铝电解电容器的制造方法
【专利摘要】本发明涉及一种铝电解电容器的制造方法，包括裁切、钉卷、含浸、装配及老化工序。其中，老化工序包括：将装配后的产品进行常温老化，且依次通过若干段在时间上间隔执行的升压过程逐渐升压；进行高温老化，且依次通过若干段在时间上间隔执行的升温过程逐渐升温。其中，常温老化能够修补在裁切、钉卷等过程中损坏的氧化膜。高温老化能够将氧化膜进行晶型转换以稳定氧化膜。常温老化能够提高升压过程中产品的稳定性。高温老化可以避免发生因一次性直接升至最高温度而导致产品发生起鼓或爆炸的情况，还可以在每一段升温过程完成后及时检测产品的性能，以便及早发现在哪个阶段产品容易发生不良进而及时改善工艺。
【专利说明】
铝电解电容器的制造方法
技术领域
[0001] 本发明涉及铝电解电容器技术领域，特别是涉及一种铝电解电容器的制造方法。
【背景技术】
[0002] 铝电解电容器是一种用铝材料制成的电性能好、适用范围宽、可靠性高的通用型 电解电容器。在传统铝电解电容器的制作过程中，通常包括裁切、钉卷、含浸、老化、分选、装 配、封装等工序，因此制造工艺决定了铝电解电容器的品质。
[0003] 然而，传统的铝电解电容器由于制造工艺的限制，在使用方面存在很多局限性，性 能不稳定，且容易造成不良。
【发明内容】
[0004] 基于此，有必要针对如何改善传统铝电解电容器性能不稳定的问题，提供一种铝 电解电容器的制造方法。
[0005] -种铝电解电容器的制造方法，包括裁切、钉卷、含浸、装配及老化工序，所述老化 工序包括：
[0006] 将装配后的产品进行常温老化，且依次通过若干段在时间上间隔执行的升压过程 逐渐升压；
[0007] 进行高温老化，且依次通过若干段在时间上间隔执行的升温过程逐渐升温。
[0008] 在其中一个实施例中，所述常温老化过程包括5段所述升压过程;各段所述升压过 程对应的电压区间依次为：1V~250v; 250v~350v; 350v~450v; 450v~500v; 500v~615v。
[0009] 在其中一个实施例中，任意相邻两段所述升温过程之间的间隔介于1.5小时至2.5 小时之间。
[0010] 在其中一个实施例中，所述含浸工序包括：
[0011] 将待含浸的芯包置入含浸缸内；
[0012] 将所述含浸缸内抽成真空状态；
[0013] 将电解液在大气压作用下压入所述含浸缸内；
[0014] 使所述含浸缸由真空状态释放为常压并施加正压。
[0015] 在其中一个实施例中，所述含浸工序还包括:控制所述待含浸的芯包在电解液中 处于运动状态。
[0016]在其中一个实施例中，将所述含浸缸内抽成真空状态后，所述含浸缸内的真空度 介于3Mpa~4.5Mpa之间。
[0017] 在其中一个实施例中，使所述含浸缸由真空状态释放为常压并施加正压后，所述 电解液受到的压力介于4公斤~5公斤之间。
[0018] 在其中一个实施例中，所述电解液为无水电解液。
[0019] 在其中一个实施例中，所述待含浸的芯包内电解纸的厚度介于70μπι~90μπι之间。
[0020] 在其中一个实施例中，所述钉卷工序中，在进行卷绕前先在负箱上加衬垫，且所述 衬垫与所述负箱的材料相同。
[0021 ]上述铝电解电容器的制造方法具有的有益效果为:该铝电解电容器的制造方法的 老化工序依次包括常温老化和高温老化这两个过程。其中，常温老化能够修补在裁切、钉卷 等过程中损坏的氧化膜。高温老化能够将氧化膜进行晶型转换，从而稳定氧化膜。另外，常 温老化依次通过若干段在时间上间隔执行的升压过程逐渐升压，从而能够提高升压过程中 产品的稳定性，避免发生因电压上升速度过快而爆炸的情况。同时，高温老化依次通过若干 段在时间上间隔执行的升温过程逐渐升温，从而可以避免发生因一次性直接升至最高温度 而导致产品发生起鼓或爆炸的情况，还可以在每一段升温过程完成后及时检测产品的性 能，以便及早发现在哪个阶段产品容易发生不良进而及时改善工艺。综上所述，该铝电解电 容器的制造方法通过改进老化工序，提高了铝电解电容器的性能稳定性，从而扩大了使用 范围。
【附图说明】
[0022] 为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现 有技术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 发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，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实施例的附图。
[0023] 图1为一实施例提供的铝电解电容器的制造方法中老化工序的流程图；
[0024] 图2为图1所示实施例的铝电解电容器的制造方法中含浸工序的流程图；
