[发明专利]高比容负极箔及聚合物固态铝电解电容器

说明书

本发明涉及高比容、低电阻、超薄型负极箔及固态铝电解电容器，该负极箔包括铝基材和电介质层，其中铝基材的表面蚀刻形成孔洞，电介质层为轧制在孔洞和铝基材表面的涂层，其中涂层的浆料选取阀金属的氧化物电介质颗粒、金属颗粒、有机树脂、分散剂及溶剂按质量比为1∶0.05～0.2∶0.1～1∶0.0001～0.01∶5～50，阀金属的氧化物电介质颗粒平均粒径为10～500nm，金属颗粒的平均粒径为5～100nm。本发明一方面在增强电介质层和铝基材层的密合性的前提下，提高比容，同时电介质层含有金属粒子，增强负极箔的导电性能；另一方面不仅减小了涂层的电阻，而且厚度薄，密合性和安全性强。

本申请是申请日为2019年03月20日、申请号为201910214877.3、名称为负极箔的生产工艺及负极箔和聚合物固态铝电解电容器的分案申请。

技术领域

本发明属于电容器技术领域，特别涉及一种高比容负极箔，同时还涉及采用该负极箔所制成的聚合物固态铝电解电容器。

背景技术

众所周知，电子元器件小型化一直以来都是行业热点。近年来，无论在民用的消费类电子、工业制造、汽车电子，还是军事通信等领域，各种智能终端的迅速发展。这些终端功能的实现，无不需要小型化的元器件支持，在有限的空间实现更多的功能已成为必然趋势，对元器件小型化的需求将持续不断。

电容作为基础元器件在电子线路中是一种必不可少的器件，一般用来作为通交阻直、滤波、旁路、耦合和快速充放电功能来使用，可用来减少纹波并吸收开关稳压器产生的噪声，还可以用于后级稳压，提高设备的稳定性和瞬态响应能力。电源输出中不应出现任何纹波噪声或残留抖动。而在各种类型的电容器中，聚合物固态铝电解电容器从容量体积比，容量价格比上来说，仍然是最具性价比的选择，广泛应用于消费电子产品、通信产品、自动化控制、汽车工业、光电产品、高速铁路与航空及军事装备等。

根据电容的容量计算公式C =εS/d，其中C为电容容量，ε为电介质的介电常数，S为电容器正负电极板的正对面积，d为正负电极板间的距离，可以看出，电容的容量与电介质的介电常数成正比，电极板的面积成正比，电极间的距离成反比。

实际在液态铝电解电容的结构存在两个电容，其中正极箔与电解液构成一个电容器C1，电解液与负极箔构成一个电容器C2，两个电容器呈串联连接，总容量C =（C1×C2）/（C1+C2），为使总容量大，正极及负极箔的容量均需要增大。容量增大的第一个方法是提高电介质的介电常数，选用氧化物介电常数高的阀金属，比如：钽，铌等，但是这些金属属于稀有金属,在地球上的资源量相对较少，价格昂贵，与铝相比性价比降低；第二个方法是降低电极间的距离，在聚合物固态铝电解电容器中电介质是铝的氧化物Al₂0₃膜层，电极间的距离就是这层氧化膜的厚度，正极箔膜层与电容耐压成正比例相关，因此在同耐压水平上，无法降低氧化膜的厚度。而负极箔的氧化膜是为稳定特性，在其表面形成极薄的氧化层仅比自然氧化膜略厚也已经无法再降低；第三种方法是提高电极箔面积是提高容量，使电容同容量小型化的常规手段。长期以来聚合物固态铝电解电容器的小型化依靠的是铝箔的扩面腐蚀技术，即通过电化学腐蚀法，将铝箔表面腐蚀出海绵状空洞，扩大其面积。随着这个技术的不断进步，扩面倍数逐年增加。但目前已基本达到其物理的极限，增加速度极其缓慢，以负极箔为例，以目前技术，比容500uF/cm²左右已经是最大程度，但和正箔电容串联后，仍然较大地影响了整体电容容量，阻止了聚合物固态铝电解电容器的进一步小型化。