專利名稱：：電解電容器的電極的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明是涉及一種電解電容器的電極，特別是指一種覆蓋有金屬氧化物的電解電容器電極。
背景技術(shù)：
：在鋁電解電容器的結(jié)構(gòu)中，通常使用鋁箔作為陽極與陰極電極，其中陽極鋁箔和陰極鋁箔經(jīng)過蝕刻形成多孔性結(jié)構(gòu)以提高電極表面積。該多孔性電極再經(jīng)電化學(xué)化成處理，成長氧化鋁作為介電層來用。電容器的容量主要是依據(jù)下關(guān)系式計(jì)算C二f(其中，C為電容量，f為介電常數(shù)，J為電極表面積，以及"為介電層厚度)。因此，電容器的電極，特別是陽極電極，經(jīng)化成后所形成的氧化介電層的特性即為決定所能表現(xiàn)出來的電容量的關(guān)鍵因素。通常，在鋁電解電容器的架構(gòu)中，所使用的鋁陽極箔的介電層組成皆為氧化鋁，氧化鋁的介電常數(shù)約為812。若欲提升電解電容器的電容量，理論上可以通過增加電極表面積A降低介電層厚度c/、改變介電常數(shù)f三種方式進(jìn)行。然而，由于目前所使用的鋁陽極箔在電蝕化成技術(shù)，已無法大幅提升電容量。若進(jìn)一步蝕刻電蝕鋁箔通過增加表面積以提升電容量，恐將使鋁箔強(qiáng)度不足而造成斷裂。另一方面，通過改變化成條件降低介電層厚度提升電容量，則無法得到穩(wěn)定的介電層。因此，無論是通過進(jìn)一步電蝕技術(shù)增加表面積或是控制化成條件以降低介電層厚度，均具有相當(dāng)?shù)睦щy點(diǎn)。再者，由于電容器的容量與材料的介電常數(shù)成正比，通過高介電常數(shù)物質(zhì)的引入，在結(jié)構(gòu)中引入包含鈦、鋯、鉿、鈮、鉭等閥金屬的氧化物中，具有高介電常數(shù)的，例如五氧化二鉭(介電常數(shù)26~27)、五氧化二鈮(介電常數(shù)4142)、二氧化鈦(介電常數(shù)40100)，甚至于鈦鋇氧化衍生物(介電常數(shù)約數(shù)百數(shù)千)取代既有的單一氧化鋁，則可進(jìn)一步提升陽極電容量。日本公開公報(bào)特開平05-009710揭示一種在鋁箔上利用蒸鍍法成長鈮及其氧化物的方法，然而該制造方法是利用陰極電弧電漿鍍膜(Cathodicarcplasmad印osition)，必須耗費(fèi)昂貴的制造設(shè)備，不利于降低成本。日本公開公報(bào)2000-012402揭露一種在鋁的熔鑄過程中加入各種含閥金屬的氧化物、氮化物或碳化物粒子的方法，然而該方法必須通過繁雜的高溫制造程序，且不易使粒子均勻分布于基材中。日本公開公報(bào)特開平2000-012400揭示將各種含閥金屬的氧化物、氮化物或碳化物粒子與粘結(jié)劑混合涂布于鋁箔上以提升電容量，然而其粒子與粒子間及粒子與基材間僅以物理方法粘著，具有粒子脫落或與基材剝離的缺點(diǎn)。有鑒于此，仍需要一種制造方法簡單且基材表面覆蓋物不易剝離的高電容電解電容器電極。
發(fā)明內(nèi)容有鑒于上述問題，本發(fā)明的主要目的即在于提供一種高電容量的電解電容器電極。本發(fā)明的另一目的是提供一種基材表面覆蓋物不易剝離的電解電容器電極。本發(fā)明的又一目的是提供一種利用簡單方法即可制得且具有高電容量的電解電容器電極。為達(dá)上述及其他目的，本發(fā)明提供一種電解電容器的電極，包含基材以及形成于基材表面的金屬氧化物，其中，該金屬氧化物是由前體與基材表面的官能基進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)，通過化學(xué)鍵結(jié)形成于該基材表面。該電極基材表面覆蓋有金屬氧化物，可以有效提高電極電容量，且該金屬氧化物是通過化學(xué)鍵結(jié)形成于該基材表面，具有不易剝離的優(yōu)點(diǎn)，特別適合用作為電解電容器的電極。具體實(shí)施方式本發(fā)明的電解電容器電極，包括基材以及經(jīng)由化學(xué)鍵結(jié)形成于該基材表面的金屬氧化物。于一具體實(shí)例中，使用多孔性鋁箔基材，例如電蝕鋁電極箔或電蝕化成鋁電極箔作為電極基材。由于該鋁箔基材具有大量羥基官能基，且該官能基以氫氧化鋁的型態(tài)存在于鋁箔基材表面。該鋁箔基材與對羥基具有反應(yīng)性的前體接觸后，可形成A1-0-M的結(jié)構(gòu)(式中，M為金屬)，經(jīng)熱處理即可轉(zhuǎn)變?yōu)楹蠥1與M的氧化物，而形成覆蓋于基材表面的金屬氧化物。