JP3171398B2 - 多孔質電解用アノード - Google Patents
多孔質電解用アノードInfo
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Description
ート電解キャパシターのアノードとして)の製造、濾過
などに適する多孔質金属コンパクト(porous metal com
pacts)に関する。本発明はそのようなコンパクトをつ
くるための手段にも関する。
末でつくられるということである。この技術は高度の有
効多孔率を確実に達成するため高純度粉末をつくる点及
び焼結条件を調整する点で困難がある。過去において試
みられた金属フレーム及び遷移の加工品もこの困難を解
決し得なかった。
(例えばタンタル、ニオブ及びそれらの合金)は、より
軟質の金属(例えば銅、アルミニウム、鉛)中の数百か
ら数千の棒又は線条(wire)であるビレットに成形さ
れ、そして高度の面積減少により縮小されてビレットは
線又はリボン又は他の小面積断面に成形される。別法と
してこの線条は、その上にタンタル又はニオブ又は合金
のコーティングを持つ鉄、ニッケル、ケイ素、リン、チ
タン、アルミニウム、ジルコニウム、モリブデン又はタ
ングステンのいずれかの1つ又は複数のコア、又はタン
タルのコーティングを持つニオブのコアからなることが
できる。このようにしてもとの線条はビレット縮小の過
程で直径が0.2〜5.0ミクロンのフィラメントに成形さ
れ、そしてそれらは制御可能であり、縮小の間サイズ調
節を失うことがなく、又はフィラメントの著しい汚染を
こうむることがない。その後軟質金属を除く(例えば浸
出により)。コンパクトを短い長さに切断する(ボタ
ン)。得られるフィラメントのボタンコンパクトは導線
又は他の機械的/電気的支持体に結合させ、電解装置の
アノード例えばソリッドステート電解キャパシターとし
て役立たせることができる。
浸出後平坦マットをつくることができる。もとの多重線
条ビレットには交流超電導体用として銅マトリックス中
の多重フィラメントニオブ合金をつくる公知の方法によ
り、加工の間撚り衝撃を与えた線を含めることができ
る。そのような撚り線条は銅の浸出後安定なコンパクト
を構成することができ、それによりその後のコンパクト
化/焼結が必要がなくなる。
状コンパクトは同じ金属の多孔質焼結粉末成形体に比較
して調整された均一な寸法、調整された多孔率及び高い
表面対容量及び表面対重量比の特徴を持つ。
端部から速やかに浸入する液体及び固体前駆物質による
影響を受け易い。
50:1であり、これは2,500:1の面積減少を与える。好ま
しくは実質的にもっと高い減少率が実現される。
ントの製造を構成することができる。そのようなフィラ
メントはグラム当たり0.482平方メートルの理論表面積
(滑らかな円筒を仮定して)を持ち、これに対して仮定
した直径0.5ミクロンのタンタル球体はグラム当たり0.7
23平方メートルである。フィラメント及び球体の両方の
場合において、微小な粗さがいくらかの有効面積を追加
し、そしてより大きい直径の球体(例えば1.0ミクロ
ン)がより少ないグラム当たり表面積をもたらす可能性
がある。フィラメントが「相当する」球体にまさる利点
は次の通りである。
の間維持される高い表面積状態に到達する点におけるよ
り大きな信頼度; 最後の点を詳しく説明すると、最新の微小粉末はグラ
ム当たり20,000〜30,000マイクロファラッドボルトの比
キャパシタンスを実現するアノードをつくるが、しかし
ながらこのアノードは(弱い結合又は多の分解に対する
安全のために好ましいと思われる1,800〜2,000℃の範囲
ではなくてむしろ)1,400〜1,700℃の焼結温度でのみ生
産される。このフィラメントは1,800〜2,000℃の焼結温
度でアノードコンパクトをつくることができ、そしてこ
のコンパクトは20,000〜30,000cv/gmの性能を示す。
(pick up)−事実上不可避の付随するサブミクロンの
直径範囲の粉末生産の回避; (d)フィラメントにおけるドーパントの必要性−高キ
ャパシタンス粉末の共通の産物の回避; (e)フィラメントマットにおける実質的に均一なフィ
ラメント間の調整された/予測可能な多孔率及び固体電
