CN105931863B - 一种金属聚合物、生产方法及在电容器素子上的形成方法 - Google Patents

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Abstract

一种金属聚合物，金属以微米粉末或者纳米粉末的形式复合在导电聚合物中，其中金属包括银、钴、铜、铁、镍、铋、锡中的一种或者多种；导电聚合物包括乙炔、苯胺、吡咯、噻吩及其衍生物经聚合后生成的具有导电性质的聚合物。本发明的金属聚合物应用到固态电容器能有效降低电容的ESR，提高耐纹波电流能力。

Description

一种金属聚合物、生产方法及在电容器素子上的形成方法
技术领域
本发明涉及一种电容器素子上面的金属聚合物，尤其涉及一种金属聚合物、生产方法及在电容器素子上的形成方法。
背景技术
为了解决化石能源日趋短缺带来的能源危机和化石能源过度使用造成的环境污染，新型能源装置研究引起广泛关注。与燃料电池、锂离子电池、化学二次电池相比，超级电容器功率密度非常高、循环寿命长，并具有充放电速度快、效率高、对环境无污染、使用温度范围宽、安全性高等特点。
发明内容
本发明要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种应用于固态电容能有效降低电容器的ESR，并且提高耐纹波电流能力的金属聚合物、生产方法及在电容器素子上的形成方法。
为解决上述技术问题，本发明提出的技术方案为：一种金属聚合物，其特征在于：金属以微米粉末或者纳米粉末的形式复合在导电聚合物中，其中金属包括银、钴、铜、铁、镍、铋、锡中的一种或者多种；导电聚合物包括乙炔、苯胺、吡咯、噻吩及其衍生物经聚合后生成的具有导电性质的聚合物。
上述的金属聚合物的生产方法，包括以下步骤：1）金属粉末的前处理，将微米级或者纳米级的金属粉末在含有聚硅氧烷的稀溶液中进行前处理，聚硅氧烷的浓度为0.1wt%～20wt%，前处理过程在常温常压下进行；
2）将步骤1）中的金属粉末烘干；
3）将步骤2）中的金属粉末在常温常压下分散于含有导电聚合物单体的溶液中，单体溶液的溶度为1～40wt%，形成含有微米或纳米金属颗粒和聚合单体的悬浮液，在搅拌状态下逐渐将含有氧化剂为芳香族类磺酸铁的溶液加入至单体悬浮液中，以金属颗粒为核发生聚合反应，形成聚合物包覆金属颗粒的金属聚合物。
1）将电容器素子浸入含有金属粉末和导电聚合物单体的悬浮液中；2）将含浸后的电容器素子在室温～60℃温度条件下干燥；3）将干燥后的电容器素子进行氧化剂含浸, 氧化剂为芳香族类磺酸铁，氧化剂溶液浓度10～70wt%；4）对含浸氧化剂后的电容器素子进行进行聚合反应，加热反应的最高温度为200℃。
上述的金属聚合物在电容器素子上的形成方法，其特征在于：步骤1）中采用重复含浸的方式，重复含浸的工艺为：将含浸单体后电容器素子干燥后，在室温～60℃温度条件下干燥30～90min后，将电容器素子进行再次含浸，并且不超过3次；
上述的金属聚合物在电容器素子上的形成方法，优选的，步骤1）中采用真空加压含浸的方式，加压含浸的压力大小范围为0.01～1MPa；
上述的金属聚合物在电容器素子上的形成方法，优选的，步骤1）中采用真空含浸的方式，含浸时真空度为：0.1～1×10-4Pa。
本发明中采用重复含浸、加压含浸或真空含浸的方式提高多孔材料的填充率。
与现有技术相比，本发明的优点在于：本发明的金属聚合物能大幅提高固体电解质的导电性和导热性，应用到固态电容器能有效降低电容的ESR，减少电容本身发热量的同时，改善电容的散热性能，从而提高耐纹波电流能力。
具体实施方式
为了便于理解本发明，下文将结合较佳的实施例对本发明作更全面、细致地描述，但本发明的保护范围并不限于以下具体的实施例。
需要特别说明的是，当某一元件被描述为“固定于、固接于、连接于或连通于”另一元件上时，它可以是直接固定、固接、连接或连通在另一元件上，也可以是通过其他中间连接件间接固定、固接、连接或连通在另一元件上。
除非另有定义，下文中所使用的所有专业术语与本领域技术人员通常理解的含义相同。本文中所使用的专业术语只是为了描述具体实施例的目的，并不是旨在限制本发明的保护范围。
实施例
一种金属聚合物，金属以微米粉末或者纳米粉末的形式复合在导电聚合物中，其中金属包括银、钴、铜、铁、镍、铋、锡中的一种或者多种；导电聚合物包括乙炔、苯胺、吡咯、噻吩及其衍生物经聚合后生成的具有导电性质的聚合物。金属含量为0.1～10wt%，导电聚合物含量为90～99.9wt%。
本实施例的金属聚合物的生产方法，包括以下步骤：1）金属粉末的前处理，将微米级或者纳米级的金属粉末在含有聚硅氧烷的稀溶液中进行前处理，聚硅氧烷的浓度为0.1wt%～20wt%，前处理过程在常温常压下进行；
2）将步骤1）中的金属粉末烘干；
3）将步骤2）中的金属粉末在常温常压下分散于含有导电聚合物单体的溶液中，单体溶液的溶度为1～40wt%，形成含有微米或纳米金属颗粒和聚合单体的悬浮液，在搅拌状态下逐渐将含有氧化剂为芳香族类磺酸铁的溶液加入至单体悬浮液中，以金属颗粒为核发生聚合反应，形成聚合物包覆金属颗粒的金属聚合物。
本实施例的金属聚合物在电容器素子上的形成方法，包括以下步骤，1）将电容器素子浸入含有金属粉末和导电聚合物单体的悬浮液中；2）将含浸后的电容器素子在室温～60℃温度条件下干燥；3）将干燥后的电容器素子进行氧化剂含浸, 氧化剂为芳香族类磺酸铁，氧化剂溶液浓度10～70wt%；4）对含浸氧化剂后的电容器素子进行进行聚合反应，加热反应的最高温度为200℃。
本实施例的金属聚合物在电容器素子上的形成方法，在步骤1）中采用重复含浸的方式，重复含浸的工艺为：将含浸单体后电容器素子干燥后，在室温～60℃温度条件下干燥30～90min后，将电容器素子进行再次含浸，并且不超过3次；在其他实施例中，可以采用真空加压含浸的方式，加压含浸的压力大小范围为0.01～1MPa；在其他实施例中还可以采用真空含浸的方式，含浸时真空度为：0.1～1×10-4Pa。
本实施例的金属聚合物应用到固态电容器能有效降低电容的ESR，提高耐纹波电流能力。表一中采用的聚合物为3,4乙撑二氧噻吩（EDOT）；铜的质量含量为1%、3%和5%；表一为是否添加本发明金属聚合物10V560μF引线式电容的容量、ESR和耐纹波电流能力的对比表。
表一：

