一种低压高能量密度超级钽电容器介质膜的制备方法
【专利摘要】一种低压高能量密度超级钽电容器介质膜的制备方法，包括步骤：调整阳极设计、分阶段形成、热处理、补充形成。确保高比容规格钽粉颗粒的流动性，使成型烧结后得到的阳极钽芯具有良好的孔隙度与可浸润性；分阶段形成，使介质膜层持续稳定生长，提高了低压高能量密度超级钽电容器的使用寿命，且按此制备方法制备出来的电容器阳极钽块表面的介质膜强度高、致密度好、表面光滑。
【专利说明】
【技术领域】
[0001] 本发明涉及电解电容器【技术领域】，尤其涉及一种低压高能量密度超级钽电容器介 质膜的制备方法。 一种低压高能量密度超级钽电容器介质膜的制备方法
【背景技术】
[0002] 电解电容器作为常见的电子元件，广泛应用于通信、航天和军工、海底电缆和高级 电子装置、民用电器等多方面，在电子线路中起储能、滤波、去耦、旁路、转相等作用。传统的 非固体电解质钽电容器采用银外壳封装，虽然这类电容器具有漏电流小、单位体积的CV乘 积大等优点，但是这类电容器阳极钽块表面的介质氧化膜存在强度低、致密度差、表面光滑 度不好等缺陷，因此电容器产品等效串联电阻高、漏电流大、阻抗高、电容量变化大。
【发明内容】
[0003] 为解决上述技术问题，本发明提供了一种低压高能量密度超级钽电容器介质膜的 制备方法，该低压高能量密度超级钽电容器介质膜的制备方法通过调整阳极设计、分阶段 形成、热处理、补充形成等步骤解决了电容器阳极钽块表面的介质氧化膜存在强度低、致密 度差、表面光滑度不好等缺陷。
[0004] 本发明通过以下技术方案得以实现。
[0005] -种低压高能量密度超级钽电容器介质膜的制备方法，包括以下步骤：
[0006] 步骤①：调整阳极设计：降低阳极基体的压制密度，同时采用高温混粉工艺；
[0007] 步骤②：分阶段形成介质层，将阳极基体在ΗΝ03溶液中浸泡；
[0008] 步骤③：0?0. 5倍形成电压时，采用电流密度为35mA/g升压；0. 5?1倍形成电 压时，降低电流密度，且乙二醇的添加量控制在质量百分比的65%?80%之内，减缓形成 速率，达到电容器最终形成电压后恒压保持2h?2. 5h ;
[0009] 步骤④：热处理，加热破坏掉形成过程中靠近阳极基体表面的有明显缺陷的氧化 膜，并去掉基体表面的毛刺；
[0010] 步骤⑤：补充形成，将经热处理后的阳极基体在原溶液中浸泡。
[0011] 所述步骤①中阳极基体的压制密度为4. 65g/m3?4. 8g/m3。
[0012] 所述步骤①中高温混粉工艺的环境温度为85°C?125°C。
[0013] 所述步骤④中加热温度为320°C?380°C，并保持20min?60min。
[0014] 所述步骤②中将阳极基体在65?90°C的ΗΝ03溶液中浸泡0. 5h?lh。
[0015] 所述步骤⑤的温度86°C，电压为电容器的最终形成电压值。
[0016] 所述步骤⑤采用电流密度为10?15mA/g对阳极基体再进行恒压保持3h?5h。
[0017] 本发明的有益效果在于：确保高比容规格钽粉颗粒的流动性，使成型烧结后得到 的阳极钽芯具有良好的孔隙度与可浸润性；分阶段形成，使介质膜层持续稳定生长，提高了 低压高能量密度超级钽电容器的使用寿命，且按此制备方法制备出来的电容器阳极钽块表 面的介质膜强度高、致密度好、表面光滑。
【具体实施方式】
[0018] 下面进一步描述本发明的技术方案，但要求保护的范围并不局限于所述。
[0019] 实施例一：
[0020] 一种低压高能量密度超级钽电容器介质膜的制备方法，包含以下步骤：
[0021] 步骤A、调整阳极设计：阳极基体的压制密度降至4. 8g/m3,同时采用高温混粉工 艺，高温混粉工艺的环境温度为95°C，确保高比容规格钽粉颗粒的流动性，使成型烧结后得 到的阳极钽芯具有良好的孔隙度与可浸润性。
