湿式电解电容器阴极的形成技术制造技术

本发明专利技术公开了一种形成湿式电解电容器阴极的方法。该阴极包含具有粗化处理表面且含取代聚噻吩导电涂层的金属基板。通过选择控制导电涂层形成的方式，本发明专利技术中导电涂层和粗化处理表面之间的表面接触程度得到增强。更具体地说，通过在粗化处理表面涂覆包含前体噻吩单体和氧化催化剂的前体溶液，形成导电涂层。与单体或催化剂分别涂覆并且一开始就接触金属表面的方法不同的是，在本发明专利技术中，单体和催化剂存在于同一溶液中，聚合物链在金属基板表面附近和凹坑内部立即增长。这样做可以显著增加导电涂层和金属基板之间的接触程度，从而改善机械强度和电气性能（如等效串联电阻和漏电流降低）。为了最大限度地降低过早聚合，氧化催化剂的用量低于假设产率100%时所有试剂完全反应所需的用量（即“化学计算量”）。这样做会减慢单体的聚合速度，产生比完全聚合更短的低聚物。这些低聚物能够更好地渗透到金属基板的粗化处理区域内。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及电容器阴极的形成技术，尤其涉及湿式电解电容器阴极的形成技术。
技术介绍
由于其体积效率、可靠性和工艺兼容性良好，湿式电容器在电路设计中的应用日益增长。一般而言，与其它类型的电容器相比，湿式电容器每单位体积的电容更大，使其在高电流、高功率和低频率电路中非常有用。已经开发的一种湿式电容器是包括阀金属阳极、 阴极和液体电解质的湿式电解电容器。由于在阳极表面上形成了一层介电金属氧化物膜，这种电容器的单位电池电压通常较高。湿式电解电容器较好地综合了高电容和低漏电流的优点。另一种湿式电容器是一种湿式对称电容器，其中阳极和阴极具有类似的结构和组成。由于在高电压时，电解质不可避免会发生分解，因此，这种电容器的单元电池电压通常较低。然而，不管是电解电容器还是对称电容器，湿式电容器的阴极一般都包括基板和涂层，通过感应机制或非感应机制提供较高的电容。常规涂层包括活性炭、金属氧化物(例如， 氧化钌)等。然而，不幸的是，在某些条件下，如在水电解质存在的条件下，涂层容易剥离。因此，需要提供一种具有良好的机械强度和电气性能的高压湿式电解电容器。
技术实现思路
在本专利技术的一个实施例中，公开了一种形成湿式电解电容器阴极的方法。该方法包括在金属基板粗化处理的表面涂覆一种前体溶液，其中所述前体溶液包含取代噻吩单体和氧化催化剂，氧化催化剂的用量低于化学计算量。取代噻吩单体经聚合形成本征导电的取代聚噻吩涂层。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。 附图说明结合附图，本专利技术的完整和具体说明，包括对于本领域技术人员而言的最佳实施例将在余下的说明书中作进一步描述，在本专利技术说明书附图中，同一附图标记表示相同或者相似部件。其中图1是本专利技术湿式电解电容器的一个实施例的剖视图；以及图2是本专利技术的一个实施例中使用的微粗化处理金属基板的剖视图。具体实施例方式对于本领域技术人员来说，下面的内容仅作为本专利技术的示范性具体实施例描述， 并不是对本专利技术保护范围的限制。一般来说，本专利技术涉及一种形成湿式电解电容器阴极的方法。该阴极含有一金属基板，所述金属基板具有粗化处理的表面和包含取代聚噻吩的导电涂层。通过选择性控制导电涂层的形成方式，导电涂层和粗化处理表面之间的接触程度得到增强。更具体地说，该导电涂层是通过在粗化处理表面涂覆一种包含前体噻吩单体和氧化催化剂的前体溶液而形成的。与单体或催化剂分别涂覆并且一开始就接触金属表面的技术不同的是，在本专利技术中，单体和催化剂处于同一溶液中，聚合物链在金属基板表面附近和凹坑内立即增长。这样可以显著增加导电涂层和金属基板之间的接触程度，从而改善机械强度和电气性能(如降低等效串联电阻和漏电流)。为了最大限度地降低过早聚合，氧化催化剂的用量低于假设产率100%时所有试剂完全反应所需的用量(即“化学计算量”)。这样做能够减慢单体的聚合速度，产生比完全聚合更短的低聚物。这些低聚物能够更好地渗透到金属基板的粗化处理区域内。下面将更为详细地说明本专利技术的各种实施例。I.阴极A.金属基板阴极的金属基板可能包括任何金属，例如钽、铌、铝、镍、铪、钛、铜、银、钢(如不锈钢)及它们的合金(如导电氧化物)、它们的复合物(如涂覆导电氧化物的金属)等。