CN117976415A - 一种固态铝电解电容器及其制备方法 - Google Patents

Abstract

一种固态铝电解电容器，包括铝壳、芯包、密封件、阳极引出组件和阴极引出组件；芯包通过密封件密封设置在铝壳内；芯包包括阳极箔和导电高分子聚合物，阳极箔卷绕形成芯包，在相邻两层阳极箔之间形成导电高分子聚合物膜；阳极引出组件包括阳极导针，阳极导针电性连接在阳极箔上；阴极引出组件设置在芯包的一端。在本发明中，固态铝电解电容器的阴极通过石墨层和银浆层引出，从而减小了芯包的体积，从而可以减小固态铝电解电容器的体积。

Description

一种固态铝电解电容器及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种固态铝电解电容器，尤其涉及一种具有新型结构的固态铝电解电容器及其制备方法。

背景技术

传统固态铝电解电容器的芯包由阳极箔、电解纸和阴极箔卷绕而成，电解纸位于阳极箔和阴极箔之间；在阳极箔和阴极箔之间形成有导电高分子聚合物，比如PEDOT:PSS。在铝电解电容器中阴极箔的作用是引出阴极，实际阴极是导电高分子聚合物；电介质为阳极箔表面的氧化膜。传统的固态铝电解电容器由于电解纸和阴极箔的存在使得芯包较大，不利于电子元件小型化的设计。

发明内容

本发明要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种不需要阴极箔的固态铝电解电容器及其制备方法。

为解决上述技术问题，本发明提出的技术方案为：一种固态铝电解电容器，包括铝壳、芯包、密封件、阳极引出组件和阴极引出组件；所述芯包通过密封件密封设置在铝壳内；所述芯包包括阳极箔和导电高分子聚合物膜，所述阳极箔卷绕形成芯包，在相邻两层阳极箔之间形成导电高分子聚合物膜；所述阳极引出组件包括阳极导针，所述阳极导针电性连接在阳极箔上；所述阴极引出组件与导电高分子聚合物电性连接并且伸出密封件。

上述的固态铝电解电容器，优选的，所述阴极引出组件包括引出层和阴极导针，所述阴极导针电性连接在铝壳的底部的外侧；所述引出层与铝壳的底部连接并且电性导通。

上述的固态铝电解电容器，优选的，所述引出层包括石墨层和银浆层，所述石墨层设置在芯包上阳极导针的另一端，所述银浆层设置在石墨层上，所述银浆层与铝壳底部的内侧连接并且电性导通。

上述的固态铝电解电容器，优选的，所述阴极引出组件包括引出层和阴极导针，所述引出层包括石墨层和银浆层，所述石墨层均匀的形成的导电高分子聚合物膜表面，所述银浆层均匀的形成在石墨层的表面；所述银浆层溢出芯包的底部与铝壳的底部的内侧电性导通；铝壳的底部的外侧电性连接有阴极导针。

上述的固态铝电解电容器，优选的，所述阴极引出组件包括引出层、集流体和阴极导针，所述引出层与集流体连接并且电性连接，所述阴极导针连接在集流体上；所述集流体上设置有阳极导针穿过的通孔；所述阴极导针和阳极导针在铝壳的开口端伸出，并且与密封件之间密封连接。

上述的固态铝电解电容器，优选的，所述引出层包括石墨层和银浆层，所述石墨层设置在芯包上阳极导针的一端，所述银浆层设置在石墨层上，所述银浆层与集流体连接并且电性导通。

上述的固态铝电解电容器，优选的，所述引出层包括石墨层和银浆层，所述石墨层均匀的形成的导电高分子聚合物膜表面，所述银浆层均匀的形成在石墨层的表面；所述银浆层溢出芯包的顶部与集流体电性连接。