該鋁箔基材與前體的接觸方式并無特別限制，于一具體實(shí)例中，先將前體調(diào)制為溶液，利用注入、噴灑、含浸、或氣相接觸的方式，使基材與前體充分接觸而于鋁箔基材表面形成A1-0-M結(jié)構(gòu)。于本發(fā)明電解電容器電極的基材表面形成金屬氧化物的熱處理通常于30至600'C的條件下進(jìn)行，較佳是于100至50(TC的條件下進(jìn)行。本發(fā)明用以與鋁箔基材接觸且對羥基具有反應(yīng)性的前體具有下式(I)所示結(jié)構(gòu)的金屬烷氧化物M(OR)n(I)M表示A1、Ba、Ti、V、Zr、Hf、Nb、Ta、Mo、W、Si、或Sn金屬；R表示-CH3、-C2H5、-(n-C3H7)、-(i-C3H7)、-(n-C晶)、-(i_C4H》、或-C(CH3):;等；以及n為1至6的整數(shù)。該金屬烷氧化物可直接與鋁箔基材表面的OH官能基進(jìn)行反應(yīng)，或通過水解反應(yīng)產(chǎn)生M(OH)n后，再與含OH官能基的鋁箔基材進(jìn)行反應(yīng)。該金屬垸氧化物是具有介電特性的閥金屬垸氧化物較佳，其實(shí)例包括鈦、鈮、鋯、鉿、鉭、鋁的金屬垸氧化物，較佳為鈦、或鈮的金屬烷氧化物，特別適用于電容器電極的鋁箔基材改質(zhì)。通過將高介電常數(shù)金屬氧化層覆蓋于鋁箔基材表面，可以有效提高電極電容量。該高介電常數(shù)金屬氧化物具有高于氧化鋁的介電常數(shù)，其實(shí)例包括，但非限于鈦氧化物、鈮氧化物、鋯氧化物、鉿氧化物、鉭氧化物、鋁氧化物、鈦鋇氧化衍生物、或其組合。本發(fā)明的電極中，基材表面的金屬氧化物經(jīng)由金屬垸氧化物前體與鋁箔基材進(jìn)行反應(yīng)，而以化學(xué)鍵結(jié)形成于該基材表面，可以利用簡單方法獲得具有高電容量的電解電容器電極。以下是通過特定的具體實(shí)施例進(jìn)一步說明本發(fā)明的特點(diǎn)與功效，但非用于限制本發(fā)明的范疇。實(shí)施例比較例1使用1公分X5公分的多孔性鋁箔(KDKU157)作為電極基材，于空氣進(jìn)行熱處理30分鐘。將熱處理后所獲得的電極箔置于15重量％的己二酸銨水溶液中量測120Hz的電容量，結(jié)果記錄于表1。實(shí)施例1配制Nb(0C2H5)5的乙醇溶液(Nb(0C2H5)5:乙醇=1:19)作為前體溶液，使用1公分X5公分的多孔性鋁箔(KDKU157)作為電極基材。將前體溶液導(dǎo)入基材中使兩者接觸，待基材與前體溶液進(jìn)行反應(yīng)后，于空氣中進(jìn)行熱處理30分鐘，使鋁箔基材表面形成鈮氧化物層。將所獲得的電極箔置于15重量％的己二酸銨水溶液中量測120Hz的電容量，結(jié)果記錄于表l。實(shí)施例2配制Ti(i-0C3H7)4的異丙醇溶液(Ti(i-0C3H7)4:異丙醇=1:19)作為前體溶液，使用1公分X5公分的多孔性鋁箔(KDKU157)作為電極基材。將前體溶液導(dǎo)入基材中使兩者接觸，待基材與前體溶液進(jìn)行反應(yīng)后，于空氣中進(jìn)行熱處理30分鐘，使鋁箔基材表面形成鈦氧化物層。將所獲得的電極箔置于15重量％的己二酸銨水溶液中量測120Hz的電容量，結(jié)果記錄于表l。表l<table>tableseeoriginaldocumentpage6</column></row><table>由上述實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，經(jīng)與前體進(jìn)行反應(yīng)后熱處理形成金屬氧化物層的改質(zhì)型鋁箔電極相比于未經(jīng)前體處理的鋁箔電極，其電容量方面有2.8至4.4%的增加。比較例2使用1公分X5公分的多孔性鋁箔(KDKU157)作為電極基材，于空氣中進(jìn)行熱處理30分鐘后，再重復(fù)進(jìn)行熱處理步驟。將熱處理后所獲得的電極箔置于15重量％的己二酸銨水溶液中量測120Hz的電容量，其電容量CO訂為100%基準(zhǔn)，結(jié)果記錄于表2。實(shí)施例3配制Nb(0C2H5)5乙醇溶液作為前體溶液，使用1公分X5公分的多孔性鋁箔(KDKU157)作為電極基材。將前體溶液導(dǎo)入基材中使兩者接觸，待基材與前體溶液進(jìn)行反應(yīng)后，于空氣中進(jìn)行熱處理30分鐘，重復(fù)進(jìn)行前述反應(yīng)與熱處理步驟，使鋁箔基材表面形成鈮氧化物層。將所獲得的電極箔置于15重量％的己二酸銨水溶液中量測120Hz的電容量C，與基準(zhǔn)電容量CO相較，結(jié)果記錄于表2。