CN109741954B - 一种采用高效化成方法的固态铝电解电容器制备工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种采用高效化成方法的固态铝电解电容器制备工艺，涉及铝电解电容器领域，要解决现有化成工序需要消耗大量去离子水，且清洗时需要加热，消耗大量电能，成本高昂的问题。具体步骤如下：步骤一，裁切；步骤二，卷绕芯包；步骤三，焊接素子；步骤四，化成；步骤五，含浸；步骤六，组立；步骤七，制备成品。本发明改进了化成工序，通过采用磷酸二氢铵与磷酸、柠檬酸铵与磷酸或者己二酸铵与磷酸混合的水溶液作为电解液，降低电解液浓度，芯包不需清洗即可直接用于后续生产，降低了生产过程中电与水的消耗，降低了生产成本，成品LC更小，CAP、DF、ESR与传统工艺无明显区别，可以满足使用需求。
Description
技术领域
本发明涉及铝电解电容器领域，具体是一种采用高效化成方法的固态铝电解电容器制备工艺。
背景技术
电容器是一种容纳电荷的器件，是电子设备中大量使用的电子元件之一，广泛应用于电路中的隔直通交，耦合，旁路，滤波，调谐回路，能量转换，控制等方面。随着电子信息技术的日新月异，数码电子产品的更新换代速度越来越快，以平板电视、笔记本电脑、数码相机等产品为主的消费类电子产品产销量持续增长，带动了电容器产业增长。
铝电解电容器就是常见的一种电容器，是由铝圆筒做负极，里面装有液体电解质，插入一片弯曲的铝带做正极制成，还需要经过直流电压处理，使正极片上形成一层氧化膜做介质。
现有固态铝电解电容器的生产流程包括裁切、卷绕芯包、焊接素子、化成、含浸、组立和制备成品，化成步骤为将电容器芯包浸入一定温度的化成用电解液中通直流电15min-60min，待电流稳定后放电，再将芯包从电解液中取出并浸入一定温度的去离子水中15min-60min，然后放入105℃-165℃烘箱干燥30min-60min。依不同生产需求，可重复上述步骤1-3次，化成步骤中电解液溶剂为水，溶质为己二酸铵、磷酸二氢铵、硼酸、柠檬酸铵和甲酸铵中的一种或几种，电解液温度50℃-80℃，去离子水温度40℃-70℃，需要消耗大量去离子水，且清洗时需要加热，消耗大量电能，成本高昂，这就为生产带来了不便。
发明内容
本发明的目的在于提供一种采用高效化成方法的固态铝电解电容器制备工艺，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种采用高效化成方法的固态铝电解电容器制备工艺，具体步骤如下：
步骤一，裁切：将阳极箔、阴极箔、电解纸裁切成指定宽度；
步骤二，卷绕芯包：将正导针钉铆在阳极铝箔上，负导针钉铆在阴极铝箔上，电解纸夹在阳极箔与阴极箔之间一起卷绕成芯包；
步骤三，焊接素子：将芯包按相同高度焊接在铁条上；
步骤四，化成：将芯包浸入电解液中通直流电15min-60min，待电流稳定后放电，再将芯包从电解液中取出放入烘箱干燥，依不同生产需求，可重复此步骤1-3次，电解液为磷酸二氢铵与磷酸、柠檬酸铵与磷酸或者己二酸铵与磷酸按一定配比混合的水溶液；
步骤五，含浸：将化成后的芯包经过含浸前处理剂、含浸单体、含浸氧化剂、高温聚合后制得素子；
步骤六，组立：通过自动组立机将制备好的素子密封好，得到组立好的产品；
步骤七，制备成品：组立好的产品经老化、捺印、加工、包装，即可得固态铝电解电容器。
作为本发明进一步的方案：步骤四中电解液的温度为50-80℃。
作为本发明进一步的方案：步骤四中烘箱的温度为105-165℃，烘箱干燥的时间为30-60min。
