yán)娩X箔為基材，采用冷軋、電化學(xué)腐蝕工藝制備鋁箔電極，其加工工藝簡(jiǎn)單，易于大批量生產(chǎn)，成品具有更大的比表面積，顯著提高鋁箔電極的比容。
【專利說(shuō)明】
一種制備高比容鋁箔電極的微成形軋制工藝
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及一種制備高比容招箔電極的微成形乳制工藝，屬于金屬材料制備加工技術(shù)領(lǐng)域，特別提供了一種鋁箔電極的制備加工工藝方法。
【背景技術(shù)】
[0002]鋁電解電容器因具有比電容量大、體積小、質(zhì)量輕、價(jià)格便宜等特性在各種電子線路中得到廣泛的應(yīng)用。目前隨著電子產(chǎn)品朝著體積小型化、集成化的方向發(fā)展，對(duì)鋁電解電容器的性能提出了更高要求，即在保證性能(高比容)的前提下，盡量使體積減小。因此，研究鋁電解電容器小型化，即實(shí)現(xiàn)較高的単位靜電容量(比電容)，不但是目前開發(fā)高性能電器產(chǎn)品的關(guān)鍵，還是高比容研究的熱點(diǎn)。而電極鋁箔是鋁電解電容器的主要核心原材料，是技術(shù)含量和附加值最高的部分。鋁箔單位面積的靜電容量稱為比電容，它是衡量電容器性能的重要指標(biāo)，電容與極板單位面積和介電常數(shù)成正比，同時(shí)與極板間距成反比。故要提高比電容可以采取的措施有，增加單位面積和介電常數(shù)，或者減小電解質(zhì)厚度。極板厚度減小有一定的限制，如果基板太薄電容器容易在工作時(shí)被擊穿，因此通過(guò)減小極板厚度來(lái)提高比電容的空間是有限的。而且介電常數(shù)對(duì)于給定的材料而言一般是一定的，因此當(dāng)電容器在額定工作電壓下工作時(shí)，比電容主要由陽(yáng)極箔單位面積的大小所控制，為了使比電容增加，必須提高極板單位有效面積。
[0003]目前國(guó)內(nèi)外提高鋁箔有效單位面積的方法主要是采用電化學(xué)腐蝕的方法，或者兩者共同使用。在早期腐蝕箔是把鋁箔放在單一的食鹽溶液或鹽酸溶液中進(jìn)行手動(dòng)腐蝕，腐蝕效率緩慢，腐蝕也不均勻穩(wěn)定，得到的產(chǎn)品質(zhì)量低，并且對(duì)純度較高的鋁箔不能進(jìn)行有效腐蝕。隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)水平的提高和腐蝕技術(shù)的不斷深入研究，尤其是國(guó)外腐蝕線的引進(jìn)，同時(shí)采用混合酸腐燭液體系進(jìn)行連續(xù)腐蝕，最終能夠?qū)Ω呒冧X進(jìn)行腐蝕。但是目前國(guó)內(nèi)有關(guān)腐蝕箔的關(guān)鍵技術(shù)一般都屬于企業(yè)的內(nèi)部信息，并且不同的廠家可能也會(huì)采用不同的腐蝕工藝技術(shù)，但是針對(duì)目前國(guó)內(nèi)腐燭工藝的不足之處，還有待進(jìn)一歩加強(qiáng)。目前，國(guó)內(nèi)外針對(duì)鋁箔電極制備成形工藝相關(guān)報(bào)道較少。主要有:
[0004]王力臻等用電化學(xué)刻蝕對(duì)鋁箔進(jìn)行表面刻蝕后進(jìn)行涂布，研究鋁箔刻蝕與不刻蝕對(duì)界面電阻的影響，結(jié)果表明:鋁箔刻蝕可以有效降低界面電阻。Alwitt等人通過(guò)以lmol/L的HCl為腐蝕溶液，對(duì)鋁箔進(jìn)行電化學(xué)腐燭，結(jié)果表明:腐蝕使活性炭與鋁箔之間的接觸面積增加。C.Portet和P.L.Tabema等人分別以電化學(xué)腐蝕法對(duì)鋁箔進(jìn)行腐蝕處理，然后在腐蝕鋁箔上用溶膠凝膠法沉積摻有碳納米管的活性炭，實(shí)驗(yàn)表明，該方法可使活性炭與鋁箔間的電阻減小。Pasquiar人將導(dǎo)電劑涂布到招箔上以到達(dá)改善納米鋰離子電池活性炭材料和集流體之間的接觸電阻的目的。但對(duì)于鋁箔腐蝕過(guò)程中腐蝕條件對(duì)雙電層電容器性能的影響，有待于進(jìn)一步的研究。
[0005]綜上所述，目前擴(kuò)大鋁箔比容的研究主要集中在電化學(xué)腐蝕工藝方面，均具有一定的局限性。開發(fā)一種更有效的，易于生產(chǎn)的高比容鋁箔電極的制備工藝具有重要意義。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]為解決上述全部或部分問題，本發(fā)明提供了一種制備高比容鋁箔電極的微成形乳制工藝，該工藝是利用鋁箔為原材料，采用冷乳工藝+電化學(xué)腐蝕工藝制備鋁箔電極。采用冷乳工藝加工鋁箔電極，加工簡(jiǎn)單，易于大批量生產(chǎn)，制造費(fèi)用大幅度降低，生產(chǎn)效率高、成材率高、能耗低，而且可以很好的提高材料的比表面積。后再通過(guò)電化學(xué)腐蝕的方法進(jìn)一步對(duì)半成品鋁箔進(jìn)行表面腐蝕，提高鋁箔電極的比表面積以獲得更高比容的鋁箔電極。
[0007]本發(fā)明提供了一種制備高比容鋁箔電極的微成形乳制工藝:將厚度為0.12?
