一种中高压固体电解质钽电容器阴极的制备方法
【专利摘要】本发明公开了一种制备中高压固体电解质钽电容器阴极的制备方法。本发明创造性地应用常见易得的磷酸氢铵作为硝酸锰溶液的添加剂，在硝酸锰进行热分解过程中作为催化剂，经过本
【申请人】对添加量的精确优化确定以及制备工艺的优化，基于本发明提供的一种中高压固体电解质钽电容器阴极的制备方法，制备得到的阴极二氧化锰层连续致密、且能与氧化介质膜紧密接触，在高压负荷下产生的电场强度分布均匀，不会产生畸变，特别是使用本发明方法制备得到的额定电压40V以上的中高压电容器不仅漏电流小，而且电性能的稳定性得了显著提高。本发明提供的钽电容器阴极制备方法制备工艺稳定简单、原料廉价易且能有效地提高所得钽电容器的各项性能，易于产业化生产。
【专利说明】
一种中高压固体电解质钽电容器阴极的制备方法
技术领域
[0001] 本发明涉及电子技术领域，更具体地，涉及一种中高压固体电解质钽电容器阴极 的制备方法。
【背景技术】
[0002] 固体电解质钽电容器生产制造过程，通常是先将电容器级钽粉通过压制成型，在 真空中高温炉烧结，成钽坯，钽坯经电化学反应，形成表面上附有五氧化二钽介质层的阳极 钽芯，然后再浸入硝酸锰溶液，在蒸汽压下进行热分解，经过浸渍-热分解这样循环多次，形 成二氧化锰层，作为电容器阴极，被覆二氧化锰层的过程俗称被膜。在固体电解质钽电容器 生产制造中，阳极钽芯需要经多次高温热分解时所产生的热应力，对五氧化二钽介质氧化 膜会受到不同程度的影响，通常需要通过中间补形成，对介质氧化膜进行修补，以降低漏电 流。
[0003] 为了改善氧化膜表面的侵润性和二氧化锰层致密性，而达到到增强与Ta2O5介质氧 化膜的紧密接触，以降低漏电流，提高电容器稳定性，通常在硝酸锰溶液中加入一些表面活 性剂或氧化还原剂等，但是，在一定程度上对中高压钽电容器降低漏电流效果不十分有效。
【发明内容】
[0004] 本发明要解决的技术问题，在于针对中高压电容器现有技术中钽电容器阴极的制 备技术不足，提供一种连续致密且能与氧化介质膜接触紧密的钽电容器阴极，能有效降低 钽电容器漏电流，提高其稳定性。
[0005] 本发明的目的通过以下技术方案予以实现：
[0006] 采用在硝酸锰浸渍液中添加磷酸氢铵作为热分解催化剂。
[0007] 优选地，所述硝酸锰浸渍液中磷酸氢铵的添加量为硝酸锰溶液质量的I . 0~ 2.0%〇
[0008] 进一步优选地，所述硝酸锰浸渍液中磷酸氢铵的添加量为硝酸锰溶液质量的1.2 ~1 · 5% 〇
[0009] 经过本
【申请人】的大量研究表明：在硝酸猛溶液中添加适量的磷酸氢按作为催化 剂，制备的二氧化锰层连续致密，且能与氧化介质膜紧密接触，在高压负荷下产生的电场强 度分布均匀，不会产生畸变，能有效降低漏电流和同时能提高补形成的效果，同时，通过以 制备规格为63V47yF的固体电解质钽电容器为例，进行单因素实验对磷酸氢铵的添加量影 响进行了研究，结果如表1所示，可知:磷酸氢铵添加量过多时，由于热分解时会残留P成分 在二氧化锰层中，导致电容器电阻率增大，损耗增加以及其阻抗特性受到影响;相反添加量 过少时，对降低电容器漏电流的作用不明显。因此，进一步的精确优化磷酸氢铵的添加量为 1 ·0~2.0wt% 〇
[0010] 表1磷酸氢铵的添加量的影响
[0012] 本发明提供的中高压中高压固体电解质钽电容器阴极的制备方法，具体包括以下 步骤：
