專利名稱：用于濕式電解電容器的平板式陽極的引線結(jié)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種引線結(jié)構(gòu)，尤其涉及一種用于濕式電解電容器的平板式陽極的引線結(jié)構(gòu)。
背景技術(shù)：
在包括可植入式醫(yī)療器械在內(nèi)的許多應(yīng)用中，高壓電解電容器被用作蓄能器使用。因?yàn)樾枰畲笙薅鹊亟档椭踩胧狡餍档目偝叽?，因此要求這些電容器具有較高的能量密度。在植入型心律轉(zhuǎn)復(fù)除顫器(“I⑶”)(也被稱為植入型除顫器)中，這一點(diǎn)尤其如此，因?yàn)橛糜趥鬟f除顫脈沖的高壓電容器占據(jù)ICD體積的三分之一。ICD通常采用兩個(gè)串聯(lián)的電解電容器實(shí)現(xiàn)電擊傳遞所需的高電壓。為了提高電容器的能量密度，從而縮小其尺寸，一種方法是最大限度地降低絕緣隔離紙片和陰極所占據(jù)的體積及最大限度地增加陽極數(shù)量。這可以通過使用多陽極堆結(jié)構(gòu) (multi-anode stack configuration)來實(shí)現(xiàn)。與單陽極結(jié)構(gòu)相比，多陽極堆結(jié)構(gòu)需要的陰極和絕緣隔離紙片更少，從而可縮小器械的尺寸。一種多陽極堆包括多個(gè)單元，所述單元包含一個(gè)陰極、一個(gè)絕緣隔離紙片、兩個(gè)或多個(gè)陽極、一個(gè)絕緣隔離紙片及一個(gè)陰極，相鄰的單元共用其間的陰極。然而，為了給里面的陽極(離陰極最遠(yuǎn))充電和放電，電荷必須流過外部陽極。采用典型陽極時(shí)，經(jīng)過陽極的路徑相當(dāng)迂回曲折，導(dǎo)致多陽極結(jié)構(gòu)的等效串聯(lián)電阻 (“ESR”)較高。因此，陽極堆中放在一起的陽極越多，ESR越高。另一種降低器械尺寸的方法是提高電容器的工作電壓，這樣就有可能只使用一個(gè)電解電容器。然而，提高電容器工作電壓面臨的唯一挑戰(zhàn)是高電壓通常與低表面積相關(guān)聯(lián)，而表面積低會(huì)降低電容及同樣降低能量(萬二 O. 5*Cf)0不管具體采用哪種方法，由于金屬箔尺寸小，因此，常常在電解電容器中使用金屬箔(如鋁箔)。由于電容器的靜電電容與其電極面積成比例，在形成介質(zhì)膜之前，金屬箔的表面需要進(jìn)行粗化或進(jìn)行化學(xué)轉(zhuǎn)化，以提高其有效面積。金屬箔表面的這種粗化步驟被稱為蝕刻。蝕刻通常采用浸入到鹽酸溶液中的方法(化學(xué)蝕刻)進(jìn)行或采用在鹽酸水溶液中進(jìn)行電解的方法(電化學(xué)蝕刻)進(jìn)行。電解電容器的電容取決于陽極箔的粗化度(表面積)和氧化膜的厚度和介電常數(shù)。由于通過蝕刻金屬箔能夠提供的表面積受到限制，人們嘗試在濕式電解電容器中采用粉末成型小球(pellet)。這種小球一般包含一根用于連接電容器陽極端的引線。遺憾的是，引線本身通常導(dǎo)致所得電容器的機(jī)械性能和電氣性能較差。例如，有時(shí)通過將引線的自由端焊接到金屬條上加工或處理陽極。雖然這樣做可以最大限度地減少與陽極體的不必要接觸，但是，懸掛產(chǎn)生的重力會(huì)導(dǎo)致引線從陽極中拉出來。即使引線并未被完全拉出，這樣的懸掛仍然會(huì)導(dǎo)致引線與陽極之間接觸不良，反過來影響電氣性能。因此，目前需要一種用于植入式醫(yī)療器械，如除顫器中的改進(jìn)型電解電容器
發(fā)明內(nèi)容
