用于铝电解电容器的电极构造体及铝电解电容器的利记博彩app

文档序号:12864903阅读:620来源:国知局
本发明是关于铝电解电容器的电极材料使用的电极构造体的制造方法、电极构造体以及具备此电极构造体的铝电解电容器。技术背景电容器有两个电极,也就是正极和负极。电容器的正极材料是在可以在表面生成绝缘氧化膜的铝、钽等阀金属。在这里,所谓的阀金属通过正极氧化、被氧化皮膜覆盖的金属,例如:有铝、钽、铌、钛、铪等。负极材料用的是电解液、无机半导体、有机导电性物质或金属薄膜之类的。负极材料为电解液的场合,负极端子使用被扩大了表面积的铝箔的情况较多。为了增加电容器的静电容量,以前也提出了几个方法。例如、日本专利p2004-259932a(专利文献1)中记载、作为扩大正极以及负极端子表面积的方法:将含pb的结晶性氧化物在铝箔表面均一的分布形成,通过抑制腐蚀时的表面溶解,腐蚀后得到被扩大了的表面积。还有、在日本专利特开平11-317331号公报(特许文献2)中记载、作为扩大电解电容器用电极箔的表面积的方法:在约10-3torr~约10-2torr压力下的不活性氛围中配置基材,然后、为了使基材有表面构造体,让基材在不活性气体中蒸着阀金属。但是、在实施通过蒸着形成含阀金属的诱电体层的方法时,不仅要保持高真空,还要工业化的生成均一厚度的诱电体层,这是很难的。可是、使用sol-gel法的话,和蒸着法相比,生成含阀金属的诱电体层容易,能工业化的生成均一厚度的诱电体层。不过、通过sol-gel法得到的诱电体层在加热诱电体前驱物质、生成诱电体层的工程中因为容易产生裂缝缺陷等情况,所以与基材铝的密着性较弱,并且、在诱电体层和铝基材之间形成诱电体皮膜氧化铝会发生使容量下降、与基材剥落等问题。为了解决以上问题,日本国特许国际公开wo02/062569(专利文献3)中提出,内容所述的是在基体上生成含氧化物层的构造体的制造方法。这个方法有以下几个工程:调配氧化物层用涂料的涂料调制工程;给基材表面做前处理、得到经过处理的基材的基材表面前处理工程;给经过前处理的基材涂抹涂料、得到涂布基体的涂布工程;将涂布基体烧结、在基体上形成氧化物层的烧结工程。基体表面前处理工程是在基体表面生成有立体状结构的面、含第一处理的方法。不过、即使是通过这个方法,想要得到密着性优、且高容量的电极构造体,还是很难。因此、为了改善基材铝和诱电体层间的密着性,在铝基材表面形成含阀金属的诱电体前驱物质后,通过在氧化碳气体中加热、在铝基材表面形成含阀金属的诱电体层,和在铝基材和诱电体层之间形成含铝和碳的介在层,从而提高铝基材和诱电体层的密着性,其方法记载与日本专利国际公开wo2007/055121(专利文献4)中。日本专利国际公开wo2007/055121(特许文献4)中记载的形成诱电体层方法建议采用胶体、凝胶法。不过、为了提高静电容量而想要增厚诱电体层的厚度的话,会产生裂缝等缺陷,铝基材和诱电体层之间的密着性、或是诱电体层间的密着性大幅度下降。因此,上述方法中说在铝基材上可能生成的厚度是有限制的,结果得到容量值也是有界限的。并且、通过这个方法施加电压的场合,因会在基材铝和诱电体层间生成诱电体皮膜、而导致出现剥落现象,所以被限定只作为导电高分子固态铝电解电容器负极使用。因此、本发明的目的就是为了解决上述问题,提供能得到比以前更高容量的电极构造体及其制造方法,即使增厚诱电体层,基材铝和诱电体层间的密着性以及诱电体层间的密着性也良好。【先行技术文献】【特许文献】【特许文献1】日本国特许p2004-259932【特许文献2】日本国特许特开平11-317331【特许文献3】日本国特许国际公开wo02/062569【特许文献4】日本国特许国际公开wo2007/055121技术实现要素:本发明为了解决一直以来都存在的技术问题点,总结出的研究结果发现:铝箔(由铝粉末过铝金属合金粉末和有机阀金属化合物和有机结合剂构成的诱电体遮盖层)用特定条件加热烧结、通过还原加热达成上述目的,可能能研发出所希望的电极构造体。