[发明专利]包含微乳液阳极电化学聚合的导电涂层的湿式电容器阴极

说明书

相关申请

本申请要求2012年3月16日提交的序列号61/611,711的美国临时申请的优先权，该申请的全部内容通过引用而整体结合在本申请中。

背景技术

由于体积效率、可靠性和工艺兼容性良好，湿式电容器在电路设计中的应用日益增加。一般而言，与其它类型的电容器相比，湿式电容器每单位体积的电容更大，使其在高电流、高功率和低频率的电路中非常重要。已经开发的一种湿式电容器是湿式电解电容器，它包括一阀金属阳极、一阴极和一液体电解质。由于在阳极表面上形成了一层介质金属氧化物膜，这种电容器的单位电池电压通常较高。包含阀金属介质的湿式电解电容器较好地结合了高电容和低漏电流的特点。另一种湿式电容器是其中阳极和阴极具有类似结构和组成的湿式对称电容器。由于在高电压时，电解质不可避免会发生分解，因此，这种电容器的单元电池电压通常较低。然而，不管是电解电容器或对称电容器，湿式电容器的阴极通常都包括一金属基材和一防止受液体电解质影响的导电涂层。导电涂层的电容通过感应电流（如电化学过程）测定或通过非感应机理（如双电层结构）测定。传统的涂层包括活性炭、金属氧化物（例如，二氧化铌）等。然而，遗憾的是，这些涂层成本高昂，而且在某些条件下很容易剥离。

因此，需要提供一种具有良好的热性能、机械强度和电气性能的湿式电解电容器。

发明内容

根据本发明的一个实施例，公开了一种湿式电解电容器，其包括阳极、阴极和一与所述阳极和所述阴极连接的液体工作电解质。所述阳极包括一涂覆电介质的烧结多孔阳极体。所述阴极包括一金属基材，在金属基材上有导电聚合物涂层。所述导电聚合物涂层由微乳液通过阳极电化学聚合形成，以及所述微乳液包括前体单体、非离子表面活性剂、磺酸和溶剂。

根据本发明的另一个实施例，公开了一种湿式电解电容器，其包括阳极、液体工作电解质和通常为圆柱形的金属外壳，在所述外壳内容纳所述阳极和液体工作电解质。所述阳极包一涂覆介质且包含钽的通常为圆柱形的烧结多孔阳极体。所述阳极进一步包括从阳极近端沿纵向引出的阳极引线。在所述金属外壳上沉积有导电聚合物涂层，从而所述涂层与所述液体电解质连接。所述导电聚合物涂层由微乳液通过阳极电化学聚合形成，所述微乳液包括前体单体、非离子表面活性剂、磺酸和溶剂。

根据本发明的又一个实施例，公开了一种形成湿式电容器阴极的方法，包括在金属基材上涂覆微乳液，其中所述微乳液包括前体单体、非离子表面活性剂、磺酸和溶剂；将电极与所述金属基材接触；及向所述电极提供电流，促使所述前体单体的电解和氧化聚合，从而形成导电聚合物涂层。

本发明的其它特点和方面将在下文进行更详细的说明。

附图说明

本发明的完整和具体说明，包括对于本领域技术人员而言的最佳实施例，结合附图和附图标记在具体实施方式中作进一步描述，在本说明书和附图中，同一附图标记表示相同或者相似部件。附图说明如下：

图1是本发明湿式电解电容器一个实施例的剖视图；

图2是湿式电解电容器中所用阳极的一个实施例的透视图；

图3是图2所述阳极的侧视图；及

图4是图2所述阳极的顶部视图；

图5是本发明湿式电解电容器中所用阳极的另一个实施例的顶部视图。

具体实施方式

应该理解，对于本领域技术人员来说，下面的内容仅作为本发明的示范性实施例的描述，并不是对本发明保护范围的限制，本发明更广泛的保护范围将在示范性结构中得到体现。

本发明通常涉及一种湿式电解电容器，其包含一阳极氧化的多孔阳极体、一含有涂覆导电涂层的金属基材的阴极，及一润湿阳极上电介质的工作电解质。通过选择性控制导电涂层形成的方式，本发明中导电涂层和金属基材表面之间的表面接触度得到增强。更具体地说，所乳述液是导包电含涂层前是体单通体过、金磺属酸基、材非表离面子上表微面乳活液性的剂阳和极溶电剂化的学热聚力合学（“稳电定-的聚各合”向）同形性成液的体。混所合述物微。本发明人发现，通过选择性控制微乳液的各组分，可以实现多种益处。例如，微乳液的pH水平可以保持在相对中性水平，最大程度地降低单体在酸性条件下过早聚合的程度，从而延长微乳液的使用寿命。这一点可以通过使用非离子表面活性剂而不是离子表面活性剂，及选择性控制离子磺酸组分相对于微乳液中其它非离子组分的相对浓度而实现。本发明人还发现，微乳液的性质使其基本上能够均匀地覆盖基材表面，而且当聚合时，还可以促进低聚链在金属基材表面附近和凹坑内增长，提高坚韧性和机械稳定性。