CN108219152A - 高分子复合材料及其制造方法、电容器封装结构及其制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及高分子复合材料及其制造方法、电容器封装结构及其制造方法。高分子复合材料应用于电容器的阴极部，其中，高分子复合材料包含聚二氧乙基噻吩、聚苯乙烯磺酸以及纳米碳材，聚苯乙烯磺酸连接于纳米碳材以及聚二氧乙基噻吩之间，且聚苯乙烯磺酸与聚二氧乙基噻吩通过聚合反应相互键结，且按高分子复合材料的重量计，纳米碳材的含量为0.01‑1.5重量％。借此，本发明所提供的高分子复合材料可以有效提升电容器的电气特性。
Description
技术领域
本发明涉及一种高分子复合材料及其制造方法，以及一种电容器封装结构及其制造方法，特别是涉及一种用于电容器封装结构的高分子复合材料及其制造方法，以及一种使用高分子复合材料的电容器封装结构及其制造方法。
背景技术
电容器已广泛地被使用于消费性家电用品、计算机主板及其周边、电源供应器、通信产品、及汽车等的基本组件，其主要的作用包括：滤波、旁路、整流、耦合、去耦、转相等，是电子产品中不可缺少的组件之一。电容器依照不同的材质及用途，有不同的型态，包括铝质电解电容、钽质电解电容、积层陶瓷电容、薄膜电容等。现有技术中，固态电解电容器具有小尺寸、大电容量、频率特性优越等优点，而可使用于中央处理器的电源电路的解耦合作用上。固态电解电容器是以固态电解质取代液态电解液做为阴极，而导电高分子基于其高导电性、制造过程容易等优点已被广泛应用于固态电解电容的阴极材料。导电高分子包含聚苯胺(polyaniline，PAni)、聚吡咯(polypyrrole，PPy)及聚噻吩(polythiophene，PTh)等材料及其衍生物。
在本发明的技术领域中，如何提升固态电解电容器封装结构的电气性能仍是本领域中持续进行研发的目标。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于提升固态电解电容器封装结构的电气性能。
为了达成所述目标，根据本发明的其中一个实施例，提供一种高分子复合材料，其应用于电容器的阴极部，其中，所述高分子复合材料包含聚二氧乙基噻吩、聚苯乙烯磺酸以及纳米碳材，聚苯乙烯磺酸连接于所述纳米碳材以及聚二氧乙基噻吩之间，且聚苯乙烯磺酸与聚二氧乙基噻吩通过聚合反应相互键结，且按所述高分子复合材料的重量计，所述纳米碳材的含量为0.01-1.5重量％。
更进一步地，所述纳米碳材是纳米碳管、纳米碳球、石墨烯或是其等的组合。
更进一步地，所述纳米碳材的表面是经过羧酸基或氢氧基改性。
更进一步地，按所述高分子复合材料的重量计，所述纳米碳材的含量为0.01-0.1重量％。
根据本发明的另一实施例，提供一种电容器封装结构，所述电容器封装结构包括至少一个电容器，至少一个所述电容器的阴极部使用如上所述的高分子复合材料。
根据本发明的另一实施例，提供一种高分子复合材料的制造方法，包含：将纳米碳材与聚苯乙烯磺酸相互混合，以形成纳米碳材-聚苯乙烯磺酸复合物；将3,4-二氧乙基噻吩添加至溶液中，所述溶液包含所述纳米碳材-聚苯乙烯磺酸复合物；起始聚合反应，以使得所述溶液中的所述3,4-二氧乙基噻吩与所述聚苯乙烯磺酸-纳米碳材复合物发生聚合反应，以形成包含所述高分子复合材料的产物流；其中，在所述高分子复合材料中，所述聚苯乙烯磺酸连接于所述纳米碳材以及聚二氧乙基噻吩之间，且聚苯乙烯磺酸与聚二氧乙基噻吩通过聚合反应相互键结，且按所述高分子复合材料的重量计，所述纳米碳材的含量为0.01-1.5重量％。