上述的固态铝电解电容器，优选的，所述密封件包括橡胶塞，所述阳极导针与橡胶塞之间通过挤压密封连接或者阴极导针和阳极导针与橡胶塞之间通过挤压密封连接。

上述的固态铝电解电容器，优选的，所述石墨层包括隔离纸和石墨，所述石墨附着在隔离纸上，所述隔离纸上设置有通孔，所述石墨贯穿通孔。

一种固态铝电解电容器的制备方法，包括以下步骤：

1）将阳极导针电性连接在阳极箔上；

2）将电性连接有阳极导针的阳极箔卷绕层芯包；

3）在步骤2）的芯包内形成导电高分子聚合物膜；

4）将芯包与阴极引出组件电性连接；

5）密封件与铝壳之间密封。

上述的固态铝电解电容器的制备方法，优选的，所述步骤4）包括以下步骤：

①在铝壳内注入银浆；

②在完成步骤①的外壳内注入石墨，使得石墨在银浆层上平整；

③将形成有导电高分子聚合物膜的芯包装入到铝壳中；并且将导电银浆固化。

上述的固态铝电解电容器的制备方法，优选的，所述步骤4）包括以下步骤：

A）在集流体上涂覆一层导电银浆；

B）在导电银浆上形成一层石墨层，使得石墨在银浆层上平整；

C）将导电银浆固化；

D）将芯包装入到铝壳内后，将集流体形成有银浆层和石墨层的一侧扣在芯包上，使得芯包与石墨层接触并且电性导通。

上述的固态铝电解电容器的制备方法，优选的，所述步骤4）包括以下步骤：

1）将阳极导针电性连接在阳极箔上；

2）将电性连接有阳极导针的阳极箔卷绕层芯包；

3）在步骤2）的芯包内形成导电高分子聚合物膜和引出层；

4）将芯包上的引出层与铝壳或者集流体电性连接；

5）密封件与铝壳之间密封。

所述步骤3）包括以下步骤：

a)在阳极箔的两个面上均涂覆一层导电高分子聚合物，干燥后形成导电高分子聚合物膜；

b)在导电高分子聚合物膜上均与的涂覆一层石墨层；

c）在石墨层上形成均匀的涂覆一层银浆，银浆流出阳极箔的一个侧边；干燥后形成银浆层；

d）将完成步骤c）的阳极箔卷绕形成芯包。

与现有技术相比，本发明的优点在于：在本发明中，固态铝电解电容器的阴极通过石墨层和银浆层引出，从而减小了芯包的体积，从而可以减小固态铝电解电容器的体积。

附图说明

图1为实施例1中固态铝电解电容器的剖视结构示意图。

图2为实施例2中固态铝电解电容器的组装结构示意图。

图3为实施例3中固态铝电解电容器的剖视结构示意图。

图4为实施例3中芯包展开后的剖视结构示意图。

图例说明

1、外壳；2、芯包；21、阳极箔；22、导电高分子聚合物膜；3、橡胶塞；4、阳极导针；5、阴极引出组件；51、引出层；511、石墨层；512、银浆层；52、阴极导针；53、集流体；531、通孔；6、套管。

具体实施方式

为了便于理解本发明，下文将结合较佳的实施例对本发明作更全面、细致地描述，但本发明的保护范围并不限于以下具体的实施例。

需要特别说明的是，当某一元件被描述为“固定于、固接于、连接于或连通于”另一元件上时，它可以是直接固定、固接、连接或连通在另一元件上，也可以是通过其他中间连接件间接固定、固接、连接或连通在另一元件上。

除非另有定义，下文中所使用的所有专业术语与本领域技术人员通常理解的含义相同。本文中所使用的专业术语只是为了描述具体实施例的目的，并不是旨在限制本发明的保护范围。

实施例1

如图1所示的一种固态铝电解电容器，包括铝壳、芯包2、密封件、阳极引出组件和阴极引出组件5；芯包2通过密封件密封设置在铝壳内，在外壳1上套有一层套管6。在本实施例中，密封件为橡胶塞3；在芯包2装入到铝壳内后，通过铝壳上的束腰挤压橡胶塞3以及铝壳的开口端向橡胶塞3卷边，从而使得外壳1与橡胶塞3之间密封。

