[發明專利]一種固體鉭電解電容器及其制備方法

無效

• 申請號: 201010257938.3
• 申請日: 2010-08-20
• 公開（公告）號: CN101923967A
• 公開（公告）日: 2010-12-22
• 發明（設計）人: 于軍勝;牛連斌;周建林;蔣亞東
• 申請（專利權）人: 電子科技大學
• 主分類號: H01G9/15
• 分類號: H01G9/15;H01G9/025;H01G9/028
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及電容器技術領域，具體涉及一種固體鉭電解電容器及其制備方法。

背景技術

近年來，隨著電子儀器的小型化、輕量化，需要小型且大容量的高頻用的電容器，因此提出了固體導電化合物形成固體電解質層的固體電解電容器。

固體電解電容器包括例如Al(鋁)或Ta(鉭)金屬陽極體，在陽極體的表面上經氧化處理而形成的電介質氧化膜，和通過施加固體導電化合物，例如MnO₂(二氧化錳)，導電高分子聚合物到氧化膜上，并與氧化膜緊密接觸的陰極層。由于電介質氧化膜厚度極小，因此，與紙介質電容器和薄膜電容器相比，電解電容器的尺寸更小容量更大。

對于固體電解電容器，如果將整個塊狀表面金屬氧化膜所造成的電容量稱作恒定容量C₁，將以多孔體的其余部分氧化膜所得到的電容量稱作變化電容量C₂，與之串聯者即為附加的電解質電阻R，則得到總的電容量C為：

C＝C₁+C₂(1/(1+(ωC₂R)²))????????????(1)

由式(1)可以看出，在頻率逐漸變高后，將導致C₂部分失效，總的電容量呈下降的趨勢，因而為有效減小C₂的損失，必然要求有效地降低R來彌補頻率升高對電容量的影響。因此，采用高電導率的化合物作為陰極層的固體電解電容器的高頻特性更好。

二氧化錳雖被視為一種很有潛力的電容器電極材料，但二氧化錳的導電性較差，已被某些具有比二氧化錳具有更高導電性的有機化合物所取代，由于電容器的電解質電阻R對電容器的高頻特性有很大影響，因此，有必要采用更高電導率的電解質來增加電容器的性能。

發明內容

本發明所要解決的問題是：如何提供一種固體鉭電解電容器及其制備方法，該器件能克服現有技術中的缺陷，增加了導電層的電導率，增加了電容器在高頻條件下的電容量。

本發明所提出的技術問題是這樣解決的：提供一種固體鉭電解電容器，包括鉭陽極體、位于鉭陽極體表面的Ta₂O₅(五氧化二鉭)電介質被膜、位于Ta₂O₅電介質被膜上的導電層、在導電層上被覆的石墨層和銀涂層，其特征在于，所述導電層為復合碳納米管和導電高分子材料的混合體系，所述復合碳納米管為表面均勻附著導電納米顆粒和磁性納米顆粒的碳納米管，且復合碳納米管的長度方向垂直于鉭陽極體表面。

按照本發明所提供的固體鉭電解電容器，其特征在于，所述導電高分子材料包括聚苯胺及其衍生物、聚吡咯及其衍生物、聚噻吩、聚苯并噻吩、聚(3-烷基噻吩)、聚(3-甲氧基噻吩)、聚(3，4-乙烯基二氧噻吩)、聚對苯、聚并苯、聚乙炔、聚苯撐乙烯、聚雙炔、聚環氧乙烷、聚環氧丙烷、聚丁二酸乙二醇酯、聚癸二酸乙二醇或聚乙二醇亞胺。

按照本發明所提供的固體鉭電解電容器，其特征在于所述導電層的混合體系中復合碳納米管所占的質量比例為1～30wt％，wt％為重量百分比。

按照本發明所提供的固體鉭電解電容器，其特征在于，所述碳納米管為長度小于或等于100μm的多壁碳納米管或單壁碳納米管。

按照本發明所提供的固體鉭電解電容器，其特征在于，所述導電層的厚度大于或等于碳納米管的長度。

按照本發明所提供的固體鉭電解電容器，其特征在于，所述磁性納米顆粒為直徑小于或等于40nm的納米Fe₃O₄粒子、納米γ-Fe₂O₃粒子、堿土金屬鐵氧體顆?；蚱渌{米級尺寸的鐵氧體粒子、屬于Al-Ni-Co體系的AlNiCo合金顆粒、屬于Sm-Co體系的合金顆粒、屬于Pt-Co體系的合金顆粒、屬于Nd-Fe-B體系的合金顆粒及其混合物、以及其他納米磁性粒子如鈷粒子、鐵粒子、鎳粒子等。

按照本發明所提供的固體鉭電解電容器，其特征在于，所述導電納米顆粒為直徑小于或等于40nm的炭黑、金屬顆粒或金屬氧化物顆粒，其中金屬顆粒是由金、銀、銅、鉑、鐵、錫、鎳、鈦、銦、鈀、鈷中的一種或多種構成，金屬氧化物是由氧化鈷、氧化鋅、氧化錫、二氧化錳、氧化銦錫以及釕、銥、銠的氧化物中的一種或多種構成。

一種固體鉭電解電容器的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：

①將納米鉭金屬顆粒壓制而成塊，在鉭顆粒的形成體中植立圓筒狀的鉭絲，在高溫及真空條件下燒結成多孔形鉭陽極體；