电容器、叠层电容器和叠层电容器的制造方法

文档序号:570325 发布日期:2021-05-18 浏览:35次 >En<

阅读说明:本技术 电容器、叠层电容器和叠层电容器的制造方法 (Capacitor, multilayer capacitor, and method for manufacturing multilayer capacitor ) 是由 杨凯 宁连才 陈琛 李如升 秦钟华 靳博 陈绪鑫 陈新华 张国荣 于 2020-12-31 设计创作,主要内容包括:本申请涉及一种电容器、叠层电容器和叠层电容器的制造方法。本申请的叠层电容器包括:多个单体、一封装体、多个导电层、多个导电垫片、至少一个正极引线和至少一个负极引线,任一单体均包括单体正极端、单体负极端和隔离胶线,多个单体电性连接形成芯子组;一个导电层连接于任两个相邻的单体负极端之间;一个导电垫片连接于任两个相邻的单体正极端之间;一个正极引线通过导电垫片和芯子组的正极电性连接;一个负极引线通过导电层和芯子组的负极电性连接;故本申请通过设置导电垫片和导电层,从而可以令任两个相邻的单体连接牢固,提高了制备大尺寸叠层电容器的成品率,提高了大尺寸叠层电容器的容量。(The present application relates to a capacitor, a laminated capacitor, and a method of manufacturing a laminated capacitor. The laminated capacitor of the present application includes: the packaging structure comprises a plurality of monomers, a packaging body, a plurality of conducting layers, a plurality of conducting gaskets, at least one anode lead and at least one cathode lead, wherein any one of the monomers comprises a monomer anode end, a monomer cathode end and an isolation glue line, and the monomers are electrically connected to form a core group; one conducting layer is connected between any two adjacent monomer negative terminals; a conductive gasket is connected between the positive terminals of any two adjacent single bodies; a positive electrode lead is electrically connected with the positive electrode of the core group through the conductive gasket; a negative electrode lead is electrically connected with the negative electrode of the core group through the conducting layer; therefore, the conductive gasket and the conductive layer are arranged, so that any two adjacent monomers can be firmly connected, the yield of the large-size laminated capacitor is improved, and the capacity of the large-size laminated capacitor is improved.)

电容器、叠层电容器和叠层电容器的制造方法

技术领域

本申请涉及电容器的技术领域,具体而言,涉及一种电容器、叠层电容器和叠层电容器的制造方法。

背景技术

叠层固态铝电解电容器是以具有高电导率的导电聚合物材料作为固体电解质的新型片式电子元件产品。常规叠层铝电容器尺寸为7.3mm×4.3mm×1.9mm、7.3mm×4.3mm×2.8mm、7.3mm×4.3mm×4.3mm。大尺寸的叠层电容器因制造困难,被限制了应用范围和发展前景。

现有技术在制备大尺寸的叠层电容器时,存在如下问题:

(1)相邻两个单体连接不牢固,且当单体层数过多大于12层时,由于相邻两个单体连接不牢固,在用户使用或试验过程中会出现阳极松动引起的容量减小、损耗增大、ESR增大等现象。

(2)环氧树脂模压封装无法实现对大尺寸超薄芯子或芯子组进行封装。

(3)环氧树脂塑封模压封装无法实现全密封。

(4)无法实现对异形叠层电容器制备。

发明内容

本申请的目的在于提供一种叠层电容器,其能够制造最大面积的表面面积大于31.39mm2的叠层电容器。

本申请的目的还在于提供一种叠层电容器,其相邻两个单体连接较为牢固。

本申请的目的还在于提供一种叠层电容器,其封装效果较好。

本申请的目的还在于提供一种电容器,其能够制造最大面积的表面面积大于31.39mm2的电容器。

本申请的目的还在于提供一种叠层电容器的制造方法,其能够制造最大面积的表面面积大于31.39mm2的叠层电容器,且相邻两个单体连接较为牢固,封装效果较好。

为了实现上述目的,本申请的实施例是这样实现的:

一种叠层电容器,包括:多个单体、一封装体、多个导电层、多个导电垫片、至少一个正极引线和至少一个负极引线,任一单体均包括单体正极端、单体负极端和位于单体正极端和单体负极端之间的隔离胶线,多个单体电性连接形成芯子组;一个导电层连接于任两个相邻的单体负极端之间;一个导电垫片连接于任两个相邻的单体正极端之间;一个正极引线通过导电垫片和芯子组的正极电性连接;一个负极引线通过导电层和芯子组的负极电性连接;其中,封装体的最大表面的面积大于31.39mm2

于一实施例中,叠层电容器还包括:多个极耳,极耳与封装体连接,且多个极耳分别与正极引线和负极引线电性连接。

于一实施例中,导电垫片为由熔点范围为300-1200℃的导电材料制成。

于一实施例中,单体正极端的材质包括金属;导电垫片的材质与单体正极端的材质相同,或者导电垫片的材质包括选自单体正极端的材质中的至少一种金属元素的合金。

于一实施例中,单体正极端的材质包括铝,导电垫片的材质包括铝或者铝合金。

于一实施例中,封装体为封装膜,封装体包括由内至外连接的内阻隔层、阻透层和外阻层;内阻隔层的材质包括尼龙、涤纶树脂、改性尼龙和改性涤纶树脂中的一种或者多种;阻透层的材质包括金属;外阻层的材质包括聚丙烯、聚乙烯、改性聚丙烯和改性聚乙烯中的一种或者多种。

于一实施例中,内阻隔层和阻透层之间,以及阻透层和外阻层之间均设有第一粘结剂。

于一实施例中,封装体包括壳本体和以及设于壳本体内的灌封胶层。

于一实施例中,导电层的材质为导电材料;任一单体负极端均包括由内至外连接的第一金属层、第一介质层、导电聚合层、石墨层和导电银层;其中,导电聚合层的材质包括聚吡咯、聚噻吩、聚苯胺、聚苯丙胺、聚吡咯衍生物、聚噻吩衍生物、聚苯胺衍生物、和聚苯丙胺衍生物中的一种或者多种。

