TWI471883B - 電泳沉積陰極電容器 - Google Patents

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Description

電泳沉積陰極電容器
本發明乃關於濕式電解電容器。
使用碳做為陰極的濕式電解電容器會有像是極有限的反向電壓與低電容量的限制。使用電化學陰極的濕式電解電容器則不具反向電壓的能力。基於鉭之電容器的電與物理性質便是在解決這些限制。在任何物質中，單位體積能提供最大電容量的就是鉭。濕式鉭電容器的陰極目前是使用襯墊、圓柱或是套筒。薄的鉭圓柱之製造與處理既困難且昂貴。
吾人所需為一種製程，所得到的濕式電解電容器具有先前技術的所有優點，像是高電容量、反向電壓的能力以及並不太佔去陽極可用的空間，而能帶來較高的最終電容量。
因此，本發明的首要目的、特徵或是優點在於改善目前的技術。
本發明進一步的目的、特徵或是優點在於提出一種製程與濕式電解電容器，其能具有高電容量、反向電壓能力以及並不太佔去陽極可用的空間，而能帶來較高的最終電容量。
本發明的另一項目的、特徵或是優點在於提出一種電解電容器的製程，不但有效率且可使用較少的鉭或其他種 類的陰極材料。
本發明還有一項目的、特徵或是優點在於提出一種電解電容器的製程，可以方便地處理其陰極材料。
本發明這些以及/或是其他一或多項的目的、特徵或優點，可從以下的揭露內容變得顯而易見。
根據本專利申請案的其中一項觀點，提出一種電解電容器。該電解電容器包括：金屬殼罐；多孔的顆粒狀陽極，其配置在該金屬殼罐內；以及電解質，其配置在該金屬殼罐內。該電解電容器進一步包含陰極元件，其是由電泳沉積之耐火金屬或是金屬氧化物的粉末所形成，且具有均勻的厚度，配置在該金屬殼罐內並且包圍著陽極。該電解電容器也包括：第一導線電極，其連接到多孔的顆粒狀陽極；以及第二導線，其電連接到陰極元件。
根據本發明的另一項觀點，提出一種製造電解電容器的方法。該方法包括：提供金屬殼罐；在該金屬殼罐上電泳沉積耐火金屬氧化物以形成陰極元件；以及在殼罐內放置多孔的顆粒狀陽極與電解質，使得陰極元件與陽極元件由電解質所分開。
根據本發明的另一項觀點，提出一種電解電容器。該電解電容器包括：金屬殼罐；多孔的顆粒狀陽極，其配置在該金屬殼罐內；電解質，其配置在該金屬殼罐內；以及陰極元件，其是由厚度小於20密耳(508微米)的披覆所 形成。該電容器也包括：第一導線電極，其連接到多孔的顆粒狀陽極；以及第二導線，其電連接到陰極元件。
根據本發明的另一項觀點，提出一種電解電容器。該電解電容器包括：基材，其具有第一面以及與其相對的第二面；陰極元件，其是由電泳沉積之金屬或是金屬氧化物的粉末所形成，且具有一厚度，配置在該第一面上；陽極，其配置在該陰極元件上；以及電解質，其位於陽極與陰極元件之間。
本發明提出一種電解電容器，其使用鉭披覆(或是別種的耐火金屬或耐火金屬氧化物的披覆)做為陰極。
圖1提出的是本發明之電容器的一種具體態樣。圖1中電容器10具有基材12，其形式可為(但並非必要)一種預先形成之實質上圓柱形的外殼或是罐子。第一導線30延伸自預先形成的殼罐12，而相對的第二導線32延伸自預先形成的殼罐12。圖1單單只是封裝的某種例子，本發明並不侷限於此處所示的特定封裝方式，因為本發明具有更廣泛的適用性。
電容器10具有電泳沉積的陰極。該陰極的厚度可有所變化，從像是3密耳(0.003英吋或76.2微米)至20密耳(0.020英吋或508微米)，或者厚到像是數百密耳。採用的厚度會視所需要之陰極電容量而定。也很重要而需要知道的是：電泳沉積陰極所能達到的厚度會小於採用其他 已知方法所需的厚度。沉積的材料，其電導值最好是每公分超過0.01西門子(Siemens)。沉積材料可以是金屬或是金屬氧化物，最好是耐火金屬或是耐火金屬氧化物。另將電解質引進到電容器的某區域中。陽極可插入殼12內。作用區域則可以使用傳統的材料與方法加以密封，以與外界環境隔絕。
參見圖2，其為本發明電容器之一具體態樣的截面圖，其具有鉭陰極。圖中顯示出基材12以及披覆的鉭陰極14。雖然鉭是一種較佳的材料，但是也可以使用其他的金屬與金屬氧化物，特別是耐火金屬及其氧化物。陰極的厚度可加以變化，從3密耳(0.003英吋或76.2微米)至數百個密耳。厚度完全視所需要的陰極電容量而定。另將電解質引進區域16。陽極18則插入殼罐內。
圖3是截面圖，其顯示在基材12的兩面上都披覆有鉭陰極14。在兩區域16內都有電解質，而截面的兩個端面上都有陽極18。
圖4是電容器某一具體態樣的部分立體圖。
本發明也提出一種製造電解電容器的方法。製造電解電容器的方法包括：提供金屬殼罐；在該金屬殼罐上電泳沉積耐火金屬氧化物以形成陰極元件；並在殼罐內放置多孔的顆粒狀陽極與電解質，使得陰極元件與陽極元件由電解質所分開。
電泳沉積法(electrophoretic deposition，EPD)能施加均勻的披覆，以形成陰極元件。許多種電泳沉積的技術 都可以採用。如前面已經解釋過的，可以使用許多不同的材料，特別是耐火金屬與其氧化物。根據電容器所需特性的不同，可以使用不同的材料，而鉭是最讓人感興趣。
本發明與先前技術中的電容器相較之下，具有多項潛在的優勢。舉例來說，如果使用鉭做為陰極材料，由於陰極可以不必做得那麼厚，便可減少鉭所需的量。這一點從製造的角度來看是有利的，因為鉭相對來說成本較高。因此，如果電泳沉積像是鉭的陰極材料，便可以降低潛在的成本。此外，有些種類的陰極處理上可能很困難，但是如果採用電泳沉積陰極卻不會。再者，由於陰極是電泳沉積的，和其他的方法相較之下，可以減少陰極的厚度。如此便有更多的空間可供陽極使用。
因此，已經揭露一種電泳沉積的鉭陰極電容器。本發明也設想出多種的變化與替代方式，特別像是所沉積的耐火金屬或耐火金屬氧化物、電容器的電容量、所使用的電解質以及其他的變化、選項與替代方案。
10‧‧‧電容器
12‧‧‧基材(殼罐)
14‧‧‧陰極
16‧‧‧電解質區域
18‧‧‧陽極
30‧‧‧第一導線
32‧‧‧第二導線
圖1代表本發明之電容器的一種具體態樣。
圖2是截面圖，其顯示陰極施加於其中一面。
圖3是截面圖，其顯示陰極施加於二面。
圖4是某電容器一具體態樣的部分立體圖。
10‧‧‧電容器
12‧‧‧基材
14‧‧‧陰極
16‧‧‧電解質區域
18‧‧‧陽極