[0013] S2.硝酸锰浸渍液的配制:在硝酸锰溶液中加入磷酸氢铵，混合均匀得到硝酸锰浸 渍液；
[0014] S3.浸渍：将步骤Sl所得阳极钽芯浸入步骤S2所得硝酸锰浸渍液中进行浸渍，沥 干，备用；
[0015] S4.热分解:将步骤S3处理所得的阳极钽芯放入被膜炉中进行热分解，热分解完成 后冷却；
[0016] S5.补形成：将步骤S4所得经过热分解的阳极钽芯浸入去离子水一乙醇溶液中进 行补形成，补形成完成后取出烘干；
[0017] S6.按步骤S3至S5所述循环12~18次得到所述钽电容器阴极。
[0018] 优选地，步骤S2所述硝酸锰溶液的比重为1.2~1.5。
[0019] 优选地，步骤S3所述硝酸锰溶液浸渍温度为35~45°C，浸渍时间为5~15min。
[0020] 优选地，步骤S4所述热分解温度为260±5°C，分解时间为6~lOmin。
[0021] 进一步优选地，步骤S5所述烘干温度为150±5°C，烘干时间为15~20min。
[0022] 本发明的有益效果：
[0023] 本发明创造性地应用常见易得的磷酸氢铵作为添加剂，掺杂在硝酸锰浸渍溶液 中，在进行阴极被膜的热分解过程中作为催化剂，经过本
【申请人】对添加量的精确优化确定 以及制备工艺的优化，基于本发明提供的一种中高压固体电解质钽电容器阴极的制备方 法，制备得到的阴极二氧化锰层连续致密、厚度均匀，且与氧化介质膜紧密接触，在高压负 荷下产生的电场强度分布均匀，不会产生畸变，适用于制造中高压钽电容器，使用本发明方 法制备得到的额定电压40V或40V以上的中高压电容器不仅漏电流小，而且电性能的稳定性 得了显著提高。本发明提供的钽电容器阴极制备方法制备工艺稳定简单、原料廉价易且能 有效地提高所得钽电容器的各项性能，适用于中高压固体钽电容器的制造，能很好地满足 对电容器低漏电流高稳定性的要求。
【具体实施方式】
[0024] 下面结合具体实施例进一步说明本发明。以下实施例仅为示意性实施例，并不构 成对本发明的不当限定，本发明可以由
【发明内容】
限定和覆盖的多种不同方式实施。除非特 别说明，本发明采用的试剂、化合物和设备为本技术领域常规试剂、化合物和设备。
[0025] 实施例1 63V47yF固体电解质钽电容器
[0026] Sl采用钽粉比容3500CV/g，设置烧结温度1950°C，将烧结后的阳极基体是采用磷 酸-甘醇和水组成的形成溶液，在250V电压下进行阳极化形成，形成五氧化二钽膜作为电容 器介质层，制得电容器阳极钽芯的:然后按照如下步骤制备钽电容器阴极层：
[0027] S2.硝酸锰浸渍液配制：称取15g磷酸氢铵，加入1000 g比重为1.2的硝酸锰溶液中 进行搅拌，并加热使磷酸氢铵充分溶解；
[0028] S3.浸渍:将Sl所得阳极钽芯浸入硝酸锰浸渍液中进行浸渍，硝酸锰溶液浸渍温度 为45°C，浸渍时间为15min，
[0029] S4热分解:将S3浸渍透的阳极钽芯放入被膜炉中进行热分解，设置温度为260°C， 时间为8min，热分解完成后取出进行冷却；
[0030] S5.补形成：将步骤S4经过热分解的阳极钽芯浸入去离子水-乙醇溶液中，形成电 压为120V，补形成时间为20min，补形成完成后，取出在温度为150°C，烘箱中烘干，时间 20min；
[0031] S6.按步骤S3至S5所述循环18次，被覆致密的二氧化锰层作为钽电容器阴极。