按照本发明中的电极构造体(电极箔)制造方法:将涂料(由铝粉末或是铝金属合金粉末和有机阀金属化合物和有机结合剂构成)涂抹干燥(涂布干燥工程)在铝基材(例如铝箔)的表面形成涂层,然后、形成涂层的铝基材在真空环境或不活性气体氛围中加热(加热烧结工程),之后、再在还原性氛围中加热。根据本发明中制造方法:真空氛围为1torr以下比较好。不活性气体为氮、氩气体比较好。还原性氛围为含氢气的氛围比较好。还有、根据本发明中制造方法:建议工程中需要的真空环境或不活性气体环境温度在450℃~640℃之间。还原性气体的加热条件建议设定550℃~640℃之间。根据本发明中制造方法:还原加热工程后将铝基材正极氧化,进行正极氧化工程。建议做负极使用的场合正极氧化电压设置在5v以内,做正极使用的场合电压设置在5v以上、在使用电压的范围内可任意设定。本发明中的电极构造体是铝粉末和铝金属合金粉末(在铝基材和基材表面上生成的含阀金属)的烧结体。本发明中电极构造体:铝箔表面要至少一部分是铝基材和铝粉末(或是铝金属合金粉末)被烧结,铝基材和遮盖层的密着性良好。并且、通过还原加热工程,能提升烧结体层和铝基材的导电性,形成被扩大表面积的构造体。还原加热工程后进行正极氧化工程,可能能生成含阀金属氧化物的氧化铝诱电体皮膜,因表面积和介电常数的上升能制造出高容量的铝电解电容器用电极构造体。本发明中电极构造体中的阀金属从介电常数、阀金属有机化合物的取材等方面考虑,建议选择钛。通过本发明中制造方法,可以得到有高容量的电极构造体。并且、因进行了正极氧化工程使其具备耐电压的构造,所以作为铝电解电容器正极、负极都可能使用。具体实施方法电极构造体的制造方法本发明的制造方法如以下工程:将涂料(由铝粉末或是铝金属合金粉末和有机阀金属化合物和有机结合剂构成)涂抹、干燥在铝基材的表面形成涂层(生成涂层工程),然后、形成涂层的铝箔在真空环境或不活性气体氛围中加热(加热烧结工程),之后、再在还原性氛围中加热。下面是本发明的制造方法的具体说明。形成涂层工程本发明的制造方法是:首先将涂布料(由铝粉末或是铝金属合金粉末和有机阀金属化合物和有机结合剂构成)涂抹、干燥,在铝基材上形成涂层(生成涂层工程)。铝箔为铝基材,在铝箔表面上涂抹混合涂布液(由铝粉末或是铝金属合金粉末和有机阀金属化合物和有机结合剂构成)再干燥、形成涂层的方法没有特别限制,不过、铝粉末或是铝金属合金粉末和有机阀金属化合物可以使用钛系列烷氧化合物或是钛系列螯合化合物。例如:钛酸四异丙酯(cas:564-68-9)、钛酸四丁酯(cas:5593-70-4)、四(2-乙基-1,3-己二醇)钛(cas:5575-43-9)、甲醇钛(cas:992-92-7)、四(2,4-戊二酮)合钛(iv)(cas:17501-79-0)等都可以选择。有机结合剂也没有限制,可以选择聚醋酸乙烯树脂、丙烯系树脂、聚酯系树脂、聚氨酯系树脂等销售商品。这些材料和溶剂中可以放入乙醇类,酮类,酯类,炭化氢类,二元醇类等销售商品的任意一种、或是多种混合溶剂,再利用分散机打散制成涂料,再抹在铝箔表面上,形成后进行干燥工程。干燥工程是在100℃以上的温度或环境中使溶剂挥发掉。希望双面都形成的场合、将单面涂布、干燥后再翻过另一面重复之前的工序便可。也可以使用双面涂布机,可以双面一次性生成涂层。生成的涂层建议使用滚轮等治具将其压缩,压缩过的厚度不满足要求时,可通过重复操作以上流程,或是在涂料中增加定型物的量来调整。关于涂料的配方、若是用于负箔或是化成电压低的正箔的场合,建议减少铝粉(或是铝合金粉末)和有机结合剂的添加量、提升有机钛化合物的比率。还有、铝粉末及铝合金粉末的平均粒径更小点比较好。