一種固體電解質鈮鉭複合電容器的製備方法及複合電容器的製作方法
2023-07-04 21:13:21
專利名稱：一種固體電解質鈮鉭複合電容器的製備方法及複合電容器的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種電子元件的製備方法，尤其涉及一種固體電解質鈮鉭複合電容器 的製備方法。為高電壓電器產品實用技術領域。
背景技術：
鉭鈮屬於同族元素，都是閥金屬材料，其介電常數分別為27、41，都可以用來製作 電解電容器。鉭電容為以純鉭粉為陽極材料加工電解電容器，鈮電容為以純鈮粉或純一氧 化鈮為陽極材料加工電解電容器。鉭電容器的優點是電性能穩定，但產品被擊穿時會造成 短路，且容易發生燃燒，對電路板的電子線路造成破壞。鈮電容器的特點是電性能穩定性較 差，但產品被擊穿時不造成短路，產品短路時不容易燃燒，不易對電子線路造成破壞。因此 這兩種電容器都各有優缺點，而且由於鉭粉供應稀缺和價格居高不下，市場開始力推鈮電 容產品用來替代鉭電容，這樣就可以降低鈮電容的生產成本。但是長期以來鈮電容的電性 能穩定性卻一直得不到很好的解決。通過檢索中國國內專利資料庫發現有鉭鈮電解電容器 製作方法的有關專利，其中最有代表性的是1、專利申請號為CN00818820. 3，名稱為「含氮的鉭或鈮粉末的製備和固體電解質 電容器」的發明專利，該專利公開了一種鉭或鈮電容器的製作方法；其中包括均勻含氮的金 屬如鈮或鉭，並能夠製造具有高比電容和低漏電流並呈現長期優異可靠性的陽電極，提供 了含氮金屬粉末，該含氮金屬粉末是含50-20，OOOppm氮的固溶體，其中構成金屬粉末的金 屬為鈮或鉭。含氮金屬粉末的製備過程為，在用還原劑還原金屬化合物的同時，向反應系統 中弓丨入含氮氣體以形成金屬，同時將氮滲入金屬中。含有含氮金屬粉末的多孔燒結體和含 有該粉末的固體電解質電容器具有低漏電流，並呈現出長期優異的可靠性。2、專利申請號為CN01811522. 5，名稱為「鈮或鉭粉末及其製造方法以及固體電解 電容器」的發明專利，該專利公開了一種鉭或鈮電容器的製作方法；其中鈮或鉭粉末是由鈮 或鉭的初級粒子凝聚的凝聚粒子組成，用水銀壓入法測定的孔隙分布在1 20 ym範圍內 有峰。也就是說，本發明的鈮或鉭粉末是由具有大的孔隙的凝聚粒子組成，在各個凝聚粒子 中，該孔隙和初級粒子間存在的空隙相互貫通。因此，電解質容易滲透入各個凝聚粒子內 部全部，因此，使用這樣的鈮或鉭粉末形成陽極電極，作為固體電解電容器使用能得到高容 量、低ESR的固體電解電容器。但是這些專利技術並沒有從根本上解決鉭鈮電解電容器各自的不足，因此很有必 要進一步提出改進措施。
發明內容
本發明的目的，就是針對現有固體電解質鉭電容器和鈮電容器的一些缺陷，為了 克服現有固體電解質鉭電容器和鈮電容器的不足，提供一種可有效提高固體電解質鉭電 容器和鈮電容器的可靠性，又可承受一定反向電壓的固體電解質鈮鉭複合電容器的製備方 法。
本發明解決其技術問題所採用的技術方案是一種固體電解質鈮鉭複合電容器的 製備方法，採用鈮和鉭混合製成鈮鉭複合電容器，首先將鉭粉和鈮粉或將鉭粉和純一氧化 鈮按一定比例混合均勻，其中鉭含量為5%至95%，其餘含量為鈮；再將其壓製成型，得到 複合金屬的陽極塊，再進行真空燒結，即得到複合電容器的陽極。再通過電化學氧化後形成 複合氧化鉭和氧化鈮的介質膜，成為鈮鉭複合電容器的陽極，陰極則採用固體二氧化錳，產 品的外形類似於片式固體電解質鈮鉭複合電容器。所述的製備方法包括鉭粉和鈮粉(或一 氧化鈮)的混合、成型、燒結、賦能、被膜工序；具體製備方法如下1、將鉭粉與鈮粉或鉭粉與純一氧化鈮按比一定比例混合，其中鉭粉比例控制在 5%至95%之間，其餘為鈮粉或一氧化鈮粉；2、根據鉭粉和鈮粉(或一氧化鈮)的總重量，加入2% -10%的樟腦，樟腦用二氯 甲烷等有機溶劑溶解，再將混合粉末加入混粉機中混合均勻，再取出放入烘箱中烘30-60 分鐘。