FR2983628A1 - Condensateur electrolytique humide contenant un electrolyte de travail gelifie - Google Patents

Condensateur electrolytique humide contenant un electrolyte de travail gelifie Download PDF

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Abstract

Un condensateur électrolytique humide (10) est proposé. Le condensateur (10) contient une anode (200) comprenant une pastille oxydée anodiquement formée à partir d'une poudre pressée et frittée, une cathode qui contient un substrat de métal revêtu avec un polymère conducteur, et un électrolyte de travail en communication avec l'anode (200) et la cathode. L'électrolyte de travail se présente sous la forme d'un gel et comprend un sel d'ammonium d'un acide organique, des particules d'oxyde inorganiques, un acide et un système de solvants qui comprend de l'eau. L'électrolyte de travail a une valeur de pH d'environ 5,0 à environ 8,0.

Description

CONDENSATEUR ELECTROLYTIQUE HUMIDE CONTENANT UN ELECTROLYTE DE TRAVAIL GELIFIE Arrière-plan de l'invention Des condensateurs électrolytiques haute tension sont employés comme réservoirs de stockage d'énergie dans de nombreuses applications, dont des dispositifs médicaux implantables. On demande à ces condensateurs 5 qu'ils aient une haute densité d'énergie car il est souhaitable de minimiser la taille globale du dispositif implanté. Cela est particulièrement vrai pour un défibrillateur automatique implantable (« DAI »), également désigné par défibrillateur 10 implantable, car les condensateurs haute tension utilisés pour délivrer l'impulsion de défibrillation peuvent occuper autant qu'un tiers du volume du DAI. Les DAI utilisent typiquement deux à quatre condensateurs électrolytiques en série pour atteindre 15 la haute tension souhaitée pour la délivrance de choc. Typiquement, on utilise des feuilles de métal (par exemple, une feuille d'aluminium) dans le condensateur électrolytique en raison de leur petite taille. Du fait que la capacité électrostatique du condensateur est 20 proportionnelle à son aire d'électrode, la surface de la feuille métallique peut être, avant la formation du film diélectrique, rugosifiée ou soumise à une conversion chimique pour augmenter son aire efficace. Cette étape de rugosification de la surface de la 25 feuille métallique est appelée un gravage. Le gravage est normalement réalisé soit par la méthode (gravage chimique) d'exécution d'une immersion dans une solution d'acide chlorhydrique soit par la méthode (gravage électrochimique) de réalisation d'une électrolyse dans une solution aqueuse d'acide chlorhydrique. La capacité du condensateur électrolytique est déterminée par l'ampleur de la rugosification (la superficie) de la feuille d'anode et l'épaisseur et la constante diélectrique du film d'oxyde. En raison de la superficie limitée qui peut être fournie en gravant des feuilles métalliques, on a 10 également fait des tentatives pour employer des pastilles frittées poreuses dans des condensateurs électrolytiques humides c'est-à-dire des condensateurs « humides au tantale ». Une pastille de tantale, par exemple, peut être formée en comprimant 15 une poudre sous haute pression et par frittage à haute température pour former une structure de type éponge, qui est très résistante et dense mais également hautement poreuse. La porosité de la pastille de tantale résultante fournit une grande superficie 20 interne. Malgré leur haute superficie, toutefois, les pastilles de tantale peuvent encore présenter une RSE élevée et une sensibilité élevée de la capacité à la fréquence, en particulier aux hautes tensions que l'on rencontre souvent dans les dispositifs médicaux. Ces 25 problèmes sont particulièrement aggravés par l'instabilité ou la dégradation de l'électrolyte contenu au sein du condensateur. Comme tel, il existe actuellement un besoin concernant un condensateur électrolytique humide 30 amélioré pour une utilisation dans des dispositifs médicaux implantables, tels que des défibrillateurs.
Résumé de l'invention En conformité avec un mode de réalisation de la présente invention, il est divulgué un condensateur électrolytique humide qui contient une anode comprenant 5 une pastille oxydée anodiquement formée à partir d'une poudre pressée et frittée, une cathode qui comprend un substrat de métal revêtu avec un polymère conducteur, et un électrolyte de travail en communication avec l'anode et la cathode. L'électrolyte de travail se 10 présente sous la forme d'un gel et comprend un sel d'ammonium d'un acide organique, des particules d'oxyde inorganiques, un acide et un système de solvants qui comprend de l'eau. L'électrolyte de travail a une valeur de pH d'environ 5,0 à environ 8,0. 15 En conformité avec un autre mode de réalisation de la présente invention, on divulgue un électrolyte de travail pour un condensateur électrolytique humide. L'électrolyte comprend d'environ 1 % en poids à environ 40 % en poids d'au moins un sel d'ammonium d'un acide 20 organique, d'environ 0,01 % en poids à environ 10 % en poids d'au moins un acide, d'environ 0,5 % en poids à environ 20 % en poids de particules d'oxyde inorganiques, d'environ 30 % en poids à environ 70 % en poids d'eau, et d'environ 5 % en poids à environ 40 % 25 en poids d'au moins un solvant secondaire. L'électrolyte de travail se présente sous la forme d'un gel et a une valeur de pH d'environ 5,0 à environ 8,0 et a une conductivité d'environ 10 à environ 80 milliSiemens par centimètre, déterminée à une 30 température de 25 °C.
En conformité avec un autre mode de réalisation de la présente invention, il est divulgué un procédé de formation d'un condensateur électrolytique humide. Le procédé comprend la formation d'un mélange qui comprend un sel d'ammonium d'un acide organique, des particules d'oxyde inorganiques, un acide et un système de solvants qui comprend de l'eau ; l'induction d'une gélification du mélange de sorte qu'il affiche un premier angle de phase 8 d'environ 50° à 90° ; le placement du mélange gélifié en communication avec une anode, une cathode ou les deux, où l'anode comprend une pastille oxydée anodiquement formée à partir d'une poudre pressée et frittée et la cathode comprend un substrat de métal revêtu avec un polymère conducteur et après cela, le fait de laisser le mélange gélifier davantage pour former un électrolyte de travail qui affiche un second angle de phase S de 0° à environ 20°, où l'électrolyte de travail a en outre une valeur de pH d'environ 5,0 à environ 8,0.
D'autres particularités et aspects de l'invention sont précisés plus en détail ci-dessous. Brève description des dessins Une description complète et suffisante de la présente invention, comprenant son meilleur mode, à 25 destination de l'homme du métier, est exposée plus particulièrement dans le reste du mémoire, qui fait référence aux dessins annexés dans lesquels : la figure 1 est une vue en perspective d'un mode de réalisation du condensateur électrolytique humide de 30 la présente invention ; la figure 2 est une vue de dessus d'un mode de réalisation d'une anode qui peut être employée dans le condensateur de la présente invention ; la figure 3 est une vue de face de l'anode de la figure 2 ; et la figure 4 est une vue en perspective illustrant l'ensemble de l'anode de la figure 2 avec des composants de boîtier pour former le condensateur montré sur la figure 1.
L'utilisation répétée de caractères de référence dans le présent mémoire et les dessins sont entendus représenter des particularités ou éléments identiques ou analogues de l'invention. Description détaillée de modes de réalisation représentatifs Il doit être compris par l'homme du métier que la présente discussion est une description d'exemples de modes de réalisation uniquement, et n'est pas entendue comme limitant les aspects plus larges de la présente 20 invention, lesquels aspects plus larges sont intégrés dans la construction en exemple. La présente invention vise un condensateur électrolytique humide qui contient un corps d'anode poreux oxydé anodiquement, une cathode contenant un 25 substrat de métal revêtu avec un polymère conducteur, et un électrolyte de travail qui est le matériau électriquement actif qui forme un chemin de connexion entre l'anode et la cathode. L'électrolyte de travail a une valeur de pH neutre et se présente sous la forme 30 d'un gel viscoélastique, qui aide à stabiliser chimiquement l'électrolyte et à améliorer l'uniformité de mouillage de l'interface anode-cathode. Contrairement aux idées reçues, le condensateur de la présente invention peut être formé à partir d'un tel gel et parvenir encore à une capacité relativement 5 élevée et à une densité d'énergie relativement élevée sans présenter également de résistance-série équivalente (« RSE ») élevée. Sans entendre être limités à une théorie, les présents inventeurs pensent que cette combinaison unique de propriétés électriques 10 peut être accomplie par une maîtrise sélective de divers aspects des systèmes d'électrode de travail, d'anode et de cathode. Par exemple, l'électrolyte de travail inclut un sel d'ammonium d'un acide organique, des particules d'oxyde inorganiques, un acide et un 15 système de solvants aqueux. Lorsqu'elle est employée dans des concentrations appropriées, la combinaison de ces ingrédients peut conduire à un électrolyte qui est gélifié, mais a cependant encore une conductivité élevée et une valeur de pH neutre. L'électrolyte 20 gélifié hautement conducteur peut également agir de concert avec le système de cathode pour atteindre la performance électrique souhaitée. Sans entendre être limités à une théorie, les présents inventeurs pensent que la charge du condensateur à une haute tension (par 25 exemple, plus grande que la tension de formation) peut accentuer la densité de charge. Néanmoins, du fait que le polymère conducteur est généralement amorphe, il peut dissiper et/ou absorber la chaleur associée à la haute tension. Lors de la décharge, le polymère 30 conducteur de même « se détend » et permet à des ions dans l'électrolyte de sortir de la couche de polymère.
