CN103268824A - 固体电解质铝电解电容器的制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种固体电解质铝电解电容器的制造方法，其包括在阳极化成铝箔和阴极箔之间介入电解纸并卷绕成芯包的工序，一次化成修复工序，含浸单体和氧化剂的工序，其中：电解纸由三层无纺布构成，其中上层和下层分别为厚度
10~30
μ
m
的涂纶纺粘无纺布；中间层为厚度
10~40
μ
m
的
PET
无纺布，含浸氧化剂的方法是先进行
0.1~10
分钟的常压含浸，再进行
0.1~10
分钟的真空含浸，再进行
1~20
分钟的加压含浸。本发明方法不包括碳化工序，按照本发明方法所获得的电容器产品一致性好，寿命可达
10000
小时，且耐高温性能较好，此外，本发明方法的工艺得到极大简化，使生产效率大幅提高和生产成本大幅降低。
Description
技术领域
本发明涉及电解电容器技术领域，特别涉及一种固体电解质铝电解电容器的制造方法。
背景技术
固体电解电容器相比较普通的液体电解电容器，其电性能很突出，具有等效串联电阻（ESR）低、耐纹波电流高、使用寿命长、性能稳定等优点。然而，由于受到制造工艺的限定，现在固体电解电容器业界普遍存在产品一致性差，合格率较低的问题。为了提高固体电解电容器产品的一致性及合格率，中国发明专利公开CN102592849A提出了一种采用多次化成多次碳化工序来制造电容器的工艺，该工艺包括如下步骤：
1）、在阳极化成箔和阴极箔之间介入电解纸卷绕成芯包，且阴极箔朝外且包住电解纸，再用高温胶带环绕粘紧固定；
2）、将密封用的胶盖安装于芯包上；
3）、将芯包浸入化成液中进行化成修复处理；
4）、将化成修复处理后的芯包进行碳化处理；
5）、将3）和4）的步骤重复2-10次；
6）、芯包再次浸入化成液中进行化成修复处理；
7）、芯包分别放入单体、氧化剂中进行含浸，加热聚合，装入铝壳，封口，老化处理制成产品。
如上可见，该专利方法虽然可以提高电容器产品的一致性，然而，其须采用多次化成和碳化工序，工艺复杂，生产效率低，而且其中碳化是在高温下进行的，能源消耗大，更关键的是，采取这样的工艺生产出来的产品漏电通常较大且耐高温性能不理想，寿命通常在105℃5000小时或125℃3000小时左右。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种改进的固体电解质铝电解电容器的制造方法，该方法工艺简单、成本低，生产效率高，且所得电容器产品一致性好，耐高温性提高，寿命延长。
为解决以上技术问题，本发明采取如下技术方案：
一种固体电解质铝电解电容器的制造方法，所述制造方法包括在阳极化成铝箔和阴极箔之间介入电解纸并卷绕成芯包的工序，化成修复工序，含浸单体和氧化剂并加热聚合以形成聚合物电解质的工序，安装胶盖及入铝壳工序，老化处理和测试分选工序，其中：
所述的电解纸由三层无纺布构成，其中上层和下层分别为厚度10～30μm的涂纶纺粘无纺布；中间层为厚度10～40μm的PET无纺布，构成所述涂纶纺粘无纺布的涤纶纤维的平均直径为10～20μm，构成所述PET无纺布的PET纤维的平均直径为0.5～2.0μm；
所述化成修复工序是将芯包浸入水性化成液中进行化成修复处理，所述水性化成液为选自已二酸铵、磷酸、磷酸二氢铵、磷酯二氢铵、硼酸、五硼酸铵中的一种或多种的组合的水溶液，化成修复处理的时间为30～100分钟，化成修复处理仅进行一次；
在所述化成修复工序之后、所述形成聚合物电解质的工序之前，将芯包放入温度为85～200℃的烘箱中进行去水；
所述的形成聚合物电解质的工序实施如下：首先进行单体的含浸，含浸时间为0.1～10分钟，含浸后去溶剂；然后进行氧化剂的含浸，含浸的方法是先进行0.1～10分钟的常压含浸，再进行0.1～10分钟的真空含浸，再进行1～20分钟的加压含浸，其中，所述常压含浸是指将内为常压的芯包直接浸渍于氧化剂中，所述真空含浸是指先将芯包内部抽真空至真空度为70～100KPa，然后再浸渍于氧化剂中；所述加压含浸是指向芯包内部通入压缩空气至压力为2～6atm，然后再浸渍于氧化剂中；最后进行加热使单体发生聚合形成聚合物电解质。
优选地，在所述化成修复工序中：将芯包正导针焊接于铁条上，并使化成液刚好淹没芯包，施加的化成电压为阳极化成箔耐受电压Vf-10V～阳极化成箔耐受电压Vf+10V。更优选地，施加的化成电压为Vf±5V，最优选地，施加的化成电压为Vf。
