用于極端環(huán)境的氧化錳電容器制造技術(shù)

本發(fā)明專利技術(shù)提供了一種用在高壓和高溫環(huán)境中的電容器組件。更具體地說，所述電容器組件包含電容器元件，所述電容器元件包含經(jīng)陽極氧化的、涂覆有氧化錳固體電解質(zhì)的多孔燒結(jié)體。為了便于在高壓(例如，高于大約35伏)和高溫(如高于大約175℃)應(yīng)用中使用電容器組件，在含惰性氣體的氣體氛圍存在下，將所述電容器元件封裝和密封在外殼中。我們認(rèn)為，外殼和惰性氣氛能夠限制供給二氧化錳的水分的量。通過采用這種方式，固體電解質(zhì)在極端條件下較不可能經(jīng)歷不良反應(yīng)，從而提高了電容器組件的熱穩(wěn)定性。除了在高壓和高溫環(huán)境中運(yùn)作良好以外，本發(fā)明專利技術(shù)的電容器組件還可表現(xiàn)出高的體積效率。

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
用于極端環(huán)境的氧化錳電容器相關(guān)申請(qǐng)的交叉引用本專利技術(shù)要求申請(qǐng)日為2011年4月7日，申請(qǐng)?zhí)枮?1/472,871的美國臨時(shí)申請(qǐng)的優(yōu)先權(quán)，該申請(qǐng)通過引用結(jié)合到本文中。
本專利技術(shù)涉及一種氧化錳電容器，特別是一種用于極端環(huán)境的氧化錳電容器。
技術(shù)介紹
已知二氧化錳廣泛用作電解電容器的固體電解質(zhì)。傳統(tǒng)上首先通過陽極氧化閥金屬陽極(如鉭)形成介電氧化物涂層，然后將涂覆有氧化物的陽極浸到硝酸錳的水溶液中而形成此類電容器。經(jīng)過足夠長的時(shí)間后，加熱濕的陽極以使硝酸錳熱解形成二氧化錳。電容器元件通常還涂覆有石墨層和銀層，然后用樹脂封裝。遺憾的是，傳統(tǒng)氧化錳電容器的一個(gè)問題是封裝樹脂(如環(huán)氧樹脂)在極端環(huán)境，即高溫(例如，大約175℃以上)和/或高壓(例如，大約35伏以上)條件下通常不穩(wěn)定。人們?cè)噲D移除樹脂，但是，這樣做會(huì)使水分接觸電容器元件，從而對(duì)電氣性能造成不良影響。因此，需要一種在高溫和/或高壓環(huán)境中性能改進(jìn)的固體電解電容器。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
在本專利技術(shù)的一個(gè)實(shí)施例中，公開了一種包含電容器元件的電容器組件，所述電容器元件包含由經(jīng)陽極氧化的燒結(jié)多孔體形成的陽極和覆蓋陽極的固體電解質(zhì)。固體電解質(zhì)包含氧化錳。該組件還包含限定一內(nèi)腔的外殼，電容器元件置于所述內(nèi)腔內(nèi)，其中內(nèi)腔內(nèi)的氣體氛圍包含惰性氣體。陽極端子與陽極體電連接，陰極端子與固體電解質(zhì)電連接。在本專利技術(shù)的另一個(gè)實(shí)施例中，公開了一種形成電容器組件的方法。所述方法包括將電容器元件置于外殼的內(nèi)腔內(nèi)，其中電容器元件包含經(jīng)陽極氧化、涂覆有固體電解質(zhì)的燒結(jié)陽極體。所述固體電解質(zhì)包含氧化錳。將陽極體與陽極端子電連接，將固體電解質(zhì)與陰極端子電連接。在含惰性氣體的氣體氛圍存在下，將電容器元件密封(hermeticallysealed)在外殼內(nèi)。本專利技術(shù)的其它特點(diǎn)和方面將在下面進(jìn)行更詳細(xì)的說明。附圖說明本專利技術(shù)的完整和具體說明，包括對(duì)本領(lǐng)域技術(shù)人員而言的最佳實(shí)施方式，將參考附圖在說明書的余下部分作更具體的描述，其中：圖1是本專利技術(shù)電容器組件的一個(gè)實(shí)施例的橫截面圖；圖2是本專利技術(shù)電容器組件另一個(gè)實(shí)施例的橫截面圖；圖3是本專利技術(shù)電容器組件又一個(gè)實(shí)施例的橫截面圖；以及圖4是本專利技術(shù)電容器組件再一個(gè)實(shí)施例的頂視圖。本說明書和附圖中重復(fù)使用的附圖標(biāo)記表示本專利技術(shù)相同或相似的元件。具體實(shí)施方式本領(lǐng)域技術(shù)人員將理解，下面的內(nèi)容僅為對(duì)本專利技術(shù)示例性實(shí)施例的描述，并不是對(duì)本專利技術(shù)更廣闊方面的限制，其中更廣闊的方面在示例性構(gòu)造中得到體現(xiàn)。