CN2703316Y - 高能钽混合电容器 - Google Patents
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Abstract
一种以电化学电容器和钽电解电容器相结合的高能钽混合电容器，它包括一个或多个由高比容钽粉压制而成的阳极钽芯，一个或多个涂有无定形氧化物、和注入的电解质之间形成电化学电容器的阴极，多个隔离层；一个钽外壳，所述阴极、隔离层和阳极钽芯按照从上到下的顺序依次逐个叠放在该钽外壳内，一个由钽盖和玻璃体7构成的钽－玻璃绝缘子，所述正极引线穿过玻璃体引出；所述负极引线焊接在所述钽盖上；在钽盖上有一个在注入电解质后再密封的工艺小孔；一个缓冲垫；一个置于阳极钽芯周围的环形衬垫。其体积较小，能量密度高。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种贮能电子元件，特别是一种以电化学电容器和钽电解电容器相结合的高能钽混合电容器。
技术背景
在许多尖端的电子设备系统中，供电电源部分是整个系统的关健，电源部分的稳定性和可靠性直接影响到设备系统的运行，这就要求设备系统的电源部分在各种可能性的情况下能维持稳定，比如电压或电流的波动，不稳定的供电断电，功率脉冲，所有这有情况都说明供电存在不稳定因素，即供电功率是变化的。在电源断电情况下有必要维持一定的时间来保持后级电路的数据处理；在功率发生波动情况下，要求电源输出平稳，就要求能够对功率进行缓冲作用。所有这种情况都必须有一元器件能过自动吸收能量又能自动放出能量。电容器正是这种能过存贮和释放能量的元器件，但一般的电容器由于受到材料和生产条件的限制，其电容量和其它参数达不到要求，不能满足这种充电和放电的目的。但是作为高能钽混合电容器由于其电容量大，内阻小，完全能够满足这这种功率缓冲作用。在传统的大容量电解电容器中，采用多个全密封形的电容并联组合而成的，这样造成产品重量大，体积大，单位体积或是单位重量内的能量密度低。比如某公司生产和使用的CAK35L型50v20000UF产品是采用多个CAK35型50V1800UF的产品并联组装，其体积是86×46×26(mm)，电容器可以贮存的电能为：E＝1/2*C*V2＝25J，单体体积内的能量密度是0.24J/cm3。
在传统的钽电解电容器中，由于受到工艺条件和生产水平的限制，特别是液体钽电解电容器所使用的钽粉比容一般处于8000CV/g以下，使用更高比容的钽粉会造成产品本身漏电流特性不好，难以应用于实际电子电路中。在传统的钽电解电容器中使用较低的钽粉比容压制成钽芯子，钽芯子的形状是圆柱型的，高度和直径的比值在1.15～～2，圆柱型芯子中间埋有一根钽丝从上端面引出做为阳极芯子引线，然后通过1800～2000℃高温高真空烧结成阳极块后，阳极块在0.01％H3PO4电解质中成形，使钽粉颗粒表面形成一种五氧化二钽氧化膜，然后装配在一种经过处理的银外壳内，银外壳内壁通过电镀附着一层铂黑层，以增加阴极表面积来保证产品的电容量。
因此，传统的钽电解电容器体积大，能量密度低，难以满足对元件装配尺寸要求严格的应用领域。
发明内容
本实用新型的目的是要提供一种体积较小，能量密度高的高能钽混合电容器，它包括：
它包括：
一个或多个阳极钽芯1，所述阳极钽芯1是由高比容钽粉压制而成的扁平状钽块，在它内部埋有一根钽丝，钽丝从其边缘引出做为正极引出线，各阳极钽芯1的正极引出线在阳极引线连接处6与正极引线8相连；
一个或多个阴极3，所述阴极3是一张粘涂有无定形氧化物的钽泊，它和注入的电解质之间形成电化学电容器；
一个或多个保证所述阳极钽芯1和阴极3分开的隔离层2；
一个钽外壳12，所述阴极3、隔离层2和阳极钽芯1按照从上到下的顺序依次逐个叠放在该钽外壳12内，在阳极钽芯1和阴极3之间均有一层隔离层2；在最上一层是一个隔离层2，所述阴极3、隔离层2和阳极钽芯1按照从上到下的顺序依次逐个叠放，最下面一层是一个与所述钽外壳12相贴的阴极3，各个阴极3的边缘直接与钽外壳12相连；
一个由钽盖14和玻璃体7构成的钽-玻璃绝缘子，它的边缘在绝缘子和钽外壳焊接处5与钽外壳12焊接在一起，上面设有一个引出所述正极引线8并使该正极引线8与钽盖14绝缘的玻璃体7，所述正极引线8穿过玻璃体7引出；所述负极引线9焊接在所述钽盖14上；在钽盖14上有一个在注入电解质后再密封的工艺小孔10；
一个叠放在最上层隔离层2上的衬垫11和安装时置于该衬垫11上的缓冲垫4；
一个置于阳极钽芯1周围用于防止各阳极钽芯1的正极引出线和钽外壳12短路的环形衬垫13。
由于电化学电容器的作用，具有超常规钽电容器所不能比的贮能能力，它单位体积内或者是单位重量内的能量密度增加了几十倍甚至更高。
附图说明
图1为本实用新型结构示意图。
其中：1、阳极钽芯 2、隔离层 3、阴极 4、缓冲垫 5、绝缘子和钽外壳焊接处 6、阳极引线连接处 7、玻璃体 8、正极引线 9、负极引线 10、工艺小孔 11、衬垫 12、钽外壳13、环形衬垫 14、钽盖
