RU2525825C1 - Film capacitor - Google Patents
Film capacitor Download PDFInfo
- Publication number
- RU2525825C1 RU2525825C1 RU2012146715/07A RU2012146715A RU2525825C1 RU 2525825 C1 RU2525825 C1 RU 2525825C1 RU 2012146715/07 A RU2012146715/07 A RU 2012146715/07A RU 2012146715 A RU2012146715 A RU 2012146715A RU 2525825 C1 RU2525825 C1 RU 2525825C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- layer
- titanium
- film capacitor
- electrode material
- barrier layer
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Electric Double-Layer Capacitors Or The Like (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к электротехнике, а более конкретно, к композитным пленочным электролитическим конденсаторам, слои которых имеют существенные отличия по составу и физической структуре, в комбинации с твердыми полупроводниковыми электродами, например, оксидами, которые получают вакуумным распылением материалов с использованием высокочастотного разряда тока.The invention relates to electrical engineering, and more specifically, to composite film electrolytic capacitors, the layers of which have significant differences in composition and physical structure, in combination with solid semiconductor electrodes, for example, oxides, which are obtained by vacuum spraying of materials using a high-frequency current discharge.
Уровень данной области техники характеризует изобретение по патенту RU 2391442 С1, С23С 14/28, H01G 9/045, 2010 г., где описан способ получения анодной фольги с твердым электролитом из проводящего полимера, образующими пленочный конденсатор.The level of this technical field characterizes the invention according to the patent RU 2391442 C1, C23C 14/28, H01G 9/045, 2010, which describes a method for producing anode foil with a solid electrolyte from a conductive polymer forming a film capacitor.
На поверхности алюминиевой фольги (подложки) нанесен пористый слой нитрида вентильного металла, преимущественно нитрида титана, посредством электронно-лучевого испарения металла в атмосфере азота или в смеси азота с инертными газами, который затем в вакуумной камере окисляется при непрерывной подаче алюминиевой подложки в плазме с плотностью 109-1015 см-3 стационарного или импульсного магнетронного разряда и/или высокочастотного разряда.A porous layer of valve metal nitride, mainly titanium nitride, is deposited on the surface of the aluminum foil (substrate) by electron beam evaporation of the metal in a nitrogen atmosphere or in a mixture of nitrogen with inert gases, which is then oxidized in a vacuum chamber by continuously supplying an aluminum substrate in a density plasma 10 9 -10 15 cm -3 stationary or pulsed magnetron discharge and / or high-frequency discharge.
Для формирования анодного покрытия диоксида титана толщиной не более 10 мкм покрытие нитрида титана окисляется в среде кислорода или углекислого газа посредством плазмы, формируемой системой дуальных магнетронов (стационарного и импульсного) и генератор ВЧ-плазмы.To form an anode coating of titanium dioxide with a thickness of not more than 10 μm, the titanium nitride coating is oxidized in oxygen or carbon dioxide by means of a plasma formed by a dual magnetron system (stationary and pulsed) and an RF plasma generator.
В результате воздействия плазмы происходит полное объемное окисление слоя нитрида титана, причем поры внутри слоя уплотняются, в то время как поверхность пленки остается высокоразвитой с большой степенью шероховатости.As a result of plasma exposure, a complete volumetric oxidation of the titanium nitride layer occurs, and the pores inside the layer become denser, while the film surface remains highly developed with a high degree of roughness.
Обработанная анодная фольга обладает высокой удельной емкостью за счет большой удельной поверхности и выдерживает большие пробойные напряжения в результате уплотнения внутренней структуры пленки.The treated anode foil has a high specific capacity due to the large specific surface and can withstand large breakdown stresses as a result of compaction of the internal structure of the film.
Открытая высокопористая поверхность вентильного металла обеспечивает доступность для заполнения электролитом при формировании пленочного конденсатора.The open highly porous surface of the valve metal provides accessibility for filling with electrolyte during the formation of a film capacitor.
Возникающий при этом между примыкающими средами (анодом и катодом в виде твердого электролита) двойной электрический слой образует непроводящий «диэлектрик».The double electric layer that arises between the adjacent media (the anode and cathode in the form of a solid electrolyte) forms a non-conductive “dielectric”.
Недостатком известного технического решения является относительно низкая емкость описанного пленочного конденсатора, ограниченная его неразвитой структурой и геометрическими параметрами рабочей поверхности.A disadvantage of the known technical solution is the relatively low capacity of the described film capacitor, limited by its undeveloped structure and geometric parameters of the working surface.