Par un tel mécanisme de gonflement et de détente, la densité de charge près de l'électrode peut être augmentée sans réaction chimique avec l'électrolyte. On décrira à présent divers modes de réalisation 5 de la présente invention plus en détail. I. L'électrolyte de travail Comme noté ci-dessus, l'électrolyte de travail se présente sous la forme d'un « gel » viscoélastique, qui 10 est généralement défini comme une suspension colloïdale solide ou semi-solide qui contient une phase continue et une phase dispersée, où au moins l'une des phases est un solide et au moins l'une des phases est un liquide. Par exemple, un hydrogel peut être formé 15 lorsque les particules d'oxyde inorganiques sont réticulées pour former une phase continue et le solvant contient de l'eau en tant que phase dispersée qui est piégée au sein du réseau réticulé. Quelle que soit sa forme exacte, le gel viscoélastique au sein du 20 condensateur se présente sous la forme d'un semi-solide ou solide de sorte qu'il ne puisse pas facilement s'écouler à température ambiante. Cette propriété peut être représentée par l'angle de phase viscoélastique ô, qui est le degré auquel la variation de temps 25 sinusoïdale dans la contrainte est déphasée avec la variation de temps sinusoïdale dans la vitesse de cisaillement. L'angle de phase 8 pour un solide élastique idéal est de 0° (en phase) et l'angle de phase 6 pour un liquide visqueux idéal est de 90° 30 (déphasé). Dans la présente invention, l'électrolyte gélifié affiche typiquement un angle de phase S de 0° à environ 20°, dans certains modes de réalisation de 0,1° à environ 5°, et dans certains modes de réalisation, d'environ 0,2° à environ 2°. Un autre paramètre qui peut représenter le comportement viscoélastique du gel est le module de conservation G', qui est déterminé en divisant la composante « en phase de la contrainte (représentant un comportement de type solide) par l'effort maximal. Typiquement, l'électrolyte gélifié de la présente invention affiche un module de conservation d'environ 5 kilopascals (« kPa ») ou plus, dans certains modes de réalisation d'environ 10 kPa ou plus, et dans certains modes de réalisation d'environ 15 à environ 50 kPa. L'angle de phase et le module de conservation peuvent être déterminés à température ambiante (par exemple, 25 °C) par des essais oscillatoires dynamiques (par exemple, fréquence de 10 Hz et pression de 5 Pa) avec un rhéomètre ayant une configuration plan-cône. La conductivité de l'électrolyte de travail est 20 élevée et varie typiquement d'environ 5 à environ 100 milliSiemens par centimètre (« mS/cm »), dans certains modes de réalisation d'environ 10 à environ 80 mS/cm, dans certains modes de réalisation d'environ 15 mS/cm à environ 70 mS/cm, et dans certains modes de 25 réalisation d'environ 20 à environ 60 mS/cm, déterminée à une température de 25 °C en utilisant tout conductimètre électrique connu (par exemple Oakton Con Series 11). Dans les plages notées, le champ électrique est fort en tant que diélectrique mais peut s'étendre 30 dans l'électrolyte à une longueur (longueur de Debye) suffisante pour conduire à une séparation de charge significative. Cela étend l'énergie potentielle du diélectrique à l'électrolyte de sorte que le condensateur résultant est capable de stocker encore davantage d'énergie potentielle que ce que prédit l'épaisseur du diélectrique. En d'autres termes, le condensateur peut être chargé à une tension qui est proche de voire excède la tension de formation du diélectrique. Le rapport entre la tension à laquelle le condensateur peut être chargé et la tension de formation peut, par exemple, être d'environ 0,80 à environ 2,00, et dans certains modes de réalisation, d'environ 0,85 à environ 1,50, et dans certains modes de réalisation, d'environ 0,86 à environ 1,20. Comme exemple, la tension à laquelle le condensateur est chargé peut être d'environ 150 volts à environ 300 volts, dans certains modes de réalisation d'environ 180 volts à environ 260 volts, et dans certains modes de réalisation d'environ 200 volts à environ 240 volts. La tension de formation peut de même varier d'environ 180 volts à environ 320 volts, dans certains modes de réalisation d'environ 200 volts à environ 280 volts, et dans certains modes de réalisation, d'environ 220 volts à environ 250 volts. L'électrolyte de travail est également neutre et a ainsi une valeur de pH d'environ 5,0 à environ 8,0, dans certains modes de réalisation d'environ 5,5 à environ 7,5, et dans certains modes de réalisation, d'environ 6,0 à environ 7,0. Entre autres choses, un tel pH peut accentuer la capacité des ions hydrogène présents dans un électrolyte aqueux à interagir avec le matériau de cathode pour atteindre une capacité maximale et ainsi une densité d'énergie maximale. Pour atteindre la combinaison d'une haute conductivité et d'une valeur de pH neutre, 5 l'électrolyte de travail contient une combinaison du sel d'ammonium, de particules d'oxyde inorganiques, d'acide, et d'un système de solvants dans certaines concentrations. La nature et la concentration de ces composants sont sélectivement maîtrisées pour 10 contribuer à atteindre les propriétés électriques souhaitées pour le condensateur. A cet égard, on décrira à présent divers modes de réalisation des composants de l'électrolyte plus en détail ci-dessous. 15 A. Le sel d'ammonium L'acide organique utilisé pour former le sel d'ammonium peut être « faible » dans le sens où il a typiquement une première constante de dissociation acide (p&I) d'environ 0 à environ 11, dans certains 20 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. Tout acide organique faible approprié peut être utilisé dans la présente invention, tel que des acides carboxyliques, tels que l'acide 25 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, 30 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 glutonique, 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, etc. Les acides polyprotiques (par exemple, diprotiques, triprotiques, etc.) sont particulièrement souhaitables pour une utilisation dans la formation du sel, tels que 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. Alors que les quantités effectives peuvent varier selon le type particulier de sel employé, sa solubilité dans le système de solvants, et la présence d'autres composants, les sels d'ammonium sont 20 typiquement présents dans l'électrolyte dans une quantité d'environ 1 à environ 40 % en poids, dans certains modes de réalisation d'environ 5 à environ 035 % en poids, dans certains modes de réalisation d'environ 10 à environ 30 % en poids, et dans certains 25 modes de réalisation, d'environ 15 à environ 25 % en poids. B. L'acide Un ou plusieurs acides sont également employés 30 pour contribuer à atteindre les valeurs de pH et de conductivité souhaitées. Les acides appropriés peuvent inclure, par exemple, 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, 5 etc. ; les acides organiques comprenant 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 10 oléique, l'acide gallique, l'acide tartrique, l'acide citrique, l'acide formique, l'acide acétique, l'acide éthylènediaminetétraacétique (« EDTA »), l'acide glycolique, l'acide oxalique, l'acide propionique, l'acide phtalique, l'acide isophtalique, l'acide 15 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, 20 etc. ; les acides sulfoniques, tels que l'acide méthanesulfonique, l'acide benzènesulfonique, l'acide toluènesulfonique, l'acide trifluorométhanesulfonique, l'acide styrènesulfonique, l'acide naphtalènedisulfonique, l'acide 25 hydroxybenzènesulfonique, etc. les acides polymériques, tels que le poly (acide acrylique) ou le poly(acide méthacrylique) et leurs copolymères (par exemple, les copolymères maléique-acrylique, sulfonique-acrylique et styrène-acrylique), l'acide 30 carraghénique, la carboxyméthylcellulose, l'acide alginique, etc. ; etc. L'EDTA peut être particulièrement approprié pour une utilisation dans la présente invention car non seulement il peut réduire la valeur de pH de l'électrolyte, mais il peut également servir d'agent séquestrant pour toute impureté métallique qui peut être présente dans les particules. Bien que la concentration totale des acides puisse varier, ils sont typiquement présents dans une quantité 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. Dans un mode de réalisation particulier, un mélange d'acides différents peut être employé, tel qu'un mélange d'un acide inorganique et d'un acide organique. Dans de tels modes de réalisation, les acides inorganiques (par exemple, l'acide phosphorique) peuvent constituer d'environ 0,005 % en poids à environ 5 % en poids, dans certains modes de réalisation d'environ 0,01 % en poids à environ 3 % en poids, et dans certains modes de réalisation, d'environ 0,05 % en poids à environ 1 % en poids de l'électrolyte, et les acides organiques (par exemple l'EDTA) peuvent de même constituer d'environ 0,005 % en poids à environ 5 % en poids de l'électrolyte, dans certains modes de réalisation d'environ 0,01 % en poids à environ 3 % en poids de l'électrolyte, et dans certains modes de réalisation, d'environ 0,05 % en poids à environ 1 % en poids de l'électrolyte.
C. Le système de solvants aqueux L'électrolyte est aqueux en ce qu'il contient un solvant aqueux, tel que de l'eau (par exemple de l'eau désionisée). Par exemple, l'eau (par exemple, l'eau désionisée) peut constituer d'environ 20 % en poids à environ 95 % en poids, dans certains modes de réalisation d'environ 30 % en poids à environ 90 % en poids, et dans certains modes de réalisation d'environ 40 % en poids à environ 85 % en poids de l'électrolyte. Un solvant secondaire peut également être employé pour former un mélange de solvants. Les solvants secondaires convenables peuvent inclure, par exemple, les glycols (par exemple, l'éthylène glycol, le propylène glycol, le butylène glycol, le triéthylène glycol, l'hexylène glycol, les poly(éthylène glycols), l'éthoxydiglycol, le dipropylène glycol, etc.) ; les glycol éthers (par exemple, le méthyl glycol éther, l'éthyl glycol éther, l'isopropyl glycol éther, etc.) ; les alcools (par exemple, le méthanol, l'éthanol, le n-propanol, l'isopropanol et le butanol) ; les cétones (par exemple l'acétone, la méthyléthylcétone et la méthylisobutylcétone) ; les esters (par exemple, l'acétate d'éthyle, l'acétate de butyle, l'acétate de diéthylène glycol éther, l'acétate de méthoxypropyle, le carbonate d'éthylène l'acétate de propylène, etc.) ; les amides (par exemple, le diméthylformamide, le diméthylacétamide, l'amide d'acide gras diméthylcaprylique/caprique et les N- alkylpyrrolidones) ; les sulfoxydes ou les sulfones (par exemple, le diméthylsulfoxyde (DMSO) et le sulfolane) ; etc. De tels mélanges contiennent typiquement de l'eau dans une quantité 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 60 % en poids à environ 70 % en poids du système de solvants, et des solvants secondaires dans une quantité 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 40 % en poids du système de solvants. De même, lorsque de tels mélanges sont employés, l'eau constitue typiquement d'environ 30 % en poids à environ 70 % en poids, dans certains modes de réalisation d'environ 35 % en poids à environ 65 % en poids, et dans certains modes de réalisation, d'environ 40 % en poids à environ 60 % en poids de l'électrolyte et les solvants secondaires peuvent constituer d'environ 5 % en poids à environ 40 % en poids, dans certains modes de réalisation d'environ 10 % en poids à environ 35 % en poids, et dans certains modes de réalisation, d'environ 15 % en poids à environ 30 % en poids de l'électrolyte. D. Les particules d'oxyde inorganiques Comme indiqué ci-dessus, des particules d'oxyde 25 inorganiques sont également employées dans l'électrolyte pour former un gel ayant une certaine viscosité souhaitée. La quantité de particules dans l'électrolyte peut varier en fonction du degré de gélification requis, ainsi que de la nature 30 particulaire et de la concentration des autres composants dans l'électrolyte. Typiquement, toutefois, les particules d'oxyde inorganiques constituent d'environ 0,5 % en poids à environ 20 % en poids, dans certains modes de réalisation d'environ 1 % en poids à environ 15 % en poids, et dans certains modes de réalisation, d'environ 1,5 % en poids à environ 10 % en poids de l'électrolyte. Les particules peuvent posséder diverses formes et tailles en fonction du résultat souhaité. Par exemple, les particules peuvent se présenter sous la forme d'une 10 sphère, d'un cristal, d'une tige, d'un disque, d'un tube, d'une ficelle, etc. La taille moyenne des particules peut être inférieure à environ 1 000 nanomètres, dans certains modes de réalisation d'environ 1 à environ 500 nanomètres, dans certains 15 modes de réalisation d'environ 2 à environ 200 nanomètres, et dans certains modes de réalisation, d'environ 4 à environ 50 nanomètres. Telle qu'utilisée ici, la taille moyenne de particule se réfère à sa longueur moyenne, sa largeur moyenne, sa hauteur 20 moyenne et/ou son diamètre moyen. Les particules ont également typiquement une haute surface spécifique, telle que d'environ 50 mètres carrés par gramme (m2/g) à environ 1 000 m2/g, dans certains modes de réalisation d'environ 100 m2/g à environ 600 m2/g, et 25 dans certains modes de réalisation, d'environ 150 m2/g à environ 400 m2/g. L'expression « surface spécifique » se réfère généralement à la superficie telle que déterminée par la méthode d'adsorption physique de gaz de Brunauer, Emmett et Teller (B.E.T.) Journal of 30 American Chemical Society, vol. 60, 1938, page 309, avec de l'azote comme gaz d'adsorption. L'essai peut être conduit avec un analyseur de surface spécifique MONOSORB® disponible auprès de QUANTACHROME Corporation, Syosset, NY, qui mesure la quantité d'adsorbat gaz azote adsorbé sur une surface solide en détectant le changement de la conductivité thermique d'un mélange en écoulement d'adsorbat et d'un gaz vecteur inerte (par exemple l'hélium). De plus, les particules peuvent être relativement non poreuses ou solides. A savoir, les particules peuvent avoir un volume de pore qui est inférieur à environ 0,5 millilitre par gramme (mL/g), dans certains modes de réalisation inférieur à environ 0,4 millilitre par gramme, dans certains modes de réalisation inférieur à environ 0,3 mL/g, et dans certains modes de réalisation, d'environ 0,2 mL/g à environ 0,3 mL/g. Sans entendre être limité en théorie, on pense que des particules ayant une telle petite taille, une haute surface spécifique et une nature solide peuvent améliorer la vitesse de gélification et accroître l'uniformité et la stabilité de la suspension résultante. Les particules d'oxyde inorganiques peuvent être formées à partir de divers matériaux comprenant, sans s'y limiter, la silice, l'alumine, la zircone, l'oxyde de magnésium, le dioxyde de titane, l'oxyde de fer, 25 l'oxyde de zinc, l'oxyde de cuivre, etc., ainsi que leurs combinaisons. Les particules peuvent également être formées à l'aide d'un procédé fumé, une précipitation, etc. En raison de leur plus haute surface spécifique et plus petite taille de particule, 30 toutefois, les particules fumées conviennent particulièrement à une utilisation dans la présente invention. La silice fumée, par exemple, est du SiO2 amorphe qui peut être produit par hydrolyse en phase vapeur de tétrachlorure de silicium dans une flamme d'hydrogène-oxygène. Des agrégats à chaîne ramifiée tridimensionnels sont produits dans la flamme à partir d'une fusion des particules primaires. Pendant le refroidissement, ces agrégats s'agglomèrent en une poudre fine ayant une taille de particule dans les plages notées ci-dessus. La silice fumée possède des groupes silanol qui peuvent réagir dans des conditions acides pour former un réseau réticulé. La réticulation de siloxane résultante est un composé de silicium et d'oxygène dans lequel chaque atome de silicium est lié à quatre atomes d'oxygène, formant une structure tétraédrique, de manière analogue à la liaison du carbone à l'hydrogène dans le méthane, les liaisons étant environ de la même force dans chaque cas. Cette structure se trouve dans le dioxyde et les silicates en général, où les groupes SiO4 apparaissent sur des chaînes ou cycles. En créant des réticulations siloxane, on forme un gel qui piège la phase liquide de l'électrolyte. Les particules de silice fumée disponibles dans le commerce peuvent, par exemple, inclure celles disponibles auprès de Cabot Corporation sous la désignation CAB-O-SIL®. E. Les autres additifs L'électrolyte de travail peut également contenir d'autres composants qui contribuent à améliorer la 30 performance électrique du condensateur. Par exemple, un dépolarisant peut être employé dans l'électrolyte pour contribuer à inhiber l'évolution du gaz hydrogène à la cathode du condensateur électrolytique, ce qui pourrait sinon amener le condensateur à se renfler et finalement à subir une défaillance. Lorsqu'ils sont employés, les 5 dépolarisants constituent normalement d'environ 0,01 % en poids à environ 5 % en poids, dans certains modes de réalisation d'environ 0,05 % en poids à environ 2 % en poids, et dans certains modes de réalisation, d'environ 0,1 % en poids à environ 1 % en poids de l'électrolyte. 10 Les dépolarisants convenables peuvent inclure les 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 15 nitroacétophénone, la 4-nitroacétophénone, le nitroanisole, le 3-nitroanisole, le 4-nitroanisole, 2-nitrobenzaldéhyde, le 3-nitrobenzaldéhyde, le nitrobenzaldéhyde, l'alcool 2-nitrobenzylique, l'alcool 3-nitrobenzylique, l'alcool 4-nitrobenzylique, l'acide 20 2-nitrophtalique, l'acide 3-nitrophtalique, l'acide 4- nitrophtalique, etc. Les dépolarisants nitroaromatiques particulièrement convenables pour une utilisation dans la présente invention sont les acides nitrobenzoïques, leurs anhydrides ou sels, substitués par un ou 25 plusieurs groupes alkyle (par exemple, méthyle, éthyle, propyle, butyle, etc.). Les exemples spécifiques de tels composés nitrobenzoïques substitués par alkyle incluent, par exemple, l'acide 2-méthy1-3- nitrobenzoïque ; l'acide 2-méthyl-6-nitrobenzoïque ; 30 l'acide 3-méthyl-2-nitrobenzoïque ; l'acide 3-méthy1-4- nitrobenzoïque ; l'acide 3-méthyl-6-nitrobenzoïque ; 3- 2- le 4- l'acide 4-méthy1-3-nitrobenzoïque ; leurs anhydrides ou sels ; etc. Les composants de l'électrolyte peuvent être combinés ensemble selon diverses manières différentes, 5 avant et/ou après leur incorporation dans le condensateur. Dans un mode de réalisation particulier, l'électrolyte peut être gélifié avant d'être placé en contact avec l'anode et/ou la cathode. Par exemple, lorsque les composants de l'électrolyte sont 10 initialement combinés ensemble, l'électrolyte peut se présenter sous la forme d'un sol qui contient des particules en tant que phase dispersée. Néanmoins, de tels sols peuvent être catalysés pour induire une gélification par plusieurs méthodes. Des exemples 15 incluent l'ajustement du pH et/ou de la température du sol en un point où une gélification se produit. En variante, le sol peut être soumis à une forme contrôlée d'énergie (par exemple, chaleur, ultrasonore, lumière ultraviolette, rayonnement de faisceaux d'électrons, 20 etc.) pour induire une gélification. L'utilisation d'une énergie ultrasonore (par exemple, des sondes ultrasonores) est particulièrement souhaitable car elle minimise le besoin d'affecter le pH ou la température de l'électrolyte. 25 Une fois gélifié, l'électrolyte peut être incorporé dans le condensateur selon diverses manières différentes. Dans un mode de réalisation, par exemple, l'électrolyte est simplement ajouté au condensateur après que l'anode et la cathode sont positionnées dans 30 la configuration souhaitée. Cela peut être accompli, par exemple, à l'aide d'un orifice de remplissage.