于一实施例中,导电聚合层包括第一聚合层和第二聚合层,第一聚合层设于第一介质层和第二聚合层之间。

于一实施例中,导电层的材质为铝;任一单体负极端均包括由内至外连接的第一金属层、第一介质层和导电聚合层;其中,导电聚合层的材质包括聚吡咯、聚噻吩、聚苯胺、聚苯丙胺、聚吡咯衍生物、聚噻吩衍生物、聚苯胺衍生物、和聚苯丙胺衍生物中的一种或者多种。

于一实施例中,隔离胶线为直线型或者封闭曲线型。

于一实施例中,封装体最大表面的长度大于7.3mm,宽度大于4.3mm。

于一实施例中,封装体最大表面的形状为三角形、梯形、椭圆形、圆形、方形、多边形或者异形。

于一实施例中,芯子组中,任两个单体为上下堆叠设置,正极引线和负极引线分别连接芯子组的相对两侧。

于一实施例中,芯子组中,两个单体组成一个连接单元,每个连接单元中,两个单体的单体正极端相抵,且成左右并排放置;连接单元设有多个,多个连接单元上下堆叠形成芯子组;负极引线至少设有两个,且分别连接芯子组的相对两侧;正极引线连接芯子组的中间位置。

一种叠层电容器,包括:多个单体、一封装体、多个导电层、多个导电垫片、至少一个正极引线和至少一个负极引线,任一单体均包括单体正极端、单体负极端和位于单体正极端和单体负极端之间的隔离胶线,多个单体电性连接形成芯子组;封装体封装于芯子组外;一个导电层连接于任两个相邻的单体负极端之间;一个导电垫片连接于任两个相邻的单体正极端之间;一个正极引线通过导电垫片和芯子组的正极电性连接;一个负极引线通过导电层和芯子组的负极电性连接;其中,导电垫片为由熔点范围为300-1200℃的导电材料制成。

一种叠层电容器,包括:多个单体、一封装体、多个导电层、多个导电垫片、至少一个正极引线和至少一个负极引线,任一单体均包括单体正极端、单体负极端和位于单体正极端和单体负极端之间的隔离胶线,多个单体电性连接形成芯子组;一个导电层连接于任两个相邻的单体负极端之间;一个导电垫片连接于任两个相邻的单体正极端之间;一个正极引线通过导电垫片和芯子组的正极电性连接;一个负极引线通过导电层和芯子组的负极电性连接;其中,封装体包括由内至外连接的内阻隔层、阻透层和外阻层。

一种电容器,包括:一单体、一封装体、至少一个正极引线和至少一个负极引线,单体包括单体正极端、单体负极端和位于单体正极端和单体负极端之间的隔离胶线;封装体封装于单体外;一个正极引线和单体正极端电性连接;一个负极引线和单体负极端电性连接;其中,封装体的最大表面的面积大于31.39mm2

一种叠层电容器的制造方法,包括:

将初始材料裁切成预设尺寸的单片;

在单片的预设位置涂覆隔离胶,隔离胶将单片分为单片正极端和单片负极端;

在单片负极端上制备导电聚合层、石墨层和导电银层,得到单体;

多个单体叠层放置;

将任两个相邻的单片正极端通过导电垫片连接;

在叠层的多个单体的任两个相邻的单片负极端填充导电浆料形成导电层,使得多个单体电性连接形成芯子组;

在芯子组上分别连接至少一个负极引线和至少一个正极引线;

将封装体封装于芯子组得到叠层电容器。

于一实施例中,将封装体封装于芯子组得到叠层电容器之前,包括:

将外阻层与阻透层连接;

将阻透层与内阻隔层连接,得到封装体。

于一实施例中,将任两个相邻的单片正极端通过导电垫片连接,包括:

将导电垫片放置于任两个相邻的单片正极端之间;

压紧导电垫片和单片正极端;

令导电垫片和单片正极端焊接;

其中,导电垫片为由熔点范围为300-1200℃的导电材料制成。

于一实施例中,在芯子组上分别连接至少一个负极引线和至少一个正极引线,包括:

令至少一个正极引线通过导电垫片和芯子组的正极电性连接;

令至少一个负极引线通过导电层和芯子组的负极电性连接;

通过多个极耳分别与正极引线和负极引线电性连接。

于一实施例中,导电垫片与单片正极端的连接方式为电阻焊接、超声波焊接、刺铆、冷铆或者激光焊接。

于一实施例中,正极引线与芯子组、负极引线与芯子组、极耳与负极引线以及极耳与正极引线的连接方式为电阻焊接、超声波焊接、铆接或者激光焊接。

本申请与现有技术相比的有益效果是:

本申请通过导电垫片连接任两个相邻的单体正极端,通过导电层连接任两个相邻的单体负极端,从而可以令任两个相邻的单体连接牢固,提高了制备大尺寸叠层电容器的成品率,且本申请以多层并联的方式,提高了大尺寸叠层电容器的容量。

再者,本申请导电垫片与单体正极端的连接方式可以是激光焊接,且本申请导电垫片的材质选用与单体正极端熔点接近的材料,提高了焊接质量,降低了在用户使用或试验过程中芯片组会出现阳极松动引起的容量减小、损耗增大、或ESR(Equivalent SeriesResistance,等效串联电阻)增大等现象的出现概率。

另外,本申请使用由内阻隔层、阻透层和外阻层组成的封装体进行封装,或者以壳本体加灌封胶封装的形式进行封装,提高了封装效果,且在封装过程中没有压力存在,对芯子组无损伤。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案,下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍,应当理解,以下附图仅示出了本申请的某些实施例,因此不应被看作是对范围的限定,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本申请一实施例示出的叠层电容器的结构示意图。

