CN105355434A - 电解电容器及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种电解电容器及其制备方法，包括：含有阀或钽、铌、铝、钛、锆、钒的金属或金属化合物的阳极；形成于所述阳极表面的电介质层；形成于所述电介质层之上的电解质层；形成于所述电解质层之上的阴极，所述阴极表面通过电气化学形成有有机金属TiO2膜。本发明在保证阴极箔机械强度和容量易引出的条件下，进一步减小体积，大幅提高阴极箔比容，且制备工艺简单，环保、可靠。
Description
技术领域
本发明涉及储能器件制造领域，特别是涉及一种电解电容器及制备方法。
背景技术
电容器的容量主要受阳极箔容量影响，对于高压电解电容器而言，由于阳极箔比容较阴极箔比容小很多，因而电容器的容量接近于阳极箔的容量，但对于低压电解电容器而言，其阳极箔比容可以做的很高，例如可以达到220μF/cm2，接近阴极箔比容，这种情况下阴极箔比容就对电容器的容量影响就比较显著。目前，阴极箔的比容最高达到600μF/cm2左右，由于由于机械强度和腐蚀技术的限制，通过腐蚀工艺想进一步大幅提高阴极箔比容显得尤其困难，且传统高比容负箔在腐蚀时带来的SO4 2-和CL-难清洗干净的问题，影响电解电容的可靠性。因此，欲制得一种超缩体低压电解电容，找到一种超高比容的阴极材料就显得尤为重要。
目前国内外厂商电解电容器中涉及阴极箔研究的较少，且电解电容器的寿命也是超缩体电容需攻克的难题。
发明内容
为了克服上述缺陷，本发明提供一种电解电容器及其制备方法，在保证阴极箔机械强度和容量易引出的条件下，进一步减小体积，大幅提高阴极箔比容，且制备工艺简单，环保、可靠。
为了实现上述目的，本发明的技术方案为：
一种电解电容器，包括：含有阀或钽、铌、铝、钛、锆、钒的金属或金属化合物的阳极；形成于所述阳极表面的电介质层；形成于所述电介质层之上的电解质层；形成于所述电解质层之上的阴极，所述阴极表面通过电气化学形成有有机金属TiO2膜。
本发明的进一步改进在于：所述阴极材料为钛箔，进一步简化加工工艺，同时可进一步提高阴极性能和可靠性。
本发明的进一步改进在于：所述形成的TiO2膜厚度为0.8-1.5μm，这样在阴极机械强度、容量引出等性能下，最大程度的提高阴极箔比容和产品的可靠性，同时可以尽量减小电解电容器的体积。
本发明的进一步改进在于：所述形成的TiO2膜厚度优选为1.0μm。
本发明的进一步改进在于：所述电介质层为阀金属氧化膜，从而提高电解电容器的整体性能。
一种制备电解电容器的方法，包括以下步骤：
a）在阴极表面形成有机金属TiO2膜；在含有阀或钽、铌、铝、钛、锆、钒的金属或金属化合物的阳极上形成阀金属氧化膜的电介质层；
b）将阳极、阴极和隔离纸裁切成所需要的宽度；
c）使用钉接机将正负导针分别钉接在正负箔片上，将钉接后的箔片与隔离纸卷绕成芯包；
d）将卷成的芯包进行烘干处理；
e）采用电解液含浸，之后通过热处理烤干后芯包；
f）装配、老化。
本发明的进一步改进在于：所述阴极材料为钛箔。
本发明的进一步改进在于：所述形成的有机金属TiO2膜厚度为0.8-1.5μm。
本发明提供的电解电容器，用一种复合结构的有机阴极箔替代传统采用腐蚀工艺的阴极箔，由于有机金属TiO2膜的存在，提供了超高比表面积，在保证体积小，阴极箔机械强度和容量易引出的条件下，大幅提高阴极箔比容，这为阳极箔提供了更多的空间，充分迎合电解电容小型化、大容量的发展趋势。而TiO2具有优异的物理化学性能和较好的耐温性能，高频时阻抗低，承受电路中反向电压高，长期使用时皮膜劣化程度低，可承受瞬间电流，不会发生阻流皮膜，大大延长了产品的使用寿命。同时本发明涉及的制备方法解决了传统高比容负箔在腐蚀时带来的SO4 2-和CL-难清洗干净的问题，且制备工艺较传统电容器简单、环保。
附图说明
图1为本发明的结构示意图。
具体实施方式
实施例1：如图1所示，本发明涉及一种电解电容器，包括：含有阀金属的阳极1；通过化学方法形成于所述阳极表面的阀金属氧化膜的电介质层3；形成于所述电介质层之上的电解质层5；形成于所述电解质层之上的阴极2，所述阴极表面通过电气化学形成有有机金属TiO2膜4，其中所述阴极材料为钛箔；形成的TiO2膜厚度为1.0μm。所述阴极设有负极引脚7，所述阳极设有正极引脚6。
一种制备电解电容器的方法，包括以下步骤：
a）以钛箔为基础材料形成阴极，在阴极表面形成厚度为1.0μm的有机金属TiO2膜；在含有阀金属的阳极上形成阀金属氧化膜的电介质层；
b）将阳极、阴极和隔离纸裁切成所需要的宽度；
c）使用钉接机将正负导针分别钉接在正负箔片上，将钉接后的箔片与隔离纸卷绕成芯包；
d）将卷成的芯包进行烘干处理；
e）采用电解液含浸，之后通过热处理烤干后芯包；
f）装配、老化。
经实物检测对比如下：
根据传统制备方法进行制备，负箔采用传统腐蚀阴极箔，可以制得规格为16V470μF、尺寸最小为φ8mm×11.5mm的传统低压铝电解电容器。
对制得的传统腐蚀阴极箔电解电容器进行性能测试，测试结果见表1：
按照本发明提供的结构和制备步骤进行制备，采用有机金属TIO2材料复合形成负极箔，可以制得规格为16V470μF、尺寸可缩小至φ6.3mm×9mm、寿命可达到5000小时的有机金属阴极箔低压电解电容器。
对制得本发明涉及的电解电容器进行性能测试，测试结果见表2：
对比实施例1与实施例2，涉及的电解电容器规格同为16V470μF，而尺寸为φ6.3mm×9mm，在保证电气性能参数同传统铝电解电容的前提下，有效的将产品体积缩小了50%。
本发明将有机复合结构的阴极箔替代传统腐蚀阴极箔，传统腐蚀阴极铝箔表面为天然的或人工形成的Al2O3膜，基体材料为铝箔，而有机复合结构的阴极箔为表面通过电气化学形成的1μm左右的TIO2皮膜，基体材料则为钛箔。
本发明可有效减小阴极箔的体积，减少产品的体积，但由于TiO2膜的存在，提供了超高比表面积，从而大幅提高了阴极箔比容，这为阳极箔提供了更多的发展空间。
本发明工艺简单、环保，无需增加额外设备，节约制造成本，易于实现产业化。
以上所述实施例仅表达了本发明的实施方式，并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制，凡是利用本发明说明书内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。
Claims (8)
1.一种电解电容器，其特征在于：包括：含有阀或钽、铌、铝、钛、锆、钒的金属或金属化合物的阳极；形成于所述阳极表面的电介质层；形成于所述电介质层之上的电解质层；形成于所述电解质层之上的阴极，所述阴极表面通过电气化学形成有有机金属TiO2膜。
2.根据权利要求1所述的电解电容器，其特征在于：所述阴极材料为钛箔。
3.根据权利要求1所述的电解电容器，其特征在于：所述形成的TiO2膜厚度为0.8-1.5μm。
4.根据权利要求1所述的电解电容器，其特征在于：所述形成的TiO2膜厚度为1.0μm。
5.根据权利要求1所述的电解电容器，其特征在于：所述电介质层为阀金属氧化膜。
6.一种制备电解电容器的方法，其特征在于：包括以下步骤：
a）在阴极表面形成有机金属TiO2膜；在含有阀或钽、铌、铝、钛、锆、钒的金属或金属化合物的阳极上形成阀金属氧化膜的电介质层；
b）将阳极、阴极和隔离纸裁切成所需要的宽度；
c）使用钉接机将正负导针分别钉接在正负箔片上，将钉接后的箔片与隔离纸卷绕成芯包；
d）将卷成的芯包进行烘干处理；
e）采用电解液含浸，之后通过热处理烤干后芯包；
f）装配、老化。
7.根据权利要求6所述的电解电容器，其特征在于：所述阴极材料为钛箔。
8.根据权利要求6所述的电解电容器，其特征在于：所述形成的有机金属TiO2膜厚度为0.8-1.5μm。
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