【摘要】：隨著現(xiàn)代科技的飛速發(fā)展,鋁電解電容器趨向小型化、集成化發(fā)展。眾所周知,提高鋁陽(yáng)極箔比電容是實(shí)現(xiàn)鋁電解電容器小型化、高比容的關(guān)鍵所在。本論文通過(guò)在發(fā)孔腐蝕、擴(kuò)孔緩蝕工藝及電沉積TiO_2-A12_O_3復(fù)合鋁氧化膜層過(guò)程中引入磁致渦流效應(yīng)(magnetohydrodynamics,MHD效應(yīng)),利用其強(qiáng)化傳質(zhì)作用改善陽(yáng)極箔表面的發(fā)孔狀態(tài)和優(yōu)化擴(kuò)孔緩蝕過(guò)程中的蝕孔形貌來(lái)提高其比表面積S,以及增加復(fù)合氧化膜中閥金屬氧化物的含量來(lái)提高其介電常數(shù)εr,進(jìn)而達(dá)到增大比電容Cd、提高緩蝕性能的目的。主要的研究?jī)?nèi)容及結(jié)論如下:(1)磁致渦流效應(yīng)對(duì)陽(yáng)極鋁箔形貌及比電容的影響通過(guò)在陽(yáng)極鋁箔直流電腐蝕過(guò)程中引入MHD效應(yīng),系統(tǒng)性地研究了其強(qiáng)化蝕孔內(nèi)部/外部以及發(fā)孔液中的離子傳質(zhì)對(duì)陽(yáng)極鋁箔點(diǎn)蝕發(fā)孔和蝕孔生長(zhǎng)的影響。結(jié)果表明,MHD效應(yīng)導(dǎo)致氧化鋁膜的生長(zhǎng)受到抑制作用,箔面Cl~-的吸附量逐漸提高,擴(kuò)散層厚度不斷減薄,蝕孔內(nèi)外Cl~-和Al~(3+)的傳質(zhì)效果得以改善,電解液中離子傳遞阻力進(jìn)一步減小,進(jìn)而提高了陽(yáng)極箔的蝕孔密度、平均孔徑以及平均蝕孔深度的均一性,繼而提高了比電容Cd,其值由無(wú)磁場(chǎng)時(shí)的20.83 μF·cm~(-2)增至39.63 μF·cm~(-2)。(2)磁場(chǎng)作用下十二烷基苯磺酸鈉對(duì)陽(yáng)極鋁箔緩蝕性能及比電容的影響以十二烷基苯磺酸鈉(SDBS)為緩蝕劑,通過(guò)在陽(yáng)極箔擴(kuò)面增容過(guò)程中引入磁場(chǎng),系統(tǒng)研究了 MHD效應(yīng)對(duì)腐蝕箔擴(kuò)孔緩蝕過(guò)程中的蝕孔形貌、緩蝕性能及比電容的影響規(guī)律。結(jié)果表明MHD效應(yīng)有效提高了電解液中DBS/NO_3~-向箔面/孔內(nèi)的傳質(zhì)速率,改善了腐蝕箔表面SDBS吸附量及分布均一性,減少了失重,增大了耐蝕性能;同時(shí)蝕孔內(nèi)部空間容積增大,平均蝕孔長(zhǎng)度由63.52 μm增至70.30μm。對(duì)應(yīng)的腐蝕箔比電容由51.66 μF·cm~(-2)增至65.39 μF·cm~(-2)。(3)磁致渦流效應(yīng)對(duì)化成鋁箔A12_O_3-TiO_2復(fù)合膜結(jié)構(gòu)及性能的影響通過(guò)磁場(chǎng)輔助電沉積法在腐蝕箔表面及蝕孔內(nèi)部生成具有高εr的A12_O_3-TiO_2復(fù)合膜層。系統(tǒng)地研究了磁致渦流效應(yīng)對(duì)電沉積液中離子傳遞行為以及A12_O_3-TiO_2復(fù)合氧化膜層結(jié)構(gòu)與性能的影響規(guī)律。結(jié)果表明,隨著磁感應(yīng)強(qiáng)度B的不斷增強(qiáng),電沉積液中Ti~(4+)離子向陽(yáng)極箔表面及蝕孔內(nèi)部的傳遞阻力逐漸減小,復(fù)合膜層中銳鈦礦型TiO_2含量提高,且其在箔面及蝕孔內(nèi)部分布均一性提升。另外,電化學(xué)性能測(cè)試表明MHD效應(yīng)提高了復(fù)合氧化膜介電常數(shù),減少了陽(yáng)極氧化階段的形成電量,對(duì)應(yīng)的化成箔比電容增大至58.29 μF·cm~(-2),較之無(wú)MHD制備的Al2O3-TiO_2化成箔,其形成電量減少了 23.1%,比電容增加了 10.1%。
【圖文】：

由《２０１９－２０２４年中國(guó)鋁電解電容器行業(yè)市場(chǎng)前瞻與投資戰(zhàn)略規(guī)劃分析報(bào)告》可知，２０１０逡逑年我國(guó)鋁電解電容器行業(yè)的市場(chǎng)規(guī)模達(dá)到了邋１５０億元，２０１４年行業(yè)市場(chǎng)規(guī)模進(jìn)大幅度增加，逡逑達(dá)到了邋２１２億元，２０１７年行業(yè)市場(chǎng)規(guī)模進(jìn)一步提高，達(dá)到了邋２４９億元，２０１０至２０１７的行逡逑業(yè)市場(chǎng)規(guī)模年平均增長(zhǎng)率高達(dá)７．５％。此外，２０１７年我國(guó)鋁電解電容器的產(chǎn)量高達(dá)１５１２億逡逑只，而國(guó)內(nèi)市場(chǎng)需求量卻高達(dá)１７１９億只，這說(shuō)明了雖然我國(guó)是鋁電解電容器的生產(chǎn)大國(guó)，逡逑卻仍然供不應(yīng)求，不能滿足相關(guān)產(chǎn)業(yè)的產(chǎn)能需求。相信在不久的將來(lái)，我國(guó)鋁電解電容器逡逑的生產(chǎn)規(guī)模、市場(chǎng)規(guī)模以及需求規(guī)模將隨著行業(yè)向中高端市場(chǎng)的轉(zhuǎn)移而進(jìn)一步擴(kuò)大，到逡逑２０２３年，其國(guó)內(nèi)產(chǎn)值將會(huì)達(dá)到３６０億元，市場(chǎng)需求量將超過(guò)２４００億只。隨著國(guó)內(nèi)鋁電解逡逑電容器生產(chǎn)水平的進(jìn)一步改進(jìn)，其在國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)中的優(yōu)勢(shì)將會(huì)更加明顯。逡逑１．２．２鋁電解電容器的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)逡逑

其中陰極箔是由純度較低的鋁箔通過(guò)一系列的化學(xué)法或電化學(xué)腐蝕法處理獲得，，其目逡逑的是為了將實(shí)際工作陰極引出，使得電介質(zhì)與外電路相連１８］。鋁電解電容器內(nèi)部結(jié)構(gòu)及等逡逑效電路圖（圖１．３所示）。其中ＣＡ和Ｃｃ分別為陽(yáng)極箱、陰極箔比電容；ＬＡ和Ｚｃ分別為電逡逑極、正引線和負(fù)引線端子等引起的等效串聯(lián)電感；ＤＡ和ＤＣ分別為陽(yáng)極箔氧化膜及陰極箔逡逑氧化膜的整流作用；為電解質(zhì)電阻和電解液等效串聯(lián)電阻；和分別為電極箔、引逡逑出線和接觸電阻等組成的電阻［９］。逡逑從圖１．３中的等效電路圖中可知，陽(yáng)極箔比電容與陰極箔比電容相互串聯(lián)后得到的總逡逑比電容即為鋁電解電容器比電容，其中陽(yáng)極箔、陰極箔比電容與總電容如下關(guān)系：逡逑１／ＯＩ／Ｃａ＋Ｉ／Ｃｃ。由于陰極箔表面氧化膜太薄，導(dǎo)致陰極箔Ｃｃ遠(yuǎn)大于陽(yáng)極箔ＣＡ。因此，鋁逡逑電解電容器總電容主要由陽(yáng)極箔比電容控制［１（）］。逡逑陽(yáng)極箔邐電介質(zhì)邋電解紙邋陰極箔逡逑＼邋！邋／邋／逡逑－ｃｍ３－逡逑Ｉ邐Ｄｃ邐Ｉ逡逑？邋Ｉ邐？邋Ｉ邐１邋ｆ逡逑邐邐＾￣￣１１￣￣ｈ—＾￣１１￣￣Ｉ＾＾０逡逑１邋ＣＡ邋Ｉ邐Ｒ邐１邋Ｃｃ邋Ｉ邐Ｌｃ逡逑｜邋＇邋｜逡逑Ｖ－ａ—Ｈ邋ｈ￣＼＾—ｒ逡逑Ｉ邋Ｒａ邋Ｉ邐丨及Ｃ逡逑Ｉ邐邋邐邋邐邋Ｊ邐Ｉ邐邋邐邋邐邋Ｊ逡逑等效電路圖逡逑圖１．３鋁電解電容器內(nèi)部結(jié)構(gòu)及等效電路圖逡逑Ｆｉｇ．１．３邋Ｔｈｅ邋ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ邋ａｎｄ邋ｅｑｕｉｖａｌｅｎｔ邋ｃｉｒｃｕｉｔ邋ｏｆ邋ａｌｕｍｉｎｕｍ邋ｅｌｅｃｔｒｏｌｙｔｉｃ邋ｃａｐａｃｉｔｏｒｓ．逡逑
【學(xué)位授予單位】：揚(yáng)州大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號(hào)】：TM53;TQ153

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本文編號(hào)：2659003