DE202008015506U1

DE202008015506U1 - Mehrschichtige Anode

Info

Publication number: DE202008015506U1
Application number: DE202008015506U
Authority: DE
Original assignee: VOSTOCK Ltd
Current assignee: C-K Group Ltd Cy
Priority date: 2008-01-17
Filing date: 2008-01-17
Publication date: 2009-02-19
Anticipated expiration: 2018-01-18
Also published as: DE102008005008A1

Abstract

Mehrschichtige Anodenfolie für Elektrolytkondensatoren mit einer stromleitenden, physisch aktivierten Unterlage, die eine aufgegliederte Oberfläche und eine Oxidschicht mit Einschlüssen des porösen Ventilmetalls (vorwiegend aus Aluminium) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass das Ventilmetall der Oberschicht in Form einer konformen Schicht aus elektrochemisch aktiven Aluminium ausgebildet ist, das eine regelbare Volumenporösität im Mikro- bis Nanometer-Bereich aufweist, mit der Oberfläche der Unterlage mittels eines Heteroübergangs verbunden ist und eine nanostrukturierte Zusammensetzung aus dem Unterlagematerial und des aufgetragenen Ventilmetalls unter Diffusionswirkung darstellt, die durch Ionen eines Inertgases und chemisch aktiven Gases angeregt ist.

Description

Die Erfindung gehört zu den Hauptelementen der elektrischen Ausrüstung, insbesondere zu den mehrschichtigen Folienelektroden für Elektrolytkondensatoren.
Der Stand der Technik auf diesem Fachgebiet wird durch die anodierte Folienelektrode mit einer hochentwickelten Oberfläche gekennzeichnet, die im Patent US 6 287 673 , nationale Klassifikation 361–523, 2001, offenbart ist. Die stromleitende Unterlage der anodierten Folienelektrode ist auf einer tragenden Folienunterlage befestigt, die für eine Rollenbearbeitung geeignet ist. Auf der stromleitenden Unterlage sind die unterbrochenen Schichten des Ventilmetalls und der Oxidschicht der bimodalen Morphologie unter Erhaltung der fraktalgleichen Rauheit der Grenzflächen aufgetragen.
Die Adhäsionsverbindung der entwickelten Oberfläche der Folienunterlage (aus unterschiedlichen Materialien) mit Aluminium der Anodenunterlage stellt eine na nostrukturierte Übergangsschicht dar. Das Aluminium wird aus der Dampfphase im Vakuum abgeschieden. Diese Adhäsionsverbindung ist im Patent DE 102004011567 , H 05K 3/38, 2004 offenbart.
Auf die durch Ionenbombardierung aktivierte, rauhe Oberfläche der Unterlage wird Metall, vorwiegend Aluminium, im Rahmen eines quasi einheitlichen Verfahrens unter Inertgas mit Unterdruck aufgedampft. Dabei wird die Nanostruktur in Form einer differenzierten Mischung des Unterlagematerials und des aufgedampften Metalls gebildet. Die Menge des Metalls wird je nach Wachstum der Übergangsnanoschicht größer und erreicht 100%, weil der Umfang des Bestandteils des Unterlagenmaterials nahtlos reduziert wird und auf der Fläche dieser Adhäsionsschicht praktisch verschwindet.
Auf diese Weise geht das Material der Unterlage in der ausgebildeten Nano-Verbundwerkstoff-Adhäsionsschicht mit der Dicke von mehreren Nanometer bis mehreren Mikrometer kontinuierlich in das aufzudampfende, stromleitende Metall über. Dadurch wird eine hohe Festigkeit der Verbindung der Strukturkomponenten der Anode sichergestellt, die eine Affinitätsverbindung aufweisen.
Die Übergangsschicht aus Nano-Verbundwerkstoffen sorgt für die Gefriertrocknung der Verbindung und dient als Sperre, die die Gegendiffusion an der Grenze Unterlage-Basis verhindert.
