一种固体钽电解电容器及其制备方法技术

技术编号:4076605 阅读:172 留言:0更新日期:2012-04-11 18:40
本发明专利技术公开了一种固体钽电解电容器,包括钽阳极体、位于钽阳极体表面的Ta2O5电介质被膜、位于Ta2O5电介质被膜上的导电层、在导电层上被覆的石墨层和银涂层,其特征在于,所述导电层是掺杂了磁性碳纳米管且磁性碳纳米管的长度方向垂直于钽阳极体表面的导电高分子层。本发明专利技术在导电层中采用定向排列的磁性碳纳米管,增加了导电层的电导率,减小了电容器的等效串联电阻,使电容器的高频特性得到提高,同时,由于碳纳米管具有优良的导热性,使电容器拥有更高的耐热性,增加了电容器的工作寿命,降低了漏电流。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及电容器
,具体涉及。
技术介绍
近年来,随着电子仪器的小型化、轻量化,需要小型且大容量的高频用的电容器, 因此提出了固体导电化合物形成固体电解质层的固体电解电容器。固体电解电容器包括例如Al(铝)或Ta(钽)金属阳极体,在阳极体的表面上经 氧化处理而形成的电介质氧化膜,和通过施加固体导电化合物,例如MnO2 (二氧化锰),导电 高分子聚合物到氧化膜上,并与氧化膜紧密接触的阴极层。由于电介质氧化膜厚度极小,因 此,与纸介质电容器和薄膜电容器相比,电解电容器的尺寸更小容量更大。对于固体电解电容器,如果将整个块状表面金属氧化膜所造成的电容量称作恒定 容量C1,将以多孔体的其余部分氧化膜所得到的电容量称作变化电容量c2,与之串联者即 为附加的电解质电阻R,则得到总的电容量C为C = C^C2 (1/(1+ (ω C2R)2))(1)由式(1)可以看出,在频率逐渐变高后,将导致C2部分失效,总的电容量呈下降的 趋势,因而为有效减小C2的损失,必然要求有效地降低R来弥补频率升高对电容量的影响。 因此,采用高电导率的化合物作为阴极层的固体电解电容器的高频特性更好。二氧化锰虽被视为一种很有潜力的电容器电极材料,但二氧化锰的导电性较差, 已被某些具有比二氧化锰具有更高导电性的有机化合物所取代,由于电容器的电解质电阻 R对电容器的高频特性有很大影响,因此,有必要采用更高电导率的电解质来增加电容器的 性能。
技术实现思路
本专利技术所要解决的问题是如何提供,该器 件能克服现有技术中的缺陷,增加了导电层的电导率,增加了电容器在高频条件下的电容量。本专利技术所提出的技术问题是这样解决的提供一种固体钽电解电容器,包括钽阳 极体、位于钽阳极体表面的Ta2O5 (五氧化二钽)电介质被膜、位于Ta2O5电介质被膜上的导 电层、在导电层上被覆的石墨层和银涂层,其特征在于,所述导电层是掺杂了磁性碳纳米管 且磁性碳纳米管的长度方向垂直于钽阳极体表面的导电高分子层。按照本专利技术所提供的固体钽电解电容器,其特征在于,所述导电高分子材料包括 聚苯胺及其衍生物、聚吡咯及其衍生物、聚噻吩、聚苯并噻吩、聚(3-烷基噻吩)、聚(3-甲氧 基噻吩)、聚(3,4-乙烯基二氧噻吩)、聚对苯、聚并苯、聚乙炔、聚苯撑乙烯、聚双炔、聚环氧 乙烷、聚环氧丙烷、聚丁二酸乙二醇酯、聚癸二酸乙二醇或聚乙二醇亚胺。按照本专利技术所提供的固体钽电解电容器,其特征在于,所述磁性碳纳米管的掺杂 浓度为1 30衬%,衬%为重量百分比。