Claims (12)

  1. 一種電解電容器，其包括：金屬殼罐；多孔的顆粒狀陽極，其配置在該金屬殼罐內；電解質，其配置在該金屬殼罐內；陰極元件，其沉積在該金屬殼罐上，該陰極元件由電泳沉積的金屬的均勻層所形成，且具有一厚度並包圍著該陽極，其中該電泳沉積的金屬是鉭且該均勻層具有超過每公分0.01西門子的電導值；第一導線電極，其連接到該多孔的顆粒狀陽極；以及第二導線，其電連接到該陰極元件。
  2. 根據申請專利範圍第1項的電解電容器，其中所沉積的金屬，其厚度小於200密耳(5080微米)。
  3. 根據申請專利範圍第1項的電解電容器，其中所沉積的金屬，其厚度小於20密耳(508微米)。
  4. 根據申請專利範圍第1項的電解電容器，其中所沉積的金屬，其厚度小於10密耳(254微米)。
  5. 一種製造電解電容器的方法，其包括：提供金屬殼罐；在該金屬殼罐上電泳沉積鉭的單一均勻層，以形成陰極元件，其中電泳沉積的鉭的單一均勻層具有超過每公分0.01西門子的電導值；以及在該殼罐內放置多孔的顆粒狀陽極與電解質，使得該陰極元件與該陽極元件由電解質所分開。
  6. 根據申請專利範圍第5項的方法，其中陰極元件具有小於200密耳(5080微米)的均勻厚度。
  7. 根據申請專利範圍第5項的方法，其中陰極元件具有小於20密耳(508微米)的均勻厚度。
  8. 根據申請專利範圍第5項的方法，其中陰極元件具有小於10密耳(254微米)的均勻厚度。
  9. 一種電解電容器，其包括：金屬殼罐；多孔的顆粒狀陽極，其配置在該金屬殼罐內；電解質，其配置在該金屬殼罐內；陰極元件，其是由具有厚度小於200密耳(5080微米)的單一電泳沉積的金屬的均勻的披覆所形成，其中該單一電泳沉積的金屬是鉭且其中該均勻的披覆具有超過每公分0.01西門子的電導值；第一導線電極，其連接到該多孔的顆粒狀陽極；以及第二導線，其電連接到該陰極元件。
  10. 一種電解電容器，其包括：基材，其具有第一面以及與其相對的第二面；第一陰極元件，其是由單一電泳沉積的金屬的均勻層所形成，且具有一厚度，配置在該第一面上，該電泳沉積的金屬是鉭且該均勻層具有超過每公分0.01西門子的電導值；陽極，其配置在該陰極元件上；以及電解質，其位於該陽極與該陰極元件之間。
  11. 根據申請專利範圍第10項的電解電容器，進一步包含第二陰極元件，其是由單一電泳沉積之鉭的均勻層所形成，而配置在該第二面上。
  12. 根據申請專利範圍第10項的電解電容器，其中該基材是預先形成的殼罐。
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