一種固態(tài)鋁電解電容器的制造方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及固態(tài)電容，特別涉及一種具有低等效串連電感且工作穩(wěn)定、使用壽命長的固態(tài)鋁電解電容器。
【背景技術】
[0002]電容器作為一種儲能元件，在電路中主要用來進行調諧、濾波、耦合、旁路、能量轉換和延時控制操作。其中，固態(tài)電解質鋁電解電容器以導電性高分子材料作為電容器陰極材料的電容器，由于其結構與普通液體鋁電容器基本相同，只不過將原來的液體部分替換為現(xiàn)在的固體部分。在外形上與原來的鋁電容器沒有任何區(qū)別，所以客戶無需改變電路板結構，根據(jù)設計需要直接替換固體鋁電容器。另外，固態(tài)電容的電解質材料為功能性導電高分子，能大幅提升產(chǎn)品的穩(wěn)定度與安全性，同時，它與液態(tài)鋁質電解電容最大差別在于所使用的電解質材料，過去鋁質電解電容所使用的電解質材料是離子性電解液，而固態(tài)電容則是導電性高分子材料，因而性能也更加優(yōu)越。
[0003]近年來，隨著中央處理器(CPU)運算頻率及晶體管數(shù)目不斷的增加，為求系統(tǒng)穩(wěn)定，英特爾(Intel)建議主板(MB)廠商，在新一代的主板上使用固態(tài)電容，隨之越來越多的主板廠商都將自家的高端主板的處理器供電部分均采用的是固態(tài)電容。同時，隨著手持式電子設備的日益增多以及個人計算機技術的發(fā)展，數(shù)字電路的小型化、高性能化要求也越來越高，相關的多媒體設備(如數(shù)碼錄像機、個人電腦、數(shù)字電視機等)已具備了高速特征，這些高速電子產(chǎn)品的發(fā)展對電容器提出了大容量、高頻低阻抗、長壽命、耐高紋波電流等性能要求，傳統(tǒng)的鋁電解電容器由于使用了離子傳導性液體電解質，因而有高頻段的阻抗高、溫度特性不良的問題。而鋁電解電容器的大電容量、低ESR值以及高可靠性也變得越來越重要，固體鋁電解電容器使用電子傳導性的固體電解質(電導率達到10~102S/cm)，具有比液體電解質(電導率< 10-2 S/cm高得多的電導率，有效克服了液體電解電容器在高頻段的上述缺點，滿足了高速電子產(chǎn)品對電容器的要求。
[0004]而現(xiàn)有技術中的鋁電解電容器的失效主要由電路的短路導致，當短路電路中的電流超過1A，電容器內部溫度將會上升，內部壓力增大，封口橡膠將可能會凸起甚至開啟，電容器會釋放出有害氣體。而當電容器極性接反，電路板上電壓較高的時候，會在電容器內部形成很大的電流，大電流導致電容器急速發(fā)熱，可能導致電容器內部溫度高于內部電解質或者導電材料的分解溫度時，也會促使固體電解質分解失效，放出有害氣體。而即使正常使用，這類電容器在充放電電路中長時間使用后，陰極箔端由于伴生成膜反應等副反應而生成氫氣等產(chǎn)物，導致電容器內壓上升使電解液容易從封口體上的陰極線貫通孔中滲出使其發(fā)生漏電、短路等現(xiàn)象，導致固體鋁電容器的特性會發(fā)生衰減，比如容量下降、ESR上升等電容器的特性劣化，進而影響到電容器本身的穩(wěn)定性和使用壽命。

【發(fā)明內容】

[0005]本發(fā)明所解決的技術問題在于提供一種固態(tài)鋁電解電容器.，這種鋁電解電容器為一種大電容、可靠性高的電解電容器，其工作穩(wěn)定性好，使用壽命長，可用以解決上述技術背景中的缺陷。
[0006]本發(fā)明所解決的技術問題采用以下技術方案來實現(xiàn):
一種固態(tài)銷電解電容器.，包括電容器本體以及一個帶開口的電容器殼體，電容器本體通過電解液進行浸漬處理并固定在電容器殼體中，所述電容器本體為雙層卷繞結構，包括陰極單元以及陽極單元，所述陰極單元以及陽極單元中分別包括陽極箔和陰極箔，陽極箔和陰極箔分別通過導電膠粘劑成型在兩張厚度為150~300 μ m導電紙的背面，而在導電紙的下部成型有一層厚度為500~800 μπι絕緣樹脂膠片，絕緣樹脂膠片在導電紙的腹面邊緣包邊并在包邊位置處通過膠粘劑固連；另外，在陰極單元的絕緣樹脂膠片與導電紙之間的腔結構中填充有一層由煤焦粉、人造石墨粉、TCNQ的銅離子絡合鹽以及EDTA的銅離子絡合鹽制成的導電填充劑；而在陽極單元的絕緣樹脂膠片與導電紙之間的腔結構中填充有一層聚噻吩系或者聚苯胺系的導電性高分子材料層。
[0007]—種導電填充劑的制備方法，包括以下組分和質量份的原料:
煤焦粉30~40份
人造石墨粉15~20份
CO3S45-8 份
TCNQ的銅離子絡合鹽2~3份
EDTA的銅離子絡合鹽2~3份煤瀝青20~25份