Более совершенным является пленочный конденсатор по патенту RU 2402830 С1, H01G 4/33, В82В 1/00, 2009 г., который по технической сущности и числу совпадающих признаков выбран в качестве наиболее близкого аналога предложенному.More perfect is the film capacitor according to the patent RU 2402830 C1, H01G 4/33, B82B 1/00, 2009, which is selected according to the technical nature and the number of matching features as the closest analogue to the proposed one.
Известный пленочный конденсатор содержит многослойную анодную фольгу с высокоразвитой поверхностью, на которой адгезионно закреплена оболочка диэлектрика, покрытая твердым электролитом.Known film capacitor contains a multilayer anode foil with a highly developed surface on which a dielectric coating coated with a solid electrolyte is adhesively attached.
В слое электролита толщиной 2-10 нм диспергированы кластеры металла размером 0,5-50 нм, при этом между анодной фольгой и слоем твердого электролита размещено, как минимум два слоя диэлектрика, разделенных прослойкой из кластеров металла, причем слой диэлектрика сформирован осаждением кластеров металла из гидрозоля посредством импульсных дуговых разрядов последовательно кластеров серебра и кластеров алюминия и/или титана в требуемом массовом соотношении, которые затем на поверхности оболочки окисляют для формирования диэлектрического раздела, обеспечивающего рабочее напряжение пленочного конденсатора.Metal clusters of 0.5-50 nm in size are dispersed in an electrolyte layer 2-10 nm thick, while at least two dielectric layers are separated between the anode foil and the solid electrolyte layer, separated by a layer of metal clusters, and the dielectric layer is formed by the deposition of metal clusters from hydrosol by means of pulsed arc discharges in series of silver clusters and aluminum and / or titanium clusters in the required mass ratio, which are then oxidized on the shell surface to form a dielectric section providing the operating voltage of the film capacitor.
Известный пленочный конденсатор за счет улучшения механических характеристик, пластичности и адгезионной прочности монолитных соединений структурных составляющих прослоек имеет повышенную удельную емкость и напряжение функционирования порядка 0,6 В.The known film capacitor due to improved mechanical characteristics, ductility and adhesive strength of monolithic compounds of structural components of the interlayers has an increased specific capacitance and operating voltage of about 0.6 V.
Однако дальнейший рост удельной емкости известного пленочного конденсатора ограничен закономерностями электротехники, что ограничивает его практическое использование и является недостатком конструкции.However, a further increase in the specific capacity of the known film capacitor is limited by the laws of electrical engineering, which limits its practical use and is a design flaw.
Технической задачей, на решение которой направлено настоящее изобретение, является усовершенствование конструкции многослойного пленочного конденсатора для повышения показателей его назначения.The technical problem to which the present invention is directed is to improve the design of a multilayer film capacitor to increase its purpose.
Требуемый технический результат достигается тем, что в известном пленочном конденсаторе, содержащем токосъемник - алюминиевую фольгу, поверхность которой через барьерный слой развита посредством электродного материала из губчатого вентильного металла, пропитанного электролитом, согласно изобретению, электродный материал выполнен многослойным, каждый композитный слой которого представляет собой пленочную основу с рифлениями 50-100 нм из губчатого титана толщиной 50-100 мкм, несущую на поверхности локальные шипы из нанокластеров вентильного металла для электроконтакта в примыкании между собой, при этом, начиная со второго, слой губчатого титана выполнен со сквозными порами размером 0,3-5 мкм суммарным объемом не менее 10-15% объема слоя.The required technical result is achieved by the fact that in the known film capacitor containing a current collector is aluminum foil, the surface of which through the barrier layer is developed by means of an electrode material of a sponge valve metal impregnated with an electrolyte, according to the invention, the electrode material is multilayer, each composite layer of which is a film a base with corrugations of 50-100 nm from sponge titanium with a thickness of 50-100 microns, bearing local spikes of nanocluster valves on the surface of metal for electrical contact adjacent to each other, while, starting from the second, the sponge titanium layer is made with through pores of 0.3-5 μm in size with a total volume of at least 10-15% of the layer volume.
