[发明专利]高比容阴极箔的制备方法

说明书

【技术领域】

本发明涉及一种铝电解电容器，尤其涉及一种可应用于固态电解电容的高比容阴极铝箔的制备方法。

【背景技术】

铝电解电容器成为大量应用于各类电子整机产品的一种重要基础元器件，随着信息产业的高速发展，电子整机向薄、轻、小方向发展势头迅猛，作为在电路中作用尚不可取代的铝电解电容器，其体积偏大已成为限制因素，亟待探索新的技术对策来大幅度提高电容器的比电容及其他的各项电性能，以适应电子器件长寿命化的要求。一般来说，通过阳极氧化形成在铝电极箔上的阳极氧化膜，作为铝电解电容器的介质层，其物理和化学性能决定了铝电解电容器的性能。现有技术中，铝电解电容器阳极箔的介电层是通过化成工艺获得的，所述化成工艺就是利用电化学原理，对铝箔进行阳极氧化处理，使溶液中的氧原子与铝原子结合，在铝箔表面形成一层具有特定介电常数和能耐特定电压的氧化膜介质层。

提高铝电解电容器铝箔比电容的途径为：①增大铝箔的真实表面积S；②提高介电层的相对介电常数εr；③降低介电层的厚度d。采用化学或电化学腐蚀方法扩大铝箔表面积是提高铝箔比电容的有效途径，目前技术中，铝箔的腐蚀系数即扩面倍率G(形成容量的有效面积与几何面积之比)，对阴极箔来说可达200，低压箔为100，高压箔为30，其技术虽然仍在不断的发展，却已显示出接近极限的迹象，这是因为要再扩大G，只有进一步细化腐蚀形成的孔洞，这将导致工作电解液进入孔洞困难，与介质膜表面接触不良，损耗、阻抗、频率特性等恶化。由于在特定的耐压值下，介电层的厚度d和相对介电常数εr是由介电层的物质结构所决定的，因此通过改变介电层的物质结构有可能提高比电容。目前，通过改变介电层的物质结构，形成高介电常数的复合氧化膜，来提高铝箔的比电容已经成为电容器材料研究的一个热点。

【发明内容】

为解决上述技术问题，本发明提供了一种可应用于固态电解电容的高比容阴极铝箔的制备方法，其可在铝箔表面引入一层高介电常数、高比表面积镀膜，使其具有很高的比容量以及对化学物质和空气在高温下有着良好的稳定性。

为实现上述发明目的，本发明所提出的技术方案是：

一种高比容阴极箔的制备方法，其特征在于：选择光箔作为基材，先在其表面采用化成处理，使之在铝箔表面形成一层致密的、均匀的、具有单向导电性的氧化铝层，然后再采用磁控溅射方法在其表面形成一层钛金属膜。

所述铝箔表面经过磁控溅射处理后，再进行高温处理，使钛金属表面形成一层钝化膜；

所述磁控溅射步骤中，采用连续提高氮气的浓度方式，使金属钛的成分呈梯度下降，氮化钛的成分呈梯度增长；

所述化成处理的时间5min～30min，温度50℃～80℃，电压在1.0～3.0伏之间；

所述钛金属膜为钛、氮化钛、氮铝化钛或碳氮化钛膜，其膜镀层厚度在1～3μm之间；

所述光箔在化成处理步骤前，先采用机械方法在其表面先刷出沟回；

或者，所述光箔在化成处理步骤前，先采用化学或电化学方法对光箔表面进行轻微腐蚀，其腐蚀倍率为1～10。

所述磁控溅射处理后所作高温处理的温度为300～500℃，时间为20～60分钟。

本发明的有益效果是：通过在铝箔蒸镀前在其表面形成一层致密的、均匀的、具有单向导电性的氧化铝层，可提前对铝表面进行阳极氧化，使空气与氧化铝层直接接触，从而提高了钛膜对蒸镀金属的附着力，即便是在空气中进行高温炭化，也不会影响产品的阻抗和容量，大大简化了高比容固体电容的制备难度。另外，将蒸镀后的铝箔再进行高温处理，使钛金属表面形成一层钝化膜，可以使其容量稳定，并且由于钝化膜的阻隔作用，可以避免化成液和强酸性的电解质对钛金属的腐蚀作用，提高了最终产品固态电解电容的稳定性。

【具体实施方式】

目前，在铝电解电容器领域中，铝电极箔的比容正比于氧化膜的相对介电常数。铝阳极氧化膜Al₂O₃的介电常数一般为8～10，  而锐钛矿型TiO₂的介电常数为48，金红石型TiO₂的介电常数为110～117。在现有技术领域中，将具有高介电常数阀金属氧化物等陶瓷氧化物引入到经过扩面的铝箔上的方法可采用物理方法或化学方法。