CN1702788A - 一种固体电解电容器及其制造方法 - Google Patents
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Abstract
一种固体电解电容器，包括铝壳、铝梗、引出线，所述铝梗置于阴极箔上且和阳极箔通过隔膜隔离后卷绕成芯子置于铝壳内，其特征在于：阳极箔由阀金属构成且其表面形成有电介质氧化膜；铝壳内腔空隙内填充有TCNQ复合盐的至少1种物质。其制造方法为：先制作好阳极箔和阴极箔，将隔膜夹于覆盖有电介质氧化物膜的阳极箔与阴极箔之间，并与引出线、阳极箔和阴极箔卷绕一起制成电容器芯子，然后将其浸于液体电解液中，对芯子进行老化和碳化处理；再将TCNQ复合盐之一种或两种以上按比例混合，使其成熔融状态，然后将电容器芯子在其熔体中浸渍，取出冷却固化后封装。本发明具有良好阻抗特性和漏电特性，可降低TCNQ复合盐熔化温度，减少了电解质发生劣化的可能。
Description
技术领域：
本发明涉及一种固体电解电容器，具体涉及一种以固体有机半导体材料作为电解质的卷绕型结构固体电解电容器及其制备方法。
背景技术：
电容器是一类基本的电子元件，广泛使用在各种电子产品中。铝固体电解电容器是近几十年来随着电子产品对高频特性要求的不断提高，而发展起来的一类新型电解电容器。在现代通信、计算机、高性能民用及军事电子产品中有着广泛的应用，据有关统计推测，在2001年铝固体电解电容器的产值达5亿美元。目前，铝固体电解电容器的发展主要体现在其所用电解质的演变上。传统的以二氧化锰为电解质的铝固体电解电容器在制作过程中要经过反复的高温加热，对电容器的电介质膜极易造成损伤，致使电容器的漏电流较大。随着人们在有机导电材料研究方面的不断进展，开发出了许多适合于铝固体电解电容器使用的新型电解质材料。7，7，8，8-四氰基对苯二醌二甲烷(简称TCNQ)是杜邦公司的研究人员于1959年首次合成的，在TCNQ型铝固体电解电容器的制造中，电容器芯子浸渍TCNQ复合盐的过程是重要而关键的。浸渍TCNQ复合盐的方法有以下几种：
(1)先选择适当的溶剂溶解TCNQ复合盐，再把电容器芯子浸入TCNQ复合盐溶液。由于TCNQ复合盐的溶解度较低，因此，只有将电容器芯子反复浸渍，TCNQ复合盐层才能达到足够的厚度。该工艺繁琐且溶剂消耗量大，而且TCNQ复合盐与电介质膜的粘接性差；
(2)采用聚合物型粘接剂，以改善TCNQ复合盐与电介质膜的粘接性。用此方法制备电容器时，因TCNQ复合盐中混有不导电的聚合物粘接剂，会导致电容器的性能下降；
(3)采用加热蒸发沉积法，将TCNQ复合盐沉积到电容器芯子上。该法极易引起TCNQ复合盐的热分解。需要采用离子束辅助加热蒸发法，才可改善铝固体电解电容器的性能。
(4)电化学沉积法，将TCNQ溶在一定的溶剂中，往该溶剂中加入含有正丁基异喹啉阳离子的支持电解质。电容器芯子浸在此溶剂中，并施以负电位，正丁基异喹啉阳离子移向阴极，并与TCNQ结合沉析在电容器芯子上形成电容器的阴极。
(5)加热熔融TCNQ复合盐，将电容器芯子在TCNQ复合盐熔体中浸渍，取出后冷却固化，最后封装。
以往研究表明，将TCNQ复合盐直接加热熔化、浸渍、冷却固化的方法是浸渍TCNQ电解质较好的方法。TCNQ复合盐在熔融状态下热稳定性的好坏是该方法能否顺利实施的关键所在。这是因为通常的TCNQ复合盐的熔融温度与其分解温度间的差距不大。随TCNQ复合盐配体烷基链的增长，分解温度与熔融温度间的距离加大，但即使是己基链，两温度间的差距也仅为50℃左右。一般说来，正丁基异喹啉TCNQ复合盐型电容器的温度特性较好，其等效串联电阻、漏电流和损耗最小。因此，在一般的铝固体电解电容器的制造中，往往都采用正丁基异喹啉TCNQ复合盐作为电解电容器的阴极材料，以满足铝固体电解电容器对于性能的要求。
