CN108198690B - 用于极端环境的氧化锰电容器 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种用在高压和高温环境中的电容器组件。更具体地说，所述电容器组件包含电容器元件，所述电容器元件包含经阳极氧化的、涂覆有氧化锰固体电解质的多孔烧结体。为了便于在高压(例如，高于大约35伏)和高温(如高于大约175℃)应用中使用电容器组件，在含惰性气体的气体氛围存在下，将所述电容器元件封装和密封在外壳中。我们认为，外壳和惰性气氛能够限制供给二氧化锰的水分的量。通过采用这种方式，固体电解质在极端条件下较不可能经历不良反应，从而提高了电容器组件的热稳定性。除了在高压和高温环境中运作良好以外，本发明的电容器组件还可表现出高的体积效率。

Description

用于极端环境的氧化锰电容器
相关申请的交叉引用
本发明要求申请日为2011年4月7日，申请号为61/472,871的美国临时申请的优先权，该申请通过引用结合到本文中。
技术领域
本发明涉及一种氧化锰电容器，特别是一种用于极端环境的氧化锰电容器。
背景技术
已知二氧化锰广泛用作电解电容器的固体电解质。传统上首先通过阳极氧化阀金属阳极(如钽)形成介电氧化物涂层，然后将涂覆有氧化物的阳极浸到硝酸锰的水溶液中而形成此类电容器。经过足够长的时间后，加热湿的阳极以使硝酸锰热解形成二氧化锰。电容器元件通常还涂覆有石墨层和银层，然后用树脂封装。遗憾的是，传统氧化锰电容器的一个问题是封装树脂(如环氧树脂)在极端环境，即高温(例如，大约175℃以上)和/或高压(例如，大约35伏以上)条件下通常不稳定。人们试图移除树脂，但是，这样做会使水分接触电容器元件，从而对电气性能造成不良影响。
因此，需要一种在高温和/或高压环境中性能改进的固体电解电容器。
发明内容
在本发明的一个实施例中，公开了一种包含电容器元件的电容器组件，所述电容器元件包含由经阳极氧化的烧结多孔体形成的阳极和覆盖阳极的固体电解质。固体电解质包含氧化锰。该组件还包含限定一内腔的外壳，电容器元件置于所述内腔内，其中内腔内的气体氛围包含惰性气体。阳极端子与阳极体电连接，阴极端子与固体电解质电连接。
在本发明的另一个实施例中，公开了一种形成电容器组件的方法。所述方法包括将电容器元件置于外壳的内腔内，其中电容器元件包含经阳极氧化、涂覆有固体电解质的烧结阳极体。所述固体电解质包含氧化锰。将阳极体与阳极端子电连接，将固体电解质与阴极端子电连接。在含惰性气体的气体氛围存在下，将电容器元件密封(hermeticallysealed)在外壳内。
本发明的其它特点和方面将在下面进行更详细的说明。
附图说明
本发明的完整和具体说明，包括对本领域技术人员而言的最佳实施方式，将参考附图在说明书的余下部分作更具体的描述，其中：
图1是本发明电容器组件的一个实施例的横截面图；
图2是本发明电容器组件另一个实施例的横截面图；
图3是本发明电容器组件又一个实施例的横截面图；以及
图4是本发明电容器组件再一个实施例的顶视图。
本说明书和附图中重复使用的附图标记表示本发明相同或相似的元件。
具体实施方式
本领域技术人员将理解，下面的内容仅为对本发明示例性实施例的描述，并不是对本发明更广阔方面的限制，其中更广阔的方面在示例性构造中得到体现。
一般说来，本发明涉及用在高压和高温环境下的电容器组件。更具体地说，该电容器组件包含电容器元件，所述电容器元件包含经阳极氧化的、涂覆有氧化锰固体电解质的多孔烧结体。为了方便电容器组件在高压(例如，高于大约35伏)和高温(如高于大约175℃)应用中的使用，在含惰性气体的气体氛围存在下，将电容器元件封装和密封在外壳中。我们认为，外壳和惰性气体氛围能够限制供给二氧化锰的水分的量。通过采用这种方式，固体电解质较不可能在极端条件下经历不良反应，从而提高了电容器组件的热稳定性。除了在高压和高温环境中运作良好以外，本发明的电容器组件还可表现出高的体积效率。
现在将更详细地描述本发明的各种实施例。
I.电容器元件
A.阳极
对于高压应用来说，通常希望电容器元件的阳极由荷质比相对较低的粉末形成，例如，荷质比小于约70,000微法拉*伏/克(“μF*V/g”)，在一些实施例中为约2,000μF*V/g至约65,000μF*V/g，在一些实施例中为约5,000至约50,000μF*V/g。当然，虽然有时候希望采用荷质比低的粉末，但是，这绝不是一种要求。也就是说，粉末也可以具有大约70,000微法拉*伏/克(“μF*V/g”)或以上的较高的荷质比，在一些实施例中，为大约80,000μF*V/g或以上，在一些实施例中，为大约90,000μF*V/g或以上，在一些实施例中，为大约100,000μF*V/g或以上，以及在一些实施例中，为大约120,000至大约250,000μF*V/g。
粉末可包含阀金属(即能够氧化的金属)或基于阀金属的化合物，如钽、铌、铝、铪、钛、它们的合金、它们的氧化物、它们的氮化物等。例如，阀金属组合物可包含铌的导电氧化物，如铌/氧原子比为1︰1.0±1.0的铌的氧化物，在一些实施例中，铌/氧原子比为1︰1.0±0.3，在一些实施例中，铌/氧原子比为1︰1.0±0.1，以及在一些实施例中，铌/氧原子比为1︰1.0±0.05。例如，铌的氧化物可以是NbO0.7、NbO1.0、NbO1.1和NbO2。这类阀金属氧化物的实例在Fife的美国专利6,322,912、Fife等人的美国专利6,391,275、Fife等人的美国专利6,416,730、Fife的美国专利6,527,937、Kimmel等人的美国专利6,576,099、Fife等人的美国专利6,592,740、Kimmel等人的美国专利6,639,787、Kimmel等人的美国专利7,220,397，以及Schnitter的美国专利申请公布2005/0019581、Schnitter等人的美国专利申请公布2005/0103638、Thomas等人的美国专利申请公布2005/0013765中均有所描述，以上所有文献对于所有目的通过引用以全文的形式结合到本文中。
