FR3010825A1

FR3010825A1 -

Info

Publication number: FR3010825A1
Application number: FR1458466A
Authority: FR
Inventors: Jan Petrzilek
Original assignee: AVX Corp
Current assignee: Kyocera Avx Components Corp Us
Priority date: 2013-09-16
Filing date: 2014-09-10
Publication date: 2015-03-20
Anticipated expiration: 2034-09-10
Also published as: FR3010825B1; HK1203686A1; US9165718B2; DE102014217950A1; CN104465107B; US20150077900A1; CN104465107A

Abstract

L'invention concerne un condensateur (100) à électrolyte liquide contenant un boîtier (12) à l'intérieur duquel est positionnée une anode (20) formée à partir d'un corps poreux fritté oxydé anodiquement et un électrolyte de travail fluide. Le boîtier (12) contient un substrat métallique sur lequel est disposée une couche de protection hydrogène qui contient une pluralité d'agglomérats frittés formés à partir d'une composition de métal de valve. Les présents inventeurs ont découvert que grâce à une sélection rigoureuse de la taille de particule relative et de la distribution des agglomérats, la couche de protection résultante peut absorber et dissiper efficacement les radicaux d'hydrogène générés lors de l'utilisation et/ou de la production du condensateur (100), qui pourraient sinon conduire à une fragilisation et une fissuration du substrat métallique.

Description

CONDENSATEUR A ELECTROLYTE LIQUIDE CONTENANT UNE COUCHE DE PROTECTION CONTRE L'HYDROGENE Les condensateurs électrolytiques ont d'ordinaire une plus grande capacité par volume unitaire que certains autres types de condensateurs, ce qui rend leur utilisation précieuse dans les circuits électriques à tension relativement élevée et à basse fréquence. Un type de condensateur qui a été développé est un condensateur à électrolyte « humide » qui inclut une anode en poudre de tantale frittée. Ces condensateurs au tantale subissent tout d'abord une oxydation électrochimique qui forme un revêtement en couche d'oxyde agissant comme un diélectrique sur l'ensemble des surfaces externe et interne du corps de tantale. Les condensateurs au tantale anodisés peuvent ensuite être scellés à l'intérieur d'un boîtier métallique (par exemple, en tantale) contenant une solution électrolyte liquide. Un problème avec les condensateurs à électrolyte liquide, cependant, est que le boîtier est susceptible de se fissurer, ce qui peut entraîner une fuite de l'électrolyte et une rapide détérioration de la performance électrique. Une raison courante de la fissuration est la fragilisation par l'hydrogène, qui peut se produire lorsque le boîtier absorbe un certain degré de radicaux d'hydrogène produits par l'électrolyte. De ce fait, il continue d'exister un besoin en un .condensateur à électrolyte liquide amélioré qui présente une sensibilité réduite à la fragilisation par l'hydrogène.

Un mode de réalisation de la présente invention divulgue un condensateur à électrolyte liquide qui comprend un boîtier à l'intérieur duquel est positionnée une anode formée à partir d'un corps poreux fritté oxydé anodiquement et un électrolyte de travail fluide. Le boîtier contient un substrat métallique sur lequel est disposée une couche de protection contre l'hydrogène. La couche de protection contient une pluralité d'agglomérats en métal de valve frittés formés à partir d'une composition de métal de valve, les agglomérats ayant une taille D50 d'agrégat d'environ 100 micromètres ou moins et pas plus de 5 % des agglomérats ayant une taille supérieure à 150 micromètres.

D'autres caractéristiques et aspects de la présente invention sont décrits dans de plus amples détails ci-après. Une description complète et habilitante de la présente invention, et notamment du meilleur mode de réalisation de celle-ci, destinée à un homme du métier, est plus particulièrement exposée dans le reste du mémoire, avec référence aux figures jointes, sur lesquelles : la figure 1 est une représentation schématique 25 d'un mode de réalisation du condensateur à électrolyte liquide de la présente invention 1 ; la figure 2 est une vue en perspective d'un mode de réalisation d'une anode qui peut être employée dans le condensateur à électrolyte liquide ; 30 la figure 3 est une vue de côté de l'anode de la figure 2 ; la figure 4 est une vue de dessus de l'anode de la figure 2 ; et la figure 5 est une vue de dessus d'un autre mode de réalisation d'une anode qui peut être employé dans 5 le condensateur à électrolyte liquide de la présente invention. Une utilisation répétée de caractères de référence dans le présent mémoire et les dessins est censée représenter les mêmes caractéristiques ou 10 éléments analogues de la présente invention. Il doit être entendu par l'homme du métier que la présente analyse est une description d'exemples de modes de réalisation uniquement et n'est pas censée limiter les aspects les plus larges de la présente 15 invention. En règle générale, la présente invention concerne un condensateur à électrolyte liquide qui contient un boîtier à l'intérieur duquel est positionnée une anode formée à partir d'un corps poreux fritté oxydé 20 anodiquement et un électrolyte de travail fluide. Le boîtier contient un substrat métallique sur lequel est disposée une couche de protection contre l'hydrogène qui contient une pluralité d'agglomérats frittés formés à partir d'une composition de métal de valve. Les 25 présents inventeurs ont découvert que grâce à une sélection rigoureuse de la taille de particule relative et de la distribution des agglomérats, la couche de protection résultante peut absorber efficacement et dissiper les radicaux d'hydrogène générés lors de 30 l'utilisation et/ou de la production du condensateur, qui pourraient sinon conduire à une fragilisation et une fissuration du substrat métallique. Les agglomérats peuvent, par exemple, avoir une taille D50 d'agrégat d'environ 100 micromètres ou moins, dans certains modes de réalisation, d'environ 1 à environ 80 micromètres, et dans certains modes de réalisation, d'environ 10 à environ 70 micromètres, où le terme « taille D50 » indique généralement qu'au moins 50 % des agglomérats ont une taille dans la plage indiquée telle que déterminée par une analyse granulométrique. La distribution granulométrique des agglomérats peut également être relativement étroite. Par exemple, pas plus d'environ 5 %, dans certains modes de réalisation, pas plus d'environ 2 %, et dans certains modes de réalisation, pas plus d'environ 1 % des agglomérats ont une taille supérieure à 150 micromètres. Outre le fait d'avoir une petite taille d'agrégat dans une plage contrôlée, la taille de particule principale des agglomérats peut également être relativement petite. Par exemple, la taille de particule principale moyenne des agglomérats peut être d'environ 5 nanomètres à environ 20 micromètres, dans certains modes de réalisation, d'environ 10 nanomètres à environ 10 micromètres, dans certains modes de réalisation, d'environ 15 nanomètres à environ 5 micromètres, et dans certains modes de réalisation, d'environ 20 nanomètres à environ 800 nanomètres. Les agglomérats peuvent également avoir une surface spécifique relativement élevée, telle que d'environ 1,2 m2/g ou plus, dans certains modes de réalisation, d'environ 1,5 m2/g ou plus, et dans certains modes de réalisation, d'environ 2,0 à environ 8,0 m2/g. La « surface spécifique » peut être déterminée en utilisant une diversité de techniques connues dans l'art, telle que par la méthode d'absorption de gaz physique (B.E.T.) de Bruanauer, Emmet et Teller, Journal of American Chemical Society, Vol. 60, 1938, p. 309, avec de l'azote comme gaz d'adsorption. Nous allons maintenant décrire plusieurs modes de réalisation de la présente invention dans de plus amples détails.