L'anode peut également être préimprégnée avec l'électrolyte gélifié, tel que par immersion de l'anode dans l'électrolyte avant qu'elle soit placée dans le condensateur. Une imprégnation de l'anode avec l'électrolyte gélifié peut accentuer encore le degré de contact entre l'anode et l'électrolyte. Dans tous les cas, les présents inventeurs ont découvert de façon étonnante que l'électrolyte peut avoir une faible viscosité initiale et une faible aptitude à l'écoulement de sorte qu'il puisse être précisément incorporé dans le condensateur. Par exemple, le gel peut avoir une viscosité initiale (par exemple, 1 heure ou moins après initiation de la gélification) dans la plage d'environ 1 à environ 40 centipoises, dans certains modes de réalisation d'environ 2 à environ 30 centipoises, et dans certains modes de réalisation d'environ 3 à environ 10 centipoises, telle que déterminée à l'aide d'un viscosimètre Brookfield LVT (broche n° 3 à 60 tr/min) à une température de 25 °C.
De même, le gel peut avoir un angle de phase initial d'environ 50° à 90°, dans certains modes de réalisation d'environ 60° à 90°, et dans certains modes de réalisation, d'environ 80° à 90°, ainsi qu'un module de conservation initial G' d'environ 1 kilopascal ou moins, dans certains modes de réalisation d'environ 0,1 kilopascal ou moins, et dans certains modes de réalisation, de 0 à environ 0,01 kilopascal. Après incorporation dans le condensateur, toutefois, l'électrolyte peut continuer à gélifier jusqu'à ce que la viscosité soit élevée, jusqu'à une viscosité, un angle de phase 8 et/ou un module de conservation G' dans les plages cibles notées ci-dessus Cette transition « semi-solide » ou « solide » se produit relativement après que la gélification est induite, telle que d'environ 1 à environ 100 heures, dans certains modes de réalisation d'environ 10 à environ 80 heures, et dans certains modes de réalisation, d'environ 20 à environ 60 heures. La transition peut également se produire avant et/ou après que l'anode est incorporée dans le condensateur et 10 placée en contact avec la cathode. Si on le souhaite, un électrolyte de « remplissage » additionnel peut être ajouté pour garantir qu'un bon contact électrique existe entre l'anode imprégnée et la cathode. Cet électrolyte de remplissage peut être formé en 15 conformité avec la présente invention, ou bien il peut être formé d'autres composants connus. II. La cathode La cathode contient au moins un substrat qui est 20 revêtu avec un polymère conducteur. Le substrat peut inclure 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, les oxydes 25 électriquement conducteurs), leurs composites (par exemple, un métal revêtu avec un oxyde électriquement conducteur), etc. Le titane et le tantale, ainsi que leurs alliages, conviennent particulièrement à une utilisation dans la présente invention. La 30 configuration géométrique du substrat peut généralement varier comme il est connu de l'homme du métier, et se présenter sous la forme d'un contenant, d'une cannette, d'une feuille, d'une tôle, d'un tamis, d'une maille, etc. Dans un mode de réalisation, par exemple, le substrat de métal forme un boîtier ayant une forme 5 généralement cylindrique. Il faut toutefois comprendre que toute configuration géométrique peut être employée dans la présente invention, comme la forme d'un D, une forme rectangulaire, triangulaire, prismatique, etc. Le boîtier peut facultativement inclure un couvercle qui 10 couvre l'anode et l'électrolyte, qui peut être formé du même matériau ou d'un matériau différent de celui du boîtier. Le substrat peut être rugosifié pour augmenter sa superficie et augmenter le degré auquel le polymère 15 conducteur peut être capable d'y adhérer. Dans un mode de réalisation, par exemple, la surface est gravée chimiquement, comme en appliquant une solution d'une substance corrosive (par exemple, acide chlorhydrique) à la surface. La surface peut également être gravée 20 électrochimiquement, comme en appliquant une tension à une solution de la substance corrosive de sorte qu'elle subisse une électrolyse. La tension peut être élevée à un niveau suffisamment élevé pour initier une « étincelle à la surface du substrat, censée créer de 25 hautes températures de surface locales suffisantes pour graver le substrat par désagrégation. Cette technique est décrite plus en détail dans la publication de demande de brevet U.S. n° 2010/0 142 124 de Dreissig et al. En plus des techniques de rugosification chimique 30 ou électrochimique, on peut également employer une rugosification mécanique. Dans un mode de réalisation, par exemple, la surface du substrat de métal peut être décapée au jet d'abrasif en propulsant un courant de milieu abrasif (par exemple, du sable) contre au moins une portion d'une surface de celui-ci.
Le revêtement de polymère conducteur peut être formé d'une ou plusieurs couches. Le matériau employé dans une telle ou de telles couches peut varier. Dans un mode de réalisation, par exemple, le matériau inclut un ou des polymères conducteurs qui sont typiquement 7t- conjugués et ont une conductivité électrique après oxydation ou réduction. Les exemples de tels polymères conducteurs n-conjugués incluent, par exemple, les poly(hétérocycles) (par exemple, les poly(pyrroles), les poly(thiophènes), les poly(anilines), etc.), les poly(acétylènes), les poly(p-phénylènes), les poly(phénolates), etc. Les poly(thiophènes) substitués sont particulièrement appropriés pour une utilisation comme polymère conducteur en ce qu'ils ont une robustesse mécanique et une performance électrique particulièrement bonnes. Dans un mode de réalisation particulier, les poly(thiophènes) substitués répondent à la structure générale suivante : dans laquelle, T est O ou S ; D est un radical alkylène en C1 à C5 facultativement substitué (par exemple, le méthylène, l'éthylène, le n-propylène, le n-butylène, le npentylène, etc.) ; R7 est un radical alkyle en C1 à Cm facultativement substitué, linéaire ou ramifié (par exemple, le méthyl, l'éthyle, le n- ou l'iso-propyle, le n-, l'iso-, le sec-, ou le tert-butyle, le n-pentyle, le 1-méthylbutyle, le 2-méthylbutyle, le 3-méthylbutyle, le 1-éthylpropyle, le 1,1-diméthylpropy1e, le 1,2- diméthylpropyle, le 2,2-diméthylpropyle, le n-hexyle, le n-heptyle, le n-octyle, le 2-éthylhexyle, le nnonyle, 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 Cu 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 C7 à Cu facultativement substitué (par exemple, le benzyle, le 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 25 un radical hydroxyle ; et q est un nombre entier de 0 à 8, dans certains modes de réalisation, de 0 à 2, et dans un mode de réalisation, 0 ; et n vaut de 2 à 5 000, dans certains modes de 30 réalisation de 4 à 2 000, et dans certains modes de réalisation, de 5 à 1 000. Les exemples de substituants pour les radicaux « D » ou « R7 » incluent, 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, les groupes carboxylamide, etc. Les polymères de thiophène particulièrement appropriés sont ceux dans lesquels « D » est un radical alkylène en C2 à C3 facultativement substitué. Par exemple, le polymère peut être un poly(3,4- éthylènedioxythiophène) facultativement substitué, qui répond à la structure générale suivante : Des procédés de formation de polymères conducteurs, tels que ceux décrits ci-dessus, sont bien connus dans l'art. En particulier, le brevet U.S. n° 6 987 663 de Merker et al. décrit diverses techniques permettant de former des poly(thiophènes) substitués à partir d'un précurseur monomérique. Le précurseur monomérique peut, par exemple, répondre à la structure suivante : dans laquelle, T, D, R7 et q sont définis ci-dessus. Les 5 monomères de thiophène particulièrement appropriés sont ceux dans lesquels « D » est un radical alkylène en C2 à C3 facultativement substitué. Par exemple, des 3,4- alkylènedioxythiophènes facultativement substitués peuvent être employés, lesquels répondent à la 10 structure générale : dans laquelle R7 et q sont tels définis ci-dessus. 15 Dans un mode de réalisation particulier, « q » vaut 0. Un exemple commercialement approprié de 3,4- éthylènedioxythiophène est disponible auprès de Heraeus Clevios sous la désignation CleviosTM M. D'autres monomères convenables sont également décrits dans les 20 brevets U.S. n° 5 111 237 de Blohm et al. et 6 635 729 de Groenendaal et al. On peut également employer des dérivés de ces monomères qui sont, par exemple, des dimères ou trimères des monomères ci-dessus. Des dérivés moléculaires supérieurs, c'est-à-dire des tétramères, des pentamères, etc. des monomères conviennent à une utilisation dans la présente invention. Les dérivés peuvent être constitués de 5 motifs de monomère identiques ou différents et utilisés sous forme pure et dans un mélange avec un autre monomère et/ou avec les monomères. Des formes oxydées ou réduites de ces précurseurs peuvent également être employées. 10 Les monomères de thiophène peuvent être polymérisés chimiquement en présence d'un catalyseur oxydatif. Le catalyseur oxydatif inclut typiquement un cation d'un métal de transition, tel que des cations de fer (III), cuivre (II), chrome (VI), cérium (IV), 15 manganèse (IV), manganèse (VII), ruthénium (III), etc. Un dopant peut également être employé pour fournir une charge en excès au polymère conducteur et stabiliser la conductivité du polymère. Le dopant inclut typiquement un anion inorganique ou organique, tel qu'un ion d'un 20 acide sulfonique. Dans certains modes de réalisation, le catalyseur oxydatif employé dans la solution de précurseur a une fonctionnalité à la fois catalytique et dopante en ce qu'elle inclut un cation (par exemple, métal de transition) et un anion (par exemple, acide 25 sulfonique). Par exemple, le catalyseur oxydatif peut être un sel de métal de transition qui inclut des cations de fer (III), tels que des halogénures de fer (III) (par exemple, FeC13) ou des sels de fer (III) et autres acides inorganiques, tels que Fe(C104)3 OU 30 Fe2(804)3 et les sels de fer (III) d'acides organiques et d'acides inorganiques comprenant des radicaux organiques Les exemples de sels de fer (III) d'acides inorganiques avec des radicaux organiques incluent, par exemple, les sels de fer (III) ou de monoesters d'acide sulfurique d'alcanols en Cl à Cu (par exemple, le sel de fer (III) de laurylsulfate). De plus, les exemples de sels de fer (III) d'acides organiques incluent, par exemple, les sels de fer (III) d'acides alcanesulfoniques en C1 à Cu (par exemple, acide méthane, éthane, propane, butane ou dodécanesulfonique) ; les sels de fer (III) d'acides perfluorosulfoniques aliphatiques (par exemple, l'acide trifluorométhanesulfonique, l'acide perfluorobutanesulfonique ou l'acide perfluorooctanesulfonique) ; les sels de fer (III) 15 d'acides carboxyliques en C1 à C20 aliphatiques (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) 20 d'acides sulfoniques aromatiques facultativement substitués par des groupes alkyle en Ci à Cu (par exemple, l'acide benzènesulfonique, l'acide otoluènesulfonique, l'acide p-toluènesulfonique ou l'acide dodécylbenzènesulfonique) ; les sels de fer 25 (III) d'acides cycloalcanesulfoniques (par exemple, l'acide camphresulfonique) ; etc. On peut également utiliser des mélanges de ces sels de fer (III) susmentionnés. Le p-toluènesulfonate de fer (III), l'otoluènesulfonate de fer (III) et leurs mélanges sont 30 particulièrement appropriés. Un exemple commercialement approprié de p-toluènesulfonate de fer (III) est disponible auprès de Heraeus Clevios sous la désignation CleviosTM C. On peut utiliser diverses méthodes pour former une couche de polymère conducteur. Dans un mode de réalisation, le catalyseur oxydatif et le monomère sont appliqués, soit séquentiellement soit ensemble, de telle sorte que la réaction de polymérisation se produit in situ sur le substrat. Les techniques d'application appropriées peuvent inclure la sérigraphie, l'immersion, le revêtement électrophorétique et la pulvérisation et peuvent être utilisées pour former un revêtement de polymère conducteur. Comme exemple, le monomère peut initialement être mélangé avec le catalyseur oxydatif pour former une solution de précurseur. Une fois le mélange formé, on peut l'appliquer au substrat puis le laisser se polymériser de sorte que le revêtement conducteur soit formé sur la surface. En variante, le catalyseur oxydatif et le monomère peuvent être appliqués séquentiellement. Dans un mode de réalisation, par exemple, le catalyseur oxydatif est dissous dans un solvant organique (par exemple, le butanol), puis appliqué en tant que solution d'immersion. Le substrat peut ensuite être séché pour en éliminer le solvant.
