CN109300695A - 一种低esr钽电解电容器的阴极及其制备方法 - Google Patents

一种低esr钽电解电容器的阴极及其制备方法 Download PDF

Info

Publication number
CN109300695A
CN109300695A CN201811315168.6A CN201811315168A CN109300695A CN 109300695 A CN109300695 A CN 109300695A CN 201811315168 A CN201811315168 A CN 201811315168A CN 109300695 A CN109300695 A CN 109300695A
Authority
CN
China
Prior art keywords
cathode
manganese dioxide
dipping
manganese
outer layer
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN201811315168.6A
Other languages
English (en)
Other versions
CN109300695B (zh
Inventor
曹煊
周建新
潘齐凤
鄢波
李美霞
王富权
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
State Run Factory 4326 of China Zhenhua Group Xinyun Electronic Comp and Dev Co Ltd
Original Assignee
State Run Factory 4326 of China Zhenhua Group Xinyun Electronic Comp and Dev Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by State Run Factory 4326 of China Zhenhua Group Xinyun Electronic Comp and Dev Co Ltd filed Critical State Run Factory 4326 of China Zhenhua Group Xinyun Electronic Comp and Dev Co Ltd
Priority to CN201811315168.6A priority Critical patent/CN109300695B/zh
Publication of CN109300695A publication Critical patent/CN109300695A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN109300695B publication Critical patent/CN109300695B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01G—CAPACITORS; CAPACITORS, RECTIFIERS, DETECTORS, SWITCHING DEVICES OR LIGHT-SENSITIVE DEVICES, OF THE ELECTROLYTIC TYPE
    • H01G9/00—Electrolytic capacitors, rectifiers, detectors, switching devices, light-sensitive or temperature-sensitive devices; Processes of their manufacture
    • H01G9/004—Details
    • H01G9/04—Electrodes or formation of dielectric layers thereon
    • H01G9/042—Electrodes or formation of dielectric layers thereon characterised by the material
    • H01G9/0425—Electrodes or formation of dielectric layers thereon characterised by the material specially adapted for cathode
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01G—CAPACITORS; CAPACITORS, RECTIFIERS, DETECTORS, SWITCHING DEVICES OR LIGHT-SENSITIVE DEVICES, OF THE ELECTROLYTIC TYPE
    • H01G9/00—Electrolytic capacitors, rectifiers, detectors, switching devices, light-sensitive or temperature-sensitive devices; Processes of their manufacture
    • H01G9/004—Details
    • H01G9/04—Electrodes or formation of dielectric layers thereon
    • H01G9/048—Electrodes or formation of dielectric layers thereon characterised by their structure
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01G—CAPACITORS; CAPACITORS, RECTIFIERS, DETECTORS, SWITCHING DEVICES OR LIGHT-SENSITIVE DEVICES, OF THE ELECTROLYTIC TYPE
    • H01G9/00—Electrolytic capacitors, rectifiers, detectors, switching devices, light-sensitive or temperature-sensitive devices; Processes of their manufacture
    • H01G9/15—Solid electrolytic capacitors

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Fixed Capacitors And Capacitor Manufacturing Machines (AREA)
  • Inorganic Compounds Of Heavy Metals (AREA)

Abstract

本发明涉及一种低ESR钽电解电容器的阴极及其制备方法，涉及钽电容器制造技术领域。该制备方法包括在具有介质氧化膜的钽块的表面制备二氧化锰层，二氧化锰层由以下方法制得：将钽块在不同比重的硝酸锰溶液中浸渍多次，热分解后得到第一阴极，第一阴极浸渍在外层混合溶液混合液中，在250℃～280℃温度下多次分解，经过强化处理，再一次在外层混合溶液混合液中浸渍、热分解所得；外层混合溶液混合液由硝酸锰溶液中，添加分散剂和降粘剂制得。上述制备方法使钽块表面生成致密、外貌呈爆米花状的二氧化锰，完成低ESR阴极制造，提高钽电解电容器的高频电气性能。

