电化学加工法制备高比容铝电极箔研究

摘要

随着电子产品的快速发展，对铝电解电容器的需求日益增大，同时对其比电容提出了更高的要求。电极铝箔是电解电容器重要的组成部分，增大电极铝箔的真实表面积是提高电解电容器比电容的重要方法，因此对电极铝箔进行扩面增容有较高的研究价值。但现有扩面腐蚀方法多使用强酸、强碱、重金属等溶液，且仅在表面构建微米结构导致扩面增容效果有限。本文以铝箔为试验材料，通过电化学刻蚀以及阳极氧化的方法在表面构建微纳复合结构，可明显提高铝箔的表面积，进而增加其比电容。主要研究工作如下： 使用经济环保的氯化钠溶液作为电解液，通过电化学刻蚀技术在铝箔表面构建微米级粗糙结构。优化电化学加工参数以减少铝箔的失重率，提高铝箔的比电容。结果表明，使用0.1mol/L的氯化钠溶液作为电解液，电流密度为0.5A/c m2时，电化学刻蚀25s可使铝箔的比电容由13μF/cm2增大到63μF/cm2，铝箔失重率仅为7%。使用扫描电镜对电化学刻蚀后表面微观形貌进行分析，发现铝箔表面形成了台阶状微米级粗糙结构，并因此提高了铝箔表面积，增大比电容。通过X射线干涉仪、能谱分析仪分析电化学刻蚀前后铝箔表面成分，发现电化学刻蚀后铝箔表面无新物质生成。 为进一步提高铝箔比电容，基于阳极氧化技术，在电化学刻蚀后的铝箔表面微米结构上构建纳米结构。通过单因素试验，研究电解液种类、加工电压、阳极氧化时间等加工参数对表面形貌及铝箔比电容的影响规律，发现使用草酸溶液作为电解液时，其氧化膜均匀，自腐蚀少，失重率较低。进一步，使用0.3mol/L草酸溶液电解液、加工电压为50V、阳极氧化时间为10min这一优选的加工参数下，可使比电容从63μF/c m2提高至243μF/cm2，铝箔失重率仅为6.3%；对此参数下阳极氧化所得铝箔表面化学成分进行分析发现，阳极氧化之后出现了大量的氧化物，其主要成分为氧化铝和勃姆石。

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