專利名稱：高能鉭混合電容器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種貯能電子元件，特別是一種以電化學(xué)電容器和鉭電解電容器相結(jié)合的高能鉭混合電容器。
技術(shù)背景在許多尖端的電子設(shè)備系統(tǒng)中，供電電源部分是整個(gè)系統(tǒng)的關(guān)健，電源部分的穩(wěn)定性和可靠性直接影響到設(shè)備系統(tǒng)的運(yùn)行，這就要求設(shè)備系統(tǒng)的電源部分在各種可能性的情況下能維持穩(wěn)定，比如電壓或電流的波動(dòng)，不穩(wěn)定的供電斷電，功率脈沖，所有這有情況都說(shuō)明供電存在不穩(wěn)定因素，即供電功率是變化的。在電源斷電情況下有必要維持一定的時(shí)間來(lái)保持后級(jí)電路的數(shù)據(jù)處理；在功率發(fā)生波動(dòng)情況下，要求電源輸出平穩(wěn)，就要求能夠?qū)β蔬M(jìn)行緩沖作用。所有這種情況都必須有一元器件能過(guò)自動(dòng)吸收能量又能自動(dòng)放出能量。電容器正是這種能過(guò)存貯和釋放能量的元器件，但一般的電容器由于受到材料和生產(chǎn)條件的限制，其電容量和其它參數(shù)達(dá)不到要求，不能滿足這種充電和放電的目的。但是作為高能鉭混合電容器由于其電容量大，內(nèi)阻小，完全能夠滿足這這種功率緩沖作用。在傳統(tǒng)的大容量電解電容器中，采用多個(gè)全密封形的電容并聯(lián)組合而成的，這樣造成產(chǎn)品重量大，體積大，單位體積或是單位重量?jī)?nèi)的能量密度低。比如某公司生產(chǎn)和使用的CAK35L型50v20000UF產(chǎn)品是采用多個(gè)CAK35型50V1800UF的產(chǎn)品并聯(lián)組裝，其體積是86×46×26(mm)，電容器可以貯存的電能為E＝1/2*C*V2＝25J，單體體積內(nèi)的能量密度是0.24J/cm3。
在傳統(tǒng)的鉭電解電容器中，由于受到工藝條件和生產(chǎn)水平的限制，特別是液體鉭電解電容器所使用的鉭粉比容一般處于8000CV/g以下，使用更高比容的鉭粉會(huì)造成產(chǎn)品本身漏電流特性不好，難以應(yīng)用于實(shí)際電子電路中。在傳統(tǒng)的鉭電解電容器中使用較低的鉭粉比容壓制成鉭芯子，鉭芯子的形狀是圓柱型的，高度和直徑的比值在1.15～～2，圓柱型芯子中間埋有一根鉭絲從上端面引出做為陽(yáng)極芯子引線，然后通過(guò)1800～2000℃高溫高真空燒結(jié)成陽(yáng)極塊后，陽(yáng)極塊在0.01％H3PO4電解質(zhì)中成形，使鉭粉顆粒表面形成一種五氧化二鉭氧化膜，然后裝配在一種經(jīng)過(guò)處理的銀外殼內(nèi)，銀外殼內(nèi)壁通過(guò)電鍍附著一層鉑黑層，以增加陰極表面積來(lái)保證產(chǎn)品的電容量。
因此，傳統(tǒng)的鉭電解電容器體積大，能量密度低，難以滿足對(duì)元件裝配尺寸要求嚴(yán)格的應(yīng)用領(lǐng)域。

發(fā)明內(nèi)容
本實(shí)用新型的目的是要提供一種體積較小，能量密度高的高能鉭混合電容器，它包括它包括一個(gè)或多個(gè)陽(yáng)極鉭芯1，所述陽(yáng)極鉭芯1是由高比容鉭粉壓制而成的扁平狀鉭塊，在它內(nèi)部埋有一根鉭絲，鉭絲從其邊緣引出做為正極引出線，各陽(yáng)極鉭芯1的正極引出線在陽(yáng)極引線連接處6與正極引線8相連；
一個(gè)或多個(gè)陰極3，所述陰極3是一張粘涂有無(wú)定形氧化物的鉭泊，它和注入的電解質(zhì)之間形成電化學(xué)電容器；一個(gè)或多個(gè)保證所述陽(yáng)極鉭芯1和陰極3分開(kāi)的隔離層2；一個(gè)鉭外殼12，所述陰極3、隔離層2和陽(yáng)極鉭芯1按照從上到下的順序依次逐個(gè)疊放在該鉭外殼12內(nèi)，在陽(yáng)極鉭芯1和陰極3之間均有一層隔離層2；在最上一層是一個(gè)隔離層2，所述陰極3、隔離層2和陽(yáng)極鉭芯1按照從上到下的順序依次逐個(gè)疊放，最下面一層是一個(gè)與所述鉭外殼12相貼的陰極3，各個(gè)陰極3的邊緣直接與鉭外殼12相連；一個(gè)由鉭蓋14和玻璃體7構(gòu)成的鉭-玻璃絕緣子，它的邊緣在絕緣子和鉭外殼焊接處5與鉭外殼12焊接在一起，上面設(shè)有一個(gè)引出所述正極引線8并使該正極引線8與鉭蓋14絕緣的玻璃體7，所述正極引線8穿過(guò)玻璃體7引出；所述負(fù)極引線9焊接在所述鉭蓋14上；在鉭蓋14上有一個(gè)在注入電解質(zhì)后再密封的工藝小孔10；一個(gè)疊放在最上層隔離層2上的襯墊11和安裝時(shí)置于該襯墊11上的緩沖墊4；一個(gè)置于陽(yáng)極鉭芯1周圍用于防止各陽(yáng)極鉭芯1的正極引出線和鉭外殼12短路的環(huán)形襯墊13。
由于電化學(xué)電容器的作用，具有超常規(guī)鉭電容器所不能比的貯能能力，它單位體積內(nèi)或者是單位重量?jī)?nèi)的能量密度增加了幾十倍甚至更高。


圖1為本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)示意圖。
其中1、陽(yáng)極鉭芯 2、隔離層 3、陰極 4、緩沖墊 5、絕緣子和鉭外殼焊接處 6、陽(yáng)極引線連接處 7、玻璃體 8、正極引線 9、負(fù)極引線 10、工藝小孔 11、襯墊 12、鉭外殼13、環(huán)形襯墊 14、鉭蓋具體實(shí)施方式
如圖1所示，它包括3個(gè)陽(yáng)極鉭芯1，所述陽(yáng)極鉭芯1是由高比容鉭粉壓制而成的扁平狀鉭塊，在它內(nèi)部埋有一根彎成圓形的鉭絲，鉭絲從其邊緣引出做為正極引出線，各陽(yáng)極鉭芯1的正極引出線在陽(yáng)極引線連接處6與正極引線8相連；4個(gè)陰極3，所述陰極3是一張粘涂有無(wú)定形氧化物的鉭泊，它和注入的電解質(zhì)之間形成電化學(xué)電容器；7個(gè)保證所述陽(yáng)極鉭芯1和陰極3分開(kāi)的隔離層2；一個(gè)鉭外殼12，所述陰極3、隔離層2和陽(yáng)極鉭芯1按照從上到下的順序依次逐個(gè)疊放在該鉭外殼12內(nèi)，在陽(yáng)極鉭芯1和陰極3之間均有一層隔離層2；在最上一層是一個(gè)隔離層2，所述陰極3、隔離層2和陽(yáng)極鉭芯1按照從上到下的順序依次逐個(gè)疊放，最下面一層是一個(gè)與所述鉭外殼12相貼的陰極3，各個(gè)陰極3的邊緣直接與鉭外殼12相連；一個(gè)由鉭蓋14和玻璃體7構(gòu)成的鉭-玻璃絕緣子，它的邊緣在絕緣子和鉭外殼焊接處5與鉭外殼12焊接在一起，上面設(shè)有一個(gè)引出所述正極引線8并使該正極引線8與鉭蓋14絕緣的玻璃體7，所述正極引線8穿過(guò)玻璃體7引出；所述負(fù)極引線9焊接在所述鉭蓋14上；在鉭蓋14上有一個(gè)在注入電解質(zhì)后再密封的工藝小孔10；一個(gè)疊放在最上層隔離層2上的襯墊11和安裝時(shí)置于該襯墊11上的緩沖墊4；一個(gè)置于陽(yáng)極鉭芯1周圍用于防止各陽(yáng)極鉭芯1的正極引出線和鉭外殼12短路的環(huán)形襯墊13。
其中陰極3所粘涂的氧化物中包含RuO2、NiO，等，以及由這些氧化物和超細(xì)活碳粉組成的混合物，由于氧化物的比表面積特別大，其比表面積達(dá)到1000m2/g，使電化學(xué)電容器具有極少的體積，但有很大的電容量，在單位重量?jī)?nèi)的電容量達(dá)到100F/g以上。壓制陽(yáng)極鉭芯1的鉭粉比容為50000～～70000cv/g，陽(yáng)極芯子的形狀為扁平狀，在陽(yáng)極芯子中埋有一根彎有圓形的鉭絲，鉭絲成芯子邊緣引出做為陽(yáng)極芯子的正極引出，它在電解質(zhì)中進(jìn)行二次生成化學(xué)反應(yīng)，芯子表面形成五氧化二鉭做為電容器的介質(zhì)層。首先在85度下的0.1～0.15％H3PO4電解質(zhì)中進(jìn)行電化學(xué)反應(yīng)，然后在85度下的38％的H2SO3電解質(zhì)中進(jìn)行同樣的形成。隔離層2要求能耐酸耐高溫，有很好的絕緣性和吸水性強(qiáng)等特點(diǎn)。由陰極上的氧化膜和電解質(zhì)的電解液形成的電化學(xué)電容器與鉭陽(yáng)極芯子成為串聯(lián)形式，以保證其耐電壓和電容量值；由多個(gè)鉭陽(yáng)極芯子并聯(lián)形式，以保證其電容量值；本實(shí)用新型所提供的產(chǎn)品50V24000UF，其體積是D36×H16，電容器可以貯存的電能為E＝1/2*C*V2＝30J，單體體積內(nèi)的能量密度是1.8J/cm3，其能量密度是現(xiàn)有產(chǎn)品的7倍。本實(shí)用新型要求用于制作電容器芯子所使用的鉭粉比容為50000CV/g至70000CV/g甚至更高。
權(quán)利要求1.一種高能鉭混合電容器，其特征在于它包括一個(gè)或多個(gè)陽(yáng)極鉭芯(1)，所述陽(yáng)極鉭芯(1)是由高比容鉭粉壓制而成的扁平狀鉭塊，在它內(nèi)部埋有一根鉭絲，鉭絲從其邊緣引出做為正極引出線，各陽(yáng)極鉭芯(1)的正極引出線在陽(yáng)極引線連接處(6)與正極引線(8)相連；一個(gè)或多個(gè)陰極(3)，所述陰極(3)是一張粘涂有無(wú)定形氧化物的鉭泊，它和注入的電解質(zhì)之間形成電化學(xué)電容器；一個(gè)或多個(gè)保證所述陽(yáng)極鉭芯(1)和陰極(3)分開(kāi)的隔離層(2)；一個(gè)鉭外殼(12)，所述陰極(3)、隔離層(2)和陽(yáng)極鉭芯(1)按照從上到下的順序依次逐個(gè)疊放在該鉭外殼(12)內(nèi)，在陽(yáng)極鉭芯(1)和陰極(3)之間均有一層隔離層(2)；在最上一層是一個(gè)隔離層(2)，所述陰極(3)、隔離層(2)和陽(yáng)極鉭芯(1)按照從上到下的順序依次逐個(gè)疊放，最下面一層是一個(gè)與所述鉭外殼(12)相貼的陰極(3)，各個(gè)陰極(3)的邊緣直接與鉭外殼(12)相連；一個(gè)由鉭蓋(14)和玻璃體(7)構(gòu)成的鉭-玻璃絕緣子，它的邊緣在絕緣子和鉭外殼焊接處(5)與鉭外殼(12)焊接在一起，上面設(shè)有一個(gè)引出所述正極引線(8)并使該正極引線(8)與鉭蓋(14)絕緣的玻璃體(7)，所述正極引線(8)穿過(guò)玻璃體(7)引出；所述負(fù)極引線(9)焊接在所述鉭蓋(14)上；在鉭蓋(14)上有一個(gè)在注入電解質(zhì)后再密封的工藝小孔(10)；一個(gè)疊放在最上層隔離層(2)上的襯墊(11)和安裝時(shí)置于該襯墊(11)上的緩沖墊(4)；一個(gè)置于陽(yáng)極鉭芯(1)周圍用于防止各陽(yáng)極鉭芯(1)的正極引出線和鉭外殼(12)短路的環(huán)形襯墊(13)。
專利摘要一種以電化學(xué)電容器和鉭電解電容器相結(jié)合的高能鉭混合電容器，它包括一個(gè)或多個(gè)由高比容鉭粉壓制而成的陽(yáng)極鉭芯，一個(gè)或多個(gè)涂有無(wú)定形氧化物、和注入的電解質(zhì)之間形成電化學(xué)電容器的陰極，多個(gè)隔離層；一個(gè)鉭外殼，所述陰極、隔離層和陽(yáng)極鉭芯按照從上到下的順序依次逐個(gè)疊放在該鉭外殼內(nèi)，一個(gè)由鉭蓋和玻璃體7構(gòu)成的鉭－玻璃絕緣子，所述正極引線穿過(guò)玻璃體引出；所述負(fù)極引線焊接在所述鉭蓋上；在鉭蓋上有一個(gè)在注入電解質(zhì)后再密封的工藝小孔；一個(gè)緩沖墊；一個(gè)置于陽(yáng)極鉭芯周圍的環(huán)形襯墊。其體積較小，能量密度高。
文檔編號(hào)H01G9/00GK2703316SQ20042003572
公開(kāi)日2005年6月1日 申請(qǐng)日期2004年4月28日 優(yōu)先權(quán)日2004年4月28日
發(fā)明者歐陽(yáng)一鳳, 劉建清 申請(qǐng)人:歐陽(yáng)一鳳, 劉建清