CN111029155A - 一种机械性能好的固态铝电解电容器及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
一种机械性能好的固态铝电解电容器，包括芯包、外壳和橡胶塞，芯包通过橡胶塞密封设置在外壳内；芯包由阳极箔、电解纸和阴极箔卷绕而成，阳极箔和阴极箔之间形成有PEDOT导电聚合物，PEDOT导电聚合物上嫁接有聚乙烯。在本发明中，由于在PEDOT导电聚合上掺杂有聚乙烯，聚乙烯的存在能够降低PEDOT的脆性，进而提高固态铝电解电容器的机械性能。但是由于聚乙烯是不导电的，所以聚乙烯的引入不可避免的会降低导电聚合的电导率，所以在本发明中加入一定量的石墨烯进而使得导电高分子聚合物的电导率符合要求。
Description
技术领域
本发明涉及一种铝电解电容器，尤其涉及一种机械性能好的固态铝电解电容器及其制备方法。
背景技术
固态铝电解电容器开发的目的之一是为了解决液态铝电解电容器的所谓漏液或爆浆问题。由于固态铝电解电容器是采用固态的有机半导体材料或导电聚合物材料为电解质，其固态电解质的电导率远远高于液态电解质的电导率，因此，固态铝电解电容器具有较液态铝电解电容器更低的等效串联电阻(ESR)和更好的耐热稳定性，从而具有更高的可靠性。
然而固态铝电解电容器由于其内部具有一层导电高分子聚合物，而这层导电聚合物的的脆性很高，所以电容器在收到碰撞的情况下非常容易破坏其内部的结构，导致电容器的损坏，严重的时候会发生爆炸。
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，提供一种机械性能好的固态铝电解电容器及其制备方法。
为解决上述技术问题，本发明提出的技术方案为：一种机械性能好的固态铝电解电容器，包括芯包、外壳和橡胶塞，所述芯包通过橡胶塞密封设置在外壳内；所述芯包由阳极箔、电解纸和阴极箔卷绕而成，所述阳极箔和阴极箔之间形成有PEDOT导电聚合物，所述PEDOT导电聚合物上嫁接有聚乙烯。
上述的机械性能好的固态铝电解电容器，优选的，所述PEDOT导电聚合物的三维网络结构内混杂有石墨烯。
上述的机械性能好的固态铝电解电容器，优选的，所述石墨烯和聚乙二烯的重量比在1:10-1:2之间。
上述的机械性能好的固态铝电解电容器，优选的，所述聚乙烯的重量占导电聚合物重量的1％-3％。
一种机械性能好的固态铝电解电容器的制备方法，包括以下步骤，
1)将阳极箔、电解纸和阴极箔卷绕成芯包；
2)对阳极箔进行化成，并且清洗；
3)含浸单体，
①将EDOT单体和乙烯超声混合均匀后待用，
②芯包进行单体的含浸，将芯包浸入到步骤①的混合溶液中，进行加压含浸或者负压含浸后进行干燥；
③含浸氧化剂，将芯包含浸在氧化剂溶液中；采用的是加压含浸或者负压含浸；
4)聚合，在40-90℃的温度下进行聚合反应；
5)组立形成电容器。
上述的机械性能好的固态铝电解电容器的制备方法，优选的，所述氧化剂包括过氧化氢、过硫酸铵中的一种或者两种。
上述的机械性能好的固态铝电解电容器的制备方法，优选的，在所述单体和乙烯的混合溶液中加入石墨烯，所述石墨烯的重量为乙烯重量的十分之一到二分之一。
与现有技术相比，本发明的优点在于：在本发明中，由于在PEDOT导电聚合上掺杂有聚乙烯，聚乙烯的存在能够降低PEDOT的脆性，进而提高固态铝电解电容器的机械性能。但是由于聚乙烯是不导电的，所以聚乙烯的引入不可避免的会降低导电聚合的电导率，所以在本发明中加入一定量的石墨烯进而使得导电高分子聚合物的电导率符合要求。
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。
一种机械性能好的固态铝电解电容器，包括芯包、外壳和橡胶塞，所述芯包通过橡胶塞密封设置在外壳内；所述芯包由阳极箔、电解纸和阴极箔卷绕而成，所述阳极箔和阴极箔之间形成有PEDOT导电聚合物，所述PEDOT导电聚合物上嫁接有聚乙烯。聚乙烯的重量占导电聚合物重量的1％-3％。在本发明中，聚乙烯的生成是脱氢反应，而EDOT生成PEDOT也是脱氢反应，所以在氧化剂的存在下，PEDOT聚合物上会存在一些聚乙烯的链段，而聚乙烯的链段的加入能够改善PEDOT的脆性，使得脆性降低，从而使得电容器的机械性能更好。但是由于聚乙烯是绝缘的，所以聚乙烯的嫁接量需要得到控制，一个是通过加入聚乙烯的量来控制，另一个是通过聚合时候的反应条件来控制，聚合的反应条件需要朝有利于PEDOT的方向进行。未反应完的乙烯或者没有嫁接到PEDOT上的聚乙烯就和PEDOT聚合物交联在一起。