[0025] 图3为图1所示实施例的铝电解电容器的制造方法的钉卷工序中进行卷绕前芯包 的结构示意图。
【具体实施方式】
[0026] 为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述。附图中 给出了本发明的较佳实施例。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所 描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容的理解更加透彻 全面。
[0027] 除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于发明的技术领域的技 术人员通常理解的含义相同。本文中在发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的 实施例的目的，不是旨在限制本发明。本文所使用的术语"和/或"包括一个或多个相关的所 列项目的任意的和所有的组合。
[0028] 在一实施例中，提供了一种铝电解电容器的制造方法，包括裁切、钉卷、含浸、装配 及老化工序。如图3所示，裁切工序，是指按投料尺寸将铝箱及电解纸140分别切割为相应宽 度。钉卷工序，是将导针分别铆接在正箱130、负箱110上，再用电解纸140分隔开，并卷绕成 圆形或椭圆形，从而形成芯包。含浸工序，目的使电解液浸渍到电解纸140上。装配工序，将 含浸后的芯包装入铝外壳，并用橡胶塞密封。老化工序，用来修补被损坏的氧化膜。
[0029] 本实施例中，老化工序包括以下步骤，如图1所示。
[0030] 步骤S110、将装配后的产品进行常温老化，且依次通过若干段在时间上间隔执行 的升压过程逐渐升压。
[0031] 其中，常温老化具体为常温升压过程，其通过电化学反应(电解液中的氧与铝发生 反应，生成三氧化二铝），来修补正箱130在裁切、钉卷等过程中损坏的氧化膜，相当于对正 极进行再化成。
[0032] 若干段在时间上间隔执行的升压过程，是指各升压过程在时间上是非连续并依次 按先后顺序执行的，因此本实施例是进行分段升压的，而非一次性直接上升至最高压。其 中，各升压过程分别由各自的起始电压上升至各自对应的结束电压，且任意相邻的两段升 压过程中执行时间靠前的一方的结束电压与另一方的起始电压相同，即虽然各升压过程在 时间上不是连续执行的，但整个常温老化过程中的电压是逐渐上升的。另外，在工艺条件及 制造需求允许的情况下，升压过程的数量越多，升压的稳定性越强。
[0033] 因此，本实施例提供的常温老化不是将电压一次性直接升至最高电压，而是采取 分段升压的方式来逐渐升压，从而保证整个升压过程稳定进行，能够避免因电压一次性上 升到最高电压而导致爆炸的概率，从而减少不良现象。同时，在各升压过程中采取适当的电 流，以使电化学反应的速度和产品产生的热量均满足设定需求。
[0034] 步骤S120、进行高温老化，且依次通过若干段在时间上间隔执行的升温过程逐渐 升温。
[0035]其中，高温老化是在产品的正极限温度下进行老化，以利用高温将正箱130处的氧 化膜进行晶型转换，稳定氧化膜的晶型结构，从而实现完全修补氧化膜的效果，以提高产品 的寿命，并降低漏电流发生的概率。
[0036] 同时，若干段在时间上间隔执行的升温过程，是指各升温过程在时间上是非连续 并依次按先后顺序执行的，因此本实施例是进行分段升温的，而非一次性直接上升至最高 温，从而可以避免发生因一次性直接升至最高温度而导致产品发生起鼓或爆炸的情况。该 高温老化方法还可以在每一段升温过程完成后及时检测产品的性能，以便及早发现在哪个 阶段产品容易发生不良，进而及时改善工艺。
[0037] 综上所述，该铝电解电容器的制造方法通过改进老化工序，提高了铝电解电容器 的性能稳定性，从而扩大了使用范围。
[0038] 进一步的，上述老化工序在高温老化执行完毕后，再进行室温老化，以保证在充电 的情况下使温度冷却至室温，如氧化膜有裂纹则仍然可以继续修补，从而避免发生氧化膜 因热胀冷缩的原因而发生龟裂的现象。
[0039] 另外，上述常温老化过程包括5段升压过程。各段升压过程对应的电压区间依次 为：lv~250v; 250v~350v; 350v~450v;450v~500v; 500v~615v。同时，各段升压过程中的 电流依次为:4.5A;4.5A; 3.5A;3A; 2.5A。其中，随着电压的升高，产品产生的热量也越大，因 此本实施例在后期的升压过程中控制电流逐渐减小，从而保持热量恒定，以增强产品的可 靠性。
[0040] 可以理解的是，常温老化过程中的升压过程的设置方式不限于上述一种情况，只 要能够保证升压稳定进而避免发生爆炸的现象即可，例如，常温老化过程还可以包括5段以 上的升压过程。
