CN103310983B - 一种聚合物固体铝电解电容器及其制造方法 - Google Patents
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Abstract
<b>本发明涉及一种聚合物固体铝电解电容器及其制造方法，电容器包括铝壳、设置于铝壳内的芯包、设置在芯包顶部且与所述铝壳密封连接的胶盖、正极端子、负极端子，所述芯包包括阳极化成铝箔、阴极箔、设置在阳极化成铝箔与阴极箔之间的电解纸以及聚合物电解质，正极端子位于芯包的一端且铆接于所述阳极化成铝箔上，特别是，负极端子与铝壳的底部相连接，所述芯包的与正极端子所在端相对的端部通过导电胶与所述铝壳相连。本发明提供的电容器可卧式安装，从而降低安装高度，可缩短产品长度，从而实现产品的小型化，可降低串联等效，从而提高产品的抗纹波能力</b><b>。</b>
Description
技术领域
本发明涉及电解电容器技术领域，特别涉及一种聚合物固体铝电解电容器及其制造方法。
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。随着电子产品的不断升级换代，其功能及性能的不断提高，对电容器的高频特性要求也越来越高，人们做出不同的安装方式来实现不同的安装要求，同时也通过还通过各种途径来降低固体电解电容器的等效串联电阻，以满足电容器的高频特性。
现有技术中，固体电解电容器业界普遍的结构模式主要有二种，其一是：正负箔与正负导针相联，并在同一端，穿上胶盖后封装后做成电容；另一种做法是：将正负箔与正负导针相联，两个导针分别置于芯包两端，两端分别装上胶盖，再装上铝壳封口后做成电容。前一种结构形式是业界普遍采用的一种形式，可以满足大部分场合的应用，但是对于高度要求较低的场合，很难满足要求。后一种结构形式，端子从两端引出，电容的安装方式是卧于安装面上，高度较低，很好的适应了高度要求低的安装方式。但是这种结构存在两个缺陷，一是两端用胶盖密封，为达到一定的密封效果，胶盖的厚度有一定的要求，两端用两个胶盖，增加了电容的长度，减少了单位体积的容量，另一个缺陷是串联等效电阻较高。
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，提供一种改进的聚合物固体铝电解电容器以在实现卧式安装从而降低安装高度的同时，降低电容器的串联等效电阻和减小电容器的长度。
本发明同时还要提供一种聚合物固体铝电解电容器的制造方法，该方法所得聚合物固体铝电解电容器可以实现卧式安装从而降低安装高度，且串联等效电阻较小，电容器的长度较短。
为解决以上技术问题，本发明采取的一种技术方案是：
一种聚合物固体铝电解电容器，其包括铝壳、设置于铝壳内的芯包、设置在芯包顶部且与所述铝壳密封连接的胶盖、正极端子、负极端子，所述芯包包括阳极化成铝箔、阴极箔、设置在阳极化成铝箔与阴极箔之间的电解纸以及聚合物电解质，正极端子位于芯包的一端且铆接于所述阳极化成铝箔上，特别是，所述的负极端子与铝壳的底部相连接，所述芯包的与正极端子所在端相对的端部通过导电胶与所述铝壳相连。
优选地，芯包中阴极箔超出阳极化成箔和电解纸而外露，阴极箔的外露的部分用导电胶填充并与铝壳相连。
进一步优选地，所述的电解纸的宽度大于所述阳极化成箔的宽度。
优选地，所述的导电胶将外露的阴极箔与铝壳连接。
优选地，构成所述的导电胶的导电粒子为银粒子、镍粒子、银包铝粒子、银包铜粒子中的一种或多种的组合。
优选地，所述的芯包还包括设置在阴极箔外侧的电解纸。
优选地，所述的胶盖选用耐高温材料，例如可以为硫化丁基橡胶或聚对苯二甲酸乙二酯（PET）。
优选地，所述铝壳的外壁上覆设有厚度为5μm～50μm的绝缘层或者包覆有聚对苯二甲酸乙二酯（PET）或聚乙烯（PE）材质的胶管。所述绝缘层的材质可以为例如涤纶、环氧树脂或聚乙烯（PE）树脂。
优选地，所述的阳极化成铝箔与阴极箔之间以及电解纸中充满了所述聚合物电解质。或者说，所述聚合物电解质存在于所述的阳极化成铝箔与阴极箔之间以及存在于电解纸上和内。
本发明采取的又一技术方案是：一种聚合物固体铝电解电容器的制造方法，其包括下列步骤：
（1）将正极端子连接到阳极化成铝箔的一端部上，然后在阳极化成铝箔和阴极箔之间介入电解纸，卷绕成芯包，其中，所述的阴极箔的宽度大于所述的阳极化成箔和所述的电解纸的宽度，使得所得芯包中所述的阴极箔超出阳极化成箔和电解纸而外露，卷绕的芯包用用胶带环绕粘紧固定；
（2）、将步骤（1）所得芯包浸入化成液中进行化成修复处理，所述的化成修复处理方式为直接夹于夹中，或点焊于铁条中，并且夹具或铁条作为正极，化成液作为负极，加以阳极箔的化成电压即可；
