高溫再處理對鋁電解電容器用陽極箔比電容的影響研究

林穎

（新疆眾和股份有限公司 烏魯木齊 830013）

鋁電解電容器廣泛用于各種電子電路，屬于大量使用的、不可取代的電子元件之一。為適應電子整機不斷向小型化、高密度組裝化方向迅速發展，將進一步縮小鋁電解電容器體積，這受制于陽極箔比電容的提升。

用不同溫度的燒片爐對不同工藝制備的陽極箔進行熱處理，分析其耐壓值、比電容和極差電壓的變化，發現提高燒片爐溫度可以提升陽極箔比電容，此方法用于純硼酸工藝效果較好，而混酸和有機酸工藝使用時，需評估陽極箔缺陷增加對鋁電解電容器壽命的影響。這一結論對現有各陽極箔形成工藝比電容的進一步提升具有重大現實意義。

1 實驗

1.1 實驗材料和設備

實驗采用新疆眾和生產的高壓腐蝕箔，用深圳新宙邦科技股份有限公司生產的硼酸、五硼酸銨、檸檬酸和檸檬酸三銨配置陽極箔形成液，用揚州雙鴻電子有限公司生產的WWL-LSG11 精密線性高壓大功率直流穩壓穩流電源做電化學反應電源，用北京市永光明醫療儀器有限公司生產的箱式電阻爐做燒片爐，用深圳聚英匯科自動化系統有限公司生產的全程控六通道時間電壓檢測儀(后文簡稱電壓檢測儀)檢測陽極箔耐壓值，用深圳聚英匯科自動化系統有限公司生產的自動比容測試儀測試陽極箔比電容。

1.2 實驗方法

用不同陽極箔形成液對腐蝕箔進行五級化成，以制備氧化膜結晶度不同的陽極箔，再分別用250℃和550℃的燒片爐處理。

五級化成的工藝路線如下：高溫水煮、一級化成、二級化成、三級化成、四級化成、五級化成、1#燒片爐、一次修復、磷酸處理、二次修復、2#燒片爐、三次修復、耐水合處理、3#燒片爐。

實驗一：采用硼酸化成工藝，即一級至五級化成的形成液為硼酸和五硼酸銨的混合溶液，1#燒片爐550℃，2#燒片爐550℃，3#燒片爐第一次實驗設置250℃，第二次實驗設置550℃。

實驗二：采用硼酸化成工藝，即一級至五級化成的形成液為硼酸和五硼酸銨的混合溶液，1#燒片爐550℃，2#燒片爐500℃，3#燒片爐第一次實驗設置250℃，第二次實驗設置550℃。

實驗三：采用混酸化成工藝，即一級和二級化成的形成液為檸檬酸和檸檬酸三銨的混合溶液，1#燒片爐500℃，2#燒片爐450℃，3#燒片爐第一次實驗設置250℃，第二次實驗設置550℃。

實驗四：采用有機酸化成工藝，即一級至五級化成的形成液為檸檬酸和檸檬酸三銨的混合溶液，1#燒片爐500℃，2#燒片爐350℃，3#燒片爐第一次實驗設置250℃，第二次實驗設置550℃。

對制備的所有樣品進行耐壓值、極差電壓和比電容測試，其中耐壓值和比電容測試方法按新疆眾和《中高壓鋁電解電容器用陽極箔產品手冊》中的化成箔耐壓值和比電容檢測方法檢測，升壓時間Tr 是電壓升至陽極箔規格電壓Vf 的90%所用時間，耐壓值Vt 是檢測時間為Tr+180s 時的電壓。為提高檢測效率，極差電壓測試方法為，測試液90℃，測試電流8mA，延長檢測時間至Tr+500s，電壓曲線中的Vt(max)-Vt(min)即為極差電壓，見圖1。

圖1 陽極箔極差電壓檢測示意圖

2 實驗結果與分析

2.1 高溫再處理對陽極箔比電容的影響

3#燒片爐用不同溫度對4 種工藝制備的陽極箔進行熱處理，Vt和比電容檢測結果如表1所示。

表1 可以看出，3#燒片爐溫度從250℃升至550℃,4 種工藝制備的陽極箔Vt 和CV 值都有上升，這是因為450℃的熱處理溫度是γ’-Al2O3的形核溫度[2]，超過這個溫度，溫度越高，氧化鋁膜的結晶度越高，介電常數越大，陽極箔的Vt 越大，按CV 值將Vt還原后的比電容也越高[3]。

但綜合比較來看，4#實驗的1#和2#燒片爐溫度都較低，隨著3#燒片爐溫度從250℃升至550℃，CV值提升比例最大，1#實驗的1#和2#燒片爐溫度最高，隨著3#燒片爐溫度從250℃升至550℃，CV值提升比例最小。可見通過高溫再處理來提升比電容的效果是有限的，前道燒片爐溫度越高，提升比例越小。

表1 4種陽極箔在不同的3#燒片爐溫度下的Vt和比電容檢測結果

2.2 高溫再處理對陽極箔極差電壓的影響

3#燒片爐用不同溫度對4 種工藝制備的陽極箔進行熱處理，極差電壓檢測結果如表2所示。

表2 可以看出，1#和2#實驗隨著3#燒片爐溫度從250℃升至550℃，其制備的樣品極差電壓減小，而3#和4#實驗隨著3#燒片爐溫度從250℃升至550℃，其制備的樣品極差電壓增大，且增大比例超過60%。極差電壓變大，是因為陽極箔表面缺陷增多，使形成液對氧化膜浸蝕力度變大，Vt(min)更低所致，從而陽極箔耐電壓能力變差。因此，通過提高最后一道燒片爐溫度來提升陽極箔比電容的方法，更適用于純硼酸工藝，而混酸和有機酸工藝使用需謹慎。這是因為純硼酸工藝制備的陽極箔氧化膜較為疏松，通過高溫再處理，不僅提升氧化膜結晶度，還使氧化膜更為致密，而混酸和有機酸工藝制備的陽極箔氧化膜結晶度較高，外層有較多缺陷[4]，高溫再處理，反而使氧化膜缺陷更多。

表2 4種陽極箔在不同的3#燒片爐溫度下的極差電壓檢測結果

3 結論

用不同溫度的燒片爐對不同工藝制備的陽極箔進行熱處理，分析其耐壓值、比電容和極差電壓的變化，給出進一步提升現有各陽極箔形成工藝比電容的方法，并得出以下結論：

（1）對陽極箔進行高溫再處理可以提升各形成工藝制備的陽極箔比電容，但提升效果是有限的，形成工藝的前道燒片爐溫度越高，提升比例越小。

（2）通過高溫再處理提升陽極箔比電容的方法更適用于純硼酸工藝，而混酸和有機酸工藝使用需謹慎。