更进一步地，在起始所述聚合反应的步骤中，还包含将氧化剂加入至所述溶液中。
更进一步地，在起始所述聚合反应的步骤中，还进一步包含：对添加有3,4-二氧乙基噻吩的所述溶液进行均质搅拌。
更进一步地，在将所述纳米碳材与聚苯乙烯磺酸相互混合之前，还进一步包含：对所述纳米碳材的表面进行活化。
更进一步地，在起始所述聚合反应的步骤之后，还进一步包含：对所述产物流进行纯化，以分离所述高分子复合材料。
更进一步地，在对所述产物流进行纯化的步骤中，包含以离心法、透析法、管柱层析法、沉淀法以及离子交换法中的至少一种对所述产物流进行纯化。
更进一步地，在对所述产物流进行纯化的步骤之后，还进一步包含：对所述高分子复合材料进行均质分散。
更进一步地，在对所述高分子复合材料进行均质分散的步骤中，包含以均质搅拌机、超声波粉碎仪、高压均质机以及球磨机中的至少一种对所述高分子复合材料进行均质分散。
根据本发明的另一实施例，提供一种电容器封装结构的制造方法，其包含：提供至少一个电容器，至少一个所述电容器的阴极部使用如前所述的制造方法所制造出的所述高分子复合材料；以及通过封装结构以封装至少一个所述电容器，其中，电性连接于至少一个所述电容器的正极接脚与负极接脚部分裸露在所述封装结构外。
本发明的主要技术手段在于，本发明的高分子复合材料是包含特定重量％的纳米碳材，通过此高分子复合材料优异的电气特性，可以对包含此高分子复合材料的固态电解电容器提供下列效果：提升导电性、提升热稳定性、提升高分子含浸率、提升电容量、降低等效串联电阻、降低损耗因子以及降低漏电流等。另外，本发明的高分子复合材料的形成方法具有较低的生产成本，从而可以有效降低固态电解电容器的整体制造成本。
为使能更进一步了解本发明的特征及技术内容，请参阅以下有关本发明的详细说明与附图，然而所提供的附图仅用于提供参考与说明，并非用来对本发明加以限制。
附图说明
图1为本发明实施例所提供的应用高分子复合材料的其中一个电容器的侧视剖面示意图。
图2为本发明实施例所提供的其中一个电容器封装结构的侧视剖面示意图。
图3为本发明实施例所提供的应用高分子复合材料的另一电容器的立体示意图。
图4为本发明实施例所提供的另一电容器封装结构的侧面示意图。
图5为本发明其中一个实施例所提供的高分子复合材料的结构示意图。
图6为本发明其中一个实施例所提供的高分子复合材料的制造方法的流程图。
图7为本发明实施例所提供的高分子复合材料中所包含的聚二氧乙基噻吩及聚苯乙烯磺酸的化学式。
图8为本发明实施例所提供的高分子复合材料中所包含的纳米碳材的其中一种结构示意图。
图9为本发明实施例所提供的高分子复合材料中所包含的纳米碳材的另外一种结构示意图。
图10为本发明另一实施例所提供的高分子复合材料的结构示意图。
图11为本发明另一实施例所提供的高分子复合材料的制造方法的流程图。
具体实施方式
以下是通过特定的具体实例来说明本发明所公开有关“高分子复合材料及其制造方法，以及使用高分子复合材料的电容器封装结构及其制造方法”的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所公开的内容了解本发明的优点与功效。本发明可通过其他不同的具体实施例加以施行或应用，本说明书中的各项细节也可基于不同观点与应用，在不悖离本发明的精神下进行各种修饰与变更。另外，本发明的附图仅为简单示意说明，并非依实际尺寸的描绘，先予叙明。以下的实施方式将进一步详细说明本发明的相关技术内容，但所公开的内容并非用以限制本发明的技术范畴。以下所公开的所有内容，请参阅图1至图11所示。