[0041] 具体的，在上述老化工序中，任意相邻两段升温过程之间的间隔介于1.5小时至 2.5小时之间。其中，相邻两段升温过程是指在执行顺序上相邻的两段升温过程。每一段升 温过程执行完毕后，经过上述间隔后再开始执行下一段升温过程，例如从65°C开始，每隔2 个小时上调5°C至8°C，其中，每次上调5°C至8°C的过程即为升温过程。
[0042]可以理解的是，高温老化的具体执行过程不限于上述一种情况，只要能够避免产 品发生爆炸、漏电的情况即可。
[0043] 具体的，如图2所示，含浸工序包括以下步骤。
[0044] 步骤S210、将待含浸的芯包置入含浸缸内，并使含浸缸密封。
[0045] 本实施例中，待含浸的芯包中电解纸140的厚度介于70μπι~90μπι之间。同时，电解 纸140的密度介于0.8g/cm 3~0.9g/cm3之间，从而防止发生短路和爆炸现象。
[0046]步骤S220、将含浸缸内抽成真空状态。
[0047]在该步骤中，可以利用真空恒压装置将含浸缸内抽成真空状态。其中，真空恒压装 置包括相连接的真空栗及真空罐，且真空罐上装有真空阀和真空传感器，以向含浸缸内提 供恒定真空。另外，在抽真空的同时还可将待含浸的芯包内的水分及空气抽出，从而在真空 和压力一定的环境下更便于电解液快速进入待含浸的芯包内。
[0048]本实施例中，将含浸缸内抽成真空状态后，含浸缸内的真空度介于3Mpa~4.5Mpa 之间，从而提高了真空度，更易于含浸效果的提高。其中，真空度是指绝对真空度。
[0049] 步骤S230、将电解液在大气压作用下压入含浸缸内。
[0050] 在该步骤中，继续对含浸缸内施以真空，则待含浸的芯包的孔隙内部会逐渐进入 电解液。其中，电解液盛放于储液桶内，且电解液为无水电解液。由于电解液的氧负离子主 要来源于无机酸的含酸根离子及水中的氢氧根离子，其浓度以及所带电荷数在很大程度上 决定了正箱130的氧化膜界面处氧负离子的电荷密度从而影响到闪火电压。因此，正箱130 表面的氧负离子越多，则在此氧负离子发生放电的几率较大，进而可以得出：在溶质含量相 同的电解液中如果水分含量较高，则该电解液的闪火电压偏低。故本实施例中采用无水电 解液，从而能够提高闪火电压，减小了发生闪火的概率。
[0051] 另外，电解液内还尽量减少杂质离子的含量，特别是电极电势低于氧负离子的杂 质离子，来提高电解液的闪火电压;或者在电解液内增加一定量的闪火电压添加剂，以抑制 氧负离子在氧化膜表面发生放电现象，或者采取其他方式使电解液具有高闪火电压。
[0052]步骤S240、使含浸缸由真空状态释放为常压并施加正压。
[0053]其中，使含浸缸由真空状态释放为常压后，电解液会受到大气压的作用。再加上另 外施加的正压，进一步增加了电解液受到的压力，进而加快了电解液浸入待含浸的芯包内 的速度，有效提高了含浸效率并缩短了含浸时间。
[0054] 具体的，可通过加压恒压装置来施加正压。该加压恒压装置包括相连接的加压栗、 加压阀及压力传感器。同时，含浸缸设有加压口。该加压恒压装置通过管道连接于含浸缸的 加压口与储液桶的出液口之间，从而能够对电解液施加加压。可以理解的是，还可以采取其 他方式来施加正压，例如通过液态加压的方式实现。
[0055] 本实施例中，使含浸缸由真空状态释放为常压并施加正压后，电解液受到的压力 介于4公斤~5公斤之间，例如4.3公斤，提高了含浸压力，进而可以提高含浸的效率。其中， 公斤是中国对气体压力单位的一种描述方式。
[0056] 步骤S250、控制待含浸的芯包在电解液中处于运动状态。
[0057] 其中，可以通过振动波或转动的方式使待含浸的芯包在电解液中处于运动状态， 从而使电解液在较短时间内进入待含浸的芯包内，以提高含浸效果。例如，可以通过超声波 装置来控制待含浸的芯包处于运动状态。
[0058]可以理解的是，含浸工序的执行方式不限于上述一种情况，只要能够提高含浸的 速度即可，例如步骤S250也可以在步骤S230和步骤S240之间执行。
[0059]进一步的，钉卷工序中，在进行卷绕前，如图3所示，先在负箱110上加衬垫120,且 衬垫120与负箱110的材料相同。例如衬垫120与负箱110的材料均为F3-3.0VF的加压负箱。 衬垫120可以避免该铝电解电容器内部因电流过大出现闪火甚至爆炸现象后而烧伤负极导 针150的情况，从而起到对负极导针150的保护作用，同时还可以防止容量衰减。
[0060] 可以理解的是，不限于衬垫120的一种方式，只要能够保护负极导针150并防止容 量衰减即可。
