CN109817464A - 用于电容器的可溶性纳米微粒溶液以及电容器封装结构 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种用于电容器的可溶性纳米微粒溶液以及电容器封装结构，可溶性纳米微粒溶液至少包含多元醇、甘醇类、可溶性纳米微粒以及分散剂。多元醇具有介于50至1000克/摩尔的分子量，且甘醇类具有2至8个碳原子。本发明所提供的用于电容器的可溶性纳米微粒溶液可以使电容器封装结构在低温应用中具有低容衰，因此可以良好适用于需要用于低温应用的电子装置中。

Description

用于电容器的可溶性纳米微粒溶液以及电容器封装结构

技术领域

本发明涉及一种用于电容器的配方以及封装结构，特别是涉及一种用于电容器的可溶性纳米微粒溶液以及电容器封装结构。

背景技术

电容器已广泛地被使用于消费性家电用品、计算机主板及其周边、电源供应器、通讯产品、及汽车等的基本组件，其主要的作用包括：滤波、旁路、整流、耦合、去耦、转相等。是电子产品中不可缺少的组件之一。电容器依照不同的材质及用途，有不同的型态，包括铝质电解电容、钽质电解电容、积层陶瓷电容、薄膜电容等。现有技术中，固态电解电容器具有小尺寸、大电容量、频率特性优越等优点，而可使用于中央处理器的电源电路的解耦合作用上。固态电解电容器是以固态电解质取代液态电解液做为阴极，而导电高分子基于其高导电性、制作过程容易等优点已被广泛应用于固态电解电容的阴极材料。然而现有技术的电容器在低温下会产生较高的容衰。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于，针对现有技术的不足提供一种用于电容器的配方以及电容器封装结构，其可以有效提升电容器封装结构在低温应用中的效能。

为了解决上述的技术问题，本发明所采用的技术方案是，提供一种用于电容器的可溶性纳米微粒溶液，其至少包含一多元醇、一甘醇类、可溶性纳米微粒以及一分散剂，其中，所述多元醇具有介于50至1000克/摩尔的分子量，且所述甘醇类具有2至8个碳原子。

优选地，所述多元醇是聚乙二醇或是聚丙二醇。

优选地，所述甘醇类是选自于由山梨糖醇、木糖醇、麦芽糖醇、庚-3-醇、庚-4-醇、庚-5-醇、庚-6-醇、庚-7-醇以及其等的任意组合所组成的群组。

优选地，所述可溶性纳米微粒是选自于苯胺、聚吡咯、聚噻吩、聚二氧乙基噻吩-聚苯乙烯磺酸或是其等的任意组合所组成的群组。

优选地，所述多元醇的含量占所述可溶性纳米微粒溶液的百分比介于2至50重量％之间。

优选地，所述甘醇类的含量占所述可溶性纳米微粒溶液的百分比介于0.5至50重量％。

优选地，所述多元醇与所述甘醇类的总含量占所述可溶性纳米微粒溶液的百分比介于5至55重量％。

本发明所采用的另一种技术方案是，提供一种电容器封装结构，其使用至少一具有一可溶性纳米微粒涂层的导电箔，所述可溶性纳米微粒涂层包括一多元醇、一甘醇类、可溶性纳米微粒以及一分散剂，其中，所述多元醇具有介于50至1000克/摩尔的分子量，且所述甘醇类具有2至8个碳原子。

优选地，所述可溶性纳米微粒涂层是在60度以下的湿度与介于60至180℃之间的温度的条件下形成在所述导电箔上。

优选地，所述电容器封装结构在介于-55至120℃之间的操作温度下具有小于20％的容衰。

本发明的其中一有益效果在于，本发明所提供的可溶性纳米微粒溶液以及电容器封装结构，其能通过“可溶性纳米微粒溶液包括一多元醇、一甘醇类、一可溶性纳米微粒以及一分散剂，其中，所述多元醇具有介于50至1000克/摩尔的分子量，且所述甘醇类具有2至8个碳原子”的技术方案，以降低电容器封装结构在低温应用中的电容衰减、降低短路风险并增加组件可靠度，进而提升电容器封装结构的电器特性/效能。