首先，请参阅图1及图2。图1为本发明实施例所提供的高分子复合材料2所应用的电容器的侧视剖面示意图，而图2为本发明实施例所提供的其中一个电容器封装结构的结构示意图。具体而言，本发明所提供的高分子复合材料2可应用于电容器1的阴极部N的导电高分子层102中。在图2中，电容器1为堆栈型固态电解电容器封装结构4中的电容器单元42。
举例而言，如图1所示，电容器1可包括阀金属箔片100、包覆阀金属箔100片的氧化层101、包覆氧化层101的一部分的导电高分子层102、包覆导电高分子层102的碳胶层103，以及包覆碳胶层103的银胶层104。电容器1的结构可依据产品实际需求加以调整。导电高分子层102主要是作为电容器1的固态电解质。
如图2所示，堆栈型固态电解电容器4包含多个依序堆栈的电容器单元42。另外，堆栈型固态电解电容器4包含导电支架41。导电支架41包含第一导电端子411及与第一导电端子411彼此分离预定距离的第二导电端子412。另外，多个依序堆栈在一起且彼此电性连接的电容器单元42具有电性连接于相对应的导电支架41的第一导电端子411的第一正极部P1及电性连接于相对应的导电支架41的第二导电端子412的第一负极部N1。另外，通过封装胶体43可将多个依序堆栈在一起且彼此电性连接的电容器单元42包覆，进而形成堆栈型固态电解电容器4。
另外，请参阅图3及图4。图3为本发明实施例所提供的高分子复合材料所应用的另一电容器的立体示意图，而图4为本发明实施例所提供的另一电容器封装结构的侧面示意图。在图3及图4中，电容器1为卷绕型固态电解电容器封装结构3中的电容器单元。
如图4所示，卷绕型固态电解电容器封装结构3包括：卷绕式组件31、封装组件32以及导电组件33。请参阅图3，卷绕式组件31包括卷绕式正极导电箔片311、卷绕式负极导电箔片312以及两个卷绕式隔离箔片313。还进一步来说，两个卷绕式隔离箔片313的其中之一会设置在卷绕式正极导电箔片311与卷绕式负极导电箔片312之间，并且卷绕式正极导电箔片311与卷绕式负极导电箔片312两者其中之一会设置在两个卷绕式隔离箔片313之间。卷绕式隔离箔片313可以是一种通过含浸方式以附着有本发明所提供的高分子复合材料的隔离纸或者纸制箔片。
再者，请复参阅图4，卷绕式组件31会被包覆在封装组件32的内部。举例来说，封装组件32包括电容器壳体结构321(例如铝壳或其它金属壳体)以及底端封闭结构322，电容器壳体结构321具有用于容置卷绕式组件31的容置空间3210，并且底端封闭结构322设置在电容器壳体结构321的底端以封闭容置空间3210。此外，封装组件32也可以是由任何绝缘材料所制成的封装体。
导电组件33包括电性接触卷绕式正极导电箔片311的第一导电接脚331以及电性接触卷绕式负极导电箔片312的第二导电接脚332。举例来说，第一导电接脚331具有被包覆在封装组件32的内部的第一内埋部3311以及裸露在封装组件32的外部的第一裸露部3312，并且第二导电接脚332具有被包覆在封装组件32的内部的第二内埋部3321以及裸露在封装组件32的外部的第二裸露部3322。
接下来，请参阅图5，同时参阅图7至图9。图5为本发明其中一个实施例所提供的高分子复合材料的结构示意图，图7为本发明实施例所提供的高分子复合材料中所包含聚二氧乙基噻吩及聚苯乙烯磺酸的化学式，图8为本发明实施例所提供的高分子复合材料中所包含的纳米碳材的其中一种结构示意图，而图9为本发明实施例所提供的高分子复合材料中所包含的纳米碳材的另外一种结构示意图。本发明实施例所提供的高分子复合材料2包含聚二氧乙基噻吩(由3,4-二氧乙基噻吩211’所形成)、聚苯乙烯磺酸212(二者可以形成聚二氧乙基噻吩-聚苯乙烯磺酸(PEDOT:PSS)复合物21)，以及纳米碳材22。
