[发明专利]一种石墨烯包覆铝粉烧结式电解电容器阳极箔及制备方法

说明书

一种石墨烯包覆铝粉烧结式电解电容器阳极箔的制备方法，将球形铝粉、粘合剂和溶剂混合均匀，形成铝粉浆料；将石墨烯或石墨烯分散液加入到铝粉浆料中，得到混合浆料；将混合浆料涂覆在铝箔上，得到初始涂浆铝箔；将初始涂浆铝箔在惰性气体中进行烧结处理，得到石墨烯包覆铝粉烧结式多孔电极箔；将石墨烯包覆铝粉烧结式多孔电极箔进行阳极氧化处理，得到石墨烯包覆铝粉烧结式电解电容器阳极箔。本发明中对铝粉进行了石墨烯包覆处理，石墨烯作为二维材料具有超高比表面积的特性，在烧结过程中加入石墨烯有利于铝粉间的接触，从而改善烧结性能，且石墨烯/Al₂O₃复合结构具有高介电常数。

技术领域

本发明属于铝电解电容器领域，具体涉及一种石墨烯包覆铝粉烧结式电解电容器阳极箔及制备方法。

背景技术

铝电解电容器是一种电路系统中极其重要的电子元件，在电路中起到滤波、旁路、耦合、退耦和储能等作用，以其单位体积比容量大、工作电场强度高、自愈特性、价格低廉的特点，被广泛应用于家用电器、汽车电子、工业控制、医用电子、军用电子和航空航天等领域。近年来，随着信息技术和绿色新能源技术的不断发展，对铝电解电容器的性能要求越来越高，促使铝电解电容器向小型化、高可靠发展，这一发展趋势对铝电解电容器的比容提出了更高要求。由于铝电解电容器的容量主要由其阳极箔提供，所以铝电解电容器小型化最直接、最有效的方式就是提高铝电解电容器阳极箔的比容量，这也是近几年铝电解电容器的研究热点。

在铝电解电容器行业的发展过程中，对于提高电解电容器阳极箔的比容量方面已经有广泛深入的研究，现有腐蚀工艺的扩面倍率已经越来越接近理论极限，而基于铝粉增材制造思路的烧结式阳极箔在简立方模型下的理论比容量相比同厚度腐蚀箔可提高40％，表明铝粉烧结式阳极箔具有非常好的应用前景。在烧结工艺中，既要保证铝粉能够微熔以使彼此间粘合，也要避免铝粉过度熔融以保证烧结箔的比表面积，但目前的烧结工艺无法保证铝粉的烧结效果。

发明内容

针对烧结式铝电解电容器阳极箔的工艺需进一步完善以提升烧结箔的性能的问题，本发明提出一种石墨烯包覆铝粉烧结式电解电容器阳极箔及制备方法。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种石墨烯包覆铝粉烧结式电解电容器阳极箔的制备方法，包括以下步骤：

1)将球形铝粉、粘合剂和溶剂混合均匀，形成铝粉浆料；

2)将石墨烯或石墨烯分散液加入到步骤1)制得的铝粉浆料中，混合均匀，得到混合浆料；其中，石墨烯的质量为混合浆料质量的0.1‰-1％。

3)将步骤2)制得的混合浆料涂覆在铝箔上，烘干，得到初始涂浆铝箔；

4)将步骤3)制得的初始涂浆铝箔在惰性气体中进行烧结处理，得到石墨烯包覆铝粉烧结式多孔电极箔；

5)将步骤4)制得的石墨烯包覆铝粉烧结式多孔电极箔进行阳极氧化处理，得到石墨烯包覆铝粉烧结式电解电容器阳极箔。

本发明进一步的改进在于，步骤1)中，溶剂为1-甲基-2-吡咯烷酮、N-N-二甲基甲酰胺、γ-丁内酯与正丁醇的一种或几种。

本发明进一步的改进在于，步骤1)中，粘合剂为聚偏二氟乙烯、羧甲基纤维素、环氧树脂、聚乙烯醇、淀粉与聚苯乙烯的一种或几种。

本发明进一步的改进在于，步骤1)中，球形铝粉的粒径为0.5-5μm。

本发明进一步的改进在于，步骤2)中，石墨烯分散液将是石墨烯加入到1-甲基-2-吡咯烷酮、N-N-二甲基甲酰胺、γ-丁内酯与正丁醇的一种或几种中制得。

本发明进一步的改进在于，步骤4)中烧结处理过程分为3个阶段：

第一阶段：将初始涂浆铝箔在100-200℃下处理1-5小时以排除溶剂；