电解电容器论文和设计

全文摘要

本实用新型提供一种电解电容器，将附有引线端子的阳极箔、阴极箔同分隔材料一起卷绕成圆筒形芯包，将其放入有底的圆容器中，用封口体在容器开口端封止；引线端子由封口体的贯穿孔引出；其中，引线端子包括铝线及与之相连接的金属线；铝线包括圆棒部及与电极箔相连的扁平部，通过对垂直圆棒径向单侧加工使扁平部偏离径向中心，铝线的圆棒部与金属线熔接；铝线的圆棒部与扁平部连接处形成倾斜部，所述倾斜部呈线性过度或曲线形过度；倾斜部从电容器芯包的端面引出，且在倾斜部和与其相对的电极间设置绝缘材料。

主设计要求

1.一种电解电容器，其特征在于：将附有引线端子的阳极箔、阴极箔同分隔材料一起卷绕成圆筒形芯包，将其放入有底的圆容器中，用封口体在容器开口端封止；引线端子由封口体的贯穿孔引出；其中，引线端子包括铝线及与之相连接的金属线；铝线包括圆棒部及与电极箔相连的扁平部，通过对垂直圆棒径向单侧加工使扁平部偏离径向中心，铝线的圆棒部与金属线熔接；铝线的圆棒部与扁平部连接处形成倾斜部，所述倾斜部呈线性过度或曲线形过度；倾斜部从电容器芯包的端面引出，且在倾斜部和与其相对的电极间设置绝缘材料。

设计方案

1.一种电解电容器，其特征在于：

将附有引线端子的阳极箔、阴极箔同分隔材料一起卷绕成圆筒形芯包，将其放入有底的圆容器中，用封口体在容器开口端封止；引线端子由封口体的贯穿孔引出；其中，引线端子包括铝线及与之相连接的金属线；铝线包括圆棒部及与电极箔相连的扁平部，通过对垂直圆棒径向单侧加工使扁平部偏离径向中心，铝线的圆棒部与金属线熔接；铝线的圆棒部与扁平部连接处形成倾斜部，所述倾斜部呈线性过度或曲线形过度；倾斜部从电容器芯包的端面引出，且在倾斜部和与其相对的电极间设置绝缘材料。

2.一种电解电容器，其特征在于：

将附有引线端子的阳极箔、阴极箔同分隔材料一起卷绕成圆筒形芯包，将其放入有底的圆容器中，用封口体在容器开口端封止；引线端子由封口体的贯穿孔引出；其中，引线端子包括铝线及与之相连接的金属线；铝线包括圆棒部及与电极箔相连的扁平部，通过对垂直圆棒径向单侧加工使扁平部偏离径向中心，铝线的圆棒部与金属线熔接；铝线的圆棒部与扁平部连接处形成倾斜部，所述倾斜部呈线性过度或曲线形过度；倾斜部从电容器芯包的端面引出，且仅在阴极侧引线端子倾斜部和与其相对的电极间设置绝缘材料。

设计说明书

技术领域

本实用新型涉及电容器技术领域，尤其涉及一种具有优异绝缘性能的电解电容器的芯包结构。

背景技术

本实用新型涉及的电解电容器，是由引线端子连接的铝等形成的阳极侧电极箔和阴极侧电极箔经由分隔材料卷绕或层叠的电容器芯包与电解液一起收纳在有底管状圆筒容器中，并用封口体密封圆筒容器的开口处而构成。

引线端子由铝线和金属线构成，铝线和金属线通过电弧焊等方式进行连接。另外，所述铝线包括具有大致圆柱状的圆棒部，以及在该圆棒部通过冲压加工等形成的扁平部。圆棒部的扁平部侧的厚度呈直线或曲线性减少，形成倾斜部。此外，电极箔和所述扁平部连接。在所述电解电容器中，所述倾斜部被设置为覆盖在相邻的对电极的电极箔的端部的上方。引线端子具有，如图5a所示，将圆棒部从一个方向通过冲压加工而压缩形成扁平部的引线端子，以及，如图5b所示，圆棒部2a被压缩以便将其夹在中间，从圆棒部分2a的直径方向的中心部形成扁平部2b，并且在倾斜部2d-1，2d-2两处形成倾斜部的引线端子2。

近年，电解电容器的特性被要求改善，例如，降低等效串联电阻(ESR)以及等效串联电感(ESL)等等。为了实现降低ESR和ESL，如图5a所示，可以从一个方向通过压力加工压缩圆棒形成扁平部的引线端子。在这种情况下，引线扁平部连接在电极箔中心位置，从而达到了降低ESR的目的；另外，将阴阳极引线端子倾斜部相互对立设置，以减少阴阳极端子间距离，并减少ESL。

