FR3028659A1 - Condensateur hermetiquement ferme pour dispositif medical implantable - Google Patents

Abstract

La présente invention concerne un condensateur électrolytique humide (10) comprenant une anode, un fil d'anode (220), un électrolyte, un boîtier (12) ayant une paroi qui définit un orifice de fil d'anode (34), et un ensemble d'étanchéité (300). L'ensemble d'étanchéité (300) est raccordé au boîtier (12) au niveau de l'orifice de fil d'anode (34), et une partie du fil d'anode (220) s'étend à travers celui-ci. L'ensemble d'étanchéité (300) comprend un tube isolant (306), une plaque métallique (301), et une bague élastomère (311). Le tube reçoit le fil d'anode (220) et a une première partie s'étendant à travers l'orifice de fil d'anode (34) et une seconde partie située dans un intérieur du boîtier (12). La plaque est adjacente à une surface extérieure (27) de la paroi, couvre l'orifice de fil d'anode (34), et contient un orifice. La bague est positionnée adjacente à une surface intérieure de la paroi et contient un orifice.

Description

1 CONDENSATEUR HERMETIQUEMENT FERME POUR DISPOSITIF MEDICAL IMPLANTABLE Les condensateurs électrolytiques haute tension sont utilisés en tant que réservoirs de stockage d'énergie dans un grand nombre d'applications, y compris des dispositifs médicaux implantables. Etant donné qu'il est souhaitable de minimiser la taille globale du dispositif implanté, ces condensateurs sont nécessaires pour avoir une densité d'énergie élevée. Ceci est particulièrement vrai d'un défibrillateur cardioverteur implantable (« ICD »), auquel on fait également référence comme à un défibrillateur implantable, étant donné que les condensateurs haute tension utilisés pour délivrer l'impulsion de défibrillation peuvent occuper jusqu'à un tiers du volume de l'ICD. Alors que des avancées ont été réalisées dans la minimisation de la taille globale des condensateurs utilisés dans les ICD grâce à l'utilisation d'anodes planes à base de tantale qui ont une grande aire de surface interne mais une très petite épaisseur permettant leur incorporation facile dans des ICD, des problèmes existent toujours. Par exemple, les anodes plates sont anodisées et sont alors scellées dans un boîtier contenant une solution électrolytique liquide très conductrice et généralement corrosive, où un fil d'anode s'étend à partir du boîtier.

Malheureusement, ces condensateurs humides peuvent connaître des problèmes lorsque l'électrolyte fuit du boîtier au niveau du joint autour du fil d'anode. Par exemple, des gaz (comme de l'hydrogène) peuvent être 3028659 2 dégagés durant le fonctionnement, entraînant l'accumulation de pression à l'intérieur du condensateur. Etant donné ce qui précède, un joint hermétique 5 étanche aux gaz (par exemple, un joint hermétique métal-verre-métal) est souvent utilisé, permettant que le fil d'anode s'étende en toute sécurité. Cependant, le joint hermétique métal-verre-métal lui-même peut parfois devenir corrodé par l'électrolyte liquide et 10 fuir, et la petite épaisseur du boîtier rend extrêmement difficile la conception d'un joint hermétique métal-verre-métal qui puisse prévenir efficacement la fuite de l'électrolyte. Ainsi, il existe actuellement un besoin pour un 15 condensateur électrolytique humide hermétiquement fermé destiné à être utilisé dans des dispositifs médicaux implantables, tels que des défibrillateurs. Selon un mode de réalisation de la présente invention, un condensateur électrolytique humide pour 20 un dispositif médical implantable est divulgué qui contient une anode plane, un électrolyte de travail, un boîtier, et un ensemble d'étanchéité. L'anode plane comprend un corps d'anode poreux revêtu d'une couche diélectrique, dans laquelle un fil d'anode s'étend du 25 corps d'anode poreux, et l'électrolyte de travail se trouve en contact électrique avec l'anode plane. L'anode plane et l'électrolyte de travail sont positionnés dans un intérieur du boîtier, et le boîtier a une paroi qui définit un orifice de fil d'anode.

L'ensemble d'étanchéité est raccordé au boîtier au niveau de l'orifice de fil d'anode et comprend un 3028659 3 logement métallique, une bague élastomère, et une plaque métallique. Le logement métallique, qui est positionné à l'intérieur de l'orifice de fil d'anode et s'étend dans l'intérieur du boîtier, définit une cavité 5 dans laquelle une partie du fil d'anode s'étend. La bague élastomère, qui est positionnée à l'intérieur de la cavité, contient un orifice à travers lequel une partie du fil d'anode s'étend. La plaque métallique est également positionnée à l'intérieur de la cavité, et 10 contient également un orifice à travers lequel une partie du fil d'anode s'étend. En outre, une surface inférieure de la plaque métallique est en contact avec la bague élastomère à l'intérieur de la cavité. Selon un autre mode de réalisation de la présente 15 invention, un procédé de formation d'un condensateur électrolytique pour un dispositif médical implantable est divulgué. Le procédé comprend le positionnement d'un corps d'anode plan et poreux ayant un fil d'anode s'étendant à partir de celui-ci à l'intérieur d'un 20 boîtier ayant une paroi latérale dans laquelle un orifice de fil d'anode est formé de telle manière qu'une partie du fil d'anode s'étend à travers l'orifice de fil d'anode, dans lequel un ensemble d'étanchéité entoure le fil d'anode au niveau de 25 l'orifice de fil d'anode. L'ensemble d'étanchéité comprend un logement métallique positionné à l'intérieur de l'orifice de fil d'anode et s'étendant dans un intérieur du boîtier, dans lequel le logement métallique définit une cavité à travers laquelle une 30 partie du fil d'anode s'étend ; une bague élastomère positionnée à l'intérieur de la cavité, dans lequel la 3028659 4 bague élastomère contient un orifice à travers lequel une partie du fil d'anode s'étend ; et une plaque métallique positionnée à l'intérieur de la cavité, dans lequel la plaque métallique contient un orifice à 5 travers lequel une partie du fil d'anode s'étend, et dans lequel une surface inférieure de la plaque métallique est en contact avec la bague élastomère à l'intérieur de la cavité. Le procédé comprend en outre la formation d'un joint hermétique entre l'ensemble 10 d'étanchéité et le fil d'anode. D'autres caractéristiques et aspects de la présente invention sont exposés plus en détail ci-dessous. Une description complète de la présente invention 15 qui en permet la reproduction, y compris son meilleur mode, destinée à l'homme du métier, est proposée plus particulièrement dans le reste de la spécification, qui fait référence aux figures annexées dans lesquelles : la figure 1 est une vue en perspective d'un mode 20 de réalisation du condensateur électrolytique humide de la présente invention ; la figure 2 est une vue de dessus d'un mode de réalisation d'une anode qui peut être utilisée dans le condensateur de la présente invention ; 25 la figure 3 est une vue de face de l'anode de la figure 2 ; la figure 4 est une vue en perspective illustrant l'ensemble de l'anode de la figure 2 dans un boîtier pour former le condensateur illustré sur la figure 1 ; 30 la figure 5 est une vue en perspective explosée de l'ensemble d'étanchéité utilisé pour hermétiquement 3028659 5 sceller le fil d'anode au boîtier au niveau d'un orifice de fil d'anode dans le boîtier ; la figure 6 est une vue en coupe transversale explosée de l'ensemble d'étanchéité de la figure 5 ; 5 la figure 7 est une vue en perspective assemblée de l'ensemble d'étanchéité des figures 5 et 6 ; la figure 8 est une vue en coupe transversale d'une partie du boîtier après le scellement hermétique du fil d'anode à l'aide de l'ensemble d'étanchéité des 10 figures 5 à 7 ; la figure 9 est une vue en perspective assemblée de l'ensemble d'étanchéité des figures 5 à 7 présentant l'endroit où l'ensemble est soudé durant l'assemblage du condensateur ; 15 la figure 10 est une vue en coupe transversale assemblée de l'ensemble d'étanchéité des figures 5 à 7 présentant l'endroit où la plaque métallique est soudée à la bague élastomère ; et la figure 11 est une vue en perspective en coupe 20 transversale assemblée de l'ensemble d'étanchéité des figures 5 à 7 présentant l'endroit où le logement métallique est soudé au boîtier. L'utilisation répétée de caractères de référence dans la présente spécification et les dessins est 25 destinée à représenter des caractéristiques ou éléments identiques ou analogues de l'invention. L'homme du métier comprendra que la présente discussion est une description d'exemples de modes de réalisation uniquement, qui n'est pas destinée à 30 limiter les aspects plus vastes de la présente 3028659 6 invention, lesdits aspects plus vastes étant mis en oeuvre dans l'exemple de construction. D'une manière générale, la présente invention concerne un condensateur électrolytique humide pour un 5 dispositif médical implantable qui contient une anode plane comprenant un corps d'anode poreux revêtu d'une couche diélectrique, un fil d'anode qui s'étend du corps d'anode poreux, un électrolyte de travail qui se trouve en contact électrique avec l'anode plane, un 10 boîtier à l'intérieur duquel l'anode plane et l'électrolyte de travail sont positionnés et qui a une paroi qui définit un orifice de fil d'anode, et un ensemble d'étanchéité qui est raccordé au boîtier au niveau de l'orifice de fil d'anode et à travers lequel 15 une partie de l'anode s'étend. En particulier, l'ensemble d'étanchéité comprend le logement métallique, une plaque métallique, et une bague élastomère. Le logement métallique est positionné à l'intérieur de l'orifice de fil d'anode et s'étend dans un intérieur 20 du boîtier et définit une cavité à travers laquelle une partie du fil d'anode s'étend. Cependant, la bague élastomère repose à l'intérieur de la cavité, comme la plaque métallique, où une surface inférieure des plaques en métal est en contact avec la bague 25 élastomère à l'intérieur de la cavité. Dans certains modes de réalisation, la bague élastomère peut avoir une partie conique qui peut être positionnée à l'intérieur de la cavité, où la cavité présente une conicité correspondante pour recevoir la bague 30 élastomère. L'ensemble d'étanchéité peut optionnellement comprendre un tube isolant qui reçoit 3028659 7 le fil d'anode et a une première partie qui s'étend à travers l'orifice de fil d'anode et une seconde partie qui s'étend à travers l'orifice de fil d'anode à l'intérieur du boîtier. Un tel agencement de l'ensemble 5 d'étanchéité crée un joint hermétique au niveau de l'orifice de fil d'anode. La présente invention concerne également un procédé de formation d'un condensateur électrolytique humide pour son utilisation dans un dispositif médical implantable. Le procédé 10 comprend le positionnement d'un corps d'anode plan et poreux ayant un fil d'anode s'étendant à partir de celui-ci à l'intérieur d'un boîtier ayant une paroi latérale dans laquelle un orifice de fil d'anode est formé de telle manière qu'une partie du fil d'anode 15 s'étend à travers l'orifice de fil d'anode, dans lequel un ensemble d'étanchéité entoure le fil d'anode au niveau de l'orifice de fil d'anode. L'ensemble d'étanchéité comprend un logement métallique positionné à l'intérieur de l'orifice de fil d'anode et s'étendant 20 dans un intérieur du boîtier, dans lequel le logement métallique définit une cavité à travers laquelle une partie du fil d'anode s'étend ; une bague élastomère positionnée à l'intérieur de la cavité, dans lequel la bague élastomère contient un orifice à travers lequel 25 une partie du fil d'anode s'étend ; et une plaque métallique positionnée à l'intérieur de la cavité, dans lequel la plaque métallique contient un orifice à travers lequel une partie du fil d'anode s'étend, et dans lequel une surface inférieure de la plaque 30 métallique est en contact avec la bague élastomère à l'intérieur de la cavité. Le procédé comprend en outre 3028659 8 la formation d'un joint hermétique entre l'ensemble d'étanchéité et le fil d'anode. Les présents inventeurs ont découvert que l'agencement particulier de l'ensemble d'étanchéité abordé ci-dessus et comprenant 5 un logement métallique, une plaque métallique, une bague élastomère, et un tube isolant optionnel, ainsi que le procédé de scellement d'un orifice de fil d'anode formé dans un boîtier de condensateur en utilisant les composants de l'ensemble d'étanchéité 10 abordés ci-dessus, résulte en un condensateur électrolytique humide ayant un joint hermétique amélioré autour du fil d'anode de telle sorte que l'électrolyte de travail ne fuit pas de l'orifice de fil d'anode à partir duquel s'étend le fil d'anode. Par 15 exemple, les composants dans le joint métal sur élastomère obtenu peuvent empêcher la fuite de fluide au niveau de l'orifice de fil d'anode parce que les composants peuvent être faits avec de très grandes tolérances en raison des matériaux utilisés. En outre, 20 en résultat de la petite taille de l'ensemble d'étanchéité, l'épaisseur du boîtier du condenseur dans lequel l'ensemble d'étanchéité est utilisé peut être minimisée, l'épaisseur étant critique pour les condensateurs électrolytiques humides dans les ICD 25 étant donné qu'un boîtier trop épais rend difficile l'implantation des ICD dans le corps. D'autre part, les joints verre sur métal ne permettent généralement pas de prévenir ces fuites lorsqu'ils sont utilisés dans des condensateurs électrolytiques humides. De plus, 30 sans vouloir se limiter à la théorie, on suppose que l'inclusion d'un logement métallique en combinaison 3028659 9 avec une plaque métallique peut en outre améliorer l'efficacité du joint hermétique en protégeant la bague élastomère durant l'assemblage et en réduisant la quantité de contact entre la bague élastomère et 5 l'électrolyte de travail. Différents modes de réalisation de la présente invention vont maintenant être décrits plus en détail. I. Ensemble d'étanchéité 10 Si l'on se réfère aux figures 1 et 5 à 11, un mode de réalisation d'un ensemble d'étanchéité 300 va maintenant être décrit plus en détail. L'ensemble d'étanchéité 300 est raccordé au boîtier 12 du condensateur 10 et fournit un joint hermétique à 15 travers lequel le fil d'anode 220 peut s'étendre en toute sécurité. Spécifiquement, l'ensemble d'étanchéité 300 peut hermétiquement sceller un orifice de fil d'anode 34 formé dans une paroi latérale 200 d'un élément boîtier 14 du condensateur électrolytique 20 humide 10 et à travers lequel le fil d'anode 220 du condensateur électrolytique humide 10 s'étend (voir la figure 1). Dans un mode de réalisation tel que présenté sur les figures 5 à 11, l'ensemble d'étanchéité 300 25 comprend une plaque métallique 301, une bague élastomère 311, et un logement métallique 317, où la plaque métallique 301 et la bague élastomère 311 comprennent des orifices 325 et 327, respectivement, qui définissent un canal à travers lequel le fil 30 d'anode 220 et un tube isolant optionnel 306 peuvent s'étendre. Cependant, le logement métallique 317 3028659 10 comprend une cavité 328 dans laquelle la bague élastomère 311 et la plaque métallique 301 sont positionnées. Généralement, la plaque métallique 301 est en contact avec une surface supérieure 312 de la 5 bague élastomère 311 et peut servir de couvercle pour maintenir la bague élastomère 311 à l'intérieur de la cavité 328. Tel que ceci est illustré sur les figures 6 et 8, la plaque métallique 301 a une surface supérieure 302 et une surface inférieure 303. La plaque métallique 10 301 peut également avoir un diamètre intérieur 304 et un diamètre extérieur 305, le diamètre intérieur 304 définissant un orifice de plaque métallique 325 à travers lequel le fil d'anode 220 peut s'étendre, la plaque métallique 301 étant positionnée dans une cavité 15 328 du logement métallique 317 au niveau de l'orifice de fil d'anode 34 formé dans le boîtier de condensateur 12. L'orifice de plaque métallique 325 tel que défini par le diamètre intérieur 304 peut avoir un diamètre d'environ 0,001 millimètre à environ 3 millimètres, par 20 exemple d'environ 0,005 millimètre à environ 2,5 millimètres, par exemple d'environ 0,01 millimètre à environ 2 millimètres dans la mesure où le tube isolant 306 optionnel et le fil d'anode 220 entouré par le tube isolant 306 (le cas échéant) peuvent s'étendre 25 à travers l'orifice de plaque métallique 325. En outre, le diamètre intérieur 304 de la plaque métallique 301 peut être généralement constant sur toute la longueur de la plaque métallique 301 dans la direction y pour maintenir un contact serré avec le fil d'anode 220 ou 30 le tube isolant 306 entourant le fil d'anode 220, le cas échéant. Cependant, le diamètre extérieur 305 peut 3028659 11 être tout diamètre dans la mesure où la plaque métallique 301 peut s'ajuster étroitement à l'intérieur du logement métallique 317. Par exemple, le diamètre extérieur peut être inférieur à environ 8 millimètres, 5 par exemple d'environ 0,025 millimètre à environ 6,5 millimètres, par exemple d'environ 0,05 millimètre à environ 5 millimètres, par exemple d'environ 0,075 millimètre à environ 4 millimètres. En outre, bien que la plaque métallique 301 soit présentée comme 10 une bague ou un disque de forme circulaire, ceci n'est pas nécessaire, et les dimensions extérieures de la plaque métallique peuvent former n'importe quelle forme adaptée, par exemple ovale, carrée, rectangulaire, triangulaire, etc., dans la mesure où la forme 15 correspond à la forme du logement métallique 317 dans lequel la plaque métallique 301 est disposée et avec lequel la plaque métallique 301 crée un ajustement serré. En outre, la bague élastomère 311 de l'ensemble 20 d'étanchéité 300 a une surface supérieure 312 et une surface inférieure 313. La bague élastomère 311 a un diamètre intérieur 314, un premier diamètre extérieur 315 au niveau de sa surface supérieure 312, et un second diamètre extérieur 316 au niveau de sa surface 25 inférieure 313, où, dans certains modes de réalisation, le second diamètre extérieur 316 peut être inférieur au premier diamètre extérieur 315.Le diamètre intérieur 314 défini un orifice de bague élastomère 327 à travers lequel le tube isolant 306 optionnel et le fil d'anode 30 220 que le tube isolant 306 entoure (le cas échéant) peuvent s'étendre. Par exemple, l'orifice de bague 3028659 12 élastomère 327 tel que défini par le diamètre intérieur 314 peut avoir un diamètre d'environ 0,001 millimètre à environ 3 millimètres, par exemple d'environ 0,005 millimètre à environ 2,5 millimètres, par exemple 5 de 0,01 millimètre à environ 2 millimètres, dans la mesure où le fil d'anode 220 et le tube isolant 306 optionnel peuvent s'étendre à travers l'orifice de bague élastomère 327 de telle sorte que la bague élastomère 311 maintient un contact étroit avec le tube 10 isolant 306 pour assurer un joint serré. En outre, le diamètre intérieur 314 de la bague élastomère 311 est généralement constant sur toute la longueur de la bague élastomère 311 dans la direction y pour maintenir un contact étroit avec le tube isolant 306 entourant le 15 fil d'anode 220. Cependant, dans certains modes de réalisation, la surface supérieure 312 de la bague élastomère 311 peut avoir un premier diamètre extérieur 315 plus grand qui rétrécit sur la longueur de la bague élastomère 311 dans la direction y de telle sorte que 20 la surface inférieure 313 a un second diamètre extérieur 316 inférieur. Une telle conicité peut assurer un contact suffisant avec le logement métallique 317 qui peut supporter la bague élastomère 311 et crée un joint avec le boîtier 12 tel que ceci 25 est abordé plus en détail ci-dessous. Ensuite, le logement métallique 317 peut avoir une surface supérieure 318 et une surface inférieure 319. Le logement métallique 317 a un premier diamètre intérieur 320, un second diamètre intérieur 322, un 30 premier diamètre extérieur 321, et un second diamètre extérieur 323. Le premier diamètre intérieur 320 et le 3028659 13 second diamètre intérieur 322 définissent une cavité de logement métallique 328 à travers laquelle le fil d'anode 220 et le tube isolant 306, s'il est présent, peuvent s'étendre. Le premier diamètre intérieur 320 du 5 logement métallique 317 peut être plus grand que le second diamètre intérieur 322 de sorte qu'il peut recevoir et supporter la plaque métallique 301 et la bague élastomère 311 tout en créant un ajustement serré ou étroit entre les composants. En outre, le logement 10 métallique 317 peut rétrécir de la surface supérieure 318 jusqu'à la surface inférieure 319 d'une manière similaire à la bague élastomère 311 de telle sorte que le contact entre la bague élastomère 311 et le logement métallique 317 peut augmenter pour assurer un joint 15 étanche lorsque la plaque métallique 301 est placée au-dessus de la bague élastomère 311 pour servir de couvercle pour maintenir la bague élastomère 311 fermement en place dans le logement métallique 317. En d'autres termes, la surface supérieure 318 du logement 20 métallique 317 a un plus grand diamètre intérieur 320 plus grand et un plus grand premier diamètre extérieur 321 qui diminuent sur la longueur du logement métallique 317 dans la direction y de telle sorte que la surface inférieure 319 a un plus petit second 25 diamètre intérieur 322 et un plus petit second diamètre extérieur 323. Par exemple, le second diamètre intérieur 322 à travers lequel le tube isolant 306 optionnel et le fil d'anode 220 peuvent être insérés peut être d'environ 0,001 millimètre à environ 30 3 millimètres, par exemple d'environ 0,005 millimètre à environ 2,5 millimètres, par exemple d'environ 3028659 14 0,01 millimètre à environ 2 millimètres, dans la mesure où le tube isolant 306 et le fil d'anode 220 qu'il entoure peuvent s'étendre à travers la cavité de logement métallique 328 de telle sorte que le logement 5 métallique 317 maintient un contact étroit avec le fil d'anode 220 ou le tube isolant 306 pour assurer un joint étanche. Cependant, le premier diamètre intérieur 320 est suffisamment grand pour recevoir la plaque métallique 301 et la bague élastomère 311, tout en 10 étant suffisamment petit pour créer un joint étanche entre les composants, par exemple par soudure laser ou soudure par points. Par exemple, le premier diamètre intérieur 320 peut généralement avoir un diamètre qui est le même que le diamètre extérieur 305 de la plaque 15 métallique 301 et le premier diamètre extérieur 315 de la bague élastomère 311. Ainsi, le logement métallique 317 peut avoir une cavité conique 333 pour recevoir la bague élastomère 311 et la plaque métallique 301, tel que ceci est spécifiquement illustré sur les figures 6 20 et 8. En outre, le tube isolant 306 optionnel, qui peut isoler le fil d'anode 220 des autres composants de l'ensemble d'étanchéité 300, comme de la plaque métallique 301, ainsi que du boîtier 12 du condensateur 25 10, a un diamètre intérieur 309, dans lequel le diamètre intérieur 309 définit un tube isolant 326 à travers lequel le fil d'anode 220 peut s'étendre. Le tube isolant 306 a également une extrémité supérieure 329 et une extrémité inférieure 330.