Description

一种低ESR钽电解电容器的阴极及其制备方法
技术领域
本发明涉及钽电容器制造技术领域，且特别涉及一种低ESR钽电解电容器的阴极及其制备方法。
背景技术
近年来，各类军民用电子产品都在朝着短、小、轻、薄的方向发展，这就要求与之配套的电子元器件实现小型化。固体电解质钽电容器的显著优点是容量大且易于制成小型和片型元件，此外，还有低ESR、低漏电流、低损耗、长寿命、稳定性好等特点，因而在各类电子产品中得到广泛应用，尤其是在航空、航天、导弹、卫星、雷达等国防领域具有重要的地位。
在固体电解质钽电容器生产工艺中，被膜工序是指将表面生成电介质膜的阳极浸渍入硝酸锰溶液，然后在湿热环境中分解硝酸锰从而生成二氧化锰阴极的过程，所用的硝酸锰溶液称为被覆液。被覆液对阴极二氧化锰的制备以及电容器的电性能影响很大，如果硝酸锰溶液的浓度过高，则被覆液的表面张力大、粘度高。被覆液表面张力过大导致溶液浸润性差，浸渍时无法填满钽阳极微孔，硝酸锰热分解生成的二氧化锰在钽阳极微孔中的填充率就低，有效的阴极面积小，容易出现电容器的容量引出率低、ESR大；被覆液粘度过高将导致脱水和热分解产生的气泡大、二氧化锰膜层出现裂隙，二氧化锰表面粗糙、板结、阴极膜层疏松，二氧化锰层之间接触电阻大，使得ESR增大，严重影响产品的高频电气性能。
发明内容
本发明的目的在于提供一种低ESR钽电解电容器的阴极，ESR低，进而有效改善钽电解电容器的高频电气性能。
本发明的另一目的在于提供一种低ESR钽电解电容器的阴极的制备方法，其能够使钽块表面生成致密、外貌呈爆米花状的二氧化锰层，降低最后制得的阴极的ESR值。
本发明解决其技术问题是采用以下技术方案来实现的。
本发明提出一种低ESR钽电解电容器的阴极制备方法，包括在具有介质氧化膜的钽块的表面制备二氧化锰层，二氧化锰层由以下方法制得：
将钽块在不同比重的硝酸锰溶液中浸渍多次，且硝酸锰溶液的比重随着浸渍次数的增加而增大，每次浸渍完成后在230℃～300℃热分解，于最后一次热分解后得到表面具有二氧化锰薄层的第一阴极，优选二氧化锰薄层的厚度为0.05mm-0.1mm。
将第一阴极在外层混合溶液中浸渍至少一次，每次浸渍完成后在250℃～280℃热分解后，将得到的第二阴极强化处理，随后在外层混合溶液中浸渍至少一次，浸渍完成后在250℃～280℃热分解后所得。
外层混合溶液由在硝酸锰溶液中添加分散剂与降粘剂制得。
本发明提出一种低ESR钽电解电容器的阴极，其由权上述阴极制备方法在钽块的表面制备二氧化锰层后，在二氧化锰层的表面涂覆石墨层和银浆层所得。
优选地，二氧化锰层的厚度为0.1mm～0.25mm，且二氧化锰层的厚度大于二氧化锰薄层的厚度。
本发明实施例的低ESR钽电解电容器的阴极及其制备方法的有益效果是：
采用本发明中的低ESR钽电解电容器的阴极制备方法，得到的阴极中，钽块表面生成致密、外貌呈爆米花状的二氧化锰层，其ESR值在传统方法的50％以下。采用本发明中的低ESR钽电解电容器的阴极制备方法制得的固体电解质钽电容器产品ESR值远远小于美国公司同类产品的ESR标准值，可以明显提高产品在高频下的电气性能。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
图1为本发明制得的低ESR钽电解电容器的阴极的二氧化锰层的内部的SEM扫描图；
图2为二氧化锰层的内部的SEM扫描图；
图3为二氧化锰层局部形貌的SEM扫描图；
图4为二氧化锰层局部形貌的SEM扫描图；
图5为二氧化锰层整体形貌的SEM扫描图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。
下面对本发明实施例的低ESR钽电解电容器的阴极及其制备方法进行具体说明。
本发明涉及一种低ESR钽电解电容器的阴极的制备方法，其包括在具有介质氧化膜的钽块的表面制备二氧化锰层，对钽块表面制备出二氧化锰层后，在二氧化锰层的表面涂覆石墨层、银浆层后得到ESR钽电解电容器的阴极成品，其中涂覆石墨层、银浆层、工序加工处理为现有技术，在此不做赘述。
需要说明的是，本发明较佳的实施例中，具有介质氧化膜的钽块由以下方法制得：将钽块浸渍在磷酸的质量浓度为0.01％～0.08％的磷酸溶液中，施加45V～55V的化成电压生成Ta2O5介质氧化膜，接着经过300℃～400℃的热处理后所得，此处的热处理与下文中的热处理条件相同，在此不做说明，该步骤用于获得均匀且致密的Ta2O5介质氧化膜，降低ESR。其中，具有介质氧化膜的钽块也可以由现有的其他形成方法制得，在此不做限定。
由于β型二氧化锰具有较高的导电性，且热稳定性好。因此本发明较佳的实施例中，二氧化锰层由以下方法制得：
