铝电解电容器技术现状及未来发展趋势

铝电解电容器正向着小体积、大容量、低成本、高频低阻抗方向发展,其生产技术亦有了长足的进步,产品格局也在不断变化之中。本文介绍了铝电解电容器在片式化、固体化和高比容电极箔制造技术等方面最新的发展状况和铝电解电容器未来的技术发展趋势。

锂离子电池正极材料磷酸铁锂的研究现状

LiFePO4正极材料具有原料来源广泛、比容量高、工作电压适中、循环性能好和电化学性能稳定等优点,被认为是下一代锂离子电池首选正极材料。介绍了LiFePO4的橄榄石型晶体结构及主要合成工艺,讨论了针对其缺点的改性研究,并对LiFePO4未来发展方向作了展望。

电容器用铝箔交流腐蚀理论扩面倍率K的计算机模拟计算

建立了YF基元生长模型来模拟腐蚀箔形态 ,并利用该模型计算了各种形成电压下的理论扩面倍率 ,所得到的结果介于C .G .Dunn的圆孔模型和永田伊佐也的方孔模型之间。结果显示 :目前近高压区 (>3 0 0V)的实际扩面倍率与理论扩面倍率已很接近 ,通过电蚀扩面的前景较小 ,而对于中低压腐蚀箔 ,单位面积的静电容量的提高余地还很大。

多孔电极材料表面微孔显微形貌数字图像分析研究

本文利用微空间三角形重构、图像灰度阈值分割及聚类统计等数字图像处理技术,实现了基于SEM像的多孔电极材料有效表面积、表面微孔统计分布及表面形貌分形维数的表征。该方法方便、快捷,可应用于多孔电极材料制备过程的在线监测/检测及结构优化。

铝电解电容器用阳极箔扩面腐蚀机理的研究

研究了高纯电子铝箔在HCl溶液中的电蚀行为,提出了Cl对铝的氧空位输运侵蚀机理,指出Cl在侵蚀膜表面吸附,以及在膜内部传输的机制,并利用该机理模型很好地解释了高纯电子铝箔在HCl溶液中的电蚀行为。

日本铝电极箔制造技术研究的新进展

总结了日本近几年在铝电解电容器电极箔制造工艺上所取得的成果，着重分析阳极箔交流腐蚀中的多级变频复合腐蚀工艺、预处理工艺及阳极箔化成工艺的最新进展。指出目前我国电极箔生产技术在几个方面与日本的差距。

浅论研究型教学模式中的科教关系

从构建研究型教学模式角度,分析了研究生课程教学中科研与教学、科研能力的培养和理论知识传授、高校科研与可促进教学的科研之间的辩证关系,剖析了研究生课程研究型教学模式中科研的定位与体现。

铝箔交流扩面腐蚀中SO_4^(2-)缓蚀机理的研究

测试了高纯电子铝箔 (以下简称铝箔 )在 2mol/LHCl和 2mol/LHCl+0 5mol/LH2 SO4溶液中三角波动电位激励时的电流响应曲线 ,用Daubechies2小波对所测得的电流响应曲线进行了时频分解 ,研究了SO2 -4在铝箔交流扩面电蚀工程中的缓蚀机理 .提出了铝箔在含Cl-溶液中点蚀时的氧空位侵蚀机理模型 ,该模型指出在一定的酸度条件下 ,在侵蚀膜表面形成的正电荷集中点是Cl-与SO2 -4发生特性吸附的原因 ;Cl-在侵蚀膜内的主要传输途径是存在于侵蚀膜内微晶晶界上的氧空位链 ;进入侵蚀膜内的SO2 -4在强场作用下发生离解 ,离解出的O2 -与侵蚀膜内的氧空位作用 ,致使氧空位湮灭 ,切断了Cl-在侵蚀膜内的传输途径 ,同时由于这种作用调整了Cl-在侵蚀膜内传输的网络结构 ,增加了蚀孔内新生蚀孔的萌生机率 。

高纯铝在含Cl^-溶液中电化学噪声的小波包子带能量特征

建立了基于小波包分解的电化学噪声子带能量表征方法 ,测试了高纯铝在含Cl-溶液中不同条件下的电化学噪声 ,分析了所测电化学噪声信号的时域特征、PSD特征及小波包分解子带能量特征 .PSD分析显示 :随着浸泡时间的增加 ,当蚀孔开始生长后 ,孔核的生长期缩短 ,消亡期延长 ,而SO2 -4 对孔核的生长期及消亡期没有显著影响 .与PSD方法相比 ,子带能量特征向量可以刻画电化学噪声信号的高频“指纹”特征 ,对腐蚀体系、腐蚀类型及腐蚀状态有较强的敏感性 .通过对第一子带能量变化分析显示 ,SO2 -4 会降低高纯铝在含Cl-溶液中孔核的发生频数 .

