包含由膠態(tài)懸浮體陽極電化學聚合形成的導電涂層的濕式電容器陰極制造技術

本發(fā)明專利技術公開了一種濕式電解電容器，包含陽極氧化多孔陽極體、包含涂覆有導電涂層的金屬基板的陰極，及潤濕陽極上電介質(zhì)的工作電解質(zhì)。所述導電涂層是通過基板表面上前體膠態(tài)懸浮體的陽極電化學聚合（“電-聚合”）形成的。所述膠態(tài)懸浮體包括前體單體、離子表面活性劑和磺酸，當這些組分結合使用時，可以協(xié)同改善涂層的表面覆蓋度和總電導率。

【技術實現(xiàn)步驟摘要】
包含由膠態(tài)懸浮體陽極電化學聚合形成的導電涂層的濕式電容器陰極相關申請本申請要求2012年3月16日提交的的美國臨時申請61/611,711的優(yōu)先權，該申請通過引用而整體結合在本申請中。
本專利技術涉及濕式電容器，尤其涉及包含由膠態(tài)懸浮體陽極電化學聚合形成的導電涂層的濕式電容器陰極。
技術介紹
由于濕式電容器的體積效率、可靠性和工藝兼容性良好，其在電路設計中的應用日益增加。與其它類型的電容器相比，濕式電容器每單位體積的電容通常更大，使其在高電流、高功率和低頻率的電路中非常重要。已經(jīng)開發(fā)的一種濕式電容器是濕式電解電容器，它包括閥金屬陽極、沉積在閥金屬上的電介質(zhì)、陰極和液體電解質(zhì)。由于在陽極表面上形成了一層電介質(zhì)金屬氧化物膜，這種電容器的單位電池電壓通常較高。包含閥金屬電介質(zhì)的濕式電解電容器較好地結合了高電容和低漏電流。另一種濕式電容器是其中陽極和陰極具有類似結構和組成的濕式對稱電容器。由于在高電壓時，電解質(zhì)不可避免會發(fā)生分解，因此，這種電容器的單元電池電壓通常較低。然而，不管是電解電容器還是對稱電容器，濕式電容器的陰極通常都包括金屬基板和防止受提供高電容的液體電解質(zhì)影響的導電涂層。導電涂層的電容通過感應電流（如化學過程）測定或通過非感應機理測定。傳統(tǒng)的涂層包括活性炭、金屬氧化物（例如，氧化鈮）等。然而，遺憾的是，這些涂層成本高昂，而且在某些條件下很容易剝離。因此，需要提供一種具有良好的熱性能、機械強度和電氣性能的濕式電解電容器。
技術實現(xiàn)思路
根據(jù)本專利技術的一個實施例，公開了一種濕式電解電容器，包括陽極、陰極和與陽極和陰極連接的液體工作電解質(zhì)。所述陽極包括涂覆電介質(zhì)的燒結多孔陽極體。所述陰極包括金屬沉積了導電聚合物涂層的金屬基板。所述導電聚合物涂層由膠態(tài)懸浮體（colloidalsuspension）通過陽極電化學聚合形成，該膠態(tài)懸浮體包括前體單體、離子表面活性劑和磺酸。根據(jù)本專利技術的另一個實施例，公開了一種濕式電解電容器，包括陽極、液體工作電解質(zhì)、通常為圓柱形的金屬外殼，在所述外殼內(nèi)容納所述陽極和液體工作電解質(zhì)。所述陽極包含涂覆電介質(zhì)且包含鉭的通常為圓柱形的燒結多孔陽極體。所述陽極進一步包括從陽極近端沿縱向引出的陽極引線。在所述金屬外殼上有導電聚合物涂層，從而所述涂層與所述液體電解質(zhì)連接。所述導電聚合物涂層由膠態(tài)懸浮體通過陽極電化學聚合形成，該膠態(tài)懸浮體包括前體單體、離子表面活性劑和磺酸。根據(jù)本專利技術的另一個實施例，公開了一種形成濕式電容器陰極的方法，包括在金屬基板上涂覆膠態(tài)懸浮體，其中所述膠態(tài)懸浮體包括前體單體、離子表面活性劑和磺酸；將電極與所述金屬基板連接；向所述電極提供電流，誘導所述前體單體的電解和氧化聚合，從而形成導電聚合物涂層。本專利技術的其它特點和方面將在下文進行更詳細的說明。附圖說明本專利技術的完整和具體說明，包括對于本領域技術人員而言的最佳實施例，結合附圖和附圖標記在具體實施方式中作進一步描述，在附圖中，同一附圖標記表示相同或者相似部件。