优选地，所述化成修复处理的时间为30～50分钟。
优选地，使所述去水在温度100～150℃下进行。
一般地，进行单体含浸时，使芯包的至少1/3高度处于含浸液面以下。优选地，使芯包的至少1/2高度处于含浸液面以下。
一般地，进行氧化剂含浸时，使芯包的至少1/3高度处于含浸液面以下。
优选地，使芯包的至少1/2高度处于含浸液面以下。更优选地，使芯包的至少2/3高度处于含浸液面以下。
优选地，对单体的含浸时间为2～10分钟；对氧化剂的含浸时间为2～10分钟。
优选地，所述的形成聚合物电解质的工序中的聚合步骤采取两段式聚合方式：首先在温度20℃～60℃下进行低温聚合，低温聚合时间为2～24小时；然后在温度80℃～200℃下进行高温聚合，聚合时间为0.5～4小时。更优选地，所述低温聚合的温度为40℃～60℃；所述高温聚合的温度为140～180℃。
优选地，所述的老化处理实施如下：以额定电压的0.5倍，1倍，1.2倍分别对电容器施加电压进行老化处理，老化温度为85℃～150℃，老化时间为30～150分钟。
根据本发明的制造方法适合于全尺寸的电容。作为本发明的一个优选方面，电容器是直径为10mm以上，高度为12mm以上的产品。更优选地，电容器是直径为10mm～20mm，高度为12mm～40mm的产品。
由于上述技术方案的采用，本发明与现有技术相比具有以下优点：
本发明采用的电解纸的成分为涤纶纤维和PET纤维，采取该电解纸制成的芯包，无需碳化处理，且只需进行一次化成修复处理即可。此外，该电解纸具有强度好，透气性好，透液性好的特点，有利于氧化剂与单体的吸收与含浸。按照本发明方法所获得的电容器产品一致性好，寿命可达10000小时，且耐高温性能较好。此外，本发明方法的工艺得到极大简化，使生产效率大幅提高和生产成本大幅降低。
附图说明
图1为本发明所使用的电解纸的结构示意图；
其中：1、上层；2、中层；3、下层。
具体实施方式
本发明旨在保证或提高电容器产品质量的前提下，简化电容器的制造工艺。
以下结合附图对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。
实施例1
如图1所示，本例提供一种制造电解质铝电解电容器所用的电解纸，其由三层无纺布复合而成，其中上层1和下层3分别为厚度约20μm的涂纶纺粘无纺布；中间层2为厚度25μm的PET无纺布，构成涂纶纺粘无纺布的涤纶纤维的平均直径为10～20μm，构成PET无纺布的PET纤维的平均直径为0.5～2.0μm。
实施例2
本实施例提供一种6.3V2200μF13*16.5mm壳号电容器产品的制造方法，其包括依次进行的如下步骤：
（1）、采用化成电压为9VF的阳极化成铝箔，采用电容量无穷大的阴极箔，在阳极化成铝箔和阴极箔之间介入实施例1提供的电解纸并卷绕成理论容量为3300μF的芯包；
（2）、将芯包浸入水性化成液（10wt%已二酸铵水溶液）中进行化成修复处理，处理时间35分钟；
（3）、将芯包放入温度125℃±10℃的烘箱中，干燥25分钟；
（4）、对芯包进行单体含浸，含浸时间2分钟，完毕后，除去溶剂；
（5）、将芯包含浸氧化剂，含浸的方法是先将内部为常压的芯包含浸于氧化剂中2分钟，再脱离氧化剂，抽真空至真空度90KPa以下，含浸于氧化剂中，保持2min，时间到后放气于常压，并通入压缩空气至压力为2.2atm，含浸于氧化剂中10分钟，时间到完成含浸；
（6）、对含浸好的芯包进行两段式聚合：
首先，低温聚合，聚合温度50℃±10℃，聚合时间200±10分钟；
其次，高温聚合，聚合温度150℃±10℃，聚合时间100±10分钟；
（7）、将芯包装入尺寸为13*17.1mm的铝壳，用12.6*4.0mm橡胶帽进行封口；
（8）、分段式老化处理和分选测试：以3.2V电压施加20分钟，再以6.3V电压施加20分钟，最后以7.6V电压施加40分钟进行老化处理，老化温度125±10℃。老化结束抽取10PCS进行测试。结果参见表1。
表1
对比例1
本例提供一种6.3V2200μF13*16.5mm壳号电容器产品的制造方法，其包括如下步骤：
（1）、采用化成电压为9VF正极箔，采用电容量无穷大的负箔，马尼拉麻电解纸制成理论容量为3300μF的芯包；
