CN107424844B - 一种聚合物固体铝电解电容器的化成设备 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及聚合物固体铝电解电容器的化成设备，该电容器包括铝壳、芯包，该芯包包括正极箔、负极箔、电极纸以及聚合物电解质，正极箔、负极箔分别具有露出芯包的外露部分，化成设备包括具有开口朝上设置且能够盛装化成液和放置多个芯包的化成槽、化成电源，该化成槽为金属盒，芯包自负极箔的外露部分竖立放置在金属盒中，化成设备还包括用于将正极箔的外露部分与化成电源正极相连通的夹具、用于将金属盒与化成电源负极相连通的连接件，化成槽内的化成液的液位处于芯包的负极箔上端部的边缘以下，化成时，同时对夹具和金属盒通电。本发明不仅能够降低电容器的串联等效电阻，而且ESR值的大小波动幅度小，产品的均一性好。
Description
技术领域
本发明涉及电解电容器技术领域，特别涉及一种聚合物固体铝电解电容器的化成设备。
背景技术
固体电解电容器相比较普通的液体电解电容器，其电性能很突出，具有等效串联电阻（ESR）低、耐纹波电流高、使用寿命长、性能稳定等优点。随着电子产品的不断升级换代，其功能及性能的不断提高，对电容器的高频特性要求也越来越高，人们做出不同的安装方式来实现不同的安装要求，同时还通过各种途径来降低固体电解电容器的等效串联电阻（ESR），以满足电容器的高频特性。
目前，聚合物固体铝电解电容器的化成设备包括依次进行的卷绕形成芯包的步骤，碳化步骤，对芯包进行化成修复处理的化成步骤，含浸单体步骤，含浸氧化剂步骤，加热聚合步骤，封装步骤以及老化步骤，其中化成步骤也是十分的重要，其化成的结果直接影响电容器的ESR值。
然而，在现有技术中，其采用的化成步骤包括：将多个芯包紧密排列在传载架上并形成多个芯包排，并使各芯包排内的各个芯包上的正极引出片排成一排，然后用夹板将所述一排正极引出片的自由端夹住，最后将载架放入装有化成液的化成槽内，夹板连接电源正极，加电进行化成，所述夹板包括由酚醛树脂构成的一对夹板本体和设置于一对夹板本体的内表面上用于夹持正极引出片的铝带。
根据上述的化成方法，在实际操作中发现：这种将化成液通过传递框或化成槽相连接成为负极的化成方式有个致命的问题，就是正极箔接上电压后，虽然是与负极箔之间隔有电极纸，但由于化成液有一定的电阻值，在液体中有一定的压降，这样负极箔必然会承担一定的电压值，由于负极的耐压很低，承受电压后，表面的功能层会有一定程度的损坏，特别是正负箔有毛刺后，施加在负极箔上的电压更高，负极箔破坏更加严重。破坏的结果会表现为ESR串联等效电阻升高，而且ESR值的大小波动较大，产品均一性不好，不良率较高。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种改进的聚合物固体铝电解电容器的化成设备，其不仅能够降低电容器的串联等效电阻，而且同批次电容器的ESR值的大小波动幅度小，产品的均一性好，不良率较低。
为解决以上技术问题，本发明采取的一种技术方案是：
一种聚合物固体铝电解电容器的化成设备，该聚合物固体铝电解电容器包括铝壳、芯包，该芯包包括正极箔、负极箔、设置在正极箔与负极箔之间的电极纸以及聚合物电解质，正极箔、负极箔分别具有露出芯包的外露部分，化成设备包括具有开口朝上设置且能够盛装化成液和放置多个芯包的化成槽、化成电源，该化成槽为金属盒，且在金属盒中设有多个定位部，负极箔的外露部分***每个定位部中，化成设备还包括用于将正极箔的外露部分与化成电源正极相连通的夹具、用于将金属盒与化成电源负极相连通的连接件，化成时，同时对夹具和金属盒通电。