Die Festigkeit der Adhäsionsverbindung der stromleitenden Schicht mit der Kunststoffbasis kann durch die Ausführung einer geordneten Übergangsschicht mittels Erzeugung einer diamantenähnlichen Nanoschicht der sp3-Hybridisierung amorphen Kohlenstoffs (o-C:H) erhöht werden. Das verbessert wesentlich die plastischen Eigenschaften des Übergangsbereiches und sorgt für die Elastizität des mehrschichtigen Materials, das für die Rollentechnologie der Anodenherstellung geeignet ist. Dann wird das Ventilmetall (vorzugsweise Porenaluminium) mittels des Aufdampfverfahrens auf die Oberfläche der Aluminiumfolie aufgetragen. Dies erfolgt unter den Bedingungen einer Inertgas-Atmosphäre bei Unterdruck und der Anwesenheit von Sauerstoff, dessen Druck um 1 bis 2 Größenordnungen niedriger ist. Die Entwicklung der Arbeitsfläche erfolgt dabei durch Zugabe von Material und nicht durch seine Entfernung (wie beim einfachen Beizen). Deshalb wird die Anode für Elektrolytkondensatoren durch die Verwendung einer dünneren Folie als stromleitende Unterlage charakterisiert.
Die dielektrisch wirkende Oxidschicht dieser Anode unterscheidet sich durch ihre bimodale Morphologie, durch ein dichtes, homogenes Oxid, das diskret auf die entwickelte Oberfläche der Unterlage ausgefällt wird, und durch eine poröse Oxidbeschichtung, die elektrolytisch anodiert wurde.
Der Mangel der offenbarten, mehrschichtigen Anode besteht in der unbefriedigenden funktionellen Zuverlässigkeit wegen der Migrationsabläufe der gegenseitig wirkenden Diffusion beim Einsatz an den Grenzflächen der autonomen Einschlüsse des Ventilmetalls zu den Materialien der Unterlage und der Oxidschichten. Dies verursacht eine Instabilität der technischen Grundkennwerte des Elektrolytkondensators und reduziert wesentlich dessen Lebensdauer.
Die Aufgabe, die durch diese Erfindung gelöst werden soll, besteht in der Erhöhung der funktionellen Zuverlässigkeit, in der Verbesserung der technischen Kennwerte der mehrschichtigen Anode bei der Verwendung in Elektrolytkondensatoren.
Das benötigte technische Ergebnis wird folgendermaßen erreicht:
Die bekannte, mehrschichtige Anode für Elektrolytkondensatoren enthält eine stromleitende Folienunterlage aus einem aufgedampften Metall mit einer entwickelten Oberfläche. Auf dieser Oberfläche ist das poröse Ventilmetall, vorwiegend Aluminium, mit einer Oxidschicht angeordnet. Dabei ist die Unterlage mit der Folienbasis über eine Sperrschicht aus Nano-Verbundwerkstoffen verbunden, die eine differenzierte Mischung aus den zu verbindenden Materialien bei der Gehaltsabnahme des Unterlagematerials bis auf Null während des Wachstums der Schichtdicke darstellt. Dabei wird die Oberfläche praktisch von der Metallunterlage gebildet, die im Vakuum aus der Dampfphase mit Hilfe des Verfahrens der Plasmazerstäubung (Sputtern) ausgefällt wird, oder das diamantenähnlich aus amorphem Kohlenstoff im sp3-hybridisierten Zustand der Atome des amorphen Kohlenstoffs ausgeführt ist, vorausgesetzt, dass der Kohlenstoff mit der Kunststoffunterlage kompatibel ist. Laut der Erfindung der Urheber ist bei dieser Mehrschichtanode das Ventilmetall in Form einer konformen Schicht von elektrochemisch aktivem Aluminium ausgeführt. Das Ventilmetall weist eine regelbare Volumenporösität im Mikro- bis Nanometer-Bereich auf. Es ist adhäsiv mit der Oberfläche der Unterlage während eines quasi einheitlichen Technologieablaufs mittels eines Heteroübergangs verbunden, der aus geometrischen, geschlossenen Nanoteilchen des Unterlagemetalls und des Ventilmetalls besteht. Das Ventilmetall wurde während der Diffusion aufgetragen, die durch Ionen des Inertgases und des chemisch aktiven Gases angeregt ist.