Après cela, le substrat peut être immergé dans une solution contenant le monomère. La polymérisation est typiquement réalisée 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, en fonction de l'agent oxydant utilisé et du temps de réaction souhaité. Des techniques de polymérisation appropriées, telles que décrites ci-dessus, peuvent être décrites plus en détail dans le brevet U.S. n° 7 515 396 de Biler. d'application d'un ou de 5 peuvent être décrites n° 5 457 862 de Sakata et Encore d'autres méthodes tels revêtements conducteurs dans les brevets U.S. al., 5 473 503 de Sakata et al., 5 729 428 de Sakata et al. et 5 812 367 de Kudoh et al. En plus d'une application in situ, une couche de 10 polymère conducteur peut également être appliquée sous la forme d'une dispersion de particules de polymère conducteur. Bien que leur taille puisse varier, il est typiquement souhaité que les particules possèdent un petit diamètre pour augmenter la superficie disponible 15 pour adhérence au substrat. Par exemple, les particules peuvent avoir un diamètre moyen d'environ 1 à environ 500 nanomètres, dans certains modes de réalisation d'environ 5 à environ 400 nanomètres, et dans certains modes de réalisation, d'environ 10 à environ 20 300 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 d'environ 15 micromètres ou moins, dans certains modes de 25 réalisation d'environ 10 micromètres ou moins, et dans certains modes de réalisation, d'environ 1 nanomètre à environ 8 micromètres. Le diamètre des particules peut être déterminé à l'aide de techniques connues, telles que par ultracentrifugation, diffraction laser, etc. 30 Si on le souhaite, une ou plusieurs des étapes d'application décrites ci-dessus peuvent être répétées jusqu'à atteindre l'épaisseur souhaitée du revêtement. Dans certains modes de réalisation, une seule couche relativement fine du revêtement est formée à la fois. L'épaisseur cible totale du revêtement peut 5 généralement varier en fonction des propriétés souhaitées du condensateur. Typiquement, le revêtement de polymère conducteur résultant a une épaisseur d'environ 0,2 micromètre (« pm ») à environ 50 pm, dans certains modes de réalisation d'environ 0,5 pm à 10 environ 20 pm, et dans certains modes de réalisation, d'environ 1 pm à environ 5 pm. Il faut comprendre que l'épaisseur du revêtement n'est pas nécessairement la même à tout emplacement du substrat. Néanmoins, l'épaisseur moyenne du revêtement sur le substrat entre 15 généralement dans les plages notées ci-dessus. La couche de polymère conducteur peut être facultativement cicatrisée. La cicatrisation peut se produire après chaque application d'une couche de polymère conducteur ou peut se produire après 20 l'application du revêtement entier. Dans certains modes de réalisation, le polymère conducteur peut être cicatrisé en immergeant la partie dans une solution d'électrolyte, et après cela en appliquant une tension constante à la solution jusqu'à ce que le courant soit 25 réduit à un niveau présélectionné. Si on le souhaite, une telle cicatrisation peut être accomplie en de multiples étapes. Par exemple, une solution d'électrolyte peut être une solution diluée du monomère, du catalyseur et d'un dopant dans un solvant alcool 30 (par exemple, l'éthanol). Le revêtement peut également être lavé si on le souhaite pour éliminer divers sous- produits, réactifs en excès, etc. III. L'anode L'anode est typiquement formée d'une composition de métal valve. La charge spécifique de la composition peut varier, telle que d'environ 2 000 pF*V/g à environ 80 000 pF*V/g, dans certains modes de réalisation d'environ 5 000 pF*V/g à environ 40 000 pF*V/g ou plus, et dans certains modes de réalisation d'environ 10 000 à environ 20 000 pF*V/g. La composition de métal valve contient un métal valve (c'est-à-dire un métal qui est capable d'oxydation) ou un composé à base de métal valve, tel que le tantale, le niobium, l'aluminium, le hafnium, le titane, leurs alliages, leurs oxydes, leurs nitrures, etc. Par exemple, la composition de métal valve peut contenir un oxyde électriquement conducteur de niobium, tel que l'oxyde de niobium ayant un rapport atomique entre niobium et oxygène de 1 : 1,0 ± 1,0, dans certains modes de réalisation 1 : 1,0 ± 0,3, dans certains modes de réalisation 1 : 1,0 ± 0,1, et dans certains modes de réalisation 1 : 1,0 ± 0,05. L'oxyde de niobium peut être Nb00,7, Nb01,0, Nb01,1 et Nb02. Des exemples de tels oxydes de métal valve sont décrits dans les brevets U.S. n° 6 322 912 de Fife ; 6 391 275 de Fife et al. ; 6 416 730 de Fife et al. ; 6 527 937 de Fife ; 6 576 099 de Kimmel, et al. ; 6 592 740 de Fife, et al. ; et 6 639 787 de Kimmel, et al. ; et 7 220 397 de Kimmel, et al., de même que dans les publications de demande de brevet U.S. n° 2005/0 019 581 de Schnitter ; 2005/0 103 638 de Schnitter, et al. ; 2005/0 013 765 de Thomas, et al.
Pour former l'anode, on emploie généralement une poudre de la composition de métal valve. La poudre peut contenir des particules de l'une quelconque de diverses formes, telles que nodulaire, angulaire, de flocon, 5 etc., ainsi que leurs mélanges. Des poudres particulièrement convenables sont des poudres de tantale disponibles auprès de Cabot Corp. (par exemple, poudre de flocon C255, poudre de flocon/nodulaire TU4D, etc.) et H.C. Starck (par exemple, poudre nodulaire 10 NH175). La composition de métal valve peut être formée à l'aide de techniques connues de l'homme du métier. Une poudre de tantale précurseur, par exemple, peut être formée en réduisant un sel de tantale (par exemple le fluotantalate de potassium (K2TaF7), le 15 fluotantalate de sodium (Na2TaF7), le pentachlorure de tantale (TaCl5), etc.) avec un agent réducteur (par exemple, l'hydrogène, le sodium, le potassium, le magnésium, le calcium, etc.). La poudre de précurseur peut initialement contenir des particules sous une 20 forme granulaire, qui peuvent ensuite être déformées ou aplaties en une morphologie de flocon à l'aide de techniques connues. Une technique permettant de réduire l'épaisseur des particules inclut la soumission de la poudre à un procédé de moulinage mécanique qui broie 25 les particules à une plus petite taille. On peut utiliser l'une de diverses techniques de moulinages dans la présente invention pour atteindre les caractéristiques de particule souhaitées. Par exemple, la poudre peut être dispersée dans un milieu fluide 30 (par exemple, l'éthanol, le méthanol, un fluide fluoré, etc.) pour former une boue. La boue peut ensuite être combinée avec un milieu de broyage (par exemple, des billes de métal, telles que le tantale) dans un moulin. Le nombre de milieux de broyage peut généralement varier en fonction de la taille du moulin, tel que d'environ 100 à environ 2 000, et dans certains modes de réalisation d'environ 600 à environ 1 000. La poudre de départ, le milieu fluide et le milieu de broyage peuvent être combinés en toute proportion. Par exemple, le rapport entre la poudre de métal valve de départ et le milieu de broyage peut être d'environ 1 : 5 à environ 1 : 50. De même, le rapport entre le volume du milieu fluide et le volume combiné de la poudre de métal valve de départ peut être d'environ 0,5 : 1 à environ 3 : 1, dans certains modes de réalisation d'environ 0,5 : 1 à environ 2 : 1, et dans certains modes de réalisation, d'environ 0,5 : 1 à environ 1 : 1. Certains exemples de moulins qui peuvent être utilisés dans la présente invention sont décrits dans les brevets U.S. n° 5 522 558 ; 5 232 169 ; 6 126 097 et 6 145 765. Le moulinage peut se dérouler pendant toute durée prédéterminée nécessaire pour atteindre la surface spécifique cible. Par exemple, le temps de moulinage peut varier d'environ 30 minutes à environ 40 heures, dans certains modes de réalisation, d'environ 1 heure à environ 20 heures, et dans certains modes de réalisation, d'environ 5 heures à environ 15 heures. Le moulinage peut être conduit à toute température souhaitée, y compris à température ambiante ou à une température élevée. Après moulinage, le milieu fluide peut être séparé ou éliminé de la poudre, tel que par séchage à l'air, chauffage, filtration, évaporation, etc. Par exemple, la poudre peut être facultativement soumise à une ou plusieurs étapes de lixiviation acide pour éliminer des impuretés métalliques. De telles étapes de lixiviation acide sont bien connues dans l'art et peuvent employer l'un quelconque de divers d'acides, tels que des acides minéraux (par exemple, l'acide chlorhydrique, l'acide bromhydrique, l'acide fluorhydrique, l'acide phosphorique, l'acide sulfurique, l'acide nitrique, etc.), des acides organiques (par exemple l'acide citrique, l'acide tartrique, l'acide formique, l'acide oxalique, l'acide benzoïque, l'acide malonique, l'acide succinique, l'acide adipique, l'acide phtalique, etc.) ; etc.
Bien que non nécessaire, la poudre peut être agglomérée en utilisant toute technique connue dans l'art. Ces poudres peuvent être agglomérées selon diverses manières, telles que par l'intermédiaire d'une ou plusieurs étapes de traitement à la chaleur à une température d'environ 700 °C à environ 1 400 °C, dans certains modes de réalisation d'environ 750 °C à environ 1 200 °C, et dans certains modes de réalisation, d'environ 800 °C à environ 1 100 °C. Le traitement à la chaleur peut se produire dans une atmosphère inerte ou réductrice. Par exemple, le traitement à la chaleur peut se produire dans une atmosphère contenant de l'hydrogène ou un composé libérant de l'hydrogène (par exemple, le chlorure d'ammonium, l'hydrure de calcium, l'hydrure de magnésium, etc.) pour fritter partiellement la poudre et diminuer la teneur en impuretés (par exemple, le fluor). Si on le souhaite, on peut également réaliser une agglomération en présence d'un matériau getter, tel que le magnésium. Après traitement thermique, les particules peuvent être passivées par l'admission progressive de l'air.
