CN111627708A - 一种导电高分子聚合物电解电容器及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种导电高分子聚合物电解电容器，包括阳极箔、阴极箔、电解质，所述电解质为含有导电高分子聚合物电解液；其制备方法如下：箔片和隔离膜剪裁；引出线固定；箔片和隔离膜绕卷呈素子；对素子进行化成处理；对素子进行清洗、干燥处理；将素子浸入电解液；组装；套管、印刻标识。本发明中，通过循环式抽真空、加压含浸，将素子浸入电解液，周期性对其加载负压和正压，使电解液充分浸渍到电解质上提升性能；同时由于电解电容器所使用的阴极为导电高分子聚合物和电解液混合式工作的电解质，电解质使得制作出来的电解电容能够耐500V工作电压，且拥有低阻抗、耐更大波纹电流、长寿命、优异的低温特性即频率特性。
Description
技术领域
本发明涉及一种导电高分子聚合物电解电容器及其制备方法。
背景技术
导电高分子聚合物固态电容，具有优秀的高频低阻特性，在各类领域中的应用越来越广，随着成本的降低，有逐步取代原有液态电解电容器的趋势。但是在其优越的阻抗特征和寿命特征下，导电高分子固态电容器相比传统液态电解电容，同样有着明显的劣势。主要在于容量引出率低、漏电流大、无自主修复功能，耐电压能力低等特点。
而传统的铝电解电容器虽然有着高的耐电压能力，但其阻抗大，耐纹波电流小，低温特性差，频率特性差；本发明旨在解决高压铝电容器阻抗大，低温特性和频率特性差等缺点，提供性能更加可靠的铝电容器。
发明内容
本发明的目的是提供一种导电高分子聚合物电解电容器及其制备方法，解决了现有技术中铝电容器阻抗大、低温特性和频率特性差的问题。
为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：
一种导电高分子聚合物电解电容器，包括阳极箔、阴极箔、电解质，所述电解质为含有导电高分子聚合物电解液，所述阳极箔和阴极箔之间设置有隔离膜，且阴极箔的外侧设置有隔离膜，并且阳极箔、阴极箔和隔离膜绕卷设置，所述绕卷的内部浸有导电高分子聚合物电解液，且绕卷的外部套设有铝外壳，铝外壳的顶端通过胶粒进行密封处理，所述阳极箔和阴极箔分别固定连接有引出线。
作为上述技术方案的进一步描述：
所述阳极箔为由阀金属或钽、铌、铝、钛、锆、钒的合金及化合物制成的箔片。
作为上述技术方案的进一步描述：
所述阳极箔的表面设有金属氧化膜。
作为上述技术方案的进一步描述：
所述导电高分子聚合物电解液包含溶剂、溶质和添加剂。
作为上述技术方案的进一步描述：
所述导电高分子聚合物电解液溶剂为乙二醇、二甘醇、丙三醇、聚乙二醇00、聚乙二醇400、γ-丁内酯，二甲基亚砜、N甲基甲酰胺、纯水中的一种或多种。
作为上述技术方案的进一步描述：
所述导电高分子聚合物电解液溶质为聚噻吩分散液、聚吡咯分散液、聚苯胺分散液、石墨烯聚合物、二氧化硅分散液、甲酸铵、己二酸铵葵二酸、葵二酸铵、异葵二酸铵、1，6十二双酸铵、1，10十二双酸铵、甘露醇、山梨醇、磷钨酸、柠檬酸中的两种或两种以上。
作为上述技术方案的进一步描述：
所述导电高分子聚合物电解液添加剂为硼酸、五硼酸铵、四硼酸钠、聚乙烯醇、硼酸乙二醇聚酯、硼酸丙二醇聚酯、硼酸丙三醇聚酯、硼酸聚乙二醇聚酯、聚乙二醇6000、磷酸、次亚磷酸铵、次磷酸铵、对硝基苯甲酸、对硝基苯甲醇、对硝基苯甲酸铵中的两种或两种以上。
作为上述技术方案的进一步描述：
一种导电高分子聚合物电解电容器的制备方法，包括如下步骤：
S101、将箔片和隔离膜裁切成所需要的宽度；
S102、将正负引出线分别固定在正负箔片上；
S103、将固定后的箔片与隔离膜卷绕成素子，通过包卷带进行固定：隔离膜与阴极箔、阳极箔层叠，并与阳极箔和阴极箔一起卷绕成素子，其中电解质包括内层隔离膜和外层隔离膜，内层分离膜位于对应的阴极箔或阳极箔内侧；
S104、将卷成的素子焊接到铁条上；