S1.将钽块在不同比重的硝酸锰溶液中浸渍多次，且硝酸锰溶液的比重随着浸渍次数的增加而增大，每次浸渍完成后在230℃～300℃多次热分解，于最后一次热分解后得到表面包裹有二氧化锰薄层的第一阴极。此处的二氧化锰薄层是根据相对于最后得到的二氧化锰层，此时得到的二氧化锰层的厚度较薄而命名。优选地，二氧化锰薄层的厚度为0.05mm-0.1mm，例如厚度为0.05mm、0.06mm、0.07mm、0.08mm或0.1mm等，此范围内，后期浸渍强化等处理效果佳。
其中，由于比重小的硝酸锰溶液的渗透性好，因此采用且硝酸锰溶液的比重随着浸渍次数的增加而增大的方式进行浸渍，通过比重小的硝酸锰溶液可以使硝酸锰溶液能够充分的渗透到钽块中极小的微孔部分，能够最大限度的提高钽块内部的二氧化锰的填充密度，降低ESR，同时较大浓度的硝酸锰溶液在钽块表面形成包裹钽块的二氧化锰。
本发明较佳的实施例中，为了进一步硝酸锰溶液能够充分的渗透到钽块中极小的微孔部分，以及包裹钽块，硝酸锰溶液的比重为硝酸锰溶液的比重为1.07g/cm3～1.92g/cm3。
本发明较佳的实施例中，为了进一步硝酸锰溶液能够充分的渗透到钽块中极小的微孔部分，将比重为1.07g/cm3～1.4g/cm3的硝酸锰溶液作为低浓度硝酸锰溶液，将比重为1.4g/cm3～1.92g/cm3的作为高浓度硝酸锰溶液。也即是，先将钽块在不同比重的低浓度硝酸锰溶液中浸渍多次，且低浓度硝酸锰溶液的比重随着浸渍次数的增加而增大，每次浸渍完成后在230℃～300℃热分解，接着，在最后一次浸渍低浓度硝酸锰溶液，并且完成热分解后，进行在不同比重的高浓度硝酸锰溶液中浸渍多次，且高浓度硝酸锰溶液的比重随着浸渍次数的增加而增大，每次浸渍完成后在230℃～300℃热分解。上述设置，有效避免直接采用高浓度的硝酸锰进行浸渍导致的ESR增加。
同时，若浸渍低浓度硝酸锰以及浸渍高浓度硝酸锰的次数过多，会导致二氧化锰薄层的剥离，从而导致耗损角正切和ESR值增加，同时，由于高浓度的硝酸锰溶液主要用于制作包裹在钽块的表面制备二氧化锰层，因此浸渍低浓度硝酸锰溶液的次数为8～15次，浸渍高浓度的硝酸锰溶液的次数为3～5次。
本发明较佳的实施例中，所提及的热分解的步骤，均为在水蒸气的压强为0.01MPa～0.1MPa，氧气的质量浓度为9％～12％的条件下进行，通过水蒸气的压强以及氧气的含量的控制，使得钽电解电容器的阴极ESR低，且高低温稳定性好。将水蒸气的压强以及氧气的含量与热分解的温度配合，有效调节并保证电性能参数在较佳的范围内。
其中，热分解在被膜炉中进行，通过抽风阀调节被膜炉内的氧气含量。
S2.将第一阴极在外层混合溶液中浸渍至少一次，每次浸渍完成后在250℃～280℃热分解后，得第二阴极。通过外层混合溶液的设置，使得硝酸锰溶液充分被覆在第一阴极表面上的二氧化锰薄层。
本发明较佳的实施例中，外层混合溶液由在硝酸锰溶液中添加分散剂与降粘剂制得。通过降粘剂以及分散剂的设定，提高包裹于钽块外侧的二氧化锰层的致密度以及填充率，提高有效的阴极面积，降低ESR。
本发明较佳的实施例中，外层混合溶液由在比重为1.15g/cm3～1.50g/cm3，例如比重为1.15g/cm3、1.35g/cm3、1.4g/cm3、1.44g/cm3或1.48g/cm3中的任一点值或任意两个点值之间的范围值的硝酸锰溶液中添加分散剂与降粘剂制得。分散剂在外层混合溶液中的质量浓度为0.01wt％～0.18wt％，例如0.04wt％、0.06wt％、0.08wt％、0.1wt％、0.14wt％、0.16wt％或0.18wt％等，降粘剂在外层混合溶液中的质量浓度为0.01wt％～0.3wt％，例如0.05wt％、0.07wt％、0.1wt％、0.15wt％、0.2wt％、0.24wt％或0.28wt％等。其分散效果佳，同时有效降被覆液的粘度，被覆液浸渍深度广，浸渍效果佳。
本发明较佳的实施例中，分散剂选自甲醇、乙醇、乙二醇、聚乙二醇、丙醇和异丙醇中的至少一种，例如分散剂为甲醇、聚乙二醇、乙醇和乙二醇的混合物、甲醇与丙醇和异丙醇的混合物或乙醇等，上述分散剂可有效将硝酸锰分散于硝酸锰溶液中，降低外层混合溶液的表面张力的同时，易于在后续热分解的过程中去除，对最终制得的阴极无不良影响。
降粘剂选自木质素磺酸钠、壬基酚聚氧乙烯醚乙酸铵、AMPS/AA/DMDAAC-木质素磺酸盐接枝共聚物降粘剂、以及木质素磺酸盐/有机硅氟共聚物复合降粘剂中的至少一种，例如降粘剂为木质素磺酸钠、壬基酚聚氧乙烯醚乙酸铵、AMPS/AA/DMDAAC-木质素磺酸盐接枝共聚物降粘剂和木质素磺酸钠的混合物等。上述降粘剂有效降低外层混合溶液的粘度，同时便于后续热分解的过程中去除，不引入杂质，对最终制得的阴极无不良影响。
其中，需说明的是，外层混合溶液可进行现配，也可以配置完成后使用，在此不做限定。
