CN114203448A - 一种非固体电解质钽电容器的阴极及制备方法和钽电容器 - Google Patents
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Abstract
本发明提出了一种非固体电解质钽电容器的阴极及制备方法和钽电容器，涉及电容器技术领域。一种非固体电解质钽电容器的阴极制备方法，其包括如下步骤：取无水乙醇、氯化钽、超细碳粉和氯化钌，搅拌混合得到镀层溶液，备用；取钽阴极外壳，将镀层溶液注入钽阴极外壳内部，通电进行电镀处理，得到成品阴极；该方法流程简单，其制备得到的产品阴极性能更高。一种非固体电解质钽电容器的阴极，其通过上述制备方法制备而成，其阴极电容量高，性能优异；一种钽电容器，其采用了上述非固体电解质钽电容器的阴极，其电容量大，装配后的产品电容量的衰减程度低。
Description
技术领域
本发明涉及电容器技术领域，具体而言，涉及一种非固体电解质钽电容器的阴极制备方法及钽电容器。
背景技术
钽电容是电容器中体积小而又能达到较大电容量的产品，其性能优异，不仅在军事通讯，航天等领域应用，而且钽电容还在工业控制、影视设备、通讯仪表等产品中大量使用。其全称是钽电解电容，属于电解电容的一种，使用金属钽做介质，不像普通电解电容那样使用电解液，钽电容不需像普通电解电容那样使用镀了铝膜的电容纸绕制，本身几乎没有电感。在钽电容器工作过程中，具有自动修补或隔绝氧化膜中的疵点所在的性能，使氧化膜介质随时得到加固和恢复其应有的绝缘能力，而不致遭到连续的累积性破坏。这种独特自愈性能，保证了其长寿命和可靠性的优势。
传统的非固体钽电容器通常采用电镀铂黑溶液来增大阴极表面积来实现提高阴极电容量的目的，但其对电容量的提升能力有限，且电镀铂黑后产品耐反向电压能力较弱，难以满足现在的应用需求，同时由于钽粉粒度过细，孔径小，装配后的产品电容量的衰减程度较大。
发明内容
本发明的目的在于提供一种非固体电解质钽电容器的阴极制备方法，该方法流程简单，其制备得到的产品阴极性能更高。
本发明的另一目的在于提供一种非固体电解质钽电容器的阴极，其阴极电容量高，性能优异。
本发明还有一目的在于提供一种钽电容器，其电容量大，装配后的产品电容量的衰减程度低。
本发明解决其技术问题是采用以下技术方案来实现的。
一方面，本发明实施例提供一种非固体电解质钽电容器的阴极制备方法，其包括如下步骤：
取无水乙醇、氯化钽、超细碳粉和氯化钌，搅拌混合得到镀层溶液，备用；取钽阴极外壳，将镀层溶液注入钽阴极外壳内部，通电进行电镀处理，得到成品阴极。
进一步的，在本发明的一些实施例中，上述无水乙醇、氯化钽、超细碳粉和氯化钌的重量比为(80-120)：(0.7-1.2)：(0.8-1.2)：(0.6-1.0)。
进一步的，在本发明的一些实施例中，上述无水乙醇、氯化钽、超细碳粉和氯化钌的重量比为100：0.9：1：0.8。
进一步的，在本发明的一些实施例中，在温度15-30℃、湿度20％-60％RH的条件下搅拌制备镀层溶液。
进一步的，在本发明的一些实施例中，采用电动搅拌器进行搅拌，搅拌速率为100-200r/min，搅拌时间15-30min。
进一步的，在本发明的一些实施例中，单只钽阴极外壳内部注入的电镀溶液的量为1-2.5ml。
进一步的，在本发明的一些实施例中，电镀处理过程中，通电电流为5-18A，电压为8-15V。
进一步的，在本发明的一些实施例中，电镀处理过程中，通电时间为5-15min。
另一方面，本发明实施例提供了一种非固体电解质钽电容器的阴极，其通过上述非固体电解质钽电容器的阴极制备方法制备而成。
还有一方面，本发明实施例提供一种钽电容器，其包括钽阳极和钽阴极，上述钽阴极为上述非固体电解质钽电容器的阴极。
