FR3031230A1

FR3031230A1 - Condensateur a electrolyte humide contenant une anode plane evidee et une retenue

Info

Publication number: FR3031230A1
Application number: FR1561280A
Authority: FR
Inventors: Lotfi Djebara; James S Bates; Mitchell D Weaver
Original assignee: AVX Corp
Current assignee: Kyocera Avx Components Corp Us
Priority date: 2014-12-30
Filing date: 2015-11-24
Publication date: 2016-07-01
Anticipated expiration: 2035-11-24
Also published as: DE102015223278A1; CN105742066B; US9620294B2; US20160189876A1; HK1221067A1; FR3031230B1; CN105742066A

Abstract

Un condensateur (10) à électrolyte humide est proposé. Le condensateur (10) inclut une anode plane (200, 201, 202, 203, 300, 400, 500) formée à partir d'une poudre pressée et frittée, une cathode qui inclut un substrat métallique qui est revêtu avec un matériau électro-chimiquement actif et un électrolyte opérationnel en communication avec l'anode plane (200, 201, 202, 203, 300, 400, 500) et la cathode. L'anode plane (200, 201, 202, 203, 300, 400, 500) comporte une portion évidée (46, 146, 246) formée dans au moins une de ses surfaces. Le condensateur (10) inclut également au moins une retenue (48, 148, 248) qui est en contact avec la portion évidée (46, 146, 246) et présente une forme qui correspond généralement à une forme de la portion évidée (46, 146, 246). La portion évidée (46, 146, 246) de l'anode plane (200, 201, 202, 203, 300, 400, 500) permet la stabilisation de l'anode plane (200, 201, 202, 203, 300, 400, 500) par l'intermédiaire d'une retenue (48, 148, 248) sans augmenter les dimensions du condensateur (10).

Description

CONDENSATEUR À ÉLECTROLYTE HUMIDE CONTENANT UNE ANODE PLANE ÉVIDÉE ET UNE RETENUE Les condensateurs électrolytiques à haute tension sont utilisés en tant que réservoirs de stockage d'énergie dans de nombreuses applications, y compris des dispositifs médicaux implantables. Ces condensateurs doivent posséder une haute densité d'énergie car il est souhaitable de minimiser la taille totale du dispositif implanté. Ceci est particulièrement vrai d'un défibrillateur cardioverteur implantable (« Implantable Cardioverter Defibrillator » ou ICD), également appelé défibrillateur implantable, car les condensateurs à haute tension utilisés pour fournir l'impulsion de défibrillation peuvent occuper jusqu'à un tiers du volume d'ICD. En outre, ces condensateurs subissent de hauts niveaux de choc et des conditions de vibration, de telle sorte que les condensateurs doivent être stabilisés de façon adéquate pour empêcher la défaillance des condensateurs en raison de mouvement de, par exemple, une anode de tantale à l'intérieur d'un boîtier d'un condensateur à électrolyte humide. Des tentatives ont été réalisées pour stabiliser les anodes de condensateurs à électrolyte humide en plaçant une retenue entre la surface extérieure de la pastille d'anode et la paroi de boîtier. Cependant, un tel agencement nécessite l'utilisation d'un boîtier plus grand possédant une plus grande hauteur afin de loger la retenue (par exemple, un matériau polymère, en verre ou céramique), tout en permettant toujours, en même temps, 3031230 2 suffisamment de place pour l'électrolyte opérationnel pour créer un chemin de connexion suffisant entre l'anode et la cathode du condensateur. Cependant, ceci est en contradiction avec l'utilisation d'une anode 5 plane pour réduire la taille totale de l'ICD et a pour résultat une augmentation indésirable de la taille totale de l'ICD. En outre, il peut ne pas y avoir de contact suffisant entre la surface d'anode et la retenue pour efficacement stabiliser l'anode à 10 l'intérieur du boîtier de condensateur. En tant que tel, il existe actuellement un besoin d'un condensateur à électrolyte humide amélioré pour l'utilisation dans des dispositifs médicaux implantables, tels que des défibrillateurs. 15 Conformément à un mode de réalisation de la présente invention, un condensateur à électrolyte humide est divulgué. Le condensateur à électrolyte humide inclut une anode plane, une cathode, une retenue et un électrolyte opérationnel. L'anode plane inclut 20 une pastille oxydée de façon anodique formée à partir d'une poudre pressée et frittée, et l'anode plane comporte une portion évidée formée dans au moins une surface. La cathode inclut un substrat métallique revêtu avec un matériau électro-chimiquement actif. La 25 retenue est en contact avec la portion évidée et présente une forme qui correspond généralement à une forme de la portion évidée. En outre, l'électrolyte opérationnel est en communication avec l'anode plane et la cathode.

Conformément à un autre mode de réalisation de la présente invention, une anode plane pour un 3031230 3 condensateur à électrolyte humide est divulguée. L'anode plane inclut une pastille oxydée de façon anodique formée à partir d'une poudre pressée et frittée. Une portion évidée est située dans une surface 5 de l'anode plane, et la portion évidée est configurée pour recevoir une retenue. D'autres caractéristiques et aspects de la présente invention sont présentés de façon plus détaillée ci-dessous.

10 Une divulgation complète et suffisante de la présente invention, y compris le meilleur mode de celle-ci, s'adressant à un homme ordinaire du métier, est présentée plus particulièrement dans le reste du mémoire, qui fait référence aux figures jointes sur 15 lesquelles : la figure 1 est une vue en perspective d'un mode de réalisation du condensateur à électrolyte humide de la présente invention ; la figure 2 est une vue de surface supérieure d'un 20 mode de réalisation d'une anode plane qui peut être utilisée dans le condensateur de la présente invention ; la figure 3 est une vue de surface inférieure d'un mode de réalisation d'une anode plane qui peut être 25 utilisée dans le condensateur de la présente invention ; la figure 4 est une vue en coupe transversale de l'anode plane des figures 2 et 3 sur sa largeur ; la figure 5 est une vue en perspective en éclaté 30 illustrant l'anode plane des figures 2 et 3 entourée par un boîtier pour former le condensateur représenté 3031230 4 sur la figure 1 sans une ou plusieurs retenues représentées ; la figure 6 est une vue en perspective en éclaté du condensateur de la figure 1 incluant l'anode plane 5 des figures 2 à 4 conjointement avec une retenue et un boîtier ; la figure 7 est une vue de surface inférieure de l'anode plane et de la retenue correspondante dans le condensateur de la figure 6 ; 10 la figure 8 est une vue de surface inférieure d'un mode de réalisation d'une anode plane et des retenues correspondantes qui peuvent être utilisées dans le condensateur de la présente invention ; la figure 9 est une vue de surface inférieure d'un 15 autre mode de réalisation d'une anode plane et des retenues correspondantes qui peuvent être utilisées dans le condensateur de la présente invention ; la figure 10 est une vue de surface inférieure d'encore un autre mode de réalisation d'une anode plane 20 et des retenues correspondantes qui peuvent être utilisées dans le condensateur de la présente invention ; la figure 11 est une vue de surface inférieure d'encore un autre mode de réalisation d'une anode plane 25 et des retenues correspondantes qui peuvent être utilisées dans le condensateur de la présente invention ; la figure 12 est une vue de surface inférieure d'un autre mode de réalisation d'une anode plane et des 30 retenues correspondantes qui peuvent être utilisées dans le condensateur de la présente invention ; 3031230 5 la figure 13 est une vue de surface inférieure d'un autre mode de réalisation d'une anode plane et des retenues correspondantes qui peuvent être utilisées dans le condensateur de la présente invention ; 5 la figure 14 est une vue en coupe transversale du condensateur de la figure 6 sur sa largeur ; la figure 15 est une vue en perspective en éclaté illustrant un autre mode de réalisation d'une anode plane entourée par un boîtier pour former le 10 condensateur représenté sur la figure 1 sans une ou plusieurs retenues représentées ; la figure 16 est une vue en coupe transversale de l'anode plane de la figure 15 sur sa largeur ; la figure 17 est une vue en perspective en éclaté 15 du condensateur de la figure 15 conjointement avec une retenue et un boîtier ; la figure 18 est une vue en coupe transversale du condensateur de la figure 17 sur sa largeur ; la figure 19 est une vue en perspective d'une 20 retenue qui peut être utilisée dans le condensateur de la présente invention ; la figure 20 est une vue en coupe transversale de la retenue de la figure 19, à la ligne Ci, où une anode plane a été insérée dans la retenue ; 25 la figure 21 est une vue en perspective de la configuration anode plane/retenue de la figure 20 ; la figure 22 est une vue en perspective d'une autre retenue qui peut être utilisée dans le condensateur de la présente invention ; et 3031230 6 la figure 23 est une vue en coupe transversale de la retenue de la figure 22, à la ligne C2, où une anode plane a été insérée dans la retenue. L'utilisation répétée de caractères de référence 5 dans le présent mémoire et sur les dessins est prévue pour représenter des caractéristiques ou éléments identiques ou analogues de l'invention. Un homme ordinaire du métier doit entendre que la présente divulgation est une description de modes de 10 réalisation illustratifs seulement, et n'est pas prévue pour limiter les aspects plus généraux de la présente invention, lesquels aspects plus généraux sont réalisés dans la construction illustrative. La présente invention concerne un condensateur à 15 électrolyte humide qui contient un corps d'anode plane poreux oxydé de façon anodique, une cathode contenant un substrat métallique qui est revêtu avec un matériau électro-chimiquement actif, et un électrolyte opérationnel qui fournit un chemin de connexion entre 20 les anode plane et cathode. En outre, un boîtier peut entourer l'anode plane, et, dans certains modes de réalisation, le substrat métallique de la cathode forme le boîtier. L'anode plane inclut au moins une portion évidée sur au moins une de ses surfaces. En outre, au 25 moins une retenue est positionnée de façon adjacente à, et en contact avec, au moins une partie de la portion évidée de l'anode plane. La portion évidée de l'anode plane peut être conformée pour correspondre généralement à la forme de la retenue de telle sorte 30 que la portion évidée de l'anode plane puisse être verrouillée dans une position sûre à l'intérieur du 3031230 7 boîtier par la retenue. En d'autres termes, la retenue et la portion évidée de l'anode plane peuvent présenter des géométries complémentaires pour permettre à la retenue d'aller dans la portion évidée afin de 5 stabiliser l'anode plane à l'intérieur du boîtier. Ainsi, la forme de la portion évidée peut généralement correspondre à la forme de la retenue avec laquelle elle est en contact. En outre, alors qu'une retenue peut être en contact continu avec la portion évidée 10 entière, il faut entendre que ceci n'est pas nécessaire, et une ou plusieurs retenues peuvent être utilisées de manière discontinue pour qu'une ou plusieurs retenues soient espacées les unes des autres dans la portion évidée. En conséquence de l'agencement 15 du condensateur où l'anode plane est verrouillée en place à l'intérieur du boîtier par une retenue qui va dans une portion évidée de l'anode plane, la retenue peut stabiliser l'anode plane lorsque le condensateur est soumis à de hauts niveaux de choc ou de vibration 20 sans augmenter les dimensions totales du condensateur. Divers modes de réalisation de la présente invention vont à présent être décrits de façon plus détaillée.

25 I. Anode plane L'anode plane est typiquement formée à partir d'une composition de métal de valve. La charge spécifique de la composition peut varier, par exemple d'environ 2000 pF*V/g à environ 80000 pF*V/g, dans 30 certains modes de réalisation d'environ 5000 pF*V/g à environ 40000 pF*V/g ou plus, et dans certains modes de 3031230 8 réalisation, d'environ 10000 à environ 20000 pF*V/g. La composition de métal de valve contient un métal de valve (à savoir, un métal qui est capable d'oxydation) ou un composé à base de métal de valve, tel que du 5 tantale, du niobium, de l'aluminium, du hafnium, du 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 de valve peut contenir un oxyde électriquement conducteur de niobium, tel que 10 de l'oxyde de niobium possédant un rapport atomique de niobium-oxygène de 1 : 1,0 ± 1,0, dans certains modes de réalisation 1 : 1,0 ± 0,3, dans certains modes de réalisation 1 : 1,0 ± 0,1, et dans certains modes de réalisation, 1 : 1,0 ± 0,05. L'oxyde de niobium peut 15 être Nb00,7, Nb01,0, Nb01,1 et Nb02. Des exemples de tels oxydes de métal de valve sont décrits dans les brevets US 6 322 912 Fife ; 6 391 275 Fife et al. ; 6 416 730 Fife et al. ; 6 527 937 Fife ; 6 576 099 Kimmel et al. ; 6 592 740 Fife et al. ; et 6 639 787 Kimmel et 20 al. ; et 7 220 397 Kimmel et al., ainsi que les publications de demandes de brevet US 2005/0019581 Schnitter ; 2005/0103638 Schnitter et al. ; 2005/0013765 Thomas et al. Pour former l'anode plane, une poudre de la 25 composition de métal de valve est généralement utilisée. La poudre peut contenir des particules d'une quelconque parmi une variété de formes, telles que nodulaire, angulaire, en paillettes, etc., ainsi que des mélanges de celles-ci. Des poudres particulièrement 30 appropriées sont des poudres de tantale disponibles auprès de Cabot Corp. (par exemple, poudre en 3031230 9 paillettes C255, poudre en paillettes/nodulaire TU4D, etc.) et de H.C. Starck (par exemple, poudre nodulaire NH175). La composition de métal de valve peut être formée en utilisant des techniques connues de l'homme 5 du métier. Une poudre de tantale précurseur, par exemple, peut être formée en réduisant un sel de tantale (par exemple, de fluotantalate de potassium (K2TaF7), de fluotantalate de sodium (Na2TaF7), de pentachlorure de tantale (TaC15), etc.) avec un agent 10 réducteur (par exemple, de l'hydrogène, du sodium, du potassium, du magnésium, du calcium, etc.). Indépendamment du procédé particulier utilisé, la poudre résultante peut posséder certaines caractéristiques qui améliorent sa capacité à être 15 formée en une anode de condensateur. Par exemple, les particules utilisées dans l'anode peuvent être généralement plates. Le degré de planéité est généralement défini par le « rapport d'aspect », à savoir, le diamètre moyen ou la largeur moyenne des 20 particules divisé 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 modes de réalisation, d'environ 4 à environ 30. Les 25 particules peuvent également posséder une surface spécifique d'environ 0,5 à environ 10,0 m2/g, dans certains modes de réalisation d'environ 0,7 à environ 5,0 m2/g, et dans certains modes de réalisation, d'environ 1,0 à environ 4,0 m2/g. Le terme 30 « surface spécifique » est défini de façon plus détaillée ci-dessus. La masse volumique apparente 3031230 10 (également appelée densité de Scott) est également typiquement d'environ 0,1 à environ 2 grammes par centimètre cube (g/cm3), dans certains modes de réalisation d'environ 0,2 g/cm3 à environ 1,5 g/cm3, et 5 dans certains modes de réalisation, d'environ 0,4 g/cm3 à environ 1 g/cm3. La « masse volumique en vrac » peut être déterminée en utilisant un cône d'écoulement et une coupe de densité. Plus spécifiquement, l'échantillon peut être versé à travers le cône dans la 10 coupe jusqu'à ce que l'échantillon remplisse complètement la coupe et déborde de sa périphérie, et après cela l'échantillon peut être nivelé par une spatule, sans secousse, pour qu'il soit au même niveau que le haut de la coupe. L'échantillon nivelé est 15 transféré à une balance et pesé au 0,1 gramme le plus proche pour déterminer la valeur de masse volumique. Un tel appareil est commercialement disponible auprès d'Alcan Aluminium Corp. d'Elizabeth, New Jersey. Les particules peuvent également posséder une taille 20 moyenne (par exemple, largeur) d'environ 0,1 à environ 100 micromètres, dans certains modes de réalisation d'environ 0,5 à environ 70 micromètres, et dans certains modes de réalisation, d'environ 1 à environ 50 micromètres.

