液体钽电解电容器制作方法及其电解质配制

摘要

液体钽电解电容器制作方法及其电解质配制，在传统的生产工艺基础上，在液体钽电解电容器制作工艺工作电解质中加入添加剂，以减小H+在银外壳内壁生产氢原子或氢分子而增加了双电层的厚度。所述的电解质是一种摇溶性工作电解质，所述电解质的组成为：高纯硅溶胶水溶液、浓硫酸、硫酸盐、水合氯铂酸。所述的所述电解质的制备方法是：按体积比，硅溶胶28－35份，浓硫酸占9～12份，铂酸水溶液占整个电解质重量的0.1％－2％和硫酸盐0.1％－1.5％的配比；再将铂酸调配成8～10％浓度的水溶液；再按比例将铂酸和硫酸盐加入了硅溶胶中，充分搅拌均匀；再加入相应比例的浓硫酸搅拌均匀后制得工作电解质。

说明书

技术领域

本发明专利涉及一种电子元器件制作方法及其工艺溶液的制备，尤其是指一种液体钽电解电容器制作方法及其电解质配制。主要用于液体钽电解电容器的生产工艺中。

技术背景

液体钽电解电容器是通过烧结阳极钽块，在电解质中成形生产五氧化二钽氧化膜，然后装配在注有工作电解质的银外壳内挤压外壳口部密封而成。随着电子整机电路对液体钽电解电容器体积的要求越来越小，电容器厂家在降低液体钽电解电容器体积的设计过程在必须提高钽芯子阳极块所使用的钽粉比容，一般来说钽粉比容越高，单位重量内钽粉颗粒的比表面越大，装配在含有工作电解质的银外壳内后，产品在产生过程在很容易造成电容量衰减，容量衰减的机理是主要是阴极电容量的减小。钽阳极芯子和工作电解液装配在银外壳内，工作电解质和银外壳内壁之间存在一个阴极电容量Cc，它和阳极芯子的电容量Ca成为串联形式，整个产品的电容量C就是阳极电容量Ca和阴极电容量Cc串联而来的。即：

1/C＝1/Cc+1/Ca

为了使整个产品的电容量C等于或接近于阳极芯子的电容量即没有容量衰减，那么就要求阴极电容量Cc有足够的大。这个阴极容量的形成是由于产品在冲电过程中，电容器的外壳接电源的负极，电容器的阳极芯子接电源的正极，使得工作电解质中的H+往负极外壳内壁移动，这样外壳内壁附近存在高浓度的H+，部分H+吸收电子成为H原子或氢分子，于是在工作电解质和银外壳内的界面存在一非常薄的电荷层，这样一来，它就相当于一个平板电容器，于是，这个电容量就可以这样表示为：

Cc＝ε＊S/3.6πd

其中S---为负极的有效面积

    d---为双电层的厚度

    ε---为双电层中介质的介质常数。

该公式说明了阴极电容量的大小正比于负极的有效面积，反比于双电层的厚度d。在传统的生产工艺中为了增加阴极电容量，通用的工艺是在金属银外壳内表面通过化学镀或电化学方法镀一层薄海绵状的铂黑层，以增加阴极表面积S来增加阴极电容量，以保证产品的电容量值接近阳极芯子的电容量。但是对于低压大容量的液体钽电解电容器，增加阴极的有效表面积S来增加阴极电容量是不过的，因为对于低压大容量的液体钽电解电容器，特别容易形成双电层，所以它的双电层的厚度远远影响着阴极电容量的值，使得低压大容量的液体钽电解电容器很容易造成容量衰减。因此很有必要对此进一步加以改进。

发明内容

本发明的目的在于：为了克服现有液体钽电解电容器容量衰减的不足，本发明提供一种新的液体钽电解电容器制作方法，该方法所制作的液体钽电解电容器，可有效减少双电层的厚度，达到增大阴极电容量的效果。

本发明的另一目的在于提出一种上述液体钽电解电容器制作工艺中的电解质配制。

本发明解决其技术问题所采取的技术方案是：一种液体钽电解电容器制作工艺方法，在传统的生产工艺基础上，在液体钽电解电容器制作工艺工作电解质中加入添加剂，以减小H⁺在银外壳内壁生产氢原子或氢分子而增加了双电层的厚度。所述的添加剂为金属盐类物质，可以是银盐、铜盐、或铁盐之类物质，这些添加剂在工作电解质中形成酸根金属离子，当产品的负极接有电源的负极时，这些金属离子和H+都往金属外壳移动，与负极上的负电荷构成双电层，由于这些金属离子的电极电位都比工作电解质中的H+的电极电位高，这些金属离子优先夺取电子而还原，使H+无法放电成为原子，无法在外壳内壁吸附而增加双电层的厚度，这样始终着以H+组成的双电层，有效地减少了双电层的厚度。达到增大阴极电容量的效果。

根据上述发明思路所提出的一种本发明的非固体电解质钽电容器用工作电解质的制备方法，所述的电解质是一种摇溶性工作电解质；所述电解质的组成为：高纯硅溶胶水溶液、浓硫酸、硫酸盐、水合氯铂酸。

所述电解质的制备方法包括下列步骤：

(1)按体积比，硅溶胶28-35份，浓硫酸占9～12份，铂酸水溶液占整个电解质重量的0.1％-2％和硫酸盐0.1％-1.5％的配比。

(2)将铂酸调配成8～10％浓度的水溶液。

(3)按比例将铂酸和硫酸盐加入了硅溶胶中，充分搅拌均匀。

(4)加入相应比例的浓硫酸搅拌均匀后制得工作电解质。

在配制电解质时，应按不同产品的工作电压和CV积(产品额定电压V和电容量C的乘积)确定工作电解液的不同比例。

本发明所提供的电解质的制备方法，硅溶胶与浓硫酸的体积比为2.5～3。

本发明所提供的材料中硅溶胶为分析纯，固体含量为28％～35％，浓硫酸为分析纯，含量为≥98％.所述的铂酸为六水铂酸分析纯，铂含量≥35.5％，硝酸可溶物小于0.02％，硫酸铜为五水硫酸铜分析纯，含量≥99％。

本发明的有益效果概述如下：

本发明的非固体电解质钽电容器用工作电解质，用于钽芯与外壳之间的填充，由于其分别加入了一定含量的铂酸和硫酸金属盐，其中的金属阳离子与铂离子的电势电压都大于硫酸溶液中的氢离子，更容易于在阴极上得到电子，有效抑制氢离子的产生，使阴极上的电荷层厚度减少有效提高阴极电容量，保证了整个产品电容量，减少产品的损耗角正切值。通常，钽电解电容器的工作电解质采用本发明工艺配方，产品电容量可以提高8％-10％，产品的损耗角正切值可以减少20％-25％。有效提高合格率到98％.有明显的经济效益。

具体实施方式

下面将结合具体实施例对本发明进一步说明。

本发明涉及一种液体钽电解电容器制作工艺方法，在传统的生产工艺基础上，在液体钽电解电容器制作工艺工作电解质中加入添加剂，以减小H⁺在银外壳内壁生产氢原子或氢分子而增加了双电层的厚度。所述的添加剂为金属盐类物质，可以是银盐、铜盐、或铁盐之类物质(如硫酸铜、硫酸银、或硫酸铁)，这些添加剂在工作电解质中形成酸根和金属阳离子，当产品的负极接有电源的负极时，这些金属离子和H⁺都往金属外壳移动，与负极上的负电荷构成双电层，由于这些金属离子的电极电位都比工作电解质中的H⁺的电极电位高，这些金属离子优先夺取电子而还原，使H⁺无法放电成为原子，无法在外壳内壁吸附而增加双电层的厚度，这样始终着以H⁺组成的双电层，有效地减少了双电层的厚度。达到增大阴极电容量的效果。

实施例一

一种液体钽电解电容器，适用于产品额定工作电压Vr＝6.3v～25v且CrVr≥15000或者是所有钽粉比容≥10000CV/g。所述的液体钽电解电容器制作工艺方法是在传统的生产工艺基础上，在液体钽电解电容器制作工艺工作电解质中加入铂酸添加剂，其电解质优选配比为：

硅溶胶∶硫酸盐∶10％铂酸∶浓硫酸＝150ml∶4g∶2ml∶50ml。

其制备过程为将铂酸调配成10％浓度的水溶液，然后按比例将铂酸和硫酸盐加入了硅溶胶中，充分搅拌均匀，然后加入相应比例的浓硫酸搅拌均匀后制得工作电解质。低额定工作电压产品，比如工作电压小于25V产品，使用硫酸盐和氯铂酸盐含量越多，优选的含量为硫酸盐占工作电解液重量的1.2～1.5％。氯铂酸水溶液占1～1.2％

实施例二

一种液体钽电解电容器，适用于产品额定工作电压Vr＝40v～63v且CrVr≥15000或者是所有钽粉比容≥10000CV/g。所述的液体钽电解电容器制作工艺方法是在传统的生产工艺基础上，在液体钽电解电容器制作工艺工作电解质中加入铂酸添加剂，其电解质优选的配比为：

硅溶胶∶硫酸盐∶10％铂酸∶浓硫酸＝150ml∶2g∶1.5ml∶50ml。

将铂酸调配成10％浓度的水溶液，然后按比例将铂酸和硫酸盐加入了硅溶胶中，充分搅拌均匀，然后加入相应比例的浓硫酸搅拌均匀后制得工作电解质。中等额定工作电压产品，比如工作电压为45V～50V产品，使用不同含量硫酸盐和氯铂酸盐含量，优选的含量为硫酸盐占工作电解液重量的0.6～1.0％。氯铂酸水溶液占0.5～0.7％。

实施例三

一种液体钽电解电容器，优先满足上述方案后的产品额定工作电压Vr≤50VR全部容量或者Vr＝63v～75v且Cr≥150uF的产品。其电解质优选的配比为：

硅溶胶∶硫酸盐∶10％铂酸∶浓硫酸＝150ml∶0.5g∶0.9ml∶50ml

将铂酸调配成10％浓度的水溶液，然后按比例将铂酸和硫酸盐加入了硅溶胶中，充分搅拌均匀，然后加入相应比例的浓硫酸搅拌均匀后制得工作电解质。高额定工作电压产品，比如工作电压为63V～75V产品，使用硫酸盐和氯铂酸盐含量优选配比为硫酸盐占工作电解液重量的0.1～0.2％。氯铂酸水溶液占0.2～0.5。