一种基于纳米铝粉的铝电解电容器阳极箔的烧结方法与流程

本发明涉及一种铝电解电容器阳极箔的烧结方法，尤其涉及一种基于纳米铝粉的铝电解电容器阳极箔的烧结方法。

背景技术：

传统的铝电解电容器的阳极箔表面是经过蚀刻处理以获得较大的表面积，但是为了获得中高电压的电容器使用的铝电解电容器的阳极箔，专利号2008801287834，用于铝电解电容器的电极材料和制造该电极材料的方法；公开了一种烧结阳极箔。这种阳极箔是将铝粉或者铝合金粉烧结在铝箔基体上。

目前使用铝粉烧结阳极箔的铝粉的粒径最小是微米级，要想减小粒径以获得高容量，就只能使用纳米级铝粉。然而纳米级铝粉比表面积高，化学性质又极其活泼，极易氧化，在制备和存储过程中，活泼的表面化学性质使纳米铝粉对热、光、射线以及声波等能量刺激更加敏感。新制纳米铝粉的能量不平衡使得一部分能量以表面储能和内部缺陷等形式“冻结”在粉体中，导致纳米铝粉极易发生自燃。此外由于铝粉表面原子配位不足、比表面能较高，使其表面原子具有很高的活性，这种不稳定的热力学体系在相互接触之后极易发生团聚，阻碍了纳米铝粉在含能体系的分散和均化。并且大多数纳米铝粉是通过机械合金化来制备的，在制备阶段，粉末不可避免地受到外界环境中的氧和其他杂质的污染。以上这些原因都严重限制了纳米级铝粉在基于烧结箔的铝电解电容器中的应用。

技术实现要素：

本发明要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种基于纳米铝粉的铝电解电容器阳极箔的烧结方法。

为解决上述技术问题，本发明提出的技术方案为：一种基于纳米铝粉的铝电解电容器阳极箔的烧结方法，包括以下步骤：

1)将有机材料包覆的纳米铝粉或者有机包覆的纳米铝合金粉与粘合剂混合均匀；

2)将步骤1)的混合浆料涂覆在铝箔基体上，并且固化；

3)将步骤2)的铝箔放入到sps烧结模具中，加热清除有机包覆层和粘合剂；加热的速率为20-60℃/min，直到温度升到到240-380℃；

4)步骤3)完成后用sps烧结模具给铝箔施加0.1-5mpa的压力，将sps烧结模具放入到烧结炉中进行放电等离子烧结，抽真空使得烧结炉内的气压低于80pa，给铝箔外加轴向80-400mpa的压力；以50-120℃/min的升温速率升高到340-540℃，保温1-20min，随炉冷却；即得到烧结阳极箔。

上述的基于纳米铝粉的铝电解电容器阳极箔的烧结方法，优选的，所述步骤1)中的有机材料包括聚苯乙烯，硝化纤维素，酸类如聚酰胺酸、硬脂酸、油酸，酮类十六烷酮，醇类如辛醇、山糖梨醇或含氟化合物中的一种或者多种。

上述的基于纳米铝粉的铝电解电容器阳极箔的烧结方法，优选的，所述步骤1)中有机材料包覆的纳米铝粉的制备方法包括以下步骤：①称量0.1重量份的三氯化铝，加入50-100重量份的甲苯中，搅拌均匀；

②加入有机材料备用，有机材料与铝的摩尔比为1：10-1：2；

③称取0.005-0.06重量份氢化铝锂，加入到10-20重量份的甲苯中，搅拌半小时备用；

④将步骤②的溶液加热至沸腾，磁力搅拌下将氢化铝锂溶液缓慢滴加进去，待滴加完成后开始计时，反应时间至少12小时；将生产的产物离心后洗涤干燥，即得到有机材料包覆的纳米铝粉。

