CN101231911A - 电解电容器的电极 - Google Patents

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Abstract

一种电解电容器的电极，包含基材以及形成于基材表面的金属氧化物，其中，该金属氧化物由前体与基材表面的功能基团进行化学反应，通过化学键结形成于该基材表面。该电极基材表面覆盖有金属氧化物，可以有效提高电极电容量，且该金属氧化物通过化学键结形成于该基材表面，具有不易剥离的优点，特别适合用作为电解电容器的电极。

Description

电解电容器的电极
技术领域
本发明是涉及一种电解电容器的电极，特别是指一种覆盖有金属氧化物的电解电容器电极。
背景技术
在铝电解电容器的结构中，通常使用铝箔作为阳极与阴极电极，其中阳极铝箔和阴极铝箔经过蚀刻形成多孔性结构以提高电极表面积。该多孔性电极再经电化学化成处理，成长氧化铝作为介电层来用。电容器的容量主要是依据下关系式计算
C＝ε(A/d)
(其中，C为电容量，ε为介电常数，A为电极表面积，以及d为介电层厚度)。因此，电容器的电极，特别是阳极电极，经化成后所形成的氧化介电层的特性即为决定所能表现出来的电容量的关键因素。
通常，在铝电解电容器的架构中，所使用的铝阳极箔的介电层组成皆为氧化铝，氧化铝的介电常数约为8~12。若欲提升电解电容器的电容量，理论上可以通过增加电极表面积A、降低介电层厚度d、改变介电常数ε三种方式进行。然而，由于目前所使用的铝阳极箔在电蚀化成技术，已无法大幅提升电容量。若进一步蚀刻电蚀铝箔通过增加表面积以提升电容量，恐将使铝箔强度不足而造成断裂。另一方面，通过改变化成条件降低介电层厚度提升电容量，则无法得到稳定的介电层。因此，无论是通过进一步电蚀技术增加表面积或是控制化成条件以降低介电层厚度，均具有相当的困难点。
再者，由于电容器的容量与材料的介电常数成正比，通过高介电常数物质的引入，在结构中引入包含钛、锆、铪、铌、钽等阀金属的氧化物中，具有高介电常数的，例如五氧化二钽(介电常数26~27)、五氧化二铌(介电常数41~42)、二氧化钛(介电常数40~100)，甚至于钛钡氧化衍生物(介电常数约数百~数千)取代既有的单一氧化铝，则可进一步提升阳极电容量。
日本公开公报特开平05-009710揭示一种在铝箔上利用蒸镀法成长铌及其氧化物的方法，然而该制造方法是利用阴极电弧电浆镀膜(Cathodic arc plasma deposition)，必须耗费昂贵的制造设备，不利于降低成本。日本公开公报2000-012402揭露一种在铝的熔铸过程中加入各种含阀金属的氧化物、氮化物或碳化物粒子的方法，然而该方法必须通过繁杂的高温制造程序，且不易使粒子均匀分布于基材中。日本公开公报特开平2000-012400揭示将各种含阀金属的氧化物、氮化物或碳化物粒子与粘结剂混合涂布于铝箔上以提升电容量，然而其粒子与粒子间及粒子与基材间仅以物理方法粘着，具有粒子脱落或与基材剥离的缺点。
有鉴于此，仍需要一种制造方法简单且基材表面覆盖物不易剥离的高电容电解电容器电极。
发明内容
有鉴于上述问题，本发明的主要目的即在于提供一种高电容量的电解电容器电极。
本发明的另一目的是提供一种基材表面覆盖物不易剥离的电解电容器电极。
本发明的又一目的是提供一种利用简单方法即可制得且具有高电容量的电解电容器电极。
为达上述及其他目的，本发明提供一种电解电容器的电极，包含基材以及形成于基材表面的金属氧化物，其中，该金属氧化物是由前体与基材表面的官能基进行化学反应，通过化学键结形成于该基材表面。该电极基材表面覆盖有金属氧化物，可以有效提高电极电容量，且该金属氧化物是通过化学键结形成于该基材表面，具有不易剥离的优点，特别适合用作为电解电容器的电极。
具体实施方式
本发明的电解电容器电极，包括基材以及经由化学键结形成于该基材表面的金属氧化物。于一具体实例中，使用多孔性铝箔基材，例如电蚀铝电极箔或电蚀化成铝电极箔作为电极基材。由于该铝箔基材具有大量羟基官能基，且该官能基以氢氧化铝的型态存在于铝箔基材表面。该铝箔基材与对羟基具有反应性的前体接触后，可形成Al-O-M的结构(式中，M为金属)，经热处理即可转变为含有Al与M的氧化物，而形成覆盖于基材表面的金属氧化物。
该铝箔基材与前体的接触方式并无特别限制，于一具体实例中，先将前体调制为溶液，利用注入、喷洒、含浸、或气相接触的方式，使基材与前体充分接触而于铝箔基材表面形成Al-O-M结构。于本发明电解电容器电极的基材表面形成金属氧化物的热处理通常于30至600℃的条件下进行，较佳是于100至500℃的条件下进行。
本发明用以与铝箔基材接触且对羟基具有反应性的前体具有下式(I)所示结构的金属烷氧化物：
M(OR)n    (I)