在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，公開了一種用于濕式電解電容器的平板式陽極。所述陽極包括一種由壓制的燒結(jié)粉末形成的陽極氧化小球。所述陽極進(jìn)一步包括一引線，該引線包括從小球處沿縱向方向向外延伸的第一部分及嵌入小球中的第二部分，其中所述第二部分相對(duì)縱向方向呈大約40°至大約120°。所述平板式陽極的厚度大約是5毫米或更小， 陽極的長度和厚度之比大約是5至大約50。在本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例中，公開了一種形成用于濕式電解電容器的平板式陽極的方法。所述方法包括在圍繞一引線壓制閥金屬粉末，并將所述壓制粉末燒結(jié)，形成小球， 其中所述引線的第一部分從小球處沿縱向向外延伸，所述引線的第二部分嵌入小球中。第二部分相對(duì)于縱向方向呈大約40°至大約120°。所述小球經(jīng)陽極氧化形成介質(zhì)層，其中所述陽極氧化小球的厚度大約是5毫米或更小。根據(jù)本發(fā)明的又一個(gè)實(shí)施例，公開了一種濕式電解電容器，包括一平板式陽極、一包含涂覆電化學(xué)活性材料的金屬基板的陰極及一種連接所述陽極和所述陰極的電解質(zhì)。所述平板式陽極包括由壓制的燒結(jié)粉末形成的陽極氧化小球。所述陽極進(jìn)一步包括一引線， 所述引線的第一部分從小球處沿縱向向外延伸，所述引線的第二部分嵌入小球中。第二部分相對(duì)于縱向方向呈大約40°至大約120°。本發(fā)明的其它特點(diǎn)和方面將在下文進(jìn)行更詳細(xì)的說明。


本發(fā)明的完整和具體說明，包括對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員而言的最佳實(shí)施例，將結(jié)合附圖和附圖標(biāo)記在具體實(shí)施方式
中作進(jìn)一步描述，在附圖中，同一附圖標(biāo)記表示相同或者相似部件。其中
圖I是本發(fā)明濕式電解電容器一個(gè)實(shí)施例的透視圖2是本發(fā)明電容器中所用陽極的一個(gè)實(shí)施例的俯視圖3是圖2所述陽極的主視圖4是說明圖2所示帶外殼部件的陽極組件以形成圖I所示電容器的透視圖5是將片狀鉭粉壓制成小球的一個(gè)實(shí)施例的示意說明，其中圖5A圖解說明了壓實(shí)之前的壓模，圖5B圖解說明了壓實(shí)后的壓模；
圖6顯示了實(shí)例中在不同燒結(jié)溫度和形成電壓條件下所形成陽極的電容；
圖7顯示了實(shí)例中在不同燒結(jié)溫度和形成電壓條件下所形成陽極的漏電流(300秒時(shí));
及
圖8顯示了實(shí)例中在不同燒結(jié)溫度和形成電壓條件下所形成陽極的漏電流(60秒時(shí))。
具體實(shí)施例方式對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員來說，下面的內(nèi)容僅作為本發(fā)明的具體實(shí)施例，并不是對(duì)本發(fā)明保護(hù)范圍的限制，保護(hù)范圍在示范性結(jié)構(gòu)中得到體現(xiàn)?？偟膩碚f，本發(fā)明涉及一種用于濕式電解電容器的相對(duì)較薄的平板式陽極。一陽極引線嵌在陽極內(nèi)，并從陽極沿縱向方向延伸。所述引線可以由任何導(dǎo)電材料制成，如鉭、 鈮、鋁、鉿、鈦等及它們的導(dǎo)電氧化物和/或氮化物。為了降低電容器制造(如燒結(jié))和/或使用過程中因受到壓力而使引線從陽極中拉出的可能，本發(fā)明對(duì)所述引線的插入方式進(jìn)行選擇性控制。也就是說，陽極內(nèi)至少一部分引線相對(duì)引線的縱軸方向彎曲一定角度。這種 “彎曲”降低了在陽極壓制和燒結(jié)后引線沿縱向拉出的容易程度。下面將更為詳細(xì)地說明本發(fā)明的各種實(shí)施例。I ·陽極