S105、对焊接后的素子进行化成处理；
S106、对化成后的素子进行清洗；
S107、对清洗后的素子进行干燥处理；
S108、循环式抽真空、加压含浸，将素子浸入电解液，周期性对其加载负压和正压，使电解液充分浸渍到电解质上；
S109、装配组立，将浸渍好的素子与壳体和盖体组装成裸成品电容器，组装时间控制在2h以内，且壳体和素子之间设有空隙。
作为上述技术方案的进一步描述：
一种导电高分子聚合物电解电容器的制备方法，还包括：
S110、套管、印刻标识，将裸品电容器套上铝外壳，顶端通过胶粒进行密封，随后在铝外壳外壁进行型号等印刻；
S111、老化。
作为上述技术方案的进一步描述：
一种导电高分子聚合物电解电容器的制备方法，其特征在于，将正负引出线分别固定在正负箔片上，具体包括：使用钉接机将正负引出线分别钉接在正负箔片上。
本发明至少具备以下有益效果：
通过循环式抽真空、加压含浸，将素子浸入电解液，周期性对其加载负压和正压，使电解液充分浸渍到电解质上提升性能；同时由于电解电容器所使用的阴极为导电高分子聚合物和电解液混合式工作的电解质，电解质使得制作出来的电解电容能够耐500V工作电压，且拥有低阻抗、耐更大波纹电流、长寿命、优异的低温特性即频率特性。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1示出了根据本发明实施例提供的结构示意图；
图2示出了根据本发明实施例提供的拆开包卷后结构示意图；
图3示出了根据本发明实施例提供的制备流程图。
图中：1、阳极箔；2、阴极箔；3、金属氧化膜；4、隔离膜；5、宝卷胶带；6、引出线；7、胶粒；8、铝外壳；9、导电高分子聚合物电解液。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
实施例一
参照图1-3，一种导电高分子聚合物电解电容器，包括阳极箔101、阴极箔102、电解质，电解质为含有导电高分子聚合物电解液109，阳极箔101和阴极箔102之间设置有隔离膜104，且阴极箔102的外侧设置有隔离膜104，并且阳极箔101、阴极箔102和隔离膜104绕卷设置，绕卷的内部浸有导电高分子聚合物电解液109，且绕卷的外部套设有铝外壳108，铝外壳108的顶端通过胶粒107进行密封处理，阳极箔101和阴极箔102分别固定连接有引出线106，阳极箔101为由阀金属或钽、铌、铝、钛、锆、钒的合金及化合物制成的箔片，阳极箔101的表面设有金属氧化膜103，导电高分子聚合物电解液109包含溶剂、溶质和添加剂，导电高分子聚合物电解液109溶剂为乙二醇、二甘醇、丙三醇、聚乙二醇00、聚乙二醇400、γ-丁内酯，二甲基亚砜、N甲基甲酰胺、纯水中的一种或多种，导电高分子聚合物电解液109溶质为聚噻吩分散液、聚吡咯分散液、聚苯胺分散液、石墨烯聚合物、二氧化硅分散液、甲酸铵、己二酸铵葵二酸、葵二酸铵、异葵二酸铵、1，6十二双酸铵、1，10十二双酸铵、甘露醇、山梨醇、磷钨酸、柠檬酸中的两种或两种以上，导电高分子聚合物电解液109添加剂为硼酸、五硼酸铵、四硼酸钠、聚乙烯醇、硼酸乙二醇聚酯、硼酸丙二醇聚酯、硼酸丙三醇聚酯、硼酸聚乙二醇聚酯、聚乙二醇6000、磷酸、次亚磷酸铵、次磷酸铵、对硝基苯甲酸、对硝基苯甲醇、对硝基苯甲酸铵中的两种或两种以上，电解电容器所使用的阴极为导电高分子聚合物和电解液混合式工作的电解质，电解质使得制作出来的电解电容能够耐500V工作电压，且拥有低阻抗、耐更大波纹电流、长寿命、优异的低温特性即频率特性；
一种导电高分子聚合物电解电容器的制备方法，包括如下步骤：
S101、将箔片和隔离纸裁切成所需要的宽度；
S102、将正负引出线106分别固定在正负箔片上；