按照本专利技术所提供的固体钽电解电容器,其特征在于,所述磁性碳纳米管为表面 均勻附着有磁性纳米颗粒的多壁碳纳米管或单壁碳纳米管。按照本专利技术所提供的固体钽电解电容器,其特征在于,所述磁性碳纳米管长度小 于或等于100 μ m。按照本专利技术所提供的固体钽电解电容器,其特征在于,所述导电层的厚度大于或 等于磁性碳纳米管的长度。按照本专利技术所提供的固体钽电解电容器,其特征在于,所述磁性纳米颗粒为直径 小于或等于40nm的纳米Fe3O4粒子、纳米、-Fe2O3粒子、碱土金属铁氧体颗粒或其他纳米级 尺寸的铁氧体粒子、属于Al-Ni-Co体系的AlNiCo合金颗粒、属于Sm-Co体系的合金颗粒、 属于Pt-Co体系的合金颗粒、属于Nd-Fe-B体系的合金颗粒及其混合物,以及其他纳米磁性 粒子如钴粒子、铁粒子、镍粒子等。一种固体钽电解电容器的制备方法,其特征在于,包括以下步骤①将纳米钽金属颗粒压制而成块,在钽颗粒的形成体中植立圆筒状的钽丝,在高 温及真空条件下烧结成多孔形钽阳极体;②对烧结好的钽阳极体进行阳极氧化,在其表面生成一层Ta2O5电介质被膜,形成 正极基体;③将磁性碳纳米管均勻分散在含氧化剂和导电高分子单体的混合溶液中,再将 含钽阳极体及Ta2O5电介质被膜的正极基体浸入混合溶液中,浸泡一段时间后取出并在钽 阳极体表面的垂直方向上施加磁场,使磁性碳纳米管的长度方向垂直于钽阳极体表面,在 60 80°C的温度范围内逐渐升温去除溶剂形成导电层;④经过工艺处理形成负极石墨层,再在石墨层外形成银涂层;⑤利用电阻焊接在钽丝上接续阳极端,使用导电型胶粘剂使阴极端与银涂层接 合;⑥采用环氧树脂包封的形式对上述制备的器件进行封装。按照本专利技术所提供的固体钽电解电容器的制备方法,其特征在于,所述导电层是 通过滴涂、旋涂、浸涂、涂覆、喷墨打印、辊涂、LB膜中的一种或者几种方式而形成。本专利技术的有益效果本专利技术的固体钽电解电容器中的导电层为掺杂磁性碳纳米管 且磁性碳纳米管长度方向垂直于钽阳极体的表面的导电高分子层,由于碳纳米管具有很高 的电导率,同时碳纳米管在导电层中定向排列,减小了碳纳米管之间的电阻,因此,大大增 加了导电层的电导率,减小了固体钽电解电容器的等效串联电阻,使固体钽电解电容器有 更好的高频特性;由于碳纳米管具有优良的导热性,使在Ta2O5电介质被膜中产生的焦耳热 能被有效传递并被发散出去,减小了 Ta2O5电介质被膜被击穿的几率,使固体钽电解电容器 拥有更高的耐热性,增加了电容器工作寿命,减小了漏电流。附图说明图1是本专利技术所提供的固体钽电解电容器的截面图;图2是本专利技术实施例1和比较例1中的固体钽电解电容器的频率特性曲线图。其中,1、钽阳极体,2、Ta205电介质被膜,3、导电层,4、石墨层,5、银涂层,6、钽丝,7、 导电胶粘剂,8、阳极端,9、阴极端,10、环氧树脂。具体实施例方式下面结合附图以及实施例对本专利技术作进一步描述如图1所示,该固体钽电解电容器在内部具备立方体形状的钽阳极体1,以包围该 阳极体的方式在阳极体表面形成的Ta2O5电介质被膜2,在电介质被膜2上形成的导电层3, 在导电层3上形成的石墨层4,在石墨层上形成的银涂层5。在阳极体上设置向外部突出的 圆筒状的钽丝6,阳极端8利用电阻焊接与钽丝6接合,阴极端9使用银胶粘材料等导电性 胶粘剂7与银涂层5接合,最后利用环氧树脂10保护固体电解电容器整体。