粉末颗粒可以是片状、角状、节状及它们的混合物或者变体。颗粒还通常具有至少约60目的筛分粒度分布，在一些实施例中为大约60目至大约325目，以及在一些实施例中为大约100目至大约200目。此外，比表面积为大约0.1至大约10.0m2/g，在一些实施例中，为大约0.5至大约5.0m2/g，以及在一些实施例中，为大约1.0至大约2.0m2/g。术语“比表面积”是指按照Journal of American Chemical Society(《美国化学会志》)1938年第60卷309页上记载的Bruanauer、Emmet和Teller发表的物理气体吸附(B.E.T.)法测定的表面积，吸附气体为氮气。同样，体积(或者斯科特)密度一般为大约0.1至大约5.0g/cm3，在一些实施例中为大约0.2至大约4.0g/cm3，以及在一些实施例中为大约0.5至大约3.0g/cm3。
可在粉末中加入其它组分，以促进阳极体的构造。例如，可采用粘结剂和/或润滑剂以保证在压制成阳极体时颗粒彼此充分地粘附在一起。合适的粘结剂可包括樟脑、硬脂酸和其它皂质脂肪酸、聚乙二醇(Carbowax)(联合碳化物公司)、甘酞树脂(Glyptal)(通用电气公司)、聚乙烯醇、萘、植物蜡以及微晶蜡(精制石蜡)。粘结剂可溶解和分散于溶剂中。示例性溶剂可包括水、醇等。使用粘结剂和/或润滑剂时，其百分比在大约为总质量的约0.1％至约8％重量之间变化。然而，应该理解的是，本发明并不一定要使用粘结剂和润滑剂。
得到的粉末可以采用任何常规的粉末压模机压紧。例如，压模机可为采用一模具和一个或多个模冲的单站压力机(single station compaction press)。或者，可采用仅使用一模具和单下模冲的砧型压模机。单站压模机有几种基本类型，例如，具有不同生产能力的凸轮压力机、肘杆式压力机/肘板压力机和偏心压力机/曲柄压力机，例如单动、双动、浮动模压力机、可移动平板压力机、对置柱塞压力机、螺旋压力机、冲击式压力机、热压压力机、压印压力机或精整压力机。压制后，所得阳极体接着可以切割为任何想要的形状，如正方形、长方形、圆形、椭圆形、三角形、六边形、八边形、七边形、五边形等。阳极体还可以具有“槽”形，其包括一个或多个沟槽、凹槽、凹陷或者凹口，以增加表面积/体积比，最小化ESR并延长电容的频率响应。然后，阳极体可经历一加热步骤，脱除其中大部分(如果不是全部的话)任何粘结剂/润滑剂。例如，阳极体通常采用温度大约150℃至大约500℃的烘箱加热。或者，也可通过将微丸(pellet)与水溶液接触而脱除粘结剂/润滑剂，如Bishop等人的美国专利6,197,252中所描述。
一旦形成，即将阳极体进行烧结。烧结温度、氛围和时间可取决于多种因素，如阳极的类型、阳极的尺寸等。一般来说，烧结在大约800℃至大约1900℃的温度下进行，在一些实施例中，在大约1000℃至大约1500℃下进行，以及在一些实施例中，在大约1100℃至大约1400℃下进行，烧结时间为大约5分钟至大约100分钟，以及在一些实施例中，为大约30分钟至大约60分钟。如果需要，烧结可在限制氧原子转移到阳极的氛围中进行。例如，烧结可在还原性氛围例如真空、惰性气体、氢气等中进行。还原性氛围的压力可为大约10托至大约2000托，在一些实施例中，为大约100托至大约1000托，以及在一些实施例中，为大约100托至大约930托。也可采用氢气和其它气体(如氩气或氮气)的混合物。
还可将阳极引线连接至阳极体，引线从阳极体沿侧向方向延伸。阳极引线的形式可以是线、片等，以及可由阀金属化合物，如钽、铌、铌的氧化物等形成。引线的连接可采用已知的技术完成，例如将引线焊接到阳极体上或在形成期间(例如，在压紧和/或烧结之前)将引线埋入阳极体内。
阳极还可涂覆电介质。电介质可以这样形成：对烧结的阳极进行阳极上的氧化(“阳极氧化”)，以在阳极上面和/或内部形成介电层。例如，钽(Ta)阳极可经阳极氧化成五氧化二钽(Ta2O5)。一般说来，阳极氧化的进行首先是在阳极上涂覆溶液，例如将阳极浸到电解质中。通常采用溶剂，例如水(如去离子水)。为提高离子电导率，可以采用能够在溶剂中离解而形成离子的化合物。此类化合物的实例包括，例如，酸，如下文对电解质所描述的。例如，酸(如磷酸)可占阳极氧化溶液的大约0.01wt.％至大约5wt.％，在一些实施例中为大约0.05wt.％至大约0.8wt.％，以及在一些实施例中为大约0.1wt.％至大约0.5wt.％。若需要的话，也可以采用酸的共混物。
使电流通过阳极氧化溶液以形成介电层。形成电压值决定介电层的厚度。例如，一开始电源可设定在恒电流模式，直到达到要求的电压。然后，可将电源切换到恒电位模式，以确保在整个阳极表面上形成所需的介电层厚度。当然，也可以采用其它已知的方法，例如脉冲或阶跃恒电位法。发生阳极氧化的电压通常为大约4至大约250V，以及在一些实施例中，为大约9至大约200V，以及在一些实施例中，为大约20至大约150V。在氧化期间，阳极氧化溶液可保持在较高温度，如大约30℃或以上，在一些实施例中，为大约40℃至大约200℃，以及在一些实施例中，为大约50℃至大约100℃。阳极氧化还可在环境温度或更低温度下进行。所得到的介电层可在阳极表面形成或在阳极孔内形成。
B.氧化锰
如上文所述，电容器元件还包含氧化锰(如MnO2)作为固体电解质。氧化锰可通过例如Sturmer等人的美国专利4,945,452中所描述的前体(如硝酸锰(Mn(NO3)2)热解而形成，该专利通过引用以全文的形式结合到本文中。例如，可使涂覆有电介质的阳极体与包含前体的溶液接触(如浸入、浸渍、喷雾等)，然后加热将其转化为氧化物。如果需要的话，可以采用多个涂覆步骤来获得所需的厚度。例如，在一个实施例中，将阳极体浸入第一氧化锰前体溶液中，加热，然后将其浸到第二氧化锰前体溶液中并加热。可重复该工艺，直到达到所需的厚度。
虽然每个涂覆步骤中的氧化锰前体溶液的组成可有所变化，但是，通常希望至少一种溶液包含分散剂。在某些实施例中，分散剂可以是包含亲水基团和疏水基团的有机化合物。例如，亲水基团可包括磺酸盐(sulfonate)、膦酸盐(phosphonate)、羧酸盐(carboxylate)、硫醇、磺酸酯、亚磷酸盐(phosphite)、膦酸酯(phosphonite)、次膦酸酯(phosphinite)、磷酸盐(phosphate)、硫酸盐(sulfate)、磷酸酯、二甲基亚砜、砜、氨基等以及它们的混合物和/或盐。与表面活性剂不同的是，分散剂的疏水基团通常太小，无法大幅降低溶液的表面张力。例如，疏水基团可以是具有6-14个碳原子(取代或未取代)的芳环或杂环系统，如苯、萘、蒽、甲苯、二甲苯、吡啶、喹啉、异喹啉、吡嗪、吖啶、嘧啶、哒嗪等。