Die Unterscheidungsmerkmale haben die Entwicklung einer prinzipiell neuen, mehrschichtigen Anode für Elektrolytkondensatoren sichergestellt. Dieser Kondensator ist durch breitere, technologische Möglichkeiten dank der Verwendung unterschiedlicher Materialien als tragende Folienbasis gekennzeichnet. Sie werden an die funktionellen Folienoberflächen mittels einer Adhäsionssperrschicht aus Nano-Verbundwerkstoffen angepasst.
Dabei weist die Anode eine erhöhte, spezifische Kapazität und dielektrische Durchlässigkeit auf. Außerdem wurden die mechanischen Eigenschaften und Plastizität dank einer hohen Adhäsionsfestigkeit der Verbindung der Strukturschichten verbessert. Dies ermöglicht, die Anode nach der Rollentechnologie unter folgerichtiger Auftragung aller Überzüge und Schichten auf eine Folienunterlage während eines nahezu einheitlichen Ablaufs der Plasmazerstäubung (Plasmasputtern) der Materialien aus der Dampfphase im Vakuum der kontrollierbaren Atmosphäre eines Inertgases und eines chemisch aktiven Gases herzustellen. Das sorgt für eine vielseitige Anwendbarkeit der Technologie, schließt Stromunterbrechungen aus und mindert den Kostenaufwand für die Produktion.
Die Ausführung der Einschlüsse aus Porenaluminium in Form der konformen Schicht der Oxidbeschichtung, die dem Profil der Unterlage ähnlich ist, vergrößert die Kontaktfläche mit dem Elektrolyt des Kondensators um ein Vielfaches, wobei dessen spezifische Kapazität wesentlich erhöht wird.
Das Ventilmetall in Form der Beschichtung sorgt für eine hohe, offene Oberflächenporösität, die durch den Elektrolyt ausgefüllt werden kann. Das ermöglicht, im Kondensator einen festen Elektrolyt zu verwenden. Dadurch werden die technologischen Möglichkeiten der zweckgemäßen Anwendung erweitert.
Die verfahrenstechnische Sicherstellung der elektrochemischen Aktivität durch das Verfahren der Plasmazerstäubung (Sputtern) des Ventilmetalls ist im Endeffekt auf die Bildung einer dickeren Oxidschicht gerichtet, um die Betriebsspannung für Kondensatoren größerer Kapazität zu erhöhen.
Das Vorhandensein der Volumenporösität und die Bildung der Radiationsdefekte innerhalb der Schicht des Ventilmetalls infolge von Ionenbearbeitung führen zur Erhöhung der elektrochemischen Aktivität des Materials. Diese variiert steuerbar durch Regelung der Anzahl und Größe der Poren im aufgedampften Aluminium.
Die auf diese Weise gebildete Porenstruktur der aufgedampften Aluminiumschicht wird viel einfacher elektrochemisch oxidiert. Dabei wird eine Oxidschicht mit einer geringeren mechanischen Spannung gebildet.
Daraus folgt, dass die konforme Beschichtung der stromleitenden Unterlage mit einer Schicht aus Porenaluminium, das im Vakuum nach dem Verfahren der Plasmazerstäubung (Sputtern) aufgetragen wurde, ermöglicht, eine dickere, verdichtete Oxidbeschichtung der qualitativ neuen Anodenfolie herzustellen. Das ist eine Voraussetzung für die Entwicklung von Hochspannungskondensatoren mit einer Spannung von über 600 V.
Wenn Poren im Nanobereich innerhalb der Schicht des aufgedampften Aluminiums vorherrschen, wird die Erhöhung der elektrischen Kapazität der Anodenfolie in einer dünnen Oxidschicht sichergestellt. Diese Folie ist für den Einsatz in Nieder- und Mittelspannungskondensatoren (30–60 V, bzw. 200–250 V) geeignet.
Eine relative Erhöhung der Porenmenge in der Aluminiumschicht in Mikrometergröße ermöglicht, praktisch eine Hochspannungsfolie mit einer Dicke von 1 μm zu erzeugen. Diese Folie ermöglicht, die Ladung mit einer Spannung von 700 V zu speichern, ausgehend von dem allgemein bekannten Kennwert von 1,5 nm/V für eine Oxidschicht.