为使能更进一步了解本发明的特征及技术内容，请参阅以下有关本发明的详细说明与附图，然而所提供的附图仅用于提供参考与说明，并非用来对本发明加以限制。

附图说明

图1为本发明实施例所提供的电容器封装结构的侧视剖面示意图；

图2为本发明实施例所提供的电容器封装结构的电容器素子的侧视剖面示意图；以及

图3为现有技术的电容器封装结构与本发明所提供的电容器封装结构在相同使用条件下的容衰比较图。

具体实施方式

以下是通过特定的具体实例来说明本发明所公开有关“用于电容器的可溶性纳米微粒溶液以及电容器封装结构”的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所公开的内容了解本发明的优点与效果。本发明可通过其他不同的具体实施例加以施行或应用，本说明书中的各项细节也可基于不同观点与应用，在不悖离本发明的精神下进行各种修饰与变更。另外，本发明的附图仅为简单示意说明，并非依实际尺寸的描绘，事先声明。以下的实施方式将进一步详细说明本发明的相关技术内容，但所公开的内容并非用以限制本发明的保护范围。

首先，请参阅图1及图2。图1为本发明实施例所提供的电容器封装结构的侧视剖面示意图，而图2为本发明实施例所提供的电容器封装结构的电容器素子的侧视剖面示意图。

如图1所示，卷绕型固态电解电容器封装结构P包括：卷绕式组件1、封装组件2以及导电组件3。卷绕式组件1与导电组件3两者形成本发明所使用的电容器素子E。请参阅图1，卷绕式组件1包括卷绕式正极导电箔片11、卷绕式负极导电箔片12以及两个隔离箔片13。更进一步来说，两个隔离箔片13的其中之一会设置在卷绕式正极导电箔片11与卷绕式负极导电箔片12之间，并且卷绕式正极导电箔片11与卷绕式负极导电箔片12两者其中之一会设置在两个隔离箔片13之间。在本发明的实施例中，是将可溶性纳米微粒溶液通过涂布的方式设置在卷绕式正极导电箔片11或是卷绕式负极导电箔片12上以形成可溶性纳米微粒涂层。

具体来说，本发明实施例所提供的可溶性纳米微粒溶液可以被设置在卷绕式组件1的表面及/或内部，并渗入卷绕式组件1的表面孔洞内。在本发明的实施例中，可溶性纳米微粒溶液被设置在包括钛(Ti)或是碳(C)的卷绕式正极导电箔片11或是卷绕式负极导电箔片12上。

再者，请复参阅图2，卷绕式组件1会被包覆在封装组件2的内部。举例来说，封装组件2包括电容器壳体结构21(例如铝壳或其它金属壳体)以及底端封闭结构22，电容器壳体结构21具有用于容置卷绕式组件1的容置空间210，并且底端封闭结构22设置在电容器壳体结构21的底端以封闭容置空间210。此外，封装组件2也可以是由任何绝缘材料所制成的封装体。

导电组件3包括电性接触卷绕式正极导电箔片11的第一导电接脚31以及电性接触卷绕式负极导电箔片12的第二导电接脚32。举例来说，第一导电接脚31具有被包覆在封装组件2的内部的第一内埋部311以及裸露在封装组件2的外部的第一裸露部312，并且第二导电接脚32具有被包覆在封装组件2的内部的第二内埋部321以及裸露在封装组件2的外部的第二裸露部322。

接下来，将针对本案所提供的用于电容器的可溶性纳米微粒溶液的组成进行说明。本发明所提供的可溶性纳米微粒溶液在用于电容器封装结构P的卷绕式组件1上后，可以使卷绕式正极导电箔片11与卷绕式负极导电箔片12之间形成有电流传导路径。通过对可溶性纳米微粒溶液的组成以及比例进行调整及选择，可以提升电容器封装结构P在严苛的应用条件下的性能。

具体来说，可溶性纳米微粒至少包含多元醇、甘醇类、可溶性纳米微粒以及分散剂。在本发明的实施例中，多元醇具有介于100至1000克/摩尔的分子量。举例而言，在一个较佳的实施例中，本发明所使用的多元醇可以具有介于200至800克/摩尔的分子量。在一个较佳的实施例中，多元醇可以具有介于200至600克/摩尔的分子量。多元醇可以采用聚乙二醇或是聚丙二醇(Poly propylene glycol)。在可溶性纳米微粒溶液中，多元醇可以用以进行二次掺杂，以提升可溶性纳米微粒溶液在干燥后的导电度。

