包含纳米涂层的固体电解质电容器制造技术

提供电容器，其包括固体电解质电容器元件、封装所述电容器元件的壳体材料、阳极端子、和阴极端子。在所述电容器元件、壳体材料、阳极端子、阴极端子、或其组合的至少一部分上设置纳米涂层。所述纳米涂层具有约2,000纳米或更小的平均厚度并且包含气相沉积的聚合物。

Solid electrolyte capacitors with nano coating

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】包含纳米涂层的固体电解质电容器对相关申请的交叉引用本申请要求提交日为2017年7月3日的美国临时专利申请序号62/528,232的提交权益，将其完全引入本文作为参考.
技术介绍
钽聚合物电容器由其上设置有固体电解质、银层、和碳层的烧结钽阳极形成。然而，经常与常规固体电解(质)电容器有关的一个问题是，在暴露于高湿度环境(例如，85％相对湿度)时所述银层倾向于形成离子，在高温(例如，85℃)下尤其如此。这些离子可迁移通过所述电解质并且作为银再沉积在所述阳极表面上，这进而可导致泄漏电流的提高。因此，对于可在潮湿条件下使用的改进的固体电解质电容器存在需要。
技术实现思路
根据本专利技术的一种实施方式，公开了电容器，其包括：电容器元件，所述电容器元件包含烧结多孔阳极体(anodebody)、覆盖在所述阳极体上面的电介质、和覆盖在所述电介质上面的固体电解质；封装所述电容器元件的壳体材料；与所述阳极体电连接并且包含位于所述壳体材料外部的部分的阳极端子；以及与所述固体电解质电连接并且包含位于所述壳体材料外部的部分的阴极端子。进一步地，在所述电容器元件、壳体材料、阳极端子、阴极端子、或其组合的至少一部分上设置纳米涂层。所述纳米涂层具有约2,000纳米或更小的平均厚度并且包含气相沉积的聚合物。下文中更详细地阐述本专利技术的其它特征和方面。附图说明针对本领域普通技术人员的本专利技术的全面且实现性(enabling)公开内容,包括其最佳模式，更具体地阐述于参考附图的说明书的剩余部分中，在附图中：图1为本专利技术的固体电解质电容器的一种实施方式的示意图：其中将纳米涂层设置在电容器元件上；图2为本专利技术的固体电解质电容器的另一实施方式的示意图：其中将纳米涂层设置在壳体材料上。本说明书和附图中的附图标记的反复使用旨在表示本专利技术的相同或类似特征或元件。具体实施方式本领域普通技术人员应理解，本讨论仅是对示例性实施方式的描述，并且不意图为限制本专利技术的各较宽方面，所述各较宽方面是以示例性解释体现的。一般来说，本专利技术涉及固体电解质电容器，其包含包括烧结多孔阳极体、覆盖在所述阳极体上面的电解质、和覆盖在所述电介质上面的固体电解质的电容器元件。所述阳极体与阳极端子电接触并且所述固体电解质与阴极端子电接触。所述电容器元件还被壳体材料封装，使得所述阳极和阴极端子的至少一部分保持在所述壳体材料的外部。特别地，所述电容器元件、壳体材料、阳极端子、和/或阴极端子的至少一部分包含纳米涂层。所述纳米涂层包含气相沉积的聚合物，其通常是通过气态前体化合物在所述电容器的一部分上的原位聚合而形成的。所得纳米涂层可包含由相同或不同材料形成的单层或多层例如2-10个层、在一些实施方式中3-8个层、和在一些实施方式中4-6个层。不管所采用的层的数量为多少，所述纳米涂层典型地具有约2,000纳米或更小、在一些实施方式中约1纳米-约1,000纳米、在一些实施方式中约10纳米-约600纳米、和在一些实施方式中约20纳米-约400纳米的平均厚度。通过选择性地控制所述纳米涂层的各个方面，例如其所施加至的地方、所述纳米涂层由其形成的材料、以及施加其的具体方式，本专利技术人已经发现，可形成这样的电容器：其不对水分高度敏感并且因此即使在暴露于高湿度水平时例如在与具有约40％或更大、在一些实施方式中约45％或更大、在一些实施方式中约50％或更大、和在一些实施方式中约70％或更大(例如，约85％-约100％)的相对湿度的气氛接触时也可呈现优异的电性质。相对湿度可例如根据ASTME337-02、方法A(2007)测定。所述潮湿气氛可为所述电容器自身的内部气氛的部分，或者其可为所述电容器在存储和/或使用期间所暴露至的外部气氛。所述电容器可例如在暴露于高湿度气氛(例如，85％相对湿度)时呈现相对低的等效串联电阻(“ESR”)例如约200毫欧、在一些实施方式中小于约150毫欧、在一些实施方式中约0.01-约125毫欧、和在一些实施方式中约0.1-约100毫欧，其是在100kHz的工作频率下测量的。