[发明专利]用于高温环境的湿式电解电容器

说明书

本发明公开了一种湿式电解电容器，其包括由阳极氧化的烧结多孔体形成的阳极及液体工作电解质。外壳包含一涂覆有电化学活性材料的金属基体。通过与电容器构造和密封组件相关的特征的独特和受控的组合，本发明者发现，可以在较高温度下实现良好的电气性质（例如，ESR稳定性）。湿式电解电容器有助于实现这样良好的ESR稳定性的一个独特的特征是在阴极的金属基体上存在受控厚度范围内的介电层。在其他实施方案中，可采用密封组件，其包含一密封件（例如，玻璃‑金属密封件）和一弹性隔障密封件，该弹性隔障密封件由高温弹性材料形成。

技术领域

本发明涉及一种湿式电解电容器，特别是一种用于高温环境的湿式电解电容器。

背景技术

一般而言，与某些其它类型的电容器相比，电解电容器每单位体积的电容更大，使其在较高电流和低频率电路中很有价值。已开发出一种类型的电容器，其为一包含烧结钽粉阳极的“湿式”电解电容器。这些钽“金属块（slug）”具有非常大的内部表面积。这些钽金属块首先经历电化学氧化，形成一氧化层涂层作为电介质覆盖钽主体的整个外部和内部表面。然后将阳极化的钽金属块密封在包含高导电性和一般腐蚀性液体电解液的容器（can）中，该容器具有高表面积和导电衬里，能使电流流到液体电解液。可惜的是，这种湿式电容器在液体电解液泄漏时会出现问题。例如，在运作过程中会放出气体（如氢气），导致电容器内的压力增加。这可导致泄漏发生在传统非密封式聚合物密封件周围，端线从电容器外壳突出的地方。

鉴于上述情况，人们通常采用气密密封件（例如，玻璃-金属密封），端线可安全地延伸穿过该密封件。但是，密封件本身有时会被液体电解液腐蚀。由于这个原因，人们也通常采用液体密封件以防止密封件的内区域暴露于电解液。例如，Knight等人的专利号为7，206，186的美国专利介绍了一液体密封，其通过压缩盖子下侧和连接到电容器元件的端板之间的弹性环形成。也可将衬套放置在弹性环内，以相对于密封件使该环居中。尽管人们作出种种努力来改善这种电解电容器的液体密封，但问题仍然存在。例如，即使在使用了液体密封件的情况下，本发明者发现，这种电容器在与许多商业应用相关的高温环境中仍倾向于表现出不良的等效串联电阻（“ESR”）稳定性。

因此，仍然需要一改进的密封的湿式电解电容器。

发明内容

本发明的一个实施方案公开了一种湿式电解电容器，其包括一外壳，该外壳限定了一开口和一包围内部的侧壁，其中该外壳包含一用电化学活性材料涂覆的金属基体；设置在外壳内部的阳极，其中阳极由一阳极氧化的烧结的多孔主体形成，该阳极包括一从中延伸的阳极引线；以及一液体工作电解液，该电解液与阳极和电化学活性材料电接触。用2伏特偏压和1伏特信号在120Hz的频率下测量，该湿式电解电容器在200℃的温度下表现出约3000毫欧姆或以下的等效串联电阻。

本发明的另一个实施方案公开了一种湿式电解电容器，其包括一外壳，该外壳限定了一开口和一包围内部的侧壁，其中该外壳包含一阳极氧化的金属基体，该基体具有厚度约10纳米至约500纳米的介电层；设置在外壳内部的阳极，其中阳极由一阳极氧化的烧结的多孔主体形成，该阳极包括一从中延伸的阳极引线；以及一液体工作电解液，该电解液与阳极和电化学活性材料电接触。

本发明的又一个实施方案公开了一种湿式电解电容器，其包括一个外壳，其限定了一开口和一包围内部的侧壁，其中该外壳包含一用电化学活性材料涂覆的金属基体；设置在外壳内部的阳极，其中该阳极由一阳极氧化的烧结的多孔主体形成，该阳极包括一从中延伸的阳极引线；液体工作电解液，该电解液与阳极和电化学活性材料电接触；以及覆盖外壳的开口的密封组件，其包含密封件（hermetic seal）和隔障密封件，其中隔障密封件包含一弹性材料，按照ASTM D412进行测定，在500毫米每分钟的拉伸夹头速度（tensile gripspeed），在200℃的温度下，该弹性材料展示出在断裂时约100%或以上的伸长率和/或在断裂时约2兆帕斯卡或以上的拉伸强度。