交流变频腐蚀动力学参数的时频域测量方法

利用小波包优良的时频联合分析能力 ,建立了适用于交流变频腐蚀动力学参数测量的新方法 ,实验与仿真结果表明 ,该方法实时性强 。

电化学点蚀信号的小波分析研究

利用高纯电子铝箔在 HCl+H2 SO4 混酸体系中的点蚀行为进行的电蚀扩面技术 ,是铝电解电容器实现小型化、高性能化与片式化的关键技术。受到微观原位观测手段的限制 ,高纯电子铝箔的点蚀机理目前尚不明确 ,极大地制约了工业上对扩面倍率瓶颈的突破。对电化学点蚀信号进行有效地处理与分析能帮助实现对点蚀机理的揭示。在此 ,将小波分析的降噪功能、时频分析功能与趋势估计功能引入电化学点蚀信号的分析中 ,成功实现了对高纯电子铝箔在 2 m ol/ L HCl中与 2 m ol/ L HCl+0 .5 mol/ L H2 SO4 中点蚀行为的研究。

高比容铝电极箔制造技术及其机理研究

高比容铝电极箔制造技术是实现铝电解电容器小型化的关键技术,本论文从提高铝电极箔电蚀扩面倍率及提高介质膜介电常数两个不同角度出发,对低压铝电极箔增容技术的机理及相关工艺进行了详细研究,大幅度地提高了国产铝电极箔比容水平,所取得的主要结论及创新性的结果如下: (1)提出了高纯铝在腐蚀性介质体系中发生点蚀时,蚀核萌生机制和蚀孔生长机制研究了高纯铝在不同腐蚀介质中点蚀萌生时的恒电位电化学电流噪声,结果表明:蚀核的萌生主要来自于高纯铝表面膜结构内部与表面的活性点;这些活性点主要与高纯铝表面膜结构与电化学条件相关,而与溶液组成并无直接关系;蚀核的萌生是高纯铝表面膜结构中活性点与侵蚀性离子的相互作用的结果。活性点能否萌生为蚀核受溶液中侵蚀性离子的攻击作用与缓蚀性离子的保护作用共同影响,因此也受溶液组成的影响;Cl^-浓度的增加可提高蚀核的萌生几率,而SO_4^(2-)离子的加入则大幅度降低了高纯铝在含Cl^-溶液中蚀核萌生几率。 (2)对高纯铝交流腐蚀机理进行了研究,首次提出了Cl^-氧空位输运侵蚀机制,以及SO_4^(2-)氧空位缓蚀作用机制采用三角波动电位扫描法研究了高纯铝交流腐蚀机理,提出了Cl^-通过存在于侵蚀膜内微晶晶界上的氧空位输运,从而对铝基体进行侵蚀的机制。并利用上述机制对相关实验现象进行了解释。对SO_4^(2-)在铝电极箔电蚀扩面工程中缓蚀作用机理进行了研究,指出SO_4^(2-)的独特缓蚀作用为:在点蚀萌生时,通过氧空位阻断机制阻止蚀孔萌生,但一旦蚀孔生成,促进蚀孔迅速增大,同时蚀孔内发孔数量增加。因此一定量SO_4^(2-)的添加有利于铝电极箔海绵层结构的生成。 (3)建立了YF基元生长模型对铝电极箔理论扩面倍率进行了计算针对已有的铝电极箔理论扩面倍率计算模型不能准确反映中低压铝电极箔的海绵状蚀孔特征的缺点,提出了YF基元生长模型对铝电极箔理论扩面倍率进行了较为准确地计算。结果表明:目前实际的扩面倍率在高压部分与理论扩面倍率很接近,但在中低压部分实际扩面倍率与理论扩面倍率相差较大。因此高压铝电极箔通过电蚀扩面提高比容的前景较小,而对于中低压铝电极箔,提高单位面积静电容量的余地还很大。 (4)研究了交流发孔工艺发孔工艺是铝电极箔电蚀扩面工程中的关键工艺,本文分析对比了低压铝电极箔交流发孔工艺与直流发孔工艺。对交流发孔工艺进行了工艺研究,优选出了一套较好的交流发孔工艺参数,该工艺与常规蚀孔生长工艺进行配套后,腐蚀箔比容在51V_f时可达到18.8μF/cm^2。 (5)研究了高介电常数的介质膜生长技术提高铝电极箔介质膜的介电常数可大幅度地提高铝电极箔比容。本文研究了一系列与目前工业联动腐蚀、化成线具有良好兼容性的后处理增容技术,并对相关机制进行了研究。其中经过磷酸—铬酸处理或胺类溶液处理,提高铝氧化膜内γ′-Al_2O_3或γ-Al_2O_3的含量,在合适的工艺条件下,国产铝电极箔比容在51V_f下分别可增容37.5%和35%。首次提出并研究了通过无机盐水解的技术途径在铝介质膜内复合高介电常数阀金属氧化物,在实验室工艺条件下,铝电极箔比容在51V_f下可增容45.6％。目前该技术已申请国家发明专利。 (6)将小波及小波包信号分解及重构引入测试信号的分析处理中,取得了良好效果在高纯铝点蚀机理的研究方面,首次提出了电化学噪声小波包分解子带能量谱分析技术,该分析技术具有表现电化学噪声信号“指纹”特征的能力,对腐蚀体系、腐蚀类型及腐蚀状态都具有较强的敏感性。对高纯铝变频腐蚀机制所进行的研究中,采用小波包时频分解,证明了高纯铝变频腐蚀动力学机制仍服从Tafel关系。首次基于小波包分解与信号重构方法,给出了在进行变频腐蚀动力学机制研究中动力学参数β_a的实时测量方法。