所述电容器可呈现仅约50微安(培)(“μA”)或更小、在一些实施方式中约40μA或更小、在一些实施方式中约20μA或更小、和在一些实施方式中约0.1-约10μA的DCL。所述电容器还可呈现出其湿电容的高百分比，这使得其能够在气氛湿度的存在下仅具有小的电容损失和/或波动。该性能特性通过“湿对干电容百分比”量化，该“湿对干电容百分比”由如下方程确定：湿对干电容＝(干电容/湿电容)x100所述电容器可呈现出约50％或更大、在一些实施方式中约60％或更大、在一些实施方式中约70％或更大、和在一些实施方式中约80％-100％的湿对干电容百分比。所述干电容可为约30纳法(拉第)/平方厘米(“nF/cm2”)或更大、在一些实施方式中约100nF/cm2或更大、在一些实施方式中约200-约3,000nF/cm2、和在一些实施方式中约400-约2,000nF/cm2，其是在120Hz的频率下测量的。特别地，所述ESR、DCL、和电容值可甚至在高温下被保持相当大量的时间。例如，所述各值可在50℃-250℃、和在一些实施方式中70℃-200℃、和在一些实施方式中80℃-约150℃(例如，85℃)的温度下、和在高的湿度水平下被保持约100小时或更长、在一些实施方式中约300小时-约3,000小时、和在一些实施方式中约400小时-约2,500小时(例如，500小时、600小时、700小时、800小时、900小时、1,000小时、1,100小时、1,200小时、或者2,000小时)。在一种实施方式中，例如，所述各值可在85℃的温度下被保持1,000小时。现在将更详细地描述所述电容器的多种实施方式。I.电容器元件A.阳极体所述电容器元件包括包含形成于烧结多孔体上的电介质的阳极。所述多孔阳极体可由这样的粉末形成：其包含电子管金属(阀金属(valvemetal)，即，能够氧化的金属)或者基于电子管金属的化合物，例如钽、铌、铝、铪、钛、其合金、其氧化物、其氮化物、等等。所述粉末典型地由其中使钽盐(例如，氟钽酸钾(K2TaF7)、氟钽酸钠(Na2TaF7)、五氯化钽(TaCl5)等)与还原剂反应的还原工艺形成。所述还原剂可为以液体、气体(例如，氢气)、或固体例如金属(例如，钠)、金属合金、或金属盐的形式提供的。在一种实施方式中，例如，可将钽盐(例如，TaCl5)在约900℃-约2,000℃、在一些实施方式中约1,000℃-约1,800℃、和在一些实施方式中约1,100℃-约1,600℃的温度下加热，以形成蒸气，所述蒸气可在气态还原剂(例如，氢气)存在下被还原。这样的还原反应的另外的细节可描述于Maeshima等的WO2014/199480中。在还原之后，可将产物冷却、粉碎、和洗涤以形成粉末。取决于期望的应用，所述粉末的比电荷典型地从约2,000到约800,000微法*伏/克(“μF*V/g”)变化。例如,在某些实施方式中。可采用如下的高电荷粉末：其具本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.电容器，其包括：/n电容器元件，所述电容器元件包含烧结多孔阳极体、覆盖在所述阳极体上面的电介质、和覆盖在所述电介质上面的固体电解质；/n封装所述电容器元件的壳体材料；/n与所述阳极体电连接并且包含位于所述壳体材料外部的部分的阳极端子；/n与所述固体电解质电连接并且包含位于所述壳体材料外部的部分的阴极端子；和/n设置在所述电容器元件、壳体材料、阳极端子、阴极端子、或其组合的至少一部分上的纳米涂层，其中所述纳米涂层具有约2,000纳米或更小的平均厚度并且包含气相沉积的聚合物。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20170703 US 62/528,2321.电容器，其包括：
电容器元件，所述电容器元件包含烧结多孔阳极体、覆盖在所述阳极体上面的电介质、和覆盖在所述电介质上面的固体电解质；
封装所述电容器元件的壳体材料；
与所述阳极体电连接并且包含位于所述壳体材料外部的部分的阳极端子；
与所述固体电解质电连接并且包含位于所述壳体材料外部的部分的阴极端子；和
设置在所述电容器元件、壳体材料、阳极端子、阴极端子、或其组合的至少一部分上的纳米涂层，其中所述纳米涂层具有约2,000纳米或更小的平均厚度并且包含气相沉积的聚合物。