Die Bindung der konformen Schicht aus dem Ventilmetall mit der ausgebauten Oberfläche der Unterlage mittels eines Heteroübergangs, der eine nanostrukturierte Zusammensetzung aus Unterlagematerial und aufgetragenen Ventilmetalls unter der Wirkung der durch die Ionen des Inertgases und chemisch aktiven Gasen stimulierter Diffusion darstellt, ermöglicht, die verfahrenstechnischen Möglichkeiten der Herstellung einer Folienanode auf einem praktisch beliebigen Träger zu erweitern. Dabei werden scharfe Grenzflächen der formbildenden Schichten ausgeschlossen.
Die Nanostruktur der Zusammensetzung des Heteroübergangs dient als Speicher der inneren Energie der Schicht durch das Wachstum der Radiationsdefekte. Die Radiationsdefekte entstehen nach der Oberflächenionenbearbeitung der Unterlage und der ausgeformten Schicht des Ventilmetalls. Dabei erfolgt eine Verstärkung der intergranularen Grenzen und eine Spannungsvergütung (Deformationsverfestigung) sowie eine teilweise Auflösung. Dies verhindert das Erscheinen und die Bewegung von Versetzungen, d. h., die Rissbildung in angrenzenden Schichten der Anodenfolie wird ausgeschlossen.
Die Ausführung des Heteroübergangs aus geometrischen, geschlossenen Nanoteilchen des Unterlagemetalls und des aufgedampften Ventilmetalls sorgt für ein praktisch luftdichtes Verschließen der Grenzfläche. Dadurch bekommt die ausgebildete, hochadhäsive Schicht Sperreigenschaften, und die gegenseitige Diffusion wird ausgeschlossen. Das ermöglicht es, beim Einsatz des Elekrolytkondensators die elekt rophysischen Eigenschaften der mehrschichtigen Folienanode unverändert zu erhalten.
Die eingereichte Erfindung ermöglicht es prinzipiell, auf Basis der beschriebenen Anode während eines einheitlichen, verfahrenstechnischen Ablaufs der Plasmazerstäubung (Sputtern) das Endprodukt Elektrolytkondensator durch einen kontinuierlichen Auftrag der Schichten festen Elektrolyts und des Ventilmetalls, das die Kathodefunktion erfüllt, auf die Oxidschicht herzustellen.
Somit ist jedes wesentliche Merkmal notwendig, und die Gesamtheit der Merkmale in einem stabilen Zusammenhang ist ausreichend, um die Neuheit der Qualität zu erreichen, die den einzelnen Merkmalen nicht eigen sind. D. h., es wurde nicht die Summe der Effekte, sondern ein Überschusseffekt der Summe der Merkmale bei der Lösung der gestellten technischen Aufgabe erreicht.
Das Wesen der Erfindung wird anhand der Zeichnungen erläutert. Hier wird Folgendes schematisch dargestellt:
1 ein Querschnitt einer Folienstruktur,
2 ein Querschnitt einer Ausschnittsvergrößerung 1 (römisch 1) in 1 und
3 ein Querschnitt eines Fragments des Verbundwerkstoffs im Heteroübergang.
In 1 ist die Dicke der unterschiedlichen Folien und Schichten ohne Maßstab dargestellt. Die angeführte Zeichnung ist rein illustrativ und begrenzt nicht den Umfang der Ansprüche der Gesamtheit der wesentlichen Merkmale der Ansprüche.
Die mehrschichtige Anodenfolie gemäß der Erfindung wird nach der Rollentechnologie in Vakuummodulen folgerichtig hergestellt. Die Vakuummodule werden auf einem Rahmen montiert und durch eine Schleusenkammer verbunden. Die Module sind mit der Stromversorgungseinheit für Ionenquellen, Magnetronsysteme, mit Vakuumsystem und Antrieb zur Umwicklung der Endlosfolie ausgerüstet.
Als tragende Basis 1 der mehrschichtigen Anode werden unterschiedliche Materialien, beispielsweise Aluminium- bzw. Kupferfolie, Polyesterfolie und andere ähnliche Materialien, eingesetzt.
In Modulen zum Magnetronsputtern der Materialien aus der Dampfphase sind Prozesstrommeln installiert, die bis zu einer Temperatur von Minus 50 bis 100°C gekühlt werden, um das Durchbrennen der bearbeiteten, anliegenden Folie zu verhindern.