作为本发明进一步的方案：步骤四的电解液中磷酸二氢铵、柠檬酸铵或己二酸铵的质量分数控制在0.1％-0.6％，磷酸的质量分数控制在0.01％-0.03％。
作为本发明进一步的方案：步骤四中电解液的电导率为2mS/cm-5mS/cm，pH值为2-5。
作为本发明进一步的方案：步骤六中采用橡胶塞和铝壳将制备好的素子密封。
作为本发明进一步的方案：步骤五中单体为3-4乙烯二氧噻吩的醇类溶液。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明通过采用磷酸二氢铵与磷酸、柠檬酸铵与磷酸或者己二酸铵与磷酸按一定配比混合的水溶液作为电解液，在不影响化成效果的前提下降低电解液浓度，芯包不需清洗即可直接用于后续生产，降低了固态铝电解电容器生产过程中电与水的消耗，降低了生产成本，制备的成品LC更小，CAP、DF、ESR与传统工艺无明显区别，可以满足使用需求，使用前景广阔。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本专利的技术方案作进一步详细地说明。
实施例1
一种采用高效化成方法的固态铝电解电容器制备工艺，具体步骤如下：
步骤一，裁切：将阳极箔、阴极箔、电解纸裁切成指定宽度；
步骤二，卷绕芯包：将正导针钉铆在阳极铝箔上，负导针钉铆在阴极铝箔上，电解纸夹在阳极箔与阴极箔之间一起卷绕成芯包；
步骤三，焊接素子：将芯包按相同高度焊接在铁条上；
步骤四，化成：将芯包浸入65℃的电解液中通直流电30min，电解液的电导率为4mS/cm，pH值为3.6，待电流稳定后放电，再将芯包从电解液中取出放入145℃的烘箱干燥50min，依不同生产需求，可重复此步骤1-3次，电解液为磷酸二氢铵与磷酸混合的水溶液，电解液中磷酸二氢铵的质量分数控制在0.44％，磷酸的质量分数控制在0.02％；
步骤五，含浸：将化成后的芯包经过含浸前处理剂、含浸单体、含浸氧化剂、高温聚合后制得素子；
步骤六，组立：通过自动组立机将制备好的素子密封好，得到组立好的产品；
步骤七，制备成品：组立好的产品经老化、捺印、加工、包装，即可得固态铝电解电容器。
实施例1制备的成品进行特性测试，规格为680μF12V，尺寸为φ6.3mm×11mm，测试结果见表1。
表1
| CAP(μF/120Hz) | DF(％) | ESR(mΩ/100kHz) | LC(μA/12V) | |
| 1 | 678.5 | 1.1 | 5.8 | 14.9 |
| 2 | 686.1 | 0.9 | 5.5 | 21.9 |
| 3 | 692.5 | 0.8 | 5.9 | 20.5 |
| 4 | 689.8 | 0.9 | 5.7 | 7.1 |
| 平均值 | 686.7 | 0.9 | 5.7 | 16.1 |
对比例1
选用规格为680μF12V，尺寸为φ6.3mm×11mm的产品作为对比例1，对比例1产品的制备方法为传统固态电容器制造工艺，具体步骤如下：
步骤一，裁切：将阳极箔、阴极箔、电解纸裁切成指定宽度；
步骤二，卷绕芯包：将正导针钉铆在阳极铝箔上，负导针钉铆在阴极铝箔上，电解纸夹在阳极箔与阴极箔之间一起卷绕成芯包；
步骤三，焊接素子：将芯包按相同高度焊接在铁条上；
步骤四，化成：将芯包浸入75℃的电解液中通直流电40min，待电流稳定后放电，再将芯包从电解液中取出并浸入60℃的去离子水中36min，然后放入128℃烘箱干燥40min，依不同生产需求，可重复此步骤1-3次，电解液溶剂为水，溶质为己二酸铵、硼酸和甲酸铵的混合物；
步骤五，含浸：将化成后的芯包经过含浸前处理剂、含浸单体、含浸氧化剂、高温聚合后制得素子；
