專利名稱：用于電容器的電極片、其制造方法以及電解電容器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種能夠?qū)崿F(xiàn)容量較大和泄漏電流較小的電容器的電極片，一種制造該電極片的方法以及一種電解電容器。
在包含權(quán)利要求的公開內(nèi)容中，所使用的詞語“鋁”包含其合金的含義。而且，在該公開中，詞語“Al”表示鋁(金屬單質(zhì))。
背景技術(shù)：
以下描述闡明了發(fā)明人對(duì)相關(guān)技術(shù)及其中的問題的了解，但不應(yīng)解釋為其為現(xiàn)有技術(shù)。
根據(jù)近年來電氣設(shè)備的數(shù)字化，要求電解電容器的尺寸小且電容量大。其中，在通信設(shè)備例如個(gè)人計(jì)算機(jī)和移動(dòng)電話中，根據(jù)安裝在其內(nèi)的CPU所增加的操作速度，強(qiáng)烈要求進(jìn)一步增加電容器的容量。
眾所周知，能夠確保大容量的電容器的電極箔是一種通過如下步驟制造的電極箔利用快速固化方法形成閥作用金屬(閥金屬)例如Ti和Zr和鋁的合金箔、對(duì)該合金箔進(jìn)行蝕刻、然后陽極化該合金箔以在其表面上形成氧化膜(參見日本未審早期公開的專利公開No.S60-66806，尤其參見權(quán)利要求和其第2頁中的右下欄)。
但是，通過這種快速固化方法所制造的鋁合金的強(qiáng)度不足，尤其彎曲強(qiáng)度較低，并因此耐彎曲性較弱。近年來，在大多數(shù)電解電容器中，根據(jù)小型化的要求采用一種其內(nèi)卷繞電極箔的結(jié)構(gòu)。但是，在前述常規(guī)鋁合金箔(通過快速固化方法而獲得)中，由于在卷繞時(shí)該箔易于斷裂，因此根本不能投入實(shí)際使用中。
而且，作為能夠確保大容量的電容器的電極箔，還已知為這樣的電極箔，其中Al閥作用金屬的金屬間化合物精細(xì)地分散在Al中(參見日本未審早期公開專利公開No.H01-124212，尤其參見權(quán)利要求)。在該電極電容器中，盡管電容量可以增加，但是由于金屬間化合物沉淀在Al中，所以不能實(shí)現(xiàn)足夠的強(qiáng)度。特別是，彎曲強(qiáng)度較低，且耐彎曲性較差。
在這種情況下，提出了使用一種通過如下制造的電極箔作為電解電容器的電極材料將包含閥作用金屬例如Zr或Ti的鋁合金(例如，Al-Zr合金，Al-Ti合金)的粉末熱噴涂在鋁箔表面上，然后在惰性氣體中對(duì)鋁箔進(jìn)行燒結(jié)或軋制，從而在鋁箔的表面上形成多孔涂覆層(參見日本未審早期公開專利公開No.H2-91918，尤其參見權(quán)利要求)。該電極箔可以實(shí)現(xiàn)較大的容量和較高的彎曲強(qiáng)度，因此實(shí)現(xiàn)卓越的耐彎曲性。因此，它可以應(yīng)用于卷繞型電解電容器。
但是，通過熱噴涂Al閥作用金屬合金粉末而形成的噴涂層具有許多孔(例如，孔，洞)，并且氧化膜在該孔的表面上形成，其增加了泄漏電流。盡管可以通過例如軋制使孔破裂，但是即使通過軋制使孔破裂，之前在孔上形成的氧化膜也仍被包含在噴涂層中。因此，通過軋制處理不能降低泄漏電流。
這里對(duì)在其它公開文本中所公開的不同特征、實(shí)施例、方法以及裝置的優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)的描述并不限制本發(fā)明。實(shí)際上，本發(fā)明的特定特征可以克服特定缺點(diǎn)，同時(shí)仍然保留一些或所有所公開的特征、實(shí)施例、方法以及裝置。
從以下優(yōu)選實(shí)施例中可以更加明了本發(fā)明其它目的和優(yōu)點(diǎn)。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)相關(guān)技術(shù)中的上述和/或其它問題已經(jīng)研發(fā)了本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例。本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例能夠顯著地提供了現(xiàn)有的方法和/或裝置。