陽極通常由一種閥金屬組合物形成。所述組合物的比電荷可以有所不同，例如，為大約2，000 PF*V/g -大約80，000 mF*V/g，在一些實(shí)施例中為大約5，000 PF*V/g -大約 40，00(^F*V/g或更高，在一些實(shí)施例中為大約10,000 -大約20，000 mF*V/g。閥金屬組合物包含一種閥金屬(即能夠氧化的金屬)或閥金屬基的化合物，如鉭、鈮、鋁、鉿、鈦及它們的合金、它們的氧化物、它們的氮化物等。例如，閥金屬組合物可以包含一種鈮的導(dǎo)電氧化物，如鈮氧原子比為1:1. O 土 I. O的鈮的氧化物，在一些實(shí)施例中，鈮氧原子比為1:1. O 土 O. 3，在一些實(shí)施例中，鈮氧原子比為1:1. O 土 O. I，在一些實(shí)施例中，鈮氧原子比為1:1. O ± 0.05。例如，鈮的氧化物可以是NbO^NbO^NbOu和Nb02。這種閥金屬氧化物的實(shí)例在Fife的專利號(hào)為6，322，912的美國專利中、Fife等人的專利號(hào)為6，391，275的美國專利中、Fife等人的專利號(hào)為6，416，730的美國專利中、Fife的專利號(hào)為6，527,937的美國專利中、Kimmel等人的專利號(hào)為6，576，099的美國專利中、Fife等人的專利號(hào)為6，592，740、 Kimmel等人的專利號(hào)為6，639，787,7, 220, 397的美國專利，及Schnitter的申請(qǐng)公開號(hào)為 2005/0019581的美國申請(qǐng)中、Schnitter等人的申請(qǐng)公開號(hào)為2005/0103638的美國專利申請(qǐng)中及Thomas等人的申請(qǐng)公開號(hào)為2005/0013765的美國專利申請(qǐng)中均有所描述，以上專利以全文的形式引入到本專利中作為參考。為了形成陽極，通常采用閥金屬組合物的粉末。粉末可以包含任何形狀的顆粒，如節(jié)狀、角狀、片狀等及這些形狀的混合體。尤其適合的粉末是Cabot Corp.(如C255片狀粉末、TU4D片狀/節(jié)狀粉末等)及H. C. Starck (例如NH175節(jié)狀粉末)供應(yīng)的鉭粉。雖然不要求，但是粉末可采用本領(lǐng)域熟知的任何技術(shù)(如通過熱處理)而成團(tuán)。在粉末形成陽極形狀之前，還可以選擇性地將粉末與粘結(jié)劑和/或潤滑劑混合，以確保顆粒在壓制形成陽極體時(shí)彼此充分地粘附在一起。然后，采用任何常規(guī)粉末壓制設(shè)備將所得粉末壓實(shí)而形成小球。例如，壓?？刹捎冒粋€(gè)模具及一個(gè)或多個(gè)模沖的單站壓力機(jī)。或者，還可采用僅使用單模具和單個(gè)下模沖的砧型壓模。單站壓模有幾種基本類型，例如，具有不同生產(chǎn)能力的凸輪壓力機(jī)、肘桿式壓力機(jī)/肘板壓力機(jī)和偏心壓力機(jī)/曲柄壓力機(jī)，例如可以是單動(dòng)、 雙動(dòng)、浮動(dòng)模壓力機(jī)、可移動(dòng)平板壓力機(jī)、對(duì)置柱塞壓力機(jī)、螺旋壓力機(jī)、沖擊式壓力機(jī)、熱壓壓力機(jī)、壓印壓力機(jī)或精整壓力機(jī)。不管其具體組合物如何，圍繞本發(fā)明的陽極引線壓實(shí)粉末，這樣至少一部分引線在陽極內(nèi)“彎曲”。正如上文所強(qiáng)調(diào)的那樣，這樣做可最大限度地降低在電容器制造或使用過程中引線從陽極中被拉出的可能性。例如，參考圖5，現(xiàn)在將更詳細(xì)地說明使用壓模110 將粉末壓實(shí)形成平板式陽極形狀的一個(gè)示范性實(shí)施例。在這個(gè)具體實(shí)施例中，壓模110包括具有第一模具部分121和第二模具部分123的模具119。當(dāng)然，模具119還可采用單一部件而不是多個(gè)部分形成。但是，在圖5中，第一模具部分121限定了內(nèi)壁121a及121b，第二模具部分限定了內(nèi)壁123a及123b。內(nèi)壁121a和123a基本上分別與內(nèi)壁121b和123b 垂直。