D'autres techniques d'agglomération appropriées sont également décrites dans les brevets U.S. n° 6 576 038 de Rao ; 6 238 456 de Wolf, et al. ; 5 954 856 de Pathare, et al. ; 5 082 491 de Rerat ; 4 555 268 de Getz ; 4 483 819 de Albrecht, et al. ; 4 441 927 de Getz, et al. ; et 4 017 302 de Bates, et al. Quelle que soit la méthode particulière employée, la poudre résultante peut posséder certaines caractéristiques qui accentuent sa capacité à être formée en une anode de condensateur. Par exemple, les particules employées dans l'anode peuvent être généralement plates. Le degré de planéité est généralement défini par le « rapport de côté », c'est-à-dire, le diamètre moyen ou la largeur moyenne des particules divisé par l'épaisseur moyenne (« D/T »).
Par exemple, le rapport de côté des particules peut être d'environ 2 à env iron 100, dans certains modes de réalisation d'environ 3 à environ 50, dans certains modes de réalisation d'environ 4 à environ 30. Les particules peuvent également avoir une surface spécifique d'environ 0,5 à environ 10,0 m2/g, dans certains modes de réalisation d'environ 0,7 à environ 5,0 m2/g, et dans certains modes de réalisation d'environ 1,0 à environ 4,0 m2/g. L'expression « surface spécifique » est définie plus en détail ci- dessus. La masse volumique apparente (également désignée par masse volumique de Scott) est également typiquement d'environ 0,1 à environ 2 grammes par centimètre cube (g/cm3), dans certains modes de réalisation d'environ 0,2 g/cm3 à environ 1,5 g/cm3, et dans certains modes de réalisation d'environ 0,4 g/cm3 à environ 1 g/cm3. La « masse volumique apparente peut être déterminée à l'aide d'un entonnoir de débitmètre et d'une coupelle de masse volumique. Plus spécifiquement, l'échantillon peut être versé à travers l'entonnoir dans la coupelle jusqu'à ce que l'échantillon remplisse complètement et déborde de la périphérie de la coupelle, et ensuite l'échantillon peut être nivelé à l'aide d'une spatule, sans secouement, si bien qu'il est de niveau avec le sommet de la coupelle. L'échantillon nivelé est transféré dans une balance et pesé à 0,1 gramme près pour déterminer la valeur de masse volumique. Un tel appareil est commercialement disponible auprès de Alcan Aluminum Corp. à Elizabeth, New Jersey. Les particules peuvent également avoir une taille moyenne (par exemple, une largeur) d'environ 0,1 à environ 100 micromètres, dans certains modes de réalisation d'environ 0,5 à environ 70 micromètres, et dans certains modes de réalisation, d'environ 1 à environ 50 micromètres. Pour faciliter la construction de l'anode, 25 certains composants additionnels peuvent également être inclus dans la poudre. Par exemple, la poudre peut être facultativement mélangée avec un liant et/ou un lubrifiant pour s'assurer que les particules adhèrent adéquatement les unes aux autres lorsqu'elles sont 30 pressées pour former le corps d'anode. Les liants convenables peuvent inclure, par exemple, le poly(vinyl butyral); poly(acétate de vinyle); le poly(alcool vinylique) ; la poly(vinylpyrolidone) ; les polymères cellulosiques, tels que la carboxyméthylcellulose, la méthylcellulose, l'éthylcellulose, l'hydroxyéthylcellulose et la méthylhydroxyéthylcellulose le poly(propylène) atactique, le poly(éthylène) ; le poly(éthylène glycol) (par exemple, Carbowax de chez Dow Chemical Co.) ; le poly(styrène), le poly(butadiène/styrène) ; les poly(amides), les poly(imides), et les poly(acrylamides), les poly(éthers) de haute masse moléculaire ; les copolymères d'oxyde d'éthylène et d'oxyde de propylène ; les fluoropolymères, tels que le poly(tétrafluoroéthylène), le poly(fluorure de vinylidène), et les copolymères de fluoro-oléfine ; les polymères acryliques, tels que le poly(acrylate de sodium), les poly(acrylates d'alkyle inférieur), les poly(méthacrylates d'alkyle inférieur) et les copolymères d'acrylates et de méthacrylates d'alkyle inférieur ; et les acides gras et les cires grasses, tels que les acides stéariques et acides gras savonneux, la cire végétale, les microcires (paraffines purifiées), etc. le liant peut être dissous et dispersé dans un solvant. Les exemples de solvants peuvent inclure l'eau, les alcools, etc. Lorsqu'ils sont utilisés, le pourcentage des liants et/ou lubrifiants peut varier d'environ 0,1 % à environ 8 % en poids de la masse totale. Il convient toutefois de comprendre que les liants et/ou lubrifiants ne sont pas nécessairement requis dans la présente invention.
La poudre résultante peut être compactée pour former une pastille en utilisant tout dispositif de presse à poudre classique. Par exemple, un moule de presse peut être employé lequel est une presse de 5 compactage monoposte contenant une filière et un ou plusieurs poinçons. En variante, des moules de presse de compactage de type enclume peuvent être utilisés, lesquels n'utilisent qu'une filière et un poinçon inférieur unique. Les moules de presse de compactage 10 monoposte sont disponibles dans plusieurs types de base, tels que des presses à came, à genouillère et excentriques/à vilebrequin avec des capacités variables, telles que simple effet, double effet, filière flottante, plaque mobile, vérin opposé, vis, impact, 15 pressage à chaud, frappe ou collage. La poudre peut être compactée autour d'un fil de sortie d'anode. Le fil peut être formé de tout matériau électriquement conducteur, tel que le tantale, le niobium, l'aluminium, le hafnium, le titane, etc., ainsi que des oxydes et/ou 20 nitrures électriquement conducteurs de ceux-ci. Tout liant/lubrifiant peut être éliminé après pressage par chauffage de la pastille sous vide à une certaine température (par exemple, d'environ 150 °C à environ 500 °C) pendant plusieurs minutes. En variante, 25 le liant/lubrifiant peut également être éliminé par mise en contact de la pastille avec une solution aqueuse, comme décrit dans le brevet U.S. n° 6 197 252 de Bishop et al. Après cela, la pastille est frittée pour former une masse solidaire poreuse. Les présents 30 inventeurs ont découvert que certaines conditions de frittage peuvent conduire à une augmentation de la charge spécifique de l'anode résultante, ainsi qu'à une augmentation de la tension de claquage du condensateur résultant. Plus particulièrement, la pastille est typiquement frittée à une température d'environ 800 °C 5 à environ 2 000 °C, dans certains modes de réalisation d'environ 1 200 °C à environ 1 800 °C, et dans certains modes de réalisation, d'environ 1 500 °C à environ 1 700 °C, pendant un temps allant d'environ 5 minutes à environ 100 minutes, et dans certains modes de 10 réalisation, d'environ 8 minutes à environ 15 minutes. Cela peut se produire en une ou plusieurs étapes. Si on le souhaite, le frittage peut se produire dans une atmosphère qui limite le transfert d'atomes d'oxygène vers l'anode. Par exemple, le frittage peut se produire 15 dans une atmosphère réductrice, telle que dans un vide, un gaz inerte, de l'hydrogène, etc. L'atmosphère réductrice peut être à une pression d'environ 10 Torr (1,33 kPa) à environ 2 000 Torr (266,64 kPa), dans certains modes de réalisation d'environ 100 Torr (13,33 20 kPa) à environ 1 000 Torr (133,32 kPa), et dans certains modes de réalisation d'environ 100 Torr (13,33 kPa) à environ 930 Torr (123,9 kPa). Des mélanges d'hydrogène et d'autres gaz (par exemple l'argon ou l'azote) peuvent également être employés. Lorsqu'ils 25 sont employés, des particules de flocon peuvent être mieux à même de supporter les hautes températures de frittage et les temps de frittage prolongés souvent employés dans la formation de l'anode, et produire un corps fritté poreux avec un faible rétrécissement et 30 une grande surface spécifique.
Lors du frittage, la pastille se rétrécit en raison de la croissance de liaisons métallurgiques entre les particules. Du fait que le rétrécissement augmente généralement la masse volumique de la pastille, on peut employer des masses volumiques de presse inférieures (« vertes ») pour atteindre encore la masse volumique cible souhaitée. Par exemple, la masse volumique cible de la pastille après frittage est typiquement d'environ 5 à environ 8 grammes par centimètre cube. Suite au phénomène de rétrécissement, toutefois, la pastille n'a pas besoin d'être pressée à de telles hautes masses volumiques, mais peut en revanche être pressée à des masses volumiques de moins d'environ 6,0 grammes par centimètre cube, et dans certains modes de réalisation, d'environ 4,5 à environ 5,5 grammes par centimètre cube. Entre autres choses, la capacité à employer des masses volumiques vertes inférieures peut conférer des économies de coût significatives et augmenter le rendement de traitement.
Il convient pressée peut la pastille, produit dans longitudinal pressée est matériau par volume de la de comprendre que la masse volumique ne pas être toujours uniforme dans toute en particulier si une compression se une direction perpendiculaire à l'axe du fil. A savoir, la masse volumique déterminée en divisant la quantité de le volume de la pastille pressée. Le pastille est directement proportionnel à la longueur comprimée dans la direction perpendiculaire à l'axe longitudinal du fil. La masse volumique est 30 inversement proportionnelle à la longueur comprimée. Ainsi, la longueur comprimée est effectivement inférieure à des emplacements adjacents au fil par rapport aux emplacements restants de la pastille. La masse volumique pressée est de même plus grande à des emplacements adjacents au fil. Par exemple, la masse volumique de la pastille à ces emplacements adjacents au fil est typiquement d'au moins environ 10 % plus grande, et dans certains cas, d'au moins environ 20 % plus grande que la masse volumique pressée de la pastille aux emplacements restants de la pastille.
En raison de la nature fine de l'anode plane, il est parfois souhaitable de maîtriser la manière dont le fil d'anode est inséré pour limiter l'ampleur avec laquelle des contraintes appliquées pendant la fabrication amèneront le fil à s'extraire de l'anode.