一般說來，本專利技術(shù)涉及用在高壓和高溫環(huán)境下的電容器組件。更具體地說，該電容器組件包含電容器元件，所述電容器元件包含經(jīng)陽極氧化的、涂覆有氧化錳固體電解質(zhì)的多孔燒結(jié)體。為了方便電容器組件在高壓(例如，高于大約35伏)和高溫(如高于大約175℃)應(yīng)用中的使用，在含惰性氣體的氣體氛圍存在下，將電容器元件封裝和密封在外殼中。我們認(rèn)為，外殼和惰性氣體氛圍能夠限制供給二氧化錳的水分的量。通過采用這種方式，固體電解質(zhì)較不可能在極端條件下經(jīng)歷不良反應(yīng)，從而提高了電容器組件的熱穩(wěn)定性。除了在高壓和高溫環(huán)境中運(yùn)作良好以外，本專利技術(shù)的電容器組件還可表現(xiàn)出高的體積效率?，F(xiàn)在將更詳細(xì)地描述本專利技術(shù)的各種實(shí)施例。I.電容器元件A.陽極對(duì)于高壓應(yīng)用來說，通常希望電容器元件的陽極由荷質(zhì)比相對(duì)較低的粉末形成，例如，荷質(zhì)比小于約70,000微法拉*伏/克(“μF*V/g”)，在一些實(shí)施例中為約2,000μF*V/g至約65,000μF*V/g，在一些實(shí)施例中為約5,000至約50,000μF*V/g。當(dāng)然，雖然有時(shí)候希望采用荷質(zhì)比低的粉末，但是，這絕不是一種要求。也就是說，粉末也可以具有大約70,000微法拉*伏/克(“μF*V/g”)或以上的較高的荷質(zhì)比，在一些實(shí)施例中，為大約80,000μF*V/g或以上，在一些實(shí)施例中，為大約90,000μF*V/g或以上，在一些實(shí)施例中，為大約100,000μF*V/g或以上，以及在一些實(shí)施例中，為大約120,000至大約250,000μF*V/g。粉末可包含閥金屬(即能夠氧化的金屬)或基于閥金屬的化合物，如鉭、鈮、鋁、鉿、鈦、它們的合金、它們的氧化物、它們的氮化物等。例如，閥金屬組合物可包含鈮的導(dǎo)電氧化物，如鈮/氧原子比為1︰1.0±1.0的鈮的氧化物，在一些實(shí)施例中，鈮/氧原子比為1︰1.0±0.3，在一些實(shí)施例中，鈮/氧原子比為1︰1.0±0.1，以及在一些實(shí)施例中，鈮/氧原子比為1︰1.0±0.05。例如，鈮的氧化物可以是NbO0.7、NbO1.0、NbO1.1和NbO2。這類閥金屬氧化物的實(shí)例在Fife的美國專利6,322,912、Fife等人的美國專利6,391,275、Fife等人的美國專利6,416,730、Fife的美國專利6,527,937、Kimmel等人的美國專利6,576,099、Fife等人的美國專利6,592,740、Kimmel等人的美國專利6,639,787、Kimmel等人的美國專利7,220,397，以及Schnitter的美國專利申請(qǐng)公布2005/0019581、Schnitter等人的美國專利申請(qǐng)公布2005/0103638、Thomas等人的美國專利申請(qǐng)公布2005/0013765中均有所描述，以上所有文獻(xiàn)對(duì)于所有目的通過引用以全文的形式結(jié)合到本文中。粉末顆粒可以是片狀、角狀、節(jié)狀及它們的混合物或者變體。顆粒還通常具有至少約60目的篩分粒度分布，在一些實(shí)施例中為大約60目至大約325目，以及在一些實(shí)施例中為大約100目至大約200目。此外，比表面積為大約0.1至大約10.0m2/g，在一些實(shí)施例中，為大約0.5至大約5.0m2/g，以及在一些實(shí)施例中，為大約1.0至大約2.0m2/g。術(shù)語“比表面積”是指按照J(rèn)ournalofAmericanChemicalSociety(《美國化學(xué)會(huì)志》)1938年第60卷309頁上記載的Bruanauer、Emmet和Teller發(fā)表的物理氣體吸附(B.E.T.)法測定的表面積，吸附氣體為氮?dú)狻Ｍ瑯?，體積(或者斯科特)密度一般為大約0.1至大約5.0g/cm3，在一些實(shí)施例中為大約0.2至大約4.0g/cm3，以及在一些實(shí)施例中為大約0.5至大約3.0g/cm3?？稍诜勰┲屑尤肫渌M分，以促進(jìn)陽極體的構(gòu)造。例如，可采用粘結(jié)劑和/或潤滑劑以保證在壓制成陽極體時(shí)顆粒彼此充分地粘附在一起。