FR2966969A1

FR2966969A1 - Condensateur a electrolyte liquide a rendement volumetrique optimise.

Info

Publication number: FR2966969A1
Application number: FR1103023A
Authority: FR
Inventors: John Galvagni; Tomas Karnik; James Steven Bates; Richard Baker; Dirk H Dreissig; Andrew Paul Ritter
Original assignee: AVX Corp
Current assignee: Kyocera Avx Components Corp
Priority date: 2010-11-01
Filing date: 2011-10-05
Publication date: 2012-05-04
Anticipated expiration: 2031-10-05
Also published as: GB2485034A; CN102568863B; HK1169512A1; CN102568863A; DE102011117190A1; US8514547B2; US20120106029A1; GB201117852D0; FR2966969B1; GB2485034B

Abstract

L'invention concerne un condensateur à électrolyte liquide qui contient une anode frittée (20) positionnée dans un espace interne d'un boîtier métallique (12). Les tailles de l'anode et du boîtier métallique sont telles que l'anode occupe une partie importante du volume de l'espace interne. Plus particulièrement, l'anode occupe habituellement au moins environ 70 % en volume, dans certains modes de réalisation au moins environ 75 % en volume, dans certains modes de réalisation environ 80 % en volume à environ 98 % en volume, et dans certains modes de réalisation environ 85 % en volume à 95 % en volume de l'espace interne. Entre autres choses, l'utilisation d'une anode qui occupe une partie aussi importante de l'espace interne améliore le rendement volumétrique et d'autres propriétés électriques du condensateur résultant.

Description

CONDENSATEUR À ÉLECTROLYTE LIQUIDE À RENDEMENT VOLUMÉTRIQUE OPTIMISÉ

Arrière-plan de l'invention Les condensateurs à électrolyte sont de plus en plus utilisés dans la conception des circuits en raison de leur rendement volumétrique, de leur fiabilité et de leur compatibilité avec les procédés. Les condensateurs à électrolyte possèdent habituellement une plus grande capacité par unité de volume que certains autres types de condensateurs, ce qui rend les condensateurs à électrolyte particulièrement appropriés pour les circuits électriques à intensité relativement haute et à basse fréquence. Un type de condensateur qui a été développé est un condensateur à électrolyte liquide comprenant une anode, une cathode et un liquide ou électrolyte « humide » de travail. Les condensateurs à électrolyte liquide ont tendance à offrir une bonne combinaison entre une capacité élevée et un faible courant de fuite. Dans certaines situations, les condensateurs à électrolyte liquide peuvent présenter des avantages par rapport aux condensateurs à électrolyte solide. Par exemple, dans certaines situations, les condensateurs à électrolyte liquide peuvent fonctionner à une tension de travail plus élevée que les condensateurs à électrolyte solide. En outre, à titre d'exemple, la taille des condensateurs à électrolyte liquide peut être bien supérieure à celle des condensateurs à électrolyte solide, ce qui donne des capacités plus élevées pour ces condensateurs à électrolyte liquide de grande taille.

Dans les condensateurs à électrolyte liquide classiques, l'anode peut être une feuille métallique (par exemple, une feuille d'aluminium). Comme la capacité électrostatique du condensateur est proportionnelle à la surface de son électrode, la surface de la feuille métallique peut être, avant la formation du film de diélectrique, rendue rugueuse ou soumise à une conversion chimique pour augmenter sa surface effective. Cette étape de rugosification de la surface de la feuille métallique est appelée gravure. La gravure est normalement effectuée soit selon un procédé (gravure chimique) de réalisation d'une immersion dans une solution d'acide chlorhydrique, soit selon un procédé (gravure électrochimique) de réalisation d'une électrolyse dans une solution aqueuse d'acide chlorhydrique. La capacité du condensateur à électrolyte est déterminée par l'importance de la rugosité (la superficie) de la feuille pour anode et par l'épaisseur et la constante diélectrique du film d'oxyde. En raison de la superficie limitée qui peut être obtenue par la gravure des feuilles métalliques, il a également été tenté d'utiliser des corps frittés poreux, également appelés « pastilles », dans les condensateurs à électrolyte liquide. Par exemple, une pastille au tantale peut être formée par le mélange d'une poudre de particules de tantale avec un liant/lubrifiant approprié pour s'assurer que les particules adhéreront les unes aux autres lors de leur compression pour former l'anode. La poudre de tantale est comprimée sous pression élevée autour d'un fil de tantale et est frittée à température élevée sous vide pour former une structure de type éponge, qui est très poreuse et qui fournit une grande superficie interne. Malgré les bénéfices obtenus, il reste néanmoins difficile d'obtenir un condensateur présentant une densité d'énergie élevée (énergie par volume) et également un rendement volumétrique élevé (capacité*tension par volume). Par exemple, un procédé permettant d'augmenter la densité d'énergie et la capacité du condensateur implique l'augmentation de la taille de l'anode. Cependant, ceci peut entraîner une réduction du rendement volumétrique en raison du fait qu'un volume important est souvent nécessaire pour loger le séparateur, les joints à liquide, etc. Quelle que soit la situation, il est souvent difficile de former des pastilles anodiques de grande taille car leur forme a tendance à se plier et à se déformer lors du frittage. Dans ces circonstances, il existe un besoin pour un condensateur à électrolyte liquide à rendement volumétrique optimisé, avec lequel une densité d'énergie élevée peut encore être obtenue. Résumé de l'invention Selon un mode de réalisation de la présente invention, il est décrit un condensateur à électrolyte liquide comprenant un boîtier métallique qui contient une première partie de bord et une seconde partie de bord opposée se prolongeant dans une direction longitudinale à partir d'une partie d'extrémité pour définir un espace interne. Un matériau de cathode électrochimiquement actif est disposé sur au moins une partie d'une surface interne du boîtier métallique. Le condensateur comprend en outre une anode formée â partir d'un corps poreux fritté et oxydé par voie anodique. L'anode contient une partie d'extrémité supérieure et une partie d'extrémité inférieure, une première partie de bord et une seconde partie de bord opposée se prolongeant dans la direction longitudinale entre la partie d'extrémité supérieure et la partie d'extrémité inférieure pour définir une longueur de l'anode. L'anode possède en outre une largeur définie entre la première partie de bord et la seconde partie de bord de l'anode. Le rapport entre la largeur de l'anode et la largeur de l'espace interne est d'environ 0,80 à 1,00. L'anode est positionnée dans l'espace interne défini par le boîtier métallique et en occupe au moins environ 70 %. Le condensateur comprend également un électrolyte liquide qui est en contact électrique avec l'anode et le matériau électrochimiquement actif. Selon un autre mode de réalisation de la présente invention, il est décrit un procédé de formation d'un condensateur à électrolyte liquide. Le procédé comprend le compactage d'une poudre qui comprend du tantale, du niobium ou l'un de leurs oxydes électroconducteurs pour former un corps poreux, un fil d'anode se prolongeant à partir du corps poreux. Le corps poreux est fritté dans un dispositif de traitement thermique sans contact physique d'une surface du corps poreux avec une surface externe. Le corps poreux fritté est oxydé par voie anodique pour former une anode possédant une longueur d'environ 1 millimètre à environ 60 millimètres et une largeur d'environ 1 millimètre à environ 40 millimètres.

L'anode est insérée dans un espace interne du boîtier métallique, au moins une partie de la surface interne du boîtier métallique étant recouverte avec un matériau électrochimiquement actif. L'anode et le matériau électrochimiquement actif sont mis en contact avec un électrolyte liquide. D'autres caractéristiques et aspects de la présente invention sont présentés en détail ci-dessous. Brève description des dessins Une description complète et suffisante de la présente invention, comprenant son meilleur mode de réalisation destiné à l'homme du métier, est présentée plus particulièrement dans le reste de la description, notamment en faisant référence aux figures jointes, sur lesquelles : la figure 1 est une vue en coupe d'une anode entourée par un séparateur, utilisable dans un mode de réalisation du condensateur à électrolyte liquide de la présente invention ; la figure 2 est une vue en coupe d'un mode de réalisation d'un boîtier recouvert avec un matériau de cathode électrochimiquement actif qui peut être utilisé dans la présente invention ; la figure 3 représente l'anode de la figure 1 25 positionnée dans le boîtier de la figure 2 ; la figure 4 est une vue en coupe de l'ensemble anode/boîtier de la figure 3 en combinaison avec un joint à liquide ; la figure 5 est une vue en coupe d'un mode de 30 réalisation d'un ensemble couvercle scellé qui peut être utilisé dans la présente invention ; la figure 6 représente l'ensemble couvercle de la figure 5 positionné sur le boîtier de la figure 4 ; la figure 7 est une vue en coupe d'un mode de réalisation d'un condensateur à électrolyte liquide de la présente invention ; la figure 8 est une vue en coupe d'un corps d'anode fritté qui peut être utilisé dans un mode de réalisation de la présente invention ; les figures 9 et 10 illustrent schématiquement un 10 mode de réalisation d'un procédé de frittage qui peut être utilisé dans la présente invention. L'utilisation répétée de caractères de référence dans la présente description et sur les dessins est destinée à représenter des caractéristiques ou éléments 15 identiques ou analogues de la présente invention. Description détaillée de modes de réalisation représentatifs L'homme du métier doit comprendre que la présente discussion est seulement une description d'exemples de 20 modes de réalisation, qui n'est pas destinée à limiter les aspects plus larges de la présente invention. D'une manière générale, la présente invention concerne un condensateur à électrolyte liquide qui contient une anode positionnée dans un espace interne 25 d'un boîtier métallique. Les tailles de l'anode et du boîtier métallique sont telles que l'anode occupe une partie importante du volume de l'espace interne. Plus particulièrement, l'anode occupe au moins environ 70 % en volume, dans certains modes de réalisation au moins 30 environ 75 % en volume, dans certains modes de réalisation environ 80 % en volume à environ 98 % en volume, et dans certains modes de réalisation environ 85 % en volume à 97 % en volume de l'espace interne. Entre autres choses, l'utilisation d'une anode qui occupe une partie aussi importante de l'espace interne améliore le rendement volumétrique (capacité*tension par volume) du condensateur résultant. Par exemple, le rendement volumétrique peut être une plage allant d'environ 10 000 gF*V/cm3 à environ 150 000 gF*V/cm3, dans certains modes de réalisation d'environ 15 000 gF*V/cm3 à environ 100 000 gF*V/cm3, et dans certains modes de réalisation d'environ 20 000 gF*V/cm3 à environ 95 000 gF*V/cm3. Le rendement volumétrique est déterminé par la multiplication de la tension nominale d'une partie par sa capacité, puis par la division du produit par le volume de la partie. Par exemple, la valeur nominale peut être de 50 volts pour une partie ayant une capacité de 1800 µF, ce qui donne un produit de 90 000 gF*V. Si la partie occupe un volume d'environ 2 cm3, ceci donne un rendement volumétrique d'environ 45 000 pF*V/cm3. La capacité à utiliser une anode dont la taille est suffisamment grande pour occuper une partie importante de l'espace interne d'un boîtier métallique est facilitée par l'optimisation de la stabilité dimensionnelle de l'anode. Plus précisément, les présents inventeurs ont découvert qu'un contrôle sélectif des matériaux et du procédé à partir desquels l'anode est préparée peut lui permettre de conserver des dimensions stables même après frittage. Par exemple, l'anode contient un corps poreux formé à partir d'une poudre de métal valve. La charge spécifique de la poudre peut varier, par exemple d'environ 2000 gF*V/g à environ 80 000 gF*V/g, dans certains modes de réalisation d'environ 5000 µF*V/g à environ 40 000 gF*V/g ou plus, et dans certains modes de réalisation d'environ 10 000 µF*V/g à environ 20 000 µF*V/g. La poudre de métal valve contient un métal valve (c'est-à-dire un métal qui est capable d'être oxydé) ou un composé à base d'un métal valve, tel que le tantale, le niobium, l'aluminium, le hafnium, le titane, leurs alliages, leurs oxydes, leurs nitrures, et ainsi de suite. Par exemple, la composition de métal valve peut contenir un oxyde électroconducteur de niobium, tel qu'un oxyde de niobium présentant un rapport atomique niobium sur oxygène de 1 : 1,0 ± 1,0, dans certains modes de réalisation de 1 : 1,0 ± 0,3, dans certains modes de réalisation de 1 : 1,0 ± 0,1, et dans certains modes de réalisation de 1 : 1,0 ± 0,05. Par exemple, l'oxyde de niobium peut être NbOo,7, NbOl,o, NbO1,1 et NbO2. Des exemples de tels oxydes de métal valve sont décrits dans les brevets US No. 6 322 912 de Fife ; No. 6 391 275 de Fife et al. ; No. 6 416 730 de Fife et al. ; No. 6 527 937 de Fife ; No. 6 576 099 de Kimmel et al. ; No. 6 592 740 de Fife et al. ; et No. 6 639 787 de Kimmel et al. ; et No. 7 220 397 de Kimmel et al., ainsi que dans les publications de demandes de brevet US No. 2005/0 019 581 de Schnitter ; No. 2005/0 103 638 de Schnitter et al. ; No. 2005/0 013 765 de Thomas et al., tous étant incorporés à la présente dans leur globalité à titre de référence à toutes fins utiles.

