电解电容器制造技术

本发明专利技术涉及一种电解电容器（1），其包括阳极箔（2）和阴极箔（3），其中工作电解质（5）布置在阳极箔（2）和阴极箔（3）之间，其中聚合物层（8）布置在阳极箔（2）上，并且其中中间电解质（10）布置在聚合物层（8）和工作电解质（5）之间。根据另一方面，本发明专利技术涉及一种电解电容器，阳极箔（2）和阴极箔（3），其中工作电解质（5）布置在阳极箔（2）和阴极箔（3）之间，其中聚合物层（8）布置在阳极箔(2)上，并且其中工作电解质（5）包括乙二醇、二乙二醇和丙二醇中的至少一种。

Electrolytic capacitor

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】电解电容器
本专利技术涉及一种电解电容器。特别地，本专利技术涉及一种混合聚合物电解电容器。
技术介绍
公开了一种混合聚合物电容器，其包括基于丁内酯（GBL）和/或环丁砜溶剂的工作电解质。具有基于GBL和/或环丁砜溶剂的工作电解质的电容器被限制在不超过120V的工作电压，因为GBL和环丁砜溶剂具有有限的氧化能力。因此，它们不能生成足够厚的氧化物层以承受高于120V的工作电压。此外，丁内酯和环丁砜溶剂具有其它缺点。从环境和人类安全的角度，这些溶剂是危险的，因为GBL是精神活性物质，并且环丁砜是毒性的。然而，这些材料通常被使用，因为它们不会损坏、伤害或降解基于PEDOT:PSS（聚（3,4-乙烯二氧噻吩）聚苯乙烯磺酸盐）的聚合物层。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种改进的混合电解聚合物电容器。特别地，本专利技术的一个目的是克服至少一些上面所提到的缺点和/或实现较高的工作电压。该目的通过根据权利要求1所述的电容器以及通过根据第二独立权利要求所述的电容器来解决。提供了一种电解电容器，其包括阳极箔和阴极箔，其中工作电解质布置在阳极箔和阴极箔之间，其中聚合物层布置在阳极箔的表面上，并且其中中间电解质布置在聚合物层和工作电解质之间。中间电解质可以是布置在聚合物层和工作电解质之间的导电、粘性材料。中间电介质可以邻接聚合物层。中间电解质可以邻接工作电解质。中间电解质关于其组分可以不同于工作电解质。中间电解质可以防止太多的工作电解质得以与聚合物层接触，从而中间电解质可以防止工作电解质损坏、降解或膨胀聚合物层。因此，使用中间电解质可以使得能够使用除了GBL和环丁砜溶剂之外的用于工作电解质的材料。由于中间电解质被布置在工作电解质和聚合物层之间，因此更有侵蚀性的材料可以用于工作电解质。因此，能够构建可以承受较高工作电压的电容器。特别地，电解电容器可以在高达450V的工作电压下操作。工作电解质也可以是导电、粘性材料。可以经由阴极箔向工作电解质施加电压。工作电解质可以用作电容器的第二电极。聚合物层也可以布置在阴极箔上。阴极箔可以被氧化。因此，阴极箔可以具有人工形成的氧化物层。该氧化物层可以比具有2nm至3nm厚度的天然氧化物厚。聚合物层也可以形成在分隔器（separator）上。工作电解质和中间电解质在其组分上可以不同。例如，工作电解质可以包括乙二醇，并且中间电解质可以没有乙二醇。在这种情况下，没有乙二醇的中间电解质可以确保聚合物不被乙二醇损坏。同时，包括乙二醇的工作电解质可以确保乙二醇的有利属性可以被利用。中间电解质可以包括多元醇和导电盐。导电盐可以确保中间电解质是导电的。多元醇可以是甘油、糖醇和聚乙烯醇。多元醇也可以是甘油、糖醇和/或聚乙烯醇的混合物。糖醇可以例如是山梨醇。这些材料可以确保中间电解质与聚合物层足够稳定，并且同时能够氧化聚合物层。中间电解质中多元醇的量可以在3重量%至80重量%范围内。导电盐可以包含作为阴离子的羧酸和/或二羧酸中的至少一种，以及作为阳离子的铵和/或胺中的至少一种。二羧酸可以是己二酸。羧酸可以是苯甲酸。中间电解质中的导电盐的量可以在0.01重量%至8重量%范围内。导电盐的量不应该低于0.01重量%，因为否则，中间电解质可能不充分导电。中间电解质可以包括在1重量%至40重量%范围内的二乙二醇和/或在1重量%至40重量%范围内的丙二醇。工作电解质可以包括溶剂和至少0.01重量%的导电盐。溶剂可以包含乙二醇、二乙二醇和丙二醇中的至少一种。在本申请中，包含乙二醇、二乙二醇和丙二醇中的至少一种的工作电解质也称为第二组的工作电解质。包含乙二醇、二乙二醇和丙二醇中至少一种的工作电解质比基于GBL和/或环丁砜的工作电解质具有更好的氧化能力。因此，包含乙二醇、二乙二醇和丙二醇中的至少一种的工作电解质能够在高操作电压下、例如在高达450V的电压下操作电容器。工作电解质中的导电盐可以包含羧酸、二羧酸、铵和具有一个或多个硝基的芳香族硝基化合物中的至少一种。二羧酸可以是己二酸。羧酸可以是苯甲酸。工作电解质可以包括溶解在溶剂中的多元醇，其中多元醇可以是甘油、糖醇和聚乙烯醇中的一种，或者是甘油、糖醇和/或聚乙烯醇的混合物。糖醇可以是山梨醇或甘露醇。工作电解质可以包括聚乙二醇，聚乙烯吡咯烷酮和聚亚烷基二醇和/或来自聚亚烷基二醇的衍生物中的至少一种。工作电解质可以包括a)40-85重量%的乙二醇，b)0.001-5.0重量%的对硝基苯甲酸，c)0.001-0.5重量%的次磷酸铵，d)1-10重量%的五硼酸铵，e)1-10重量%的聚乙二醇，f)10-50重量%的组分，其包括2-甲基-壬二酸（nonandiacid）、2，4-二甲基-4-甲氧基-羰基-十一酸、2，4，6-三甲基-4，6-二甲氧基-羰基-十三酸和8，9-二甲基-8，9-二甲氧基-羰基-十六酸的二铵盐，以及g)1-10重量%的甲基苯甲酸铵。聚合物层可以包括PEDOT:PSSPEDOT:PSS（聚(3，4-乙烯二氧噻吩)聚苯乙烯磺酸盐）。PEDOT:PSS是导电且提供高延展性的聚合物混合物。然而，PEDOT:PSS聚合物可以与电解质中使用的一些溶剂反应。这样的反应可以导致聚合物层从阳极箔的表面脱离。这将导致降低聚合物层的电导率，从而增加其ESR值（等效串联电阻）。布置在工作电解质和聚合物层之间的中间电解质防止工作电解质显著损坏聚合物层，从而防止电解电容器的ESR值降低。根据替代的实施例，工作电解质包含丁内酯和/或环丁砜。在该替代的实施例中，电容器包括基于丁内酯和/或环丁砜的中间电解质和工作电解质。因此，聚合物层被很好地保护，因为GBL和环丁砜不会在显著程度上损坏聚合物层，并且中间电解质提供对聚合物层的更进一步的保护。阴极箔可以在面向工作电解质的表面上包括氧化物层。该氧化物层可以具有1nm至10nm范围的厚度。根据另一方面，本专利技术涉及不包括中间电解质的电解电容器。电解电容器包括阳极箔和阴极箔，其中工作电解质布置在阳极箔和阴极箔之间，其中聚合物层布置在阳极箔上，并且其中工作电解质包括乙二醇、二乙二醇和丙二醇中的至少一种。该电容器也可以在高达450V的工作电压下操作。然而，由于缺少的中间电解质，工作电解质可能在短时间之后损坏聚合物层。因此，电容器的寿命非常有限。电容器可以仅在短寿命内操作，例如，大约500小时的寿命。对于某些应用，高工作电压450V的优势比寿命方面的限制更重要。工作电解质还可以包括至少0.01重量%的导电盐。附图说明在下文中，将参考附图更详细地描述本专利技术。图1在示意图中示出了电解电容器的结构。图2示出了电解电容器的一部分的放大且更详细的视图。图3示出了连续长期测试的结果。图4示出了用包括中间电解质和工作电解质的混合聚合物电容器与常规铝电解电容器执行的长期测试的结果的比较。具本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种电解电容器（1），包括：/n阳极箔（2）和阴极箔（3），其中工作电解质（5）布置在阳极箔（2）和阴极箔（3）之间，/n其中聚合物层（8）布置在阳极箔（2）上，并且/n其中中间电解质（10）布置在聚合物层（8）和工作电解质（5）之间。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20171017 DE 102017124139.61.一种电解电容器（1），包括：
阳极箔（2）和阴极箔（3），其中工作电解质（5）布置在阳极箔（2）和阴极箔（3）之间，
其中聚合物层（8）布置在阳极箔（2）上，并且
其中中间电解质（10）布置在聚合物层（8）和工作电解质（5）之间。


