CN104377039A - 一种避免钽电容器损耗角正切值超差的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种避免钽电容器损耗角正切值超差的方法，它包含以下步骤：(1)调节阳极基体长径比、压制密度、烧结温度；(2)适当提高形成电压；(3)优化工作电解液配方，调节工作电解液用量。本发明的有益效果是：降低烧结温度，减小阳极基体本烧后的烧结颈面积，防止颗粒过度致密化；提高形成电压，减少氧化物介质膜修补过程中释放出的气体量；确定产品密封腔内部所需的最小缓冲空间。保证了钽电容器经2000h长寿命试验后能够稳定地工作，各项电性能参数尤其是损耗角正切值满足技术指标要求，填补了本领域钽电容器该项技术的空白。

Description

一种避免钽电容器损耗角正切值超差的方法
技术领域
本发明涉及一种避免钽电容器损耗角正切值超差的方法，尤其涉及一种长寿命后避免电容器损耗角正切值超差的方法，属于电解电容器制造技术领域。
背景技术
钽电解电容器作为常见的电子元件，具有储藏电量、进行充放电等性能，主要应用于滤波、能量贮存与转换，记号旁路，耦合与退耦以及作时间常数元件等。
现有技术制备的电容器长寿命试验后电性能明显劣化，尤其是损耗角正切值急剧增大，使得产品有功功率与无功功率的比值变大，长时间工作下产品温升剧烈，可靠性变差。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明提供了一种避免钽电容器损耗角正切值超差的方法，该避免钽电容器损耗角正切值超差的方法克服现有技术的不足，提高电容器的使用寿命，防止长寿命后损耗角正切等电参数劣变。
本发明通过以下技术方案得以实现。
本发明提供的一种避免钽电容器损耗角正切值超差的方法，包含以下步骤：
(1)调节阳极基体长径比、压制密度、烧结温度；
(2)提高阳极基体的形成电压；
(3)调整工作电解液中H2SO4溶液和去极化剂的，调节工作电解液用量。
所述步骤(1)中的阳极基体的长径比为：0.6≤L/d≤2.5；其中L为烧结基体长度，d为烧结基体直径。
所述步骤(1)中的阳极基体的压制密度为：0.8D0≤D1≤1.5D0，其中D0为标称压制密度，D1为实际压制密度。
所述步骤(1)中的阳极基体的烧结温度为：0.75T0≤T1≤0.98T0，其中T1为实际烧结温度，T0为标称烧结温度。
所述步骤(2)中的阳极基体的形成电压为：1.15Vf0≤Vf1≤1.5Vf0，其中Vf0为设计形成电压，Vf1为实际形成电压。
所述步骤(3)中的工作电解液包括质量百分比为38％的H2SO4溶液，其余为去极化剂。
所述步骤(3)中的工作电解液用量为腔体内部总空间减去阳极基体体积和结构件体积后得到的内部剩余空间的100％～115％。
所述去极化剂中的CuSO4占总重量的5％～10％，AgNO3占总重量的3％～5％，Fe2(SO4)3占总重量的4％～8％。
本发明的有益效果在于：降低烧结温度，减小阳极基体本烧后的烧结颈面积，防止颗粒过度致密化；提高形成电压，减少氧化物介质膜修补过程中释放出的气体量；确定产品密封腔内部所需的最小缓冲空间；保证了钽电容器经2000h长寿命试验后能够稳定地工作，各项电性能参数尤其是损耗角正切值满足技术指标要求，填补了本领域钽电容器该项技术的空白。
具体实施方式
下面进一步描述本发明的技术方案，但要求保护的范围并不局限于所述。
实施例1：
一种避免钽电容器损耗角正切值超差的方法，以CA90型60V560μF为例，它包含以下步骤：
(1)、调节阳极基体长径比、压制密度、烧结温度；
具体调整方法为：将阳极基体的长径比调整为1.5，即L/d＝1.5；其中L为烧结基体长度，d为烧结基体直径。调节阳极基体长径比可以增大电容器正负极间有效面积，提高阴极材料的利用率，保证阳极容量的充分引出，降低产品损耗角正切值。
为保证阳极块孔隙度与浸润性，可以适当调整压制密度。压制密度D1为1.12D0，其中D0为标称压制密度，D1为实际压制密度。
烧结温度T1为0.85T0，其中T1为实际烧结温度，T0为标称烧结温度。通过调节烧结温度，可以控制基体中的杂质含量，改善介质氧化膜质量，调整基体内孔径和孔隙度分布，减少电解质的等效串联电阻，从而达到降低产品损耗角正切值的目的。
(2)、适当提高阳极基体的形成电压；
高阳极基体的形成电压Vf1为1.18Vf0，其中Vf0为设计形成电压，Vf1为实际形成电压。
(3)、优化工作电解液配方，调节工作电解液用量。
工作电解液中包括质量百分比为38％的H2SO4溶液，其余为去极化剂。
工作电解液用量为腔体内部总空间减去阳极基体体积和结构件体积后得到的内部剩余空间的105％。
去极化剂中的CuSO4占总重量的9.5％，AgNO3占总重量的3％～3.5％，Fe2(SO4)3占总重量的7％。加入去极化剂后，可以抑制氢离子放电成为氢分子从而吸附于电极表面，增加阴极电容量，提高电容器的容量稳定性，保持工作电解液的电阻率和损耗角正切值不受影响，延长电容器的使用寿命。
实施例2：
一种避免钽电容器损耗角正切值超差的方法，以CA90型75V470μF为例，它包含以下步骤：
(1)调节阳极基体长径比、压制密度、烧结温度；
具体调整方法为：将阳极基体的长径比调节为1.75，即L/d＝1.75；其中L为烧结基体长度，d为烧结基体直径。调节阳极基体长径比可以增大电容器正负极间有效面积，提高阴极材料的利用率，保证阳极容量的充分引出，降低产品损耗角正切值。
为保证阳极块孔隙度与浸润性，可适当调整压制密度。压制密度D1具体调节为1.05D0，其中D0为标称压制密度，D1为实际压制密度。
阳极基体烧结温度T1为0.8T0，其中T1为实际烧结温度，T0为标称烧结温度。通过调节烧结温度，可以控制基体中的杂质含量，改善介质氧化膜质量，调整基体内孔径和孔隙度分布，减少电解质的等效串联电阻，从而达到降低产品损耗角正切值的目的。
(2)、适当提高阳极基体的形成电压；
阳极基体的形成电压Vf1为1.2Vf0，其中Vf0为设计形成电压，Vf1为实际形成电压。
(3)、优化工作电解液配方，调节工作电解液用量。
工作电解液中包括质量百分比为38％的H2SO4溶液，其余为去极化剂。
工作电解液用量为腔体内部总空间减去阳极基体体积和结构件体积后得到的内部剩余空间的110％。
去极化剂中的CuSO4占总重量的8％，AgNO3占总重量的4.2％，Fe2(SO4)3占总重量的5.5％。加入去极化剂后，可以抑制氢离子放电成为氢分子从而吸附于电极表面，增加阴极电容量，提高电容器的容量稳定性，保持工作电解液的电阻率和损耗角正切值不受影响，延长电容器的使用寿命。
选取60V560μF规格的电容器分别采用现有技术和按照实施1进行制备，经过85℃2000h施加额定电压寿命试验后，从中抽取5只电容器进行电参数对比，对比结果见表一。
表一60V560μF两种制备技术85℃下、经2000h寿命试验后的电参数
选取75V470μF规格的电容器分别采用现有技术和实施例2进行制备后，经过85℃2000h施加额定电压寿命试验后，从中抽取5只电容器进行电参数对比，对比结果见表二。
表二75V470μF两种制备技术85℃下、经2000h寿命试验后的电参数
从表一、表二的实验数据可以看出，经过本发明制备后的产品在85℃的高温长寿命环境中仍能够正常工作，而且电容器的损耗角正切值均控制在允许的范围内，并且其电性能参数的一致性优于现有技术，完全能够满足长寿命试验条件下的使用要求。

