CN101290830A - 铝电解电容器的制作方法 - Google Patents

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Abstract

一种电解电容器的制作方法,涉及铝电解电容器的制作方法。制作方法包括:选择正态分布孔洞直径为0.05微米以上的铝箔作为电容的负极箔;卷制素子;将素子安装在外壳内,加入电解液。其中负极箔的制作包括以下步骤:选择中高压腐蚀铝箔;化成处理,化成电压为1~250VF。或者选择10~20Hz交流条件下腐蚀,化成电压1~50VF。本发明使铝箔的孔洞结构改变,可提高使用该材料铝箔电容器的性能,并且极大程度上降低了产品的性价比。

Description

铝电解电容器的制作方法
技术领域
本发明涉及铝电解电容器的制作方法。
背景技术
现有的铝电解电容器应用广泛。生产制造企业有多家,如东阳光、南晖、三鑫天尼、东联盛、日本JCC、日本KDK等等企业。现有的制造工艺主要关注点在正极箔,通过提高正极箔的性能来提高电容器的性能。由于正极箔材料的限制,导致电容器性能的提高不易达到。
发明内容
本发明的目的在于提供一种提高电容器性能的铝电解电容器的制作方法。
本发明的目的可以这样实现,设计一种铝电解电容器的制作方法,包括以下步骤:
A、选择正态分布孔洞直径为0.05微米以上的铝箔作为电容的负极箔;
B、卷制素子;
C、将素子安装在外壳内,加入电解液。
本发明解决了因纹波电流和充放电引起的负极引出处离子富集现象以及局部发热现象,并减少电解液中离子堵塞引起的碰撞发热问题。提高电容器储能充放电性能、提高电容抗大波纹电流能力、提高电容在半波功率补偿能力。
具体实施方式
以下结合实施例对本发明作进一步的描述。
一种铝电解电容器的制作方法,包括以下步骤:
A、选择正态分布孔洞直径为0.05微米以上的铝箔作为电容的负极箔;
B、卷制素子;
C、将素子安装在外壳内,加入电解液。
选择化成电压为
Figure A20081009601100041
化成处理生产的正态分布孔洞直径为0.2微米以上的中高压腐蚀铝箔作为电容的负极箔。中高压在行业中通常是指160VF以上。中高压腐蚀铝箔采用直流条件腐蚀。
或选择在10~20HZ交流条件下腐蚀、化成电压为1~50VF化成处理生产的正态分布孔洞直径为0.05~2微米的铝箔作为电容的负极箔。
在选择现有技术中通常使用的铝箔作正极箔,选择上述铝箔作为负极箔后,对铝箔和电解纸进行载切;之后将正极箔和负极箔分别引出箔条,然后进行卷绕素子,卷绕完毕用胶带固定,浸渍电解液;之后进行组装,安装套管、铝壳、盖板、垫圈等;完成组装,进行老化和测试步骤后为成品。除选择负极箔材料外,其余的工艺步骤与现有技术中的生产工艺步骤相同,现有的工艺步骤可以在众多公开的资料中查询到,在此不一一详述。
所述卷制完毕的素子,可以有以下的方法作进一步改善,负极箔显露在素子外表面。卷制时,由内至外的排列为电解纸、正极箔、电解纸、负极箔;卷制完毕后,负极箔显露在素子外表面。
所述卷制素子步骤,负极箔在卷绕时预卷2~5圈。负极箔预卷改善卷芯发热的内气压,改善卷芯的尖端放电引起的内气压。
所述负极箔与电解纸在底部平。负极箔的总面积略大于正极箔的总面积。
实施例一:节能灯电容400V、1UF、8X16,要求耐大纹波电流100KHZ≥120mA。日本松下采用以下技术:采用大孔单列正箔厚75um、620VF、比容0.18uf/cm2,负箔选用普通纯铝负箔厚30um、比容40uf/cm2;本发明采用普通正箔620VF、厚90um、比容0.28uf/cm2;负箔选用18V、厚50um、比容7uf/cm2大孔负箔。
实施例二:金卤灯电子镇流器用220UF/450V电容105℃,耐大纹波;韩国三和采用660VF+30um、30uf/cm2纯铝箔;本公司采用620VF+18VF、厚50um、比容7uf/cm2大孔负箔,使用在金卤灯电子镇流器中,效果一致。
实施例三:采用本发明制作的铝电解电容器与日立、黑金刚同类电容器的参数对比表,电容为475V/1000UF。
“黑金刚”采用660VF、75um、0.11uf/cm2正箔,30um、30uf/cm2、纯铝负箔;“日立”采用660VF、75um、0.17uf/cm2正箔,95um、105VF、7.5uf/cm2负箔;本发明:1、采用660VF、0.4uf/cm2、100um正箔,110um、50VF、10uf/cm2负箔;2、采用660VF、0.32uf/cm2、110um正箔,110um、50VF、10uf/cm2负箔;3、采用660VF、0.45uf/cm2、110um正箔,110um、50VF、10uf/cm2负箔。
在大幅提高比容、大幅降低成本后,采用本发明制造的电容器电性能均接近日立及黑金刚,在客户处使用,在抗反向击穿性上超过日立和黑金刚,也就是更不容易爆炸。
DF对照表  单位(%)  温度20℃
  40HZ   50HZ   60HZ   100HZ   120HZ   200HZ   400HZ   800HZ   1KHZ   2KHZ
  日立   1.6   1.87   2.13   3.18   3.64   5.85   11.2   21.46   26.64   52.84
  黑金刚   1.39   1.59   1.77   2.47   2.77   4.26   7.77   14.49   17.93   36.3
  1   2.08   2.3   2.44   3.21   3.5   4.97   8.25   13.7   16.3   29.2
  2   1.81   1.91   1.96   2.38   2.51   3.4   5.37   8.8   10.55   19.7