【需要解决的技术问题】

然而，电解电容器可能会发生诸如施加电压Vs超过额定电压的异常情况。例如，当瞬间施加接近电解电容器额定电压的两倍的电压时，引线端子的倾斜部分和对电极的电极箔的端部之间可能发生短路。这种现象，在如图5a所示的单侧成型引线中更加明显。这是由于，与如图5b所示的从圆棒部2a的直径方向的中心形成的扁平部2b，并在倾斜部2d-1和2d-2两处形成的引线端子2相比，单侧成型引线端子2d的面积更大，这是短路的可能的起因。因而，对电解电容器提出了更高的安全性要求。

作为用于防止引线端子和电极箔的端部之间的短路的方法，扩大分隔材料的宽度，将分隔材料设置在所述倾斜部与对电极的电极箔的端部之间。但是，增加了分隔材料的宽度，进而增加了电解液量，也减少了容器内部空间；从而导致在使用过程中容器内部压力提前升高，因此安全阀早期打开又成为新的问题。

实用新型内容

鉴于上述问题，本文目的是为了解决当电解电容器处于异常状态时，避免引线端子与电极箔的端部之间产生短路。

【解决问题的技术手段】

本实用新型提供一种电解电容器，用于解决现有技术中存在的施工工艺复杂，成本较高，并且施工工期较长的技术问题。

为了达成所述目的，将由与阳极侧的引线端子连接的阳极箔和由与阴极侧的引线端子连接的阴极箔，与分隔材料一起卷绕，封装在圆筒型容器中，封口体容纳在圆筒容器的开口端，阳极侧的引线端子和阴极侧的引线端子分别从封口体中形成的通孔中引出，圆筒容器的开口端部卷曲密封。所述引线端子包括圆棒部、与电极箔连接的具有扁平部的铝线以及焊接在该铝线的圆棒部的金属线；圆棒部和扁平部的边界部形成倾斜部，倾斜部从电容器芯包的端面引出，将分隔材料设置在倾斜部和与其相对的对电极的电极箔的端部之间。

还有，将由与阳极侧的引线端子连接的阳极箔和由与阴极侧的引线端子连接的阴极箔，与分隔材料一起卷绕，封装在圆筒型容器中，封口体容纳在圆筒容器的开口端，阳极侧的引线端子和阴极侧的引线端子分别从封口体中形成的通孔中引出，圆筒容器的开口端部卷曲密封。所述引线端子包括圆棒部、与电极箔连接的具有扁平部的铝线以及焊接在该铝线的圆棒部的金属线；圆棒部和扁平部的边界部形成的倾斜部，倾斜部从电容器芯包的端面引出，将绝缘材料设置在阴极侧引线端子倾斜部和与其相对的阳极电极箔的端部之间。

【实用新型的效果】

在倾斜部和与其相对的电极箔的端部之间设置绝缘材料，可以防止倾斜部分和与其相对的电极箔的端部之间的短路。

附图说明

在下文中将基于实施例并参考附图来对本实用新型进行更详细的描述。

图1是本实用新型的实施例中电容器的构成例的结构示意图；

图2是本实用新型的实施例中电容器芯包的卷绕状态的透视图；

图3a是本实用新型的实施例中电容器引线端子的俯视图；

图3b是本实用新型的实施例中电容器引线端子的侧面图；

图4是本实用新型的其他的实施方式中的电容器引线端子的断面图；

图5a是电容器引线端子的断面图；

图5b是电容器引线端子的断面图。

附图标记：

1、电容器芯包；2-1、引线端子(阴极侧)；2-2、引线端子(阳极侧)

2a、圆棒部；2b、扁平部；2c、金属线；2d、倾斜部；3、阳极箔；

4、阴极箔；5-1、5-2、分隔材料；6-1、6-2、绝缘片；7、圆筒容器；

8、封口体。

具体实施方式

以下，结合图1～4对本方案电解电容器的结构进行说明。电容器芯包1是用于本实用新型的电解电容器中的电容器芯包的实例之一。

电容器芯包1包括，例如与引线端子2-1，2-2连接的带状阳极侧的电极箔(阳极箔3)和阴极侧的电极箔(阴极箔4)以及分隔材料5-1，5-2。在该电容器芯包1中，阳极箔3和阴极箔4通过分隔材料5-1和5-2层叠并沿箭头X的方向缠绕。