图2为本申请一实施例示出的封装体的部分结构示意图。

图3为本申请一实施例示出的叠层电容器的结构示意图。

图4为本申请一实施例示出的单体的结构示意图。

图5为本申请一实施例示出的单体的结构示意图。

图6为本申请一实施例示出的单体的结构示意图。

图7为本申请一实施例示出的单体的结构示意图。

图8为本申请一实施例示出的单体的结构示意图。

图9为本申请一实施例示出的叠层电容器的部分结构正视图。

图10为本申请一实施例示出的叠层电容器的部分结构俯视图。

图11为本申请一实施例示出的叠层电容器的部分结构俯视图。

图12为本申请一实施例示出的叠层电容器的制造方法的流程示意图。

图13为本申请一实施例示出的叠层电容器的制造方法的流程示意图。

图标:1-叠层电容器;200-封装体;210-内阻隔层;220-阻透层;230-外阻层;240-第一粘结剂;260-壳本体;270-灌封胶层;300-芯子组;310-单体;311-单体正极端;311a-第二金属层;311b-第二介质层;312-单体负极端;312a-第一金属层;312b-导电聚合层;312c-石墨层;312d-导电银层;312e-第一介质层;312f-电解质层;313-隔离胶线;500-极耳;600-导电层;700-导电垫片;710-激光焊焊点;800-正极引线;900-负极引线;801-第一连接点;901-第二连接点。

具体实施方式

术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述,并不表示排列序号,也不能理解为指示或暗示相对重要性。

此外,术语“水平”、“竖直”、“悬垂”等术语并不表示要求部件绝对水平或悬垂,而是可以稍微倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对“竖直”而言更加水平,并不是表示该结构一定要完全水平,而是可以稍微倾斜。

在本申请的描述中,需要说明的是,术语“内”、“外”、“左”、“右”、“上”、“下”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系,或者是该申请产品使用时惯常摆放的方位或位置关系,仅是为了便于描述本申请和简化描述,而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作,因此不能理解为对本申请的限制。

在本申请的描述中,除非另有明确的规定和限定,术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解,例如,可以是固定连接,也可以是可拆卸连接,或一体地连接;可以是机械连接,也可以是电连接;可以是直接相连,也可以通过中间媒介间接相连,可以是两个元件内部的连通。

下面将结合附图对本申请的技术方案进行清楚、完整地描述。

请参照图1,其为本申请一实施例示出的叠层电容器1的结构示意图。一种叠层电容器1包括:多个单体310,任一单体310均包括单体正极端311、单体负极端312和位于单体正极端311和单体负极端312之间的隔离胶线313,多个单体310电性连接形成芯子组300。

为了提高叠层电容器1的容量,本实施例中,芯子组300中的多个单体310之间为连接方式可以是多层并联,芯子组300中任两个单体310上下堆叠设置,上下相邻两个单体310的单体正极端311相连,上下相邻两个单体310的单体负极端312相连,此时,芯子组300的正极和负极分别位于芯子组300的左右两侧,一个正极引线800和一个负极引线900分别连接芯子组300的左右两侧。

于一其他的实施例中,为了提高叠层电容器1的容量,还可以采取多芯子组300并联堆叠的方式增加层数。

本实施例中,封装体200最大表面的面积大于31.39mm2,其中,最大表面即具有最大面积的表面。进一步地,封装体200的最大表面的长度大于7.3mm,宽度大于4.3mm。封装体200的结构可以是长方体结构、圆柱形结构或者异形结构,其中,封装体200最大表面的形状为三角形、梯形、椭圆形、圆形、方形、多边形或者异形,异形包括但不限于环形、回形、方形、菱形、屋顶形、字母行、多边形及各种不规则形状。

芯子组300中,任两个相邻的单体负极端312之间通过导电层600连接;任两个相邻的单体正极端311之间通过导电垫片700连接。本实施例通过导电垫片700连接任两个相邻的单体正极端311,通过导电层600连接任两个相邻的单体负极端312,从而可以令任两个相邻的单体310连接牢固,提高了制备大尺寸叠层电容器1的成品率,且本申请以多层并联的方式,提高了大尺寸叠层电容器1的容量。其中,导电层600的材质可以是铜箔、铝箔、银或镍,本实施例中,导电层600的材质为导电银浆。

导电垫片700熔点越高,需要焊接产生的热量更大,瞬间过大的热量会造成聚合物损伤,影响叠层电容器1的性能。故本实施例的导电垫片700为低熔点的材料制成的。导电垫片700为由熔点范围为300-1200℃的导电材料制成,例如:铜、镍或者铝等。其中,单体正极端311也是由熔点范围为300-1200℃的导电材料制成,例如:铜、镍或者铝等。

于一实施例中,单体正极端311的材质包括金属;导电垫片700的材质与单体正极端311的材质相同,或者导电垫片700的材质包括选自单体正极端311的材质中的至少一种金属元素的合金。如此设置,则导电垫片700的熔点与单体正极端311熔点接近,提高了焊接质量,可使得在焊接过程中,导电垫片700与单体正极端311能够有效地贯穿熔接在一起,处于稳定的熔融状态,使得连接更牢固,连接效果更好,再者,使得芯子组300的正极能够有效地抵御水气及杂质离子的腐蚀,使得叠层电容器1性能参数稳定,避免叠层电容器1在恶劣环境条件下因吸潮引起的性能变坏问题,延长了叠层电容器1的使用寿命。

本实施例中,单体正极端311的材质包括铝,导电垫片700的材质包括铝或者铝合金。其中,当单体正极端311的材质包括铝,导电垫片700的材质选用铝或者铝合金的方案,相较于导电垫片700的材质选用铜的方案,更能保证焊接质量,降低了在用户使用或试验过程中芯片组会出现阳极松动引起的容量减小、损耗增大或ESR增大等现象的出现概率。

叠成电容器芯子铝箔化成电压大于2V,单体正极端311的厚度范围为0.05mm-0.3mm,导电垫片700的厚度范围为0.05~0.5mm,进一步地,导电垫片700的厚度范围为0.02mm~3mm,再进一步地,导电垫片700的厚度范围为0.1mm~0.2mm。再进一步地,导电垫片700的厚度范围为0.08mm~0.15mm。导电垫片700的面积大于1平方毫米,小于或者等于单体正极端311的连接面的面积。