25 Pour faciliter la construction de l'anode plane, certains composants supplémentaires peuvent également être inclus dans la poudre. Par exemple, la poudre peut être optionnellement mélangée avec un liant et/ou lubrifiant pour s'assurer que les particules adhèrent 30 de façon adéquate les unes aux autres lorsqu'elle est pressée pour former le corps d'anode plane. Des liants 3031230 11 appropriés peuvent inclure, par exemple, le poly(butyral de vinyle) ; le poly(acétate de vinyle) ; le poly(alcool de vinyle) ; la poly(pyrolidone de vinyle) ; les polymères cellulosiques, tels que la 5 carboxyméthylcellulose, la méthylcellulose, l'éthylcellulose, l'hydroxyéthylcellulose et la méthylhydroxyéthylcellulose ; le polypropylène, le polyéthylène atactique ; le polyéthylèneglycol (par exemple, Carbowax de Dow Chemical Co.) ; le 10 polystyrène, le poly(butadiène/styrène) ; les polyamides, les polyimides et les polyacrylamides, les polyéthers de haut poids moléculaire ; les copolymères d'oxyde d'éthylène et d'oxyde de propylène ; les fluoropolymères, tels que le polytétrafluoroéthylène, 15 le fluorure de polyvinylidène et les copolymères fluoro-oléfine ; les polymères acryliques, tels que le polyacrylate de sodium, les poly(acrylates d'alkyle inférieur), les poly(méthacrylates d'alkyle inférieur) et les copolymères d'acrylates et de méthacrylates 20 d'alkyle inférieur ; et des acides gras et des cires, tels que des acides gras stéariques et autres saponacés, de la cire végétale, des micro-cires (paraffines purifiées), etc. Le liant peut être dissous et dispersé dans un solvant. Des solvants illustratifs 25 peuvent inclure de l'eau, des 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 faut entendre, cependant, que des liants et/ou des 30 lubrifiants ne sont pas nécessairement requis dans la présente invention.

3031230 12 La poudre résultante peut être compactée pour former une pastille en utilisant un quelconque dispositif à presse de poudre classique. Par exemple, un moule de presse peut être utilisé qui est une presse 5 de compaction monoposte contenant une matrice et un ou de multiples poinçons. En variante, des moules de presse de compaction à enclume peuvent être utilisés qui utilisent seulement une matrice et un seul poinçon inférieur. Des moules de presse de compaction 10 monopostes sont disponibles dans plusieurs types de base, tels que des presses à came, à genouillère et à excentrique/à vilebrequin avec des capacités variées, telles qu'à action unique, à double action, à matrice flottante, à plateau mobile, à piston opposé, à vis, à 15 impact, à pressage à chaud, à frappe ou à calibrer. La poudre peut être compactée autour d'un fil conducteur d'anode. Le fil peut être formé à partir d'un quelconque matériau électriquement conducteur, tel que le tantale, le niobium, l'aluminium, le hafnium, le 20 titane, etc., ainsi que d'oxydes et/ou de nitrures électriquement conducteurs de ceux-ci. Tout liant/lubrifiant peut être éliminé après pressage en chauffant la pastille sous vide à une certaine température (par exemple, d'environ 150°C à 25 environ 500°C) pendant plusieurs minutes. En variante, le liant/lubrifiant peut également être éliminé en mettant en contact la pastille avec une solution aqueuse, comme cela est décrit dans le brevet US 6 197 252 Bishop et al. Après cela, la pastille est 30 frittée pour former une masse intégrale poreuse. Les présents inventeurs ont découvert que certaines 3031230 13 conditions de frittage peuvent entraîner une augmentation de la charge spécifique de l'anode plane résultante, ainsi qu'une augmentation de la tension de claquage du condensateur résultant. Plus 5 particulièrement, la pastille est typiquement frittée à une température d'environ 800°C à environ 2000°C, dans certains modes de réalisation d'environ 1200°C à environ 1800°C, et dans certains modes de réalisation, d'environ 1500°C à environ 1700°C, pendant une période 10 d'environ 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 l'on souhaite, le frittage peut se produire dans une atmosphère qui limite le transfert 15 d'atomes d'oxygène à l'anode plane. Par exemple, le frittage peut se produire dans une atmosphère réductrice, telle que dans un vide, un gaz inerte, de l'hydrogène, etc. L'atmosphère réductrice peut être à une pression d'environ 10 Torr à environ 2000 Torr, 20 dans certains modes de réalisation d'environ 100 Torr à environ 1000 Torr, et dans certains modes de réalisation, d'environ 100 Torr à environ 930 Torr. Des mélanges d'hydrogène et d'autres gaz (par exemple, argon ou azote) peuvent également être utilisés.

25 Lorsqu'elles sont utilisées, des particules en paillettes peuvent mieux supporter les hautes températures de frittage et les périodes de frittage prolongées souvent utilisées dans la formation de l'anode plane, et produire un corps fritté poreux avec 30 un faible retrait et une grande surface spécifique.

3031230 14 Lors du frittage, la pastille se rétracte en raison du développement de liaisons métallurgiques entre les particules. Comme le retrait augmente généralement la densité de la pastille, des densités de 5 presse plus basses (« vertes ») peuvent être utilisées pour toujours atteindre la densité cible souhaitée. Par exemple, la densité cible de la pastille après le frittage est typiquement d'environ 5 à environ 8 grammes par centimètre cube. En conséquence du 10 phénomène de retrait, cependant, la pastille n'a pas besoin d'être pressée à de telles hautes densités, mais peut plutôt être pressée à des densités inférieures à environ 6,0 grammes par centimètre cube, et dans certains modes de réalisation, d'environ 4,5 à 15 environ 5,5 grammes par centimètre cube. Entre autres, la capacité d'utiliser des densités vertes plus basses peut fournir d'importantes économies et augmenter le rendement de traitement. Il faut entendre que la densité pressée ne peut pas toujours être uniforme sur 20 la pastille, particulièrement si la compression se produit dans une direction perpendiculaire à l'axe longitudinal du fil. À savoir, la densité pressée est déterminée en divisant la quantité de matériau par le volume de la pastille pressée. Le volume de la pastille 25 est directement proportionnel à la longueur compressée dans la direction perpendiculaire à l'axe longitudinal du fil. La densité est inversement proportionnelle à la longueur compressée. Ainsi, la longueur compressée est en réalité plus basse aux emplacements adjacents au fil 30 qu'aux autres emplacements de la pastille. La densité pressée est de façon similaire plus importante aux 3031230 15 emplacements adjacents au fil. Par exemple, la densité de la pastille aux emplacements adjacents au fil est typiquement supérieure d'au moins environ 10 %, et dans certains cas, d'au moins environ 20 % à la densité 5 pressée de la pastille aux autres emplacements de la pastille. En faisant référence aux figures 2 et 3, par exemple, un mode de réalisation d'une anode plane 200 est représenté qui contient un fil d'anode 220. Le fil 10 d'anode s'étend dans une direction longitudinale (direction « y ») à partir de l'anode plane 200. Afin d'encastrer le fil d'anode 220 dans l'anode plane 200, un moule de presse peut être partiellement rempli avec la poudre, et puis un fil d'anode peut être inséré dans 15 le moule de presse. Après cela, le moule peut être rempli avec de la poudre et l'ensemble entier compressé en une pastille. L'anode plane résultante peut posséder une petite épaisseur totale comparativement à sa longueur totale 20 et sa largeur totale pour améliorer les performances électriques et le rendement volumétrique du condensateur résultant. En faisant référence à la figure 2, par exemple, qui représente une surface supérieure 42 de l'anode 200, la longueur « L » 25 représente la longueur entière 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 varier d'environ 1 à environ 80 millimètres, dans certains modes de réalisation d'environ 10 à 30 environ 60 millimètres, et dans certains modes de réalisation, d'environ 20 à environ 50 millimètres. En 3031230 16 attendant, en faisant également référence à la figure 2, la largeur totale « W » de l'anode peut également être d'environ 0,5 à environ 60 millimètres, dans certains modes de réalisation, d'environ 1 à 5 environ 40 millimètres, et dans certains modes de réalisation, d'environ 5 à environ 30 millimètres. En outre, en faisant référence aux figures 4, 14, 16 et 18, typiquement, l'épaisseur totale « H » de l'anode est environ 5 millimètres ou moins, dans certains modes 10 de réalisation, d'environ 0,05 à environ 4 millimètres, dans certains modes de réalisation, d'environ 0,1 à environ 3,5 millimètres, et, dans certains modes de réalisation d'environ 0,2 à environ 2 millimètres. Généralement, dans certains modes de réalisation, le 15 rapport de la longueur totale « L » de l'anode par rapport à l'épaisseur totale « H » de l'anode plane peut varier d'environ 5 à environ 50, dans certains modes de réalisation d'environ 6 à environ 40, et dans certains modes de réalisation, d'environ 7 à 20 environ 30. En outre, le rapport de la largeur totale « W » de l'anode par rapport à l'épaisseur totale « H » de l'anode peut varier 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 25 environ 20. En outre, l'épaisseur de l'anode plane peut varier sur la longueur et/ou largeur de l'anode plane en raison de la présence d'une ou de plusieurs portions évidées formées dans l'anode plane. Par exemple, l'anode plane inclut au moins une 30 portion évidée sur au moins une de ses surfaces, telle qu'une surface supérieure, une surface inférieure, une 3031230 17 paroi latérale, etc. En outre, la portion évidée peut présenter une forme quelconque, telle que carrée, rectangulaire, en forme de U, triangulaire, incurvée, etc. Dans certains modes de réalisation, la portion 5 évidée peut s'étendre sur la circonférence entière ou sur le bord entier de l'anode plane, alors que, dans d'autres modes de réalisation, la portion évidée peut s'étendre sur seulement une partie de la circonférence ou du bord de l'anode plane. En outre, la portion 10 évidée peut être disposée de façon continue ou de façon discontinue sur une surface de l'anode plane. En outre, de multiples portions évidées peuvent être formées sur l'anode plane, où de telles multiples portions évidées peuvent être présentes sur la même surface ou 15 différentes surfaces de l'anode plane. Par exemple, une ou plusieurs portions évidées peuvent être présentes sur la surface supérieure, la surface inférieure, la surface latérale, ou une combinaison de celles-ci. Indépendamment de la surface dans laquelle la portion 20 évidée est située, en faisant référence aux figures 4, 14, 16 et 18, la portion évidée peut posséder une largeur « ig2 » d'environ 0,005 à environ 30 millimètres, dans certains modes de réalisation, d'environ 0,01 à environ 20 millimètres, et dans 25 certains modes de réalisation, d'environ 0,1 à environ 7,5 millimètres. En attendant, la hauteur « H2 » de la portion évidée peut être d'environ 0,005 à environ 4 millimètres, dans certains modes de réalisation d'environ 0,01 à environ 3 millimètres, et 30 dans certains modes de réalisation, d'environ 0,05 à environ 1,5 millimètre.

