CN111048315A - 叠片铝电解电容制造方法及用该方法制作的电容器 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种叠片铝电解电容器的制造方法,包括切片工序,刺铆工序,静电纺丝工序,层叠工序,含浸工序,和封装工序,其中所述静电纺丝工序是在刺铆工序之后,使用静电纺丝技术直接在阳极箔表面纺丝制备丝状电解纸,附着在阳极箔表面,代替传统技术中的分离式电解纸。
Description
技术领域
本发明属于电容器技术,具体涉及一种叠片铝电解电容的制造方法,以及用该方法制作的电容器。
背景技术
铝电解电容器是由阳极箔、阴极箔、电解纸、液体电解质、引出条及封装外壳组成,然后经过老化赋能等工艺制作成铝电解电容器。
其中所述电解纸用于电解电容器的阳极和阴极之间,它不但能防止两极接触,而且还能存储电解液。为了提高铝电解电容器的性能,其中所用的电容器纸和普通的纸有所不同,它对于纸的要求是纯度要高、纸质要均匀,厚度和紧度要均一,纤维排列要均匀,要有足够的机械、电气强度,而且吸收性要好,能够吸收足够多的电解液,保证容量引出率。
由于电解纸生产工艺的特性,目前市场上铝电解电容器采用的电解纸都会出现针孔,铝电解电容器的阳极箔和阴极箔间的绝缘除了阳极箔氧化膜外,主要依靠电解纸消除阳极箔因切割导致的毛刺,因此电解纸的针孔会导致制作的铝电解电容器存在安全隐患。为解决电解纸针孔问题,电解纸生产厂商或电容器制造商通常采用两层电解纸错位贴合方式消除针孔,或者提高电解纸密度或厚度提高电解纸耐铝箔毛刺能力。但该种做法会导致电解纸厚度增加,不仅会使制作的电容器尺寸增加还会使电容器损耗、ESR等增加,进而电容器使用过程中发热增加,寿命缩短;而且该做法无法完全消除电解纸针孔,制作的电容器依然存在安全隐患。
因此,为解决上述问题,本专利发明了一种在阳极箔表面通过静电纺丝法制作电解纸,该方式可根据阳极箔表面的形貌设计电解纸纤维的排列方式、孔径大小、纤维错位排布层数、电解纸厚度等。可提高电解纸的耐毛刺性能,提高电容器安全性,且其他性能优良。
发明内容
为了解决上述问题,本发明提出一种新的铝电解电容器制作方法,通过该方法,可以在电容器中根据阳极箔表面形貌设计一种结构规整、厚度可控的电解纸,从而有效减少铝电解电容器的短路机率,提高电解液的存储量,提升容量引出率,减小电容器尺寸,降低电容器损耗,改善发热,并且提升电容器的使用寿命。
根据本发明的一方面,提供了一种叠片铝电解电容器的制造方法,包括切片工序,刺铆工序,静电纺丝工序,层叠工序,含浸工序,和封装工序,其中所述静电纺丝工序是在刺铆工序之后,使用静电纺丝技术直接在阳极箔表面纺丝制备丝状电解纸,附着在阳极箔表面,代替原有的分离式的电解纸。
在具体实施例中,所述静电纺丝方式可以是多喷头静电纺丝模式,也可以是无喷头静电纺丝模式。
静电纺丝电压控制在25-100kv的范围内。
在一些实施例中,静电纺丝电压控制在25-60kv范围内,例如:25kv、30kv、35kv、40kv、45kv、50kv、55kv、60kv。
在一些实施例中,静电纺丝电压控制在60-100kv范围内,例如:60kv、65kv、70kv、75kv、80kv、85kv、90kv、95kv、100kv。
在一个优选实施例中,上述静电纺丝所使用溶液为剑麻浆、西班牙草浆或马尼拉麻浆与丙烯酸、聚乙二醇的水溶液。
在一个优选实施例中,上述静电纺丝所使用的聚乙二醇分子量为200-1000。
聚乙二醇分子量太低时,静电纺丝制备的电解纸粘性不强,不能有效附着在阳极箔表面;分子量过大时,溶液偏黏稠,静电纺丝时成丝易断且不连续,导致制备的电解纸均匀性不好。