在所述电容器芯包1中，阳极箔3的厚度没有特别限定，但是它由厚度约为60μm～140μm的铝箔、钽箔、铌箔或钛箔等阀金属箔制成。该阀金属箔通过腐蚀化处理增大表面积，并在阀金属的表面形成氧化薄膜。腐蚀化处理是在酸性溶液中对阀金属箔进行通电处理，在阀金属箔的表面形成凹坑，然后在高温酸性溶液中通过化学溶解来扩大凹坑的直径。氧化薄膜是通过在硼酸铵、磷酸铵或己二酸铵等酸性水溶液中施加电压直至达到预定电压，以在阀金属箔上形成氧化物膜层。

与阳极箔3类似，阴极箔4通过铝箔、钽箔、铌箔或钛箔等金属箔的扩大化处理增加表面积后形成氧化薄膜。此外，与阳极箔3相比，阴极箔4的表面积对电解电容器的静电容量的影响较小。因此，阴极箔4的表面粗糙度的扩大化处理范围或程度小于阳极箔3；另外，由于阴极箔4不需要高密度腐蚀处理，金属箔的厚度通常约为20μm～60μm。

分隔材料5-1和5-2主要使用绝缘材料；如无纺布、马尼拉纸、牛皮纸或纤维素纸等天然纤维材料或合成纤维材料，此外，玻璃、合成高分子纤维等也可以使用。通过将分隔材料5-1和5-2的宽度设定为分别大于阳极箔3和阴极箔4的宽度，将阳极箔3和阴极箔4放置在分隔材料5-1和5-2的宽度内，从而实现阳极箔3和阴极箔4之间的绝缘。因此，电容器芯包1的端面是由分隔材料5-1和5-2的边缘部分而形成。

电解液没有特别限定，优选使用乙二醇、γ-丁内酯或环丁砜作为电解液的溶剂，也可以上述溶剂的组合作为溶剂使用。

电解液中含有的溶质作为驱动电解电容器成分，通常采用铵盐、胺盐、季铵盐和环状脒化合物等等。

如图3a和图3b所示，引线端子2由铝线和金属线2c构成。铝线包括具有大致圆柱形状的圆棒部2a和扁平部2b。扁平部2b是通过从一个方向将铝线冲压加工并压缩变形预定长度而形成的。扁平部2b呈扁平状。扁平部2b是通过诸如缝合或超声波焊接等方式连接到阳极箔3或阴极箔4。在圆棒部2a和扁平部2b之间的交界处过渡形成倾斜部2d。在本实用新型中，由于采用了单侧冲压成型引线，其倾斜部较双侧成型工艺加工的引线端子相比，偏离引线线径中心，进而对对电极箔端面形成覆盖之势。

另外，圆棒部2a的端面和金属线2c的端面通过电弧焊等方式进行连接；金属线2c，通常使用表面镀有铅或锡等金属的附铜钢丝(CP线)。

这样的电容器芯包1，在本实用新型中，绝缘纸6-1和6-2粘贴在分隔材料5-1和5-2上。该绝缘纸6-1和6-2是绝缘片的例子之一。也就是说，绝缘片6-1设置在阴极侧的引线端子2-1的倾斜部2d和与其相对的阳极箔3的端部之间；绝缘片6-2设置在阳极侧的引线端子2-2的倾斜部2d和与其相对的阴极箔4的端部之间。具体来说，绝缘片6-1粘附在分隔材料5-1上，并设置在引线2-1的倾斜部与对应的阳极箔之间，同理绝缘纸6-2被设置在引线2-2倾斜部与对应的阴极箔之间。

绝缘片6-1和6-2的材料选择绝缘且不影响电解电容器特性的材料。特别是在使用电解液作为电解质的电容器，当绝缘片6-1和6-2难以透过电解液时，会抑制电解液与阳极箔3和阴极箔4的接触，有可能会增加ESR。因此，绝缘片6-1和6-2选用与分隔材料5-1和5-2相同的材质的材料。

绝缘片6-1和6-2配置为具有可以充分覆盖引线端子2-1和2-2的倾斜部分2d的面积的四边形形状。本实用新型中把绝缘片6-1和6-2设置为可以完全覆盖倾斜部2d和扁平部2b。由于扁平部2b具有锐角状的角部；当卷绕形成芯包后，引线端子2连接的电极箔将卷绕应力作用在角部和分隔材料5上时，扁平部2b的角部穿过分隔材料5-1和5-2，与相对的电极箔接触时，存在引起短路故障的可能性。将绝缘片6-1和6-2配置为可以覆盖引线端子2的整个扁平部2b，以加强分隔材料5-1和5-2，可以有效防止引线端子2损坏分隔材料5-1和5-2，并且可以抑制短路故障。

