一種固態(tài)鋁電解電容器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及固態(tài)電容，特別涉及一種具有低等效串連電感且工作穩(wěn)定、使用壽命長(zhǎng)的固態(tài)鋁電解電容器。
【背景技術(shù)】
[0002]電容器作為一種儲(chǔ)能元件，在電路中主要用來進(jìn)行調(diào)諧、濾波、耦合、旁路、能量轉(zhuǎn)換和延時(shí)控制操作。其中，固態(tài)電解質(zhì)鋁電解電容器以導(dǎo)電性高分子材料作為電容器陰極材料的電容器，由于其結(jié)構(gòu)與普通液體鋁電容器基本相同，只不過將原來的液體部分替換為現(xiàn)在的固體部分。在外形上與原來的鋁電容器沒有任何區(qū)別，所以客戶無需改變電路板結(jié)構(gòu)，根據(jù)設(shè)計(jì)需要直接替換固體鋁電容器。另外，固態(tài)電容的電解質(zhì)材料為功能性導(dǎo)電高分子，能大幅提升產(chǎn)品的穩(wěn)定度與安全性，同時(shí)，它與液態(tài)鋁質(zhì)電解電容最大差別在于所使用的電解質(zhì)材料，過去鋁質(zhì)電解電容所使用的電解質(zhì)材料是離子性電解液，而固態(tài)電容則是導(dǎo)電性高分子材料，因而性能也更加優(yōu)越。
[0003]近年來，隨著中央處理器(CPU)運(yùn)算頻率及晶體管數(shù)目不斷的增加，為求系統(tǒng)穩(wěn)定，英特爾(Intel)建議主板(MB)廠商，在新一代的主板上使用固態(tài)電容，隨之越來越多的主板廠商都將自家的高端主板的處理器供電部分均采用的是固態(tài)電容。同時(shí)，隨著手持式電子設(shè)備的日益增多以及個(gè)人計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，數(shù)字電路的小型化、高性能化要求也越來越高，相關(guān)的多媒體設(shè)備(如數(shù)碼錄像機(jī)、個(gè)人電腦、數(shù)字電視機(jī)等)已具備了高速特征，這些高速電子產(chǎn)品的發(fā)展對(duì)電容器提出了大容量、高頻低阻抗、長(zhǎng)壽命、耐高紋波電流等性能要求，傳統(tǒng)的鋁電解電容器由于使用了離子傳導(dǎo)性液體電解質(zhì)，因而有高頻段的阻抗高、溫度特性不良的問題。而鋁電解電容器的大電容量、低ESR值以及高可靠性也變得越來越重要，固體鋁電解電容器使用電子傳導(dǎo)性的固體電解質(zhì)(電導(dǎo)率達(dá)到10~102S/cm)，具有比液體電解質(zhì)(電導(dǎo)率< 10-2 S/cm高得多的電導(dǎo)率，有效克服了液體電解電容器在高頻段的上述缺點(diǎn)，滿足了高速電子產(chǎn)品對(duì)電容器的要求。
[0004]而現(xiàn)有技術(shù)中的鋁電解電容器的失效主要由電路的短路導(dǎo)致，當(dāng)短路電路中的電流超過1A，電容器內(nèi)部溫度將會(huì)上升，內(nèi)部壓力增大，封口橡膠將可能會(huì)凸起甚至開啟，電容器會(huì)釋放出有害氣體。而當(dāng)電容器極性接反，電路板上電壓較高的時(shí)候，會(huì)在電容器內(nèi)部形成很大的電流，大電流導(dǎo)致電容器急速發(fā)熱，可能導(dǎo)致電容器內(nèi)部溫度高于內(nèi)部電解質(zhì)或者導(dǎo)電材料的分解溫度時(shí)，也會(huì)促使固體電解質(zhì)分解失效，放出有害氣體。而即使正常使用，這類電容器在充放電電路中長(zhǎng)時(shí)間使用后，陰極箔端由于伴生成膜反應(yīng)等副反應(yīng)而生成氫氣等產(chǎn)物，導(dǎo)致電容器內(nèi)壓上升使電解液容易從封口體上的陰極線貫通孔中滲出使其發(fā)生漏電、短路等現(xiàn)象，導(dǎo)致固體鋁電容器的特性會(huì)發(fā)生衰減，比如容量下降、ESR上升等電容器的特性劣化，進(jìn)而影響到電容器本身的穩(wěn)定性和使用壽命。