由于分散剂并不大幅降低溶液的表面张力，因此其表面张力可能大致与水相同。例如，水的表面张力(温度20℃)与分散剂(水中浓度为1wt.％，温度20℃)的表面张力之比可为大约0.5至大约2.0，在一些实施例中为大约0.8至大约1.2，以及在一些实施例中为大约0.9至大约1.1。在某些实施例中，分散剂的表面张力(水中浓度为1wt.％，温度20℃)为大约50至大约95达因/厘米，在一些实施例中，为大约55至大约80达因/厘米，以及在一些实施例中，为大约58至大约68达因/厘米。水的表面张力是大约70达因/厘米。与此相反，常规的表面活性剂的表面张力要低得多。例如，Triton X-100和
Figure BDA0001578954720000071
NR的表面张力(水中浓度为1wt.％，温度20℃)据信是大约30达因/厘米。正如本领域所熟知的那样，表面张力可以按照ISO 304(1985),Cor 1:1998)和/或ASTM D 1331-89(方法A)规定，采用市售可得的力学张力计或光学张力计(亦称为接触角度计或测角计)进行测量。
例如，在一个具体实施例中，分散剂可包含具有以下结构的有机化合物或其盐：
Figure BDA0001578954720000072
其中，
R1是含1-6个碳原子的烷基；
R2是亲水基团，如磺酸盐、膦酸盐、羧酸盐、硫醇、磺酸酯、亚磷酸酯、膦酸酯、次膦酸酯、磷酸盐、硫酸盐、磷酸酯、二甲基亚砜、砜、氨基等以及它们的组合；
m是0-8，在一些实施例中，是0-4，以及在一个实施例中，是0；
p是1-8，在一些实施例中，是1-4，以及在一个实施例中，是1；以及
n是1-100，以及在一些实施例中，是2-30。应该理解的是，R1和R2基可与环系统中的一个或多个碳原子连接。同样，如果需要的话，化合物还可以是阳离子为碱金属(如钠、钾、铵等)、碱土金属(如钙)、氨(NH4+)等的盐。还可以使用带苯核的类似化合物。
分散剂的分子量通常可根据需要而有所变化，但是，分子量通常为大约10,000g/mol或以下，在一些实施例中，为大约6,000g/mol或以下，以及在一些实施例中，为大约2,000至大约5,000g/mol。形成此类分散剂的合适的起始材料为本领域熟知并可包括，例如，萘-α-磺酸(二水合物)、萘-β-磺酸(一水合物)、2-甲基萘-6-磺酸等。本发明可以使用的尤其合适的一种分散剂是缩合的萘磺酸的碱金属盐或碱土金属盐。此类化合物可按照美国专利3,067,243所描述的进行制备，该专利对于所有相关目的以全文的形式结合到本文中。例如，化合物可通过用硫酸磺化萘，将磺化萘与甲醛缩合，然后用碱(如氢氧化钠、氢氧化钾、氢氧化钙等)中和缩合物而制备。得到的缩合萘磺酸的盐可具有以下结构：
Figure BDA0001578954720000081
其中，
R2是SO3；
p是1-8的整数；
n是1-100；以及
M是钠、钾或钙。尤其适合的缩合萘磺酸钠盐、钾盐或钙盐是可从Geo SpecialtyChemicals公司获得的商标名为“DAXAD”的产品。
分散剂并不影响表面张力，而是有助于“分散”氧化锰前体接触电介质表面时最初形成的液滴。因为这些液滴被分散，所以氧化锰前体能够渗透到阳极颗粒之间非常小的空间内，以增大表面覆盖度并改进氧化锰层的均匀性和一致性。此外，液滴形成的减少还使涂层具有类膜的结构，这种结构以大致均匀的方式涂覆至少部分阳极。这改善了所得氧化物的质量以及其表面覆盖度，并从而提高了电容器的电气性能。
为了实现氧化锰前体注入中所希望的改进而不对电容器的其它性能造成不良影响，通常需要将分散剂的浓度选择性地控制在某一范围内。例如，阳极体首先浸入的溶液可包含大约0.001wt.％至大约5wt.％的分散剂，在一些实施例中包含大约0.005wt.％至大约2wt.％的分散剂，以及在一些实施例中包含大约0.01wt.％至大约1wt.％的分散剂。同样，前体(如硝酸锰)可占溶液的大约1wt.％至大约55wt.％，在一些实施例中，占大约2wt.％至大约15wt.％，以及在一些实施例中，占大约5wt.％至大约10wt.％。
溶液中还可以使用载体，如水。例如，本发明的水溶液可含大约30wt.％至95wt.％的水，在一些实施例中含大约40wt.％至99wt.％的水，以及在一些实施例中含大约50wt.％至大约95wt.％的水。除上文提到的组分外，硝酸锰溶液还可包含改善所得氧化物的形成的其它添加剂。例如，在一个实施例中，可采用醇来提高电介质与溶液的润湿性。合适的醇可包括例如，甲醇、乙醇、正丙醇、异丙醇、丁醇等及它们的混合物。当采用醇时，醇的浓度可为大约0.1wt.％至大约50wt.％，以及在一些实施例中，为大约0.5wt.％至大约2wt.％。
应该理解的是，溶液中各种组分的实际量可取决于各种因素而变化，这类因素例如阳极中的粒径和颗粒分布、热解温度、分散剂的特性、载体的特性和醇的特性等。此外，还应该理解的是，不同的涂覆步骤可以采用不同的浓度。例如，可采用第一组一个或多个浸入步骤，其中氧化锰前体以第一浓度存在。然后，可采用第二组一个或多个浸入步骤，其中氧化锰前体以第二浓度存在。在某些情况下，第二浓度可大于第一浓度。
阳极体与氧化锰前体溶液接触的时间长短可根据需要变化。例如，阳极体可浸入此类溶液中大约10秒至大约10分钟的时间。每个单独的浸入步骤的时间可以相同或者不同。在接触前体溶液之前，涂覆有电介质的阳极体可处于室温或预先进行干燥。
不管如何，一旦与前体溶液的接触达到需要的时间，即将部件加热到足以使前体(如硝酸锰)热解转化为氧化物的温度。例如，加热可在温度为大约150℃至大约300℃的炉内进行，在一些实施例中，可在温度为大约180℃至大约290℃的炉内进行，以及在一些实施例中，可在温度大约190℃至大约260℃的炉内进行。加热可在湿或干的氛围中进行。转化时间取决于炉温、传热速率和氛围，不过，转化时间一般是大约3分钟至大约5分钟。热解后，由于二氧化锰沉积期间电介质膜受损，漏电流有时可很高。正如本领域所知的那样，为了降低这种泄漏，可将电容器在阳极氧化浴中重新形成。例如，可将电容器浸入到如上文所描述的电解质中，然后通DC电流。
C.电容器的其它组分
