湿式电解电容器的喷砂阴极制造技术

本发明专利技术公开了一种湿式电解电容器，包括含介质层的多孔阳极体、电解质、阴极，所述阴极包含其上沉积有导电涂层的金属基材。在涂覆导电涂层之前，采用磨粒对金属基材进行喷砂处理，增强基材与涂层的粘附能力。喷砂后可以对微粗化金属基材进行处理，脱除几乎全部磨粒。可以将金属基材与萃取液接触，同时，还要选择性控制磨粒的性质，使其在萃取液中是可以分散的（如可溶的），从而脱除磨粒。

【技术实现步骤摘要】
湿式电解电容器的喷砂阴极相关申请本申请要求2012年3月16日提交的美国临时申请61/611,738的优先权，该申请通过引用而整体结合在本申请中。
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加。与某些其它类型的电容器相比，湿式电容器每单位体积的电容通常更大，使其在高电流、高功率和低频率的电路中非常重要。已经开发的一种湿式电容器是湿式电解电容器，它包括阀金属阳极、阴极和液体电解质。由于在阳极表面上形成了一层介质金属氧化物膜，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特点。另一种湿式电容器是其中阳极和阴极具有类似结构和组成的湿式对称电容器。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材和涂层，通过感应电机理或非感应电机理而提供较高的电容。传统的涂层包括活性炭、金属氧化物（例如，氧化钌）等。然而，遗憾的是，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。所述方法包括采用多个磨粒喷砂处理金属基材，形成具有多个凹坑的微粗化表面。将所述微粗化表面与所述磨粒在其中分散的萃取液接触。然后，在所述微粗化表面上形成导电涂层。根据本专利技术的另一个实施例，公开了一种湿式电解电容器，包括多孔阳极体、液体工作电解质和金属基材，其中所述阳极体包含阳极氧化形成的介质层，所述阳极和所述液体工作电解质放置在金属基材内。所述金属基材定义了一内表面，其中包含磨粒喷砂形成的多个凹坑。只有大约15%或更少表面由磨粒定义。在所述金属基材内表面及其凹坑内沉积有导电涂层。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，结合附图和附图标记在具体实施方式中作进一步描述，在附图中，同一附图标记表示相同或者相似部件。附图说明如下：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；及图2是本专利技术中使用的喷砂处理的金属基材的一个实施例的剖视图。具体实施方式对于本领域技术人员来说，应当理解下面的内容仅作为本专利技术的示范性实施例的描述，并不是对本专利技术更广泛保护范围的限制。一般来说，本专利技术涉及一种湿式电解电容器，其包括含介质层的多孔阳极体、电解质和包含金属基材的阴极，所述金属基材上沉积有导电涂层。在涂覆导电涂层之前，将金属基材进行喷砂处理，增强基材粘附涂层的能力。例如，喷砂处理可以使表面均匀，宏观上光滑，从而提高在表面上形成的导电涂层的一致性。喷砂处理的表面虽然具有一定程度的光滑性，但是，仍然对表面进行微粗化处理，使其含有多个凹坑（pit）。基材上的凹坑可以增加导电涂层和金属基材之间的接触程度，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）。本专利技术人还发现，喷砂后可以对微粗化金属基材进行处理，这样，可以脱除几乎全部磨料颗粒（abrasiveparticles）。可以将金属基材与萃取液接触，同时，还要选择性控制磨粒的性质，使其在萃取液中是可以分散的（如可溶的），从而脱除磨粒。采用这种方式，通过与萃取溶液接触，能够更容易地脱除在喷砂期间可能嵌入或陷入凹坑内的任何磨粒。这样做可以增加能自由与导电涂层接触的凹坑数量，从而增大可以利用的表面面积及增强金属基材和导电涂层之间的表面粘附性。表面积增大，电容器尺寸一定时，阴极的电容增大，和/或电容一定时，电容器的尺寸可以缩小。如果需要的话，磨粒也可以是导电的，这样的话，即使有少部分磨粒残留在基材表面上，金属基材和导电涂层之间的电接触也不会存在不良影响。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.金属基材阴极的金属基材可包括任何金属，例如钽、铌、铝、镍、铪、钛、铜、银、钢（如不锈钢）及各自的合金（如导电氧化物）、各自的复合物（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悉的那样，基材的几何形状通常可以变化，例如可以是容器、罐、箔、片、筛和网等形状。例如，在一个实施例中，金属基材形成一大致为圆柱形的外壳。然而，应该理解的是，本专利技术可以采用任何几何形状，如D-形、矩形、三角形、棱形等。外壳任选包括一个盖住阳极和电解质的盖子，盖子可采用与外壳相同或不同的材料制造。不管其具体形状如何，对至少部分基材表面喷射或推动一股磨粒而对基材进行微粗化。如上所述，在本专利技术中，选择磨粒，使它们在用于脱除磨粒的萃取液中通常是可以分散的（如可溶的）。例如，这种磨粒的实例包括陶瓷颗粒，如那些由氧化铝、氧化锰（如二氧化锰）、氧化铌（如二氧化铌、一氧化铌等）等形成的陶瓷颗粒；聚合物颗粒；以及它们的组合。当然，在这些颗粒中，导电颗粒尤其适合在本专利技术中使用，这样的话，即使它们残留在基材上，也不会对导电涂层和基材之间的电路造成不利影响。例如，这种导电颗粒的实例包括二氧化锰、一氧化铌、二氧化铌等。二氧化锰因其既导电又易溶于酸性溶液而尤其适合本专利技术。可选择性地控制采用磨粒对表面进行喷砂处理的方法，以实现要求的特征。例如，合适的方法包括喷砂法、喷丸法、抛丸法等。喷砂法尤其适合在本专利技术中使用，并且通常涉及将一股磨粒通过喷嘴，喷射到基材表面。磨粒的规格可根据基材类型、采用的压力和基材成品所要求的质量进行选择。例如，磨粒的平均粒径是从大约25到大约200微米，在一些实施例中，是从大约40到大约150微米，在一些实施例中，是从大约50到大约100微米。此外，磨粒喷向表面的压力是从大约1至大约50磅/平方英寸，在一些实施例中，是从大约10至大约35磅/平方英寸，喷射时间是从大约1至大约50秒，在一些实施例中，是从大约5秒至大约40秒，在一些实施例中，是从大约10秒至大约30秒。在这种条件下，还可以控制喷嘴离金属基材表面的距离，以形成要求的凹坑，例如，离基材表面从大约0.1至大约5英寸。在磨粒喷射期间，喷嘴可以固定或相对基材移动。例如，当向圆柱形外壳的内表面喷射时，可以转动喷嘴，或喷嘴保持固定而转动外壳。通常可以采用一个或多个喷砂步骤。一旦完成喷砂，将金属基材与萃取液接触，脱除大部分，如果不是全部的话，残留在金属基材表面上的磨粒。这一点可以采用各种方法完成，如用萃取液喷到基材表面、将基材浸入到萃取液内等。如果需要的话，基材还可以在与萃取液接触之前和/或与萃取液接触时，经受振动力（如超声波力），以帮助金属基材表面上的磨粒变松散。萃取液通常具有磨粒能够在其中分散的性质。在这一点上，萃取液通常包含溶剂（如水）和至少一种有助于增强磨粒分散性的萃取剂。萃取剂可以在其应用于金属基材之前和/或之后加入到溶液中。不过，在某些实施例中，萃取液在应用到金属基材上之前制备好，从而溶剂组成占萃取液的从大约50wt%至大约99.5wt%，在一些实施例中，占从大约70wt%至大约98wt%，而萃取剂组成占萃取液从大约0.5wt%至大约50wt%，在一些实施例中，占从大约2wt%至大约30wt%。虽然可以采用各种不同的溶剂，但是，溶剂采用水通常是有利的，这样，溶液本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种形成湿式电解电容器阴极的方法，所述方法包括：采用多个磨粒喷砂处理金属基材，形成具有多个凹坑的微粗化表面；将金属基材的微粗化表面与萃取液接触，其中所述磨粒在所述萃取液中分散；及然后，在所述微粗化表面上形成导电涂层。