绝缘片6-1和6-2可以粘贴到分隔材料5-1和5-2的端部，使得它们不会从分隔材料5-1和5-2上剥离。例如，将粘合材料粘附到绝缘片6-1和6-2与分隔材料5-1和5-2的接触部分上。在本实用新型中，由于倾斜部2d面向电容器芯包1的中心部设置，在该分隔材料5-1和5-2比引线端子2-1和2-2更靠近电容器芯包1的中心侧的部分上粘帖绝缘片6-1和6-2。

引线端子2-1和2-2穿过封口体8的贯通孔。通过引线端子2-1和2-2与贯通孔的紧密粘接，能够保持其密封性。因此，绝缘片6-1和6-2的宽度被设定为使得绝缘片6-1和6-2不被夹在引线端子2-1和2-2和贯通孔之间。如果绝缘片6-1和6-2被夹在引线端子2-1和2-2和贯通孔之间，会降低其密封性。也就是说，绝缘片6-1和6-2须被设置在电容器芯包1的端部和封口体之间。

然后，用电解液浸渍电容器芯包1。将用电解液浸渍后的电容器芯包1收纳在圆筒容器7中，封口体8插入圆筒容器7的端部，圆筒容器7的开口端部经卷曲处理，并将封口体8咬入密封，作为封口体8，使用诸如丁基橡胶、EPT橡胶或硅橡胶等的弹性橡胶。

(实施例的效果)

在本电容器中，绝缘片6-1设置在阴极侧的引线端子2-1的倾斜部2d和阳极箔3的端部之间，以及绝缘片6-2设置在阳极侧的引线端子2-2的倾斜部2d和阴极箔4的端部之间。因此，阴极侧的引线端子2-1的倾斜部2d与阳极箔3的端部之间的短路，以及阳极侧的引线端子2-2的倾斜部2d与阴极箔4的端部之间的短路分别得到抑制。

另外，由于绝缘片6-1和6-2被设置为不与圆棒部2a接触，所以当将圆棒部2a插入封口体的贯通孔时，绝缘片6-1和6-2没有介入。因此，可以保持封口体的贯通孔和圆棒部2a之间的密封性。

(其他的实施例)

绝缘片6-1和6-2设置在倾斜部2d和与该倾斜部2d相对的对电极的电极箔的端部之间，并且足够大到不能从分隔材料5-1和5-2上剥离时，只要其附接到分隔材料5，就不必一定用绝缘片6-1和6-2覆盖扁平部2b。例如，它可以仅附接到分隔材料5-1和5-2的引线端子2-1和2-2的引出侧。

在本实施例中，不限制于将绝缘片6-1粘贴在分隔材料5-2的电容器芯包1的中央侧的表面上，将绝缘纸6-2粘贴在分隔材料5-1的电容器芯包1的外周侧的表面上。引线端子的倾斜部2d和该引线端子相连接的电极箔相向，并且，可以在倾斜部2d和与之相对的对电极的电极箔之间的分隔材料上设置绝缘片，可以是在分隔材料的电容器芯包1的中心侧表面或外周侧表面。

在本实施例中，绝缘片是设置在倾斜部2d和电极箔的端部之间，但是也可以设置成覆盖在引线端子2上。

在该实施例中，并不限定于，将绝缘片6-1和6-2设置在阳极侧的引线端子2-2的倾斜部2d和阴极箔4之间，以及阴极侧的引线端子2-1的倾斜部2d和阳极箔3之间。虽然机理不确定，但是引线端子的倾斜部和与该引线端子相对的端部之间的短路，主要发生在阴极侧的引线端子的倾斜部和阳极箔的端部之间，不太可能在阳极侧的引线端子的倾斜部和阴极箔的端部之间发生。因此，仅把绝缘片设置在阴极侧的引线端子2-1的倾斜部2d和阳极箔3的端部之间即可。

在实例中，倾斜部2d的厚度以直线形过渡到扁平部2b。然而，如图4所示，倾斜部2d的厚度也可以以弯曲形状的曲线形减少过渡到扁平部2b。这个变化可以有效的改善电容器在安装使用过程中由于基板的震动、变形带来的应力疲劳而导致的提前失效。

如上所述，已经描述了本实用新型的电容器的最优选实施例等。本实用新型不限于以上描述，基于专利权中描述的以及本领域技术人员基于本实用新型进行各种修改和变化，均属于本实用新型的范畴。

设计图

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