CN115132497B - 一种电容器制造方法及设备 - Google Patents

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Abstract

本申请提供一种电容器制造方法及设备，涉及电容器领域。电容器制造方法包括：获取阳极块体，所述阳极块体的表面覆有阴极层；基于氧化物粉层对所述阳极块体进行加氧处理；基于加氧处理后的所述阳极块体制造电容器。通过上述制造方法，可以有效提高制成的电容器的稳定性。

Description

一种电容器制造方法及设备
技术领域
本申请涉及电容器技术领域，具体而言，涉及一种电容器制造方法及一种电容器制造设备。
背景技术
固体电解质钽电容器的制造过程中，会使用浸渍和热分解硝酸锰溶液生成阴极层。而热分解需要在高温下进行，因此，热分解会导致阳极块体表面氧化膜绝缘性能降低，而目前对氧化膜的修复方式无法修复完全，进而导致制成的电容器的稳定性较差。
发明内容
有鉴于此，本申请旨在提供一种电容器制造方法及一种电容器制造设备，以提高电容器的性能稳定性。
第一方面，本申请实施例提供一种电容器制造方法，包括：获取阳极块体，所述阳极块体的表面覆有阴极层；基于氧化物粉层对所述阳极块体进行加氧处理；基于加氧处理后的所述阳极块体制造电容器。
本申请实施例中，通过对覆盖阴极层之后的阳极块体进行加氧处理，可以修复阳极块体氧化膜的氧空位，由此，可以避免氧空位导致的漏电流和绝缘性降低，从而提高制成的电容器的稳定性。
一实施例中，所述基于氧化物粉层对所述阳极块体进行加氧处理，包括：将所述阳极块体放入预设温度下具有预设厚度的所述氧化物粉层中；对所述阳极块体和所述氧化物粉层通电并持续预设时间。
本申请实施例中，将阳极块体放入氧化物粉层中，由于氧化物具有氧化性，在通电条件下，可以对阳极块体氧化膜发生反应，从而实现对氧化膜中氧空位的修复，从而避免氧空位导致的电容器稳定性降低。
一实施例中，所述阳极块体放入所述氧化物粉层的深度范围为所述阳极块体高度的1/3至1/2。
本申请实施例中，氧化膜氧空位通常出现在阳极块体覆盖阴极层的底面至侧面1/3至1/2，因此，将阳极块体放入氧化物粉层的深度范围为阳极块体高度的1/3至1/2，可以充分对氧化膜的氧空位进行修复，降低氧空位对电容器稳定性的影响，从而提高电容器稳定性。
一实施例中，所述预设温度位于280℃至350℃之间。
本申请实施例中，将温度设置在280℃至350℃之间，一方面，可以使得氧化物粉层中的氧化物粉与阳极块体表面氧化膜发生反应，修复氧空位，另一方面，避免因温度过高对阳极块体结构造成破坏。
一实施例中，通电的电压位于0.15至0.75倍所述电容器的额定电压之间；通电的电流位于0.01安至0.2安之间。
本申请实施例中，在通电条件下氧化物粉能够对阳极块体表面氧化膜的氧空位进行修复，通过设置通电电压范围和电流范围，避免电流或电压不足无法发生反应，也避免因电流或电压过高对阳极块体性能造成影响。
一实施例中，所述预设时间位于0.5小时至1.5小时之间。
本申请实施例中，预设时间设置在0.5小时至1.5小时之间，可以使得氧化物粉层能与阳极块体表面氧化膜充分反应，另一方面，避免时间过长对电容器制造效率造成影响。
一实施例中，所述氧化物粉层中粉粒粒径位于1.5微米至6微米之间，所述粉层的厚度位于3毫米至5毫米之间。
本申请实施例中，选用粒径在1.5微米至6微米之间的粉粒，以及选择厚度范围在3毫米至5毫米之间的粉层，可以使氧化物中粉粒与阳极块体充分接触，使得氧化物粉粒能与阳极块体更容易反应，提高加氧处理的效率。
一实施例中，所述氧化物粉层中粉粒的材料与所述阴极层的材料相同。
本申请实施例中，氧化物粉层粉粒的材料与阴极层的材料相同，可以避免引入新的杂质，从而避免其他杂质对电容器性能的影响。
第二方面，本申请实施例一种电容器制造设备，包括：加氧处理装置，装有氧化物粉层，用于基于所述氧化物粉层对阳极块体进行加氧处理；其中，所述阳极块体表面被覆有阴极层；电容器制造装置，用于基于加氧处理后的所述阳极块体制造电容器。
一实施例中，所述加氧处理装置，包括：粉床，所述粉床的表面放置有所述氧化物粉层；加热装置，与所述粉床连接，用于对所述氧化物粉床加热，以使所述氧化物粉层达到预设温度；通电装置，用于对所述阳极块体和所述粉层通电。