第一模具部分121和第二模具部分123還限定了相對(duì)的表面115和117。在使用過程中，表面115和117彼此相鄰放置，這樣，內(nèi)壁121b和123b基本上對(duì)齊，形成具有平板D-形結(jié)構(gòu)的模腔120。應(yīng)該注意的是，雖然圖5中畫出的是一個(gè)單模腔，但是，也可以使用多模腔。如圖5A所示，一定量的粉末126加到模腔120中，陽極引線113嵌在粉末中。雖然本實(shí)施例所示陽極引線113為圓柱形，但是，應(yīng)該理解的是，陽極引線113也可以采用其它任何形狀。此外，陽極引線113還可以連接(例如，焊接)到陽極后進(jìn)行壓制和/或燒結(jié)。填滿后，如圖5B所示，模腔120通過上模沖122閉合。應(yīng)該理解的是，還可以使用其它模沖(例如，下模沖)。壓力施加方向可改善所得電容器的性能。例如，正如圖5B中的方向箭頭所示，模沖122施加的力的方向基本上與引線113的縱軸“A”“垂直”。也就是說，施加的力相對(duì)于“A”軸呈大約60°至大約120°，優(yōu)選大約呈90°。采用這種方式，引線113嵌進(jìn)粉末126中，這樣，它可能滑進(jìn)相鄰鄰近薄片之間的空隙內(nèi)。上面所述的垂直壓制技術(shù)導(dǎo)致小球包含大體上定位朝引線113縱軸方向的顆粒(如片)(還可以參見，圖2中的“ y ”向)。這迫使顆粒與引線緊密接觸，形成牢固的引線-粉末連接。在壓制后，可在某一溫度(例如，大約150°C -大約500°C)、真空條件下對(duì)小球加熱幾分鐘，脫除任何粘結(jié)劑/潤滑劑。或者，也可將小球與水溶液接觸而脫除粘結(jié)劑/潤滑劑，如Bishop等人的專利號(hào)為6，197，252的美國專利所述，該專利以全文的形式引入本專利中作為參考。然后，將小球燒結(jié)形成多孔的整塊。本發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，某些燒結(jié)條件會(huì)導(dǎo)致所得陽極的比電荷增加，并增加所得電容器的擊穿電壓。更具體地說，小球通常在溫度大約 1300° C至大約2000° C燒結(jié)，在一些實(shí)施例中，大約在140(TC至大約180(TC燒結(jié)，在一些實(shí)施例中，大約在1500°C至大約1700°C燒結(jié)，燒結(jié)時(shí)間大約是5分鐘至大約100分鐘， 在一些實(shí)施例中，是大約30分鐘至大約60分鐘。如果需要的話，燒結(jié)可在限制氧原子轉(zhuǎn)移到陽極的氣氛中進(jìn)行。例如，燒結(jié)可在還原性氣氛中進(jìn)行，如在真空、惰性氣體、氫氣等中進(jìn)行。還原性氣氛的壓力大約是10托至大約2000托，在一些實(shí)施例中，大約是100托至大約1000托，在一些實(shí)施例中，大約是100托至大約930托。也可以使用氫氣和其它氣體(如氬氣或氮?dú)?的混合物。當(dāng)使用時(shí)，片狀顆粒能夠更好地耐受形成陽極時(shí)通常采用的高燒結(jié)溫度和較長的燒結(jié)時(shí)間，并得到收縮率較低、比表面積較大的多孔燒結(jié)陽極體。所得燒結(jié)平板式陽極體的一個(gè)實(shí)施例如圖2-3所示。如圖所示，陽極引線220嵌在陽極200中，并且包含從陽極200沿縱向(“y”向)延伸的第一部分221。在陽極體內(nèi)， 引線220還包含相對(duì)第一部分221彎曲“ α ”角度的第二部分222。角度“ α ”通常大約是40°至大約120°，在一些實(shí)施例中，大約是60°至大約110°，在一些實(shí)施例中，大約是 80° -大約100° (例如大約90° )。這種彎曲結(jié)構(gòu)可采用各種不同的方式實(shí)現(xiàn)。