0.30_的鋁箔經(jīng)高精度乳機(jī)單道次乳制，乳制成為雙面有均勻微槽的帶槽鋁箔，微槽寬度a=0.15?0.20mm，間隔b = 0.39?0.80mm，深度h = 0.05?0.1mm;乳制力為5?20kN，道次變形量為41.7%,乳制前后具有張力控制，出口張力為入口張力的I?I.5倍;在乳制前，先讓乳機(jī)空轉(zhuǎn)5?lOmin，使乳機(jī)進(jìn)入較為穩(wěn)定的工作狀態(tài)，然后調(diào)整到相應(yīng)的輥縫值(考慮到乳機(jī)的彈跳)，設(shè)置乳機(jī)穩(wěn)定乳制速度為0.05?lm/s，等待乳制。將乳制后鋁箔先用濃度為lmol/L的NaOH溶液對(duì)鋁箔進(jìn)行清洗除油，再用去離子水清洗，放入鼓風(fēng)干燥箱中干燥，然后在80 °C下于鹽酸與硫酸鋁的混合溶液(其中鹽酸的濃度為2mo I /L，硫酸鋁的濃度為0.2mo I /U中進(jìn)行刻蝕。電流密度為75mA/cm2，刻蝕時(shí)間為40?60s。
[0008]所述乳制鋁箔電極的材料選用厚度為0.12?0.30_的光箔。
[0009]所述乳制鋁箔電極的光箔寬度為500?800mm。
[0010]所述高精度乳機(jī)上下工作輥具有亞毫米尺寸凹槽，上下乳輥閉合形成鋁箔電極的預(yù)成形形狀。
[0011]本發(fā)明相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)，具有如下的優(yōu)點(diǎn)及效果:
(1)本發(fā)明提供了一種制備高比容鋁箔電極的微成形乳制工藝，采用冷乳技術(shù)、電化學(xué)腐蝕技術(shù)制備鋁箔電極，其加工工藝簡(jiǎn)單，易于大批量生產(chǎn)，制造費(fèi)用大幅度降低；
(2)通過(guò)乳制工藝加工鋁箔電極，可以使化學(xué)刻蝕的基材具有更大的比表面積，進(jìn)一步有效提尚招猜電極的比容。
【附圖說(shuō)明】
[0012]圖1為本發(fā)明乳制鋁箔電極結(jié)構(gòu)示意圖；
圖2為本發(fā)明中乳輥結(jié)構(gòu)示意圖；
圖3為本發(fā)明中乳輥與基材接觸示意圖。
[0013]圖中附圖標(biāo)記表示為:1-上工作輥，2-基材，3-下工作輥。
【具體實(shí)施方式】
[0014]以下結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案作進(jìn)一步描述。
實(shí)施例1
[0015]如圖3中基材所示，招箔電極尺寸為:槽間距a = 0.15mm，槽寬b = 0.39mm，槽深h =0.05mm，鋁箔厚度0.12mm，如圖2所示，基材選用KYG10.120mm的光箔，寬度500mm，厚度
0.12mm，采用高精度乳機(jī)進(jìn)行乳制，首先，先讓乳機(jī)空轉(zhuǎn)8min，使乳機(jī)進(jìn)入較為穩(wěn)定的工作狀態(tài)，然后調(diào)整到相應(yīng)的輥縫值，設(shè)置乳機(jī)穩(wěn)定乳制速度為0.5m/s，導(dǎo)衛(wèi)裝置調(diào)整好后，將光箔借助導(dǎo)衛(wèi)裝置送入乳機(jī)進(jìn)行連續(xù)乳制，乳制力為5kN，道次變形量控制在35%?45%，出口張力為入口張力的I.2倍。
實(shí)施例2
[0016]如圖3中基材所示，招箔電極尺寸為:槽間距a = 0.18mm，槽寬b = 0.58mm，槽深h =0.05mm，招箔厚度0.20mm，如圖2所示，基材選用0.20mm的光箔，寬度500mm，長(zhǎng)度100mm，采用高精度冷乳機(jī)組進(jìn)行乳制，首先，先讓乳機(jī)空轉(zhuǎn)8min，使乳機(jī)進(jìn)入較為穩(wěn)定的工作狀態(tài)，然后調(diào)整到相應(yīng)的輥縫值，設(shè)置乳機(jī)穩(wěn)定乳制速度為0.3m/s，導(dǎo)衛(wèi)裝置調(diào)整好后，將光箔帶材借助導(dǎo)衛(wèi)裝置送入乳機(jī)進(jìn)行連續(xù)乳制，乳制力為1kN，道次變形量控制在30%?40%，出口張力為入口張力的I.I倍。