像这样构造的涂层因钛含量比率的提升,可以适用于高容量铝电解电容器负箔以及化成电压低的正箔。再有、希望可以得到更高化成电压的正箔时,建议提升铝粉末(或是铝合金粉末)和有机结合剂的配方比率。这样构造的涂层容量低、但是得到满意的耐压,或许通过增厚涂层的厚度,也能确保容量。在本发明的生成涂层工程制造方法中,建议加入分散铝粉和铝合金粉末和有机结合剂及溶剂的工程。生成涂层的工程中包含分散工程可以消除里面非常不均的物质(如混合物中的粉末、粒子或是结合剂)。之后、经过涂布、加热工程可以使已生成的涂层均一化。这样、在进一步提高涂层和铝箔间密着性的同时,涂层中含有同类的粉末、粒子间的密着性也可能提高,结果、涂层的厚度也可以增厚。因市场上销售的铝粉末或是铝合金粉末表面存有坚固的氧化膜,所以烧结试验很难。为此,将其分散时、需要破坏铝或是铝合金粉末表面的氧化皮膜,建议使用高剪切分散机。分散机可以选用市场上有的磨球分散机、超音波分散机等。然后、铝粉末或是铝合金粉末可以选用市场上销售的由铝粉末或铝合金粉末构成的铝膏(铝糊)。建议铝粉末或是铝合金粉末的纯度在99.5wt%以上,99.7wt%以上更好。铝粉的形状没有特别限定,可以使用球状或是片状等。建议其平均粒径在1um~10um之间。加热烧结工程之后、在真空环境或是不活性气体中加热,进行有机结合剂的分解和烧结。如果结合剂完全挥发分解掉的话,会发生涂层间产生裂缝或空隙,造成铝箔和涂层的密着性、或是铝粉与铝合金粉末的密着性比不使用结合剂的情况更差。可是、用550℃以上的加热条件试验的场合、铝箔(铝粉及铝合金为铝基材的铝箔)和同类铝粉末相互吸引、和阀金属钛化合物等烧结,生成一部分烧结体,提升密着性。这个时候,建议压缩涂层时、同步进行烧结。真空环境是气压1torr以下的状态、或是不活性气体是氮气、氩气等比较好。加热温度根据加热对象铝箔的构成、遮盖层的构成、厚度等适当设置的话比较好,如温度在450℃~640℃之间,时间再1~10h以内。为了避免结合剂急剧分解、确保均一性,建议不要设定一次性的温度,分段逐步加温比较好。为了制出理想的烧结状态,建议在温度为550℃~640℃、时间为30分钟以上的条件下进行比较好。还原加热工程加热烧结工程之后,在还原性气体中加热、进行加热还原工程。还原性气体没有特别限制,例如氢气便宜容易利用。也可以与不活性气体混合使用。加热温度根据加热对象铝箔的构成、的构成、厚度等适当设置的话比较好,通常建议温度为550℃~640℃,时间为1~10h。在还原性气体中加热,涂层中至少要有一部分铝粉末(或铝合金粉末)和除铝粉以外的阀金属钛化合物被还原。因铝粉末和铝合金粉末及阀金属钛化合物被还原的话会变成一部分的导电物质,所以同没有导电物质存在的情况相比,引出容量的面积被扩大、得到高容量。正极氧化工程前述还原加热工程结束后,将得到的电极构造体正极氧化、进行正极氧化工程。通过实施这个正极氧化工程,被还原的铝和铝合金及钛化合物与正极氧化工程使用的电解质溶液接触、被氧化,生成含钛的诱电体层。正极氧化工程没有特别限制,例如:在己二酸铵、硼酸、磷酸铵等水溶液中,使用负箔试验的场合施加0.5v~5v电压,使用正箔的场合施加5v~700v范围内的任意电压。还有、通过本发明中制造方法得到的电极箔因进行过这个正极氧化工程,所以不仅可以适用与铝电解电容器的负箔,正箔也可以适用。本发明的制造方法中使用的铝材做了如下说明。铝基材本发明中其中一个实施方式:作为铝基材选用的铝箔没有特别限制,可以选用纯铝箔。这个铝箔建议铝纯度为99.5wt%以上,99.9wt%以上更好。可以防止作为铝电解电容器使用时发生特性劣化、漏电流大、短路的情况。铝箔的厚度没有特别要求,建议厚度在15um~40um以内。这个厚度范围以下的话难以利用,可能会在制造工程中发生断裂、打皱的现象。然后、这个厚度范围以上的话、可收纳成电容器的面积缩小,失去了高容量电解电容器的优势,于成本也不利。