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明所解決的技術(shù)問題在于提供一種固態(tài)鋁電解電容器.，這種鋁電解電容器為一種大電容、可靠性高的電解電容器，其工作穩(wěn)定性好，使用壽命長(zhǎng)，可用以解決上述技術(shù)背景中的缺陷。
[0006]本發(fā)明所解決的技術(shù)問題采用以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn):
一種固態(tài)銷電解電容器.，包括電容器本體以及一個(gè)帶開口的電容器殼體，電容器本體通過電解液進(jìn)行浸漬處理并固定在電容器殼體中，所述電容器本體為雙層卷繞結(jié)構(gòu)，包括陰極單元以及陽極單元，所述陰極單元以及陽極單元中分別包括陽極箔和陰極箔，陽極箔和陰極箔分別通過導(dǎo)電膠粘劑成型在兩張厚度為150~300 μ m導(dǎo)電紙的背面，而在導(dǎo)電紙的下部成型有一層厚度為500~800 μπι絕緣樹脂膠片，絕緣樹脂膠片在導(dǎo)電紙的腹面邊緣包邊并在包邊位置處通過膠粘劑固連；另外，在陰極單元的絕緣樹脂膠片與導(dǎo)電紙之間的腔結(jié)構(gòu)中填充有一層由煤焦粉、人造石墨粉、TCNQ的銅離子絡(luò)合鹽以及EDTA的銅離子絡(luò)合鹽制成的導(dǎo)電填充劑；而在陽極單元的絕緣樹脂膠片與導(dǎo)電紙之間的腔結(jié)構(gòu)中填充有一層聚噻吩系或者聚苯胺系的導(dǎo)電性高分子材料層。
[0007]—種導(dǎo)電填充劑的制備方法，包括以下組分和質(zhì)量份的原料:
煤焦粉30~40份
人造石墨粉15~20份
CO3S45-8 份
TCNQ的銅離子絡(luò)合鹽2~3份
EDTA的銅離子絡(luò)合鹽2~3份煤瀝青20~25份
制備時(shí)包括以下具體操作步驟:
1、將煤焦粉、人造石墨粉、CO3S4, TCNQ的銅離子絡(luò)合鹽以及EDTA的銅離子絡(luò)合鹽按質(zhì)量份比例配比原料。
[0008]2、將煤焦粉和人造石墨粉碾細(xì)為粒徑為30~50 μπι的細(xì)微顆粒，然后一同加入去離子水中進(jìn)行超聲波分散，分散時(shí)間2小時(shí)后干燥、備用。
[0009]3、將步驟2中處理的煤焦粉和人造石墨粉與C03S4、TCNQ的銅離子絡(luò)合鹽以及EDTA的銅離子絡(luò)合鹽混合均勻后投入捏合機(jī)內(nèi)捏合，再加入溫度為160~180°C、軟化點(diǎn)為80-85 0C的煤瀝青制得糊料。
[0010]4、將步驟3中制備的糊料在惰性氣體條件以及1700~1900°C的溫度條件下進(jìn)行焙燒，焙燒3個(gè)小時(shí)后成型即得導(dǎo)電填充劑成品。
[0011]在本發(fā)明中，所述陰極箔為經(jīng)過4~6mol/L的鹽酸進(jìn)行腐蝕處理后的鋁腐蝕箔，且連接此陰極箔的陰極端子表面經(jīng)過鐵離子刻蝕處理，且陰極端子的表面的刻蝕倍率為5?10%。
[0012]在本發(fā)明中，所述導(dǎo)電紙的背面上涂有一層混合材料，此混合材料為碳膠、銀膠以及石油焦粉的均勻混合物，且碳膠、銀膠以及石油焦粉的比例為1: 1: 2，其中，石油焦粉的適用標(biāo)準(zhǔn)為:粒徑< 2mm，灰份< 0.5%，含鐵量< 0.1%，碳含量彡98%，含硫量< 1%。
[0013]在本發(fā)明中，所述導(dǎo)電紙也可以直接使用鋁箔或者銅箔進(jìn)行替代。
[0014]在本發(fā)明中，所述膠粘劑為聚酰亞胺導(dǎo)電膠。