3031230 18 En outre, au moins une retenue (divulguée de façon plus détaillée ci-dessous) est positionnée de façon adjacente à, et en contact avec, au moins une partie de l'au moins une portion évidée de l'anode plane. La 5 portion évidée de l'anode plane peut être conformée pour correspondre généralement à la forme de la retenue de telle sorte que la portion évidée de l'anode plane puisse être verrouillée dans une position sûre à l'intérieur du boîtier par la retenue. En d'autres 10 termes, la retenue et la portion évidée de l'anode plane peuvent posséder des géométries complémentaires pour permettre à la retenue d'aller dans la portion évidée afin de stabiliser l'anode à l'intérieur du boîtier. Ainsi, la forme de la portion évidée peut 15 généralement correspondre à la forme de la retenue avec laquelle elle est en contact. En outre, alors qu'une retenue peut être en contact continu avec la portion évidée entière, il faut entendre que ceci n'est pas nécessaire, et une ou plusieurs retenues peuvent être 20 utilisées de manière discontinue pour qu'une ou plusieurs retenues soient espacées les unes des autres dans la portion évidée. En conséquence de l'agencement du condensateur où l'anode plane est verrouillée en place à l'intérieur du boîtier par une retenue qui va 25 dans une portion évidée de l'anode plane, la retenue peut stabiliser l'anode lorsque le condensateur est soumis à de hauts niveaux de choc ou de vibration sans augmenter les dimensions totales du condensateur. En se tournant d'abord vers l'anode plane des 30 figures 3 à 14, et comme cela est représenté spécifiquement sur les figures 4, 5 et 14, une portion 3031230 19 de l'anode plane 200 possède une épaisseur « H » et une portion de l'anode possède une épaisseur réduite de « H » moins « H2 », où, comme cela est divulgué ci-dessus, « H2 » fait référence à la hauteur ou 5 l'épaisseur d'une portion évidée 46 de l'anode plane 200 formée dans la paroi latérale 54 de l'anode plane 200. Comme cela est représenté sur les figures 3 à 14, la portion évidée 46 de l'anode est formée dans la surface inférieure 40 de l'anode plane 200 au niveau 10 de la paroi latérale 54, et spécifiquement sur la périphérie de l'anode plane 200 entre un bord circonférentiel 50 de l'anode plane 200 et un bord circonférentiel 52 d'une portion centrale saillante 44 de l'anode plane 200. À cet égard, l'anode plane 200 15 peut être décrite comme présentant une forme à épaulement ou à bride, où la portion centrale possède une épaisseur supérieure à l'épaisseur de la périphérie de l'anode plane. La variance d'épaisseur au niveau de la surface inférieure 40 de l'anode plane 200 entre la 20 portion évidée 46 et la portion saillante centrale 44 peut être accomplie durant la formation de l'anode plane en fonction de la forme du moule de presse utilisé pour former l'anode plane 200, ou la pastille d'anode résultante peut être modifiée après le moulage 25 pour varier l'épaisseur sur la longueur et/ou la largeur de l'anode plane. En outre, il faut entendre que, bien que les figures 3 à 14 représentent la formation de la portion évidée 46 dans la surface inférieure 40 de l'anode plane, ceci n'est pas 30 nécessaire, et, plutôt, la portion évidée 46 peut être formée dans une surface supérieure de l'anode, une 3031230 20 paroi latérale de l'anode, etc. En outre, de multiples portions évidées peuvent être formées dans une ou plusieurs surfaces de l'anode plane. Diverses anodes planes incluses par la présente invention sont 5 divulguées en détail ci-dessous. Sur les figures 3 à 14, la variance d'épaisseur en conséquence de la portion évidée 46 a pour résultat une anode plane 200 possédant une portion centrale saillante 44 et une portion évidée 46 à une périphérie 10 de la surface inférieure 40, comme cela est représenté sur les figures 3 et 5. En outre, comme cela est représenté sur les figures 3 à 11, la portion évidée 46 peut s'étendre autour de l'anode plane 200 d'un bord intérieur circonférentiel 52 de la portion centrale 15 saillante 44 à un bord extérieur circonférentiel entier 50 de l'anode plane 200. Généralement, lorsque la portion évidée 46 est formée dans une surface inférieure 40 de l'anode plane 200, la portion centrale saillante 44 peut posséder une aire qui est 20 d'environ 50 % à environ 99,5 % de l'aire de la surface supérieure 42 de l'anode plane 200 définie par le bord extérieur circonférentiel 50, indépendamment de la géométrie particulière de la portion centrale saillante 44, telle qu'elle est déterminée par le bord 25 intérieur circonférentiel 52. Dans un autre mode de réalisation, la portion centrale saillante 44 peut posséder une aire qui est d'environ 60 % à environ 99 % de l'aire de la surface supérieure 42 de l'anode plane 200. En attendant, dans encore un autre mode de 30 réalisation, la portion centrale saillante 44 peut posséder une aire qui est d'environ 70 % à environ 98 % 3031230 21 de l'aire de la surface supérieure 42 de l'anode plane 200. De façon similaire, la portion évidée 46 située sur la périphérie de l'anode plane 200 peut posséder une aire qui est d'environ 0,5 % à 5 environ 50 % de l'aire de la surface supérieure 42 de l'anode 200, indépendamment de la géométrie particulière de la portion évidée 46 telle qu'elle est déterminée par le bord extérieur circonférentiel 50 de l'anode plane 200 et le bord intérieur 10 circonférentiel 52 de la portion centrale saillante 44. Dans un autre mode de réalisation, la portion évidée 46 peut posséder une aire qui est d'environ 1 % à environ 40 % de l'aire de la surface supérieure 42 de l'anode plane 200. En attendant, dans encore un autre 15 mode de réalisation, la portion évidée 46 peut posséder une aire qui est d'environ 2 % à environ 30 % de l'aire de la surface supérieure 42 de l'anode plane 200. En outre, il faut entendre que les mêmes plages d'aires peuvent être appliquées lorsque la portion évidée 46 20 est formée dans une surface supérieure 42 de l'anode plane 200 de telle sorte que la surface inférieure 40 de l'anode plane 200 n'inclue pas de portion évidée. Comme cela est représenté sur les figures 3 et 5, le bord intérieur circonférentiel 52 de la portion 25 centrale saillante 44 de l'anode plane 200 peut présenter généralement la même forme, bien qu'à une échelle plus petite, que le bord extérieur circonférentiel 50 de l'anode 200. Bien que représentées sous « forme de D » sur les figures 2 et 3 30 et 5 à 11, il faut également entendre que l'anode plane 200 et la portion centrale saillante 44 peuvent 3031230 22 présenter toute autre forme souhaitée, telle que carrée, rectangulaire, circulaire, ovale, triangulaire, etc. En outre, la forme d'anode plane entière peut inclure des formes polygonales possédant plus de quatre 5 (4) bords (par exemple, un hexagone, un octogone, un heptagone, un pentagone, etc.), qui peuvent être souhaités en raison de leur surface relativement élevée. Par exemple, sur les figures 3 et 5, à la fois le 10 bord extérieur circonférentiel plus grand 50 de l'anode plane entière 200 et le bord intérieur circonférentiel plus petit 52 de la portion centrale saillante 44 de l'anode plane 200 sont généralement en forme de D. Cependant, il faut entendre que l'anode plane 15 entière 200 peut présenter une forme quelconque, et que la portion centrale saillante 44 peut présenter une forme quelconque, et il n'est pas nécessaire que la portion centrale saillante 44 présente une forme qui est la même que celle de la forme générale de l'anode 20 plane 200. Par exemple, comme cela est représenté sur la figure 11, la portion centrale saillante 44 peut être de forme rectangulaire, telle qu'elle est définie par son bord intérieur circonférentiel 52, alors que l'anode plane entière 201 peut être en forme de D, 25 telle qu'elle est définie par son bord extérieur circonférentiel 50, ou vice versa (non représenté). En outre, il faut également entendre qu'il n'est pas nécessaire que la portion évidée 46 s'étende complètement ou entièrement autour d'une surface de 30 l'anode plane, comme cela est représenté sur les figures 3 à 11 pour les anodes planes 200 et 201, et 3031230 23 d'autres géométries de portion évidée sont également envisagées. Par exemple, l'anode plane 202 de la figure 12 présente une forme de D mais inclut une portion évidée 46 qui est formée dans la surface 5 inférieure 40 de l'anode plane 202 pour qu'elle s'étende autour de la portion incurvée du bord circonférentiel 50 de l'anode plane 202 et ne s'étende pas le long du bord droit de sa longueur « L ». D'autre part, l'anode plane 203 de la figure 13 présente une 10 forme de D mais inclut une portion évidée 46 qui s'étend seulement le long du bord droit de sa longueur « L » et ne s'étend pas le long de sa portion incurvée du bord circonférentiel 50 de l'anode plane 203. En se tournant à présent aux figures 15 à 18, un 15 mode de réalisation supplémentaire d'une anode plane 300 est représenté où la portion évidée 56 est formée dans une paroi latérale 54 de l'anode plane 300 à un emplacement différent de celui des figures 3 à 14. Comme cela est représenté sur les figures 15 et 16, par 20 exemple, la portion évidée 56 peut s'étendre autour du bord circonférentiel entier 50 de l'anode 300 mais peut être formée au milieu de la paroi latérale 54 ou le long de toute autre portion de la paroi latérale 54 en plus de la surface supérieure 42 ou la surface 25 inférieure 40. En d'autres termes, la surface supérieure 42 et la surface inférieure 40 de l'anode plane 300 peuvent posséder les mêmes dimensions alors que la portion évidée 56 peut être disposée entre la surface supérieure 42 et la surface inférieure 40 à un 30 certain emplacement dans la paroi latérale 54.

3031230 24 Généralement, les portions évidées susmentionnées 46 ou 56 permettent l'utilisation d'une ou de plusieurs retenues 48 pour maintenir l'anode plane 200, 201, 202, 203 ou 300 en place à l'intérieur du boîtier 12 sans 5 devoir augmenter une ou plusieurs dimensions du boîtier 12, ce qui est, comme cela est divulgué ci-dessus, important pour minimiser l'espace occupé par des dispositifs médicaux implantables incorporant le condensateur 10 de la présente invention. Divers modes 10 de réalisation d'une ou de plusieurs retenues 48 qui peuvent être utilisés en association avec les portions évidées 46 et 56 des anodes décrites ci-dessus sont représentés sur les figures 6 à 14 et 17 et 18 et divulgués de façon plus détaillée ci-dessous.

15 Dans d'autres modes de réalisation, cependant, il faut entendre que la retenue peut entrer en contact avec plus de seulement les portions évidées des anodes envisagées par la présente invention. En se tournant à présent aux figures 19 à 23, deux configurations 20 supplémentaires de retenue et d'anode sont représentées. La figure 19 est une vue en perspective d'un mode de réalisation d'une retenue 148 qui peut être utilisée dans le condensateur de la présente invention. La 25 retenue est sous forme de nid ou de cage qui peut contenir une anode plane, comme cela est représenté sur la figure 20, qui est une vue en coupe transversale de la retenue de la figure 19, à la ligne CI, où une anode plane 400 a été insérée dans la retenue 148. En 30 attendant, la figure 21 est une vue en perspective de la configuration anode plane 400/retenue 148 de la 3031230 25 figure 20. Comme cela est représenté sur les figures 19 à 21, la retenue 148 peut posséder une portion 148a qui est conformée pour correspondre généralement à la portion évidée 146 de l'anode 400 formée au bord 5 circonférentiel 152 de la portion centrale saillante 144 de l'anode 400. Ainsi, la portion 148a de la retenue peut aller dans la portion évidée 146 de l'anode 400 pour verrouiller l'anode 400 dans une position sûre et stable. En attendant, de multiples 10 portions à languette 148b de la retenue 148 peuvent s'étendre, sur la circonférence de la retenue 148, et les portions à languette s'étendent dans la direction y ou la direction d'épaisseur/de hauteur de l'anode 400 et entrent en contact avec la paroi latérale 154 de 15 l'anode 400 formée par le bord circonférentiel 150 de l'anode 400 pour sécuriser et stabiliser davantage l'anode 400 en fournissant des points de contact supplémentaires entre la retenue 148 et l'anode 400. En outre, une portion de la retenue 148c peut s'étendre, 20 sur la circonférence, et entrer en contact avec la surface inférieure 140 de l'anode pour fournir une stabilisation encore supplémentaire à l'anode. En outre, une portion de la retenue 148d peut s'étendre sur la surface inférieure 140 de l'anode à un 25 emplacement généralement centralisé pour fournir un contact supplémentaire entre la retenue 148 et la portion centrale saillante 144 de l'anode 400 pour une stabilisation supplémentaire. La figure 22 est une vue en perspective d'une 30 autre retenue qui peut être utilisée dans le condensateur de la présente invention. La retenue est 3031230 26 sous forme de nid ou de cage qui peut contenir une anode plane, comme cela est représenté sur la figure 23, qui est une vue en coupe transversale de la retenue de la figure 22, à la ligne C2, où une anode 5 plane 500 a été insérée dans la retenue 248. Comme cela est représenté sur les figures 22 et 23, la retenue 248 peut posséder une portion 248a qui est conformée pour correspondre généralement à la portion évidée 246 de l'anode 500 formée au bord circonférentiel 252 de la 10 portion centrale saillante 244 de l'anode 500, qui est similaire à la forme de l'anode 400 des figures 20 et 21 à l'exception que le bord circonférentiel 252 présente une géométrie incurvée plutôt que de former un angle d'approximativement 90°, comme le bord 15 circonférentiel 152 de l'anode 400 représenté sur la figure 20. Ainsi, la portion 248a de la retenue peut aller dans la portion évidée 246 de l'anode 500 pour verrouiller l'anode 500 dans une position sûre et stable. En attendant, de multiples portions à 20 languette 248b de la retenue 248 peuvent s'étendre, sur la circonférence de la retenue 248, et les portions à languette s'étendent dans la direction y ou direction d'épaisseur/de hauteur de l'anode 500 et entrent en contact avec la paroi latérale 254 de l'anode 500 25 formée au bord circonférentiel 250 de l'anode 500 pour sécuriser et stabiliser davantage l'anode 500 en fournissant des points de contact supplémentaires entre la retenue 248 et l'anode 500. En outre, une portion de la retenue 248c peut s'étendre, sur la circonférence, 30 et entrer en contact avec la surface inférieure 240 de l'anode pour fournir une stabilisation encore 3031230 27 supplémentaire à l'anode. En outre, une portion de la retenue 248d peut s'étendre sur la surface inférieure 240 de l'anode à un emplacement généralement centralisé pour fournir un contact supplémentaire entre 5 la retenue 248 et la portion centrale saillante 244 de l'anode 500 pour une stabilisation supplémentaire. Comme cela est représenté sur les figures 20 et 21 et 23, les retenues pour l'anode 400 et l'anode 500 peuvent être positionnées de façon adjacente à, et en 10 contact avec, la portion évidée de l'anode, ainsi qu'au moins une portion de la surface inférieure de l'anode et au moins une portion du bord circonférentiel de l'anode. La portion évidée de l'anode plane peut être conformée pour correspondre généralement à la forme de 15 la retenue de telle sorte que la portion évidée de l'anode plane puisse être verrouillée dans une position sûre à l'intérieur du boîtier par la retenue. En d'autres termes, la retenue et la portion évidée de l'anode plane peuvent posséder des géométries 20 complémentaires pour permettre à la retenue d'aller dans la portion évidée afin de stabiliser l'anode plane à l'intérieur du boîtier. Ainsi, la forme de la portion évidée peut généralement correspondre à la forme de la retenue avec laquelle elle est en contact. Comme cela 25 est représenté sur les figures 20 et 21 et 23, la retenue peut être en contact continu avec la portion évidée entière. De façon similaire aux retenues des figures 6 à 12, 14 et 15, et 17 et 18, en conséquence de l'agencement du condensateur où l'anode plane est 30 verrouillée en place à l'intérieur du boîtier par une retenue qui va dans une portion évidée de l'anode 3031230 28 plane, la retenue peut stabiliser l'anode plane lorsque le condensateur est soumis à de hauts niveaux de choc ou de vibration sans augmenter les dimensions totales du condensateur. En outre, pour améliorer davantage la 5 stabilité de l'anode, comme cela est représenté et comme cela est divulgué ci-dessus, la retenue des figures 19 à 21, et la retenue de la figure 22 et 23, peut former un nid ou une cage pour l'anode en ce qu'elle peut également inclure des composants qui sont 10 en contact avec une portion de la surface inférieure de l'anode et une portion du bord circonférentiel ou de la paroi latérale de l'anode, ce qui peut aider davantage la retenue pour verrouiller l'anode en place. Indépendamment de l'agencement ou du traitement 15 particulier par laquelle l'anode plane 200, 201, 202, 203, 300, 400 ou 500 peut être configurée pour comporter une portion évidée 46 à sa surface inférieure 40 ou toute autre surface appropriée (par exemple, surface supérieure, paroi latérale, etc.), 20 comme cela est indiqué ci-dessus, l'épaisseur totale de l'anode 200, 201, 202, 203, 300, 400 ou 500 est généralement petite pour améliorer les performances électriques et le rendement volumétrique du condensateur résultant.