附圖說明如下：圖1是本專利技術濕式電解電容器一個實施例的剖視圖。圖2是濕式電解電容器中所用陽極的一個實施例的透視圖；圖3是圖2所述陽極的側視圖；及圖4是圖2所述陽極的俯視圖；圖5是本專利技術濕式電解電容器中所用陽極的另一個實施例的俯視圖。具體實施方式應該理解，對于本領域技術人員來說，下面的內(nèi)容僅作為本專利技術的具體實施例，并不是對本專利技術保護范圍的限制，本專利技術更廣泛的保護范圍在示范性結構中得到體現(xiàn)。本專利技術主要涉及一種濕式電解電容器，其包括一陽極氧化多孔陽極體、一含涂覆有導電涂層的金屬基板的陰極和工作電解質(zhì)。所述電解質(zhì)潤濕所述陽極上的電介質(zhì)。通過選擇性控制導電涂層形成的方式，本專利技術中導電涂層和金屬基板表面之間的表面接觸度得到增強。更具體地說，所述導電涂層是通過金屬基板表面上前體（單體）膠態(tài)懸浮體的陽極電化學聚合（“電-聚合”）形成的。這樣做可以使低聚鏈在金屬基板表面附近和凹坑內(nèi)增長，提高魯棒性和機械穩(wěn)定性。所述膠態(tài)懸浮體包括前體單體、離子表面活性劑和磺酸，當這些組分結合使用時，可以協(xié)同改善涂層的表面覆蓋度和總電導率。下面將更為詳細地說明本專利技術的各種實施例。I.陰極A.金屬基板所述基板可以包括金屬，例如鉭、鈮、鋁、鎳、鉿、鈦、銅、銀、鋼（如不銹鋼）及它們的合金（如導電氧化物）、它們的復合物（如涂覆導電氧化物的金屬）等。鈦和鉭及它們的合金尤其適合用于本專利技術。正如本領域技術人員所熟知的那樣，基板的幾何結構通常可以變化，例如可以是容器、罐、箔、片（sheet）、篩（screen）和網(wǎng)（mesh）等形狀。例如，在一個實施例中，金屬基板形成一個大致為圓柱形的外殼。然而，應該理解的是，本專利技術可以采用任何幾何結構，如D-形、矩形、三角形、棱形等。外殼任選包括一個蓋住陽極和電解質(zhì)的蓋子，蓋子可采用與外殼相同或不同的材料制造。如果需要的話，所述基板可進行粗化，以增大其表面積且增加導電聚合物粘附到其上的程度。例如，在一個實施例中，對金屬基板表面進行化學蝕刻，如在表面涂上一種腐蝕性物質(zhì)的溶液（如鹽酸）。該表面還可以進行電化學蝕刻，如對腐蝕性物質(zhì)的溶液施加電壓，使其進行電解。將電壓升到足夠高，以在基板表面產(chǎn)生“火花”，人們認為，“火花”會產(chǎn)生足夠高的局部表面溫度，將基板腐蝕。這種方法在Dreissig等的美國專利申請公開2010/0142124中進行了更為詳細的描述。除化學或電化學粗化方法之外，還可以采用機械粗化。例如，在一個實施例中，通過向至少部分基板噴射一股磨料（如砂）而對金屬基板表面進行噴砂處理。B.膠態(tài)懸浮體陽極電化學聚合采用的膠態(tài)懸浮體通常包含一種前體單體分散在其中的溶劑連續(xù)相。膠態(tài)懸浮體的性質(zhì)可以因前體單體的性質(zhì)而異。例如，當單體溶于連續(xù)相中時，膠態(tài)懸浮體可以是前體單體在其中呈溶解相的均相溶液。另一方面，不溶單體可以以液滴形式分散在乳液中。膠態(tài)懸浮體中可以采用各種不同的溶劑，如醇、二醇、水等。在一個具體的實施例中，膠態(tài)懸浮體在性質(zhì)上是水溶液。不管怎樣，溶劑（如水）占大約50wt.%-大約99wt.%，在一些實施例中是大約70wt.%-大約98wt.%，在一些實施例中是大約80wt.%-大約95wt.%。此外，膠體懸浮體的其它組分（如前體單體、離子表面活性劑和磺酸）占膠態(tài)懸浮體的大約1wt.%-大約50wt.%，在一些實施例中占大約2wt.%-大約30wt.%，在一些實施例中占大約5wt.%-大約20wt.%。i.前體單體膠態(tài)懸浮體中可以采用能夠聚合形成導電聚合物的任何前體單體。