【技术特征摘要】
2012.03.16 US 61/611,7381.一种形成湿式电解电容器阴极的方法，所述方法包括：采用多个二氧化锰磨粒喷砂处理金属基材，形成具有多个凹坑的微粗化表面；将金属基材的微粗化表面与萃取液接触，其中所述磨粒在所述萃取液中分散，其中在与所述萃取液接触后，只有25％或更少的所述微粗化表面由磨粒定义；及对金属基材的微粗化表面进行脱氧处理；及然后，在所述微粗化表面上形成导电涂层。2.根据权利要求1所述的方法，其中所述磨粒包括陶瓷颗粒。3.根据权利要求1或2所述的方法，其中所述磨粒是导电的。4.根据权利要求1所述的方法，其中所述磨粒的平均粒径是从25微米至200微米。5.根据权利要求1所述的方法，其中所述凹坑的平均深度是从200纳米至2500纳米和/或峰-至-峰的距离是从30微米至400微米。6.根据权利要求1所述的方法，其中喷射所述磨粒的压力是从10磅每平方英寸至35磅每平方英寸，喷射时间是从10秒至30秒。7.根据权利要求1所述的方法，其中所述磨粒溶于所述萃取液中。8.根据权利要求7所述的方法，其中所述萃取液含水。9.根据权利要求7或8所述的方法，其中所述萃取液包含无机酸化合物、无机碱化合物或它们两者。10.根据权利要求1所述的方法，其中从90％至99.95％的基材表面由金属基材材料定义。11.根据权利要求1所述的方法，其中所述金属基材包括钛、钽或它们的组合。12.根据权利要求10所述的方法，其中...

【专利技术属性】
技术研发人员：I·平威尔，D·马谢德，
申请(专利权)人：AVX公司，
类型：发明
国别省市：