[发明专利]在电解电容器钽外壳内壁制备氧化钌涂层的方法

说明书

技术领域：本发明涉及一种电解电容器的制备方法，尤其涉及一种电解电容器阴极的制备方法。

背景技术：随着电子技术的发展，电子设备对电容器的能量密度提出了更高的要求。钽电解电容器虽然是一种大容量、高电压和高可靠性的电容器，但其容量难以被完全引出；这是因为在阳极钽块的表面制备有二氧化锰介质膜时，二氧化锰难以进入钽粉形成的细微空隙中。理论上电解液虽然可以和阳极钽块充分接触，但电容器的容量(C_总)等于阳极容量(C_阳极)和阴极容量(C_阴极)的串联：C_总＝(C_阳极×C_阴极)/(C_阳极+C_阴极)；当阴极容量和阳极容量相等时，电容器的容量只有阳极容量的50％，当阴极容量为阳极容量十倍时，电容器的容量也只有阳极容量的91％。因此，为了获得高比容量的电容器，不仅需要提高阳极的比容量，而且对阴极容量提出了更高的要求。目前，在钽外壳上压制钽粉是制作钽电解电容器阴极的常用方法之一，这种采用钽粉制作的阴极其电量储存于钽与电解液形成的钽氧化物电介质中，比容量较低；难以满足对阴极容量越来越高的要求。

为此，公开号为“CN101556869B”的发明专利公开了名称为“一种钽电容器用钽壳内壁RuO₂薄膜的制备方法”，它是利用电化学方法在阴极沉积氧化钌。其原理是水电离出的H⁺被阴极还原成氢气，溶液中的OH^-与Ru³⁺反应生成的氢氧化物，氢氧化物水解生成氧化钌沉积在阴极表面；该方法由于存在阴极析氢反应，沉积的氧化钌在基底上的附着力较差。另外，公开号为“CN101728084A”和“CN101226829A”的发明专利文献分别公开了在钽外壳内表面涂覆含钌化合物，然后在高温下烧结制备高容量氧化钌阴极的方法，该方法制备的氧化钌其附着力虽然较高，但氧化钌会失去结晶水而降低了比容量。而公开号为“CN101271767A”的发明专利文献公开了名称为“一种电化学超电容器及其制造方法”，它是先通过化学反应制备出RuO₂粉末，然后添加粘结剂和导电剂制成浆料，再涂覆在集电极表面。其缺点是电极中含有绝缘、疏水的粘结剂，因此内阻大、功率密度低，并且粘结剂失效后氧化钌粉末将脱离集电极而导致整个电容器失效，寿命短、可靠性低。通过上述分析可以看出：如何制备大容量阴极已成了阻碍钽电容器的比容量和能量密度提高的瓶颈，亟需开发一种具有超大容量的阴极以适应现代电子设备的发展需求。

发明内容：针对现有技术中存在的上述缺陷，本发明的目的是提供一种在电解电容器钽外壳内壁制备氧化钌涂层的方法，该方法不仅工艺简单，而且制作的电容器的比容量大、内阻小、输出功率密度大、氧化钌涂层附着力强。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

1)将含钌化合物与阀金属粉按1∶0.5～1.5的重量比混合均匀，得混合粉料；所述含钌化合物为卤化钌、或水合卤化钌、或二氧化钌、或水合二氧化钌、或卤化钌与二氧化钌的混合物、或卤化钌与水合二氧化钌的混合物之一，所述卤化钌为三氯化钌或碘化钌；所述阀金属粉为常规钽粉、或铌粉、或钽粉与铌粉的混合物，或者为平均粒径≥150目的电解电容器级钽粉、或铌粉、或钽粉与铌粉的混合物，或者为超细钽粉、或铌粉、或钽粉与铌粉的混合物；

2)将上述混合粉料与溶剂按1∶0.5～5的重量比混合调制成浆料；所述溶剂为水、或有机溶剂、或水与有机溶剂的混合物，所述有机溶剂为乙醇、或乙二醇、或丙酮；

3)将上述浆料均匀涂覆于所述钽外壳内壁，烘干；保证烘干后浆料厚度达1μm～20μm；

4)将烘干后的钽外壳放入200～350℃的被膜炉中，通入5～90kPa的蒸汽热分解2～5小时；

5)将卤化钌溶解于25倍重量的去离子水中配制成电解液，加入添加剂将电解液的PH值调节到1～5之间；所述添加剂为硼酸、硼砂、醋酸、醋酸钠或水杨酸之一；

6)将电解液注入步骤4)的钽外壳中，以该钽外壳为阳极，在电解液中插入惰性金属制作的阴极，电镀10～30分钟，控制电流密度为5～50mA/cm²；

7)将电镀好的钽外壳放入200～350℃的被膜炉中，通入5～90kPa的蒸汽热处理1～3小时。