[发明专利]包含改良的锰氧化物电解质的固态电解电容器

说明书

相关申请

本申请请求了临时申请号61/357,672（2010年6月23日提交）和临时申请号61/366,657（2010年7月22日提交）的优先权，上述两个文献均在此全文引入作为参考。

技术领域

本发明涉及一种固态电解电容器，尤其涉及一种包含改良的锰氧化物电解质的固态电解电容器。

背景技术

已知二氧化锰广泛用作电解质电容器中的固态电解质。这种电容器通常通过将阀金属阳极(例如钽)阳极化形成电介质氧化物涂层，以及随后将涂布了氧化物的阳极浸渍到硝酸锰水溶液中制成。在放置一段足够的时间后，加热湿润的阳极，使硝酸锰发生热解反应产生二氧化锰。为了获得预期厚度的固态电解质，可重复多次浸渍和加热的步骤。然而，传统的渗锰工艺存在一个问题，即得到的二氧化锰的厚度通常在阳极的某些位置（例如边缘）更厚些，这将导致电性能较差。人们已经尝试了多种方法来克服该问题。例如。在硝酸锰溶液中加入表面活性剂来极大地降低其表面张力并改善涂布了氧化物的阳极表面的润湿性。此类表面活性剂中的一种是Erktantol^? NR(Tanatex Chemicals BV)，属于非离子脂肪醇聚乙二醇醚。类似地，Tierman的U.S.专利号4,302,301描述了其他的一些可用于渗锰溶液中的非离子表面活性剂，比如壬基酚聚氧乙烯醚(Igepal CO-630)、聚乙二醇辛基苯基酯(TritonX-100)、苄醚辛基酚-环氧乙烷缩合物(Triton CF-10)和3,6-二甲基-4-辛炔基-3,6-二醇(Surfynol 82)。

虽然加入表面活性剂可以带来一些益处，但仍然无法解决关键的问题。例如，当是润湿状态以及较高的泄露电流时，电容器仍然显示了较大的电容损失。当用于形成阳极的阀金属粉末具有较高荷质比，即大约70,000微法拉*伏/克(“μF*V/g”)或更高时，这个问题尤为显著。这种高“CV/g”的粉末通常由具有较小尺寸和较大表面积的颗粒构成，颗粒之间形成了多个小孔，使得硝酸锰溶液难以灌注到颗粒中。这种小孔的难以灌注将导致形成更大尺寸和不规则形状的二氧化锰颗粒。这些颗粒无法较好地贴附在电介质涂层，并因而无法实现较高的表面覆盖，导致电容器电性能较差。

因而，目前需要一种经改良的包含锰氧化物固态电解质的电解电容器。

发明内容

依据本发明的一个实施方式，公开了一种固态电解电容器，包括由导电性粉末制成的阳极主体，其中该粉末的荷质比为大约70,000μF*V/g或更高。电介质覆盖阳极主体。此外，固态电解质覆盖电介质，其中固态电解质包括以基本均匀的方式包围至少一部分电介质的锰氧化物膜。

依据本发明的另一个实施方式，公开了一种制作固态电解电容器的方法。该方法包括阳极化氧化处理阳极主体形成电介质涂层的步骤，其中阳极主体由粉末制成。涂有电介质的阳极主体与包含分散剂的锰氧化物前体溶液接触。在一个实施例中，分散剂包括具有亲水基团和疏水基团的有机化合物，该化合物是具有6-14个碳原子的芳香环或杂原子环系统。在另一个实施例中，水（20℃时）的表面张力与分散剂（水中的浓度为1wt%以及20℃时）的表面张力的比例是大约0.8至大约1.2。前体将热解地转化为锰氧化物固态电解质。

接下来将更详细地描述本发明的其它特征和方面。

附图说明

参看以下附图，在说明书的剩余部分将更详细地描述对于本领域技术人员来说更为完整和详细的本发明的内容，包括其最佳实施方式，附图是：

图1是依据本发明制得的电容器的一个实施例的示意图；

图2-4是实施例1的样品的FESEM图，其中图2是样品1的图，图3是样品2的图，图4是样品3的图；

图5-7是实施例2的样品的FESEM图，其中图5是样品1的图，图6是样品2的图，图7是样品3的图；

图8-10是实施例3的样品的FESEM图，其中图8是样品1的图，图9是样品2的图，图10是样品3的图；

图11-12是实施例4的样品的FESEM图，其中图11是样品1的图，图12是样品2的图；以及

图13示出了实施例5得到的溶液的粒径分布（颗粒数目与水动力直径的比值）。

本说明书和附图中重复出现的附图标记通常代表本发明的相同或类似的特征或元件。

具体实施方式