如果需要的话，电容器还可以包含本领域已知的其它层。例如，可任选地在电介质和固体电解质之间形成保护涂层，如由相对绝缘的树脂材料(天然的或合成的)制成的涂层。此类材料的电阻率可大于约10Ω/cm，在一些实施例中，大于约100Ω/cm，在一些实施例中，大于约1,000Ω/cm，在一些实施例中，大于约1×105Ω/cm，以及在一些实施例中，大于约1×1010Ω/cm。本发明可以采用的一些树脂材料包括但不限于聚氨酯、聚苯乙烯、不饱和或饱和脂肪酸的酯(如甘油酯)等。例如，合适的脂肪酸酯包括但不限于月桂酸酯、肉豆蔻酸酯、棕榈酸酯、硬脂酸酯、桐酸酯、油酸酯、亚油酸酯、亚麻酸酯、紫胶桐酸酯、虫胶酸酯等。人们发现，这些脂肪酸酯在用于较复杂的组合中形成“干性油”时特别有用，其能够使得到的膜快速聚合成稳定的层。这类干性油可包括甘油单酯、甘油二酯和/或甘油三酯，其具有甘油骨架，分别带一个、两个和三个被酯化的脂肪酰残基。例如，可以使用的一些合适的干性油包括但不限于橄榄油、亚麻子油、蓖麻油、桐油、豆油和虫胶。这些保护涂层材料及其它保护涂层材料在Fife等人的美国专利6,674,635中有更详细的描述，该专利对于所有目的通过引用以其整体结合到本文中。
如果需要的话，部件还可分别涂覆碳层(如石墨)和银层。例如，银层作为电容器的可焊接导体、接触层和/或电荷收集器，碳层可限制银层与固体电解质的接触。这类涂层可以覆盖部分或全部固体电解质。
一般来说，电容器元件基本上无传统固体电解电容器通常采用的封装电容器元件的树脂。此外，电容器元件的封装可导致其在极端环境即高温(如超过大约175℃)和/或高压(如超过大约35伏)条件下不稳定。
II.外壳
如上所述，电容器元件被密封在外壳内。密封通常在包含至少一种惰性气体的气体氛围的存在下进行，以抑制固体电解质在使用期间的氧化。惰性气体可包括，例如，氮气、氦气、氩气、氙气、氖气、氪气、氡气等及它们的混合物。一般说来，惰性气体占外壳内氛围的大部分，例如占氛围的大约50wt.％至100wt.％，在一些实施例中，占大约75wt.％至100wt.％，以及在一些实施例中，占大约90wt.％至大约99wt.％。如果需要的话，也可以采用相对少量的非惰性气体，如二氧化碳、氧气、水蒸汽等。不过，在这类情况下，非惰性气体通常占外壳内氛围的15wt.％或以下，在一些实施例中，占10wt.％或以下，在一些实施例中，占大约5wt.％或以下，在一些实施例中，占大约1wt.％或以下，以及在一些实施例中，占大约0.01wt.％至大约1wt.％。例如，水分含量(以相对湿度表示)可为大约10％或以下，在一些实施例中，为大约5％或以下，在一些实施例中，为大约1％或以下，以及在一些实施例中，为大约0.01至大约5％。
可以采用多种不同材料的任何材料来形成外壳，例如金属、塑料、陶瓷等。例如，在一个实施例中，外壳包括一层或多层金属，例如钽、铌、铝、镍、铪、钛、铜、银、钢(如不锈钢)、它们的合金(如导电氧化物)、它们的组合物(如涂覆导电氧化物的金属)等。在另一个实施例中，外壳可包括一层或多层陶瓷材料，如氮化铝、氧化铝、氧化硅、氧化镁、氧化钙、玻璃等以及它们的组合。
外壳可具有任何需要的形状，如圆柱形、D形、矩形、三角形、棱形等。例如，参考图1，图中示出了包含外壳122和电容器元件120的电容器组件100的一个实施例。在这个具体实施例中，外壳122为大致矩形。一般而言，外壳和电容器元件具有相同或类似的形状，这样，电容器元件可容易地放进内腔内。例如，在图示实施例中，电容器元件120和外壳122均为大致矩形。
如果需要的话，本发明的电容器组件可表现出相对较高的体积效率。为了促进这样的高效率，电容器元件通常占据外壳内腔的大部分体积。例如，电容器元件可占外壳内腔的大约30vol.％或以上，在一些实施例中，占大约50vol.％或以上，在一些实施例中，占大约60vol.％或以上，在一些实施例中，占大约70vol.％或以上，在一些实施例中，占大约80vol.％至大约98vol.％，以及在一些实施例中，占大约85vol.％至97vol.％。为此，电容器元件和外壳限定的内腔之间的尺寸之差通常较小。
例如，参考图1，电容器元件120的长度(不包括阳极引线6的长度)与外壳122限定的内腔126的长度较相似。例如，阳极长度和内腔长度之比为大约0.40-1.00，在一些实施例中，为大约0.50至大约0.99，在一些实施例中，为大约0.60至大约0.99，以及在一些实施例中，为大约0.70至大约0.98。电容器元件120的长度可为大约5毫米至大约10毫米，而内腔126的长度可为大约6毫米至大约15毫米。同样，电容器元件120的高度(-z方向)和内腔126的高度之比可为大约0.40-1.00，在一些实施例中，为大约0.50至大约0.99，在一些实施例中，为大约0.60至大约0.99，以及在一些实施例中，为大约0.70至大约0.98。电容器元件120的宽度(-x方向)和内腔126的宽度之比也可为大约0.50-1.00，在一些实施例中，为大约0.60至大约0.99，在一些实施例中，为大约0.70至大约0.99，在一些实施例中，为大约0.80至大约0.98，以及在一些实施例中，为大约0.85至大约0.95。例如，电容器元件120的宽度可为大约2毫米至大约7毫米，而内腔126的宽度可为大约3毫米至大约10毫米，以及电容器元件120的高度可为大约0.5毫米至大约2毫米，而内腔126的宽度是大约0.7至大约6毫米。
虽然并不要求，但是，电容器元件可以以这样的方式附着到外壳：阳极端子和阴极端子形成在外壳外面，以便后续整合到电路中。各端子的特定构造可取决于指定的用途。例如，在一个实施例中，可形成电容器组件，使其可表面安装，但仍然具有机械稳定性(robust)。例如，阳极引线可与外部的、表面可安装阳极及阴极端子(如垫、片、板、架等)电连接。这类端子可延伸穿过外壳与电容器连接。通常选择端子的厚度或高度，以最小化电容器组件的厚度。例如，端子的厚度可为大约0.05毫米至大约1毫米，在一些实施例中为大约0.05毫米至大约0.5毫米，以及在一些实施例中为大约0.1毫米至大约0.2毫米。如果需要的话，如本领域所知，端子表面可电镀镍、银、金、锡等，以确保最终的部件可安装到电路板上。在一个特定的实施例中，各端子分别镀有闪镍和闪银(nickel and silver flashes)，并且安装表面还镀有锡焊层。在另一个实施例中，各端子在基础金属层(如铜合金)上镀有薄的外金属层(如金)，以进一步提高电导率。