S103、将固定后的箔片与隔离膜104卷绕成素子，通过包卷带105进行固定：隔离膜104与阴极箔102、阳极箔101层叠，并与阳极箔101和阴极箔102一起卷绕成素子，其中电解质包括内层隔离膜104和外层隔离膜104，内层分离膜104位于对应的阴极箔102或阳极箔101内侧；
S104、将卷成的素子焊接到铁条上；
S105、对焊接后的素子进行化成处理；
S106、对化成后的素子进行清洗；
S107、对清洗后的素子进行干燥处理；
S108、循环式抽真空、加压含浸，将素子浸入电解液，周期性对其加载负压和正压，使电解液充分浸渍到电解质上；
S109、装配组立，将浸渍好的素子与壳体和盖体组装成裸成品电容器，组装时间控制在2h以内，且壳体和素子之间设有空隙；
一种导电高分子聚合物电解电容器的制备方法，还包括：
S110、套管、印刻标识，将裸品电容器套上铝外壳108，顶端通过胶粒107进行密封，随后在铝外壳108外壁进行型号等印刻；
S111、老化；
一种导电高分子聚合物电解电容器的制备方法，将正负引出线106分别固定在正负箔片上，具体包括：使用钉接机将正负引出线106分别钉接在正负箔片上。
根据上述制备方法制备规格为500V6.8μF，尺寸为φ10mm×12.5mm的导电高分子聚合物电解电容器，对制得的导电高分子聚合物电解电容器进行性能测试，测试结果见表1：
| 序号 | C(μF/120Hz) | DF(%) | ESR(mΩ/100KHz) | LC(μA/60s) |
| 1 | 6.34 | 1.43 | 34.5 | 2.0 |
| 2 | 6.32 | 1.46 | 32.1 | 2.6 |
| 3 | 6.36 | 1.42 | 32.8 | 2.8 |
| 4 | 6.36 | 1.51 | 38.6 | 2.7 |
| 5 | 6.34 | 1.49 | 33.2 | 2.2 |
表1
对比500V6.8μF，尺寸为φ10mm×12.5mm传统液态铝电解电容器性能，测试结果见表2：
| 序号 | C(μF/120Hz) | DF(%) | ESR(mΩ/100KHz) | LC(μA/60s) |
| 1 | 6.35 | 2.85 | 1990 | 16.3 |
| 2 | 6.32 | 2.87 | 1840 | 14.8 |
| 3 | 6.23 | 2.73 | 1900 | 15.8 |
| 4 | 6.33 | 3.10 | 1950 | 12.4 |
| 5 | 6.34 | 3.05 | 1960 | 16.9 |
表2
对比通过上述制备方法制得的500V6.8μF，尺寸为φ10mm×12.5mm导电高分子聚合物电解电容器与同规格尺寸传统液态铝电解电容器在不同频率下的特性如表3：
表3
对比通过上述制备方法制得的500V6.8μF，尺寸为φ10mm×12.5mm导电高分子聚合物电解电容器与同规格尺寸传统液态铝电解电容器在-55℃下的特性如表4：
表4
通过表1、表2、表3、表4中的数据对比，上述制备方法制备的一种导电高分子电解电容器拥有更低的ESR，且拥有优异的频率特性和低温特性。
将通过上述制备方法制得的500V6.8μF，尺寸为φ10mm×12.5mm导电高分子聚合物电解电容器放入105℃烤箱中，施加500V额定直流工作电压2000H后，测试其特性如表5：
表5
如表5数据可知：通过上述制备方法制得的导电高分子电解电容器具有良好的耐久性能，而且，实验还表明，电容器没有出现爆壳、漏液和鼓底等现象，性能较为稳定。
综上，本技术方案提供的一种导电高分子电解电容器具有自愈功能，高频低阻，长寿命，高可靠性、优良的低温特性及优异的频率特性等优点的高工作电压导电高分子聚合物电解电容器，满足对低温特性要求高、耐大纹波电流等高品质的需求。
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的范围内。本发明要求的保护范围由所附的权利要求书及其等同物界定。
Claims (10)