制備時包括以下具體操作步驟:
1、將煤焦粉、人造石墨粉、CO3S4, TCNQ的銅離子絡合鹽以及EDTA的銅離子絡合鹽按質量份比例配比原料。
[0008]2、將煤焦粉和人造石墨粉碾細為粒徑為30~50 μπι的細微顆粒，然后一同加入去離子水中進行超聲波分散，分散時間2小時后干燥、備用。
[0009]3、將步驟2中處理的煤焦粉和人造石墨粉與C03S4、TCNQ的銅離子絡合鹽以及EDTA的銅離子絡合鹽混合均勻后投入捏合機內捏合，再加入溫度為160~180°C、軟化點為80-85 0C的煤瀝青制得糊料。
[0010]4、將步驟3中制備的糊料在惰性氣體條件以及1700~1900°C的溫度條件下進行焙燒，焙燒3個小時后成型即得導電填充劑成品。
[0011]在本發(fā)明中，所述陰極箔為經(jīng)過4~6mol/L的鹽酸進行腐蝕處理后的鋁腐蝕箔，且連接此陰極箔的陰極端子表面經(jīng)過鐵離子刻蝕處理，且陰極端子的表面的刻蝕倍率為5?10%。
[0012]在本發(fā)明中，所述導電紙的背面上涂有一層混合材料，此混合材料為碳膠、銀膠以及石油焦粉的均勻混合物，且碳膠、銀膠以及石油焦粉的比例為1: 1: 2，其中，石油焦粉的適用標準為:粒徑< 2mm，灰份< 0.5%，含鐵量< 0.1%，碳含量彡98%，含硫量< 1%。
[0013]在本發(fā)明中，所述導電紙也可以直接使用鋁箔或者銅箔進行替代。
[0014]在本發(fā)明中，所述膠粘劑為聚酰亞胺導電膠。
[0015]在本發(fā)明中，所述導電填充劑與導電性高分子材料層的厚度一致，且厚度值的選擇范圍為600~1200 μπι。
[0016]在本發(fā)明中，陰極單元以及陽極單元的平均密度處于0.5~1.8g/cm3的范圍之內，且厚度< 2100 μπι。
[0017]在本發(fā)明中，所述導電性高分子材料層中各組分的雜質含量應控制在以下范圍之內:Na 20ppm、K lOppm，S 300ppm，F(xiàn)e 120ppm，P 180ppm。
[0018]在本發(fā)明中，所述絕緣樹脂膠片優(yōu)選采用酚醛樹脂、聚酰亞胺樹脂、聚醚醚酮樹脂或者聚苯乙烯樹脂中的一種，且在絕緣樹脂膠片內側涂有一層10~20μπι的絕緣膜以提高其絕緣效果。
[0019]有益效果:本發(fā)明提供了一種大電容、可靠性高的鋁電解電容器，這種鋁電解電容器能有效提高電容的充放電特性，同時可防止以電解電容器中的陰極內部端子附近為起點的短路的發(fā)生，尤其適合于在周期短且電壓差大的充放電電路中使用時，可有效提高電解電容器的性能，延長相關設備的使用壽命。
【附圖說明】
[0020]圖1為本發(fā)明的實施例的結構示意圖。
[0021]圖2為本發(fā)明的實施例的電容器元件展開示意圖。
[0022]圖3為本發(fā)明的陰極單元剖面細節(jié)圖。
[0023]圖4為本發(fā)明的陽極單元剖面細節(jié)圖。
[0024]其中:1、電容器元件；2、陽極端子；3、陰極端子；4、電解液；5、金屬殼體；6、封口體；7、涂布層；8、陰極單元；9、陰極導電紙；10、陽極導電紙；11、陽極端子連接片；12、陽極單元；13、陰極端子連接片；14、包邊；15、陰極箔；16、導電填充劑；17、絕緣樹脂膠片；18、導電性高分子材料層；19、陽極箔。
【具體實施方式】
[0025]為了使本發(fā)明實現(xiàn)的技術手段、創(chuàng)作特征、達成目的與功效易于明白了解，下面結合具體圖示，進一步闡述本發(fā)明。
[0026]參見圖1~圖4的一種固態(tài)鋁電解電容器.的較佳實施例的相關示意圖，在實施例中，鋁電解電容器包括電容器元件1，此電容器元件I封裝在金屬殼體5中，同時，在金屬殼體5中還填充有電解液4，電解液4浸漬電容器元件I并在端部通過封口體6進行封閉，封口體6為雙層結構，其內層為硅膠樹脂，外層為丁基橡膠，其厚度之比為2:1，同時，在金屬殼體5末端還設置有涂布層7封閉封口體6。
[0027]電容器元件I為雙層卷繞結構，包括陰極單元8以及陽極單元12，其中陽光及單元電容器元件I為雙層結構卷繞而成，其陽極導電紙10成型在陽極單元12表面，通過對鋁箔實施侵蝕處理，使表面粗面化后采用陽極氧化處理形成電介質氧化膜而制作的，陽極單元12的絕緣樹脂膠片17外緣設置有包邊14，包邊14翻邊并包裹陽極導電紙10，且在包邊14的位置邊緣通過聚酰亞胺導電膠進行粘接，陽極導電紙10與絕緣樹脂膠片17之間填充有一層 Na ^ 20ppm、K ^ lOppm，S ^ 300ppm, Fe ^ 120ppm，P ^ 180ppm 的導電性高分子材料層18作為導電結構單元，而陽極箔19則成型在陽極導電紙10的內側面。
[0028]陰極單元8