本發(fā)明涉及電容器技術(shù)領(lǐng)域，具體的涉及一種高容量非固體電解質(zhì)鉭電容器。
背景技術(shù)：
：
進(jìn)入90年代以來，電子工業(yè)和汽車工業(yè)等用的鉭電容器產(chǎn)量在世界范圍內(nèi)飛速增長。鉭電容器向小型化、高容量化、薄型化和阻燃型發(fā)展的趨勢明顯。為此，世界各國都在努力開發(fā)鉭電容器用的高CV積的鉭粉。據(jù)資料報(bào)道，在全世界每年消費(fèi)的鉭加工材料中一半以上的鉭粉用于制作鉭電容器。
由于鉭電容器可以在溫度變化劇烈的條件下正常地工作，而且它的體積小、容量大，比同體積的其他電容器的電容量大5倍以上，因此廣泛用于計(jì)算機(jī)、雷達(dá)、導(dǎo)彈、超音速飛機(jī)、自動控制裝置等電子線路中。進(jìn)入90年代中后期，隨著彩電、個人電腦、汽車移動電話、傳呼機(jī)、攝像機(jī)、便攜式電話、助聽器產(chǎn)量的急劇增加，對鉭電容器的需求將更加旺盛。這些應(yīng)用促使鉭電容器已向小型化、高容量化、薄型化和阻燃型發(fā)展，這就需要對現(xiàn)有的鉭電容器進(jìn)行進(jìn)一步改進(jìn)。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
：
本發(fā)明的目的是提供一種高容量非固體電解質(zhì)鉭電容器，其容量大，且制備過程中無污染，制備簡單。
本發(fā)明的另一個目的是提供該高容量非固體電解質(zhì)鉭電容器的制備方法。
為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：
一種高容量非固體電解質(zhì)鉭電容器，其包括鉭陽極、陰極，鉭陽極、陰極是密封在一個由金屬材料制備的金屬外殼內(nèi)，且金屬外殼殼體內(nèi)充有電解液，其中陰極是鉭箔與陰極材料復(fù)合而成，陰極材料以質(zhì)量百分比包括水合氧化釕27-73％、多壁碳納米管16-49％、氧化石墨烯5-15％、導(dǎo)電劑1-10％、粘結(jié)劑3-8％。
一種高容量非固體電解質(zhì)鉭電容器的制備方法，包括以下步驟：
(1)陽極制備：
將鉭金屬粉壓制而成圓餅狀，分別在高溫以及真空條件下燒結(jié)成多孔基體，然后再進(jìn)行陽極氧化，在其正反兩個表面均制備一層Ta2O5介質(zhì)膜，然后放入去離子水中煮洗，放入烘箱中烘干，得到以Ta2O5介質(zhì)膜為絕緣介質(zhì)的鉭粉燒結(jié)塊正極基體；
(2)陰極制備：
a)將多壁碳納米管分散在混合強(qiáng)酸中攪拌均勻，80-110℃高溫處理3-10h后，，抽濾、水洗、干燥后得到高親水性多壁碳納米管；
b)將水合三氯化釕溶解在50-70ml水中，得到三氯化釕溶液，將氧化石墨烯和步驟a)制得的高親水性多壁碳納米管研磨混合均勻，然后加入到三氯化釕溶液中，3000-5000轉(zhuǎn)/分的狀態(tài)下攪拌0.5-1h，然后轉(zhuǎn)移至水熱釜中，在150-200℃下反應(yīng)10-13h，反應(yīng)結(jié)束后，抽濾、水洗、乙醇洗，然后在150-200℃下干燥20-24h，得到氧化石墨烯-高親水性多壁碳納米管-三氯化釕復(fù)合材料；
c)將鉭箔經(jīng)10MPa壓片，去油、堿洗，然后用混合強(qiáng)酸除去氧化膜，并在100-200℃干燥2h后得到清潔后的鉭箔；