请同时参阅图7所示，聚二氧乙基噻吩-聚苯乙烯磺酸(poly(3,4-ethylenedioxythiophene):polystyrene，PEDOT:PSS)是两种离子聚合物所形成的混合物。此两种离子聚合物分别为聚苯乙烯磺酸钠(Sodium Polystyrene Sulfonate)，其是一种磺化聚苯乙烯，以及聚二氧乙基噻吩(poly(3,4-ethylenedioxythiophene))，其是以聚噻吩为主的共轭聚合物。两种离子聚合物形成巨分子盐类，在本发明中，称为PEDOT:PSS复合物21。
PEDOT:PSS复合物21具有优异的导电性，且相较于其他高分子，例如PAni和PPy等，PEDOT:PSS复合物21具有较低的聚合速率，因此可在常温下进行聚合反应而降低的制备的困难度。另外，PEDOT:PSS复合物21更具有相较于其他高分子优选的耐候性及耐热性。除此之外，PEDOT:PSS复合物21具有良好分散性、低生产成本、高透明度以及优异的处理性(Processability)。因此，选用PEDOT:PSS复合物作为形成电容器1的阴极部N上导电高分子层102的原料对于电容器1的电气效果的提升有很大的帮助。
于本发明实施例中，纳米碳材22是纳米碳管、纳米碳球、石墨烯或是其等的组合。图8显示石墨烯的结构示意图，图9显示纳米碳管的结构示意图。图5是显示选用石墨烯作为纳米碳材22的高分子复合材料2的结构示意图。石墨烯为碳原子以sp2混成轨域所组成的平面薄膜，其具有单一个碳原子直径的厚度。石墨烯具有高导热系数、低电阻率及高稳定性，因此是一种绝佳的导电、导热材料。另外，纳米碳管的结构是由sp2方式所构成单层或多层的石墨平板以相同的轴心所卷曲而成的，其具有好的耐热性、导电性、强的机械性质、可挠性、高表面积等特性。
本发明的其中一技术特征即在于，藉由结合三种具有优异特性的材料，即聚二氧乙基噻吩211、聚苯乙烯磺酸212以及纳米碳材22，并将由三种材料发生化学反应所形成的高分子复合材料2用于电容器的阴极部，可以有效提升点容器的电气特性，即，达到提升导电性、提升热稳定性、提升高分子含浸率、提升电容量、降低等效串联电阻、降低损耗因子、降低漏电流等效果。
如图5所示，在一个实施例中，聚二氧乙基噻吩211、聚苯乙烯磺酸212以及纳米碳材22进行共反应而形成本发明的高分子复合材料。举例而言，由聚二氧乙基噻吩211与聚苯乙烯磺酸212所构成的PEDOT:PSS复合物21与纳米碳材22在反应后发生键结，使得纳米碳材22围绕于PEDOT:PSS复合物21四周，或是将PEDOT:PSS复合物21包覆。举例而言，本发明的实施例中，可以通过表面修饰及稳定化技术(Surface Modification and StabilizingTechniques)将PEDOT:PSS复合物21与纳米碳材22相互结合。
在本发明实施例中，按高分子复合材料2的重量计，纳米碳材22的含量为0.01-1.5重量％。优选地，按高分子复合材料2的重量计，纳米碳材22的含量为0.01-0.1重量％。于本发明实施例中，具有重量百分比的纳米碳材22可以达成改良电容器的电器特性的效果。换句话说，本发明所提供的高分子复合物材料可以通过低含量(少于0.1重量％)的纳米碳材22而达到增强电容器电气特性的效果。