30 L'orifice de tube isolant 326 tel que défini par le diamètre intérieur 309 peut avoir un diamètre 3028659 15 d'environ 0,001 millimètre à environ 3 millimètres, par exemple d'environ 0,005 millimètre à environ 2,5 millimètres, par exemple d'environ 0,01 millimètre à environ 2 millimètres, dans la mesure où le fil 5 d'anode 220 peut s'étendre à travers l'orifice de tube isolant 326 et maintenir un contact étroit avec le tube isolant 306 pour assurer un joint étanche. En outre, le diamètre intérieur 309 du tube isolant 306 est généralement constant sur toute la longueur du tube 10 isolant 306 dans la direction y pour maintenir le contact étroit avec le fil d'anode 220 sur toute la longueur du tube isolant 306. Les différents composants de l'ensemble d'étanchéité 300 abordés ci-dessus peuvent être 15 configurés pour recevoir le fil d'anode 220 du condensateur 10 de manière à créer un joint hermétique entre le fil d'anode 220 et le boîtier 12 au niveau de l'orifice du fil d'anode 34. Par exemple, si l'on se réfère aux figures 6 et 8, la bague élastomère 311 peut 20 être insérée dans le logement métallique 317 de manière à ce que la surface inférieure 313 de la bague élastomère 311 soit en contact avec le logement métallique 317 vers sa surface inférieure 319. Ensuite, la plaque métallique 301 peut être insérée dans le 25 logement métallique 317 de telle sorte qu'une surface inférieure 303 de la plaque métallique 301 soit en contact avec une surface supérieure 312 de la bague élastomère 311. Après ceci, l'ensemble d'étanchéité 300 peut être inséré ou ajusté par pression dans l'orifice 30 de fil d'anode 34 dans une paroi latérale 14 du boîtier (voir la figure 1) depuis l'extérieur du boîtier 12 ou 3028659 16 depuis un intérieur du boîtier 13. Ensuite, le fil d'anode 220 peut être inséré à travers la cavité 328 du logement métallique 317, l'orifice de bague élastomère 327, et l'orifice de plaque métallique 325.

5 En outre, si un tube isolant 306 est utilisé, le fil d'anode 220 peut être d'abord inséré dans l'orifice de tube isolant 326 du tube isolant 306, où l'orifice de tube isolant tel que défini par le diamètre intérieur de tube isolant 309 est juste suffisamment 10 large pour s'ajuster autour du diamètre 221 du fil d'anode 220 et créer un ajustement étanche, après quoi le fil d'anode 220 et le tube isolant 306 peuvent être insérés dans la cavité 328 du logement métallique 317, de l'orifice de bague élastomère 327, et de l'orifice 15 de plaque métallique 325, où le tube isolant 306 peut avoir une première partie qui s'étend hors de l'extérieur de la paroi latérale 20 du premier élément boîtier 12 et une seconde partie qui s'étend dans l'intérieur 13 du boîtier 12 au niveau de la bague 20 élastomère 311. En variante, le tube isolant 306 peut être inséré dans les orifices de l'ensemble d'étanchéité 300 avant l'insertion du fil d'anode 220, après quoi le fil d'anode 220 peut être inséré à travers la cavité 328 du logement métallique 317, 25 l'orifice de bague élastomère 327, et l'orifice de plaque métallique 325 tel que ceci est abordé ci-dessus. Quoi qu'il en soit, le fil d'anode 220 et le tube isolant 306 optionnel peuvent s'étendre de la surface extérieure 27 de la paroi latérale de telle sorte 30 qu'une première partie du fil d'anode 220 et une première partie du tube isolant 306 s'étendent au-delà 3028659 17 de la surface extérieure 27 de la paroi latérale 20, alors qu'une seconde partie du fil d'anode 220 et une seconde partie du tube isolant 306 restent à l'intérieur du boîtier, où le tube isolant 306 peut 5 généralement agir comme un manchon qui s'ajuste étroitement atour du fil d'anode 220. Indépendamment de la manière particulière d'insérer l'ensemble d'étanchéité 300 dans l'orifice de fil d'anode 34, une fois que l'ensemble d'étanchéité 10 300 est en place et après l'insertion et le positionnement approprié du fil d'anode 220 dans l'ensemble d'étanchéité 300, la plaque métallique 301 et la bague élastomère 311 peuvent être soudées ensemble, tout comme le logement métallique 301 et le 15 premier élément boîtier 14 pour assurer que le fil d'anode 220 est hermétiquement scellé au niveau de l'orifice de fil d'anode. Si l'on se réfère aux figures 9 à 11, les emplacements des différents points de soudure sont illustrés. Par exemple, tel que ceci est 20 illustré sur la figure 9, la plaque métallique 301 peut être soudée, par exemple par soudure laser ou soudure par points, autour de sa circonférence, où la soudure au niveau de la zone de soudure 335 assure un joint efficace entre la plaque métallique 301 et la bague 25 élastomère 311 (non illustrée). La figure 10 est une vue en perspective en coupe transversale présentant une zone de soudure 335, où la plaque métallique 301 peut être soudée à la bague élastomère 311 pour créer un joint efficace du fil d'anode 220 au niveau de 30 l'orifice de fil d'anode 34. Cependant, le logement métallique 317 peut être soudé, par exemple par soudure 3028659 18 laser ou soudure par points, autour de sa circonférence au niveau de la zone de soudure 336 pour assurer un joint efficace entre le logement métallique 317 et la paroi latérale 20 du premier élément logement 14. La 5 figure 11 est une vue en perspective en coupe transversale présentant une zone de soudure 336, où le logement métallique 317 peut être soudé à la paroi latérale du premier élément logement 14 au niveau d'une surface supérieure 27 de la paroi latérale 20. L'effet 10 global du scellement de la plaque métallique 301 à la bague élastomère 311 et du logement métallique 317 à la paroi latérale 20 est la création d'un joint hermétique qui est généralement dépourvu de verre et peut créer un joint plus efficace comparé aux joints verre sur métal.

