阳极铝电极箔的制备方法及系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明属于腐蚀箔电极技术领域，特别是一种铝箔比容量大、折弯性能好的阳极铝电极箔的制备方法及实现该方法的制备系统。
【背景技术】
[0002]阳极铝电极箔是高压铝电解电容器的核心构件。为提高其比容量，主要途径是增加其有效表面积。
[0003]增大阳极铝电极箔表面积一般采用电化学腐蚀法对铝箔进行处理。其工艺流程为:开卷—预处理—清洗—直流电解—水洗—烘干—腐蚀箔。在直流电解对铝箔进行腐蚀时，铝箔表面引发初始蚀孔。此为整个腐蚀工艺的关键，直接影响蚀孔孔径的大小及分布。
[0004]目前，阳极铝电极箔生产中普遍采用腐蚀槽循环方式，循环栗从腐蚀槽底部循环出口吸入腐蚀液，经流量计控制流量后，从腐蚀槽的四个上角循环注入槽中。
[0005]采用上述方法和装置进行铝箔加工时存在如下问题:
[0006](I)在氯离子的扩散阶段，现有装置的循环方式不利于箔面腐蚀液层流层的减薄，使迀移至铝箔表面用于发孔的氯离子浓度较小。
[0007](2)在发孔阶段，现有装置的循环方式不能保证箔面各蚀点处吸附的氯离子浓度的均一性，使点蚀萌生的几率降低，即蚀孔占有率降低。
[0008](3)在扩孔阶段，现有装置的循环方式对腐蚀起主导作用的氯离子及铝离子的扰动效果低下，随着蚀孔深度及传质阻力的增加，向孔内迀移的氯离子及向孔外迀移的铝离子的速率将会下降，易导致蚀孔前端的氯化铝达到饱和，使得蚀孔生长停止，继而造成腐蚀箔蚀孔深度及孔径大小的不均一。
[0009](4)在散热过程中，现有装置的循环方式使腐蚀槽中腐蚀液的流通性较小，易造成铝箔表面热传递受阻即局部过热现象的发生，继而造成铝箔表面浓度场的不均一。
[0010](5)在脱气过程中，现有装置的循环方式使腐蚀槽中腐蚀液的湍动效应较小，易造成电极板表面及因微电池效应造成的蚀箔表面/蚀孔中氢气泡的脱附受限，继而造成槽电压的升尚。
[0011]以上几点技术问题导致蚀箔比表面积减小，继而限制了蚀箔比容量的提高。以840Vf化成条件为例，IlOym的化成箔的比容为0.22?0.25yf/cm2，折弯次数为27次，产品105°C高温寿命试验时间仅为7000?9000h。
[0012]总之，现有技术存在的问题是:阳极铝电极箔的制备方法及装置使得腐蚀液循环性能差、腐蚀液浓度及温度分布不均致使蚀孔深度及尺寸不均，继而造成铝箔比容量小、折弯性能差。
【发明内容】
[0013]本发明的目的在于提供一种阳极铝电极箔的制备方法，所制得的铝箔比容量大、折弯性能好。
[0014]本发明的另一目的在于提供一种阳极铝电极箔的制备系统。
[0015]实现本发明目的的技术解决方案为:
[0016]一种阳极铝电极箔的制备方法，包括如下步骤:
[0017](10)碱洗:将铝箔置于氨水溶液中，进行碱洗；
[0018](20)酸洗:将碱洗后的铝箔置于酸洗液中，进行酸洗；
[0019](30)腐蚀发孔:将酸洗后的铝箔置于腐蚀发孔液中，施加直流电进行腐蚀发孔；
[0020](40)腐蚀扩孔:将腐蚀发孔后的铝箔于硝酸溶液中，施加直流电进行腐蚀扩孔，得到阳极铝电极箔。
[0021]优选地，所述(10)碱洗步骤中，氨水溶液的温度为50?95°C，浓度为1.0?9.0wt %。即质量分数为1.0?9.0%。
[0022 ] 优选地，电子光箔在氨水溶液中碱洗的时间为30?150s。
[0023]优选地，所述(20)酸洗步骤中，酸洗液的温度为40?90°C。
[0024]优选地，所述(20)酸洗步骤中，酸洗液中含有0.5?3.0M盐酸和1.0?4.0M硫酸。
[0025]优选地，所述(20)酸洗步骤中，碱洗后的电子光箔在酸洗液中酸洗的时间为80?250so
[0026]优选地，所述(30)腐蚀发孔步骤中，腐蚀发孔液的温度为30?80°C。
[0027]优选地，所述(30)腐蚀发孔步骤中，酸洗液中含有0.5?3.0M盐酸和I.0?4.0M硫酸。
[0028]优选地，所述(30)腐蚀发孔步骤中，所施加的直流电的电流密度为50?450mA/cm2，施加直流电的时间为80?250s。
[0029]优选地，所述(40)腐蚀扩孔步骤中，硝酸溶液的温度为30?80 °C，浓度为1.0?