[0061] 另外，本实施例对由上述铝电解电容器的制造方法制造的铝电解电容器的性能进 行了测试。测试方法为:请参照表1，抽取一定数量(10个)的铝电解电容器作为样品，并使所 有样品处于高温（105°C)、高压(600V)、纹波电流为1100MA的条件下。之后，分阶段（即每隔 500小时）对各样品的性能参数，即CAP (capacity，容量）、DF(Dissipat ion Factor，损失 角）、LC( 1 eakage current，漏电流)及外观，进行测试。测试的数据共包括初测值、500小时 测试值、1000小时测试值、1500小时测试值、2000小时测试值这几组。
[0062]表1试验条件统计表
[0063]
[0064]表2试验数据统计表 [0065]
[0066]表3试验数据统计表(续）
[0067]
[0068] 表2共包括初测值、500小时测试值、1000小时测试值，表3包括1500小时测试值、 2000小时测试值。从表2、表3中的试验数据可以看出，各样品即使处于高压、高温、高纹波电 流的条件下，其各项参数在整个实验过程中也均处于正常范围内，且变化幅度较低，因此可 以得出该铝电解电容器不仅具有较强的稳定性，而且在高电压、高温、高纹波电流、高功率 的条件下仍然具有较强的可靠性
[0069] 另外，图1、图2为本发明一个实施例的方法的流程示意图。应该理解的是，虽然图 1、图2的流程图中的各个步骤按照箭头的指示依次显示，但是这些步骤并不是必然按照箭 头指示的顺序依次执行。除非本文中有明确的说明，这些步骤的执行并没有严格的顺序限 制，其可以以其他的顺序执行。而且，图1、图2中的至少一部分步骤可以包括多个子步骤或 者多个阶段，这些子步骤或者阶段并不必然是在同一时刻执行完成，而是可以在不同的时 刻执行，其执行顺序也不必然是依次进行，而是可以与其他步骤或者其他步骤的子步骤或 者阶段的至少一部分轮流或者交替地执行。
[0070] 以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实 施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存 在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
[0071] 以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并 不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来 说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护 范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。
【主权项】
1. 一种铝电解电容器的制造方法，包括裁切、钉卷、含浸、装配及老化工序，其特征在 于，所述老化工序包括： 将装配后的产品进行常温老化，且依次通过若干段在时间上间隔执行的升压过程逐渐 升压； 进行高温老化，且依次通过若干段在时间上间隔执行的升温过程逐渐升温。2. 根据权利要求1所述的铝电解电容器的制造方法，其特征在于，所述常温老化过程包 括5段所述升压过程；各段所述升压过程对应的电压区间依次为：IV~250v; 250v~350v; 350v~450v;450v~500v;500v~615v。3. 根据权利要求1所述的铝电解电容器的制造方法，其特征在于，任意相邻两段所述升 温过程之间的间隔介于1.5小时至2.5小时之间。4. 根据权利要求1所述的铝电解电容器的制造方法，其特征在于，所述含浸工序包括： 将待含浸的芯包置入含浸缸内； 将所述含浸缸内抽成真空状态； 将电解液在大气压作用下压入所述含浸缸内； 使所述含浸缸由真空状态释放为常压并施加正压。5. 根据权利要求4所述的铝电解电容器的制造方法，其特征在于，所述含浸工序还包 括:控制所述待含浸的芯包在电解液中处于运动状态。6. 根据权利要求4所述的铝电解电容器的制造方法，其特征在于，将所述含浸缸内抽成 真空状态后，所述含浸缸内的真空度介于3Mpa~4.5Mpa之间。7. 根据权利要求4所述的铝电解电容器的制造方法，其特征在于，使所述含浸缸由真空 状态释放为常压并施加正压后，所述电解液受到的压力介于4公斤~5公斤之间。8. 根据权利要求4所述的铝电解电容器的制造方法，其特征在于，所述电解液为无水电 解液。9. 根据权利要求4所述的铝电解电容器的制造方法，其特征在于，所述待含浸的芯包内 电解纸的厚度介于70μηι~90μηι之间。10. 根据权利要求1至9中任一权利要求所述的铝电解电容器的制造方法，其特征在于， 所述钉卷工序中，在进行卷绕前先在负箱上加衬垫，且所述衬垫与所述负箱的材料相同。
【文档编号】H01G13/04GK105931862SQ201610464643
【公开日】2016年9月7日
【申请日】2016年6月23日
【发明人】刘其环, 钱胜
【申请人】深圳市万腾电子有限公司