目前总体来说TCNQ复合盐型铝固体电解电容器在制造过程中，对于TCNQ复合盐电解质加热熔融温度及熔化后持续时间的要求极为严格，需要精确地控制。如果加热温度、浸渍时间和冷却固化速度控制不好，就要引起TCNQ复合盐的分解，导致TCNQ复合盐的电导率下降，从而致使电容器性能劣化。因此，如何避免TCNQ复合盐在浸渍过程中的热分解，并将其更好地浸渍到电容器芯子上，仍是一个难题。另外，TCNQ复合盐电解质的浸渍效率低，导致了电容器电容量的降低。
发明内容：
本发明的目的是克服上述现有技术中的缺陷，提供一种具有良好阻抗特性和漏电特性，可降低TCNQ复合盐的熔化温度，从而减少电解质发生劣化的可能，并使电解电容器的性能得到改善的之固体有机导电材料作为电解质的卷绕型结构固体电解电容器及其制备方法。
本发明所提出的技术方案是：
一种固体电解电容器，包括铝壳、焊接于铝梗上之引出线，所述铝梗置于阴极箔上，阳极箔和阴极箔通过隔膜隔离后卷绕成芯子置于铝壳内，其特征在于：所述阳极箔由阀金属构成且其表面形成有电介质氧化膜；所述铝壳内腔空隙内填充有固体有机导电材料7，7，8，8-四氰基对苯二醌二甲烷的电荷转移复合物的至少1种物质；
所述隔膜为含有马尼拉麻纤维的电解纸，电解纸密度为0.4～0.7g/cm3，厚度为40～80μm；
所述电解纸需要先进行碳化处理，碳化温度为200℃～300℃；
一种固体电解电容器制造方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)制作阳极箔，并在其表面形成电介质氧化膜；
2)制作阴极箔，并在其表面包覆氧化膜；
3)将隔膜夹于覆盖有电介质氧化物膜的阳极箔与阴极箔之间，引出线由铝梗包覆，置于阴极箔上，并与阳极箔和阴极箔卷绕一起而制成电容器芯子，然后将电容器芯子浸于液体电解液中，再对芯子进行老化，最后进行碳化处理；
4)将7，7，8，8-四氰基对苯二醌二甲烷的电荷转移复合物，或该7，7，8，8-四氰基对苯二醌二甲烷的电荷转移复合物与其他不同种类的TCNQ复合盐之一种或两种以上按(0.1-0.9)∶(0.9-0.1)或(0.1-0.9)∶(0.5-0.1)∶(0.4-0.0)比例混合，或两种或两种以上不同种类的TCNQ复合盐按(0.1-0.9)∶(0.9-0.1)或(0.1-0.9)∶(0.5-0.1)∶(0.4-0.0)比例混合使其成熔融状态，然后将电容器芯子在TCNQ复合盐熔体中浸渍，取出后冷却固化；
5)用封口材料封装。
所述氧化膜为Al2O3膜；
所述碳化处理中碳化温度为200℃～300℃；
所述芯子老化时间为2-3小时；
所述7，7，8，8-四氰基对苯二醌二甲烷的电荷转移复合物为具有半导体特性之复合物；
所述TCNQ复合盐中可加入添加剂，该添加剂为内酯化合物。
本发明通过TCNQ复盐的熔融和含浸，使具有高导电性的固体有机导电材料能够充分填充在阳极槽内部，可获得阻抗特性良好的电解电容器。而且，将隔离层基材夹在阳极箔和阴极箔之间，能够制成卷绕型的电容器元件，将其浸在经过加热熔融的TCNQ复盐中，接着冷却凝固，能够容易地显现导电性。
本发明芯子在含浸前对芯子进行老化和碳化处理，且通过不同TCNQ复合盐混合或加入添加剂，可降低TCNQ复合盐的熔化温度，从而减少电解质发生劣化的可能，提高了固体电解电容器工作的耐压等级，延长了固体电解电容器的使用寿命。
附图说明：
图1为本发明固体电解电容器展开图；
图2为本发明固体电解电容器芯子内层剖面图。
图中：
1-引出线， 2-铝梗， 3-环氧树脂，
4-阳极箔， 5-阴极箔， 6-TCNQ复合盐，
7-铝壳， 8-隔膜， 9-Al2O3膜。
具体实施方式：
如图1、图2所示，本发明固体电解电容器，包括引出线1、铝梗2和铝壳7，所述引出线1由铝梗1包覆，置于阴极箔4上，阳极箔5与阴极箔4交错叠合，其外表面包覆有Al2O3膜9，通过隔膜8隔离后卷绕成芯子置于铝壳7内，铝壳7开口部分用封口材料封口，可采用密封性能优良的环氧树脂或丁基橡胶封住。
所述阳极箔5由阀金属做成，可采用金属铝。所述隔膜8起到隔离两极箔的作用，为含有马尼拉麻纤维的电解纸，其密度为0.4～0.7g/cm3，厚度为40～80μm。电解纸需要先进行碳化处理，碳化温度为200℃～300℃。