根據(jù)本發(fā)明人的發(fā)現(xiàn)，即通過特定熱噴涂條件可以降低噴涂層的孔含量比率，并且當(dāng)噴涂層的孔含量比率等于或小于20體積％時(shí)可以確保較小的泄漏電流和較大的容量，從而實(shí)現(xiàn)了本發(fā)明。
為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供以下結(jié)構(gòu)。
一種制造用于電容器的電極片的方法，包括以下步驟通過在鋁箔的表面上熱噴涂Al閥作用金屬合金粉末，而在所述鋁箔的至少一個(gè)表面上形成Al閥作用金屬合金的噴涂層，其中通過在噴涂時(shí)熔化所述合金的至少基體Al相，將所述噴涂層的孔含量比率控制到20體積％或更小。
一種制造用于電容器的電極片的方法，包括以下步驟通過在鋁箔的表面上熱噴涂Al閥作用金屬合金粉末，而在所述鋁箔的至少一個(gè)表面上形成Al閥作用金屬合金的噴涂層，其中通過熔化具有所述Al閥作用金屬的金屬間化合物的合金的基體Al相，將所述噴涂層的孔含量比率控制到20體積％或更小，所述Al閥作用金屬是在噴涂時(shí)未熔化的合金的高熔點(diǎn)沉淀物。
一種制造用于電容器的電極片的方法，包括以下步驟通過在鋁箔的表面上熱噴涂Al閥作用金屬合金粉末，而在所述鋁箔的至少一個(gè)表面上形成Al閥作用金屬合金的噴涂層，其中所述Al閥作用金屬合金粉末的顆粒直徑為5到500μm，并且其中以設(shè)為3到7kJ/l的熱噴涂熱量來進(jìn)行所述噴涂。
如前述第3條所述的制造用于電容器的電極片的方法，其中所述Al閥作用金屬合金粉末的α相含量比率為5到95體積％。
如前述第1到4條中任一項(xiàng)所述的制造用于電容器的電極片的方法，其中所述鋁箔的厚度為8到200μm。
如前述第1到5條中任一項(xiàng)所述的制造用于電容器的電極片的方法，還包括如下步驟在形成所述Al閥作用金屬合金的噴涂層之后進(jìn)行超聲波清洗。
如前述第1到6條中任一項(xiàng)所述的制造用于電容器的電極片的方法，還包括如下步驟在形成所述Al閥作用金屬合金的噴涂層之后進(jìn)行軋制和退火。
如前述第1到7條中任一項(xiàng)所述的制造用于電容器的電極片的方法，還包括如下步驟在形成所述Al閥作用金屬合金的噴涂層之后進(jìn)行酸清洗或堿清洗。
如前述第1到8條中任一項(xiàng)所述的制造用于電容器的電極片的方法，其中所述Al閥作用金屬合金粉末是包含選自于Ti、Zr、Nb、Ta和Hf中的一種或多種閥作用金屬與Al的合金粉末。
如前述第1到9條中任一項(xiàng)所述的制造用于電容器的電極片的方法，其中所述Al閥作用金屬合金粉末是Al-Zr合金粉末。
一種用于電容器的電極片，其通過如第1到10條中任一項(xiàng)所述的方法制造。
一種制造用于電解電容器的陽極材料的方法，包括以下步驟蝕刻如第11條所述的用于電容器的電極片；以及然后，執(zhí)行化學(xué)轉(zhuǎn)化處理，以從而在所述被蝕刻的電極片的表面上形成介質(zhì)膜。
一種用于電解電容器的陽極材料，其通過如第12條所述的制造方法制造。
一種電解電容器，其通過使用如第13條所述的陽極材料構(gòu)成。
根據(jù)前述第[1]條所述的本發(fā)明，由于以一種熔化該合金(Al閥作用金屬合金)的至少基體Al相的狀態(tài)進(jìn)行該噴涂，因此使得形成的噴涂層3的孔含量比率被控制到20體積％或更小。因而所獲得的電極片1能夠確保泄漏電流小且容量大。
根據(jù)前述第[2]條所述的本發(fā)明，以一種在噴涂時(shí)Al閥作用金屬的金屬間化合物未熔化而Al相被熔化的狀態(tài)進(jìn)行該噴涂，其中Al閥作用金屬是高熔點(diǎn)沉淀物，Al相是該合金的基體。換句話說，以其中Al閥作用金屬的金屬間化合物不能熔化但是基體Al相能夠熔化的低功率來進(jìn)行噴涂，該Al閥作用金屬是高熔點(diǎn)沉淀物。因此使得形成的噴涂層3的孔含量比率被控制到12體積％或更小。從而，所獲得的電極片能夠確保泄漏電流小且容量大。
根據(jù)前述第[3]條所述的本發(fā)明，通過使用顆粒直徑為5到500μm的Al閥作用金屬粉末以其中將噴涂熱量設(shè)為3到7kJ/l的低功率輸出的狀態(tài)進(jìn)行熱噴涂。因此以該合金(Al閥作用金屬合金)的至少基體Al相被熔化(即，沒有引起蒸發(fā))的狀態(tài)進(jìn)行噴涂，這可以將所形成的噴涂層的孔含量比率控制到20體積％或更小。因此所獲得的電極片能夠確保泄漏電流小且容量大。而且，由于噴涂熱量是3到7kJ/l的低輸出，所以噴涂時(shí)的熱量不會(huì)由于由熱所引起的延展而導(dǎo)致鋁箔芯部件的卷曲。