步骤六，组立：通过自动组立机，用橡胶塞和铝壳将制备好的素子密封好，得到组立好的产品；
步骤七，制备成品：组立好的产品经老化、捺印、加工、包装，即可得固态铝电解电容器。
将对比例1的产品进行性能测试，结果见表2。
表2
| 序号 | CAP(μF/120Hz) | DF(％) | ESR(mΩ/100kHz) | LC(μA/12V) |
| 1 | 686.4 | 0.9 | 5.6 | 56.8 |
| 2 | 689.6 | 0.9 | 5.7 | 71.2 |
| 3 | 689.1 | 0.9 | 6.0 | 23.6 |
| 4 | 691.3 | 0.9 | 5.7 | 71.4 |
| 平均值 | 689.1 | 0.9 | 5.8 | 55.7 |
从表1和表2中可以看出，实施例1的产品LC更小，CAP、DF、ESR与传统工艺无明显区别。
含浸是将化成好的芯包浸入药液中吸收，药液依含浸先后顺序分前处理剂，单体，氧化剂。
前处理剂是浸入芯包中修补氧化膜缺陷的药剂。
单体为3-4乙烯二氧噻吩的醇类溶液，是在氧化剂的催化下聚合成高导电能力的高分子聚合物。
氧化剂可以催化单体聚合。
化成是将卷绕完成后的电容器芯包浸入电解液中通直流电修复氧化膜的工序。
本发明中采用新型化成用电解液，通过特殊的搭配在不影响化成效果的前提下降低电解液浓度，芯包不需清洗即可直接用于后续生产，降低了固态铝电解电容器生产过程中电与水的消耗，降低了生产成本，制备的成品LC更小，CAP、DF、ESR与传统工艺无明显区别，可以满足使用需求。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。
Claims (5)
1.一种采用高效化成方法的固态铝电解电容器制备工艺，其特征在于，具体步骤如下：
步骤一，裁切：将阳极箔、阴极箔、电解纸裁切成指定宽度；
步骤二，卷绕芯包：将正导针钉铆在阳极铝箔上，负导针钉铆在阴极铝箔上，电解纸夹在阳极箔与阴极箔之间一起卷绕成芯包；
步骤三，焊接素子：将芯包按相同高度焊接在铁条上；
步骤四，化成：将芯包浸入电解液中通直流电15min-60min，待电流稳定后放电，再将芯包从电解液中取出放入烘箱干燥，依不同生产需求，可重复此步骤1-3次，电解液为磷酸二氢铵与磷酸、柠檬酸铵与磷酸或者己二酸铵与磷酸按一定配比混合的水溶液；
步骤五，含浸：将化成后的芯包经过含浸前处理剂、含浸单体、含浸氧化剂、高温聚合后制得素子；
步骤六，组立：通过自动组立机将制备好的素子密封好，得到组立好的产品；
步骤七，制备成品：组立好的产品经老化、捺印、加工、包装，即可得固态铝电解电容器；
所述步骤四的电解液中磷酸二氢铵、柠檬酸铵或己二酸铵的质量分数控制在0.1%-0.6%，磷酸的质量分数控制在0.01%-0.03%；所述步骤四中电解液的电导率为2mS/cm-5mS/cm，pH值为2-5。
2.根据权利要求1所述的采用高效化成方法的固态铝电解电容器制备工艺，其特征在于，所述步骤四中电解液的温度为50-80℃。
3.根据权利要求1所述的采用高效化成方法的固态铝电解电容器制备工艺，其特征在于，所述步骤四中烘箱的温度为105-165℃，烘箱干燥的时间为30-60min。
4.根据权利要求1所述的采用高效化成方法的固态铝电解电容器制备工艺，其特征在于，所述步骤六中采用橡胶塞和铝壳将制备好的素子密封。
5.根据权利要求1所述的采用高效化成方法的固态铝电解电容器制备工艺，其特征在于，所述步骤五中单体为3， 4- 乙烯二氧噻吩的醇类溶液。
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