在某些实施例中，在外壳的内腔内可采用连接元件，以方便以机械稳定的方式与各端子连接。例如，再次参考图1，电容器组件100可包含由第一部分167和第二部分165形成的连接元件162。连接元件162可由类似外部端子的导电材料形成。第一部分167和第二部分165可以是整体件或者(多个)独立件，所述独立件直接或通过另外的导电元件(如金属)连接在一起。在图示实施例中，第二部分165位于基本与引线6延伸的横向方向(即-y方向)平行的平面中。第一部分167是“直立的”，即其位于基本与引线6延伸的横向方向垂直的平面中。采用这种方式，第一部分167可以限制引线6在水平方向的移动，以增强使用时的表面接触和机械稳定性。如果需要的话，在引线6周围可以使用绝缘材料7(如TeflonTM垫片)。
第一部分167可具有与阳极引线6连接的安装区域(未画出)。该区域可为“U形”，用于进一步增强引线6的表面接触和机械稳定性。该区域与引线6的连接可采用任何已知的技术完成，例如，焊接、激光焊接、导电粘合剂粘接等。例如，在一个特定实施例中，该区域经激光焊接到阳极引线6上。然而，不管选择哪种技术，第一部分167可以将阳极引线6保持大体水平对齐，以进一步增强电容器组件100的尺寸稳定性。
再次参考图1，图中示出了本发明的一个实施例，其中连接元件162和电容器元件120分别通过阳极端子127和阴极端子129与外壳122连接。更具体地说，本实施例的外壳122包含外壁123和两个相对的侧壁124，在两个侧壁之间形成了容纳电容器元件120的空腔126。外壁123和侧壁124可由上文描述的一层或多层金属、塑料或陶瓷材料形成。在这个特定实施例中，阳极端子127包含位于外壳122内并与连接元件162电连接的第一区域127a，及位于外壳122外并提供安装表面201的第二区域127b。同样，阴极端子129包含位于外壳122内并与电容器元件120的固体电解质电连接的第一区域129a，及位于外壳122外并提供安装表面203的第二区域129b。应该理解的是，这类区域不需要整个部分均位于外壳内或外壳外。
在图示实施例中，导电迹线(trace)127c沿外壳的外壁123延伸，以连接第一区域127a和第二区域127b。同样，导电迹线129c沿外壳的外壁123延伸，以连接第一区域129a和第二区域129b。端子的导电迹线和/或区域可以是独立的或整合的。除延伸通过外壳外壁外，迹线还可位于其它位置，如外壁的外部。当然，本发明绝非限于使用导电迹线来形成需要的端子。
不管采用什么特定的构造，端子127和129与电容器元件120的连接可采用任何已知的技术完成，如焊接、激光焊接、导电粘合剂等。例如，在一个特定的实施例中，采用导电粘合剂131将连接元件162的第二部分165与阳极端子127连接。类似地，使用导电粘合剂133将电容器元件120的阴极与阴极端子129连接。导电粘合剂可由树脂组合物中包含的导电金属颗粒形成。金属颗粒可以是银、铜、金、铂、镍、锌、铋等。树脂组合物可包括热固性树脂(如环氧树脂)、固化剂(如酸酐)和偶联剂(如硅烷偶联剂)。合适的导电粘合剂在Osako等人的美国专利申请公布2006/0038304中有所描述，该文献对于所有目的通过引用以其整体结合到本文中。
任选地，还可使聚合物限动件(polymeric restraint)与电容器元件的一个或多个表面接触，所述表面如后表面、前表面、上表面、下表面、侧表面或任何它们的组合。聚合物限动件可以降低电容器元件从外壳剥离的可能性。在这方面，聚合物限动件可具有某种强度，即使在电容器受到振动力但并未强到使其开裂时，也能够将电容器元件保持在相对固定位置。例如，聚合物限动件在温度大约25℃时测定的拉伸强度是大约1至大约150兆帕(“MPa”)，在一些实施例中是大约2至大约100MPa，在一些实施例中是大约10至大约80MPa，以及在一些实施例中是大约20至大约70MPa。通常要求限动件是不导电的。
虽然可以使用具有上述所需强度性质的任何材料，但是，我们发现，可固化的热固性树脂尤其适合用于本发明。此类树脂的实例包括，例如，环氧树脂、聚酰亚胺、三聚腈胺树脂、脲甲醛树脂、聚氨酯、硅酮聚合物、酚醛树脂等。例如，在某些实施例中，限动件可以采用一种或多种聚有机硅氧烷。这些聚合物中使用的结合硅的有机基团可包含一价烃基团和/或一价卤代烃基团。此类一价基团通常含有1个至大约20个碳原子，优选1个至10个碳原子，并由以下基团示例性表示，但并不限于：烷基(如甲基、乙基、丙基、戊基、辛基、十一烷基和十八烷基)；环烷基(如环己基)；烯基(如乙烯基、烯丙基、丁烯基和己烯基)；芳基(如苯基、甲苯基、二甲苯基、苄基和2-苯乙基)；及卤代烃基团(如3,3,3-三氟丙基、3-氯丙基和二氯苯基)。一般说来，至少50％，更优选至少80％的有机基团是甲基。此类甲基聚硅氧烷的实例可包括，例如聚二甲硅氧烷(“PDMS”)、聚甲基氢硅氧烷(polymethylhydrogensiloxane)等。其它合适的甲基聚硅氧烷可包括二甲基二苯基聚硅氧烷、二甲基/甲基苯基聚硅氧烷、聚甲基苯基硅氧烷、甲基苯基/二甲基硅氧烷、乙烯基二甲基封端的聚二甲基硅氧烷、乙烯基甲基/二甲基聚硅氧烷、乙烯基二甲基封端的乙烯基甲基/二甲基聚硅氧烷、二乙烯基甲基封端的聚二甲基硅氧烷、乙烯基苯基甲基封端的聚二甲基硅氧烷、二甲基氢封端的聚二甲基硅氧烷、甲基氢/二甲基聚硅氧烷、甲基氢封端的甲基辛基聚硅氧烷、甲基氢/苯基甲基聚硅氧烷等。
有机聚硅氧烷还可以再包含一种赋予聚合物某种程度亲水性的侧链(pendent)和/或末端极性官能团，如羟基、环氧基、羧基、氨基、烷氧基、甲基丙烯酸基或巯基。例如，有机聚硅氧烷可包含至少一个羟基，及任选地每分子平均至少两个与硅结合的羟基(硅醇基)。此类有机聚硅氧烷的实例包括，例如，二羟基聚二甲基硅氧烷、羟基-三甲基硅烷氧基聚二甲基硅氧烷等。其它羟基改性的有机聚硅氧烷的实例在Kleyer等人的美国专利申请公布2003/0105207中进行了描述，该文献对于所有目的通过引用以其整体结合到本文中。还可以采用经烷氧基改性的有机聚硅氧烷，如二甲氧基聚二甲基硅氧烷、甲氧基-三甲基硅烷氧基聚二甲基硅氧烷、二乙氧基聚二甲基硅氧烷、乙氧基-三甲基硅氧基-聚二甲基硅氧烷等。其它合适的有机聚硅氧烷是那些采用至少一个氨基官能团改性的有机聚硅氧烷。此类氨基官能团聚硅氧烷的实例包括，例如，带二氨基官能团的聚二甲基硅氧烷。有机聚硅氧烷的各种其它合适的极性官能团还在Plantenberg等人的美国专利申请公布2010/00234517中进行了描述，该文献对于所有目的通过引用以其整体结合到本文中。