Die Oberfläche der Basis 1 wird vorher gereinigt und mit Hilfe einer Ionenbombardierung aktiviert. Dadurch wird das Relief weiter entwickelt, und der Wachstumsfaktor wird um das Vielfache bzw. das Verhältnis der realen Oberfläche zur geometrischen Oberfläche wird im Verhältnis von 100:1000 erhöht.
In der Vakuumatmosphäre des Inertgases (Argon) mit dem Zusatz von chemisch aktiven Gas (Sauerstoff) wird eine stromleitende Metallschicht (Aluminium) mit einer Dicke von 12–50 μm auf die Basis 1 aufgebracht, wobei die Folienunterlage hergestellt wird.
Dabei wird an der Grenzfläche eine adhäsive Sperrschicht 3 in Form eines Nanoverbundwerkstoffs gebildet. Dieser Nanoverbundwerkstoff stellt eine dem Inhalt nach differenzierte Mischung der verbundenen Materialien dar. Die Gehalte des Materials der Basis 1 und des auszufällenden Aluminiums der Unterlage 2 ergänzen einander gegenseitig und verändern sich von 100% bis auf Null wie folgt: Basis 1 (100–0) und Aluminium (0–100). Dabei wird Aluminium auf die Aluminiumoberfläche der Adhäsionsschicht 3 während eines quasi einheitlichen Prozesses gemäß dem Verfahren der Plasmazerstäubung (Sputtern) aus der Dampfphase aufgedampft, wobei die stromleitende Schicht der Unterlage 2 ausgeformt wird.
Wichtig ist, dass der Mischungsprozess der verbundenen Materialien in dem Moment erfolgt, in dem der Prozess der Oberflächenaktivierung der Basis 1 nicht abgeschlossen ist. Nach dem quasi einheitlichen Prozess erfolgt der Aufbau des Nano-Verbundwerkstoffs der Adhäsionsschicht 3, wobei das Material der Basis 1 auf der Oberfläche in das aufzudampfende Metall übergeht, das dann in die Unterlage 2 ausgeformt wird.
Auf die modifizierte Polyesterschicht der Basis 1 wird eine nanogroße (10–50 nm) Beschichtung aus Zyklohexan-Dämpfen beim Plasmasputtern aus amorphem Kohlenstoff des sp3-hybridisierten Zustands, eine diamantenähnliche Adhäsionsschicht 3 (o-C:H), ausgefällt, die als potentielle Sperre gilt. Diese Adhäsionsschicht 3 stellt eine Sperre für aktive Komponenten des Polymers der Basis dar, wodurch die Stabilität der elektrophysischen Eigenschaften der Anode beim Einsatz sichergestellt wird.
Die Erzeugung der Sperrschicht 3 als Nano-Verbundwerkstoff (mit der Dicke von 20 nm – 20 μm) sorgt für eine hochadhäsive Verbindung praktisch aller für die Folienanodenherstellung benötigten Materialien.
Die Verbundstruktur der Adhäsionsschicht 3 sorgt für ein lyophiles Verschließen der Basis 1, wodurch deren Einsatzeigenschaften verbessert werden.
Für das Fällen des Ventilmetalls des porösen Aluminiums wird die Kammer der Arbeitsmodule bis zu einem Druck von (5 – 1) × 10^–5 mm Hg entlüftet. Danach wird Argon mit einem Druck von (5 – 1) × 10^–4 mm Hg in die Ionenquellen eingeführt, und es werden 30–40% des Sauerstoffs zugegeben. Der Druck in der Kammer der Arbeitsmodule wird im Bereich von 0,1 bis 0,0001 mm Hg verändert.
Dann werden die Ionenquellen eingeschaltet und die Spannung von 3–4,5 kV und der Entladestrom von 250–400 mA wird vom Netzteil geliefert. Infolgedessen erfolgt ein Plasmasputtern von Aluminium, dessen Atome auf der Unterlage 2 kondensiert werden und eine dünne, poröse Schicht 4 mit einer Dicke von 100 nm bilden.