Les particules de la poudre peuvent être en paillettes, angulaires, nodulaires, et leurs mélanges ou variations. Les particules présentent également typiquement une répartition granulométrique sur tamis d'au moins environ 60 mesh (0,246 mm), dans certains modes de réalisation d'environ 60 mesh (0,246 mm) à environ 325 mesh (0,043 mm), et dans certains modes de réalisation d'environ 100 mesh (0,147 mm) à environ 200 mesh (0,074 mm). En outre, la surface spécifique est d'environ 0,1 m2/g à environ 10,0 m2/g, dans certains modes de réalisation d'environ 0,5 m2/g à environ 5,0 m2/g, et dans certains modes de réalisation d'environ 1,0 m2/g à environ 2,0 m2/g. L'expression « surface spécifique » fait référence à la surface déterminée par la méthode d'adsorption physique de gaz (B.E.T.) de Bruanauer, Emmet et Teller, Journal of American Chemical Society, Vol. 60, 1938, p. 309, l'azote étant utilisé comme gaz d'adsorption. En outre, la masse volumique apparente (ou de Scott) est typiquement d'environ 0,1 g/cm3 à environ 5,0 g/cm3, dans certains modes de réalisation d'environ 0,2 g/cm3 à environ 4,0 g/cm3, et dans certains modes de réalisation d'environ 0,5 g/cm3 à environ 3,0 g/cm3. D'autres composants peuvent être ajoutés à la poudre pour faciliter la construction du corps d'anode. Par exemple, un liant et/ou un lubrifiant peuvent être utilisés pour s'assurer que les particules adhéreront suffisamment les unes aux autres quand elles seront pressées pour former le corps d'anode. Des liants appropriés peuvent comprendre le camphre, l'acide stéarique et d'autres acides gras saponacés, le Carbowax (Union Carbide), le Glyptal (General Electric), un poly(alcool vinylique), le naphtalène, une cire végétale et les microcires (paraffines purifiées). Le liant peut être dissous et dispersé dans un solvant.

Par exemple, les solvants peuvent être l'eau, des alcools et ainsi de suite. Quand ils sont utilisés, le pourcentage de liant et/ou de lubrifiant peut varier d'environ 0,1 % à environ 8 % en poids de la masse totale. Cependant, il doit être compris que les liants et les lubrifiants ne sont pas nécessaires dans la présente invention. La poudre résultante peut être compactée au moyen de n'importe quel moule classique de pressage de poudre. Par exemple, le moule de pressage peut être une presse de compactage monoposte utilisant une matrice et un ou plusieurs poinçons. En variante, on peut utiliser des moules de compactage de type enclume utilisant seulement une matrice et un seul poinçon inférieur. Plusieurs types basiques de moules de presse de compactage monoposte sont disponibles, comme les presses à cames, les presses à genouillère et les presses excentriques/à vilebrequin, avec des capacités variables, telles qu'à action simple, à action double, à matrice flottante, à plaque mobile, à piston opposé, à vis, à impact, par pressage à chaud, à matriçage et à calibrage. Après le compactage, le corps d'anode résultant peut alors être coupé pour obtenir n'importe quelle forme souhaitée, par exemple un carré, un rectangle, un cercle, un ovale, un triangle, un hexagone, un octogone, un heptagone, un pentagone, etc. Le corps d'anode peut également avoir une forme « cannelé », c'est-à-dire qu'il contient un ou plusieurs sillons, une ou plusieurs rainures, une ou plusieurs dépressions ou une ou plusieurs indentations pour augmenter le rapport surface sur volume afin de minimiser l'ESR et de prolonger la réponse en fréquence de la capacité. Le corps d'anode peut ensuite être soumis à une étape de chauffage dans laquelle la majeure partie, si ce n'est la totalité, des liants/lubrifiants est éliminée. Par exemple, le corps d'anode est typiquement chauffé dans une étuve mise en fonctionnement à une température d'environ 150 °C à environ 500 °C. En variante, le liant/lubrifiant peut être éliminé par contact de la pastille avec une solution aqueuse, comme décrit dans le brevet US No. 6 197 252 de Bishop et al. Une fois formé, le corps d'anode est alors fritté. La température, l'atmosphère et la durée du frittage peuvent dépendre de divers facteurs, tels que le type d'anode, la taille de l'anode, etc. Typiquement, le frittage est réalisé à une température allant d'environ 800 °C à environ 1900 °C, dans certains modes de réalisation d'environ 1000 °C à environ 1500 °C, et dans certains modes de réalisation d'environ 1100 °C à environ 1400 °C, pendant une durée d'environ 5 minutes à environ 100 minutes, et dans certains modes de réalisation d'environ 30 minutes à environ 60 minutes. Si cela est souhaité, le frittage peut être réalisé sous une atmosphère qui limite le transfert des atomes d'oxygène vers l'anode. Par exemple, le frittage peut être réalisé sous une atmosphère réductrice, comme sous vide, dans un gaz inerte, en présence d'hydrogène, etc.

L'atmosphère réductrice peut être à une pression allant d'environ 10 Torr (13,3 hPa) à environ 2000 Torr (2666 hPa), dans certains modes de réalisation d'environ 100 Torr (133 hPa) à environ 1000 Torr (1333 hPa), et dans certains modes de réalisation d'environ 100 Torr (133 hPa) à environ 930 Torr (1240 hPa). Des mélanges contenant de l'hydrogène et d'autres gaz (par exemple, de l'argon ou de l'azote) peuvent également être utilisés.

En raison de la charge spécifique de la poudre utilisée pour former le corps d'anode, le frittage aboutit généralement à une contraction importante. Lorsque la taille du corps d'anode augmente, cette contraction peut entraîner une courbure assez importante de la structure de l'anode. Sans souhaiter être limité par une théorie, nous pensons que la courbure augmente quand le corps de l'anode est en contact physique avec une ou plusieurs surfaces dures externes (par exemple, une surface du plateau de frittage). Plus précisément, ces surfaces dures peuvent limiter la contraction du corps d'anode aux endroits où un contact physique existe (parfois appelés « ancrages »), ce qui entraîne une moindre contraction au niveau de la zone de contact physique qu'au niveau des autres emplacements du corps d'anode. Cette différence de contraction peut provoquer à son tour la courbure du corps d'anode et la formation d'une forme incurvée (par exemple, une forme en croissant). Pour minimiser cette courbure, les présents inventeurs ont découvert que le frittage peut être réalisé de manière à ce que les surfaces du corps d'anode ne soient pas en contact physique avec une surface externe (par exemple une surface d'un plateau de frittage). Sur les figures 9 et 10, par exemple, un mode de réalisation d'une telle technique de frittage est représenté, dans lequel une ou plusieurs anodes 20 sont connectées à un longeron 200 par un fil d'anode 42. N'importe quel procédé peut être utilisé pour fixer le fil d'anode 42 au longeron 200, comme le soudage, l'emboutissage, etc. De cette manière, les anodes 20 peuvent être « pendues » au longeron 200 sans être en contact physique avec une surface externe. L'ensemble anode 201 résultant peut donc être placé sur une surface 221 qui passe dans un dispositif ou un four de traitement thermique 220 (figure 10). Quand les anodes 20 sont chauffées dans le four 220, elles peuvent se contracter librement sans contrainte physique. Il doit également être compris que diverses autres configurations peuvent être utilisées pour fritter une anode sans une telle contrainte. Dans un autre mode de réalisation, par exemple, une anode suspendue peut être déplacée verticalement dans un four, puis retirée du dispositif à la fin du procédé de frittage. Malgré sa taille relativement importante, l'anode résultante peut ainsi posséder des dimensions stables car elle présente seulement un petit degré de courbure, s'il existe. La stabilité dimensionnelle peut être caractérisée par l'orientation de l'anode par rapport à un plan médian longitudinal qui se prolonge à travers une extrémité de l'anode. Sur la figure 8, par exemple, il est présenté un mode de réalisation d'une anode 20 qui s'étend dans la direction d'un axe longitudinal 3.

L'anode 20 possède une partie d'extrémité supérieure 17 et une partie d'extrémité inférieure 19 entre lesquelles se prolongent une première partie de bord 7 et une seconde partie de bord opposée 9. Un plan médian longitudinal 13 se prolonge à travers la partie d'extrémité supérieure 17 dans une direction parallèle à l'axe longitudinal 3. En raison de sa stabilité dimensionnelle, l'anode 20 présente seulement une petite variance de surface, s'il existe, entre le plan médian 13 et les parties de bord respectives 7 et 9. C'est-à-dire que la différence « W » entre la distance « a » (entre le plan médian 13 et la partie de bord 7) et la distance « b » (entre le plan médian 13 et la partie de bord 9), également appelée « déformation », est généralement petite le long de la longueur de l'anode 20. Par exemple, la différence « W » (ou « déformation ») peut être inférieure ou égale à environ 0,25 millimètre, dans certains modes de réalisation inférieure ou égale à environ 0,20 millimètre, dans certains modes de réalisation inférieure ou égale à environ 0,15 millimètre, et dans certains modes de réalisation de 0 à environ 0,10 millimètre, le long de la longueur de l'anode 20, comme au centre de l'anode comme représenté sur la figure 8.

