[發(fā)明專利]一種氣相法制備固態(tài)閥金屬電解電容器固態(tài)陰極的方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202210713219.0
• 申請日: 2022-06-22
• 公開（公告）號: CN114974902B
• 公開（公告）日: 2023-04-28
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 熊禮龍;趙盼;杜顯鋒
• 申請（專利權(quán)）人: 西安交通大學(xué)
• 主分類號: H01G9/042
• 分類號: H01G9/042;H01G9/045;H01G9/15
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責(zé)任公司 61200
• 代理人: 錢宇婧

本發(fā)明公開了一種導(dǎo)電聚合物制備固態(tài)金屬電解電容器的方法，包括：采用真空氣相聚合法在陽極箔介質(zhì)層表面的納米級微孔制備導(dǎo)電高分子材料，作為固態(tài)鋁電解電容器的固態(tài)陰極。本發(fā)明所用的氣相聚合法，提高了單體覆蓋率，避免了商用兩步液相法中單體溶液難以進入陽極箔介質(zhì)層的納米級微孔的問題，使導(dǎo)電薄膜在納米級孔中具有高的階梯覆蓋率，進而提高固態(tài)鋁電解電容器的引出率。使用本發(fā)明的氣相聚合法制備的導(dǎo)電薄膜較致密、導(dǎo)電率高、成膜性較好、使介質(zhì)層與導(dǎo)電層的附著力增強，進而降低固態(tài)鋁電解電容器的等效串聯(lián)電阻和損耗。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于電子材料和電子元器件技領(lǐng)域，具體涉及一種氣相法制備固態(tài)閥金屬電解電容器固態(tài)陰極的方法。

背景技術(shù)

電容器是一類基本的電子元件，作為電路中不可或缺的電子元件，閥金屬電解電容器體積比容量高，成本低，采用陽極氧化法生成氧化物作為儲能層，陰極為能夠生成或修復(fù)氧化膜的液態(tài)電解質(zhì)，伴隨著電子技術(shù)的不斷發(fā)展，電子元件的集成度和組裝精度也在不斷提高，對閥金屬電解電容器提出了越來越高的要求，而液態(tài)閥金屬電解電容器由于使用了離子傳導(dǎo)性的液體電解質(zhì)，因而有漏液、頻率特性不好、溫度特性不良、壽命短、損耗大的問題。

鑒于液態(tài)閥金屬電解電容的諸多問題，固態(tài)閥金屬電解電容應(yīng)運而生。固態(tài)閥金屬電解電容器具有高穩(wěn)定性、高可靠性、低ESR的特點，以鋁金屬為例，20世紀90年代以來，鋁電解電容采用固態(tài)導(dǎo)電高分子材料取代電解液作為陰極，導(dǎo)電高分子材料有聚(3,4-乙烯二氧噻吩)(PEDOT)、聚苯胺(PANI)和聚吡咯(PPY)，其中導(dǎo)電率最高，穩(wěn)定性最好的是PEDOT，商用的固態(tài)鋁電解電容器兩步法制備PEDOT是采用的是液相原位氧化聚合，氧化劑為對甲苯磺酸鐵(PTSA-Fe)(Fe(Tos)3)溶液，并將其浸漬涂覆在陽極鋁箔上，再浸漬單體乙撐二氧噻吩(EDOT)，得到PEDOT固態(tài)陰極，但是由于液體的表面張力大，有效附著在陽極鋁箔納米級孔的面積有限，造成鋁電解電容器的引出率低，等效串聯(lián)電阻高、損耗大，為了將PEDOT更好地應(yīng)用在鋁電解電容器中的固態(tài)陰極上，氧化劑的浸潤、表面涂覆率以及均勻附著，這都會嚴重影響PEDOT固態(tài)陰極在鋁箔納米孔的均勻附著，影響聚合物的電導(dǎo)率、成膜性、聚合度和有序度。

由于對甲苯磺酸鐵(PTSA-Fe)(Fe(Tos)₃)具有較高的親水性，容易形成水合物結(jié)晶，這些結(jié)晶區(qū)域不利于導(dǎo)電，因此不能采用水作為溶劑溶解PTSA-Fe，與此同時，(1)液相兩步法中第二步為含浸單體，單體用量大，氧化劑是溶于單體的，因此會污染單體，引入其他雜質(zhì)，影響單體的純度。(2)由液相兩步法制備的PEDOT導(dǎo)電薄膜不夠致密，成膜性較低，電導(dǎo)率較低；(3)由液相兩步法制備的固態(tài)鋁電解電容器的等效串聯(lián)電阻和損耗較大。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于克服上述現(xiàn)有技術(shù)的缺點，提出一種導(dǎo)電聚合物制備固態(tài)金屬電解電容器的方法，針對現(xiàn)有商用兩步液相法制備PEDOT陰極在固態(tài)閥金屬電解電容器中氧化劑溶液中存在的不足。

為達到上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案予以實現(xiàn)：

一種氣相法制備固態(tài)閥金屬電解電容器固態(tài)陰極的方法，包括以下步驟：

步驟1，將氧化劑對甲苯磺酸鐵和聚乙二醇-聚丙二醇-聚乙二醇溶于溶劑中，制得氧化劑溶液，所述溶劑為甲醇、乙醇、異丙醇、正丁醇和表面活性劑的混合溶劑；

步驟2，將陽極箔在真空狀態(tài)下浸漬在氧化劑溶液中，加熱后，獲得表面負載有氧化劑的陽極箔；所述陽極箔為鋁箔或鉭塊；

步驟3，將表面負載有氧化劑的陽極箔至于真空反應(yīng)室中，所述真空反應(yīng)室中放置有EDOT單體，加熱反應(yīng)后，取出表面有PEDOT及氧化劑的陽極箔；

步驟4，重復(fù)步驟1～步驟3若干次，制備出固態(tài)電解質(zhì)；所述固態(tài)電解質(zhì)的中心為陽極箔，所述陽極箔外附著有PEDOT薄膜。

優(yōu)選的，步驟1中，所述對甲苯磺酸鐵和聚乙二醇-聚丙二醇-聚乙二醇摩爾比為0.005～0.01:1。