例如， 在一個(gè)實(shí)施例中，壓模部分填裝片狀粉末，然后，在壓模中插入一根“預(yù)彎曲”的陽極引線。 然后，在壓模內(nèi)填滿粉末，將整個(gè)組件壓制成小球。除其幾何結(jié)構(gòu)之外，還可以控制陽極引線插入陽極的程度，以幫助最大程度地降低制造期間被拉出的可能性。也就是說，引線插入越深，引線越不容易從陽極中拉出。當(dāng)然，引線插入太深的話，會(huì)改變壓制密度的均勻性，影響所得陽極的電氣性能。在這點(diǎn)上，本發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，插入引線的陽極長度與整個(gè)陽極長度的比值一般大約是O. I至大約O. 6，在一些實(shí)施例中，大約是O. 2至大約O. 5。例如，在圖2中，長度“L/’表示插入陽極引線的陽極 200的長度(即第二部分222的長度)，而“L”表示陽極200的整個(gè)長度。在某些情況下，陽極200的長度“L”大約為I毫米-大約80毫米，在一些實(shí)施例中，大約為10毫米-大約60毫米，在一些實(shí)施例中，大約為20毫米-大約50毫米。同樣，長度“L/’的長度大約為I毫米-40毫米，在一些實(shí)施例中，大約為2毫米-大約20毫米，在一些實(shí)施例中， 大約為5毫米-大約15毫米。陽極的寬度“W”大約為O. 05毫米-40毫米，在一些實(shí)施例中，大約為O. 5毫米-大約25毫米，在一些實(shí)施例中，大約為2毫米-大約10毫米。如上所述，平板式陽極的厚度較小，以提高所得電容器的電氣性能和體積效率。例如，在圖3中，陽極200的厚度以尺寸“H”表示。一般說來，陽極的厚度大約為5毫米或更小，在一些實(shí)施例中，大約為O. 05毫米-大約4毫米，在一些實(shí)施例中，大約為O. I -大約3.5毫米。陽極長度和陽極厚度之比大約是5至大約50，在一些實(shí)施例中，大約是6至大約30，在一些實(shí)施例中，大約是7至大約20。雖然圖2所示陽極為“D”形，但是，應(yīng)該理解的是，陽極可以是任何需要的形狀，如方形、矩形、圓形、橢圓形、三角形等。邊數(shù)超過四
(4)的多邊形(如六邊形、八邊形、七邊形、五邊形等)由于表面積相對(duì)較大，因此尤其符合要求。陽極還可以包含一層通過對(duì)燒結(jié)陽極進(jìn)行陽極氧化(“陽極氧化” (anodizing))而形成的介質(zhì)層，這樣，介質(zhì)層在陽極上面和/或內(nèi)部形成。例如，鉭(Ta)陽極可經(jīng)陽極氧化變?yōu)槲逖趸g(Ta205)。一般說來，陽極氧化首先是在陽極上涂覆一種溶液，例如將陽極浸到電解質(zhì)中?？梢圆捎煤軇?如水)和/或非含水溶劑(如乙二醇)。為了增強(qiáng)離子電導(dǎo)率，可以采用在溶劑中能夠離解而形成離子的化合物。此類化合物的實(shí)例包括，例如，酸，如下文電解質(zhì)一節(jié)所述。例如，酸(如磷酸)占陽極氧化溶液的含量可以大約為O. 01 wt% - 5 wt%，在一些實(shí)施例中大約為O. 05 wt% -0.8 wt%，在一些實(shí)施例中大約為O. I wt% - O. 5 wt%。若需要的話，也可以采用酸的混合物。使電流通過陽極氧化溶液，形成介質(zhì)層。形成電壓值決定介質(zhì)層的厚度。例如，一開始以恒電流模式建立電源供應(yīng)，直到達(dá)到需要的電壓。然后，可將電源供應(yīng)切換到恒電位模式，以確保在陽極整個(gè)表面形成需要的介質(zhì)層厚度。當(dāng)然，也可以采用人們熟悉的其它方法，如脈沖或階躍恒電位法。陽極氧化的電壓通常較高，以制作能夠在較高電壓范圍工作的電容器。也就是說，電壓通常大約是100伏特至大約300伏特，在一些實(shí)施例中，大約是 150伏特至大約250伏特，在一些實(shí)施例中，大約是170伏特至大約220伏特。