优选地，多个定位部沿着金属盒的长度或宽度方向间隔且成排分布，多个芯包构成了多个芯包排。
具体的，每相邻的两个芯包排上的芯包相错开设置。
根据本发明的一具体实施和优选方面，夹具包括与多个芯包排一一对应设置的夹模，聚合物固体铝电解电容器还包括与每个芯包相对应的正极导电片、正极端子，其中正极导电片将正极箔的外漏部分和正极端子相连接，夹模包括沿着芯包排长度方向延伸的导电连接件条、位于导电连接条上且能够夹持在正极端子顶部的夹头，其中导电连接件条与化成电源的正极相连通。
优选地，正极导电片为纯铝材质，纯度大于等于99.3%
优选地，当化成时，化成槽内的化成液的液位处于芯包的负极箔上端部的边缘以下，且化成液还能够流入定位部并使得负极箔的外露部分浸泡在化成液中。
进一步的，化成液为磷酸系化成液、硼酸系化成液或己二酸铵系化成液。
根据本发明的又一具体实施和优选方面，电极纸由三层无纺布构成，其中上层和下层分别为厚度10～30μm的涤纶纺粘无纺布；中间层为厚度10～40μm的PET无纺布，构成所述涤纶纺粘无纺布的涤纶纤维的平均直径为10～20μm，构成所述PET无纺布的PET纤维的平均直径为0.5～2.0μm。
优选地，胶盖的材质为硫化丁基橡胶或聚对苯二甲酸乙二酯。
优选地，铝壳的外壁上覆设有厚度为5μm ～150μm的绝缘层或者包覆有聚对苯二甲酸乙二酯材质或聚乙烯材质的胶管。
进一步的，绝缘层的材质为涤纶、环氧树脂或聚乙烯树脂。
由于上述技术方案的采用，本发明与现有技术相比具有以下优点：
本发明的化成设备，不仅能够降低电容器的串联等效电阻，而且同批次电容器的ESR值的大小波动幅度小，产品的均一性好，不良低。
附图说明
图1为根据本发明的聚合物固体铝电解电容器的结构示意图；
图2为根据本发明的聚合物固体铝电解电容器的芯包的结构示意图；
图3为显示了本发明的电容器的正极导电片与正极端子的结构示意图；
图4为本发明的电极纸的结构示意图；
图5为本发明的化成设备结构示意图；
图6为现有技术中常用的化成设备结构示意图；
其中：1、正极端子；2、负极端子；3、胶盖；4、铝壳；5、导电胶；6、绝缘层；7、芯包；71、正极箔；71a、正极箔的外漏部分；72、负极箔；72a、负极箔的外漏部分；73、电极纸；c1、上层；c2、中间层；c3、下层；74、聚合物电解质；8、正极导电片；a、化成槽（金属盒）；a1、定位部；b、夹具；b1、夹模；b10、导电连接条；b11、夹头；d、化成电源；e、连接件（导电）；9、铁条。
具体实施方式
本发明旨在通过对电容器的制造方法进行改进，以实现电容器产品小型化以及降低产品的串联等效（ESR），提高产品的抗纹波能力。
以下结合附图对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。
参阅图1至图5，本实施例提供一种电容器，其包括正极端子1、负极端子2、胶盖3、铝壳4、正极导电片8、导电胶5以及芯包7。芯包7由正极箔71、负极箔72、电极纸73以及聚合物电解质74构成。
芯包7上端（正极箔71的外漏部分71a）焊接正极导电片8，在正极导电片8上焊接正极端子1，芯包7的下部（负极箔72的外漏部分72a）连接导电胶5。胶盖3和铝壳4分别设置在芯包7的顶部和四周，铝壳4与导电胶5连接，铝壳4底部连接负极端子2，铝壳4外覆盖有绝缘层6。
本例中，电极纸22，其由三层无纺布复合而成，其中上层c1和下层c3分别为厚度约20μm的涤纶纺粘无纺布；中间层c2为厚度25μm的 PET无纺布，构成涤纶纺粘无纺布的涤纶纤维的平均直径为10～20μm，构成PET无纺布的PET纤维的平均直径为0.5～2.0μm。