另外，在形成本发明所提供的高分子复合材料2之前，纳米碳材22的表面可预先进行改性程序。纳米碳材22的化学改性大致上可分为在纳米碳材22表面缺陷的地方酸化，再进行官能基化，或是直接在纳米碳材22表面供价键结接上特殊官能基。举例而言，纳米碳材22可以经过羧酸基或氢氧基改性，用以增进纳米碳材的反应性、使纳米碳材分散在去离子水或有机溶剂等溶剂中，或是使纳米碳材22良好地与高分子材料(例如PEDOT:PSS复合物21)相互掺混。然而，对纳米碳材22进行改性的方式使用的改性剂在本发明中不加以限制。
接下来，请参阅图6，图6为本发明其中一个实施例所提供的高分子复合材料的制造方法的流程图。在图6所示的实施例中，是将3,4-二氧乙基噻吩(EDOT)、聚苯乙烯磺酸(PSS)以及纳米碳材相互混合，以形成混合物(S100)；以及起始聚合反应，以使得混合物中的3,4-二氧乙基噻吩、聚苯乙烯磺酸以及纳米碳材发生反应，以形成产物流(S102)。
具体来说，本发明所提供的高分子复合材料2可以通过多种方式形成。在图6所示的高分子复合材料2的制造方法中，纳米碳材22可以是石墨烯或是纳米碳管，而此等石墨烯及纳米碳管可以事先经过处理，例如经过表面改性。举例而言，可使用氧化石墨烯(Graphene Oxide，GO)或经还原的氧化石墨烯(Reduced Graphene Oxide，RGO)作为制造高分子复合材料2的原料。
在本发明其中一个实施例中，3,4-二氧乙基噻吩(EDOT)211’、聚苯乙烯磺酸(PSS)212以及纳米碳材22是进行原位(in-situ)聚合反应而形成高分子复合材料2。在此实施例中，纳米碳材22为经还原的氧化石墨烯(RGO)。首先，先将RGO以及聚苯乙烯磺酸212溶解于溶剂中以形成溶液。在此溶液中，聚苯乙烯磺酸212可同时作为形成PEDOT:PSS复合物21的反应物，以及用以分散RGO的分散剂。溶剂可为有机溶剂或水。
接下来，将3,4-二氧乙基噻吩211’加入溶液中。通过加入氧化剂可以使聚合反应开始进行，在此同时，可以对含有3,4-二氧乙基噻吩211’、聚苯乙烯磺酸212以及纳米碳材22的混合溶液进行加温及搅拌。举例而言，可藉由通入空气或氧气，或是加入硫化铁(Iron(III)Sulfate)或过硫酸钠(Sodium Persulfate)，并可通过搅拌子、搅拌机或提供机械力搅拌的仪器进行搅拌。在聚合反应的过程中，可以适当控制反应温度，例如，将包含原料的混合物加热至介于30至60℃之间的温度。进行搅拌，例如进行超声波震荡的时间可为介于1至24小时之间。
另外，在聚合反应的过程中，还可以在反应环境中通入氮气用以避免聚二氧乙基噻吩21发生过度氧化而降低所制成的高分子复合材料2的导电性。反应完成后，可以通过纯化方法，例如通过离子交换树脂来将产物进行纯化，以移除残留的离子。
另外，在聚合反应的过程中，可进一步添加分散剂(Dispersing agent)，以促进混合溶液的分散均匀性及稳定性。举例而言，分散剂可为十二烷基磺酸钠。具体来说，当选择石墨烯作为纳米碳材22时，石墨烯本身结构可以折迭而可能在溶剂中形成折迭状的结构而降低其与PEDOT:PSS复合物21的结合能力。据此，加入分散剂可以解决问题，而确保石墨烯得以通过PEDOT:PSS复合物21进行表面修饰而形成本发明实施例所提供的高分子复合材料2。
或是，在本发明的另一实施例中，可以将预先溶解分散于溶剂中的石墨烯与PEDOT:PSS复合物21直接混合并是情况进行搅拌，使得石墨烯与PEDOT:PSS复合物21相互键结。在此实施例中，石墨烯可为氧化石墨烯(Graphene Oxide，GO)或经还原的氧化石墨烯(Reduced Graphene Oxide，RGO)。然而，须注意的是，在使用GO作为制造高分子复合材料2的原料时，由于GO的导电性较差，在与PEDOT:PSS复合物21相互混合之后，可能需要进一步进行还原反应使得石墨烯本身的高导电特性得以被显现。可以用于进行还原反应的化学物质为，例如，联氨(Hydrazine，N2H4)。然而，本发明不在此限制。