相对于现有技术，本发明的实施例至少具有如下优点或有益效果：
针对第一方面，本发明实施例提供了一种非固体电解质钽电容器的阴极制备方法，其包括如下步骤：
取无水乙醇、氯化钽、超细碳粉和氯化钌，搅拌混合得到镀层溶液，备用；取钽阴极外壳，将镀层溶液注入钽阴极外壳内部，通电进行电镀处理，得到成品阴极。
这样的一种非固体电解质钽电容器的阴极制备方法，其首先将无水乙醇、氯化钽、超细碳粉和氯化钌充分搅拌混合，制备得到镀层溶液，然后取一只钽阴极外壳，通过注射器将制备好的镀层溶液注入钽阴极外壳内部，然后通电进行电镀处理，在钽阴极外壳的内部形成结构致密的高能量密度镀层，从而得到非固体电解质钽电容器的阴极。这样得到的非固体电解质钽电容器的阴极，其阴极电容量更大，采用该阴极所装配得到的产品电容器能够耐3V反向电压，且装配后产品电容量衰减程度低，产品电容量更大，更有利于实际应用。
针对第二方面，本发明实施例提供了一种非固体电解质钽电容器的阴极，其通过上述非固体电解质钽电容器的阴极制备方法制备而成。
这样的一种非固体电解质钽电容器的阴极，其以无水乙醇、氯化钽、超细碳粉和氯化钌的混合溶液作为镀层溶液，通过电镀工艺在钽阴极外壳内部形成结构致密的高能量密度镀层，从而全面提升产品非固体电解质钽电容器的阴极的电容量及性能，更有利于使用。
针对第三方面，本发明实施例提供了一种钽电容器，其包括钽阳极和钽阴极，上述钽阴极由上述非固体电解质钽电容器的阴极制备方法制备而成。
这样的一种钽电容器，其阴极外壳内部存在一层结构致密的高能量密度镀层，将其作为钽阴极，将钽阳极芯块放入其中，通过滚槽、激光焊接、等离子焊、电老化等工艺步骤制备得到成品的钽电容器，其电容量衰减程度低，电容量大，同时能够耐3V反向电压，性能优异，更有利于实际应用。
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。
需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考具体实施例来详细说明本发明。
本发明实施例提供了一种非固体电解质钽电容器的阴极制备方法，其包括如下步骤：
取无水乙醇、氯化钽、超细碳粉和氯化钌，搅拌混合得到镀层溶液，备用；取钽阴极外壳，将镀层溶液注入钽阴极外壳内部，通电进行电镀处理，得到成品阴极。
在上述实施例中，其首先将无水乙醇、氯化钽、超细碳粉和氯化钌充分搅拌混合，制备得到镀层溶液，然后取一只钽阴极外壳，通过注射器将制备好的镀层溶液注入钽阴极外壳内部，然后通电进行电镀处理，在钽阴极外壳的内部形成结构致密的高能量密度镀层，从而得到非固体电解质钽电容器的阴极。这样得到的非固体电解质钽电容器的阴极，其阴极电容量更大，采用该阴极所装配得到的产品电容器能够耐3V反向电压，且装配后产品电容量衰减程度低，产品电容量更大，更有利于实际应用。
进一步的，在本发明的一些实施例中，上述无水乙醇、氯化钽、超细碳粉和氯化钌的重量比为(80-120)：(0.7-1.2)：(0.8-1.2)：(0.6-1.0)。
在上述实施例中，通过对无水乙醇、氯化钽、超细碳粉和氯化钌的用量配比进行控制，更有利于后续电镀步骤的进行，能够更好的在钽阴极外壳内部形成结构致密的高能量密度的镀层，同时也能够增大阴极有效面积，能够大幅提升电容器的总电容量，具有常规钽电容器所不能比拟的贮能能力。
进一步的，在本发明的一些实施例中，上述无水乙醇、氯化钽、超细碳粉和氯化钌的重量比为100：0.9：1：0.8。
在上述实施例中，通过对无水乙醇、氯化钽、超细碳粉和氯化钌的用量配比进行进一步的控制，能够以最佳的原料配比制备得到性能更优的钽电容阴极，从而进一步提升产品钽电容器的总电容量，同时提升产品钽电容器耐反向电压的能力，有助于进一步提升产品钽电容器的性能，更有利于实际使用。