Особенностью предложенной конструкции пленочного конденсатора является то, что конформный слой пористого титана с барьерным слоем на поверхности токосъемника связан гетеропереходом из композитных наночастиц, а барьерный слой на поверхности алюминиевой фольги выполнен из нитрида титана или алмазоподобного нанослоя из аморфного углерода α-С:Н, которые связаны между собой посредством адгезионной прослойки, образованной противным распределением материалов примыкающих слоев, взаимно дополняющих друг друга по толщине.A feature of the proposed construction of a film capacitor is that a conformal layer of porous titanium with a barrier layer on the surface of the current collector is connected by a heterojunction of composite nanoparticles, and the barrier layer on the surface of aluminum foil is made of titanium nitride or a diamond-like nanolayer of amorphous carbon α-C: H, which are bonded between themselves by means of an adhesive layer formed by the opposite distribution of materials of adjacent layers, mutually complementary to each other in thickness.
Отличительные признаки предложенного технического решения обеспечили заметное повышение удельной емкости пленочного конденсатора, изготавливаемого при использовании известных в нанотехнологии приемов и операций для практической реализации новой структуры, взаимосвязей и формы многослойного компактного пленочного конденсатора с улучшенными показателями назначения.Distinctive features of the proposed technical solution provided a noticeable increase in the specific capacitance of the film capacitor manufactured using methods and operations known in nanotechnology for the practical implementation of the new structure, interconnections, and shape of a multilayer compact film capacitor with improved destination.
Пленочный многослойный конденсатор содержит в качестве токосъемника алюминиевую фольгу, на рабочую поверхность которой, предварительно очищенную и активированную посредством ионной обработки, нанесен через прослойку барьерного нанослоя из нитрида титана или аморфного углерода слой губчатого вентильного металла, предпочтительно титана.The film multilayer capacitor contains aluminum foil as a current collector, on the working surface of which, previously purified and activated by ion treatment, a layer of a sponge valve metal, preferably titanium, is deposited through a layer of a barrier nanolayer of titanium nitride or amorphous carbon.
Это необходимо потому, что рифленая поверхность алюминиевой фольги химически нестойка по отношению к электролиту и, вступая с ним в реакцию, динамично сокращает функциональность пленочного конденсатора, что не обеспечивает практический срок его эксплуатации по назначению.This is necessary because the corrugated surface of aluminum foil is chemically unstable with respect to the electrolyte and, reacting with it, dynamically reduces the functionality of the film capacitor, which does not ensure the practical term of its operation for the intended purpose.
Барьерный слой между алюминиевой фольгой (токосъемником) и функциональным электродным материалом из губчатого титана, имеющего высокоразвитую поверхность, предотвращает их химическое взаимодействие и электрический контакт.The barrier layer between the aluminum foil (current collector) and the functional electrode material of sponge titanium having a highly developed surface prevents their chemical interaction and electrical contact.
Выполнение электродного материала многослойным из примыкающих друг к другу суперпористых рифленых пленок губчатого титана, которые посредством локальных токопроводящих шипов из нанокластеров вентильного металла (титана, меди, серебра) электрически связаны между собой и образует монолитную слоистую структуру, характеризующуюся повышенной электроемкостью, которая прямо пропорционально зависит от площади и обратно пропорционально от толщины каждого функционального слоя суперпористого титана.The implementation of the electrode material is multilayer from adjacent to each other super-porous corrugated sponge titanium films, which are electrically connected by means of local conductive spikes from valve metal nanoclusters (titanium, copper, silver) and form a monolithic layered structure, characterized by an increased electric capacity, which is directly proportional to area and inversely proportional to the thickness of each functional layer of superporous titanium.
Рифления пленок губчатого титана дополнительно увеличивают их рабочую поверхность и служат для размещения на них электроконтактных металлических шипов из нанокластеров титана.Corrugations of sponge titanium films further increase their working surface and serve to place electrical contact metal spikes from titanium nanoclusters on them.
При высоте рифлений каждого функционального слоя губчатого титана в электродном материале меньше 50 нм не достигается необходимое значение удельной емкости пленочного конденсатора.When the height of the corrugations of each functional layer of sponge titanium in the electrode material is less than 50 nm, the required value of the specific capacitance of the film capacitor is not achieved.
Выполнение рифлений поверхности слоев губчатого титана высотой больше 100 нм технологически неоправданно, так как при этом необходимо полностью закрывать обрабатываемую поверхность губчатым титаном.Performing corrugations of the surface of sponge titanium layers with a height of more than 100 nm is technologically unjustified, since it is necessary to completely cover the surface to be treated with sponge titanium.