由本发明所提供的高分子复合材料2的制造方法所制成的高分子复合材料2可以直接作为电容器的阴极所使用的材料。举例而言，可通过成膜制造过程将高分子复合材料2形成于电容器的阴极上。具体而言，可将电容器素子含浸在溶有高分子复合材料2的溶液中，使得导电高分子层形成于电容器素子的表面。
或是，在步骤S102之后，进一步对产物流进行纯化，以分离高分子复合材料。如此一来，可以确保高分子复合材料的纯度。举例而言，可通过离心法、透析法、管柱层析法、沉淀法以及离子交换法中的至少一种对产物流进行纯化。
在纯化步骤之后，还可以对高分子复合材料进行均质分散。举例而言，可以使用均质搅拌机、超声波粉碎仪、高压均质机以及球磨机中的至少一种对高分子复合材料进行均质分散。
除此之外，本发明的另一实施例还提供一种高分子复合材料以及其制造方法。请参阅图10及11。图10为此实施例的高分子复合材料的结构示意图，而图11为此高分子复合材料的制造方法的流程图。
具体来说，与图5及图6所示的实施例不同的是，在图10及图11所显示的实施例中，聚二氧乙基噻吩211、聚苯乙烯磺酸212以及纳米碳材22是以与先前的实施例的不同方式彼此连接而形成高分子复合材料2。如图10所示，聚苯乙烯磺酸212连接于纳米碳材22以及聚二氧乙基噻吩211之间，且聚苯乙烯磺酸212与聚二氧乙基噻吩211通过聚合反应相互键结。以下将配合图11进一步说明本实施例所提供的高分子复合材料的制造方法。
如图11所示，高分子复合材料的制造方法包含将纳米碳材22与聚苯乙烯磺酸212相互混合，以形成经聚苯乙烯磺酸修饰的纳米碳材(步骤S201)；将3,4-二氧乙基噻吩添加至溶液中，溶液包含经聚苯乙烯磺酸修饰的纳米碳材(步骤S203)；以及起始聚合反应，以使得溶液中的3,4-二氧乙基噻吩与经聚苯乙烯磺酸修饰的纳米碳材发生聚合反应，以形成包含高分子复合材料的产物流(步骤S205)。
另外，配合图10所示，在由制造方法所制成的高分子复合材料2中，聚苯乙烯磺酸212连接于纳米碳材22以及聚二氧乙基噻吩211之间，且聚苯乙烯磺酸212与聚二氧乙基噻吩211通过聚合反应相互键结。按高分子复合材料的重量计，纳米碳材22的含量为0.01-1.5重量％。
具体而言，步骤S201是先形成经PSS修饰的纳米碳材。在图10及图11所示的实施例中，纳米碳材22为纳米碳管。然而，在本发明中，纳米碳材22的种类是如先前的实施例，可以是纳米碳管、纳米碳球、石墨烯或是其等的组合。图10中所示的纳米碳管可以是由热化学气相沈积法所形成的。
在进行步骤S201之前，可以先对纳米碳材22(纳米碳管，CNT)的表面进行活化。在本实施例中，纳米碳管先以浓硫酸及硝酸的混合液(HNO3:H2SO4＝3:1,v/v)进行处理，使得纳米碳管的表面具有羧基(carboxylic groups)，形成CNT-COOH。接下来，纳米碳管表面的羧基与亚硫酰氯(thionyl chloride，SOCl2)反应，以形成经酰氯修饰的纳米碳管(CNT-COCl)。接着，再将此CNT-COCl以2-羟基乙基-2'-溴异丁酸酯(2-hydroxyethtl-2’-bromoisobutyrate)以及甲苯进行回流而合成具有溴基团的纳米碳管(CNT-Br)。