另外，在本发明中，甘醇类具有2至8个碳原子。举例而言，甘醇类可以是山梨糖醇(sorbitol)、木糖醇(xylitol)、麦芽糖醇(maltitol)、庚-3-醇(Heptan-3-ol)、庚-4-醇(Heptan-4-ol)、庚-5-醇(Heptan-5-ol)、庚-6-醇(Heptan-6-ol)、庚-7-醇(Heptan-7-ol)或是其等的任意组合。在可溶性纳米微粒溶液中，甘醇类可以用以进行二次掺杂，以提升可溶性纳米微粒溶液在干燥后的导电度。

在本发明所提供的可溶性纳米微粒溶液中，多元醇的含量占所述可溶性纳米微粒溶液的百分比介于2至50重量％之间，优选2至30重量％之间。多元醇的含量少于2重量％时，可溶性纳米微粒溶液的二次掺杂程度不足；而多元醇的含量大于50重量％时，可溶性纳米微粒溶液的固含量会下降而对干燥后的导电度，以及组件可靠度有不利的影响。

在本发明所提供的可溶性纳米微粒溶液中，甘醇类的含量占所述可溶性纳米微粒溶液的百分比介于0.5至50％，优选介于0.5至25％。甘醇类的含量少于0.5重量％时，对组件可靠度有不利的影响；而甘醇类的含量大于50重量％时，可溶性纳米微粒溶液的固含量降低而不利于可溶性纳米微粒溶液的整体特性。

除了调控在可溶性纳米微粒溶液中多元醇与甘醇类各自的含量之外，多元醇与甘醇类的总含量占可溶性纳米微粒溶液的百分比是介于5至55重量％之间。具体来说，除了需要使得多元醇与甘醇类各自的比例调控在上述范围内之外，这两种组成的总含量比例也须控制在特定范围内，以确保使用此可溶性纳米微粒溶液的电容器在特定应用条件之下的性能。

举例而言，假使多元醇与甘醇类的总含量占可溶性纳米微粒溶液的百分比大于20重量％，使用此可溶性纳米微粒溶液的电容器封装结构在低温条件下可能出现电容值大幅衰减的情形。

请参阅图3所示，图3为现有技术的电容器封装结构与本发明所提供的电容器封装结构在相同使用条件下的容衰比较图。图3测试条件为24小时至200小时。

如图3所示，使用本发明所提供的可溶性纳米微粒溶液的电容器封装结构P在介于-2至-55℃的温度范围的应用条件下，电容值衰减量为约10％，即电容器封装结构P的容衰为-10％。另一方面，现有的电容器封装结构P’在低温的应用条件下具有约20％的电容值衰减量，即电容器封装结构P’的容衰为-20％。

如前所述，在本发明中，可溶性纳米微粒溶液主要是用以提供在电容器封装结构P内提供电性连接的桥梁。因此，可溶性纳米微粒溶液中所包含的可溶性纳米微粒是导电材料。可溶性纳米微粒为高分子聚合物，且可以是苯胺、聚吡咯、聚噻吩、聚二氧乙基噻吩-聚苯乙烯磺酸或是其等的任意组合。另外，可溶性纳米微粒溶液可以是经过表面改质或是表面处理的导电材料。举例而言，可以先以纳米材料(例如纳米碳材)或是乳化剂等材料对上述苯胺、聚吡咯、聚噻吩、聚二氧乙基噻吩-聚苯乙烯磺酸等材料进行改质。除此之外，也可以通过二次掺杂(Secondary doping)对导电材料进行前处理，以提升可溶性纳米微粒的性能。