[0022] 步骤B、介质膜分阶段形成，具体步骤如下：
[0023] a. 0?0. 5倍形成电压时，将阳极基体在80°C的ΗΝ03溶液中浸泡0. 5h，使孔隙中 的空气基本排出，然后采用电流密度为35mA/g升压，以获得均匀的介质层。
[0024] b. 0. 5?1倍形成电压时，适当降低电流密度，乙二醇的添加量控制在质量百分 比的75%左右，有效减缓形成速率，使介质膜层持续稳定生长，达到电容器最终形成电压约 24V后再恒压保持2. 2h，确保剩余电流降至最低。
[0025] 步骤C、热处理：阳极基体的温度加热到360°C，保持35min，可破坏掉形成过程中 靠近基体表面的有明显缺陷的氧化膜，使得钽基体从钽氧化物中吸取氧，钽金属--氧化 物界面会向氧化物转化，从而减小电介质的有效厚度，去掉基体表面的毛刺，获得均匀平整 的介质层，并带来漏电流减小的好处。
[0026] 步骤D、补充形成：选择沸点高、闪火电压高、氧化速率快的有机添加剂配制成专 用形成电解液，在温度为86°C、电压为24V的条件下，在原!1腸 3溶液中采用电流密度为 12mA/g对经热处理后的阳极块再进行5h的补充形成。注意关注电源表上电流的变化情况， 防止场致晶化现象发生。
[0027] 选取10V4700 μ F规格的电容器分别采用现有技术和按照实施例一的方法进行制 备后，从中抽取5只电容器进行电参数对比，对比结果见表一。
[0028] 表一在85°C下、经192h工作试验后两种制备技术制备的10V4700y F的电参数
[0029]
【权利要求】
1. 一种低压高能量密度超级钽电容器介质膜的制备方法，其特征在于，包括以下步 骤： 步骤①：调整阳极设计：降低阳极基体的压制密度，同时采用高温混粉工艺； 步骤②：分阶段形成介质层，将阳极基体在hno3溶液中浸泡； 步骤③：0?0. 5倍形成电压时，采用电流密度为35mA/g升压；0. 5?1倍形成电压 时，，降低电流密度，且乙二醇的添加量控制在质量百分比的65%?80%之内，减缓形成速 率，达到电容器最终形成电压后恒压保持2h?2. 5h ; 步骤④：热处理，加热破坏掉形成过程中靠近阳极基体表面的有明显缺陷的氧化膜，并 去掉基体表面的毛刺； 步骤⑤：补充形成，将经热处理后的阳极基体在ΗΝ03溶液中浸泡。
2. 如权利要求1所述的低压高能量密度超级钽电容器介质膜的制备方法，其特征在 于：所述步骤①中阳极基体的压制密度为4. 65g/m3?4. 8g/m3。
3. 如权利要求1所述的低压高能量密度超级钽电容器介质膜的制备方法，其特征在 于：所述步骤①中高温混粉工艺的环境温度为85°C?125°C。
4. 如权利要求1所述的低压高能量密度超级钽电容器介质膜的制备方法，其特征在 于：所述步骤④中加热温度为320°C?380°C，并保持20min?60min。
5. 如权利要求1所述的低压高能量密度超级钽电容器介质膜的制备方法，其特征在 于：所述步骤②中将阳极基体在65?90°C的ΗΝ0 3溶液中浸泡0. 5h?lh。
6. 如权利要求1所述的低压高能量密度超级钽电容器介质膜的制备方法，其特征在 于：所述步骤⑤的溶液温度为86°C，电压为电容器的最终形成电压值。
7. 如权利要求1所述的低压高能量密度超级钽电容器介质膜的制备方法，其特征在 于：所述步骤⑤采用电流密度为10?15mA/g对阳极基体再进行恒压保持3h?5h。
【文档编号】H01G11/84GK104124072SQ201410335901
【公开日】2014年10月29日 申请日期:2014年7月15日 优先权日:2014年7月15日
【发明者】鄢波, 阳元江, 张选红, 王安玖, 张勇, 贾新虎 申请人:中国振华（集团）新云电子元器件有限责任公司