PDF《纳米氮化钽粉末的后处理》

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5 纳米氮化钽粉末的后处理 高路1刘莲云

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8 7 - ) ??? ????n?-.V?T/? 钽电容器具有体积小、 比容量大、 稳定性强等优点, 广 泛应用于航天航空、 通讯设备、 国防军工等高端领域[

1 -

2 ] .目 前批量生产电容器级钽粉的方法是钠还原氟钽酸钾法, 反应如式(

1 ) 所示. K

2 T a F

7 +

5 N a T a +

5 N a F +

2 K F (

1 ) 该方法存在工艺复杂、 能耗大、 产生的含氟副产物污 染环境、 生产难以连续化等问题[

3 -

4 ] .同时, 由于反应在

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0 下进行, 不利于晶粒进一步细化和生产更高比 容的钽粉, 因此有必要研究一种流程短、 对环境友好的高 比容钽粉的生产方法.Z h u 等[

5 -

6 ] 在研究中以 T a C l 5为原 料, 在液氨中利用钠作还原剂, 制备出很细的金属粉末, 反应式为式(

2 ) 所示. T a C l

5 +

5 N a T a ( s ) +

5 N a C l (

2 ) 反应(

2 ) 中除生成的钽粉外, 所有反应物及生成物都 能溶于液氨, 反应在均一相中进行, 形核快, 且由于反应 在4

5 下进行, 可有效抑制颗粒的过度生长, 使产物粒 径可控制在

2 0 ~

5 0 n m , 能够提供足够高的比表面积, 有利 于生产超高比容的电容器. 由于反应是在液氨中进行, 反 应产物中氮含量较高, 而近年来的研究发现, 采用含氮钽 粉所制备的电容器具有更为优异的电性能[

7 -

1 0 ] .采用低温 均相钠还原法所制备的氮化钽粉与现今市售的商业钽粉 相比最大的特点是粒径更细.采用这样的粉末制备电容 器时, 压制烧结后的阳极块开孔性较差, 阳极通道狭窄, 赋能过程中电解液对阳极体的浸入性不好,影响赋能过 程的顺利进行, 导致电性能变差.同时, 由于该粉末粒径 极细, 表面能很高, 极易吸附空气中的氧, 而氧含量对电 容器的电性能有着显著的负面影响. 有研究表明, 氧会成 为阳极块经赋能后形成的钽氧化膜中无定型 T a

2 O 5向-Ta2O5晶型结构的转变的 "晶化点" , 而-Ta2O5的导电 性比无定型的 T a

2 O 5高很多, 同时结晶型膜与无定型膜之 间存在电子可以传输的缝隙通道, 导致漏电流增大, 且结 晶型膜区域随氧含量的升高而增大[

1 1 ] .研究表明, 采用活 性金属如镁、 钙、 铝等与商业钽粉混合进行热处理对降低 钽粉中的氧含量有着很好的效果[

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1 3 ] . 研究中,对均相还原法制备的氮化钽粉进行团化处 理, 然后采用金属镁对团化后的粉末进行降氧处理, 以期 在改善其阳极开孔性能的同时降低其氧含量,得到适合 制作超高比容电容器所需的氮化钽粉. ./ ( ) 1!"#$

1 . 1!" #$%&' 试验用 T a C l 5纯度

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9 %, 金属钠纯度

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5 %, 分析 纯羧甲基纤维素钠, 黏度