导电垫片700的数量小于或者等于单体310的数量,单体310的数量为n,导电垫片700的数量可以是n、n-1或者n-2。

导电垫片700与单体正极端311的连接方式可以是电阻焊接、超声波焊接、刺铆、冷铆、激光焊接或者其他热源焊接等。

本实施例在导电垫片700处设有激光焊焊点710,导电垫片700与单体正极端311的连接方式是激光焊接。激光焊接相较于电阻焊接,可以在保证较高焊接质量的基础上将焊接层数增加到12层以上,例如:40层甚至更多层数。

于一其他的实施例中,导电垫片700与单体正极端311的连接方式是冷铆接,降低焊接时高温对叠层电容器1负极聚合层的损伤,保证叠层电容器1的漏电流,连接面积大,牢固可靠,且可令导电垫片700与单体正极端311的接触电阻小于0.8mΩ。

为使导电垫片700与单体正极端311的连接可靠,无虚焊,可以令导电垫片700与单体正极端311在连接剖面有熔融物相连或材料彼此穿刺连接,例如导电垫片700与单体正极端311的材料彼此重叠冲出凹坑紧密交错连接或利用刺铆针穿过导电垫片700与单体正极端311并翻花打平铆接在一起。进一步地,可以通过调整对应焊接或铆接设备的控制参数和精度,来使导电垫片700与单体正极端311的连接强度大于或者等于0.7Kg,连接电阻小于或者等于0.0012Ω;导电垫片700与单体正极端311形成熔融物的时间范围在4~2000纳秒,形成熔融物的单次能量范围在1.0~1.5毫焦。

在芯子组300外封装有一封装体200;芯子组300上电性连接有极耳500,且极耳500与封装体200连接;一个极耳500通过一个正极引线800与导电垫片700和芯子组300的正极电性连接;一个极耳500通过一个负极引线900与导电层600和芯子组300的负极电性连接。

本实施例中,正极引线800与极耳500的连接点为第一连接点801,第一连接点801位于封装体200内。负极引线900与极耳500的连接点为第二连接点901,第一连接点801位于封装体200内。

本实施例通过极耳500引出正极引线800和负极引线900,极耳500也可以通过极耳500胶与封装体200固定,有效地解决了正极引线800和负极引线900与封装体200密封性的问题,密封性提高,可以有效地阻止水气和空气进入封装体200内部来腐蚀内部芯子组300。于一其他实施例中,可以通过使用焊接金属焊片引出芯子组300的正极,通过粘接金属薄片后焊接金属焊片或直接粘接金属焊片引出芯子组300的负极。

极耳500的厚度范围为0.02mm-2mm,极耳500的宽度范围为2mm-200mm,极耳500的材料可以是铝、铁、镍、锡和铜及其合金材料。于一实施例中,极耳500的材料是铜镀镍锡。极耳500胶可以是黄胶、黑胶、白胶和灰胶,其中,白胶材质为CPP层(流延聚丙烯保护膜);黄胶材质为CPP层与位于CPP层中间的UHR层(无纺布结构),黑胶材质为CPP层与位于CPP层中间的PEN层(聚萘二甲酸乙二醇酯薄膜)。本实施例中,极耳500的材料是铜镀镍锡。极耳500胶可以是白胶。

本实施例中,叠层电容器1的容量较大,进而在充放电过程中会产生很大的漏电流,本实施例可以通过增加端子数量来对电流进行分流,减小电流过大对叠层电容器1的影响。正极引线800设有1-3个,负极引线900设有1-5个,相应的,正极引出的端子设有1-3个,负极引出的端子设有1-5个。

于一其他的实施例中,一种电容器中只设有一个单体310,电容器还包括:一封装体200、多个极耳500、至少一个正极引线800和至少一个负极引线900,单体310包括单体正极端311、单体负极端312和位于单体正极端311和单体负极端312之间的隔离胶线313;封装体200封装于单体310外;一个正极引线800和单体正极端311电性连接;一个负极引线900和单体负极端312电性连接;极耳500与封装体200连接,且多个极耳500分别与正极引线800和负极引线900电性连接。

请参照图2,其为本申请一实施例示出的封装体200的部分结构示意图。封装体200为封装膜,包括由内至外连接的内阻隔层210、阻透层220和外阻层230。当封装体200封装于芯子组300外时,阻透层220设于中部,用于支撑,保护形态成型,且可以防止水分进入;外阻层230设于外侧,用于保护设于中间的阻透层220不被划伤;内阻隔层210靠近芯子组300或者与芯子组300的外表面接触,从而可以防止内部芯子组300破坏设于中间的阻透层220。

阻透层220的材质包括具有延展性的金属;内阻隔层210的材质包括尼龙(polyamide,简称PA,学名:聚酰胺)、涤纶树脂(Polyethylene terephthalate,简称PET,学名:聚对苯二甲酸类塑料)、改性尼龙和改性涤纶树脂中的一种或者多种;外阻层230的材质包括聚丙烯(Polypropylene,简称PP)、聚乙烯(polyethylene,简称PE)、改性聚丙烯和改性聚乙烯中的一种或者多种。

进一步地,阻透层220的材质包括铝,内阻隔层210的材质包括玻璃纤维增强尼龙、阻燃尼龙、玻璃纤维改性涤纶树脂、聚烯烃改性涤纶树脂中的一种或者多种。外阻层230的材质包括CPP膜(流延聚丙烯保护膜)。

内阻隔层210和阻透层220之间,以及阻透层220和外阻层230之间均设有第一粘结剂240。第一粘结剂240为改性聚烯烃类和聚氨酯类的胶水,使得外阻层230、阻透层220和内阻隔层210依次连接。

于一其他的实施例中,内阻隔层210和阻透层220之间,以及阻透层220和外阻层230之间通过MPP连接,其中,MPP为金属化聚丙烯膜是一种改性PP(即酸性PP),具有较高的热贴合性能。通过MPP连接,无需另外设置第一粘结剂240。

本实施例使用由内阻隔层210、阻透层220和外阻层230组成的封装体200进行封装,相较于塑封模压封装,在封装过程中没有压力存在,对芯子组300无损伤,且提高了封装效果,密封性好,可以有效地阻止水气和空气进入封装体200内部来腐蚀内部芯子组300。

本实施例的封装体200的封装形状和封装尺寸可以多样化,有效解决模压塑封固定尺寸、固定形状的问题。本实施例的封装体200具有极高的隔阻性,水蒸气透过量小于10- 3g/m2·d.1atm,氧气透过量小于0.5cm3/m2·d.1atm。封装体200具有良好的热封性能,封口强度大于20N/15mm。封装体200具有良好的冷热冲压成型性,冲压深度为1-20mm,变形度小于10°,封装体200没有分层、破裂或者针孔漏光等缺陷。本实施例的叠层电容器1可耐高温高湿,本实施例的叠层电容器1在高温125℃的测试条件下的耐受时间大于2000小时,电容器在高温高湿85℃-85%RH的测试条件下的耐受时间大于1000小时。

请参照图3,其为本申请一实施例示出的叠层电容器1的结构示意图。封装体200包括壳本体260和以及设于壳本体260内的灌封胶层270。灌封胶层270为沿壳本体260外表面倒入灌封胶后固化形成的。其中,壳本体260的材质可以是金属或者塑料。

本实施例中,正极引线800和负极引线900可以是弯折线,从灌封胶层270引出,其中,正极引线800和负极引线900可以是多段式的金属引线,多段金属引线相互连接。

本实施例使用以壳本体260加灌封胶封装的形式进行封装,提高了封装效果,且在封装过程中没有压力存在,对芯子组300无损伤。

于一其他的实施例中,封装体200为金属壳体或者塑料壳体,直接进行封装。

请参照图4,其为本申请一实施例示出的单体310的结构示意图。任一单体负极端312均包括由内至外连接的第一金属层312a、第一介质层312e、电解质层312f、石墨层312c和导电银层312d。可将电解质层312f、石墨层312c和导电银层312d称作阴极层。

其中,第一金属层312a的材质可以是铝,第一介质层312e的材质可以是氧化铝,电解质层312f的材质可以是导电高分子的固体。石墨层312c的材质可以是石墨,导电银层312d的材质可以是银。

任一单体正极端311均包括由内至外连接的第二金属层311a和第二介质层311b。第二金属层311a的材质可以是铝,第二介质层311b的材质可以是氧化铝。于一其他的实施例中,任一单体正极端311只具有第二金属层311a。

请参照图5,其为本申请一实施例示出的单体310的结构示意图。导电层600的材质为导电材料,本实施例中,导电层600的材质为导电银浆。任一单体负极端312均包括由内至外连接的第一金属层312a、第一介质层312e、导电聚合层312b、石墨层312c和导电银层312d。可将导电聚合层312b、石墨层312c和导电银层312d称作阴极层。

其中,导电聚合层312b可以是图4电解质层312f的一种。导电聚合层312b的材质包括聚吡咯、聚噻吩、聚苯胺、聚苯丙胺、聚吡咯衍生物、聚噻吩衍生物、聚苯胺衍生物、和聚苯丙胺衍生物中的一种或者多种。第一金属层312a的材质可以是铝,第一介质层312e的材质可以是氧化铝,石墨层312c的材质可以是石墨,导电银层312d的材质可以是银。进一步地,导电聚合层312b的材质包括聚3-甲基-二氧噻吩、聚3-甲基噻吩、聚3-己基噻吩、聚3-辛基噻吩中的一种或者多种。

于一操作过程中,可以根据不同电压的叠层电容器1产品选用不同聚合工艺,低压段产品采用化学聚合方法或电解法聚合方法制备,中压段产品采用化学聚合方法结合分散液聚合方法制备,高压产品采用分散液聚合方法制备,从而可以满足不同电压段产品的不同需求,且可以做到聚合均匀一致。

于一其他的实施例中,导电聚合层312b包括第一聚合层和第二聚合层,第一聚合层设于第一介质层312e和第二聚合层之间。

当制作叠层电容器1形成导电聚合层312b的过程中,导电聚合层312b可能是分两次形成的,从而在两次成型过程中分别形成第一聚合层和第二聚合层,最后由第一聚合层和第二聚合层组成导电聚合层312b。其中,第一聚合层的材质与第二聚合层的材质可以不同,也可以相同。若第一聚合层的材质与第二聚合层的材质相同,则第一聚合层和第二聚合层的形态密度可能不同。

本实施例中,叠层电容器1的尺寸可以为1.0mm×1.0mm×1.0mm-500mm×500mm×500mm。本实施例的叠层电容器1的制作方法可以是先令银浆粘接单体负极端312,激光焊接单体正极端311堆叠成芯子组300,然后将芯子组300堆叠成设计层数的叠层电容器1。

请参照图6,其为本申请一实施例示出的单体310的结构示意图。本实施例中,导电层600的材质为铝,导电层600可以是铝垫片;任一单体负极端312均包括由内至外连接的第一金属层312a、第一介质层312e、和导电聚合层312b,无需设置石墨层312c和导电银层312d。可将导电聚合层312b称作阴极层。

其中,导电聚合层312b的材质包括聚吡咯、聚噻吩、聚苯胺、聚苯丙胺、聚吡咯衍生物、聚噻吩衍生物、聚苯胺衍生物、和聚苯丙胺衍生物中的一种或者多种。

请参照图7,其为本申请一实施例示出的单体310的结构示意图。任一单体310均包括单体正极端311、单体负极端312和位于单体正极端311和单体负极端312之间的隔离胶线313,本实施例中,隔离胶线313为直线型,单体正极端311和单体负极端312分别位于隔离胶线313的两侧。

请参照图8,其为本申请一实施例示出的单体310的结构示意图。本实施例中,隔离胶线313为封闭曲线型。隔离胶线313的横截面为“回字形”,单体正极端311位于隔离胶线313的外侧,单体负极端312位于隔离胶线313的内侧,且被隔离胶线313包围。