此類單體的具體實例包括，例如，吡咯類（如吡咯、烷基吡咯等）、噻吩類（如3,4-乙烯二氧噻吩）、苯胺類（例如烷基苯胺，如甲基苯胺，及烷氧基苯胺，如甲氧基苯胺），以及它們的衍生物和它們的組合。可以采用一種單體形成均聚物，或采用兩種或多種單體形成共聚物。例如，在一個具體的實施例中，可以采用具有下述通式結構的噻吩衍生單體：其中，T是O或S；D是任選取代C1-C5烯烴基（alkyleneradical）（例如，亞甲基、乙烯基（ethylene）、正-丙烯基（n-propylene）、正丁烯基（n-butylene）、正戊烯基（n-pentylene）等）；R7獨立地選自線性或支鏈的任選取代C1-C18烷基（例如，甲基、乙基、正丙本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術保護點】
一種濕式電解電容器，包括：一陽極，其包括涂覆電介質(zhì)的燒結多孔陽極體；一陰極，其包括金屬基板，在金屬基板上沉積有導電聚合物涂層，其中所述導電聚合物涂層由膠態(tài)懸浮體的電解聚合形成，所述膠態(tài)懸浮體包括前體單體、離子表面活性劑和磺酸；及液體工作電解質(zhì)，其與所述陽極和所述陰極接觸。

【技術特征摘要】
2012.03.16 US 61/611,7111.一種濕式電解電容器，包括：一陽極，其包括涂覆電介質(zhì)的燒結多孔陽極體；一陰極，其包括金屬基板，在金屬基板上沉積有導電聚合物涂層，其中所述導電聚合物涂層由所述金屬基板上膠態(tài)懸浮體直接電解聚合形成，所述膠態(tài)懸浮體包括前體單體、離子表面活性劑和磺酸；及液體工作電解質(zhì)，其與所述陽極和所述陰極接觸。2.根據(jù)權利要求1所述的濕式電解電容器，其中所述金屬基板包括鈦或鉭。3.根據(jù)權利要求1或2所述的濕式電解電容器，其中所述金屬基板大致為圓柱形。4.根據(jù)權利要求1所述的濕式電解電容器，其中所述前體單體包括吡咯、苯胺、噻吩或它們的組合。5.根據(jù)權利要求1所述的濕式電解電容器，其中所述前體單體具有下述通式結構：其中，T是O或S；D是任選取代C1-C5烯烴基；R7獨立地選自線性或支鏈的任選取代C1-C18烷基；任選取代C5-C12環(huán)烷基；任選取代C6-C14芳基；任選取代C7-C18芳烷基；任選取代C1-C4羥烷基，或羥基；及q是0-8的整數(shù)。6.根據(jù)權利要求1所述的濕式電解電容器，其中所述前體單體包括3,4-烯烴二氧噻吩或其衍生物。7.根據(jù)權利要求1所述的濕式電解電容器，其中所述離子表面活性劑包括陽離子表面活性劑。8.根據(jù)權利要求1所述的濕式電解電容器，其中所述離子表面活性劑包括陰離子表面活性劑。9.根據(jù)權利要求8所述的濕式電解電容器，其中所述陰離子表面活性劑包括具有下述通用結構的烷基苯磺酸鹽：其中，R1是含8-30個碳原子的烷基；及M是陽離子。10.根據(jù)權利要求1所述的濕式電解電容器，其中所述磺酸是芳磺酸。11.根據(jù)權利要求1所述的濕式電解電容器，其中所述膠態(tài)懸浮體進一步包括消泡劑。12.根據(jù)權利要求1所述的濕式電解電容器，其中所述導電聚合物涂層不含高能鐵基。13.根據(jù)權利要求1所述的濕式電解電容器，其中所述燒結多孔陽極體由鉭粉形成。14.根據(jù)權利要求1所述的濕式電解電容器，其中所述液體工作電解質(zhì)是水溶液。15.根據(jù)權利要求1所述的濕式電解電容器，其中所述液體工作電解質(zhì)包括硫酸。1...

【專利技術屬性】
技術研發(fā)人員：M·D·韋弗，D·H·德雷斯格，J·彼得日萊克，M·比樂，D·馬謝德，I·平威爾，
申請(專利權)人：AVX公司，
類型：發(fā)明
國別省市：