CN108962606B - 一种高压固态铝电容器的阳极化成电解液及其化成方法 - Google Patents
一种高压固态铝电容器的阳极化成电解液及其化成方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明公开了一种高压固态铝电容器的阳极化成电解液及其化成方法，其化学组成是由重量百分比为0.01%～8.5%无机酸或盐类，0.1%～5%的二元有机酸或盐类，0.1%～3.5%的二元不饱和羧酸，以及0.001%～1.0%的非离子表面活性剂组成，其余为去离子水；此化成方法包括对电容素子的一次性化成、清洗处理以及烘干处理；采用本发明方法化成后不仅能提高阳极化成效率，使铝箔表面氧化膜（介质层）更好地修复以确保阳极铝箔的耐压值，减少了电容器的失效，提高了产品的合格率，而且在高压固态电容器阳极铝箔的化成中仅采用一次化成和使用一种化成电解液，简化了操作工艺，缩短了生产时间，提高了生产效率，节省了能耗。
Description
技术领域
本发明涉及固态电容器领域，尤其涉及一种高压固态铝电容器的阳极化成电解液及其化成方法。
背景技术
固态铝电解电容器开发的目的之一是为了解决液态铝电解电容器的所谓漏液或爆浆问题。由于固态铝电解电容器是采用固态的有机半导体材料或导电聚合物材料为电解质，其固态电解质的电导率远远高于液态电解质的电导率，因此，固态铝电解电容器具有较液态铝电解电容器更低的等效串联电阻 (ESR)和更好的耐热稳定性，从而具有更高的可靠性。
众所周知，所谓固态铝电解电容器的阳极化成即是对阳极铝箔的裁切边缘以及素子（又叫芯包）在钉卷过程中阳极受损的局部进行生成和修复介质氧化膜，以还原阳极材料的固有电性能。如果阳极铝箔的化成不充分，氧化膜介质修复不完全，将直接导致电容器的容量偏小、漏电流升高，甚至还会影响电容器的耐压值。
目前固态铝电解电容器在低压产品（即100V以下)的生产工艺和技术上都趋近成熟。但是，对于高压固态产品， 例如100V至250V的固态电容，无论在材料上还是在生产工艺和技术上均存在着一定的难点。例如在高压固态电容器生产过程中前期的阳极化成中，仍然存在着化成效率低、化成级数多、化成不充分等问题。决定阳极铝箔化成的好坏不仅与化成工艺有关而且与化成电解液有着重大关系。目前在高压固态铝电解电容器的阳极化成过程中所存在的不足之处：一是化成级数多，二是每一级化成中的化成电解液大多为两种或两种以上。由于化成化成级数多，化成电解液的种类也多将导致生产操作繁琐和费时；同时，由于化成液的化学组成不尽合理从而导致其闪火电压过低、生成氧化膜介质缓慢或修复氧化膜的能力差、化成中的电容素子导针闪火、化成电压达不到预期值等等。 尤其是高压固态铝电解电容器的阳极化成不充分，阳极铝箔受损边缘的氧化膜修复差将会导致电容器在后续的工序中短路失效，影响产品合格率。
发明内容
针对上述存在的问题，本发明旨在提供一种高压固态铝电容器的阳极化成电解液及其化成方法，该电解液以及化成方法不仅能提高阳极化成效率，使铝箔表面氧化膜（介质层）更好地修复以确保阳极铝箔的耐压值，减少了电容器的失效，提高了产品的合格率，而且在高压固态电容器阳极铝箔级化成中仅采用一级化成和使用一种化成电解液，大大简化了操作工艺，缩短了生产时间，提高了生产效率，节省了能耗。
为了实现上述目的，本发明所采用的技术方案如下：
一种高压固态铝电容器的阳极化成电解液，所述阳极化成电解液其化学组成是由重量百分比为0.01%～8.5%无机酸或盐类，0.1%～5% 的二元有机酸或盐类，0.1% ～3.5%的二元不饱和羧酸，以及 0.001%～1.0%的非离子表面活性剂组成，其余为去离子水。
一种高压固态铝电容器的阳极化成电解液的化成方法，包括以下步骤：
步骤一、将将高压固态铝电容器的素子所需要的阳极，阴极，电解纸等材料钉卷成电容素子；
步骤二、将电容素子焊接在铁条上，在55°C～130°C下烘干热处理30分钟～60分钟；
步骤三、对素子中的阳极铝箔进行一次性化成。将素子浸泡在上述化成电解液中，化成电解液温度为35°C～75°C，化成电流密度为0.001A/cm2～0.1A/cm2；
步骤四、化成处理结束后对电容素子进行清洗处理，采用去离子水在温度为35°C～55°C之间清洗，清洗时间为300秒～600秒；
步骤五、清洗处理完后进行后处理操作，在110°C～150°C的温度下作烘干热处理。
将化成处理后的素子用于后续含浸导电聚合物分散液等操作过程。
作为优选，所述一次性化成处理的化成电压按照不同的段来施加，分为3-6段，每一电压段的化成时间为600秒～900秒。
作为优选，所述化成处理仅为一次性化成。
作为优选，所述化成电解液仅为一种电解液。
本发明的有益效果是：
1、在高压(100V至250V)固态电容器阳极铝箔的化成中仅使用一次性化成和一种化成电解液，不仅简化了操作工艺，缩短了生产时间，而且提高了生产效率，降低了能耗。
2、该发明所提出的阳极化成方法不但能提高阳极铝箔的化成效率，使铝箔表面氧化膜（介质层）能更好地修复以确保阳极铝箔的容量和耐压值，而且减少了电容器的失效，提高了产品的合格率。
3、采用该发明所提出的复合化成电解液对阳极铝箔化成后，使得电容素子有利于后续的导电聚合物分散液的含浸操作。
附图说明
图1为高压固态铝电解电容器示意图。
图2为高压固态铝电解电容器的阳极化成工艺流程。
其中：1-导针，2-铝梗，3-胶盖，4-铝壳，5-素子。
具体实施方式
为了使本领域的普通技术人员能更好的理解本发明的技术方案，下面结合附图和实施例对本发明的技术方案做进一步的描述。
实施例：参照附图1-2所示，一种高压固态铝电容器的阳极化成电解液及其化成方法，一种高压固态铝电容器的阳极化成电解液，所述阳极化成电解液其化学组成是由重量百分比为0.01%～8.5%无机酸或盐类 ，如磷酸、磷酸二氢铵、硼酸、五硼酸铵等，0.1%～5%的二元有机酸或盐类如柠檬酸、酒石酸、琥珀酸、己二酸、己二酸铵等，0.1% ～3.5%的二元不饱和羧酸如马来酸、富马酸、丙烯酸等，以及 0.001%～1.0%的非离子表面活性剂组成，其余为去离子水。
高压电容电解电容器包括导针1、铝梗2、胶盖3、铝壳4以及素子5；
一种高压固态铝电解电容器阳极化成电解液及其化成方法，主要有以下实施步骤：
步骤一、 将正、负极铝箔材料和免碳化纸按设计要求钉卷成高压固态铝电容素子(S100)，并把电容素子焊接在铁条上；
步骤二、 将铁条上的电容素子在55°C～ 130°C下烘干处理(S110)，30分钟～60分钟；
步骤三、 将烘干后的电容素子浸泡在由重量百分比为0.2%的磷酸、5%的五硼酸铵，2.5% 己二酸铵，1.2%的富马酸，以及 0.1%的非离子表面活性剂，其余为去离子水的复合化成电解液中，此化成电解液的温度为35°C～75°C， 开始一次性化成处理(S120)；例如，对于200V高压固态电容素子，其化成处理时的最终化成电压可设定为320V， 并分成6个化成电压段，即85V， 135V， 185V， 235V， 285V和320V。与每段化成电压相匹配的化成电流密度设定为0.001A/cm2～0.1A/cm2，化成时间为600秒～900秒；
步骤四、 当结束化成处理后，对电容素子进行清洗处理（S130)， 即在温度为35°C～55°C的去离子水中清洗素子，300秒～600秒；
步骤五、 将清洗后的电容素子作热处理（S140)， 即在温度为110°C～150°C下作烘干热处理；
将化成处理后的素子用于后续含浸导电聚合物分散液等操作过程。
本发明中的化成方法采用一次性化成并仅使用一种复合化成电解液，解决了化成级数多以及化成电解液种类过多将导致生产操作繁琐和费时的问题，同时化成电解液的组成更加合理，进一步的解决了现有技术中闪火电压过低、生成氧化膜介质缓慢或修复氧化膜的能力差、化成中的电容素子导针闪火、化成电压达不到预期值。此外，采用本发明的化成方法还可使化成后的电容素子有利于后续的导电聚合物分散液的含浸操作。
表一、表二为采用一次性化成与一种化成电解液化成后的高压固态铝电解电容器测试数据
规格：200V4.7μF， 尺寸8*9毫米的测试数据：
试验数据1：采用免碳化纸A， 其它材料相同
试验数据2：采用免碳化纸B， 其它材料相同
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
Claims (3)
1.一种高压固态铝电容器的阳极化成电解液，其特征在于：所述阳极化成电解液其化学组成是由重量百分比为0.01%～8.5%无机酸或盐类，0.1%～5%的二元有机酸或盐类，0.1%～3.5%的二元不饱和羧酸，以及0.001%～1.0%的非离子表面活性剂组成，其余为去离子水；
所述无机酸或盐类具体为磷酸、磷酸二氢铵、硼酸或五硼酸铵；所述二元有机酸或盐类具体为柠檬酸、酒石酸、琥珀酸、己二酸或己二酸铵；所述二元不饱和羧酸具体为马来酸、富马酸或丙烯酸。
2.如权利要求1所述的一种高压固态铝电容器的阳极化成电解液的化成方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤一、将高压固态铝电容器的素子所需要的阳极，阴极，电解纸材料钉卷成电容素子；步骤二、将电容素子焊接在铁条上，在55°C～130°C下烘干热处理30分钟～60分钟；步骤三、对素子中的阳极铝箔进行一次性化成，并使用一种化成电解液，将电容素子浸泡在上述化成电解液中，化成电解液温度为35°C～75°C，化成电流密度为0.001A/cm2～0.1A/cm2；步骤四、化成处理结束后对电容素子进行清洗处理，采用去离子水在温度为35°C～55°C之间清洗，清洗时间为300秒～600秒；步骤五、清洗处理完后进行后处理操作，在110°C～150°C的温度下作烘干热处理；将化成处理后的素子用于后续含浸分散液操作过程。
3.根据权利要求2所述的一种高压固态铝电容器的阳极化成电解液的化成方法，其特征在于：所述一次性化成处理的化成电压按照不同的段来施加，分为3-6段，每一电压段的化成时间为600秒～900秒。
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