CN109686568A - 一种电容及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种电容及其制备方法，该电容包括：芯子，所述芯子包括阴极箔、阳极箔和电解纸，所述芯子内含浸有电解液，且所述芯子内具有导电膜；导线，所述导线的一端与所述芯子连接，其另一端悬置；外壳，所述芯子设置于所述外壳内。本发明所提供的电容及其制备方法在卷绕的电容芯子中浸入高分子悬浊液，从而在芯子烘干后能够在其内部形成高导电高分子膜，以实现电容低阻抗；同时，将形成高分子膜后的电容浸入电解液，用以修复阳极铝箔的氧化膜，使该种电容又能有很低的漏电流值。这样，该电容既具备更低的ESR值，可以耐受更大的纹波电流，又具备修复阳极氧化膜能力，有更优于固态电容的耐压储存能力。

Description

一种电容及其制备方法
技术领域
本发明涉及电子器件技术领域，尤其涉及一种电容及其制备方法。
背景技术
电容作为电子线路上的一个常用器件，起着滤波、旁路、耦合、去耦、转相等电气作用，而滤波则是用得最多的一种。当交流纹波电流流过电容时，由于电容存在ESR(Equivalent Series Resistance，等效串联电阻)，因此必然会使电容发热，而电容产生的热量决定于电容ESR值的大小，ESR值小，产生热量小，意味着可以承受更大的纹波电流。现有技术中具有固态电容和液态电容两种结构，其中，固态电容的ESR值小，但无法修复阳极箔氧化膜，导致电容漏电流大，又会削弱电容耐纹波能力；而液态电容可以有更小的漏电流，但ESR值偏高，也会降低电容耐纹波能力。
发明内容
本发明的目的在于提供一种电容及其制备方法，以解决或至少部分解决上述至少一个问题。
为实现上述目的，本发明提出的技术方案如下：
一种电容，包括：
芯子，所述芯子包括阴极箔、阳极箔和电解纸，所述芯子内含浸有电解液，且所述芯子内具有导电膜；
导线，所述导线的一端与所述芯子连接，其另一端悬置；
外壳，所述芯子设置于所述外壳内。
进一步地，所述电解纸插入所述阴极箔与所述阳极箔之间，且所述阴极箔、所述阳极箔和所述电解纸卷绕成柱形。
进一步地，所述导电膜为高分子悬浊液烘干形成的膜层，所述高分子悬浊液为聚噻吩、聚吡咯、聚苯胺或苯乙烯磺酸盐中的至少一种分散至水溶液中形成的悬浊液，所述高分子悬浊液的pH为3-8，固含量为10％-20％。
本发明还提供一种用于制备如上所述的电容的制备方法，包括以下步骤：
S1：制备芯子；
S2：化成与碳化处理，将步骤S1中制备得到的芯子做化成与碳化处理；
S3：将经过化成与碳化后的芯子进行清洗并烘干；
S4：将烘干后的芯子经高分子悬浊液含浸后烘干；
S5：将步骤S4中烘干后的芯子含浸电解液；
S6：密封。
进一步地，在步骤S1中，制备芯子包括以下步骤：
S11：通过刺铆机将阳极导针铆接在阳极铝箔上；
S12：通过刺铆机将阴极导针铆接在阴极铝箔上；
S13：在阳极铝箔与阴极铝箔之间用电解纸隔开并卷绕成芯子。
进一步地，在步骤S2中，化成处理的温度为60℃-100℃，化成处理的持续时间为20min-50min，化成处理的反应液为质量比为5％-10％的己二酸铵水溶液，所述反应液的pH为6.7-7，电导率为10-15Ω·cm。
进一步地，在步骤S2中，碳化处理的温度为200℃-280℃，碳化处理的持续时间为2h-4h。
进一步地，在步骤S2中，将步骤S1中制得的芯子穿上胶塞后点焊于不锈钢铁条上，并进行化成与碳化处理。
进一步地，在步骤S4中，将烘干后的芯子经高分子悬浊液含浸后烘干包括以下步骤：
S41：第一次含浸：含浸持续时间为40min-60min，含浸真空度-0.09MPa，含浸后烘干持续时间为10min-20min，烘干温度为125℃；
S42：第二次含浸：含浸持续时间为20min-40min，含浸真空度-0.09MPa，含浸后烘干持续时间为20min-30min，烘干温度为125℃；
