低價鈦氧化物電解電容器陽極研究.pdf

1、電解電容器應(yīng)用廣泛，市場十分巨大，每年需求量達(dá)數(shù)百億支。因受性能、資源、價格等不同因素的影響，電解電容器陽極材料由鋁一鉭一鈮一低價鈮氧化物等在不斷的更新?lián)Q代。因此研究開發(fā)新型電解電容器陽極材料具有十分重要的意義。與其他類型電解電容器陽極相比，鈦資源豐富，價格低廉，但鈦陽極的氧化膜形成困難。本課題研究的低價鈦氧化物(TiO)電解電容器陽極具有比容高，漏電流較小，資源豐富，價格低廉等優(yōu)點。 首次采用低價鈦氧化物(TiO)作為電解電容

2、器陽極材料，以Ti(TiH<,2>)與TiO<,2>固-固反應(yīng)制備低價鈦氧化物粉末，按燒結(jié)型電解電容器的工藝流程：粉末壓制成型→陽極燒結(jié)→陽極氧化工藝，以單因素試驗研究變化規(guī)律，正交試驗及方差分析進(jìn)行優(yōu)化的方法對低價鈦氧化物電解電容器陽極制造工藝條件進(jìn)行了詳細(xì)研究，采用該工藝制備出的低價鈦氧化物電容器陽極比容為40000～120000μF·V·g<'-1>、漏電流(K值)為0.1～0.005μA·μF<'-1>·V<'-1>。

3、Ti(TiH<,2>)與TiO<,2>固-固反應(yīng)制備低價鈦氧化物工藝具有產(chǎn)品不受污染、體系氧含量容易控制的優(yōu)點。動力學(xué)分析表明，O在不同物相中的擴(kuò)散是Ti(TiH<,2>)與TiO<,2>反應(yīng)速度的控制步驟，研磨混合、高溫焙燒有利于反應(yīng)速度的提高。 運用量子化學(xué)理論、結(jié)構(gòu)化學(xué)理論，深入分析了TiO的穩(wěn)定性及導(dǎo)電機理。Ti的外層電子結(jié)構(gòu)、電離勢、軌道分裂特性和TiO、TiO<,2>歧化反應(yīng)自由能計算結(jié)果證明TiO具有較高的穩(wěn)定性；

4、量子化學(xué)能帶理論分析表明，TiO具有良好的導(dǎo)電能力，能滿足電容器陽極材料對導(dǎo)電能力的要求。 通過實驗對低價鈦氧化物的氧含量、粉末粒度、摻雜NbO與其電性能之間的關(guān)系進(jìn)行了研究。結(jié)果表明，低價鈦氧化物的氧含量、粉末粒度對其電性能有很大影響，摻雜NbO能很大程度的改善其電性能。 形成液選擇研究表明，低價鈦氧化物在大多數(shù)形成液中的時間-電壓曲線呈半拋物線形，采用五硼酸銨或硼酸+五硼酸銨的混合溶液對低價鈦氧化物形成最好。隨著形成

5、電壓的改變，低價鈦氧化物賦能陽極呈現(xiàn)出不同的鮮艷干涉色(即色標(biāo))。 采用SEM對低價鈦氧化物燒結(jié)、賦能過程中粉末微觀形貌的變化進(jìn)行了詳細(xì)研究。能譜及X衍射分析結(jié)果表明，低價鈦氧化物陽極氧化膜為無定型TiO<,2>。 采用循環(huán)伏安及交流阻抗方法，首次對低價鈦氧化物電極在5％硼酸+1％五硼酸銨溶液中的陽極氧化行為進(jìn)行了詳細(xì)研究。結(jié)果顯示，低價鈦氧化物具有明顯的閥金屬性質(zhì)，陽極氧化反應(yīng)有一個“析氧峰”，其電極過程為混合控制。