[發明專利]負極箔的生產工藝及負極箔和聚合物固態鋁電解電容器

有效

• 申請號: 201910214877.3
• 申請日: 2019-03-20
• 公開（公告）號: CN109830374B
• 公開（公告）日: 2021-04-20
• 發明（設計）人: 呂上;朱金勇;蔣武斌
• 申請（專利權）人: 安徽納諾箔材有限公司
• 主分類號: H01G9/00
• 分類號: H01G9/00;H01G9/055;H01G9/15;C23F1/20
• 代理公司: 蘇州創元專利商標事務所有限公司 32103
• 代理人: 汪青;方中

本發明涉及負極箔的生產工藝及負極箔和聚合物固態鋁電解電容器，該負極箔的生產工藝，其包括如下步驟：S1、選擇鋁基材；S2、形成電介質層工序，其包括如下步驟：a）、制備漿料；b）、先對鋁基材表面進行蝕刻處理以形成孔洞，然后將漿料涂覆在具有孔洞的鋁基材表面，并進行表面干燥，接著送入軋制機，將涂層壓入孔洞并壓實在孔洞和鋁基材表面；c）、碳化處理。本發明的負極箔在提高比容的前提下，同比容所采用的負極箔明顯變薄，同時由該負極箔所生產的聚合物固態鋁電解電容器，在同容量產品中，明顯體積變小，ESR值也變小，同時對聚合物固態鋁電解電容器的小型化和耐電流能力做出了貢獻。

技術領域

本發明屬于電容器技術領域，特別涉及一種負極箔，同時還涉及一種負極箔的生產工藝和一種采用該負極箔所制成的聚合物固態鋁電解電容器。

背景技術

眾所周知，電子元器件小型化一直以來都是行業熱點。近年來，無論在民用的消費類電子、工業制造、汽車電子，還是軍事通信等領域，各種智能終端的迅速發展。這些終端功能的實現，無不需要小型化的元器件支持，在有限的空間實現更多的功能已成為必然趨勢，對元器件小型化的需求將持續不斷。

電容作為基礎元器件在電子線路中是一種必不可少的器件，一般用來作為通交阻直、濾波、旁路、耦合和快速充放電功能來使用，可用來減少紋波并吸收開關穩壓器產生的噪聲，還可以用于后級穩壓，提高設備的穩定性和瞬態響應能力。電源輸出中不應出現任何紋波噪聲或殘留抖動。而在各種類型的電容器中，聚合物固態鋁電解電容器從容量體積比，容量價格比上來說，仍然是最具性價比的選擇，廣泛應用于消費電子產品、通信產品、自動化控制、汽車工業、光電產品、高速鐵路與航空及軍事裝備等。

根據電容的容量計算公式C =εS/d，其中C為電容容量，ε為電介質的介電常數，S為電容器正負電極板的正對面積，d為正負電極板間的距離，可以看出，電容的容量與電介質的介電常數成正比，電極板的面積成正比，電極間的距離成反比。

實際在液態鋁電解電容的結構存在兩個電容，其中正極箔與電解液構成一個電容器C1，電解液與負極箔構成一個電容器C2，兩個電容器呈串聯連接，總容量C =（C1×C2）/（C1+C2），為使總容量大，正極及負極箔的容量均需要增大。容量增大的第一個方法是提高電介質的介電常數，選用氧化物介電常數高的閥金屬，比如：鉭，鈮等，但是這些金屬屬于稀有金屬,在地球上的資源量相對較少，價格昂貴，與鋁相比性價比降低；第二個方法是降低電極間的距離，在聚合物固態鋁電解電容器中電介質是鋁的氧化物Al₂0₃膜層，電極間的距離就是這層氧化膜的厚度，正極箔膜層與電容耐壓成正比例相關，因此在同耐壓水平上，無法降低氧化膜的厚度。而負極箔的氧化膜是為穩定特性，在其表面形成極薄的氧化層僅比自然氧化膜略厚也已經無法再降低；第三種方法是提高電極箔面積是提高容量，使電容同容量小型化的常規手段。長期以來聚合物固態鋁電解電容器的小型化依靠的是鋁箔的擴面腐蝕技術，即通過電化學腐蝕法，將鋁箔表面腐蝕出海綿狀空洞，擴大其面積。隨著這個技術的不斷進步，擴面倍數逐年增加。但目前已基本達到其物理的極限，增加速度極其緩慢，以負極箔為例，以目前技術，比容500uF/cm²左右已經是最大程度，但和正箔電容串聯后，仍然較大地影響了整體電容容量，阻止了聚合物固態鋁電解電容器的進一步小型化。

業界對提高負極箔比容，降低對正箔容量的損耗也進行了多年的研究，其中較有進展的方案是在鋁基材上附上介電常數高的物質，提高ε的方法來提高電容。其中日本蓄電器株式會社開發出在鋁基材上通過蒸鍍的方法鍍上一層鈦，鈦表面呈現高低不平的角錐狀，一定程度提高其表面積，再將其鈍化，表面形成TiO₂薄膜，由于TiO₂具有比Al₂0₃高得多的介電常數，用此方法做成的負極箔比容有較大幅度的提高，但由于其表面積不夠理想，比容只能達到1000uF/ cm²的程度，在低壓大容量電容器中，仍會對正極箔的容量有所損耗。