[0032] 将以上步骤所得完成钽电容器阴极制备的钽芯进行浸石墨银浆，再封装铜外壳 内，即制得63V47yF固体电解质钽电容器，随机抽取10个所得电容器进行电性能检测，检测 结果如表2。
[0033] 对比例I 63V47yF固体电解质钽电容器
[0034]采用实例1中步骤Sl制得的同批次电容器阳极钽芯作为本对比例的阳极钽芯，余 下步骤与实施例1相同，不同的是:步骤S2硝酸锰溶液配制时不添加磷酸氢铵，制得63V47yF 固体电解质钽电容器，随机抽取10个所得电容器进行电性能检测，检测结果如表3。
[0035] 实施例2 40V100yF固体电解质钽电容器
[0036] Sl采用钽粉比容8000CV/g，设置烧结温度1750°C，将烧结后的阳极基体是采用磷 酸-甘醇和水组成的形成溶液，在160V电压下进行阳极化形成，形成五氧化二钽膜作为电容 器介质层，制得了电容器阳极钽芯:然后按照如下步骤制备钽电容器阴极层：
[0037] S2.硝酸锰浸渍液配制：称取20g磷酸氢铵，加入1000 g比重为1.5的硝酸锰溶液中 进行搅拌，并加热使磷酸氢铵充分溶解；
[0038] S3.浸渍:将Sl所得阳极钽芯浸入硝酸锰浸渍液中进行浸渍，硝酸锰溶液浸渍温度 为45 °C，浸渍时间为IOmin;
[0039] S4热分解:将S3浸渍透的阳极钽芯放入被膜炉中进行热分解，设置温度为260°C， 时间为8min，热分解完成后取出进行冷却；
[0040] S5.补形成：将步骤S4经过热分解的阳极钽芯浸入去离子水-乙醇溶液中，形成电 压为80V，补形成时间为20min，补形成完成后，取出在温度为150°C烘箱中烘干，时间20min;
[0041] S6.按步骤S3至S5所述循环12次(根据二氧化锰层的厚度确定），被覆一致密的二 氧化锰层作为钽电容器阴极。
[0042] 将以上步骤所得完成钽电容器阴极制备的钽芯进行浸石墨银浆，再封装铜外壳 内，即制得40V100yF固体电解质钽电容器，随机抽取10个所得电容器进行漏电流检测，检测 结果如表4。
[0043] 对比例2 40V100yF固体电解质钽电容器
[0044] 采用实例2中步骤Sl制得的同批次电容器阳极钽芯作为本对比例的阳极钽芯，余 下步骤与实施例2相同，不同的是:步骤S2硝酸锰溶液配制时不添加磷酸氢铵，制得4〇ν?ΟΟμ F固体电解质钽电容器，随机抽取10个所得电容器进行电性能检测，检测结果如表5。
[0045] 实施例3 63V10yF-E壳片式固体电解质钽电容器
[0046] Sl采用钽粉比容8000CV/g，设置烧结温度1750°C，将烧结后的阳极基体是采用磷 酸-甘醇和水组成的形成溶液，在200V电压下进行阳极化形成，形成五氧化二钽膜作为电容 器介质层，制得了电容器阳极钽芯:然后按照如下步骤制备钽电容器阴极层：
[0047] S2.硝酸锰浸渍液配制：称取IOg磷酸氢铵，加入1000 g比重为1.5的硝酸锰溶液中 进行搅拌，并加热使磷酸氢铵充分溶解；
[0048] S3.浸渍:将Sl所得阳极钽芯浸入硝酸锰浸渍液中进行浸渍，硝酸锰溶液浸渍温度 为35°C，时间为15min;
[0049] S4热分解:将S3浸渍透的阳极钽芯放入被膜炉中进行热分解，设置温度为260°C， 时间为8min，热分解完成后取出进行冷却；
[0050] S5.补形成：将步骤S4经过热分解的阳极钽芯浸入去离子水-乙醇溶液中，形成电 压为80V，补形成时间为20min，补形成完成后，取出在温度为150°C烘箱中烘干，时间20min;