Le rayon de courbure, qui est inversement proportionnel au degré de courbure, peut également être utilisé pour définir l'anode 20 aux dimensions stables. Le rayon de courbure peut être spécifié dans une direction caractéristique de la forme générale de l'anode 20, comme dans la direction d'un plan médian transversal 14 qui est perpendiculaire au plan médian longitudinal 13. Plus particulièrement, le rayon de courbure est représenté par la désignation « R » sur la figure 8, et peut être calculé par l'équation : Rayon = W/2 + L2/8W,

où W est la « déformation » décrite ci-dessus et L est la longueur. Dans certains modes de réalisation, le rayon de courbure dans la direction du plan médian transversal 14 peut être supérieur ou égal à environ 25 centimètres, et dans certains modes de réalisation supérieur ou égal à 100 centimètres. Comme mentionné ci-dessus, l'anode peut également être recouverte avec un diélectrique. Le diélectrique peut être formé par oxydation par voie anodique (« anodisation ») de l'anode frittée, de manière à ce qu'une couche de diélectrique se forme sur et/ou dans l'anode. Par exemple, une anode de tantale (Ta) peut être anodisée pour donner du pentoxyde de tantale (Ta2O5). Typiquement, l'anodisation est effectuée en appliquant initialement une solution sur l'anode, comme par trempage de l'anode dans l'électrolyte. Un solvant est généralement utilisé, comme l'eau (par exemple, de l'eau désionisée). Pour améliorer la conductivité ionique, on peut utiliser un composé qui est capable de se dissocier dans le solvant pour former des ions. Des exemples de tels composés comprennent, par exemple, les acides, tels que ceux décrits ci-dessous en ce qui concerne l'électrolyte. Par exemple, un acide (par exemple, l'acide phosphorique) peut constituer environ 0,01 % en poids à environ 5 % en poids, dans certains modes de réalisation environ 0,05 % en poids à environ 0,8 % en poids, et dans certains modes de réalisation environ 0,1 % en poids à environ 0,5 % poids de la solution d'anodisation. Si cela est souhaité, des mélanges d'acides peuvent également être utilisés. Un courant est passé à travers la solution d'anodisation pour former la couche de diélectrique. La valeur de la tension de formation régule l'épaisseur de la couche de diélectrique. Par exemple, l'alimentation électrique peut être initialement réglée à un mode galvanostatique jusqu'à ce que la tension nécessaire soit atteinte. Ensuite, l'alimentation électrique peut être passée à un mode potentiostatique pour s'assurer que l'épaisseur souhaitée de diélectrique est formée sur toute la surface de l'anode. Bien entendu, d'autres procédés connus peuvent également être utilisés, tels que des procédés potentiostatiques par impulsion ou par étape. La tension à laquelle l'oxydation anodique se produit est typiquement d'environ 4 V à environ 250 V, et dans certains modes de réalisation, d'environ 9 V à environ 200 V, et dans certains modes de réalisation, d'environ 20 V à environ 150 V. Lors de l'oxydation, la solution d'anodisation peut être maintenue à une température élevée, comme environ 30 °C ou plus, dans certains modes de réalisation entre environ 40 °C et environ 200 °C, et dans certains modes de réalisation, entre environ 50 °C et environ 100 °C. L'oxydation anodique peut également être réalisée à température ambiante ou à une température inférieure. La couche de diélectrique résultante peut être formée sur une surface de l'anode et à l'intérieur de ces pores.

L'anode de la présente invention, telle que décrite ci-dessus, peut être généralement incorporée dans un condensateur à électrolyte liquide au moyen de l'une quelconque des diverses techniques connues dans l'art. A cet égard, les figures l à 6 illustrent un mode de réalisation particulier d'un procédé de formation d'un condensateur 10 selon la présente invention. Sur la figure 1, par exemple, il est représenté un mode de réalisation d'une anode 20 qui peut être utilisée dans la présente invention. Comme précédemment mentionné, l'anode 20 est formée à partir d'un corps poreux fritté qui est recouvert avec un diélectrique (non représenté). L'anode 20 peut avoir n'importe quelle forme souhaitée, comme une forme cylindrique, en forme de D, rectangulaire, triangulaire, prismatique, etc. Le fil d'anode 42 (par exemple, un fil, une feuille, etc.) est électriquement connecté à l'anode 20. Un contact électrique peut être réalisé avec l'anode 20 de diverses manières, par exemple par couplage du fil 42 par soudage par résistance ou au laser. En variante, le fil 42 peut être incrusté dans le corps d'anode lors de sa formation (par exemple, avant le frittage). Quoi qu'il en soit, le fil 42 est formé typiquement à partir de n'importe quel matériau électroconducteur, comme le tantale, le niobium, le nickel, l'aluminium, le hafnium, le titane, etc., ainsi qu'à partir de leurs oxydes et/ou de leurs nitrures. Si cela est souhaité, l'anode 20 peut être initialement imprégnée avec un électrolyte (non représenté) avant d'être placée dans le boîtier.

L'électrolyte peut également être introduit dans le condensateur à une étape ultérieure de production. L'électrolyte est la matière qui fournit la voie de connexion entre l'anode et la cathode. Divers électrolytes appropriés sont décrits dans les brevets US No. 5 369 547 et No. 6 594 140 de Evans et al., qui sont incorporés à la présente dans leur globalité à titre de référence à toutes fins utiles. Typiquement, l'électrolyte est ioniquement conducteur, c'est-à-dire qu'il présente une conductivité ionique allant d'environ 0,5 à environ 1000 milliSiemens par centimètre (« mS/cm »), dans certains modes de réalisation, d'environ 1 mS/cm à environ 80 mS/cm, dans certains modes de réalisation, d'environ 5 mS/cm à environ 60 mS/cm, et dans certains modes de réalisation, d'environ 10 mS/cm à environ 40 mS/cm, telle que déterminée à une température de 25 °C au moyen de n'importe quel dispositif de mesure de conductivité électrique connu (par exemple, l'Oakton Con Series 11).

