[發明專利]一種閥金屬多孔體涂層電極箔及制作方法和電解電容器

有效

• 申請號: 201910918408.X
• 申請日: 2019-09-26
• 公開（公告）號: CN110648849B
• 公開（公告）日: 2021-12-14
• 發明（設計）人: 黃祖瓊;焦露萍
• 申請（專利權）人: 宇啟材料科技南通有限公司
• 主分類號: H01G9/042
• 分類號: H01G9/042;H01G9/045;H01G9/052
• 代理公司: 上海市匯業律師事務所 31325
• 代理人: 唐嘉偉

本申請提供一種閥金屬多孔體涂層電極箔，包括鋁箔基體及冶金結合于鋁箔基體至少一面的閥金屬多孔體涂層，閥金屬多孔體涂層由閥金屬粉堆積燒結一體，閥金屬粉粒子間及閥金屬粉粒子與鋁箔基體間含有至少一種閥金屬化合物，并形成導電連接,閥金屬粉末含有鈦粉，鈦粉體積占所述閥金屬粉末體積的2～100％。本申請通過閥金屬粉粉體無定型堆積并通過顆粒間原位生成閥金屬化合物促進冶金結合、形成閥金屬多孔體涂層，可獲得極高的比容。本申請還要求保護本電極箔的制作方法，及基于其的電解電容器。

技術領域

本申請涉及電極箔材料領域和制造技術領域，尤其涉及一種閥金屬多孔體涂層電極箔、其制作方法使用其的電解電容器。

背景技術

電解電容器是以閥金屬表面氧化膜作為介電層的電容器，其電極材料是閥金屬。本專利中所述的“閥金屬”是在空氣中具有天然氧化膜，可通過陽極氧化獲得可控的化成氧化膜的金屬，其作為電解電容器的材料的核心特性是具有“自愈”特性，即閥金屬表面的氧化膜(天然的或陽極氧化生成的)的缺陷在電解液(或固態電解質)和加電壓條件下可以自動修復，不會造成進一步擊穿。目前用于電解電容器的閥金屬主要有鋁、鉭、鈮、鈦，作為閥金屬各有各的優良特性。

鋁電解電容器的閥金屬是鋁，其電極箔為鋁箔，以鋁箔表面的氧化膜為介電層，其容量公式為C＝εS/(4kπd),其中ε為介電層(氧化鋁)的介電常數，S為鋁箔的比表面積，d為介電層(氧化鋁)的厚度。為了獲得更大的容量，電極鋁箔一般采用腐蝕法來增大比表面積。但是傳統腐蝕法一方面通“減材法”能獲得的容量有限，目前技術發展已經接近其天花板，另一方面酸堿污染重，環保形勢嚴峻。

為了提高電極鋁箔容量，很多從業者采用添加更高介電常數的物質的方法來提高ε值，鈦及其氧化物、鹽類(如鈦酸鹽)成為添加的三個主要方向。

有很多已公開專利技術通過物理氣相沉積手段(如蒸鍍、磁控濺射)在鋁箔表面形成鈦金屬膜層來提高比容。然發明人在生產實踐發現使用濺射獲得的鈦金屬膜比較致密，表面積S太低，獲得的容量受表面積局限，而且純鈦金屬的比容穩定性較差，水合后容量衰減幅度較大。為了解決純鈦涂層的容量穩定性，東莞市東洋光電容器有限公司公開了一種在電子束蒸鍍的鈦膜上形成一層固化的硅烷偶聯劑的改善方法，但是該方法未能解決蒸鍍鈦箔表面積低的問題

因此，如何針對上述現有技術所存在的缺點進行研發改良，實為相關業界所需努力研發的目標，本申請設計人有鑒于此，乃思及創作的意念，遂以多年的經驗加以設計，經多方探討并試作樣品試驗，及多次修正改良，乃推出本申請。

發明內容

為解決上述現有技術中的一個或者多個，本申請提供一種閥金屬多孔體涂層電極箔。

一方面，本申請提供一種閥金屬多孔體涂層電極箔，包括鋁箔基體及冶金結合于鋁箔基體至少一面的閥金屬多孔體涂層，閥金屬多孔體涂層由閥金屬粉堆積并燒結一體，閥金屬粉至少包含鈦粉，鈦粉體積占閥金屬粉體積的2～100％。

本申請構成涂層的閥金屬粉全部或部分為鈦粉。閥金屬粉3粒子表面具備氧化膜。鈦粉作為全部或部分閥金屬粉，鈦的氧化膜的介電常數是鋁的氧化膜的十幾到幾十倍，高介電常數的閥金屬氧化膜加上粉體涂層法這種易于獲得極高比表面積的結構，可獲得遠高于現有技術可以達到的容量。閥金屬粉堆積形成的多孔體結構一方面可以通過粉體的粒徑、形貌控制內部堆積空隙率，另一方面可以通過增大涂層厚度提高總表面積，綜合可獲得可控的超大比表面積。

在一些實施方式中，閥金屬粉末中鈦粉以外的閥金屬粉為鋁粉、鈮粉、鉭粉三者至少之一。

在一些實施方式中，閥金屬粉粒子表層具有碳元素，碳元素占閥金屬多孔體涂層總重量的比例為0.1～30％。

在一些實施方式中，閥金屬粉粒子間及閥金屬粉粒子與鋁箔基體間的連接相包括閥金屬化合物，閥金屬化合物為閥金屬的碳化物、碳氧化物、氮化物、碳氮化物的至少一種。

在一些實施方式中，閥金屬粉粒子表層氮含量為200～10000重量ppm。