活化步骤完成后，于步骤S201中，将经过活化的纳米碳管(CNT-Br)与聚苯乙烯磺酸212相互混合。具体而言，可使用聚苯乙烯磺酸钠提供反应所需的聚苯乙烯磺酸212。举例而言，可以将CNT-Br及聚苯乙烯磺酸钠在N,N-二甲基甲酰胺溶液中，以溴化铜(CuBr)以及五甲基二乙烯基三胺(PMDETA)作为反应助剂进行反应。步骤S201的反应温度可为，例如，120℃，而反应时间可为约30小时。反应完成后，所得的产物可以经过离心或过滤而被分离。经过分离程序，可以获得经聚苯乙烯磺酸(PSS)212修饰的纳米碳材(纳米碳管22)。
接下来，在步骤S203中，将3,4-二氧乙基噻吩添加至包含经聚苯乙烯磺酸修饰的纳米碳材的溶液中。举例而言，可以使用水作为经聚苯乙烯磺酸修饰的纳米碳材的溶剂。
于步骤S205中，起始聚合反应，以使得溶液中的3,4-二氧乙基噻吩与经聚苯乙烯磺酸修饰的纳米碳材发生聚合反应，以形成包含高分子复合材料2的产物流。在聚合反应完成后，高分子复合材料2包含聚苯乙烯磺酸212、聚二氧乙基噻吩211及纳米碳材22。聚合反应可通过化学氧化法(chemical oxidative method)，在3,4-二氧乙基噻吩211’以及聚苯乙烯磺酸212的存在下而进行。聚合反应期间可以加入过硫酸铵(ammonium persulfate，APS)，且反应期间可以进行机械搅拌。举例而言，聚合反应可以通过在室温下进行机械搅拌48小时而形成包含高分子复合材料2的产物流。
由聚合反应所形成的高分子复合材料2的结构如图10所示。如前，由于在进行步骤S201前，是先对纳米碳管进行活化，因此，在所形成的高分子复合材料2中，经过活化的纳米碳管是通过其表面的修饰官能基团与聚苯乙烯磺酸212键结。换句话说，在本发明的实施例中，纳米碳材22并不是必须直接与聚苯乙烯磺酸212键结。然而，本发明不在此限制。换句话说，纳米碳材22也可以直接与聚苯乙烯磺酸212键结。
如前，由高分子复合材料2的制造方法所制成的高分子复合材料2可以直接作为电容器的阴极所使用的材料。或是，在步骤S203之后，进一步对产物流进行纯化，以分离高分子复合材料。而在纯化步骤之后，还可以对高分子复合材料进行均质分散。进行纯化以及均质分散的详细手段及方法均如先前实施例，再此不再次叙述。
另外，本发明还提供一种电容器封装结构的制造方法，其包含：提供至少一个电容器，至少一个电容器的阴极部使用由高分子复合材料的制造方法所制造的高分子复合材料；以及通过封装结构以封装至少一个电容器，其中，电性连接于至少一个电容器的正极接脚与负极接脚部分裸露在封装结构外。
请参阅图2及图4，图2为本发明实施例所提供的其中一个电容器封装结构的侧视剖面示意图；而图4为本发明实施例所提供的另一电容器封装结构的侧面示意图。配合电容器封装结构的制造方法，电容器1可以为堆栈型固态电解电容器4中的电容器单元42，或是卷绕型固态电解电容器3中的卷绕式组件31。封装结构可以为堆栈型固态电解电容器4中的封装胶体43，或是卷绕型固态电解电容器3中的封装组件32。关于所提及的组件皆如前针对电容器封装结构的叙述，在此不再次说明。
本发明的有益效果在于，本发明的高分子复合材料2是包含特定重量％的纳米碳材，通过此高分子复合材料2优异的电气特性，可以对包含此高分子复合材料2的固态电解电容器提供下列效果：提升导电性、提升热稳定性、提升高分子含浸率、提升电容量、降低等效串联电阻、降低损耗因子、降低漏电流等。另外，本发明的高分子复合材料2的形成方法具有较低的生产成本，如此一来，可以有效降低固态电解电容器的整体制造成本。