Dans les plages indiquées ci-dessus, on pense que la conductivité ionique de l'électrolyte permet au champ électrique de se prolonger dans l'électrolyte jusqu'à une longueur (longueur de Debye) suffisante pour obtenir une séparation significative des charges. Ceci augmente l'énergie potentielle du diélectrique par rapport à l'électrolyte, de sorte que le condensateur résultant est même capable de stocker davantage d'énergie potentielle que ce qui est prévu d'après l'épaisseur du diélectrique. En d'autres termes, le condensateur peut être chargé à une tension qui dépasse la tension de formation du diélectrique. Le rapport entre la tension à laquelle le condensateur peut être chargé et la tension de formation peut être, par exemple, d'environ 1,0 à 2,0, dans certains modes de réalisation d'environ 1,1 à environ 1,8, et dans certains modes de réalisation d'environ 1,2 à environ 1,6. Par exemple, la tension à laquelle le condensateur est chargé peut être d'environ 200 V à environ 350 V, dans certains modes de réalisation d'environ 220 V à environ 320 V, et dans certains modes de réalisation, d'environ 250 V à environ 300 V. L'électrolyte est généralement sous la forme d'un liquide, tel qu'une solution (par exemple, aqueuse ou non aqueuse), une dispersion, un gel, etc. Par exemple, l'électrolyte peut être une solution aqueuse contenant un acide (par exemple, l'acide sulfurique, l'acide phosphorique ou l'acide nitrique), une base (par exemple, l'hydroxyde de potassium) ou un sel (par exemple, un sel d'ammonium, comme un nitrate), ainsi que n'importe quel autre électrolyte approprié connu dans l'art, comme un sel dissous dans un solvant organique (par exemple, un sel d'ammonium dissous dans une solution à base de glycol). Divers autres électrolytes sont décrits dans les brevets US No. 5 369 547 et No. 6 594 140 de Evans et al., qui sont incorporés à la présente dans leur globalité à titre de référence à toutes fins utiles. La conductivité ionique souhaitée peut être obtenue en choisissant un ou plusieurs composés ioniques (par exemple, des acides, des bases, des sels et ainsi de suite) dans certaines plages de concentration. Dans un mode de réalisation particulier, des sels d'acides organiques faibles peuvent être efficaces pour obtenir la conductivité souhaitée de l'électrolyte. Le cation du sel peut comprendre des cations monoatomiques, comme des métaux alcalins (par exemple, Li+, Na+, K+, Rb+ ou Cs+), des métaux alcalino-terreux (par exemple, Bel'-, Mg2+, Cal+, Sr2+ ou Bat+) , des métaux de transition (par exemple, Ag+, Fe2+, Fei+, etc.), ainsi que des cations polyatomiques, comme NH4+ L'ammonium monovalent (NH4+), le sodium (K+) et le lithium (Li+) sont des cations particulièrement appropriés pour être utilisés dans la présente invention. L'acide organique utilisé pour former l'anion du sel est « faible », c'est-à-dire qu'il possède habituellement une première constante de dissociation d'acide (pKal) d'environ 0 à environ 11, dans certains modes de réalisation d'environ 1 à environ 10, et dans certains modes de réalisation d'environ 2 à environ 10, déterminée à 25 °C. N'importe quel acide organique faible peut être utilisé dans la présente invention, tels que des acides carboxyliques, comme l'acide acrylique, l'acide méthacrylique, l'acide malonique, l'acide succinique, l'acide salicylique, l'acide sulfosalicylique, l'acide adipique, l'acide maléique, l'acide malique, l'acide oléique, l'acide gallique, l'acide tartrique (par exemple, l'acide dextotartrique, l'acide mésotartrique, etc.), l'acide citrique, l'acide formique, l'acide acétique, l'acide glycolique, l'acide oxalique, l'acide propionique, l'acide phtalique, l'acide isophtalique, l'acide glutarique, l'acide gluconique, l'acide lactique, l'acide aspartique, l'acide glutaminique, l'acide itaconique, l'acide trifluoroacétique, l'acide barbiturique, l'acide cinnamique, l'acide benzoïque, l'acide 4-hydroxybenzoïque, l'acide aminobenzoïque, etc. ; leurs mélanges et ainsi de suite. Les acides polyprotiques (par exemple, diprotiques, triprotiques, etc.) sont particulièrement souhaitables pour être utilisés dans la formation du sel, comme l'acide adipique (pKal de 4,43 et pKa2 de 5,41), l'acide a-tartrique (pKal de 2,98 et pKa2 de 4,34), l'acide méso-tartrique (pKal de 3,22 et pKa2 de 4,82), l'acide oxalique (pKal de 1,23 et pKa2 de 4,19), l'acide lactique (pKal de 3, 13, pKa2 de 4,76 et pKa3 de 6,40), etc. Bien que les quantités réelles puissent varier en fonction du sel particulier utilisé, de sa solubilité dans le ou les solvants utilisés dans l'électrolyte et de la présence d'autres composants, de tels sels d'acides organiques faibles sont typiquement présents dans l'électrolyte en une quantité allant d'environ 0,1 % en poids à environ 25 % en poids, dans certains modes de réalisation d'environ 0,2 % en poids à environ 20 % en poids, dans certains modes de réalisation d'environ 0,3 % en poids à environ 15 % en poids, et dans certains modes de réalisation d'environ 0,5 % en poids à environ 5 % en poids. L'électrolyte est typiquement aqueux, c'est-à-dire qu'il contient un solvant aqueux, comme l'eau (par exemple, de l'eau désionisée). Par exemple, l'eau (par exemple, de l'eau désionisée) peut constituer environ 20 % en poids à environ 95 % en poids, dans certains modes de réalisation environ 30 % en poids à environ 90 % en poids, et dans certains modes de réalisation environ 40 % en poids à environ 85 % en poids de l'électrolyte. Un solvant secondaire peut également être utilisé pour former un mélange de solvants. Les solvants secondaires appropriés peuvent comprendre, par exemple, les glycols (par exemple, l'éthylène glycol, le propylène glycol, le butylène glycol, le triéthylène glycol, l'hexylène glycol, les polyéthylène glycols, l'éthoxydiglycol, le dipropylène-glycol, etc.) ; les éthers de glycol (par exemple, l'éther de méthyl glycol, l'éther d'éthyl glycol, l'éther d'isopropyl glycol, etc.) les alcools (par exemple, le méthanol, l'éthanol, le n-propanol, l'iso-propanol et le butanol) ; les cétones (par exemple, l'acétone, la méthyl éthyl cétone et le méthyl isobutyl cétone) ; les esters (par exemple, l'acétate d'éthyle, l'acétate de butyle, l'acétate d'éther de diéthylène glycol, l'acétate de méthoxypropyle, le carbonate d'éthylène, le carbonate de propylène, etc.) les amides (par exemple, le diméthylformamide, le diméthyl-acétamide, l'amide d'acide gras diméthylcaprylique/ caprique et les N-alkylpyrrolidones) ; les sulfoxydes ou les sulfones (par exemple, le diméthyl sulfoxyde (DMSO) et le sulfolane) ; et ainsi de suite. De tels mélanges de solvants contiennent typiquement de l'eau en une quantité allant d'environ 40 % en poids à environ 80 % en poids, dans certains modes de réalisation d'environ 50 % en poids à environ 75 % en poids, et dans certains modes de réalisation d'environ 55 % en poids à environ 70 % en poids, et un ou plusieurs solvants secondaires en une quantité allant d'environ 20 % en poids à environ 60 % en poids, dans certains modes de réalisation d'environ 25 % en poids à environ 50 % en poids, et dans certains modes de réalisation d'environ 30 % en poids à environ 45 % en poids. Le ou les solvants secondaires peuvent constituer, par exemple, environ 5 % en poids à environ 45 % en poids, dans certains modes de réalisation environ 10 % en poids à environ 40 % en poids, et dans certains modes de réalisation environ 15 % en poids à environ 35 % en poids de l'électrolyte. Si cela est souhaité, l'électrolyte peut être relativement neutre et avoir un pH d'environ 4,5 à environ 7,0, dans certains modes de réalisation d'environ 5,0 à environ 6,5, et dans certains modes de réalisation d'environ 5,5 à environ 6,0. Un ou plusieurs agents d'ajustement du pH (par exemple, des acides, des bases, etc.) peuvent être utilisés pour aider à atteindre le pH souhaité. Dans un mode de réalisation, un acide est utilisé pour abaisser le pH jusqu'à la plage souhaitée. Par exemple, les acides appropriés comprennent les acides inorganiques, tels que l'acide chlorhydrique, l'acide nitrique, l'acide sulfurique, l'acide phosphorique, l'acide polyphosphorique, l'acide borique, l'acide boronique, etc. ; les acides organiques, notamment les acides carboxyliques, tels que l'acide acrylique, l'acide méthacrylique, l'acide malonique, l'acide succinique, l'acide salicylique, l'acide sulfosalicylique, l'acide adipique, l'acide maléique, l'acide malique, l'acide oléique, l'acide gallique, l'acide tartrique, l'acide citrique, l'acide formique, l'acide acétique, l'acide glycolique, l'acide oxalique, l'acide propionique, l'acide phtalique, l'acide isophtalique, l'acide glutarique, l'acide gluconique, l'acide lactique, l'acide aspartique, l'acide glutaminique, l'acide itaconique, l'acide trifluoroacétique, l'acide barbiturique, l'acide cinnamique, l'acide benzoïque, l'acide 4-hydroxybenzoïque, l'acide aminobenzoïque, etc. ; les acides sulfoniques, tels que l'acide méthanesulfonique, l'acide benzènesulfonique, l'acide toluènesulfonique, l'acide trifluorométhanesulfonique, l'acide styrènesulfonique, l'acide naphthalène disulfonique, l'acide hydroxybenzènesulfonique, etc. ; les acides polymères, tels qu'un poly(acide acrylique) ou un poly(acide méthacrylique) et leurs copolymères (par exemple, les copolymères d'acide maléique-acide acrylique, d'acide sulfonique-acide acrylique et de styrène-acide acrylique), l'acide carraghénique, la carboxyméthyl cellulose, l'acide alginique, etc. ; et ainsi de suite. Bien que la concentration totale des agents d'ajustement du pH puisse varier, ils sont typiquement présents en une quantité allant d'environ 0,01 % en poids à environ 10 % en poids, dans certains modes de réalisation d'environ 0,05 % en poids à environ 5 % en poids, et dans certains modes de réalisation d'environ 0,1 % en poids à environ 2 % en poids de l'électrolyte. L'électrolyte peut également contenir d'autres composants qui aident à améliorer la performance électrique du condensateur. Par exemple, un dépolarisant peut être utilisé dans l'électrolyte pour aider à inhiber le dégagement d'hydrogène gazeux au niveau de la cathode du condensateur à électrolyte, ce qui autrement pourrait provoquer le gonflement du condensateur et finalement sa défaillance. Quand il est utilisé, le dépolarisant constitue normalement environ 1 à environ 500 parties par million (« ppm »), dans certains modes de réalisation environ 10 ppm à environ 200 ppm, et dans certains modes de réalisation environ 20 ppm à environ 150 ppm de l'électrolyte. Les dépolarisants appropriés peuvent comprendre des composés nitroaromatiques, tels que le 2-nitrophénol, le 3-nitrophénol, le 4-nitrophénol, l'acide 2-nitrobenzonique, l'acide 3-nitrobenzonique, l'acide 4-nitrobenzonique, la 2-nitroacétophénone, la 3-nitroacétophénone, la 4-nitroacétophénone, le 2-nitroanisole, le 3-nitroanisole, le 4-nitroanisole, le 2-nitrobenzaldéhyde, le 3-nitrobenzaldéhyde, le 4-nitro- benzaldéhyde, l'alcool 2-nitrobenzylique, l'alcool 3-nitrobenzylique, l'alcool 4-nitrobenzylique, l'acide 2-nitrophtalique, l'acide 3-nitrophtalique, l'acide 4-nitrophtalique, et ainsi de suite. Les dépolarisants nitroaromatiques particulièrement appropriés pour être utilisés dans la présente invention sont les acides nitrobenzoïques, leurs anhydrides ou leurs sels, substitués avec un ou plusieurs groupes alkyle (par exemple, le méthyle, l'éthyle, le propyle, le butyle, etc.). Des exemples spécifiques de tels composés nitro-benzoïques substitués avec un alkyle comprennent, par exemple, l'acide 2-méthyl-3-nitrobenzoïque ; l'acide 2-méthyl-6-nitrobenzoïque ; l'acide 3-méthyl-2-nitro- benzoïque ; l'acide 3-méthyl-4-nitrobenzoïque ; l'acide 3-méthyl-6-nitrobenzoïque ; l'acide 4-méthyl-3-nitro- benzoïque ; leurs anhydrides ou leurs sels ; et ainsi de suite. Si cela est souhaité, un séparateur 92 peut également être positionné à proximité de l'anode 20 pour empêcher un contact direct entre l'anode et la cathode, tout en permettant le passage du courant ionique de l'électrolyte vers les électrodes. Des exemples de matériaux appropriés pour cette application comprennent, par exemple, les matériaux polymères poreux (par exemple, un polypropylène, un polyéthylène, un polycarbonate, etc.), les matériaux inorganiques poreux (par exemple, les mats en fibre de verre, un papier de verre poreux, etc.), les matériaux de résine échangeuse d'ions, etc. Des exemples particuliers comprennent les membranes polymères ioniques à base d'acide sulfonique perfluoré (par exemple, le Nafion' disponible chez E.I. DuPont de Nemeours & Co.), les membranes polymères en fluorocarbone sulfoné, les membranes en polybenzimidazole (PEI) et les membranes en polyéther éther cétone (PEEK). Pour optimiser le rendement volumétrique du condensateur, il est généralement souhaitable que le séparateur 92 possède une épaisseur relativement petite. Par exemple, l'épaisseur du séparateur 92, quand il est utilisé, est typiquement d'environ 5 micromètres à environ 250 micromètres, dans certains modes de réalisation d'environ 10 micromètres à environ 150 micromètres, et dans certains modes de réalisation d'environ 15 micromètres à environ 100 micromètres.