基于小波包分解的交流腐蚀信号时频表征方法

建立了基于小波包分解的腐蚀信号时频表征方法 ,讨论了分解序列与子频带频率递增顺序的不一致性 ,及小波包的选择对表征结果的影响。结果表明该方法能有效地表达交流腐蚀信号的非线性特征 。

基于小波包分解的电化学噪音能量谱分析

本文建立了EN信号的小波包分解能量谱分析方法 ,结果表明该方法可准确地表征EN信号的高频“指纹”特征 ,对腐蚀体系、腐蚀类型及腐蚀状态有较强的分辨能力。

交流腐蚀研究中Tafel斜率的小波包变换测量

提出了在交流变频腐蚀研究中基于小波包变换测量 Tafel斜率的方法 ,并使用该方法测得高纯电子铝箔在盐酸溶液中变频腐蚀时的 Tafel斜率为 2 4.6m V。该方法实时性强 。

碳纳米管电极超大容量离子电容器交流阻抗特性

采用碳纳米管作为超大容量离子电容器的电极材料,应用交流阻抗频谱法,研究了超大容量离子电容器的频率响应特性.结果表明,用碳纳米管块作电极,超大容量离子电容器在频率250mHz以下出现“电荷饱和”;而用活性炭块作电极,超大容量离子电容器在频率为100mHz时仍未出现“电荷饱和”,这说明碳纳米管电极超大容量离子电容器的频率响应特性优于活性炭电极超大容量离子电容器的频率响应特性.上述两类超大容量离子电容器的阻抗谱中均出现倾角约为45°的直线段,其相位角均远小于理想电容器的相位角90°.

多层陶瓷电容器技术现状及未来发展趋势

介绍了MLCC在容量提高、产品小型化和集成化、电极贱金属化等方面最新的技术动态和发展趋势,指出了未来MLCC的关键技术在于微细粉体的处理,超薄(≤1 mm)生坯的制备,精密切割技术及贱金属电极的研制开发。

铝电解电容器阳极氧化铝膜的耐水合处理

分析了氧化铝的水合作用机理、不同pH介质溶液中氧化铝的表面性能以及阳极氧化形成过程中水合氧化物的生成。结果表明:耐水合剂与氧化铝表面作用应形成一定的特征,才能起到很好的耐水合作用,不同类型的耐水合剂,其耐水合机理也不同。介绍了国内外有关氧化铝耐水合处理的研究现状和发展趋势,并提出了有待改善现行耐水合处理试剂、工艺和测试方法的问题。

碳纳米管的物性及应用

碳纳米管独特的物理性能使它在诸多领域有着广阔的应用前景。讨论了碳纳米管的电学性质、力学性质及优良的储氢性能,并在此基础上,着重介绍了碳纳米管在微电子元件、平面显示器、锂离子电池和超电容器等方面的应用。

高压铝阳极箔制备技术研究进展

从高压铝阳极箔的立方织构、腐蚀技术、化成工艺等方面概述了目前高压铝电解电容器用电极箔研究领域的最新进展,其中包括加入稀土净化铝锭基体、发坑和扩孔的腐蚀技术、复合高介电常数氧化膜。最后预测了超高压、电真空沉积氧化膜的发展方向。