一種用於製作固體電解電容器的表面處理溶液的製作方法

2023-08-05 21:19:36

專利名稱：：一種用於製作固體電解電容器的表面處理溶液的製作方法
技術領域：
：本發明涉及一種固體電解電容器，特別涉及一種用於製作固體電解電容器的表面處理溶液。
背景技術：
：隨著科技技術的不斷發展，市場越來越需要體積小、容量大、損耗低、ESR低，可靠性高的電容器，提高電容器的性能途徑之一是改善固體電解質的導電性、規整性、穩定性，平整性。在生產過程中，一般常使用化學氧化或電解氧化聚合方法使吡咯、苯胺、噻吩或其衍生物單體發生聚合反應，進而形成電解電容器的固體電解質。由於陽極體表面氧化膜介質和固體電解質是兩種不同屬性的材料，因此固體電解質的單體較難附著在陽極體表面氧化膜介質表面上，通常會出現陽極體表面氧化膜介質部分長上固體電解質，部分沒有長上固體電解質。這樣會導致固體電解質層分布不均勻，緻密性不均勻，厚度不均勻，導電性不均勻等等，從而最終影響到電解電容器的容量引出率及等效串聯電阻。偶聯劑是具有特定官能團的物質，它能將兩種性質不同的界面通過化學鍵或分子間作用力將其連接，提高粘接強度。表面活性劑是指加很少量就可以使兩物體界面性質(如表面張力)發生顯著變化的藥劑。按照表面活性劑在水溶液中能否解離以及解離後所帶電荷類型分為非離子型表面活性劑、陰離子型表面活性劑、陽離子型表面活性劑和兩性離子型表面活性劑。現有技術製作固體電解電容器時，在氧化膜介質上直接採用化學聚合法或化學聚合法與電化學聚合法來製備導電層，這樣製作出來的電容器容量引出率往往較小，ESR較大，不能滿足高性能要求。在2006.09.13公開的第CN1832073號的中國發明申請，公開了一種採用偶聯劑處理進行製作固體電解電容器的技術方案，其容量有得到明顯提高，但是引出率仍不是太高，容量合格率在實際生產中不是很高，對大規模工業化生產很不利。
發明內容本發明要解決的技術問題，在於提供一種用於製作固體電解電容器的表面處理溶液，該溶液是對陽極體表面氧化膜介質表面進行處理，再在氧化膜介質外表面上形成固體電解質，從而使陽極體表面氧化膜介質和固體電解質之間的粘接更均勻，提高粘接面積及粘接強度。本發明是這樣實現的一種用於製作固體電解電容器的表面處理溶液，所述表面處理溶液至少包括偶聯劑和表面活性劑，該偶聯劑用於連接所述固體電解電容器中陽極體表面氧化膜介質和固體電解質。所述表面活性劑用於減小所述偶聯劑溶液的表面張力，提高所述偶聯劑溶液潤溼陽極體或氧化膜介質的效果，使偶聯劑更加均勻覆蓋在陽極體或氧化膜介質表面，從而使陽極體或氧化膜介質和固體電解質之間的粘接更均勻，提高粘接面積及粘接強度。該表面處理溶液還進一步包括有機溶劑、去離子水的至少一種。所述的偶聯劑選自矽烷偶聯劑、鈦酸酯偶聯劑、鋁酸酯偶聯劑、雙金屬偶聯劑、木質素偶聯劑、錫偶聯劑中的至少一種。所述的偶聯劑質量濃度為0.001%50%。所述的表面活性劑選自陰離子表面活性劑，陽離子表面活性劑，兩性表面活性劑，非離子型表面活性劑中的至少一種。所述的陰離子型表面活性劑選自羧酸鹽，硫酸酯鹽，磺酸鹽，磷酸酯鹽，脂肪醯肽縮合物中的至少一種。所述的陽離子型表面活性劑選自脂肪銨鹽，烷基咪唑啉鹽，烷基吡啶鹽，羥基胺，鱗化合物中的至少一種。所述的兩性表面活性劑選自羧酸鹽型，胺基酸型，甜菜鹼型，磺化內銨鹽型，胺基硫酸酯鹽型，咪唑啉鹽型，磷酸酯鹽型中的至少一種。所述的非離子型表面活性劑選自聚氧乙烯型，多元醇型，烷基醇醯胺型中的至少一種。所述的表面活性劑質量濃度為0.001%-10%。所述的有機溶劑選自烴類溶劑、酮類溶劑、酯類溶劑、醇類溶劑、酸類溶劑、二甲基甲醯胺、二甲基亞碸及其取代物中的至少一種。所述的表面處理溶液可採用浸漬，或噴塗，或刷塗，或滾塗，或印刷的方法覆蓋在所述的固體電解電容器的陽極體表面氧化膜介質表面。所述的固體電解電容器的陽極體是閥金屬或氧化物，閥金屬是鋁、鉭、鈮或鈦，氧化物是一氧化鈮。