Comme on peut le voir sur les figures 2 et 3, l'anode 20 et un séparateur 92 facultatif peuvent être placés dans un espace interne 11 d'un boîtier métallique 12. Le boîtier métallique 12 est généralement formé à partir d'un métal, comme le tantale, le niobium, l'aluminium, le nickel, le hafnium, le titane, le cuivre, l'argent, l'acier (par exemple, de l'acier inoxydable), leurs alliages (par exemple, des oxydes électroconducteurs), leurs composites (par exemple, un métal recouvert avec un oxyde électroconducteur), et ainsi de suite. Le boîtier métallique 12 peut avoir n'importe quelle forme souhaitée, comme une forme cylindrique, en D, rectangulaire, triangulaire, prismatique, etc. Dans un mode de réalisation, le boîtier métallique 12 peut contenir une paroi latérale généralement cylindrique. Plusieurs parois latérales peuvent également être utilisées si cela est souhaité. Typiquement, le boîtier 12 et l'anode 20 possèdent une forme identique ou similaire, de manière à ce que l'anode 20 puisse être facilement logée dans l'espace interne 11. Dans le mode de réalisation illustré, par exemple, l'anode 20 et le boîtier métallique 12 possèdent tous les deux une forme généralement cylindrique. Pour obtenir le rendement volumétrique souhaité, la différence entre la largeur de l'anode (par exemple, le diamètre) et la largeur (par exemple, le diamètre) de l'espace interne 11 défini par le boîtier métallique 12 peut être relativement petite. Par exemple, l'anode 20 possède une largeur qui est définie entre les premières parties de bord 7 et 9 et l'espace interne 11 possède une largeur qui est définie entre les surfaces internes respectives de la première et de la seconde partie de bord 77 et 79. Typiquement, le rapport entre la largeur de l'anode et la largeur de l'espace interne est d'environ 0,80 à 1,00, dans certains modes de réalisation d'environ 0,85 à environ 0,99, dans certains modes de réalisation d'environ 0,90 à environ 0,99, et dans certains modes de réalisation d'environ 0,94 à environ 0,98. Par exemple, la largeur de l'anode 20 peut être d'environ 0,5 millimètre à environ 50 millimètres, dans certains modes de réalisation d'environ 1 millimètre à environ 40 millimètres, et dans certains modes de réalisation d'environ 4 millimètres à environ 30 millimètres. De même, la largeur de l'espace interne 11 peut être d'environ 0,5 millimètre à environ 60 millimètres, dans certains modes de réalisation d'environ 1 millimètre à environ 50 millimètres, et dans certains modes de réalisation d'environ 4 millimètres à environ 35 millimètres. Le diamètre total du boîtier métallique 12 peut également varier, par exemple d'environ 1 millimètre à environ 70 millimètres, dans certains modes de réalisation de 2 millimètres à 60 millimètres, et dans certains modes de réalisation d'environ 5 millimètres à environ 50 millimètres. Bien que cela ne soit pas nécessaire, le rapport des longueurs est souvent légèrement inférieur au rapport des largeurs pour que le boîtier métallique puisse loger un ou plusieurs joints à liquide facultatifs, lesquels étant décrits en détail ci- dessous. Par exemple, l'anode 20 possède une longueur qui est définie entre les parties d'extrémité opposées 17 et 19 et l'espace interne 11 possède une longueur qui est définie entre une partie d'extrémité inférieure 88 et un bord supérieur 87 des parties de bord 77 et 79. Typiquement, le rapport entre la longueur de l'anode et la longueur de l'espace interne est d'environ 0,5 à 1,00, dans certains modes de réalisation d'environ 0,6 à environ 0,98, et dans certains modes de réalisation d'environ 0,65 à environ 0,95. Par exemple, la longueur de l'anode 20 peut être d'environ 0,5 millimètre à environ 100 millimètres, dans certains modes de réalisation d'environ 1 millimètre à environ 60 millimètres, et dans certains modes de réalisation d'environ 5 millimètres à environ 30 millimètres. De même, la longueur de l'espace interne 11 peut être d'environ 1 millimètre à environ 200 millimètres, dans certains modes de réalisation d'environ 5 millimètres à environ 100 millimètres, et dans certains modes de réalisation d'environ 10 millimètres à environ 50 millimètres. Si cela est souhaité, une surface interne (par exemple, une paroi latérale et/ou une extrémité) du boîtier métallique peut être facultativement rendue rugueuse pour augmenter la superficie. Diverses techniques peuvent être utilisées pour réaliser cette rugosification de surface, telles que des techniques mécaniques (par exemple, avec du papier abrasif, par sablage, etc.) ; La gravure chimique ; l'anodisation par étincelle, comme décrit dans les demandes de brevet US No. 12/330 943 de Dreissig, et al. et No. 12/209 588 de Ning, et al.; et ainsi de suite. Quoi qu'il en soit, un matériau de cathode électrochimiquement actif (non représenté) est également appliqué sur au moins une partie d'une surface interne du boîtier 12 pour augmenter la superficie effective. Par exemple, le matériau de cathode peut être disposé sur une surface interne du boîtier métallique 12. Un matériau de cathode approprié est un polymère conducteur, comme ceux qui présentent une conjugaison n et possèdent une conductivité électrique après oxydation ou réduction (par exemple, une conductivité électrique d'au moins environ 1 gS cm-1). Des exemples de tels polymères conducteurs à conjugaison n comprennent, par exemple, les polyhétérocycles (par exemple, les polypyrroles, les polythiophènes, les polyanilines, etc.), les polyacétylènes, les poly-p-phénylènes, les polyphénolates, et ainsi de suite. Les polythiophènes appropriés peuvent comprendre, par exemple, le polythiophène et ses dérivés, comme le poly(3,4-éthylènedioxythiophéne) (e PEDT »). Dans un mode de réalisation particulier, le dérivé de polythiophène utilisé contient des motifs récurrents de formule générale (I), de formule générale (II) ou des motifs récurrents de formules générales (I) et (II) : où, A est un radical alkylène en C1 à c, facultativement substitué (par exemple, le méthylène, l'éthylène, le n-propylène, le n-butylène, le n-pentylène, etc.) R est un radical alkyle en Cl à C18, linéaire ou ramifié, facultativement substitué (par exemple, le méthyle, l'éthyle, le n-propyle ou l'iso-propyle, le n-, iso-, sec ou tert-butyle, le n-pentyle, le 1-méthylbutyle, le 2-méthylbutyle, le 3-méthylbutyle, le 1-éthylpropyle, le 1,1-diméthylpropyle, le 1,2-diméthylpropyle, le 2,2-diméthylpropyle, le n-hexyle, le n-heptyle, le n-octyle, le 2-éthylhexyle, le n-nonyle, le n-décyle, le n-undécyle, le n-dodécyle, le n-tridécyle, le n-tétradécyle, le n-hexadécyle, le n-octadécyle, etc.) ; un radical cycloalkyle en C5 à Cm facultativement substitué (par exemple, le cyclopentyle, le cyclohexyle, le cycloheptyle, le cyclooctyle, le cyclononyle, le cyclodécyle, etc.) ; un radical aryle en C6 à C14 facultativement substitué (par exemple, le phényle, le naphtyle, etc.) ; un radical aralkyle en C, à C16 facultativement substitué (par exemple, le benzyle, 1'o-, m-, p-tolyle, le 2,3-, 2,4-, 2,5-, 2,6-, 3,4-, 3,5-xylyle, le mésityle, etc.) ; un radical hydroxyalkyle en C1 à C4 facultativement substitué, ou un radical hydroxyle ; et x est un nombre entier allant de 0 à 8, dans certains modes de réalisation de 0 à 2, et dans certains modes de réalisation, x est O. Des exemples de substituants pour les radicaux « A » et « R » comprennent, par exemple, les groupes alkyle, cycloalkyle, aryle, aralkyle, alcoxy, halogène, éther, thioéther, disulfure, sulfoxyde, sulfone, sulfonate, amino, aldéhyde, céto, ester d'acide carboxylique, acide carboxylique, carbonate, carboxylate, cyano, alkylsilane et alcoxysilane, carboxylamide, et ainsi de suite. Le nombre total de motifs récurrents de formule générale (I) ou de formule générale (II), ou des formules générales (I) et (II), est typiquement de 2 à 2000, et dans certains modes de réalisation, de 2 à 100. Les dérivés de polythiophènes particulièrement appropriés sont ceux dans lesquels « A » est un radical alkylène en C2 à C3 facultativement substitué et x est 0 ou 1. Dans un mode de réalisation particulier, le dérivé de polythiophène est un PEDT et contient des motifs récurrents de formule (II), où « A » est CH2-CH2 et « x » est O. Des procédés permettant de former de tels dérivés de polythiophène sont bien connus dans l'art et sont décrits, par exemple, dans le brevet US No. 6 987 663 de Merker, et al., qui est incorporé à la présente dans sa globalité à titre de référence à toutes fins utiles. Par exemple, les dérivés de polythiophène peuvent être formés à partir d'un précurseur monomère, tel qu°un thiophène facultativement substitué. Les précurseurs monomères particulièrement appropriés sont les 3,4-alkylènedioxythiophènes substitués de formule générale (III), de formule générale (IV) ou un mélange de thiophène de formules générales (III) et (IV) . o où A, R et X sont tels que définis ci-dessus.

Des exemples de tels précurseurs monomères comprennent, par exemple, les 3,4-éthylènedioxythiophènes facultativement substitués. Des dérivés de ces précurseurs monomères peuvent également être utilisés, ces dérivés étant par exemple des dimères ou des trimères des précurseurs monomères ci-dessus. Des dérivés moléculaires supérieurs, c'est-à-dire des tétramères, des pentamères, etc., des précurseurs monomères sont appropriés pour être utilisés dans la présente invention. Les dérivés peuvent être constitués de motifs monomères identiques ou différents et être utilisés sous une forme pure et en mélange les uns avec les autres et/ou avec les précurseurs monomères. Les formes oxydées ou réduites de ces précurseurs peuvent également être utilisées. Pour produire le polymère conducteur souhaité, des précurseurs monomères, tels que ceux décrits ci-dessus, sont typiquement soumis à une polymérisation oxydative en présence d'un agent oxydant. L'agent oxydant peut être un sel de métal de transition, tel qu'un sel d'acide inorganique ou organique qui contient des cations de fer (III), de cuivre (II), de chrome (VI), de cérium (IV), de manganèse (IV), de manganèse (VII) ou de ruthénium (III). Des sels de métaux de transition particulièrement appropriés comprennent des cations de fer (III), tels que des halogénures de fer (III) (par exemple, FeC12) ou des sels de fer (III) d'autres acides inorganiques, tels que Fe(C104)2 ou Fez (SO4) 2, et les sels de fer (III) d'acides organiques et d'acides inorganiques comprenant des radicaux organiques. Des exemples de sels de fer (III) d'acides inorganiques avec des radicaux organiques comprennent, par exemple, les sels de fer (III) de monoesters d'acide sulfurique d'alcanols en C1 à C20 (par exemple, le sel de fer (III) du sulfate de lauryle). En outre, des exemples de sels de fer (III) d'acides organiques comprennent, par exemple, les sels de fer (III) d'acides alcanesulfoniques en C1 à C20 (par exemple, l'acide méthane, éthane, propane, butane ou dodécane sulfonique) les sels de fer (III) d'acides perfluorosulfoniques aliphatiques (par exemple, l'acide trifluorométhane sulfonique, l'acide perfluorobutane sulfonique ou l'acide perfluorooctane sulfonique) ; les sels de fer (III) d'acides carboxyliques aliphatiques en C1 à C20 (par exemple, l'acide 2-éthylhexylcarboxylique) ; les sels de fer (III) d'acides perfluorocarboxyliques aliphatiques (par exemple, l'acide trifluoroacétique ou l'acide perfluorooctane) ; les sels de fer (III) d'acides sulfoniques aromatiques facultativement substitués avec des groupes alkyles en C1 à C20 (par exemple, l'acide benzène sulfonique, l'acide o-toluène sulfonique, l'acide p-toluène sulfonique ou l'acide dodécylbenzène sulfonique) ; les sels de fer (III) d'acides cycloalcanesulfoniques (par exemple, l'acide camphosulfonique) ; et ainsi de suite. Des mélanges de ces sels de fer (III) mentionnés ci-dessus peuvent également être utilisés. Le p-toluènesulfonate de fer (III), 1'o-toluènesulfonate de fer (III) et leurs mélanges sont particulièrement appropriés pour être utilisés dans la présente invention. Dans certains cas, le matériau de polymère conducteur peut être sous la forme d'une dispersion de particules ayant une taille relativement petite, telle qu'un diamètre moyen d'environ 1 nanomètre à environ 500 nanomètres, dans certains modes de réalisation, d'environ 5 nanomètres à environ 400 nanomètres, et dans certains modes de réalisation, d'environ 10 nanomètres à environ 300 nanomètres. La valeur D90 des particules (les particules ayant un diamètre inférieur ou égal à la valeur D90 constituent 90 % du volume total de toutes les particules solides) peut être inférieure ou égale à environ 15 micromètres, dans certains modes de réalisation, inférieure ou égale à environ 10 micromètres, et dans certains modes de réalisation, d'environ 1 nanomètre à environ 8 micromètres. Le diamètre des particules peut être déterminé en utilisant des techniques connues, telles que l'ultracentrifugation, la diffraction laser, etc.

