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包含膠凝工作電解液的濕式電解電容器的制作方法

文檔序號:41984338發(fā)布日期:2025-05-23 16:39閱讀:4來源:國知局

背景技術(shù)
::1、高壓電解電容器在包括植入式醫(yī)療設(shè)備在內(nèi)的許多應(yīng)用中都被用作儲能器。這些電容器需要具有高的能量密度,因為它需要最小化植入型設(shè)備的整體尺寸。這對于植入式心律轉(zhuǎn)復(fù)除顫器(implantable?cardioverter?defibrillator“icd”),也稱為植入式除顫器,尤其如此,因為用于傳送除顫脈沖的高壓電容器可以占據(jù)icd體積的三分之一。通常,由于金屬箔的小尺寸而將金屬箔(例如,鋁箔)用于電解電容器。因為電容器的靜電電容與其電極面積成比例,所以在形成介質(zhì)膜之前,可以將金屬箔的表面粗糙或進(jìn)行化學(xué)轉(zhuǎn)化以增加其有效面積。電解電容器的電容取決于陽極箔的粗糙程度(表面積)以及氧化膜的厚度和介電常數(shù)。2、由于通過蝕刻金屬箔可提供的有限的表面積,也嘗試在濕式電解電容器中使用多孔燒結(jié)壓片(pellet)--即“液體鉭(wet?tantalum)”電容器。例如,可以通過在高壓下壓縮粉末并在高溫下燒結(jié)以形成海綿狀結(jié)構(gòu)來形成鉭壓片,該海綿狀結(jié)構(gòu)非常堅固和致密,但也具有高的孔隙度。由此得到的鉭壓片的多孔性提供了很大的內(nèi)表面積。然而,盡管其高的表面積,但鉭壓片仍可能表現(xiàn)出高的dcl和電容對頻率的敏感性,特別是在醫(yī)療設(shè)備中在高電壓下經(jīng)常遇到。人們進(jìn)一步嘗試?yán)媚z凝電解液(gelled?electrolytes)來克服這些問題。然而,膠凝電解液在電容器內(nèi)表現(xiàn)出不穩(wěn)定性或劣化,以及不可預(yù)測的凝膠化時間(gelation?times)。也就是說,已經(jīng)證明,在保持良好的電性能且不使用外部能量或催化作用的情況下,很難提供一種能夠在生產(chǎn)所需的時間內(nèi)膠凝的膠凝電解液。3、因此,目前需要一種用于植入式醫(yī)療設(shè)備(諸如除顫器)的改進(jìn)的濕式電解電容器。技術(shù)實現(xiàn)思路1、根據(jù)本公開的一個方面,公開了一種濕式電解電容器,該濕式電解電容器包含陽極、陰極以及與陽極和陰極連通的工作電解液,陽極包括由經(jīng)過壓制和燒結(jié)的粉末形成的陽極氧化壓片。工作電解液為凝膠形式,并且具有約5.0至約8.0的ph值。此外,如在37℃的溫度和額定電壓(例如,如下文所討論的一個示例中的282v)下測量的,該濕式電解電容器表現(xiàn)出的漏電流(dcl)約為625微歐姆或更小。2、根據(jù)本公開的另一個方面,公開了一種用于濕式電解電容器的工作電解液。該電解液包括約1wt.%至約40wt.%的至少一種有機(jī)酸銨鹽、約0.01wt.%至約10wt.%的至少一種酸、約0.5wt.%至約20wt.%的無機(jī)氧化物顆粒、約0.01wt.%至約1wt.%的凝膠化活化劑、約30wt.%至約80wt.%的水以及約5wt.%至約40wt.%的至少一種助溶劑(二級溶劑,secondary?solvent)。工作電解液為凝膠形式且具有約5.0至約8.0的ph值,并且工作電解液具有在25℃的溫度下測定的約10毫西門子/厘米至約100毫西門子/厘米的電導(dǎo)率。3、根據(jù)本公開的又一個方面,公開了一種用于形成濕式電解電容器的方法。該方法包括:形成混合物,該混合物包含有機(jī)酸的銨鹽、無機(jī)氧化物顆粒、凝膠化活化劑、酸以及包括水的溶劑體系;引起(inducing)混合物的凝膠化,使混合物表現(xiàn)出約50°至90°的第一相角δ;使膠凝混合物(gelled?mixture)與陽極、陰極、或陽極和陰極連通,其中,陽極是由經(jīng)過壓制和燒結(jié)的粉末形成的陽極氧化壓片;隨后,使混合物進(jìn)一步膠凝形成工作電解液,該工作電解液表現(xiàn)出0°至約20°的第二相角δ,其中,工作電解液在約18小時或更短時間期間表現(xiàn)出第二相角,并且工作電解液還具有約5.0至約8.0的ph值。4、下面更詳細(xì)地闡述本發(fā)明的其它特征和方面。技術(shù)特征:1.一種濕式電解電容器,所述濕式電解電容器包括:2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的濕式電解電容器,其中,所述工作電解液包括有機(jī)酸的銨鹽、無機(jī)氧化物顆粒、酸、凝膠化活化劑和包括水的溶劑體系。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的濕式電解電容器,其中,所述凝膠化活化劑是自組裝凝膠劑、交聯(lián)凝膠劑或它們的組合。4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的濕式電解電容器,其中,所述凝膠化活化劑包括:糖或其衍生物、維生素或其衍生物、甘油或其衍生物或它們的組合與c1-c36脂肪烷酸形成的酯;有機(jī)金屬化合物;或所述酯和所述有機(jī)金屬化合物的任意組合。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的濕式電解電容器,其中,所述有機(jī)金屬化合物具有以下通式:6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的濕式電解電容器,其中,所述有機(jī)金屬化合物是伯胺、仲胺、叔胺,或它們的組合,優(yōu)選地,其中,所述有機(jī)金屬化合物是3-氨基丙基三乙氧基硅烷、3-氨基丙基三甲氧基硅烷、4-氨基丁基三乙氧基硅烷、間氨基苯基三甲氧基硅烷、對氨基苯基三甲氧基硅烷、氨基苯基三甲氧基硅烷、3-氨基丙基三(甲氧基-乙氧基)硅烷、11-氨基十一烷基三乙氧基硅烷、2(4-吡啶基乙基)三乙氧基硅烷、2-(三甲氧基硅烷基乙基)吡啶、n-(3-三甲氧基硅烷基丙基)吡咯、3-(間氨基苯氧基丙基三甲氧基硅烷、氨丙基硅烷三醇、3-氨基丙基甲基二乙氧基硅烷、3-氨基丙基二異丙基乙氧基硅烷、3-氨基丙基二甲基乙氧基硅烷;或它們的組合。7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的濕式電解電容器,其中,所述糖或其衍生物、所述維生素或其衍生物、所述甘油或其衍生物或它們的組合與c1-c36脂肪烷酸形成的所述酯是抗壞血酸烷酸酯、山梨醇酐烷酸酯、單烷酸三甘油酯、蔗糖烷酸酯,或它們的組合。8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的濕式電解電容器,其中,所述凝膠化活化劑是抗壞血酸棕櫚酸酯、抗壞血酸癸酸酯、抗壞血酸月桂酸酯、抗壞血酸辛酸酯、抗壞血酸肉豆蔻酸酯、抗壞血酸油酸酯、山梨醇酐單硬脂酸酯、山梨醇酐月桂酸酯、山梨醇酐辛酸酯、山梨醇酐肉豆蔻酸酯、山梨醇酐油酸酯、甘油棕櫚酸酯、甘油單癸酸酯、甘油單辛酸酯、甘油單硬脂酸酯、甘油單油酸酯、蔗糖棕櫚酸酯、蔗糖單癸酸酯、蔗糖單硬脂酸酯、蔗糖月桂酸酯、蔗糖辛酸酯、蔗糖肉豆蔻酸酯、蔗糖油酸酯,或它們的組合。9.根據(jù)權(quán)利要求4的濕式電解電容器,其中,所述凝膠化活化劑是山梨醇酐烷酸酯,優(yōu)選為山梨醇酐單硬脂酸酯或3-氨基丙基三甲氧基硅烷。10.根據(jù)權(quán)利要求2所述的濕式電解電容器,其中,基于所述工作電解液的重量,所述凝膠化活化劑在所述工作電解液中以約0.01wt.%至約2wt.%,優(yōu)選為約0.05wt.%至約0.1wt.