25 En outre, indépendamment de la géométrie particulière de l'anode plane, l'anode plane contient également un diélectrique formé en oxydant de façon anodique (« anodisant ») l'anode frittée pour qu'une couche diélectrique soit formée sur et/ou à l'intérieur 30 de l'anode plane. Par exemple, une anode en tantale (Ta) peut être anodisée en pentoxyde de tantale 3031230 29 (Ta205). Typiquement, l'anodisation est réalisée en appliquant initialement une solution sur l'anode, par exemple en trempant l'anode dans l'électrolyte. Des solvants aqueux (par exemple, de l'eau) et/ou des 5 solvants non aqueux (par exemple, de l'éthylène glycol) peuvent être utilisés. Pour améliorer la conductivité, un composé peut être utilisé qui est capable de se dissocier dans le solvant pour former des ions. Des exemples de tels composés incluent, par exemple, des 10 acides, tels que ceux décrits ci-dessous en ce qui concerne l'électrolyte. Par exemple, un acide (par exemple, l'acide phosphorique) peut constituer d'environ 0,01 % en poids à environ 5 % en poids, dans certains modes de réalisation d'environ 0,05 % en poids 15 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 l'on souhaite, des mélanges d'acides peuvent également être utilisés.

20 Un courant est passé à travers la solution d'anodisation pour former la couche diélectrique. La valeur de la tension de formation gouverne l'épaisseur de la couche diélectrique. Par exemple, l'alimentation électrique peut être initialement réglée à un mode 25 galvanostatique jusqu'à ce que la tension requise soit atteinte. Après cela, l'alimentation électrique peut être commutée à un mode potentiostatique pour s'assurer que l'épaisseur diélectrique souhaitée est formée sur la surface entière de l'anode. Naturellement, d'autres 30 procédés connus peuvent également être utilisés, tels que des procédés potentiostatiques à impulsions ou 3031230 30 progressifs. La température de la solution d'anodisation peut varier d'environ 10°C à environ 200°C, dans certains modes de réalisation d'environ 20°C à environ 150°C, et dans certains modes de 5 réalisation, 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'elle est utilisée, la nature spécifique de la poudre peut permettre à l'anode résultante d'atteindre 10 une haute charge spécifique même aux hautes tensions de formation souvent utilisées dans la présente invention. Par exemple, au sein des plages notées ci-dessus, l'anode peut toujours être capable de posséder une charge spécifique d'environ 2000 pF*V/g à environ 15 20000 pF*V/g, dans certains modes de réalisation d'environ 5000 pF*V/g à environ 15000 pF*V/g ou plus, et dans certains modes de réalisation, d'environ 8000 à environ 12000 pF*V/g.

20 II. Cathode En plus de l'anode, une cathode est également utilisée dans le condensateur, qui peut être construite en utilisant une quelconque parmi une variété de techniques. Dans un mode de réalisation, la cathode 25 contient un substrat métallique, qui peut inclure un quelconque 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 ceux-ci (par exemple, des oxydes 30 électriquement conducteurs), des composites de ceux-ci (par exemple, métal revêtu avec un oxyde électriquement 3031230 31 conducteur), et ainsi de suite, qui est revêtu avec un matériau électro-chimiquement actif. Le titane et le tantale, ainsi que des alliages de ceux-ci, sont particulièrement appropriés pour l'utilisation dans la 5 présente invention. La configuration géométrique du substrat peut généralement varier comme cela est bien connu de l'homme du métier, par exemple sous forme de contenant, de boîte, de feuillard, de feuille, de tamis, de maille, etc. Bien que ceci ne soit pas 10 nécessaire, dans un mode de réalisation, par exemple, le substrat métallique peut former le boîtier de condensateur dans lequel l'anode plane est disposée, et un tel boîtier peut présenter une forme de D ou toute autre forme qui correspond généralement à la forme de 15 l'anode plane. Par exemple, il faut entendre qu'une quelconque configuration géométrique peut être utilisée dans la présente invention, telles que cylindrique, rectangulaire, triangulaire, prismatique, etc. Le substrat peut être rugosifié pour augmenter sa 20 surface et augmenter le degré selon lequel un matériau électro-chimiquement actif peut adhérer à celui-ci. Dans un mode de réalisation, par exemple, la surface est chimiquement gravée, par exemple en appliquant une solution d'une substance corrosive (par exemple, acide 25 hydrochlorique) sur la surface. La surface peut également être électrochimiquement gravée, par exemple en appliquant une tension sur une solution de la substance corrosive pour qu'elle subisse une électrolyse. La tension peut être augmentée jusqu'à un 30 niveau suffisamment élevé pour enclencher « une formation d'étincelles » sur la surface du substrat, et 3031230 32 l'on pense que ceci crée de hautes températures de surface locales, suffisantes pour éliminer par gravure le substrat. Cette technique est décrite de façon plus détaillée dans le brevet US 8 279 585 Dreissig et al., 5 auquel le lecteur est renvoyé dans sa totalité à toutes fins utiles. En plus de techniques de rugosification chimiques ou électrochimiques, une rugosification mécanique peut également être utilisée. Dans un mode de réalisation, par exemple, la surface du substrat 10 métallique peut être décapée par abrasion en propulsant un courant de matériau abrasif (par exemple, du sable) contre au moins une portion d'une surface de celui-ci. Un matériau électro-chimiquement actif peut également être appliqué sur le substrat de cathode pour 15 empêcher la corrosion et également servir de barrière thermique lorsque la tension est augmentée. Le matériau électro-chimiquement actif peut être formé à partir d'une ou de plusieurs couches. Le matériau utilisé dans une/de telle(s) couche(s) peut varier. Un quelconque 20 parmi une variété de matériaux électro-chimiquement actifs connus peut généralement être utilisé. Un matériau approprié est un polymère conducteur, tel que ceux qui sont n-conjugués et possèdent une conductivité électrique après oxydation ou réduction (par exemple, 25 conductivité électrique d'au moins environ 1 pS cm-1 après oxydation). Des exemples de tels polymères conducteurs n-conjugués incluent, par exemple, les polyhétérocycles (par exemple, polypyrroles, polythiophènes, polyanilines, etc.), polyacétylènes, 30 poly-p-phenylènes, polyphénolates, et ainsi de suite.

3031230 33 Les polythiophènes substitués sont particulièrement appropriés pour l'utilisation en tant que polymère conducteur en ce qu'ils possèdent une robustesse mécanique et des performances électriques 5 particulièrement bonnes. Sans avoir l'intention d'être limité par la théorie, on pense que la charge du condensateur jusqu'à une haute tension (par exemple, supérieure à la tension de formation) force des ions de l'électrolyte dans des revêtements contenant de tels 10 polythiophènes substitués. Ceci fait en sorte que le polymère conducteur « gonfle » et retient les ions près de la surface, améliorant ainsi la densité de charge. Comme le polymère est généralement amorphe et non cristallin, il peut également dissiper et/ou absorber 15 la chaleur associée à la haute tension. Lors de la décharge, on pense également que le polythiophène substitué se « relâche » et permet à des ions dans l'électrolyte de sortir du revêtement. Par un tel mécanisme de gonflement et de relaxation, la densité de 20 charge près du substrat métallique peut être augmentée sans réaction chimique avec l'électrolyte. Par conséquent, une robustesse mécanique et de bonnes performances électriques peuvent être fournies sans nécessiter de revêtements conducteurs classiques, tels 25 que ceux faits de charbon actif ou d'oxyde de métal (par exemple, oxyde de ruthénium). En fait, d'excellents résultats peuvent être obtenus en utilisant le revêtement en tant que matériau principal sur le substrat métallique. À savoir, le revêtement 30 peut constituer au moins environ 90 % en poids, dans certains modes de réalisation au moins environ 92 % en 3031230 34 poids, et dans certains modes de réalisation, au moins environ 95 % en poids du (des) matériau(s) présent(s) sur le substrat métallique. Néanmoins, il faut entendre que d'autres revêtements conducteurs peuvent également 5 être utilisés dans certains modes de réalisation de la présente invention. Dans un mode de réalisation particulier, le polythiophène substitué possède la structure générale suivante : 10 dans laquelle, T est 0 ou S ; 15 D est un radical alkylène C1 à C5 optionnellement substitué (par exemple, méthylène, éthylène, n-propylène, n-butylène, n-pentylène, etc.) ; R7 est un radical alkyle C1 à C18 optionnellement substitué linéaire ou ramifié (par exemple, méthyle, 20 éthyle, n- ou iso-propyle, n-, iso-, sec- ou tertbutyle, n-pentyle, 1-méthylbutyle, 2-méthylbutyle, 3- méthylbutyle, 1-éthylpropyle, 1,1-diméthylpropyle, 1,2- diméthylpropyle, 2,2-diméthylpropyle, n-hexyle, nheptyle, n-octyle, 2-éthylhexyle, n-nonyle, n-décyle, 25 n-undécyle, n-dodécyle, n-tridécyle, n-tétradécyle, n- hexadécyle, n-octadécyle, etc.) ; un radical cycloalkyle C5 à Cn optionnellement substitué (par 3031230 exemple, cyclopentyle, cyclohexyle, cycloheptyle, cyclooctyle, cyclononyle, cyclodécyle, etc.) ; un radical aryle C6 à C14 optionnellement substitué (par exemple, phényle, naphtyle, etc.) ; un radical aralkyle 5 C7 à C18 optionnellement substitué (par exemple, benzyle, o-, m-, p-tolyle, 2,3-, 2,4-, 2,5-, 2-6, 3-4-, 3,5-xylyle, mésityle, etc.) ; un radical hydroxyalkyle, ou radical hydroxyle C1 à C4 optionnellement substitué ; et 10 q est un nombre entier relatif de 0 à 8, dans certains modes de réalisation, de 0 à 2, et dans un mode de réalisation, 0 ; et n est de 2 à 5000, dans certains modes de réalisation de 4 à 2000, et dans certains modes de 15 réalisation, de 5 à 1000. Des exemples de substituants pour les radicaux « D » ou « R7 » incluent, par exemple, alkyle, cycloalkyle, aryle, aralkyle, alkoxy, halogène, éther, thioéther, disulfure, sulfoxyde, sulfone, sulfonate, amino, aldéhyde, céto, ester 20 d'acide carboxylique, acide carboxylique, carbonate, carboxylate, cyano, groupes alkylsilane et alkoxysilane, groupes carboxylamide, et ainsi de suite. Des polymères thiophènes particulièrement appropriés sont ceux dans lesquels « D » est un radical 25 alkylène C2 à C3 optionnellement substitué. Par exemple, le polymère peut être poly(3,4- éthylènedioxythiophène) optionnellement substitué, qui possède la structure générale suivante : 3031230 36 Des procédés pour former des polymères conducteurs, tels que décrits ci-dessus, sont bien 5 connus dans l'art. Par exemple, le brevet US 6 987 663 Merker et al. décrit diverses techniques pour former des polythiophènes substitués à partir d'un précurseur monomère. Le précurseur monomère peut, par exemple, posséder la structure suivante : 10 /p\/ (R7b 0 XT S dans laquelle, T, D, R7 et q sont définis ci-dessus. Des 15 monomères thiophènes particulièrement appropriés sont ceux dans lesquels « D » est un radical alkylène C2 à C3 optionnellement substitué. Par exemple, des 3,4- alkylènedioxythiophènes optionnellement substitués peuvent être utilisés qui possèdent la structure 20 générale : 3031230 37 dans laquelle, R7 et q sont tels qu'ils sont définis ci-dessus. Dans un mode de réalisation 5 particulier, « q » est 0. Un exemple commercialement approprié de 3,4-éthylènedioxythiophène est disponible auprès de Heraeus Clevios sous l'appellation CleviosTM M. D'autres monomères appropriés sont également décrits dans les brevets US 5 111 327 Blohm et al. et 6 635 729 10 Groenendaal et al. Des dérivés de ces monomères peuvent également être utilisés qui sont, par exemple, des dimères ou des trimères des monomères ci-dessus. Des dérivés moléculaires plus élevés, à savoir, des tétramères, des pentamères, etc. des monomères sont 15 appropriés pour l'utilisation dans la présente invention. Les dérivés peuvent être composés d'unités monomères identiques ou différentes et utilisés sous forme pure et dans un mélange les uns avec les autres et/ou avec les monomères. Une forme oxydée ou réduite 20 de ces précurseurs peut également être utilisée. Les monomères thiophènes peuvent être chimiquement polymérisés en présence d'un catalyseur oxydatif. Le catalyseur oxydatif inclut typiquement un cation de métal de transition, tel que des cations de fer(III), 25 de cuivre(II), de chrome(VI), de cérium(IV), de manganèse(IV), de manganèse(VII), de ruthénium(III), etc. Un dopant peut également être utilisé pour fournir 3031230 38 un excès de charge au polymère conducteur et stabiliser la conductivité du polymère. Le dopant inclut typiquement un anion inorganique ou organique, tel qu'un ion d'un acide sulfonique. Dans certains modes de 5 réalisation, le catalyseur oxydatif utilisé dans la solution de précurseur possède une fonctionnalité à la fois catalytique et dopante en ce qu'il inclut un cation (par exemple, métal de transition) et un anion (par exemple, acide sulfonique). Par exemple, le 10 catalyseur oxydatif peut être un sel de métal de transition qui inclut des cations de fer(III), tels que des halogénures de fer(III) (par exemple, FeC13) ou des sels de fer(III) d'autres acides inorganiques, tels que Fe(C104)3 ou Fe2(SO4)3 et les sels de fer(III) d'acides 15 organiques et d'acides inorganiques comprenant des radicaux organiques. Des exemples de sel de fer(III) d'acides inorganiques avec des radicaux organiques incluent, par exemple, des sels de fer(III) de monoesters d'acide sulfurique d'alkanols Ci à C20 (par 20 exemple, sel de fer(III) de sulfate de lauryle). De façon similaire, des exemples de sels de fer(III) d'acides organiques incluent, par exemple, des sels de fer(III) d'acides sulfoniques d'alcane Ci à C20 (par exemple, acide sulfonique de méthane, d'éthane, de 25 propane, de butane ou de dodécane) ; des sels de fer(III) d'acides perfluorosulfoniques aliphatiques (par exemple, acide sulfonique de trifluorométhane, acide sulfonique de perfluorobutane ou acide sulfonique de perfluorooctane) ; des sels de fer (III) d'acides 30 carboxyliques aliphatiques Ci à C20 (par exemple, acide carboxylique de 2-éthylhexyle) ; des sels de fer (III) 3031230 39 d'acides perfluorocarboxyliques aliphatiques (par exemple, acide trifluoroacétique ou acide de perfluorooctane) ; des sels de fer (III) d'acides sulfoniques aromatiques optionnellement substitués par 5 groupes alkyle C1 à C20 (par exemple, acide sulfonique de benzène, acide sulfonique d'o-toluène, acide sulfonique de p-toluène ou acide sulfonique de dodécylbenzène) ; des sels de fer (III) d'acides sulfoniques de cycloalkane (par exemple, acide 10 sulfonique de camphre) ; et ainsi de suite. Des mélanges de ces sels de fer(III) susmentionnés peuvent également être utilisés. Le sulfonate de fer(III)-ptoluène, le sulfonate de fer(III)-o-toluène, et des mélanges de ceux-ci, sont particulièrement appropriés.