При толщине каждого слоя губчатого титана меньше 50 мкм кратно снижается емкость электродного материала, которая заметно не превышает емкости пленочного конденсатора-аналога.When the thickness of each layer of sponge titanium is less than 50 μm, the capacitance of the electrode material decreases significantly, which noticeably does not exceed the capacitance of a film analog capacitor.
При толщине слоев в электродном материале из губчатого титана больше 100 мкм возможно «зарастание» пор, в результате чего ухудшается качество пропитки электродного материала электролитом и снижается его удельная поверхность.If the thickness of the layers in the sponge titanium electrode material is more than 100 μm, pores can be “overgrown”, as a result of which the quality of impregnation of the electrode material with electrolyte worsens and its specific surface decreases.
Электроперемычки, шунтирующие примыкающие прослойки электродного материала, выполнены осаждением из гидрозоля нанокластеров хорошо проводящих металлов, которые локально концентрируются и распределяются по поверхности, образуя рост электропроводящих шипов.The electrical jumpers, shunting adjacent layers of electrode material, are made by the deposition of hydroconsolid nanoclusters of well-conducting metals that are locally concentrated and distributed over the surface, forming a growth of conductive spikes.
Электроконтакт между нанопленками губчатого титана позволяет выполнить функциональный слой электродного материала пленочного конденсатора с многократно развитой поверхностью, что способствует повышению его показателей назначения.The electrical contact between the sponge titanium nanofilms makes it possible to perform a functional layer of the electrode material of the film capacitor with a multiply developed surface, which helps to increase its purpose.
Выполнение слоев электродного материала из губчатого титана, начиная со второго, со сквозными порами необходимо для протекания насквозь электролита при пропитке, чтобы обеспечить электрическое замыкание всех его слоев, образующих при этом функциональную монолитность.The execution of layers of sponge titanium electrode material, starting from the second, with through pores, is necessary for the electrolyte to flow through the impregnation to ensure electrical closure of all its layers, which form functional solidity.
Каждый слой губчатого титана, имеющий сквозные поры, позволяет повысить качество пропитки электролитом за счет перепада давления над поверхностями обрабатываемой фольги, что обеспечивает возможность использования для пропитки многослойного электродного материала твердым электролитом.Each sponge titanium layer having through pores can improve the quality of electrolyte impregnation due to the pressure drop over the surfaces of the processed foil, which makes it possible to use solid electrolyte for impregnation of a multilayer electrode material.
Экспериментально установлено, что оптимальным поперечным размером сквозных пор в слоях губчатого титана является диапазон 0,3-5 мкм, при котором достигается максимальная величина удельной поверхности слоя и его удельной емкости.It was experimentally established that the optimum transverse size of the through pores in the sponge titanium layers is a range of 0.3-5 microns, at which the maximum value of the specific surface of the layer and its specific capacity is achieved.
Суммарный объем сквозных пор в слоях губчатого титана составляет не менее 10-15% объема материала слоя для того, чтобы гарантированно обеспечить электрическую связь между ними в моноструктуре электродного материала для получения максимальной емкости пленочного конденсатора.The total volume of through pores in the sponge titanium layers is at least 10-15% of the volume of the material of the layer in order to guarantee electrical connection between them in the monostructure of the electrode material to obtain the maximum capacitance of the film capacitor.
При заполнении пропиткой пор прослоек губчатого титана электролитом на границе раздела титан-электролит возникает двойной электрический слой, обеспечивающий электропроводность электродного материала в целом.When impregnation pores of sponge titanium layers are filled with electrolyte, a double electric layer appears at the titanium-electrolyte interface, which ensures the electrical conductivity of the electrode material as a whole.
Связь нанослоев губчатого титана посредством локальных шипов из кластеров металлического титана снижает внутреннее сопротивление пленочного конденсатора.The bonding of sponge titanium nanolayers by means of local spikes from metal titanium clusters reduces the internal resistance of the film capacitor.
Отсутствие сквозных пор в слое губчатого титана, примыкающем к барьерному слою из нитрида титана или аморфного углерода, дополнительно предотвращает электрический контакт между токосъемником (алюминиевой фольгой) и электролитом.The absence of through pores in the sponge titanium layer adjacent to the barrier layer of titanium nitride or amorphous carbon further prevents electrical contact between the current collector (aluminum foil) and the electrolyte.
