Способ изготовления конденсатора с двойным электрическим слоем

 

Изобретение относится к электротехнике, в частности к конденсаторостроению, и может быть использовано для изготовления конденсаторов с двойным электрическим слоем (ДЭС). В способе изготовления конденсатора с ДЭС обеспечивается электрический контакт между пористым волокнистым угольным материалом и металлическим корпусом способом приварки пористого волокнистого угольного материала с напыленным плазменным методом слоем алюминия толщиной 200-250 мкм к металлическому корпусу, а также увеличение производительности процесса приварки. Приварка достигается путем нагревания пористого волокнистого угольного материала с напыленным слоем алюминия в соприкосновении с металлическим корпусом при механическом сжатии не менее 0,2 кг/см² в вакууме при давлении в камере в диапазоне 10^-3-10^-1Па при температуре 670-690°С в течение 5-7 мин, что обеспечивает приварку угольного материала по всей площади соприкосновения в отличие от прототипа, повышение стабильности внутреннего сопротивления конденсатора с ДЭС и производительности процесса изготовления. Изобретение позволяет уменьшить внутреннее сопротивление конденсатора с ДЭС, повысить его стабильность и производительность процесса сварки. 3 ил. , 1 табл.

Изобретение относится к электротехнике, в частности к конденсаторостроению и может быть использовано для изготовления конденсаторов с двойным электрическим слоем (ДЭС).

Известен способ изготовления конденсатора с ДЭС [1], в котором (фиг. 1) электроды из пористого волокнистого угольного материала или угольного порошка 1, пропитанные электролитом и разделенные ионопроводящим сепаратором 2, помещены в металлический корпус 3 и загерметизированы через прокладку 4. Электрический контакт между пористым волокнистым угольным материалом и металлическим корпусом обеспечивается механическим прижатием.

Недостатком данного способа является нестабильность электрического контакта между пористым волокнистым угольным материалом и металлическим корпусом вследствие чего наблюдается значительный разброс и увеличение внутреннего сопротивления конденсатора с ДЭС.

Известен способ обеспечения электрического контакта между пористым волокнистым угольным материалом 1 (фиг.2) и металлическим корпусом 3 конденсатора с ДЭС путем плазменного напыления алюминиевого слоя 2 толщиной 200-250 мкм на пористый волокнистый угольный материал с последующей приваркой его к металлическому корпусу методом контактной сварки [2].

Однако данный способ имеет недостаток, который связан с тем, что соединение обеспечивается только в месте сварки, а не по всей площади соприкосновения, что может привести к отслоению пористого волокнистого угольного материала из-за недостаточной прочности соединения при механических нагрузках на конденсатор с ДЭС и увеличению его внутреннего сопротивления при дальнейшей работе прибора вследствие ухудшения электрического контакта металл корпуса - напыленный алюминий. В месте сварки металл корпуса теряет пластичные свойства, что может также привести к разрушению корпуса в месте сварки при механических нагрузках, возникающих в процессе изготовления конденсатора (завальцовка при герметизации). Кроме того, из-за разброса контактного сопротивления в месте сварки возможно разрушение корпуса в момент сварки, что приводит к уменьшению технологического выхода годных изделий.

Целью изобретения является уменьшение внутреннего сопротивления конденсатора с ДЭС, повышения его стабильности и производительности процесса приварки.

Указанная цель достигается тем, что в способе изготовления конденсатора с двойным электрическим слоем, включающий плазменное напыление алюминиевого слоя толщиной 200-250 мкм на пористый волокнистый угольный материал с последующей приваркой напыленного пористого волокнистого угольного материала к металлическому корпусу конденсатора с двойным электрическим слоем, приварку осуществляют по всей площади соприкосновения напыленного пористого волокнистого угольного материала и металлического корпуса за счет нагревания напыленного пористого угольного волокнистого материала в соприкосновении с металлическим корпусом при механическом сжатии не менее 0,2 кг/см² в вакууме при давлении в камере в диапазоне 10^-3 - 10^-1 Па при температуре 670-690^oC в течение 5-7 мин.

Механическое сжатие предотвращает образование капли расплавленного алюминия на поверхности пористого волокнистого угольного материала.

При большем, чем 10^-1 Па давлении и температуре в камере нагрева возможно взаимодействие алюминия с остаточными газами с образованием побочных соединений. При уменьшении давления более чем 10^-3 Па возможно распыление алюминия.

Время приварки обеспечивает достаточную диффузию расплавленного алюминия в поверхностный слой металлического корпуса. При увеличении времени возможно выкипание алюминия.

Предлагаемая по настоящему способу приварка осуществлялась в конденсаторах с ДЭС К58-3.

Пример.

Электроды 1 конденсаторов с ДЭС с напыленным алюминиевым слоем 2 толщиной 200-250 мкм вкладывались в корпус 3 из нержавеющей стали, который помещался между двумя металлическими плитами 4 (фиг. 3). Плиты сжимались с таким усилием F, чтобы на каждый электрод приходилось не менее 0,2 кг/см², и помещались в камеру вакуумной печи PZ-810 фирмы "Тесла". Далее производился нагрев корпусов с электродами при давлении в камере не более 10^-1 Па до температуры 680^oC и выдержка при данной температуре в течение 5 мин, после чего нагрев отключался и происходило остывание в вакууме.

Была изготовлена партия конденсаторов с ДЭС типа К58-3 с приваркой электродов методом контактной сварки и по предлагаемому способу.

Формула изобретения

Способ изготовления конденсатора с двойным электрическим слоем, включающий плазменное напыление алюминиевого слоя толщиной 200 - 250 мкм на пористый волокнистый угольный материал с последующей приваркой напыленного пористого волокнистого угольного материала к металлическому корпусу конденсатора с двойным электрическим слоем, отличающийся тем, что приварку осуществляют по всей площади соприкосновения напыленного пористого волокнистого угольного материала и металлического корпуса за счет нагревания напыленного пористого волокнистого угольного материала в соприкосновении с металлическим корпусом при механическом сжатии не менее 0,2 кг/см² в вакууме, при давлении в камере в диапазоне 10^-3 - 10^-1 Па, при температуре 670 - 690^oC в течение 5 - 7 мин.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4