3、將混合均勻的粉末裝入成型模具中，加入一根鉭絲作為引出線，在成型機上成 型；4、將成型後的陽極塊放入真空燒結爐中燒結除雜，燒結完成後將陽極塊放入磷酸 等無機酸等溶液中進行電化學氧化，即賦能過程；5、將賦能後的陽極塊浸入不同濃度硝酸錳溶液，再置於被膜爐中被膜，重複多次， 使陽極表面生成一層二氧化錳半導體層，再在二氧化錳層上塗覆導電石墨與銀漿，之後用 高分子樹脂將芯塊塑封。按照上述方法製作的複合電容器是一種鈮鉭複合電容器，為多層結構的電容器， 中心層為氧化鈮和氧化鉭層6，氧化鈮和氧化鉭層6為二氧化錳層5，二氧化錳層5外為石 墨層4，石墨層4外為銀漿層3 ；氧化鈮和氧化鉭層6通過引出線8與正極引出片1相接，而 銀漿層3直接與負極引出片7相接，構成鈮鉭複合電容器晶片；整個鈮鉭複合電容器晶片由 封裝樹脂2封裝起來。按照上述方法所提出的一種固體電解質鈮鉭複合電容器的製備方法的優點在於 採用鉭粉和鈮粉、或將鉭粉和純一氧化鈮按一定比例混合後的混合物為陽極材料，再將其 製備電解電容器，既可以充分利用鉭的穩定性，又綜合了鈮的抗浪湧和耐反壓能力，能承受 一定的反向電壓，施加反向電壓後產品漏電流不增加，且不會發生短路失效。
圖1鈮鉭複合電容器的結構示意圖；圖1中1、正極引出片；2、封裝樹脂；3、銀漿層；4、石墨層；5、二氧化錳層；6、氧化 鈮和氧化鉭層；7、負極引出片；8、引出線。
具體實施例方式下面結合附圖和實施例對本發明進一步說明。實施例1 一種固體電解質鈮鉭複合電容器的製備方法，採用鈮和鉭混合製成鈮鉭複合電容 器，首先將鉭粉和鈮粉或將鉭粉和純一氧化鈮按一定比例混合均勻，其中鉭含量為5%至95%，其餘含量為鈮；再將其壓製成型，得到複合金屬的陽極塊，再進行真空燒結，即得到復 合電容器的陽極。再通過電化學氧化後形成複合氧化鉭和氧化鈮的介質膜，成為鈮鉭複合 電容器的陽極，陰極則採用固體二氧化錳，產品的外形類似於片式固體電解質鈮鉭複合電 容器。所述的製備方法包括鉭粉和鈮粉(或一氧化鈮)的混合、成型、燒結、賦能、被膜工序； 具體製備方法如下1、將鉭粉與鈮粉或鉭粉與純一氧化鈮按比一定比例混合，其中鉭粉比例控制在 5%至95%之間，其餘為鈮粉或一氧化鈮粉；2、根據鉭粉和鈮粉(或一氧化鈮)的總重量，加入2% -10%的樟腦，樟腦用二氯 甲烷等有機溶劑溶解，再將混合粉末加入混粉機中混合均勻，再取出放入烘箱中烘30到60 分鐘。3、將混合均勻的粉末裝入成型模具中，加入一根鉭絲作為引出線，在成型機上成 型；4、將成型後的陽極塊放入真空燒結爐中燒結除雜，燒結完成後將陽極塊放入磷酸 等無機酸等溶液中進行電化學氧化，即賦能過程；5、將賦能後的陽極塊浸入不同濃度硝酸錳溶液，再置於被膜爐中被膜，重複多次， 使陽極表面生成一層二氧化錳半導體層，再在二氧化錳層上塗覆導電石墨與銀漿，之後用 高分子樹脂將芯塊塑封。按照上述方法製作的鈮鉭複合電容器如附圖1和2所示，一種鈮鉭複合電容器，為 多層結構的電容器，中心層為氧化鈮和氧化鉭層6，氧化鈮和氧化鉭層6外為二氧化錳層5， 二氧化錳層5外為石墨層4，石墨層4外為銀漿層3 ；氧化鈮和氧化鉭層6通過引出線8與 正極引出片1相接，而銀漿層3直接與負極引出片7相接，構成鈮鉭複合電容器晶片；整個 鈮鉭複合電容器晶片由封裝樹脂2封裝起來。實施例2如附圖3、附圖4所示，一種固體電解質鈮鉭複合電容器的製備方法，採用鈮和鉭 混合製成鈮鉭複合電容器，以鉭粉和鈮粉、或將鉭粉和純一氧化鈮按一定比例混合後的混 合物為陽極材料，再將其製備電解電容器。所述的製備方法包括鉭粉和鈮粉(或一氧化鈮) 的混合、成型、燒結、賦能、被膜工序；具體製備方法如下1、將鉭粉與鈮粉或鉭粉與純一氧化鈮按比一定比例混合，其中鉭粉比例控制在 5%至95%之間，其餘為鈮粉或一氧化鈮粉；2、根據鉭粉和鈮粉(或一氧化鈮)的總重量，加入2% -10%的樟腦，樟腦用二氯 甲烷等有機溶劑溶解，再將混合粉末加入混粉機中混合均勻，再取出放入烘箱中烘30到60 分鐘。3、將混合均勻的粉末裝入成型模具中，加入一根鉭絲作為引出線，在成型機上成 型；4、將成型後的陽極塊放入真空燒結爐中燒結除雜，燒結完成後將陽極塊放入磷酸 等無機酸等溶液中進行電化學氧化，即賦能過程；5、將賦能後的陽極塊浸入不同濃度硝酸錳溶液，再置於被膜爐中被膜，重複多次， 使陽極表面生成一層二氧化錳半導體層，再在二氧化錳層上塗覆導電石墨與銀漿，之後用 高分子樹脂將芯塊塑封。
