制備固體電解電容器陰極的方法
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種制備固體電解電容器陰極的方法，旨在提供一種在陽(yáng)極鉭塊表面制備均勻致密二氧化錳層的方法。包括在介電質(zhì)層表面制備二氧化錳層，其方法是將閥金屬塊浸于硝酸錳溶液中數(shù)次，然后取出；將經(jīng)過(guò)浸漬的閥金屬塊送入通有蒸汽和氧氣的被膜爐中，加熱至200～300℃，恒溫1～10min后取出，重復(fù)操作數(shù)次；重復(fù)上述操作，直至在介電質(zhì)層表面制備的二氧化錳層厚度達(dá)到5～20μm；其中，硝酸錳溶液的比重依次增大，且比重最大的硝酸錳溶液含二氧化錳的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為20～60%。采用本發(fā)明方法制造的固體鉭電解電容器其漏電流值大約僅為控制標(biāo)準(zhǔn)的十分之一，是一種固體電解電容器陰極的制備方法。
【專利說(shuō)明】制備固體電解電容器陰極的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種固體電解電容器的制造方法，尤其涉及一種制備固體電解電容器陰極的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]固體電解電容器是電子設(shè)備中常用的重要元器件，其等效串聯(lián)電阻(ESR)和漏電流是評(píng)價(jià)其質(zhì)量的兩個(gè)關(guān)鍵性指標(biāo)。目前，許多科研工作者對(duì)于如何降低固體鉭電解電容器的ESR做了大量細(xì)致的研究；如申請(qǐng)?zhí)枮椤?0819237”、名稱為“低等效串聯(lián)電阻和高抗?jié)裥缘墓腆w電解電容器”，申請(qǐng)?zhí)枮椤?00410079295.2”、名稱為“固體電解電容器的制造方法”，以及申請(qǐng)?zhí)枮椤?00510003288.9”、名稱為“固體電解電容器陰極制造方法”的中國(guó)專利文獻(xiàn)都對(duì)這方面作了研究，但制造低漏電流固體電解電容的方法尚鮮見(jiàn)報(bào)道。
[0003]影響固體電解電容器漏電流的因素有很多，其中，陰極制造過(guò)程對(duì)其有著決定性作用。例如，在固體鉭電解電容器的陰極制造過(guò)程中，直接高溫分解會(huì)對(duì)介質(zhì)氧化膜產(chǎn)生熱沖擊，造成介質(zhì)氧化膜熱損傷，致使產(chǎn)品漏電流增大。當(dāng)漏電流增加超過(guò)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定值時(shí)電容器便會(huì)失效；當(dāng)漏電流變得無(wú)窮大時(shí)，介質(zhì)氧化膜將被擊穿，電容器完全失去了作用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中存在的上述缺陷，本發(fā)明旨在提供一種制備固體電解電容器陰極的方法；利用該方法可在陽(yáng)極鉭塊表面制備一層質(zhì)地均勻、致密的二氧化錳電解質(zhì)層，從而使固體電解電容器的漏電流得以大幅度降低。
[0005]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案包括在閥金屬塊表面制備介電質(zhì)層、在該介電質(zhì)層表面制備二氧化錳層、在二氧化錳層表面涂覆石墨層和銀漿層；二氧化錳層的制備方法如下:
1)將包覆有所述介電質(zhì)層的閥金屬塊按0.5?2 mm /min的速度浸沒(méi)于比重為1.1g?