15 Un exemple commercialement approprié de sulfonate de fer(III)-p-toluène est disponible auprès de Heraeus Clevios sous l'appellation CleviosTM C. Divers procédés peuvent être utilisés pour former une couche de polymère conducteur. Dans un mode de 20 réalisation, le catalyseur oxydatif et le monomère sont appliqués, séquentiellement ou ensemble, de telle sorte que la réaction de polymérisation se produise in situ sur le substrat. Des techniques d'application appropriées peuvent inclure la sérigraphie, le trempage, 25 le revêtement électrophorétique, et la pulvérisation, qui peuvent être utilisées pour former un revêtement de polymère conducteur. À titre d'exemple, le monomère peut initialement être mélangé avec le catalyseur oxydatif pour former une solution de précurseur. Une 30 fois que le mélange est formé, il peut être appliqué sur le substrat et puis il lui est permis de se 3031230 polymériser pour que le revêtement conducteur soit formé sur la surface. En variante, le catalyseur oxydatif et le monomère peuvent être appliqués séquentiellement. Dans un mode de réalisation, par 5 exemple, le catalyseur oxydatif est dissous dans un solvant organique (par exemple, butanol) et puis appliqué sous forme de solution de trempage. Le substrat peut alors être séché pour éliminer le solvant à partir de celui-ci. Après cela, le substrat peut être 10 trempé dans une solution contenant le monomère. La polymérisation est typiquement réalisée à des températures d'environ -10°C à environ 250°C, et dans certains modes de réalisation, d'environ 0°C à environ 200°C, en fonction de l'agent oxydant utilisé 15 et du temps de réaction souhaité. Des techniques de polymérisation appropriées, telles que celle décrite ci-dessus, peuvent être décrites de façon plus détaillée dans le brevet US 7 515 396 Biler. Encore d'autres procédés pour appliquer un ou de tel(s) 20 revêtement(s) conducteur(s) peuvent être décrits dans les brevets US 5 457 862 Sakata et al., 5 473 503 Sakata et al., 5 729 428 Sakata et al., et 5 812 367 Kudoh et al. En plus d'application in situ, une couche de 25 polymère conducteur peut également être appliquée sous forme de dispersion de particules de polymère conducteur. Bien que leur taille puisse varier, on souhaite typiquement que les particules possèdent un petit diamètre pour augmenter la surface disponible 30 pour adhérer au substrat. Par exemple, les particules peuvent posséder un diamètre moyen d'environ 1 à 3031230 41 environ 500 nanomètres, dans certains modes de réalisation d'environ 5 à environ 400 nanomètres, et dans certains modes de réalisation, d'environ 10 à environ 300 nanomètres. La valeur D90 des particules 5 (particules possédant un diamètre inférieur ou égal à la valeur D90 constituent 90 % du volume total de toutes les particules solides) peut être environ 15 micromètres ou moins, dans certains modes de réalisation environ 10 micromètres ou moins, et dans 10 certains modes de réalisation, d'environ 1 nanomètre à environ 8 micromètres. Le diamètre des particules peut être déterminé en utilisant des techniques connues, telles que par ultracentrifugation, diffraction laser, etc.

15 Si l'on souhaite, 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, seulement une couche relativement mince du revêtement est formée 20 à la fois. L'épaisseur cible totale du revêtement peut généralement varier en fonction des propriétés souhaitées du condensateur. Typiquement, le revêtement de polymère conducteur résultant possède une épaisseur d'environ 0,2 micromètre (« pm ») à environ 50 pm, dans 25 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 entendre que l'épaisseur du revêtement n'est pas nécessairement la même à tous les emplacements sur le substrat. Néanmoins, 30 l'épaisseur moyenne du revêtement sur le substrat est généralement au sein des plages notées ci-dessus.

3031230 42 La couche de polymère conducteur peut optionnellement être cicatrisée. La cicatrisation peut se produire après chaque application d'une couche de polymère conducteur ou peut se produire après 5 l'application du revêtement entier. Dans certains modes de réalisation, le polymère conducteur peut être cicatrisé en trempant la partie dans une solution électrolytique, et après cela en appliquant une tension constante sur la solution jusqu'à ce que le courant 10 soit réduit jusqu'à un niveau présélectionné. Si l'on souhaite, une telle cicatrisation peut être accomplie dans de multiples étapes. Par exemple, une solution électrolytique peut être une solution diluée du monomère, du catalyseur et du dopant dans un solvant 15 d'alcool (par exemple, éthanol). Le revêtement peut également être lavé, si l'on souhaite, pour éliminer divers sous-produits, excès de réactif, et ainsi de suite.

20 III. Retenue En plus d'une anode plane et d'une cathode, le condensateur de la présente invention inclut une retenue. La retenue utilisée dans l'ensemble condensateur de la présente invention est configurée 25 pour verrouiller l'anode plane en place et empêcher l'anode plane de se déplacer lorsque l'élément condensateur est soumis à des forces vibratoires. À cet égard, la retenue possède typiquement un certain degré de résistance qui lui permet de retenir l'élément 30 condensateur dans une position relativement fixe même lorsqu'elle est soumise à des forces vibratoires, mais 3031230 43 n'est pas si résistante qu'elle se fissure. Par exemple, la retenue peut posséder une résistance à la traction d'environ 1 à environ 150 mégapascals (« MPa »), dans certains modes de réalisation 5 d'environ 2 à environ 100 MPa, dans certains modes de réalisation d'environ 10 à environ 80 MPa, et dans certains modes de réalisation, d'environ 20 à environ 70 MPa, mesurée à une température d'environ 25°C. On souhaite normalement que la retenue 10 ne soit pas électriquement conductrice. Bien qu'un quelconque parmi une variété de matériaux puisse être utilisé qui possèdent les propriétés de résistance souhaitées notées ci-dessus, des particulièrement matériaux appropriés incluent par 15 exemple, des polymères, du verre et des céramiques. Par exemple, lorsque la retenue est une retenue polymère, la retenue peut inclure une polyoléfine (par exemple, polypropylène, polyéthylène, etc.), un fluoropolymère (par exemple, polytétrafluoroéthylène), une résine 20 thermodurcissable (par exemple, une résine époxy, un polyimide, une résine de mélamine, une résine d'uréeformaldéhyde, un polyuréthane, un polymère de silicone, une résine phénolique, etc.), un élastomère, ou une combinaison de ceux-ci.

25 La manière particulière dont les composants susmentionnés sont incorporés dans le condensateur n'est pas essentielle et peut être accomplie en utilisant une variété de techniques. Dans la plupart des modes de réalisation, cependant, l'anode plane est 30 positionnée à l'intérieur d'un boîtier. Le boîtier peut optionnellement inclure un couvercle qui couvre l'anode, la cathode et l'électrolyte (divulgué ci- 3031230 44 dessous), qui peut être formé à partir d'un matériau identique ou différent de celui du boîtier. En faisant référence aux figures 1, 5, 6 et 14, par exemple, un condensateur 10 est représenté qui 5 inclut l'anode 200 représentée sur les figures 2 à 4 et 7 à 11 ainsi qu'un boîtier 12. De façon similaire, les figures 15, 17 et 18 représentent un condensateur 100 qui inclut l'anode 300 représentée sur la figure 16 ainsi qu'un boîtier 12. Bien que seulement 10 une anode plane soit représentée, il faut entendre que de multiples anodes planes (par exemple, un empilement) peuvent être utilisées, comme cela est décrit, par exemple, dans le brevet US 7 483 260 Ziarniak et al. Dans les modes de réalisation illustrés, comme cela est 15 représenté sur les figures 1, 5, 6, 14, 15, 17 et 18, l'anode plane 200 ou 300 ou toute autre anode plane appropriée peut être positionnée à l'intérieur d'un boîtier 12 fait d'un premier organe de boîtier 14 et d'un second organe de boîtier 16. Le premier organe de 20 boîtier 14 peut posséder une paroi de face 18 jointe à une paroi latérale encerclante 20 s'étendant jusqu'à un bord 22. Le second organe de boîtier 16 peut être sous forme de plaque et peut contenir une seconde paroi de face 24 possédant un bord encerclant 26. Les organes de 25 boîtier 14 et 16 peuvent être hermétiquement scellés ensemble en soudant (par exemple, soudage au laser) les bords se chevauchant 22 et 26 où ils entrent en contact l'un avec l'autre. Bien que ceci ne soit pas nécessaire, les organes de boîtier 14 et/ou 16 peuvent 30 être analogues au substrat métallique décrit ci-dessus de telle sorte qu'un matériau électro-chimiquement 3031230 actif (par exemple, revêtement polymère conducteur) (non représenté) puisse être déposé sur la surface intérieure de ceux-ci. En variante, un substrat métallique séparé peut être situé de façon adjacente à 5 l'organe de boîtier 14 et/ou 16 et appliqué avec le revêtement polymère conducteur pour servir de cathode. En outre, la ou les retenue(s) 48 divulguées ci-dessus peuvent être fixées dans leur emplacement souhaité à l'intérieur de l'organe de boîtier 14 ou de 10 l'organe de boîtier 16 par de quelconques moyens appropriés, tels que par l'intermédiaire d'un adhésif ou d'une colle (non représenté). En variante ou en outre, la (les) retenue(s) 48 peut (peuvent) être fixée(s) à la portion évidée 46 ou 56 de l'anode 200 15 ou 300, respectivement, par de quelconques moyens appropriés, tels que par l'intermédiaire d'un adhésif ou d'une colle (non représenté), afin de verrouiller l'anode 200 en place et d'empêcher son mouvement durant l'utilisation du condensateur. Par exemple, afin de 20 verrouiller l'anode plane 200 des figures 4 à 7 et 16 en place en utilisant la retenue 48, la retenue 48 peut être fixée à une surface intérieure du second organe de boîtier 16 et puis l'anode plane 200 peut être placée par-dessus la surface intérieure du second organe de 25 boîtier 16 de telle sorte que la portion évidée 46 de l'anode 200 puisse aller par-dessus la retenue 48. En attendant, afin de verrouiller l'anode plane 300 des figures 15 à 18 en place en utilisant la retenue 48, la retenue 48 peut être fixée à une surface intérieure du 30 premier organe de boîtier 14 et puis l'anode plane 300 peut être inclinée à l'intérieur du premier organe de 3031230 46 boîtier 14 de telle sorte que la portion évidée 56 de l'anode 300 puisse aller par-dessus la retenue 48. Dans un autre mode de réalisation, les retenues 48 peuvent être fixées aux portions évidées 46 ou 56 des anodes 5 planes 200, 201, 202, 203 ou 300 et puis les anodes planes peuvent être placées dans le premier organe de boîtier 14. Alors, optionnellement, un adhésif ou une colle peut être utilisé sur l'organe de boîtier approprié 14 ou 16 dans la zone où la retenue 48 10 entrera en contact avec l'organe de boîtier 14 ou 16 pour s'assurer que la retenue puisse verrouiller l'anode plane en place. En outre, il faut entendre qu'il n'est pas nécessaire que la (les) retenue(s) 48 soit (soient) fixée(s) à l'organe de boîtier 14, à 15 l'organe de boîtier 16, ou à la portion évidée 46 ou 56, et, plutôt, la (les) retenue(s) 48 peut (peuvent) être injectée(s) dans le boîtier 12 à l'emplacement souhaité entre la portion évidée 46 ou 56 et l'organe de boîtier 14 ou 16 et puis permise(s) de 20 refroidir pour verrouiller l'anode 200 ou 300 en place à l'intérieur du boîtier 12. En tout cas, la (les) retenue(s) 48 peut (peuvent) être disposée(s) à l'intérieur de la portion évidée 46 de l'anode 200 et de la portion évidée 56 de 25 l'anode 300 de telle sorte que la (les) retenue(s) 48 soit (soient) généralement alignée(s) avec la paroi latérale 54 de l'anode plane 200 ou 300, comme cela est représenté sur les figures 14 et 18. En tant que telle(s), la (les) retenue(s) 48 peut (peuvent) 30 empêcher le mouvement de l'anode plane 200 ou 300 à l'intérieur du boîtier 12. En outre, comme la (les) 3031230 47 retenue(s) 48 est (sont) généralement alignée(s) avec la paroi latérale 54 de l'anode plane 200 ou 300 et ne s'étend (s'étendent) pas au-delà de l'épaisseur totale « H » ou de la largeur totale « W » de l'anode 5 plane 200 ou 300, la taille du boîtier 12 peut être minimisée, comme cela est représenté sur les figures 14 et 18. En outre, comme cela est représenté sur les figures 6 à 11, la retenue 48 n'est pas limitée à une 10 forme ou configuration particulière du moment que la retenue 48 est conformée avec et peut aller à l'intérieur d'au moins une partie de la portion évidée 46 de l'anode 200. Dans un mode de réalisation particulier, comme cela est représenté sur les 15 figures 6 et 7, la retenue 48 peut être en contact avec la portion évidée entière 46 de la surface inférieure 40 de l'anode 200 et peut présenter généralement la même forme que la forme de la portion évidée 46. En outre, comme cela est représenté sur les 20 figures 12 et 13, il n'est pas nécessaire que la retenue soit positionnée autour de la périphérie entière de l'anode plane 201 ou 202. Par exemple, sur la figure 12, la retenue 48 est seulement située autour d'une partie d'une portion évidée 46 qui s'étend autour 25 de la portion incurvée du bord circonférentiel 50 de l'anode plane 201 et qui ne s'étend pas le long du bord droit de sa longueur « L ». En attendant, sur la figure 13, la retenue 48 est seulement située le long d'une partie de bord droit de la longueur « L » de 30 l'anode plane 202 au niveau de la portion évidée 46. En d'autres termes, lorsqu'une retenue 48 est utilisée, 3031230 48 elle peut s'étendre autour de moins d'une portion évidée entière 46, comme cela est représenté sur les figures 12 et 13. En outre, comme cela est représenté sur les figures 14 et 18, la retenue 48 ne s'étend 5 généralement pas au-delà de la hauteur ou de l'épaisseur « H2 » de la portion évidée 46 ou 56 ou au-delà de la largeur « W2 » de la portion évidée 46 ou 56 de telle sorte que les dimensions totales du boîtier 12 puissent être minimisées.

