[发明专利]混合聚合物铝电解电容器和制造电容器的方法

说明书

本发明涉及混合聚合物铝电解电容器和制造电容器的方法。该电容器包括第一绕组元件和第二绕组元件，第一绕组元件包括绕轴线卷绕并由导电聚合物覆盖的阳极箔、分隔件和阴极箔。第一绕组元件包括液体电解质。第二绕组元件包括绕轴线卷绕并由导电聚合物覆盖的阳极箔、分隔件和阴极箔。第二绕组元件包括液体电解质。第一绕组元件和第二绕组元件中的每一者具有大于12mm的高度。绕组元件布置在共同的罐中。每个绕组元件包括连接至相应的阳极箔的极耳和连接至相应的阴极箔的极耳。连接至阳极箔的极耳彼此连接，并且连接至阴极箔的极耳彼此连接，使得绕组元件彼此并联电连接。

本申请是申请日为2017年12月19日、申请号为201780080553.4、发明名称为“混合聚合物铝电解电容器和制造电容器的方法”的发明专利申请的分案申请。

技术领域

本发明涉及混合聚合物铝电解电容器和制造电容器的方法。

背景技术

混合聚合物铝电解电容器是具有导电聚合物颗粒的液体电解质和固体电解质的电解电容器。聚合物覆盖阳极箔、阴极箔、分隔件以及电连接阳极箔与阴极箔的极耳。电解电容器是极化电容器，该极化电容器的阳极由铝制成，在该铝上通过阳极氧化形成有绝缘氧化物层。氧化物层用作电解电容器的电介质。非固体电解质或固体聚合物覆盖氧化物层的表面，并且原则上用作电容器的第二电极。

例如，在US 6,307,735 B1和US 7,497,879 B2中描述了混合聚合物电容器。由于聚合物层的高导电性，与常规的铝电解电容器相比，混合聚合物电容器的等效串联电阻(ESR)较低并且其纹波电流额定值可以较高。

到目前为止，具有大于10mm的直径和大于12mm的高度的混合聚合物电容器是不可用的。以下讨论阻碍构造较大的混合聚合物铝电解电容器的主要原因。

相比于具有相同总电容的若干小绕组元件的并联连接，将聚合物材料应用于尺寸大于10×12mm(直径×高度)的常规铝电解电容器的绕组元件的标准设计，导致ESR和纹波电流能力方面的性能降低。当箔太大时，电流必须沿着箔长距离行进，从而导致金属电阻增加。常规绕组设计的金属电阻太高而不能充分利用混合聚合物电解系统的高导电性。金属电阻成为ESR的限制部分。

此外，例如在US 7,497,879 B2中描述了用聚合物分散体浸渍绕组元件的现有技术工艺。这些工艺具有绕组高度方面的技术限制。通过纸状件的润湿和毛细作用将聚合物分散体吸入至绕组元件中。然而，对于高度大于12mm的绕组元件，即使通过若干次地重复进行浸渍过程，也几乎不可能用这种技术完全浸渍它们。

在设计非常可靠的混合聚合物铝电容器时必须考虑的另外的方面是快速充电和放电的稳定性。

在没有进一步的设计改变的情况下增大公知的绕组元件的直径是没有意义的，因为在这种情况下，ESR高于具有小的总电容的两个小电容器的并联连接的ESR。

由于上面讨论的现有技术聚合物浸渍工艺的技术限制，在没有进一步的工艺改变的情况下增加公知的绕组元件的高度也没有意义。在聚合物浸渍期间，液体必须到达、覆盖并渗入绕组元件的每个部分。当应用如US 7,497,879中描述的标准工艺时，这对于大于12mm的卷绕高度而言是几乎不可能并且绝对低效的。用于混合聚合物电容器的聚合物分散体非常粘性。由于聚合物分散体的高粘度，不可能使用常规浸蘸工艺来浸渍长度大于12mm的绕组。在这种情况下，绕组内的聚合物分散体的均匀性不充分，并且分隔件的中间部分甚至保持干燥。结果将是阴极箔与阳极箔之间的不适当的电连接。

聚合物主要与阳极箔的氧化物和阴极箔的薄氧化物连接。在电容器的电压变化期间，聚合物电势基本上接近阴极箔电势，因为阴极氧化物非常薄。另一方面，在市场上的混合聚合物电容器中，少数聚合物区域仅与阳极箔接触。在该区域中，仅阳极箔的电势占主导地位。因此，产生补偿电流。如果电压变化太快，则所引起的补偿电流会破坏聚合物并导致短路。

发明内容