Особенностью выполнения предложенного пленочного конденсатора является высокое качество бесшовного соединения примыкающих слоев барьерного и алюминиевой фольги за счет формирования адгезионной прослойки, в которой содержание каждого составляющего материала плавно изменяется от 100% на соединяемой поверхности до нуля на противной поверхности.A feature of the implementation of the proposed film capacitor is the high quality of the seamless connection of the adjacent layers of the barrier and aluminum foil due to the formation of an adhesive layer in which the content of each component material smoothly changes from 100% on the joined surface to zero on the opposite surface.
Это обеспечивает химическую защиту токосъемника из алюминиевой фольги от взаимодействия с электролитом и стабилизирует поровое пространство губчатого титана, предотвращая электромиграцию алюминия в процессе работы пленочного конденсатора.This provides chemical protection of the aluminum foil current collector against interaction with the electrolyte and stabilizes the pore space of sponge titanium, preventing the electromigration of aluminum during the operation of the film capacitor.
При осаждении вентильного металла на поверхность барьерного слоя технологически обеспечивается формирование гетероперехода из кластеров титана и нитрида титана (аморфного углерода), прорастающих друг в друга с образованием композитного материала, по границам раздела которого возникает двойной электрический слой противного потенциала, что существенно увеличивает силы адгезии, стабилизируя геометрию развитой поверхности информационной матрицы изделия в целом.When the valve metal is deposited on the surface of the barrier layer, the formation of a heterojunction from titanium and titanium nitride clusters (amorphous carbon), which grow into each other with the formation of a composite material, at the interfaces of which a double electric layer of opposite potential occurs, which significantly increases the adhesion forces, stabilizes the geometry of the developed surface of the information matrix of the product as a whole.
Альтернативное использование алмазоподобного нанослоя из аморфного углерода α-С:Н в качестве барьера на поверхности токосъемника обосновано расширением технологических возможностей за счет того, что на поверхности пленки толщиной 5-50 нм создаются высокоразвитые геометрический и энергетический рельефы, обеспечивая насыщение избыточной энергией, что повышает адгезию на два порядка.The alternative use of a diamond-like nanolayer of amorphous carbon α-C: H as a barrier on the surface of the current collector is justified by the expansion of technological capabilities due to the fact that highly developed geometric and energy reliefs are created on the surface of the film with a thickness of 5-50 nm, providing saturation with excess energy, which increases adhesion two orders of magnitude.
Этот барьерный слой содержит аморфную фазу углерода α-С, характеризующуюся структурой с координационным числом 4, подобно алмазу, что позволяет квалифицировать его как алмазоподобный.This barrier layer contains an amorphous α-C carbon phase, characterized by a structure with a coordination number of 4, similar to diamond, which makes it possible to qualify it as diamond-like.
Нанослой на основе аморфного углерода обладает полупроводниковыми свойствами, а токосъемник с алмазоподобным слоем покрытия получает двукратное увеличение электрической прочности, при этом объемная проводимость модифицированной алюминиевой фольги увеличивается вдвое.An amorphous carbon-based nanolayer has semiconductor properties, and a current collector with a diamond-like coating layer receives a twofold increase in electric strength, while the volume conductivity of the modified aluminum foil is doubled.
Следовательно, каждый существенный признак необходим, а их совокупность в устойчивой взаимосвязи являются достаточными для достижения новизны качества, неприсущего признакам в разобщенности, то есть поставленная в изобретении техническая задача решена не суммой эффектов, а новым сверхэффектом суммы признаков.Therefore, each essential feature is necessary, and their combination in a stable relationship is sufficient to achieve the novelty of a quality that is not inherent in the signs of disunity, that is, the technical problem posed in the invention is not solved by the sum of the effects, but by a new super-effect of the sum of the attributes.
Сущность изобретения поясняется чертежом, который имеет чисто иллюстративную цель и не ограничивает объема притязаний совокупности существенных признаков формулы.The invention is illustrated by the drawing, which has a purely illustrative purpose and does not limit the scope of the claims of the totality of the essential features of the formula.
На чертеже схематично изображены:The drawing schematically shows:
на фиг.1 - фрагмент продольного сечения пленочного конденсатора;figure 1 is a fragment of a longitudinal section of a film capacitor;
на фиг.2 разрез по А-А на фиг.1;figure 2 section along aa in figure 1;
на фиг.3 - вид Б на фиг.2.figure 3 is a view of B in figure 2.