Par exemple, dans un mode de réalisation, au moins une portion du fil au sein de l'anode est courbée selon un angle par rapport à l'axe longitudinal du fil. Ce « coude » réduit la facilité avec laquelle le fil peut être extrait dans la direction longitudinale après que l'anode est pressée et frittée. En se référant aux figures 2 et 3, par exemple, un mode de réalisation d'une anode plane 200 est montré, lequel contient un fil d'anode 220. Le fil d'anode contient une première portion 221 qui s'étend dans une direction longitudinale (direction « y ») à partir de l'anode 200. Dans le corps de l'anode, le fil 200 contient également une seconde portion 222 qui est courbée selon un angle » par rapport à la première portion 221. L'angle » est typiquement d'environ 40° à environ 120°, 30 dans certains modes de réalisation d'environ 60° à environ 110°, et dans certains modes de réalisation, d'environ 80° à environ 100° (par exemple, environ 90°). Une telle configuration courbée peut être accomplie selon diverses manières différentes. Par exemple, dans un mode de réalisation, un moule de presse peut être 5 partiellement rempli avec la poudre, puis un fil d'anode « précourbé » peut être inséré dans le moule de presse. Après cela, le moule peut être rempli avec de la poudre et l'ensemble entier comprimé en une pastille. En plus de sa configuration géométrique, l'ampleur 10 à laquelle le fil d'anode est inséré dans l'anode peut également être maîtrisée pour contribuer à minimiser la probabilité de retrait pendant la fabrication. A savoir, le fil est moins susceptible d'être extrait de l'anode d'autant plus qu'il est inséré loin. Bien entendu, une 15 insertion de fil trop grande peut affecter l'uniformité de la masse volumique de presse, ce qui peut avoir un impact sur la performance électrique résultante de l'anode. A cet égard, les présents inventeurs ont découvert que le rapport entre la longueur de l'anode 20 dans laquelle le fil est inséré et la longueur entière de l'anode est typiquement d'environ 0,1 à environ 0,6, et dans certains modes de réalisation, d'environ 0,2 à environ 0,5. Sur la figure 2, par exemple, la longueur « L1 » représente la longueur de l'anode 200 dans 25 laquelle le fil d'anode 220 est inséré, tandis que la longueur L » représente la longueur entière de l'anode 200. Dans certains cas, la longueur « L » de l'anode 200 peut varier d'environ 1 à environ 80 millimètres, dans certains modes de réalisation 30 d'environ 10 à environ 60 millimètres, et dans certains modes de réalisation, d'environ 20 à environ 50 millimètres. De même, la longueur « Li » peut être d'environ 1 à environ 40 millimètres, dans certains modes de réalisation, d'environ 2 à environ réalisation, d'environ 5 à environ 15 millimètres. La largeur « W » de l'anode peut également être d'environ 0,05 à environ 40 millimètres dans certains modes de réalisation, d'environ 0,5 à environ 25 millimètres, et dans certains modes de réalisation, d'environ 2 à environ 10 millimètres. L'épaisseur de l'anode est généralement petite pour améliorer la performance électrique et le rendement volumétrique du condensateur résultant. Sur la figure 3, par exemple, l'épaisseur d'une anode 15 plane 200 est représentée par la dimension « H ». Typiquement, l'épaisseur de l'anode est d'environ 5 millimètres ou moins, dans certains modes de réalisation, d'environ 0,05 à environ 4 millimètres, et dans certains modes de réalisation, d'environ 0,1 à 20 environ 3,5 millimètres. Le rapport entre la longueur de l'anode et l'épaisseur de l'anode est d'environ 5 à environ 50, dans certains modes de réalisation, d'environ 6 à environ 30, et dans certains modes de réalisation, d'environ 7 à environ 20. Bien que montrée 25 sous « forme de D » sur la figure 2, il convient également de comprendre que l'anode peut posséder toute autre forme souhaitée, telle que carré, rectangle, cercle, ovale, triangle, etc. Des formes polygonales ayant plus de quatre (4) bords (par exemple, hexagone, 30 octogone, heptagone, pentagone, etc.) sont 20 millimètres, et dans certains modes de particulièrement souhaitées en raison de leur superficie relativement élevée. L'anode contient également un diélectrique formé en oxydant anodiquement (« anodisant ») l'anode frittée 5 de sorte qu'une couche diélectrique soit formée sur et/ou au sein de l'anode. Par exemple, une anode de tantale (Ta) peut être anodisée en pentoxyde de tantale (Ta205). Typiquement, l'anodisation est réalisée en appliquant initialement une solution à l'anode, tel 10 qu'en immergeant l'anode dans l'électrolyte. On peut employer des solvants aqueux (par exemple, l'eau) et/ou des solvants non aqueux (par exemple, l'éthylène glycol). Pour accroître la conductivité, on peut employer un composé qui est capable de se dissocier 15 dans le solvant pour former des ions. Les exemples de tels composés incluent, par exemple, les acides, tels que décrits ci-dessous par rapport à l'électrolyte. Par exemple, un acide (par exemple, l'acide phosphorique) peut constituer d'environ 0,01 % en poids à environ 5 % 20 en poids, dans certains modes de réalisation d'environ 0,05 % en poids à environ 0,8 % en poids, et dans certains modes de réalisation, d'environ 0,1 % en poids à environ 0,5 % en poids de la solution d'anodisation. Si on le souhaite, on peut également employer des 25 mélanges d'acides. On fait passer un courant à travers la solution d'anodisation pour former la couche diélectrique. La valeur de la tension de formation gère l'épaisseur de la couche diélectrique. Par exemple, l'alimentation 30 électrique peut être initialement réglée dans un mode galvanostatique jusqu'à ce que la tension requise soit résultante d'atteindre une haute charge spécifique même aux hautes tensions de formation souvent employées dans la présente exemple, dans les plages notées ci-dessus, encore être capable d'une charge spécifique 20 2 000 pF*V/g à entière de l'anode. Bien entendu, 5 on peut également employer d'autres méthodes connues, telles que des méthodes potentiostatiques à impulsion ou pas. La température de la solution d'anodisation peut varier d'environ 10 °C à environ 200 °C, dans certains modes de réalisation d'environ 20 °C à environ 10 150 °C, et dans certains modes de réalisation, d'environ 30 °C à environ 100 °C. La couche diélectrique résultante peut être formée sur une surface de l'anode et au sein de ses pores. Lorsqu'elle est employée, la nature spécifique de la poudre peut 15 permettre à l'anode atteinte. Après cela, l'alimentation électrique être commutée vers un mode potentiostatique garantir que l'épaisseur diélectrique souhaitée formée sur la surface invention. l'anode peut Par peut pour soit d'environ environ 20 000 pF*V/g, dans certains modes de réalisation d'environ 5 000 pF*V/g à environ 15 000 pF*V/g ou plus, et dans certains modes de réalisation, d'environ 8 000 à environ 12 000 pF*V/g. La manière particulière dont les composants sont 25 incorporés dans le condensateur n'est pas critique et peut être accomplie en utilisant diverses techniques. Dans la plupart des modes de réalisation, toutefois, l'anode est positionnée au sein d'un boîtier. En se référant aux figures 1 et 4, par exemple, il est montré 30 un mode de réalisation d'un condensateur 10 qui inclut l'anode 200 montrée sur les figures 2 et 3. Bien qu'une bord 22. Le second organe de boîtier 16 se présente sous la forme d'une plaque et contient une seconde paroi de face 24 ayant un bord environnant 26. Les organes de boîtier 14 et 16 peuvent être hermétiquement scellés ensemble par soudage (par 15 exemple, soudage laser) des bords chevauchants 22 et 26 où ils se contactent entre eux. Les organes de boîtier 14 et/ou 16 peuvent être analogues au substrat de métal décrit ci-dessus de telle sorte qu'un revêtement de polymère conducteur (non montré) puisse 20 être déposé sur la surface intérieure de celui-ci. En variante, un substrat côté de l'organe de avec le revêtement de Bien que non montré, on peut employer un ou 25 plusieurs séparateurs qui contribuent à isoler l'anode et la cathode revêtue de polymère conducteur l'une de l'autre. Les exemples de matériaux appropriés à cette fin incluent, par exemple, les matériaux polymères poreux (par exemple, le poly(propylène), le 30 poly(éthylène), etc., les matériaux inorganiques poreux (par exemple, les mats de fibre de verre, le papier de seule anode soit montrée, il faut comprendre que de multiples anodes (par exemple, un empilement) peuvent être employées comme il est décrit, par exemple, dans le brevet U.S. n° 7 483 260 de Ziarniak et al. Dans le mode de réalisation illustré, l'anode 200 peut être positionnée au sein d'un boîtier 12 fait d'un premier organe de boîtier 14 et d'un second organe de boîtier 16. Le premier organe de boîtier 14 a une paroi latérale 18 jointe à une paroi latérale environnante 20 10 s'étendant vers un de métal séparé peut être situé à boîtier 14 et/ou 16 et appliqué polymère conducteur. verre poreux, etc.), les matériaux de résine échangeuse d'ions, etc. Les exemples particuliers incluent les membranes en polymère d'acide sulfonique perfluoré ionique (par exemple, NafionTM de chez E.I. DuPont de Nemours & Co.), les membranes en polymère de fluorocarbone sulfoné, les membranes en poly(benzimidazole (PBI) et les membranes en poly(étheréthercétone) (PEEK). Bien qu'empêchant un contact direct entre l'anode et la cathode, le séparateur permet un passage de courant ionique de l'électrolyte vers les électrodes. Une traversée 30 peut également être employée, laquelle isole électriquement le fil d'anode 200 du boîtier 12. La traversée 30 s'étend depuis l'intérieur du boîtier 12 vers son extérieur. Un trou 34 peut être prévu dans la paroi latérale environnante 20 de l'organe de boîtier 14 dans la traversée 30. La traversée 30 peut, par exemple, être un joint verre-métal (« JVM ») qui contient une virole (non montrée) avec un alésage cylindrique interne de diamètre intérieur constant. Un verre isolant peut ainsi former un joint hermétique entre l'alésage et le fil d'anode 200 passant au travers. Après assemblage et scellage (par exemple soudage), l'électrolyte peut facultativement être introduit dans le boîtier à travers un orifice de remplissage. Le remplissage peut être accompli en passant le condensateur dans une chambre à vide de sorte que l'orifice de remplissage s'étende dans un réservoir de l'électrolyte. Lorsque la chambre est évacuée, la pression est réduite à l'intérieur du condensateur. Lorsque le vide est libéré, la pression à l'intérieur du condensateur se rééquilibre, et l'électrolyte est tiré à travers l'orifice de remplissage dans le condensateur. Quelle que soit sa configuration particulière, le condensateur de la présente invention peut afficher d'excellentes propriétés électriques. Par exemple, le condensateur peut afficher un haut rendement volumétrique, tel que d'environ 50 000 pF*V/cm3 à environ 300 000 1F*V/cm3, dans certains modes de réalisation d'environ 60 000 pF*V/cm3 à environ 200 000 iF*V/cm3, et dans certains modes de réalisation, d'environ 80 000 pF*V/cm3 à environ 150 000 pF*V/cm3, déterminé à une fréquence de 120 Hz et à température ambiante (par exemple, 25 °C). Le rendement volumétrique est déterminé en multipliant la tension de formation d'une partie par sa capacité, puis en divisant le produit par le volume de la partie. Par exemple, une tension de formation peut être de 175 volts pour une partie ayant une capacité de 520 pF, ce qui conduit à un produit de 91 000 pF*V. Si la partie occupe un volume d'environ 0,8 cm3, cela donne un rendement volumétrique d'environ 113 750 pF*V/cm3. Le condensateur peut également afficher une haute densité d'énergie qui le rend convenable pour une utilisation dans des applications à haute impulsion. La densité d'énergie est généralement déterminée selon l'équation E=1/2*CV2, où C est la capacité en farads (F) et V est la tension de travail du condensateur en volts (V). La capacité peut, par exemple, être mesurée à l'aide d'un capacimètre (par exemple, compteur Keithley 3330 Precision LCZ avec fils Kelvin, polarisation de 2 volts et signal de 1 volt) à des fréquences de service de 10 à 120 Hz (par exemple, 120 Hz) et une température de 25 °C. Par exemple, le condensateur peut afficher une densité d'énergie d'environ 2,0 joules par centimètre cube (J/cm3) ou plus, dans certains modes de réalisation d'environ 3,0 J/cm3, dans certains modes de réalisation d'environ 3,5 J/cm3 à environ 10,0 J/cm3, et dans certains modes de réalisation, d'environ 4,0 à environ 8,0 J/cm3. La capacité peut de même être d'environ 1 milliFarad par centimètre carré (« mF/cm2 ») ou plus, dans certains modes de réalisation d'environ 2 mF/cm2 ou plus, dans certains modes de réalisation d'environ 5 à environ 50 mF/cm2, et dans certains modes de réalisation, d'environ 8 à environ 20 mF/cm2. Le condensateur peut également afficher une « tension de claquage » relativement haute (tension à laquelle le condensateur connait une défaillance), telle que d'environ 180 volts ou plus, dans certains modes de réalisation d'environ 200 volts ou plus, et dans certains modes de réalisation, d'environ 210 volts à environ 260 volts. La résistance-série équivalente (« RSE ») l'ampleur à laquelle le condensateur agit comme une résistance lors d'une charge et d'une décharge 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 5 000 milliohms, et dans certains modes de réalisation, d'environ 1 à environ 4 500 milliohms, mesurée avec une polarisation de 2 volts et un signal de 1 volt à une 15 Mantracourt Electronics LTD, R.-U.) à une température de 25 °C et à une certaine tension nominale après un temps de 10 modes de réalisation, inférieure à environ 0,1 pA/pF*V, où pA est les microampères et PF*V est le produit de la capacité et de la tension nominale. Le courant de fuite peut être mesuré à l'aide d'un appareil d'essai d'étanchéité (par exemple, essai d'étanchéité MC 190, fréquence de 120 Hz. De plus, le courant de fuite, qui se réfère généralement au courant circulant d'un conducteur à un conducteur adjacent à travers un isolant peut être maintenu à des taux relativement bas.
Par exemple, la valeur numérique du courant de fuite normalisé d'un condensateur de la présente invention est, dans certains modes de charge d'environ 60 à environ 300 secondes. Une telle RSE et de telles valeurs de courant de fuite normalisées peuvent même être réalisation, inférieure à environ 1 pA/pF*V, dans certains modes de réalisation inférieure à environ 0,5 pA/pF*V, et dans certains 20 vieillissement pendant maintenues après maintenues pendant environ 100 heures ou plus, dans certains modes de réalisation d'environ 300 heures à environ 2 500 25 réalisation, 1 500 heures 700 heures, 1 100 heures d'environ 30 modes de températures. Par exemple, les valeurs peuvent être une durée sensible à de hautes heures, et dans certains modes de d'environ 400 heures à environ 250 °C, et, dans certains réalisation d'environ 100 °C à environ 200 °C (par exemple, 100 °C, 125 °C, 150 °C, 175 °C ou 200 °C). 600 heures, 1 000 heures, ou 1 200 heures) à des températures allant 100 °C à environ 800 heures, 900 heures, (par exemple, 500 heures, Le condensateur électrolytique de la présente invention peut être utilisé dans diverses applications, comprenant, sans s'y limiter, les dispositifs médicaux, tels que les défibrillateurs implantables, les 5 pacemakers, les défibrillateurs à synchronisation automatique, les stimulateurs neuraux, les dispositifs d'administration de médicament, etc. ; les applications automobiles ; les applications militaires, telles que les systèmes RADAR ; l'électronique de consommation, 10 telle que les radios, les télévisions, etc. ; etc. Dans un mode de réalisation, par exemple, le condensateur peut être employé dans un dispositif médical implantable configuré pour fournir un traitement thérapeutique à haute tension (par exemple, entre 15 approximativement 500 volts et approximativement 850 volts, ou, de façon souhaitable, entre approximativement 600 volts et approximativement 900 volts) pour un patient. Le dispositif peut contenir un contenant ou logement qui est hermétiquement scellé 20 et biologiquement inerte. Un ou plusieurs fils sont couplés électriquement entre le dispositif et le coeur du patient via une veine. Des électrodes cardiaques sont fournies pour capter l'activité cardiaque et/ou fournir une tension au coeur. Au moins une portion des 25 fils (par exemple une portion d'extrémité des fils) peut être fournie à côté de ou en contact avec un ou plusieurs parmi un ventricule et une oreillette du coeur. Le dispositif peut également contenir un banc de condensateurs qui contient typiquement deux 30 condensateurs ou plus connectés en série et couplés à une batterie qui est interne ou externe au dispositif et fournit de l'énergie au banc de condensateurs. En raison en partie d'une haute conductivité, le condensateur de la présente invention peut atteindre d'excellentes propriétés électriques et ainsi convenir à une utilisation dans le banc de condensateurs du dispositif médical implantable. La présente invention peut être mieux comprise en référence aux exemples suivants.
