[發(fā)明專利]電容器

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200680019696.6
• 申請日: 2006-06-01
• 公開（公告）號: CN101258570A
• 公開（公告）日: 2008-09-03
• 發(fā)明（設(shè)計）人: C·施尼特;H·布魯姆;C·拉沃爾;C·麥克瑞肯
• 申請（專利權(quán)）人: H.C.施塔克有限公司
• 主分類號: H01G9/052
• 分類號: H01G9/052;B22F1/00;C01G33/00;C22C32/00
• 代理公司: 上海專利商標(biāo)事務(wù)所有限公司
• 代理人: 項丹

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及包含含氮的鈮低氧化物粉末的固體電解質(zhì)電容器，該電容器表現(xiàn)出更高的擊穿電壓、更高的工作溫度和更長的使用壽命。

背景技術(shù)

可用于移動通訊設(shè)備的固體電解質(zhì)電容器通常包括高比表面的導(dǎo)電載體，該載體被非導(dǎo)電鈮或鉭五氧化物層覆蓋，該層利用了閥用金屬氧化物(valvemetal?oxide)的高穩(wěn)定性和高介電常數(shù)，其中絕緣五氧化物層可通過電解氧化以非常恒定的厚度產(chǎn)生。閥用金屬或閥用金屬的導(dǎo)電低價氧化物(低氧化物，NbO_x)用作載體材料。形成電容器的電極之一(陽極)的載體通常具有高孔隙度海綿狀結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)通常是通過對非常精細(xì)的主要結(jié)構(gòu)或海綿狀次要結(jié)構(gòu)進(jìn)行燒結(jié)產(chǎn)生的。導(dǎo)電載體結(jié)構(gòu)的表面是經(jīng)過電解氧化的(“成形(forming)”)，從而通過電解氧化的最大電壓(“成形電壓”)來確定絕緣五氧化物層的厚度。使海綿狀表面氧化的結(jié)構(gòu)浸泡硝酸錳，硝酸錳熱轉(zhuǎn)化為二氧化錳，或者浸泡聚合物電解質(zhì)(例如PEDT，聚吡咯(polypyrole))的液體前體和其聚合產(chǎn)物，產(chǎn)生對電極。電終端是鉭或鈮金屬線，其與陽極一側(cè)的海綿狀結(jié)構(gòu)和陰極一側(cè)的與金屬線絕緣的電容器的金屬外殼燒結(jié)在一起。

根據(jù)以下公式計算電容器的電容C：

C＝(F·ε)/(d·VF)

其中F是電容器的有效表面，ε是五氧化物層的介電常數(shù)，d是對于每伏成形電壓，絕緣五氧化物層的厚度，V_F是成形電壓。盡管五氧化鉭和五氧化鈮的ε值(分別為27.6和41)和d值(分別為16.6和25A/V)明顯不同，但是它們的ε/d比幾乎相等(分別為1.64和1.69)。因此，基于這兩種五氧化物的具有相同幾何結(jié)構(gòu)的電容器具有相同的電容。由于Nb、NbO_x和Ta的密度各不相同，所以單位重量的比電容不同。因此，Nb或NbO_x的載體(陽極)結(jié)構(gòu)在用于移動電話時確實具有減輕重量的優(yōu)點(diǎn)，而減輕重量是該行業(yè)的目標(biāo)之一。考慮到成本，NbO_x比Nb更切實可行，使陽極結(jié)構(gòu)的一部分體積由氧占據(jù)。

重要的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)是電容器的使用壽命，該性能取決于電容器的工作電壓，并且隨著電壓的升高而降低。為了得到更寬的應(yīng)用范圍，特別希望延長高工作電壓時的使用壽命。

此外，希望能夠提高工作溫度。目前，基于NbO的電容器的工作溫度限制在約125℃。可以允許更高的工作溫度將拓寬基于NbO的電容器在汽車工業(yè)中的應(yīng)用。

此外，關(guān)于安全方面，希望提高擊穿電壓，減慢燃燒速率，減少燒結(jié)的陽極結(jié)構(gòu)和電容器點(diǎn)火后燃燒過程的生成熱。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的一個目的是提供一種由鈮低氧化物制備的電容器，該電容器表現(xiàn)出改善的性質(zhì)，可以在較高的溫度下工作。

本發(fā)明的另一個目的是提供由鈮低氧化物制備的電容器，該電容器表現(xiàn)出更高的擊穿電壓。

本發(fā)明的另一個目的是提供由鈮低氧化物粉末制備的陽極結(jié)構(gòu)，包含該陽極結(jié)構(gòu)的電容器在點(diǎn)火時具有減慢的燃燒速率和減小的生成熱。

具體實施方式

因此，本發(fā)明涉及由一種鈮低氧化物粉末制得的用于固態(tài)電容器的多孔陽極體，所述鈮低氧化物粉末包含鈮低氧化物顆粒，其體積(bulk)含氮量為500-20,000ppm，優(yōu)選為1000-10,000ppm。更優(yōu)選為200-8000ppm，特別優(yōu)選為3000-5000ppm，所述粉末已發(fā)生團(tuán)聚和聚結(jié)，形成整體化的多孔陽極體。

較佳地，在本發(fā)明的多孔陽極體中，氮優(yōu)選至少部分地以Nb₂N晶體或氧氮化鈮NbO_xN_v晶體的形式存在。

在本發(fā)明的多孔陽極體中，Nb₂N晶體的粒度優(yōu)選足以在約38.5°的2Θ-角度處出現(xiàn)Cu_κα-x射線衍射峰。

在本發(fā)明的陽極體中，在約2Θ＝38.5°處Nb₂N峰的高度優(yōu)選是在2Θ＝30°處NbO峰的高度2-25％。

在本發(fā)明的多孔陽極體中，優(yōu)選在約2Θ＝38.5°處的Cu_κα1-峰的半峰寬為0.05-0.2°。

依據(jù)本發(fā)明的多孔陽極體優(yōu)選包含鈮低氧化物粉末，其中顆粒是平均粒度為0.1-1.5微米、優(yōu)選為0.3-1.0微米的初始顆粒的團(tuán)聚體。鈮低氧化物具有如通式NbO_x的組成，其中0.7＜x＜1.3，優(yōu)選為1.0＜x＜1.033。含氧量為14.5-15.1重量％。