（3）、通过含浸的方式使经过步骤（2）的芯包内形成聚合物电解质；
（4）、将底部连接有负极端子的铝壳的内部底面上涂覆导电胶；
（5）、在经过步骤（4）的芯包上安装好胶盖，装入铝壳中，加热使导电胶固化，将芯包与铝壳紧紧相连；
（6）、将铝壳与胶盖通过滚边封口的形式密封，即得所述聚合物固体铝电解电容器。
进一步地，所述制造方法还包括在步骤（6）之后，对所得聚合物固体铝电解电容器依次进行高温老化和测试分选的步骤，其中，高温老化条件如下：环境温度控制在85℃～200℃之间，施加电压分别为20%，80%、100%与120%的工作电压，老化时间为10～240分钟。
根据本发明的制造方法，其中所涉及的修复处理所采用的化成液，步骤（3）中所涉及的形成聚合物电解质的具体方式均可参照已有技术来实施，没有特别限制。
根据本发明，在步骤（2）之后步骤（3）之前，如有必要可进行碳化处理。
步骤（3）中，其操作以实现所述的阳极化成铝箔与阴极箔之间以及电解纸中充满聚合物电解质为宜。
根据本发明的方法，其中，胶盖优选采用耐高温材料，例如可以为硫化丁基橡胶或聚对苯二甲酸乙二酯（PET）。
优选地，所述方法还包括在铝壳的外壁上覆设厚度为5μm～50μm的绝缘层或者包覆有聚对苯二甲酸乙二酯（PET）或聚乙烯（PE）材质的胶管。所述绝缘层的材质可以为例如涤纶、环氧树脂或聚乙烯（PE）树脂。
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：
1、本发明电容器采用的两端引出电容的正、负极的方式，降低了安装高度，适应了特殊要求安装对高度的要求，实现了电容使用时的卧式安装；
2、本发明通过导电胶将阴极箔与铝壳连接，并在铝壳上连接负极端子，采取这种结构的好处是：一方面，由于只用了一个胶盖，缩短了产品的长度，实现了产品的小型化；另一方面，阴极箔与负极端子通过铝壳相连，减小了阴极箔与负极端子之间的电阻，大大降低了产品的串联等效电阻，提高了产品的抗纹波的能力。
附图说明
图1为根据本发明的固体电解铝电容器的结构示意图；
图2为根据本发明的固体电解铝电容器的芯包的结构示意图；
其中：1、正极端子；2、负极端子；3、胶盖；4、铝壳；5、导电胶；6、绝缘层；7、芯包；71、阳极化成铝箔；72、阴极箔；73、电极纸；74、聚合物电解质。
具体实施方式
本发明旨在通过对电容器的结构进行改进，以实现电容器产品卧式安装，降低安装高度，缩短产品长度，实现产品的小型化以及降低产品的串联等效（ESR），提高产品的抗纹波能力。
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
参阅图1至图2，本实施例提供一种聚合物固体铝电解电容器，规格为25V820μF，生产数量为300只，其包括正极端子1、负极端子2、胶盖3、铝壳4、导电胶5以及芯包7。芯包7由阳极化成铝箔71、阴极箔72、电解纸73以及聚合物电解质74构成。芯包7上端连接正极端子1，芯包7的下部设有导电胶5。胶盖3和铝壳4分别设置在芯包7的顶部和四周，铝壳4与芯包7的下部（具体地，阴极箔72）通过导电胶5连接，铝壳4底部连接负极端子2，铝壳4外覆盖有绝缘层6。
聚合物固体铝电解电容器的制造方法包括依次进行的下列步骤：
（1）、选取化成电压为51V的化成箔作为阳极化成铝箔，裁切宽度为17mm；电解纸的裁切宽度为19mm；选取适当的阴极箔，裁切宽度为19mm。
（2）、通过钉卷机将正极端子铆在阳极化成铝箔和阴极箔上，在二者中间夹以电解纸，用钉卷机卷绕成芯包。介于阳极化成铝箔与阴极箔之间的电解纸将两箔隔离开来，不形成短路，阴极箔伸出电解纸外1mm，卷绕后阴极箔包住芯包，并且外面用胶带缠绕固定。
（3）、将卷绕好的芯包通过化成机送到化成夹具中，放入化成液中浸渍10分钟，化成电压为50V，化成液为己二酸铵化成液，化成25分钟，对阳极化成铝箔表面的氧化膜层进行修复。
（4）、将芯包放于温度为270℃的高温烘箱中进行碳化处理。
（5）、将聚合单体与氧化剂分别含浸于芯包中，进行聚合反应，从而在阳极化成铝箔与阴极箔之间以及电解纸中生成聚合物固体电解质。
（6）、将底部连接有负极端子、外设有绝缘层的铝壳的内部底面上涂覆导电胶。
（7）、将芯包装上胶盖，装入铝壳中，加热使导电胶固化，将芯包与铝壳紧紧相连。
（8）、将铝壳与胶盖通过滚边封口的形式密封，即得聚合物固体铝电解电容器产品。
将产品放入温度控制在125℃的烘箱中，分别施加5V，20V、25V与30V的电压，时间分别设为30分钟、30分钟、30分钟和60分钟，进行老化，老化完回复2小后进行测试。
