包含复合涂层的湿式电解电容器制造技术

本发明专利技术公开了一种湿式电解电容器，其包括一外壳，其中提供有阳极氧化的烧结多孔体形成的阳极及工作电解质。该外壳包含布置在金属基体表面的一复合涂层。该复合涂层包含覆盖金属基体的贵金属层，以及覆盖该贵金属层的导电聚合物层。

【技术实现步骤摘要】

技术介绍
一般而言，与某些其它类型的电容器相比，电解电容器每单位体积的电容更大，使其在较高电流和低频率电路中很有价值。已开发出一种类型的电容器，其为一包含烧结钽粉阳极的“湿式”电解电容器。这些钽金属块首先经历电化学氧化，形成一氧化层涂层作为电介质覆盖钽主体的整个外部和内部表面。然后，将该阳极氧化的钽块封闭在一金属壳(钽)中，其中包含由液态电解质溶液。为了提高电容，通常将磨碎的导电材料应用到由活性炭或氧化钌制成的金属壳。可是，遗憾的是，该涂层昂贵，而且在某些情况下容易脱落。因此，仍然需要一改进的湿式电解电容器。
技术实现思路
根据本专利技术的一个实施例，其公开了一种包括外壳的湿式电解电容器，所述外壳中包括由阳极氧化的烧结多孔阳极体形成的阳极和一液体工作电解质。所述外壳包含布置在金属基体表面的一复合涂层，其中所述复合涂层包含覆盖金属基体的贵金属层，以及覆盖该贵金属层的导电聚合物层。本专利技术的其它特点和方面将在下文进行更详细的说明。附图说明本专利技术完整的和能够实现的公开内容，包括对于本领域技术人员而言的最佳方式，将参考附图在说明书的其余部分中更具体地给出，其中：图1是本专利技术湿式电解电容器的一个实施方式的示意图；图2是湿式电解电容器中使用的阳极的一个实施例的透视图；图3是图2中阳极的侧视图；图4是图2中阳极的顶部视图；图5是本专利技术湿式电解电容器中使用的阳极的另一个实施例的顶部视图；图6是FESEM显微图(25k倍放大)，显示了实施例1中制备的样品的钽/钯/PEDT结构；以及图7是FESEM显微图(25k倍放大)，显示了实施例2中制备的样品的钽/PEDT结构。说明书和附图中重复使用的附图标记意在表示相同或者相似的本专利技术的特征或元件。具体实施方式本领域技术人员应当理解，目前的讨论仅作为示范性实施方式的描述，并不是对本专利技术更广泛范围的限制。一般来说，本专利技术涉及一种包括外壳的湿式电解电容器，所述外壳中包括由阳极氧化的烧结多孔阳极体形成的阳极和一液体工作电解质。该外壳包含布置在金属基体表面的一复合涂层。该复合涂层包含覆盖金属基体的贵金属层，以及覆盖该贵金属层的导电聚合物层。本专利技术的专利技术人发现，通过仔细选择这些层以及它们的形成方式，得到的电容器能表现出极好的电气性能。例如，导电聚合物(如，聚3,4-乙烯二氧噻吩)与许多传统类型的涂层材料相比，能表现更高程度的赝电容。进一步，由于这些聚合物通常是半晶状或非晶质的，它们能散逸和/或吸收与高电压相关的热量，继而抑制在界面上的液体电解质相变(从液体变成气态)。此外，通过协助使涂层成分和液体电解质之间的电化学反应最小化，贵金属层能进一步提高电容器的电气性能，否则，电化学反应产生的活性氢自由基会使得金属基体脆裂，以及性能退化(如，等效串联电阻(ESR)增加、电容下降等)。本专利技术的专利技术人相信，贵金属层能充当促使电化学反应向生成氢气方向进行的催化剂，由于氢气比氢自由基具有更小的活性，从而对电容器的性能具有更小不利的影响。下面将更为详细地说明本专利技术的多种实施方式。I.外壳A.金属基体该金属基体可以充当电容器的阴极，并且可以由多种不同的金属形成，例如钽、铌、铝、镍、铪、钛、铜、银、钢(如不锈钢)，它们的合金，它们的复合物(如涂覆导电氧化物的金属)等。钽尤其适合用于本专利技术。正如本领域技术人员所熟知的那样，基体的几何形状可以有所变化，例如可以为箔、片、筛(screen)、容器、罐等形状。金属基体可为电容器形成整个或部分的外壳，或者简单地应用到外壳上。不管怎样，基体可具有多种形状，通常如圆柱形、D形、矩形、三角形、棱形等。如果需要，可对基体的表面进行粗化处理以增加其表面积，并增加材料能粘附其上的程度。例如，在一个实施方式中，对金属基体表面进行化学蚀刻，如在表面涂上腐蚀性物质的溶液(如盐酸)。也可以采用机械粗化。例如，可通过向基体至少部分的表面喷射一股磨料(如沙)，从而对基体表面进行喷砂处理。如果需要，可以在应用复合涂层之前在金属基体上形成一介电层，如此使得它处于基体和涂层之间。介电层的厚度可控制在一定的范围内，例如，从约10纳米至约500纳米，在一些实施方式中，从约15纳米至约200纳米，在一些实施方式中，从约20纳米至约100纳米，以及在一些实施方式中，从约30纳米至约80纳米。在受理论限制的范围内，人们相信，通常存在于工作电解质中的酸可在较高温度下与金属基体(例如，钽)经历二次反应。因此，较厚介电层的存在可有助于使金属基体钝化，并从而减少工作电解质与基体反应的可能性，以降低其导电率并增加ESR。但是，通过确保厚度控制在上述范围内，外壳的导电率并未降低到对电容器的电气性能造成不利影响的程度。金属基体的表面(如内表面)可能会接受一电压以引起如上文所述的氧化膜(介电层)的阳极形成(“阳极化”)。例如，钽(Ta)基体可经阳极氧化以形成五氧化二钽(Ta2O5)的介电层。阳极氧化可首先通过在金属基体上施加一电解质，例如将基体浸到含电解质的槽中，然后施加一电流。电解质通常为液体，如溶液(如水溶液或非水溶液)、分散体、熔体等。电解质中通常使用溶剂，如水(如去离子水)；醚(如二乙醚和四氢呋喃)；醇(如甲醇、乙醇、正丙醇、异丙醇和丁醇)；甘油三酯；酮(例如，丙酮、甲基乙基酮和甲基异丁基酮)；酯(例如，乙酸乙酯、醋酸丁酯、二乙二醇乙醚乙酸酯、和甲基丙醇乙酸酯)；酰胺(例如，二甲基甲酰胺、二甲基乙酰胺、二甲基辛/癸脂肪酸酰胺和N-烷基吡咯烷酮)；腈(如乙腈、丙腈、丁腈和苄腈)；亚砜或砜(例如，二甲亚砜(DMSO)和环丁砜)；等等。溶剂占电解质的从大约50wt％到大约99.9wt％，在一些实施例中，从大约占75wt％到大约99wt％，在一些实施例中，从大约占80wt％到大约95wt％。虽然并不要求，但是，为了利于形成氧化物，通常使用含水溶剂(如水)。事实上，水在电解质所用溶剂中的含量是大约1wt％或更高，在一些实施方式中是大约10wt％或更高，在一些实施方式中是大约50wt％或更高，在一些实施方式中，是大约70wt％或更高，以及在一些实施方式中，是大约90wt％至100wt％。电解质是导电性的，并且其在温度25℃下测定的导电率为大约1毫西门子每厘米(“mS/cm”)或以上，在一些实施方式中，为大约30mS/cm或以上，以及在一些实施方式中，为大约40mS/cm到大约100mS/cm。为增加电解质的导电性，可采用能够在溶剂中离解成离子的化合物。适用于此目的的合适的离子化合物包括，例如，酸，如盐酸、硝酸、硫酸、本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种湿式电解电容器，其包括一外壳，其中包括由阳极氧化的烧结多孔阳极体形成的阳极和一液体工作电解质，所述外壳包含布置在金属基体基体表面的一复合涂层，其中，所述复合涂层包含覆盖金属基体基体的贵金属层，以及覆盖湿式贵金属层的导电聚合物层。

