[發明專利]體積高效的濕式電解電容器

有效

• 申請號: 201110331287.2
• 申請日: 2011-10-27
• 公開（公告）號: CN102568863A
• 公開（公告）日: 2012-07-11
• 發明（設計）人: J·加爾瓦格尼;T·卡尼克;J·S·貝茨;R·貝克;D·H·德雷斯格;A·P·里特爾
• 申請（專利權）人: AVX公司
• 主分類號: H01G9/145
• 分類號: H01G9/145;H01G9/04
• 代理公司: 廣州嘉權專利商標事務所有限公司 44205
• 代理人: 譚志強

技術領域

本發明涉及一種濕式電解電容器，尤其涉及一種體積高效的濕式電解電容器。

背景技術

由于電解電容器的體積效率（volumetric?efficiency）、可靠性和工藝兼容性，它們在電路設計中的應用日益增加。一般而言，與其它類型的電容器相比，電解電容器每單位體積的電容更大，使其在電流相對較高、頻率相對較低的電路中非常有應用價值。已經開發的一種電容器是濕式電解電容器包括一個陽極、一個陰極和一種液體或“濕式”工作的電解質。濕式電解電容器較好地綜合了高電容和低漏電流的特點。在某些情況下，濕式電解電容器優于固體電解電容器。例如，在某些情況下，與固體電解電容器相比，濕式電解電容器可在更高的工作電壓下使用。此外，舉例來說，濕式電解電容器的尺寸比固體電解電容器大得多，因此，這種大型濕式電解電容器的電容更大。

在常規的濕式電解電容器中，陽極可以是一種金屬箔（如鋁箔）。由于電容器的靜電電容與其電極面積成比例，在形成介質膜之前，金屬箔的表面可以進行粗化或進行化學轉化，以提高其有效面積。金屬箔表面的這種粗化步驟稱為蝕刻。蝕刻通常采用浸入到鹽酸溶液中的方法（化學蝕刻）進行或采用在鹽酸水溶液中進行電解的方法（電化學蝕刻）進行。電解電容器的電容取決于陽極箔的粗化度（表面積）、氧化膜的厚度和介電常數。由于通過蝕刻金屬箔能夠提供的表面積有限，人們嘗試在濕式電解電容器中采用多孔燒結體（亦稱為“塊（slug）”）。例如，將粉末狀的鉭粒與合適的粘結劑（binder）/潤滑劑混合而形成鉭塊（tantalum?slug），以確保鉭粒在壓制形成陽極時彼此粘結在一起。粉狀鉭在高壓條件下繞鉭線壓制，并在真空條件下高溫燒結，形成海綿狀結構。這種結構是一種高度孔狀結構，可以提供比較大的內部表面積。

雖然以上方法具有一定的優點，但是，電容器無法實現高能量密度（能量/體積）和高體積效率（電容*電壓/體積）。提高電容器的能量密度和電容的一種方法包括，例如，增大陽極的尺寸。然而，由于要容納隔離層、液封等，通常需要較大的體積，這樣做會降低體積效率。而由于在燒結時其容易彎曲和變形，通常在任何情況下都

很難形成大尺寸的陽極塊。

因此，需要一種體積高效（volumetrically?efficient）且具有高能量密度的濕式電解電容器。

發明內容

根據本發明的一個實施例，公開了一種濕式電解電容器，包括一個金屬外殼，所述金屬外殼包括第一邊緣部分及與其相對的第二邊緣部分，兩者從端部縱向延伸限定了一個內部空間。在至少部分金屬外殼的內表面上沉積有一種電化學活性的陰極材料。所述電容器還包括一個由陽極氧化、燒結多孔體形成的陽極。所述陽極包括一個上端部和一個下端部，其中第一邊緣部分及與其相對的第二邊緣部分在上端部和下端部之間縱向延伸，限定了陽極的長度。陽極的第一邊緣部分和第二邊緣部分之間的距離還限定了所述陽極的寬度。陽極寬度和內部空間的寬度之比大約為0.80-1.00。陽極位于金屬外殼限定的內部空間中，大約占據內部空間的70vol%或更多。所述電容器還包括一種與陽極及電化學活性材料電接觸的液體電解質。

在本發明的另一個實施例中，公開了一種形成濕式電解電容器的方法。所述方法包括壓制一種包括鉭、鈮或它們的導電氧化物的粉末形成多孔體，其中陽極引線從多孔體引出。所述多孔體在熱處理設備中燒結，多孔體表面與外表面并不發生物理接觸。這種燒結的多孔體經陽極氧化形成一陽極，長度大約為1-60毫米、寬度大約為1-40毫米。所述陽極插入金屬外殼的內部空間中，其中至少部分金屬外殼內表面涂覆一種電化學活性的材料。所述陽極和電化學活性的材料與液體電解質接觸。

本發明的其它特點和方面將在下文進行更詳細的說明。

附圖說明

本發明的完整和具體說明，包括對于本領域技術人員而言的最佳實施例，將結合附圖和附圖標記在具體實施方式中作進一步描述，在附圖中，同一附圖標記表示相同或者相似部件。其中：

圖1是本發明濕式電解電容器的一個實施例中所用陽極的剖視圖，其中所述陽極被隔離層包圍；

圖2是本發明中使用的一個外殼實施例的剖視圖，其中所述外殼涂覆了電化學活性陰極材料；

圖3示出了位于圖2所示的外殼中的圖1的陽極；

圖4是具有液封的圖3的陽極/外殼組件的剖視圖；

圖5是本發明中使用的一個密封蓋組件實施例的剖視圖；