上述的基于纳米铝粉的铝电解电容器阳极箔的烧结方法，优选的，所述有机材料为油酸。

与现有技术相比，本发明的优点在于：在本发明中，有机材料包覆纳米铝粉可以在不降低活性的前提下，避免粉末受到外界的各类影响，并且防止团聚。并且通过应用放电等离子烧结(sparkplasmasintering,简称sps)技术，在烧结过程中将纳米铝颗粒表面的有机层分解成气体，使得纳米铝颗粒之间，纳米铝颗粒与铝箔基底之间牢牢烧结正在一起，得到比表面积极大的烧结箔，再经过化成，就能得到纳米铝制备的基于烧结箔的高比容铝电解电容器。

附图说明

图1为采用实施例1的基于纳米铝粉的铝电解电容器阳极箔的烧结方法制备出来的阳极箔表面烧结膜的电镜扫描图。

具体实施方式

为了便于理解本发明，下文将结合较佳的实施例对本发明作更全面、细致地描述，但本发明的保护范围并不限于以下具体的实施例。

需要特别说明的是，当某一元件被描述为“固定于、固接于、连接于或连通于”另一元件上时，它可以是直接固定、固接、连接或连通在另一元件上，也可以是通过其他中间连接件间接固定、固接、连接或连通在另一元件上。

除非另有定义，下文中所使用的所有专业术语与本领域技术人员通常理解的含义相同。本文中所使用的专业术语只是为了描述具体实施例的目的，并不是旨在限制本发明的保护范围。

实施例1

一种基于纳米铝粉的铝电解电容器阳极箔的烧结方法，包括以下步骤：

1)制备有机材料包覆的纳米铝粉；并且将有机材料包覆的纳米铝粉与粘合剂混合均匀；

制备有机材料包覆的纳米铝粉包括以下步骤：①称量0.1重量份的三氯化铝，加入86.6重量份的甲苯中，搅拌均匀；

②加入油酸备用，油酸与铝的摩尔比为1：5；

③称取0.005-0.06份氢化铝锂，加入到10-20重量份的甲苯中，搅拌半小时备用；

④将步骤②的溶液加热至沸腾，磁力搅拌6000r/min下将氢化铝锂溶液缓慢滴加进去，待滴加完成后开始计时，反应时间至少12小时；将生产的产物离心后洗涤干燥，即得到有机材料包覆的纳米铝粉。

2)将步骤1)的混合浆料涂覆在铝箔基体上，并且固化；

3)将步骤2)的铝箔放入到sps烧结模具中，加热清除有机包覆层和粘合剂；加热的速率为20-60℃/min，直到温度升到到250℃；

4)步骤3)完成后用sps烧结模具给铝箔施加0.1-5mpa的压力，将sps烧结模具放入到烧结炉中进行放电等离子烧结，抽真空使得烧结炉内的气压低于80pa，给铝箔外加轴向80-400mpa的压力；以50-120℃/min的升温速率升高到340-540℃，保温1-20min，随炉冷却；即得到烧结阳极箔。将得到的烧结阳极箔进行化成即得到铝电解电容器阳极箔。

在本实施例中，随着烧结温度的升高，在焦耳热和火花放电的共同作用下，纳米铝颗粒表面的有机层逐渐分解成气体。然后通过抽真空将气体排出。这样，可以彻底消除颗粒表面的吸附质，缩短铝颗粒之间的距离，增强颗粒之间的接触。传统的烧结铝阳极箔，当烧结温度过高时，纳米铝粉发生局部熔合，导致纳米铝晶粒迅速长大。在本实施例中，采用放电等离子烧结技术，加热均匀，升温速度快，烧结温度低，烧结时间短，生产效率高，产品组织细小均匀，可保持原料的自然状态等显著优势。在sps烧结过程中，电极通入直流脉冲电流时瞬间产生的放电等离子体，使烧结体内部各个颗粒均匀的自身产生焦耳热并使颗粒表面活化，瞬间完成传热传质。因此,sps能够在相对较低的温度下几分钟内将颗粒快速烧结，且短时间保温保压有利于保持晶粒尺寸和控制微观组织；这样阳极箔的烧结相比传统烧结的外在加热温度低，并且时间短，这样能够抑制纳米铝晶粒的长大。如图1所示，因此，sps烧结能够在相对较低的温度和较短的烧结时间下将压实的粉末烧结成高密度和细晶结构。