CN108538589A - 一种卷绕式固态电容制备方法 - Google Patents
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Abstract
一种卷绕式固态电容制备方法，将构成导电高分子的单体与氧化剂、缓聚剂按比例配制成混合物溶液，再将卷绕式固态铝电容芯包含浸在混合物溶液中，使得混合均匀的混合物溶液浸入芯包内部，再将芯包放入烘箱内进行聚合，使得导电高分子PEDOT在芯包内均匀形成。本发明将传统工艺中的含浸单体、干燥、含浸氧化剂、聚合四道聚合物制备工序简化成含浸、聚合两道工序，能有效提高生产效率，同时还能有效提升成品电容的容量引出率，降低成品电容的ESR。
Description
技术领域
本发明涉及固态电容器的制备技术领域，具体涉及一种卷绕式固态电容制备方法。
背景技术
在现有的固态电容器制备技术中，其制备过程通常包括裁切、钉卷、焊接、化成、干燥、含浸单体、干燥、含浸氧化剂、聚合、组立、清洗、老化等多项操作。电容器内的固态电解质是分别通过含浸单体、含浸氧化剂、聚合等工序完成，其具体过程就是先使单体EDOT通过含浸进入电容芯包内，干燥后，再通过含浸使得氧化剂进入电容芯包内，最后通过高温聚合的方式使得固态电解质PEDOT在芯包内部形成。这种方式存在以下几方面弊端：
1、工序繁多，聚合物要在芯包内部形成，需要经过含浸单体、干燥、含浸氧化剂、聚合四道工序，这在大规模量产过程中增加管理难度；
2、芯包在含浸完单体后，再含浸氧化剂溶液，交叉含浸会使得氧化剂溶液容易被污染，这迫使生产定期更换被污染的氧化剂，导致原材料大量浪费；
3、含浸单体后，经干燥后，单体会留在芯包内，在含浸氧化剂过程中，单体存在被氧化剂溶液清洗出芯包的风险，产品性能受影响；
4、单体和氧化剂是先后进入芯包内的，而不是均匀混合后同时进入的，所以单体和氧化剂并非完全意义上的混合，产品性能存在不良风险。
因而，对固态电容器的制备工艺进行改进优化来解决上面所述问题，具有相当的现实意义以及经济价值。
发明内容
本发明所解决的技术问题在于提供一种卷绕式固态电容制备方法，以解决上述技术背景中的缺陷。
本发明所解决的技术问题采用以下技术方案来实现：
一种卷绕式固态电容制备方法，将构成导电高分子的单体与氧化剂、缓聚剂按比例配制成混合物溶液，再将卷绕式固态铝电容芯包含浸在混合物溶液中，使得混合均匀的混合物溶液浸入芯包内部，再将芯包放入烘箱内进行聚合，使得导电高分子PEDOT在芯包内均匀形成。
在上述方法中，所述单体为EDOT单体，其用量为5～40wt％。
在上述方法中，所述氧化剂为对甲苯磺酸铁，以利用其中的三价铁离子实现氧化作用，其优选采用固含量为30～70wt％的对甲苯磺酸的甲醇或乙醇溶液作为氧化剂。
在上述方法中，所述缓聚剂为吡啶、咪唑、吡唑，其用量为0.5～10wt％。
在上述方法中，所述混合物溶液的配制和含浸过程中始终保持在5～25℃的温度条件下进行。
在上述方法中，配制的所述混合物溶液在进行保存时，存放在温度设定为-5～25℃的冷藏柜中。
其具体操作步骤为：
一、混合物溶液配制：首先配制氧化剂，然后在氧化剂中加入缓聚剂并在5～25℃条件下加入导电高分子单体并保持，利用超声振荡将其分散混合均匀，备用。
二、固态电容制作：
1)裁切：首先按照工艺需求将阳极箔、阴极箔和电解纸裁切成工艺指定宽度。
2)钉卷：将正导针钉铆在阳极铝箔上，负导针铆在阴极铝箔上，电解纸夹在阳极箔和阴极箔之间，并卷绕成圆柱形。
3)化成：将卷绕完成后的芯包浸入化成电解液中进行通电，通电电压为阳极箔的耐电压；化成电解液为磷酸二氢铵的水溶液，其质量分数为0.5～0.8％；化成后在130～180℃条件下进行干燥处理。
4)含浸混合物溶液：在5～25℃条件下将化成干燥后的芯包浸入上述方法配制的混合物溶液中，在真空度-100kPa～0kPa的条件下含浸1～10min。
5)聚合、组立、老化：将步骤4)中含浸混合物溶液后的芯包放入烘箱内进行聚合，然后将聚合后的芯包封装在带有橡胶塞的铝壳内，在105～135℃的温度下，老化处理60～120分钟即得成品。
在本发明中，由于导电高分子是由单体与氧化剂发生反应生成，因此当单体和氧化剂混合后，如果预先没有采取延缓化学反应的措施，混合物溶液便会立刻发生聚合反应，导致混合物溶液中的单体和氧化剂还未进入芯包内部，就发生反应生成聚合物，即聚合物在芯包内部生成。而低浓度混合物溶液可有效降低聚合反应速度，但是低浓度混合物溶液不能使得芯包内部形成足够量级的导电高分子。
而在上述过程中，加入缓聚剂可在室温和低温条件下可以有效降低氧化剂的氧化能力，在高温状态下又能使其恢复氧化能力，故在室温和低温条件下缓聚剂可以有效延缓高浓度混合物溶液的聚合反应，为混合物溶液含浸进入芯包内提供足够的时间。