2.根据权利要求1所述的电解电容器（1），
其中所述中间电解质（10）包括多元醇和导电盐。


3.根据前述权利要求所述的电解电容器（1），
其中所述多元醇是甘油、糖醇、例如山梨醇和聚乙烯醇中的一种或甘油、糖醇和/或聚乙烯醇的混合物。


4.根据权利要求2或3中的一项所述的电解电容器（1），
其中所述中间电解质（10）中的多元醇的量在3重量%至80重量%的范围内。


5.根据权利要求2至4中的一项所述的电解电容器（1），
其中所述导电盐包含作为阴离子的羧酸和/或二羧酸中的至少一种以及作为阳离子的铵和/或胺中的至少一种。


6.根据权利要求2至5中的一项所述的电解电容器（1），
其中所述中间电解质(10)中的导电盐的量在0.01重量%至8重量%的范围内。


7.根据前述权利要求中的一项所述的电解电容器（1），
其中所述中间电解质(10)包括在1重量%至40重量%的范围内的二乙二醇和/或在1重量%至40重量%的范围内的丙二醇。


8.根据前述权利要求中的一项所述的电解电容器（1），
其中所述工作电解质（5）包括溶剂和至少0.01重量%的导电盐。


9.根据前述权利要求所述的电解电容器（1），
其中所述溶剂包含乙二醇、二乙二醇和丙二醇中的至少一种。


10.根据权利要求8或9中的一项所述的电解电容器（1），
其中所述工作电解质（5）中的导电盐包含羧酸、二羧酸、铵和具有一个或多个硝基的...

【专利技术属性】
技术研发人员：L多拜，
申请(专利权)人：TDK电子股份有限公司，
类型：发明
国别省市：德国;DE