Exemple 1 On a formé une anode à utiliser dans le condensateur de la présente invention de la manière suivante. Initialement, on a courbé les deux extrémités d'un fil conducteur de tantale précoupé. On a placé le fil courbé dans une fente dans la moitié basse d'un moule. On a ensuite rempli la cavité du moule avec de la poudre de tantale en flocon C255 (Cabot Corp.) et du lubrifiant poly(éthylène glycol) (0,5 %). On a utilisé une presse hydraulique pour comprimer les deux côtés de la poudre jusqu'à une masse volumique d'environ 5,0 g/cm3. On a fritté sous vide les échantillons dans un procédé multiétage à une température de 800 °C à 1 675 °C. Lors du frittage, on a immergé tous les échantillons dans une solution contenant du glycol à 50 %/eau avec du H3PO4 à une température de 85 °C et une conductivité de 1,3 mS/cm. On a appliqué un courant jusqu'à ce que la densité de courant de formation fût de 45 mA/g et que la tension fût de 200 volts. On a ensuite réalisé une seconde formation à une densité de courant de 23 mA/g et une tension de formation de 236 volts. Après ces formations, on a recuit l'oxyde dans l'air à 380 °C pendant 60 minutes. On a ensuite reformé l'anode à une tension de 236 volts pendant 15 minutes à 85 °C. L'anode résultante avait la forme d'un D dans laquelle la longueur « L » était d'environ 37 millimètres, la largeur « W » était d'environ 20 millimètres et l'épaisseur « H » était d'environ 2,1 millimètres (figures 2 et 3). Exemple 2 On a formé une cathode à utiliser dans le condensateur de la présente invention de la manière suivante. On a découpé une tôle de feuille de titane épaisse de 0,127 mm aux dimensions de 45 mm X 25 mm. On a sablé un côté de la feuille en utilisant un milieu SiC pendant 10 s puis on l'a nettoyé dans un bain ultrasonore à l'aide d'un savon Alconox (solution à 11 % en poids) pendant 10 minutes. On a ensuite rincé la tôle avec de l'eau désionisée en circulation et on l'a séchée à l'air à température ambiante. On a attaché un fil conducteur de nickel (0,50 mm de diamètre X 45 mm de longueur) au côté lisse de la tôle par soudage par points du fil sur un coin de la feuille. On a utilisé deux plaques de cathode pour prendre en sandwich une anode de sorte que le fil conducteur 25 pour une seconde feuille de cathode était soudé par points dans le coin miroir d'une seconde feuille pour en faire un jeu. Après fixation des fils conducteurs, on a masqué le côté lisse de la feuille de métal avec une bande adhésive KaptonhM. On a versé du CleviosTM CB30 40 dans une boîte de cristallisation en verre et on a placé les feuilles de titane dans la boîte. On a rempli la boîte de cristallisation jusqu'à un niveau qui couvrait complètement les plaques - mais qui ne couvrait pas le fil conducteur de nickel. On a maintenu la tôle de titane submergée dans la solution de CleviosTM CB-40 pendant 10 secondes puis on l'a retirée lentement de sorte à laisser l'excès de CB-40 se drainer. On a placé la feuille dans une boîte de cristallisation séparée et on a laissé le revêtement CB-40 sécher complètement à température ambiante.
Ensuite, on a versé du CleviosTM M dans une boîte de cristallisation et on a placé les feuilles de Ti revêtues de CB-40 à présent séchées dans la solution de CleviosTM M. Après 10 secondes, on a rapidement éliminé la feuille de la solution et on l'a placée dans une boîte de cristallisation dans une chambre d'humidité contrôlée (HR > 70 %) et on a laissé le CleviosTM M polymériser pendant 30 à 35 minutes. Après polymérisation, on a trempé les feuilles dans du méthanol dans une boîte de cristallisation, où les 20 feuilles étaient complètement couvertes. On a trempé les feuilles dans du méthanol pendant 10 minutes, puis on a mis au rebut la solution de méthanol. On a répété l'étape de trempage jusqu'à ce que la solution de méthanol devînt limpide. On a répété les étapes de 25 revêtement trois fois de plus pour produire un revêtement de PEDT lisse et uniforme. Exemple 3 On a formé un électrolyte de travail à utiliser 30 dans le condensateur de la présente invention selon la procédure suivante. 1. Verser 536,0 g d'eau désionisée dans un bécher en verre de 2 000 mL avec un barreau d'agitation magnétique ; 2. Ajouter 213,0 g d'adipate mélanger jusqu'à dissolution complète 3. Ajouter 10,0 g d'acide mélanger pendant 10 minutes ; 4. Ajouter 258,0 g d'éthylène jusqu'à dissolution complète ; 5. Ajouter 0,3 g d'acide 3-méthy1-4-nitro benzoïque, mélanger jusqu'à dissolution complète ; d'acide 6. Ajouter 7,5 g jusqu'à éthylènediaminetétraacétique et mélanger dissolution complète ; et mélanger 7. Ajouter 5,0 g d'acide phosphorique et pendant 5 min. La valeur de pH de la solution résultante était de 6,5 et la conductivité était de 44,3 mS/cm. On a accompli une gélification de l'électrolyte ci-dessus en utilisant de la silice fumée (Sigma Aldrich). On a initialement versé 94 g de l'électrolyte ci-dessus dans un bécher de 250 mL et on a ajouté ensuite 6 g de silice fumée (0,007 pm) à l'électrolyte. On a utilisé une sonde de dismembrateur ultrasonique (Fisher Scientific Modèle P50) pour disperser dans l'électrolyte, le réglage de puissance de la ultrasonique étant d'approximativement 66 % puissance maximale et un temps de mélange d'approximativement 10 minutes. Après mélange, la dispersion était très fluide sans agglomérat. La dispersion restait fluide avec une faible viscosité d'ammonium et 4-nitrobenzoïque, glycol, mélanger la silice fumée sonde de la pendant au moins plusieurs heures, mais se gélifia totalement en l'espace d'approximativement 2 jours. Pour des mesures de viscosité, on a utilisé un viscosimètre à broche Brookfield. On a fait des mesures de viscosité initiales en l'espace de 1 heure d'addition de l'agent de gélification à l'électrolyte. Le tableau ci-dessous montre des viscosités obtenues par la méthode de mesure de Brookfield. Electrolyte (g) SiO2 Si02 Numéro de Viscosité TR/MIN (g) (% en poids) broche (cps) 100 0 0 1 6,4 60 98 2 2 2 7,0 60 94 6 6 3 8,0 60 La faible viscosité initiale de l'électrolyte gélifiée de Si02 à 6 % en poids permettait de manipuler facilement le matériau avec des micropipettes pour permettre un remplissage de précision des cellules du 15 condensateur ; néanmoins, après 12 heures, l'électrolyte gélifié était considérablement épaissi et après approximativement 48 heures, l'électrolyte devint semi-solide et ne pouvait s'écouler que si un bécher du matériau était retourné.
20 On a également mesuré des changements structurels de matériau à 25 °C à l'aide d'un rhéomètre (TA Instruments modèle AR1000) avec une configuration de plan-cône : on a utilisé un cône en acier inoxydable de 4 cm avec un angle de 0,28 degré pour les électrolytes 25 gélifiés et pour l'électrolyte liquide, on a utilisé un cône acrylique de 6 cm avec un angle de 2 degrés. Pour caractériser les matériaux à la fois liquides et gélifiés, on a effectué les essais dans un mode10 d'électrolyte avec de la silice fumée à 6 % en poids : 1 heure après préparation, 48 heures après mélange, 1 mois après mélange. On a appliqué une fréquence 5 oscillatoire de 10 Hz et une pression de 5 Pa pour chaque mesure d'échantillon. oscillatoire. On trois échantillons a mesuré Echantillon de gel à 6 % 1 h après mélange Angle de phase 5 (o) 99,32 Module de conservation G' (kPa) (-) 0,002 48 h après mélange 1,20 - 1 mois après mélange 0,82 8,0 23,4 Comme indiqué, l'électrolyte fraîchement préparé 10 présente le comportement d'un liquide de basse viscosité comme indiqué par l'angle de phase d'approximativement 90° et un module de conservation qui est essentiellement de 0 kPa. L'électrolyte qui avait vieilli pendant au moins 48 heures était 15 totalement gélifié avec un comportement élastique solide indiqué par un module de conservation dépassant kPa et un angle de phase faible d'approximativement 1°. On a également mesuré la masse volumique des 20 électrolytes en utilisant un hydromètre (Fisher Scientific). Les résultats sont énoncés ci-dessous. Si02 Masse volumique (% en poids) (densité) g/cm3 0 1,09 0,10 1,09 0,25 1,09 0,50 1,09 0,75 1,10 1,00 1,10 2,00 1,12 l'intérieur était revêtu avec une cathode en polymère conducteur comme décrit ci-dessus.
15 On a imprégné l'anode Comme indiqué, la densité augmentait de façon mesurable après l'addition de 0,75 % en poids de la silice fumée. Lorsque plus de 2 % en poids de silice fumée étaient ajoutés, la densité était plus élevée que la plage de l'hydromètre (1,220 g/cm3). On a également réalisé des expériences pour estimer la stabilité à long terme du système d'électrolyte gélifié lorsqu'il était directement 10 exposé à l'air. On a fabriqué une cellule d'essai avec une anode cylindrique ayant un diélectrique Ta205 de 175 V formé sur une pastille de tantale dans une cannette de Ta dont avec l'électrolyte décrit qui ne contenait pas la silice fumée. On a fabriqué deux jeux de cellules d'essai, l'un où l'anneau autour de l'anode dans était rempli d'électrolyte non gélifié, et l'autre était rempli de silice fumée à 6 % 20 en poids dispersée dans l'électrolyte. Dans les deux cas, on n'a pas scellé les cannettes de Ta, en revanche, on les a laissées ouvertes sur l'atmosphère. Les résultats sont énoncés ci-dessous. la cannette de Ta 25 Temps après assemblage Condensateur 120 Hz non gélifié (pF) RSE 120 Hz non gélifié (ohms) Condensateur 120 Hz non gélifié (pF) RSE 120 Hz non gélifié (ohms) 1 heure 24 heures 191,7 188,9 Non évalué, 188,6 électrolyte cristallisé 7,54 7,45 Non évalué, 6,24 électrolyte cristallisé 48 heures 191,5 7,00 700 heures 192,5 6,11 Comme indiqué ci-dessus, le matériau non gélifié séchait et cristallisait en l'espace d'un jour, mais celui gélifié restait fonctionnel après 700 heures. Cela démontre la stabilisation de l'électrolyte avec l'addition de la silice fumée. Exemple 4 On a préparé des condensateurs à cellules ouvertes à partir de l'anode de l'exemple 1, la cathode de 10 l'exemple 2 et l'électrolyte de l'exemple 3 comme suit. Tout d'abord, on a soudé par résistance un fil conducteur de cuivre à l'extrémité du fil d'anode de tantale puis on a revêtu le joint soudé avec un mastic de type RTV et on l'a couvert avec un tube 15 thermorétrécissable pour conférer une isolation électrique et une relaxation. Deuxièmement, on a placé l'anode plombée dans une cuve en plastique et on a ajouté un électrolyte contenant 2 % en poids d'agent gélifiant silice fumée au flacon pour juste couvrir 20 l'anode. Troisièmement, on a placé des flacons contenant des anodes et l'électrolyte dans une chambre à vide et on les a évacués à approximativement 30 pouces (762 mm) de Hg pour infiltrer pendant 2 à 4 heures l'anode poreuse avec l'électrolyte.