本公开的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，或者，部分特征和优点可以从说明书推知或毫无疑义地确定，或者通过实施本公开的上述技术即可得知。
为使本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举本发明较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对本申请实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本申请的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
图1为本申请实施例提供的一种电容器制造方法的流程图；
图2为本申请实施例提供的一种电容器制造设备的结构框图；
图3为本申请实施例提供的一种加氧处理装置的结构示意图。
图标：加氧处理装置100；粉床110；氧化物粉层111；加热装置120；通电装置130；电容器制造装置200。
具体实施方式
为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。
为便于理解本方案的目的，在对本申请所提供的方案进行介绍前，先对本方案所针对的场景进行说明。
目前，固体钽电解质电容器的阴极层通常是在钽芯表面通过多次浸渍、热分解硝酸锰溶液得到。钽芯表面有一层氧化膜，热分解通常需要处于高温环境下，而硝酸锰在高温热分解的过程中，在温度应力的作用下，氧化膜中的氧原子向钽芯内部的钽金属迁移，从而使得氧化膜形成氧空位，氧空位会影响电容器的性能参数稳定性，从而导致电容器的性能稳定性差，性能稳定性体现在绝缘性上。例如，稳定性差的电容器在经过电老化、温度快速变化等应力作用后易出现泄漏电流增大、绝缘性降低的现象。
目前，会使用补形成的方式对氧化膜的氧空位进行修复，但由于补形成工艺的电压较低、时间较短，无法完全修复氧化膜的氧空位。因此，使用该钽芯制成的电容器还是存在稳定性较低的问题。
为解决上述问题，提高电容器的稳定性，本申请实施例提供一种电容器制造方法。
请参阅图1，图1为本申请实施例提供的电容器制造方法的流程图，电容器制造方法包括：
S110，获取阳极块体。
阳极块体由阳极材料制成，如钽、铌、铝等。
阳极块体表面覆盖有阴极层，阴极层由阴极电解质组成，例如，二氧化锰、高分子导电聚合物等。
本实施例中，阳极块体可以是预先制备好的。
本申请提供一种可选的阳极块体的制备过程，包括：将阳极材料粉末压制、烧结成块体，同时，将正极插入块体中，然后，在块体表面覆盖阴极层，得到阳极块体。
S120，基于氧化物粉层对阳极块体进行加氧处理。
氧化物粉层中的氧化物料具有氧化性，通过使用氧化物粉层对阳极块体进行加氧处理，可以有效修复阳极块体表面氧化膜中的氧空位。
一实施例中，加氧处理包括：将阳极块体放入预设温度下具有预设厚度的氧化物粉层中；对阳极块体和氧化物粉层通电并持续预设时间。
本实施例中，可以预先将干燥的氧化物粉平铺在粉床上，形成氧化物粉层。粉床连接有加热装置，通过加热装置可以对粉床加热，从而将氧化物粉层加热。
作为一种可选的实施方式，氧化物粉层中粉粒的粒径位于1.5微米至6微米之间，粉层的厚度位于3毫米至5毫米之间。
本实施例中，使用氧化物粉层中粉粒的粒径位于1.5微米至6微米，可以使得氧化物粉粒与阳极块体充分接触。由此，可以提高加氧处理的效率与对阳极块体氧化膜的修复效果。
本实施例中，使用厚度位于3毫米至5毫米之间的粉层，可以使得阳极块体放入粉层中，从而可以充分进行反应，提高加氧处理的效率。
一实施例中，氧化物粉层与阳极块体阴极层的材料相同。
本实施例中，使用与阴极层的材料相同的氧化物粉层，可以避免引入新的杂质。例如，在阴极层为二氧化锰时，氧化物粉层由二氧化锰粉组成。
一实施例中，在将阳极块体放入氧化物粉层时，阳极块体放入氧化物粉层的深度范围为阳极块体高度的1/3至1/2。
本实施例中，因阴极层覆盖导致氧化膜出现氧空位的区域，通常为自阴极层覆盖阳极块体的底面至阳极块体侧面1/3至1/2处，因此，将阳极块体放入氧化物粉层的深度范围为阳极块体高度的1/3至1/2，可以尽可能对氧化膜氧空位进行修复，提高加氧处理的修复效果。