  3   2.4   2.72   3.07   4.33   4.64   6.6   11.9   21.5   26   49.2
Z值对照表    单位(Ω)    温度20℃
Figure A20081009601100051
Figure A20081009601100061
ESR值对照表    单位(Ω)    温度20℃
  日立   黑金刚   1   2   3
  40HZ   0.07   0.059   0.077   0.068   0.08
  50HZ   0.066   0.054   0.069   0.058   0.072
  60HZ   0.061   0.049   0.06   0.049   0.065
  100HZ   0.056   0.041   0.048   0.035   0.054
  120HZ   0.053   0.039   0.043   0.036   0.05
  200HZ   0.053   0.036   0.037   0.025   0.044
  400HZ   0.049   0.033   0.026   0.02   0.038
  800HZ   0.047   0.033   0.025   0.016   0.034
  1KHZ   0.047   0.03   0.022   0.015   0.033
  2KHZ   0.046   0.03   0.021   0.014   0.031
  3KHZ   0.046   0.031   0.022   0.014   0.03
  5KHZ   0.046   0.033   0.021   0.015   0.03
  10KHZ   0.048   0.037   0.022   0.017   0.031
  20KHZ   0.051   0.038   0.025   0.021   0.035
  30KHZ   0.0509   0.037   0.026   0.022   0.037
  50KHZ   0.0502   0.038   0.027   0.024   0.037
  100KHZ   0.057   0.045   0.039   0.036   0.038
  120KHZ   0.062   0.05   0.046   0.043   0.052
  150KHZ   0.069   0.058   0.057   0.054   0.06
  200KHZ   0.085   0.0736   0.074   0.075   0.072
在电容器的负极箔制作上,化成处理的时间在10分钟至2小时之间。化成处理所需的电流密度为5~50mA/cm2。化成处理中化成液的温度为45℃~105℃。
化成液为铵盐水溶液或为铵盐和硼酸水溶液。铵盐水溶液中铵盐占溶液的重量百分比为5~15%。铵盐和硼酸水溶液中铵盐和硼酸占溶液的重量百分比为5~15%。铵盐为壬二酸氢铵、己二酸铵、癸二酸铵、硼酸铵等铵盐。
负极箔的制作时可采用现有技术腐蚀处理和化成处理的大部分工艺参数,腐蚀电流参数更改为10~20HZ交流电,化成的化成电压参数更改为1~35vf。
实施例四:取中高压腐蚀铝箔,铝箔纯度在99%以上;将铝箔在温度为60℃、含量为8%的壬二酸氢铵的水溶液中,以电流密度13mA/cm2、电压50vf化成30分钟;清洗铝箔,去极化处理5分钟;清洗铝箔,热处理3分钟,温度为600℃。
实施例五:取中高压腐蚀铝箔,铝箔纯度在99%以上;将铝箔在温度为50℃、含量为10%的已二酸铵的水溶液中,以电流密度50mA/cm2、电压20vf化成35分钟;在温度为90℃、含量为5%的癸二酸铵的水溶液中,以电流密度50mA/cm2、电压20vf化成40分钟;清洗铝箔,去极化处理5分钟;清洗铝箔,热处理5分钟,温度为500℃。
实施例三:取中高压腐蚀铝箔,铝箔纯度在99%以上;将铝箔在温度为90℃、含量为11%的已二酸铵的水溶液中,以电流密度50mA/cm2、电压80vf化成35分钟;在温度为100℃、含量为6%的癸二酸铵的水溶液中,以电流密度50mA/cm2、电压80vf化成40分钟;清洗铝箔,去极化处理5分钟;清洗铝箔,热处理5分钟,温度为400℃。
化成步骤为:一级化成→二级化成→三、四级化成→清洗→去极化处理→清洗→热处理→收箔。其中热处理主要起烘干极箔的作用。
本发明的阴极铝箔材料的孔洞结构与原有工艺生产的阴极铝箔材料存在较大区别,本发明的负极铝箔为隧道型孔洞型貌化成铝箔,原有工艺生产的铝箔材料为海绵网状型貌的化成铝箔或者普通阴极化成铝箔。
在现有技术中,大孔洞孔型腐蚀+化成工艺生产的铝极箔都是使用在阳极,没有在阴极上使用。本发明采用中高压腐蚀箔并采用
Figure A20081009601100071
化成工艺生产或采用低频交流腐蚀并采用低压化成工艺成产的铝极箔,保持了电容的空穴及离子一定的数量,并降低了阴极的等效串联电阻,从而使储能电容和功率因素纠正电容极大地降低了不同频率下损耗和不同频率等效串联电阻阻抗和等效并联电阻(阻抗)。
采用本发明制造的储能类铝电解电容器和功率因素补偿用铝电解电容,耐大纹波类铝电解电容可以作为电焊机用储能充放电铝电解电容器、激光切割机用大功率激光电源储能充放电铝电解电容器和其它储能充放电用铝电解电容器以及功率因素纠正电容,以及节能灯、电子镇流器、变频器使用的耐大纹波类铝电解电容。
本发明在正箔能力不足时,采用大孔径形貌负箔加以弥补,并且同时解决了负极引出处离子富集现象,从而有效地控制了反向电动势引起的电解电容的一些问题。