在一个优选实施例中,以质量比计,所述溶液组成配比为剑麻浆、西班牙草浆或马尼拉麻浆:丙烯酸:聚乙二醇:水=1-5:1-3:2-5:87-96。所述溶液组成的非限制性实例包括:所述剑麻浆、西班牙草浆或马尼拉麻浆:丙烯酸:聚乙二醇:水的质量比为1:1:2:96、5:3:5:87、3:1:4:92或2:2:3:93。其中,剑麻浆、西班牙草浆、马尼拉麻浆的纤维尺寸为5微米及以下。颗粒尺寸越小越好,颗粒过大,易造成针管堵塞,纺丝不连续易断,且纺丝分布不均。另一方面,因造纸用剑麻浆、西班牙草浆、马尼拉麻浆的纤维尺寸大小不一,偏差很大,易导致电解纸的穿孔。使用小粒径的浆料可以降低穿孔的概率以及改善纺丝均匀性。
根据本发明的另一方面,提供了一种叠片铝电解电容器,包括阳极箔,阴极箔,电解纸,和电解液,其中所述电解纸是通过静电纺丝在刺铆后的阳极箔表面纺织的一层电解纸,直接附着在阳极箔表面。
在具体实施例中,上述静电纺丝所使用溶液为剑麻浆、西班牙草浆、或马尼拉麻浆与丙烯酸、聚乙二醇的水溶液。
在一个优选实施例中,以质量比计,所述溶液组成配比为剑麻浆、西班牙草浆、或马尼拉麻浆:丙烯酸:聚乙二醇:水=1-5:1-3:2-5:87-96。
优选地,聚乙二醇的分子量为200-1000。
优选地,剑麻浆、西班牙草浆、马尼拉麻浆的纤维尺寸为5微米及以下。
通过以上技术方案,与现有技术相比,本发明至少可以获得以下的技术效果:
传统叠片铝电解电容器的制造流程是切片-刺铆-层叠-含浸-封装。其中层叠过程是电解纸-阳极箔-电解纸-阴极箔-电解纸依次循环堆叠在一起。本发明提供的制造流程为切片-刺铆-静电纺丝-层叠-含浸-封装。通过静电纺丝在刺铆后的阳极箔表面纺织一层电解纸,然后直接与阴极箔进行堆叠。
本发明使用静电纺丝技术直接在阳极箔表面纺丝制备丝状电解纸,附着在阳极箔表面,代替传统的分离式的电解纸。
通过静电纺丝技术,可以控制阳极箔表面电解纸的微观结构以及厚度,进而控制电解纸的密度,一方面避免了针孔问题的出现,调控电解液含液量,提高容量引出率,改善铝电解电容器的损耗和发热,延长使用寿命,同时可针对性消除阳极箔毛刺,提高电容器安全性。
具体实施方式
实施例中未注明具体技术或条件的,按照本领域内的文献所描述的技术或条件或者按照产品说明书进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者,均为可以通过市购获得的常规产品。
下面结合具体实施例,对本发明的原理进行描述。需要说明的是,此处描述的具体实施例仅为了阐述和解释本发明的原理,从任何角度都不能被看作是对本发明保护的限制,本发明的保护范围由权利要求来具体限定,而不限于此处所描述的任何具体特征。
实施例1
通过如下流程,制作叠片式铝电解电容:分切,刺铆,静电纺丝,层叠,含浸,封装。
其中所述静电纺丝的参数如下:
静电纺丝方式为多喷头静电纺丝模式;
纺丝电压为25kv;
以质量比计,溶液组成为剑麻浆、丙烯酸、聚乙二醇和水,各种成分的比例为1:1:2:96。
通过这种方式制作电容器的各项参数示于后附的表1中。
实施例2
通过如下流程,制作叠片式铝电解电容:分切,刺铆,静电纺丝,层叠,含浸,封装。
其中所述静电纺丝的参数如下:
静电纺丝方式为多喷头静电纺丝模式;
纺丝电压为60kv;
以质量比计,溶液组成为西班牙草浆、丙烯酸、聚乙二醇和水,各种成分的比例为5:3:5:87。
通过这种方式制作电容器的各项参数示于后附的表1中。
实施例3
通过如下流程,制作叠片式铝电解电容:分切,刺铆,静电纺丝,层叠,含浸,封装。
其中所述静电纺丝的参数如下:
静电纺丝方式为无喷头静电纺丝模式;
纺丝电压为45kv;
以质量比计,溶液组成为西班牙草浆、丙烯酸、聚乙二醇和水,各种成分的比例为3:1:4:92。
通过这种方式制作电容器的各项参数示于后附的表1中。
实施例4
通过如下流程,制作叠片式铝电解电容:分切,刺铆,静电纺丝,层叠,含浸,封装。
其中所述静电纺丝的参数如下:
静电纺丝方式为多喷头静电纺丝模式;
纺丝电压为45kv;
以质量比计,溶液组成为马尼拉麻浆、丙烯酸、聚乙二醇和水,各种成分的比例为2:2:3:93。
