固體電解質電容器制造技術

本發(fā)明專利技術涉及固體電解質電容器，該固體電解質電容器包括：陽極體；介電層，設置于所述陽極體的表面；以及固體電解質層，設置于所述介電層的表面且由導電率為1S/cm或更高的氧化鋅形成。此外，在本發(fā)明專利技術的固體電解質電容器中，所述介電層和固體電解質層之間可形成有一擴散抑制層，該擴散抑制層用于抑制所述介電層和固體電解質層之間的相互擴散。

【技術實現(xiàn)步驟摘要】
固體電解質電容器
本專利技術涉及一種固體電解質電容器，尤其涉及一種將導電氧化鋅用作電解質的固體電解質電容器。
技術介紹
以乙二醇或γ-丁內酯等低分子量有機溶劑為主要成分并且含有溶解于該有機溶劑內的己二酸、癸二酸、硼酸、磷酸或其鹽等電解質的電解液通常用作電解質電容器的電解質。此外，還將使用聚噻吩、聚吡咯、聚苯胺或其衍生物的導電聚合物，二氧化錳等用作其他種類的電解質。公開號為4-240710的日本待審專利申請公開了一種涉及固體電解質形成方法的技術，其中，所述固體電解質臨近閥金屬陽極體內形成的介電膜設置。近年來，當電解質電容器例如用于車輛時，需要提高該電解質電容器可使用的溫度。然而，該電解質電容器的電解液或導電聚合物等有機材料在高溫下會揮發(fā)或分解，從而導致所述電容器的功能下降。上述問題可通過將二氧化錳用作電解質得到解決。然而，由于二氧化錳的低導電性，這又導致該電容器的等效串聯(lián)電阻(EquivalentSeriesResistance，ESR)較高的問題。
技術實現(xiàn)思路
鑒于上述問題，本專利技術的目的在于提供一種具有耐熱及低ESR特性的固體電解質電容器。本專利技術固體電解質電容器包括：陽極體；介電層，設置于所述陽極體的表面；以及固體電解質層，設置于所述介電層的表面且由導電率為1S/cm或更高的氧化鋅形成。根據(jù)本專利技術，可提供一種具有耐熱及低ESR特性的固體電解質電容器。根據(jù)以下給出的具體描述及附圖，可更加充分地理解本專利技術的上述及其他目的、特征和優(yōu)點，所述附圖僅以說明的方式給出，因此不視為對本專利技術形成限制。附圖說明圖1為根據(jù)第一實施方式的固體電解質電容器的截面圖；圖2為根據(jù)第二實施方式的固體電解質電容器的截面圖；圖3為實施例1～21的電解質、電解質導電率、擴散抑制層、容量(120Hz)、容量(100kHz)以及漏電流缺陷百分比表；以及圖4為實施例22～42的電解質、電解質導電率、擴散抑制層、容量(120Hz)、容量(100kHz)及漏電流缺陷百分比表。具體實施方式〈第一實施方式〉以下，參照附圖對本專利技術的實施方式進行說明。圖1為根據(jù)第一實施方式的固體電解質電容器的截面圖。如圖1所示，本實施方式的固體電解質電容器1包括陽極體11、設置于陽極體11表面的介電層12、形成于介電層12表面的固體電解質層13以及陰極體16。陰極體16包括石墨層14和銀層15，而且該陰極體16用作連接固體電解質層13和陰極(未圖示)的陰極引出層。陽極體11由閥金屬形成。所述閥金屬可例如為鋁、鉭、鈮、鈦、鋯、鉿、鎢以及含有這些金屬的合金。這些閥金屬材料僅為示例，任何只要能在形成于陽極體11上的所述介電層和導電氧化鋅電解質之間產生整流效應的材料，均可用于本實施方式的固體電解質電容器。介電層12例如可通過對由閥金屬形成的陽極體11進行陽極氧化的方式形成。當鋁用于陽極體11時，可通過對陽極體11進行陽極氧化，在陽極體11的表面上形成氧化鋁膜(介電層12)。介電層12的厚度例如為約1nm～2μm。固體電解質層13形成于介電層12和陰極體16之間。雖然只要能保證導電率、產生整流效應且實現(xiàn)容量，則不對固體電解質層的厚度作出特別限制，但固體電解質層13的厚度可例如為約10nm～500μm。固體電解質層13將在下文中詳細描述。石墨層14形成于固體電解質13的表面。石墨層14例如使用碳膏(例如由碳顆粒、石墨和樹脂形成)形成。石墨層14形成于固體電解質層13上，從而使得石墨層14與固體電解質層13直接接觸。銀層15形成于石墨層14的表面。銀層15，或稱銀膏層，可例如通過混合銀顆粒和環(huán)氧樹脂的方式形成。石墨層14的厚度例如為約10nm～100μm，銀層15的厚度例如為約1μm～300μm。陰極體(陰極引出層)16可僅由石墨層14和銀層15中的一種形成。也就是說，只要固體電解質層13和所述陰極(未圖示)可相互電連接，陰極體(陰極引出層)16可具有所希望的結構。本實施方式的固體電解質電容器1通過將具有一定導電率的氧化鋅用作固體電解質層13的方式形成。下文中，對含于本實施方式的固體電解質電容器1內的固體電解質層13進行詳細描述。為了實現(xiàn)電荷在介電層12中的蓄積，需要在固體電解質電容器1的固體電解質層13和介電層12之間產生整流效應。雖然氧化鋅(ZnO)是絕緣材料，但是可以通過添加摻雜劑或形成氧缺陷的方式使氧化鋅(ZnO)獲得導電性。雖然只要能提高導電率且產生整流效應，則不對所述摻雜劑的種類作出限制，但該摻雜劑可例如為第3族元素(如鈧(Sc)或釔(Y))，第4族元素(如鈦(Ti)、鈦(Zr)或鉿(Hf))，第13族元素(如硼(B)、鋁(Al)、鎵(Ga)或銦(In))，第14族元素(如硅(Si)、鍺(Ge)或錫(Sn))，釩(V)或氟(F)。在導電性方面，優(yōu)選使用硼(B)、鋁(Al)或鎵(Ga)。在導電氧化鋅和所述介電層之間產生整流效應，以及通過使用采用氧缺陷或含有上述摻雜劑的導電率為1S/cm或更高的導電氧化鋅實現(xiàn)電荷蓄積尚屬首次。順便提及，通過摻雜劑摻雜形成的導電氧化鋅的耐熱性高于因氧缺陷而獲得導電性的氧化鋅的耐熱性。也就是說，通過摻雜劑摻雜形成的導電氧化鋅為一種具有高導電率及高耐熱性的材料，而且也是一種當將其形成于介電層12上時可在其內產生整流效應的材料。所述因氧缺陷而獲得導電性的氧化鋅具有高至足以實現(xiàn)本專利技術目的的耐熱性。此外，為了進一步提高耐熱性，可防止氧進入用于所述電解質的導電氧化鋅中。所述導電氧化鋅例如可由成型劑或電鍍層等覆蓋或密封，或者所述石墨層或銀層可含有幾乎不允許氧通過的物質，或含有捕獲氧的物質。固體電解質層13可例如由濺射法、離子鍍法、氣相沉積法、電鍍法、液相沉積法或對分散至溶液的粉末進行粘附等方法形成。當電介質層12的形狀例如為蝕刻形成的形狀或粉末燒結體等具有較大不平整處的形狀時，為了實現(xiàn)容量，要求將所述電解質形成至深入介電層12的所述不平整處內。在此情況下，固體電解質層13優(yōu)選例如由氣相沉積法、電鍍法或液相沉積法等可使該電解質深度浸漬所述不平整處的方法。固體電解質層13可在高溫(如約300℃)或室溫下形成。此外，在形成固體電解質層13時，可在介電層12形成后，在加熱陽極體11的同時形成氧化鋅，或者可在氧化鋅形成后實施退火處理，以提高該氧化鋅的導電率。固體電解質層13既可在空氣中形成，也可在惰性氣體中形成。當在氧化鋅中形成氧缺陷時，優(yōu)選在惰性氣體或微還原氣氛中形成固體電解質層13。氬氣、氦氣、氮氣等可用作所述惰性氣體。氫等可用于還原氣氛內。此外，固體電解質層13形成后，可使用氫氣等對氧化鋅進行還原。舉例而言，氧化鋅形成后，可在氫氣氣氛下處理氧化鋅，從而可在氧化鋅內形成氧缺陷。在本實施方式中，作為固體電解質層13的氧化鋅具有1S/cm或更高的導電率，更優(yōu)選為10S/cm或更高的導電率，更加優(yōu)選為50S/cm或更高的導電率。該導電率可通過控制氧化鋅形成前后的氣氛、時間和溫度進行調節(jié)。或者，也可通過調節(jié)所述摻雜劑濃度對所述導電率進行調節(jié)。在一種替代方案中，通過同時使用上述兩種方案實現(xiàn)所述導電率的調節(jié)。在本實施方式中，作為固體電解質層13的氧化鋅可含有0.01％～20％原子百分比的摻雜劑，該摻雜劑包括B、Al和Ga中的至少一種。在此情況下，氧化鋅的導電率可以為5本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種固體電解質電容器，其特征在于，包括：陽極體；介電層，設置于所述陽極體的表面；以及固體電解質層，設置于所述介電層的表面且由導電率為1S/cm或更高的氧化鋅形成。