權利要求
一種固體電解質鈮鉭複合電容器的製備方法，其特徵在於採用鈮和鉭混合製成鈮鉭複合電容器，首先將鉭粉和鈮粉或將鉭粉和純一氧化鈮按一定比例混合均勻，其中鉭含量為5％至95％，其餘含量為鈮；再將其壓製成型，得到複合金屬的陽極塊，再進行真空燒結，即得到複合電容器的陽極。再通過電化學氧化後形成複合氧化鉭和氧化鈮的介質膜，成為鈮鉭複合電容器的陽極，陰極則採用固體二氧化錳，產品的外形類似於片式固體電解質鈮鉭複合電容器；所述的製備方法包括鉭粉和鈮粉或一氧化鈮的混合、成型、燒結、賦能、被膜工序。
2.如權利要求1所述的固體電解質鈮鉭複合電容器的製備方法，其特徵在於固體電 解質鈮鉭複合電容器的具體製備方法如下A、將鉭粉與鈮粉按比一定比例混合，其中鉭粉比例控制在5%至95%之間，其餘為鈮粉；B、根據鉭粉和鈮粉的總重量，加入2%-10%的樟腦，樟腦用二氯甲烷等有機溶劑溶 解，再將混合粉末加入混粉機中混合均勻，再取出放入烘箱中烘30-60分鐘；C、將混合均勻的粉末裝入成型模具中，加入一根鉭絲作為引出線，在成型機上成型；D、將成型後的陽極塊放入真空燒結爐中燒結除雜，燒結完成後將陽極塊放入磷酸等無 機酸等溶液中進行電化學氧化，即賦能過程；E、將賦能後的陽極塊浸入不同濃度硝酸錳溶液，再置於被膜爐中被膜，重複多次，使陽 極表面生成一層二氧化錳半導體層，再在二氧化錳層上塗覆導電石墨與銀漿，之後用高分 子樹脂將芯塊塑封。
3.如權利要求1所述的固體電解質鈮鉭複合電容器的製備方法，其特徵在於固體電 解質鈮鉭複合電容器的具體製備方法如下A、將鉭粉與純一氧化鈮按比一定比例混合，其中鉭粉比例控制在5%至95%之間，其 餘為一氧化鈮粉；B、根據鉭粉和一氧化鈮的總重量，加入2%-10%的樟腦，樟腦用二氯甲烷等有機溶劑 溶解，再將混合粉末加入混粉機中混合均勻，再取出放入烘箱中烘30-60分鐘；C、將混合均勻的粉末裝入成型模具中，加入一根鉭絲作為引出線，在成型機上成型；D、將成型後的陽極塊放入真空燒結爐中燒結除雜，燒結完成後將陽極塊放入磷酸等無 機酸等溶液中進行電化學氧化，即賦能過程；E、將賦能後的陽極塊浸入不同濃度硝酸錳溶液，再置於被膜爐中被膜，重複多次，使陽 極表面生成一層二氧化錳半導體層，再在二氧化錳層上塗覆導電石墨與銀漿，之後用高分 子樹脂將芯塊塑封。
4.一種鈮鉭複合電容器，為多層結構的電容器，其特徵在於中心層為氧化鈮和氧化 鉭層，氧化鈮和氧化鉭層外為二氧化錳層，二氧化錳層外為石墨層，石墨層外為銀漿層；氧 化鈮和氧化鉭層通過引出線與正極引出片相接，而銀漿層直接與負極引出片相接，構成鈮 鉭複合電容器晶片。
5.如權利要求4所述的鈮鉭複合電容器，其特徵在於整個鈮鉭複合電容器晶片由封 裝樹脂封裝起來。
全文摘要
一種固體電解質鈮鉭複合電容器的製備方法及複合電容器，採用鈮和鉭混合製成鈮鉭複合電容器，首先將鉭粉和鈮粉或將鉭粉和純一氧化鈮按一定比例混合均勻，其中鉭含量為5％至95％，其餘含量為鈮；再將其壓製成型，得到複合金屬的陽極塊，再進行真空燒結，即得到複合電容器的陽極。再通過電化學氧化後形成複合氧化鉭和氧化鈮的介質膜，成為鈮鉭複合電容器的陽極，陰極則採用固體二氧化錳，產品的外形類似於片式固體電解質鈮鉭複合電容器；所述的製備方法包括鉭粉和鈮粉或一氧化鈮的混合、成型、燒結、賦能、被膜工序。
文檔編號H01G9/15GK101859649SQ201010147979
公開日2010年10月13日 申請日期2010年4月16日 優先權日2010年4月16日
發明者何明望, 曾繼疆 申請人:株洲宏達電子有限公司