进一步的，在本发明的一些实施例中，在温度15-30℃、湿度20％-60％RH的条件下搅拌制备镀层溶液。
在上述实施例中，通过对镀层溶液制备过程中的温度、湿度条件进行控制，能够避免在制备的过程中因外界因素的不适而对镀层溶液的品质造成不利的影响，从而保障后续电镀步骤的顺利进行，进一步提升电镀得到的镀层品质及产品阴极的性能。
进一步的，在本发明的一些实施例中，采用电动搅拌器进行搅拌，搅拌速率为100-200r/min，搅拌时间15-30min。
在上述实施例中，通过采用电动搅拌器进行搅拌，并对搅拌速率和搅拌时间进行控制，能够更好的通过搅拌来使各原料能够充分的混合，使制备得到的镀层溶液质地更加均匀，从而进一步提升后续电镀得到的镀层品质及产品阴极的性能，更有利于生产使用。
进一步的，在本发明的一些实施例中，单只钽阴极外壳内部注入的电镀溶液的量为1-2.5ml。
在上述实施例中，通过对单只钽阴极外壳内部注入的电镀溶液的量进行控制，能够在确保得到结构致密的高能量密度镀层，获得高性能的钽阴极的前提下，对原料用量进行更好的掌控，从而减小原料药剂的浪费和损失，降低制造成本，更有利于生产应用。其中，单只钽阴极外壳的大小与常规技术理解中的大小相同。
进一步的，在本发明的一些实施例中，电镀处理过程中，通电电流为5-18A，电压为8-15V。
在上述实施例中，通过对电镀处理过程中的通电电流和通电电压进行控制，能够在确保一定的电镀效率的情况下，使电镀得到的镀层结构更加致密均匀，能够得到品质更好的高能量密度镀层，从而进一步提升所得到的产品非固体电解质钽电容器的阴极的性能品质，更有利于生产使用。
进一步的，在本发明的一些实施例中，电镀处理过程中，通电时间为5-15min。
在上述实施例中，通过对电镀时间进行控制，在对电镀电流和电压进行了限制的基础上，能够进一步保障所得到的镀层的品质，避免因电镀时间不合适而对镀层的结构、外观以及性能造成不利的影响更有利于生产使用。
本发明实施例还提供了一种非固体电解质钽电容器的阴极，其通过上述非固体电解质钽电容器的阴极制备方法制备而成。
在上述实施例中，其以无水乙醇、氯化钽、超细碳粉和氯化钌的混合溶液作为镀层溶液，通过电镀工艺在钽阴极外壳内部形成结构致密的高能量密度镀层，从而全面提升产品非固体电解质钽电容器的阴极的电容量及性能，更有利于使用。
本发明实施例还提供了一种钽电容器，其包括钽阳极和钽阴极，上述钽阴极由上述非固体电解质钽电容器的阴极制备方法制备而成。
在上述实施例中，其阴极外壳内部存在一层结构致密的高能量密度镀层，将其作为钽阴极，将钽阳极芯块放入其中，通过滚槽、激光焊接、等离子焊、电老化等工艺步骤制备得到成品的钽电容器，其电容量衰减程度低，电容量大，同时能够耐3V反向电压，性能优异，更有利于实际应用。
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
本实施例提供了一种非固体电解质钽电容器的阴极，其通过如下方法制备而成：
取按照80：1：1：0.6的重量比取无水乙醇、氯化钽、超细碳粉和氯化钌，在温度18℃、湿度30％RH的条件下，通过电动搅拌器以100r/min的搅拌速率搅拌混合15min，得到镀层溶液，备用；取钽阴极外壳，向钽阴极外壳内部注入为1.5ml镀层溶液，在电流为6A，电压为8V的条件下通电15min进行电镀处理，制备得到成品阴极。
实施例2
本实施例提供了一种非固体电解质钽电容器的阴极，其通过如下方法制备而成：