Claims (10)

1、一种铝电解电容器的制作方法,其特征在于包括以下步骤:
A、选择正态分布孔洞直径为0.05微米以上的铝箔作为电容的负极箔;
B、卷制素子;
C、将素子安装在外壳内,加入电解液。
2、根据权利要求1所述的铝电解电容器的制作方法,其特征在于:选择化成电压为1~250VF化成处理生产的正态分布孔洞直径为0.2微米以上的中高压腐蚀铝箔作为电容的负极箔。
3、根据权利要求2所述的铝电解电容器的制作方法,其特征在于:所述化成处理时间在10分钟至2小时之间。
4、根据权利要求2所述的铝电解电容器的制作方法,其特征在于:所述化成处理所需的电流密度为5~50mA/cm2
5、根据权利要求2所述的铝电解电容器的制作方法,其特征在于:所述化成处理中化成液的温度为45℃~105℃。
6、根据权利要求5所述的铝电解电容器的制作方法,其特征在于:所述化成液为铵盐水溶液或为铵盐和硼酸水溶液。
7、根据权利要求6所述的铝电解电容器的制作方法,其特征在于:所述铵盐为壬二酸氢铵、己二酸铵、癸二酸铵、硼酸铵。
8、根据权利要求2所述的铝电解电容器的制作方法,其特征在于:所述化成处理采用一级化成或二级化成或三级化成或四级化成。
9、根据权利要求1所述的铝电解电容器的制作方法,其特征在于:所述在10~20HZ交流条件下腐蚀、化成电压为1~50VF化成处理生产的正态分布孔洞直径为0.05~2微米的铝箔作为电容的负极箔。
10、根据权利要求2或9所述的铝电解电容器的制作方法,其特征在于:负极箔为隧道型孔洞型貌的化成铝箔。
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