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一氧化钛电解电容器阳极研究

刘继波  
【摘要】: 电解电容器应用广泛,市场十分巨大,每年需求量达数百亿支。因受性能、资源、价格等不同因素的影响,电解电容器阳极材料由铝—钽—铌—低价铌氧化物等在不断的更新换代。因此研究开发新型电解电容器阳极材料具有十分重要的意义。本课题研究的一氧化钛电解电容器阳极具有比容高,损耗与漏电流较小,资源丰富,价格低廉等优点。 以Ti(TiH_2)与TiO_2固-固反应制备一氧化钛粉末,按烧结型电解电容器的工艺流程:粉末压制成型→阳极烧结→阳极氧化工艺,正交试验及方差分析进行优化的方法对一氧化钛电解电容器阳极制造工艺条件进行了详细研究,采用该工艺制备出的一氧化钛电容器阳极比容为45312μF·V·g~(-1)、损耗tgδ0.316、漏电流(K值)0.00204μA·μF~(-1)·V~(-1),基本达到SJ/T10030-91非固体电解质钽电容器标准。 一氧化钛粉末制备动力学分析表明,O原子在不同物相中的扩散步骤是Ti(或TiH_2)与TiO_2反应速度的控制步骤,高温焙烧有利于反应速度的提高。 借助SEM对烧结机理进行了分析研究,并对烧结条件对阳极电性能的影响进行了分析。机理分析表明,颗粒小或不规则粉末有利于阳极的烧结,但过高的烧结温度会使阳极的空隙度减少,甚至形成闭孔,使得阳极的损耗增大,比容减小。 采用EDX分析了氧化膜结构,在磷酸溶液中赋能时,P元素会进入氧化膜中而影响氧化膜的结构及电性能;在五硼酸氨溶液中赋能时没有杂质元素进入氧化膜。 一氧化钛作为电解电容器的一种新型材料,目前研究还不足。本研究所制备的一氧化钛阳极虽然达到SJ/T10030-91非固体电解质钽电容器标准,但距应用水平还有很大差距,需要通过后续研究(如:赋能、被膜及封装等)才能使其得到推广和应用。一氧化钛电容器作为一种性能好、成本低、可靠性高的电解电容器大有发展前途,可望在某些领域部分取代钽、铝电解电容器,而成为一种新型的电解电容器,预计具有广阔的市场前景,并将带来显著的经济效益。


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