[发明专利]一种高能混合钽电容器铌外壳及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及电容器领域，尤其涉及一种用铌做外壳的钽混合电容器，以及其制造工艺。

背景技术

目前，现有的全钽电解电容器为以纯钽粉为阳极、铌壳作为阴极材料加工而成的电解电容器，钽电容器的优点是电性能稳定，且是所有电容器中体积小而又能达到较大电容量的产品。随着通讯、医疗、交通等领域的电子电气设备向小体积、大功率、高频率、高工作电压方向发展，电子设备对电容器的额定工作电压、高频特性以及体积比容量的要求越来越高，尤其在航空航天设备中大幅提高电容器能量密度而提高有效载荷能力。由于钽电容器产品的需求量不断增大，造成钽资源的缺乏，而目前的研究中均未能有效解决可完全替代的材料，因此在这一方面成为众多学者研究的课题之一。

铌、钽作为同族稀有元素, 具有相似的电子结构和相近的物理化学性质, 并且铌资源比钽丰富, 价格低廉、稳定，因此成为研究的首选目标。铌作为阳级时受热和电应力影响对介电氧化膜的破坏，造成漏电流增大而影响了电容器的使用。但铌作为阴极时则不会影响到钽电容器的性能，因此在电容器的阴极（即外壳）材料可用铌完全替代钽。

若采用铌作为外壳，该材料具有熔点高、加工性能好、耐腐蚀、蒸汽压低、膨胀系数小等优良性能；然而铌板在拉深与冲压过程中硬化现象较严重，在深冲引伸铌壳时容易产生开裂、拉痕、变形，影响产品尺寸、外观、产品一致性等，其以上特征缺陷较同族的钽更为严重；因此在高能电容器领域，现有技术中没有采用铌作为阴极外壳，一般只考虑钽。

众所周知，铌的密度是钽密度的51.8%，相对于钽，具有重量轻、储量大、价格低等优点，尤其是航天、航空、导弹等领域，对重量的要求极高，采用铌外壳钽电容器，可降低同型号全钽电容器的重点。例如：Ф35.5×8的高能钽电容器钽外壳其重量为23.5g，若换成铌外壳则重量为12.2g，可减轻48.1%的重量，因此其意义则极其重大，尤其在航天、航空领域。

通过专利检索，存在以下已知的现有技术方案：

专利1：

申请号 201120251913.2，申请日 2011-07-18，授权公告日 2012-05-23，一种方形固态电容器，其特征在于所述方形固态电容器包括一多孔状的钽烧结块，该钽烧结块包覆在一塑化的导电高分子材料层内，该导电高分子材料层外设置一碳胶和银胶层，一阴极连接碳胶和银胶层。该方形固态电容器设计合理，具有绝佳的低漏电处理能力及强化击穿电压，其具有更强的击穿电压(BDV)及改进的漏电流(LC)特性，老化后不会产生瞬间击穿现象。其制备方法简单，容易实现工业化规模生产。

专利2：

申请号：200610134467.0，申请日：2006-11-29，公开日2007-05-16，本发明属于大功率电子器件技术领域，涉及一种混合型超级电容器。其特征是用钽做电容器的阳极，用二氧化钌电极做电容器的阴极，充以电解液。钽阳极和电解液形成电解电容器，二氧化钌电极在电解液中形成电化学电容器，二者通过电解液等效串联，形成具有电解电容器和电化学电容器共同优点的超级电容器。这种电容器的钽阳极由钽粉压制而成，二氧化钌涂敷于基板集流体上形成阴极，电解液是硫酸溶液。本发明的效果和益处是提高超级电容器的工作电压，并保持高储能密度的特点。消除了常规超级电容器工作电压低、多级串联会降低储能密度和功率密度的不足，解决了一般超级电容器不能用于脉冲功率系统的问题。本电容器结构简单，工业实现方便。

专利3：

申请号：200420035723.7，申请日：2004-04-28，公开日2005-06-01，一种以电化学电容器和钽电解电容器相结合的高能钽混合电容器，它包括一个或多个由高比容钽粉压制而成的阳极钽芯，一个或多个涂有无定形氧化物、和注入的电解质之间形成电化学电容器的阴极，多个隔离层；一个钽外壳，所述阴极、隔离层和阳极钽芯按照从上到下的顺序依次逐个叠放在该钽外壳内，一个由铌盖和玻璃体7构成的钽-玻璃绝缘子，所述正极引线穿过玻璃体引出；所述负极引线焊接在所述铌盖上；在铌盖上有一个在注入电解质后再密封的工艺小孔；一个缓冲垫；一个置于阳极钽芯周围的环形衬垫。其体积较小，能量密度高。

专利4：