d)將粘結(jié)劑與N-甲基吡咯烷酮超聲0.5-1h得到膠體溶液，將步驟b)得到的氧化石墨烯-高親水性多壁碳納米管-三氯化釕復(fù)合材料和導(dǎo)電劑研磨均勻，然后超聲處理0.5-1h后加入到膠體溶液中，攪拌2.5-3.5h后熱壓在鉭箔上，經(jīng)45-60℃干燥3-5h，然后在90-120℃下干燥1h，真空170-220℃下燒結(jié)0.5-0.8h，得到陰極；
(3)鉭電容器的制備：
將電容器的第一片陰極片焊上引出線后裝于金屬外殼中，再將陽極片上焊上引出線后裝于金屬外殼中，將第二片陰極片裝于金屬外殼中，并將第一陰極片的引出線與第二陰極片的引出線連在一起引出外殼，再向外殼殼體內(nèi)灌入電解質(zhì)溶液，然后將壓蓋壓入，蓋住外殼殼體，采用激光焊接將壓蓋與外殼殼體密封，得到高容量鉭電容器。
作為上述技術(shù)方案的優(yōu)選，步驟(1)中，所述高溫下燒結(jié)的條件為：溫度為：1200-1500℃，燒結(jié)時間為30-50min。
作為上述技術(shù)方案的優(yōu)選，步驟(1)中，所述真空下燒結(jié)的條件為：真空度為2×103Torr以內(nèi)。
作為上述技術(shù)方案的優(yōu)選，步驟(2)中，所述粘結(jié)劑包括聚偏氟乙烯、聚四氟乙烯、聚乙烯醇、羧甲基纖維素中的一種或多種混合。
作為上述技術(shù)方案的優(yōu)選，所述導(dǎo)電劑為乙炔黑、導(dǎo)電石墨、導(dǎo)電炭黑、石墨烯、碳納米管中的一種或多種混合。
本發(fā)明具有以下有益效果：
本發(fā)明提供的鉭電容器，陰極采用鉭箔與陰極材料復(fù)合而成，并合理控制陰極材料得到組分，使得制得的鉭電容器容量大，能量密度高；且該鉭電容器的制備方法簡單，工藝條件溫和，制備成本低。
具體實(shí)施方式：
為了更好的理解本發(fā)明，下面通過實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)一步說明，實(shí)施例只用于解釋本發(fā)明，不會對本發(fā)明構(gòu)成任何的限定。
實(shí)施例1
一種高容量非固體電解質(zhì)鉭電容器，其包括鉭陽極、陰極，鉭陽極、陰極是密封在一個由金屬材料制備的金屬外殼內(nèi)，且金屬外殼殼體內(nèi)充有電解液，其中陰極是鉭箔與陰極材料復(fù)合而成，陰極材料以質(zhì)量百分比包括水合氧化釕27％、多壁碳納米管16％、氧化石墨烯5％、導(dǎo)電劑1％、粘結(jié)劑3％。
其制備方法包括以下步驟：
(1)陽極制備：
將鉭金屬粉壓制而成圓餅狀，分別在高溫以及真空條件下燒結(jié)成多孔基體，然后再進(jìn)行陽極氧化，在其正反兩個表面均制備一層Ta2O5介質(zhì)膜，然后放入去離子水中煮洗，放入烘箱中烘干，得到以Ta2O5介質(zhì)膜為絕緣介質(zhì)的鉭粉燒結(jié)塊正極基體；
(2)陰極制備：
a)將多壁碳納米管分散在混合強(qiáng)酸中攪拌均勻，80℃高溫處理3h后，抽濾、水洗、干燥后得到高親水性多壁碳納米管；
b)將水合三氯化釕溶解在50ml水中，得到三氯化釕溶液，將氧化石墨烯和步驟a)制得的高親水性多壁碳納米管研磨混合均勻，然后加入到三氯化釕溶液中，3000轉(zhuǎn)/分的狀態(tài)下攪拌0.5h，然后轉(zhuǎn)移至水熱釜中，在150℃下反應(yīng)10h，反應(yīng)結(jié)束后，抽濾、水洗、乙醇洗，然后在150-200℃下干燥20h，得到氧化石墨烯-高親水性多壁碳納米管-三氯化釕復(fù)合材料；