15 Les composants de l'ensemble d'étanchéité 300 abordé ci-dessus peuvent être formés à partir de tout matériau dans la mesure où un joint hermétique efficace peut être formé. Par exemple, la plaque métallique 301 et le logement métallique 317 optionnel peuvent être 20 formés en un matériau conducteur, tel qu'un métal. Par exemple, la plaque métallique 301 et le logement métallique optionnel 317 peuvent être en tantale, niobium, aluminium, nickel, hafnium, titane, cuivre, argent, acier (par exemple, inoxydable), en alliages de 25 ceux-ci (par exemple, des oxydes électroconducteurs), en composites de ceux-ci (par exemple, un métal revêtu d'un oxyde électroconducteur), et ainsi de suite. Dans un mode de réalisation particulier, la plaque métallique 301 et le logement métallique 317 peuvent 30 comprendre du titane.

3028659 19 Cependant, le tube isolant 306 peut être en tout matériau isolant adapté. Par exemple, le matériau isolant peut avoir une résistance électrique d'environ 1 x 102 ohms-m ou plus, dans certains modes de 5 réalisation d'environ 1 x 105 ohms-m ou plus, et dans certains modes de réalisation, d'environ 1 x 1015 à environ 1 x 1025 ohms-m, déterminée à une température de 20°C. Par exemple, les matériaux de verre peuvent être utilisés en tant que matériau isolant, comme des 10 compositions de verre contenant du CaO, de l'A1203, du B203, du SrO, du BaO, du Li02, du SiO2, du TiO2, du Na2O, des combinaisons de ceux-ci, etc. Des compositions de verre à base de lanthanoborate de baryum, qui contiennent de l'oxyde de bore (B2O3), de l'oxyde de 15 baryum (BaO), de l'oxyde de lanthane (Li02) et optionnellement au moins un autre oxyde, sont particulièrement adaptées. Ces compositions peuvent être décrites plus en détail dans les brevets US n° 5 648 302 et 5 104 738 délivrés à Brow, et al.

20 D'autres matériaux isolants encore peuvent comprendre des matériaux polymères, tels que des polymères fluorés (par exemple, le polytétrafluoroéthylène (« PTFE »), un éther perfluoroalkylvinylique (« PVE »), un poly(tétrafluoroéthylène-co-éthyer 25 perfluoroalkyvinylique) (« PFA »), un copolymère éthylène-propylène fluoré (« FEP »), un copolymère éthylène-tétrafluoroéthylène (« ETFE »), le fluorure de polyvinylidène (« PVDF »), le polychlorotrifluoroéthylène (« PCTFE »), et des 30 copolymères de TFE avec du VF2 et/ou du HFP, etc.) ; le chlorure de polyvinyle (« PVC »), les polysulfones (par 3028659 20 exemple, la polysulfone, la polyéthersulfone, etc.) ; les polyimides (par exemple, le polyétherimide) ; les polyoléfines (par exemple, le polyéthylène, le polypropylène, etc.) ; et ainsi de suite, ainsi que les 5 mélanges de ceux-ci. En outre, la bague élastomère 311 peut être formée en tout élastomère adapté. Par exemple, la bague élastomère 311 peut être formée en tout élastomère qui est résistant à la corrosion par l'électrolyte (abordé 10 ci-dessous) et qui a une résistance diélectrique suffisante pour résister à la tension maximale générée par le condensateur. Dans un mode de réalisation, l'élastomère peut être performant sur une plage de températures d'environ -55°C à environ 200°C sans 15 dégradation ni perte d'élasticité. Des exemples d'élastomères qui peuvent être utilisés comprennent un caoutchouc butylique, un caoutchouc chlorobutylique, un caoutchouc éthylène propylène (EPR), un caoutchouc éthylène propylène diène (EPDM), des élastomères 20 fluorés, tels que VITONTM, le polytétrafluoroéthylène, un caoutchouc polychloropropène, un caoutchouc butadiène, un caoutchouc nitrile, un caoutchouc isoprène, un caoutchouc silicone, et un caoutchouc styrène-butadiène.

25 L'ensemble d'étanchéité de la présente invention, tel que décrit ci-dessus, peut généralement être incorporé dans un condensateur électrolytique humide en utilisant l'une quelconque d'une variété de techniques connues dans l'art. A cet égard, les différents 30 composants supplémentaires du condensateur 3028659 21 électrolytique humide seront abordés plus en détail par référence aux figures 1 à 4. II. Anode plane 5 L'anode plane est typiquement formée à partir d'une composition de métal valve. La charge spécifique de la composition peut varier, par exemple 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 10 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 (en d'autres termes, un métal qui est capable d'oxydation) ou un composé à base de métal valve, tel 15 que le tantale, le niobium, l'aluminium, le hafnium, le titane, des alliages de ceux-ci, des oxydes de ceux-ci, des nitrures de ceux-ci, et ainsi de suite. Par exemple, la composition de métal valve peut contenir un oxyde électroconducteur de niobium, comme l'oxyde de niobium 20 ayant un rapport atomique du niobium sur l'oxygène de 1/1,0 ± 1,0, dans certains modes de réalisation de 1/1,0 ± 0,3, dans certains modes de réalisation de 1/1,0 ± 0,1, et dans certains modes de réalisation, 1/1,0 ± 0,05. L'oxyde de niobium peut être les Nb00,7, 25 Nb01,0, Nb01,1, et Nb02. Des exemples de ces oxydes de métal valve sont décrits dans les brevets US n° 6 322 912 délivré à Fife ; 6 391 275 délivré à Five et al., 6 416 730 délivré à Five et al., 6 527 937 délivré à Fife ; 6 576 099 délivré à Kimmel, et al. ; 30 6 592 740 délivré à Fife, et al. ; et 6 639 787 délivré à Kimmel, et al. ; et 7 220 397 délivré à Kimmel, et 3028659 22 al., ainsi que dans les publications de demande de brevet n° 2005/0019581 délivrée à Schnitter ; 2005/0103638 délivrée à Schnitter, et al. ; 2005/0013765 délivrée à Thomas, et al.

5 Pour former l'anode plane, une poudre de la composition de métal valve est généralement utilisée. La poudre peut contenir des particules de l'une quelconque d'une variété de formes, par exemple nodulaire, angulaire, lamellaire, etc., ainsi que des 10 mélanges de ceux-ci. Des poudres particulièrement adaptées sont les poudres de tantale disponibles auprès de Cabot Corp. (par exemple, la poudre lamellaire C255, la poudre lamellaire/modulaire TU4D, etc.) et H.C. Starck (par exemple, la poudre nodulaire NH175). La 15 composition de métal valve peut être formée en utilisant des techniques connues des hommes du métier. Une poudre de tantale précurseur, par exemple, peut être formée par réduction d'un sel de tantale (par exemple, le fluotantalate de potassium (K2TaF7), le 20 fluotantalate de sodium (Na2TaF7), le pentachlorure de tantale (TaC15), etc.) avec un agent de réduction (par exemple, l'hydrogène, le sodium, le potassium, le magnésium, le calcium, etc.). Indépendamment du procédé particulier utilisé, la 25 poudre obtenue peut posséder certaines caractéristiques qui améliorent sa capacité à être mise sous la forme d'une anode de condensateur. Par exemple, les particules utilisées dans l'anode peuvent être généralement plates. Le degré de planéité est 30 généralement défini par le « rapport d'aspect » en d'autres termes, le diamètre moyen ou la largeur des 3028659 23 particules divisé(e) par l'épaisseur moyenne (« D/T »). Par exemple, le rapport d'aspect des particules peut être d'environ 2 à environ 100, dans certains modes de réalisation d'environ 3 à environ 50, dans certains 5 modes de réalisation, d'environ 4 à environ 30. Les particules peuvent également avoir une aire de 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, 10 d'environ 1,0 à environ 4,0 m2/g. Le terme « aire de surface spécifique » est défini plus en détail ci-dessus. La densité apparente (également connue comme la densité de Scott) est également typiquement d'environ 0,1 à environ 2 grammes par centimètre cube (g/cm3), 15 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 « densité apparente » peut être déterminée en utilisant un débitmètre entonnoir et une coupe de densité. Plus 20 spécifiquement, l'échantillon peut être versé via l'entonnoir dans la coupe jusqu'à ce que l'échantillon remplisse complètement la coupe et en recouvre la périphérie, après quoi l'échantillon sera nivelé avec une spatule, sans secousse, de manière à ce qu'il soit 25 au même niveau que le haut de la coupe. L'échantillon nivelé est transféré à une balance et pesé à 0,1 gramme près pour déterminer la valeur de densité. Un tel appareil est disponible auprès d'Alcan Aluminum Corp. Elizabeth, New Jersey. Les particules peuvent également 30 avoir une taille moyenne (par exemple, largeur) d'environ 0,1 à environ 100 micromètres, dans certains 3028659 24 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 plane, 5 certains composants supplémentaires peuvent également être inclus dans la poudre. Par exemple, la poudre peut optionnellement être mélangée à un liant et/ou un lubrifiant pour assurer que les particules adhèrent de manière adaptée les unes aux autres lorsqu'elles sont 10 comprimées pour former le corps d'anode plan. Des liants adaptés peuvent comprendre, par exemple, le poly(butyral de vinyle), le poly(acétate de vinyle) ; le poly(alcool vinylique) ; la poly(vinyl pyrrolidone) ; les polymères cellulosiques, comme la 15 carboxyméthylcellulose, la méthyl cellulose, l'éthylcellulose, l'hydroxyéthyl cellulose, et la méthylhydroxyéthyl cellulose ; le polypropylène atactique, le polyéthylène ; le polyéthylène glycol (par exemple, Carbowax de Dow Chemical Co.) ; le 20 polystyrène, le poly(butadiène/styrène) ; les polyamides, les polyimides, et les polyacrylamides, des polyléthers de masse moléculaire élevée ; des copolymères d'oxyde d'éthylène et d'oxyde de propylène ; des polymères fluorés, tels que le 25 polytétrafluoroéthylène, le fluorure de polyvinylidène, et les copolymères de fluoro-oléfines ; les polymères acryliques, tels que le polyacrylate de sodium, les poly(acrylates d'alkyle inférieur), les poly(méthacrylates d'alkyle inférieur) et les 30 copolymères d'acrylates et méthacrylates d'alkyle inférieur ; et les acides gras et les cires, tels que 3028659 25 les acides gras stéariques et autres saponifiés, la cire végétale, les microcires (paraffines purifiées), etc. Le liant peut être dissous et dispersé dans un solvant. Des exemples de solvant peuvent comprendre de 5 l'eau, les alcools, et ainsi de suite. Lorsqu'ils sont utilisés, le pourcentage de liants et/ou de lubrifiants peut varier d'environ 0,1 % à environ 8 % en poids de la masse totale. Il faudrait comprendre, cependant, que les liants et/ou les lubrifiants ne sont pas 10 nécessairement requis dans la présente invention. La poudre obtenue peut être compactée pour former un culot à l'aide de tout dispositif classique de presse à poudre. Par exemple, une matrice de presse peut être utilisée qui est une presse de compactage à 15 station unique contenant une filière et un ou plusieurs poinçons. En variante, des matrices de presse de compactage de type enclume peuvent être utilisées qui utilisent uniquement une filière et un seul poinçon inférieur. Les matrices de presse de compactage à 20 station unique sont disponibles en plusieurs types basiques, par exemple des presses à came, à genouillère et à excentrique/manivelle ayant des capacités variables, par exemple à action unique, à double action, à filière flottante, à plaque mobile, à piston opposé, 25 à vis, à impact, compression à chaud, estampage ou calibrage. La poudre peut être compactée autour d'un fil d'anode, tel qu'un fil métallique d'anode. Le fil d'anode peut être formé à partir de tout matériau électroconducteur, tel que le tantale, le niobium, 30 l'aluminium, le hafnium, le titane, etc., ainsi que les oxydes électroconducteurs et/ou leurs nitrures. En 3028659 26 outre, le fil d'anode peut avoir un diamètre d'environ 0,001 millimètre à environ 3 millimètres, par exemple d'environ 0,005 millimètre à environ 2,5 millimètres, par exemple d'environ 0,01 millimètre à environ 5 2 millimètres. Tout liant/lubrifiant peut être retiré après compression par chauffage du culot sous vide à une certaine température (par exemple, d'environ 150°C à environ 500°C) pendant plusieurs minutes. En variante, 10 le liant/lubrifiant peut aussi être retiré par mise en contact du culot avec une solution aqueuse, tel que ceci est décrit dans le brevet US n° 6 197 252 délivré à Bishop, et al. Après ceci, le culot est fritté pour former une masse intégrale poreuse. Les présents 15 inventeurs ont découvert que certaines conditions de frittage pouvaient résulter en une augmentation de la charge spécifique de l'anode plane résultante, ainsi qu'en une augmentation de la tension disruptive du condensateur obtenu. Plus particulièrement, le culot 20 est typiquement fritté à une température d'environ 800°C 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 une période d'environ 25 5 minutes à environ 100 minutes, et dans certains modes de réalisation, d'environ 8 minutes à environ 15 minutes. Ceci peut se produire en une ou plusieurs étapes. Si souhaité, le frittage peut se produire dans une atmosphère qui limite le transfert d'atomes 30 d'oxygène à l'anode plane. Par exemple, le frittage peut se produire dans une atmosphère réductrice, par 3028659 27 exemple dans un vide, un gaz inerte, de l'hydrogène, etc. L'atmosphère réductrice peut être à une pression d'environ 10 Torr à environ 2 000 Torr dans certains modes de réalisation d'environ 100 Torr à environ 5 1 000 Torr, et dans certains modes de réalisation, d'environ 100 Torr à environ 930 Torr. Des mélanges d'hydrogène et d'autres gaz (par exemple, d'argon ou d'azote) peuvent aussi être utilisés. Lorsqu'elles sont utilisées, les particules lamellaires peuvent être 10 mieux capables de résister aux températures de frittage élevées et aux durées de frittage prolongées souvent utilisées dans la formation de l'anode plane, et de produire un corps fritté poreux avec une faible rétraction et une grande aire de surface spécifique.