2.如权利要求1所述的电容器，其中所述气相沉积的聚合物是通过前体化合物的原位聚合而形成的。


3.如权利要求2所述的电容器，其中所述前体化合物为多芳烃。


4.如权利要求3所述的电容器，其中所述多芳烃具有以下总体结构：



其中，
R1为烷基、烯基、卤素、或卤代烷基；和
R2、R3、R4、R5、和R6独立地选自氢、烷基、烯基、卤素、或卤代烷基，其中R1、R2、R3、R4、R5、或R6的一个或多个任选地与第二多芳烃环结构键合以形成二聚体。


5.如权利要求3所述的电容器，其中所述多芳烃为1,4-二甲基苯、1,3-二甲基苯、1,2-二甲基苯、甲苯、4-甲基苯乙烯、3-甲基苯乙烯、2-甲基苯乙烯、1,4-二乙烯基苯、1,3-二乙烯基苯、1,2-二乙烯基苯、氯代多芳烃、[2,2]对位环芳、或其组合。


6.如权利要求1所述的电容器，其中所述前体化合物为氟代烃。


7.如权利要求6所述的电容器，其中所述氟代烃为CF4、C2F4、C2F6、C3F6、C3F8、或其组合。


8.如权利要求1所述的电容器，其中所述纳米涂层包含由多芳烃前体化合物和氟代烃前体化合物形成的聚合物。


9.如权利要求1所述的电容器，其中所述纳米涂层设置在所述电容器元件上。


10.如权利要求1所述的电容器，其中所述电容器元件包含前表面、后表面、顶表面、底表面、第一侧表面、和第二侧表面，并且进一步地其中所述电容器元件包含从所述电容器元件的所述前表面延伸的阳极引线丝。


11.如权利要求10所述的电容器，其中所述纳米涂层设置在前表面、后表面、顶表面、底表面、第一侧表面、第二侧表面、或其组合上。


12.如权利要求11所述的电容器，其中所述纳米涂层在所述前表面的至少一部分上的厚度大于所述纳米涂层在后表面、顶表面、底表面、第一侧表面、或第二侧表面的至少一部分上的厚度。


13.如权利要求1所述的电容器，其中所述纳米涂层设置在所述壳体材料上。


14.如权利要求1所述的电容器，其中所述纳米涂层在所述电容器的一个区域处的厚度对所述纳米涂层在所述电容器的另一区域处的厚度的...

【专利技术属性】
技术研发人员：J彼得齐勒克，L杰巴拉，L维尔克，
申请(专利权)人：阿维科斯公司，
类型：发明
国别省市：美国;US