c)將鉭箔經(jīng)10MPa壓片，去油、堿洗，然后用混合強(qiáng)酸除去氧化膜，并在100-200℃干燥2h后得到清潔后的鉭箔；
d)將粘結(jié)劑與N-甲基吡咯烷酮超聲0.5h得到膠體溶液，將步驟b)得到的氧化石墨烯-高親水性多壁碳納米管-三氯化釕復(fù)合材料和導(dǎo)電劑研磨均勻，然后超聲處理0.5h后加入到膠體溶液中，攪拌2.5h后熱壓在鉭箔上，經(jīng)45-60℃干燥3h，然后在90℃下干燥1h，真空170℃下燒結(jié)0.5h，得到陰極；
(3)鉭電容器的制備：
將電容器的第一片陰極片焊上引出線后裝于金屬外殼中，再將陽極片上焊上引出線后裝于金屬外殼中，將第二片陰極片裝于金屬外殼中，并將第一陰極片的引出線與第二陰極片的引出線連在一起引出外殼，再向外殼殼體內(nèi)灌入電解質(zhì)溶液，然后將壓蓋壓入，蓋住外殼殼體，采用激光焊接將壓蓋與外殼殼體密封，得到高容量鉭電容器。
實(shí)施例2
一種高容量非固體電解質(zhì)鉭電容器，其包括鉭陽極、陰極，鉭陽極、陰極是密封在一個由金屬材料制備的金屬外殼內(nèi)，且金屬外殼殼體內(nèi)充有電解液，其中陰極是鉭箔與陰極材料復(fù)合而成，陰極材料以質(zhì)量百分比包括水合氧化釕73％、多壁碳納米管49％、氧化石墨烯15％、導(dǎo)電劑10％、粘結(jié)劑8％。
其制備方法包括以下步驟：
(1)陽極制備：
將鉭金屬粉壓制而成圓餅狀，分別在高溫以及真空條件下燒結(jié)成多孔基體，然后再進(jìn)行陽極氧化，在其正反兩個表面均制備一層Ta2O5介質(zhì)膜，然后放入去離子水中煮洗，放入烘箱中烘干，得到以Ta2O5介質(zhì)膜為絕緣介質(zhì)的鉭粉燒結(jié)塊正極基體；
(2)陰極制備：
a)將多壁碳納米管分散在混合強(qiáng)酸中攪拌均勻，110℃高溫處理10h后，抽濾、水洗、干燥后得到高親水性多壁碳納米管；
b)將水合三氯化釕溶解在70ml水中，得到三氯化釕溶液，將氧化石墨烯和步驟a)制得的高親水性多壁碳納米管研磨混合均勻，然后加入到三氯化釕溶液中，5000轉(zhuǎn)/分的狀態(tài)下攪拌1h，然后轉(zhuǎn)移至水熱釜中，在200℃下反應(yīng)13h，反應(yīng)結(jié)束后，抽濾、水洗、乙醇洗，然后在150-200℃下干燥24h，得到氧化石墨烯-高親水性多壁碳納米管-三氯化釕復(fù)合材料；
c)將鉭箔經(jīng)10MPa壓片，去油、堿洗，然后用混合強(qiáng)酸除去氧化膜，并在100-200℃干燥2h后得到清潔后的鉭箔；
d)將粘結(jié)劑與N-甲基吡咯烷酮超聲1h得到膠體溶液，將步驟b)得到的氧化石墨烯-高親水性多壁碳納米管-三氯化釕復(fù)合材料和導(dǎo)電劑研磨均勻，然后超聲處理1h后加入到膠體溶液中，攪拌3.5h后熱壓在鉭箔上，經(jīng)45-60℃干燥5h，然后在120℃下干燥1h，真空220℃下燒結(jié)0.8h，得到陰極；
(3)鉭電容器的制備：
將電容器的第一片陰極片焊上引出線后裝于金屬外殼中，再將陽極片上焊上引出線后裝于金屬外殼中，將第二片陰極片裝于金屬外殼中，并將第一陰極片的引出線與第二陰極片的引出線連在一起引出外殼，再向外殼殼體內(nèi)灌入電解質(zhì)溶液，然后將壓蓋壓入，蓋住外殼殼體，采用激光焊接將壓蓋與外殼殼體密封，得到高容量鉭電容器。
實(shí)施例3