本發明具有如下優點本發明的表面處理溶液中至少包括偶聯劑和表面活性劑。通過表面活性劑減小偶聯劑溶液的表面張力，提高了偶聯劑溶液潤溼陽極體表面氧化膜介質表面的效果，經過該表面處理溶液處理後陽極體表面氧化膜介質上製備固體電解質，使陽極體表面氧化膜介質表面和固體電解質之間的粘接更均勻，粘接面積及粘接強度更大，從而提高了固體電解電容器的容量，降低了固體電解電容器的等效串聯電阻(ESR)。同時，由於固體電解質更加均勻地覆蓋在陽極體表面氧化膜介質表面，因此對陽極體表面氧化膜介質的保護效果也更佳，製備出的固體電解電容器的漏電合格率也較高。而且本發明表面處理溶液的原料易得，適合大規模得技術推廣、改進，具有顯著的經濟效益和社會效益。具體實施方式以下是本發明的實施例，但是本發明不限於此。以下實施例和比較例中電容器的目標規格均為6.3V，150μF，疊層數為6層。實施例1以固體鋁電解電容器為例，在陽極體鋁芯表面形成氧化膜介質三氧化二鋁，對三氧化二鋁表面浸漬表面處理溶液形成處理層，之後在處理層表面形成固體電解質層，在固體電解質層外表面形成第一陰極層；在第一陰極層外表面形成第二陰極層，製得單片電容器元件，再將電容器元件組裝並封裝，製得固體鋁電解電容器。表面處理溶液組成為矽烷偶聯劑，甲醇有機溶劑，去離子水，含氟非離子表面活性劑。其中矽烷偶聯劑的質量濃度為0.001%，含氟非離子表面活性劑的質量濃度為0.001%,去離子水的質量濃度為10.000%，剩餘為甲醇。取120隻通過本實施例製得的固體鋁電解電容器樣品進行測試其漏電流合格率，判定標準為K<0.04，同時測試其容量、損耗和ESR值，並計算其平均值，下同。對比例1在固體鋁電解電容器的陽極體鋁芯表面形成氧化膜介質三氧化二鋁，在三氧化二鋁表面形成固體電解質層，在固體電解質層外表面形成第一陰極層；在第一陰極層外表面形成第二陰極層，製得單片電容器元件，再將電容器元件組裝並封裝，製得固體電解電容器。實施例2在固體鋁電解電容器的陽極體鋁芯表面形成氧化膜介質三氧化二鋁，對鋁芯表面三氧化二鋁表面噴塗表面處理溶液形成處理層，之後在處理層表面形成固體電解質層，在固體電解質層外表面形成第一陰極層；在第一陰極層外表面形成第二陰極層，製得單片電容器元件，再將電容器元件組裝並封裝，製得固體鋁電解電容器。表面處理溶液組成為矽烷偶聯劑，丙酮有機溶劑，去離子水，NP-10表面活性劑。其中矽烷偶聯劑的質量濃度為50%，NP-10表面活性劑的質量濃度為0.5%，去離子水的質量濃度為10.0%，其餘為丙酮。對比例2在固體鋁電解電容器的陽極體鋁芯表面形成氧化膜介質三氧化二鋁，在三氧化二鋁表面形成固體電解質層，在固體電解質層外表面形成第一陰極層；在第一陰極層外表面形成第二陰極層，製得單片電容器元件，再將電容器元件組裝並封裝，製得固體電解電容器的工序。實施例3以固體鉭電容器為例。將鉭粉壓塊燒結得到陽極體鉭塊、在鉭塊表面形成氧化膜介質五氧化二鉭，再在五氧化二鉭表面刷塗表面處理溶液形成處理層，在處理層表面形成固體電解質，在固體電解質層外表面形成第一陰極層；在第一陰極層外表面形成第二陰極層，製得電容器元件，再將電容器元件組裝並封裝，製得固體鉭電容器。表面處理溶液組成為鋁酸酯偶聯劑，乙醚有機溶劑，去離子水，磷酸酯鹽型表面活性劑。其中鋁酸酯偶聯劑的質量濃度為20%，磷酸酯鹽型表面活性劑的質量濃度為1%，去離子水的質量濃度為20.0%，剩餘為乙醚。對比例3將鉭粉壓塊燒結得到陽極體鉭塊、在鉭塊表面形成氧化膜介質五氧化二鉭，再在五氧化二鉭表面形成固體電解質，在固體電解質層外表面形成第一陰極層；在第一陰極層外表面形成第二陰極層，製得電容器元件，再將電容器元件組裝並封裝，製得固體鉭電容器。實施例4將鉭粉壓塊燒結得到陽極體鉭塊、在鉭塊表面形成氧化膜介質五氧化二鉭，再在五氧化二鉭表面刷塗表面處理溶液形成處理層，在處理層表面形成固體電解質，在固體電解質層外表面形成第一陰極層；在第一陰極層外表面形成第二陰極層，製得電容器元件，再將電容器元件組裝並封裝，製得固體鉭電容器。