本发明较佳的实施例中，将第一阴极在外层混合溶液中浸渍至少1次，例如1次、2次或3次，优选为将第一阴极在外层混合溶液中浸渍2～4次，每次浸渍完成后在250℃～280℃热分解，最后一次热分解后得到第二阴极。同时浸渍过程中，外层混合溶液的的比重随着浸渍次数的增加而增大，填充效果更佳。
其中，为了进一步提高电气化性能，外层混合溶液的比重随着浸渍次数的增加而增大。
S3.将第二阴极强化处理，随后在外层混合溶液中浸渍，浸渍完成后在250℃～280℃热分解后所得。
强化液热分解后得到的强化层相当于给钽块增加了串联电阻，对ESR有负面的影响，同时二氧化锰层的致密度难易控制，因此，采用在强化液前利用外层混合溶液进行处理，强化处理后，继续利用外层混合溶液处理的方式，防止强化生成的二氧化锰层与硝酸锰热分解的二氧化锰层剥离，同时有效提高最终的二氧化锰层的致密度，以及降低ESR的负面影响。
本发明较佳的实施例中，对第二阴极进行强化处理的步骤包括：
将第二阴极浸渍于强化液中2～3min，将浸渍完成后的第二阴极在45～150℃干燥20～30min，然后在230℃～280℃进行热分解所得。通过强化处理，减少热分解给介质氧化膜带来的损伤，增加二氧化锰层的厚度，提高电容器的耐压性能。
进一步地，本发明较佳的实施例中，强化液为比重为1.8g/cm3～2.2g/cm3的含有固体二氧化锰的硝酸锰溶液，二氧化锰在硝酸锰溶液中的质量百分数为44～46％。通过固体二氧化锰和硝酸锰的合理配合，提高二氧化锰层的致密度，防止强化生成的二氧化锰层与硝酸锰热分解的二氧化锰层剥离。
其中，需要说明的是，强化处理的次数为1～2次，优选为1次。
本发明较佳的实施例中，将强化处理后的到的第二阴极在外层混合溶液中浸渍至少一次，每次浸渍完成后在250℃～280℃热分解后所得；其中，优选地，将强化处理后的到的第二阴极在外层混合溶液中浸渍3～5次。优选浸渍过程中，外层混合溶液的比重随着浸渍次数的增加而增大，填充效果更佳。
需注意的是，步骤S1、S2以及S3中，浸渍完成后至开始进行热分解前，均还包括将浸渍完成后的浸渍件在84～87℃干燥5～10min，去除表面的液体，进行脱水。
需注意的是，由于热分解时，会使介质氧化膜受到破坏，因此每热分解一次或多次后，需进行一次补形成处理，用于修补介质氧化膜。本发明较佳的实施例中，每热分解2～4次后进行一次补形成处理。本领域人员可根据实际情况进行设定。
综上，由上述阴极制备方法在钽块的表面制备二氧化锰层，观察二氧化锰层的内部，请参阅图1以及图2，在制备的钽电解电容器阴极引出的致密β～MnO2晶型二氧化锰。同时，观察二氧化锰层的外部，请参阅图3以及图4，二氧化锰层局部形貌呈现出爆米花状的内中空结构，请参阅图5，二氧化锰层整体形貌呈现出蜂巢状二氧化锰结构。
本发明还提供一种低ESR钽电解电容器的阴极，其由上述阴极制备方法在钽块的表面制备二氧化锰层后，在二氧化锰层的表面涂覆石墨层和银浆层所得。
本发明较佳的实施例中，二氧化锰层的厚度为0.1mm～0.25mm，例如二氧化锰层的厚度为0.1mm、0.12mm、0.15mm、0.17mm、0.2mm、0.23mm或0.25mm等，且二氧化锰层的厚度大于二氧化锰薄层的厚度。此范围内，钽电解电容器的高频电气性能佳。以下结合实施例对本发明的特征和性能作进一步的详细描述。
实施例1
1)选取钽块尺寸为1.7×3.4×3.5(mm)制作16V47μF钽电容器，经真空烧结后，钽块在质量分数为0.03％的磷酸溶液中，施加47V的化成电压生成Ta2O5介质氧化膜，经过360℃的热处理后，将得到的具有介质氧化膜的钽块按照比重由小变大，在硝酸锰溶液比重分别为d＝1.07g/cm3、d＝1.15g/cm3、d＝1.25g/cm3、d＝1.35g/cm3的溶液中浸渍，总共浸渍12次，同时每次浸渍时间6分钟。每次浸渍后取出阳极块置于85℃烘箱内干燥6分钟，然后在温度为260℃，水蒸气压强为0.04MPa，氧气质量百分浓度12％条件下热分解6分钟。其中，每分解4次做一次补形成处理。
2)将经步骤1)处理后的钽块浸入比重d为1.72g/cm3硝酸锰溶液中浸渍2次，每次浸渍时间6分钟。每次浸渍后取出钽块置于85℃烘箱内干燥6分钟，然后在温度为250℃，水蒸气压强为0.02MPa，氧气质量百分浓度9％条件下热分解6分钟，在最后一次热分解后得到表面具有二氧化锰薄层的第一阴极。
3)按照外层混合溶液中硝酸锰溶液的比重由小变大，将经步骤2)处理后的第一阴极浸入含分散剂质量百分比为0.06％、含降粘剂质量百分比为0.01％的比重d＝1.15g/cm3、以及d＝1.25g/cm3硝酸锰溶液中，总共浸渍4次，每次浸渍6分钟。每次浸渍后取出第一阴极置于85℃烘箱内干燥6分钟，然后在温度为280℃，水蒸气压强为0.03MPa，氧气质量百分浓度12％条件下热分解6分钟。在最后一次热分解后进行一次补形成处理，得到第二阴极。