陽極氧化溶液的溫度大約是10°C至大約200°C，在一些實(shí)施例中是大約20°C至大約60°C，在一些實(shí)施例中，大約是30°C至大約40°C (例如37°C)。所得到的介質(zhì)層可在陽極表面形成或在陽極孔內(nèi)形成。當(dāng)使用時(shí)，即使在本發(fā)明采用的較高形成電壓時(shí)，粉末的具體性質(zhì)可能使所得陽極仍具有較高比電荷。例如，在上述所示范圍內(nèi)，陽極的比電荷仍然可以達(dá)到大約2，000 KF*V/g -大約 20，000 mF*V/g，在一些實(shí)施例中，大約 5，000 PF*V/g - 15，000 PF*V/g 或更高，在一些實(shí)施例中，大約為8,000 - 12,000 mF*V/g。II ·陰極
除陽極之外，電容器中也使用可以采用任何技術(shù)構(gòu)造的陰極。在一個(gè)實(shí)施例中，陰極包含一種金屬基板，所述金屬基板可以包括任何金屬，例如鉭、鈮、鋁、鎳、鉿、鈦、銅、銀、鋼(如不銹鋼)及它們的合金(如導(dǎo)電氧化物)、它們的復(fù)合物(如涂覆導(dǎo)電氧化物的金屬)等。鈦和鉭及它們的合金尤其適合用于本發(fā)明。正如本領(lǐng)域技術(shù)人員所熟知的那樣，基板的幾何結(jié)構(gòu)一般可以變化，例如可以是容器、罐、箔、片、篩和網(wǎng)等形狀。在一個(gè)實(shí)施例中，例如，金屬基板形成一大致圓柱形的外殼。然而，應(yīng)該理解的是，本發(fā)明可以采用任何幾何結(jié)構(gòu)，如 D-形、矩形、三角形、棱形等。外殼選擇性地包括一蓋住陽極和電解質(zhì)的蓋子，蓋子可采用與外殼相同或不同的材料制造?；蹇蛇M(jìn)行粗化，以提高其表面積并增大電化學(xué)活性材料能夠粘附到其上面的程 度。例如，在一個(gè)實(shí)施例中，對(duì)金屬基板表面進(jìn)行化學(xué)蝕刻，如在表面涂上一種腐蝕性物質(zhì) 的溶液(如鹽酸)。該表面還可以進(jìn)行電化學(xué)蝕刻，如對(duì)腐蝕性物質(zhì)的溶液施加電壓，使其進(jìn) 行電解。將電壓升到足夠高，以在基板表面產(chǎn)生“火花”，一般認(rèn)為，“火花”會(huì)產(chǎn)生足夠高的 局部表面溫度，將基板腐蝕。這種方法在Dreissig等人的專利申請(qǐng)公開號(hào)為2010/0142124 的美國專利中進(jìn)行了更為詳細(xì)的描述，該專利以全文的形式引入到本專利中作為參考。除 化學(xué)或電化學(xué)粗化方法之外，還可以采用機(jī)械粗化。例如，在一個(gè)實(shí)施例中，通過向至少部 分基板噴射一股磨料(如砂)而對(duì)金屬基板表面進(jìn)行噴砂處理。還可對(duì)陰極基板涂覆一種電化學(xué)活性材料，以抑制腐蝕，還可在電壓增高時(shí)作為 隔熱層。通常可采用任何已知的電化學(xué)活性材料。一種合適的材料是導(dǎo)電聚合物，如那些
共軛且在氧化或還原后具有導(dǎo)電性(如氧化后電導(dǎo)率至少大約是1叱 cnT1)的導(dǎo)電聚 合物。此類Ji-共軛的導(dǎo)電聚合物的實(shí)例包括，例如，聚雜環(huán)類(例如聚吡咯、聚噻吩、聚苯 胺等)；聚乙炔；聚_對(duì)苯撐；聚苯酚鹽等。取代聚噻吩尤其適合用作本發(fā)明的電化學(xué)活性材料。不受理論的限制，我們認(rèn)為， 將電容器充到較高電壓(例如，超過形成電壓)，將會(huì)迫使電解質(zhì)的離子進(jìn)入包含此類取代 聚噻吩的涂層移動(dòng)。這導(dǎo)致導(dǎo)電聚合物“溶脹”(swell)，并將離子保持在表面附近，從而提 高了電荷密度。由于聚合物通常是無定形的和非結(jié)晶的，它還會(huì)耗散和/或吸收與高電壓 有關(guān)的熱量。我們還認(rèn)為，在放電時(shí)，取代聚噻吩“松弛”，使電解質(zhì)中的離子離開涂層。