Claims (5)

1.一种金属聚合物的生产方法，所述金属聚合物是金属以微米粉末或者纳米粉末的形式复合在导电聚合物中，其中金属包括银、钴、铜、铁、镍、铋、锡中的一种或者多种；导电聚合物包括乙炔、苯胺、吡咯、噻吩及其衍生物经聚合后生成的具有导电性质的聚合物，金属含量为0.1～10wt％，导电聚合物含量为90～99.9wt％，其特征在于：所述金属聚合物的生产方法，包括以下步骤：1)金属粉末的前处理，将微米级或者纳米级的金属粉末在含有聚硅氧烷的稀溶液中进行前处理，聚硅氧烷的浓度为0.1wt％～20wt％，前处理过程在常温常压下进行；
2)将步骤1)中的金属粉末烘干；
3)将步骤2)中的金属粉末在常温常压下分散于含有导电聚合物单体的溶液中，单体溶液的溶度为1～40wt％，形成含有微米或纳米金属颗粒和聚合物单体的悬浮液，在搅拌状态下逐渐将含有氧化剂为芳香族类磺酸铁的溶液加入至单体悬浮液中，以金属颗粒为核发生聚合反应，形成聚合物包覆金属颗粒的金属聚合物。
2.一种金属聚合物在电容器素子上的形成方法，所述金属聚合物是金属以微米粉末或者纳米粉末的形式复合在导电聚合物中，其中金属包括银、钴、铜、铁、镍、铋、锡中的一种或者多种；导电聚合物包括乙炔、苯胺、吡咯、噻吩及其衍生物经聚合后生成的具有导电性质的聚合物，金属含量为0.1～10wt％，导电聚合物含量为90～99.9wt％，其特征在于：所述金属聚合物在电容器素子上的形成方法，包括以下步骤，1)将电容器素子浸入含有金属粉末和导电聚合物单体的悬浮液中；2)将含浸后的电容器素子在室温～60℃温度条件下干燥；3)将干燥后的电容器素子进行氧化剂含浸,氧化剂为芳香族类磺酸铁，氧化剂溶液浓度10～70wt％；4)对含浸氧化剂后的电容器素子进行聚合反应，聚合反应的最高温度为200℃。
3.根据权利要求2所述的金属聚合物在电容器素子上的形成方法，其特征在于：步骤1)中采用重复含浸的方式，重复含浸的工艺为：将含浸单体后电容器素子在室温～60℃温度条件下干燥30～90min后，将电容器素子进行再次含浸，并且不超过3次。
4.根据权利要求2所述的金属聚合物在电容器素子上的形成方法，其特征在于：步骤1)中采用真空加压含浸的方式，加压含浸的压力大小范围为0.01～1MPa。
5.根据权利要求2所述的金属聚合物在电容器素子上的形成方法，其特征在于：步骤1)中采用真空含浸的方式，含浸时真空度为：0.1～1×10-4Pa。
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