本发明涉及铝电解电容器,尤其是一种基于连续相金属层的低esr叠层铝电解电容器。
背景技术:
1、叠层铝电解电容器,叠层铝电解电容器成熟的工业化制备工艺为:将裁切好的化成箔用阻隔胶划分出阳极区和阴极区,在箔片的阴极区表面依次形成导电聚合物固体电解质层、导电碳浆层和导电银浆层,形成电容器芯子;将多片极片依次堆叠于外设引线框上,形成电容器芯包,并引出阳极和阴极,电容器芯包经树脂封装、老化及引脚成型,制得叠层铝电解电容器。现有的叠层铝电解电容器极片负极通过包覆石墨层和银浆层,可以避免集电极金属(主要是银)通过阴极扩散到电介质中的现象,从而保持氧化铝电介质的绝缘性。在热机械应力期间极片负极中的固态导电聚合物层、导电碳浆层、导电银浆层、导电粘合剂之间的界面接合度以及附着力均影响电容器的等效串联电阻(esr)稳定性。然而,现有的叠层铝电解电容器极片负极银浆层中的环氧树脂导电性差且其中的金属颗粒间距大,导致银浆层的电导率远不及纯金属层。另一方面,由于银浆层中的环氧树脂表面张力大及固化时存在收缩效应,导致银浆在单个极片的侧边及尾部的边缘覆盖率差,进而在极片堆叠时影响多个极片的并联效应。叠层电解电容器在组装、回流等期间会经受各种热机械应力。由于固态导电聚合物层、导电碳浆层、导电银浆层、导电粘合剂等界面之间的热膨胀系数(cte)不匹配,高温会在界面中产生应力,导致界面的机械性减弱,进而会造成分层现象。界面之间的物理分离也会导致界面之间的电阻增加,从而导致成品电容器中esr的增加。另一方面这种界面接合应力减弱还导致在高湿度环境期间更高的esr变化。这些综合效应导致叠层电解电容器的esr增大,限制了电容器的工作频率。因此,需要一种具有良好连续性、良好电导率、良好机械应力、高边缘覆盖率和强的附着力的金属层来改善叠层电解电容器的esr、损耗和漏电流以及使用寿命。
技术实现思路
1、基于此,有必要提供一种基于连续相金属层的低esr叠层铝电解电容器,通过负极覆盖连续相导电金属层,可改善金属浆层的空洞缺陷,提高极片尾部和侧部的导电金属边缘覆盖率,增加了极片之间的接触面积,提高极片的并联效应,减少電荷的能量损失,降低等效串联电阻。使叠层电解电容器具有较低的esr、较低的漏电流。解决现有技术中, 叠层铝电解电容器esr、漏电流大的问题。
2、本发明解决其技术问题是采取以下技术方案实现的:
3、一种基于连续相金属层的低esr叠层电解电容器,其特征在于:包括外壳、芯子;所述芯子由若干层极片相应堆叠构成,所述芯子封装在外壳内部,所述外壳相对两端分别设置有与所述芯子阴阳极连接的阳极引出端子和阴极引出端子;
4、所述极片以阀金属箔为基底;所述阀金属箔外周由绝缘胶划分为阳极部和阴极部;所述阴极部外周表面由内向外依次包覆有固态导电聚合物层、非金属导电浆层、金属导电浆层;所述金属导电浆层外表面还包覆有连续相导电金属层;
5、所述芯子中相邻极片之间的连续相导电金属层相互接触并形成电连接;所有所述连续相导电金属层并联与所述阴极引出端子电连性接作为负极引出;所有所述阳极部并联与所述阳极引出端子接触并形成电连接作为阳极引出。
6、优选的,所述连续相导电金属层由上下两端的端面以及四周的侧壁面相互连接构成;所述连续相导电金属层内表面均与所述金属导电浆层的外表面致密接触;所述极片堆叠后所述连续相导电金属层相邻两侧对应的端面相互接触并形成电连接。
7、优选的,所述阳极引出端子包括阳极引线框、阳极弯折部、阳极端子部;其中阳极引线框与所述极片的阳极部连接,阳极引线框一端穿过所述外壳,且伸出部分沿着所述外壳端部侧面弯折形成阳极弯折部;阳极弯折部沿着所述外壳底面弯折得到覆盖于外壳部分底面的阳极端子部。
8、优选的,所述阴极引出端子包括阴极引线框、阴极弯折部、阴极端子部;其中阴极引线框的上下表面与所述连续相导电金属层的端面电连接,阴极引线框一端穿过所述外壳,且伸出部分沿着所述外壳端部侧面弯折形成阴极弯折部;阴极弯折部沿着述外壳底面弯折得到覆盖于外壳部分底面的阴极端子部。
9、优选的,所述连续相导电金属层覆盖在所述金属导电浆层上的面积为所述阴极部的5%-95%;所述连续相导电金属层的厚度为0.1μm-500μm。
10、优选的,所述阀金属箔选自铝箔、钽箔、陶瓷片中的一种,并表面形成具有单向导电性的氧化物介质。
11、优选的,所述连续相导电金属层选自银层、铜层、镍层、锡层、铂层、金层、钼层、钌层、钨层及其合金层的一种或几种金属的叠加。
12、优选的,所述非金属导电浆层选自石墨、石墨烯、碳及乙炔黑中的一种或几种混合;所述金属导电浆层选自铜、银、银包铜、金、锡、铝、镍、锌、铂中的至少一种或几种混合。
13、优选的,所述连续相导电金属层为采用电化学沉积、化学液相沉积、化学气相沉积、物理气相沉积、原子层沉积、物理溅射、喷涂中的一种或几种方式结合形成。
14、优选的,基于连续相金属层的低esr叠层电解电容器制备方法包括以下步骤:
15、步骤s1:用绝缘胶将阀金属箔划分成阳极部和阴极部,将阀金属箔的阴极部进行化成,形成包含具有单向导电性的金属氧化膜电介质的金属芯;
16、步骤s2:在阀金属箔的阴极部制备固态导电聚合物层;
17、步骤s3:在阴极部的固态导电聚合物层上形成非金属导电浆层;
18、步骤s4:在阴极部的非金属导电浆层上形成金属导电浆层;
19、步骤s5:在阴极部的金属导电浆层上再覆盖一层连续相导电金属层,形成具有阳极和阴极的单层电容器极片;
20、步骤s6:按照预设层数,将极片依次相应堆叠,阳极部与阳极引出端子通过电阻焊或激光焊进行连接固定;阴极部通过导电材料粘接堆叠固化后连续相导电金属层与阴极引出端子固定连接,得到单层或多层芯子的叠层结构;
21、步骤s7:使用绝缘树脂对芯子进行塑封并老化成型,除部分阳极和部分阴极引出端子外,芯子所有结构均被绝缘树脂覆盖,同时对阳极引出端子和阴极引出端子进行弯折引出,得到含有连续相金属层的低等效电阻的叠层铝电解电容器。
22、本发明优点和积极效果是:本发明一种基于连续相金属层的低esr叠层铝电解电容器,用以解决现有技术中, 叠层铝电解电容器esr、漏电流大的问题。与现有技术相比,本发明具有以下优点:
23、本发明通过本发明为叠层电解电容器提供致密度更高、边缘覆盖率更高以及机械稳定性更强的连续相导电金属层,该连续相导电金属层能够在叠层电解电容器中提供更低esr。用作叠层电解电容器的金属层致密连续,可改善金属浆层的空洞缺陷,提高极片尾部和侧部的导电金属边缘覆盖率,增加了极片之间的接触面积,提高极片的并联效应,连续相导电金属层并联,缩短了负极的引出距离,减少電荷的能量损失,降低等效串联电阻,使叠层电解电容器具有较低的esr、较低的漏电流;提高了其安全性和稳定性,并延长了叠层电解电容器的使用寿命。且制造工艺简单,操作方便,成本低廉,可以满足生产领域的需要。
1.一种基于连续相金属层的低esr叠层铝电解电容器,其特征在于:包括外壳(1)、芯子(2);所述芯子(2)由若干层极片(3)相应堆叠构成,所述芯子(2)封装在外壳(1)内部,所述外壳(1)相对两端分别设置有与所述芯子(2)阴阳极连接的阳极引出端子(4)和阴极引出端子(5);
2.根据权利要求1所述的一种基于连续相金属层的低esr叠层铝电解电容器,其特征在于:所述连续相导电金属层(3034)由上下两端的端面(3051)以及四周的侧壁面(3052)相互连接构成;所述连续相导电金属层(3034)内表面均与所述金属导电浆层(3033)的外表面致密接触;所述极片(3)堆叠后所述连续相导电金属层(305)相邻两侧对应的端面(3051)相互接触并形成电连接。
3.根据权利要求1所述的一种基于连续相金属层的低esr叠层铝电解电容器,其特征在于:所述阳极引出端子(4)包括阳极引线框(401)、阳极弯折部(402)、阳极端子部(403);其中阳极引线框(401)与所述极片(3)的阳极部(302)连接,阳极引线框(401)一端穿过所述外壳(1),且伸出部分沿着所述外壳(1)端部侧面弯折形成阳极弯折部(402);阳极弯折部(402)沿着所述外壳(1)底面弯折得到覆盖于外壳(1)部分底面的阳极端子部(403)。
4.根据权利要求1所述的一种基于连续相金属层的低esr叠层铝电解电容器,其特征在于:所述阴极引出端子(5)包括阴极引线框(501)、阴极弯折部(502)、阴极端子部(503);其中阴极引线框(501)的上下表面与所述连续相导电金属层(3034)的端面(3051)电连接,阴极引线框(501)一端穿过所述外壳(1),且伸出部分沿着所述外壳(1)端部侧面弯折形成阴极弯折部(502);阴极弯折部(502)沿着述外壳(1)底面弯折得到覆盖于外壳(1)部分底面的阴极端子部(503)。
5.根据权利要求1所述的一种基于连续相金属层的低esr叠层铝电解电容器,其特征在于:所述连续相导电金属层(305)覆盖在所述金属导电浆层(3033)上的面积为所述阴极部(303)的5%-95%;所述连续相导电金属层(3034)的厚度为0.1μm-500μm。
6.根据权利要求1所述的一种基于连续相金属层的低esr叠层铝电解电容器,其特征在于:所述阀金属箔(301)选自铝箔、钽箔、陶瓷片中的一种,并表面形成具有单向导电性的氧化物介质。
7.根据权利要求1所述的一种基于连续相金属层的低esr叠层铝电解电容器,其特征在于:所述连续相导电金属层(305)选自银层、铜层、镍层、锡层、铂层、金层、钼层、钌层、钨层及其合金层的一种或几种金属的叠加。
8.根据权利要求1所述的一种基于连续相金属层的低esr叠层铝电解电容器,其特征在于:所述非金属导电浆层(3032)选自石墨、石墨烯、碳及乙炔黑中的一种或几种混合;所述金属导电浆层(3033)选自铜、银、银包铜、金、锡、铝、镍、锌、铂中的至少一种或几种混合。
9.根据权利要求1所述的一种基于连续相金属层的低esr叠层铝电解电容器,其特征在于:所述连续相导电金属层(305)为采用电化学沉积、化学液相沉积、化学气相沉积、物理气相沉积、原子层沉积、物理溅射、喷涂中的一种或几种方式结合形成。
10.根据权利要求1所述的一种基于连续相金属层的低esr叠层铝电解电容器,其特征在于:制备方法包括以下步骤:
