復(fù)雜形貌電極增容機(jī)制研究.pdf

1、具有復(fù)雜形貌特點(diǎn)的電極材料通常具有重要的應(yīng)用價(jià)值，研究這類電極的功能特性及其性能提高的物理化學(xué)機(jī)制是一項(xiàng)重要研究課題。本文就具有復(fù)雜形貌的鋁電解電容器用鋁電極材料進(jìn)行了研究，首先闡述了鋁電極箔比電容提高的各種方法，包括電化學(xué)腐蝕擴(kuò)面法與高介電復(fù)合膜制備方法；然后對(duì)各種增容手段的物理機(jī)制進(jìn)行了分析與探討。
　　提高具有復(fù)雜形貌的鋁電極材料的比電容是實(shí)現(xiàn)電容器高容量化以及小型化的關(guān)鍵，已有鋁電極制造工藝使鋁電極箔的性能獲得了很大提升。

2、研究各種工藝的增容機(jī)制有望進(jìn)一步推進(jìn)高比容電極箔的研究，促進(jìn)國(guó)內(nèi)電容器行業(yè)的發(fā)展。為了展開(kāi)對(duì)增容機(jī)制的研究，文中建立了針對(duì)鋁電極箔的增容機(jī)制模型，對(duì)鋁電極有效面積S與表面氧化膜介電層的形成常數(shù)K做實(shí)驗(yàn)計(jì)算，并作為鋁電極箔增容機(jī)制的參數(shù)，以此來(lái)解釋各種增容手段的機(jī)理問(wèn)題。為了能有效獲取S與K的準(zhǔn)確數(shù)據(jù)，文中建立了具有針對(duì)性的實(shí)驗(yàn)方法―界面電化學(xué)計(jì)量方法，其中包括表面質(zhì)量方法與界面電量方法，從而完成了對(duì)有效面積S與形成常數(shù)K的統(tǒng)計(jì)。文中還引

3、入了計(jì)算機(jī)微區(qū)數(shù)字圖像統(tǒng)計(jì)方法，使用Matlab的圖形處理命令實(shí)現(xiàn)了SEM灰度圖像的三維重構(gòu)，并采用微元累加的統(tǒng)計(jì)方法實(shí)現(xiàn)有效面積的運(yùn)算，據(jù)此與電化學(xué)計(jì)量法中特定電壓下的面積 S數(shù)據(jù)進(jìn)行擬合，從而獲得了驗(yàn)證有效面積S的計(jì)算機(jī)輔助方法。
　　在驗(yàn)證基于 S與 K的增容模型的有效性與電化學(xué)計(jì)量實(shí)驗(yàn)方法可靠性的基礎(chǔ)上，首先分析了“堿式法”與“酸式法”兩種不同腐蝕箔片的增容機(jī)制問(wèn)題，通過(guò)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)我們解釋了“堿式法”比容實(shí)現(xiàn)較大提升的現(xiàn)象。

4、文中還對(duì)一系列高介復(fù)合膜技術(shù)進(jìn)行了研究，如Al/Ti、Al/Si、Al/Nb以及溶膠-凝膠法等；總結(jié)了各種方法的比容提升工作曲線；并使用增容機(jī)制模型分析方法對(duì)這些復(fù)合工藝展開(kāi)了實(shí)驗(yàn)，從而對(duì)高介復(fù)合技術(shù)的物理機(jī)制進(jìn)行了初步研究。
　　本文還介紹了復(fù)雜形貌鋁電極的電化學(xué)阻抗譜測(cè)試技術(shù)，通過(guò)對(duì)不同賦能電壓階段氧化膜的阻抗譜測(cè)試分析，發(fā)現(xiàn)賦能35伏電壓以上時(shí)阻抗等效電路模型的轉(zhuǎn)變，結(jié)合相應(yīng)等效電路的理論模型從而驗(yàn)證了文中 S-V曲線的斜率