环氧树脂也尤其适合用作聚合物限动件。合适的环氧树脂的实例包括，例如，缩水甘油醚型环氧树脂，例如双酚A型环氧树脂、双酚F型环氧树脂、线性酚醛型环氧树脂、邻甲酚酚醛型环氧树脂、溴化环氧树脂和联苯型环氧树脂；环脂环氧树脂；缩水甘油酯型环氧树脂；缩水甘油胺型环氧树脂；甲酚酚醛型环氧树脂；萘型环氧树脂；苯酚芳烷基型环氧树脂；环戊二烯型环氧树脂；杂环环氧树脂等。其它合适的导电粘合剂树脂还可在Osako等人的美国专利申请公布2006/0038304及Chacko的美国专利7,554,793中进行了描述，以上文献对于所有目的通过引用以其整体结合到本文中。
如果需要的话，还可在聚合物限动件中使用固化剂，以帮助促进固化。固化剂一般占限动件的大约0.1wt.％至大约20wt.％。示例性固化剂包括，例如，胺、过氧化物、酐、酚类化合物、硅烷、酸酐化合物及它们的组合。合适的固化剂的特定实例有双氰胺、1-(2氰乙基)2-乙基-4-甲基咪唑、1-苄基2-甲基咪唑、乙基氰基丙基咪唑、2-甲基咪唑、2-苯基咪唑、2-乙基-4-甲基咪唑、2-十一烷基咪唑、1-氰乙基-2-甲基咪唑、2,4-二氰基-6,2-甲基咪唑基-(1)-乙基-均三嗪和2,4-二氰基-6,2-十一烷基咪唑基-(1)-乙基-均三嗪、咪唑盐(如1-氰乙基-2-十一烷基咪唑偏苯三酸盐、2-甲基咪唑异氰尿酸盐、2-乙基-4-甲基咪唑四苯基硼酸盐和2-乙基-1,4-二甲基咪唑四苯基硼酸盐等)。其它有用的固化剂包括膦化合物，如三丁基膦、三苯基膦、三(二甲氧基苯基)膦、三(羟苯基)磷和三(氰乙基)膦；磷盐，如四苯硼酸四苯基磷、四苯硼酸甲基三丁基磷和四苯硼酸甲基三氰乙基磷)；胺，如2,4,6-三(二甲氨基甲基)苯酚、苄基甲胺(benzylmethylamine)、四甲基丁基胍、N-甲基哌嗪和2-二甲氨基-1-吡咯啉；铵盐，如四苯基硼酸三乙基铵；二氮杂双环化合物，如1,5-二氮杂双环[5,4,0]-7-十一碳烯、1,5-二氮杂双环[4,3,0]-5-壬烯和1,4-二氮杂双环[2,2,2]-辛烷；二氮杂双环化合物的盐，如四苯基硼酸盐、酚盐、线型酚醛盐和2-乙基己酸盐；等等。
还可以使用其它添加剂，如光引发剂、粘度调节剂、悬浮助剂、色素、应力降低剂、偶联剂(如硅烷偶联剂)、非导电性填料(如粘土、二氧化硅、氧化铝等)、稳定剂等。合适的光引发剂可包括，例如，安息香、安息香甲基醚、安息香乙醚、安息香正丙醚、安息香异丁醚、2,2二羟基-2-苯基苯乙酮、2,2-二甲氧基-2-苯基苯乙酮、2,2-二乙氧基-2-苯基苯乙酮、2,2-二乙氧基苯乙酮、二苯甲酮、4,4-二烷基氨基二苯甲酮、4-二甲基氨基苯甲酸、烷基4-二甲基氨基苯甲酸盐/酯、2-乙基蒽醌、氧杂蒽酮、噻吨酮、2-氯噻吨酮等。采用这些添加剂时，其通常占总组合物的大约0.1wt.％至大约20wt.％。
再次参考图1，例如，图中示出了一个实施例，其中单个聚合物限动件197与电容器元件120的上表面181和后表面177接触。虽然图1中示出了单个聚合物限动件，但是，应该理解的是，为了实现相同的功能，也可以采用分开的(多个)聚合物限动件。实际上，更普遍的是，可以采用任何数量的聚合物限动件，以使其接触任何需要的电容器元件的表面。当采用多个限动件时，它们可相互接触或保持物理分开。例如，在一个实施例中，可采用与电容器元件120的上表面181和前表面179接触的第二聚合物限动件(未画出)。第一聚合物限动件197和第二聚合物限动件(未画出)可相互接触或者不相互接触。而在另一个实施例中，聚合物限动件还可与电容器元件120的下表面183和/或侧表面接触，其结合其它表面或代替其它表面。
不管如何应用，通常都希望聚合物限动件还接触外壳的至少一个表面，以帮助进一步机械稳定电容器元件，防止可能的剥离。例如，限动件可与一个或多个侧壁、外壁、盖等的内表面接触。例如，在图1中，聚合物限动件197与侧壁124的内表面107及外壁123的内表面109接触。虽然与外壳接触，但是希望外壳限定的空腔的至少一部分仍然保持未被占据，以使惰性气体能够流过空腔，并限制固体电解质与氧气的接触。例如，至少大约5％的空腔体积通常保持未被电容器元件和聚合物限动件占据，以及在一些实施例中，大约10％至大约50％的空腔体积未被占据。
一旦按照要求的方式连接，就将所得得封装按照上文所述进行密封。再次参考图1，例如，外壳122还可以包含一盖子125，在将电容器元件120和聚合物限动件197放在外壳122内之后，将盖子125放在侧壁124的上表面上。盖子125可由陶瓷、金属(如铁、铜、镍、钴等，以及及它们的合金)、塑料等形成。如果需要的话，可在盖子125和侧壁124之间放置一密封元件187，以帮助提供良好的密封。在一个实施例中，例如，密封元件可包括玻璃-金属密封、
Figure BDA0001578954720000181
环(Goodfellow Camridge,Ltd.)等。侧壁124的高度通常应使盖子125不与电容器元件120的任何表面接触，这样，它就不会被污染。聚合物限动件197可以接触或不接触盖子125。当放置在要求的位置时，采用已知的技术，如焊接(如电阻焊、激光焊等)和钎焊等将盖子125密封到侧壁124。如上文所述，密封通常在惰性气体存在下进行，这样，所得组件基本上不含反应性气体，如氧气或水蒸汽。
应该理解的是，所描述的实施例仅为示例性质，本发明还可以采用多种其它构造将电容器元件密封在外壳内。参考图2，例如，图中示出了电容器组件200的另一个实施例，其采用外壳222，所述外壳222包括外壁123和盖子225，两者之间形成了一空腔126，空腔126内包含电容器元件120和聚合物限动件197。盖子225包含与至少一个侧壁224成一体的外壁223。例如，在所示实施例中，在横截面中显示了两个相对的侧壁224。外壁223和123均沿横向方向(-y方向)延伸，并且两者通常相互平行，并与阳极引线6的横向方向平行。侧壁224从外壁223沿通常与外壁123垂直的纵向方向延伸。盖子225的远端500由外壁223限定，而近端501由侧壁224的凸缘253限定。
