[发明专利]无机化合物

说明书

技术领域

本发明涉及可用于制造固体电解质电容器的铌低氧化物粉末，特别涉及含氮的铌低氧化物粉末。

背景技术

可用于移动通讯设备的固体电解质电容器通常包括高比表面的导电载体，该载体被非导电铌或钽五氧化物层覆盖，该层利用了阀用金属氧化物(valvemetal oxide)的高稳定性和高介电常数，其中绝缘五氧化物层可通过电解氧化以非常恒定的厚度产生。阀用金属或阀用金属的导电低价氧化物(低氧化物，NbO_x)用作载体材料。形成电容器的电极之一(阳极)的载体通常具有高孔隙度海绵状结构，该结构通常是通过对非常精细的主要结构或海绵状次要结构进行烧结产生的。导电载体结构的表面是经过电解氧化的(“成形(forming)”)，从而通过电解氧化的最大电压(“成形电压”)来确定绝缘五氧化物层的厚度。使海绵状表面氧化的结构浸泡硝酸锰，硝酸锰热转化为二氧化锰，或者浸泡聚合物电解质(例如PEDT，聚吡咯(polypyrole))的液体前体和其聚合产物，从而产生对电极。电终端是钽或铌金属线，其与阳极一侧的海绵状结构和阴极一侧的与金属线绝缘的电容器的金属外壳烧结在一起。

根据以下公式计算电容器的电容C：

C＝(F·ε)/(d·V_F)

其中F是电容器的有效表面，ε是五氧化物层的介电常数，d是对于每伏成形电压的绝缘五氧化物层的厚度，V_F是成形电压。尽管五氧化钽和五氧化铌的ε值(分别为27.6和41)和d值(分别为16.6和25A/V)明显不同，但是它们的ε/d比几乎相等(分别为1.64和1.69)。因此，基于这两种五氧化物的具有相同几何结构的电容器具有相同的电容。由于Nb、NbO_x和Ta的密度各不相同，所以单位重量的比电容不同。因此，Nb或NbO_x的载体(阳极)结构在用于移动电话时确实具有减轻重量的优点，而减轻重量是该行业的目标之一。考虑到成本，NbO_x比Nb更切实可行，使阳极结构的一部分体积由氧占据。

重要的质量标准是电容器的使用寿命，该性能取决于电容器的工作电压，并且随着电压的升高而降低。为了得到更宽的应用范围，特别希望延长高工作电压时的使用寿命。

此外，希望能够提高工作温度。目前，基于NbO的电容器的工作温度限制在约125℃。可以允许更高的工作温度将拓宽基于NbO的电容器在汽车工业中的应用。

此外，关于安全方面，希望提高击穿电压，减慢燃烧速率，减少粉末、烧结的阳极结构和电容器点火后燃烧过程的生成热。

发明内容

本发明的一个目的是提供一种铌低氧化物粉末，该铌低氧化物粉末具有改善的性质，并由此生产使用寿命增长的电容器。

本发明的另一个目的是提供一种铌低氧化物粉末，该铌低氧化物粉末具有改善的性质，由其生产的电容器可以在更高的温度下工作。

本发明的另一个目的是提供一种铌低氧化物粉末，该铌低氧化物粉末具有改善的性质，能够生产具有更高的击穿电压的电容器。

本发明的另一个目的是提供一种铌低氧化物粉末和由其制造的阳极结构，它们在点火时具有减慢的燃烧速率和减小的生成热。

具体实施方式

通过本发明实现这些和其它目的。

本发明的主题是包含铌低氧化物颗粒的铌低氧化物粉末，其体积(bulk)含氮量为500-20,000ppm，优选为1000-10,000ppm。更优选氮含量为2000-8000ppm，特别优选为3000-5000ppm。

较佳地，本发明的铌低氧化物粉末中含有的氮的形式至少部分地为Nb₂N晶体或氧氮化铌NbO_xN_v晶体。

在钽电容器技术领域中众所周知，表面氮对钽粉末的烧结具有积极的效果，并且能够改善钽电容器的漏电流。与此相反，本发明的一个重要方面是氮基本均匀地分布在粉末颗粒的体相中，优选至少部分地为非常小的Nb₂N晶畴的形式，并且氮的量和尺寸应该足够大，使得在使用Cu_κα-辐射的x射线衍射方法观察时，在约38.5°的2Θ-角度(Nb₂N的101反射晶面)能够检测到峰。

较佳地，在约2Θ＝38.5°处Nb₂N峰的高度小于在2Θ＝30°处NbO峰(NbO的110反射晶面)的高度的25％，优选小于在2Θ＝30°处NbO峰高度的15％。