La formation des polymères conducteurs sous une forme particulaire est habituellement améliorée par l'utilisation d'un contre-ion séparé pour contrebalancer un polymère conducteur chargé (par exemple, un polythiophène). C'est-à-dire que le polymère conducteur (par exemple, un polythiophène ou l'un de ses dérivés) utilisé dans le revêtement possède typiquement une charge sur la chaîne polymère principale qui est neutre ou positive (cationique). Par exemple, les dérivés de polythiophène portent habituellement une charge positive sur la chaîne polymère principale. Dans certains cas, le polymère peut posséder des charges positives et négatives dans le motif structurel, la charge positive étant située sur la chaîne principale et la charge négative étant située éventuellement sur les substituants du radical e R », comme les groupes sulfonate et carboxylate. Les charges positives de la chaîne principale peuvent être partiellement ou totalement saturées avec les groupes anioniques facultativement présents sur les radicaux « R ». Globalement, les polythiophènes peuvent être, dans ces situations, cationiques, neutres ou même anioniques. Néanmoins, on considère que les polythiophènes sont tous cationiques car la chaîne principale des polythiophènes possède une charge positive.

Le contre-ion peut être un anion monomère ou polymère. Par exemple, les anions polymères peuvent être des anions d'acides carboxyliques polymères (par exemple, un poly(acide acrylique), un polyacide méthacrylique), un poly(acide maléique), etc.) ; d'acides sulfoniques polymères (par exemple, un acide polystyrène sulfonique (« PSS »), un acide polyvinyl sulfonique, etc.) ; et ainsi de suite. Les acides peuvent également être des copolymères, tels que des copolymères d'acides vinyl carboxyliques et vinyl sulfonique avec d'autres monomères polymérisables, tels que des esters d'acide acrylique et le styrène. En outre, les anions monomères appropriés comprennent, par exemple, les anions d'acides alcanesulfoniques en C1 à C20 (par exemple, l'acide dodécane sulfonique) d'acides perfluorosulfoniques aliphatiques (par exemple, l'acide trifluorométhane sulfonique, l'acide perfluorobutane sulfonique ou l'acide perfluorooctane sulfonique) ; d'acides carboxyliques aliphatiques en C1 à C20 (par exemple, l'acide 2-éthylhexylcarboxylique) ; d'acides perfluorocarboxyliques aliphatiques (par exemple, l'acide trifluoroacétique ou l'acide perfluorooctanoïque) ; d'acides sulfoniques aromatiques facultativement substitués avec des groupes alkyles en C1 à Cm (par exemple, l'acide benzène sulfonique, l'acide o-toluène sulfonique, l'acide p-toluène sulfonique ou l'acide dodécylbenzène sulfonique) ; d'acides cycloalcanesulfoniques (par exemple, l'acide camphor sulfonique ou les tétrafluoroborates, les hexafluorophosphates, les perchlorates, les hexafluoroantimoniates, les hexafluoroarséniates ou les hexa- chloroantimoniates) ; et ainsi de suite. Les contranions particulièrement appropriés sont des anions polymères, tels qu'un acide carboxylique ou sulfonique polymère (par exemple, l'acide polystyrène sulfonique (« PSS »)). Le poids moléculaire de ces anions polymères est typiquement d'environ 1000 à environ 2 000 000, et dans certains modes de réalisation, d'environ 2000 à environ 500 000. Quand ils sont utilisés, le rapport pondéral de ces contre-ions par rapport aux polymères conducteurs dans une couche donnée de revêtement est typiquement d'environ 0,5 : 1 à environ 50 : 1, dans certains modes de réalisation, d'environ 1 : 1 à environ 30 : 1, et dans certains modes de réalisation, d'environ 2 : 1 à environ 20 : 1. Le poids des polymères électroconducteurs mentionnés ci-dessus peut correspondre à la partie pesée des monomères utilisés, en supposant qu'une conversion totale a lieu lors de la polymérisation. En plus ou à la place des polymères conducteurs, des métaux, tels que des particules métalliques formées à partir de ruthénium, d'iridium, de nickel, de rhodium, de rhénium, de cobalt, de tungstène, de manganèse, de tantale, de niobium, de molybdène, de plomb, de titane, de platine, de palladium et d'osmium, ainsi que des combinaisons de ces métaux, peuvent également être utilisés comme matériau de cathode électrochimiquement actif. Dans un mode de réalisation particulier, par exemple, le matériau électrochimiquement actif comprend des particules de palladium. Des particules d'oxyde non isolantes peuvent également être utilisées dans la présente invention. Les oxydes appropriés peuvent comprendre un métal choisi dans le groupe constitué par le ruthénium, l'iridium, le nickel, le rhodium, le rhénium, le cobalt, le tungstène, le manganèse, le tantale, le niobium, le molybdène, le plomb, le titane, le platine, le palladium et l'osmium, ainsi que des combinaisons de ces métaux. Les oxydes de métaux particulièrement appropriés comprennent le dioxyde de ruthénium, l'oxyde de niobium, le dioxyde de niobium, l'oxyde d'iridium et le dioxyde de manganèse. Des particules carbonées ayant le niveau souhaité de conductivité peuvent également être utilisées, comme du charbon actif, du noir de carbone, du graphite, etc. Certaines formes appropriées de charbon actif et des techniques pour les former sont décrites dans les brevets US No. 5 726 118 d'Ivey, et al. ; No. 5 858 911 de Wellen, et al. ; ainsi que dans la publication de la demande de brevet US No. 2003/0 158 342 de Shinozaki, et al., tous étant incorporés à la présente dans leur globalité à titre de référence à toutes fins utiles.