请参照图9,其为本申请一实施例示出的叠层电容器1的部分结构正视图。请参照图10,其为本申请一实施例示出的叠层电容器1的部分结构俯视图。请参照图11,其为本申请一实施例示出的叠层电容器1的部分结构俯视图。

为了提高叠层电容器1的容量,本实施例中,芯子组300中的多个单体310之间为连接方式可以是采用蝴蝶结方式并排多层并联。

两个单体310组成一个连接单元,每个连接单元中,两个单体310的单体正极端311相抵,且成左右并排放置;连接单元设有多个,多个连接单元再上下堆叠并联形成一个芯子组300。

此时芯子组300的正极位于中间,芯子组300的负极位于左右两侧。一个正极引线800与芯子组300的中间的正极电性连接,负极引线900至少两个,分别通过激光焊接等方式连接芯子组300左右两侧的负极。

于一其他的实施例中,正极引线800通过导电垫片700和芯子组300的正极电性连接;负极引线900通过导电层600和芯子组300的负极电性连接。

请参照图10,一个正极引线800直接通过激光焊接的方式与左右相邻两个单体310的单体正极端311相连。正极引线800上设有多个激光焊焊点710。

请参照图11,左右相邻两个单体310上各通过激光焊接等方式连接一个负极引线900。

于一其他的实施例中,芯子组300中的多个单体310之间为串联连接或者串并联连接,从而可以提高叠层电容器1的电压。例如,原本电压只能做50V的叠层电容器1,经过串联电压可以达到100V,经过三次串联可以达到150V,因此具有蝴蝶结形状芯子的叠层电容器1,在层数相同情况下相较于普通叠层电容器1的容量可以增加一倍。

请参照图12,其为本申请一实施例示出的叠层电容器1的制造方法的流程示意图。本方法可以用于制备如图1所示的叠层电容器1。叠层电容器1的制造方法可以包括如下步骤:

步骤S101:将初始材料裁切成预设尺寸的单片。

本步骤可以采用激光热源切割的方式。本步骤中激光温度范围可以是300-1200℃。本步骤的单片可以是铝箔。本步骤中预设尺寸可以根据需要的最大面积进行设置。

步骤S102:在单片的预设位置涂覆隔离胶,隔离胶将单片分为单片正极端和单片负极端。

本步骤中的预设位置可以根据需要的单片正极端和单片负极端的长度进行设计。本步骤中的单片正极端可以直接作为图1中的单体正极端311,单片负极端可以经过聚合、浸渍石墨浆料和浸渍导电银浆等处理再作为图1中的单体负极端312。

本步骤在涂覆好隔离胶之后,可以将胶线以下区域的铝箔浸入化成液中,通电修补步骤S101裁切造成的单片上的铝箔切口。

本步骤中的单片正极端可以包括如图5所示的第二金属层311a和第二介质层311b,本步骤中的单片负极端可以包括如图5所示的第一金属层312a和第一介质层312e。

步骤S103:在单片负极端上制备导电聚合层312b、石墨层312c和导电银层312d,得到单体310。

本步骤将步骤102的单片,在单片负极端(胶线以下区域)通过聚合的方式形成作为阴极的导电聚合层312b,再将其形成导电聚合层312b的单片负极端浸入石墨浆料中,在导电聚合层312b上覆盖一层石墨层312c,然后将形成石墨层312c的单片负极端浸入银浆料中,在石墨层312c上覆盖一导电银层312d,引出阴极,从而可将单片负极端转化为图1或者图5所示的单体负极端312。其中,可将导电聚合层312b、石墨层312c和导电银层312d组成的结构称作阴极层。

本步骤中的导电聚合层312b的材质包括聚吡咯、聚噻吩、聚苯胺、聚苯丙胺、聚吡咯衍生物、聚噻吩衍生物、聚苯胺衍生物、和聚苯丙胺衍生物中的一种或者多种。第一金属层312a的材质可以是铝,石墨层312c的材质可以是石墨,导电银层312d的材质可以是银。

于一操作过程中,可以根据不同电压的叠层电容器1产品选用不同聚合工艺,低压段产品采用化学聚合方法或电解法聚合方法制备,中压段产品采用化学聚合方法结合分散液聚合方法制备,高压产品采用分散液聚合方法制备,从而可以满足不同电压段产品的不同需求,且可以做到聚合均匀一致。

在本步骤之前可以对单片负极端进行化成处理。

步骤S104:多个单体310叠层放置。

本步骤将多个单体310叠层放置,用于准备后续形成芯子组300。其中,多个单体310可以是单排多层放置,也可以是并排多层放置,多个单体310的放置方式可以根据所需制造的叠层电容器1串联、并联或者串并联进行设计。

步骤S105:将任两个相邻的单片正极端通过导电垫片700连接。

本步骤的导电垫片700为由熔点范围为300-1200℃的导电材料制成。本步骤可以采用激光焊接、电阻焊接、超声波焊接、刺铆、冷铆、氩弧焊等方式连接导电垫片700。

步骤S106:在任两个相邻的单片负极端之间填充导电浆料形成导电层600,使得多个单体310电性连接形成芯子组300。

本步骤的导电浆料可以是银浆。步骤S106可以与步骤S105同步进行也可以先后进行,其中,先进行步骤S105固定导电垫片700可以令芯子组300初步成型,利于后续填充导电浆料的进行。

步骤S107:在芯子组300上分别连接至少一个负极引线900和至少一个正极引线800。

本步骤的负极引线900和正极引线800的数量可以根据所需制造的叠层电容器1的容量进行设计,以减小电流过大对叠层电容器1的影响。

步骤S108:将封装体200封装于芯子组300得到叠层电容器1。

由于塑封模压封装为非密封性封装,而本步骤要进行全密封性封装,本步骤的封装方式可以是金属外壳封装方式、塑料外壳封装方式、金属外壳加灌封胶、塑料外壳加灌封胶和铝塑膜封装方式及上述封装方式的混合。于一实施例中,可以使用金属外壳和塑料外壳混合封盖方式。