一種高容量非固體電解質(zhì)鉭電容器，其包括鉭陽極、陰極，鉭陽極、陰極是密封在一個由金屬材料制備的金屬外殼內(nèi)，且金屬外殼殼體內(nèi)充有電解液，其中陰極是鉭箔與陰極材料復(fù)合而成，陰極材料以質(zhì)量百分比包括水合氧化釕37％、多壁碳納米管20％、氧化石墨烯7％、導(dǎo)電劑3％、粘結(jié)劑4％。
其制備方法包括以下步驟：
(1)陽極制備：
將鉭金屬粉壓制而成圓餅狀，分別在高溫以及真空條件下燒結(jié)成多孔基體，然后再進(jìn)行陽極氧化，在其正反兩個表面均制備一層Ta2O5介質(zhì)膜，然后放入去離子水中煮洗，放入烘箱中烘干，得到以Ta2O5介質(zhì)膜為絕緣介質(zhì)的鉭粉燒結(jié)塊正極基體；
(2)陰極制備：
a)將多壁碳納米管分散在混合強(qiáng)酸中攪拌均勻，85℃高溫處理5h后，，抽濾、水洗、干燥后得到高親水性多壁碳納米管；
b)將水合三氯化釕溶解在60ml水中，得到三氯化釕溶液，將氧化石墨烯和步驟a)制得的高親水性多壁碳納米管研磨混合均勻，然后加入到三氯化釕溶液中，3500轉(zhuǎn)/分的狀態(tài)下攪拌0.6h，然后轉(zhuǎn)移至水熱釜中，在160℃下反應(yīng)11h，反應(yīng)結(jié)束后，抽濾、水洗、乙醇洗，然后在150-200℃下干燥21h，得到氧化石墨烯-高親水性多壁碳納米管-三氯化釕復(fù)合材料；
c)將鉭箔經(jīng)10MPa壓片，去油、堿洗，然后用混合強(qiáng)酸除去氧化膜，并在100-200℃干燥2h后得到清潔后的鉭箔；
d)將粘結(jié)劑與N-甲基吡咯烷酮超聲0.6h得到膠體溶液，將步驟b)得到的氧化石墨烯-高親水性多壁碳納米管-三氯化釕復(fù)合材料和導(dǎo)電劑研磨均勻，然后超聲處理0.6h后加入到膠體溶液中，攪拌3.7h后熱壓在鉭箔上，經(jīng)45-60℃干燥3.5h，然后在100℃下干燥1h，真空180℃下燒結(jié)0.6h，得到陰極；
(3)鉭電容器的制備：
將電容器的第一片陰極片焊上引出線后裝于金屬外殼中，再將陽極片上焊上引出線后裝于金屬外殼中，將第二片陰極片裝于金屬外殼中，并將第一陰極片的引出線與第二陰極片的引出線連在一起引出外殼，再向外殼殼體內(nèi)灌入電解質(zhì)溶液，然后將壓蓋壓入，蓋住外殼殼體，采用激光焊接將壓蓋與外殼殼體密封，得到高容量鉭電容器。
實(shí)施例4
一種高容量非固體電解質(zhì)鉭電容器，其包括鉭陽極、陰極，鉭陽極、陰極是密封在一個由金屬材料制備的金屬外殼內(nèi)，且金屬外殼殼體內(nèi)充有電解液，其中陰極是鉭箔與陰極材料復(fù)合而成，陰極材料以質(zhì)量百分比包括水合氧化釕47％、多壁碳納米管36％、氧化石墨烯9％、導(dǎo)電劑6％、粘結(jié)劑5％。
其制備方法包括以下步驟：
(1)陽極制備：
將鉭金屬粉壓制而成圓餅狀，分別在高溫以及真空條件下燒結(jié)成多孔基體，然后再進(jìn)行陽極氧化，在其正反兩個表面均制備一層Ta2O5介質(zhì)膜，然后放入去離子水中煮洗，放入烘箱中烘干，得到以Ta2O5介質(zhì)膜為絕緣介質(zhì)的鉭粉燒結(jié)塊正極基體；
(2)陰極制備：
a)將多壁碳納米管分散在混合強(qiáng)酸中攪拌均勻，90℃高溫處理6h后，抽濾、水洗、干燥后得到高親水性多壁碳納米管；
b)將水合三氯化釕溶解在70ml水中，得到三氯化釕溶液，將氧化石墨烯和步驟a)制得的高親水性多壁碳納米管研磨混合均勻，然后加入到三氯化釕溶液中，4000轉(zhuǎn)/分的狀態(tài)下攪拌0.7h，然后轉(zhuǎn)移至水熱釜中，在170℃下反應(yīng)12h，反應(yīng)結(jié)束后，抽濾、水洗、乙醇洗，然后在150-200℃下干燥22h，得到氧化石墨烯-高親水性多壁碳納米管-三氯化釕復(fù)合材料；