Claims (8)

1.一种避免钽电容器损耗角正切值超差的方法，其特征在于：包含以下步骤：
(1)调节阳极基体长径比、压制密度、烧结温度；
(2)提高阳极基体的形成电压；
(3)调整工作电解液中的H2SO4溶液和去极化剂的含量，并调整工作电解液用量。
2.如权利要求1所述的避免钽电容器损耗角正切值超差的方法，其特征在于：所述步骤(1)中的阳极基体的长径比为：0.6≤L/d≤2.5；其中L为烧结基体长度，d为烧结基体直径。
3.如权利要求1所述的避免钽电容器损耗角正切值超差的方法，其特征在于：所述步骤(1)中的阳极基体的压制密度为：0.8D0≤D1≤1.5D0，其中D0为标称压制密度，D1为实际压制密度。
4.如权利要求1所述的避免钽电容器损耗角正切值超差的方法，其特征在于：所述步骤(1)中的阳极基体的烧结温度为：0.75T0≤T1≤0.98T0，其中T1为实际烧结温度，T0为标称烧结温度。
5.如权利要求1所述的避免钽电容器损耗角正切值超差的方法，其特征在于：所述步骤(2)中的阳极基体的形成电压为：1.15Vf0≤Vf1≤1.5Vf0，其中Vf0为设计形成电压，Vf1为实际形成电压。
6.如权利要求1所述的避免钽电容器损耗角正切值超差的方法，其特征在于：所述步骤(3)中的工作电解液包括质量百分比为38％的H2SO4溶液，其余为去极化剂。
7.如权利要求1所述的避免钽电容器损耗角正切值超差的方法，其特征在于：所述步骤(3)中的工作电解液用量为腔体内部总空间减去阳极基体体积和结构件体积后得到的内部剩余空间的100％～115％。
8.如权利要求6所述的避免钽电容器损耗角正切值超差的方法，其特征在于：所述去极化剂中的CuSO4占总重量的5％～10％，AgNO3占总重量的3％～5％，Fe2(SO4)3占总重量的4％～8％。
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