一实施例中，氧化物粉层的预设温度位于280℃至350℃之间。
本实施例中，预设温度过高会破坏阳极块体结构，过低则加氧处理的效率较低，甚至不发生反应，无法进行加氧处理。将氧化物加热至280℃至350℃之间，在该温度下使得氧化物粉层的氧原子能够发生迁移，对阳极块体的氧化膜进行修复。
一实施例中，通电的电压位于0.15至0.75倍电容器的额定电压之间；通电的电流位于0.01安至0.2安之间。
本实施例中，在预设温度下对阳极块体进行通电，可以使氧化物粉层对阳极块体的氧化膜进行修复。而由于电流或电压过大会对阳极块体的性能造成影响，过小则修复效率较低，在预设时间内无法完全修复。因此，可以将通电的电压设置在0.15至0.75倍电容器的额定电压之间，通电的电流设置在0.01安至0.2安之间。
一实施例中，预设时间位于0.5小时至1.5小时之间。
本实施例中，为使氧化膜完全修复，持续的预设时间不宜过短，而预设时间过长会导致电容器的制造效率降低。因此，预设时间设置在0.5小时至1.5小时之间。
S130，基于加氧处理后的阳极块体制造电容器。
一实施例中，在对阳极块体加氧处理之后，对阳极块体进行补形成处理；在补形成处理后的阳极块体的表面覆盖石墨层和银浆层，得到电容器芯子；将电容器芯子连接引线框架，得到电容器。
本实施例中，对阳极块体进行补形成处理，可以进一步修复氧空位，提高制成的电容器的稳定性。
在一种可选的实施例中，补形成处理包括：使用将阳极块体放置在预设的补形成液中，并对补形成液通电进行反应；将阳极块体取出，使用去离子水对阳极块体进行喷淋；对阳极块体进行烘干。
本实施例中，预设的补形成液可以为0.005-0.02％的磷酸水溶液。在浸渍过程中，对补形成液通电的电压可以设置为预设电容器额定电压的1.25-3.00倍。
本实施例中，进行喷淋的时间可以在30秒-300秒之间。进行烘干的温度可以在120℃-130℃之间，烘干的时间在30分钟-60分钟之间。
在一些实施例中，得到电容器之后，为避免环境对电容器造成影响，还可以对电容器进行封装，得到封装后的电容器。
本申请实施例中，通过对覆盖阴极层之后的阳极块体进行加氧处理，可以修复阳极块体氧化膜的氧空位，由此，可以避免氧空位导致的漏电流和绝缘性降低，从而提高制成的电容器的稳定性。
基于同一发明构思，本申请实施例还提供一种电容器制造设备。请参阅图2，图2为本申请实施例提供的一种电容器制造设备的结构示意图，电容器制造设备包括：加氧处理装置100和电容器制造装置200。
加氧处理装置100，用于对阳极块体进行加氧处理。
本实施例中，加氧处理装置装有氧化物粉层111，用于基于氧化物粉层111对阳极块体进行加氧处理；其中，阳极块体表面被覆有阴极层。
请参阅图3，图3为本申请实施例提供的一种加氧处理装置100的结构示意图。
一实施例中，加氧处理装置100，包括：粉床110，粉床110的表面放置有氧化物粉层111；加热装置120，与粉床110连接，用于对粉床110加热，以使氧化物粉层111达到预设温度；通电装置130，用于对阳极块体和粉层通电。
本实施例中，粉床110可以为一容器或箱体，具有一定的高度，能够装入一定厚度的氧化物粉层111。
本实施例中，氧化物粉层111中粉粒的粒径位于1.5微米至6微米之间，粉层的厚度位于3毫米至5毫米之间。氧化物粉层111中的氧化物粉粒与电容器阴极层的材料相同。例如，阴极层为二氧化锰时，氧化物粉粒为二氧化锰粉粒。
本实施例中，加热装置120至少能够将氧化物粉层111加热至350℃。
本实施例中，通电装置130可以为一电源。其中，通电装置130的正极与阳极块体的正极链接，通电装置130的负极与粉床110连接。
本实施例中，通电装置130能够调节电压和/或电流，以为不同电容器提供不同的电压和电流。
电容器制造装置200，用于基于加氧处理后的阳极块体制造电容器。
一实施例中，电容器制造装置200可以包括补形成装置、被覆装置、连线装置、塑封装置。
其中，补形成装置用于对阳极块体进行补形成处理；被覆装置包括石墨被覆装置和银浆被覆装置，分别用于在阳极块体表面覆盖石墨层和银浆层，得到电容器芯子；连线装置用于将阳极块体链接引线，得到电容器；封装装置用于对电容器进行封装，避免电容器受环境影响。