c)將鉭箔經(jīng)10MPa壓片，去油、堿洗，然后用混合強(qiáng)酸除去氧化膜，并在100-200℃干燥2h后得到清潔后的鉭箔；
d)將粘結(jié)劑與N-甲基吡咯烷酮超聲0.7h得到膠體溶液，將步驟b)得到的氧化石墨烯-高親水性多壁碳納米管-三氯化釕復(fù)合材料和導(dǎo)電劑研磨均勻，然后超聲處理0.7h后加入到膠體溶液中，攪拌2.9h后熱壓在鉭箔上，經(jīng)45-60℃干燥4h，然后在100℃下干燥1h，真空200℃下燒結(jié)0.7h，得到陰極；
(3)鉭電容器的制備：
將電容器的第一片陰極片焊上引出線后裝于金屬外殼中，再將陽極片上焊上引出線后裝于金屬外殼中，將第二片陰極片裝于金屬外殼中，并將第一陰極片的引出線與第二陰極片的引出線連在一起引出外殼，再向外殼殼體內(nèi)灌入電解質(zhì)溶液，然后將壓蓋壓入，蓋住外殼殼體，采用激光焊接將壓蓋與外殼殼體密封，得到高容量鉭電容器。
實(shí)施例5
一種高容量非固體電解質(zhì)鉭電容器，其包括鉭陽極、陰極，鉭陽極、陰極是密封在一個由金屬材料制備的金屬外殼內(nèi)，且金屬外殼殼體內(nèi)充有電解液，其中陰極是鉭箔與陰極材料復(fù)合而成，陰極材料以質(zhì)量百分比包括水合氧化釕57％、多壁碳納米管40％、氧化石墨烯11％、導(dǎo)電劑8％、粘結(jié)劑6％。
其制備方法包括以下步驟：
(1)陽極制備：
將鉭金屬粉壓制而成圓餅狀，分別在高溫以及真空條件下燒結(jié)成多孔基體，然后再進(jìn)行陽極氧化，在其正反兩個表面均制備一層Ta2O5介質(zhì)膜，然后放入去離子水中煮洗，放入烘箱中烘干，得到以Ta2O5介質(zhì)膜為絕緣介質(zhì)的鉭粉燒結(jié)塊正極基體；
(2)陰極制備：
a)將多壁碳納米管分散在混合強(qiáng)酸中攪拌均勻，100℃高溫處理8h后，，抽濾、水洗、干燥后得到高親水性多壁碳納米管；
b)將水合三氯化釕溶解在60ml水中，得到三氯化釕溶液，將氧化石墨烯和步驟a)制得的高親水性多壁碳納米管研磨混合均勻，然后加入到三氯化釕溶液中，4500轉(zhuǎn)/分的狀態(tài)下攪拌0.8h，然后轉(zhuǎn)移至水熱釜中，在180℃下反應(yīng)13h，反應(yīng)結(jié)束后，抽濾、水洗、乙醇洗，然后在150-200℃下干燥23h，得到氧化石墨烯-高親水性多壁碳納米管-三氯化釕復(fù)合材料；
c)將鉭箔經(jīng)10MPa壓片，去油、堿洗，然后用混合強(qiáng)酸除去氧化膜，并在100-200℃干燥2h后得到清潔后的鉭箔；
d)將粘結(jié)劑與N-甲基吡咯烷酮超聲0.8h得到膠體溶液，將步驟b)得到的氧化石墨烯-高親水性多壁碳納米管-三氯化釕復(fù)合材料和導(dǎo)電劑研磨均勻，然后超聲處理0.9h后加入到膠體溶液中，攪拌3.4h后熱壓在鉭箔上，經(jīng)45-60℃干燥4.5h，然后在110℃下干燥1h，真空210℃下燒結(jié)0.75h，得到陰極；
(3)鉭電容器的制備：
將電容器的第一片陰極片焊上引出線后裝于金屬外殼中，再將陽極片上焊上引出線后裝于金屬外殼中，將第二片陰極片裝于金屬外殼中，并將第一陰極片的引出線與第二陰極片的引出線連在一起引出外殼，再向外殼殼體內(nèi)灌入電解質(zhì)溶液，然后將壓蓋壓入，蓋住外殼殼體，采用激光焊接將壓蓋與外殼殼體密封，得到高容量鉭電容器。