在本实施例中，芯包2包括阳极箔21和导电高分子聚合物，阳极箔21卷绕形成芯包2，在相邻两层阳极箔21之间形成导电高分子聚合物膜22。在本实施例中，芯包2中是没有电解纸和阴极箔的，芯包2完全是由阳极箔21卷绕而成。在相邻两层阳极箔21之间形成有导电高分子聚合物膜22，导电高分子聚合物膜22可以是PEDOT、PEDOT:PSS、聚吡咯或聚苯铵。在本实施例中，电介质为阳极箔21表面的氧化膜，也就是三氧化二铝；实际阴极为相邻两层阳极箔21之间的导电高分子聚合物膜22。

在本实施例中，阳极引出组件包括阳极导针4，阳极导针4铆接在阳极箔21上，在其他实施方式中可以是激光焊焊接。在本实施例中，阳极导针4的铝舌铆接在阳极箔21上，阳极导针4的引线伸出橡胶塞3，阳极导针4的铝梗与橡胶塞3之间挤压密封。

如图1所示，在本实施例中，阴极引出组件5包括引出层51和阴极导针52，阴极导针52电性连接在铝壳的底部的外侧；引出层51与铝壳的底部连接并且电性导通。引出层51包括石墨层511和银浆层512，石墨层511设置在芯包2上阳极导针4的另一端，银浆层512设置在石墨层511上，银浆层512与铝壳底部的内侧连接并且电性导通。在本实施例中，石墨的电导率大于导电高分子聚合物的的电导率，而银浆的电导率大于石墨的电导率；这样就可以将阴极从导电高分子聚合物引出。

在本实施例中，为了增加石墨层511的强度可以将石墨附着在隔离纸上，隔离纸上设置有通孔531，石墨贯穿通孔531。

本实施例还提供一种固态铝电解电容器的制备方法，其包括以下步骤：

1）将阳极导针4的铝舌铆接在阳极箔21上；

2）将电性连接有阳极导针4的阳极箔21卷绕层芯包2；

3）在步骤2）的芯包2内形成导电高分子聚合物膜22。芯包2含浸导电高分子聚合物的分散液，例如PEDOT:PSS的分散液，然后烘干。

4）在芯包2的一端形成阴极引出组件5或者在芯包2的一端与阴极引出组件5连接并且电性导通；

5）密封件与铝壳之间密封。

在本实施例中，步骤4）有两种形式，第一种形式包括以下步骤：

①在铝壳内注入银浆；

②在完成步骤①的外壳1内注入石墨，使得石墨在银浆层512上平整；

③将形成有导电高分子聚合物膜22的芯包2装入到铝壳中；并且将导电银浆固化。

第二种形式包括以下步骤：

A）在集流体53上涂覆一层导电银浆；

B）在导电银浆上形成一层石墨层511，使得石墨在银浆层512上平整；

C）将导电银浆固化；

在本实施例中，由于芯包2中没有阴极箔和电解纸，固态铝电解电容器的阴极通过石墨层511和银浆层512引出；故同等容量的电容器，芯包2可以做得更小，从而可以减小固态铝电解电容器的体积；从而适用电子元器件小型化的趋势。

实施例2

在本实施例中，如图2所示，阴极引出组件5包括引出层51、集流体53和阴极导针52，引出层51与集流体53连接并且电性连接，阴极导针52连接在集流体53上；集流体53上设置有阳极导针4穿过的通孔531；阴极导针52和阳极导针4在铝壳的开口端伸出，并且与密封件之间密封连接。在本实施例中，密封件为橡胶塞3，阴极导针52和阳极导针4与橡胶塞3之间通过挤压密封连接。在本实施例中，集流体53为铝片。

引出层51包括石墨层511和银浆层512，石墨层511设置在芯包2上阳极导针4的一端，银浆层512设置在石墨层511上，银浆层512与集流体53连接并且电性导通。在本实施例中，阳极导针4和阴极导针52设置在同一端。在本实施例中，可以在芯包2上阳极导针4的一端设置形成一层石墨，可以采用喷涂的方式；然后再集流体53的底部刷一层银浆，然后将集流体53扣在芯包2上，使得银浆层512和石墨层511接触，然后将银浆层512固化。