生产成品数为300件分选后，其中损耗大的1件，漏电流大的1件共2件不良器，试验良品率为99.33%。
表1显示了本例25V820μF产品（任选的10件）在120Hz频率下的电容量、损耗、在100KHz频率下的ESR的测定值，施加25V电压测量的漏电流。
表1
| 序号 | 容量（uf) | 损耗（100%） | ESR(mΩ) | 漏电流（uA/1分钟) |
| 规格 | 656-984 | 6% | 8 | 2050 |
| 1 | 827.0 | 2.32 | 5.8 | 22 |
| 2 | 821.5 | 2.14 | 6.0 | 21 |
| 3 | 827.9 | 2.23 | 6.1 | 31 |
| 4 | 820.4 | 2.43 | 5.9 | 34 |
| 5 | 821.3 | 2.34 | 6.1 | 21 |
| 6 | 828.7 | 2.16 | 6.1 | 24 |
| 7 | 826.4 | 2.22 | 6.1 | 31 |
| 8 | 826.5 | 2.32 | 5.9 | 25 |
| 9 | 823.4 | 2.18 | 6.0 | 28 |
| 10 | 825.6 | 2.19 | 5.9 | 43 |
| 最大值 | 828.7 | 2.43 | 6.1 | 43.0 |
| 最小值 | 820.4 | 2.14 | 5.8 | 21.0 |
| 平均值 | 824.9 | 2.25 | 6.0 | 28.0 |
实施例2
本实施例提供一种规格为50V220μF的聚合物固体铝电解电容器，规格为50V220μF，其基本结构同实施例1。不同的是，该电容器的制造方法如下：
（1）、选取化成电压为105V的化成箔作为阳极化成铝箔，裁切宽度为12mm；电解纸的裁切宽度为14mm；选取适当的阴极箔，裁切宽度为14mm。
（2）、通过钉卷机将正极端子铆在阳极化成铝箔和阴极箔上，在二者中间夹以电解纸，用钉卷机卷绕成芯包。电解纸介于阳极化成铝箔与阴极箔之间将两箔隔离开来，不形成短路，阴极箔伸出电解纸外1mm，卷绕后阴极箔包住芯包，并且外面用胶带缠绕固定。
（3）、将卷绕好的芯包通过化成机送到化成夹具中，放入化成液中浸渍10分钟，化成电压为100V，化成液为己二酸铵化成液，化成25分钟，对阳极化成铝箔表面的氧化膜层进行修复。
（4）、将芯包放于不锈钢制成的容器中，放于温度为125℃的烘箱中进行干燥处理。
（5）、将聚合单体与氧化剂混合分散于水中，含浸于芯包中，并干燥处理，从而在阳极化成铝箔与阴极箔之间以及电解纸中生成聚合物固体电解质74。
（6）、将底部连接有负极端子、外有绝缘层的铝壳的内部底面上涂覆导电胶。
（7）、将芯包装上胶盖，装入铝壳中，加热使导电胶固化，将芯包与铝壳紧紧相连。
（8）、将铝壳与胶盖通过滚边封口的形式密封，即得聚合物固体铝电解电容器产品。
将产品放入温度控制在125℃的烘箱中，分别施加10V，40V、50V与60V的电压，时间分别设为30分钟、30分钟、30分钟和60分钟，进行老化，老化完回复2小后进行测试。
其中生产成品数为300PCS分选后，其中损耗大的2件，漏电流大的1件，共3只不良，良品率为99.00%。
表2为本例50V220μF产品（任选的10件）在120Hz频率下的电容量、损耗、在100KHz频率下的ESR的测定值，施加50V电压测量的漏电流。
表2
| 序号 | 容量（uf) | 损耗（100%） | ESR(mΩ) | 漏电流（uA/1分钟) |
| 规格 | 176～264 | 6% | 8 | 1100 |
| 1 | 227.2 | 2.65 | 7.6 | 29 |
| 2 | 221.1 | 2.53 | 7.5 | 21 |
| 3 | 220.4 | 2.69 | 7.4 | 32 |
| 4 | 221.3 | 2.56 | 7.4 | 33 |
| 5 | 220.6 | 2.54 | 7.6 | 31 |
| 6 | 223.4 | 2.45 | 7.5 | 31 |
| 7 | 224.3 | 2.54 | 7.7 | 23 |
| 8 | 224.3 | 2.65 | 7.5 | 21 |
| 9 | 221.9 | 2.66 | 7.4 | 32 |
| 10 | 225.3 | 2.65 | 7.5 | 34 |
| 最大值 | 227.2 | 2.69 | 7.7 | 34.0 |
| 最小值 | 220.4 | 2.45 | 7.4 | 21.0 |