为便于本领域技术人员理解本申请的方案，本申请实施例还提供完整的实施方式。可以理解，以下实施方式仅为示例，不应成为对本申请的限定。
在一种可选的实施方式中，可以先将平均粒径4微米的干燥的二氧化锰粉平铺在粉床上，形成二氧化锰粉层，并开启粉床加热使二氧化锰粉加热到280℃。然后将50伏22微法的阳极块体放入二氧化锰粉层中，阳极块体表面覆盖有二氧化锰阴极层，阳极块体放入二氧化锰粉层的高度为1/3阳极块体高度。接着，使用预设好电压电流的通电装置对阳极块体和二氧化锰粉层进行通电，通电电压可以为15伏，通电电压可以为0.02安，通电装置正极连接阳极块体正极，负极连接二氧化锰粉床，通电时长为1小时。在通电完成后，待粉床冷却至室温后取出，并其浸入0.01％磷酸水溶液中进行补形成，补形成电压为70伏，时间为3小时。将补形成后的阳极钽块用去离子水自然喷淋300秒后放入温度为130摄氏度的烘箱中烘干60分钟，将烘干后的阳极块体表面依次覆盖石墨层和银浆层，组装引线框架，然后进行封装，得到电容器。
在另一种可选的实施方式中，可以先将平均粒径2.5微米的干燥的二氧化锰粉平铺在粉床上，形成二氧化锰粉层，并开启粉床加热使二氧化锰粉加热到320℃。然后将6.3伏680微法的阳极块体放入二氧化锰粉层中，阳极块体表面覆盖有二氧化锰阴极层，阳极块体放入二氧化锰粉层的高度为1/2阳极块体高度。接着，使用预设好电压电流的通电装置对阳极块体和二氧化锰粉层进行通电，通电电压可以为3伏，通电电压可以为0.05安，通电装置正极连接阳极块体正极，负极连接二氧化锰粉床，通电时长为1小时。在通电完成后，待粉床冷却至室温后取出，并其浸入0.015％磷酸水溶液中进行补形成，补形成电压为12伏，时间为6小时。将补形成后的阳极钽块用去离子水自然喷淋300秒后放入温度为130摄氏度的烘箱中烘干60分钟.将烘干后的阳极块体表面依次覆盖石墨层和银浆层，组装引线框架，然后进行封装，得到电容器。
以上所述，仅为本申请的具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。
需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

Claims (6)

1.一种电容器制造方法，其特征在于，包括：
获取阳极块体，所述阳极块体的表面覆有阴极层；
基于氧化物粉层对所述阳极块体进行加氧处理；
基于加氧处理后的所述阳极块体制造电容器；
所述基于氧化物粉层对所述阳极块体进行加氧处理，包括：将所述阳极块体放入预设温度下具有预设厚度的所述氧化物粉层中；对所述阳极块体和所述氧化物粉层通电并持续预设时间；所述预设温度位于280℃至350℃之间；通电的电压位于0.15至0.75倍所述电容器的额定电压之间；通电的电流位于0.01安至0.2安之间。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述阳极块体放入所述氧化物粉层的深度范围为所述阳极块体高度的1/3至1/2。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述预设时间位于0.5小时至1.5小时之间。
4.根据权利要求1-3任一项所述的方法，其特征在于，所述氧化物粉层中粉粒的粒径位于1.5微米至6微米之间，所述粉层的厚度位于3毫米至5毫米之间。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述氧化物粉层中粉粒的材料与所述阴极层的材料相同。
6.一种电容器制造设备，其特征在于，包括：
加氧处理装置，装有氧化物粉层，用于基于所述氧化物粉层对阳极块体进行加氧处理；其中，所述阳极块体表面被覆有阴极层；
电容器制造装置，用于基于加氧处理后的所述阳极块体制造电容器；
所述加氧处理装置，包括：粉床，所述粉床的表面放置有所述氧化物粉层；
加热装置，与所述粉床连接，用于对所述粉床加热，以使所述氧化物粉层达到预设温度；所述预设温度位于280℃至350℃之间；通电装置，用于对所述阳极块体和所述氧化物粉层通电；通电的电压位于0.15至0.75倍所述电容器的额定电压之间；通电的电流位于0.01安至0.2安之间。
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