本实施例的其他部分与实施例1相同。

实施例3

如图3所示，在本实施例中，阴极引出组件包括引出层和阴极导针，引出层包括石墨层和银浆层，石墨层均匀的形成的导电高分子聚合物膜表面，银浆层均匀的形成在石墨层的表面；所述银浆层溢出芯包的底部与铝壳的底部的内侧电性导通；铝壳的底部的外侧电性连接有阴极导针。

本实施例的固态铝电解电容器的制备方法包括以下步骤；

1）将阳极导针电性连接在阳极箔上；

2）将电性连接有阳极导针的阳极箔卷绕层芯包；

3）在步骤2）的芯包内形成导电高分子聚合物膜和引出层；

所述步骤3）包括以下步骤：

a)在阳极箔的两个面上均涂覆一层导电高分子聚合物，干燥后形成导电高分子聚合物膜；

b)在导电高分子聚合物膜上均与的涂覆一层石墨层；

c）在石墨层上形成均匀的涂覆一层银浆，银浆流出阳极箔的一个侧边，阳极箔卷绕后，这个侧边在芯包的底部；干燥后形成银浆层；

d）将完成步骤c）的阳极箔卷绕形成芯包。芯包展开后的剖视结构示意图如图4所示。

4）将芯包上的引出层与铝壳电性连接；

5）密封件与铝壳之间密封。

在步骤4）中，芯包上的引出层与铝壳电性连接的时候，由于首先在铝壳底部的内侧，涂覆一层银浆，然后将芯包放置在银浆上；将银浆固化即完成芯包和铝壳的电性连接。芯包和外壳之间的电性连接是芯包上的银浆层和铝壳底部的银浆连接。

本实施例的其他部分与实施例1相同。

实施例4

在本实施例中，阴极引出组件包括引出层和阴极导针，引出层包括石墨层和银浆层，石墨层均匀的形成的导电高分子聚合物膜表面，银浆层均匀的形成在石墨层的表面；银浆层溢出芯包的顶部与集流体电性导通；集流体上固定连接有阴极导针。

本实施例的固态铝电解电容器的制备方法包括以下步骤；

1）将阳极导针电性连接在阳极箔上；

2）将电性连接有阳极导针的阳极箔卷绕层芯包；

3）在步骤2）的芯包内形成导电高分子聚合物膜和引出层；

所述步骤3）包括以下步骤：

a)在阳极箔的两个面上均涂覆一层导电高分子聚合物，干燥后形成导电高分子聚合物膜；

b)在导电高分子聚合物膜上均与的涂覆一层石墨层；

c）在石墨层上形成均匀的涂覆一层银浆，银浆流出阳极箔的一个侧边，阳极箔卷绕后，这个侧边在芯包的顶部；干燥后形成银浆层；

d）将完成步骤c）的阳极箔卷绕形成芯包。在本实施例中，芯包的结构与实施例3的芯包的类似，区别在于本实施例中银浆流出的侧边在芯包的顶部，而实施例3中银浆流出的侧边在芯包的底部。

4）将芯包上的引出层与集流体电性连接。

5）密封件与铝壳之间密封。

在步骤4）中，芯包上的引出层与铝壳电性连接的时候，由于首先在集流体的底部，涂覆一层银浆，然后将芯包放置到铝壳内；将集流体放置在芯包的顶部，使得集流体底部的银浆与芯包顶部的银浆层接触，将集流体顶部的银浆固化后，即完成芯包和集流体的电性连接。

本实施例的其他部分与实施例2相同。

Claims (13)

1.一种固态铝电解电容器，其特征在于：包括铝壳、芯包、密封件、阳极引出组件和阴极引出组件；所述芯包通过密封件密封设置在铝壳内；所述芯包包括阳极箔和导电高分子聚合物膜，所述阳极箔卷绕形成芯包，在相邻两层阳极箔之间形成导电高分子聚合物膜；所述阳极引出组件包括阳极导针，所述阳极导针电性连接在阳极箔上；所述阴极引出组件与导电高分子聚合物电性连接并且伸出密封件。

2.根据权利要求1所述的固态铝电解电容器，其特征在于：所述阴极引出组件包括引出层和阴极导针，所述阴极导针电性连接在铝壳的底部的外侧；所述引出层与铝壳的底部连接并且电性导通。