根據(jù)前述第[4]條所述的本發(fā)明，由于使用α相含量比率為5到95體積％的Al閥作用金屬合金，所以能夠改變組成，使得可以調(diào)節(jié)容量。
根據(jù)前述第[5]條所述的本發(fā)明，由于使用厚度為8到200μm的鋁箔，所以噴涂時(shí)的熱不會(huì)引起該箔的熔化，因此容量變大。
根據(jù)前述第[6]條所述的本發(fā)明，由于對(duì)其中在鋁箔上形成Al閥作用金屬合金的噴涂層的電極片進(jìn)行超聲波清洗步驟，所以能夠在蝕刻處理之前除去噴涂層3中的不穩(wěn)定沉積部分，這使得在蝕刻處理之后可形成較好的蝕刻結(jié)構(gòu)。
根據(jù)前述第[7]條所述的本發(fā)明，對(duì)其中在鋁箔上形成Al閥作用金屬合金的噴涂層的電極片進(jìn)行軋制和退火。軋制和退火步驟能夠使噴涂層上存在的細(xì)微孔消失，這使得可制造出泄漏電流較小的電極片。優(yōu)選分別執(zhí)行至少一次軋制步驟和退火步驟。
根據(jù)前述第[8]條所述的本發(fā)明，對(duì)在鋁箔上形成Al閥作用金屬合金的噴涂層的電極片進(jìn)行酸清洗或堿清洗。這種酸清洗步驟或堿清洗步驟能夠在蝕刻步驟之前充分地除去噴涂層中的不穩(wěn)定沉積部分，這使得可在蝕刻處理之后形成滿意的蝕刻結(jié)構(gòu)。
根據(jù)前述第[9]條所述的本發(fā)明，能夠制造具有更大容量的電極片。
根據(jù)前述第[10]條所述的本發(fā)明，能夠制造容量進(jìn)一步增加的電極片。
根據(jù)前述第[11]條所述的本發(fā)明的電容器的電極片，能夠降低泄漏電流并且能夠?qū)崿F(xiàn)大容量。
根據(jù)前述第[12]條所述的本發(fā)明，通過蝕刻處理能夠增加噴涂層的表面面積，并且通過化學(xué)轉(zhuǎn)化處理能夠形成具有大介電常數(shù)的介質(zhì)膜。因此，能夠提供一種容量進(jìn)一步提高的電解電容器。
根據(jù)前述第[13]條所述的本發(fā)明的陽極材料的泄漏電流小且能夠獲得更大的容量。因此，使用該陽極材料使得可提供尺寸小、容量大且泄漏電流少的卷繞型電解電容器。
根據(jù)前述第[14]條所述的本發(fā)明，由于其使用前述第13條所述的陽極材料組成，因此可以提供一種尺寸小、容量大、且泄漏電流小的電解電容器。
結(jié)合附圖根據(jù)以下描述可以更加清楚不同實(shí)施例的上述和/或其它方面、特性和/或優(yōu)點(diǎn)。不同實(shí)施例可以包括和/或排除不同的可應(yīng)用的方面、特性和/或優(yōu)點(diǎn)。此外，不同的實(shí)施例能夠組成所應(yīng)用的其它實(shí)施例的一個(gè)或多個(gè)方面或特性。具體實(shí)施例的方面、特性和/或優(yōu)點(diǎn)的描述不應(yīng)該解釋為對(duì)其它實(shí)施例或權(quán)利要求的限制。


附圖中示例地而不是限制地示出本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，其中圖1是示出了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的電容器的電極片的截面圖；圖2是示出實(shí)例2的電極片(在軋制之前)的截面的掃描電子顯微鏡(SEM)圖像；圖3是示出實(shí)例2的被軋制的電極片的噴涂層的放大SEM圖像；
圖4是示出對(duì)比實(shí)例2的電極片(在軋制之前)的截面的掃描電子顯微鏡(SEM)圖像；以及圖5是示出對(duì)比實(shí)例2的被軋制的電極片的噴涂層的放大SEM圖像。
具體實(shí)施例方式
在以下描述中，示例地而不是限制地描述了本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例。根據(jù)這些公開應(yīng)該理解，本領(lǐng)域技術(shù)人員根據(jù)這些示意性的實(shí)施例可以作出其它不同的修改。
將參考附圖解釋本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例。在一種根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例的制造電容器的電極片1的方法中，在通過在鋁箔2表面上熱噴涂Al閥作用金屬合金粉末而在鋁箔2的至少一個(gè)表面上形成Al閥作用金屬合金的噴涂層中，通過熱噴涂具有至少熔化的基體Al相的合金，將該噴涂層3的孔含量比率控制到20體積％或更小。
根據(jù)該制造方法，在鋁箔2的表面上熱噴涂Al閥作用金屬合金粉末時(shí)，以其中熔化該合金(Al閥作用金屬合金)的至少基體Al相的狀態(tài)進(jìn)行該噴涂。因此，所形成的噴涂層3能夠獲得緊湊的結(jié)構(gòu)，這使得噴涂層3的孔含量比率被控制到20體積％或更小。由于噴涂層的孔含量比率能夠被控制到20體積％或更小，所以所獲得的電極片1能夠確保泄漏電流小且容量大。例如，當(dāng)該合金粉末被噴涂在鋁箔2的兩個(gè)表面上時(shí)，可以獲得如圖1所示的電極片1，其中在核心部件2的兩個(gè)表面上層疊了Al閥作用金屬合金的噴涂層3和3。而且，由于通過熱噴涂來形成Al閥作用金屬合金的合金層3，所獲得的電極片1在耐彎曲性方面表現(xiàn)卓越。因此，可以應(yīng)用于卷繞型的電解電容器中。
其中，在通過在鋁箔2表面上熱噴涂Al閥作用金屬合金粉末而在鋁箔2的至少一個(gè)表面上形成Al閥作用金屬合金的噴涂層3時(shí)，優(yōu)選通過熔化Al相來將該噴涂層3的孔含量比率控制到20體積％或更小，該Al相是具有Al閥作用金屬的金屬間化合物的合金的基體，該Al閥作用金屬是在熱噴涂時(shí)未熔化的高熔點(diǎn)沉淀物。根據(jù)該制造方法，由于以這樣的狀態(tài)進(jìn)行該噴涂，其中作為高熔點(diǎn)沉淀物的Al閥作用金屬的金屬間化合物未熔化，而作為合金的基體Al相被熔化，因此有可能將噴涂層3的孔含量比率控制到12體積％或更小。更優(yōu)選的是，將噴涂層3的孔含量比率控制到8體積％或更小。
如果噴涂層3的孔含量比率超過20體積％，則在多孔表面上所形成的大量氧化膜的存在極大地增加了泄漏電流并且降低了容量。
通過使用顆粒直徑為5到500μm的Al閥作用金屬粉末并且將噴涂熱量設(shè)為3到7kJ/l，能夠進(jìn)行前述熱噴涂，前述熱噴涂是在這樣的狀態(tài)進(jìn)行的，其中在鋁箔2表面上熱噴涂Al閥作用金屬合金粉末時(shí)熔化該合金(Al閥作用金屬合金)的至少基體Al相。
優(yōu)選的是，用于噴涂的Al閥作用金屬合金粉末的顆粒直徑為5到500μm。如果小于5μm，則作為高熔點(diǎn)沉淀物的Al閥作用金屬的金屬間化合物即使在低輸出噴涂時(shí)也會(huì)熔化，因此增加了孔含量比率。另一方面，如果超過500μm，則噴涂層3的孔含量比率增加，導(dǎo)致泄漏電流增加。其中，Al閥作用金屬合金的顆粒直徑優(yōu)選8到200μm，更優(yōu)選10到75μm。作為顆粒直徑為5到500μm的粉末(Al閥作用金屬合金粉末)，例如，可以是平均直徑為50μm且顆粒直徑分布范圍為10到80μm的粉末(Al閥作用金屬合金粉末)。
而且，在熱噴涂時(shí)的噴涂熱量優(yōu)選設(shè)為3到7kJ/l。如果小于3kJ/l，則噴涂層3的形成率顯著變差。另一方面，如果超過7kJ/l，則噴涂輸出過大，會(huì)導(dǎo)致在噴涂期間Al相的蒸發(fā)。這會(huì)導(dǎo)致噴涂層的孔含量比率的增加以及閥作用金屬中的異質(zhì)相增多，從而在孔含量比率變?yōu)?0體積％或更多的情況下由于異質(zhì)相而降低了容量。其中，特別優(yōu)選的是，將噴涂時(shí)的噴涂熱量設(shè)定為4到6kJ/l。在本公開中，“異質(zhì)相(富Zr相)定義為包含過飽和的Zr并且通過SEM觀察示出與α相不同的相?？梢酝ㄟ^與以后詳述的計(jì)算α相包含率的方法相同的方法來獲得異質(zhì)相的分布和數(shù)量?！案划愘|(zhì)相”表示超過固溶性限制并且不包括金屬間化合物的晶體的相。
可以通過改變例如噴涂電流和/或噴涂混合氣體(氫，氮，氬等等)的比率來調(diào)節(jié)噴涂熱量。噴涂熱量是通過氣體離解電壓和氣體噴涂電流相乘而獲得的一個(gè)值。氣體離解電壓根據(jù)氣體類型而不同。
優(yōu)選使用α相含量比率為5到95體積％的合金粉末作為Al閥作用金屬合金粉末。如果α相含量比率小于5體積％，則增加容量的效果變差，因此不作為優(yōu)選。另一方面，如果超過95體積％，則耐彎曲性變差，導(dǎo)致易于泄漏，因此不作為優(yōu)選。其中，優(yōu)選使用α相含量比率為10到70體積％的合金粉末，更優(yōu)選α相含量比率為20到60體積％的合金粉末。通過使用電子掃描顯微鏡(SEM)觀察組成圖像，進(jìn)行對(duì)該圖像的圖像處理以計(jì)算沉淀相的面積，然后從整個(gè)面積中減去沉淀相的面積，可以獲得前述的α相含量比率。
可以采用任何已知的噴涂方法作為噴涂方法。例如，其可以為框架噴涂、電弧噴涂、等離子體噴涂和冷噴涂，但不限于此。
當(dāng)將氣體例如氬氣或氦氣引入到電極之間的間隔中，并且電極在它們之間放電時(shí)，將會(huì)產(chǎn)生離子化高溫和高速的等離子體。前述等離子體噴涂方法是使用這種等離子體作為熱源的方法。在該方法中，噴涂材料粉末被施加到高溫高速的等離子體流以加熱并且加速該粉末，使得被加熱加速的粉末與基板撞擊。
在前述的冷噴涂方法中，將被加熱到低于熱噴涂材料的熔點(diǎn)溫度或軟化溫度的高壓氣體制成超聲波流，并且將熱噴涂材料粉末供給到該超聲波流中，從而使該粉末在固態(tài)相狀態(tài)下與基板撞擊。
眾所周之，在本發(fā)明的技術(shù)領(lǐng)域，形成具有Al的合金的閥作用金屬可以是Ti、Zr、Nb、Ta、Hf等等中的任一種、或者其任意組合，并且一種或多種元素的添加會(huì)增加容量，如例如日本未審早期公開專利公開No.S60-66806和H01-124212以及H02-91918所公開的。因此，在本發(fā)明的制造方法中，優(yōu)選使用包含選自于Ti、Zr、Nb、Ta和Hf中的一種或多種閥作用金屬與Al的合金粉末作為前述的Al閥作用金屬合金粉末。在這種情況下，可以制造具有更大容量的電極片1。其中，更優(yōu)選的是使用Al-Zr合金粉末作為Al閥作用金屬合金粉末。
而且，優(yōu)選使用Al箔或包含選自于Ti、Zr、Nb、Ta和Hf中的一種或多種閥作用金屬與Al的合金箔作為鋁箔2。在這種情況下，當(dāng)電極片受到化學(xué)轉(zhuǎn)化處理時(shí)，所獲得的電極片引起的膜缺陷較少，因此進(jìn)一步降低了泄漏電流。
而且，優(yōu)選鋁箔2的厚度為8到200μm。如果其小于8μm，存在的問題是，鋁箔被噴涂熱量熔化。而且電極板1的硬度變得不足，從而在彎曲或切割電極板1時(shí)易于引起斷裂。因此，這是不優(yōu)選的。另一方面，如果其超過200μm，則在將電極板1以卷繞狀態(tài)容納在殼體中的情況下，在卷繞狀態(tài)下曲率半徑R變大，這會(huì)使得難于將其容納在殼體中并因此會(huì)降低噴涂層3的厚度，導(dǎo)致容量不足。因此，這是不優(yōu)選的。其中，較優(yōu)選的是，鋁箔2的厚度為40到100μm。
在本發(fā)明的制造方法中，優(yōu)選在鋁箔2上層疊Al閥作用金屬合金的噴涂層3的步驟之后加入超聲波清洗步驟。該超聲波清洗步驟在蝕刻處理之前除去了不穩(wěn)定沉積部分，這使得在蝕刻處理之后可形成較好的蝕刻結(jié)構(gòu)。盡管這是必然的，以避免作為原料的噴涂粉末附著到噴涂層3，但是在省略超聲波清洗步驟的情況下，在附著有原料的同時(shí)執(zhí)行蝕刻。這會(huì)導(dǎo)致蝕刻液體被快速污染，使得很難進(jìn)行穩(wěn)定的蝕刻。而且，噴涂層3的不穩(wěn)定沉淀部分可能會(huì)片狀剝落，產(chǎn)生大量凹陷，這使得很難進(jìn)行滿意的蝕刻。因此，優(yōu)選提供前述的超聲波清洗步驟。
作為在超聲波清洗中所使用的清洗液體，例如可以是丙酮、甲醇和乙醇，但不特別地限于此。
而且，在本發(fā)明的制造方法中，優(yōu)選在鋁箔2上層疊Al閥作用金屬合金的噴涂層3的步驟之后加入軋制和退火步驟。軋制和退火步驟能夠使得在噴涂層3上所存在的細(xì)微孔消失，從而可制造出泄漏電流較小的電極片1。在層疊步驟和軋制步驟之間，在軋制步驟之后或者在進(jìn)行層疊步驟之后的軋制步驟之前和之后執(zhí)行退火步驟。換句話說，在執(zhí)行軋制和退火步驟的情況下，可以以任何順序執(zhí)行軋制和退火步驟，只要分別執(zhí)行每個(gè)步驟至少一次。
優(yōu)選將軋制步驟時(shí)的軋制縮減量設(shè)為1到50％。如果小于1％，則很難獲得表面平滑的效果，因此不優(yōu)選。另一方面，如果超過50％，則由于該片的延展性顯著變差而不優(yōu)選。其中，較優(yōu)選的是，將軋制縮減量設(shè)為5到30％。
而且，在本發(fā)明的制造方法中，在鋁箔2上層疊Al閥作用金屬合金的噴涂層3的步驟之后，可以執(zhí)行酸清洗步驟或堿清洗步驟。這種酸清洗步驟或堿清洗步驟能夠在蝕刻步驟之前充分地除去噴涂層3的不穩(wěn)定沉積部分，這使得可以在蝕刻處理之后形成滿意的蝕刻結(jié)構(gòu)。
作為在酸清洗中所使用的酸，例如可以是硝酸水溶液，但不限于此。而且，作為在堿清洗中所使用的堿，例如可以是氫氧化鈉水溶液，但不限于此。
在通過本發(fā)明的制造方法所制造的電極片1中，噴涂層3的厚度優(yōu)選為5到150μm。如果其是5μm，則在蝕刻處理時(shí)可能暴露鋁箔芯2，導(dǎo)致容量不足。因此，不作為優(yōu)選。另一方面，如果其超過150μm，則電解液不能進(jìn)入整個(gè)蝕刻層，導(dǎo)致容量不足。因此，不作為優(yōu)選。其中，較優(yōu)選的是，噴涂層3的厚度為20到120μm，特別是50到100μm。在進(jìn)行軋制、退火和/或其它處理的情況下，噴涂層3的前述厚度指在這些處理之后的噴涂層的厚度。
因此，通過蝕刻根據(jù)本發(fā)明的制造方法所制造的電極片1，然后對(duì)其進(jìn)行化學(xué)轉(zhuǎn)化處理，因此在電極片表面上電化學(xué)地形成介質(zhì)膜，可以制造優(yōu)選用作電解電容器的陽極部件的電極片1。
作為蝕刻處理，例如可以是這樣的蝕刻方法，其中將直流電施加到鹽酸溶液或硫酸鋁溶液中，但不限于此。
作為化學(xué)轉(zhuǎn)化處理，例如可以是在硼酸溶液、磷酸溶液或者己二酸溶液中所執(zhí)行的化學(xué)轉(zhuǎn)化處理，但不限于此。
使用前述的陽極部件組成根據(jù)本發(fā)明的電解電容器。因此，可提供一種尺寸小、容量大且泄漏電流少的電解電容器。
接下來，解釋本發(fā)明的具體實(shí)例。但是，應(yīng)該注意，本發(fā)明并不限于此。
實(shí)例1通過在50μm厚其純度為大于等于99.9％(Si30ppm，F(xiàn)e15ppm，Cu40ppm)的鋁箔芯2的兩個(gè)表面上電弧噴涂(噴涂熱量5kJ/l)Al-Zr合金(Al73wt％，Zr27wt％)粉末，以在該芯2的每個(gè)表面上形成120μm厚的噴涂層3，獲得了如圖1所示的電極片1。Al-Zr合金粉末的α相含量比率為40％。噴涂電流為180A，噴涂混合氣流是250L/分鐘，噴涂混合氣體的比率是氫∶氮∶氬＝10∶10∶80(體積％)。在圖2中示出獲得的電極片的截面的掃描電子顯微圖。噴涂層3的孔含量比率為3體積％。
將電極片浸入3％(質(zhì)量％)-H3PO4溶液中并且在90℃沸騰120秒，然后使用流水清洗，并且進(jìn)一步在丙酮溶劑中經(jīng)歷超聲波清洗。
而且，將電極片浸入3％(質(zhì)量％)硝酸溶液中3分鐘以執(zhí)行酸清洗，然后在50℃下干燥5分鐘。
接著，通過經(jīng)過一對(duì)壓延軋輥，以20％的軋制縮減量對(duì)經(jīng)干燥的電極片進(jìn)行軋制，然后在空氣中以500℃熱處理(退火)5分鐘。
其后，對(duì)電極片進(jìn)行蝕刻處理。在蝕刻液體為HCI(1摩爾/L)+H2SO4(3.5摩爾/L)溶液、溫度為75℃、并且電流密度DC是0.5A/cm2(一個(gè)表面)的條件下，進(jìn)行蝕刻處理。
而且，在磷酸銨溶液(濃度為1.5g/L，85℃)中執(zhí)行在5mA/cm2電流密度下的20V×10分鐘的恒定電壓化學(xué)轉(zhuǎn)化處理。
然后，在空氣中以500℃進(jìn)行5分鐘的熱處理(退火)，其后，以與前述化學(xué)轉(zhuǎn)化處理相同的條件(除了恒定電壓化學(xué)轉(zhuǎn)化處理時(shí)間是5分鐘)再次進(jìn)行化學(xué)轉(zhuǎn)化處理，從而獲得電極片。
實(shí)例2、3、以及對(duì)比實(shí)例1和2在這些實(shí)例的每一個(gè)中，以與實(shí)例1相同的方式獲得電極片，不同的是，通過將噴涂Al-Zr合金粉末時(shí)的噴涂熱量設(shè)為表1所示的值而進(jìn)行噴涂。
表1

實(shí)例4、對(duì)比實(shí)例3在每個(gè)實(shí)例中，以與實(shí)例2相同的方式獲得電極片，不同的是，使用具有表2所示的顆粒直徑的Al-Zr合金粉末作為Al-Zr合金粉末。
實(shí)例5在該實(shí)例中，以與實(shí)例2相同的方式獲得電極片，不同的是，使用Al-Zr合金(Al82wt％，Zr18wt％)粉末作為Al-Zr合金粉末。
表2

實(shí)例6以與實(shí)例2相同的方式獲得電極片，不同的是，省略超聲波清洗步驟(省略在丙酮溶液中的超聲波清洗步驟)。
實(shí)例7以與實(shí)例2相同的方式獲得電極片，不同的是，省略酸清洗步驟和軋制步驟。
實(shí)例8以與實(shí)例2相同的方式獲得電極片，不同的是，省略酸清洗步驟(省略用于將該片浸入3％(質(zhì)量％)硝酸溶液中3分鐘的酸清洗步驟)。
實(shí)例9以與實(shí)例6相同的方式獲得電極片，不同的是，進(jìn)行堿清洗步驟(用于將該片浸入5質(zhì)量％氫氧化鈉溶液中3分鐘的堿清洗步驟)來代替酸清洗步驟。
實(shí)例10以與實(shí)例2相同的方式獲得電極片，不同的是，省略超聲波清洗步驟、酸清洗步驟和軋制步驟。
表3

*進(jìn)行堿清洗處理代替酸清洗處理測量CV乘積和每個(gè)所獲得的電極片的泄漏電流量，并且測量噴涂層的孔含量比率。表1到3示出了評(píng)估結(jié)果。對(duì)于CV乘積(μFV/cm2)，表1示出了對(duì)比實(shí)例2為100的相對(duì)值，表2示出了對(duì)比實(shí)例3為100的相對(duì)值，并且表3示出了實(shí)例1為100的相對(duì)值。
CV乘積的測量方法和泄漏電流量的測量方法根據(jù)EIAJ方法測量這些。
噴涂層的孔含量比率的測量方法測量在噴涂之后的噴涂層(未軋制)的孔含量比率。通過對(duì)使用掃描電子顯微鏡(SEM)所觀察到的組成圖像的數(shù)字圖像進(jìn)行圖像分析，能夠獲得孔含量比率。具體是，在數(shù)字圖像中黑點(diǎn)表示孔，因此，通過圖像分析計(jì)算黑點(diǎn)的面積。根據(jù)該計(jì)算結(jié)果，能夠獲得孔含量比率(含量的比率)。
工業(yè)應(yīng)用性根據(jù)本發(fā)明的電容器的電極片可以用作諸如個(gè)人計(jì)算機(jī)或通信設(shè)備例如便攜式電話中所使用的電容器的電極。其中，其可以用作電解電容器的陽極材料。
盡管本發(fā)明可以以許多不同形式實(shí)施，且這里描述了許多示意性的實(shí)施例，可以理解，本公開內(nèi)容應(yīng)看作是對(duì)本發(fā)明的原理提供實(shí)例，這些實(shí)例并不將本發(fā)明限制到這里所描述的和/或說明的優(yōu)選實(shí)施例中。
盡管在此描述本發(fā)明的示意性實(shí)施例，本發(fā)明并不限于這里所描述的各種優(yōu)選實(shí)施例，而是包括具有根據(jù)本公開內(nèi)容本領(lǐng)域技術(shù)人員可以想到的等同元素、修改、省略，結(jié)合(例如各種實(shí)施例內(nèi)容交叉)、調(diào)整和/或替換的任一或所有實(shí)施例。權(quán)利要求的限制是根據(jù)權(quán)利要求所采用的語言來寬泛地解釋，而不限于本發(fā)明說明書所描述的實(shí)例，或者在執(zhí)行所述應(yīng)用期間，所述實(shí)例應(yīng)認(rèn)為是非排除性的。例如，在本公開中，詞語“優(yōu)選”是非排除性的，表示“優(yōu)選，但不限于”。在本公開內(nèi)容中和在執(zhí)行該應(yīng)用期間，只有在對(duì)于特定權(quán)利要求限制，在所述限制中存在所有以下條件的情況下，才采用裝置加功能或者步驟加功能的限制，所述條件為a)“用于...的裝置”或“用于...的步驟”被清楚地陳述；b)相應(yīng)功能被清楚地陳述，以及c)結(jié)構(gòu)、支持該結(jié)構(gòu)的材料或作用未被陳述。在本公開內(nèi)容中和在實(shí)施該應(yīng)用期間，術(shù)語“本發(fā)明”或“發(fā)明”可以用作對(duì)本公開內(nèi)容中的一個(gè)或多個(gè)方面的參考。術(shù)語本發(fā)明或發(fā)明不應(yīng)該不適當(dāng)?shù)亟忉尀榕c嚴(yán)格界定、不應(yīng)該不適當(dāng)?shù)亟忉尀榘ㄋ蟹矫婊驅(qū)嵤├?即，應(yīng)當(dāng)理解，本發(fā)明具有許多方面和實(shí)施例)，并且不應(yīng)該不適當(dāng)?shù)亟忉尀閷?duì)該應(yīng)用或權(quán)利要求的范圍的限制。在本公開內(nèi)容中和在實(shí)施該應(yīng)用期間，可以使用術(shù)語“實(shí)施例”描述任何方面、特征、過程或步驟、其任何組合、和/或其的任何部分，等等。在一些實(shí)例中，各個(gè)實(shí)施例可包括重疊的特征。在本公開內(nèi)容中和在該情況的實(shí)施中，可以采用以下縮略術(shù)語表示“例如”的“e.g.”；以及表示“注意”的“NB”。
權(quán)利要求
1.一種制造用于電容器的電極片的方法，包括以下步驟通過在鋁箔的表面上熱噴涂Al閥作用金屬合金粉末，而在所述鋁箔的至少一個(gè)表面上形成Al閥作用金屬合金的噴涂層，其中通過在噴涂時(shí)熔化所述合金的至少基體Al相，將所述噴涂層的孔含量比率控制到20體積％或更小。
2.一種制造用于電容器的電極片的方法，包括以下步驟通過在鋁箔的表面上熱噴涂Al閥作用金屬合金粉末，而在所述鋁箔的至少一個(gè)表面上形成Al閥作用金屬合金的噴涂層，其中通過熔化具有所述Al閥作用金屬的金屬間化合物的合金的基體Al相，將所述噴涂層的孔含量比率控制到20體積％或更小，所述Al閥作用金屬是在噴涂時(shí)未熔化的合金的高熔點(diǎn)沉淀物。
3.一種制造用于電容器的電極片的方法，包括以下步驟通過在鋁箔的表面上熱噴涂Al閥作用金屬合金粉末，而在所述鋁箔的至少一個(gè)表面上形成Al閥作用金屬合金的噴涂層，其中所述Al閥作用金屬合金粉末的顆粒直徑為5到500μm，并且其中以設(shè)為3到7kJ/l的熱噴涂熱量來進(jìn)行所述噴涂。
4.如權(quán)利要求3所述的制造用于電容器的電極片的方法，其中所述Al閥作用金屬合金粉末的α相含量比率為5到95體積％。
5.如權(quán)利要求1到3中任一項(xiàng)所述的制造用于電容器的電極片的方法，其中所述鋁箔的厚度為8到200μm。
6.如權(quán)利要求1到3中任一項(xiàng)所述的制造用于電容器的電極片的方法，還包括如下步驟在形成所述Al閥作用金屬合金的噴涂層之后進(jìn)行超聲波清洗。
7.如權(quán)利要求1到3中任一項(xiàng)所述的制造用于電容器的電極片的方法，還包括如下步驟在形成所述Al閥作用金屬合金的噴涂層之后進(jìn)行軋制和退火。
8.如權(quán)利要求1到3中任一項(xiàng)所述的制造用于電容器的電極片的方法，還包括如下步驟在形成所述Al閥作用金屬合金的噴涂層之后進(jìn)行酸清洗或堿清洗。
9.如權(quán)利要求1到3中任一項(xiàng)所述的制造用于電容器的電極片的方法，其中所述Al閥作用金屬合金粉末是包含選自于Ti、Zr、Nb、Ta和Hf中的一種或多種閥作用金屬與Al的合金粉末。
10.如權(quán)利要求1到3中任一項(xiàng)所述的制造用于電容器的電極片的方法，其中所述Al閥作用金屬合金粉末是Al-Zr合金粉末。
11.一種用于電容器的電極片，其通過如權(quán)利要求1到3中任一項(xiàng)所述的方法制造。
12.一種制造用于電解電容器的陽極材料的方法，包括以下步驟蝕刻如權(quán)利要求11所述的用于電容器的電極片；以及然后，執(zhí)行化學(xué)轉(zhuǎn)化處理，以從而在所述被蝕刻的電極片的表面上形成介質(zhì)膜。
13.一種用于電解電容器的陽極材料，其通過如權(quán)利要求12所述的制造方法制造。
14.一種電解電容器，其通過使用如權(quán)利要求13所述的陽極材料構(gòu)成。
全文摘要
一種制造用于電容器的電極片的方法，包括通過在鋁箔的表面上熱噴涂Al閥作用金屬合金粉末，而在鋁箔的至少一個(gè)表面上形成Al閥作用金屬合金的噴涂層。在噴涂時(shí)，通過熔化該合金的至少基體Al相，將噴涂層(3)的孔含量比率控制到20體積％或更小。由該方法所制造的用于電容器的電極片能夠降低噴涂層的孔含量比率，這又能夠確保較少的泄漏電流和較大的容量。
文檔編號(hào)H01G9/00GK101036207SQ20058003397
公開日2007年9月12日 申請(qǐng)日期2005年10月7日 優(yōu)先權(quán)日2004年10月8日
發(fā)明者大瀧篤史, 橋本武典 申請(qǐng)人:昭和電工株式會(huì)社