Dabei wird die wachsende Schicht 4 des Ventilmetalls mit den Argon- und Sauerstoffionen bearbeitet, und es wird ein Heteroübergang 5 in Form einer nanostrukturierten Zusammensetzung (2) gebildet, die die Nanoteilchen 6 des porösen Ventilmetalls bzw. des Unterlagematerials 2 einschließt. Der durch Ionen verdichtete Heteroübergang 5 stellt eine hohe Adhäsion der Verbindung der angrenzenden Schichten 2–4 sicher und dient als Sperre, die die Migrationsabläufe zwischen der Unterlage 2 und der porösen Schicht 4 des Ventilmetalls verhindert.
Bei der Beförderung beim Magnetronsputtern der Schicht 4 des Aluminiums mittels Ionen des Inertgases (Argon) wird die Diffusion der Zusammensetzung des Heteroübergangs 5 stimuliert. Das stellt eine gleichmäßige, gegenseitige Verteilung der Strukturelemente der angrenzenden Schichten 2 und 4 sicher. Dabei dringen die Nanoteilchen 6 des aufgetragenen Aluminiums in die Nanoteilchen ein, die aus Atomen des stromleitenden Unterlagemetalls 2 bestehen, und bilden ein geometrisches Verschließen (2) und strukturieren den Heteroübergang 5 mit hohen Adhäsions- und Sperreigenschaften.
Die Beförderung mittels Ionen des chemisch aktiven Gases (Sauerstoffs) stellt die steuerbare, elektrochemische Aktivität der Schicht 4 des Ventilmetalls sicher. So wird auf dem Heteroübergang 5 eine volumenporöse Aluminiumschicht 4 gebildet. Diese Schicht ist durch eine Oberflächenvergrößerung der Unterlage 2 mit dem Elektrolyt des Kondensators um ein Vielfaches gekennzeichnet.
Die Dicke der Schicht 4 aus porösem Aluminium beträgt 0,05–30 μm.
Die Menge und Struktur der Poren in Schicht 4 des aufgefällten Aluminiums werden nach einem mathematischen Modell der Versuchsplanung als eine Funktion von mehreren Variablen ermittelt: Zusammensetzung und Druck des Gasmediums, Temperatur der Unterlage 2, Spannung und Strom der Ladungen der Magnetrons sowie Anzahl der Elektronen, die auf die Unterlage 2 beim Wachstum der Schicht 4 übergehen.
Durch die Veränderung dieser Parameter kann der Durchmesser der Poren innerhalb eines großen Bereichs von Mikro- bis Nanometer und Durchmessern von 0,5–1 nm geändert werden.
Wenn in Schicht 4 die mikrongroßen Poren vorherrschen, dann wird eine Struktur erzeugt, die die Kapazität der Kondensatoren um ein Vielfaches erhöht.
Die Dominanz der Poren im Nanobereich in der Schicht 3 stellt die Erhöhung der elektrochemischen Aktivität dieser Poren sicher.
Die Wachstumsgeschwindigkeit der Schicht 4 des Porenaluminiums beträgt 1,5 μm/min.
Die fertige, in der Ausladeeinheit in Rollen aufgewickelte, mehrschichtige Anode wird aus der Anlage zwecks weiterer, elektrochemischer Oxidation (Formung) für eine festgelegte Arbeitsspannung zur Bildung einer Oxidschicht auf der Schicht 4 entnommen.
Nach der offengelegten Technologie wurden die Muster der mehrschichtigen Anode mit unterschiedlichen Unterlagen 2 hergestellt. Die kennzeichnenden Beispiele sind unten angeführt. Die Unterlage 2 wurde auf die Basis 1 über eine Adhäsionsschicht 3 gemäß dem Patent-Analogon aufgetragen.
Beispiel 1
Die Oberfläche der 50 μm dicken Aluminiumunterlage 2 wurde durch das oberflächige, elektrochemische Beizen entwickelt. Auf jede Seite dieser Oberfläche wurde mittels des nanostrukturierten Heteroübergangs 5 die volumenporöse Schicht 4 des Aluminiums mit einer Dicke von 3 μm aufgedampft. Nach der Formung für die Sicherstellung einer Arbeitsspannung von 6,3 V wurde eine spezifische Kapazität von 150 μF/cm² erreicht.