15 Sous l'effet du frittage, le culot se rétracte en raison de la croissance de liaisons métallurgiques entre les particules. Etant donné que la rétraction augmente généralement la densité du culot, des densités de pressage inférieures (« en cru ») peuvent être 20 utilisées permettant quand même d'atteindre la densité cible souhaitée. Par exemple, la densité cible du culot après le frittage est typiquement d'environ 5 à environ 8 grammes par centimètre cube. En résultat du phénomène de rétraction, cependant, il n'est pas nécessaire de 25 presser le culot jusqu'à de telles densités, mais il peut en revanche être pressé à des densités inférieures à environ 6,0 grammes par centimètre cube, et dans certains modes de réalisation, d'environ 4,5 à environ 5,5 par centimètre cube. Entre autres, la capacité à 30 utiliser des densités en cru inférieures peut permettre des économies significatives et peut augmenter 3028659 28 l'efficacité de traitement. Il faut comprendre que la densité de pressage peut n'être pas toujours uniforme à travers le culot, notamment si la compression se produit dans une direction perpendiculaire à l'axe 5 longitudinal du fil. Précisément, la densité de pressage est déterminée par division de la quantité de matériau par le volume du culot compressé. Le volume du culot est directement proportionnel à la longueur comprimée dans la direction perpendiculaire à l'axe 10 longitudinal du fil. La densité est inversement proportionnelle à la longueur compressée. Ainsi, la longueur compressée est en fait inférieure aux emplacements adjacents au fil par rapport aux emplacements restants du culot. La densité de pressage 15 est de la même manière supérieure à ces emplacements adjacents au fil. Par exemple, la densité du culot à ces emplacements adjacents au fil est typiquement au moins environ 10 % supérieure, et dans certains cas, au moins environ 20 % supérieure à la densité de pressage 20 du culot aux emplacements restants du culot. Si l'on se réfère aux figures 2 et 3, par exemple, un mode de réalisation d'une anode plane 200 est proposé qui contient un fil d'anode 220. Le fil d'anode s'étend dans une direction longitudinale (direction 25 « y ») à partir de l'anode 200. De manière à intégrer le fil d'anode 220 dans l'anode plane 200, une matrice de presse peut être partiellement remplie de la poudre, puis un fil d'anode peut être inséré dans la matrice de presse. Après ceci, le moule peut être rempli de poudre 30 et la totalité de l'ensemble peut être comprimée en un culot.

3028659 29 L'anode plane obtenue peut avoir une petite épaisseur globale comparée à sa longueur globale et à sa largeur globale pour améliorer les performances électriques et l'efficacité volumétrique du 5 condensateur obtenu. Si l'on se réfère à la figure 2, par exemple, la longueur « L » représente la longueur totale de l'anode 200 d'une première extrémité 60 à une seconde extrémité 62. Dans certains cas, la longueur « L » de l'anode 200 peut se trouver dans la plage 10 d'environ 1 millimètre à environ 80 millimètres, par exemple d'environ 10 millimètres à environ 60 millimètres, par exemple d'environ 20 millimètres à environ 50 millimètres. Cependant, si l'on se réfère également à la figure 2, la largeur « W » de l'anode 15 peut également être d'environ 0,5 millimètre à environ 60 millimètres, par exemple d'environ 1 millimètre à environ 40 millimètres, par exemple d'environ 5 millimètres à environ 30 millimètres. En outre, si l'on se réfère à la figure 3, typiquement, l'épaisseur 20 « H » de l'anode est d'environ 5 millimètres ou moins, par exemple d'environ 0,05 millimètre à environ 4 millimètres, par exemple d'environ 0,1 millimètre à environ 3,5 millimètres, par exemple d'environ 0,2 millimètre à environ 2 millimètres. Généralement, 25 dans certains modes de réalisation, le rapport de la longueur « L » de l'anode sur l'épaisseur « H » de l'anode plane peut se trouver dans la plage d'environ 5 à environ 50, dans certains modes de réalisation d'environ 6 à environ 40, et dans certains modes de 30 réalisation, d'environ 7 à environ 30. En outre, le rapport de la largeur « W » de l'anode sur l'épaisseur 3028659 30 « H » de l'anode peut se trouver dans la plage d'environ 4 à environ 35, dans certains modes de réalisation d'environ 5 à environ 25, et dans certains modes de réalisation, d'environ 6 à environ 20.

5 En outre, bien que l'anode plane soit présentée ayant une « forme de D » sur la figure 2, il faut également comprendre que l'anode plane doit posséder toute autre forme souhaitée, par exemple carrée, rectangulaire, circulaire, ovale, triangulaire, etc.

10 Des formes polygonales ayant plus de quatre (4) côtés (par exemple, un hexagone, un octogone, un heptagone, un pentagone, etc.) peuvent être particulièrement souhaitées en raison de leur aire de surface relativement élevée. En outre, si l'on se réfère aux 15 figures 1 et 4, par exemple, un mode de réalisation d'un condensateur 10 est présenté qui comprend l'anode plane 200 présentée sur les figures 2 et 3. Bien qu'une seule anode plane soit présentée, il faut comprendre que de multiples anodes (par exemple, un empilement) 20 peuvent être utilisées tel que décrit, par exemple, dans le brevet US n° 7 483 260 délivré à Ziarniak et al. En outre, indépendamment de la géométrie particulière de l'anode plane, l'anode plane contient également un diélectrique formé par oxydation anodique 25 (« anodisation ») de l'anode frittée de telle sorte qu'une couche diélectrique est formée sur et/ou à l'intérieur de l'anode plane. Par exemple, une anode en tantale (Ta) peut être anodisée en pentoxyde de tantale (Ta205). Typiquement, l'anodisation est réalisée par 30 application initiale d'une solution à l'anode, par exemple en immergeant l'anode dans l'électrolyte. Des 3028659 31 solvants aqueux (par exemple, l'eau) et/ou des solvants non aqueux (par exemple, l'éthylène glycol) peuvent être utilisés. Pour améliorer la conductivité, un composé peut être utilisé qui est capable de dissocier 5 le solvant pour former des ions. Des exemples de ces composés comprennent, par exemple, les acides, tels que ceux décrits ci-dessous relativement à l'électrolyte. Par exemple, un acide (par exemple, l'acide phosphorique) peut constituer d'environ 0,01 % en poids 10 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 la solution d'anodisation. Si souhaité, des mélanges 15 d'acides peuvent aussi être utilisés. On fait passer un courant dans la solution d'anodisation pour former une couche diélectrique. La valeur de la tension de formation détermine l'épaisseur de la couche diélectrique. Par exemple, l'alimentation 20 électrique peut initialement être réglée à un mode galvanostatique jusqu'à ce que la tension requise soit atteinte. Après ceci, l'alimentation en énergie peut passer à un mode potentiostatique pour assurer que l'épaisseur du diélectrique souhaitée se forme sur la 25 totalité de la surface de l'anode. Bien sûr, d'autres procédés connus peuvent aussi être employés, comme des procédés potentiostatiques par impulsions ou étapes. La température de la solution d'anodisation peut se trouver dans la plage d'environ 10°C à environ 200°C, 30 dans certains modes de réalisation d'environ 20°C à environ 150°C, et dans certains modes de réalisation, 3028659 32 d'environ 30°C à environ 100°C. La couche diélectrique résultante peut être formée sur une surface de l'anode et à l'intérieur de ses pores. Lorsqu'on l'utilise, la nature spécifique de la poudre peut permettre que 5 l'anode résultante atteigne une charge spécifique élevée même aux tensions de formation élevées souvent utilisées dans la présente invention. Par exemple, à l'intérieur des plages notées ci-dessus, l'anode peut rester apte à une charge spécifique d'environ 10 2 000 pf*V/g à 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.

15 III. Cathode Outre l'ensemble d'étanchéité et l'anode plane, une cathode est également utilisée dans le condensateur qui peut être construite en utilisant une technique quelconque parmi une variété de techniques. Dans un 20 mode de réalisation, la cathode contient un substrat métallique, qui peut comprendre tout métal, tel que le tantale, le niobium, l'aluminium, nickel, le hafnium, le titane, le cuivre, l'argent, l'acier (par exemple, inoxydable), des alliages de ceux-ci (par exemple, des 25 oxydes électroconducteurs), des composites de ceux-ci (par exemple, un métal revêtu d'un oxyde électroconducteur), et ainsi de suite, qui est revêtu avec un matériau électrochimiquement actif. Le titane et le tantale, ainsi que leurs alliages, sont 30 particulièrement adaptés à être utilisés dans la présente invention. La configuration géométrique du 3028659 33 substrat peut généralement varier tel que connu des hommes du métier, par exemple sous la forme d'un récipient, d'une bouteille, d'une feuille d'aluminium, d'une feuille, d'un crible, d'un treillis, etc. Bien 5 que ceci ne soit pas nécessaire, dans un mode de réalisation, par exemple, le substrat en métal peut former le boîtier du condensateur dans lequel l'anode plane est divulguée, et un tel boîtier peut avoir une forme de D ou toute autre forme qui correspond 10 généralement à la forme de l'anode plane. Par exemple, il faut comprendre que toute configuration géométrique peut être utilisée dans la présente invention, par exemple cylindrique, rectangulaire, triangulaire, prismatique, etc.

15 Le substrat peut être rendu rugueux pour accroître son aire de surface et augmenter le degré d'adhésion du matériau électrochimiquement actif à celui-ci. Dans un mode de réalisation, par exemple, la surface est chimiquement gravée, par exemple par application d'une 20 solution d'une substance corrosive (par exemple, l'acide chlorhydrique) sur la surface. La surface peut aussi être électrochimiquement gravée, par exemple par application d'une tension à une solution de la substance corrosive de telle manière qu'elle subit une 25 électrolyse. La tension peut être augmentée à un niveau suffisamment élevé pour initier la « formation d'étincelles » à la surface du substrat, ce qui est supposé créer des températures de surface locales suffisamment élevées pour corroder le substrat. Cette 30 technique est décrite plus en détail dans le brevet n° 8 279 585 délivré à Dreissig, et al., auquel le 3028659 34 lecteur peut se référer. Outre des techniques de rugosification électrochimique et chimique, la rugosification mécanique peut également être utilisée. Dans un mode de réalisation, par exemple, la surface du 5 substrat en métal peut subir un sablage abrasif par propulsion d'un courant d'un milieu abrasif (par exemple, du sable) contre au moins une partie de sa surface. Un matériau électrochimiquement actif peut aussi 10 être appliqué au substrat de cathode pour inhiber la corrosion et agir comme une barrière thermique en cas d'augmentation de la tension. Le matériau électrochimiquement actif peut être formé à partir d'une ou plusieurs couches. Le matériau utilisé dans 15 une telle couche (de telles couches) peut varier. Un matériau quelconque parmi une variété de matériaux électrochimiquement actifs connus peut être généralement utilisé. Un matériau adapté est un polymère conducteur, tel que ceux à conjugaison n et 20 qui ont une conductivité électrique après oxydation ou réduction (par exemple, une conductivité électrique d'au moins environ 1 pS cm-1 après l'oxydation). Des exemples de ces polymères conducteurs à conjugaison n comprennent, par exemple, des polyhétérocycles (par 25 exemple, les polypyrroles, les polythiophènes, les polyanilines, etc.), les polyacétylènes, les poly-pphénylènes, les polyphènolates, et ainsi de suite. Les polythiophènes substitués sont particulièrement adaptés pour leur utilisation en tant 30 que polymères conducteurs en ce qu'ils présentent une 3028659 robustesse mécanique et une performance électrique particulièrement bonnes. Sans vouloir se limiter à la théorie, on suppose que le chargement du condensateur à une tension élevée (par exemple, supérieure à la 5 tension de formation) force les ions de l'électrolyte dans les revêtements contenant ces polythiophènes substitués. Ceci entraîne le « gonflement » du polymère conducteur et retient les ions à proximité de la surface, améliorant ainsi la densité de charge. Etant 10 donné que le polymère est généralement amorphe et non cristallin, il peut aussi dissiper et/ou absorber la chaleur associée à la tension élevée. Lors de la décharge, on suppose également que le polythiophène se « relâche » et permet que les ions dans l'électrolyte 15 se déplacent hors du revêtement. Par ce mécanisme de gonflement et de relaxation, la densité de charge à proximité du substrat métallique peut être accrue sans réaction chimique avec l'électrolyte. En conséquence, une robustesse mécanique et une bonne performance 20 électrique peuvent être fournies sans que des revêtements conducteurs classiques ne soient nécessaires, tels que ceux fabriqués à partir de carbone activé ou d'oxydes de métal (par exemple, l'oxyde de ruthénium). En fait, d'excellents résultats 25 peuvent être obtenus en utilisant le revêtement en tant que matériau principal sur le substrat métallique. En d'autres termes, le revêtement peut constituer au moins environ 90 % en poids, dans certains modes de réalisation au moins environ 92 % en poids, et dans 30 certains modes de réalisation, au moins environ 95 % en poids du matériau (des matériaux) présent(s) sur le 3028659 36 substrat métallique. Néanmoins, il faut comprendre que d'autres revêtements conducteurs peuvent aussi être utilisés dans certains modes de réalisation de la présente invention.