Boîtier Substrat métallique Le substrat métallique peut servir de cathode pour le condensateur et peut être formé à partir d'une variété de métaux différents, tels que tantale, niobium, aluminium, nickel, hafnium, titane, cuivre, argent, acier (par exemple, inoxydable), des alliages de ceux-ci, des composites de ceux-ci (par exemple, métal revêtu d'oxyde électroconducteur), et autres. Le tantale est particulièrement adapté à une utilisation dans la présente invention. La configuration géométrique du substrat peut généralement varier comme le sait bien l'homme du métier, telle que sous la forme d'une pellicule, d'une feuille, d'un écran, d'un récipient, d'une boîte, etc. Le substrat métallique peut former l'ensemble ou une partie du boîtier pour le condensateur, ou il peut être simplement appliqué sur le boîtier. Indépendamment, le substrat peut avoir une diversité de formes, telles que généralement cylindrique, en D, rectangulaire, triangulaire, prismatique, etc. Si souhaité, une surface du substrat peut être rugosifiée pour augmenter sa surface active et augmenter le degré auquel le matériau peut être apte à y adhérer. Dans un mode de réalisation, par exemple, une surface du substrat est décapée chimiquement, comme par application d'une solution d'une substance corrosive (par exemple, de l'acide chlorhydrique) sur la surface. La rugosification mécanique peut également être employée. Par exemple, une surface du substrat peut être décapée par projection d'abrasif en propulsant un flux de milieu abrasif (par exemple, du sable) contre au moins une partie de sa surface. Si souhaité, une couche diélectrique peut être formée sur le substrat métallique avant application de la couche de protection contre l'hydrogène. L'épaisseur de la couche diélectrique peut être contrôlée dans une certaine plage, telle que d'environ 10 nanomètres à environ 500 nanomètres, dans certains modes de réalisation, d'environ 15 nanomètres à environ 200 nanomètres, dans certains modes de réalisation, d'environ 20 nanomètres à environ 100 nanomètres, et dans certains modes de réalisation, d'environ 30 nanomètres à environ 80 nanomètres. Sans pour autant souhaiter se borner à la théorie, on pense que les acides souvent présents dans l'électrolyte de travail peuvent subir des réactions secondaires avec le substrat métallique (par exemple, tantale) à des températures relativement élevées. La présence d'une couche diélectrique relativement épaisse peut par conséquent aider à passiver le substrat métallique, et ainsi, à minimiser la probabilité pour que l'électrolyte de travail réagisse avec le substrat pour réduire sa conductivité et augmenter la RSE. En assurant un contrôle de l'épaisseur dans les plages indiquées ci-dessus, cependant, la conductivité du boîtier n'est pas réduite dans une mesure telle que les propriétés électriques du condensateur sont altérées de manière négative. Une surface du substrat métallique (par exemple, la surface intérieure) peut être soumise à une tension pour lancer la formation anodique (« anodisation ») d'un film d'oxyde (couche diélectrique) comme décrit plus haut. Par exemple, un substrat de tantale (Ta) peut être anodisé pour former une couche diélectrique de pentoxyde de tantale (Ta205). L'anodisation peut être effectuée en appliquant initialement un électrolyte sur le substrat métallique, tel qu'en plongeant le substrat dans un bain qui contient l'électrolyte, et en appliquant ensuite un courant. L'électrolyte est généralement sous la forme d'un liquide, tel qu'une solution (par exemple, aqueuse ou non aqueuse), une dispersion, une fusion, etc. Un solvant est généralement employé dans l'électrolyte, tel que de l'eau (par exemple, de l'eau désionisée) ; des éthers (par exemple, de l'éther diéthylique et du tétrahydrofurane) ; des alcools (par exemple, du méthanol, de l'éthanol, du n-propandl, de l'isopropanol et du butanol) ; des triglycérides ; des cétones (par exemple, de l'acétone, du méthyl éthyl cétone et du méthyl isobutyl cétone) ; des esters (par exemple, de l'acétate d'éthyle, de l'acétate de butyle, de l'acétate d'éther de diéthylène glycol et de l'acétate de méthoxypropyle) ; des amides (par exemple, du diméthylformamide, du diméthylacétamide, de l'amide d'acide gras diméthylcaprylique/caprique et des Nalkylpyrrolidones) ; des nitriles (par exemple, de l'acétonitrile, du propionitrile, du butyronitrile et du benzonitrile) ; des sulfoxydes ou sulfones (par exemple, du diméthyl sulfoxyde (DMSO) et du sulfolane) ; et cetera. Le solvant peut constituer d'environ 50 % en poids à environ 99,9 % en poids, dans certains modes de réalisation, d'environ 75 % en poids à environ 99 % en poids et dans certains modes de réalisation, d'environ 80 % en poids à environ 95 % en poids de l'électrolyte. Bien que cela ne soit pas nécessairement requis, l'utilisation d'un solvant aqueux (par exemple, d'eau) est souvent souhaitée pour faciliter la formation d'un oxyde. Effectivement, l'eau peut constituer environ 1 % en poids ou plus, dans certains modes de réalisation, environ 10 % en poids ou plus, dans certains modes de réalisation, environ 50 % en poids ou plus, dans certains modes de réalisation, environ 70 % en poids ou plus, et dans certains modes de réalisation, d'environ 90 % en poids à 100 % en poids du/des solvant(s) utilisé(s) dans l'électrolyte. L'électrolyte est électroconducteur et peut avoir une conductivité électrique d'environ 1 milliSiemens par centimètre (« mS/cm ») ou plus, dans certains modes de réalisation, d'environ 30 mS/cm ou plus, et dans certains modes de réalisation, d'environ 40 mS/cm ou plus à environ 100 mS/cm, déterminée à une température de 25 °C. Pour améliorer la conductivité électrique de l'électrolyte, il est possible d'employer un composé qui est capable de se dissocier dans le solvant pour former des ions. Les composés ioniques appropriés à cette fin peuvent inclure, par exemple, les acides, tels que l'acide chlorhydrique, l'acide nitrique, l'acide sulfurique, l'acide phosphorique, l'acide polyphosphorique, l'acide borique, l'acide boronique, etc. ; les acides organiques, incluant les acides carboxyliques, tels que l'acide acrylique, l'acide méthacrylique, l'acide malonique, l'acide succinique, l'acide salicylique, l'acide sulfosalicylique, l'acide adipique, l'acide maléique, l'acide malique, l'acide oléique, l'acide gallique, l'acide tartarique, l'acide citrique, l'acide formique, l'acide acétique, l'acide glycolique, l'acide oxalique, l'acide propionique, l'acide phtalique, l'acide isophtalique, l'acide glutarique, l'acide gluconique, l'acide lactique, l'acide aspartique, l'acide glutaminique, l'acide itaconique, l'acide trifluoroacétique, l'acide barbiturique, l'acide cinnamique, l'acide benzoïque, l'acide 4-hydroxybenzoïque, l'acide aminobenzoïque, etc. ; les acides sulfoniques, tels que l'acide méthanesulfonique, l'acide benzènesulfonique, l'acide toluènesulfonique, l'acide trifluorométhanesulfonique, l'acide styrènesulfonique, l'acide naphthalènedisulfonique, l'acide hydroxybenzènesulfonique, l'acide dodécylsulfonique, l'acide dodécylbenzènesulfonique, etc. ; les acides polymères, tels que l'acide poly(acrylique) ou poly(méthacrylique) et les copolymères de ceux-ci (par exemple, copolymères maléique-acrylique, sulfoniqueacrylique et styrène-acrylique), l'acide carraghénique, le cellulose de carboxyméthyle, l'acide àlginique, etc. ; et autres. La concentration des composés ioniques est sélectionnée pour obtenir la conductivité électrique souhaitée. Par exemple, un acide (par exemple, l'acide phosphorique) peut constituer d'environ 0,01 % en poids à environ 5 % 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 l'électrolyte. Si souhaité, des mélanges de composés ioniques peuvent également être employés dans l'électrolyte. Un courant est passé à travers l'électrolyte pour former la couche diélectrique. La valeur de la tension 15 gère la charge (courant multiplié par temps) et ainsi, l'épaisseur de la couche diélectrique. Par exemple, l'alimentation peut être réglée initialement à un mode galvanostatique jusqu'à ce que la tension requise soit atteinte. Ensuite, l'alimentation peut être commutée 20 sur un mode potentiostatique dans lequel la tension est maintenue constante pour assurer que l'épaisseur diélectrique correcte soit formée sur la surface du substrat métallique. Bien évidemment, d'autres procédés connus peuvent également être employés, tels que des 25 procédés par impulsions. Indépendamment, pour permettre d'obtenir l'épaisseur souhaitée de la couche diélectrique telle qu'indiquée plus haut, la tension de formation utilisée lors de l'anodisation, qui est d'ordinaire égale à la tension pic, est d'ordinaire 30 élevée, telle que d'environ 5 volts ou plus, dans certains modes de réalisation, d'environ 7 volts ou plus, dans certains modes de réalisation, d'environ 10 volts à environ 25 volts, et dans certains modes de réalisation, d'environ 12 à environ 22 volts. Le niveau de tension peut varier (par exemple, augmenter) ou rester constant dans cette plage. La température de la solution d'anodisation peut aller d'environ 10 °C à environ 200 °C, dans certains modes de réalisation, d'environ 20 °C à environ 150 °C, et dans certains modes de réalisation, d'environ 30 °C à environ 100 °C.

La couche diélectrique résultante peut ainsi être formée sur la surface du substrat métallique comme décrit plus haut. Couche de protection contre l'hydrogène Comme indiqué plus haut, le boîtier contient également une couche de protection contre l'hydrogène, qui inclut une pluralité d'agglomérats relativement petits ayant une surface active importante. Les agglomérats sont frittés ensemble de sorte qu'ils forment un revêtement davantage solidaire et robuste. Bien que cela ne soit pas nécessairement requis, les agglomérats peuvent également être frittés sur le substrat métallique de sorte que la couche de protection reste plus facilement collée à celui-ci. La forme des agglomérats peut varier, telle que sphérique, nodulaire, lamellaire, etc. D'ordinaire, les agglomérats sont sélectionnés pour avoir une charge spécifique élevée pour permettre d'augmenter la capacité de la cathode, d'environ 70 000 microFarads*Volts par gramme (« FiF*V/g ») ou pIus, dans certains modes de réalisation, d'environ 80 000 IlF*V/g ou plus, dans certains modes de réalisation, d'environ 90 000 gF*V/g ou plus, dans certains modes de réalisation, d'environ 100 000 gF*V/g ou plus, et dans certains modes de réalisation, d'environ 120 000 à 5 environ 350 000 gF*V/g. Des exemples de compositions de métal de valve pour former ces agglomérats incluent les métaux de valve, tels que le tantale, le niobium, l'aluminium, le hafnium, le titane, les alliages de ceux-ci, etc., ainsi que les oxydes de ceux-ci (par 10 exemple, oxyde de niobium), les nitrures de ceux-ci, et cetera. Dans un mode de réalisation préféré, la composition contient du tantale. Les agglomérats peuvent être formés en utilisant une diversité de techniques. Une poudre de tantale 15 précurseur, par exemple, peut être formée en réduisant un sel de tantale (par exemple, du fluotantalate de potassium (K2TaF7), du fluotantalate de sodium (Na2TaF7), du pentachlorure de tantale (TaCl5), etc.) avec un agent réducteur (par exemple, de l'hydrogène, du sodium, 20 du potassium, du magnésium, du calcium, etc.). Ces poudres peuvent être agglomérées d'une diversité de manières, comme par le biais d'une ou plusieurs étapes de traitement thermique à une' température d'environ 700 °C à environ 1400 C, dans certains modes de 25 réaliàation, d'environ 750 °C à environ 1200 °C, et dans certains modes de réalisation, d'environ 800 °C à environ 1100 °C. Le traitement thermique peut être opéré dans une atmosphère inerte ou réductrice. Par exemple, le traitement thermique peut être opéré dans 30 une atmosphère contenant de l'hydrogène ou un composé de libération d'hydrogène (par exemple, du chlorure d'ammonium, de l'hydrure de calcium, de l'hydrure de magnésium, etc.) pour fritter partiellement la poudre et réduire la teneur en impuretés (par exemple, fluor). Si souhaité, l'agglomération peut également être réalisée en la présence d'une substance de piégeage (« getter »), tel que du magnésium. Après traitement thermique, les agglomérats grossiers hautement réactifs peuvent être passivés par admission graduelle d'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 d'Albrecht et al. ; 4 441 927 de Getz et al. et 4 017 302 de Bates et al.