通 過這種溶脹和松弛機(jī)理，不需要與電解質(zhì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，金屬基板附近的電荷密度即可得 到提高。因此，不需要采用傳統(tǒng)的導(dǎo)電涂層，如采用活性炭或金屬氧化物(如氧化釕)制備的 導(dǎo)電涂層，即可提供機(jī)械強(qiáng)度和良好的電氣性能。實(shí)際上，采用涂層作為金屬基板的主要材 料，可以得到優(yōu)異的結(jié)果。也就是說，涂層至少占金屬基板上材料的大約90 wt%左右，在一 些實(shí)施例中，至少占大約92 wt%左右，在一些實(shí)施例中，至少占大約95 wt%左右。但是，應(yīng) 該理解的是，在本發(fā)明的一些實(shí)施例中，也可以使用其它導(dǎo)電涂層。在一個(gè)具體的實(shí)施例中，取代聚噻吩具有通式(I )、通式(II)的重復(fù)單元或具有 通式(I )和通式(II )的重復(fù)單元
權(quán)利要求
1.一種用于濕式電解電容器的平板式陽極，其中所述陽極包括由壓制的燒結(jié)粉末形成的陽極氧化小球，所述陽極還包括一引線，該引線包括從小球處沿縱向方向向外延伸的第一部分及嵌入小球中的第二部分，其中第二部分相對(duì)縱向方向的角度大約是40°至大約 120°，所述平板式陽極的厚度大約為5毫米或更小，所述陽極的長度和陽極的厚度之比為大約5至大約50。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的平板式陽極，其中所述角度為大約80°至大約100°。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的平板式陽極，其中所述引線第二部分的長度與陽極的長度之比為大約O. I至大約0.6。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的平板式陽極，其中所述引線第二部分的長度為大約2毫米至大約20毫米，陽極的長度為大約10毫米至大約60毫米。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的平板式陽極，其中所述引線第二部分的長度為大約5毫米至大約15毫米，陽極的長度為大約20毫米至大約50毫米。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的平板式陽極，其中所述陽極的厚度為大約O.I毫米至大約3.5暈米。
7.根據(jù)權(quán)利要求I所述的平板式陽極，其中所述陽極的長度與陽極的厚度之比為大約 7至大約20。
8.根據(jù)權(quán)利要求I所述的平板式陽極，其中所述陽極為D-形。
9.根據(jù)權(quán)利要求I所述的平板式陽極，其中所述粉末包括鉭粒。
10.一種濕式電解電容器，包括一陰極、工作電解質(zhì)及權(quán)利要求I所述平板式陽極。
11.一種形成用于濕式電解電容器的平板式陽極的方法，包括圍繞引線壓制閥金屬粉末，并燒結(jié)壓制的粉末以形成小球，其中所述引線的第一部分從小球處沿縱向方向向外延伸，引線的第二部分嵌入小球中，其中第二部分相對(duì)縱向方向的角度大約是40°至大約120° ;以及將小球陽極氧化，形成介質(zhì)層，其中所述陽極氧化的小球的厚度大約為5毫米或更小。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，其中角度為大約80°至大約100°。
13.根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，其中所述引線第二部分的長度與陽極的長度之比為大約O. I至大約O. 6。
