[发明专利]湿式电解电容器阴极的形成技术

说明书

技术领域

本发明涉及电容器阴极的形成技术，尤其涉及湿式电解电容器阴极的形成技术。

背景技术

由于其体积效率、可靠性和工艺兼容性良好，湿式电容器在电路设计中的应用日益增长。一般而言，与其它类型的电容器相比，湿式电容器每单位体积的电容更大，使其在高电流、高功率和低频率电路中非常有用。已经开发的一种湿式电容器是包括阀金属阳极、阴极和液体电解质的湿式电解电容器。  由于在阳极表面上形成了一层介电金属氧化物膜，这种电容器的单位电池电压通常较高。湿式电解电容器较好地综合了高电容和低漏电流的优点。另一种湿式电容器是一种湿式对称电容器，其中阳极和阴极具有类似的结构和组成。由于在高电压时，电解质不可避免会发生分解，因此，这种电容器的单元电池电压通常较低。然而，不管是电解电容器还是对称电容器，湿式电容器的阴极一般都包括基板和涂层，通过感应机制或非感应机制提供较高的电容。常规涂层包括活性炭、金属氧化物（例如，氧化钌）等。然而，不幸的是，在某些条件下，如在水电解质存在的条件下，涂层容易剥离。

因此，需要提供一种具有良好的机械强度和电气性能的高压湿式电解电容器。

发明内容

在本发明的一个实施例中，公开了一种形成湿式电解电容器阴极的方法。该方法包括在金属基板粗化处理的表面涂覆一种前体溶液，其中所述前体溶液包含取代噻吩单体和氧化催化剂，氧化催化剂的用量低于化学计算量。取代噻吩单体经聚合形成本征导电的取代聚噻吩涂层。

本发明的其它特点和方面将在下文进行更详细的说明。

附图说明

结合附图，本发明的完整和具体说明，包括对于本领域技术人员而言的最佳实施例将在余下的说明书中作进一步描述，在本发明说明书附图中，同一附图标记表示相同或者相似部件。其中：

图1是本发明湿式电解电容器的一个实施例的剖视图；以及

图2是本发明的一个实施例中使用的微粗化处理金属基板的剖视图。

具体实施方式

对于本领域技术人员来说，下面的内容仅作为本发明的示范性具体实施例描述，并不是对本发明保护范围的限制。

一般来说，本发明涉及一种形成湿式电解电容器阴极的方法。该阴极含有一金属基板，所述金属基板具有粗化处理的表面和包含取代聚噻吩的导电涂层。通过选择性控制导电涂层的形成方式，导电涂层和粗化处理表面之间的接触程度得到增强。更具体地说，该导电涂层是通过在粗化处理表面涂覆一种包含前体噻吩单体和氧化催化剂的前体溶液而形成的。与单体或催化剂分别涂覆并且一开始就接触金属表面的技术不同的是，在本发明中，单体和催化剂处于同一溶液中，聚合物链在金属基板表面附近和凹坑内立即增长。这样可以显著增加导电涂层和金属基板之间的接触程度，从而改善机械强度和电气性能（如降低等效串联电阻和漏电流）。为了最大限度地降低过早聚合，氧化催化剂的用量低于假设产率100%时所有试剂完全反应所需的用量（即“化学计算量”）。这样做能够减慢单体的聚合速度，产生比完全聚合更短的低聚物。这些低聚物能够更好地渗透到金属基板的粗化处理区域内。

下面将更为详细地说明本发明的各种实施例。

I.阴极

A.金属基板

阴极的金属基板可能包括任何金属，例如钽、铌、铝、镍、铪、钛、铜、银、钢（如不锈钢）及它们的合金（如导电氧化物）、它们的复合物（如涂覆导电氧化物的金属）等。钛和钽及它们的合金尤其适合用于本发明。正如本领域技术人员所熟知的那样，基板的几何形状可以有所变化，例如可以为容器、罐、箔、板、筛、网等形状。例如，在一个实施例中，金属基板形成一个大致为圆柱形的外壳。不过，应该理解的是，本发明可以使用任何几何形状，例如D-形、矩形、三角形、棱形等。该外壳可以选择性地包括一盖子，用于遮盖阳极和电解质。盖子可采用与外壳相同或不同的材料制造。

不管基板的形状如何，基板均经粗化处理，以增大其表面积，并增加导电聚合物对基板的粘附。在这方面，通常可以采用多种方法对金属基板表面进行粗化处理。例如，在一个实施例中，对金属基板表面进行化学蚀刻，如在表面涂上腐蚀性物质的溶液（如盐酸）。该表面还可以进行电化学蚀刻，如对腐蚀性物质的溶液施加电压，使其进行电解。将电压升到足够高，以在基板表面产生“火花”，人们认为，“火花”会产生足够高的局部表面温度，将基板腐蚀。这种方法在Dreissig等人的美国专利申请公开号为2010/0142124的专利中进行了更为详细的说明，对于所有目的该专利以全文的形式引入本专利中作为参考。