【技术特征摘要】
2013.09.16 US 14/027,3091.一种湿式电解电容器，其包括一外壳，其中包括由阳极氧化的烧结多孔阳极体形成的阳
极和一液体工作电解质，所述外壳包含布置在金属基体基体表面的一复合涂层，其中，所述
复合涂层包含覆盖金属基体基体的贵金属层，以及覆盖湿式贵金属层的导电聚合物层。
2.根据权利要求1所述的湿式电解电容器，其中所述贵金属层包括钌、铑、钯、锇、铱、
铂或它们的组合。
3.根据权利要求1或2所述的湿式电解电容器，其中所述贵金属层包括钯。
4.根据前述权利要求中任一项所述的湿式电解电容器，其中，所述贵金属层是不连续的，
并包含多个离散的突起，以间隔的形式覆盖在金属基体的表面。
5.根据前述权利要求中任一项所述的湿式电解电容器，其中，所述突起覆盖了金属基体表
面的大约5％到大约80％。
6.根据前述权利要求中任一项所述的固体电解电容器，其中导电聚合物层包括聚噻吩。
7.根据权利要求6所述的湿式电解电容器，其中，所述聚噻吩是具有下述结构通式的任选
一种取代聚(3,4-乙烯二氧噻吩)：
其中，
R7是线性或支链的任选取代C1-C18烷基；任选取代C5-C12环烷基；任选取代C6-C14芳基；
任选取代C7-C18芳烷基；任选取代C1-C4羟烷基，或羟基；
q是0-8的整数；及
n是2-5000。
8.根据前述权利要求任一项所述的湿式电解电容器，其中所述金属基体由钽形成。
9.根据前述权利要求中任一项所述的湿式电解电容器，其中，所述复合涂层进一步包括一
氢保护层，其位于金属基体和贵金属层之间。
10.根据权利要求9所述的湿式电解电容器，其中，所述氢保护层包含多个由阀金属组合物
形成的烧结的阀金属团聚体。
11.根据权利要求10所述的...

【专利技术属性】
技术研发人员：J·彼得日莱克，
申请(专利权)人：AVX公司，
类型：发明
国别省市：美国;US