本发明在铝壳7之空隙内，填充有加热后呈熔融状态之固体有机半导体材料，可使由阳极箔5与阴极箔4交错叠合卷绕而成的芯子浸渍在其熔体中，该材料为7，7，8，8-四氰基对苯二醌二甲烷的电荷转移复合物(简称TCNQ复合盐)，其分子结构式为：
所述7，7，8，8-四氰基对苯二醌二甲烷的电荷转移复合物(复盐)在其熔融温度下热稳定性较好，可以完全满足制备固体电解电容器工艺的要求，在制造电容器过程中对其加热熔融温度及熔化后持续时间的工艺较易控制。7，7，8，8-四氰基对苯二醌二甲烷的电荷转移复合物可以单独使用，也可以与其它TCNQ复合盐按一定比例混合而成，由于TCNQ复合盐为半导体材料，可提高电解电容器阻抗特性和漏电特性，降低TCNQ复合盐的熔化温度。
本发明提供了一种固体电解电容器制造方法，包括以下步骤：
(a)制作阳极箔4，采用阀金属铝，并在其表面形成电介质氧化膜-Al2O3膜9；
(b)制作阴极箔5，并在其表面包覆Al2O3膜9；
(c)将隔膜8夹在覆盖有电介质氧化物膜的阳极箔4与阴极箔5之间，引出线1由铝梗1包覆，置于阴极箔4上，并与阳极箔4和阴极箔5卷在一起而制成电容器芯子。所述隔膜8采用含有马尼拉麻纤维电解纸膜，电容器芯子先含浸液体电解液，然后对芯子进行老化，最后进行碳化处理，碳化温度为200℃～300℃；
(d)将7，7，8，8-四氰基对苯二醌二甲烷的电荷转移复合物，或该7，7，8，8-四氰基对苯二醌二甲烷的电荷转移复合物与其他不同种类的TCNQ复合盐之一种或两种以上按比例(0.1-0.9)∶(0.9-0.1)或(0.1-0.9)∶(0.5-0.1)∶(0.4-0.0)混合，两种或两种以上不同种类的TCNQ复合盐按(0.1-0.9)∶(0.9-0.1)或(0.1-0.9)∶(0.5-0.1)∶(0.4-0.0)比例混合使其成熔融状态，同时可在其内加入添加剂-内酯化合物，然后将电容器芯子在TCNQ复合盐熔体中浸渍，取出后冷却固化。上述不同TCNQ复合盐的混合或添加内酯化合物是用以降低TCNQ复合盐的熔化温度，从而减少电解质发生劣化的可能，提高固体电解电容器工作的耐压等级。
(e)用环氧树脂或丁基橡胶封装。
本发明通过TCNQ复盐的熔融和含浸，可使具有高导电性的固体有机导电材料能够充分填充在阳极槽内部，获得阻抗特性良好的电解电容器。而且，将隔离层基材夹在阳极箔和阴极箔之间，能够制成卷绕型的电容器元件，将其浸在经过加热熔融的TCNQ复盐中，接着冷却凝固，能够容易地显现导电性。
实施例：
在阳极箔和阴极箔之间插入含有马尼拉麻纤维的电解纸(密度为0.2～0.6g/cm3，厚度为30～60μm)，并将它们卷起来形成卷绕式电容器芯子，含浸液体电解液，对芯子进行常温老化3h，然后于240℃放置120分钟，使电解纸完全碳化。接着，将经过预热的电容器芯子浸入熔融状态的TCNQ正丁基异喹啉的复盐中浸渍，含浸时间30秒后，快速冷却，直接在电极间形成TCNQ复盐层，其额定电压为4V、静电容量为560μF。将该电容器元件装入铝制金属壳中，然后用环氧树脂或丁基橡胶封住开口部分，最后经老化分选，这样就可制得尺于为D8mm×L10.5mm的铝电解电容器。
Claims (10)
1、一种固体电解电容器，包括铝壳、焊接于铝梗上之引出线，所述铝梗置于阴极箔上，阳极箔和阴极箔通过隔膜隔离后卷绕成芯子置于铝壳内，其特征在于：所述阳极箔由阀金属构成且其表面形成有电介质氧化膜；所述铝壳内腔空隙内填充有固体有机导电材料7，7，8，8-四氰基对苯二醌二甲烷的电荷转移复合物的至少1种物质。
2、根据权利要求1所述的一种固体电解电容器，其特征在于：所述隔膜为含有马尼拉麻纤维的电解纸，电解纸密度为0.4～0.7g/cm3，厚度为40～80μm。
3、根据权利要求2所述的一种固体电解电容器，其特征在于：所述电解纸需要先进行碳化处理，碳化温度为200℃～300℃。