Le matériau de cathode peut être appliqué sur le boîtier 12 au moyen de diverses techniques connues, telles que l'immersion, le revêtement par centrifugation, l'imprégnation, la coulée, l'application goutte-à-goutte, l'injection, la pulvérisation, l'application à la racle, le brossage ou l'impression (par exemple, l'impression par jet d'encre, la sérigraphie ou l'impression au tampon). Bien qu'elle puisse varier selon la technique d'application utilisée, la viscosité du matériau de cathode est typiquement d'environ 0,1 mPas à environ 100 000 mPas (mesurée à une vitesse de cisaillement de 100 s-1), dans certains modes de réalisation d'environ 1 mPas à environ 10 000 mPas, dans certains modes de réalisation d'environ 10 mPas à environ 1500 mPas et dans certains modes de réalisation d'environ 100 mPas à environ 1000 mPas. Une fois appliquée, la couche peut être séchée et lavée. Le séchage peut être réalisé à des températures d'environ -10 °C à environ 250 °C, et dans certains modes de réalisation d'environ 0 °C à environ 200 °C. Le revêtement sec résultant peut avoir une épaisseur d'environ 0,2 micromètre (« gm ») à environ 100 µm, dans certains modes de réalisation d'environ 1 µm à environ 40 µm, et dans certains modes de réalisation d'environ 3 gm à environ 10 µm. Il doit être compris que l'épaisseur du revêtement n'est pas nécessairement identique partout sur le boîtier 12. Pour inhiber les fuites de l'électrolyte à partir du condensateur, on utilise généralement un ensemble couvercle qui est raccordé au boîtier métallique, par exemple par sondage. L'ensemble couvercle peut contenir un ou plusieurs joints hermétiques, joints à liquide, etc. Sur la figure 5, par exemple, un mode de réalisation d'un ensemble couvercle hermétiquement scellé 50 est représenté, celui-ci contenant un couvercle 52 possédant une surface plane supérieure 60 séparée d'une surface plane inférieure 62. Le couvercle 52 est typiquement formé à partir d'un métal, tel que le tantale, le niobium, l'aluminium, le nickel, le hafnium, le titane, le cuivre, l'argent, l'acier (par exemple, l'acier inoxydable), leurs alliages (par exemple, des oxydes électroconducteurs), leurs composites (par exemple, un métal recouvert avec un oxyde électroconducteur), et ainsi de suite. De manière appropriée, le boîtier 12 et le couvercle 52 sont formés à partir du même matériau, comme du titane métallique ou ses alliages. Dans le mode de réalisation illustré, le couvercle 52 possède une forme en coupe généralement cylindrique. Cependant, il doit être compris que n'importe quelle configuration géométrique peut être utilisée dans la présente invention, telle qu'une forme en D, rectangulaire, triangulaire, prismatique, etc. Entre les surfaces planes 60 et 62, le couvercle 52 possède un diamètre externe 68 formant une marche 69 qui aboutit à une partie de diamètre interne 69. Le couvercle 52 définit un orifice interne 59 qui peut être cylindrique et avoir un diamètre interne généralement constant. Dans le mode de réalisation illustré, l'orifice 59 est défini par une paroi latérale cylindrique 57 séparée vers l'intérieur d'une partie de diamètre interne 69. La paroi latérale 57 peut faire intégralement partie du couvercle 52 ou être formée à partir d'une partie séparée de bague raccordée au couvercle 52. Quoi qu'il en soit, un tube conducteur 56 se prolonge à travers l'orifice 59, ce tube conducteur 56 étant généralement creux et possédant une taille et une forme suffisantes pour loger un fil d'anode. Le tube conducteur 56 est typiquement formé à partir d'un métal, tel que le tantale, le niobium, l'aluminium, le nickel, le hafnium, le titane, le cuivre, l'argent, l'acier (par exemple, l'acier inoxydable), leurs alliages (par exemple, des oxydes électroconducteurs), leurs composites (par exemple, un métal recouvert avec un oxyde électroconducteur), et ainsi de suite. Un matériau isolant (par exemple, du verre) est également placé dans l'orifice 59 pour former un joint hermétique 54 (par exemple, un joint verre sur métal) entre le tube conducteur 56 et la paroi latérale 57. L'ensemble couvercle 50 peut également comprendre un joint à liquide 70 qui est formé à partir d'un matériau d'étanchéité généralement isolant. Par exemple, le matériau d'étanchéité possède habituellement une résistance électrique supérieure ou égale à environ 1 x 102 ohms-m, dans certains modes de réalisation supérieure ou égale à environ l x 105 ohms-m or more, et dans certains modes de réalisation d'environ 1 x 1015 ohms-m à environ 1 x 1025 ohms-m, telle que déterminée à une température de 20 °C. Le joint à liquide 70 recouvre au moins une partie de la surface inférieure 62 du couvercle 52 pour limiter son contact avec l'électrolyte pouvant fuir du boîtier. Ceci retire le couvercle 52 du circuit et aide à améliorer le courant de fuite. A cet égard, le joint à liquide 70 peut parfois recouvrir une partie importante de la surface inférieure 62 du couvercle 52 et de la surface inférieure du joint hermétique 54. L'expression « partie importante » signifie généralement que le joint recouvre au moins environ 80 % de la surface, dans certains modes de réalisation au moins environ 90 % de la surface, et dans certains modes de réalisation environ 100 % de la surface. Comme on peut le voir sur la figure 5, le joint à liquide 70 recouvre également typiquement au moins une partie du tube conducteur 56, telle qu'une paroi latérale 53. Pour faciliter l'obtention du recouvrement souhaité de la surface, il est généralement souhaité que le matériau d'étanchéité soit fluide ou puisse être rendu fluide, de manière à ce qu'il puisse être chauffé lors de la production du condensateur et s'écouler dans les petites fissures. La température à laquelle le matériau s'écoule est généralement supérieure à la température de fonctionnement pour laquelle la pièce est classée, de sorte que le joint reste intact pendant le fonctionnement. Par exemple, le condensateur peut parfois être classé pour un fonctionnement à des températures allant jusqu'à environ 250 °C. Dans un tel cas, le matériau d'étanchéité peut devenir fluide à une température supérieure environ 250 °C, dans certains modes de réalisation d'environ 275 °C à environ 350 °C, et dans certains modes de réalisation d'environ 285 °C à environ 325 °C. Le terme « fluide » indique généralement que le matériau aura une viscosité d'environ 10 x 105 à environ 10 x 10' centipoises. Ces matériaux fluides peuvent être des matériaux cristallins ou semi-cristallins qui fondent ou se ramollissent à la température souhaitée (par exemple, des matériaux polymères), ou ce sont simplement des matériaux amorphes qui possèdent une température de transition vitreuse suffisamment basse pour que le matériau puisse s'écouler à la température souhaitée. Par exemple, des matériaux de verre peuvent être utilisés, comme une composition de verre contenant CaO, Al2O3, B2O3e SrO, BaO, LiO2, SiO2, TiO2, Na2O, leurs combinaisons, etc. Les compositions de verre à base de lanthanoboroate de baryum, qui contiennent un oxyde de bore (B203), un oxyde de baryum (BaO), un oxyde de lanthane (LiO2) et éventuellement au moins un autre oxyde, sont particulièrement appropriées. Ces compositions peuvent être décrites en détail dans les brevets US No. 5 648 302 et No. 5 104 738, lesquels sont incorporés à la présente dans leur globalité à titre de référence pour toutes fins utiles. Un autre exemple de matériau d'étanchéité cristallin ou semi-cristallin approprié utilisable dans le joint à liquide 70 est un polymère fluoré. L'expression « polymère fluoré » fait référence à un polymère hydrocarboné principal dans lequel une partie ou la totalité des atomes d'hydrogène est remplacée par des atomes de fluor. Le polymère principal est habituellement une polyoléfine et est formé à partir de monomères d'oléfine insaturée fluorée. Le polymère fluoré peut être un homopolymère de ces monomères fluorés ou un copolymère de monomères fluorés ou des mélanges de monomères fluorés et de monomères non fluorés. Avec les atomes de fluor, le polymère fluoré peut également être substitué avec d'autres atomes d'halogène, tels que des atomes de chlore ou de brome. Des monomères représentatifs appropriés pour former des polymères fluorés utilisables dans la présente invention sont le tétrafluoroéthylène (« TFE »), le fluorure de vinylidène (« VF2 »), l'hexafluoropropylène (« HFP »), le chlorotrifluoroéthylène (« CTFE »), le perfluoroéthylvinyl éther (« PEVE »), le perfluorométhylvinyl éther (« PMVE »), le perfluoropropylvinyl éther (« PPVE »), etc., ainsi que leurs mélanges. Des exemples spécifiques de polymères fluorés appropriés comprennent le polytétrafluoroéthylène (« PTFE »), le perfluoroalkylvinyl éther (« PVE »), le poly(tétrafluoroéthylène-co-perfluoroalkyvinyl éther) (« PFA »), un copolymère fluoré d'éthylène-propylène (e FEP »), un copolymère d'éthylène-tétrafluoroéthylène (« ETFE »), un poly(fluorure de vinylidène) (e PVDF »), un polychlorotrifluoroéthylène (e PCTFE ») et les copolymères de TFE avec VF2 et/ou HFP, etc., ainsi que leurs mélanges. Un polymère fluoré particulièrement approprié est le poly(tétrafluoroéthylène-co-perfluoroalkyvinyl éther) (« PFA »). Si cela est souhaité, le joint à liquide 70 peut être sous la forme d'un stratifié contenant des couches présentant différentes propriétés d'écoulement. Par exemple, le joint à liquide 70 peut contenir une couche d'étanchéité qui devient facilement fluide aux températures indiquées ci-dessus et une couche généralement rigide qui n'est pas fluide ou qui est seulement fluide à des températures supérieures à celle de la couche d'étanchéité. Par exemple, la couche généralement rigide devient fluide à une température qui est d'au moins 5 °C, dans certains modes de réalisation d'au moins 10 °C, et dans certains modes de réalisation d'au moins 20 °C plus élevée que la température à laquelle la couche d'étanchéité devient fluide. Dans un mode de réalisation, par exemple, la couche d'étanchéité est formée à partir d'un poly(tétrafluoroéthylène-co-perfluoroalkyvinyl éther) (« PFA »), qui possède généralement un point de fusion d'environ 305 °C, et la couche généralement rigide est formée à partir d'un poly(tétrafluoroéthylène) (« PTFE »), qui possède généralement un point de fusion d'environ 327 °C. Entre autres choses, la couche généralement rigide peut réduire la probabilité que la couche d'étanchéité s'écoule dans des zones non souhaitées du condensateur lorsqu'elle est chauffée et maintient la couverture de surface de la surface interne du couvercle. Par exemple, le matériau d'étanchéité 70 peut être un stratifié contenant deux couches (par exemple, une couche d'étanchéité/une couche rigide), la couche d'étanchéité étant placée directement adjacente au couvercle 52. De cette manière, la couche d'étanchéité est capable de s'écouler facilement et de recouvrir les surfaces inférieures du couvercle et le joint hermétique, tandis que la couche rigide peut limiter sa capacité à passer dans le boîtier. Dans d'autres modes de réalisation, le matériau d'étanchéité 70 peut être un stratifié contenant trois couches (par exemple, une couche d'étanchéité/une couche rigide/une couche d'étanchéité), .les couches d'étanchéité étant placées adjacentes au couvercle 52 et à l'anode. Entre autres choses, ceci permet au matériau d'étanchéité 70 d'être facilement appliqué sur le couvercle 52 et/ou l'anode pendant la fabrication du condensateur.

En plus du joint à liquide 70 présenté ci-dessus, le condensateur de la présente invention peut également contenir un ou plusieurs joints à liquide secondaire. En se référant à nouveau à la figure 4, par exemple, il est représenté un joint statique 89 qui est placé adjacent à une partie d'extrémité supérieure 17 de l'anode 20. Le joint statique 89 possède généralement une forme cylindrique et contient un alésage coaxial à travers lequel le fil d'anode 42 peut passer. Le joint statique 89 peut être formé à partir de divers matériaux isolants, comme ceux décrits ci-dessus (par exemple, du PTFE). Des anneaux élastomères 94 peuvent également être utilisés en tant que joint à liquide supplémentaire. Si cela est souhaité, les anneaux 94 peuvent être placés à proximité des parties de bord 77 et 79 du boîtier 12, pour ainsi faciliter l'inhibition des fuites de l'électrolyte par celles-ci. Les anneaux élastomères 94 peuvent être formés à partir d'un élastomère qui est résistant à la corrosion par l'électrolyte et qui possède un pouvoir diélectrique suffisant pour résister à la tension maximale générée par le condensateur. Dans un mode de réalisation, l'élastomère peut être utilisé sur une plage de températures allant d'environ -55 °C à environ 200 °C sans dégradation ou perte d'élasticité. Des exemples d'élastomères pouvant être utilisés comprennent un caoutchouc butyle, un caoutchouc chlorobutyle, un caoutchouc d'éthylène propylène (EPR), un caoutchouc d'éthylène propylène diène (EPDM), des élastomères fluorés, comme le VITON`M, un polytétrafluoroéthylène, un caoutchouc de polychloroprène, un caoutchouc de butadiène, un caoutchouc nitrile, un caoutchouc d'isoprène, un caoutchouc de silicone et un caoutchouc de styrène butadiène. Un mode de réalisation pour fixer l'ensemble couvercle 50 au boîtier 12 est représenté sur la figure 6. Comme on peut le voir, l'ensemble couvercle 50 est positionné de manière à ce que le joint à liquide 70 soit adjacent aux anneaux élastomères 94. Une fois dans la position souhaitée, une pression peut être appliquée sur l'ensemble 50 pour comprimer les anneaux élastomères 94 et créer un joint à liquide secondaire. A titre d'exemple, les anneaux élastomères peuvent être comprimés entre environ 30 % et environ 85 % de leur épaisseur d'origine. Ensuite, le couvercle 52 est soudé au boîtier 12. Sur la figure 7, le fil d'anode 42 se prolonge à travers le tube conducteur 56 et y est scellé sur l'extrémité externe par un joint fixe 104. Un fil positif externe 100, de préférence en nickel, peut en outre être soudé au joint fixe 104. De manière similaire, un fil négatif externe 102 peut être soudé à la partie inférieure du boîtier 12. Le condensateur résultant de la présente invention peut présenter d'excellentes propriétés électriques. Par exemple, le condensateur peut présenter une densité d'énergie élevée qui le rend approprié pour être utilisé dans des applications à impulsion élevée. La densité d'énergie est généralement déterminée selon l'équation E = 1/2*CV2, où C est la capacité en farad (F) et V est la tension de travail du condensateur en volt (V). Par exemple, la capacité peut être mesurée au moyen d'un capacimètre (par exemple, un dispositif de mesure Keithley 3330 Precision LCZ avec des fils de Kelvin, une polarisation de 2 volts et un signal de 1 volt) à des fréquences de fonctionnement allant de 10 Hz à 120 Hz et à une température de 25 °C. Par exemple, le condensateur peut présenter une densité d'énergie supérieure ou égale à environ 2,0 joules par centimètre cube (J/cm3), dans certains modes de réalisation d'environ 3,0 J/cm3, dans certains modes de réalisation d'environ 4,0 J/cm3 à environ 10,0 J/cm3, et dans certains modes de réalisation d'environ 4,5 J/cm3 à environ 8,0 J/cm3. La capacité peut être en outre supérieure ou égale à environ 1 millifarad par centimètre carré (« mF/cm2 »), dans certains modes de réalisation supérieure ou égale à environ 2 mF/cm2, dans certains modes de réalisation d'environ 5 mF/cm environ 50 mF/cm2, et dans certains modes de réalisation d'environ 8 mF/cm2 à environ 20 mF/cm2. La résistance-série équivalente (« ESR ») - le point jusqu'auquel le condensateur agit comme une résistance quand il est chargé et déchargé dans un circuit électronique - peut également être inférieure à environ 15 000 milliohms, dans certains modes de réalisation inférieure à environ 10 000 milliohms, dans certains modes de réalisation inférieure à 5000 milliohms, et dans certains modes de réalisation d'environ 1 milliohm à environ 1000 milliohms, telle que mesurée avec une polarisation de 2 volts et un signal de 1 volt à une fréquence de 1000 Hz. En outre, le courant de fuite, qui désigne généralement le courant passant d'un conducteur vers un conducteur adjacent à travers un isolant, peut être maintenu à des niveaux relativement bas. Par exemple, la valeur numérique du courant de fuite normalisé d'un condensateur de la présente invention est, dans certains modes de réalisation inférieure à environ 1 gA/µF*V, dans certains modes de réalisation inférieure à environ 0,5 gA/µF*V, et dans certains modes de réalisation inférieure à environ 0,1 gA/µF*V, où gA signifie microampère et gF*V est le produit de la capacité et de la tension nominale. Le courant de fuite peut être mesuré au moyen d'un contrôleur de fuite (par exemple, un MC 190 Leakage test, Mantracourt Electronics LTD, UK) à une température de 25 °C et à une certaine tension nominale après une durée de chargement d'environ 60 secondes à environ 300 secondes.