凸缘253从侧壁224沿通常与外壁123的横向方向平行的横向方向延伸。侧壁224和凸缘253之间的角度可以变化，但是，通常是大约60°至大约120°，在一些实施例中，是大约70°至大约110°，以及在一些实施例中，是大约80°至大约100°(例如，大约90°)。凸缘253还限定了一外围边缘251，其通常与凸缘253和外壁123延伸的横向方向垂直。外围边缘251位于侧壁224的外围外，并通常与侧壁123的边缘151共面。凸缘253可采用任何已知的技术，如焊接(如电阻焊或激光焊)、钎焊、粘合等密封到外壁123。例如，在所示实施例中，在部件之间采用密封元件287(如玻璃-金属密封、
Figure BDA0001578954720000191
环等)，以促进其连接。不管怎样，使用上文所述的凸缘可以使部件之间的连接更稳定，并能改善电容器组件的密封和机械稳定性。
本发明还可以采用其它可能的外壳构造。例如，图3示出了电容器组件300，其外壳构造与图2所示外壳构造类似，但其采用终端引脚(terminal pin)327b和329b分别作为阳极和阴极的外部端子。更具体地说，终端引脚327a穿过外壁323内形成的迹线327c，并采用已知的技术(如焊接)与阳极引线6连接。可以采用附加部分327a来固定终端引脚327b。同样，终端引脚329b延伸穿过外壁323内形成的迹线329c，并通过上文所述导电粘合剂133与阴极连接。
本文仅以单一电容器元件对图1-3所示的实施例进行讨论。但是，还应该理解的是，外壳内还可密封有多个电容器元件。可以采用多种不同的技术将多个电容器元件连接至外壳。例如，参考图4，图中示出了包含两个电容器元件的电容器组件400的一个具体实施例，下文将对其进行更为详细的描述。更具体地说，电容器组件400包含第一电容器元件420a和第二电容器元件420b，这两个电容器元件电连接。在此实施例中，电容器元件对齐放置，使得它们的主要表面处于水平构造中。也就是说，由其宽度(–x方向)和长度(–y方向)限定的电容器元件420a的主要表面与电容器元件420b的相应主要表面相邻放置。因此，主要表面通常共面。或者，电容器元件也可布置成其主要表面并不共面，而是在某个方向彼此垂直，如在–z方向或–x方向。当然，电容器元件并不需要沿同一方向延伸。
电容器元件420a和420b放置在外壳422内，外壳422包含共同限定空腔426的外壁423及侧壁424和425。虽然并未画出，但是，如上文所述，可以采用一盖子盖住侧壁424和425的上表面，并密封组件400。任选地，还可以采用聚合物限动件，以帮助限制电容器元件的振动。例如，在图4中，独立的聚合物限动件497a和497b分别与电容器元件420a和420b相邻并接触放置。可将聚合物限动件497a和497b放置在多个不同的位置。此外，可以省略其中的一个限动件，或者也可以采用更多的限动件。例如，在某些实施例中，可能要求在电容器元件之间使用聚合物限动件，以进一步提高机械稳定性。
除电容器元件之外，电容器组件还包含阳极端子和阴极端子，各电容器元件的阳极引线与所述阳极端子电连接，各电容器元件的阴极与所述阴极端子电连接。例如，再次参考图4，图中所示电容器元件平行连接到共同的阴极端子429。在这个具体的实施例中，阴极端子429一开始位于通常与电容器元件的底部表面平行的平面中，并可与导电迹线(未画出)电接触。电容器组件400还包含分别与电容器元件420a和420b的阳极引线407a和407b连接的连接元件427和527。更具体地说，连接元件427包含与阳极端子(未画出)连接的直立部分465和平面部分463。同样，连接元件527包含与阳极端子(未画出)连接的直立部分565和平面部分563。当然，应该理解的是，还可采用范围广泛的各种其它类型的连接机制。
即使暴露在高温和高压环境中，本发明的电容器组件仍然可表现出优异的电气性能。例如，电容器组件可表现出相对高的“击穿电压”(电容器失效时的电压)，例如大约35V或以上，在一些实施例中是大约50V或以上，在一些实施例中是大约60V或以上，以及在一些实施例中是大约60V至大约100V，例如通过以3V的增量增加施加电压，直到漏电流达到1mA时测定的电压。类似地，电容器还能够耐受高压应用中常见的相对高的浪涌电流。例如，浪涌电流峰值是额定电压的大约2倍或以上，例如大约40A或以上，在一些实施例中是大约60A或以上，以及在一些实施例中是大约120A至大约250A。
同样，电容可为大约1毫法拉/平方厘米(“mF/cm2”)或以上，在一些实施例中，为约2mF/cm2或以上，在一些实施例中，为约5至约50mF/cm2，以及在一些实施例中，为约8至约20mF/cm2。电容可在工作频率120Hz以及温度25℃下测定。此外，电容器组件还可表现出相对高的湿电容百分比，使其在存在环境湿度条件下仅有少量电容损失和/或波动。这种性能特性由“干/湿电容百分比”定量，其由下述公式确定：
干/湿电容＝(1-([湿电容-干电容]/湿电容))×100
例如，本发明电容器组件的干/湿电容百分比可表现为大约80％或以上，在一些实施例中，是大约85％或以上，在一些实施例中，是大约90％或以上，以及在一些实施例中，是大约92％至100％。
在工作频率100kHz测定时，电容器组件的等效串联电阻(“ESR”)可低于约50欧姆，在一些实施例中，低于约25欧姆，在一些实施例中，为约0.01至约10欧姆，以及在一些实施例中为约0.05至约5欧姆。此外，漏电流通常指从一个导体通过绝缘体流到邻近导体的电流，其可维持在相对低的水平。例如，本发明电容器的归一化漏电流的数值，在一些实施例中低于大约1μA/μF*V，在一些实施例中，低于大约0.5μA/μF*V，以及在一些实施例中，低于约0.1μA/μF*V，其中μA是微安，uF*V是电容和额定电压的乘积。
甚至在高温老化较长时间后，如上所述的电气性能仍然能够得到维持。例如，在温度大约100℃至大约250℃，以及在一些实施例中，大约100℃至大约225℃(如100℃、125℃、150℃、175℃或200℃)时，数值可维持大约100小时或以上，在一些实施例中，可维持大约300小时至大约3000小时，以及在一些实施例中，可维持400小时至大约2500小时(如500小时、600小时、700小时、800小时、900小时、1000小时、1100小时、1200小时或2000小时)。