5 Dans un mode de réalisation particulier, le polythiophène substitué a la structure générale suivante : 10 dans laquelle, T est 0 ou S ; D est un radical alkylène en Ci à C5 optionnellement substitué (par exemple, méthylène, 15 éthylène, n-propylène, n-butylène, n-pentylène, etc.) ; R7 est un radical alkyle en C1 à C18 linéaire ou ramifié, optionnellement substitué (par exemple méthyle, éthyle, n- ou iso-propyle, n-, iso-, sec- ou tert- butyle, n-pentyle, 1-méthylbutyle, 2-méthylbutyle, 3- 20 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- hexadécyle, n-octadécyle, etc.) ; un radical 25 cycloalkyle en C5 à C12 optionnellement substitué (par exemple, cyclopentyle, cyclohexyle, cycloheptyle, cyclooctyle, cyclononyle, cyclodécyle, etc.) ; un 3028659 37 radical aryle en C6 à C14 optionnellement substitué (par exemple, phényle, naphtyle, etc.) ; un radical aralkyle en C7 à C18 optionnellement substitué (par exemple, benzyle, o-, m-, p-tolyle, 2,3-, 2,4-, 2,5-, 2-6, 3-4-, 5 3,5-xylyle, mésityle, etc.) ; un radical hydroxyalkyle en C1-C4 optionnellement substitué, ou 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 10 réalisation, 0 ; et n vaut de 2 à 5 000, dans certains modes de réalisation de 4 à 2 000, et dans certains modes de réalisation, de 5 à 1 000. Des exemples de substituants pour les radicaux « D » ou « R7 » comprennent, par 15 exemple, des groupes alkyle, cycloalkyle, aryle, aralkyle, alcoxy, halogène, éther, thioéther, disulfure, sulfoxyde, sulfone, sulfonate, amino, aldéhyde, céto, ester de l'acide carboxylique, acide carboxylique, carbonate, carboxylate, cyano, alkylsilane et 20 alcoxysilane, carboxylamide, et ainsi de suite. Des polymères de thiophènes particulièrement adaptés sont ceux dans lesquels « D » est un radical alkylène en C2 à C3 optionnellement substitué. Par exemple, le polymère peut être optionnellement 25 substitué par un poly (3,4-ethylènedioxythiophène), qui a la structure générale suivante : 3028659 38 (R7)q Des procédés de formation des polymères conducteurs, tels que décrits ci-dessus, sont bien 5 connus dans l'art. Par exemple, le brevet US n° 6 987 663 à Merker, et al. décrit différentes techniques de formation de polythiophènes substitués à partir d'un précurseur monomère. Le précurseur monomère peut, par exemple, avoir la structure suivante : 10 dans laquelle, T, D, R7, et q sont définis ci-dessus. Des 15 monomères de thiophènes particulièrement adaptés sont ceux dans lesquels « D » est un radical alkylène en C2 à C3 optionnellement substitué. Par exemple, des 3,4- alkylènedioxythiophènes optionnellement substitués peuvent être utilisés qui ont la structure générale 20 suivante : 3028659 39 dans laquelle, R7 et q sont tels que définis ci-dessus. Dans un mode de réalisation particulier, « q » 5 vaut 0. Un exemple disponible dans le commerce de 3,4- éthylènedioxythiophène est disponible auprès de Heraeus Clevios sous la désignation CleviosTM M. D'autres monomères adaptés sont également décrits dans le brevet US n° 5 111 327 délivré à Blohm, et al. et 6 635 729 10 délivré à Groenendaal, et al. Des dérivés de ces monomères peuvent également être utilisés qui sont, par exemple, des dimères ou des trimères des monomères susmentionnés. Des dérivés moléculaires supérieurs, en d'autres termes, des tétramères, des pentamères, etc. 15 des monomères sont adaptés pour être utilisés dans la présente invention. Les dérivés peuvent être constitués d'unités monomères identiques ou différentes et utilisés sous une forme pure et dans un mélange les uns avec les autres et/ou avec les monomères. Les formes 20 oxydées ou réduites de ces précurseurs peuvent également être utilisées. Les monomères de thiophène peuvent être chimiquement polymérisés en présence d'un catalyseur d'oxydation. Le catalyseur d'oxydation comprend 25 typiquement un cation de métal de transition, tels que les cations fer(III), cuivre(II), chrome(VI), cérium(IV), manganèse(IV), manganèse(VII), 3028659 ruthénium(III), etc. Un dopant peut également être utilisé pour fournir un excès de charge par rapport au polymère conducteur et stabiliser la conductivité du polymère. Le dopant comprend typiquement un anion 5 inorganique ou organique, tel qu'un ion d'un acide sulfonique. Dans certains modes de réalisation, le catalyseur d'oxydation utilisé dans la solution précurseur a à la fois une fonctionnalité catalytique et dopante en ce qu'il comprend un cation (par exemple, 10 un métal de transition) et un anion (par exemple, l'acide sulfonique). Par exemple, le catalyseur d'oxydation peut être un sel de métal de transition qui comprend des cations de fer(III), tels que les halogénures de fer(III) (par exemple, FeC13) ou les 15 sels de fer(III) et d'autres acides inorganiques, tels que le Fe(C104)3 ou Fe2(SO4)3 et les sels de fer(III) d'acides organiques et d'acides inorganiques comprenant des radicaux organiques. Des exemples des sels de fer(III) d'acides inorganiques avec des radicaux 20 organiques comprennent, par exemple, des sels de fer(III) de monoesters de l'acide sulfurique d'alcanols en Ci à C20 (par exemple, le sel de fer(III) de sulfate de lauryle). De manière similaire, des exemples de sel de fer(III) d'acides organiques comprennent, par 25 exemple, des sels de fer(III) d'acides alcanes sulfoniques en C1 à C20 (par exemple l'acide méthane, éthane, propane, butane, ou dodécane sulfonique) ; les sels de fer(III) d'acides aliphatiques perfluorosulfoniques (par exemple, l'acide 30 trifluorométhane sulfonique, l'acide perfluorobutane sulfonique, ou l'acide perfluorooctane sulfonique) ; 3028659 41 les sels de fer(III) d'acides carboxyliques aliphatiques en C1 à C20 (par exemple l'acide 2- éthylhexylcarboxylique) ; les sels de fer(III) d'acides perfluorocarboxyliques aliphatiques (par exemple, 5 l'acide trifluoroacétique ou l'acide perfluorooctane) ; les sels de fer(III) d'acides sulfoniques aromatiques optionnellement substitués par des groupes alkyles en Ci à C20 (par exemple, l'acide benzène sulfonique, l'acide o-toluène sulfonique, l'acide p-toluène 10 sulfonique, ou l'acide dodécylbenzène sulfonique) ; les sels de fer(III) d'acides cycloalcane sulfoniques (par exemple, l'acide camphre sulfonique) ; et ainsi de suite. Des mélanges de ces sels de fer(III) susmentionnés peuvent également être utilisés. Le 15 fer(III)-p-toluène sulfonate, le fer(III)-o-toluène sulfonate, et des mélanges de ceux-ci, sont particulièrement adaptés. Un exemple disponible dans le commerce de fer(III)-p-toluène sulfonate est disponible auprès de Heraeus Clevios sous la désignation CleviosTM 20 C. Différents procédés peuvent être utilisés pour former une couche polymère conductrice. Dans un mode de réalisation, le catalyseur d'oxydation et le monomère sont appliqués, séquentiellement ou en même temps, de 25 telle sorte que la réaction de polymérisation se produit in situ sur le substrat. Des techniques d'application adaptées peuvent comprendre la sérigraphie, l'immersion, le revêtement électrophorétique, et la pulvérisation, et peuvent être 30 utilisées pour former un revêtement polymère conducteur. En tant qu'un exemple, le monomère peut initialement 3028659 42 être mélangé au catalyseur d'oxydation pour former une solution précurseur. Une fois que le mélange est formé, il peut être appliqué au substrat puis laissé polymériser pour que le revêtement conducteur se forme 5 sur la surface. En variante, le catalyseur d'oxydation et le monomère peuvent être appliqués séquentiellement. Dans un mode de réalisation, par exemple, le catalyseur d'oxydation est dissous dans un solvant organique (par exemple, le butanol) avant d'être appliqué comme une 10 solution d'immersion. Le substrat peut alors être séché pour retirer le solvant de celui-ci. Après ceci, 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 15 dans certains modes de réalisation, d'environ 0°C à environ 200°C, en fonction de l'agent d'oxydation utilisé et de la durée de réaction souhaitée. Des techniques de polymérisation adaptées, telles que décrites ci-dessus, peuvent être décrites plus en 20 détail dans le brevet US n° 7 515 396 délivré à Biler. D'autres procédés d'application de ce(s) revêtement(s) conducteur(s) peuvent être décrits dans les brevets US n° 5 457 862 délivrés à Sakata, et al., 5 473 503 délivré à Sakata, et al., 5 729 428 délivré à Sakata, 25 et al., et 5 812 367 délivré à Kudoh, et al. Outre l'application in situ, une couche polymère conductrice peut également être appliquée sous la forme d'une dispersion de particules polymères conductrices. Bien que leur taille puisse varier, il est typiquement 30 souhaité que les particules possèdent un petit diamètre pour faire augmenter l'aire de surface disponible pour 3028659 43 adhérer 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 5 modes de réalisation, d'environ 10 à environ 300 nanomètres. La valeur de D90 des particules (les particules ayant un diamètre inférieur ou égal à la valeur de D90 constituent 90 % du volume total de toutes les particules solides) peut être d'environ 10 15 micromètres ou moins, dans modes de 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 en utilisant des techniques connues, telles 15 que l'ultracentrifugation, la diffraction laser, etc. Si souhaité, une ou plusieurs des étapes d'application décrites ci-dessus peuvent être répétées jusqu'à ce que l'épaisseur souhaitée du revêtement soit atteinte. Dans certains modes de réalisation, 20 uniquement une couche relativement fine du revêtement est formée à la fois. L'épaisseur cible totale du revêtement peut généralement varier en fonction des propriétés souhaitées du condensateur. Typiquement, le revêtement polymère conducteur résultant à une 25 épaisseur d'environ 0,2 micromètre (« 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 environ 5 pm. Il faut comprendre que l'épaisseur du revêtement n'est pas 30 nécessairement la même à tous les emplacements sur le substrat. Néanmoins, l'épaisseur moyenne du revêtement 3028659 44 sur le substrat se trouve généralement dans les plages notées ci-dessus. La couche polymère conductrice peut optionnellement être cicatrisée. La cicatrisation peut 5 survenir après chaque application d'une couche polymère revêtement entier. Dans certains modes le polymère conducteur peut être l'application du de réalisation, cicatrisé par conductrice OU peut survenir après immersion de la partie dans une solution électrolytique, 10 puis par application d'une tension constante à la solution jusqu'à ce que le courant soit réduit à un niveau présélectionné. Si souhaité, une telle cicatrisation peut s'accompagner de multiples étapes. Par exemple, une solution électrolytique peut être une 15 solution diluée du monomère, du catalyseur, et du dopant dans un solvant alcoolique (par exemple, l'éthanol). Le revêtement peut également être lavé si souhaité pour éliminer différents produits intermédiaires, réactifs en excès, et ainsi de suite.

20 IV. Electrolyte de travail Le condensateur comprend également un électrolyte de travail (non illustré) qui peut généralement se trouver sous la forme d'un liquide, par exemple d'une 25 solution (par exemple, aqueuse ou non aqueuse), d'une dispersion, d'un gel, etc. L'électrolyte de travail est disposé à l'intérieur du boîtier et constitue le matériau électriquement actif qui fournit la trajectoire de raccordement entre l'anode et la cathode 30 planes. Si souhaité, l'anode plane peut être initialement imprégnée d'un électrolyte (non illustré) 3028659 avant d'être positionnée à l'intérieur d'un boîtier (abordé ci-dessus). L'électrolyte peut également être ajouté au condensateur à un stade de production ultérieur. Différents électrolytes adaptés sont décrits 5 dans les brevets US n° 5 369 547 et 6 594 140 délivrés à Evans, et al., auxquels le lecteur peut se référer. Typiquement, l'électrolyte est ioniquement conducteur en ce qu'il a une conductivité ionique d'environ 1 à environ 100 milliSiemens par centimètre 10 (« mS/cm »), dans certains modes de réalisation d'environ 5 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 réalisation, d'environ 20 à environ 60 mS/cm, déterminée à une température de 25°C 15 en utilisant un conductimètre (par exemple, Oakton Con Series 11). A l'intérieur des plages notées, le champ électrique est aussi fort que le diélectrique mais il peut s'étendre dans l'électrolyte jusqu'à une certaine longueur (longueur de Debye) suffisante pour résulter 20 en une séparation de charges significative. Ceci 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 qui est prédit par l'épaisseur du diélectrique. En 25 d'autres termes, le condensateur peut être chargé à une tension qui est proche de la tension de formation du diélectrique, voire supérieure. Le rapport de la tension à laquelle le condensateur peut être chargé sur la tension de formation peut, par exemple, être 30 d'environ 0,80 à environ 2,00, et dans certains modes 3028659 46 de réalisation, d'environ 0,85 à environ 1,50, et dans certains modes de réalisation, d'environ 0,86 à environ 1,20. En tant qu'exemple, la tension à laquelle le condensateur est chargé peut être d'environ 150 volts à 5 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 la même manière se trouver dans la plage d'environ 10 180 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 relativement neutre et a une valeur de pH 15 d'environ 4,5 à environ 8,0, dans certains modes de réalisation d'environ 5,0 à environ 7,5, dans certains modes de réalisation, d'environ 5,5 à environ 7,0, dans certains modes de réalisation d'environ 6,0 à environ 6,5. Entre autres, un tel pH peut améliorer la capacité 20 des ions hydrogène présents dans un électrolyte aqueux à interagir avec le matériau de cathode pour atteindre une capacitance maximale et ainsi une densité d'énergie maximale. La conductivité ionique souhaitée peut être 25 atteinte par sélection du (des) composé(s) ionique(s) (par exemple, des acides, des bases, des sels, et ainsi de suite) avec certaines plages de concentrations. Dans un mode de réalisation particulier, les sels d'acides organiques faibles peuvent être efficaces pour obtenir 30 la conductivité souhaitée de l'électrolyte. Le cation du sel peut comprendre des cations mono-atomiques, par 3028659 47 exemple des métaux alcalins (par exemple, Li+, Na+, K+, Rb+, ou Cs+), des métaux alcalino-terreux (par exemple, Be2+, Mg2+, Ca2+, Sr2+ ou Ba2+), des métaux de transition (par exemple, Ag+, Fe2+, Fe2+, etc.), ainsi que des 5 cations polyatomiques, tels que le NH4. L'ammonium monovalent (NHe), le sodium (K+) , et le lithium (Lil sont des cations particulièrement adaptés à être utilisés dans la présente invention. L'acide organique utilisé pour former l'anion du sel est « faible » au 10 sens où il a typiquement une première constante de dissociation de l'acide (pK,I) d'environ 0 à environ 11, dans certains modes de réalisation d'environ 1 à environ 10, et dans certains modes de réalisation, d'environ 2 à environ 10, déterminée à 25°C. Tout acide 15 organique faible adapté peut être utilisé dans la présente invention, par exemple 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 20 adipique, l'acide maléique, l'acide malique, l'acide oléique, l'acide gallique, l'acide tartrique (par exemple, l'acide dextotartrique, l'acide mésotartrique, etc.), l'acide citrique, l'acide formique, l'acide acétique, l'acide glycolique, l'acide oxalique, l'acide 25 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, 30 l'acide 4-hydroxybenzoïque, l'acide aminobenzoïque, etc. ; des mélanges de ceux-ci, et ainsi de suite. Les 3028659 48 acides polyprotiques (par exemple, diprotique, triprotique, etc.) sont particulièrement souhaitables pour leur utilisation dans la formation du sel, comme l'acide adipique (pKai de 4,43 et pl<",2 de 5,41), l'acide 5 a-tartrique (pKai de 2,98 et pl<",2 de 4,34), l'acide méso-tartrique (pKai de 3,22 et pl<",2 de 4,82), l'acide oxalique (pKai de 1,23 et pl<",2 de 4,19), l'acide lactique (pKai de 3,13 et pl<",2 de 4,76 et pl<",3 de 6,40), etc.