10 En outre, bien que la retenue 48 soit représentée sur les figures 6 et 7, par exemple, sous forme de composant unique qui s'étend autour de la portion évidée entière 46 au niveau de la surface inférieure 40 de l'anode 200 de façon continue, et ainsi entoure 15 complètement la portion centrale saillante 44 de l'anode 200 au niveau du bord intérieur circonférentiel 52 de la portion saillante centrale 44, et sur la figure 17 sous forme de composant unique qui s'étend autour de la portion évidée entière 56 de 20 l'anode 300 au milieu de sa paroi latérale 54, ceci n'est pas nécessaire, et plutôt de multiples retenues 48 peuvent être disposées le long de moins de la portion évidée entière 46 de façon discontinue, comme cela est représenté sur les figures 8 à 11. En 25 outre, les retenues peuvent être de formes variées telles que rondes, rectangulaires, carrées, oblongues, triangulaires, elliptiques, etc., comme cela est représenté sur les figures 6 à 13. Indépendamment de la forme ou du nombre des retenues 48 utilisées, 30 cependant, les retenues 48 sont capables de stabiliser 3031230 49 l'anode en la verrouillant en place à l'intérieur du boîtier 12 sans augmenter la taille du boîtier 12. En plus des composants divulgués ci-dessus, bien que non représentés, un ou plusieurs séparateurs 5 peuvent être utilisés qui aident à isoler l'anode et la cathode l'une de l'autre. Des exemples de matériaux appropriés dans ce but incluent, par exemple, des matériaux polymères poreux (par exemple, polypropylène, polyéthylène, etc.), des matériaux inorganiques poreux 10 (par exemple, mats en fibre de verre, papier de verre poreux, etc.), des matériaux en résine à échange d'ions, etc. Des exemples particuliers incluent des membranes polymères d'acide sulfonique perfluoré ionique (par exemple, NafionTM de E.I. DuPont de Nemours 15 & Co.), des membranes polymères de fluorocarbone sulfoné, des membranes de polybenzimidazole (PBI) et des membranes de polyéther-éther-cétone (« PolyEther Ether Ketone » ou PEEK). Bien qu'empêchant le contact direct entre l'anode et la cathode, le séparateur 20 permet le flux de courant ionique de l'électrolyte aux électrodes. Un passage 30 peut également être utilisé qui isole électriquement le fil d'anode 220 par rapport au boîtier 12. Le passage 30 s'étend de l'intérieur du 25 boîtier 12 à l'extérieur de celui-ci. Un trou 34 peut être prévu dans la paroi latérale encerclante 20 de l'organe de boîtier 14 dans lequel le passage 30 s'étend. Le passage 30 peut, par exemple, être un joint verre-métal (« Glass-To-Metal Seal » ou GTMS) qui 30 contient une ferrule (non représentée) avec un perçage cylindrique interne d'un diamètre intérieur constant.

3031230 Un verre isolant peut ainsi fournir un joint hermétique entre l'alésage et le fil d'anode 220 passant à travers celui-ci. Après l'assemblage et le scellement (par exemple, soudage), l'électrolyte peut optionnellement 5 être introduit dans le boîtier à travers un orifice de remplissage. Le remplissage peut être accompli en plaçant le condensateur dans une chambre à vide pour que l'orifice de remplissage s'étende dans un réservoir de l'électrolyte. Lorsque la chambre est vidée, la 10 pression est réduite à l'intérieur du condensateur. Lorsque le vide est relâché, la pression à l'intérieur du condensateur se rééquilibre, et l'électrolyte est aspiré à travers l'orifice de remplissage dans le condensateur.

15 IV. Électrolyte opérationnel Le condensateur de la présente invention utilise également un électrolyte opérationnel qui est disposé à l'intérieur du boîtier et est le matériau 20 électriquement actif qui fournit le chemin de connexion entre l'anode et cathode. L'électrolyte opérationnel peut généralement être sous forme de liquide, tel qu'une solution (par exemple, aqueuse ou non aqueuse), une dispersion, un gel, etc. Si l'on souhaite, l'anode 25 peut initialement être imprégnée avec un électrolyte (non représenté) avant d'être positionnée à l'intérieur du boîtier. L'électrolyte peut également être ajouté au condensateur à un stade ultérieur de production. Divers électrolytes appropriés sont décrits dans les brevets 30 US 5 369 547 et 6 594 140 Evans et al., auxquels le 3031230 51 lecteur est renvoyé dans leur totalité à toutes fins utiles. Typiquement, l'électrolyte est conducteur de façon ionique en ce qu'il possède une conductivité ionique 5 d'environ 1 à environ 100 milliSiemens par centimètre (« 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 10 environ 60 mS/cm, déterminé à une température de 25°C en utilisant un quelconque appareil de mesure de conductivité électrique connu (par exemple, Oakton Con Series 11). Au sein des plages notées, le champ électrique est aussi intense que le diélectrique mais 15 peut s'étendre dans l'électrolyte jusqu'à une longueur (longueur de Debye) suffisante pour avoir pour résultat une séparation de charge importante. Ceci étend l'énergie potentielle du diélectrique à l'électrolyte pour que le condensateur résultant soit capable de 20 stocker encore plus d'énergie potentielle que ce qui est prédit par l'épaisseur du diélectrique. En d'autres termes, le condensateur peut être chargé à une tension qui est proche de, voire même dépasse, la tension de formation du diélectrique. Le rapport de la tension à 25 laquelle le condensateur peut être chargé par rapport à la tension de formation peut, par exemple, être d'environ 0,80 à environ 2,00, et dans certains modes de réalisation, d'environ 0,85 à environ 1,50, et dans certains modes de réalisation, d'environ 0,86 à 30 environ 1,20. À titre d'exemple, la tension à laquelle le condensateur est chargé peut être 3031230 52 d'environ 150 volts à environ 300 volts, dans certains modes de réalisation d'environ 180 volts à environ 260 volts, et dans certains modes de réalisation, d'environ 200 volts à environ 240 volts. La tension de 5 formation peut de façon similaire varier d'environ 180 volts à environ 320 volts, dans certains modes de réalisation d'environ 200 volts à environ 280 volts, et dans certains modes de réalisation, d'environ 220 volts à environ 250 volts.

10 L'électrolyte opérationnel est également relativement neutre et ainsi possède une valeur de pH 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, et dans 15 certains modes de réalisation d'environ 6,0 à environ 6,5. Entre autres, un tel pH peut améliorer la capacité d'ions d'hydrogène présents dans un électrolyte aqueux d'interagir avec le matériau de cathode pour obtenir une capacité et ainsi une densité 20 d'énergie maximums. La conductivité ionique souhaitée peut être obtenue en sélectionnant un ou des composé(s) ionique(s) (par exemple, acides, bases, sels, et ainsi de suite) au sein de certaines plages de concentration.

25 Dans un mode de réalisation particulier, des sels d'acides organiques faibles peuvent être efficaces pour obtenir la conductivité souhaitée de l'électrolyte. Le cation du sel peut inclure des cations monoatomiques, tels que des métaux alcalins (par exemple, Li+, Na+, K+, 30 Rb+ ou Cs+), des métaux alcalino-terreux (par exemple, Be2+, Mg2+, Ca2+, Sr2+ ou Ba2+), des métaux de transition 3031230 53 (par exemple, Ag+, Fe2+, Fe3+, etc.), ainsi que des cations polyatomiques, tels que NH4. L'ammonium (NH4), le sodium (K1 et le lithium (Lil monovalents sont des cations particulièrement appropriés pour l'utilisation 5 dans la présente invention. L'acide organique utilisé pour former l'anion du sel est « faible » dans le sens qu'il possède typiquement une première constante de dissociation (pK,I) d'acide d'environ 0 à environ 11, dans certains modes de réalisation d'environ 1 à 10 environ 10, et dans certains modes de réalisation, d'environ 2 à environ 10, déterminée à 25°C. De quelconques acides organiques faibles appropriés peuvent être utilisés dans la présente invention, tels que des acides carboxyliques, tels que l'acide 15 acrylique, l'acide méthacrylique, l'acide malonique, l'acide succinique, l'acide salicylique, l'acide sulfosalicylique, l'acide adipique, l'acide maléique, l'acide malique, l'acide oléique, l'acide gallique, l'acide tartrique (par exemple, l'acide dextotartrique, 20 l'acide mésotartrique, etc.), l'acide citrique, l'acide formique, l'acide acétique, l'acide glycolique, l'acide oxalique, l'acide propionique, l'acide phtalique, l'acide isophtalique, l'acide glutarique, l'acide gluconique, l'acide lactique, l'acide aspartique, 25 l'acide glutaminique, l'acide itaconique, l'acide trifluoroacétique, l'acide barbiturique, l'acide cinnamique, l'acide benzoïque, l'acide 4- hydroxybenzoïque, l'acide aminobenzoïque, etc. ; des mélanges de ceux-ci, et ainsi de suite. Des acides 30 polyprotiques (par exemple, diprotiques, triprotiques, etc.) sont particulièrement souhaitables pour 3031230 54 l'utilisation dans la formation du sel, tel que l'acide adipique (pKai de 4,43 et pl<",2 de 5,41), l'acide 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 5 oxalique (pKai de 1,23 et pl<",2 de 4,19), l'acide lactique (pKai de 3,13, pl<",2 de 4,76, et pl<",3 de 6,40), etc. Bien que les quantités réelles puissent varier en fonction du sel particulier utilisé, de leur solubilité 10 dans le(s) solvant(s) utilisé(s) dans l'électrolyte, et de la présence d'autres composants, de tels sels d'acide organique faible sont typiquement présents dans l'électrolyte en une quantité d'environ 0,1 à environ 40 % en poids, dans certains modes de 15 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, d'environ 0,5 à environ 25 % en poids. L'électrolyte est typiquement aqueux en ce qu'il 20 contient un solvant aqueux, tel que de l'eau (par exemple, de l'eau déionisée). Par exemple, de l'eau (par exemple, de l'eau déionisée) peut constituer d'environ 20 % en poids à environ 95 % en poids, dans certains modes de réalisation d'environ 30 % en poids à 25 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 former un mélange de solvant. Des solvants secondaires appropriés peuvent 30 inclure, par exemple, les glycols (par exemple, éthylène glycol, propylèneglycol, butylèneglycol, 3031230 triéthylèneglycol, hexylèneglycol, polyéthylèneglycols, éthoxydiglycol, dipropylèneglycol, etc.) ; les éthers de glycol (par exemple, éther de glycol méthylique, éther de glycol éthylique, éther de glycol 5 isopropylique, etc.) ; les alcools (par exemple, méthanol, éthanol, n-propanol, iso-propanol et butanol) ; les cétones (par exemple, acétone, méthyléthylcétone et méthylisobutylcétone) ; les esters (par exemple, acétate d'éthyle, acétate de butyle, 10 acétate d'éther de glycol diéthylénique, acétate de méthoxypropyle, carbonate d'éthylène, carbonate de propylène, etc.) ; les amides (par exemple, diméthylformamide, diméthylacétamide, amide d'acide gras diméthylcaprylique/caprique et N- 15 alkylpyrrolidones) ; les sulfoxydes ou sulfones (par exemple, diméthylsulfoxyde (DMSO) et sulfolane) ; et ainsi de suite. De tels mélanges contiennent typiquement de l'eau en une quantité d'environ 40 % en poids à environ 80 % en poids, dans certains modes de 20 réalisation d'environ 50 % en poids à environ 75 % en poids, et dans certains modes de réalisation, d'environ 60 % en poids à environ 70 % en poids du système solvant et des solvants secondaires en une quantité d'environ 20 % en poids à environ 60 % en 25 poids, dans certains modes de réalisation d'environ 25 % en poids à environ 50 % en poids, et dans certains modes de réalisation, d'environ 30 % en poids à environ 40 % en poids du système solvant. De façon similaire, lorsque de tels mélanges sont 30 utilisés, de l'eau constitue typiquement d'environ 30 % en poids à environ 70 % en poids, dans certains modes 3031230 56 de réalisation d'environ 35 % en poids à environ 65 % en poids, et dans certains modes de réalisation, d'environ 40 % en poids à environ 60 % en poids de l'électrolyte et des solvants secondaires peuvent 5 constituer d'environ 5 % en poids à environ 40 % en poids, dans certains modes de réalisation d'environ 10 % en poids à environ 35 % en poids, et dans certains modes de réalisation, d'environ 15 % en poids à environ 30 % en poids de l'électrolyte.