4)将经步骤3)处理后的第二阴极浸入含有45％固体二氧化锰、比重d＝2.05g/cm3硝酸锰溶液中浸渍1次，浸渍2min，浸渍后取出第二阴极置于125℃烘箱内干燥30分钟，然后在温度为280℃，水蒸气压强为0.03MPa，氧气质量百分浓度12％条件下热分解6分钟。
5)按照外层混合溶液中硝酸锰溶液的比重由小变大，将经步骤4)处理后的第二阴极，浸入含分散剂质量百分比为0.06％、降粘剂质量百分比为0.01％的比重d＝1.15g/cm3硝酸锰溶液，以及含分散剂质量百分比为0.06％、降粘剂质量百分比为0.01％的比重d＝1.25g/cm3硝酸锰溶液中，共浸渍4次，每次浸渍6分钟，浸渍后取出阳极块置于85℃烘箱内干燥6分钟，然后在温度为260℃，水蒸气压强为0.02MPa，氧气质量百分浓度10％条件下热分解6分钟。在最后一次热分解后进行一次补形成处理。
6)将经步骤5)处理后的阴极经过石墨、银浆、粘接、模压等工序加工处理后，最后的成品在100KHz频率下测定，所得数据见表1：
表1测试结果
实施例2
1)选取钽块尺寸为3.0×5.2×5.8(mm)制作20V330μF钽电容器，经真空烧结后，钽块在质量分数为0.03％的磷酸溶液中，施加56V的化成电压生成Ta2O5介质氧化膜，经过360℃的热处理后，将得到的具有介质氧化膜的钽块按照比重由小变大，在硝酸锰溶液比重分别为d＝1.07g/cm3、d＝1.15g/cm3、d＝1.25g/cm3、d＝1.35g/cm3的溶液中浸渍，总共浸渍12次，每次浸渍6分钟。每次浸渍后取出阳极块置于85℃烘箱内干燥6分钟，然后在温度为270℃，水蒸气压强为0.03MPa，氧气质量百分浓度12％条件下热分解6分钟，其中，每分解4次做一次补形成处理。
2)将经步骤1)处理后的阳极块浸入比重d为1.72g/cm3硝酸锰溶液中浸渍2次，每次浸渍时间6分钟。每次浸渍后取出钽块置于85℃烘箱内干燥6分钟，然后在温度为260℃，水蒸气压强为0.02MPa，氧气质量百分浓度9％条件下热分解6分钟，在最后一次热分解后得到表面具有二氧化锰薄层的第一阴极。
3)按照外层混合溶液中硝酸锰溶液的比重由小变大，将经步骤2)处理后的第一阴极浸入含分散剂质量百分比为0.06％和降粘剂质量百分比为0.01％的比重d＝1.15g/cm3、以及d＝1.25g/cm3硝酸锰溶液中共浸渍4次，每次浸渍6分钟。每次浸渍后取出阳极块置于85℃烘箱内干燥6分钟，然后在温度为280℃，水蒸气压强为0.04MPa，氧气质量百分浓度12％条件下热分解6分钟。最后一次热分解后进行一次补形成处理，得到第二阴极。
4)将经步骤3)处理后的得到第二阴极浸入含有45％固体二氧化锰、比重d为2.05g/cm3硝酸锰溶液中浸渍1次，浸渍2分钟，浸渍后取出阳极块置于125℃烘箱内干燥40分钟，然后在温度为280℃，水蒸气压强为0.03MPa，氧气质量百分浓度12％条件下热分解6分钟。
5)按照外层混合溶液中硝酸锰溶液的比重由小变大，将经步骤4)处理后的阳极块浸入分别含分散剂质量百分比为0.06％和降粘剂质量百分比为0.01％的比重d＝1.15g/cm3、和d＝1.25g/cm3硝酸锰溶液中浸渍4次，每次浸渍6分钟，每次浸渍后取出阳极块置于85℃烘箱内干燥6分钟，然后在温度为270℃，水蒸气压强为0.02MPa，氧气质量百分浓度10％条件下热分解6分钟。最后一次热分解后进行一次补形成处理。
6)将经步骤5)处理后的阴极经过石墨、银浆、粘接、模压等工序加工处理后，最后的成品在100KHz频率下测定，所得数据见表2：
表2测试结果
综合表1以及表2可知，采用本发明中的低ESR钽电解电容器的阴极制备方法制得的固体电解质钽电容器产品ESR值远远小于美国公司同类产品的ESR标准值，可以明显提高产品在高频下的电气性能。也即是说，阴极的ESR低，进而有效改善钽电解电容器的高频电气性能。
同时经测量，本发明提供的第一阴极，由于不同的钽块的密度不同，浸渍的效果不同，在本发明提供的方法中，二氧化锰薄层的平均厚度在0.05mm-0.1mm之间，同理，本发明提供的低ESR钽电解电容器的阴极，相比于钽块，外形尺寸厚度平均增加0.1mm～0.25mm，也即是钽块表面至二氧化锰层的厚度平均为0.1mm～0.25mm，但需注意的是，二氧化锰层的厚度要大于二氧化锰薄层的厚度。
综上所述，本发明较佳的实施例的提供的低ESR钽电解电容器的阴极及其制备方法，弥补了现有技术的不足，明显降低ESR值，从而有效改善钽电容器的高频电气性能。
以上所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