表面處理溶液組成為木質素偶聯劑，氯仿有機溶劑，去離子水，多元醇型型表面活性劑。其中木質素偶聯劑的質量濃度為50%，多元醇型表面活性劑的質量濃度為10%，去離子水的質量濃度為35%，剩餘為氯仿。對比例4將鉭粉壓塊燒結得到陽極體鉭塊、在鉭塊表面形成氧化膜介質五氧化二鉭，再在五氧化二鉭表面形成固體電解質，在固體電解質層外表面形成第一陰極層；在第一陰極層外表面形成第二陰極層，製得電容器元件，再將電容器元件組裝並封裝，製得固體鉭電容ο結果以下為本專利的結果數據，其中的產品數量與總產品數的比值；容量，損耗，和ESR值為測試120隻樣品的平均值。tableseeoriginaldocumentpage6由以上數據可以發現，本專利的實施例相對於對比例，漏電合格率得到了較大提高，容量引出也明顯改善，ESR值明顯降低。這說明本專利通過對陽極體表面氧化膜介質表面進行處理後，改善了陽極體表面氧化膜介質與固體電解質之間的連接，使得電容器的性能得到了較大的改善。權利要求一種用於製作固體電解電容器的表面處理溶液，至少包含有用於連接所述固體電解電容器中的陽極體表面氧化膜介質和固體電解質的偶聯劑，其特徵在於所述表面處理溶液還包含有表面活性劑，所述表面活性劑用於減小所述偶聯劑溶液的表面張力，提高所述偶聯劑溶液潤溼陽極體表面氧化膜介質的效果，使偶聯劑更加均勻覆蓋在陽極體表面氧化膜介質的表面，從而使陽極體表面氧化膜介質和固體電解質之間的粘接均勻，提高粘接面積及粘接強度。2.根據權利要求1所述的一種用於製作固體電解電容器的表面處理溶液，其特徵在於該處理溶液還進一步包括有機溶劑、去離子水的至少一種。3.根據權利要求1或2所述的一種用於製作固體電解電容器的表面處理溶液，其特徵在於所述偶聯劑選自矽烷偶聯劑、鈦酸酯偶聯劑、鋁酸酯偶聯劑、雙金屬偶聯劑、木質素偶聯劑、錫偶聯劑中的至少一種，且所述的偶聯劑質量濃度為0.001%50%。4.根據權利要求1或2所述的一種用於製作固體電解電容器的表面處理溶液，其特徵在於所述表面活性劑選自陰離子表面活性劑，陽離子表面活性劑，兩性表面活性劑，非離子型表面活性劑中的至少一種，且所述的表面活性劑質量濃度為0.001%-10%。5.根據權利要求4所述的一種用於製作固體電解電容器的表面處理溶液，其特徵在於所述陰離子型表面活性劑選自羧酸鹽，硫酸酯鹽，磺酸鹽，磷酸酯鹽，脂肪醯肽縮合物中的至少一種。6.根據權利要求4所述的一種用於製作固體電解電容器的表面處理溶液，其特徵在於所述陽離子型表面活性劑選自脂肪銨鹽，烷基咪唑啉鹽，烷基吡啶鹽，羥基胺，鱗化合物中的至少一種。7.根據權利要求4所述的一種用於製作固體電解電容器的表面處理溶液，其特徵在於所述兩性表面活性劑選自羧酸鹽型，胺基酸型，甜菜鹼型，磺化內銨鹽型，胺基硫酸酯鹽型，咪唑啉鹽型，磷酸酯鹽型中的至少一種。8.根據權利要求4所述的一種用於製作固體電解電容器的表面處理溶液，其特徵在於所述非離子型表面活性劑選自聚氧乙烯型，多元醇型，烷基醇醯胺型中的至少一種。9.根據權利要求2所述的一種用於製作固體電解電容器的表面處理溶液，其特徵在於所述有機溶劑選自烴類溶劑、酮類溶劑、酯類溶劑、醇類溶劑、酸類溶劑、二甲基甲醯胺、二甲基亞碸及其取代物中的至少一種。全文摘要本發明提供一種用於製作固體電解電容器的表面處理溶液，至少包括用於連接所述固體電解電容器中的陽極體表面氧化膜介質和固體電解質的偶聯劑，其中，該表面處理溶液還包括表面活性劑，用於減小所述偶聯劑溶液的表面張力，提高所述偶聯劑溶液潤溼陽極體表面氧化膜介質的效果，使偶聯劑更加均勻覆蓋在陽極體表面氧化膜介質表面，從而使陽極體表面氧化膜介質和固體電解質之間的粘接更均勻，提高粘接面積及粘接強度。文檔編號H01G9/15GK101819889SQ201010136369公開日2010年9月1日申請日期2010年3月30日優先權日2010年3月30日發明者何騰雲,張易寧申請人:福建國光電子科技股份有限公司