La taille et/ou la forme souhaitée(s) des agglomérats peut/peuvent être obtenue(s) en contrôlant différents paramètres de traitement comme connu dans l'art, tels que les paramètres relatifs à la formation de poudre (par exemple, processus de réduction) et/ou à l'agglomération (par exemple, température, atmosphère, etc.). Des techniques de broyage peuvent également être employées pour broyer une poudre précurseur à la taille souhaitée. N'importe laquelle d'une diversité de techniques de broyage peut être utilisée pour obtenir les caractéristiques de particules souhaitées. Par exemple, la poudre peut initialement être dispersée dans un milieu fluide (par exemple, éthanol, méthanol, fluide fluoré, etc.) pour former une suspension. La suspension peut être ensuite combinée avec un milieu de broyage (par exemple, des billes de métal, notamment de tantale) dans un broyeur. Le nombre du milieu de broyage peut généralement varier en fonction de la taille du broyeur, d'environ 100 à environ 2000, et dans certains modes de réalisation, d'environ 600 à environ 1000. La poudre de départ, le milieu fluide et 5 le milieu de broyage peuvent être combinés dans n'importe quelle proportion. Par exemple, le rapport de la poudre de départ sur le milieu de broyage peut être d'environ 1:5 à environ 1:50. De même, le rapport du volume du milieu fluide sur le volume combiné de la 10 poudre 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 broyeurs qui peuvent être utilisés dans la 15 présente invention sont décrits dans les brevets U.S. n° 5 522 558 ; 5 232 169 ; 6 126 097 et 6 145 765. Le broyage peut être opéré pendant n'importe quelle quantité de temps prédéterminée nécessaire pour obtenir la taille cible. Par exemple, le temps de broyage peut 20 aller 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 broyage peut être opéré à n'importe quelle température souhaitée, y 25 compris à température ambiante ou à une température élevée. Après broyage, le milieu fluide peut être séparé ou retiré de la poudre, par exemple, par séchage à l'air, chauffage, filtrage, évaporation, etc. Divers autres traitements classiques peuvent 30 également être employés dans la présente invention pour améliorer les propriétés de la poudre. Par exemple, dans certains modes de réalisation, les agglomérats peuvent être dopés avec des retardateurs de frittage en la présence d'un dopant, tel que des acides aqueux (par exemple, acide phosphorique). La quantité du dopant ajouté dépend en partie de la surface active de la poudre, mais il est d'ordinaire présent dans une quantité ne dépassant pas 200 parties par million (« ppm »). Le dopant peut être ajouté avant, pendant et/ou après n'importe quelle(s) étape(s) de traitement thermique. Les agglomérats peuvent également être soumis à un ou plusieurs traitements de désoxydation pour améliorer la ductilité. Par exemple, les agglomérats peuvent être exposés à un getter (par exemple, du magnésium), comme décrit dans le brevet U.S. n° 4 960 471. La température à laquelle la désoxydation se produit peut varier, mais va d'ordinaire d'environ 700 °C à environ 1600 00, dans certains modes de réalisation, d'environ 750 °C à environ 1200 °C, et dans certains modes de réalisation, d'environ 800 °C à environ 1000 °C. Le temps total du/des traitement(s) de désoxydation peut aller d'environ 20 minutes à environ 3 heures. La désoxydation se produit également de préférence dans une atmosphère inerte (par exemple, sous argon). Lors de l'exécution du/des traitement(s) de désoxydation, le magnésium ou autre getter se vaporise d'ordinaire et forme un précipité sur la paroi froide du four. Pour procéder à l'élimination du getter, cependant, les agglomérats peuvent être soumis à une ou plusieurs étapes de lixiviation acide, telles qu'avec de l'acide nitrique, de l'acide fluorhydrique, etc.

Certains autres composants peuvent également être incorporés dans la poudre. Par exemple, la poudre peut éventuellement être mélangée avec un liant pour s'assurer que les agglomérats adhèrent adéquatement les unes aux autres lorsqu'ils sont appliqués sur le substrat. Les liants appropriés peuvent inclure, par exemple, le polybutyral de vinyle ; le polyacétate de vinyle ; l'alcool polyvinylique ; le polyvinylpyrollidone ; les polymères cellulosiques, tels que le carboxyméthyl cellulose, le méthyle cellulose, l'éthyle cellulose, l'hydroéthyle cellulose et le méthylhydroxyéthyle cellulose ; le polypropylène atactique, le polyéthylène ; le polyéthylène glycol (par exemple, CarbowaxTM de Dow Chemical Co.) ; le polystyrène, le poly(butadiène/styrène) ; les polyamides, polyimides et polyacrylamides, les polyéthers de masse moléculaire élevée ; les copolymères d'oxyde d'éthylène et d'oxyde de propylène ; les fluoropolymères, tels que le polytétrafluoroéthylène, le fluorure de polyvinylidène et les copolymères de fluoro-oléfine ; les polymères acryliques, tels que le polyacrylate de sodium, les polyacrylates d'alkyle inférieur, les polyméthacrylates d'alkyle inférieur et les copolymères d'acrylates et méthacrylates d'alkyle inférieur ; et les acides gras et les cires, tels que les acides gras stéariques et autres acides gras savonneux, la cire végétale, les microcires (paraffines purifiées), etc. Le liant peut être dissous et dispersé dans un solvant. Les exemples de solvant peuvent inclure l'eau, les alcools, et autres.

N'importe laquelle d'une diversité de techniques peut généralement être employée pour appliquer les agglomérats sur le substrat métallique selon la présente invention, telle 5 le frittage thermique, la sérigraphie, le trempage, que le traitement thermique, pulvérisation cathodique, la le dépôt électrophorétique, le couchage par faisceau d'électrons, la pulvérisation, le pressage au rouleau, l'application au pinceau, le coulage à la racle et le dépôt sous vide. L'excédent 10 d'agglomérats peut être éliminé, par exemple, en retournant le substrat. Lors de l'application, les agglomérats peuvent éventuellement être chauffés pour éliminer tout liant/lubrifiant présent. Le chauffage peut être opéré, par exemple, 15 d'environ 40 °C à environ 800 °C. une OU plusieurs couches de l'hydrogène des agglomérats sont température appliquées, contre formées à une Une fois protection d'ordinaire sur la surface du substrat. L'épaisseur d'une couche de protection peut varier en fonction de la taille et de 20 la configuration du substrat métallique, de l'anode, etc. En règle générale, une couche de protection peut avoir une épaisseur d'environ 1 à environ 1000 micromètres, dans certains modes de réalisation, d'environ 2 à environ 800 micromètres, et dans certains 25 modes de réalisation, d'environ 5 à environ 500 micromètres. L'étendue selon laquelle les agglomérats couvrent le substrat métallique peut également varier. Par exemple, dans certains modes de réalisation, la couche de protection peut être sensiblement continue de 30 telle sorte que les agglomérats couvrent une partie substantielle, voire la totalité de la surface du substrat. Dans d'autres modes de réalisation cependant, la couche de protection peut être discontinue de telle sorte que les agglomérats sont appliqués selon un mode espacé, par exemple, sur la surface, de sorte qu'ils forment des structures de type « îlots ». Indépendamment de la manière dont la couche de protection est formée, les agglomérats sont frittés de telle sorte qu'une liaison se forme entre les particules et éventuellement le substrat métallique.

Par exemple, le frittage peut être opéré à une température d'environ 800 °C à environ 2000 °C, dans certains modes de réalisation, d'environ 1200 °C à environ 1800 °C, et dans certains modes de réalisation, d'environ 1500 °C à environ 1700 °C, pour une durée d'environ 5 minutes à environ 100 minutes, et dans certains modes de réalisation, d'environ 10 minutes à environ 50 minutes. Ceci peut être opéré en une ou plusieurs étapes. Si souhaité, le frittage peut être opéré dans une atmosphère réductrice, telle que sous vide, gaz inerte, hydrogène, etc. L'atmosphère réductrice peut être à une pression d'environ 10 Torr à environ 2000 Torr, dans certains modes de réalisation, d'environ 100 Torr à environ 1000 Torr, et dans certains modes de réalisation, d'environ 100 Torr à environ 930 Torr. Des mélanges d'hydrogène et autres gaz (par exemple, argon ou azote) peuvent également être employés. Matériau électrochimiquement actif Bien que cela ne soit pas requis, un matériau électrochimiquement actif peut également être disposé sur le substrat métallique de sorte à augmenter encore la surface efficace sur laquelle l'électrolyte fluide communique électrochimiquement avec le substrat. Lorsqu'il est employé, le matériau électrochimiquement 5 actif est d'ordinaire disposé sur la couche de protection, de telle sorte que la couche de protection est positionnée entre le substrat métallique et le matériau électrochimiquement actif. Dans des variantes de modes de réalisation, cependant, la couche de 10 protection peut également être disposée sur le matériau électrochimiquement actif. La nature du matériau électrochimiquement actif peut varier. Par exemple, il est possible d'employer un matériau particulaire qui comporte des particules 15 conductrices, telles que celles formées à partir de ruthénium, iridium, nickel, rhodium, rhénium, cobalt, tungstène, manganèse, tantale, niobium, molybdène, plomb, titane, platine, palladium et osmium, ainsi que des combinaisons de ces métaux. Des particules 20 conductrices d'oxyde non isolantes peuvent également être employées. Des oxydes appropriés peuvent inclure un métal issu du groupe constitué de ruthénium, iridium, nickel, rhodium, rhénium, cobalt, tungstène, manganèse, tantale, niobium, molybdène, plomb, titane, platine, 25 palladium et osmium, ainsi que de combinaisons de ces métaux. Parmi les oxydes métalliques particulièrement appropriés, on trouve le dioxyde de ruthénium, l'oxyde de niobium, le dioxyde de niobium, l'oxyde d'iridium et le dioxyde de manganèse. Il est également possible 30 d'employer des particules carbonées qui ont le niveau souhaité de conductivité, telles que du carbone activé, du noir de carbone, du graphite, etc. Certaines formes appropriées de carbone activé et techniques de formation de celles-ci sont décrites dans les brevets U.S. n° 5 726 118 de Ivey et al. et 5 858 911 de Wellen et al. Il est également possible d'employer un revêtement polymère conducteur en tant que matériau électrochimiquement actif. Le revêtement polymère conducteur peut être formé à partir d'une ou plusieurs couches. Le matériau employé dans cette/ces couche(s) peut varier. Dans un mode de réalisation, par exemple, le matériau comprend un/des polymère(s) conducteur(s) qui est/sont d'ordinaire n-conjugué(s) et a/ont une conductivité électrique après oxydation ou réduction.