在可溶性纳米微粒溶液中，可溶性纳米微粒的粒径可以是介于5纳米(nm)至40nm之间。在本发明中，可溶性纳米微粒的种类、特性以及含量并不特别加以限制。

本发明的可溶性纳米微粒溶液可以通过涂布方式而设置于电容器素子E的导电箔(卷绕式正极导电箔片11或是卷绕式负极导电箔片12)上。举例而言，可以通过浸泡式涂布、旋转式涂布、淋幕式涂布或是喷雾式涂布而将可溶性纳米微粒溶液涂布于电容器素子E上，以在导电箔上形成可溶性纳米微粒层。在本发明中，涂布方式并不加以限制。较佳地，可以将电容器素子E浸泡于承载表面处理剂的容器中，以使得表面处理剂被设置于电容器素子E的表面，并渗入电容器素子E的多个孔隙中。电容器素子E的多个孔隙可以是在卷绕式组件1在制造过程中所产生的缺陷。

值得注意的是，上述用以涂布可溶性纳米微粒溶液的步骤是在60度以下的湿度与介于60至180℃之间的温度的条件下进行。换句话说，可溶性纳米微粒溶液是在特定的温度与湿度条件下形成在导电箔13上。如此一来，可以确保所形成的电容器封装结构P在低温应用下具有优良的电性特性。

实施例的有益效果

本发明的有益效果在于，本发明实施例所提供的用于电容器的可溶性纳米微粒溶液以及电容器封装结构，其可通过使用包括“一多元醇、一甘醇类、一可溶性纳米微粒以及一分散剂，其中，所述多元醇具有介于50至1000克/摩尔的分子量，且所述甘醇类具有2至8个碳原子”的材料的技术特征，以提升电容器在低温应用中的效能。

以上所公开的内容仅为本发明的优选可行实施例，并非因此局限本发明的权利要求书的保护范围，所以凡是运用本发明说明书及附图内容所做的等效技术变化，均包含于本发明的权利要求书的保护范围内。

Claims (10)

1.一种用于电容器的可溶性纳米微粒溶液，其特征在于，所述可溶性纳米微粒溶液至少包含一多元醇、一甘醇类、可溶性纳米微粒以及一分散剂，其中，所述多元醇具有介于50至1000克/摩尔的分子量，且所述甘醇类具有2至8个碳原子。

2.根据权利要求1所述的用于电容器的可溶性纳米微粒溶液，其特征在于，所述多元醇是聚乙二醇或是聚丙二醇。

3.根据权利要求1所述的用于电容器的可溶性纳米微粒溶液，其特征在于，所述甘醇类是选自于由山梨糖醇、木糖醇、麦芽糖醇、庚-3-醇、庚-4-醇、庚-5-醇、庚-6-醇以及庚-7-醇，以及其等的任意组合所组成的群组。

4.根据权利要求1所述的用于电容器的可溶性纳米微粒溶液，其特征在于，所述可溶性纳米微粒是选自于苯胺、聚吡咯、聚噻吩、聚二氧乙基噻吩-聚苯乙烯磺酸或是其等的任意组合所组成的群组。

5.根据权利要求1所述的用于电容器的可溶性纳米微粒溶液，其特征在于，所述多元醇的含量占所述可溶性纳米微粒溶液的百分比介于2至50重量％之间。

6.根据权利要求1所述的用于电容器的可溶性纳米微粒溶液，其特征在于，所述甘醇类的含量占所述可溶性纳米微粒溶液的百分比介于0.5至50重量％之间。

7.根据权利要求1所述的用于电容器的可溶性纳米微粒溶液，其特征在于，所述多元醇与所述甘醇类的总含量占所述可溶性纳米微粒溶液的百分比介于5至55重量％之间。

8.一种电容器封装结构，其特征在于，所述电容器封装结构使用至少一具有一可溶性纳米微粒涂层的导电箔，所述可溶性纳米微粒涂层包括一多元醇、一甘醇类、可溶性纳米微粒以及一分散剂，其中，所述多元醇具有介于50至1000克/摩尔的分子量，且所述甘醇类具有2至8个碳原子。

9.根据权利要求8所述的电容器封装结构，其特征在于，所述可溶性纳米微粒涂层是在60度以下的湿度与介于60至180℃之间的温度的条件下形成在所述导电箔上。

10.根据权利要求8所述的电容器封装结构，其特征在于，所述电容器封装结构在介于-55至120℃之间的操作温度下具有小于20％的容衰。