解質のアノード化用液体及び液体前駆物質の浸透特性;
及び (f)高度の不均質性の断面を持つ(粉末)粒子と比較
した場合の均一な寸法及び断面の型を持つフィラメント
マスの焼結におけるより高い表面積滞留効率。
(Webber);3,379,000(Webber);3,394,213(Robert
s);3,567,407(Yoblin);3,698,863(Roberts);3,74
2,369(Douglass);及び4,502,884(Fife)に開示され
ており、得られるコンパクトの電解キャパシターアノー
ドとしての使用を記述している。これらの又は多くの他
の関連する又は類似の参考文献のいずれも商業的に有効
なアノード製品については何も記述していない。
ト);図2(複合体の製品断面スケッチ);及び図3A及
び3B(フィラメントの断面)からなる。
であり、典型的には直径が6インチから1フィートの銅
ビレット10、その中に穿孔された直径が.30〜31インチ
の100本の縦の孔12が示されている。孔には100本の直
径.30インチのタンタルフィラメント又はタンタル被覆
ニオブフィラメントが挿入されている。ビレットは密閉
され、そして6:1縮小割合(直径基準)により押し出さ
れる。ビレット押出しの複合棒体製品をコンポーネント
棒体がそれにより約100ミクロンのフィラメントに縮小
されるまで引っ張る。次に複合棒体製品を1フィートの
長さに切断し、これを並べ整列させて新しいビレットを
つくり、これを押し出すか及び/又は引っ張って(そし
てこの工程をくり復すことができる)直径0.5〜5.0ミク
ロンのフィラメントにすることができる。得られる複合
体を処理して銅を浸出し、次いでアノード化することが
できる。
る)のマット16を断面で示しており、図2の部分断面に
おいて−そしてマット11の長さと共に存在し得る相互の
断面の間において本質的に均一な寸法と間隔を持つこと
が示されている。
ント12Fを示しており、この場合フィラメントはタンタ
ル(3A)又はタンタル(TA)被覆ニオブ(NB)(3B)で
ある。いずれの場合も外側五酸化タンタル(OX)はアノ
ードにつくられる。マットは慣用的なキャパシター技術
に従って固体電解質前駆体を再含浸させ、そして反対電
極を取り付けそして包装することができる。
して同等物の原則を含む特許法により解釈した場合下文
の請求の範囲によってのみ限定される本特許の範囲内に
おいて、他の具体化、改良、詳細、及び使用を作り出す
ことは当業者にとって明白なことである。
Claims (7)
- 【請求項1】軟質金属のビレット中で多数の実質的に縦
方向のタンタル金属部品を定着させ、複合ビレットを少
なくとも50:1の直径減少により加工して前記部品をもと
のビレット配置から得られる相互に調整された間隔及び
配置を持つフィラメントに成形し、前記各フィラメント
は5ミクロンより小さい直径を持ち、そして全長を通じ
て直径が実質的に変わることがなく、すべての前記フィ
ラメントは実質的に等しい直径を持ち、そしてビレット
の軟質金属を除き、フィラメントの表面を酸化してフィ
ラメントの上に付着する連続的コーティングを形成させ
ることによりつくられる多孔質電解用電極成形体。 - 【請求項2】電解系アノード及び誘電体として使用する
ことからなる請求項1記載の多孔質成形体の利用方法。 - 【請求項3】さらにアノードに電解質及び反対電極(カ
ソード)を定着させることからなる請求項2記載の方
法。 - 【請求項4】電解質がソリッドである請求項3記載の方
法。 - 【請求項5】マトリックスを除いたときフィラメントの
分散を抑制するため、フィラメントに螺旋状撚りを直径
減少後に与える請求項1記載の製品。 - 【請求項6】1,700℃より高い焼結温度で実現される0.5
から5.0ミクロンの範囲内の均一な直径及び15,000cv/gm
より高い比キャパシタンスを持つタンタルフィラメント
のマットから形成されるアノードからなる電解キャパシ
ター。 - 【請求項7】フィラメントがニオブコアの上のタンタル
コーティングからなる請求項6記載のキャパシター。
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