在本发明中，所述PEDOT导电聚合物的三维网络结构内混杂有石墨烯。为了提高PEDOT导电聚合物的电导率，所以在聚合的时候加入石墨烯，石墨烯的加入能够提到PEDOT导电聚合物的电导率。
在本发明中，所述石墨烯和聚乙二烯的重量比在1:10-1:2之间。
本发明还提供一种机械性能好的固态铝电解电容器的制备方法，包括以下步骤，
1)将阳极箔、电解纸和阴极箔卷绕成芯包；
2)对阳极箔进行化成，并且清洗；
3)含浸单体，
①将EDOT单体和乙烯超声混合均匀后待用，在单体和乙烯的混合溶液中还可以加入石墨烯，石墨烯的重量为乙烯重量的十分之一到五分之一。
②芯包进行单体的含浸，将芯包浸入到步骤①的混合溶液中，进行加压含浸或者负压含浸后进行干燥；
③含浸氧化剂，将芯包含浸在氧化剂溶液中；采用的是加压含浸或者负压含浸；
4)聚合，在40-90℃的温度下进行聚合反应；
5)组立形成电容器。
在本发明中，氧化剂包括过氧化氢、过硫酸铵中的一种或者两种。
实施例1
一种机械性能好的固态铝电解电容器，包括芯包、外壳和橡胶塞，芯包通过橡胶塞密封设置在外壳内；芯包由阳极箔、电解纸和阴极箔卷绕而成，阳极箔和阴极箔之间形成有PEDOT导电聚合物，所述PEDOT导电聚合物上嫁接有聚乙烯。聚乙烯的重量占导电聚合物重量的2％。在本实施例中，PEDOT导电聚合物的三维网络结构内混杂有石墨烯。
在本发明中，所述石墨烯和聚乙二烯的重量为1:5。
本发明还提供一种机械性能好的固态铝电解电容器的制备方法，包括以下步骤，
1)将阳极箔、电解纸和阴极箔卷绕成芯包；
2)对阳极箔进行化成，并且清洗；
3)含浸单体，
①将EDOT单体和乙烯超声混合均匀后待用，在单体和乙烯的混合溶液中还可以加入石墨烯，石墨烯的重量为乙烯重量的五分之一。
②芯包进行单体的含浸，将芯包浸入到步骤①的混合溶液中，进行加压含浸或者负压含浸后进行干燥；
③含浸氧化剂，将芯包含浸在氧化剂溶液中；采用的是加压含浸或者负压含浸；氧化剂为过硫酸铵
4)聚合，在40-90℃的温度下进行聚合反应；
5)组立形成电容器。
本实施例的机械性能好的固态铝电解电容器具有优异的机械性能，但是由于本实施例中聚乙烯的掺杂使得电容器的内阻上升，比传统的电容器的内阻上升5％左右，但是能够满足电容器的需求。
Claims (7)
1.一种机械性能好的固态铝电解电容器，其特征在于：包括芯包、外壳和橡胶塞，所述芯包通过橡胶塞密封设置在外壳内；所述芯包由阳极箔、电解纸和阴极箔卷绕而成，所述阳极箔和阴极箔之间形成有PEDOT导电聚合物，所述PEDOT导电聚合物上嫁接有聚乙烯。
2.根据权利要求1所述的机械性能好的固态铝电解电容器，其特征在于：所述PEDOT导电聚合物的三维网络结构内混杂有石墨烯。
3.根据权利要求2所述的机械性能好的固态铝电解电容器，其特征在于：所述石墨烯和聚乙二烯的重量比在1:10-1:2之间。
4.根据权利要求1所述的机械性能好的固态铝电解电容器，其特征在于：所述聚乙烯的重量占导电聚合物重量的1％-3％。
5.一种如权利要求1-权利要求4任一项所述的机械性能好的固态铝电解电容器的制备方法，其特征在于：包括以下步骤，
1)将阳极箔、电解纸和阴极箔卷绕成芯包；
2)对阳极箔进行化成，并且清洗；
3)含浸单体，
①将EDOT单体和乙烯超声混合均匀后待用，
②芯包进行单体的含浸，将芯包浸入到步骤①的混合溶液中，进行加压含浸或者负压含浸后进行干燥；
③含浸氧化剂，将芯包含浸在氧化剂溶液中；采用的是加压含浸或者负压含浸；
4)聚合，在40-90℃的温度下进行聚合反应；
5)组立形成电容器。
6.根据权利要求5所述的机械性能好的固态铝电解电容器的制备方法，其特征在于：所述氧化剂包括过氧化氢、过硫酸铵中的一种或者两种。
7.根据权利要求5所述的机械性能好的固态铝电解电容器的制备方法，其特征在于：在所述单体和乙烯的混合溶液中加入石墨烯，所述石墨烯的重量为乙烯重量的十分之一到二分之一。
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