Des exemples de ces polymères conducteurs n-conjuguées comprennent, par exemple, les polyhétérocycles (par exemple, polypyrroles, polythiophènes, polyanilines, etc.), les polyacétylènes, les poly-p-phénylènes, les polyphénolates, et autres. Les polythiophènes substitués sont particulièrement appropriés pour être utilisés comme polymère conducteur en ce qu'ils présentent une robustesse mécanique et une performance électrique particulièrement bonnes. Dans un mode de réalisation particulier, le polythiophène substitué a la structure générale suivante : D (R7b 0/T dans laquelle, T est 0 ou S ; D est un radical alkylène en Cl à C5 5 éventuellement substitué (par exemple, méthylène, éthylène, n-propylène, n-butylène, n-pentylène, etc.) ; R7 est un radical alkyle en Ci à 018 linéaire ou ramifié, éventuellement substitué (par exemple, méthyle, éthyle, n- ou iso-propyle, n-, iso-, sec- ou tert10 butyle, n-pentyle, 1-méthylbutyle, 2-méthylbutyle, 3- méthylbutyle, 1-éthylpropyle, 1,1-diméthylpropyle, 1,2- diméthylpropyle, 2,2-diméthylpropyle, n-hexyle, nheptyle, n-octyle, 2-éthylhexyle, n-nonyle, n-décyle, n-undécyle, n-dodécyle, n-tridécyle, n-tétradécyle, n- 15 hexadécyle, n-octadécyle, etc.) ; un radical cycloalkyle en C5 à 012 éventuellement substitué (par exemple, cyclopentyle, cyclohexyle, cycloheptyle, cyclooctyle, cyclononyle, cyclodécyle, etc.) ; un radical aryle en C6 à 014 éventuellement substitué (par 20 exemple, phényle, naphthyle, etc.) ; un radical aralkyle en C7 à CH éventuellement substitué (par exemple, benzyle, o-, m-, p-tolyle, 2,3-, 2,4-, 2,5-, 2-6, 3-4-, 3,5-xylyle, mésityle, etc.) ; un radical hydroxyalkyle en Ci à C4 éventuellement substitué, ou 25 un radical hydroxyle ; et q est un entier de 0 à 8, dans certains modes de réalisation, de 0 à 2, et dans un mode de réalisation, de 0 ; et n est de 2 à 5000, dans certains modes de 30 réalisation, de 4 à 2000, et dans certains modes de réalisation, de 5 à 1000. Parmi les exemples de substituants pour les radicaux « D » ou « R7 », on trouve, 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 alkoxysilane, carboxylamide, et autres. Les polymères de thiophène particulièrement appropriés sont ceux dans lesquels « D » est un radical 10 alkylène en C2 à C3 éventuellement substitué. Par exemple, le polymère peut être un poly(3,4- éthylènedioxythiophène) éventuellement substitué, qui a la structure générale suivante : 15 Les procédés de formation de polymères conducteurs, tels que décrits plus haut, sont bien connus dans l'art. Par exemple, le brevet U.S. 20 n° 6 987 663 de Merker et al. décrit diverses techniques pour former des polythiophènes substitués à partir d'un précurseur monomère. Le précurseur monomère peut, par exemple, avoir la structure suivante : dans laquelle, T, D, R7 et q sont définis plus haut. Les 5 monomères de thiophène particulièrement appropriés sont ceux dans lesquels « D » est un radical alkylène en C2 à C3 éventuellement substitué. Par exemple, il est possible d'employer des 3,4-alkylènedioxythiophènes éventuellement substitués qui ont la structure 10 générale : (R7)q /\ 0 0 dans laquelle R7 et q sont tels que définis plus 15 haut. Dans un mode de réalisation particulier, « q » est 0. Un exemple approprié commercialement de 3,4- éthylènedioxthiophène est disponible auprès de Heraeus Clevios sous la - désignation CleviosTM M. D'autres monomères appropriés sont également décrits dans les 20 brevets U.S. n° 5 111 327 de Blohm et al. et 6 635 729 de Groenendaal et al. Il est également possible d'employer des dérivés de ces monomères qui sont, par exemple, les dimères ou trimères des monomères ci- dessus. Des dérivés moléculaires plus élevés, à savoir, des tétramères, pentamères, etc. des monomères sont appropriés pour une utilisation dans la présente invention. Les dérivés peuvent être constitués d'unités 5 monomères identiques ou différentes et utilisés sous forme pure et en mélange les uns avec les autres et/ou avec les monomères. Des formes oxydées ou réduites de ces précurseurs peuvent également être employées. Les monomères de thiophène peuvent être 10 polymérisés chimiquement en la présence d'un catalyseur oxydatif. Le catalyseur oxydatif comprend d'ordinaire un cation de métal de transition, tel que les cations de fer(III), cuivre(II), chrome(VI), cérium(IV), manganèse(IV), manganèse(VII), ruthénium(III), etc. Un 15 dopant peut également être employé pour fournir une charge supplémentaire au polymère conducteur et stabiliser la conductivité du polymère. Le dopant comprend d'ordinaire un anion inorganique ou organique, tel qu'un ion d'un acide sulfonique. Dans certains 20 modes de réalisation, le catalyseur oxydatif employé dans la solution de précurseur présente à la fois une fonctionnalité catalytique et de dopage en ce qu'il comprend un cation (par exemple, métal de transition) et un anion (par exemple, acide sulfonique). Par 25 exemple, le catalyseur oxydatif peut être un sel de métal de transition qui comprend des cations de fer(III), tels que des halogénures de fer(III) (par exemple, FeC13) ou des sels de fer(III) d'autres acides inorganiques, tels que Fe(C104)3 ou Fe2(SO4)3 et les 30 sels de fer(III) d'acides organiques et d'acides inorganiques comprenant des radicaux organiques. Des exemples de sels de fer(III) d'acides inorganiques avec des radicaux organiques comprennent, par exemple, des sels de fer(III) de monoesters d'acide sulfurique d'alcanols en Ci à C20 (par exemple, sel de fer(III) de sulfate de lauryle). De même, des exemples de sels de fer(III) d'acides organiques comprennent, par exemple, les sels de fer(III) d'acides sulfoniques d'alcane en Ci à C20 (par exemple, acide sulfonique de méthane, éthane, propane, butane ou dodécane) ; les sels de fer(III) d'acides perfluorosulfoniques aliphatiques (par exemple, acide sulfonique de trifluorométhane, acide sulfonique de perfluorobutane ou acide sulfonique de perfluorooctane) ; les sels de fer (III) d'acides carboxyliques en Ci à Cu aliphatiques (par exemple, acide 2-éthylhexylcarboxylique) ; les sels de fer (III) d'acides perfluorocarboxyliques aliphatiques (par exemple, acide trifluoroacétique ou acide de perfluorooctane) ; les sels de fer (III) d'acides sulfoniques aromatiques éventuellement substitués par des groupes alkyle en Ci à Cu (par exemple, acide sulfonique de benzène, acide sulfonique de o-toluène, acide sulfonique de p-toluène ou acide sulfonique de dodécylbenzène) ; les sels de fer (III) d'acides sulfoniques de cycloalcane (par exemple, acide sulfonique de camphre) ; etc. Des mélanges de ces sels de fer(III) susmentionnés peuvent également être utilisés. Le sulfonate de fer(III)-p-toluène, le sulfonate de fer(III)-o-toluène et des mélanges de ceux-ci sont particulièrement appropriés. Un exemple approprié commercialement du sulfonate de fer(III)-ptoluène est disponible auprès de Heraeus Clevios sous la désignation CleviosTM C. Divers procédés peuvent être utilisés pour former une couche polymère conductrice. Dans un mode de réalisation, le catalyseur oxydatif et le monomère sont appliqués, soit en séquence, soit en conjugaison, de telle sorte que la réaction de polymérisation se produit in situ. Des techniques d'application appropriées, qui peuvent inclure la sérigraphie, le trempage, le revêtement électrophorétique et la pulvérisation, peuvent être utilisées pour former un revêtement polymère conducteur. Par exemple, le monomère peut tout d'abord être mélangé avec le catalyseur oxydatif pour former une solution de précurseur. Une fois le mélange formé, il peut être appliqué et puis on le laisse polymériser afin que le revêtement conducteur soit formé sur la surface. En variante, le catalyseur oxydatif et le monomère peuvent être appliqués en séquence. Dans un mode de réalisation, par exemple, le catalyseur oxydatif est dissous dans un solvant organique (par exemple, du butanol) et puis appliqué comme une solution de trempage. Le substrat peut ensuite être séché pour éliminer le solvant de celui-ci. Ensuite, le substrat peut être mis en contact avec une solution contenant le monomère. La polymérisation est d'ordinaire effectuée 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 plus haut, seront décrites dans de plus amples détails dans le brevet U.S. n° 7 515 396 de Biler. Encore d'autres procédés d'application de ce(s) revêtement(s) conducteur(s) peuvent être décrits dans les brevets U.S. n° 5 457 862 de Sakata et al., 5 473 503 de Sakata et al., 5 729 428 de Sakata et al., et 5 812 367 de Kudoh et al. Outre une application in situ, une couche de polymère conduCteur peut également être appliquée sous la forme d'une dispersion de particules de polymère 10 conducteur. Bien que leur taille puisse varier, il est d'ordinaire souhaitable que les particules possèdent un petit diamètre pour augmenter la surface active disponible pour l'adhésion au substrat. Par exemple, les particules peuvent avoir un diamètre moyen 15 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 300 nanomètres. La valeur D90 des particules (les particules ayant un diamètre inférieur 20 ou égal à la valeur D90 constituent 90 % du volume total de l'ensemble des particules solides) peut être d'environ 15 micromètres ou moins, dans certains modes de réalisation, d'environ 10 micromètres ou moins et dans certains modes de réalisation, d'environ 25 1 nanomètre à environ 8 micromètres. Le diamètre des particules peut être déterminé en utilisant des techniques connues, telles que par ultracentrifugeuse, diffraction laser, etc. L'épaisseur cible totale du revêtement 30 électrochimiquement actif peut généralement varier en fonction des propriétés souhaitées du condensateur.