通过以下实施例可以更好地理解本发明。
测试程序
等效串联电阻(ESR)
等效串联电阻可以采用带Kelvin引线的Keithley 3330精密LCZ测试仪，在直流偏压2.2伏、峰-峰正弦信号0.5伏时进行测定。工作频率为100kHz，温度为23℃±2℃。
电容
电容采用带Kelvin引线的Keithley 3330精密LCZ测试仪，在直流偏压2.2伏、峰-峰正弦信号0.5伏时进行测定。工作频率为120Hz，温度为23℃±2℃。
漏电流：
漏电流(“DCL”)采用泄漏测试仪在温度25℃和额定电压条件下至少60秒后测定。
实例
将钽阳极(5.20mm×3.70mm×0.85mm)在液体电解质中在125V阳极氧化到10μF。然后，将整个阳极浸入硝酸锰(II)水溶液(1050kg/m3)中150s形成导电涂层，然后在250℃进行分解。重复此步骤两次。接下来，将部件浸入硝酸锰(II)水溶液(1150kg/m3)中150秒，然后在250℃进行分解。重复此步骤8次。然后，将部件浸入硝酸锰(II)水溶液(1300kg/m3)中，然后在250℃进行分解。重复此步骤8次。然后，将部件浸入高比重的硝酸锰(II)中，然后，在部件上涂覆上石墨和银。采用铜基引线框架材料来完成组装工艺。采用银粘合剂将单个阴极连接元件与电容器元件的下表面连接。然后，将电容器元件的钽线激光焊接到阳极连接元件上。
然后，将引线框架的阳极连接元件焊接到金阳极端子上，将阴极连接元件粘合到金阴极端子上，这些端子位于长11.00mm、宽6.00mm和厚2.20mm的陶瓷外壳内。该外壳在部分陶瓷外壳内部的底面上具有有镀金焊盘。阴极连接采用的粘合剂是锡焊膏(EPO-TekE3035)，并且只在引线框架部分和镀金焊盘之间使用粘合剂。此后，将长度9.95mm、宽度4.95mm及厚度0.10mm的
Figure BDA0001578954720000234
盖子放在容器顶部上方，紧靠在陶瓷外壳的密封环(厚度0.30mm的
Figure BDA0001578954720000235
环)上，这样，盖子内表面和所连接的电容器的外表面之间不存在直接的接触。将所得组件放入焊接室，并用氮气吹扫120分钟，然后，在密封环和盖子之间进行缝焊。缝焊后，不再进行其它老化或封口(heal)。采用这种方式制备多个部件(50个)，然后将部件通过焊膏与PCB板连接，测试电气性能(即老化后的漏电流、ESR和电容)。测量在25℃下进行，然后在温度200℃、215℃和230℃并且施加额定电压0V的条件下贮存500小时后重复该测量。结果在下面给出。
Figure BDA0001578954720000231
如表中所示，即使在高温的极端条件下，电容器组件也能够维持相对稳定的电气性能。
在不违背本发明精神和范围的情况下，本领域技术人员还可对本发明作出种种改进和变形。另外，应理解得是，各个实施例的多个方面可整体或部分互换。此外，本领域技术人员将理解，前面的描述仅为示例性，并不意图限制本发明在这类所附的权利要求中的进一步描述。

Claims (18)

1.一种电容器组件，其包含：
电容器元件，所述电容器元件包含由经阳极氧化的烧结多孔体形成的阳极和涂覆所述阳极的固体电解质，其中所述固体电解质包含氧化锰，其中所述氧化锰以膜的形式涂覆至少部分阳极；
外壳，其限定一内腔，所述电容器元件置于所述内腔内，其中所述内腔内的气体氛围包含惰性气体；
限动件，该限动件与电容器元件的表面和外壳的至少一个表面接触，其中外壳的至少5％的内腔保持未被电容器元件和限动件占据；
阳极端子，其与所述多孔体电连接；以及
阴极端子，其与所述固体电解质电连接。
2.根据权利要求1所述的电容器组件，其中所述多孔体由钽的氧化物或铌的氧化物粉末形成。
3.根据权利要求2所述的电容器组件，其中所述粉末的荷质比低于70,000μF*V/g。
4.根据权利要求1所述的电容器组件，其中所述电容器元件占内腔的30vol.％或以上。
5.根据权利要求1所述的电容器组件，其中所述惰性气体占气体氛围的50wt.％至100wt.％。
6.根据权利要求1所述的电容器组件，其中所述外壳由金属、塑料、陶瓷或它们的组合形成。
7.根据权利要求1所述的电容器组件，其进一步包含从所述阳极的多孔体沿横向方向延伸的阳极引线，其中所述阳极引线置于外壳的内腔内。
8.根据权利要求7所述的电容器组件，其进一步包含连接元件，所述连接元件包含与所述阳极引线的横向方向垂直并与阳极引线连接的第一部分。
9.根据权利要求8所述的电容器组件，其中所述连接元件进一步包含与阳极引线延伸的横向方向平行的第二部分。
10.根据权利要求9所述的电容器组件，其中所述第二部分置于外壳内。
11.根据权利要求1所述的电容器组件，其中所述氧化锰由热解转化的氧化锰前体溶液形成，所述前体溶液包含分散剂。
12.一种形成电容器组件的方法，所述方法包括：
将电容器元件放在外壳的内腔内，其中所述电容器元件包含经阳极氧化的、涂覆有固体电解质的烧结阳极体，其中所述固体电解质包含氧化锰，其中所述氧化锰以膜的形式涂覆至少部分阳极；
将所述电容器元件的阳极体与阳极端子电连接，将所述电容器元件的固体电解质与阴极端子电连接；以及
将所述电容器元件在含惰性气体的气体氛围存在下密封在所述外壳内；
其中限动件与电容器元件的表面和外壳的至少一个表面接触，其中外壳的至少5％的内腔保持未被电容器元件和限动件占据。
13.根据权利要求12所述的方法，其中所述电容器元件通过以下方式形成：阳极氧化烧结的阳极体，以形成电介质涂层，将涂覆有电介质的阳极体与氧化锰前体溶液接触，以及将前体热解转化成氧化锰固体电解质。
14.根据权利要求13所述的方法，其中所述氧化锰前体是硝酸锰。
15.根据权利要求14所述的方法，其中所述前体溶液包含分散剂。
16.根据权利要求15所述的方法，其中水的表面张力在20℃时与分散剂的表面张力在20℃时之比是0.5至2.0，其中该分散剂在水中的浓度为1wt.％。
17.根据权利要求13所述的方法，其中所述溶液是水溶液。
18.根据权利要求13所述的方法，其中所述前体在温度150℃至300℃下热解转化为氧化物。
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