[发明专利]长寿命铝电解电容器用化成箔及其制备工艺

说明书

本发明涉及一种化成箔，特别涉及一种长寿命铝电解电容器用化成箔及其制备工艺，属于电化学技术领域。本发明通过阳极氧化法将高压腐蚀箔在磷酸水溶液中低温氧化形成前置氧化膜，在前置氧化膜的基础上采用低温、低浓度的氢氧化钠溶液进行小电流化成，可制备长寿命铝电解电容器用化成箔。经过电容器老练对比试验表明，化成箔中无定型氧化膜更容易被电容器中电解液修复，并且在老练和耐久性实验时高温作用下疏松的无定型氧化膜可以部分转化为致密的晶型氧化膜（γ¹‑Al₂O₃），使电容器容量得到提升，损耗和漏电流长时间保持稳定，电容器的性能得到较大改善。

技术领域

本发明涉及一种化成箔，特别涉及一种长寿命铝电解电容器用化成箔及其制备工艺，属于电化学技术领域。

背景技术

铝阳极氧化膜是电解电容器的工作介质，其性能的优劣直接影响着铝电解电容器的寿命。阳极氧化膜的结构主要有无定型Al₂O₃和γ-Al₂O₃或γ1-Al₂O₃以及少量水合氧化膜。晶型氧化膜具有较大的相对介电常数和较小的耐压厚度，电容量较无定型氧化膜高，有利于电容器小型化发展。因此，这些年许多高校、研究机构和企业技术人员致力于化成箔高介电复合氧化膜性能的研究，并取得了显著的成就。

高桥英明等研究了复合氧化膜的结构及形成机理，铝箔先与热水反应，形成水合氧化膜，再进行阳极氧化，可形成结晶复合阳极氧化膜。从超薄断面切片得到如图1所示复合氧化膜结构。靠近铝表面一层致密的无定型氧化铝膜，构成介电层的内层δ_i，其外面是一层有着许多空洞和裂缝的结晶氧化铝膜(经X射线衍射测定具有与γ-Al₂O₃相似的晶体结构，但排列较不整齐，称之为γ1-Al₂O₃)，构成介电膜的外层δ₀，再外面是残留的水合氧化膜内层δ_h,I，最外面是原来水合氧化膜羽毛状的外层δ_h,i。

从铝电解电容器电化学性能的角度考虑，对比容和耐压值做出贡献的主要是结晶Al₂O₃层，Al₂O₃·xH₂O层由于其疏松结构，介电常数比结晶层低，比容值也比较低。

沈行素和严季新提出，膜的羽毛状外层和残留的未脱水的水合氧化膜层是无益的，它们易堵塞微细的腐蚀孔，从而损失容量并且增加等效串联电阻。从铝电解电容器电化学性能的角度考虑，对比容和耐压值做出贡献的主要是结晶Al₂O₃层，Al₂O₃·xH₂O层由于其结构疏松，并不耐压，且介电常数比结晶层低，比容值也比较低。因此，许多学者研究寻找消除水合氧化铝的方法，而热处理工艺是目前用于消除水合氧化铝最普遍的方法。

刘子涵等人研究了铝阳极氧化残存水合膜热稳定性以及热处理对水合膜结构和性能的影响。研究表明铝电解电容器用腐蚀铝箔经过沸水水煮后，表面的Al₂O₃·xH₂O水合膜具有良好的热稳定性。然而，外层水合膜的存在对整个氧化膜的耐压和比容性能并不能起到提高的作用，因此，寻找合适的方法，使外层水合膜转变为结晶Al₂O₃结构，将使水合膜的电化学性能大大提高。

大量研究普遍认为将非结晶的无定型氧化膜和水合氧化膜在热处理或电场作用下，生成γ1-Al₂O₃的致密氧化膜，有利于提高化成箔的比容和耐压值。而对阳极氧化膜性能对电容器寿命的影响的研究鲜有报道。γ1-Al₂O₃结晶氧化膜虽然致密稳定，但内阻较大，电压波动时发热量大，引起电容器失效而缩短其使用寿命。因此，研究出损耗低、内阻小的铝阳极氧化膜是制备长寿命电容器的关键技术之一。