合適的粘結(jié)劑可包括樟腦、硬脂酸和其它皂質(zhì)脂肪酸、聚乙二醇(Carbowax)(聯(lián)合碳化物公司)、甘酞樹脂(Glyptal)(通用電氣公司)、聚乙烯醇、萘、植物蠟以及微晶蠟(精制石蠟)。粘結(jié)劑可溶解和分散于溶劑中。示例性溶劑可包括水、醇等。使用粘結(jié)劑和/或潤滑劑時(shí)，其百分比在大約為總質(zhì)量的約0.1％至約8％重量之間變化。然而，應(yīng)該理解的是，本專利技術(shù)并不一定要使用粘結(jié)劑和潤滑劑。得到的粉末可以采用任何常規(guī)的粉末壓模機(jī)壓緊。例如，壓模機(jī)可為采用一模具和一個(gè)或多個(gè)模沖的單站壓力機(jī)(singlestationcompactionpress)?；蛘?，可采用僅使用一模具和單下模沖的砧型壓模機(jī)。單站壓模機(jī)有幾種基本類型，例如，具有不同生產(chǎn)能力的凸輪壓力機(jī)、肘桿式壓力機(jī)/肘板壓力機(jī)和偏心壓力機(jī)/曲柄壓力機(jī)，例如單動(dòng)、雙動(dòng)、浮動(dòng)模壓力機(jī)、可移動(dòng)平板壓力機(jī)本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
1.一種電容器組件，其包含：電容器元件，所述電容器元件包含由經(jīng)陽極氧化的燒結(jié)多孔體形成的陽極和涂覆所述陽極的固體電解質(zhì)，其中所述固體電解質(zhì)包含氧化錳，其中所述氧化錳以膜的形式涂覆至少部分陽極；外殼，其限定一內(nèi)腔，所述電容器元件置于所述內(nèi)腔內(nèi)，其中所述內(nèi)腔內(nèi)的氣體氛圍包含惰性氣體；陽極端子，其與所述陽極體電連接；以及陰極端子，其與所述固體電解質(zhì)電連接。

【技術(shù)特征摘要】
2011.04.07 US 61/472,871;2011.12.07 US 13/313,3671.一種電容器組件，其包含：電容器元件，所述電容器元件包含由經(jīng)陽極氧化的燒結(jié)多孔體形成的陽極和涂覆所述陽極的固體電解質(zhì)，其中所述固體電解質(zhì)包含氧化錳，其中所述氧化錳以膜的形式涂覆至少部分陽極；外殼，其限定一內(nèi)腔，所述電容器元件置于所述內(nèi)腔內(nèi)，其中所述內(nèi)腔內(nèi)的氣體氛圍包含惰性氣體；陽極端子，其與所述陽極體電連接；以及陰極端子，其與所述固體電解質(zhì)電連接。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電容器組件，其中所述多孔陽極體由鉭的氧化物或鈮的氧化物粉末形成。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的電容器組件，其中所述粉末的荷質(zhì)比低于大約70,000μF*V/g。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電容器組件，其中所述電容器元件占內(nèi)腔的大約30vol.％或以上。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電容器組件，其中所述惰性氣體占?xì)怏w氛圍的大約50wt.％至100wt.％。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電容器組件，其中所述外殼由金屬、塑料、陶瓷或它們的組合形成。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電容器組件，其進(jìn)一步包含從所述陽極的多孔體沿橫向方向延伸的引線，其中所述引線置于外殼的內(nèi)腔內(nèi)。8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的電容器組件，其進(jìn)一步包含連接元件，所述連接元件包含通常與所述陽極引線的橫向方向垂直并與陽極引線連接的第一部分。9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的電容器組件，其中所述連...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：M·比樂，J·彼得日萊克，I·澤尼科娃，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：AVX公司，
類型：發(fā)明
國別省市：美國,US