%的量存在。11.根據(jù)權(quán)利要求2所述的濕式電解電容器,其中,所述溶劑系統(tǒng)還包括助溶劑。12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的濕式電解電容器,其中,所述助溶劑是乙二醇,其中,所述乙二醇存在于所述工作電解液中。13.根據(jù)權(quán)利要求11所述的濕式電解電容器,其中,水占所述電解液的約35wt.%至約85wt.%,并且乙二醇占所述工作電解液的約25wt.%或更少。14.根據(jù)權(quán)利要求1所述的濕式電解電容器,其中,在25℃的溫度下測定的,所述工作電解液表現(xiàn)出約10毫西門子每厘米至約100毫西門子每厘米的電導(dǎo)率。15.根據(jù)權(quán)利要求1所述的濕式電解電容器,其中,所述陽極是面狀的并且具有約5毫米或更小的厚度,優(yōu)選地,其中,所述面狀陽極具有d形或圓柱形。16.根據(jù)權(quán)利要求1所述的濕式電解電容器,其中,所述粉末由鉭顆粒形成,優(yōu)選地,其中,所述鉭顆粒是長寬比為約2至約100的片狀顆粒,和/或其中,所述陰極包括金屬襯底,可選地,所述金屬襯底包括鈦。17.根據(jù)權(quán)利要求1所述的濕式電解電容器,所述濕式電解電容器還包括導(dǎo)電聚合物層,所述導(dǎo)電聚合物層設(shè)置在所述陰極上,其中,所述導(dǎo)電聚合物是取代的聚噻吩,優(yōu)選地,其中,所述取代的聚噻吩是聚(3,4-亞乙基二氧噻吩)。18.一種植入式醫(yī)療設(shè)備,所述植入式醫(yī)療設(shè)備包括根據(jù)權(quán)利要求1所述的濕式電解電容器。19.一種用于濕式電解電容器的工作電解液,所述工作電解液包括約1wt.%至約40wt.%的至少一種有機(jī)酸銨鹽、約0.01wt.%至約10wt.%的至少一種酸、約0.5wt.%至約20wt.%的無機(jī)氧化物顆粒、約0.01wt.%至約2wt.%的凝膠化活化劑、約30wt.%至約80wt.%的水、以及約5wt.%至約40wt.%的至少一種助溶劑,其中,所述工作電解液為凝膠形式且具有約5.0至約8.0的ph值,并且所述工作電解液具有在25℃溫度下測定的約10毫西門子每厘米至約100毫西門子每厘米的電導(dǎo)率。20.根據(jù)權(quán)利要求19所述的工作電解液,其中,所述凝膠化活化劑包括:糖或其衍生物、維生素或其衍生物、甘油或其衍生物或它們的組合與c1-c36脂肪烷酸形成的酯;有機(jī)金屬化合物;或所述酯和所述有機(jī)金屬化合物的任意組合。21.根據(jù)權(quán)利要求20所述的工作電解液,其中,所述有機(jī)金屬化合物具有以下通式:22.一種用于形成濕式電解電容器的方法,所述方法包括:23.根據(jù)權(quán)利要求22所述的方法,其中,在所述工作電解液中使用的所述凝膠化活化劑的量使得在約6小時和約12小時之間表現(xiàn)出所述第二相角。24.根據(jù)權(quán)利要求22所述的方法,其中,將所述混合物進(jìn)行超聲分散。技術(shù)總結(jié)本發(fā)明提供了一種濕式電解電容器。該電容器包含陽極、陰極以及與陽極和陰極連通的工作電解液,陽極包括由經(jīng)過壓制和燒結(jié)的粉末形成的陽極氧化壓片。工作電解液呈凝膠形式,并且包括有機(jī)酸銨鹽、無機(jī)氧化物顆粒、凝膠化活化劑、酸以及包括水的溶劑體系。工作電解液具有約5.0至約8.0的pH值。技術(shù)研發(fā)人員:克雷格·尼爾斯,哈里·基山·拉奧·阿巴拉朱,納奧米·洛利斯,簡·彼得日萊克受保護(hù)的技術(shù)使用者:京瓷AVX元器件公司技術(shù)研發(fā)日:技術(shù)公布日:2025/5/22
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