Предложенный пленочный конденсатор представляет собой многослойную структуру, где слои последовательно конформно соединены в монолитном единстве:The proposed film capacitor is a multilayer structure, where the layers are consistently conformally connected in a monolithic unity:
1 - алюминиевая фольга - несущая подложка;1 - aluminum foil - supporting substrate;
2 - барьерный слой из нитрата титана или аморфного углерода;2 - a barrier layer of titanium nitrate or amorphous carbon;
3 - суперпористый слой губчатого титана;3 - superporous layer of sponge titanium;
4 - шипы из кластеров вентильного металла;4 - spikes from valve metal clusters;
5 - сквозные поры в функциональных слоях электродного материала;5 - through pores in the functional layers of the electrode material;
6 - электролит.6 - electrolyte.
Многослойный пленочный конденсатор изготавливают по рулонной технологии в смонтированных на общей станине и связанных шлюзовыми камерами вакуумных модулях, оснащенных блоком электропитания ионных источников, магнетронных систем, устройством вакуумирования и приводом перемотки обрабатываемой бесконечной алюминиевой ленты.A multilayer film capacitor is manufactured according to the roll technology in vacuum modules mounted on a common bed and connected by lock chambers, equipped with an ion power supply unit, magnetron systems, a vacuum device, and a rewind drive of the processed endless aluminum tape.
Обрабатываемая при непрерывной подаче в технологическом оборудовании основа пленочного конденсатора - алюминиевая фольга 1 имеет развитую поверхность в виде рифлений, сформированных посредством ионной бомбардировки, обеспечивающих фактор развития в диапазоне 100-1000 раз.The base of the film capacitor processed by continuous feeding in technological equipment - aluminum foil 1 has a developed surface in the form of corrugations formed by ion bombardment, providing a development factor in the range of 100-1000 times.
Нанесение пленочного слоя нитрида титана на алюминиевую фольгу 1 осуществляется в вакуумной камере путем электролучевого испарения титанового электрода в атмосфере азота или смеси азота с аргоном, для создания барьерного нанослоя 2, который служит для химической защиты токосъемника пленочного конденсатора.The film layer of titanium nitride is applied to aluminum foil 1 in a vacuum chamber by electro-beam evaporation of a titanium electrode in an atmosphere of nitrogen or a mixture of nitrogen with argon, to create a
Альтернативно барьерный слой 2 может быть изготовлен из паров циклогексана плазменным осаждением на рифленую поверхность алюминиевой фольги 1 в форме покрытия толщиной 5-50 нм аморфного углерода sp-гибридизированного состояния, представляющего собой алмазоподобный (α-С:Н) адгезионный слой. Этот потенциальный барьер, взаимодействующий с губчатым титаном покрывающего слоя 3, образует двойной электрический слой противного потенциала, что существенно увеличивает силы адгезии, стабилизируя геометрию развитой поверхности токосъемника 1.Alternatively, the
Для получения слоя 3 губчатого титана с порами диаметром от десятков нанометров до микрометров в изолированном вакуумном объеме устанавливается давление 6×10-3 мм рт.ст., при изменении состава газовой смеси за счет добавления 30-40 об.% кислорода.To obtain
Напряжение разряда ионного источника при этом составляет 3,0-4,5 кВ, а ток разряда 250-400 мА, в результате чего происходит напыление титана, атомы которого конденсируются на подложке, формируя тонкий пористый слой 3 толщиной до 100 нм.The discharge voltage of the ion source in this case is 3.0-4.5 kV, and the discharge current is 250-400 mA, resulting in the deposition of titanium, the atoms of which condense on the substrate, forming a thin
Растущий пористый слой 3 осаждаемого губчатого титана обрабатывается ионами аргона и кислорода, в результате чего создается гетеропереход в виде наноструктурной композиции, включающей атомы нитрида титана (аморфного углерода) и губчатого титана, проросшие друг в друга. При этом структурные наночастицы гетероперехода между собой образуют геометрическое замыкание, по границам раздела которого возникает двойной электрический слой противного потенциала, что существенно увеличивает силы адгезии, стабилизируя геометрию развитой поверхности токосъемника 1, которая служит информационной матрицей изделия в целом.The growing
Рифления поверхности алюминиевой фольги 1, кроме прямого развития ее площади, выполняют функции так называемой информационной матрицы, с помощью которой формируются конформные слои структуры осаждаемых компонентов покрытия с адекватным развитием поверхностей, что в сумме не менее чем на порядок увеличивает фактор развития поверхности - отношение фактической площади поверхности к ее геометрической площади, что в конечном итоге служит улучшению электрофизических свойств изделия в целом.The corrugations of the surface of aluminum foil 1, in addition to the direct development of its area, perform the functions of the so-called information matrix, with the help of which conformal layers of the structure of the deposited coating components are formed with adequate surface development, which in total increases by at least an order of magnitude the surface development factor - the ratio of the actual area surface to its geometric area, which ultimately serves to improve the electrophysical properties of the product as a whole.
