[发明专利]用于湿式电解电容器的平板式阳极

说明书

技术领域

本发明涉及一种平板式阳极，尤其涉及一种用于湿式电解电容器的平板式阳极。

背景技术

在包括可植入式医疗器械在内的许多应用中，高压电解电容器常作为蓄能器使用。因为需要最大限度地降低植入式器械的总尺寸，因此要求这些电容器具有较高的能量密度。在植入型心律转复除颤器（“ICD”）（也称为植入型除颤器）中，这一点尤其如此，因为用于传递除颤脉冲的高压电容器占据ICD体积的三分之一。ICD通常采用两个串联的电解电容器实现电击传递所需的高电压。

为了提高电容器的能量密度，从而缩小其尺寸，一种方法是最大限度地降低绝缘隔离纸片和阴极所占据的体积及最大限度地增加阳极数量。这可以通过使用多阳极堆结构（multi-anode stack configuration）来实现。与单阳极结构相比，多阳极堆结构需要的阴极和绝缘隔离纸片更少，从而可缩小器械的尺寸。一种多阳极堆包括多个单元，所述单元包含一个阴极、一个绝缘隔离纸片、两个或多个阳极、一个绝缘隔离纸片及一个阴极，相邻的单元共用其间的阴极。然而，为了给里面的阳极（离阴极最远）充电和放电，电荷必须流过外面的阳极。采用典型阳极时，经过阳极的路径相当迂回曲折，导致多阳极结构的等效串联电阻（“ESR”）较高。因此，阳极堆中放在一起的阳极越多，ESR越高。另一种降低器械尺寸的方法是提高电容器的工作电压，这样就有可能只使用一个电解电容器。然而，提高电容器工作电压面临的唯一挑战是高电压通常与低表面积相关联，而表面积低会降低电容及同样降低能量（E = 0.5*CV²）。

不管具体采用哪种方法，由于金属箔尺寸小，因此，常常在电解电容器中使用金属箔（如铝箔）。由于电容器的静电电容与其电极面积成比例，在形成介质膜之前，金属箔的表面需要进行粗化或进行化学转化，以提高其有效面积。金属箔表面的这种粗化步骤被称为蚀刻。蚀刻通常采用浸入到盐酸溶液中的方法（化学蚀刻）进行或采用在盐酸水溶液中进行电解的方法（电化学蚀刻）进行。电解电容器的电容取决于阳极箔的粗化度（表面积）和氧化膜的厚度和介电常数。由于通过蚀刻金属箔能够提供的表面积受到限制，人们尝试在湿式电解电容器中采用多孔烧结小球（pellet）。例如，可通过在高压下压制粉末，并在高温下烧结，形成非常坚固、致密且高度多孔的海绵状结构，从而形成钽小球。所得钽小球的多孔结构可以提供较大的内表面积。然而，虽然其表面积较高，阳极小球仍然具有较高的ESR并且电容对频率的敏感度较高，尤其是在医疗器械通常遇到的高压条件下时。此外，小球的尺寸通常比阳极箔大，因此，很难在需要高体积效率的应用中使用这些小球。

因此，目前需要一种用于植入式医疗器械，如除颤器中的改进型电解电容器。

发明内容

在本发明的一个实施例中，公开了一种用于高压湿式电解电容器的平板式阳极。所述阳极的厚度大约是5毫米或更小，阳极的长度与阳极的厚度之比大约是5至大约50。所述阳极包括一种由压制的烧结粉末形成的阳极氧化小球，其中所述粉末包含多个纵横比(aspect ratio)为大约2至大约100的片状颗粒（particle）。

在本发明的另一个实施例中，公开了一种形成用于高压湿式电解电容器的平板式阳极的方法。所述方法包括沿与嵌进粉末中的阳极引线纵轴垂直的方向压制一种阀金属粉末，其中所述粉末包含多个方向朝纵向的片状颗粒。压制粉末在大约1300℃至大约2000℃的温度下进行烧结，形成小球。所述小球经阳极氧化形成介质层，其中所述阳极氧化小球的厚度大约是5毫米或更小。

在本发明的另一个实施例中，公开了一种湿式电解电容器，其包括厚度大约是5毫米或更小的平板式阳极。阳极的长度与阳极的厚度之比为大约5至大约 50。阳极包括一种由压制的烧结粉末形成的阳极氧化小球。电容器还包括一个包含涂覆了电化学活性材料的金属基板的阴极及一种与阳极和阴极连接的含水电解质。所述电解质的pH是大约4.5至大约7.0。电容器能够充电的电压与介质层形成的电压之比约大于1。

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

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，将结合附图和附图标记在具体实施方式中作进一步描述，在附图中，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透视图； 

图2是本发明电容器中所用阳极的一个实施例的俯视图；

图3是图2所述阳极的主视图；