10 Alors que les véritables quantités peuvent varier en fonction du sel particulier utilisé, de sa solubilité dans le(s) solvant(s) utilisé(s) dans l'électrolyte, et de la présence d'autres composants, ces sels d'acides organiques faibles sont typiquement 15 présents dans l'électrolyte en une quantité d'environ 0,1 à environ 40 % en poids, dans certains modes de réalisation d'environ 0,2 à environ 35 % en poids, dans certains modes de réalisation d'environ 0,3 à environ 30 % en poids, et dans certains modes de réalisation, 20 d'environ 0,5 à environ 25 % en poids. L'électrolyte est typiquement aqueux en ce qu'il contient un solvant aqueux, tel que l'eau (par exemple, l'eau désionisée). Par exemple, l'eau (par exemple, l'eau désionisée) peut constituer d'environ 20 % en 25 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 utilisé pour 30 former un mélange de solvant. Des solvants secondaires peuvent comprendre, par exemple, des glycols (par 3028659 49 exemple, l'éthylène glycol, le propylène glycol, le butylèneglycol, le triéthylèneglycol, l'hexylène glycol, les polyéthylène glycols, l'éthoxydiglycol, le dipropylèneglycol, etc.) ; les éthers de glycol (par 5 exemple l'éther de méthyl glycol, l'éther d'éthyl glycol, l'éther d'isopropyl glycol, etc.) ; les alcools (par exemple, le méthanol, l'éthanol, le n-propanol, l'isopropanol, et le butanol) ; les cétones (par exemple, l'acétone, la méthyl éthyl cétone, et la 10 méthyl isobutyl cétone) ; les esters (par exemple, l'acétate d'éthyle, l'acétate de butyle, l'acétate de l'éther de diéthylène glycol, l'acétate de méthoxypropyle, le carbonate d'éthylène, le carbonate de propylène, etc.) ; les amides (par exemple, le 15 diméthylformamide, le diméthylacétamide, l'amide d'acide gras diméthylcaprylique/caprique et les Nalkylpyrrolidones) ; les sulfoxydes ou les sulfones (par exemple, le diméthylsulfoxyde (DMSO) et le sulfolane) ; et ainsi de suite. Ces mélanges 20 contiennent typiquement de l'eau en 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 25 poids du système de solvant et des solvants secondaires en une quantité d'environ 20 % en poids à 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 % 30 en poids du système de solvant. De manière similaire, lorsque ces mélanges sont utilisés, l'eau constitue 3028659 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 5 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 10 15 % en poids à environ 30 % en poids de l'électrolyte. Un ou plusieurs acides ou agents d'ajustement du pH peuvent également être utilisés pour aider à atteindre les valeurs souhaitées de pH et de conductivité. Des acides adaptés peuvent comprendre, 15 par exemple, des 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. ; des acides organiques, y compris des acides carboxyliques, tels 20 que l'acide acrylique, l'acide méthacrylique, l'acide malonique, l'acide succinique, l'acide salicylique, l'acide sulfosalicylique, l'acide adipique, l'acide maléique, l'acide malique, l'acide oléique, l'acide gallique, l'acide tartrique, l'acide citrique, l'acide 25 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 glutarique, l'acide gluconique, l'acide lactique, 30 l'acide aspartique, l'acide glutaminique, l'acide itaconique, l'acide trifluoroacétique, l'acide 3028659 51 barbiturique, l'acide cinnamique, l'acide benzoïque, l'acide 4-hydroxybenzoïque, l'acide aminobenzoïque, etc. ; des acides sulfoniques, tels que l'acide méthanesulfonique, l'acide benzènesulfonique, l'acide 5 toluènesulfonique, l'acide trifluorométhanesulfonique, l'acide styrènesulfonique, l'acide naphtalène disulfonique, l'acide hydroxybenzènesulfonique, etc. ; des acides polymères, tels que l'acide poly(acrylique) ou l'acide poly(méthacrylique) et des copolymères de 10 ceux-ci (par exemple, les copolymères maléique-acrylique, sulfonique-acrylique, et styrène-acrylique), l'acide carragénique, la carboxyméthyl cellulose, l'acide alginique, etc. ; et ainsi de suite. L'EDTA peut être particulièrement adapté lorsqu'un électrolyte 15 gélifié est utilisé étant donné qu'il peut non seulement réduire la valeur de pH de l'électrolyte, mais aussi servir d'agent séquestrant pour toute impureté métallique qui peut être présente dans les particules.

20 Bien que la concentration totale des acides puisse varier, ceux-ci sont typiquement présents en 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 25 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 de différents acides peut être utilisé, par exemple un mélange d'un acide inorganique et d'un acide organique. Dans ces 30 modes de réalisation, les acides inorganiques (par exemple, l'acide phosphorique) peuvent constituer 3028659 52 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 5 poids de l'électrolyte, et les acides organiques (par exemple, l'EDTA) peuvent de la même manière 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 10 réalisation, d'environ 0,05 % en poids à environ 1 % 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 15 dépolarisant peut être utilisé dans l'électrolyte pour aider à inhiber le dégagement de gaz d'hydrogène au niveau de la cathode du condensateur électrolytique, ce qui pourrait autrement entraîner le gonflement du condensateur et finalement sa défaillance. Lorsqu'on 20 l'utilise, 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 ppm à environ 150 ppm de l'électrolyte.

25 Par exemple, les 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 30 poids de l'électrolyte.

3028659 53 Des dépolarisants adaptés peuvent comprendre des composés nitroaromatiques, par exemple le 2-nitrophénol, le 3-nitrophénol, le 4-nitrophénol, l'acide 2nitrobenzonique, l'acide 3-nitrobenzonique, l'acide 4- 5 nitrobenzonique, le 2-nitroacétophénone, le 3- nitroacétophénone, le 4-nitroacétophénone, le 2- nitroanisole, le 3-nitroanisole, le 4-nitroanisole, le 2-nitrobenzaldéhyde, le 3-nitrobenzaldéhyde, le 4- nitrobenzaldéhyde, l'alcool 2-nitrobenzylique, l'alcool 10 3-nitrobenzylique, l'alcool 4-nitrobenzylique, l'acide 2-nitrophtalique, l'acide 3-nitrophtalique, l'acide 4- nitrophtalique, et ainsi de suite. Des dépolarisants nitroaromatiques particulièrement adaptés pour leur utilisation dans la présente invention sont les acides 15 nitrobenzoïques, leurs anhydrides ou leurs sels, substitués par un ou plusieurs groupes alkyle (par exemple, méthyle, éthyle, propyle, butyle, etc.). Des exemples spécifiques de ces composés nitrobenzoïques à substitution alkyle comprennent, par exemple, l'acide 20 2-méthyl-3-nitrobenzoïque ; l'acide 2-méthy1-6- nitrobenzoïque ; l'acide 3-méthyl-2-nitrobenzoïque ; l'acide 3-méthyl-4-nitrobenzoïque ; l'acide 3-méthy1-6- nitrobenzoïque ; l'acide 4-méthyl-3-nitrobenzoïque ; leurs anhydrides ou leurs sels ; et ainsi de suite.

25 Dans un mode de réalisation particulier, l'électrolyte de travail peut se trouver sous la forme d'un « gel » viscoélastique, qui est généralement défini comme une suspension colloïdale solide ou semisolide qui contient une phase continue et une phase 30 dispersée, au moins l'une des phases étant un solide et au moins l'une des phases étant un liquide. Par exemple, 3028659 54 un hydrogel peut être formé lorsque les particules d'oxyde inorganique sont réticulées pour former une phase continue et le solvant contient de l'eau sous la forme d'une phase dispersée qui est piégée à 5 l'intérieur du réseau réticulé. Indépendamment de sa forme exacte, le gel viscoélastique à l'intérieur du condensateur se trouve sous la forme d'un semi-solide ou d'un solide de sorte qu'il ne s'écoule pas facilement à température ambiante. Cette propriété peut 10 être représentée par l'angle de phase viscoélastique 5, qui est le degré auquel la variation sinusoïdale dans le temps de la contrainte est déphasée par rapport à la variation sinusoïdale dans le temps du taux de cisaillement. L'angle de phase 5 pour un solide 15 élastique idéal est de 0° (en phase) et l'angle de phase 5 pour un liquide visqueux idéal est 90° (déphasé). Dans la présente invention, l'électrolyte gélifié présente typiquement un angle de phase 5 de 0° à environ 20°, dans certains modes de réalisation de 20 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 stockage, G', qui est déterminé par division de la composante « en 25 phase » de la contrainte (représentant le comportement de type solide) par la déformation maximale. Typiquement, l'électrolyte gélifié de la présente invention présente un module de stockage d'environ 5 kilopascals (« kPa ») ou plus, dans modes de 30 réalisation d'environ 10 kPa ou plus, et dans certains modes de réalisation d'environ 15 à environ 50 kPa.

3028659 L'angle de phase et le module de stockage peuvent être déterminés à température ambiante (par exemple, 25°C) par un test oscillatoire dynamique (par exemple, une fréquence de 10 Hz et une pression de 5 Pa) avec un 5 rhéomètre ayant une configuration cône-plaque. Pour atteindre la combinaison d'une conductivité élevée et d'une valeur de pH neutre, l'électrolyte de travail gélifié peut contenir une combinaison du sel d'acide organique faible, du système de solvants, et de 10 l'agent d'ajustement du pH (acide) abordée ci-dessus conjointement aux particules d'oxyde inorganique pour aider à atteindre la viscosité et les propriétés électriques souhaitées pour le condensateur. La quantité de particules d'oxyde inorganique dans 15 l'électrolyte peut varier en fonction du degré de gélification requis, ainsi que de la nature particulière et de la concentration des autres composants dans l'électrolyte. Typiquement, cependant, les particules d'oxyde inorganique constituent 20 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.

25 Les particules peuvent posséder différentes formes, configurations et tailles en fonction du résultat souhaité. Par exemple, les particules peuvent être sous la forme d'une sphère, d'un cristal, d'un bâtonnet, d'un disque, d'un tube, d'une ficelle, etc. La taille 30 moyenne des particules peut être inférieure à environ 1 000 nanomètres, dans certains modes de réalisation 3028659 56 d'environ 1 à environ 500 nanomètres, dans certains modes de réalisation d'environ 2 à environ 200 nanomètres, et dans certains modes de réalisation, d'environ 4 à environ 50 nanomètres. Tel qu'il est 5 utilisé dans le présent document, la taille moyenne d'une particule fait référence à sa longueur moyenne, sa largeur moyenne, sa hauteur moyenne, et/ou son diamètre moyen. Les particules ont aussi typiquement une grande aire de surface spécifique, par exemple 10 d'environ 50 mètres carrés par grammes (m2/g) à environ 1 000 m2/g, dans certains modes de réalisation d'environ 100 m2/g à environ 600 m2/g, et dans certains modes de réalisation, d'environ 150 m2/g à environ 400 m2/g. Le terme « aire de surface spécifique » fait 15 généralement référence à l'aire de surface telle que déterminée par le procédé d'adsorption physique des gaz (B.E.T.) de Brunauer, Emmet, et Teller, Journal of American Chemical Society, Vol. 60, 1938, p. 309, avec de l'azote en tant que gaz d'adsorption. Le test peut 20 être réalisé avec un analyseur d'aire de surface spécifique MONOSORB® disponible après de QUANTACHROME Corporation, Syosset, NY, qui mesure la quantité d'adsorbat d'azote gazeux adsorbé pour une surface solide par détection de la modification de conductivité 25 thermique d'un mélange s'écoulant d'adsorbat et de gaz vecteur inerte (par exemple, l'hélium). En outre, les particules peuvent également être relativement non poreuses ou solides. En d'autres termes, les particules peuvent avoir un volume de pores qui est inférieur à 30 environ 0,5 millilitre par gramme (mL/g), dans certains modes de réalisation inférieur à environ 0,4 millilitre 3028659 57 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 vouloir se limiter à la théorie, on suppose que 5 les particules ayant une petite taille, une grande aire de surface, et une nature solide peuvent améliorer la vitesse de gélification et améliorer l'uniformité et la stabilité de la suspension obtenue. Les particules d'oxyde inorganique peuvent être 10 formées à partir d'une variété de matériaux, comprenant, de manière non restrictive, la silice, l'alumine, la zircone, l'oxyde de magnésium, le dioxyde de titane l'oxyde de fer, l'oxyde de zinc, l'oxyde de cuivre, etc., ainsi que les combinaisons de ceux-ci. Les 15 particules peuvent également être formées en utilisant un procédé pyrogénique, la précipitation, etc. En raison de leur aire de surface plus grande et de leur taille de particules plus petite, cependant, les particules fumées sont particulièrement adaptées à être 20 utilisées dans la présente invention. La silice fumée, par exemple, est le SiO2 amorphe qui peut être produit par hydrolyse en phase vapeur de tétrachlorure de silicium dans une flamme hydrogène-oxygène. Les agrégats à chaîne ramifiée en trois dimensions sont 25 produits dans la flamme à partir de la fusion de particules primaires. Durant le refroidissement, ces agrégats s'agglomèrent en une fine poudre ayant une taille de particules dans les plages proposées ci-dessus. La silice fumée possède des groupes silanol qui 30 peuvent réagir dans des conditions acides pour former un réseau réticulé. La réticulation siloxane obtenue 3028659 58 est un composé de silicium et d'oxygène dans lequel chaque atome de silicium est lié à quatre atomes d'oxygène, formant une structure tétrahédrique, d'une manière analogue à la liaison du carbone à l'hydrogène 5 dans le méthane, les liaisons ayant environ la même résistance dans chaque cas. Cette structure est rencontrée dans le dioxyde et dans les silicates de manière générale, où les groupes SiO4 surviennent dans les chaînes ou les cycles. En créant des liaisons 10 siloxane, un gel est formé qui piège la phase liquide de l'électrolyte. Les particules de silice fumée disponibles dans le commerce peuvent, par exemple, comprendre celles disponibles auprès de Cabot Corporation sous la désignation CAB-0-SILO.