D'ordinaire, le revêtement a une épaisseur d'environ 0,2 micromètres (« pm ») à environ 50 pm, dans certains modes de réalisation, d'environ 0,5 pm à environ 20 pm et dans certains modes de réalisation, d'environ 1 pm à 5 environ 5 pm. Indépendamment, la cathode résultante, incluant le substrat, la couche de protection contre l'hydrogène et le matériau électrochimiquement actif optionnel, peut avoir une épaisseur relativement faible. Par exemple, la cathode peut avoir une épaisseur allant 10 d'environ 50 micromètres à environ 2000 micromètres, dans certains modes de réalisation, d'environ 100 micromètres à environ 1500 micromètres, et dans certains modes de réalisation, d'environ 200 micromètres à environ 1000 micromètres. 15 Anode L'anode du condensateur électrolytique inclut un corps poreux qui peut être formé à partir d'une composition de métal de valve, telle que décrite plus 20 haut. Dans un mode de réalisation, par exemple, l'anode est formée à partir d'une poudre de tantale. La poudre peut contenir des agglomérats ayant une d'une diversité de formes, telle que nodulaire, angulaire, lamellaire, etc. ainsi que des mélanges de ces formes. Dans 25 certains cas, l'anode peut être formée à partir d'une poudre ayant une charge spécifique élevée. A savoir, la poudre peut avoir une charge spécifique d'environ 70 000 microFarads*Volts par gramme (« pF*V/g ») ou plus, dans certains modes de réalisation, d'environ 30 80 000 la,F*V/g ou plus, dans certains modes de réalisation, d'environ 90 000 FIF*V/g ou plus, dans certains modes de réalisation, d'environ 100 000 gF*V/g ou plus, et dans certains modes de réalisation, d'environ 120 000 à environ 350 000 gF*V/g. Bien évidemment, bien que des poudres d'une charge spécifique élevée soient normalement souhaitées, ce n'est pas nécessairement une exigence. Dans certains modes de réalisation, par exemple, les poudres ont une charge spécifique inférieure à environ 70 000 microFarads*Volts par gramme (« gF*V/g »), dans certains modes de réalisation, d'environ 2 000 gF*V/g à environ 65 000 gF*V/g et dans certains modes de réalisation, d'environ 5000 à environ 50 000 gF*V/g. Une fois formée, la poudre résultante peut être compactée en utilisant n'importe quel moule de compression de poudre classique. Par exemple, le moule de compression peut être une presse à compaction monoposte utilisant une filière et un ou plusieurs poinçons. En variante, il est possible d'utiliser des moules de compression à compaction de type à enclume qui n'utilisent qu'une filière et un seul poinçon inférieur. Les moules de compression à compaction monoposte sont disponibles dans plusieurs types de base, tels que presses à came, bascule/genouillère et excentrique/manivelle ayant des capacités variables, telles que simple action, double action, matrice flottante, plateau mobile, poussoir opposé, vis, impact, compression à chaud, matriçage ou calibrage. La poudre peut être compactée autour d'un fil d'anode (par exemple, fil de tantale). Il doit en outre être entendu que le fil d'anode peut en variante être attaché (par exemple, soudé) au corps d'anode suite à la compression et/ou au frittage du corps d'anode. Si souhaité, tout liant peut être éliminé après compression, tel qu'en chauffant la pastille formée sous vide- à une certaine température (par exemple, d'environ 150 °C à environ 500 °C) pendant plusieurs minutes. En variante, le liant peut également être éliminé en mettant en contact la pastille avec une solution aqueuse, comme décrit dans le brevet U.S. n° 6 197 252 de Bishop et al. Indépendamment, le corps d'anode pressé est fritté pour former une masse poreuse solidaire. Les conditions de frittage peuvent être dans les plages indiquées plus haut. Les figures 2 à 4, par exemple, représentent un mode de réalisation d'une anode 20 qui contient un corps fritté poreux 22 ayant au moins une paroi latérale 24 positionnée entre une extrémité proximale 34 et une extrémité distale opposée 36. La forme en coupe de l'extrémité proximale 34 et/ou de l'extrémité distale 36 peut généralement varier sur la base de la forme souhaitée du corps d'anode 22. Dans ce mode de réalisation particulier, par exemple, les deux extrémités 34 et 36 ont une forme en coupe circulaire de telle sorte que le corps d'anode 22 est généralement cylindrique. D'autres formes appropriées peuvent inclure, par exemple, les formes carré, rectangulaire, triangulaire, hexagonale, octogonale, heptagonale, pentagonale, trapézoïdale, elliptique, en étoile, sinusoïdale, etc. Le corps d'anode 22 a également une longueur dans la direction longitudinale « z » définie entre les extrémités 34 et 36, et une largeur dans la direction « x » et une profondeur dans la direction « y ». Dans le mode de réalisation illustré, la largeur et la profondeur sont toutes les deux définies entre les parois latérales 24. Bien que ce ne soit nullement une exigence, la longueur du corps d'anode 22 est d'ordinaire supérieure à sa largeur et/ou profondeur. Par exemple, dans certains modes de réalisation, le rapport de la longueur sur à la fois la largeur et la profondeur peut être d'environ 1 à environ 30, dans certains modes de réalisation, d'environ 1,1 à environ 10, et dans certains modes de réalisation, d'environ 1,5 à environ 5. La longueur de l'anode 20 peut, par exemple, aller d'environ 0,05 à environ 100 millimètres, dans certains modes de réalisation, d'environ 1 à environ 60 millimètres, et dans certains modes de réalisation, d'environ 5 à environ 30 millimètres. La largeur du corps d'anode 22 peut aller d'environ 0,5 à environ 50 millimètres, dans certains modes de réalisation, d'environ 1 à environ 40 millimètres, et dans certains modes de réalisation, d'environ 4 à environ 30 millimètres. De même, la profondeur du corps d'anode 22 peut aller d'environ 0,5 à environ 50 millimètres, dans certains modes de réalisation, d'environ 1 à environ 40 millimètres, et dans certains modes de réalisation, d'environ 4 à environ 30 millimètres. Bien évidemment, lorsque le corps d'anode est cylindrique par nature, sa largeur et sa profondeur seront identiques. Dans certains modes de réalisation, au moins un canal s'étendant longitudinalement est creusé dans le 30 corps d'anode. Ces canaux peuvent être formés pendant le pressage, comme le sait l'homme du métier. Par exemple, le moule de compression peut contenir une ou plusieurs indentations longitudinales qui correspondent à la forme souhaitée des canaux. De cette manière, la poudre est comprimée autour des indentations de sorte que lorsqu'elle est retirée du moule, le corps d'anode résultant contient des canaux longitudinaux au niveau des zones où les indentations longitudinales étaient positionnées dans le moule. Les canaux peuvent avoir un rapport d'aspect (longueur divisée par largeur) relativement élevé, d'environ 2 ou plus, dans certains modes de réalisation, d'environ 5 ou plus, dans certains modes de réalisation, d'environ 10 à environ 200, dans certains modes de réalisation, d'environ 15 à environ 150, dans certains modes de réalisation, d'environ 20 à environ 100, et dans certains modes de réalisation, d'environ 30 à environ 60. Ces canaux peuvent augmenter de manière significative la surface active externe de l'anode, ce qui peut améliorer le degré auquel l'anode peut dissiper la chaleur et augmenter la probabilité pour que l'électrolyte d'anodisation passe dans les pores du corps d'anode lors de l'oxydation anodique. Si nous regardons à nouveau aux figures 2 à 4, par exemple, le corps d'anode 22 peut contenir des canaux 28 qui sont creusés dans la paroi latérale 24. Les canaux 28 « s'étendent longitudinalement » au sens où ils possèdent une longueur dans la direction longitudinale « z » du corps d'anode 22. Cependant, alors que les canaux 28 des figures 2 à 4 sont sensiblement parallèles à la direction longitudinale, ceci n'est nullement une exigence. Par exemple, d'autres modes de réalisation appropriés peuvent inclure un ou plusieurs canaux s'étendant longitudinalement qui sont sous la forme d'une spirale, d'une hélice, etc., qui ne sont pas parallèles à la longitudinale du corps d'anode. Le nombre de ces canaux s'étendant longitudinalement peut varier, mais est d'ordinaire de 1 à 20, dans certains modes de réalisation, de 2 à 15, et dans certains modes de réalisation, de 4 à 10. Lorsque de multiples canaux sont employés, il est généralement souhaitable qu'ils soient répartis de manière symétrique et équidistante autour d'un axe longitudinal central de l'anode, bien que ceci ne soit nullement une exigence. Sur les figures 2 à 4, par exemple, le corps d'anode illustré 22 contient cinq (5) canaux séparés 28. La figure 5 montre d'autre part une variante de mode de réalisation dans laquelle six (6) canaux séparés 228 sont employés. Dans chacun des modes de réalisation particuliers, cependant, les canaux sont répartis d'une manière généralement symétrique autour du centre longitudinal « C » du corps d'anode. Au moins une partie des canaux 28 peut avoir un rapport d'aspect (longueur divisée par largeur) relativement élevé. La longueur « L1 » (figure 3) des canaux 28 peut, par exemple, aller d'environ 0,5 à environ 100 millimètres, dans certains modes de réalisation, d'environ 1 à environ 60 millimètres, et dans, certains modes de réalisation, d'environ 5 à environ 30 millimètres. La largeur « Wl » des canaux 28 (figures 3 et 4) peut de même aller d'environ 0,01 à environ 20 millimètres, dans certains modes de réalisation, d'environ 0,02 à environ 15 millimètres, dans certains modes de réalisation, d'environ 0,05 à environ 4 millimètres, et dans certains modes de réalisation, d'environ 0,1 à environ 2 millimètres. Les canaux 28 représentés sur les figures 2 à 4 s'étendent dans la direction longitudinale « L » le long de l'ensemble de la longueur du corps d'anode 22 et coupent à la fois l'extrémité proximale 34 et l'extrémité distale 36. Il doit être entendu, cependant, qu'un ou plusieurs canaux peuvent également s'étendre le long d'une partie uniquement de la longueur du corps d'anode de sorte qu'ils ne coupent qu'une extrémité du corps d'anode, ou de sorte qu'ils ne coupent ni l'une ni l'autre extrémité. La mesure dans laquelle les canaux sont creusés dans le corps d'anode peut être sélectivement contrôlée pour obtenir un équilibre entre une surface accrue et l'intégrité de la structure d'anode. A savoir, si la profondeur des canaux est trop importante, il peut être difficile de presser l'anode dans une structure physiquement résistante. De même, si la profondeur est trop petite, les bénéfices souhaités peuvent ne pas être atteints. Ainsi, dans la plupart des modes de réalisation, les canaux sont creusés de sorte qu'ils s'étendent dans une direction qui est d'environ 2 % à environ 60 %, dans certains modes de réalisation, d'environ 5 % à environ 50 %, et dans certains modes de réalisation, d'environ 10 % à environ 45 % de l'épaisseur du corps d'anode dans la même direction. Si nous regardons à nouveau la figure 3 par exemple, un des canaux 28 est représenté comme s'étendant dans une direction « T ». Dans ce mode de réalisation, la longueur du canal 28 dans la direction « T » divisée par l'épaisseur du corps poreux 22 dans la direction « T », multipliée par 100, se trouve dans les pourcentages indiqués ci-dessus.