（2）、芯包浸入化成液中进行修复处理，处理时间25分钟；
（3）、芯包进行碳化处理，温度260℃±10℃，碳化时间25分钟；
（4）、重复步骤（2）和（3）4次；
（5）、对芯包进行单体含浸时间2分钟，后进行去溶剂处理；再进行氧化剂含浸，含浸时间为15分钟；
（6）、对含浸好的芯包进行两段式聚合：
低温聚合，聚合温度50℃±10℃，聚合时间200±10分钟；
高温聚合，聚合温度150℃±10℃，聚合时间100±10分钟；
（7）、将芯包装入尺寸为13*17.1mm的铝壳，用12.6*4.0mm橡胶帽进行封口；
（8）、分段式老化处理：以3.2V电压施加20分钟，再以6.3V电压施加20分钟，最后以7.6V电压施加40分钟进行老化处理，老化温度125±10℃。老化结束抽取10PCS进行测试。结果参见表2。
表2
实施例3
本实施例提供一种16V6800μF18*36.5mm壳号电容器产品的制造方法，其包括依次进行的如下步骤：
（1）、采用化成电压为32VF的阳极化成铝箔，采用电容量无穷大的阴极箔，在阳极化成铝箔和阴极箔之间介入实施例1提供的电解纸并卷绕成理论容量为6850μF的芯包；
（2）、将芯包浸入水性化成液（10wt%已二酸铵水溶液）中进行化成修复处理，处理时间35分钟；
（3）、将芯包放入温度125℃±10℃的烘箱中，干燥25分钟；
（4）、对芯包进行单体含浸，含浸时间2分钟，完毕后，除去溶剂；
（5）、将芯包含浸氧化剂，含浸的方法是先将内部为常压的芯包含浸于氧化剂中5分钟，再脱离氧化剂，抽真空至真空度80KPa以下，含浸于氧化剂中，保持5min，时间到后放气于常压，并通入压缩空气至压力为3atm，含浸于氧化剂中12分钟，时间到完成含浸；
（6）、对含浸好的芯包进行两段式聚合：
首先，低温聚合，聚合温度50℃±10℃，聚合时间200±10分钟；
其次，高温聚合，聚合温度150℃±10℃，聚合时间100±10分钟；
（7）、将芯包装入尺寸为18*37.1mm的铝壳，用17.6*9.0mm橡胶帽进行封口；
（8）、分段式老化处理和分选测试：以8V电压施加20分钟，再以16V电压施加20分钟，19.2V电压施加40分钟进行老化处理，老化温度125±10℃。老化结束抽取20PCS进行测试。结果参见表3。
表3
对比例2
本例提供一种16V6800μF18*36.5mm壳号电容器产品的制造方法，其包括如下步骤：
（1）、采用化成电压为32VF正极箔，采用电容量无穷大的负箔，马尼拉麻麻纤维电解纸制成理论容量为6850μF的芯包；
（2）、芯包浸入化成液中进行修复处理，处理时间25分钟；
（3）、芯包进行碳化处理，温度260℃±10℃，碳化时间25分钟；
（4）、重复步骤（2）和（3）4次；
（5）、对芯包进行单体含浸时间2分钟，后进行去溶剂处理；再进行氧化剂含浸，含浸时间为20分钟；
（6）、对含浸好的芯包进行两段式聚合：
低温聚合，聚合温度50℃±10℃，聚合时间200±10分钟；
高温聚合，聚合温度150℃±10℃，聚合时间100±10分钟；
（7）、将芯包装入尺寸为18*37.1mm的铝壳，用17.6*9.0mm橡胶帽进行封口；
（8）、分段式老化处理：以8V电压施加20分钟，再以16V电压施加20分钟，19.2V电压施加40分钟进行老化处理，老化温度120±10℃。老化结束抽取20PCS进行测试。结果参见表4。
表4
最后应说明的是：以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换，但凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1. 一种固体电解质铝电解电容器的制造方法，所述制造方法包括在阳极化成铝箔和阴极箔之间介入电解纸并卷绕成芯包的工序，化成修复工序，含浸单体和氧化剂并加热聚合以形成聚合物电解质的工序，安装胶盖及入铝壳工序，老化处理和测试分选工序，其特征在于：
所述的电解纸由三层无纺布构成，其中上层和下层分别为厚度10~30μm的涂纶纺粘无纺布；中间层为厚度10~40μm的 PET无纺布，构成所述涂纶纺粘无纺布的涤纶纤维的平均直径为10~20μm，构成所述PET无纺布的PET纤维的平均直径为0.5~2.0μm；