本实施例所涉及的化成设备，其包括具有开口朝上设置且能够盛装化成液和放置多个芯包7的化成槽a、化成电源d，该化成槽a为金属盒，芯包7自负极箔72的外露部分72a竖立放置在金属盒a中，化成设备还包括用于将正极箔71的外露部分71a与化成电源d正极相连通的夹具b、用于将金属盒a与化成电源d负极相连通的连接件e，化成槽a内的化成液的液位处于芯包7的负极箔72上端部的边缘以下，化成时，同时对芯包7的正极箔71和负极箔72通电。
具体的，在金属盒a中设有多个定位部a1，负极箔72的外露部分72a***每个定位部a1中，化成液能够流入定位部a1并使得负极箔72的外露部分浸泡在化成液中。通过定位部a1的设置，使得各个芯包7相互独立且隔开的，避免干扰。
本例中，多个定位部a1沿着金属盒a的长度或宽度方向间隔且成排分布，多个芯包构成了多个芯包排。
具体的，每相邻的两个芯包排上的芯包相错开设置。这样，金属盒a内尽可能的多放几个芯包排。
聚合物固体铝电解电容器还包括与每个芯包7相对应的正极导电片8、正极端子1，其中正极导电片8将正极箔71的外漏部分71a和正极端子1相连接，
当正极箔71的外露部分71a与化成电源d正极相连通的为铁条时，通过焊接将正极端子1的顶部焊接在铁条上，然后将多个铁条与化成电源d正极相连通。
当正极箔71的外露部分71a与化成电源d正极相连通的为夹具b时，该夹具b包括与多个所述芯包排一一对应设置的夹模b1，夹模b1包括沿着芯包排长度方向延伸的导电连接件条b10、位于导电连接条b10上且能够夹持在正极端子1顶部的夹头b11，其中导电连接件条b10与化成电源d的正极相连通。本例中选择的是夹具d。
正极导电片8为纯铝材质，纯度大于等于99.3%
化成液为磷酸系化成液、硼酸系化成液或己二酸铵系化成液。
本实施例具体实施过程如下：
将芯包竖立放置在金属盒内，正极箔的外露部分朝上、负极箔的外露部分朝下的***金属盒的定位部中，然后通过正极导电片将正极箔的外露部分焊接在正极端子的底部，接着有夹具将正极端子与化成电源的正极电连接，将金属盒与化成电源的负极电连接，然后向金属盒内添加化成液，且使得化成液的液位处于芯包的负极箔上端部的边缘以下，然后浸渍10分钟，接着通电，在化成电压为50V的条件下，化成25分钟，即可完成化成修复处理。
此外，根据上述的实施方式，本申请中通过一组对比的方式，用数据进一步证明本实施的优势。
具体的，以一种类型为25V820μF的电容器产品为例，选取化成电压为51V的化成箔作为正极箔，裁切宽度为20mm；电解纸的裁切宽度为20 mm；选取适当的负极箔，裁切宽度为20 mm；然后将正极箔和负极箔之间介入电解纸，卷绕成芯包，其中，正极箔与负极箔的宽度相等，使得所得芯包中正极箔的上端部超过电解纸和负极箔而外露，负极箔的下端部超过电解纸和正极箔而外露，电解纸介于正极箔与负极箔之间将两箔隔离开来，不形成短路，使得所得芯包中的正极箔的上端部超过电解纸1 mm和负极箔2 mm而外露，负极箔的下端部超过电解纸1 mm和正极箔2 mm而外露，然后采用胶带环绕粘紧固定，接着在相同条件和其他步骤完全相同的前提下，采用本实施例中所涉及的化成步骤后，所得的电容器产品在100KHz频率下ESR测定值的测试结果中（在同批次300PCS中任意抽取10PCS进行测试），等效串联电阻（ESR）值分别为：4.1、4.0、4.0、3.8、4.3、4.2、4.1、4.1、4.1、4.3，其中最大值为4.3，最小值为3.8，平均值为4.1。
而按常规的化成设备（结合图6），其主要将芯包竖立放置在化成槽内，然后通过铁条9将芯包的正极端子焊接，接着将铁条9与化成电源的正极电连通，然后向金属盒内添加化成液，且使得化成液的液位处于芯包的负极箔上端部的边缘以下，然后浸渍10分钟，接着通电，在化成电压为50V的条件下，化成25分钟，即可完成化成修复处理。最后得的电容器产品在100KHz频率下ESR测定值的测试结果中（在同批次300PCS中任意抽取10PCS进行测试），等效串联电阻（ESR）值分别为：6.2、4.6、3.8、4.6、5.2、5.8、4.5、4.7、4.9、5.4，其中最大值为6.2，最小值为3.8，平均值为4.97。
因此，采用本实施例中所用的化成设备后，其所生产的电容器产品与常用的化成设备所生产的电容器产品相比，本实施例中电容器产品的ESR测试值更小，同时值大小的变动幅度也小，产品的均一性更好。
最后应说明的是：以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换，但凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种聚合物固体铝电解电容器的化成设备，该聚合物固体铝电解电容器包括铝壳、芯包，所述芯包包括正极箔、负极箔、设置在所述正极箔与所述负极箔之间的电极纸以及聚合物电解质，所述的正极箔、所述负极箔分别具有露出所述芯包的外露部分，所述的化成设备包括具有开口朝上设置且能够盛装化成液和放置多个芯包的化成槽、化成电源，其特征在于：所述的化成槽为金属盒，且在所述金属盒中设有多个定位部，多个所述的定位部沿着所述金属盒的长度或宽度方向间隔且成排分布，所述的多个芯包构成了多个芯包排，所述负极箔的外露部分***每个所述的定位部中，所述化成设备还包括用于将所述正极箔的外露部分与所述的化成电源正极相连通的夹具、用于将所述金属盒与所述化成电源负极相连通的连接件，化成时，所述化成槽内的化成液的液位处于芯包的负极箔上端部的边缘以下，且化成液还能够流入所述的定位部并使得所述负极箔的外露部分浸泡在所述化成液中，同时对所述夹具和所述金属盒通电。
2.根据权利要求1所述的聚合物固体铝电解电容器的化成设备，其特征在于：每相邻的两个芯包排上的芯包相错开设置。
3.根据权利要求1所述的聚合物固体铝电解电容器的化成设备，其特征在于：所述的夹具包括与多个所述芯包排一一对应设置的夹模，所述的聚合物固体铝电解电容器还包括与每个芯包相对应的正极导电片、正极端子，其中所述正极导电片将所述正极箔的外漏部分和所述正极端子相连接，所述的夹模包括沿着所述芯包排长度方向延伸的导电连接件条、位于所述导电连接条上且能够夹持在所述正极端子顶部的夹头，其中所述导电连接件条与化成电源的正极相连通。
4.根据权利要求3所述的聚合物固体铝电解电容器的化成设备，其特征在于：所述的正极导电片为纯铝材质，纯度大于等于99.3%。
5.根据权利要求1所述的聚合物固体铝电解电容器的化成设备，其特征在于：所述化成液为磷酸系化成液、硼酸系化成液或己二酸铵系化成液。
6.根据权利要求1所述的聚合物固体铝电解电容器的化成设备，其特征在于：所述的电极纸由三层无纺布构成，其中上层和下层分别为厚度10～30μm的涤纶纺粘无纺布；中间层为厚度10～40μm的PET无纺布，构成所述涤纶纺粘无纺布的涤纶纤维的平均直径为10～20μm，构成所述PET无纺布的PET纤维的平均直径为0.5～2.0μm。
7. 根据权利要求1所述的聚合物固体铝电解电容器的化成设备，其特征在于：所述铝壳的外壁上覆设有厚度为5μm ～150μm的绝缘层或者包覆有聚对苯二甲酸乙二酯材质或聚乙烯材质的胶管。
8.根据权利要求7所述的聚合物固体铝电解电容器的化成设备，其特征在于：所述绝缘层的材质为涤纶、环氧树脂或聚乙烯树脂。
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