實(shí)施例3
[0017]如圖3中基材所示，招箔電極尺寸為:槽間距a = 0.20mm，槽寬b = 0.80mm，槽深h =0.05mm，鋁箔厚度0.30mm，如圖2所示，基材選用厚度為0.30mm的光箔，寬度800mm，長(zhǎng)度100mm，采用高精度冷乳機(jī)進(jìn)行乳制，首先，先讓乳機(jī)空轉(zhuǎn)8min，使乳機(jī)進(jìn)入較為穩(wěn)定的工作狀態(tài)，然后調(diào)整到相應(yīng)的輥縫值，設(shè)置乳機(jī)穩(wěn)定乳制速度為0.2m/s，導(dǎo)衛(wèi)裝置調(diào)整好后，將光箔帶材借助導(dǎo)衛(wèi)裝置送入乳機(jī)進(jìn)行連續(xù)乳制，乳制力為20kN，道次變形量控制在25%?35 %，口張力為入口張力的I.4倍。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種制備高比容鋁箔電極的微成形乳制工藝，其特征在于:該工藝是利用鋁箔為原材料，采用冷乳工藝+電化學(xué)腐蝕工藝制備鋁箔電極，具體包括以下三個(gè)步驟: 步驟一，根據(jù)適合工藝要求設(shè)計(jì)鋁箔電極，其中所述鋁箔電極雙面帶有亞毫米尺寸微槽； 步驟二，按照冷乳+電化學(xué)腐蝕的加工工藝進(jìn)行加工，首先設(shè)計(jì)加工冷乳所用的工作輥，上下工作輥帶有亞毫米尺寸凹槽，將鋁箔采用高精度乳機(jī)進(jìn)行乳制成為雙面帶有微槽的半成品； 步驟三，將乳制后的鋁箔經(jīng)過(guò)NaOH溶液清洗除油、離子水清洗、干燥后放入腐蝕液中進(jìn)行刻蝕。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種制備高比容鋁箔電極的微成形乳制工藝，其特征在于:所述乳制鋁箔電極的基材選用鋁制光箔，基材厚度為0.12?0.30 mm，寬度為500?800 mm。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種制備高比容鋁箔電極的微成形乳制工藝，其特征在于:所述高精度冷乳機(jī)的上下工作輥具有亞毫米尺寸凹槽，上下乳輥閉合形成鋁箔電極的預(yù)成形形狀。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種制備高比容鋁箔電極的微成形乳制工藝，其特征在于:所乳制鋁箔電極雙面有均勻亞毫米尺寸微槽，槽寬度為0.10?0.20 mm，間隔為0.39?0.80 mm,深度為0.05?0.10 mm。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種制備高比容鋁箔電極的微成形乳制工藝，其特征在于:所述乳制鋁箔電極經(jīng)過(guò)單道次乳制獲得;乳制力為5?20 kN，道次變形量為41.7%，乳制前后均具有張力控制，出口張力為入口張力的I?1.5倍;在乳制前，先讓乳機(jī)空轉(zhuǎn)5?10 min，使乳機(jī)進(jìn)入較為穩(wěn)定的工作狀態(tài)，然后調(diào)整到相應(yīng)的輥縫值(考慮到乳機(jī)的彈跳)進(jìn)行乳制，乳機(jī)穩(wěn)定乳制速度為0.05?I m/s。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種制備高比容鋁箔電極的微成形乳制工藝，其特征在于:所用NaOH清洗溶液濃度為I mol/L，所用腐蝕溶液為鹽酸溶液與硫酸鋁溶液的混合溶液(其中鹽酸的濃度為2mo I/L，硫酸鋁的濃度為0.2 mo I /L )，所用電流密度為75 mA/cm2，刻蝕時(shí)間為40?60 s，刻蝕溫度為80 °C。
【文檔編號(hào)】C25F3/04GK106001111SQ201610329163
【公開日】2016年10月12日
【申請(qǐng)日】2016年5月18日
【發(fā)明人】王開坤, 張麗麗, 王云龍, 馬春梅
【申請(qǐng)人】北京科技大學(xué)