有益效果：本发明的的操作工艺简单明了且易于操作，其将传统工艺中的含浸单体、干燥、含浸氧化剂、聚合四道聚合物制备工序简化成含浸、聚合两道工序，不但提高了生产效率，降低了生产、维护费用成本，同时还能有效提升成品电容的容量引出率，降低成品电容的ESR，另外，用该种工艺方法生产的成品电容的性能稳定性也得到了较大提升，在保持产品一致性上相对于传统的四步法操作有较大优势。
具体实施方式
为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。
在实施例中，首先进行混合物溶液的配制，配制时先在20℃的温度条件下将5wt％咪唑添加到固含量为55wt％的甲苯磺酸乙醇溶液中，然后保温并加入10wt％单体EDOT，进行超声震荡均匀，将配制好的混合物溶液放在温度10℃冷藏柜中备用。
制备卷绕式固态电容时，以制备6.3V-1000μF固态电容为例：其在进行制备时，先进行裁剪，将阳极箔、阴极箔和电解纸裁切成工艺指定宽度，然后将正导针钉铆在阳极铝箔上，负导针铆在阴极铝箔上，电解纸电解纸夹在阳极箔和阴极箔之间，并卷绕成圆柱形，将卷绕完成后的芯包浸入化成电解液中进行通电，通电电压为阳极箔的耐电压；化成电解液为磷酸二氢铵的水溶液，其质量分数为0.6％；化成后在150℃条件下干燥2h；将化成干燥后的芯包浸入混合液中，在温度20℃和真空-60kPa条件下含浸3min，将含浸有混合液的芯包放入烘箱内进行聚合，再将聚合后的芯包密封在带有橡胶塞的铝壳内，在125℃的温度下，在1.0、1.2倍工作电压下分别老化90、30分钟，即得成品。
将上述方法制备的6.3V-1000μF固态电容与传统工艺生产出来的不同批次产品中随机抽样出20个个体单元，测量两者数据对比如以下两表所示
表1本发明6.3V-1000μF电性能参数
表2传统工艺6.3V-1000μF电性能参数
上述数据表明，本发明工艺制成的产品性能全面优于传统工艺制成的产品，且产品一致性要远优于传统工艺。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
Claims (7)
1.一种卷绕式固态电容制备方法，其特征在于，将构成导电高分子的单体与氧化剂、缓聚剂按比例配制成混合物溶液，再将卷绕式固态铝电容芯包含浸在混合物溶液中，使得混合均匀的混合物溶液浸入芯包内部，再将芯包放入烘箱内进行聚合，使得导电高分子PEDOT在芯包内均匀形成。
2.根据权利要求1中的卷绕式固态电容制备方法，其特征在于，所述单体为EDOT单体，其用量为5～40wt％。
3.根据权利要求1中的卷绕式固态电容制备方法，其特征在于，所述氧化剂为固含量为30～70wt％的对甲苯磺酸的甲醇或乙醇溶液。
4.根据权利要求1中的卷绕式固态电容制备方法，其特征在于，所述缓聚剂为吡啶、咪唑、吡唑，其用量为0.5～10wt％。
5.根据权利要求1中的卷绕式固态电容制备方法，其特征在于，所述混合物溶液的配制和含浸过程中始终保持在5～25℃的温度条件下进行。
6.根据权利要求1中的卷绕式固态电容制备方法，其特征在于，配制好的所述混合物溶液在进行保存时，存放在温度设定为-5～25℃的冷藏柜中。
7.根据权利要求1中的卷绕式固态电容制备方法，其特征在于，具体操作步骤为：
一、混合物溶液配制：首先配制氧化剂，然后在氧化剂中加入缓聚剂并在5～25℃条件下加入导电高分子单体并保持，利用超声振荡将其分散混合均匀，备用；
二、固态电容制作：
1)裁切：首先按照工艺需求将阳极箔、阴极箔和电解纸裁切成工艺指定宽度；
2)钉卷：将正导针钉铆在阳极铝箔上，负导针铆在阴极铝箔上，电解纸夹在阳极箔和阴极箔之间，并卷绕成圆柱形；
3)化成：将卷绕完成后的芯包浸入化成电解液中进行通电，通电电压为阳极箔的耐电压；化成电解液为磷酸二氢铵的水溶液，其质量分数为0.5～0.8％；化成后在130～180℃条件下进行干燥处理；
4)含浸混合物溶液：在5～25℃条件下将化成干燥后的芯包浸入上述方法配制的混合物溶液中，在真空度-100kPa～0kPa的条件下含浸1～10min；
5)聚合、组立、老化：将步骤4)中含浸混合物溶液后的芯包放入烘箱内进行聚合，然后将聚合后的芯包封装在带有橡胶塞的铝壳内，在105～135℃的温度下，老化处理60～120分钟即得成品。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication | ||
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Application publication date: 20180914 |