14.根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，其中所述引線在閥金屬粉末圍繞引線壓制之前進(jìn)行彎曲。
15.根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，其中所述壓制的粉末在溫度大約1300°C至大約 2000°C下進(jìn)行燒結(jié)。
16.根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，其中所述陽極氧化小球的厚度為大約O.I毫米至大約3. 5毫米。
17.根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其中所述小球在形成電壓大約150伏特至大約250 伏特的條件下進(jìn)行陽極氧化。
18.—種濕式電解電容器,包括一平板式陽極，包括由壓制的燒結(jié)粉末形成的陽極氧化小球，所述陽極還包括一引線， 該引線包括從小球處沿縱向方向向外延伸的第一部分及嵌入小球中的第二部分，其中第二部分相對(duì)縱向方向的角度大約是40°至大約120° ；一陰極，包括涂覆電化學(xué)活性材料的金屬基板 ’及一種與陽極及陰極連接的電解質(zhì)。
19.根據(jù)權(quán)利要求18所述的濕式電解電容器，其中所述角度為大約80°至大約100°。
20.根據(jù)權(quán)利要求18所述的濕式電解電容器，其中所述引線第二部分的長度與陽極的長度之比為大約O. I至大約O. 6。
21.根據(jù)權(quán)利要求18所述的濕式電解電容器，其中所述引線第二部分的長度為大約5 毫米至大約15毫米，陽極的長度為大約20毫米至大約50毫米。
22.根據(jù)權(quán)利要求18所述的濕式電解電容器，其中所述平板式陽極的厚度大約是5毫米或更小，其中所述陽極的長度和陽極的厚度之比大約是5至大約50。
23.根據(jù)權(quán)利要求18所述的濕式電解電容器，其中所述陽極為D-形。
24.根據(jù)權(quán)利要求18所述的濕式電解電容器，其中所述金屬基板包括鈦。
25.根據(jù)權(quán)利要求18所述的濕式電解電容器，其中所述電化學(xué)-活性材料包括導(dǎo)電聚合物。
26.根據(jù)權(quán)利要求25所述的濕式電解電容器，其中所述導(dǎo)電聚合物是取代聚噻吩。
27.根據(jù)權(quán)利要求26所述的濕式電解電容器，其中所述導(dǎo)電聚合物是聚(3，4-乙烯基二氧噻吩)。
28.根據(jù)權(quán)利要求18所述的濕式電解電容器，其中所述電容器僅包括一個(gè)陽極。
29.根據(jù)權(quán)利要求18所述的濕式電解電容器，其中所述電解質(zhì)是含水的且pH是大約.4.5至大約7. O。
30.一種植入式醫(yī)療器械，包括權(quán)利要求18所述電解電容器。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種用于濕式電解電容器的相對(duì)較薄的平板式陽極。一陽極引線嵌在陽極內(nèi)，并從陽極沿縱向方向延伸。所述引線可以由任何導(dǎo)電材料制成，如鉭、鈮、鋁、鉿、鈦等及它們的導(dǎo)電氧化物和/或氮化物。為了降低電容器制造(如燒結(jié))和/或使用過程中因受到壓力而使引線從陽極中拉出的可能，本發(fā)明對(duì)所述引線的插入方式進(jìn)行選擇性控制。也就是說，陽極內(nèi)至少一部分引線相對(duì)引線的縱軸方向彎曲一定角度。這種“彎曲”降低了在陽極壓制和燒結(jié)后引線沿縱向拉出的容易程度。
文檔編號(hào)H01G9/008GK102592829SQ201210007550
公開日2012年7月18日 申請(qǐng)日期2012年1月12日 優(yōu)先權(quán)日2011年1月12日
發(fā)明者J·S·貝茨, R·H·皮斯 申請(qǐng)人:Avx公司