M表示Al、Ba、Ti、V、Zr、Hf、Nb、Ta、Mo、W、Si、或Sn金属；R表示-CH3、-C2H5、-(n-C3H7)、-(i-C3H7)、-(n-C4H9)、-(i-C4H9)、或-C(CH3)3等；以及n为1至6的整数。该金属烷氧化物可直接与铝箔基材表面的OH官能基进行反应，或通过水解反应产生M(OH)n后，再与含OH官能基的铝箔基材进行反应。该金属烷氧化物是具有介电特性的阀金属烷氧化物较佳，其实例包括钛、铌、锆、铪、钽、铝的金属烷氧化物，较佳为钛、或铌的金属烷氧化物，特别适用于电容器电极的铝箔基材改质。
通过将高介电常数金属氧化层覆盖于铝箔基材表面，可以有效提高电极电容量。该高介电常数金属氧化物具有高于氧化铝的介电常数，其实例包括，但非限于钛氧化物、铌氧化物、锆氧化物、铪氧化物、钽氧化物、铝氧化物、钛钡氧化衍生物、或其组合。本发明的电极中，基材表面的金属氧化物经由金属烷氧化物前体与铝箔基材进行反应，而以化学键结形成于该基材表面，可以利用简单方法获得具有高电容量的电解电容器电极。
以下是通过特定的具体实施例进一步说明本发明的特点与功效，但非用于限制本发明的范畴。
实施例
比较例1
使用1公分×5公分的多孔性铝箔(KDK U157)作为电极基材，于空气进行热处理30分钟。将热处理后所获得的电极箔置于15重量％的己二酸铵水溶液中量测120Hz的电容量，结果记录于表1。
实施例1
配制Nb(OC2H5)5的乙醇溶液(Nb(OC2H5)5∶乙醇＝1∶19)作为前体溶液，使用1公分×5公分的多孔性铝箔(KDK U157)作为电极基材。将前体溶液导入基材中使两者接触，待基材与前体溶液进行反应后，于空气中进行热处理30分钟，使铝箔基材表面形成铌氧化物层。将所获得的电极箔置于15重量％的己二酸铵水溶液中量测120Hz的电容量，结果记录于表1。
实施例2
配制Ti(i-OC3H7)4的异丙醇溶液(Ti(i-OC3H7)4∶异丙醇＝1∶19)作为前体溶液，使用1公分×5公分的多孔性铝箔(KDK U157)作为电极基材。将前体溶液导入基材中使两者接触，待基材与前体溶液进行反应后，于空气中进行热处理30分钟，使铝箔基材表面形成钛氧化物层。将所获得的电极箔置于15重量％的己二酸铵水溶液中量测120Hz的电容量，结果记录于表1。
表1
  前体种类   电容量(μF)
  比较例1   -   1260
  实施例1   Nb(OC2H5)5   1295
  实施例2   Ti(i-OC3H7)4   1315
由上述实验结果显示，经与前体进行反应后热处理形成金属氧化物层的改质型铝箔电极相比于未经前体处理的铝箔电极，其电容量方面有2.8至4.4％的增加。
比较例2
使用1公分×5公分的多孔性铝箔(KDK U157)作为电极基材，于空气中进行热处理30分钟后，再重复进行热处理步骤。将热处理后所获得的电极箔置于15重量％的己二酸铵水溶液中量测120Hz的电容量，其电容量C0订为100％基准，结果记录于表2。
实施例3
配制Nb(OC2H5)5乙醇溶液作为前体溶液，使用1公分×5公分的多孔性铝箔(KDK U157)作为电极基材。将前体溶液导入基材中使两者接触，待基材与前体溶液进行反应后，于空气中进行热处理30分钟，重复进行前述反应与热处理步骤，使铝箔基材表面形成铌氧化物层。将所获得的电极箔置于15重量％的己二酸铵水溶液中量测120Hz的电容量C，与基准电容量C0相较，结果记录于表2。
实施例4
配制Ti(i-OC3H7)4异丙醇溶液作为前体溶液，使用1公分×5公分的多孔性铝箔(KDK U157)作为电极基材。将前体溶液导入基材中使两者接触，待基材与前体溶液进行反应后，于空气中加热进行热处理30分钟，重复进行前述反应与热处理步骤，使铝箔基材表面形成钛氧化物层。将所获得的电极箔置于15重量％的己二酸铵水溶液中量测120Hz的电容量C，与基准电容量C0相较，结果记录于表2。
表2
前体种类   电容量C/C0(％)
  比较例2   -   100.0
  实施例3   Nb(OC2H5)5   100.8
  实施例4   Ti(i-OC3H7)4   109.8
表2结果显示，形成钛氧化物层的改质型铝箔电极中，采用重复与前体反应后进行热处理程序者，其电极电容量相比于未覆盖金属氧化物层的铝箔电极，其电极电容量呈现较明显的增加效益。
实施例5
重复实施例4的步骤，提高前体溶液浓度为2倍，结果记录于表3。
实施例6
重复实施例4的步骤，提高前体溶液浓度为3倍，结果记录于表3。
实施例7
重复实施例4的步骤，提高前体溶液浓度为5倍，结果记录于表3。
表三：含钛前体溶液浓度对电极箔电容量的比较
实验编号   电容量C/C0(％)
  比较例2   100.0
  实施例5   113.1
  实施例6   115.1
  实施例7   116.7
结果显示，随着所使用的前体浓度提高，可得到较高的电容量表现。
上述实施例仅为例示性说明本发明的原理及其功效，并非用于限制本发明，任何本领域技术人员均可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰与变化。因此，本发明的权利保护范围，应如权利要求所列。