上述的铝箔可以通过公用的制造方法制成。也可以通过退火处理、热处理等方法调质成软质箔,或是不调质成硬质箔。然后、关于铝箔,也可以先形成遮盖层,再实施水洗工程或是使表面粗糙工程。关于粗糙方法可以使用化学腐蚀、电气化学腐蚀、研磨等公用技术。本发明结合下面具体实施例及比较例对本发明进一步的阐述。实施例1平均粒径为1.5um的铝粉末20重量,有机结合剂聚酯系树脂5重量,有机阀金属化合物钛酸四异丙酯(cas:546-68-9)10重量,溶剂甲苯10重量和甲基乙基酮10重量,将这些混合起来用球磨机搅拌20分钟。将得到的涂料涂抹在30um厚、铝纯度为99.9%的铝箔上,涂布膜的最终厚度为5um、在120℃的干燥炉中干燥30分钟,之后、翻过来另一面也同步骤处理形成涂布膜。之后、将形成涂布膜的铝箔用滚轮压缩后,在450℃的氮气中进行1h的热处理。然后在氮气环境中把热处理的温度设置到630℃、进行3个小时的热处理。再然后、在630℃的氢气环境中进行5个小时的还原热处理。进行了还原热处理的电极构造体再在己二酸铵15质量%、温度85℃的水溶液中做正极氧化处理,用25ma/cm2的电流密度通直流电流,电压升到2v后定格施加10分钟。关于测试洗净干燥后的静电容量,样品制作和测试容量及皮膜耐压的方法可以按照日本电子情报技术产业协会(jeita)标准eiaj-2364a中规定的铝电解电容器电极箔用容量测试方法来测试。比较例1厚40um铝纯度99.0wt%的铝箔在腐蚀溶液(含5wt%的盐酸、2wt%氯化铝、0.5wt%的磷酸)中通60hz的交流电流、300ma/cm2的电流密度施加4分钟,腐蚀温度为40℃。腐蚀过后再水洗、干燥,之后再用实施例1同样的条件进行正极氧化。实施例2平均粒子为5um的铝粉末40重量,有机结合剂聚酯树脂5重量,有机阀金属化合物钛酸异丙酯(cas:546-68-9)5重量,溶剂是甲苯10重量和甲基乙基酮10重量,将以上物质混合用球磨搅拌20分钟。将得到的涂料涂抹在30um厚、纯度为99.9%的铝箔上,利用涂布机涂出最终厚度为20um厚的涂膜,在120℃干燥炉中干燥30分钟后,将反面也进行同样的处理形成涂布膜。之后,如实施例1、进行同样的加热烧结工程及还原加热工程。然后、在温度85℃、15wt%的己二酸铵水溶液中通电流密度为25ma/cm2的直流电流,电压升到20v后定格保持10分钟。水洗干燥后同实施例1一样、做样品制作和容量及皮膜耐压的测试实验。比较例2市场上销售的70um厚未化成腐蚀箔按照实施例2的试验条件进行正极氧化,水洗干燥后和实施例1一样、做样品制作和容量及皮膜耐压的测试。将这些结果、皮膜耐压、容量这算成cv值,如表1所示。表1皮膜耐電圧(v)容量(μf)cv値实施例11.9420798比较例12.1140294实施例220.51062173比较例221.0871827从此结果可以看出,实施例1、2比比较例的cv值高。因此、不论是用于铝电解电容器的负极还是正极都可能使用。提供制成铝电解电容器小型、高容量化产品的电极构造体。产业上利用的可能性根据本发明的制造方法,作为高容量、铝电解电容器用电极箔使用时,可以制成小型化、高容量化的产品。因为此电极箔不含腐蚀工程,所以也不需要进行因腐蚀工程而产生的排水处理。再者、因本发明中的电极箔可作为正极使用,也可以作为负极使用,所以使用率高。尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例,可以理解的是,上述实施例是示例性的,不能理解为对本发明的限制,本领域的普通技术人员在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。当前第1页12
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