Bien évidemment, la profondeur de chacun des canaux n'a pas besoin d'être identique. Sur la figure 5, par exemple, est représenté un mode de réalisation d'une anode 220 qui contient des premiers canaux 228 et des seconds canaux 229. Dans ce mode de réalisation particulier, les premiers canaux 228 s'étendent dans le corps d'anode à un degré plus important que les seconds canaux 229. Un des premiers canaux 228 peut, par exemple, s'étendre dans une direction « Ti qui est d'environ 15 % à environ 60 %, dans certains modes de réalisation, d'environ 20 % à environ 50 %, et dans certains modes de réalisation, d'environ 25 % à environ 45 % de l'épaisseur du corps d'anode dans la même direction. De même, l'un des seconds canaux 229 peut s'étendre dans une direction « T2 » qui est d'environ 2 % à environ 40 %, dans certains modes de réalisation, d'environ 5 % à environ 35 %, et dans certains modes de réalisation, d'environ 10 % à environ 25 % du corps d'anode dans la même direction. Une telle configuration peut effectivement combiner les bénéfices des canaux plus profonds (par exemple, plus grande surface efficace) avec ceux des canaux moins profonds (par exemple, plus grande intégrité physique). Dans ces modes de réalisation, le nombre de canaux plus profonds peut être d'environ 1 à 10, dans certains modes de 30 réalisation, de 2 à 6, et dans certains modes de réalisation, de 2 à 4, et le nombre des canaux moins profonds peut de même être de 1 à 10, dans certains modes de réalisation, de 2 à 6, et dans certains modes de réalisation, de 2 à 4. D'ordinaire, l'anode contient également un fil 5 conducteur d'anode qui aide à connecter l'anode aux terminaisons du condensateur résultant. Le fil conducteur peut être formé d'un quelconque matériau électroconducteur, tel que le tantale, niobium, nickel, aluminium, hafnium, titane, etc., ainsi que d'oxydes 10 et/ou nitrures de ceux-ci. Bien que cela ne soit pas nécessairement requis, il est souvent souhaitable que le fil conducteur s'étende dans la même direction longitudinale que les canaux. Dans le mode de réalisation des figures 2 à 4 par exemple, un fil 15 conducteur d'anode 30 s'étend dans la direction « z » longitudinale à partir de l'extrémité proximale 34 du corps d'anode 22. Un contact électrique avec l'anode 20 peut être accompli d'une diversité de manières, telles que par couplage du fil conducteur 30 en utilisant un 20 soudage par résistance ou au laser. En variante, le fil conducteur 30 peut être logé dans le corps d'anode pendant sa formation (par exemple, avant frittage). Une fois formé, le corps d'anode poreux est oxydé anodiquement (« anodisé ») de sorte qu'une couche 25 diélectrique se forme au-dessus et/ou à l'intérieur du corps d'anode. Par exemple, un corps d'anode en tantale (Ta) peut être anodisé en pentoxyde de tantale (Ta205) L'anodisation peut être effectuée en utilisant des solutions électrolytiques telles que décrites plus haut. 30 D'ordinaire, la tension à laquelle se produit l'oxydation anodique de l'anode va d'ordinaire d'environ 4 à environ 250 V, et dans certains modes de réalisation, d'environ 9 à environ 200 V, et dans certains modes de réalisation, d'environ 20 à environ 150 V.

Electrolyte de travail L'électrolyte de travail est en communication électrique avec le substrat métallique et l'anode. L'électrolyte est un fluide qui peut être imprégné à l'intérieur de l'anode, ou il peut être ajouté au condensateur à une étape de production ultérieure. L'électrolyte fluide humidifie généralement uniformément le diélectrique sur l'anode. Différents électrolytes appropriés sont décrits dans les brevets U.S. n° 5 369 547 et 6 594 140 d'Evans et al. D'ordinaire, l'électrolyte est conducteur ioniquement en ce qu'il possède une conductivité électrique d'environ 0,1 à environ 20 Siemens par centimètre (« S/cm »), dans certains modes de réalisation, d'environ 0,2 à environ 15 S/cm, et dans certains modes de réalisation, d'environ 0,5 à environ 10 S/cm, déterminée à une température de 23 °C en utilisant n'importe quel dispositif de mesure de conductivité connu (par exemple, Oakton Con Série 11). L'électrolyte fluide est généralement sous forme d'un liquide, tel qu'une solution (par exemple, aqueuse ou non aqueuse), d'une suspension colloïdale, d'un gel, etc. Par exemple, l'électrolyte peut être une solution aqueuse d'un acide (par exemple, acide sulfurique, acide phosphorique ou acide nitrique), d'une base (par exemple, hydroxyde de potassium) ou d'un sel (par exemple, sel d'ammonium, tel qu'un nitrate), ainsi que tout autre électrolyte approprié connu dans l'art, tel qu'un sel dissous dans un solvant organique (par exemple, sel d'ammonium dissous dans une solution à base de glycol). Divers autres électrolytes sont décrits dans les brevets U.S. n° 5 369 547 et 6 594 140 d'Evans et al. La conductivité ionique souhaitée peut être obtenue en sélectionnant un/des composé(s) ionique(s) (par exemple, acides, bases, sels, et autres) dans certaines plages de concentration. Dans un mode de réalisation particulier, des sels d'acides organiques faibles peuvent être efficaces pour obtenir la conductivité souhaitée de l'électrolyte. Le cation du sel peut inclure des cations non atomiques, tels que des métaux alcalins (par exemple, Li+, Na+, K+, Rb+ ou Cs+), des métaux alcalino-terreux (par exemple, Be2+, Ca2+, Sr2+ ou Ba2+), des métaux de transition (par exemple, Ag+, Fe2+, Fe3+, etc.), ainsi que des cations polyatomiques, tels que NH4. L'ammonium (NH4),+ le sodium (K+) et le lithium (Li+) monovalents sont des cations particulièrement appropriés pour une utilisation dans la présente invention. L'acide organique utilisé pour former l'anion du sel peut être « faible » au sens où il a d'ordinaire une première constante de dissociation d'acide (p&/) d'environ 0 à environ 11, dans certains modes de réalisation, d'environ 1 à environ 10 et dans certains modes de réalisation, d'environ 2 à environ 10, déterminée à 23 °C. N'importe quels acides organiques faibles appropriés peuvent être utilisés dans la présente invention, tels que les acides carboxyliques, tels que l'acide acrylique, l'acide méthacrylique, l'acide malonique, l'acide succinique, l'acide salicylique, l'acide sulfosalicylique, l'acide adipique, l'acide maléique, l'acide malique, l'acide oléique, l'acide 5 gallique, l'acide tartarique (par exemple, l'acide dextotartarique, l'acide mésotartarique, etc.), l'acide citrique, l'acide formique, l'acide acétique, l'acide glycolique, l'acide oxalique, l'acide propionique, l'acide phthalique, l'acide isophthalique, l'acide 10 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, 15 etc. ; des mélanges de ceux-ci, et autres. Les acides polyprotiques (par exemple, acide diprotique, triprotique, etc.) sont particulièrement souhaitables pour une utilisation dans la formation du sel, tels que l'acide adipique (pK,/ de 4,43 et Plia2 de 5,41), l'acide 20 a-tartarique (pKai of 2.98 et pKa2 of 4.34), l'acide méso-tartarique (pKa/ de 3,22 et plia2 de 4,82), l'acide oxalique (p_Ka/ de 1,23 et p.i(a2 de 4,19), l'acide lactique (pKai de 3,13, P-Ka2 de 4,76 et p/(a3 de 6,40), etc. 25 Tandis que les quantités réelles peuvent varier en fonction du sel particulier employé, de sa solubilité dans le(s) solvant(s) utilisé(s) dans l'électrolyte et de la présence d'autres composants, ces sels d'acide organique faible sont d'ordinaire présents dans 30 l'électrolyte dans une quantité d'environ 0,1 à environ 25 % en poids, dans certains modes de réalisation, d'environ 0,2 à environ 20 % en poids, dans certains modes de réalisation, d'environ 0,3 à environ 15 % en poids et dans certains modes de réalisation, d'environ 0,5 à environ 5 % en poids.