以上所公开的内容仅为本发明的优选可行实施例，并非因此局限本发明的权利要求的保护范围，故凡运用本发明说明书及附图内容所做的等效技术变化，均包含于本发明的权利要求的保护范围内。
Claims (14)
1.一种高分子复合材料，其应用于电容器的阴极部，其特征在于，所述高分子复合材料包含聚二氧乙基噻吩、聚苯乙烯磺酸以及纳米碳材，聚苯乙烯磺酸连接于所述纳米碳材以及聚二氧乙基噻吩之间，且聚苯乙烯磺酸与聚二氧乙基噻吩通过聚合反应相互键结，且按所述高分子复合材料的重量计，所述纳米碳材的含量为0.01-1.5重量％。
2.根据权利要求1所述的高分子复合材料，其特征在于，所述纳米碳材是纳米碳管、纳米碳球、石墨烯或它们的组合。
3.根据权利要求1所述的高分子复合材料，其特征在于，所述纳米碳材的表面是经过羧酸基或氢氧基改性的。
4.根据权利要求1所述的高分子复合材料，其特征在于，按所述高分子复合材料的重量计，所述纳米碳材的含量为0.01-0.1重量％。
5.一种电容器封装结构，其特征在于，所述电容器封装结构包括至少一个电容器，至少一个所述电容器的阴极部使用根据权利要求1所述的高分子复合材料。
6.一种高分子复合材料的制造方法，其特征在于，所述制造方法包括：
将纳米碳材与聚苯乙烯磺酸相互混合，以形成经聚苯乙烯磺酸修饰的纳米碳材；
将3,4-二氧乙基噻吩添加至溶液中，所述溶液包含所述经聚苯乙烯磺酸修饰的纳米碳材；以及
起始聚合反应，以使得所述溶液中的3,4-二氧乙基噻吩与所述经聚苯乙烯磺酸修饰的纳米碳材发生聚合反应，以形成包含所述高分子复合材料的产物流；
其中，在所述高分子复合材料中，聚苯乙烯磺酸连接于所述纳米碳材以及聚二氧乙基噻吩之间，且聚苯乙烯磺酸与聚二氧乙基噻吩通过聚合反应相互键结，且按所述高分子复合材料的重量计，所述纳米碳材的含量为0.01-1.5重量％。
7.根据权利要求6所述的高分子复合材料的制造方法，其特征在于，在起始所述聚合反应的步骤中，还包括将氧化剂加入至所述溶液中。
8.根据权利要求6所述的高分子复合材料的制造方法，其特征在于，在起始所述聚合反应的步骤中，还进一步包括：对添加有3,4-二氧乙基噻吩的所述溶液进行均质搅拌。
9.根据权利要求6所述的高分子复合材料的制造方法，其特征在于，在将所述纳米碳材与聚苯乙烯磺酸相互混合之前，还进一步包括：对所述纳米碳材的表面进行活化。
10.根据权利要求6所述的高分子复合材料的制造方法，其特征在于，在起始所述聚合反应的步骤之后，还进一步包括：对所述产物流进行纯化，以分离所述高分子复合材料。
11.根据权利要求10所述的高分子复合材料的制造方法，其特征在于，在对所述产物流进行纯化的步骤中，包括以离心法、透析法、管柱层析法、沉淀法以及离子交换法中的至少一种对所述产物流进行纯化。
12.根据权利要求10所述的高分子复合材料的制造方法，其特征在于，在对所述产物流进行纯化的步骤之后，还进一步包括：对所述高分子复合材料进行均质分散。
13.根据权利要求12所述的高分子复合材料的制造方法，其特征在于，在对所述高分子复合材料进行均质分散的步骤中，包括以均质搅拌机、超声波粉碎仪、高压均质机以及球磨机中的至少一种对所述高分子复合材料进行均质分散。
14.一种电容器封装结构的制造方法，其特征在于，所述制造方法包括：
提供至少一个电容器，至少一个所述电容器的阴极部使用根据权利要求6所述的制造方法所制造出的所述高分子复合材料；以及
通过封装结构以封装至少一个所述电容器，其中，电性连接于至少一个所述电容器的正极接脚与负极接脚部分裸露在所述封装结构外。
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