S43：第三次含浸：含浸持续时间为10min-20min，含浸真空度-0.09MPa，含浸后烘干持续时间为40min-60min，烘干温度为125℃。
进一步地，在步骤S4中，采用的高分子悬浊液为聚噻吩、聚吡咯、聚苯胺或苯乙烯磺酸盐中的至少一种分散至水溶液中形成的悬浊液，所述高分子悬浊液的pH为3-8，固含量为10％-20％。
进一步地，在步骤S5中，用于芯子含浸的电解液的电导率为0.5-1.5Ω·cm，闪火电压为≥150V，pH为3-5，电解液的含浸温度为40±5℃。
本发明所提供的电容及其制备方法在卷绕的电容芯子中浸入高分子悬浊液，从而在芯子烘干后能够在其内部形成高导电高分子膜，以实现电容低阻抗；同时，将形成高分子膜后的电容浸入电解液，用以修复阳极铝箔的氧化膜，使该种电容能有很低的漏电流值，承受更大纹波电流，同时又具备修复阳极氧化膜能力。这样，该电容既具备更低的ESR值，可以耐受更大的纹波电流，又具备修复阳极氧化膜能力，有更优于固态电容的耐压储存能力。
以上附加方面的优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
图1为本发明所提供的电容一种具体实施方式的结构示意图；
图2为本发明所提供的制备方法一种具体实施方式的流程图。
附图标记说明：
1-芯子 101-阴极箔 102-阳极箔 103-电解纸
2-导线
3-外壳
4-引线牵棒
5-密封胶塞
具体实施方式
以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。
请参考图1，图1为本发明所提供的电容一种具体实施方式的结构示意图。
在一种具体实施方式中，本发明提供一种电容，该电容为固液混合电容，其具备更低的ESR值，可以耐受更大的纹波电流，且由于具备修复阳极氧化膜能力，使得该种电容又有更优于固态电容的耐压储存能力。该电容可以应用于一般家用电器、电脑主板、电源主板，还能够适用于汽车电子、通信基站等条件恶劣的场所中。
该电容包括芯子1、导线2、外壳3、引线牵棒4以及密封胶塞5；其中，芯子1包括阴极箔101、阳极箔102和电解纸103，所述芯子1内含浸有电解液，且芯子1内具有导电膜，阳极箔102和阴极箔101可以均为铝箔，通过刺铆机将阳极导针铆接在阳极铝箔上，阴极导针铆接在阴极铝箔上，在阳极铝箔与阴极铝箔之间用电解纸103隔开并卷绕成芯包形式的芯子1。上述导线2为CP线(CP线，也叫做镀锡铜包钢线，是一种新型的复合线材)，所述导线2的一端与所述芯子1连接，其另一端悬置，用于与其他部件电连接；外壳3用于保护和安装芯子1和密封胶塞5等结构，其可以为内防爆式外壳3形式。
上述导电膜为高分子悬浊液烘干形成的膜层，由于采用浸润后烘干的方式，该导电膜可以形成于芯子1内的任何适当位置，例如阴极箔101两侧、阳极箔102两侧或电解纸103两侧等处。用于形成导电膜的高分子悬浊液为聚噻吩、聚吡咯、聚苯胺或苯乙烯磺酸盐中的至少一种分散至水溶液中形成的悬浊液，所述高分子悬浊液的pH为3-8，固含量为10％-20％。由于该电容内同时具有电解液和高分子悬浊液该，因此，该电容在选择材料上，需要考虑导电高分子与电解液的相容性，两者不能发生化学反应，以免影响产品的性能，且导电高分子黏度较大，普通电解纸103很难浸透，需挑选纤维结构较疏松的电解纸103，还需考虑其在碳化过程耐高温的能力等。基于此，可采用上述得高分子悬浊液材料，同时，电解液的溶剂可以为醇类、醚类、水、或其他的有机酸类中的至少一种，溶质类至少为己二酸、己二酸铵、甲酸铵中的一种。
本发明所提供的电容在卷绕的芯子1中存在经过高分子悬浊液烘干后在其内部形成的高导电高分子的导电膜，从而实现了电容低阻抗；同时，将形成导电膜后的电容浸入电解液，用以修复阳极铝箔的氧化膜，使该种电容能有很低的ESR值，承受更大纹波电流。这样，该电容既具备更低的ESR值，可以耐受更大的纹波电流，又具备修复阳极氧化膜能力，有更优于固态电容的耐压储存能力。