L'électrolyte est d'ordinaire aqueux en ce qu'il contient un solvant aqueux, tel que de l'eau (par exemple, de l'eau désionisée). Par exemple, de l'eau (par exemple, de l'eau désionisée) peut constituer environ 20 % en poids à environ 95 % en poids, dans certains modes de réalisation, environ 30 % en poids à environ 90 % en poids et dans certains modes de réalisation, environ 40 % en poids à environ 85 % en poids de l'électrolyte. Un solvant secondaire peut également être employé pour former un mélange de solvants. Des exemples de solvants appropriés peuvent comprendre, par exemple, les glycols (par exemple, éthylène glycol, propylène glycol, butylène glycol, triéthylène glycol, hexylène glycol, polyéthylène glycols, éthoxydiglycol, dipropylèneglycol, etc.) ; les éthers de glycol (par exemple, éther de glycol méthylique, éther de glycol éthylique, éther de glycol propylique, etc.) ; les alcools (par exemple, méthanol, éthanol, n-propanol, iso-propanol et butanol) ; les cétones (par exemple, acétone, méthyle éthyle cétone et méthyle isobutyl cétone) ; les esters (par exemple, acétate d'éthyle, acétate de butyle, acétate d'éther de glycol diéthylénique, acétate de méthoxypropyle, carbonate d'éthylène, carbonate de propylène, etc.) ; les amides (par exemple, diméthylformamide, diméthylacétamide, amide d'acide gras diméthylcaprylique/caprique et N-alkylpyrrolidones) ; les sulfoxydes ou sulfones (par exemple, sulfoxyde de diméthyle (DMSO) et sulfolane) ; etc. Ces mélanges de solvants contiennent d'ordinaire 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 55 % en poids à environ 70 % en poids et un/des solvant(s) secondaire(s) 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 45 % en poids. Le/Les solvant(s) secondaire(s) peut/peuvent, par exemple, constituer environ 5 % en poids à environ 45 % en poids, dans certains modes de réalisation, environ 10 % en poids à environ 40 % en poids et dans certains modes de réalisation, environ 15 % en poids à environ 35 % en poids de l'électrolyte. Si souhaité, l'électrolyte peut être relativement neutre et avoir un pH d'environ 4,5 à environ 8,0, dans certains modes de réalisation, d'environ 5,0 à environ 7,5 et dans certains modes de réalisation, d'environ 5,5 à environ 7,0. Un ou plusieurs ajusteurs de pH (par exemple, acides, bases, etc.) peut/peuvent être employé(s) pour aider à obtenir le pH souhaité. Dans un mode de réalisation, un acide est employé pour abaisser le pH à la plage souhaitée. Des acides appropriés comprennent, par exemple, les acides organiques tels que décrits plus haut ; les acides inorganiques, tels que l'acide chlorhydrique, l'acide nitrique, l'acide sulfurique, l'acide phosphorique, l'acide polyphosphorique, l'acide borique, l'acide boronique, etc. ; et des mélanges de ceux-ci. Bien que la concentration totale des ajusteurs de pH puisse varier, ils sont d'ordinaire 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.

L'électrolyte peut également contenir d'autres composants qui aident à améliorer la performance électrique du condensateur. Par exemple, un dépolarisant peut être employé dans l'électrolyte pour aider à inhiber l'évolution de gaz hydrogène au niveau de la cathode du condensateur électrolytique, qui pourrait causer un renflement du condensateur et éventuellement, sa panne. Lorsqu'il est employé, le dépolarisant constitue normalement d'environ 1 à environ 500 parties par million (« ppm »), dans certains modes de réalisation, d'environ 10 à environ 200 ppm et dans certains modes de réalisation, d'environ 20 à environ 150 ppm de l'électrolyte. Les dépolarisants appropriés peuvent inclure les composés nitroaromatiques tels que 2-nitrophénol, 3-nitrophénol, 25 4-nitrophénol, acide 2-nitrobenzonique, acide 3- nitrobenzonique, acide 4-nitrobenzonique, 2- nitroacétophénone, 3-nitroacétophénone, 4- nitroacétophénone, 2-nitroanisole, 3-nitroanisole, 4- nitroanisole, 2-nitrobenzaldéhyde, 3-nitrobenzaldéhyde, 30 4-nitrobenzaldéhyde, alcool 2-nitrobenzylique, alcool 3-nitrobenzylique, alcool 4-nitrobenzylique, acide 2- nitrophthalique, acide 3-nitrophthalique, acide 4- nitrophthalique, etc. Les dépolarisants nitroaromatiques particulièrement appropriés pour une utilisation dans la présente invention sont les acides nitrobenzoïques, leurs anhydrides ou sels, substitués avec un ou plusieurs groupes alkyle (par exemple, méthyle, éthyle, propyle, butyle, etc.). Des exemples spécifiques de ces composés nitrobenzoïques substitués par alkyle incluent, par exemple, acide 2-méthy1-3- nitrobenzoïque ; acide 2-méthyl-6-nitrobenzoïque ; acide 3-méthy1-2-nitrobenzoïque ; acide 3-méthy1-4- nitrobenzoïque ; acide 3-méthyl-6-nitrobenzoïque ; acide 4-méthy1-3-nitrobenzoïque ; leurs anhydrides ou leurs sels ; et autres.

Ensemble de fermeture hermétique L'anode et l'électrolyte de travail du condensateur sont généralement positionnés à l'intérieur du boîtier. Dans certains modes de réalisation, le boîtier peut définir une ouverture qui est fermée par un ensemble de fermeture hermétique. L'ensemble de fermeture hermétique inclut, par exemple, un joint hermétique qui est généralement formé à partir d'un matériau isolant, tel que du verre. Si souhaité, il est possible d'employer un tube conducteur qui possède un orifice d'une taille et d'une forme suffisantes pour s'adapter au conducteur d'anode. Le tube conducteur est d'ordinaire formé à partir d'un métal tel que le tantale, niobium, aluminium, nickel, 30 hafnium, titane, cuivre, argent, acier (par exemple, inoxydable), des alliages de ceux-ci (par exemple, oxydes conducteurs), des composites de ceux-ci (par exemple, métal revêtu d'oxyde électroconducteur), et autres. Dans ces modes de réalisation, le tube conducteur peut passer à travers un alésage à l'intérieur du joint hermétique de sorte qu'il est isolé électriquement. L'agencement de l'ensemble de fermeture hermétique à l'intérieur d'un condensateur n'est pas primordial et peut varier comme le comprendra l'homme du métier. La figure 1, par exemple, représente un mode de réalisation particulier d'un condensateur 100. Comme représenté, le condensateur 100 contient un boîtier 12 ayant une paroi latérale 14 et une paroi inférieure 16. De multiples parois latérales peuvent être employées dans les modes de réalisation où le boîtier n'est pas cylindrique. Une couche de protection contre l'hydrogène 17 est également appliquée à l'au moins une partie du boîtier 12 comme indiqué plus haut. Par exemple, la couche de protection peut être disposée sur les surfaces internes de la paroi latérale 14 et la paroi inférieure 16. Une anode 20 est également positionnée dans un intérieur 11 du boîtier 12. Un conducteur d'anode 30 peut s'étendre à partir de l'anode 20 dans une direction longitudinale à travers un tube conducteur 56. Le condensateur 100 contient également un ensemble de fermeture hermétique 50. Dans ce mode de réalisation particulier, l'ensemble de fermeture hermétique couvre une ouverture 59 définie entre des parties serties du boîtier 12. En variante, cependant, il est possible de prévoir un couvercle, comme connu dans l'art, qui définit l'ouverture. Dans l'un ou l'autre cas, un joint hermétique 54 (par exemple, un joint verre sur métal) est positionné à l'intérieur de l'ouverture 59 dans le mode de réalisation illustré qui définit un alésage à travers lequel peuvent passer le tube conducteur 56 et le conducteur d'anode 30. L'ensemble de fermeture hermétique 50 inclut également un joint de barrière 70, tel qu'un joint formé à partir d'un matériau élastomère. Le joint 70 peut avoir une forme généralement cylindrique et contenir un alésage situé coaxialement à l'intérieur de celui-ci à travers lequel peuvent passer le tube conducteur 56 et le conducteur d'anode 42. De cette manière, le joint de barrière 70 peut couvrir au moins une partie de la surface inférieure du joint hermétique 54 pour limiter son contact avec un quelconque électrolyte. Si souhaité, le joint de barrière 70 peut couvrir une partie substantielle de la surface inférieure du joint hermétique 54. Par « partie substantielle », on entend généralement que le joint couvre environ 80 % ou plus de la surface, dans certains modes de réalisation, environ 90 % ou plus de la surface, et dans certains modes de réalisation, environ 100 % de la surface. Comme le montre la figure 1, le joint de barrière 70 couvre également d'ordinaire au moins une partie du tube conducteur 56. Outre l'ensemble de fermeture hermétique décrit ci-dessus, le condensateur de la présente invention peut également contenir un ou plusieurs joints secondaires. Par exemple, il est possible d'employer des joints plats supplémentaires ou une bobine qui sont formés à partir de matériaux isolants élastomères, tels que du polytétrafluoroéthylène (« PTFE »). Dans un mode de réalisation, par exemple, une bobine 90 peut être positionnée entre l'anode 20 et le joint de barrière 70. Des bagues élastomères 92 peuvent également être employées, comme de façon adjacente à la paroi latérale 14 du boîtier 12. Les bagues élastomères 92 peuvent être formées à partir d'un élastomère à haute température, tel que décrit plus haut, ou à partir d'un autre type de matériau élastomère. Par ailleurs, si souhaité, il est possible de prévoir un support en contact avec l'anode pour aider à s'assurer qu'elle reste mécaniquement stable pendant l'utilisation. Le support peut être formé à partir d'un matériau isolant, tel que du polytétrafluoroéthylène (« PTFE »). Un exemple d'un tel support est représenté sur la figure 2 par l'élément 55, qui est positionné de façon adjacente et en contact avec la surface inférieure de l'anode 20. Un conducteur positif externe 82 peut de la même manière être connecté au conducteur d'anode 30 à une extrémité du tube conducteur 56 via un joint de soudure 80 et un conducteur négatif externe 83 peut être connecté à la paroi inférieure 16 du boîtier 12. Indépendamment de la configuration particulière, le condensateur résultant de la présente invention peut présenter d'excellentes propriétés électriques. Par exemple, le condensateur peut présenter une densité énergétique élevée. La densité énergétique 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 densité énergétique peut, par exemple, être 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 4,0 J/cm3 à environ 10,0 J/cm3, et dans certains modes de réalisation, d'environ 4,5 à environ 8,0 J/cm3. La capacité peut également 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, comme déterminé à une fréquence opérationnelle de 120 Hz. La résistance série équivalente (« RSE ») peut également être inférieure à environ 500 milliohms, dans certains modes de réalisation, inférieure à environ 400 milliohms, dans certains modes de réalisation, inférieure à environ 300 milliohms, et dans certains modes de réalisation, d'environ 1 à environ 200 milliohms, comme déterminée à une fréquence de 120 Hz. En outre, le courant de fuite, qui désigne généralement le courant s'écoulant d'un conducteur à un conducteur adjacent à travers un isolant, peut être maintenu à des niveaux relativement faibles. Par exemple, la valeur numérique du courant de fuite normalisé d'un condensateur de la présente invention est, dans certains modes de réalisation, inférieure à environ 1 pA/pF*V, dans certains modes de réalisation, inférieure à environ 0,5 pA/pF*V, et dans certains modes de réalisation, inférieure à environ 0,1 pA/pF*V, où pA désigne les microampères et pF*V est le produit de la capacité et de la tension nominale.