取按照110：1.2：1：0.8的重量比取无水乙醇、氯化钽、超细碳粉和氯化钌，在温度30℃、湿度45％RH的条件下，通过电动搅拌器以180r/min的搅拌速率搅拌混合25min，得到镀层溶液，备用；取钽阴极外壳，向钽阴极外壳内部注入为2ml镀层溶液，在电流为8A，电压为15V的条件下通电10min进行电镀处理，制备得到成品阴极。
实施例3
本实施例提供了一种非固体电解质钽电容器的阴极，其通过如下方法制备而成：
取按照100：0.7：1.2：0.8的重量比取无水乙醇、氯化钽、超细碳粉和氯化钌，在温度18℃、湿度30％RH的条件下，通过电动搅拌器以180r/min的搅拌速率搅拌混合20min，得到镀层溶液，备用；取钽阴极外壳，向钽阴极外壳内部注入为1.8ml镀层溶液，在电流为6A，电压为12V的条件下通电12min进行电镀处理，制备得到成品阴极。
实施例4
本实施例提供了一种非固体电解质钽电容器的阴极，其通过如下方法制备而成：
取按照120：1：1.2：0.8的重量比取无水乙醇、氯化钽、超细碳粉和氯化钌，在温度26℃、湿度45％RH的条件下，通过电动搅拌器以180r/min的搅拌速率搅拌混合25min，得到镀层溶液，备用；取钽阴极外壳，向钽阴极外壳内部注入为2ml镀层溶液，在电流为8A，电压为15V的条件下通电12min进行电镀处理，制备得到成品阴极。
实施例5
本实施例提供了一种非固体电解质钽电容器的阴极，其通过如下方法制备而成：
取按照100：0.9：1：0.8的重量比取无水乙醇、氯化钽、超细碳粉和氯化钌，在温度25℃、湿度40％RH的条件下，通过电动搅拌器以135r/min的搅拌速率搅拌混合20min，得到镀层溶液，备用；取钽阴极外壳，向钽阴极外壳内部注入为1.5ml镀层溶液，在电流为8A，电压为12V的条件下通电8min进行电镀处理，制备得到成品阴极。
试验例1
按照实施例5所提供的非固体电解质钽电容器的阴极中所采用的镀层溶液配比，在实施例5中的制备工艺参数的基础上，制备得到非固体电解质钽电容器的阴极。
用40000CV/g比容的钽粉，在1400℃下烧结，然后在10V电压下、磷酸和水的溶液中进行阳极化处理，得到阳极钽芯子，然后将阳极钽芯子装入制备得到的非固体电解质钽电容器的阴极壳体中，经滚槽、激光焊接、等离子焊接、正极引线焊接、电老化等工艺后制备得到成品电容器，并对成品电容器的性能按照GJB360B-2009中的方法进行性能测试；测试过程中，保持镀层溶液配比不变，对其余参数进行微调，重复测试10次，测试项目及测试结果如表1所示。
作为对比例，在钽阳极制备工艺不变的条件下，采用现有阴极镀层工艺，以去离子水：氯铂酸：乙酸铅＝1000：3:6的重量比配制电镀溶液，进一步制备得到钽阴极，并制备得到成品电容器，并按照GJB360B-2009中的方法进行性能测试，同样重复测试10次，测试项目及测试结果如表2所示。
表1
表2
根据表1、表2可知，通过本方案所得到的产品电容量衰减为0.08％～0.94％，而现有技术中产品电容量衰减为23.27％～25.81％，本方案所得到的产品电容性能明显更优。
试验例2
按照实施例5所提供的非固体电解质钽电容器的阴极中所采用的镀层溶液配比，在实施例5中的制备工艺参数的基础上，制备得到非固体电解质钽电容器的阴极。
用40000CV/g比容的钽粉，在1400℃下烧结，然后在42V电压下、磷酸和水的溶液中进行阳极化处理，得到阳极钽芯子，然后将阳极钽芯子装入制备得到的非固体电解质钽电容器的阴极壳体中，经滚槽、激光焊接、等离子焊接、正极引线焊接、电老化等工艺后制备得到成品电容器，并对成品电容器的性能按照GJB360B-2009中的方法进行性能测试；测试过程中，保持镀层溶液配比不变，对其余参数进行微调，重复测试10次，测试项目及测试结果如表3所示。