除了上述电容，本发明还提供一种用于制备该电容的制备方法，如图2所示，该方法包括以下步骤：
S1：制备芯子。
具体地，在步骤S1中，制备芯子包括以下步骤：
S11：通过刺铆机将阳极导针铆接在阳极铝箔上；
S12：通过刺铆机将阴极导针铆接在阴极铝箔上；
S13：在阳极铝箔与阴极铝箔之间用电解纸隔开并卷绕成芯子。
其中，制备芯子时所用的阳极箔为铝基材腐蚀后生长氧化膜制成，化成电压应为1.8倍WV以上，所用的阴极铝箔为涂覆碳箔，可选用带0VF或2VF耐压的负极，负箔长度需比阳极箔略长，以确保卷绕的芯子，阴极箔包住阳极箔，制备芯子时所用的电解纸为麻浆纤维或其他化学纤维电解纸，正导针为化成后导针，所用CP线导电率大于40％。
S2：化成与碳化处理，将步骤S1中制备得到的芯子做化成与碳化处理。
在步骤S2中，将步骤S1中制得的芯子穿上胶塞后点焊于不锈钢铁条上，并进行化成与碳化处理，该胶塞为IIR丁基胶系列胶条。化成处理的温度为60℃-100℃，化成处理的持续时间为20min-50min，化成处理的反应液为质量比为5％-10％的己二酸铵水溶液，所述反应液的pH为6.7-7，电导率为10-15Ω·cm；碳化处理的温度为200℃-280℃，碳化处理的持续时间为2h-4h。
S3：将经过化成与碳化后的芯子进行清洗并烘干。
S4：将烘干后的芯子经高分子悬浊液含浸后烘干。
在步骤S4中，将烘干后的芯子经高分子悬浊液含浸后烘干包括以下步骤：
S41：第一次含浸：含浸持续时间为40min-60min，含浸真空度-0.09MPa，含浸后烘干持续时间为10min-20min，烘干温度为125℃；
S42：第二次含浸：含浸持续时间为20min-40min，含浸真空度-0.09MPa，含浸后烘干持续时间为20min-30min，烘干温度为125℃；
S43：第三次含浸：含浸持续时间为10min-20min，含浸真空度-0.09MPa，含浸后烘干持续时间为40min-60min，烘干温度为125℃。
其中，采用的高分子悬浊液为聚噻吩、聚吡咯、聚苯胺或苯乙烯磺酸盐中的至少一种分散至水溶液中形成的悬浊液，所述高分子悬浊液的pH为3-8，固含量为10％-20％。
S5：将步骤S4中烘干后的芯子含浸电解液；在步骤S5中，用于芯子含浸的电解液的电导率为0.5-1.5Ω·cm，闪火电压为≥150V，pH为3-5，电解液的含浸温度为40±5℃。
S6：密封。该步骤中，密封包括将芯包进行装外壳密封，而后将密封后的电容进行老化和分选，最后，将分选好的产品进行参数测量印字包装。其中，外壳选用有防爆槽的内防爆外壳，老化温度为在95℃-120℃，老化时间为120-180min。
本发明所提供的电容制备方法在卷绕的电容芯子中浸入高分子悬浊液，从而在芯子烘干后能够在其内部形成高导电高分子膜，以实现电容低阻抗；同时，将形成高分子膜后的电容浸入电解液，用以修复阳极铝箔的氧化膜，使该种电容能有很低的ESR值，承受更大纹波电流。同时又具备修复阳极氧化膜能力。这样，该电容及其制备方法能够在保证电容低阻抗的同时，又有更优于固态电容的耐压储存能力，从而使得电容具有较高的综合性能。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，不能理解为对本发明的限制。
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个以上，除非另有明确具体的限定。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体等。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (11)

1.一种电容，其特征在于，包括：
