[发明专利]形成具有较高CAP恢复率和较低ESR的电解电容器的方法

说明书

本发明提供了一种改进的电容器，该电容器由包括以下的方法形成：提供其上包括电介质的阳极，其中阳极包含烧结粉末，其中粉末的粉末电荷为至少45,000μFV/g；以及通过施加第一浆料形成包围电介质的至少一部分的第一导电聚合物层，其中第一浆料包含聚阴离子和导电聚合物，并且其中聚阴离子与导电聚合物的重量比大于3，其中导电聚合物和聚阴离子形成平均粒径不大于20nm的导电颗粒。

相关申请的交叉引用

本申请是于2016年12月15日提交的待审美国专利申请No.15/379,729的部分继续申请，而该待审美国专利申请No.15/379,729要求了于2015年12月15日提交的已到期美国专利申请No.62/267,707的优先权。美国专利申请No.15/379,729是于2015年6月18日提交的美国专利申请No.14/743,195(目前为美国专利No.9,941,055，于2018年4月10日授权)的部分继续申请，而该美国专利申请No.14/743,195是于2013年2月26日提交的美国专利申请No.13/777,769(目前为美国专利No.9,312,074，于2016年4月12日授权)的部分继续申请，而该美国专利申请No.13/777,769要求了于2012年2月26日提交的已到期美国临时专利申请No.61/603,635的优先权，上述全部申请通过引用并入本文。本申请也是于2017年5月15日提交的待审美国专利申请No.15/595,137的部分继续申请，该待审美国专利申请No.15/595,137要求于2016年5月19日提交的已到期美国临时专利申请No.62/338,778的优先权，这两个申请通过引用并入本文。

背景技术

本发明涉及用于形成固体电解电容器的改进方法以及由此形成的改进的电容器。更具体而言，本发明涉及改进的导电聚合物浆料以及使用改进的导电聚合物浆料改善固体电解电容器的电容和等效串联电阻(ESR)的方法。

已经充分记载了固体电解电容器的结构和制造。在固体电解电容器a的结构中，优选为阀金属用作阳极。阳极体可以是通过压制并烧结高纯度粉末形成的多孔颗粒，或者是被蚀刻从而具有更高的阳极表面积的箔。电解形成阀金属的氧化物以覆盖阳极的全部表面，并用作电容器的电介质。固体阴极电解质通常选自种类非常有限的材料，其包括二氧化锰或导电有机材料，例如聚苯胺、聚吡咯、聚噻吩和它们的衍生物。具有本征导电聚合物作为阴极材料的固体电解电容器因其有利的低等效串联电阻(ESR)和“不燃烧/不点燃”失效模式而广泛用于电子工业。在导电聚合物阴极的情况下，通常通过化学氧化聚合、电化学氧化聚合或喷涂技术来涂布导电聚合物，其他不理想的技术也有报道。

阳极体通常是多孔结构，因为多孔性使表面积增加，从而提高了给定体积的电容。导电阴极层通常包含诸如导电聚合物层、碳层和银层之类的导电材料以用于与端子连接。至关重要的是，多孔阳极表面被导电阴极层充分覆盖并与之紧密接触，并且特别优选的是，孔被导电阴极层完全充满以实现目标电容。在制作基于导电聚合物的阀金属电容器的制造过程中，将诸如钽之类的阀金属粉末机械地压制为阳极，随后烧结以形成多孔体。在液体电解质中，阳极经阳极化处理至预定电压以形成介电层，在介电层上形成导电聚合物的阴极层。然后用石墨和金属层覆盖导电聚合物，随后进行组装并成型为最终器件。

无论采用何种类型的导电聚合物，导电聚合物电容器与相对应的MnO₂电容器相比，其主要缺点是它们的工作电压相对较低。当额定电压超过25V时，聚合物电容器具有不同程度的可靠性问题。据信，这是由相对较差的电介质-聚合物界面引起的，其具有差的“自我修复”能力。由电容器的击穿电压(BDV)来表征耐高压的能力是最好的。BDV越高，对应于可靠性越好。由于先前未知的原因，包含导电聚合物的电容器的击穿电压被限制为约55V，从而导致电容器只能用于约25V的额定电压。这种限制阻碍了导电聚合物的更广泛的应用。