其中,金属外壳封装方式散热性能好、机械性能强,但是重量较重;塑料外壳封装方式重量轻,但是散热性能较差;故本实施例可以采用铝塑膜封装方式,它虽然机械性能较差,但是重量轻、真空包装、尺寸不受限制、可以量体定做不同规格和样式的封装。

在本步骤之后还可以进行老化、测量、整形、编带或者包装等处理。

于一其他的实施例中,分别裁切对应尺寸的正极单片和负极单片,正极单片和负极单片分别进行涂胶线、补化成、制备导电聚合物聚合层等处理,再将经过处理的正极单片和负极单片堆叠起来形成芯包。

于一其他的实施例中,分别裁切对应尺寸的正极单片和负极单片,只对正极单片进行涂胶线、补化成、制备导电聚合物聚合层等处理,负极单片不进行涂胶线、补化成、制备导电聚合物聚合层等处理,作为铝箔,再将经过处理的正极单片和未经处理的负极单片交替堆叠起来,并通过导电银膏粘结形成芯包。

请参照图13,其为本申请一实施例示出的叠层电容器1的制造方法的流程示意图。本方法可以用于制备如图1所示的叠层电容器1。叠层电容器1的制造方法可以包括如下步骤:

步骤S201:将初始材料裁切成预设尺寸的单片。详细参见上述实施例中对步骤S101的描述。

步骤S202:在单片的预设位置涂覆隔离胶,隔离胶将单片分为单片正极端和单片负极端。详细参见上述实施例中对步骤S102的描述。

步骤S203:在单片负极端上制备导电聚合层312b、石墨层312c和导电银层312d,得到单体310。详细参见上述实施例中对步骤S103的描述。

步骤S204:多个单体310叠层放置。详细参见上述实施例中对步骤S104的描述。

步骤S205:将导电垫片700放置于任两个相邻的单片正极端之间。

本步骤将导电垫片700与单片正极端重叠,以备后续焊接步骤。

步骤S206:压紧导电垫片700和单片正极端。

本步骤可以利用压板或焊轮压紧导电垫片700和单片正极端,以备后续焊接步骤。

步骤S207:令导电垫片700和单片正极端焊接。

本步骤中,导电垫片700与单片正极端的连接方式为电阻焊接、超声波焊接、刺铆、冷铆或者激光焊接。由于本实施例导电垫片700为铝或铝合金,单片正极端为铝箔,而紫光、绿光光源的激光热量不集中,热效应低,本步骤可以采用能量较为集中、热反应最高的MOPA红光激光器(光纤激光器)。

其中,激光器的波长可以是1064nm;激光器功率可以选择在100W-200W的范围之间;激光器频率可以选择在1-4000KHZ的范围之间;激光器脉宽范围在1-500ns的范围之间;激光器单脉冲能量1.0-1.5mj的范围之间。

再者,由于光斑大小会影响焊接的强度,越小的镜头,光斑质量越好,因此激光镜头光圈F值(镜头光圈的直径)可以选择在100-160mm的范围之间。

步骤S208:在任两个相邻的单片负极端之间填充导电浆料形成导电层600,使得多个单体310电性连接形成芯子组300。详细参见上述实施例中对步骤S106的描述。

步骤S209:令至少一个正极引线800通过导电垫片700和芯子组300的正极电性连接。

步骤S210:令至少一个负极引线900通过导电层600和芯子组300的负极电性连接。

步骤S211:将多个极耳500分别与正极引线800和负极引线900连接。

步骤S209、步骤310和步骤311中,正极引线800与芯子组300、负极引线900与芯子组300、极耳500与负极引线900以及极耳500与正极引线800的连接方式为电阻焊接、超声波焊接、铆接或者激光焊接。

步骤S212:将外阻层230与阻透层220连接。

本步骤将外阻层230与阻透层220通过第一粘结剂240挤压粘贴在一起,得到中间膜。

本步骤中,阻透层220的材质包括具有延展性的金属;外阻层230的材质包括聚丙烯、聚乙烯、改性聚丙烯和改性聚乙烯中的一种或者多种。

步骤S213:将中间膜与内阻隔层210连接,得到封装体200。

本步骤将中间膜中的阻透层220与高阻隔层用粘接剂粘接后,压合制成图2所示的封装体200。封装体200中,阻透层220夹设于外阻层230和内阻隔层210之间。

于一其他的实施例中,将中间膜中的阻透层220与高阻隔层用MPP粘接,然后再升温升压热合成封装体200。

本步骤中,内阻隔层210的材质包括尼龙、涤纶树脂、改性尼龙和改性涤纶树脂中的一种或者多种;进一步地,内阻隔层210的材质包括玻璃纤维增强尼龙、阻燃尼龙、玻璃纤维改性涤纶树脂、聚烯烃改性涤纶树脂中的一种或者多种。

其中,步骤S212和步骤S213,只需在步骤S214之前即可,可以步骤S201之前,也可以与S201等步骤同步进行。

步骤S214:将封装体200封装于芯子组300得到叠层电容器1。详细参见上述实施例中对步骤S108的描述。

其中,申请人对图1至图11所示的叠层电容器1以及图12和图13所示的叠层电容器1的制造方法进行了多组试验。

第一组试验:第一组试验包括试验一、试验二和试验三。

试验一:

试验目标:制备6.3V叠层电容器1,叠层电容器1的容量为3900μF左右。

试验参数:导电垫片700采用熔点为660℃的铝垫片,导电层600采用导电银浆,导电垫片700与单体正极端311为激光焊接,芯子组300内设有10层单体310。封装体200采用铝塑膜,且为图2所示实施例结构。