Claims (8)

1.一种电解电容器的电极，包括基材以及形成于该基材表面的金属氧化物，其中，该金属氧化物是由前体与该基材表面的官能基进行化学反应，通过化学键结形成于该基材表面。
2.根据权利要求1所述的电极，其中，该基材是铝基材。
3.根据权利要求2所述的电极，其中，该铝基材是多孔性铝箔。
4.根据权利要求1所述的电极，其中，该金属氧化物是具有高于氧化铝的介电常数。
5.根据权利要求1所述的电极，其中，该金属氧化物选自钛氧化物、铌氧化物、锆氧化物、铪氧化物、钽氧化物、铝氧化物或钛钡氧化衍生物。
6.根据权利要求1所述的电极，其中，该金属氧化物是由前体与该基材表面的官能基进行化学反应后经高温热处理所形成的。
7.根据权利要求6所述的电极，其中，该前体选自含有钛、铌、锆、铪、钽或铝的金属烷氧化物。
8.根据权利要求6所述的电极，其中，该官能基是羟基。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103269815A (zh) * 2010-12-24 2013-08-28 昭和电工株式会社 钨粉、电容器的阳极体和电解电容器
CN103269815B (zh) * 2010-12-24 2015-04-01 昭和电工株式会社 钨粉、电容器的阳极体和电解电容器

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