混合型全钽非固体电解质钽电容器的制造方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及钽电容器领域，特别是涉及一种混合型全钽非固体电解质钽电容器。
【背景技术】
[0002]全钽非固体钽电解电容器结构与普通银外壳非固体钽电解电容器结构基本相同，主要由钽粉压制成型后真空烧结的阳极钽芯子、通过电化学反应在该阳极钽芯子表面及微孔中生成的Ta2O5介质氧化膜、以及封装在金属外壳内的阴极工作电解质构成。所不同的是全钽非固体钽电解电容器是用钽外壳作为电容器的引出阴极，而普通非固体钽电解电容器是用银外壳作为引出阴极。全钽电容器与银外壳非固体电解质钽电容器相比，具有体积小、漏电流小、抗浪涌能力强、可靠性高等特点。目前，广泛应用于在航空、航天、兵器、船舶等领域。近年来，随着军用电子设备不断向小体积、高可靠、国产化等方向的发展，对更小体积、更大容量的全钽电容器的需求也越来越迫切。
[0003]为了减小钽电容器的体积，提高其体积比容量，目前通常采用高比容的钽粉来制作电容器；然而随着钽粉比容的提高，钽粉的粒径越来越小，击穿电压也会随之降低。对于相同规格的钽电容器，其额定电压和电容量值相同时，也就限制了所采用钽粉的最大比容值，从而限制了钽电容器的最小体积。为了进一步缩小钽电容器的体积，许多厂家采取降低形成电压，提高压制密度，降低烧结温度等措施；虽然在一定程度上可以缩小钽电容器的体积，但同时又增加了生产过程的控制难度以及生产成本，相应的可靠性也随之降低。
[0004]传统全钽电容器由金属钽外壳、固定在该钽外壳上的阴极引线、封装在钽外壳中的阳极钽块(包括通过电化学反应在所述阳极钽块上的介质层)、绝缘垫和阴极、固定在该阳极钽块上穿过所述钽外壳引出的阳极引出线、填充在钽外壳中的工作电解液；阴极为通过压制烧结附着在钽外壳内壁上的钽阴极环。这种全钽电容器的缺点是:非固体电解质钽电容器的电容量C = 1/(1/CB +1/? )。其中，Cb为阳极钽块的电容量；CPJ!为阴极电容量。当CK>>CB时，C?CB。因此，增大阴极电容量是非固体电解质钽电容器生产过程中必须解决的一个问题。而目前全钽电容器采用阴极环增大阴极电容量，进而增大全钽电容器的电容量，以达到小体积、大容量的需求。但烧结阴极环虽然可以增大阴极电容量但会占据一定空间，使得阳极钽芯子可利用空间减小，降低产品的容量体积比。近年来，随着航空、航天、导弹、通讯及兵器等领域小型化、高可靠的飞速发展，对更小体积、更大容量全钽电容器的需求越来越迫切。传统全钽电容器已无法满足各领域飞速发展的需求。
[0005]另外，现有全钽电容器采用38%硫酸作为工作电解液。这种38%的硫酸水溶液因流动性好，在实际生产中容易出现电容量不稳定，以及上酸甚至漏液的现象。
【实用新型内容】
[0006]基于上述现有技术所存在的问题，本实用新型提供一种混合型全钽非固体电解质钽电容器，能解决目前采用阴极环增大阴极电容量来增大全钽电容器的电容量，导致全钽电容器体积增大，不能满足某些场合使用的问题。
[0007]为解决上述技术问题，本实用新型提供一种混合型全钽非固体电解质钽电容器，包括:
[0008]金属钽外壳，其内设有绝缘垫；
[0009]全钽玻璃粉绝缘子，封装在所述金属钽外壳上；
[0010]具有介质层的阳极钽块，设在所述金属钽外壳内的所述绝缘垫上，通过所述绝缘垫与所述金属钽外壳之间绝缘；
[0011]阴极，为在所述金属钽外壳内壁上涂覆的二氧化钌复合膜层；
[0012]工作电解液，填充在所述金属钽外壳内的所述阳极钽块与阴极之间的空间内；
[0013]阴极引出线，固定在所述金属钽外壳上，与该金属钽外壳电气连接；
[0014]阳极引出线，固定在所述阳极钽块上并穿出至所述金属钽外壳和所述全钽玻璃粉绝缘子外。
[0015]本实用新型的有益效果为:通过采用在金属钽外壳内壁上涂覆的二氧化钌复合膜层作为阴极，一方面，在阴极形成超级电容器，电容量可达几十毫法，远远大于阳极钽芯子形成的电容量，可以代替阴极环增大阴极电容量的效果；另一方面，复合阴极涂层极薄，几乎不会减小钽外壳的内部空间，大大提高了电容量的体积比容量，比厚度为Imm左右的阴极环，减小了占据钽壳内部部分空间，使得产品体积比容量不受阴极环的限制，该电容器在体积不变的前提下，产品电容量基本可以提高一倍左右。同时，产品内部空间的增大避免了因采用高比容钽粉、降低形成电压等方式增大产品体积比电容量带来的产品电性能及可靠性降低。
【附图说明】
[0016]为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域的普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他附图。
[0017]图1为本实用新型实施例提供的混合型全钽非固体电解质钽电容器的结构示意图。
【具体实施方式】