De telles valeurs d'EER et de courant de fuite normalisé peuvent même être maintenues après un vieillissement de longue durée à température élevée. Par exemple, les valeurs peuvent être maintenues pendant au moins environ 100 heures, dans certains modes de réalisation pendant environ 300 heures à environ 2500 heures, et dans certains modes de réalisation pendant environ 400 heures à environ 1500 heures (par exemple, 500 heures, 600 heures, 700 heures, 800 heures, 900 heures, 1000 heures, 1100 heures ou 1200 heures) à des températures allant d'environ 100 °C à 250 °C, et dans certains modes de réalisation d'environ 100 °C à environ 200 °C (par exemple, 100 °C, 125 °C, 150 °C, 175 °C ou 200 °C). Le condensateur à électrolyte de la présente invention peut être utilisé dans diverses applications, notamment, mais sans s'y limiter, dans des dispositifs médicaux, tels que les défibrillateurs implantables, les stimulateurs cardiaques, les cardioverteurs, les stimulateurs nerveux, les dispositifs d'administration de médicaments, etc. dans des applications pour automobiles ; dans des applications militaires, tels que les systèmes radar ; dans l'électronique grand publique, comme les radios, les télévisions, etc. ; et ainsi de suite. Dans un mode de réalisation, par exemple, le condensateur peut être utilisé dans un dispositif médical implantable conçu pour fournir un traitement thérapeutique avec une tension élevée (par exemple, entre environ 500 Volts et environ 850 Volts ou, de manière souhaitable, entre environ 600 Volts et environ 900 Volts) à un patient. Le dispositif peut contenir un récipient ou un boîtier qui est hermétiquement scellé et biologiquement inerte. Un ou plusieurs fils sont couplés électriquement entre le dispositif et le coeur du patient par l'intermédiaire d'une veine. Les électrodes cardiaques servent à détecter l'activité cardiaque et/ou à fournir une tension au coeur. Au moins une partie des fils (par exemple, une extrémité des fils) peut être placée à proximité ou en contact d'un ventricule et/ou d'une oreillette du coeur. Le dispositif contient également une batterie à condensateur qui contient typiquement deux ou plus de deux condensateurs connectés en série et couplés à un accumulateur qui se trouve à l'intérieur ou à l'extérieur du dispositif et qui fournit de l'énergie à la batterie à condensateur. En partie du fait d'une conductivité élevée, le condensateur de la présente invention peut avoir d'excellentes propriétés électriques et être donc approprié pour être utilisé dans la batterie à condensateur d'un dispositif médical implantable. Ces modifications et variations et d'autres modifications et variations de la présente invention peuvent être mises en pratique par l'homme du métier sans s'écarter de l'esprit et de la portée de la présente invention. En outre, il doit être compris que les aspects des divers modes de réalisation sont interchangeables à la fois en totalité ou en partie. De plus, l'homme du métier comprendra que la description précédente est donnée seulement à titre d'exemple et qu'elle n'est pas destinée à limiter l'invention décrite en détail dans les revendications jointes.

Claims

REVENDICATIONS1. Condensateur à électrolyte liquide, comprenant : un boîtier métallique (12) qui contient une première partie de bord (77) et une seconde partie de bord opposée (79) se prolongeant dans une direction longitudinale à partir d'une partie d'extrémité pour définir un espace interne (11) ; un matériau de cathode électrochimiquement actif disposé sur au moins une partie d'une surface interne du boîtier métallique ; une anode (20) formée à partir d'un corps poreux fritté et oxydé par voie à anodique, l'anode contenant une partie d'extrémité supérieure (17) et une partie d'extrémité inférieure (19), une première partie de bord (7) et une seconde partie de bord opposée (9) de l'anode se prolongeant dans la direction longitudinale entre la partie d'extrémité supérieure (17) et la partie d'extrémité inférieure (19) pour définir une longueur de l'anode, l'anode possédant en outre une largeur définie entre la première partie de bord et la seconde partie de bord, le rapport entre la largeur de l'anode et la largeur de l'espace interne étant d'environ 0,80 à 1,00, et l'anode étant en outre positionnée dans l'espace interne et occupant au moins environ 70 % en volume de l'espace interne défini par le boîtier métallique, et un électrolyte liquide qui est en contact électrique avec l'anode et le matériau électrochimiquement actif.
2. Condensateur à électrolyte liquide selon la revendication 1, dans lequel l'anode (20) occupe environ 80 % en volume à environ 98 % en volume de l'espace interne.
3. Condensateur à électrolyte liquide selon la revendication 1, dans lequel un plan médian longitudinal (13) se prolonge à travers la partie d'extrémité supérieure de l'anode (20) dans une direction parallèle à la direction longitudinale.
4. Condensateur à électrolyte liquide selon la revendication 3, dans lequel la distance (a, b) entre le plan médian longitudinal (13) et les parties de bord respectives (7, 9) de l'anode (20) est généralement constante le long de la longueur de l'anode.
5. Condensateur à électrolyte liquide selon la revendication 3, dans lequel la différence (W) entre la distance (a) entre le plan médian (13) et la première partie de bord (7) de l'anode et la distance entre le plan médian (13) et la seconde partie de bord (9) l'anode est inférieure ou égale à environ 0,20 millimètre le long de la longueur de l'anode.
6. Condensateur à électrolyte liquide selon la revendication 3, dans lequel l'anode (20) possède un rayon de courbure supérieur ou égal à environ 25 centimètres dans la direction d'un plan médian transversal (14) qui est perpendiculaire au plan médian longitudinal (13).
7. Condensateur à électrolyte liquide selon la revendication 1, dans lequel le rapport entre la longueur de l'anode et la longueur de l'espace interne est d'environ 0,70 à environ 1,00.
8. Condensateur à électrolyte liquide selon la revendication 1, dans lequel la longueur de l'anode (20) est d'environ 1 millimètre à environ 60 millimètres.
9. Condensateur à électrolyte liquide selon la revendication 1, dans lequel le rapport entre la largeur de l'anode (20) et la largeur de l'espace interne est d'environ 0,90 à environ 0,99.
10. Condensateur à électrolyte liquide selon la revendication 1, dans lequel la largeur de l'anode (20) est d'environ 1 millimètre à environ 40 millimètres.
11. Condensateur à électrolyte liquide selon la revendication 1, comprenant en outre un séparateur (92) qui entoure au moins une partie de la première partie de bord (7) de l'anode, de la seconde partie de bord (9) de l'anode, de la partie d'extrémité supérieure (17) de l'anode, de la partie d'extrémité inférieure (19) de l'anode, ou une de leurs combinaisons.
12. Condensateur à électrolyte liquide selon la revendication 1, comprenant en outre un fil qui se prolonge dans la direction longitudinale à partir du corps poreux de l'anode.
13. Condensateur à électrolyte liquide selon la revendication 1, dans lequel le matériau de cathode électrochimiquement actif comprend un polymère conducteur.
14. Condensateur à électrolyte liquide selon la revendication 13, dans lequel le polymère conducteur est un poly(3,4-éthylènedioxythiophène).
15. Condensateur à électrolyte liquide selon la 30 revendication 1, dans lequel le corps poreux comprenddu tantale, du niobium ou l'un de leurs oxydes électroconducteurs.
16. Condensateur à électrolyte liquide selon la revendication 1, dans lequel l'électrolyte liquide est 5 aqueux.
17. Condensateur à électrolyte liquide selon la revendication 1, dans lequel le boîtier métallique (12) et l'anode (20) ont une forme généralement cylindrique.
18. Condensateur à électrolyte liquide selon la 10 revendication 1, dans lequel le boîtier métallique est formé à partir de titane, de tantale ou de l'une de leurs combinaisons.
19. Condensateur à électrolyte liquide selon la revendication 1, dans lequel le boîtier métallique (12) 15 définit une ouverture à une extrémité opposée à la partie d'extrémité du boîtier métallique, le condensateur comprenant en outre un couvercle (52) fermant hermétiquement l'ouverture.
20. Procédé de formation d'un condensateur à 20 électrolyte liquide, le procédé comprenant : le compactage d'une poudre qui comprend du tantale, du niobium ou l'un de leurs oxydes électroconducteurs pour former un corps poreux, un fil d'anode se prolongeant à partir du corps poreux ; 25 le frittage du corps poreux dans un dispositif de traitement thermique sans contact physique d'une surface du corps poreux avec une surface externe ; l'oxydation par voie à anodique du corps poreux fritté pour former une anode, l'anode possédant une 30 longueur d'environ 1 millimètre à environ 60millimètres et une largeur d'environ 1 millimètre à environ 40 millimètres ; l'insertion de l'anode dans un espace interne du boîtier métallique, au moins une partie de la surface interne du boîtier métallique étant recouverte avec un matériau électrochimiquement actif ; et le contact de l'anode et du matériau électrochimiquement actif avec un électrolyte liquide.
21. Procédé selon la revendication 20, dans lequel le frittage est réalisé à une température d'environ 1000 °C à environ 1500 °C.
22. Procédé selon la revendication 20, dans lequel le corps poreux est suspendu à un longeron pendant le frittage par le fil d'anode.
23. Procédé selon la revendication 20, dans lequel le matériau de cathode électrochimiquement actif comprend un poly(3,4-éthylènedioxythiophène).
24. Procédé selon la revendication 20, dans lequel l'électrolyte liquide est aqueux.
25. Procédé selon la revendication 20, dans lequel le boîtier métallique (12) et l'anode (20) ont une forme généralement cylindrique.
26. Procédé selon la revendication 20, dans lequel le boîtier métallique est formé à partir de titane, de 25 tantale ou de l'une de leurs combinaisons.