25 On a assemblé les cellules d'essai comme suit : a) on a revêtu des surfaces des deux cathodes avec un électrolyte contenant de la silice fumée à 6 % en poids fraîchement dispersée ; b) on a pressé des pièces rectangulaires de séparateur de cellulose (par exemple, 30 PXW7D de chez Nippon Kodoshi Corporation) qui étaient approximativement 10 % plus grandes (longueur et largeur) que les feuilles de cathode en place sur la cathode revêtue de l'électrolyte de telle sorte que le séparateur s'étendait au-delà de chacun des quatre bords de la feuille de cathode puis c) on a pris en sandwich l'anode infiltrée précédemment entre les deux feuilles de séparateur-cathode. On a légèrement serré l'assemblage entier de cathode-séparateur-anodeséparateur-cathode entre deux blocs en plastique contenus avec des vis en nylon. L'ensemble serré a quant à lui été placé dans un flacon en plastique que l'on a rempli avec l'électrolyte contenant de la silice fumée à 6 % en poids jusqu'à ce que l'anode fût totalement couverte. On a acheminé des fils conducteurs d'anode et de cathode à travers de petits trous dans le bouchon en plastique sur le flacon pour compléter l'assemblage de la cellule d'essai. Enfin, on a placé le condensateur à cellules ouvertes dans une chambre à vide que l'on a évacuée à approximativement 30 pouces (762 mm) de Hg pendant 1 à 2 heures pour éliminer l'air piégé. On a évalué la capacité et la résistance-série équivalente (RSE) des cellules de condensateur de 40 à 10 000 Hz en utilisant une instrumentation disponible dans le commerce (par exemple, analyseur d'impédance de précision Agilent 4294A) que l'on a soumises à une série de cycles de charge-décharge en utilisant différentes résistances de charge pour évaluer la capacité d'énergie du dispositif. Spécifiquement, on a chargé les condensateurs à cellules ouvertes à une tension prédéterminée à des courants de 5 à 10 milliamps en utilisant un Sourcemeter haute tension Keithley 237 puis on les a déchargés dans des résistances de charge de 10 000 ohms ou 50 ohms. On a enregistré la tension de décharge aux bornes de la résistance en fonction du temps en utilisant un 5 oscilloscope Tektronix 784A. On a calculé l'énergie cumulative à partir de la tension de décharge mesurée en intégrant la tension au carré divisée par la résistance de charge par rapport au temps. Additionnellement, on a chargé des cellules de 10 condensateur à la tension prédéterminée puis on les a maintenues à tension pendant jusqu'à 300 secondes tout en contrôlant la tension aux bornes d'une résistance-série de 1 000 ohms, c'est-à-dire le courant de fuite. Les résultats sont énoncés ci-dessous.
15 Echantillon Electrolyte Condensateur RSE Energie Energie Courant 120 Hz (pF) 120 cumulative cumulative de fuite Hz 3 RC 2 RC 60 Ç) 10 000 ohms 50 ohms secondes (J) (J) à 210 V Témoin 1 Non gélifié 405,5 0,707 9,48 8,99 (UA) 112 Témoin 2 Non gélifié 403,2 0,706 9,41 8,98 104 1 Gélifié 411,1 0,761 9,45 9,02 80 2 Gélifié 408,4 0,773 9,38 8,91 96 3 Gélifié 412,2 0,785 9,46 9,07 96 4 Gélifié 405,3 0,811 9,40 8,91 120 Ces modifications et variations et autres de la présente invention peuvent être mises en pratique par l'homme du métier, sans s'écarter de l'esprit et de la 20 portée de la présente invention. De plus, il faut comprendre que des aspects des divers modes de réalisation peuvent être interchangés à la fois en intégralité et en partie. De plus, l'homme du métier appréciera que la description précédente soit donnée à titre d'exemple uniquement, et n'est pas censée limiter l'invention décrite par ailleurs dans les revendications annexées.

Claims (42)

  1. REVENDICATIONS1. Condensateur électrolytique humide comprenant : une anode comprenant une pastille oxydée anodiquement formée à partir d'une poudre pressée et frittée ; une cathode qui comprend un substrat de métal revêtu avec un polymère conducteur ; et un électrolyte de travail en communication avec l'anode et la cathode, dans lequel l'électrolyte de travail se présente sous la forme d'un gel et comprend 10 un sel d'ammonium d'un acide organique, des particules d'oxyde inorganiques, et un acide, et un système de solvants qui comprend de l'eau, dans lequel l'électrolyte de travail a une valeur de pH d'environ 5,0 à environ 8,0. 15
  2. 2. Condensateur électrolytique humide selon la revendication 1, dans lequel l'électrolyte de travail a une valeur de pH d'environ 6,0 à environ 7,0.
  3. 3. Condensateur électrolytique humide selon la revendication 1, dans lequel l'électrolyte de travail a 20 une conductivité d'environ 10 à environ 80 milliSiemens par centimètre, déterminée à une température de 25 °C.
  4. 4. Condensateur électrolytique humide selon la revendication 1, dans lequel l'électrolyte de travail a une conductivité d'environ 20 à environ 60 milliSiemens 25 par centimètre, déterminée à une température de 25 °C.
  5. 5. Condensateur électrolytique humide selon la revendication 1, dans lequel l'électrolyte de travail affiche un angle de phase S de 0° à environ 20°.
  6. 6. Condensateur électrolytique humide selon la revendication 1, dans lequel l'électrolyte de travail affiche un angle de phase b d'environ 0,2° à environ 2°.
  7. 7. Condensateur électrolytique humide selon la revendication 1, dans lequel l'électrolyte de travail affiche un module de conservation G' d'environ 5 kilopascals ou plus.
  8. 8. Condensateur électrolytique humide selon la revendication 1, dans lequel le condensateur est capable d'être chargé à une tension de service d'environ 200 volts à environ 240 volts, et dans lequel la pastille de l'anode est oxydée anodiquement à une tension de formation d'environ 220 volts à environ 250 volts.
  9. 9. Condensateur électrolytique humide selon la revendication 1, dans lequel l'acide organique du sel d'ammonium est un acide polyprotique.
  10. 10. Condensateur électrolytique humide selon la 20 revendication 9, dans lequel l'acide polyprotique est l'acide adipique, l'acide a-tartrique, l'acide méso- tartrique, l'acide oxalique, l'acide lactique, ou une combinaison de ceux-ci.
  11. 11. Condensateur électrolytique humide selon la 25 revendication 1, dans lequel des sels d'ammonium d'acides organiques constituent d'environ 5 % en poids à environ 35 % en poids de l'électrolyte de travail.
  12. 12. Condensateur électrolytique humide selon la revendication 1, dans lequel l'acide inclut l'acide 30 éthylènediaminetétraacétique.
  13. 13. Condensateur électrolytique humide selon la revendication 1, dans lequel les acides constituent d'environ 0,01 % en poids à environ 10 % en poids de l'électrolyte de travail.
  14. 14. Condensateur électrolytique humide selon la revendication 1, dans lequel le système de solvants inclut en outre un solvant secondaire.
  15. 15. Condensateur électrolytique humide selon la revendication 14, dans lequel le solvant secondaire est l'éthylène glycol.
  16. 16. Condensateur électrolytique humide selon la revendication 14, dans lequel l'eau constitue d'environ 35 % en poids à environ 66 % en poids de l'électrolyte et les solvants secondaires constituent d'environ 10 % en poids à environ 35 % en poids de l'électrolyte.
  17. 17. Condensateur électrolytique humide selon la revendication 1, dans lequel les particules d'oxyde inorganiques constituent d'environ 1 % en poids à environ 15 % en poids de l'électrolyte.
  18. 18. Condensateur électrolytique humide selon la revendication 1, dans lequel les particules d'oxyde inorganiques ont une taille moyenne de particule d'environ 1 à environ 500 nanomètres et une surface spécifique d'environ 100 m2/g à environ 600 m2/g.
  19. 19. Condensateur électrolytique humide selon la revendication 1, dans lequel les particules d'oxyde inorganiques sont des particules de silice fumée.
  20. 20. Condensateur électrolytique humide selon la revendication 1, dans lequel l'anode est plane et a une 30 épaisseur d'environ 5 millimètres ou moins.
  21. 21. Condensateur électrolytique humide selon la revendication 20, dans lequel un fil de sortie s'étend depuis l'anode plane qui a une configuration courbée.
  22. 22. Condensateur électrolytique humide selon la 5 revendication 20, dans lequel l'anode a la forme d'un D.
  23. 23. Condensateur électrolytique humide selon la revendication 1, dans lequel la poudre est formée à partir de particules de tantale.
  24. 24. Condensateur électrolytique humide selon la 10 revendication 23, dans lequel les particules de tantale sont des particules de flocon ayant un rapport de côté d'environ 2 à environ 100.
  25. 25. Condensateur électrolytique humide selon la revendication 1, dans lequel le substrat de métal 15 inclut du titane.
  26. 26. Condensateur électrolytique humide selon la revendication 1, dans lequel le polymère conducteur est un poly(thiophène) substitué.
  27. 27. Condensateur électrolytique humide selon la 20 revendication 24, dans lequel le poly(thiophène) substitué est le poly(3,4-éthylènedioxythiophène).
  28. 28. Dispositif médical implantable comprenant le condensateur électrolytique humide de la revendication 1. 25
  29. 29. Electrolyte de travail pour un condensateur électrolytique humide, l'électrolyte de travail comprenant d'environ 1 % en poids à environ 40 % en poids d'au moins un sel d'ammonium d'un acide organique, d'environ 0,01 % en poids à environ 10 % en poids d'au 30 moins un acide, d'environ 0,5 % en poids à environ 20 % en poids de particules d'oxyde inorganiques, d'environ30 % en poids à environ 70 % en poids d'eau, et d'environ 5 % en poids à environ 40 % en poids d'au moins un solvant secondaire, dans lequel l'électrolyte de travail se présente sous la forme d'un gel et a une valeur de pH d'environ 5,0 à environ 8,0 et a une conductivité d'environ 10 à environ 80 milliSiemens par centimètre, déterminée à une température de 25 °C.
  30. 30. Electrolyte de travail selon la revendication 29, dans lequel l'électrolyte affiche un angle de phase ô d'environ 0,2° à environ 2°.
  31. 31. Electrolyte de travail selon la revendication 29, dans lequel l'électrolyte affiche un module de conservation G' d'environ 5 kilopascals ou plus.
  32. 32. Electrolyte de travail selon la revendication 15 29, dans lequel l'acide organique du sel d'ammonium est l'acide adipique, l'acide a-tartrique, l'acide méso- tartrique, l'acide oxalique, l'acide lactique, ou une combinaison de ceux-ci.
  33. 33. Electrolyte de travail selon la revendication 20 29, dans lequel l'acide inclut l'acide éthylènediaminetétraacétique.
  34. 34. Electrolyte de travail selon la revendication 29, dans lequel le solvant secondaire est l'éthylène glycol. 25
  35. 35. Electrolyte de travail selon la revendication 29, dans lequel les particules d'oxyde inorganiques sont des particules de silice fumée.
  36. 36. Procédé de formation d'un condensateur électrolytique humide, le procédé comprenant : 30 la formation d'un mélange qui comprend un sel d'ammonium d'un acide organique, des particules d'oxydeinorganiques, un acide et un système de solvants qui comprend de l'eau ; l'induction d'une gélification du mélange de sorte qu'il affiche un premier angle de phase 6 d'environ 50° à 90° ; le placement du mélange gélifié en communication avec une anode, une cathode ou les deux, où l'anode comprend une pastille oxydée anodiquement formée à partir d'une poudre pressée et frittée et la cathode comprend un substrat de métal revêtu avec un polymère conducteur ; et après cela, le fait de laisser le mélange gélifier davantage pour former un électrolyte de travail qui affiche un second angle de phase 6 de 0° à environ 20°, où l'électrolyte de travail a en outre une valeur de pH d'environ 5,0 à environ 8,0.
  37. 37. Procédé selon la revendication 36, dans lequel la gélification est induite ultrasoniquement.
  38. 38. Procédé selon la revendication 36, dans lequel 20 l'anode est imprégnée avec le mélange gélifié.
  39. 39. Procédé selon la revendication 36, dans lequel le mélange gélifié affiche une viscosité d'environ 1 à environ 40 centipoises telle que déterminée à l'aide d'un viscosimètre Brookfield LVT (broche n° 3 à 25 60 tr/min) à une température de 25 °C.
  40. 40. Procédé selon la revendication 36, dans lequel le mélange gélifié affiche un angle de phase d'environ 80° à 90° et l'électrolyte de travail affiche un angle de phase S de 0,2° à environ 2°. 30
  41. 41. Procédé selon la revendication 36, dans lequel le mélange gélifié affiche un module de conservation G'd'environ 0,01 kPa ou moins et l'électrolyte de travail affiche un module de conservation G' d'environ 5 kPa ou plus.
  42. 42. Procédé selon la revendication 36, dans lequel on laisse l'électrolyte gélifier davantage pendant au moins 48 heures.
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