| 平均值 | 223.0 | 2.59 | 7.5 | 28.7 |
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。
上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围，凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (7)
1.一种聚合物固体铝电解电容器的制造方法，所述聚合物固体铝电解电容器包括铝壳、设置于所述铝壳内的芯包、设置在所述芯包顶部且与所述铝壳密封连接的胶盖、正极端子、负极端子，所述芯包包括阳极化成铝箔、阴极箔、设置在所述阳极化成铝箔与所述阴极箔之间的电解纸以及聚合物电解质，所述正极端子位于所述芯包的一端且铆接于所述阳极化成铝箔上，其特征在于：所述的负极端子与所述铝壳的底部相连接，所述芯包的与所述正极端子所在端相对的端部通过导电胶与所述铝壳相连，所述的电解纸的宽度大于所述阳极化成铝箔的宽度，所述芯包中所述的阴极箔超出阳极化成铝箔和电解纸而外露，所述的导电胶将所述外露的阴极箔与所述铝壳连接，所述制造方法包括下列步骤：
（1）将正极端子连接到阳极化成铝箔的一端部上，然后在阳极化成铝箔和阴极箔之间介入电解纸，卷绕成芯包，其中，所述的阴极箔的宽度大于所述的阳极化成铝箔和所述的电解纸的宽度，使得所得芯包中所述的阴极箔超出阳极化成铝箔和电解纸而外露，卷绕的芯包用胶带环绕粘紧固定；
（2）、将步骤（1）所得芯包浸入化成液中进行化成修复处理，所述的化成修复处理方式为直接夹于夹中，或点焊于铁条中，并且夹具或铁条作为正极，化成液作为负极，加以阳极箔的化成电压即可；
（3）、通过含浸的方式使经过步骤（2）的芯包内形成聚合物电解质；
（4）、将底部连接有负极端子的铝壳的内部底面上涂覆导电胶；
（5）、在经过步骤（4）的芯包上安装好胶盖，装入铝壳中，加热使导电胶固化，将芯包与铝壳紧紧相连；
（6）、将铝壳与胶盖通过滚边封口的形式密封，即得所述聚合物固体铝电解电容器。
2.根据权利要求1所述的聚合物固体铝电解电容器的制造方法，其特征在于：所述制造方法还包括在步骤（6）之后，对所得聚合物固体铝电解电容器依次进行高温老化和测试分选的步骤，其中，高温老化条件如下：环境温度控制在85℃~200℃之间，施加电压分别为20%、80%、100%与120%的工作电压，老化时间为10~240分钟。
3.根据权利要求1所述的聚合物固体铝电解电容器的制造方法，其特征在于：构成所述的导电胶的导电粒子为银粒子、镍粒子、银包铝粒子、银包铜粒子中的一种或多种的组合。
4.根据权利要求1所述的聚合物固体铝电解电容器的制造方法，其特征在于：所述的胶盖的材质为硫化丁基橡胶或聚对苯二甲酸乙二酯。
5.根据权利要求1所述的聚合物固体铝电解电容器的制造方法，其特征在于：所述铝壳的外壁上覆设有厚度为5μm~50μm的绝缘层或者包覆有聚对苯二甲酸乙二酯材质或聚乙烯材质的胶管。
6.根据权利要求5所述的聚合物固体铝电解电容器的制造方法，其特征在于：所述绝缘层的材质为涤纶、环氧树脂或聚乙烯树脂。
7.根据权利要求1所述的聚合物固体铝电解电容器的制造方法，其特征在于：所述的阳极化成铝箔与阴极箔之间以及所述电解纸中充满了所述聚合物电解质。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| 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 |
Denomination of invention: Polymer solid aluminum electrolytic capacitor and manufacturing method thereof Effective date of registration: 20170412 Granted publication date: 20160803 Pledgee: Guangdong Nanhai Rural Commercial Bank branch branch of Limited by Share Ltd Pledgor: Foshan Sanshui Riming Electroncs Co., Ltd. Registration number: 2017990000303 |
|
| PE01 | Entry into force of the registration of the contract for pledge of patent right |