[0051] S6.按步骤S3至S5所述循环16次(根据二氧化猛层的厚度确定），被覆一致密的二 氧化锰层作为钽电容器阴极。
[0052] 将以上步骤所得完成钽电容器阴极制备的钽芯进行浸石墨银浆，再进行封装，制 得63V10yF-E壳片式固体电解质钽电容器，随机抽取10个所得电容器进行漏电流检测，检测 结果如表6。
[0053] 对比例3 63V10yF-E壳片式固体电解质钽电容器
[0054] 采用实例3中步骤Sl制得的同批次电容器阳极钽芯作为本对比例的阳极钽芯，余 下步骤与实施例2相同，不同的是:步骤S3硝酸锰溶液配制时不添加磷酸氢铵，制得63ν?0μ F-E壳片式固体电解质钽电容器，随机抽取10个所得电容器进行电性能检测，检测结果如表 7〇
[0055] 表 2
[0063]表 6
L0067」从表2、表3、表4、表5、表6、表7 N以宥出，米用本友明工艺所制备钽电容器的漏电 流明显小，一致性好，而且采用本发明工艺所制备片式63V10yF-E壳钽电容器做了2000h的 耐久性寿命试验，试验结果合格，表明所得钽电容器电性能稳定。
【主权项】
1. 一种中高压固体电解质中高压固体电解质钽电容器阴极的制备方法，其特征在于， 在硝酸锰溶液中加入磷酸氢铵作为硝酸锰浸渍液;所述磷酸氢铵作为为热分解反应的催化 剂。2. 根据权利要求1所述中高压固体电解质钽电容器阴极的制备方法，其特征在于，所述 硝酸锰浸渍液中磷酸氢铵的添加量为硝酸锰溶液质量的1. 〇~2.0%。3. 根据权利要求1所述中高压固体电解质钽电容器阴极的制备方法，其特征在于，所述 硝酸猛浸溶液的比重为1.2~1.5。4. 根据权利要求1或2所述中高压固体电解质钽电容器阴极的制备方法，其特征在于， 包括以下步骤：51. 阳极钽芯的制备：取制备好的阳极钽坯进行电化学反应，形成五氧化二钽介质层， 得阳极钽芯备用；52. 硝酸锰浸渍液的配制：在硝酸锰溶液中加入磷酸氢铵，混合均匀得到硝酸锰浸渍 液；53. 浸渍:将步骤S1所得阳极钽芯浸入步骤S2所得硝酸锰浸渍液中进行浸渍，沥干，备 用；54. 热分解:将步骤S3处理所得的阳极钽芯放入被膜炉中进行热分解，热分解完成后 冷却；55. 补形成:将步骤S4所得经过热分解的阳极钽芯浸入去离子水一乙醇溶液中进行补 形成，补形成完成后取出烘干；56. 按步骤S3至S5所述循环12~18次得到所述钽电容器阴极。5. 根据权利要求4所述中高压固体电解质钽电容器阴极的制备方法，其特征在于，步骤 S2所述硝酸锰溶液的比重为1.2~1.5。6. 根据权利要求4所述中高压固体电解质钽电容器阴极的制备方法，其特征在于，步骤 S3所述硝酸锰浸渍温度为35~45 °C，浸渍时间为10~15min。7. 根据权利要求4所述中高压固体电解质钽电容器阴极的制备方法，其特征在于，步骤 S4所述热分解温度为260 ± 5 °C，时间为6~1 Omin。8. 根据权利要求4所述中高压固体电解质钽电容器阴极的制备方法，其特征在于，步骤 S5所述补形成后烘干温度为150±5°C，温度时间为15~20 min。
【文档编号】H01G9/04GK106057469SQ201610719935
【公开日】2016年10月26日
【申请日】2016年8月24日
【发明人】王训国, 朱志勇
【申请人】株洲日望电子科技股份有限公司