CN101494120A - 全密封非固体电解质全钽电容器的阴极制备工艺方法 - Google Patents

全密封非固体电解质全钽电容器的阴极制备工艺方法 Download PDF

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Abstract

全密封非固体电解质全钽电容器的阴极制备工艺方法，包括集流体的处理、阴极的成型烧结、钽阴极的电化学氧化。至少包括以下工艺步骤：①使用钽片或钽网或钽毡作为集流体，并对集流体进行处理。将钽片或钽网放入装有硫酸、硝酸或氢氟酸等无机酸的溶液中进行表面处理，加热煮沸，再用清水漂洗，再进行烘干，制得处理的集流体；②将处理后的集流体放入成型机模具中，装入高比容的钽粉，用成型机压制成型，再放入真空烧结炉中进行真空烧结，在1200℃－1600℃的温度下进行烧结，烧结20－60分钟后，等炉温降低后将阴极取出。③将成型烧结后的钽阴极放于磷酸水溶液进行电化学氧化，施加一定的直流电流和电压，使钽阴极的表面生成一层五氧化二钽的氧化膜。

Description

全密封非固体电解质全钽电容器的阴极制备工艺方法
技术领域：
本发明涉及一种电子元件的阴极制备工艺方法，尤其涉及一种全密封非固体电解质全钽电解电容器的阴极制备工艺方法。
背景技术：
在一些对可靠性要求高电路中，全密封非固体电解质钽电容器得到了广泛的应用，而普通的采用银壳作为封装材料的非固体电解质钽电容器不能承受反向电压；而采用钌氧化物或碳-钌氧化物混合为阴极的另一类全密封液体钽混合电容器，虽然具有单位体积比容高的特点，但由于阴极采用的功能材料有特定的使用电势范围，也不能够承受反向电压。而传统的CAK38和CAK39型带可靠性指标的全密封非固体电解质全钽电容器虽然能承受一定的反向电压，但它们使用一个钽粉压制成型后烧结成的钽套作为阴极，在钽套和阳极间存在较大的空隙，使得电容器单位体积能量密度和体积比容都比较低，不能满足电子电路中对高能量密度的全密封非固体电解质全钽电容器的需求。
发明内容：
针对现有全密封非固体电解质钽电容器阴极制造技术上存在的一些缺陷，本发明旨在提供一种可有效提高全密封非固体电解质全钽电容器单位体积能量密度，又可承受一定反向电压的全密封非固体电解质全钽电容器的阴极制备工艺方法。
为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：一种全密封非固体电解质钽电容器阴极制作方法，包括集流体的处理、阴极的成型烧结、钽阴极的电化学氧化。其制作工艺至少包括以下工艺步骤：
①使用钽片或钽网或钽毡作为集流体，并对集流体进行处理。将钽片或钽网放入装有硫酸、硝酸或氢氟酸等无机酸的溶液中进行表面处理，加热煮沸，再用清水漂洗，再进行烘干，制得处理的集流体；
②将处理后的集流体放入成型机模具中，装入高比容的钽粉，用成型机压制成型，再放入真空烧结炉中进行真空烧结，在1200℃-1600℃的温度下进行烧结，烧结20-60分钟后，等炉温降低后将阴极取出。
③将成型烧结后的钽阴极放于磷酸水溶液进行电化学氧化，施加一定的直流电流和电压，使钽阴极的表面生成一层五氧化二钽的氧化膜。
本发明的优点在于：采用了处理的集流体，并对处理后的集流体进行特定的烧结工艺和钽阴极的电化学氧化，使得钽阴极的性能有很大的提高，采用本发明制备的钽阴极容量大、损耗小，且有利于提高全密封非固体电解质全钽电容器的能量密度和单位体积比容。
附图说明：
图1为采用钽片作集流体的阴极的结构示意图；
图2为采用钽片作集流体的阴极的外形结构俯视图；
图3为采用钽网或钽毡作集流体的阴极的结构示意图；
图4为采用钽网或钽毡作集流体的阴极的外形结构俯视图。
其中：1、钽片(集流体)；2、上层钽粉；3、下层钽粉；4、上层钽粉；5、下层钽粉；6、钽毡或钽网片(集流体)。
具体实施方式：
下面结合附图和具体的实施例对本发明作进一步的说明。
实施例一：
图1和图2给出了本发明的一个具体实施例，从附图1和2可以看出，本发明所涉及的是一种全密封非固体电解质钽电容器阴极；所述的钽电容器阴极包括一个钽片1，在钽片1的两面分别贴有上层钽粉2和下层钽粉3；其特征在于：所述的钽电容器阴极是经过包括集流体的处理、阴极的成型烧结、钽阴极的电化学氧化工艺制得的。所采用的制作工艺至少包括如下制作工艺步骤：
①将钽片裁剪成如图2的形状，先用乙醇、丙酮等溶剂除油，再将其放入装有一定浓度的硫酸、硝酸或氢氟酸等无机酸溶液中，加热并煮沸30分钟左右，拿出用去离子水煮洗3至4遍，烘干；
②将裁剪成型的钽片放入特定的模具中，加入钽粉2，在成型机的压力下压制成具有图1的结构形状；在压制时，选用钽粉的比容在30000uF·V/g至150000uF·V/g之间，采用的压制密度在4.5g/cm3至10g/cm3之间；再压制成型后的钽阴极放入真空烧结炉中进行真空烧结，烧结温度在1200℃至1700℃之间，烧结30分钟至90分钟，冷却后拿出；
③将成型烧结后的钽阴极放于质量百分比浓度在0.01％至1％磷酸水溶液进行电化学氧化，施加一定的直流电流和电压，使钽阴极的表面生成一层五氧化二钽的氧化膜，煮洗后即得到具有图1结构的全密封非固体电解质全钽电容器的阴极。
实施例二：
图1和图2给出了本发明的一个具体实施例，从附图1和2可以看出，本发明所涉及的是一种全密封非固体电解质钽电容器阴极；所述的钽电容器阴极包括一个钽毡或钽网片6，在钽毡或钽网片6的两面分别贴有上层钽粉4和下层钽粉5；其特征在于：所述的钽电容器阴极是经过包括集流体的处理、阴极的成型烧结、钽阴极的电化学氧化工艺制得的。所采用的制作工艺至少包括如下制作工艺步骤：
①钽毡或钽网裁剪成如图4的形状，先用乙醇、丙酮等溶剂除油，再将其放入装有一定浓度的硫酸、硝酸或氢氟酸等无机酸溶液中，加热并煮沸30分钟左右，拿出用去离子水煮洗3至4遍，烘干；
②将裁剪成型的钽毡或钽网片6放入特定的模具中，加入钽粉，钽粉的比容在30000uF·V/g至150000uF·V/g之间，在成型机的压力下压制成具有图4的形状，再将压制成型后的钽阴极放入真空烧结炉中进行真空烧结，烧结温度在1200℃至1700℃之间，烧结30分钟至90分钟，冷却后拿出；
③将成型烧结后的钽阴极放于质量百分比浓度在0.01％至1％磷酸水溶液进行电化学氧化，施加一定的直流电流和电压，使钽阴极的表面生成一层五氧化二钽的氧化膜，煮洗后即得到具有图3结构的全密封非固体电解质全钽电容器的阴极。