本专利技术的固体钽电解电容器中导电层3为掺杂了磁性碳纳米管且磁性碳纳米管 的长度方向垂直于钽阳极体表面的导电高分子层,所述导电高分子材料包括聚苯胺及其衍 生物、聚吡咯及其衍生物、聚噻吩、聚苯并噻吩、聚(3-烷基噻吩)、聚(3-甲氧基噻吩)、聚 (3,4_乙烯基二氧噻吩)、聚对苯、聚并苯、聚乙炔、聚苯撑乙烯、聚双炔、聚环氧乙烷、聚环 氧丙烷、聚丁二酸乙二醇酯、聚癸二酸乙二醇、聚乙二醇亚胺。本专利技术的固体钽电解电容器中导电层3中磁性碳纳米管的掺杂浓度为1 30wt%。本专利技术的固体钽电解电容器中导电层3的厚度大于或等于磁性碳纳米管的长度。本专利技术的固体钽电解电容器中导电层3中的磁性碳纳米管为长度小于或等于 100 μ m且表面均勻附着有磁性纳米颗粒的多壁碳纳米管或单壁碳纳米管,所述磁性纳米颗 粒为直径小于或等于40nm的纳米Fe3O4粒子、纳米Y-Fe2O3粒子、碱土金属铁氧体颗粒或其 他纳米级尺寸的铁氧体粒子、属于Al-Ni-Co体系的AlNiCo合金颗粒、属于Sm-Co体系的合 金颗粒、属于Pt-Co体系的合金颗粒、属于Nd-Fe-B体系的合金颗粒及其混合物,以及其他 纳米磁性粒子如钴粒子、铁粒子、镍粒子等。实施例1基于图1进行说明。其中,导电层3为掺杂1衬%磁性碳本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种固体钽电解电容器,包括钽阳极体、位于钽阳极体表面的Ta↓[2]O↓[5]电介质被膜、位于Ta↓[2]O↓[5]电介质被膜上的导电层、在导电层上被覆的石墨层和银涂层,其特征在于,所述导电层是掺杂了磁性碳纳米管且磁性碳纳米管的长度方向垂直于钽阳极体表面的导电高分子层。

【技术特征摘要】
一种固体钽电解电容器,包括钽阳极体、位于钽阳极体表面的Ta2O5电介质被膜、位于Ta2O5电介质被膜上的导电层、在导电层上被覆的石墨层和银涂层,其特征在于,所述导电层是掺杂了磁性碳纳米管且磁性碳纳米管的长度方向垂直于钽阳极体表面的导电高分子层。2.根据权利要求1所述的固体钽电解电容器,其特征在于,所述导电高分子材料包括 聚苯胺及其衍生物、聚吡咯及其衍生物、聚噻吩、聚苯并噻吩、聚(3-烷基噻吩)、聚(3-甲氧 基噻吩)、聚(3,4-乙烯基二氧噻吩)、聚对苯、聚并苯、聚乙炔、聚苯撑乙烯、聚双炔、聚环氧 乙烷、聚环氧丙烷、聚丁二酸乙二醇酯、聚癸二酸乙二醇或聚乙二醇亚胺。3.根据权利要求1所述的固体钽电解电容器,其特征在于,所述磁性碳纳米管的掺杂 浓度为1 30wt%,衬%为重量百分比。4.根据权利要求1所述的固体钽电解电容器,其特征在于,所述磁性碳纳米管为表面 均勻附着有磁性纳米颗粒的多壁碳纳米管或单壁碳纳米管。5.根据权利要求1所述的固体钽电解电容器,其特征在于,所述磁性碳纳米管长度小 于或等于100 μ m。6.根据权利要求1所述的固体钽电解电容器,其特征在于,所述导电层的厚度大于或 等于磁性碳纳米管的长度。7.根据权利要求4所述的固体钽电解电容器,其特征在于,所述磁性纳米颗粒为直 径小于或等...

【专利技术属性】
技术研发人员:于军胜周建林胡玉才蒋亚东
申请(专利权)人:电子科技大学
类型:发明
国别省市:90[中国|成都]

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