Claims (10)

1.一种低ESR钽电解电容器的阴极制备方法，包括在具有介质氧化膜的钽块的表面制备二氧化锰层，其特征在于，所述二氧化锰层由以下方法制得：
将所述钽块在不同比重的硝酸锰溶液中浸渍多次，且硝酸锰溶液的比重随着浸渍次数的增加而增大，每次浸渍完成后在230℃～300℃热分解，于最后一次热分解后得到表面具有二氧化锰薄层的第一阴极，优选所述二氧化锰薄层的厚度为0.05mm-0.1mm；
将所述第一阴极在外层混合溶液中浸渍至少一次，每次浸渍完成后在250℃～280℃热分解后，将得到的第二阴极强化处理，随后在所述外层混合溶液中浸渍至少一次，浸渍完成后在250℃～280℃热分解后所得；
所述外层混合溶液由在硝酸锰溶液中添加分散剂与降粘剂制得。
2.根据权利要求1所述的阴极制备方法，其特征在于，所述外层混合溶液中，所述硝酸锰溶液的比重为1.15g/cm3～1.50g/cm3，所述分散剂在所述外层混合溶液中的质量浓度为0.01wt％～0.18wt％，所述降粘剂在所述外层混合溶液中的质量浓度为0.01wt％～0.3wt％。
3.根据权利要求1所述的阴极制备方法，其特征在于，所述分散剂选自甲醇、乙醇、乙二醇、聚乙二醇、丙醇和异丙醇中的至少一种。
4.根据权利要求1所述的阴极制备方法，其特征在于，所述降粘剂选自木质素磺酸钠、壬基酚聚氧乙烯醚乙酸铵、AMPS/AA/DMDAAC-木质素磺酸盐接枝共聚物降粘剂、以及木质素磺酸盐/有机硅氟共聚物复合降粘剂中的至少一种。
5.根据权利要求1所述的阴极制备方法，其特征在于，将所述第一阴极在外层混合溶液中浸渍2～4次，且外层混合溶液中的硝酸锰溶液的比重随着浸渍次数的增加而增大；
优选地，将强化处理后的第二阴极在所述外层混合溶液中浸渍3-5次，且外层混合溶液中的硝酸锰溶液的比重随着浸渍次数的增加而增大。
6.根据权利要求1所述的阴极制备方法，其特征在于，所述热分解的步骤在水蒸气的压强为0.01MPa～0.1MPa，氧气的质量浓度为9％～12％的条件下进行。
7.根据权利要求1所述的阴极制备方法，其特征在于，对所述第二阴极进行强化处理的步骤包括：
将所述第二阴极浸渍于强化液中2～3min，将浸渍完成后的所述第二阴极在45～150℃干燥20～30min，然后在230℃～280℃进行热分解所得；
优选地，所述强化液为比重为1.8g/cm3～2.2g/cm3的含有固体二氧化锰的硝酸锰溶液，所述二氧化锰在所述硝酸锰溶液中的质量百分数为44～46％。
8.根据权利要求1所述的阴极制备方法，其特征在于，还包括在热分解2～4次后进行一次补形成处理；
优选地，所述浸渍完成后至开始进行所述热分解前，还包括将浸渍完成后的浸渍件在84～87℃干燥5～10min。
9.根据权利要求1所述的阴极制备方法，其特征在于，制备所述第一阴极的过程中，浸渍所述钽块的所述硝酸锰溶液的比重为1.07g/cm3～1.92g/cm3。
10.一种低ESR钽电解电容器的阴极，其特征在于，由权利要求1～9任意一项所述的阴极制备方法在所述钽块的表面制备所述二氧化锰层后，在所述二氧化锰层的表面涂覆石墨层和银浆层所得；
优选地，所述二氧化锰层的厚度为0.1mm～0.25mm，且所述二氧化锰层的厚度大于所述二氧化锰薄层的厚度。
CN201811315168.6A 2018-11-06 2018-11-06 一种低esr钽电解电容器的阴极及其制备方法 Active CN109300695B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201811315168.6A CN109300695B (zh) 2018-11-06 2018-11-06 一种低esr钽电解电容器的阴极及其制备方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201811315168.6A CN109300695B (zh) 2018-11-06 2018-11-06 一种低esr钽电解电容器的阴极及其制备方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN109300695A true CN109300695A (zh) 2019-02-01
CN109300695B CN109300695B (zh) 2020-10-16