具体实施方式
如图1所示，它包括3个阳极钽芯1，所述阳极钽芯1是由高比容钽粉压制而成的扁平状钽块，在它内部埋有一根弯成圆形的钽丝，钽丝从其边缘引出做为正极引出线，各阳极钽芯1的正极引出线在阳极引线连接处6与正极引线8相连；
4个阴极3，所述阴极3是一张粘涂有无定形氧化物的钽泊，它和注入的电解质之间形成电化学电容器；
7个保证所述阳极钽芯1和阴极3分开的隔离层2；
一个钽外壳12，所述阴极3、隔离层2和阳极钽芯1按照从上到下的顺序依次逐个叠放在该钽外壳12内，在阳极钽芯1和阴极3之间均有一层隔离层2；在最上一层是一个隔离层2，所述阴极3、隔离层2和阳极钽芯1按照从上到下的顺序依次逐个叠放，最下面一层是一个与所述钽外壳12相贴的阴极3，各个阴极3的边缘直接与钽外壳12相连；
一个由钽盖14和玻璃体7构成的钽-玻璃绝缘子，它的边缘在绝缘子和钽外壳焊接处5与钽外壳12焊接在一起，上面设有一个引出所述正极引线8并使该正极引线8与钽盖14绝缘的玻璃体7，所述正极引线8穿过玻璃体7引出；所述负极引线9焊接在所述钽盖14上；在钽盖14上有一个在注入电解质后再密封的工艺小孔10；
一个叠放在最上层隔离层2上的衬垫11和安装时置于该衬垫11上的缓冲垫4；
一个置于阳极钽芯1周围用于防止各阳极钽芯1的正极引出线和钽外壳12短路的环形衬垫13。
其中：阴极3所粘涂的氧化物中包含RuO2、NiO，等，以及由这些氧化物和超细活碳粉组成的混合物，由于氧化物的比表面积特别大，其比表面积达到1000m2/g，使电化学电容器具有极少的体积，但有很大的电容量，在单位重量内的电容量达到100F/g以上。压制阳极钽芯1的钽粉比容为50000～～70000cv/g，阳极芯子的形状为扁平状，在阳极芯子中埋有一根弯有圆形的钽丝，钽丝成芯子边缘引出做为阳极芯子的正极引出，它在电解质中进行二次生成化学反应，芯子表面形成五氧化二钽做为电容器的介质层。首先在85度下的0.1～0.15％H3PO4电解质中进行电化学反应，然后在85度下的38％的H2SO3电解质中进行同样的形成。隔离层2要求能耐酸耐高温，有很好的绝缘性和吸水性强等特点。由阴极上的氧化膜和电解质的电解液形成的电化学电容器与钽阳极芯子成为串联形式，以保证其耐电压和电容量值；由多个钽阳极芯子并联形式，以保证其电容量值；
本实用新型所提供的产品50V24000UF，其体积是D36×H16，电容器可以贮存的电能为E＝1/2*C*V2＝30J，单体体积内的能量密度是1.8J/cm3，其能量密度是现有产品的7倍。本实用新型要求用于制作电容器芯子所使用的钽粉比容为50000CV/g至70000CV/g甚至更高。
Claims (1)
1、一种高能钽混合电容器，其特征在于它包括：
一个或多个阳极钽芯(1)，所述阳极钽芯(1)是由高比容钽粉压制而成的扁平状钽块，在它内部埋有一根钽丝，钽丝从其边缘引出做为正极引出线，各阳极钽芯(1)的正极引出线在阳极引线连接处(6)与正极引线(8)相连；
一个或多个阴极(3)，所述阴极(3)是一张粘涂有无定形氧化物的钽泊，它和注入的电解质之间形成电化学电容器；
一个或多个保证所述阳极钽芯(1)和阴极(3)分开的隔离层(2)；
一个钽外壳(12)，所述阴极(3)、隔离层(2)和阳极钽芯(1)按照从上到下的顺序依次逐个叠放在该钽外壳(12)内，在阳极钽芯(1)和阴极(3)之间均有一层隔离层(2)；在最上一层是一个隔离层(2)，所述阴极(3)、隔离层(2)和阳极钽芯(1)按照从上到下的顺序依次逐个叠放，最下面一层是一个与所述钽外壳(12)相贴的阴极(3)，各个阴极(3)的边缘直接与钽外壳(12)相连；
一个由钽盖(14)和玻璃体(7)构成的钽-玻璃绝缘子，它的边缘在绝缘子和钽外壳焊接处(5)与钽外壳(12)焊接在一起，上面设有一个引出所述正极引线(8)并使该正极引线(8)与钽盖(14)绝缘的玻璃体(7)，所述正极引线(8)穿过玻璃体(7)引出；所述负极引线(9)焊接在所述钽盖(14)上；在钽盖(14)上有一个在注入电解质后再密封的工艺小孔(10)；
一个叠放在最上层隔离层(2)上的衬垫(11)和安装时置于该衬垫(11)上的缓冲垫(4)；
一个置于阳极钽芯(1)周围用于防止各阳极钽芯(1)的正极引出线和钽外壳(12)短路的环形衬垫(13)。
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Cited By (4)
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| CN101859646A (zh) * | 2010-04-16 | 2010-10-13 | 株洲宏达电子有限公司 | 一种全钽外壳钽电解电容器的制造方法及电容器 |
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