芯子(1)，所述芯子(1)包括阴极箔(101)、阳极箔(102)和电解纸(103)，所述芯子(1)内含浸有电解液，且所述芯子(1)内具有导电膜；
导线(2)，所述导线(2)的一端与所述芯子(1)连接，其另一端悬置；
外壳(3)，所述芯子(1)设置于所述外壳(3)内。
2.根据权利要求1所述的电容，其特征在于，所述电解纸(103)插入所述阴极箔(101)与所述阳极箔(102)之间，且所述阴极箔(101)、所述阳极箔(102)和所述电解纸(103)卷绕成柱形。
3.根据权利要求1所述的电容，其特征在于，所述导电膜为高分子悬浊液烘干形成的膜层，所述高分子悬浊液为聚噻吩、聚吡咯、聚苯胺或苯乙烯磺酸盐中的至少一种分散至水溶液中形成的悬浊液，所述高分子悬浊液的pH为3-8，固含量为10％-20％。
4.一种用于制备如权利要求1-3任一项所述的电容的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1：制备芯子(1)；
S2：化成与碳化处理，将步骤S1中制备得到的芯子(1)做化成与碳化处理；
S3：将经过化成与碳化后的芯子(1)进行清洗并烘干；
S4：将烘干后的芯子(1)经高分子悬浊液含浸后烘干；
S5：将步骤S4中烘干后的芯子(1)含浸电解液；
S6：密封。
5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，在步骤S1中，制备芯子(1)包括以下步骤：
S11：通过刺铆机将阳极导针铆接在阳极铝箔上；
S12：通过刺铆机将阴极导针铆接在阴极铝箔上；
S13：在阳极铝箔与阴极铝箔之间用电解纸(103)隔开并卷绕成芯子(1)。
6.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，在步骤S2中，化成处理的温度为60℃-100℃，化成处理的持续时间为20min-50min，化成处理的反应液为质量比为5％-10％的己二酸铵水溶液，所述反应液的pH为6.7-7，电导率为10-15Ω·cm。
7.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，在步骤S2中，碳化处理的温度为200℃-280℃，碳化处理的持续时间为2h-4h。
8.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，在步骤S2中，将步骤S1中制得的芯子(1)穿上胶塞后点焊于不锈钢铁条上，并进行化成与碳化处理。
9.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，在步骤S4中，将烘干后的芯子(1)经高分子悬浊液含浸后烘干包括以下步骤：
S41：第一次含浸：含浸持续时间为40min-60min，含浸真空度-0.09MPa，含浸后烘干持续时间为10min-20min，烘干温度为125℃；
S42：第二次含浸：含浸持续时间为20min-40min，含浸真空度-0.09MPa，含浸后烘干持续时间为20min-30min，烘干温度为125℃；
S43：第三次含浸：含浸持续时间为10min-20min，含浸真空度-0.09MPa，含浸后烘干持续时间为40min-60min，烘干温度为125℃。
10.根据权利要求9所述的制备方法，其特征在于，在步骤S4中，采用的高分子悬浊液为聚噻吩、聚吡咯、聚苯胺或苯乙烯磺酸盐中的至少一种分散至水溶液中形成的悬浊液，所述高分子悬浊液的pH为3-8，固含量为10％-20％。
11.根据权利要求10所述的制备方法，其特征在于，在步骤S5中，用于芯子(1)含浸的电解液的电导率为0.5-1.5Ω·cm，闪火电压为≥150V，pH为3-5，电解液的含浸温度为40±5℃。
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