15 Les composants de l'électrolyte de travail peuvent être combinés les uns aux autres selon une variété de différentes manières, avant et/ou après leur incorporation dans le condensateur. Dans un mode de réalisation particulier, l'électrolyte peut être 20 gélifié avant d'être placé en contact avec l'anode et/ou la cathode (abordé ci-dessous). Par exemple, lorsque les composants de l'électrolyte sont initialement combinés les uns aux autres, l'électrolyte peut se trouver sous la forme d'un sol qui contient des 25 particules sous la forme d'une phase dispersée. Cependant, ces sols peuvent être catalysés pour induire une gélification par plusieurs procédés. Des exemples comprennent l'ajustement du pH et/ou de la température du sol à un point où la gélification se produit. En 30 variante, le sol peut être soumis à une forme régulée d'énergie (par exemple, thermique, ultrasonore, lumière 3028659 59 ultraviolette, rayonnement de faisceau d'électrons, etc.) pour induire la gélification. L'utilisation de l'énergie ultrasonore (par exemple, sondes à ultrasons) est particulièrement souhaitable étant donné qu'elle 5 minimise le besoin de modifier le pH ou la température de l'électrolyte. L'électrolyte peut être incorporé dans le condensateur selon une variété de différentes manières. Dans un mode de réalisation, par exemple, l'électrolyte 10 est simplement ajouté au condensateur après le positionnement de l'anode et de la cathode dans la configuration souhaitée. Ceci peut être réalisé, par exemple, en utilisant un orifice de remplissage. L'anode peut aussi être pré-imprégnée de l'électrolyte, 15 par exemple par immersion de l'anode dans l'électrolyte avant de la placer dans le condensateur. L'imprégnation de l'anode avec l'électrolyte peut en outre améliorer le degré de contact entre l'anode et l'électrolyte. Dans l'un ou l'autre cas, l'électrolyte peut avoir une 20 faible viscosité initiale et une faible aptitude à l'écoulement de sorte qu'il peut être précisément incorporé dans le condensateur. Par exemple, lorsqu'il est sous la forme d'un gel, l'électrolyte peut avoir une viscosité initiale (par exemple, 1 heure ou moins 25 après l'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 30 déterminée à l'aide d'un viscosimètre LVT Brookfield (fuseau * 3 à 60 tr/minute) à une température de 25°C.

3028659 De la même manière, le gel peut avoir un angle de phase initial 5 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 5 de stockage initial G' d'environ 1 kilopascal ou moins, dans modes de réalisation d'environ 0,1 kilopascal ou moins, et dans certains modes de réalisation, d'environ 0 à environ 0,01 kilopascal. Après l'incorporation dans le condensateur, 10 cependant, la gélification de l'électrolyte peut se poursuivre jusqu'à ce que la viscosité augmente, par exemple jusqu'à des plages de viscosité, d'angle de phase 5, et/ou de module de stockage G' à l'intérieur des plages cibles spécifiées ci-dessus. Cette 15 transition « semi-solide » ou « solide » peut se produire relativement après l'induction de la gélification, par exemple d'environ 1 à 100 heures, dans certains modes de réalisation d'environ 10 à environ 80 heures, et dans certains modes de 20 réalisation, d'environ 20 à environ 60 heures. La transition peut également se produire avant et/ou après l'incorporation de l'anode dans le condensateur et sa mise en contact avec la cathode. Si souhaité, un électrolyte « de remplissage » supplémentaire adapté 25 peut être ajouté pour assurer qu'il existe un bon contact électrique entre l'anode imprégnée et la cathode. Cet électrolyte de remplissage peut être formé selon la présente invention, ou il peut être formé à partir d'autres composants connus.

30 Indépendamment des caractéristiques particulières de l'ensemble d'étanchéité, de l'anode plane, de la 3028659 61 cathode, et de l'électrolyte de travail, l'anode plane 200 et les autres composants sont généralement positionnés à l'intérieur d'un boîtier 12, dont une partie peut également servir de cathode pour le 5 condensateur. En outre, un matériau électrochimiquement actif (non illustré) peut être appliqué à au moins une partie du boîtier 12 pour inhiber la corrosion et également agir comme une barrière thermique en cas d'augmentation de la tension. Dans un mode de 10 réalisation, au moins une partie du boîtier 12 est généralement formée en métal, qui peut comprendre tout métal, tel que le tantale, le niobium, l'aluminium, le nickel, le hafnium, le titane, le cuivre, l'argent, l'acier (par exemple, inoxydable), des alliages de 15 ceux-ci (par exemple, des oxydes électroconducteurs), des composites de ceux-ci (par exemple, un métal revêtu d'un oxyde électroconducteur), et ainsi de suite, qui est revêtu avec un matériau électrochimiquement actif (cathode). Le titane et le tantale, ainsi que leurs 20 alliages, sont particulièrement adaptés à être utilisés dans la présente invention. Dans d'autres modes de réalisation, une partie du boîtier peut être formée en un matériau non métallique. La configuration géométrique du substrat peut généralement varier tel 25 que connu des hommes du métier, par exemple sous la forme d'un récipient, d'un boîtier, d'une feuille d'aluminium, d'une feuille, d'un crible, d'un treillis, etc. Dans un mode de réalisation, par exemple, le substrat en métal forme un boîtier plan ayant une forme 30 de D. Il faut comprendre, cependant, que toute configuration géométrique peut être utilisée dans la 3028659 62 présente invention, par exemple carrée, circulaire, rectangulaire, triangulaire, prismatique, etc. Le boîtier peut également comprendre un couvercle qui couvre l'anode et l'électrolyte, qui peut être formé à 5 partir du même matériau que le boîtier ou d'un matériau différent. Indépendamment des caractéristiques particulières du boîtier et du fait qu'il comprend optionnellement ou non le matériau de cathode électrochimiquement actif de 10 la présente invention, la manière particulière de laquelle l'anode est incorporée dans le boîtier peut être réalisée en utilisant une variété de techniques. Tel que ceci est illustré sur la figure 4, l'anode 200 peut être positionnée à l'intérieur du boîtier 12 15 constitué d'un premier élément boîtier 14 et d'un second élément boîtier 16. Le premier élément boîtier 14 peut avoir une paroi avant 18 jointe à une paroi périphérique 20 ayant une surface extérieure 27 et une surface intérieure 28 s'entendant jusqu'à un bord 22.

20 Cependant, le second élément boîtier 16 peut être sous la forme d'une plaque et peut contenir une seconde paroi avant 24 ayant un bord périphérique 26. Les éléments boîtier 14 et 16 peuvent être hermétiquement scellés l'un à l'autre par soudure (par exemple, 25 soudure laser) des bords se chevauchant 22 et 26 où ils se contactent l'un l'autre après incorporation de l'anode 200 et de l'ensemble d'étanchéité 300 dans le boîtier 12 si souhaité. Indépendamment de la configuration particulière, le boîtier 12 peut avoir 30 une épaisseur « H2 » inférieure à environ 8 millimètres, par exemple d'environ 0,075 millimètre à environ 3028659 63 7 millimètres, par exemple d'environ 0,1 millimètre à environ 6 millimètres, par exemple d'environ 0,2 millimètre à environ 5 millimètres. En outre, les éléments boîtier 14 et/ou 16 peuvent être analogues au 5 substrat en métal décrit par référence à la cathode dans la section III ci-dessus de telle sorte qu'un matériau de cathode électrochimiquement actif, par exemple un polymère conducteur (non illustré), peut être déposé sur l'intérieur de sa surface. En variante, 10 un substrat métallique distinct peut se trouver adjacent à l'élément boîtier 14 et/ou 16 et le revêtement polymère conducteur peut lui être appliqué pour qu'il serve de cathode. Néanmoins, avant la soudure ensemble des éléments boîtier 14 et 16, 15 l'ensemble d'étanchéité 300 de fil d'anode est assemblé autour du fil d'anode 220 et de la paroi latérale 20 du premier élément boîtier 14 pour créer un joint hermétique au niveau de l'orifice d'anode 34 tel que ceci est abordé en détail ci-dessus par référence à la 20 section I. Après l'assemblage de l'anode à l'intérieur du boîtier et le scellement (par exemple, par soudure) tel que ceci est abordé ci-dessus, l'électrolyte de travail peut être optionnellement introduit dans le boîtier 12 25 à travers un orifice de remplissage 120 tel que présenté sur la figure 1, ou par tout autre moyen adapté. Le remplissage peut être réalisé en plaçant le condensateur 10 dans une chambre sous vide de telle sorte que l'orifice de remplissage 120 s'étend dans un 30 réservoir de l'électrolyte de travail.