[0015]在本發(fā)明中，所述導(dǎo)電填充劑與導(dǎo)電性高分子材料層的厚度一致，且厚度值的選擇范圍為600~1200 μπι。
[0016]在本發(fā)明中，陰極單元以及陽極單元的平均密度處于0.5~1.8g/cm3的范圍之內(nèi)，且厚度< 2100 μπι。
[0017]在本發(fā)明中，所述導(dǎo)電性高分子材料層中各組分的雜質(zhì)含量應(yīng)控制在以下范圍之內(nèi):Na 20ppm、K lOppm，S 300ppm，F(xiàn)e 120ppm，P 180ppm。
[0018]在本發(fā)明中，所述絕緣樹脂膠片優(yōu)選采用酚醛樹脂、聚酰亞胺樹脂、聚醚醚酮樹脂或者聚苯乙烯樹脂中的一種，且在絕緣樹脂膠片內(nèi)側(cè)涂有一層10~20μπι的絕緣膜以提高其絕緣效果。
[0019]有益效果:本發(fā)明提供了一種大電容、可靠性高的鋁電解電容器，這種鋁電解電容器能有效提高電容的充放電特性，同時(shí)可防止以電解電容器中的陰極內(nèi)部端子附近為起點(diǎn)的短路的發(fā)生，尤其適合于在周期短且電壓差大的充放電電路中使用時(shí)，可有效提高電解電容器的性能，延長(zhǎng)相關(guān)設(shè)備的使用壽命。
【附圖說明】
[0020]圖1為本發(fā)明的實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0021]圖2為本發(fā)明的實(shí)施例的電容器元件展開示意圖。
[0022]圖3為本發(fā)明的陰極單元剖面細(xì)節(jié)圖。
[0023]圖4為本發(fā)明的陽極單元剖面細(xì)節(jié)圖。
[0024]其中:1、電容器元件；2、陽極端子；3、陰極端子；4、電解液；5、金屬殼體；6、封口體；7、涂布層；8、陰極單元；9、陰極導(dǎo)電紙；10、陽極導(dǎo)電紙；11、陽極端子連接片；12、陽極單元；13、陰極端子連接片；14、包邊；15、陰極箔；16、導(dǎo)電填充劑；17、絕緣樹脂膠片；18、導(dǎo)電性高分子材料層；19、陽極箔。
【具體實(shí)施方式】
[0025]為了使本發(fā)明實(shí)現(xiàn)的技術(shù)手段、創(chuàng)作特征、達(dá)成目的與功效易于明白了解，下面結(jié)合具體圖示，進(jìn)一步闡述本發(fā)明。
[0026]參見圖1~圖4的一種固態(tài)鋁電解電容器.的較佳實(shí)施例的相關(guān)示意圖，在實(shí)施例中，鋁電解電容器包括電容器元件1，此電容器元件I封裝在金屬殼體5中，同時(shí)，在金屬殼體5中還填充有電解液4，電解液4浸漬電容器元件I并在端部通過封口體6進(jìn)行封閉，封口體6為雙層結(jié)構(gòu)，其內(nèi)層為硅膠樹脂，外層為丁基橡膠，其厚度之比為2:1，同時(shí)，在金屬殼體5末端還設(shè)置有涂布層7封閉封口體6。
[0027]電容器元件I為雙層卷繞結(jié)構(gòu)，包括陰極單元8以及陽極單元12，其中陽光及單元電容器元件I為雙層結(jié)構(gòu)卷繞而成，其陽極導(dǎo)電紙10成型在陽極單元12表面，通過對(duì)鋁箔實(shí)施侵蝕處理，使表面粗面化后采用陽極氧化處理形成電介質(zhì)氧化膜而制作的，陽極單元12的絕緣樹脂膠片17外緣設(shè)置有包邊14，包邊14翻邊并包裹陽極導(dǎo)電紙10，且在包邊14的位置邊緣通過聚酰亞胺導(dǎo)電膠進(jìn)行粘接，陽極導(dǎo)電紙10與絕緣樹脂膠片17之間填充有一層 Na ^ 20ppm、K ^ lOppm，S ^ 300ppm, Fe ^ 120ppm，P ^ 180ppm 的導(dǎo)電性高分子材料層18作為導(dǎo)電結(jié)構(gòu)單元，而陽極箔19則成型在陽極導(dǎo)電紙10的內(nèi)側(cè)面。
[0028]陰極單元8