3.根据权利要求2所述的固态铝电解电容器，其特征在于：所述引出层包括石墨层和银浆层，所述石墨层设置在芯包上阳极导针的另一端，所述银浆层设置在石墨层上，所述银浆层与铝壳底部的内侧连接并且电性导通。

4.根据权利要求1所述的固态铝电解电容器，其特征在于：所述阴极引出组件包括引出层和阴极导针，所述引出层包括石墨层和银浆层，所述石墨层均匀的形成的导电高分子聚合物膜表面，所述银浆层均匀的形成在石墨层的表面；所述银浆层溢出芯包的底部与铝壳的底部的内侧电性导通；铝壳的底部的外侧电性连接有阴极导针。

5.根据权利要求1所述的固态铝电解电容器，其特征在于：所述阴极引出组件包括引出层、集流体和阴极导针，所述引出层与集流体连接并且电性连接，所述阴极导针连接在集流体上；所述集流体上设置有阳极导针穿过的通孔；所述阴极导针和阳极导针在铝壳的开口端伸出，并且与密封件之间密封连接。

6.根据权利要求5所述的固态铝电解电容器，其特征在于：所述引出层包括石墨层和银浆层，所述石墨层设置在芯包上阳极导针的一端，所述银浆层设置在石墨层上，所述银浆层与集流体连接并且电性导通。

7.根据权利要求5所述的固态铝电解电容器，其特征在于：所述引出层包括石墨层和银浆层，所述石墨层均匀的形成的导电高分子聚合物膜表面，所述银浆层均匀的形成在石墨层的表面；所述银浆层溢出芯包的顶部与集流体电性连接。

8.根据权利要求1所述的固态铝电解电容器，其特征在于：所述密封件包括橡胶塞，所述阳极导针与橡胶塞之间通过挤压密封连接或者阴极导针和阳极导针与橡胶塞之间通过挤压密封连接。

9.根据权利要求3、4、6或7所述的固态铝电解电容器，其特征在于：所述石墨层包括隔离纸和石墨，所述石墨附着在隔离纸上，所述隔离纸上设置有通孔，所述石墨贯穿通孔。

10.一种固态铝电解电容器的制备方法，其特征在于；包括以下步骤：

1）将阳极导针电性连接在阳极箔上；

2）将电性连接有阳极导针的阳极箔卷绕层芯包；

3）在步骤2）的芯包内形成导电高分子聚合物膜；

4）将芯包与阴极引出组件电性连接；

5）密封件与铝壳之间密封。

11.根据权利要求9所述的固态铝电解电容器的制备方法，其特征在于：所述步骤4）包括以下步骤：

①在铝壳内注入银浆；

②在完成步骤①的外壳内注入石墨，使得石墨在银浆层上平整；

③将形成有导电高分子聚合物膜的芯包装入到铝壳中；并且将导电银浆固化。

12.根据权利要求9所述的固态铝电解电容器的制备方法，其特征在于：所述步骤4）包括以下步骤：

A）在集流体上涂覆一层导电银浆；

B）在导电银浆上形成一层石墨层，使得石墨在银浆层上平整；

C）将导电银浆固化；

D）将芯包装入到铝壳内后，将集流体形成有银浆层和石墨层的一侧扣在芯包上，使得芯包与石墨层接触并且电性导通。

13.根据权利要求9所述的固态铝电解电容器的制备方法，其特征在于：所述步骤4）包括以下步骤：

1）将阳极导针电性连接在阳极箔上；

2）将电性连接有阳极导针的阳极箔卷绕层芯包；

3）在步骤2）的芯包内形成导电高分子聚合物膜和引出层；

4）将芯包上的引出层与铝壳或者集流体电性连接；

5）密封件与铝壳之间密封;

所述步骤3）包括以下步骤：

a)在阳极箔的两个面上均涂覆一层导电高分子聚合物，干燥后形成导电高分子聚合物膜；

b)在导电高分子聚合物膜上均与的涂覆一层石墨层；

c）在石墨层上形成均匀的涂覆一层银浆，银浆流出阳极箔的一个侧边；干燥后形成银浆层；

d）将完成步骤c）的阳极箔卷绕形成芯包。