Family

ID=65145869

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201811315168.6A Active CN109300695B (zh) 2018-11-06 2018-11-06 一种低esr钽电解电容器的阴极及其制备方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN109300695B (zh)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109887751A (zh) * 2019-02-20 2019-06-14 中国振华(集团)新云电子元器件有限责任公司(国营第四三二六厂) 一种片式钽电容器用钽芯子及其阴极的制备方法和片式钽电容器
CN111341564A (zh) * 2020-03-13 2020-06-26 中国振华(集团)新云电子元器件有限责任公司(国营第四三二六厂) 钽芯被膜方法、钽芯以及包括该钽芯的钽电容器和应用
CN112927940A (zh) * 2021-01-26 2021-06-08 中国振华(集团)新云电子元器件有限责任公司(国营第四三二六厂) 一种降低钽电容器负温损耗角正切值的阴极制备方法

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6377443B1 (en) * 2000-05-26 2002-04-23 Kemet Electronics Corporation Thermal treatment process for valve metal nitride electrolytic capacitors having manganese oxide cathodes
US6804109B1 (en) * 2003-10-20 2004-10-12 Kemet Electronics Corporation Solid electrolyte capacitor having transition metal oxide underlayer and conductive polymer electrolyte
CN102800480A (zh) * 2012-08-24 2012-11-28 中国振华（集团）新云电子元器件有限责任公司 一种铌电容器阴极制备方法
CN102842434A (zh) * 2012-09-06 2012-12-26 深圳顺络电子股份有限公司 一种电解电容器的阴极制备方法
CN103489656A (zh) * 2013-10-17 2014-01-01 中国振华（集团）新云电子元器件有限责任公司 制备固体电解电容器阴极的方法
CN106952730A (zh) * 2017-03-21 2017-07-14 电子科技大学 一种钽电容器二氧化锰被覆液及其制备方法