作为对比例，在钽阳极制备工艺不变的条件下，采用现有阴极镀层工艺，以去离子水：氯铂酸：乙酸铅＝1000：3:6的重量比配制电镀溶液，进一步制备得到钽阴极，并制备得到成品电容器，并按照GJB360B-2009中的方法进行性能测试，同样重复测试10次，测试项目及测试结果如表4所示。
表3
表4
根据表3、表4可知，通过本方案所得到的产品电容量衰减为0.18％～0.51％，而现有技术中产品电容量衰减为16.42％～25.52％，本方案所得到的产品电容性能明显更优。
综上所述，本发明实施例提供的一种非固体电解质钽电容器的阴极及制备方法和钽电容器，该制备方法中，首先将无水乙醇、氯化钽、超细碳粉和氯化钌充分搅拌混合，制备得到镀层溶液，然后取一只钽阴极外壳，通过注射器将制备好的镀层溶液注入钽阴极外壳内部，然后通电进行电镀处理，在钽阴极外壳的内部形成结构致密的高能量密度镀层，从而得到非固体电解质钽电容器的阴极。这样得到的非固体电解质钽电容器的阴极，其阴极电容量更大，采用该阴极所装配得到的产品电容器能够耐3V反向电压，且装配后产品电容量衰减程度低，产品电容量更大，更有利于实际应用。
这样的一种非固体电解质钽电容器的阴极，其以无水乙醇、氯化钽、超细碳粉和氯化钌的混合溶液作为镀层溶液，通过电镀工艺在钽阴极外壳内部形成结构致密的高能量密度镀层，从而全面提升产品非固体电解质钽电容器的阴极的电容量及性能，更有利于使用。
这样的一种钽电容器，其阴极外壳内部存在一层结构致密的高能量密度镀层，将其作为钽阴极，将钽阳极芯块放入其中，通过滚槽、激光焊接、等离子焊、电老化等工艺步骤制备得到成品的钽电容器，其电容量衰减程度低，电容量大，同时能够耐3V反向电压，性能优异，更有利于实际应用。
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)
1.一种非固体电解质钽电容器的阴极制备方法，其特征在于，其包括如下步骤：
取无水乙醇、氯化钽、超细碳粉和氯化钌，搅拌混合得到镀层溶液，备用；取钽阴极外壳，将镀层溶液注入钽阴极外壳内部，通电进行电镀处理，制备得到成品阴极。
2.根据权利要求1所述的非固体电解质钽电容器的阴极制备方法，其特征在于，所述无水乙醇、氯化钽、超细碳粉和氯化钌的重量比为(80-120)：(0.7-1.2)：(0.8-1.2)：(0.6-1.0)。
3.根据权利要求1所述的非固体电解质钽电容器的阴极制备方法，其特征在于，所述无水乙醇、氯化钽、超细碳粉和氯化钌的重量比为100：0.9：1：0.8。
4.根据权利要求1所述的非固体电解质钽电容器的阴极制备方法，其特征在于，在温度15-30℃、湿度20％-60％RH的条件下搅拌制备镀层溶液。
5.根据权利要求1所述的非固体电解质钽电容器的阴极制备方法，其特征在于，采用电动搅拌器进行搅拌，搅拌速率为100-200r/min，搅拌时间15-30min。
6.根据权利要求1所述的非固体电解质钽电容器的阴极制备方法，其特征在于，单只钽阴极外壳内部注入的电镀溶液的量为1-2.5ml。
7.根据权利要求1所述的非固体电解质钽电容器的阴极制备方法，其特征在于，电镀处理过程中，通电电流为5-18A，电压为8-15V。
8.根据权利要求1所述的非固体电解质钽电容器的阴极制备方法，其特征在于，电镀处理过程中，通电时间为5-15min。
9.一种非固体电解质钽电容器的阴极，其特征在于，其通过如权利要求1-8任意一项所述的非固体电解质钽电容器的阴极制备方法制备而成。
10.一种钽电容器，其特征在于，其包括钽阳极和钽阴极，所述钽阴极为权利要求9所述的非固体电解质钽电容器的阴极。
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