2.4g/ cm 3的硝酸錳溶液中，浸潰5?30min，然后按0.5?2 mm /min的速度將該閥金屬塊取出；
2)將經(jīng)過(guò)浸潰的閥金屬塊送入通有氧氣和蒸汽的被膜爐中，然后按10?50°C/min的升溫速率將爐溫從至室溫加熱至200?300°C，恒溫I?IOmin后取出冷卻，如此重復(fù)操作I?5次；被膜爐中的氧氣質(zhì)量百分濃度為5?15%、蒸汽壓力為0.01?0.1Mpa ；
3)重復(fù)步驟I)和步驟2)的操作至少七次，直至在介電質(zhì)層表面制備的二氧化錳層厚度達(dá)到5?20μπι ;其中，步驟I)中每次用于浸潰的硝酸錳溶液的比重依次增大，且比重最大的硝酸錳溶液含二氧化錳的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為20?60%。
[0006]在上述技術(shù)方案中各步驟的工藝參數(shù)可以優(yōu)選為:步驟I)中所述的浸入速度和取出速度為I?1.5 IM /min、浸潰時(shí)間為10?25min ;步驟2)中所述的升溫速率為20?400C /min、分解溫度為220?280°C、恒溫時(shí)間為3?8min、氧氣質(zhì)量百分濃度為10%、蒸汽壓力為0.04~0.07Mpa ;步驟3)中所述的二氧化錳層厚度為10~15 μ m、所述比重最大的硝酸錳溶液含二氧化錳的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為30~50%。
[0007]在上述技術(shù)方案中各步驟的工藝參數(shù)進(jìn)一步優(yōu)選為:步驟I)中的浸入速度和取出速度為1.7 mm /min、浸潰時(shí)間15~20min ;步驟2)中的升溫速率為30°C /min、分解溫度為240~260°C、恒溫時(shí)間為5~6min、氧氣質(zhì)量百分濃度為10%、蒸汽壓力為0.05Mpa ；步驟3)中的二氧化錳層厚度為13 μ m、比重最大的硝酸錳溶液含二氧化錳的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為40%。
[0008]在上述技術(shù)方案中，所述閥金屬塊由鉭、鈮、鋁、鈦之一制成。
[0009]與現(xiàn)有技術(shù)比較，本發(fā)明由于采用了底面滲透方式，因此能夠使閥金屬塊微孔中的空氣完全排出，保證了硝酸錳溶液在閥金屬塊內(nèi)部及表面最大面積的有效浸潰；由于采用了連續(xù)升溫分解方式，因此可持續(xù)緩慢的給予硝酸錳溶液分解所需的能量，使整個(gè)化學(xué)反應(yīng)連續(xù)緩慢進(jìn)行，既避免了直接高溫分解對(duì)介質(zhì)氧化膜造成的沖擊和損傷，又能使反應(yīng)生成的二氧化錳層均勻、致密，從而大大降低了產(chǎn)品的漏電流，提高產(chǎn)品的可靠性。
[0010]以下是采用本發(fā)明方法分別制造的規(guī)格為20V330 μ F、25V220 μ F和100V10 μ F的鉭電解電容器各1000只，然后在1.2倍額定電壓下、200°C的環(huán)境中工作240h后所測(cè)定得到的電性能參數(shù)值:
表1:本發(fā)明方法制作鉭電解電容器電性能參數(shù)
【權(quán)利要求】
1.一種制備固體電解電容器陰極的方法，包括在閥金屬塊表面制備介電質(zhì)層、在該介電質(zhì)層表面制備二氧化錳層、在二氧化錳層表面涂覆石墨層和銀漿層；其特征在于二氧化錳層的制備方法如下: .1)將包覆有所述介電質(zhì)層的閥金屬塊按0.5?2 mm /min的速度浸沒(méi)于比重為1.1g?2.4g/ cm 3的硝酸錳溶液中，浸潰5?30min，然后按0.5?2 mm /min的速度將該閥金屬塊取出； .2)將經(jīng)過(guò)浸潰的閥金屬塊送入通有氧氣和蒸汽的被膜爐中，然后按10?50°C/min的升溫速率將爐溫從至室溫加熱至200?300°C，恒溫I?IOmin后取出冷卻，如此重復(fù)操作I?5次；被膜爐中的氧氣質(zhì)量百分濃度為5?15%、蒸汽壓力為0.01?0.1Mpa ； 3)重復(fù)步驟I)和步驟2)的操作至少七次，直至在介電質(zhì)層表面制備的二氧化錳層厚度達(dá)到5?20 μ m ;其中，步驟I)中每次用于浸潰的硝酸錳溶液的比重依次增大，且比重最大的硝酸錳溶液含二氧化錳的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為20?60%。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備固體電解電容器陰極的方法，其特征在于:步驟I)中所述的浸入速度和取出速度為I?1.5 mm /min、浸潰時(shí)間為10?25min ;步驟2)中所述的升溫速率為20?40°C /min、分解溫度為220?280°C、恒溫時(shí)間為3?8min、氧氣質(zhì)量百分濃度為10%、蒸汽壓力為0.04?0.07Mpa ;步驟3)中所述的二氧化錳層厚度為10?15 μ m、所述比重最大的硝酸錳溶液含二氧化錳的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為30?50%。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備固體電解電容器陰極的方法，其特征在于:步驟I)中的浸入速度和取出速度為1.7 mm /min、浸潰時(shí)間15?20min ;步驟2)中的升溫速率'為30°C /min、分解溫度為240?260°C、恒溫時(shí)間為5?6min、氧氣質(zhì)量百分濃度為10%、蒸汽壓力為0.05Mpa ;步驟3)中的二氧化錳層厚度為13 μ m、比重最大的硝酸錳溶液含二氧化錳的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為40%。
【文檔編號(hào)】H01G9/15GK103489656SQ201310486094
【公開(kāi)日】2014年1月1日 申請(qǐng)日期:2013年10月17日 優(yōu)先權(quán)日:2013年10月17日
【發(fā)明者】劉健, 李露, 熊遠(yuǎn)根, 沈偉 申請(qǐng)人:中國(guó)振華（集團(tuán)）新云電子元器件有限責(zé)任公司