實(shí)施例4配制Ti(i-0C3H7)4異丙醇溶液作為前體溶液，使用1公分X5公分的多孔性鋁箔(KDKU157)作為電極基材。將前體溶液導(dǎo)入基材中使兩者接觸，待基材與前體溶液進(jìn)行反應(yīng)后，于空氣中加熱進(jìn)行熱處理30分鐘，重復(fù)進(jìn)行前述反應(yīng)與熱處理步驟，使鋁箔基材表面形成鈦氧化物層。將所獲得的電極箔置于15重量％的己二酸銨水溶液中量測120Hz的電容量C，與基準(zhǔn)電容量CO相較，結(jié)果記錄于表2。表2<table>tableseeoriginaldocumentpage7</column></row><table>表2結(jié)果顯示，形成鈦氧化物層的改質(zhì)型鋁箔電極中，采用重復(fù)與前體反應(yīng)后進(jìn)行熱處理程序者，其電極電容量相比于未覆蓋金屬氧化物層的鋁箔電極，其電極電容量呈現(xiàn)較明顯的增加效益。實(shí)施例5重復(fù)實(shí)施例4的步驟，提高前體溶液濃度為2倍，結(jié)果記錄于表3。實(shí)施例6重復(fù)實(shí)施例4的步驟，提高前體溶液濃度為3倍，結(jié)果記錄于表3。實(shí)施例7重復(fù)實(shí)施例4的步驟，提高前體溶液濃度為5倍，結(jié)果記錄于表3。表三含鈦前體溶液濃度對電極箔電容量的比較<table>tableseeoriginaldocumentpage8</column></row><table>結(jié)果顯示，隨著所使用的前體濃度提高，可得到較高的電容量表現(xiàn)。上述實(shí)施例僅為例示性說明本發(fā)明的原理及其功效，并非用于限制本發(fā)明，任何本領(lǐng)域技術(shù)人員均可在不違背本發(fā)明的精神及范疇下，對上述實(shí)施例進(jìn)行修飾與變化。因此，本發(fā)明的權(quán)利保護(hù)范圍，應(yīng)如權(quán)利要求所列。權(quán)利要求1.一種電解電容器的電極，包括基材以及形成于該基材表面的金屬氧化物，其中，該金屬氧化物是由前體與該基材表面的官能基進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)，通過化學(xué)鍵結(jié)形成于該基材表面。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電極，其中，該基材是鋁基材。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的電極，其中，該鋁基材是多孔性鋁笵。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電極，其中，該金屬氧化物是具有高亍氧化鋁的介電常數(shù)。5.根據(jù)權(quán)利要求l所述的電極，其中，該金屬氧化物選自鈦氧化物、鈮氧化物、鋯氧化物、鉿氧化物、鉭氧化物、鋁氧化物或鈦鋇氧化衍生物。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電極，其中，該金屬氧化物是由前體與該基材表面的官能基進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)后經(jīng)高溫?zé)崽幚硭纬傻摹?.根據(jù)權(quán)利要求6所述的電極，其中，該前體選自含有鈦、鈮、鋯、鉿、鉭或鋁的金屬烷氧化物。8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的電極，其中，該官能基是羥基。全文摘要一種電解電容器的電極，包含基材以及形成于基材表面的金屬氧化物，其中，該金屬氧化物由前體與基材表面的功能基團(tuán)進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)，通過化學(xué)鍵結(jié)形成于該基材表面。該電極基材表面覆蓋有金屬氧化物，可以有效提高電極電容量，且該金屬氧化物通過化學(xué)鍵結(jié)形成于該基材表面，具有不易剝離的優(yōu)點(diǎn)，特別適合用作為電解電容器的電極。文檔編號H01G9/042GK101231911SQ20071000435公開日2008年7月30日申請日期2007年1月24日優(yōu)先權(quán)日2007年1月24日發(fā)明者蔡麗端,黃震宇申請人:財(cái)團(tuán)法人工業(yè)技術(shù)研究院