Ионно-уплотненный гетеропереход обеспечивает высокую адгезию соединения примыкающих слоев 1-2 и служит барьером, предотвращающим миграционные процессы.Ion-sealed heterojunction provides high adhesion of the connection of adjacent layers 1-2 and serves as a barrier to prevent migration.
Полученный электродный полуфабрикат далее обрабатывается в специальной ванне с гидрозолем кластеров вентильных металлов, в частности титана, размером 10-50 нм, взвешенных в дистиллированной воде или воде с добавлением ПАВ.The resulting electrode semi-finished product is then processed in a special bath with a hydrosol of valve metal clusters, in particular titanium, of a size of 10-50 nm, suspended in distilled water or water with the addition of a surfactant.
На проводящий слой электродного полуфабриката подается напряжение и посредством воздействия импульсных дуговых разрядов из гидрозоля на рифленую поверхность слоя 3 губчатого титана локально осаждаются кластеры титана, формируя шипы 4 в качестве шунтирующих перемычек.The voltage is applied to the conductive layer of the electrode prefabricated product and, through the action of pulsed arc discharges from the hydrosol on the corrugated surface of the
Далее проводят осаждение губчатого титана, последовательно формируя покрывайте пористые слои 3 электродного материала толщиной от 0,05 до 30 мкм, имеющие радиационные дефекты в форме сквозных пор 5 размером 0,3-5 мкм, суммарный объем которых составляет не менее 10-15% объема материала.Next, sponge titanium is deposited, sequentially forming cover
Поры равно распределены в объеме последовательно формируемых слоев 3, причем сквозные поры 5 формируются специальными технологическими приемами, режимами ионно-лучевых потоков от излучателей в среде смеси азота и кислорода, параметры которых выходят за рамки описываемого технического решения и составляют предмет ноу-хау.The pores are equally distributed in the volume of successively formed
Наличие объемной пористости и создание ионной обработкой радиационных дефектов в слоях 3 губчатого титана приводит к повышению электрохимической активности многослойного электродного материала, который легко подвергается электрохимическому оксидированию.The presence of bulk porosity and the creation by ion processing of radiation defects in
Для создания пленочного конденсатора, как самодостаточного электротехнического устройства, сформированный электродный материал пропитывается электролитом, в том числе твердым.To create a film capacitor as a self-contained electrical device, the formed electrode material is impregnated with an electrolyte, including solid.
Технология получения многослойного пленочного конденсатора, электролит которого покрывает объемно-пористый электродный материал и распределен в его конформно примыкающих слоях из губчатого титана, последовательно нанесенных на развитую поверхность токосъемника из алюминиевой рифленой фольги, которые связанны с барьерным слоем соответственно через структурно дифференцированную адгезионную прослойку и композитный гетеропереход, отработана в опытой установке и пригодна для промышленного использования.The technology for producing a multilayer film capacitor, the electrolyte of which covers a bulk-porous electrode material and is distributed in its conformally adjacent layers of sponge titanium sequentially deposited on the developed surface of a current collector made of aluminum corrugated foil, which are connected to the barrier layer respectively through a structurally differentiated adhesive layer and a composite hetero , tested in an experienced installation and suitable for industrial use.
Проведенный сопоставительный анализ предложенного технического решения с выявленными аналогами уровня техники, из которого изобретение явным образом не следует для специалиста по электротехнике, показал, что оно неизвестно, а с учетом возможности промышленного серийного изготовления пленочных конденсаторов по рулонной технологии, можно сделать вывод о соответствии критериям патентоспособности.A comparative analysis of the proposed technical solution with identified analogues of the prior art, from which the invention does not explicitly follow for a specialist in electrical engineering, showed that it is unknown, and given the possibility of industrial serial production of film capacitors using roll technology, we can conclude that the patentability criteria are met .