10 Un ou plusieurs acides ou ajusteurs de pH sont également utilisés pour aider à obtenir les valeurs souhaitées de pH et de conductivité. Des acides appropriés peuvent inclure, par exemple, des acides inorganiques, tels que l'acide hydrochlorique, l'acide 15 nitrique, acide sulfurique, acide phosphorique, l'acide polyphosphorique, l'acide borique, l'acide boronique, etc. ; des acides organiques, y compris des acides carboxyliques, tels que l'acide acrylique, l'acide méthacrylique acide, l'acide malonique, l'acide 20 succinique, l'acide salicylique, l'acide sulfosalicylique, l'acide adipique, l'acide maléique, l'acide malique, l'acide oléique, l'acide gallique, l'acide tartrique, l'acide citrique, l'acide formique, l'acide acétique, l'acide éthylènediaminetétraacétique 25 (« 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, l'acide aspartique, l'acide glutaminique, l'acide itaconique, l'acide 30 trifluoroacétique, l'acide barbiturique, l'acide cinnamique, l'acide benzoïque, l'acide 4- 3031230 57 hydroxybenzoïque, l'acide aminobenzoïque, etc. ; des acides sulfoniques, tels que l'acide sulfonique de méthane, l'acide sulfonique de benzène, l'acide sulfonique de toluène, l'acide sulfonique de 5 trifluorométhane, l'acide sulfonique de styrène, l'acide disulfonique de naphtalène, l'acide sulfonique de hydroxybenzène, etc. ; des acides polymères, tels que l'acide poly(acrylique) ou poly(méthacrylique) et des copolymères de ceux-ci (par exemple, copolymères 10 maléique-acrylique, sulfonique-acrylique et styrène- acrylique), l'acide carragheenique, la carboxyméthylcellulose, l'acide alginique, etc. ; et ainsi de suite. EDTA peut être particulièrement approprié lorsqu'un électrolyte gélifié est utilisé car 15 non seulement il peut réduire la valeur de pH de l'électrolyte, mais il peut également servir d'agent séquestrant pour de quelconques impuretés métalliques qui peut être présentes dans les particules. Bien que la concentration totale d'acides puisse 20 varier, ils 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 certains modes de réalisation, d'environ 0,1 % en poids à environ 2 % en 25 poids de l'électrolyte. Dans un mode de réalisation particulier, un mélange d'acides différents peut être utilisé, tel qu'un mélange d'un acide inorganique et d'un acide organique. Dans de tels modes de réalisation, les acides inorganiques (par exemple, 30 acide phosphorique) peuvent constituer d'environ 0,005 % en poids à environ 5 % en poids, dans certains 3031230 58 modes de réalisation d'environ 0,01 % en poids à environ 3 % en poids, et dans certains modes de réalisation, d'environ 0,05 % en poids à environ 1 % en poids de l'électrolyte, et les acides organiques (par 5 exemple, EDTA) peuvent de façon similaire constituer d'environ 0,005 % en poids à environ 5 % en poids, dans certains modes de réalisation d'environ 0,01 % en poids à environ 3 % en poids, et dans certains modes de réalisation, d'environ 0,05 % en poids à environ 1 % en 10 poids de l'électrolyte. L'électrolyte peut également contenir d'autres composants qui aident à améliorer les performances électriques du condensateur. Par exemple, un dépolarisant peut être utilisé dans l'électrolyte pour 15 aider à empêcher l'évolution de gaz d'hydrogène au niveau de la cathode du condensateur électrolytique, ce qui pourrait autrement faire en sorte que le condensateur gonfle et finisse par se rompre. Lorsqu'il est utilisé, le dépolarisant constitue normalement 20 d'environ 1 à environ 500 parties par million (« ppm »), dans certains modes de réalisation d'environ 10 à environ 200 ppm, et dans certains modes de réalisation, d'environ 20 à environ 150 ppm de l'électrolyte. Par exemple, les dépolarisants 25 constituent normalement d'environ 0,01 % en poids à environ 5 % en poids, dans certains modes de réalisation d'environ 0,05 % en poids à environ 2 % en poids, et dans certains modes de réalisation, d'environ 0,1 % en poids à environ 1 % en poids de 30 l'électrolyte.

3031230 59 Des dépolarisants appropriés peuvent inclure des composés nitroaromatiques, tels que 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 appropriés pour l'utilisation dans la présente invention sont les 15 acides nitrobenzoïques, les anhydrides ou sels de ceux-ci, substitués avec un ou plusieurs groupes alkyle (par exemple, méthyle, éthyle, propyle, butyle, etc). Des exemples spécifiques de tels composés nitrobenzoïques substitués avec alkyle incluent, par exemple, l'acide 20 2-méthyle-3-nitrobenzoïque ; l'acide 2-méthyle-6- nitrobenzoïque ; l'acide 3-méthyle-2-nitrobenzoïque ; l'acide 3-méthyle-4-nitrobenzoïque ; l'acide 3-méthyle6-nitrobenzoïque ; l'acide 4-méthyle-3-nitrobenzoïque ; des anhydrides ou des sels de ceux-ci ; et ainsi de 25 suite. Dans un mode de réalisation particulier, l'électrolyte opérationnel peut être sous forme de gel viscoélastique, qui est généralement défini comme étant une suspension colloïdale solide ou semi-solide qui 30 contient une phase continue et une phase dispersée, au moins une des phases étant un solide et au moins une 3031230 des phases étant un liquide. Par exemple, 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 en tant que 5 phase dispersée qui est piégée à l'intérieur du réseau réticulé. Indépendamment de sa forme exacte, le gel viscoélastique à l'intérieur du condensateur est sous forme de semi-solide ou de solide pour qu'il ne soit pas facilement liquide à température ambiante. Cette 10 propriété peut être représentée par l'angle de phase viscoélastique 5, qui est le degré selon lequel la variation temporelle sinusoïdale dans la contrainte est déphasée par rapport à la variation temporelle sinusoïdale dans le taux de cisaillement. L'angle de 15 phase 5 pour un solide élastique idéal est 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 20 réalisation de 0,1° à environ 5°, et dans certains modes de réalisation, d'environ 0,2° à environ 2°. Un autre paramètre qui peut représenter le comportement viscoélastique du gel est le module de conservation, G', qui est déterminé en divisant la composante « en 25 phase » de la contrainte (représentant un comportement similaire à un solide) par la déformation maximum. Typiquement, l'électrolyte gélifié de la présente invention présente un module de conservation d'environ 5 kilopascals (« kPa ») ou plus, dans 30 certains modes de réalisation about 10 kPa ou plus, et dans certains modes de réalisation d'environ 15 à 3031230 61 environ 50 kPa. L'angle de phase et le module de conservation peuvent être déterminés à température ambiante (par exemple, 25°C) par essais oscillatoires dynamiques (par exemple, fréquence de 10 Hz et pression 5 de 5 Pa) avec un rhéomètre possédant une configuration plan-cône. Pour obtenir l'association de haute conductivité et une valeur de pH neutre, le gel électrolyte opérationnel peut contenir une association du sel 10 d'acide organique faible, du système solvant et de l'ajusteur de pH (acide) divulgués ci-dessus conjointement avec des particules d'oxyde inorganique pour aider à obtenir les propriétés souhaitées de viscosité et électriques pour le condensateur.

15 La quantité de particules d'oxyde inorganique dans l'électrolyte peut varier en fonction du degré de gélification requis, ainsi que de la nature et de la concentration particulières d'autres composants dans l'électrolyte. Typiquement, cependant, des particules 20 d'oxyde inorganique constituent d'environ 0,5 % en poids à environ 20 % en poids, dans certains modes de réalisation d'environ 1 % en poids à environ 15 % en poids, et dans certains modes de réalisation, d'environ 1,5 % en poids à environ 10 % en poids de 25 l'électrolyte. Les particules peuvent présenter diverses formes, divers aspects et diverses tailles en fonction du résultat souhaité. Par exemple, les particules peuvent être sous forme de sphère, de cristal, de tige, de 30 disque, de tube, de chaîne, etc. La taille moyenne des particules peut être inférieure à environ 3031230 62 1000 nanomètres, dans certains modes de réalisation 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, 5 d'environ 4 à environ 50 nanomètres. Telle qu'elle est utilisée dans les présentes, la taille moyenne d'une particule fait référence à sa longueur, sa largeur, sa hauteur, et/ou son diamètre moyens. Les particules possèdent également typiquement une surface spécifique 10 élevée, telle que d'environ 50 mètres carrés par gramme (m2/g) à environ 1000 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 « surface spécifique » 15 fait généralement référence à la surface telle qu'elle est déterminée par le procédé d'adsorption de gaz physique (B.E.T.) de Bruanauer, d'Emmet et de Teller, Journal of American Chemical Society, Vol. 60, 1938, p. 309, avec de l'azote en tant que gaz d'adsorption.

20 L'essai peut être réalisé avec un analyseur de surface spécifique MONOSORB® disponible auprès de QUANTACHROME Corporation, Syosset, NY, qui mesure la quantité d'azote adsorbat adsorbée sur une surface solide en détectant le changement de conductivité thermique d'un 25 mélange liquide d'adsorbat et de gaz porteur inerte (par exemple, de l'hélium). En outre, les particules peuvent également être relativement non poreuses ou solides. À savoir, les particules peuvent posséder un volume des 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 3031230 63 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 avoir l'intention d'être limité par la théorie, on 5 pense que des particules possédant une telle petite taille, grande surface et nature solide peuvent améliorer le taux de gélification et améliorer l'uniformité et la stabilité de la suspension résultante.

10 Les particules d'oxyde inorganique peuvent être formées à partir d'une variété de matériaux, y compris, sans toutefois y être limités, 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, 15 etc., ainsi que des combinaisons de ceux-ci. Les particules peuvent également être formées en utilisant un procédé pyrogène, une précipitation, etc. En raison de leur plus grande surface et de leur taille des particules plus petite, cependant, les particules 20 pyrogènes sont particulièrement appropriées pour l'utilisation dans la présente invention. La silice pyrogène, par exemple, est du SiO2 amorphe qui peut être produit par hydrolyse en phase vapeur de tétrachlorure de silicium dans une flamme d'oxygène- 25 hydrogène. Des agrégats à chaîne ramifiée tridimensionnelle sont produits dans la flamme à partir de fusion des particules primaires. Durant le refroidissement, ces agrégats s'agglomèrent en une fine poudre possédant une taille des particules au sein des 30 plages notées ci-dessus. La silice pyrogène possède des groupes silanol qui peuvent réagir dans des conditions 3031230 64 acides pour former un réseau réticulé. La réticulation de siloxane résultante est un composé de silicium et d'oxygène dans lequel chaque atome de silicium est lié à quatre atomes d'oxygène, formant une structure 5 tétraèdre, de manière analogue à la liaison du carbone à de l'hydrogène dans du méthane, les liaisons étant d'environ la même résistance dans chaque cas. Cette structure se trouve dans le dioxyde et dans des silicates généralement, où les groupes SiO4 se 10 produisent en chaînes ou anneaux. En créant des réticulations de siloxane, un gel est formé qui piège la phase liquide de l'électrolyte. Des particules de silice pyrogène commercialement appropriées peuvent, par exemple, inclure celles disponibles auprès de Cabot 15 Corporation sous l'appellation CAB-0-SILO. Les composants de l'électrolyte opérationnel peuvent être associés ensemble d'une variété de manières différentes, avant et/ou après leur incorporation dans le condensateur. Dans un mode de 20 réalisation particulier, l'électrolyte peut être gélifié avant qu'il soit placé en contact avec l'anode et/ou la cathode. Par exemple, lorsque les composants de l'électrolyte sont initialement associés ensemble, l'électrolyte peut être sous forme de sol qui contient 25 des particules sous forme de phase dispersée. Cependant, de tels sols peuvent être catalysés pour entraîner une gélification par plusieurs procédés. Des exemples incluent l'ajustement du pH et/ou de la température du sol jusqu'à un point où la gélification 30 se produit. En variante, le sol peut être soumis à une forme commandée d'énergie (par exemple, thermique, 3031230 ultrasonique, lumière ultraviolette, rayonnement de faisceaux électroniques, etc.) pour entraîner la gélification. L'utilisation d'énergie ultrasonique (par exemple, sondes ultrasoniques) est particulièrement 5 souhaitable car elle minimise la nécessité de modifier le pH ou la température de l'électrolyte. L'électrolyte peut être incorporé dans le condensateur d'une variété de manières différentes. Dans un mode de réalisation, par exemple, l'électrolyte 10 est simplement ajouté au condensateur après que l'anode et la cathode sont positionnées dans la configuration souhaitée. Ceci peut être accompli, par exemple, en utilisant un orifice de remplissage. L'anode peut également être pré-imprégnée avec l'électrolyte, par 15 exemple en trempant l'anode dans l'électrolyte avant qu'elle soit placée dans le condensateur. L'imprégnation de l'anode avec l'électrolyte peut améliorer davantage le degré de contact entre l'anode et l'électrolyte. L'électrolyte peut posséder une 20 faible viscosité initiale et fluidité pour qu'il puisse être précisément incorporé dans le condensateur. Par exemple, lorsqu'il est sous forme de gel, l'électrolyte peut posséder une viscosité initiale (par exemple, 1 heure ou moins après que la gélification est 25 commencée) au sein de 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 qu'elle est déterminée en 30 utilisant un viscosimètre Brookfield LVT (broche n°3 à 60 tr/min) à une température de 25°C. De façon 3031230 66 similaire, le gel peut posséder 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 conservation initial G' d'environ 1 kilopascal ou moins, dans certains modes de réalisation environ 0,1 kilopascal ou moins, et dans certains modes de réalisation, de 0 à environ 0,01 kilopascal. Après l'incorporation dans le condensateur, 10 cependant, l'électrolyte peut continuer de se gélifier jusqu'à jusqu'à une viscosité, un angle de module de conservation G' au sein notées ci-dessus. Cette transition phase 5, et/ou un des plages cibles « semi-solide » ou ce que la viscosité soit augmentée, telle que 15 « solide » peut se produire relativement après que la gélification est entraînée, par exemple d'environ 1 à environ 100 heures, dans certains modes de réalisation d'environ 10 à environ 80 heures, et dans certains modes de réalisation, d'environ 20 à environ 60 heures.

