本发明专利技术提供了一种具有数百伏额定电压的高电压固态电解电容器。在通过第一转化处理在铝箔的粗糙表面上形成无定形阳极氧化物膜层之后，通过沸水浸渍（或适当的替代工艺）和无定形阳极氧化物膜层的部分消耗来形成水合膜；对水合膜和剩余的无定形阳极氧化物膜层进行形成电压比第一转化处理的形成电压更低的第二转化处理，使得由部分消耗的无定形阳极氧化物膜层的再氧化形成了阳极箔；以及在位于阳极箔上的水合膜的表面上形成导电性聚合物层。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及具有导电性聚合化合物作为固态电解质的固态电解电容器，更具体地涉及针对能较好地耐受电压特性而改进的固态电解电容器，及其生产方法。
技术介绍
包含具有阀门动作的金属如铝等的电解电容器可通过将用作阳极的阀门金属的形状改变为腐蚀箔等以扩大绝缘材料的表面积而获得较小的尺寸和较高的电容量，并因此被广泛地使用。特别是，包含固态电解质作为电解质的固态电解电容器具有较小尺寸和较高电容量的特征，并且也具有低的等效串联电阻。用于固态电解电容器的已知的固态电解质的实例包括具有高导电率且与阳极的 氧化物膜层之间有很好附着力的导电性聚合物。该已知的导电性聚合物的实例包括聚苯胺、聚噻吩和聚乙烯二氧噻吩。特别是，聚乙烯二氧噻吩(下文称为PED0T)已经作为能够具有较大的耐电压性的导电聚合物而引起了人们的注意，这是由于PEDOT可具有相对于氧化膜的厚度来说较大的耐受电压。包含PEDOT的电容器通过化学氧化聚合以下述方式来制造。也就是说，电容器元件由缠绕在一起的阳极和阴极箔并带有插入在中间的隔膜形成，使用含有EDOT和氧化剂的溶液来浸溃电容器元件，并且将其加热以在两个电极箔之间形成PEDOT聚合层，从而形成固态电解电容器。在日本特许专利公报NO.H09-293639中描述了一个这种固态电解电容器。与常规的电解质溶液电容器不同的是，这种类型的固态电解电容器具有较差的形成氧化膜的能力，因此具有有限的耐电压特性。因此，已经建议了电解电容器使用电解质溶液和固态电解质作为电解质，从而可保持电解质溶液的氧化膜形成能力，同时维持固态电解电容器的良好特性。在日本特许专利公报No. 2000-021689中描述了一个这种电解电容器。引文列表专利文献专利文献I :日本专利H09-293639专利文献2 :日本专利2000-021689
技术实现思路
技术问题这种类型的固态电解电容器具有仅数十伏的额定电压。针对该问题的解决方法关于这一点，本专利技术意在提供具有数百伏的额定电压的高电压固态电解电容器。本专利技术的有益效果为了解决上述问题，本专利技术第一方面的固态电解电容器是这样的电解电容器，其中在铝箔的粗糙表面上通过第一转化处理形成了无定形阳极氧化物膜层；通过沸水浸溃(或适当的替代工艺)和无定形阳极氧化物膜层的部分消耗形成了水合膜；在比第一转化处理的形成电压更低的形成电压下对水合膜和处于其下方的部分消耗的无定形阳极氧化物膜层进行第二转化处理，从而由部分消耗的无定形阳极氧化物膜层形成了无定形阳极箔(即部分消耗的无定形阳极氧化物膜层再成形为无定形阳极箔)；以及在位于无定形阳极箔上的水合膜的表面上形成了导电性聚合物层。为了解决上述问题，本专利技术第二方面的用于生产固态电解电容器的方法是包括如下步骤的方法通过第一转化处理在铝箔的粗糙表面上形成无定形阳极氧化物膜层；通过沸水浸溃(或适当的替代工艺)和无定形阳极氧化物膜层的部分消耗形成水合膜；在比第一转化处理的形成电压更低的形成电压下对水合膜和处于其下方的部分消耗的无定形阳极氧化物膜层进行第二转化处理，使得由部分消耗的无定形阳极氧化物膜层形成无定形阳极箔；以及在位于无定形阳极箔上的水合膜的表面上形成导电性聚合物层。采用根据本专利技术的固态电解电容器可实现具有数百伏的额定电压的高电压固态电解电容器，并能维持固态电解电容器的良好特性。 附图说明图I是根据本专利技术的固态电解电容器的实施方案I的电流-电压特性曲线图。图2是根据本专利技术的固态电解电容器的实施方案2的电流-电压特性曲线图。图3是根据本专利技术的固态电解电容器的实施方案3的电流-电压特性曲线图。具体实施例方式下文将给出实施方案的详细说明。下面是生产根据本专利技术的固态电解电容器的方法的描述。首先，通过使用从约300到约900伏的第一转化电压的第一转化处理在铝箔(即含铝基材)的粗糙表面上形成具有从约420到约1260纳米的厚度的无定形阳极氧化物膜层(即含无定形铝的氧化层)。第二，通过沸水浸溃(或适当的替代工艺)对无定形阳极氧化物膜层进行水合，以部分地转化成具有从约200到约500纳米的厚度的水合膜(即含水合铝的氧化层)。沸水浸溃的适当的替代工艺包括(I)在大于约40摄氏度、优选为60摄氏度、或更优选为90摄氏度的温度下的热水浸溃，以及(2)蒸汽浸溃处理。第三，对水合膜和处于下方的其余无定形阳极氧化物膜层进行形成电压也为从约200到约800伏但低于第一转化处理的形成电压的第二转化处理，使得形成了具有从约280到约1150纳米的厚度的无定形阳极箔，即也为含无定形铝的氧化层(即，无定形阳极箔包含阳极再成形的减薄的无定形阳极氧化物膜层)。第二转化处理允许形成具有等于第二转化处理的形成电压(即大于约200伏)的耐受电压的绝缘氧化膜(即包含阳极再成形的减薄的无定形阳极氧化物膜层的无定形阳极箔)，此外，在无定形阳极箔的表面上形成水合膜。第四，水合膜含有水。因此，通过在时效过程或施加电压过程的期间使用水的阳极氧化方法，可以修复在电解电容器的制造过程中所导致的对绝缘氧化膜的破坏。第五，本专利技术具有复原效应的优点，即使绝缘氧化膜的耐受电压为数百伏时也是如此，这导致实现了具有数百伏的额定电压的高电压固态电解电容器。关于这一点，申请人关注于电解质溶液的低再成形能力，其导致与常规的电解电容器相比，A1/PED0T电容器的耐受电压低得多。常规电解电容器的电解质溶液包含有膜的再成形所需的大量氧源，氧源的实例包括水(百分之几)和乙二醇。但是，PEDOT仅含有微量的水。因此，不能说PEDOT具有优异的再成形能力。简单地添加到PEDOT中的水在PEDOT的聚合过程期间(在150摄氏度下60分钟)将非常可能被蒸发，因此，水的类型要求为甚至在相对较高的温度下也可稳定地存在。此外，如果将水加入PEDOT中，当通过电解质溶液进行再成形时，PEDOT体积内的水将需要尽可能地扩散到阻挡膜/PEDOT界面，这会导致再成形的效率不足。因此，申请人建议，作为提供有效的再成形能力的方法，在阻挡膜/PEDOT界面上形成富水层。在本专利技术中，在形成常规的阳极氧化膜后，将箔浸溃到沸水中，并且使部分阻挡膜水合，从而形成了拟薄水铝石(PB)。根据本专利技术的方法允许电极包含Al/阻挡膜/PB/PED0T/银、碳胶等。PB指充足地含有水且可用化学式Al2O3IiH2O来表示的铝氧化物。(实施方案I) 在根据本专利技术的固态电解电容器中，在300V下将用直流电腐蚀的箔浸溃于硼酸/硼砂水溶液中，并且形成膜。膜的耐受电压为300V。接着将腐蚀后的箔在沸水中浸溃三分钟，以形成水合膜。在实施方案I的实验条件下，膜的耐受电压降到200V。这意味着耐受电压降低了 100V，这一降低由一部分阻挡膜转化成PB而导致。此外，将在其上形成有水合膜的腐蚀箔在200V下进行再成形，由此获得了在硼酸/硼砂水溶液中具有200V的耐受电压的氧化膜。在形成氧化膜后，在60摄氏度下用30分钟以及在150摄氏度下用60分钟制备PED0T，并且测量电流-电压特性曲线。在图I中显示了结果。图I描述了电流-电压特性曲线的第一和第二次测量结果。这两次测量都针对试样A和B来进行。根据实施方案1，试样在硼酸/硼砂水溶液中具有200V的耐受电压，没有产生任何短路。在没有任何水合膜层时，在90到100V左右将产生本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...
【专利技术属性】
技术研发人员：劳伦斯·A·多米尼，亚历克斯·D·史密斯，
申请(专利权)人：日本贵弥功株式会社，
类型：
国别省市：
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