[0018]下面对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型的保护范围。
[0019]如图1所示，本实用新型实施例提供一种混合型全钽非固体电解质钽电容器，包括:
[0020]金属钽外壳3内设有绝缘垫7 ；
[0021 ] 全钽玻璃粉绝缘子2封装在金属钽外壳3上；
[0022]具有介质层的阳极钽块5设在金属钽外壳内的绝缘垫7上，通过绝缘垫与金属钽外壳之间绝缘；
[0023]阴极4，为在金属钽外壳3内壁上涂覆的二氧化钌复合膜层；这种阴极可在不增加体积的前提下，有效提升电容器的容量。
[0024]工作电解液6，填充在金属钽外壳3内的阳极钽块5与阴极4之间的空间内；优选的，工作电解液采用加入胶体溶液的硫酸凝胶电解液。这种电解液稳定性更好，提高了容量的稳定性，并有效避免了产品漏液或者因上酸引起的漏电流增大。产品稳定性及可靠性均得到了大幅度提升。
[0025]阴极引出线8，固定在金属钽外壳3上，与该金属钽外壳电气连接；
[0026]阳极引出线1，固定在阳极钽块5上并穿出至金属钽外壳3和全钽玻璃粉绝缘子2外。
[0027]下面结合附图和具体实施例对本实用新型的电容器作进一步说明。
[0028]如图1所示，该电容器包括:金属钽外壳3，固定在该金属钽外壳上的阴极引出线8，封装在所述钽外壳中的阳极钽块5 (包括通过电化学反应在所述阳极钽块上的介质层)、绝缘垫7和阴极4，阴极为在钽外壳内壁上涂覆的二氧化钌复合膜层，封装在金属钽外壳上的全钽玻璃粉绝缘子2，固定在阳极钽块上穿过所述全钽玻璃粉绝缘子的阳极引出线1、填充在钽外壳中的工作电解液6，工作电解液为加入胶体溶液的硫酸凝胶电解液。
[0029]本实用新型实施例的电容器，用金属钽外壳内壁涂覆二氧化钌复合膜层阴极材料代替阴极环后。一方面，涂覆复合阴极材料后，在阴极形成超级电容器，电容量可达几十毫法，远远大于阳极钽芯子形成的电容量，可以代替阴极环增大阴极电容量的效果；另一方面，阴极环的厚度为Imm左右，占据了钽壳内部部分空间，使得产品体积比容量受到较大的限制，而复合阴极涂层极薄，几乎不会减小钽外壳的内部空间，大大提高了电容量的体积比容量。以外壳直径为Φ5为例，外壳内径为4.5mm，而阴极环内径为3.5mm。采用本技术方案，由二氧化钌复合阴极代替阴极环后，内部空间增大了 65%。产品内部空间的增大，对于增大产品的体积比容量极其有利。采取该技术方案后，在体积不变的前提下，产品电容量基本可以提高一倍左右。同时，产品内部空间的增大避免了因采用高比容钽粉、降低形成电压等方式增大产品体积比电容量带来的产品电性能及可靠性降低。
[0030]此外，该电容器中工作电解液采用加入胶体溶液并经过适当配比形成的凝胶电解液，电解液稳定性更好，提高了容量的稳定性，并有效避免了产品漏液或者因上酸引起的漏电流增大。产品稳定性及可靠性均得到了大幅度提升。
[0031]以上所述，仅为本实用新型较佳的【具体实施方式】，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型披露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。
【主权项】
1.一种混合型全钽非固体电解质钽电容器，其特征在于，包括: 金属钽外壳，其内设有绝缘垫； 全钽玻璃粉绝缘子，封装在所述金属钽外壳上； 具有介质层的阳极钽块，设在所述金属钽外壳内的所述绝缘垫上，通过所述绝缘垫与所述金属钽外壳之间绝缘； 阴极，为在所述金属钽外壳内壁上涂覆的二氧化钌复合膜层； 工作电解液，填充在所述金属钽外壳内的所述阳极钽块与阴极之间的空间内； 阴极引出线，固定在所述金属钽外壳上，与该金属钽外壳电气连接； 阳极引出线，固定在所述阳极钽块上并穿出至所述金属钽外壳和所述全钽玻璃粉绝缘子外。
【专利摘要】本实用新型公开了一种混合型全钽非固体电解质钽电容器，包括：金属钽外壳，其内设有绝缘垫；全钽玻璃粉绝缘子，封装在金属钽外壳上；具有介质层的阳极钽块，设在金属钽外壳内的绝缘垫上，通过绝缘垫与金属钽外壳之间绝缘；阴极，为在金属钽外壳内壁上涂覆的二氧化钌复合膜层；工作电解液，填充在金属钽外壳内的阳极钽块与阴极之间的空间内；阴极引出线，固定在金属钽外壳上，与该金属钽外壳电气连接；阳极引出线，固定在阳极钽块上并穿出至金属钽外壳和全钽玻璃粉绝缘子外。该电容器在体积不变的前提下，电容量基本可以提高一倍左右。同时，内部空间的增大避免了因采用高比容钽粉、降低形成电压等方式增大体积比电容量带来的产品电性能及可靠性降低。
【IPC分类】H01G11/82, H01G11/54, H01G11/30
【公开号】CN204927060
【申请号】CN201520417642
【发明人】路晓燕, 伏鑫
【申请人】北京七一八友益电子有限责任公司
【公开日】2015年12月30日
【申请日】2015年6月16日