3028659 64 Lorsque la chambre est mise sous vide, la pression est réduite à l'intérieur du condensateur 10. Lorsque le vide est relâché, la pression à l'intérieur du condensateur 10 se rééquilibre, et l'électrolyte est 5 aspiré à travers l'orifice de remplissage 120 dans le condensateur 10. Outre les composants abordés ci-dessus, bien qu'ils ne soient pas illustrés, un ou plusieurs séparateurs peuvent être utilisés qui aident à isoler 10 l'anode et la cathode à revêtement polymère conducteur l'une de l'autre. Des exemples de matériaux adaptés à cette fin comprennent, par exemple, des matériaux polymères poreux (par exemple, le polypropylène, le polyéthylène, etc.), des matériaux inorganiques poreux 15 (par exemple, des mats en fibre de verre, du papier de verre poreux, etc.), des matériaux de résines échangeuses d'ions, etc. Des exemples particuliers comprennent des membranes perfluorées ioniques en polymères d'acide sulfonique (par exemple, NafionTM de 20 E.I. DuPont de Nemeours & Co., des membranes sulfonées en polymère fluorocarboné, des membranes en polybenzimidazole (PBI), et des membranes en polyéther éther cétone (PEEK). Même s'il prévient le contact direct entre l'anode et la cathode, le séparateur 25 permet le flux du courant ionique de l'électrolyte jusqu'aux électrodes. Indépendamment de sa configuration particulière, le condensateur de la présente invention peut présenter d'excellentes propriétés électriques. Par exemple, le 30 condensateur peut présenter une grande efficacité volumétrique, par exemple d'environ 50 000 pF*V/cm3 à 3028659 environ 300 000 pF*V/cm3, dans certains modes de réalisation d'environ 60 000 pF*V/cm3 à environ 200 000 pF*V/cm3, et dans certains modes de réalisation, d'environ 80 000 pF*V/cm3 à environ 150 000 pF*V/cm3, 5 déterminée à une fréquence de 120 Hz et à température ambiante (par exemple, 25°C). L'efficacité volumétrique est déterminée par multiplication de la tension de formation d'une partie par division du produit par le 10 exemple, une tension de 175 volts pour une partie 520 pF, ce qui résulte en un sa capacitance, puis par volume de la partie. formation peut être ayant une capacitance produit de 91 000 pF*V. Par de de Si la partie occupe un volume d'environ 0,8 cm3, ceci résulte en une efficacité volumétrique d'environ 15 113 750 PF*V/cm3. Le condensateur peut également présenter une densité énergétique élevée qui le rend adapté pour son utilisation dans des applications d'impulsions élevées. La densité énergétique est généralement déterminée en 20 fonction de l'équation E = 1/2*CV2, où C est la capacitance en farads (F) et V est la tension de travail du condensateur en volts (V). La capacitance peut, par exemple, être mesurée en utilisant un capacimètre (par exemple, l'instrument de mesure 25 Keithley 3330 Precision LCZ avec des fils de Kelvin, polarisation de 2 volts et signal de 1 volt) à des fréquences de fonctionnement de 10 à 120 Hz (par exemple, 120 Hz) et à une température de 25°C. Par exemple, le condensateur peut présenter une densité 30 énergétique d'environ 2,0 joules par centimètre cube (J/cm3) ou plus, dans certains modes de réalisation 3028659 66 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 capacitance peut, de la même manière, 5 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 10 environ 20 mF/cm2. Le condensateur peut également présenter une « tension disruptive » relativement élevée (tension à laquelle le condensateur devient défaillant), par exemple environ 180 volts ou plus, dans modes de réalisation d'environ 200 volts ou plus, 15 et dans certains modes de réalisation, d'environ 210 volts à environ 10 260 volts. La résistance série équivalente (« RSE ») - le degré auquel le condensateur agit comme une résistance lors du chargement et du déchargement dans un circuit 20 électrique - peut aussi 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 environ 5 000 milliohms, et dans certains modes de réalisation, 25 d'environ 1 à environ 4 500 milliohms, mesurée avec une polarisation de 2 volts et un signal de 1 volt à une fréquence de 120 Hz. En outre, le courant de fuite, qui fait généralement référence au courant s'écoulant d'un conducteur à un conducteur adjacent par un isolateur, 30 peut être maintenu à des niveaux relativement faibles. Par exemple, la valeur numérique du courant de fuite 3028659 67 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 5 modes de réalisation, inférieure à environ 0,1 pA/pF*V, où pA est microampères et pF*V est le produit de la capacitance et la tension nominale. Le courant de fuite peut être mesuré en utilisant un instrument de test de fuite (par exemple, MC 190 Leakage test, Mantracourt 10 Electronics LTD, RU) à une température de 25°C et à une certaine tension nominale après un temps de chargement d'environ 60 à environ 300 secondes. De telles valeurs de RSE et de courant de fuite normalisé peuvent même être maintenues après le vieillissement pendant une 15 durée sensible à des températures élevées. Par exemple, ces valeurs peuvent être maintenues pendant environ 100 heures ou plus, dans certains modes de réalisation pendant environ 300 heures à environ 2 500 heures, et dans certains modes de réalisation, pendant environ 20 400 heures à environ 1 500 heures (par exemple, 500 heures, 600 heures, 700 heures, 800 heures, 900 heures, 1 000 heures, 1 100 heures, ou 1 200 heures) à des températures dans la plage d'environ 100°C à environ 250°C, et, dans certains modes de réalisation 25 d'environ 100°C à environ 200°C (par exemple, 100°C, 125°C, 150°C, 175°C, ou 200°C) Le condensateur électrolytique de la présente invention peut être utilisé dans différentes applications, y compris de manière non restrictive des 30 dispositifs médicaux, tels que des défibrillateurs implantables, des stimulateurs cardiaques, des 3028659 68 cardioverteurs, des stimulateurs neuronaux, des dispositifs d'administration de médicament, etc. ; des applications automobiles, des applications militaires, par exemple des systèmes RADAR ; l'électronique grand 5 public, par exemple des radios, des télévisions, etc. ; et ainsi de suite. Dans un mode de réalisation, par exemple, le condensateur peut être utilisé dans un dispositif médical implantable configuré pour fournir un traitement thérapeutique haute tension (par exemple, 10 entre approximativement 500 volts et approximativement 850 volts, ou, de manière souhaitable, entre approximativement 600 volts et approximativement 900 volts) à un patient. Le dispositif peut contenir un récipient ou un logement qui est hermétiquement fermé 15 et biologiquement inerte. Un ou plusieurs fils sont électriquement couplés entre le dispositif et le coeur du patient via une veine. Des électrodes cardiaques sont fournies pour détecter l'activité cardiaque et/ou fournir une tension au coeur. Au moins une partie des 20 fils (par exemple, une partie terminale des fils) peut être fournie adjacente ou en contact avec au moins l'un d'un ventricule et d'un atrium du coeur. Le dispositif peut également contenir une banque de condensateurs qui contient typiquement deux condensateurs ou plus 25 raccordés en série et couplés à une batterie qui est interne ou externe au dispositif et fournit de l'énergie à la banque de condensateurs. En partie en raison de la conductivité élevée, le condensateur de la présente invention peut atteindre d'excellentes 30 propriétés électriques et ainsi être adapté à son 3028659 69 utilisation dans la banque de condensateurs du dispositif médical implantable. Indépendamment de sa configuration particulière, le condensateur de la présente invention peut présenter 5 d'excellentes propriétés électriques. Par exemple, le condensateur peut présenter une grande efficacité volumétrique, par exemple d'environ 50 000 pF*V/cm3 à environ 300 000 pF*V/cm3, dans certains modes de réalisation d'environ 60 000 pF*V/cm3 à environ 10 200 000 pF*V/cm3, et dans certains modes de réalisation, d'environ 80 000 pF*V/cm3 à environ 150 000 pF*V/cm3, déterminée à une fréquence de 120 Hz et à température ambiante (par exemple, 25°C). L'efficacité volumétrique est déterminée par multiplication de la tension de 15 formation d'une partie par sa capacitance, puis par division du produit par le volume de la partie. Par exemple, une tension de formation peut être de 175 volts pour une partie ayant une capacitance de 520 pF, ce qui résulte en un produit de 91 000 pF*V. Si 20 la partie occupe un volume d'environ 0,8 cm3, ceci résulte en une efficacité volumétrique d'environ 113 750 PF*V/cm3. Le condensateur peut également présenter une densité énergétique élevée qui le rend adapté pour son 25 utilisation dans des applications d'impulsions élevées. La densité énergétique est généralement déterminée en fonction de l'équation E = 1/2*CV2, où C est la capacitance en farads (F) et V est la tension de travail du condensateur en volts (V). La capacitance 30 peut, par exemple, être mesurée en utilisant un capacimètre (par exemple, l'instrument de mesure 3028659 Keithley 3330 Precision LCZ avec des fils de Kelvin, polarisation de 2 volts et signal de 1 volt) à des fréquences de fonctionnement de 10 à 120 Hz (par exemple, 120 Hz) et à une température de 25°C. Par 5 exemple, le condensateur peut présenter une densité énergétique 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 15,0 J/cm3, et dans 10 certains modes de réalisation, d'environ 4,0 à environ 12,0 J/cm3. La capacitance peut, de la même manière, 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 15 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 présenter une « tension disruptive » relativement élevée (tension à laquelle le condensateur devient 20 défaillant), par exemple environ 180 volts ou plus, dans modes de réalisation environ 200 volts ou plus, et dans certains modes de réalisation, environ 210 volts à environ 260 volts. La résistance série équivalente (« RSE ») - le 25 degré auquel le condensateur agit comme une résistance lors du chargement et du déchargement dans un circuit électrique - peut aussi être inférieure à environ 15 000 milliohms, dans certains modes de réalisation inférieure à environ 10 000 milliohms, dans certains 30 modes de réalisation inférieure à environ 5 000 milliohms, et dans certains modes de réalisation, 3028659 71 d'environ 1 à environ 4 500 milliohms, mesurée avec une polarisation de 2 volts et un signal de 1 volt à une fréquence de 120 Hz. En outre, le courant de fuite, qui fait généralement référence au courant s'écoulant d'un 5 conducteur à un conducteur adjacent par un isolateur, 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 10 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 est microampères et pF*V est le produit de la capacitance et la tension nominale. Le courant de fuite 15 peut être mesuré en utilisant un instrument de test de fuite (par exemple, MC 190 Leakage test, Mantracourt Electronics LTD, RU) à une température de 25°C et à une certaine tension nominale après un temps de chargement d'environ 60 à environ 300 secondes. De telles valeurs 20 de RSE et de courant de fuite normalisé peuvent même être maintenues après le vieillissement pendant une durée sensible à des températures élevées. Par exemple, ces valeurs peuvent être maintenues pendant environ 100 heures ou plus, dans certains modes de réalisation 25 pendant environ 300 heures à environ 2 500 heures, et dans certains modes de réalisation, pendant environ 400 heures à environ 1 500 heures (par exemple, 500 heures, 600 heures, 700 heures, 800 heures, 900 heures, 1 000 heures, 1 100 heures, ou 1 200 heures) 30 à des températures dans la plage d'environ 100°C à environ 250°C, et, dans certains modes de réalisation 3028659 72 d'environ 100°C à environ 200°C (par exemple, 100°C, 125°C, 150°C, 175°C, ou 200°C) Le condensateur électrolytique de la présente invention peut être utilisé dans différentes 5 applications, y compris de manière non restrictive des dispositifs médicaux, tels que des défibrillateurs implantables, des stimulateurs cardiaques, des cardioverteurs, des stimulateurs neuronaux, des dispositifs d'administration de médicament, etc. ; des 10 applications automobiles, des applications militaires, par exemple des systèmes RADAR ; l'électronique grand public, par exemple des radios, des télévisions, etc. ; et ainsi de suite. Dans un mode de réalisation, par exemple, le condensateur peut être utilisé dans un 15 dispositif médical implantable configuré pour fournir un traitement thérapeutique haute tension (par exemple, entre approximativement 500 volts et approximativement 850 volts, ou, de manière souhaitable, entre approximativement 600 volts et approximativement 20 900 volts) à un patient. Le dispositif peut contenir un récipient ou un logement qui est hermétiquement fermé et biologiquement inerte. Un ou plusieurs fils sont électriquement couplés entre le dispositif et le coeur du patient via une veine. Des électrodes cardiaques 25 sont fournies pour détecter l'activité cardiaque et/ou fournir une tension au coeur. Au moins une partie des fils (par exemple, une partie terminale des fils) peut être fournie adjacente ou en contact avec au moins l'un d'un ventricule et d'un atrium du coeur. Le dispositif 30 peut également contenir une banque de condensateurs qui contient typiquement deux condensateurs ou plus 3028659 73 raccordés en série et couplés à une batterie qui est interne ou externe au dispositif et fournit de l'énergie à la banque de condensateurs. En partie en raison de la conductivité élevée, le condensateur de la 5 présente invention peut atteindre d'excellentes propriétés électriques et ainsi être adapté à son utilisation dans la banque de condensateurs du dispositif médical implantable. Ces modifications et variations, et d'autres, de 10 la présente invention peuvent être pratiquées par les hommes du métier, sans s'éloigner de l'esprit et de la portée de la présente invention. De plus, il faut comprendre que les aspects des différents modes de réalisation peuvent être modifiés en totalité ou en 15 partie. En outre, les hommes du métier apprécieront que la description précédente est proposée à titre d'exemple uniquement, et n'est pas destinée à limiter l'invention davantage décrite dans les revendications annexées.

Claims (24)

1. REVENDICATIONS1. Condensateur électrolytique humide (10) pour un dispositif médical implantable comprenant : une anode plane (200) qui comprend un corps d'anode poreux revêtu d'une couche diélectrique, dans 5 lequel le fil d'anode (220) s'étend à partir du corps d'anode poreux ; un électrolyte de travail qui se trouve en contact électrique avec l'anode plane (200) ; un boîtier (12) ayant un intérieur dans lequel 10 l'anode plane (200) et l'électrolyte de travail sont positionnés, le boîtier (12) ayant une paroi qui définit un orifice de fil d'anode (34) ; et un ensemble d'étanchéité (300) qui est raccordé au boîtier (12) au niveau de l'orifice de fil d'anode (34), 15 l'ensemble d'étanchéité (300) comprenant : un logement métallique (317) positionné à l'intérieur de l'orifice de fil d'anode (34) et s'étendant dans l'intérieur du boîtier (12), dans lequel le logement métallique (317) définit une cavité 20 à travers une partie du fil d'anode (220) s'étend ; une bague élastomère (311) positionnée à l'intérieur de la cavité, dans lequel la bague élastomère (311) contient un orifice à travers lequel une partie du fil d'anode (220) s'étend ; et 25 une plaque métallique (301) positionnée à l'intérieur de la cavité, dans lequel la plaque métallique (301) contient un orifice à travers lequel une partie du fil d'anode s'étend, dans lequel une surface inférieure (319) de la plaque métallique (301) 3028659 75 est en contact avec la bague élastomère (311) à l'intérieur de la cavité.
2. 2. Condensateur électrolytique humide (10) selon la revendication 1, dans lequel l'ensemble d'étanchéité (300) comprend en outre un tube isolant (306) qui reçoit une partie du fil d'anode (220), le tube isolant (306) ayant une première partie qui s'étend à l'extérieur du boîtier (12) et une seconde partie qui s'étend à travers l'orifice de fil d'anode (34) dans l'intérieur du boîtier (12).
3. 3. Condensateur électrolytique humide (10) selon la revendication 2, dans lequel le tube isolant (306) comprend un matériau isolant.
4. 4. Condensateur électrolytique humide (10) selon la revendication 1, dans lequel la bague élastomère (311) et la cavité du logement métallique (317) ont chacune une partie conique, dans lequel la partie conique de la bague élastomère (311) se trouve à l'intérieur de la cavité au niveau de la partie conique de la cavité.
5. 5. Condensateur électrolytique humide (10) selon la revendication 1, dans lequel le logement métallique (317) comprend du titane ou un alliage de celui-ci.
6. 6. Condensateur électrolytique humide (10) selon 25 la revendication 1, dans lequel la plaque métallique (301) comprend du titane ou un alliage de celui-ci.
7. 7. Condensateur électrolytique humide (10) selon la revendication 1, dans lequel un matériau de cathode électrochimiquement actif est disposé sur au moins une 30 partie du boîtier (12). 3028659 76
8. 8. Condensateur électrolytique humide (10) selon la revendication 7, dans lequel le matériau de cathode électrochimiquement actif comprend un polymère conducteur. 5
9. 9. Condensateur électrolytique humide (10) selon la revendication 8, dans lequel le polymère conducteur est le poly(3,4-éthylènedioxythiophène).
10. 10. Condensateur électrolytique humide (10) selon la revendication 1, dans lequel boîtier (12) comprend 10 du titane ou un alliage de celui-ci.
11. 11. Condensateur électrolytique humide (10) selon la revendication 1, dans lequel le corps d'anode poreux comprend du tantale, du niobium, ou un oxyde électroconducteur de ceux-ci. 15
12. 12. Condensateur électrolytique humide (10) selon la revendication 1, dans lequel le fil d'anode (220) comprend du tantale.
13. 13. Condensateur électrolytique humide (10) selon la revendication 1, comprenant en outre un séparateur 20 qui entoure au moins une partie de l'anode plane.
14. 14. Condensateur électrolytique humide (10) selon la revendication 1, dans lequel l'ensemble d'étanchéité (300) fournit un joint hermétique au niveau de l'orifice de fil d'anode (34).
15. 15. Cardioverteur défibrillateur implantable comprenant le condensateur électrolytique humide (10) selon la revendication 1.
16. 16. Procédé de réalisation d'un condensateur électrolytique humide (10) pour son utilisation dans un 30 dispositif médical implantable, le procédé comprenant : 3028659 77 le positionnement d'un corps d'anode plan et poreux ayant un fil d'anode (220) s'étendant à partir de celui-ci à l'intérieur d'un boîtier (12) ayant une paroi latérale dans laquelle un orifice de fil d'anode 5 (34) est formé de telle manière qu'une partie du fil d'anode (220) s'étend à travers l'orifice de fil d'anode (34), dans lequel un ensemble d'étanchéité (300) entoure le fil d'anode (220) au niveau de l'orifice de fil d'anode (34), l'ensemble d'étanchéité (300) 10 comprenant un logement métallique (317) positionné à l'intérieur de l'orifice de fil d'anode (34) et s'étendant dans un intérieur du boîtier (12), dans lequel le logement métallique (317) définit une cavité à travers laquelle une partie du fil d'anode (220) 15 s'étend ; une bague élastomère (311) positionnée à l'intérieur de la cavité, dans lequel la bague élastomère (311) contient un orifice à travers lequel une partie du fil d'anode (220) s'étend ; et une plaque métallique (301) positionnée à l'intérieur de la cavité, 20 dans lequel la plaque métallique (301) contient un orifice à travers lequel une partie du fil d'anode (220) s'étend, dans lequel une surface inférieure (319) de la plaque métallique (301) est en contact avec la bague élastomère (311) à l'intérieur de la cavité ; et 25 la formation d'un joint hermétique entre l'ensemble de scellement et le fil d'anode (220).
17. 17. Procédé selon la revendication 16, dans lequel la plaque métallique (301) et la bague élastomère (311) sont soudées ensemble pour créer un joint hermétique. 3028659 78
18. 18. Procédé selon la revendication 16, comprenant en outre la soudure du logement métallique (317) au boîtier (12).
19. 19. Procédé selon la revendication 16, dans lequel 5 l'ensemble d'étanchéité (300) comprend en outre un tube isolant (306) qui reçoit une partie du fil d'anode (220), le tube isolant (306) ayant une première partie qui s'étend à l'extérieur du boîtier (12) et une seconde partie qui s'étend à travers l'orifice de fil 10 d'anode (34) dans l'intérieur du boîtier (12).
20. 20. Procédé selon la revendication 19, dans lequel le tube isolant (306) comprend un matériau isolant.
21. 21. Procédé selon le logement métallique 15 alliage de celui-ci.
22. 22. Procédé selon la plaque métallique (301) comprend du titane ou un alliage de celui-ci.
23. 23. Procédé selon la revendication 16, dans lequel 20 au moins une partie du boîtier (12) est revêtue d'un matériau de cathode électrochimiquement actif.
24. 24. Procédé selon la revendication 16, comprenant en outre l'introduction d'un électrolyte de travail à l'intérieur du boîtier (12). la revendication 16, dans lequel (317) comprend du titane ou un la revendication 16, dans lequel