Claims (2)

1、全密封非固体电解质全钽电容器的阴极制备工艺方法，其特征在于：所述的钽电容器阴极是经过包括集流体的处理、阴极的成型烧结、钽阴极的电化学氧化工艺制得的；所采用的制作工艺至少包括如下制作工艺步骤：
A、使用钽片或钽网或钽毡作为集流体，并对集流体进行处理；将钽片或钽网放入装有硫酸、硝酸或氢氟酸等无机酸的溶液中进行表面处理，加热煮沸，再用清水漂洗，再进行烘干，制得处理的集流体；
B、将处理后的集流体放入成型机模具中，装入高比容的钽粉，用成型机压制成型，再放入真空烧结炉中进行真空烧结，在1200℃-1600℃的温度下进行烧结，烧结20-60分钟后，等炉温降低后将阴极取出；
C、将成型烧结后的钽阴极放于磷酸水溶液进行电化学氧化，施加一定的直流电流和电压，使钽阴极的表面生成一层五氧化二钽的氧化膜。
2、如权利要求1所述的全密封非固体电解质全钽电容器的阴极制备工艺，其特征在于：所述的B步骤中，在压制时，选用钽粉的比容在30000uF·V/g至150000uF·V/g之间，采用的压制密度在4.5g/cm3至10g/cm3之间。
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