Claims (3)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2012146715/07A RU2525825C1 (en) | 2012-11-02 | 2012-11-02 | Film capacitor |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2012146715/07A RU2525825C1 (en) | 2012-11-02 | 2012-11-02 | Film capacitor |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2525825C1 true RU2525825C1 (en) | 2014-08-20 |
Family
ID=51384641
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2012146715/07A RU2525825C1 (en) | 2012-11-02 | 2012-11-02 | Film capacitor |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2525825C1 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2716700C1 (en) * | 2019-08-28 | 2020-03-16 | Акционерное общество "Концерн "Созвездие" | Method of modifying the foil surface for electrolytic capacitors |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2391442C1 (en) * | 2008-11-06 | 2010-06-10 | Лев Викторович Мисожников | Method of anode foil obtainment |
| RU2402830C1 (en) * | 2009-09-17 | 2010-10-27 | Владимир Владимирович Слепцов | Film condenser |
| US20110007450A1 (en) * | 2007-11-12 | 2011-01-13 | Vostok, LLC | Multilayer anode |
| WO2012030415A1 (en) * | 2010-09-03 | 2012-03-08 | Board Of Regents, The University Of Texas System | Ultracapacitor with a novel carbon |
-
2012
- 2012-11-02 RU RU2012146715/07A patent/RU2525825C1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20110007450A1 (en) * | 2007-11-12 | 2011-01-13 | Vostok, LLC | Multilayer anode |
| RU2391442C1 (en) * | 2008-11-06 | 2010-06-10 | Лев Викторович Мисожников | Method of anode foil obtainment |
| RU2402830C1 (en) * | 2009-09-17 | 2010-10-27 | Владимир Владимирович Слепцов | Film condenser |
| WO2012030415A1 (en) * | 2010-09-03 | 2012-03-08 | Board Of Regents, The University Of Texas System | Ultracapacitor with a novel carbon |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2716700C1 (en) * | 2019-08-28 | 2020-03-16 | Акционерное общество "Концерн "Созвездие" | Method of modifying the foil surface for electrolytic capacitors |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US20090202784A1 (en) | Nanostructured Coating for a Carrying Base | |
| Yang et al. | Edge‐oriented MoS2 nanoporous films as flexible electrodes for hydrogen evolution reactions and supercapacitor devices | |
| KR101127197B1 (en) | Fuel cell separator, fuel cell separator manufacturing method and fuel cell | |
| US20170263939A1 (en) | Electrode material and energy storage apparatus | |
| JP4940362B1 (en) | Electrode foil for solid electrolytic capacitors | |
| WO2009125620A1 (en) | Capacitor and method for manufacturing the same | |
| RU2308112C1 (en) | Multilayer anode film | |
| JP2011515849A (en) | Electrolytic capacitor and manufacturing method thereof | |
| RU2525825C1 (en) | Film capacitor | |
| RU2402830C1 (en) | Film condenser | |
| Mirzaee et al. | Facile synthesis of nano dendrite-structured Ni–NiO foam/ERGO by constant current method for supercapacitor applications | |
| JP4390456B2 (en) | Electrolytic capacitor and manufacturing method thereof | |
| RU2686690C1 (en) | Film capacitor | |
| US6865071B2 (en) | Electrolytic capacitors and method for making them | |
| JPS6046529B2 (en) | capacitor | |
| WO2011114680A1 (en) | Electrode foil and capacitor using same | |
| RU2295448C2 (en) | Polyethylene terephthalate-based film material | |
| RU2649403C1 (en) | Film capacitor | |
| RU2578129C1 (en) | Film condenser | |
| RU2339110C1 (en) | Multilayer anode | |
| RU56709U1 (en) | MULTILAYER ANODE | |
| RU2708634C1 (en) | Condenser electrode with double electric layer and method of its manufacturing | |
| RU2528010C2 (en) | Solid-state multi-component oxide-based supercapacitor | |
| JP6665290B2 (en) | Method for producing porous metal body and method for producing electrode catalyst | |
| JP7477898B2 (en) | Cathode foil for electrolytic capacitor, and electrolytic capacitor |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20141103 |