9.0wt% ο
[0030]优选地，所述(40)腐蚀扩孔步骤中，所施加的直流电的电流密度为1?250mA/cm2，施加直流电的时间为300?1200 s ο
[0031 ]实现本发明另一目的的技术解决方案为:
[0032]一种阳极铝电极箔的制备系统，包括碱洗槽2、酸洗槽6、发孔槽8和扩孔槽20，在所述发孔槽8和扩孔槽20内均设有多外相互平行的电极板10，所述电极板10与直流电源相连，在发孔槽8和扩孔槽20的相邻电极板10间设有内循环管道网18，还包括至少两台循环栗13，一台循环栗13的吸入口与发孔槽8的底部相通，其排出口与发孔槽8内循环管道网18的入口相通，另一台循环栗13的吸入口与扩孔槽20的底部相通，其排出口与扩孔槽20内循环管道网18的入口相通。
[0033]作为改进，在所述发孔槽8内还设有直流电磁铁11。
[0034]在发孔过程中引入直流电磁铁的优点在于:
[0035](I)增强溶液主体一箔面之间的液相传质。在电解腐蚀过程中叠加外磁场，当荷电粒子(如氯离子和铝离子)切割磁感线运动时会受到洛仑兹力Fl(Fl = JXB，J为电流密度，B为磁场强度)作用，从而驱使该粒子在电解液中作涡旋运动(这种现象称为磁流体力学效应即磁滞涡流效应)。磁致涡流效应加大了近箔面处层流层的扰动，减小了层流层厚度，改变层流层内基本只靠分子扩散的传质状况，加速腐蚀液中氯离子向界面的传质，减小腐蚀液主体与界面处氯离子的浓度差，提高了箔面各缺陷点处吸附氯离子的有效浓度，从而整体提高了箔面发孔率及电容性能。
[0036](2)增强箔面各缺陷点之间氯离子的传质。铝箔表面因组织结构、活性不同，造成各缺陷点对氯离子的吸附势能不同，使得各蚀点处氯离子浓度差异较大。在箔面层流层内单纯依靠氯离子自扩散传质来减小各蚀核点间的氯离子浓差，显然作用很小。磁致涡流效应能在箔表面生成“平面扰动”作用，强化了箔面各缺陷点间氯离子的传质迀移，减小了各点间氯离子的浓差，提高了发孔率及蚀孔孔径均一性；同时减小了局部过蚀现象发生，提高了箔面平整度，从而改善了电极箔性能。
[0037](3)强化隧道孔内传质及氢气泡脱附(脱气)。磁致涡流效应能够强化隧道孔内氯离子及腐蚀产物进出孔道的传质效果，提高各蚀孔内氯离子浓度及反应速率的均一性，从而增大隧道孔深度均一性，减少因腐蚀产物氯化铝沉积箔面导致扩孔及孔生长不足现象的发生。此外，电解过程中蚀孔内部壁面生成的氢气泡也会阻碍传质，由于氢气无电荷性，单一的电场难以对其产生电迀移作用，但氢气为抗磁性物质，利用本装置中的外加磁场可对其产生磁力效应(将其排斥远离磁场强度较高的区域)，利用磁场场强的不同，促使其加速离开孔内及箔面蚀孔口处，降低箔面附近吸附的氢气浓度，起到强制脱气作用，从而达到增大有效传质孔径一氯离子及反应产物在孔内的进出路径，增强单孔拓孔反应的连续性及各孔间反应速率的均一性，从而提高蚀孔深度的均一性及箔的电容性能；另外磁场对阴极表面氢气泡强制脱气，减小了因气泡阻碍传质导致的极化效应，降低了槽内电压降，使电流效率提升，生产能耗降低。
[0038](4)强化腐蚀液主体的对流传热。磁致涡流效应强化了对流传热，能快速消除腐蚀箔上因施加大额电流而产生的热效应，保证了电解液的浓度与温度的均匀性，从而提高了电极箔的性能。
[0039]作为再改进，在所述碱洗槽2与酸洗槽6间设有喷淋冲洗装置4。
[0040]上述改进使待加工铝箔从喷淋冲洗装置之间穿过，有效清除了箔面残留的氨水溶液，避免了对酸洗液的污染。
[0041 ]作为又改进，在所述发孔槽8与扩孔槽20间设有喷淋冲洗装置4。
[0042]上述改进使待加工铝箔从喷淋冲洗装置之间穿过，有效清除了箔面残留的盐酸和硫酸的混合溶液，避免了对扩孔液的污染。
[0043]作为另改进，在所述循环栗13与内循环管道网18之间设有换热器16。以实现对发孔液及扩孔液的加热或冷却，精确控制发孔液及扩孔液的温度。
[0044]优选地，在所述循环栗13与换热器16之间依次设有电磁阀14、流量计15和温度计17。以实现对发孔液及扩孔液流量、温度的调控。
[0045]本发明与现有技术相比，其显著优点:
[0046]铝箔比容量大、折弯性能好:实验表明，在本发明的系统中采用本发明方法抽取的阳极铝电极箔，经840Vf化成，铝箔的容量达到0.24?0.34yf/cm2，折弯次数达到28?34次，105 0C高温寿命试验时间为8000?12000h。本发明通过改善腐蚀液循环性能、使腐蚀液浓度及温度分布均匀，使蚀孔深度及尺寸均匀，铝箔比容量大、折弯性能好。
[0047]下面结合附图和【具体实施方式】对本发明作进一步的详细描述。
【附图说明】
[0048]图1是本发明阳极铝电极箔的制备方法的流程图。
[0049]图2是本发明阳极铝电极箔的制备系统的结构示意图。
【具体实施方式】
[0050]以下各实施例均按相同的步骤在上述的制备系统内进行，未经特殊说明的材料、设备均为市