所述化成修复工序是将芯包浸入水性化成液中进行化成修复处理，所述水性化成液为选自已二酸铵、磷酸、磷酸二氢铵、磷酯二氢铵、硼酸、五硼酸铵中的一种或多种的组合的水溶液，化成修复处理的时间为30~100分钟，化成修复处理仅进行一次；
在所述化成修复工序之后、所述形成聚合物电解质的工序之前，将芯包放入温度为85~200℃的烘箱中进行去水；
所述的形成聚合物电解质的工序实施如下：首先进行单体的含浸，含浸时间为0.1~10分钟，含浸后去溶剂；然后进行氧化剂的含浸，含浸的方法是先进行0.1~10分钟的常压含浸，再进行0.1~10分钟的真空含浸，再进行1~20分钟的加压含浸，其中，所述常压含浸是指将内为常压的芯包直接浸渍于氧化剂中，所述真空含浸是指先将芯包内部抽真空至真空度为70~100KPa，然后再浸渍于氧化剂中；所述加压含浸是指向芯包内部通入压缩空气至压力为2~6atm，然后再浸渍于氧化剂中；最后进行加热使单体发生聚合形成聚合物电解质。
2. 根据权利要求1所述的固体电解质铝电解电容器的制造方法，其特征在于：在所述化成修复工序中：将芯包正导针焊接于铁条上，并使化成液刚好淹没芯包，施加的化成电压为阳极化成箔耐受电压Vf-10V～阳极化成箔耐受电压Vf+10V。
3. 根据权利要求1所述的固体电解质铝电解电容器的制造方法，其特征在于：所述化成修复处理的时间为30~50分钟。
4. 根据权利要求1所述的固体电解质铝电解电容器的制造方法，其特征在于：使所述去水在温度100~150℃下进行。
5. 根据权利要求1所述的固体电解质铝电解电容器的制造方法，其特征在于：进行单体含浸时，使芯包的至少1/3高度处于含浸液面以下。
6. 根据权利要求1所述的固体电解质铝电解电容器的制造方法，其特征在于：进行氧化剂含浸时，使芯包的至少1/3高度处于含浸液面以下。
7. 根据权利要求1所述的固体电解质铝电解电容器的制造方法，其特征在于：所述的形成聚合物电解质的工序中的聚合步骤采取两段式聚合方式：首先在温度20℃~60℃下进行低温聚合，低温聚合时间为2~24小时；然后在温度80℃~200℃下进行高温聚合，聚合时间为0.5~4小时。
8. 根据权利要求1所述的固体电解质铝电解电容器的制造方法，其特征在于：所述的老化处理实施如下：以额定电压的0.5倍，1倍，1.2倍分别对电容器施加电压进行老化处理，老化温度为85℃~150℃，老化时间为30~150分钟。
9. 根据权利要求1所述的固体电解质铝电解电容器的制造方法，其特征在于：所述电容器的直径为10mm以上，高度为12mm以上。
10. 根据权利要求9所述的固体电解质铝电解电容器的制造方法，其特征在于：所述电容器的直径为10mm~20mm，高度为12mm~40mm。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
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| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| PE01 | Entry into force of the registration of the contract for pledge of patent right | ||
| PE01 | Entry into force of the registration of the contract for pledge of patent right |
Denomination of invention: Manufacturing method for solid electrolyte aluminum electrolytic capacitor suitable for alternating current circuit Effective date of registration: 20170412 Granted publication date: 20150826 Pledgee: Guangdong Nanhai Rural Commercial Bank branch branch of Limited by Share Ltd Pledgor: Foshan Sanshui Riming Electroncs Co., Ltd. Registration number: 2017990000303 |