钛和钽及它们的合金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，基板的几何形状可以有所变化，例如可以为容器、罐、箔、板、筛、网等形状。例如，在一个实施例中，金属基板形成一个大致为圆柱形的外壳。不过，应该理解的是，本专利技术可以使用任何几何形状，例如D-形、 矩形、三角形、棱形等。该外壳可以选择性地包括一盖子，用于遮盖阳极和电解质。盖子可采用与外壳相同或不同的材料制造。不管基板的形状如何，基板均经粗化处理，以增大其表面积，并增加导电聚合物对基板的粘附。在这方面，通常可以采用多种方法对金属基板表面进行粗化处理。例如，在一个实施例中，对金属基板表面进行化学蚀刻，如在表面涂上腐蚀性物质的溶液(如盐酸)。该表面还可以进行电化学蚀刻，如对腐蚀性物质的溶液施加电压，使其进行电解。将电压升到足够高，以在基板表面产生“火花”，人们认为，“火花”会产生足够高的局部表面温度，将基板腐蚀。这种方法在Dreissig等人的美国专利申请公开号为2010/01421 的专利中进行了更为详细的说明，对于所有目的该专利以全文的形式引入本专利中作为参考。除化学或电化学粗化处理技术之外，还可以采用机械粗化处理方法。例如，在一个实施例中，通过向至少部分基板上喷射一股磨料而对金属基板表面进行喷砂处理。此外， 这样做实际上还会对表面施加应力，造成表面变形，在表面产生小的凹坑，使表面粗化而带凹坑。这些凹坑可以增大导电聚合物对金属基板的粘附程度。此外，喷砂法可使凹坑以大体上均勻的方式分布，这样，从宏观层面来说，表面通常是光滑的。基板的表面积也得到增大。例如，在粗化处理之前，基板的表面积大约为0. 05-5平方厘米，在一些实施例中大约为 0. 1-3平方厘米，在一些实施例中，大约为0. 5-2平方厘米。微粗化处理后的表面面积与初始表面(微粗化处理之前)面积之比同样大约为1-5，在一些实施例中，大约为1. 1-3。在给定尺寸时，表面积增加可以增大阴极电容；和/或在给定电容时，表面积增加可以减小电容器的尺寸。例如，参考图2所示，在一个实施例中，金属基板200经喷砂处理，形成带多个凹坑 206的微粗化处理表面204。凹坑206的相对尺寸和间距根据电容器要求的性能而变化。 例如，凹坑206的平均深度(“D”)大约为200-2500纳米，在一些实施例中大约为300-2000 纳米，在一些实施例中大约为500-1500纳米。同样，相邻凹坑206彼此隔开，其“峰-峰”距离(“P”)大约为20-500微米，在一些实施例中，大约为30-400微米，在一些实施例中，大约为50-200微米。凹坑206的数量也足够多，以使表面积的增大符合要求。例如，每100平方微米表面可能有1-20个凹坑，在一些实施例中，可能有2-15个凹坑，在一些实施例中，可能有3-10个凹坑。凹坑206可以均勻分布或非均勻分布在表面202上。例如，凹坑206可在表面等距离分开，形成“岛状”结构。应该理解的是，并非整个基板表面均需进行粗化处理。实际上，在某些实施例中，可能只有一部分金属基板需要进行喷砂处理，这样，其余部分保持相对光滑，以用于连接密封机构。例如，在喷砂处理期间，部分基板可采用遮盖装置盖好(例如，套圈、胶带等)，这样，仅在要求位置形成凹坑。例如，当采用圆柱形基板时，可能需要使用大致圆柱形、空心的套圈遮盖基板的顶部。可选择控制对表面进行喷砂处理的方法，以实现要求的特征。合适的方法可能包括，例如，喷砂法、喷丸法(bead blasting)、抛丸法(pellet blasting)等。这些方法中使用的磨料可能不同，例如，包括陶瓷颗粒、金属颗粒、聚合物颗粒、液体(如水)等。喷砂法尤其适合在本专利技术中使用，通常包括将一股陶瓷磨料(如金刚砂、氧化铝、二氧化钛等)通过喷嘴，喷射到基板表面。磨料的尺寸可根据基板类型、采用的压力和基板成品所要求的质量进行选择。例如，磨料平均尺寸大约为20微米-150微米。此外，磨料朝表面喷射的压力大约为1-50磅/平方英寸，在一些实施例中，大约为10-35磅/平本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
...

【专利技术属性】
技术研发人员：M·比乐，
申请(专利权)人：AVX公司，
类型：发明
国别省市：