Le condensateur électrolytique de la présente invention peut être utilisé dans diverses applications, y compris, mais sans limitation, dans les micro- inverseurs ; les dispositifs micro-UPS ; 1e§ dispositifs médicaux, tels que les défibrillateurs implantables, les stimulateurs cardiaques, les défibrillateurs à synchronisation automatique, les stimulateurs nerveux, les dispositifs d'administration de médicaments, etc. ; les applications automobiles ; 10 les applications militaires, telles que les systèmes RADAR ; l'électronique grand public, telle que les radios, les téléviseurs, etc. ; et autres. La présente invention peut être mieux comprise en référence aux exemples suivants. 15 Procédures d'essai Mesure potentiostatique : Un potentiel électrique peut être appliqué à une 20 anode en utilisant un Autolab/PGSTAT302N, qui est un potentiostat/galvanostat haute puissance modulaire ayant un courant maximum de 2 A et une tension disponible de 30 V (plage potentiel ± 10 V, résolution potentiel 0,3 1.tV et précision potentiel ± 0,2 %). Les 25 mesures potentiostatiques sont opérées à 23 °C ± 2 °C. Exemple 1 Des échantillons ont été formés en sablant initialement une boîte en tantale cylindrique pendant 30 environ 20 secondes. Les échantillons ont été dégraissés à l'eau dans un bain ultrasonique et séchés à une température de 85 °C pendant 5 minutes. 1,95 grammes de poudre de tantale (H.C. Stark, 150 000 e*V/g) ont été pressés jusqu'à obtenir un manchon de tantale de 0,6 mm d'épaisseur sur une presse 5 supérieure/inférieure à une densité de 5,7 g/cm3. Le liant a ensuite été vaporisé à 450 °C dans un autoclave sous vide pendant 2 heures. Le manchon a ensuite été fritté à une température de 1270 °C pendant 10 minutes dans une atmosphère d'argon. Le manchon résultant avait 10 une longueur de 18,28 mm. Une anode a ensuite été formée en pressant 4,30 grammes de poudre de tantale (H.C. Stark, 150 000 laF*V/g) avec un fil conducteur en tantale de 0,5 mm d'épaisseur sur une presse supérieure/inférieure (DORST Technologies TPA 15) à une 15 densité de 5,4 g/cm3. L'anode a été pressée avec six canaux s'étendant longitudinalement creusés dans le corps d'anode. Le liant a été éliminé par une procédure de lavage dans 0,2 % v/v d'hydroxyde de sodium à 85 °C et 0,05 % v/v d'acide nitrique à 85 °C. L'anode a été 20 frittée à une température de 1270 °C pendant 10 minutes dans une atmosphère d'argon. L'anode résultante avait une taille de 20,06 x 7,25 mm. La pastille a ensuite été plongée dans une solution d'eau/acide phosphorique pauvre ayant une conductivité de 7900 ± 100 mS/cm et 25 une température de 85 °C, on lui a appliqué une tension de 10V et un courant ne dépassant pas 20 mA/g, et on l'a lavée avec de l'eau désionisée. Les anodes pressées et frittées (tension nominale de 6,3V) ont été imprégnées avec une solution aqueuse d'acide sulfurique 30 5,0 M (gravité spécifique de 1,26 g/cm3). L'anode imprégnée a été ajoutée à la cathode de manchon de tantale, qui a également été imprégnée et chargée d'une solution d'acide sulfurique aqueuse 5,0 M. Exemple 2 Des condensateurs ont été formés et testés de la manière décrite dans l'exemple 1, excepté qu'une poudre différente a été utilisée pour le manchon de tantale. Plus particulièrement, 2,28 grammes de poudre de tantale (Cabot, 18 000 liF*V/g) ont été pressés pour obtenir un manchon de tantale de 0,6 mm d'épaisseur sur une presse supérieure/inférieure à une densité de 7,4 g/cm3. Le liant a ensuite été vaporisé à 450 °C dans un autoclave sous vide pendant 2 heures. Le manchon fritté résultant avait une longueur de 18,42 mm.

Les échantillons de condensateur des exemples 1 et 2 ont ensuite été testés pour leur performance électrique en utilisant une mesure potentiostatique. Le potentiel a été appliqué à l'anode et a généré un potentiel sur la cathode. Le potentiel sur la cathode a été mesuré avec un multimètre. Les résultats sont indiqués ci-après. Temps [s] Tension- Courant [uA] Tension- cathode [V] Type cathode anode [V] 1500 3,00 9,68 -0,15 Exemple 1 1800 3,50 33,58 -0,34 Exemple 1 2100 4,00 59,65 -0,37 Exemple 1 2400 4,50 123,37 -0,40 Exemple 1 1500 3,00 15,32 -0,41 Exemple 2 1800 3,50 39,39 -0,50 Exemple 2 2100 4,00 68,11 -0,53 Exemple 2 2400 4,50 89,42 -0,54 Exemple 2 Comme indiqué, l'exemple 1 a présenté une amélioration dans la génération d'hydrogène par rapport à l'exemple 2. Lorsque le potentiel était appliqué directement sur la cathode et était supérieur à -0,4V (à savoir, -0,5V, -0,6V), de l'hydrogène était généré ; cependant, lorsque le potentiel sur la cathode était de 0,0V à -0,4V, de l'hydrogène n'était pas généré. Ces modifications et variations et autres 10 modifications et variations de la présente invention peuvent être mises en oeuvre par l'homme du métier, sans s'écarter de l'esprit et de la portée de la présente invention. En outre, il doit être entendu que des aspects des divers modes de réalisation peuvent être 15 interchangés à la fois en totalité ou en partie. En outre, l'homme du métier comprendra que la description précédente est fournie à titre d'exemple uniquement, et n'est pas censée limiter l'invention telle que décrite ci-après dans les revendications annexées.

Claims

REVENDICATIONS1. Condensateur à électrolyte liquide (100) comprenant un boîtier (12) à l'intérieur duquel est positionnée une anode (20) formée à partir d'un corps poreux fritté oxydé anodiquement et un électrolyte de 5 travail fluide, le boîtier (12) contenant un substrat métallique sur lequel est disposée une couche de protection contre l'hydrogène qui contient une pluralité d'agglomérats de métal de valve frittés formés à partir d'une composition de métal de valve, 10 dans lequel les agglomérats ont une taille D50 d'agrégat d'environ 100 micromètres ou moins et dans lequel pas plus d'environ 5 % des agglomérats ont une taille supérieure à 150 micromètres.
2. Condensateur à électrolyte liquide (100) selon 15 la revendication 1, dans lequel les agglomérats ont une taille D50 d'agrégat d'environ 1 à environ 80 micromètres.
3. Condensateur à électrolyte liquide (100) selon la revendication 1 ou 2, dans lequel pas plus d'environ 20 2 % des agglomérats ont une taille supérieure à 150 micromètres.
4. Condensateur à électrolyte liquide (100) selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel les agglomérats ont une taille de particule 25 principale moyenne d'environ 5 nanomètres à environ 20 micromètres.
5. Condensateur à électrolyte liquide (100) selon l'une quelconque des revendications précédentes, danslequel les agglomérats ont une surface efficace spécifique d'environ 1,2 m2/g ou plus.
6. Condensateur à électrolyte liquide (100) selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans 5 lequel la composition de métal de valve inclut du tantale.
7. Condensateur à électrolyte liquide (100) selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le substrat métallique est formé à partir de 10 tantale.
8. Condensateur à électrolyte liquide (100) selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel les agglomérats sont frittés sur le substrat métallique. 15
9. Condensateur à électrolyte liquide (100) selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel les agglomérats ont une charge spécifique d'environ 100 000 FIF*V/g ou plus.
10. Condensateur à électrolyte liquide (100) selon 20 l'une quelconque des revendications précédentes, comprenant en outre un matériau électrochimiquement actif qui recouvre le substrat métallique.
11. Condensateur à électrolyte liquide (100) selon la revendication 10, dans lequel la couche de 25 protection est positionnée entre lé substrat métallique et le matériau électrochimiquement actif.
12. Condensateur à électrolyte liquide (100) selon la revendication 10, dans lequel le matériau électrochimiquement actif inclut un polymère conducteur.
13. Condensateur à électrolyte liquide (100) selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel l'anode (20) inclut- du tantale.
14. Condensateur à électrolyte liquide (100) selon 5 l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel l'électrolyte de travail est un liquide.
15. Condensateur à électrolyte liquide (100) selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel l'électrolyte de travail est une solution 10 aqueuse contenant de l'acide sulfurique.
16. Condensateur à électrolyte liquide (100) selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel une couche diélectrique est présente sur le substrat métallique. 15
17. Condensateur à électrolyte liquide (100) selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le boîtier (12) définit une ouverture (59) et une paroi latérale (14) entourant un intérieur (11), et dans lequel un ensemble de fermeture hermétique (50) 20 couvre l'ouverture (59).
18. Procédé de formation du condensateur (100) électrolytique selon l'une quelconque des revendications précédentes, le procédé comprenant : le frittage des agglomérats sur le substrat 25 métallique ; le positionnement d'une anode (20) -dans un intérieur (11) du boîtier (12) ; et la mise en place d'un électrolyte de travail fluide à l'intérieur du boîtier (12).
19. Procédé selon la revendication 18, dans lequel le substrat métallique est oxydé anodiquement avant que les agglomérats ne soient frittés sur celui-ci.