Beispiel 2
Die Aluminiumunterlage 2 weist eine Dicke von 100 μm auf. Die Oberfläche dieser Unterlage wurde durch elektrochemisches Tunnelätzen entwickelt und weist eine volumenporöse Schicht 4 des Aluminiums mit einer Dicke von bis zu 5 μm auf jeder Seite auf, die mittels des nanostrukturierten Kompositheteroübergangs 5 aufgetragen wurde. Nach der Formung für eine Arbeitsspannung von 30 V wurde auf dieser Aluminiumunterlage eine spezifische Kapazität von bis zu 60 μF/cm² erreicht.
Beispiel 3
Die 20 μm dicke Aluminiumunterlage 2 ist durch eine adhäsive, diamantenähnliche Schicht 3 auf der Polymer-Trägerunterlage (Polyethylenterephtalat) befestigt. Sie weist eine Oberfächenfraktalstruktur mit einer volumenporösen Schicht 4 des Aluminiums mit einer Dicke von 20 μm auf jeder Seite auf, die mittels des Adhäsions-Sperr-Heteroübergangs aufgetragen wurde. Auf dieser Aluminiumunterlage wurde nach der Formung für eine Arbeitsspannung von 600 V eine spezifische Kapazität von bis 1 μF/cm² erreicht.
Die vorliegende Erfindung „Mehrschichtige Anode" wird nach dem quasi einheitlichen Technologieschema mit einer stufenweisen Veränderung der Betriebsmodi und Parameter der Vakuumabläufe der Oberflächenionenbearbeitung und des Plasmasputterns des Ventilmetalls beim Assistieren der Ionen des neutralen und chemisch aktiven Gases hergestellt.
Die Erfindung ermöglicht, mit Hilfe der bekannten, technologischen Verfahren eine qualitativ neue Wechselbeziehung der Strukturkomponenten der mehrschichtigen Anode für Elektrolytkondensatoren herzustellen. Die Folie ist universal für den Einsatz sowohl mit flüssigem als auch mit festem Elektrolyt geeignet.
Die eingereichte Anode ist durch die verbesserten Betriebswerte bzw. durch die Erhöhung der elektrischen Kapazität gekennzeichnet.
Die Sperreigenschaften des nanostrukturierten Heteroübergangs, in dem die mechanischen Spannungen praktisch ausgeschlossen sind, sorgen für die Stabilität der elektrotechnischen Anodenkennwerte innerhalb der gesamten und spürbar höheren Lebensdauer des Elektrolytkondensators.
Die Technologie der Herstellung der mehrschichtigen Anode mit einer volumenporösen, konformen Schicht des aufgedampften Ventilmetalls auf der entwickelten Oberfläche der stromleitenden Unterlage, die adhäsiv mit der tragenden Basis aus unterschiedlichen Metallen über eine Sperre aus Nano-Verbundwerkstoffen verbunden ist, ist geprüft und ist für die industrielle Anwendung geeignet.
Es wurde eine Vergleichsanalyse der technischen Lösung gemäß der vorliegenden Erfindung gegenüber den festgestellten, gleichartigen Erfindungen des entsprechenden Stands der Technik vorgenommen. Aus der Vergleichsanalyse folgt, dass die vorliegende Erfindung nicht bekannt ist. Unter Berücksichtigung der Möglichkeit einer praktischen Serienproduktion der Anode nach der Rollentechnologie kann hergeleitet werden, dass die Kriterien der Patentfähigkeit erfüllt sind.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

- US 6287673 [0002]
- DE 102004011567 [0003]

Claims

Mehrschichtige Anodenfolie für Elektrolytkondensatoren mit einer stromleitenden, physisch aktivierten Unterlage, die eine aufgegliederte Oberfläche und eine Oxidschicht mit Einschlüssen des porösen Ventilmetalls (vorwiegend aus Aluminium) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass das Ventilmetall der Oberschicht in Form einer konformen Schicht aus elektrochemisch aktiven Aluminium ausgebildet ist, das eine regelbare Volumenporösität im Mikro- bis Nanometer-Bereich aufweist, mit der Oberfläche der Unterlage mittels eines Heteroübergangs verbunden ist und eine nanostrukturierte Zusammensetzung aus dem Unterlagematerial und des aufgetragenen Ventilmetalls unter Diffusionswirkung darstellt, die durch Ionen eines Inertgases und chemisch aktiven Gases angeregt ist.