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6377443B1 (en) * 2000-05-26 2002-04-23 Kemet Electronics Corporation Thermal treatment process for valve metal nitride electrolytic capacitors having manganese oxide cathodes
US6804109B1 (en) * 2003-10-20 2004-10-12 Kemet Electronics Corporation Solid electrolyte capacitor having transition metal oxide underlayer and conductive polymer electrolyte
CN102800480A (zh) * 2012-08-24 2012-11-28 中国振华（集团）新云电子元器件有限责任公司 一种铌电容器阴极制备方法
CN102842434A (zh) * 2012-09-06 2012-12-26 深圳顺络电子股份有限公司 一种电解电容器的阴极制备方法
CN103489656A (zh) * 2013-10-17 2014-01-01 中国振华（集团）新云电子元器件有限责任公司 制备固体电解电容器阴极的方法
CN106952730A (zh) * 2017-03-21 2017-07-14 电子科技大学 一种钽电容器二氧化锰被覆液及其制备方法

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109887751A (zh) * 2019-02-20 2019-06-14 中国振华(集团)新云电子元器件有限责任公司(国营第四三二六厂) 一种片式钽电容器用钽芯子及其阴极的制备方法和片式钽电容器
CN109887751B (zh) * 2019-02-20 2020-10-27 中国振华(集团)新云电子元器件有限责任公司(国营第四三二六厂) 一种片式钽电容器用钽芯子及其阴极的制备方法和片式钽电容器
CN111341564A (zh) * 2020-03-13 2020-06-26 中国振华(集团)新云电子元器件有限责任公司(国营第四三二六厂) 钽芯被膜方法、钽芯以及包括该钽芯的钽电容器和应用
CN111341564B (zh) * 2020-03-13 2021-12-07 中国振华(集团)新云电子元器件有限责任公司(国营第四三二六厂) 钽芯被膜方法、钽芯以及包括该钽芯的钽电容器和应用
CN112927940A (zh) * 2021-01-26 2021-06-08 中国振华(集团)新云电子元器件有限责任公司(国营第四三二六厂) 一种降低钽电容器负温损耗角正切值的阴极制备方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN109300695B (zh) 2020-10-16

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN109300695A (zh) 一种低esr钽电解电容器的阴极及其制备方法
CN105314629B (zh) 一种生物质碳源直接制备共掺杂三维石墨烯电极材料的方法
CN107804833B (zh) 一种三维网状氮磷硫共掺杂多孔碳材料及制备方法与用途
CN100472680C (zh) 固体电解电容器阴极制造方法
CN101642812A (zh) 一种钼钇合金丝的制备方法
CN113321247B (zh) 一种有序孔隙木质衍生碳负载钴酸镍吸波材料的制备方法
CN112850712A (zh) 一种MXene材料的制备方法及应用
CN105655561A (zh) 一种磷酸锰锂纳米片的合成方法
CN102800480A (zh) 一种铌电容器阴极制备方法
CN109036852A (zh) 一种新型三维多孔铝电极箔及其制备方法
CN103035884B (zh) 一种内化成用生极板的预处理方法
CN106057469B (zh) 一种中高压固体电解质钽电容器阴极的制备方法
TWI676593B (zh) 石墨複合導電棒材及使用該石墨複合導電棒材製備石墨烯的方法
CN108538589A (zh) 一种卷绕式固态电容制备方法
CN112768761A (zh) 一种硫化物固态电解质及其制备方法和应用
US8399046B2 (en) Preparation method of metal oxide doped monolith carbon aerogel for capacitance capacitor
CN108878234B (zh) 一种ZrH2添加的Y2O3-W基次级发射体的制备方法
CN110421669A (zh) 一种蒙脱土复合工业木质素改性木材的方法
CN109698341B (zh) 一种电极制备方法、电极及电池
LU101837B1 (en) Method for Modifying High-nickel Positive Electrode Material
CN111341564B (zh) 钽芯被膜方法、钽芯以及包括该钽芯的钽电容器和应用
CN107541760A (zh) 一种6μm双面光锂离子电池铜箔改性处理工艺及其改性剂制备工艺
US4975035A (en) Method of making a nickel hydroxide-containing cathode for alkaline batteries
CN104538181B (zh) 一种钽电容器被膜的密致方法
CN106548870A (zh) 一种提高钽电容器击穿电压的被膜方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant