CN106601482B - 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造方法。电解电容器包括壳体，设置有安装口并围设成一内腔，芯子，包括引脚和设置在所述内腔中并用于存储电解液的芯主体，所述引脚的一端位于所述壳体外，所述引脚的另一端与所述芯主体连接；及盖体，设置在所述安装口上并将所述芯主体封装在所述内腔中；其中，当所述电解电容器组装完毕后，所述内腔为真空状态。由于壳体的内腔处于真空状态，芯主体与壳体之间形成真空区，该真空区能起到良好的隔热作用，芯主体吸收热的速度和总量变小，电解液因气化而在内腔中产生的压力变小；同时，消除了芯主体上因残留水分气化而在内腔中产生的压力，因此，能有效避免电解电容器产生微鼓变形或爆炸。

Description

电解电容器及其制备方法
技术领域
本发明涉及电容器技术领域，特别是涉及一种电解电容器及其制备方法。
背景技术
一般的，对于传统的铝电解电容器，在老练的过程中(即为充放电过程中电容器阳极氧化膜的修补)，实际上是水电解提供的氧进行修补，因此不可避免地在阳极析出氢气。而析出的氢气过多会导致内压升高，严重的会造成鼓顶而使铝壳产生变形，甚至防爆阀打开。
变形的铝电解电容器因外观不合格而被市场淘汰。对于贴片式铝电解电容器，在与PCB线路板回流焊的过程中，回流焊的温度可达260℃以上，因内部压力过大，贴片式铝电解电容器可能会产生爆炸，从而引发安全事故。
发明内容
基于此，有必要提供一种能防止变形和爆炸的电解电容器及制备该电解电容器的方法。
一种电解电容器，包括：
壳体，设置有安装口并围设成一内腔，
芯子，包括引脚和设置在所述内腔中并用于存储电解液的芯主体，所述引脚的一端位于所述壳体外，所述引脚的另一端与所述芯主体连接；及
盖体，设置在所述安装口上并将所述芯主体封装在所述内腔中；
其中，当所述电解电容器组装完毕后，所述内腔为真空状态。
在其中一个实施例中，所述内腔的压力为P，其中，所述P的取值范围是：0.07×105Pa≤P≤0.08×105Pa。
在其中一个实施例中，所述内腔压力P的值为0.075×105Pa。
在其中一个实施例中，所述芯主体包括相互层叠并卷绕成筒状结构的正极箔、负极箔和用于存储电解液的电解纸，所述电解纸位于所述正极箔和所述负极箔之间。
在其中一个实施例中，所述引脚包括与所述正极箔连接的正极导针，及与所述负极箔连接的负极导针。
在其中一个实施例中，所述壳体包括铝壳体。
在其中一个实施例中，所述盖体由塑胶材料制成。
在其中一个实施例中，所述盖体与所述壳体之间设置有密封圈。
在其中一个实施例中，将引脚与芯主体连接，通过卷绕机卷绕成筒状的芯主体；
将芯子烘干，并将烘干后的所述芯子放入含有电解液的真空含浸缸中进行含浸，然后将充分含浸后的所述芯子甩干；
将甩干后的所述芯主体放入壳体的内腔中，并将盖体安装在壳体的安装口上组装成整个电解电容器；
将所述电解电容器放入密封箱中，对所述密封箱抽真空处理，将所述电解电容器的安装口进行密封处理。
在其中一个实施例中，将所述电解电容器批量输送至所述密封箱中，当所述密封箱中的电解电容器达到设定数量时，对所述密封箱抽真空处理。
本发明提供的电解电容器及电解电容器的制备方法，由于通过抽真空的作用，使得壳体的内腔处于真空状态，芯主体与壳体之间形成真空区，在内腔形成真空的过程中，由于水的沸点大幅降低，吸附在芯主体上的残留水分将气化而被从内腔中排出。组装后的电解电容器中，在不影响电容的基础上，消除了芯主体上因残留水分气化而在内腔中产生的压力，能有效避免电解电容器产生微鼓变形或爆炸。同时，也避免了水分子经化学反应后生成水合氧化膜而导致电解电容器性能恶化甚至失效的现象。另外，真空区还能起到良好的隔热作用。
附图说明
图1为一实施例提供的电解电容器的平面结构示意图；
图2为一实施例提供的电解电容器的局部展开图；
图3为电解电容器的制备方法流程图。
具体实施方式
为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述。附图中给出了本发明的较佳实施方式。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施方式。相反地，提供这些实施方式的目的是使对本发明的公开内容理解的更加透彻全面。
需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“内”、“外”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。
参阅图1和图2，一种电解电容器10，包括壳体100、芯子200和盖体300。壳体100上设置安装口120、并围设成一个内腔110，该安装口120刚好构成内腔110的开口。芯子200包括引脚220和芯主体210，芯主体210位于壳体100的内腔110中。盖体300设置在安装口120上，盖体300将芯主体210封装在壳体100的内腔110中。引脚220的一端位于壳体100外，引脚220的另一端穿过盖体300，从而与位于壳体100内腔110中的芯主体210连接。当电解电容器10组装完毕后，壳体100的内腔110为真空状态。
在一些实施例中，壳体100为圆柱形结构，壳体100的顶端不封闭以构成壳体100的安装口120，在其它实施例中，根据实际情况的需要，壳体100也可以为棱柱形或圆盘形结构等。
参阅图1和图2，芯主体210包括正极箔211、负极箔212和电解纸213。正极箔211、负极箔212和电解纸213相互层叠在一起，通过卷绕机的卷绕作用，将层叠在一起的正极箔211、负极箔212和电解纸213卷绕成圆筒状的芯主体210，电解纸213刚好位于正极箔211和负极箔212之间。电解纸213用于存储电解液，相当于存储电解液的容器。同时，电解纸213将正极箔211和负极箔212绝缘隔开，防止电气短路，以保证正极箔211和负极箔212之间所需的绝缘强度。
电解纸213采用纤维材料制成，电解纸213具有良好的渗透性，以满足对电解液的吸附要求，在外观上，电解纸213厚度、紧度和纤维组织应当均匀，纸面平整，不应具有明显的匀度不良透光，电解纸213的端面应整齐，无波浪形及其它机械损伤，两个端面的松紧度一致，电解纸213的边缘无裂口。
根据电解电容器10的容量公式，只有增加正极箔211和负极箔212的表面积才能获得较高的电容量值，在不增加正极箔211和负极箔212的重量以及整个芯子200体积的前提下，通过腐蚀的方式在正极箔211和负极箔212的表面形成大量的孔道或凹槽，从而大幅提高正极箔211和负极箔212的表面积，进而增加电解电容器10的电容量值。
在一些实施例中，通过柱孔腐蚀(隧道腐蚀)的方法在正极箔211和负极箔212的表面形成大量凹槽。在其它实施例中，例如，通过海绵腐蚀的方法形成均匀细密的蚀孔，再如，通过虫蛀腐蚀的方法形成相间分布且大小不一的不规则状蚀孔。腐蚀介质一般以酸或盐为主体的腐蚀溶液，并在腐蚀溶液中加入一定量的添加剂，例如氯离子、铜离子等活化物，以提高腐蚀溶液对正极箔211和负极箔212的腐蚀速度。
在一些实施例中，壳体100采用铝材料制成(铝壳体)，可以理解，可以也可以采用钛材料制成(钛壳体)。在其它实施例中，壳体100还可以采用陶瓷材料制成(陶瓷壳体)。
引脚220包括正极导针221和负极导针222，正极导针221可以通过铆接的方式与正极箔211连接，同样的，负极导针222可以通过铆接的方式与负极箔212连接。
盖体300由塑胶材料制成，例如，盖体300为橡胶盖体300。为提高盖体300对壳体100上安装口120的密封性能，确保壳体100内腔110的真空度，同时有效防止电解液的挥发。盖体300与壳体100之间可以设置密封圈。通过密封圈的作用，提高了壳体100内腔110的气密性，有效维持壳体100内腔110的真空度。可以理解，除了采用密封圈进行密封，还存在其它替代方式，例如，通过挤压的方式使壳体100产生一个横截面积收缩的颈部，该颈部与盖体300之间存在一定的过盈度，即两者形成紧密配合，同样可以起到密封安装口120的作用。
通过抽真空处理后，壳体100内腔110中的压力为P，其中，P的取值范围是：0.07×105Pa≤P≤0.08×105Pa。在一些实施例中，P的值为0.06×105Pa。
在抽真空的过程中，芯主体210中有残留水分，抽真空使得壳体100的内腔110中存在一定的真空度，水的沸点大幅降低(可以降低到10℃以下)，因此，液态的水更容易转化为气态而蒸发，从而使组装完毕后的芯主体210处于无水状态。换言之，在壳体100内腔110抽真空的过程中，可以有效去除芯主体210上残留的水分。在后续电解电容器10老练或回流焊时，不会因温度上升产生大量水蒸气而导致壳体100内腔110中的压力急剧上升，导致壳体100因微鼓产生变形甚至爆炸，确保电解电容器10产品的外观质量和人身财产安全。
同时，由于壳体100的内腔110中存在一定的真空度，壳体100内腔110的空气极其稀薄以致可以忽略不计，在后续电解电容器10老练或回流焊的过程中，壳体100上的热量无法通过内腔110中的空气以传导或对流的方式迅速传递至芯主体210上，从而导致芯主体210上的水分和电解液迅速汽化，使壳体100内腔110中压力上升并产生微鼓或爆炸现象。
事实上，芯主体210与壳体100之间为真空区(即芯主体210底部和周向上均与壳体100有间隙，此间隙形成真空区)，该真空区起到良好的隔热作用，电解电容器10因老练或回流焊产生的热量无法快速从壳体100传输至芯本体上，延缓了电解液汽化的时间，减少了电解液的汽化量，根据理想气体状态方程，壳体100内腔110中空气的量可以忽略不计，气态电解液的物质的量减少，因此，壳体100内腔110中压力大幅减少，壳体100内腔110中的压力不足以使壳体100产生变形或使整个电解电容器10爆炸。
因此，抽真空可以去除芯主体210上的水分，达到除湿的效果，避免水分在壳体100的内腔110中气化而产生压力。同时，真空状态下的壳体100内腔110起到很好的隔热作用，减少了电解液的气化量，降低了壳体100的内腔110的压力。
参阅图1至图3，本发明还提供一种电解电容器10的制备方法，该制备方法包括如下步骤：
S100，首先，将引脚220与芯主体210连接，通过卷绕机卷绕成圆筒状的芯主体210。根据电解电容器10的型号，通过切片形成一定尺寸的长条状的正极箔211、负极箔212和电解纸213。将正极导针221铆接到正极箔211，负极导针222铆接到负极箔212上。将带有负极导针222的负极箔212展开，于负极箔212上设置一层电解纸213，然后将带有正极导针221的正极箔211设置在该层电解纸213上，再于正极箔211上设置另一层电解纸213。通过卷绕机将处于展开状态下的芯主体210卷绕成圆筒状，卷绕成型的正极箔211和负极箔212之间存在电解纸213，电解纸213起到绝缘作用，同时也起到吸附和蓄存液态电解液的作用。
S200，其次，将芯子200烘干，即通过加热的方式将芯主体210上的液态水蒸发掉，确保整个芯子200的干燥度。再将烘干后的芯子200放入真空含浸缸中，不言而喻，真空含浸缸处于真空状态，其中容置有电解液。当芯子200放入真空含浸缸中充分浸泡后，电解纸213将吸附并存储电解液。最后，通过离心力的作用，将芯子200上多余并处于流动状态的电解液甩干。
S300，再次，将甩干后的芯主体210放入壳体100的内腔110中，将盖体300安装在壳体100的安装口120处，同时，正极导针221和负极导针222的另一端穿过盖体300而位于壳体100外，此时，电解电容器10基本组装完成，但是，壳体100的安装口120没有进行封口处理，即盖体300没有完全密封安装口120，壳体100内腔110中的压力等于外界大气压。
S400，最后，将组装完成但没有进行封口处理的电解电容器10通过传送带自动输入密封箱中，为节约成本和提高生产效率，在一些实施中，电解电容器10批量输送至密封箱中，当密封箱中的电解电容器10达到设定数量时，密封箱自动关闭。接着，对密封箱进行抽真空处理，经过一段时间后，壳体100的内腔110将同样处于真空状态(即保证内腔110中的压力0.07×105Pa≤P≤0.08×105Pa即可)。然后，在处于真空状态下的密封箱中对电解电容器10进行封口处理，即对壳体100的安装口120进行密封处理，在一些实施例中，在盖体300与壳体100之间加装密封圈；或者通过挤压变形的方法，使盖体300与壳体100之间形成紧密的过盈配合，这样均可以使壳体100的内腔110达到密封的效果，确保内腔110中维持良好的真空度。
S500，封口处理完毕后，将电解电容器10从密封箱中取出并进行库存。
以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (9)

1.一种电解电容器，其特征在于，包括：
壳体，设置有安装口并围设成一内腔，
芯子，包括引脚和设置在所述内腔中并用于存储电解液的芯主体，所述引脚的一端位于所述壳体外，所述引脚的另一端与所述芯主体连接；及
盖体，设置在所述安装口上并将所述芯主体封装在所述内腔中；
其中，所述电解电容器组装的过程中，通过对所述内腔抽真空处理，以去除所述芯主体上残留的水分，当所述电解电容器组装完毕后，所述内腔为真空状态；所述内腔的压力为P，其中，所述P的取值范围是：0.07×105Pa≤P≤0.08×105Pa；所述电解电容器的制备方法包括如下步骤：
将引脚与芯主体连接，通过卷绕机卷绕成筒状的芯主体；
将芯子烘干，并将烘干后的所述芯子放入含有电解液的真空含浸缸中进行含浸，然后将充分含浸后的所述芯子甩干；
将甩干后的所述芯主体放入壳体的内腔中，并将盖体安装在壳体的安装口上组装成整个电解电容器；
将所述电解电容器放入密封箱中，对所述密封箱抽真空处理，将所述电解电容器的安装口进行密封处理。
2.根据权利要求1所述的电解电容器，其特征在于，所述内腔压力P的值为0.08×105Pa。
3.根据权利要求1所述的电解电容器，其特征在于，所述内腔压力P的值为0.075×105Pa。
4.根据权利要求1所述的电解电容器，其特征在于，所述芯主体包括相互层叠并卷绕成筒状结构的正极箔、负极箔和用于存储电解液的电解纸，所述电解纸位于所述正极箔和所述负极箔之间。
5.根据权利要求4所述的电解电容器，其特征在于，所述引脚包括与所述正极箔连接的正极导针，及与所述负极箔连接的负极导针。
6.根据权利要求1所述的电解电容器，其特征在于，所述壳体包括铝壳体。
7.根据权利要求1所述的电解电容器，其特征在于，所述盖体由塑胶材料制成。
8.根据权利要求1所述的电解电容器，其特征在于，所述盖体与所述壳体之间设置有密封圈。
9.根据权利要求1所述的电解电容器，其特征在于，将所述电解电容器批量输送至所述密封箱中，当所述密封箱中的电解电容器达到设定数量时，对所述密封箱抽真空处理。
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