20 La transition peut également se produire avant que l'anode soit et/ou après que l'anode est incorporée dans le condensateur et placée en contact avec la cathode. Si l'on souhaite, un électrolyte « de remplissage » supplémentaire peut être ajouté pour 25 s'assurer qu'un bon contact électrique existe entre l'anode imprégnée et la cathode. Cet électrolyte de remplissage peut être formé conformément à la présente invention, ou il peut être formé à partir d'autres composants connus.

30 Indépendamment de sa configuration particulière, le condensateur de la présente invention peut présenter 3031230 67 d'excellentes propriétés électriques. Par exemple, le condensateur peut présenter un haut rendement volumétrique, tel que d'environ 50000 pF*V/cm3 à environ 300000 pF*V/cm3, dans certains modes de 5 réalisation d'environ 60000 pF*V/cm3 à environ 200000 pF*V/cm3, et dans certains modes de réalisation, d'environ 80000 pF*V/cm3 à environ 150000 pF*V/cm3, déterminé à une fréquence de 120 Hz et à température ambiante (par exemple, 25°C). Le rendement volumétrique 10 est déterminé en multipliant la tension de formation d'une partie par sa capacité, et puis en divisant le produit par le volume de la partie. Par exemple, une tension de formation peut être 175 volts pour une partie possédant une capacité de 520 pF, ce qui a pour 15 résultat un produit de 91000 pF*V. Si la partie occupe un volume d'environ 0,8 cm3, ceci a pour résultat un rendement volumétrique d'environ 113750 pF*V/cm3. Le condensateur peut également présenter une haute densité d'énergie qui le rend approprié pour 20 l'utilisation dans des applications à hautes impulsions. La densité d'énergie est généralement déterminée selon l'équation E=1/2*CV2, où C est la capacité en farads (F) et V est la tension de fonctionnement de condensateur en volts (V). La 25 capacité peut, par exemple, être mesurée en utilisant un appareil de mesure de capacité (par exemple, l'appareil de mesure 3330 Precision LCZ de Keithley avec des fils Kelvin, une polarisation de 2 volts et un signal d'l volt) à des fréquences de fonctionnement 30 de 10 à 120 Hz (par exemple, 120 Hz) et une température de 25°C. Par exemple, le condensateur peut présenter 3031230 68 une densité d'énergie d'environ 2,0 joules par centimètre cube (J/cm3) ou plus, dans certains modes de réalisation environ 3,0 J/cm3, dans certains modes de réalisation d'environ 3,5 J/cm3 à environ 15,0 J/cm3, 5 et dans certains modes de réalisation, d'environ 4,0 à environ 12,0 J/cm3. La capacité peut de façon similaire être environ 1 milliFarad par centimètre carré (« mF/cm2 ») ou plus, dans certains modes de réalisation environ 2 mF/cm2 ou plus, dans certains 10 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 de claquage » relativement élevée (tension à laquelle le condensateur est 15 défectueux), telle qu'environ 180 volts ou plus, dans certains modes de réalisation environ 200 volts ou plus, et dans certains modes de réalisation, d'environ 210 volts à environ 260 volts. La résistance-série équivalente (« Equivalent 20 Series Resistance » ou ESR) - la mesure selon laquelle le condensateur se comporte comme une résistance lors de la charge et de la décharge dans un circuit électronique - peut également être inférieure à environ 15000 milliohms, dans certains modes de 25 réalisation inférieure à environ 10000 milliohms, dans certains modes de réalisation inférieure à environ 5000 milliohms, et dans certains modes de réalisation, d'environ 1 à environ 4500 milliohms, mesurée avec une polarisation de 2 volts et un signal 30 d'l volt à une fréquence de 120 Hz. En outre, le courant de fuite, qui fait généralement référence au 3031230 69 courant passant d'un conducteur à un conducteur adjacent à travers un isolant, peut être maintenu à des niveaux relativement bas. Par exemple, la valeur numérique du courant de fuite normalisé d'un 5 condensateur de la présente invention est, dans certains modes de réalisation, inférieure à environ 1 pA/pF*V, dans certains modes de réalisation inférieure à environ 0,5 pA/pF*V, et dans certains modes de réalisation, inférieure à environ 0,1 pA/pF*V, 10 où pA est microampères et pF*V est le produit de la capacité et de la tension nominale. Le courant de fuite peut être mesuré en utilisant un appareil de mesure d'essai de courant de fuite (par exemple, MC 190 Leakage test, Mantracourt Electronics LTD, Royaume Uni) 15 à une température de 25°C et à une certaine tension nominale après un temps de charge d'environ 60 à environ 300 secondes. De telles valeurs d'ESR et de courant de fuite normalisé peuvent même être maintenues après vieillissement pendant une période importante à 20 hautes températures. Par exemple, les valeurs peuvent être maintenues pendant environ 100 heures ou plus, dans certains modes de réalisation d'environ 300 heures à environ 2500 heures, et dans certains modes de réalisation, d'environ 400 heures à environ 1500 heures 25 (par exemple, 500 heures, 600 heures, 700 heures, 800 heures, 900 heures, 1000 heures, 1100 heures ou 1200 heures) à des températures variant d'environ 100°C à environ 250°C, et, dans certains modes de réalisation d'environ 100°C à environ 200°C (par exemple, 100°C, 30 125°C, 150°C, 175°C ou 200°C) 3031230 Le condensateur électrolytique de la présente invention peut être utilisé dans diverses applications, y compris, sans toutefois y être limitées, des dispositifs médicaux, tels que des défibrillateurs, des 5 pacemakers, des cardioverteurs, des stimulateurs neuraux, des dispositifs d'administration de médicament implantables, etc. ; des applications d'automobile ; des applications militaires, telles que des systèmes RADAR ; de l'électronique grand public, tel que des 10 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 à haute tension (par exemple, entre 15 approximativement 500 volts et approximativement 850 volts, ou, de façon souhaitable, entre approximativement 600 Volts et approximativement 900 volts) pour un patient. Le dispositif peut contenir un contenant ou logement qui est hermétiquement scellé 20 et biologiquement inerte. Un ou plusieurs conducteurs sont électriquement couplés entre le dispositif et le coeur du patient par l'intermédiaire d'une veine. Des électrodes cardiaques sont fournies pour détecter l'activité cardiaque et/ou fournir une tension au coeur.

25 Au moins une portion des conducteurs (par exemple, une portion terminale des conducteurs) peut être prévue de façon adjacente à, ou en contact avec, un ou plusieurs parmi un ventricule et une oreillette du coeur. Le dispositif peut également contenir une batterie de 30 condensateurs qui typiquement contient deux, ou plus, condensateurs connectés en série et couplés à une 3031230 71 batterie qui est interne ou externe au dispositif et fournit de l'énergie à la batterie de condensateurs. En raison en partie de la haute conductivité, le condensateur de la présente invention peut obtenir 5 d'excellentes propriétés électriques et ainsi être approprié pour l'utilisation dans la batterie de condensateurs du dispositif médical implantable. Celles-ci et d'autres modifications et variations de la présente invention peuvent être pratiquées par 10 l'homme ordinaire du métier, sans s'éloigner de l'esprit et de la portée de la présente invention. En outre, il faut entendre que des aspects des divers modes de réalisation peuvent être échangés à la fois en totalité ou en partie. En outre, l'homme du métier 15 ordinaire appréciera que la description précédente est à titre d'exemple seulement, et n'est pas prévue pour limiter l'invention.

Claims

REVENDICATIONS1. Condensateur (10) à électrolyte humide comprenant : une anode plane (200, 201, 202, 203, 300, 400, 500) comprenant une pastille oxydée de façon anodique formée à partir d'une poudre pressée et frittée, l'anode plane (200, 201, 202, 203, 300, 400, 500) possédant une portion évidée (46, 146, 246) formée dans au moins une surface ; une cathode qui comprend un substrat métallique 10 revêtu avec un matériau électro-chimiquement actif ; une retenue (48, 148, 248) qui est en contact avec la portion évidée (46, 146, 246) et présente une forme qui correspond généralement avec une forme de la portion évidée (46, 146, 246) ; et 15 un électrolyte opérationnel en communication avec l'anode plane (200, 201, 202, 203, 300, 400, 500) et la cathode.
2. Condensateur (10) à électrolyte humide selon la revendication 1, dans lequel la retenue (48, 148, 248) 20 est en contact avec la portion évidée (46, 146, 246) entière de l'anode plane (200, 201, 202, 203, 300, 400, 500).
3. Condensateur (10) à électrolyte humide selon la revendication 1, dans lequel de multiples retenues (48, 25 148, 248) sont en contact avec de multiples sections de la portion évidée (46, 146, 246) de l'anode plane (200, 201, 202, 203, 300, 400, 500). 3031230 73
4. Condensateur (10) à électrolyte humide selon la revendication 1, dans lequel la retenue (48, 148, 248) comprend un polymère, un verre ou une céramique.
5. Condensateur (10) à électrolyte humide selon la 5 revendication 4, dans lequel la retenue (48, 148, 248) comprend une polyoléfine, un fluoropolymère, un élastomère, une résine thermodurcissable, une résine époxy, ou une combinaison de ceux-ci.
6. Condensateur (10) à électrolyte humide selon la 10 revendication 1, dans lequel la portion évidée (46, 146, 246) est formée dans une surface supérieure (42) ou une surface inférieure (40) de l'anode plane (200, 201, 202, 203, 300, 400, 500).
7. Condensateur (10) à électrolyte humide selon la 15 revendication 6, dans lequel la portion évidée (46, 146, 246) s'étend d'un bord intérieur circonférentiel (52) de l'anode plane (200, 201, 202, 203, 300, 400, 500) à un bord extérieur circonférentiel (50) de l'anode plane (200, 201, 202, 20 203, 300, 400, 500), le bord intérieur circonférentiel (52) définissant une portion centrale saillante (44, 144, 244) de l'anode plane (200, 201, 202, 203, 300, 400, 500).
8. Condensateur (10) à électrolyte humide selon la 25 revendication 7, dans lequel la portion centrale saillante (44, 144, 244) possède une aire qui est d'environ 50 % à environ 99,5 % d'une aire de l'anode plane (200, 201, 202, 203, 300, 400, 500) définie par le bord extérieur circonférentiel (50). 30
9. Condensateur (10) à électrolyte humide selon la revendication 7, dans lequel la retenue (48, 148, 248) 3031230 74 est en contact avec le bord intérieur circonférentiel (52) de l'anode plane (200, 201, 202, 203, 300, 400, 500).
10. Condensateur (10) à électrolyte humide selon 5 la revendication 7, dans lequel le bord intérieur circonférentiel (52) de l'anode plane (200, 201, 202, 203, 300, 400, 500) et le bord extérieur circonférentiel (50) de l'anode plane (200, 201, 202, 203, 300, 400, 500) présentent généralement la même forme.
11. Condensateur (10) à électrolyte humide selon la revendication 7, dans lequel le bord intérieur circonférentiel (52) présente une forme différente du bord extérieur circonférentiel (50) de l'anode plane (200, 201, 202, 203, 300, 400, 500).
12. Condensateur (10) à électrolyte humide selon la revendication 1, dans lequel la portion évidée (46, 146, 246) est formée dans une paroi latérale de l'anode plane (200, 201, 202, 203, 300, 400, 500).
13. Condensateur (10) à électrolyte humide selon la revendication 12, dans lequel une surface supérieure (42) et une surface inférieure (40) de l'anode plane (200, 201, 202, 203, 300, 400, 500) présentent les mêmes forme et dimensions.
14. Condensateur (10) à électrolyte humide selon la revendication 1, dans lequel l'anode plane (200, 201, 202, 203, 300, 400, 500) présente une forme de D.
15. Condensateur (10) à électrolyte humide selon la revendication 1, dans lequel l'anode plane (200, 30 201, 202, 203, 300, 400, 500) présente une forme à épaulement. 3031230 75
16. Condensateur (10) à électrolyte humide selon la revendication 1, dans lequel le matériau électrochimiquement actif comprend un polymère conducteur.
17. Condensateur (10) à électrolyte humide selon 5 la revendication 16, dans lequel le polymère conducteur est un polythiophène substitué.
18. Condensateur (10) à électrolyte humide selon la revendication 1, dans lequel l'anode plane (200, 201, 202, 203, 300, 400, 500) possède une épaisseur 10 d'environ 5 millimètres ou moins.
19. Condensateur (10) à électrolyte humide selon la revendication 1, dans lequel la poudre est formée à partir de particules de tantale.
20. Condensateur (10) à électrolyte humide selon 15 la revendication 1, dans lequel le substrat métallique inclut du titane.
21. Condensateur (10) à électrolyte humide selon la revendication 1, dans lequel le substrat métallique forme un boîtier autour de l'anode plane (200, 201, 20 202, 203, 300, 400, 500).
22. Dispositif médical implantable comprenant le condensateur (10) à électrolyte humide selon la revendication 1.
23. Anode plane (200, 201, 202, 203, 300, 400, 25 500) pour un condensateur (10) à électrolyte humide, l'anode plane (200, 201, 202, 203, 300, 400, 500) comprenant une pastille oxydée de façon anodique formée à partir d'une poudre pressée et frittée, dans laquelle une portion évidée (46, 146, 246) est située dans une surface de l'anode plane (200, 201, 202, 203, 300, 400, 500), dans laquelle la portion évidée (46, 146, 246) 3031230 76 est configurée pour recevoir une retenue (48, 148, 248).
24. Dispositif médical implantable comprenant l'anode plane (200, 201, 202, 203, 300, 400, 500) selon 5 la revendication 23.