【技術特征摘要】
2015.12.04 JP JP2015-2374391.一種固體電解質電容器，其特征在于，包括：陽極體；介電層，設置于所述陽極體的表面；以及固體電解質層，設置于所述介電層的表面且由導電率為1S/cm或更高的氧化鋅形成。2.根據(jù)權利要求1所述的固體電解質電容器，其特征在于，所述氧化鋅含有至少一種摻雜劑。3.根據(jù)權利要求2所述的固體電解質電容器，其特征在于，所述摻雜劑含有硼、鋁和鎵中的至少一種。4.根據(jù)權利要求2所述的固體電解質電容器，其特征在于，所述摻雜劑的摻入量在0.01％至20％原子百分比的范圍內。5.根據(jù)權利要求4所述的固體電解質電容器，其特征在于，所述氧化鋅的導電率為5S/cm或更高。6.根據(jù)權利要求2所述的固體電解質電容器，其特征在于，所述氧化鋅含有0.1％至15.0％原子百分比的鋁作為所述摻雜劑。7.根據(jù)權利要求2所述的固體電解質電容器，其特征在于，所述氧化鋅含有0.1％至15.0％原子百分比的鎵...

【專利技術屬性】
技術研發(fā)人員：佐藤弘樹，
申請(專利權)人：NEC東金株式會社，
類型：發(fā)明
國別省市：日本,JP