4、一种固体电解电容器制造方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)制作阳极箔，并在其表面形成电介质氧化膜；
2)制作阴极箔，并在其表面包覆氧化膜；
3)将隔膜夹于覆盖有电介质氧化物膜的阳极箔与阴极箔之间，引出线由铝梗包覆，置于阴极箔上，并与阳极箔和阴极箔卷绕一起而制成电容器芯子，然后将电容器芯子浸于液体电解液中，再对芯子进行老化，最后进行碳化处理；
4)将7，7，8，8-四氰基对苯二醌二甲烷的电荷转移复合物，或该7，7，8，8-四氰基对苯二醌二甲烷的电荷转移复合物与其他不同种类的TCNQ复合盐之一种或两种以上按比例(0.1-0.9)∶(0.9-0.1)或(0.1-0.9)∶(0.5-0.1)∶(0.4-0.0)混合，或两种或两种以上不同种类的TCNQ复合盐按(0.1-0.9)∶(0.9-0.1)或(0.1-0.9)∶(0.5-0.1)∶(0.4-0.0)比例混合使其成熔融状态，然后将电容器芯子在TCNQ复合盐熔体中浸渍，取出后冷却固化；
5)用封口材料封装。
5、根据权利要求4所述的一种固体电解电容器制造方法，其特征在于，所述氧化膜为Al2O3膜。
6、根据权利要求4所述的一种固体电解电容器制造方法，其特征在于，所述碳化处理中碳化温度为200℃～300℃。
7、根据权利要求4所述的一种固体电解电容器制造方法，其特征在于，所述芯子老化时间为2-3小时。
8、根据权利要求4所述的一种固体电解电容器制造方法，其特征在于，所述7，7，8，8-四氰基对苯二醌二甲烷的电荷转移复合物为具有半导体特性之复合物，其分子结构式为：
9、根据权利要求4所述的一种固体电解电容器制造方法，其特征在于，所述步骤4)之TCNQ复合盐中可加入添加剂。
10、根据权利要求9所述的一种固体电解电容器制造方法，其特征在于，所述添加剂为内酯化合物。
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| CN101604579B (zh) * | 2008-06-13 | 2012-02-29 | 万裕三信电子(东莞)有限公司 | 引线式铝电解电容器 |
| CN106449115A (zh) * | 2016-10-31 | 2017-02-22 | 丰宾电子（深圳）有限公司 | 一种用于充电桩的耐充放电的铝电解电容器及其应用 |
| CN106486287A (zh) * | 2015-09-02 | 2017-03-08 | 北京纳米能源与系统研究所 | 可降解电容器及其制造方法 |
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Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7948740B2 (en) | 2007-03-19 | 2011-05-24 | Nichicon Corporation | Solid electrolytic capacitor and method of manufacturing the same |
| CN101271779B (zh) * | 2007-03-19 | 2011-07-27 | 尼吉康株式会社 | 固体电解质电容器及其制造方法 |
| CN101604579B (zh) * | 2008-06-13 | 2012-02-29 | 万裕三信电子(东莞)有限公司 | 引线式铝电解电容器 |
| CN106486287A (zh) * | 2015-09-02 | 2017-03-08 | 北京纳米能源与系统研究所 | 可降解电容器及其制造方法 |
| CN106449115A (zh) * | 2016-10-31 | 2017-02-22 | 丰宾电子（深圳）有限公司 | 一种用于充电桩的耐充放电的铝电解电容器及其应用 |
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