1.一种导电高分子聚合物电解电容器，包括阳极箔（101）、阴极箔（102）、电解质，其特征在于：所述电解质为含有导电高分子聚合物电解液（109），所述阳极箔（101）和阴极箔（102）之间设置有隔离膜（104），且阴极箔（102）的外侧设置有隔离膜（104），并且阳极箔（101）、阴极箔（102）和隔离膜（104）绕卷设置，所述绕卷的内部浸有导电高分子聚合物电解液（109），且绕卷的外部套设有铝外壳（108），铝外壳（108）的顶端通过胶粒（107）进行密封处理，所述阳极箔（101）和阴极箔（102）分别固定连接有引出线（106）。
2.根据权利要求1所述的一种导电高分子聚合物电解电容器，其特征在于，所述阳极箔（101）为由阀金属或钽、铌、铝、钛、锆、钒的合金及化合物制成的箔片。
3.根据权利要求2所述的一种导电高分子聚合物电解电容器，其特征在于，所述阳极箔（101）的表面设有金属氧化膜（103）。
4.根据权利要求1所述的一种导电高分子聚合物电解电容器，其特征在于，所述导电高分子聚合物电解液（109）包含溶剂、溶质和添加剂。
5.根据权利要求4所述的一种导电高分子聚合物电解电容器，其特征在于，所述导电高分子聚合物电解液（109）溶剂为乙二醇、二甘醇、丙三醇、聚乙二醇00、聚乙二醇400、γ-丁内酯，二甲基亚砜、N甲基甲酰胺、纯水中的一种或多种。
6.根据权利要求4所述的一种导电高分子聚合物电解电容器，其特征在于，所述导电高分子聚合物电解液（109）溶质为聚噻吩分散液、聚吡咯分散液、聚苯胺分散液、石墨烯聚合物、二氧化硅分散液、甲酸铵、己二酸铵葵二酸、葵二酸铵、异葵二酸铵、1，6十二双酸铵、1，10十二双酸铵、甘露醇、山梨醇、磷钨酸、柠檬酸中的两种或两种以上。
7.根据权利要求4所述的一种导电高分子聚合物电解电容器，其特征在于，所述导电高分子聚合物电解液（109）添加剂为硼酸、五硼酸铵、四硼酸钠、聚乙烯醇、硼酸乙二醇聚酯、硼酸丙二醇聚酯、硼酸丙三醇聚酯、硼酸聚乙二醇聚酯、聚乙二醇6000、磷酸、次亚磷酸铵、次磷酸铵、对硝基苯甲酸、对硝基苯甲醇、对硝基苯甲酸铵中的两种或两种以上。
8.根据权利要求1-4任一项所述的一种导电高分子聚合物电解电容器的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：
S101、将箔片和隔离纸裁切成所需要的宽度；
S102、将正负引出线（106）分别固定在正负箔片上；
S103、将固定后的箔片与隔离膜（104）卷绕成素子，通过包卷带（105）进行固定：隔离膜（104）与阴极箔（102）、阳极箔（101）层叠，并与阳极箔（101）和阴极箔（102）一起卷绕成素子，其中电解质包括内层隔离膜（104）和外层隔离膜（104），内层分离膜（104）位于对应的阴极箔（102）或阳极箔（101）内侧；
S104、将卷成的素子焊接到铁条上；
S105、对焊接后的素子进行化成处理；
S106、对化成后的素子进行清洗；
S107、对清洗后的素子进行干燥处理；
S108、循环式抽真空、加压含浸，将素子浸入电解液，周期性对其加载负压和正压，使电解液充分浸渍到电解质上；
S109、装配组立，将浸渍好的素子与壳体和盖体组装成裸成品电容器，组装时间控制在2h以内，且壳体和素子之间设有空隙。
9.根据权利要求5所述的一种导电高分子聚合物电解电容器的制备方法，其特征在于：还包括：
S110、套管、印刻标识，将裸品电容器套上铝外壳（108），顶端通过胶粒（107）进行密封，随后在铝外壳（108）外壁进行型号等印刻；
S111、老化。
10.根据权利要求8所述的一种导电高分子聚合物电解电容器的制备方法，其特征在于，将正负引出线（106）分别固定在正负箔片上，具体包括：使用钉接机将正负引出线（106）分别钉接在正负箔片上。
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