试验过程包括:1.将初始材料裁切成预设尺寸的单片;2.在单片的预设位置涂覆隔离胶,隔离胶将单片分为单片正极端和单片负极端;3.对单片负极端进行化成处理;4.在经过化成处理过的单片负极端上制备阴极层,得到单体310;5.将导电垫片700放置于单体正极端311;6.压紧导电垫片700和单体正极端311;7.令导电垫片700和单体正极端311焊接;8.多个焊接了导电垫片700的单体310叠层放置;9.将任两个相邻的单片正极端通过导电垫片700激光焊接连接;10.在任两个相邻的单片负极端之间填充导电层600,使得多个单体310并联形成芯子组300;11.正极引出线分别与预设位置的导电垫片700连接;12.将极耳500与正极引出线连接,令至少一个极耳500通过正极引出线与导电垫片700和芯子组300的正极电性连接;13.负极引出线分别与预设位置的导电层600连接,将极耳500与负极引出线连接,令至少一个极耳500通过负极引出线与导电层600和芯子组300的负极电性连接;14.将外阻层230与阻透层220连接;15.将阻透层220与内阻层连接,得到封装体200;16.将芯子组300封装于封装体200得到叠层电容器1;17.重复上述过程五次,得到5个叠层电容器1的试验产品,并对5个叠层电容器1进行测量,测量容量、损耗正切值、等效串联电阻、漏电流等参数,并按产品编号记录试验结果。

试验二:

试验目标:制备6.3V叠层电容器1,叠层电容器1的容量为3900μF左右。

试验参数:导电垫片700采用熔点为1083℃的铜垫片,其余部分与试验一相同。

具体试验过程与试验一相同,也得到5个叠层电容器1的试验产品,并对5个叠层电容器1进行编号、测量,并按产品编号记录试验结果。

试验三:

试验目标:制备6.3V叠层电容器1,叠层电容器1的容量为3900μF左右。

试验参数:导电垫片700采用熔点为1500℃左右的铁镍合金垫片,其余部分与试验一相同。

具体试验过程与试验一相同,也得到5个叠层电容器1的试验产品,并对5个叠层电容器1进行编号、测量,并按产品编号记录试验结果。

第一组试验中试验一、试验二和试验三的试验结果如下表所示:

根据第一组试验结果,当导电垫片700采用采用铝垫片时,所制得的叠层电容器1的质量相较于导电垫片700采用铜垫片或者铁镍合金垫片时所制得的叠层电容器1的质量较好,且性能较为稳定。

第二组试验:第二组试验包括试验四、试验五和试验六。

试验四:

试验目标:制备6.3V叠层电容器1,叠层电容器1的容量为330μF左右。

试验参数:导电垫片700采用熔点为660℃的铝垫片,导电层600采用导电银浆,导电垫片700与单体正极端311为激光焊接。封装体200采用铝塑膜,且为图2所示实施例结构。

试验过程包括:1.将初始材料裁切成预设尺寸的单片;2.在单片的预设位置涂覆隔离胶,隔离胶将单片分为单片正极端和单片负极端;3.对单片负极端进行化成处理;4.在经过化成处理过的单片负极端上制备阴极层,得到单体310;5.将导电垫片700放置于单体正极端311;6.压紧导电垫片700和单体正极端311;7.令导电垫片700和单体正极端311焊接;8.多个焊接了导电垫片700的单体310叠层放置;9.将任两个相邻的单片正极端通过导电垫片700激光焊接连接;10.在任两个相邻的单片负极端之间填充导电层600,使得多个单体310并联形成芯子组300;11.正极引出线分别与预设位置的导电垫片700连接;12.将极耳500与正极引出线连接,令至少一个极耳500通过正极引出线与导电垫片700和芯子组300的正极电性连接;13.负极引出线分别与预设位置的导电层600连接,将极耳500与负极引出线连接,令至少一个极耳500通过负极引出线与导电层600和芯子组300的负极电性连接;14.将外阻层230与阻透层220连接;15.将阻透层220与内阻层连接,得到封装体200;16.将芯子组300封装于封装体200得到叠层电容器1;17.将得到的叠层电容器1进行老炼和电压老化;18、将电压老化结束的叠层电容器1产品上板安装,放置于60℃90%RH烘箱内施加额定电压1000h测试,测量容量、损耗正切值、等效串联电阻、漏电流等参数,19.重复上述过程五次,得到5个叠层电容器1的试验产品,并对5个叠层电容器1依次进行测量,并按产品编号记录试验结果。

试验五:

试验目标:制备6.3V叠层电容器1,叠层电容器1的容量为330μF左右。

试验参数:封装体200为封装壳,且为图3所示实施例结构,其余部分与试验四相同。

具体试验过程与试验四相同,也得到5个叠层电容器1的试验产品,并对5个叠层电容器1进行编号、测量,并按产品编号记录试验结果。

试验六:

试验目标:制备6.3V叠层电容器1,叠层电容器1的容量为330μF左右。

试验参数:叠层电容器1采用塑封模压封装。

具体试验过程与试验四相同,也得到5个叠层电容器1的试验产品,并对5个叠层电容器1进行编号、测量,并按产品编号记录试验结果。

第二组试验中试验四、试验五和试验六的试验结果如下表所示:

根据第二组试验结果,当封装体200采用图2或图3所示实施例的结构时,所制得的叠层电容器1的质量相较于采用塑封模压封装的叠层电容器1的质量较好,且性能较为稳定。

第三组试验:第二组试验包括试验七和试验八。

试验七:

试验目标:制备6.3V叠层电容器1,叠层电容器1的容量为3900μF左右。

试验参数:试验参数与试验一相同。

具体试验过程与试验一相同,也得到5个叠层电容器1的试验产品,并对5个叠层电容器1进行编号、测量,并按产品编号记录试验结果。

试验八:

试验目标:制备6.3V叠层电容器1,叠层电容器1的容量为3900μF左右。

试验参数:导电垫片700与单体正极端311为电阻焊接,其余部分与试验七相同。

具体试验过程与试验一相同,也得到5个叠层电容器1的试验产品,并对5个叠层电容器1进行编号、测量,并按产品编号记录试验结果。

第三组试验中试验七和试验八的试验结果如下表所示:

根据第三组试验结果,当导电垫片700与单体正极端311为激光焊接时,所制得的叠层电容器1的质量相较于导电垫片700与单体正极端311为电阻焊接采用塑封模压封装的叠层电容器1的质量较好,且性能较为稳定。

以上仅为本申请的优选实施例而已,并不用于限制本申请,对于本领域的技术人员来说,本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本申请的保护范围之内。

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