通过这种方式制作电容器的各项参数示于后附的表1中。
对比例
叠片铝电解电容的制造流程如下:分切,刺铆,层叠,含浸,封装。
层叠过程是电解纸-阳极箔-电解纸-阴极箔-电解纸依次循环堆叠在一起。其他制造流程与上述实施例一致。
叠片电容的测试结果如下表1所示,表中所述的提高或者降低百分比,均为相对于对比例得到的数据。
表1
实施例1 | 实施例2 | 实施例3 | 实施例4 | |
容量引出率提高百分比(%) | 26.3 | 21.5 | 32.4 | 28.1 |
损耗降低百分比(%) | 6.7 | 8.4 | 12.3 | 15.6 |
耐压值提高百分比(%) | 5.3 | 10.5 | 8.7 | 6.8 |
良品率(%) | 99以上 | 99以上 | 99以上 | 99以上 |
由此可见,本发明通过在阳极箔上进行静电纺丝制备电解纸的工艺,明显提升叠片铝电解电容的容量引出率,降低漏电流和短路不良率,良品率高达99%以上。本发明制备的叠片铝电解电容器具有大容量、低损耗、高耐压值的显著优点。
本发明使用静电纺丝技术在阳极箔表面纺丝制备电解纸,通过调整静电纺丝参数,控制电解纸的结构和厚度,一方面避免穿孔问题的出现,另一方面调控电解液含液量,改善铝电解电容器的损耗和发热,延长使用寿命。
另外需要说明的是,在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征,在不矛盾的情况下,可以通过任何合适的方式进行组合,为了避免不必要的重复,本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。
此外,本发明的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合,只要其不违背本发明的思想,其同样应当视为本发明所公开的内容。
Claims (10)
1.一种叠片铝电解电容器的制造方法,包括切片工序,刺铆工序,静电纺丝工序,层叠工序,含浸工序,和封装工序,其中所述静电纺丝工序是在刺铆工序之后,使用静电纺丝技术直接在阳极箔表面纺丝制备丝状电解纸,附着在阳极箔表面。
2.根据权利要求1所述的叠片铝电解电容的制造方法,其特征在于:所述静电纺丝方式为多喷头静电纺丝模式或无喷头静电纺丝模式。
3.根据权利要求1所述的叠片铝电解电容的制造方法,其特征在于:静电纺丝电压为25-100kv,优选为25-60kv。
4.根据权利要求1所述的叠片铝电解电容的制造方法,其特征在于:静电纺丝所使用溶液为剑麻浆、西班牙草浆或马尼拉麻浆与丙烯酸、聚乙二醇的水溶液。
5.根据权利要求4所述的叠片铝电解电容的制造方法,其特征在于:以质量比计,溶液组成配比为剑麻浆、西班牙草浆或马尼拉麻浆:丙烯酸:聚乙二醇:水=1-5:1-3:2-5:87-96。
6.根据权利要求4所述的叠片铝电解电容的制造方法,其特征在于:所述剑麻浆、西班牙草浆或马尼拉麻浆的纤维尺寸为5微米及以下。
7.一种叠片铝电解电容器,包括阳极箔,阴极箔,电解纸,和电解液,其中所述电解纸是通过静电纺丝在刺铆后的阳极箔表面纺丝制备的丝状电解纸,直接附着在阳极箔表面。
8.根据权利要求7所述的叠片铝电解电容器,其特征在于:其中,所述静电纺丝所使用溶液为剑麻浆、西班牙草浆或马尼拉麻浆与丙烯酸、聚乙二醇的水溶液。
9.根据权利要求8所述的叠片铝电解电容器,其特征在于:其中,以质量比计,所述溶液组成配比为剑麻浆、西班牙草浆或马尼拉麻浆:丙烯酸:聚乙二醇:水=1-5:1-3:2-5:87-96。
10.根据权利要求8或9所述的叠片铝电解电容器,其特征在于:其中,所述剑麻浆、西班牙草浆、马尼拉麻浆的纤维尺寸小于或等于5微米。
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