CN112164587A - 一种高工作电压聚合物片式叠层铝电解电容器的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种高工作电压聚合物片式叠层铝电解电容器的制备方法，通过化学聚合法和电解聚合法在第三铝箔的阴极区表面形成导电聚合物固体电解质层后，得到第四铝箔；在第四铝箔的阴极区边缘被制导电聚合物凝胶，得到第五铝箔；针对阴极区边缘导电聚合物层疏松的问题，通过在第五铝箔上形成有凹字型导电聚合物覆盖带的方式进行修补和填充，提升导电聚合物层致密度，以防止导电浆料粒子渗入氧化铝膜层；采用本发明提供的方法，可以降低高工作电压聚合物片式叠层铝电解电容器的漏电流，改善耐电压性能，提升成品良率，具有较高的经济效益。
Description
技术领域
本发明涉及铝电解电容器制备技术领域，具体为一种高工作电压聚合物片式叠层铝电解电容器的制备方法。
背景技术
聚合物片式叠层铝电解电容器以导电高分子作为电解质，与传统液体铝电解电容器相比，具有体积小、性能好、使用寿命长、可靠性高及更环保等优点，更能匹配电子信息行业，小型化、高速化、高可靠性及高环保性的需求。
现有的铝箔再化成工艺对于较高化成电压(制备20V以上工作电压产品)铝箔的电介质层修复效果不够理想。因现有再化成工艺与原化成箔的化成工艺存在较大差异，因此阴极区边缘修复形成的氧化铝膜层厚度、致密性及均一性，难以达到原化成箔的氧化铝膜层水平。在此基础上，采用现有化学聚合法和电解聚合法在铝箔边缘氧化铝膜层存在缺陷的基底上制备的导电聚合物固体电解质层较为疏松，在被制导电碳浆和银浆时，浆料粒子容易通过导电聚合物层疏松的位点，渗入氧化铝膜层，导致漏电流增大，产品耐电压性能降低，直接影响了较高工作电压聚合物片式叠层铝电解电容器的工业化生产。基于此，本发明设计了一种高工作电压聚合物片式叠层铝电解电容器的制备方法。
发明内容
本发明的目的在于提供一种高工作电压聚合物片式叠层铝电解电容器的制备方法，以解决上述技术问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种高工作电压聚合物片式叠层铝电解电容器的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
S1、对化成铝箔进行裁切处理，得到第一铝箔；
S2、在所述第一铝箔表面涂覆绝缘阻隔胶，并划分阳极区和阴极区，得到第二铝箔；
S3、通过再化成工艺对所述第二铝箔的阴极区边缘进行电介质层修复处理，得到第三铝箔；
S4、通过化学聚合法和电解聚合法，在所述第三铝箔的阴极区表面形成导电聚合物固体电解质层，得到第四铝箔；
S5、在所述第四铝箔的阴极区边缘被制导电聚合物凝胶，形成凹字型导电聚合物覆盖带，得到第五铝箔；
S6、在所述第五铝箔的阴极区上依次被制导电碳浆和银浆，形成单个电容器芯子；
S7、将若干个所述电容器芯子经过叠层粘接在外设的引线框上，得到电容器芯包；
S8、对所述电容器芯包进行封装、老化及成型处理，得到聚合物片式叠层铝电解电容器。
进一步的，所述步骤S5中凹字型导电聚合物覆盖带的左右两侧宽度均为0.2mm-1.2mm，所述凹字型导电聚合物覆盖带的底部宽度为0.5mm-1.5mm。
进一步的，所述步骤S5中凹字型导电聚合物覆盖带的制备方法可以是掩膜法、印刷法、浸渍法及涂覆法中的任一种。
进一步的，所述步骤S5中的导电聚合物凝胶的制备方法具体为：
将导电聚合物粉末通过超声分散法分散于含有掺杂剂、增稠剂及去离子水的混合溶液中，制得导电聚合物凝胶。
进一步的，所述导电聚合物粉末占比为0.5wt％-5wt％，所述掺杂剂占比为0.1wt％-1.0wt％，所述增稠剂占比为0.5wt％-10wt％。
进一步的，所述导电聚合物粉末的制备方法具体为：
将含有单体和掺杂剂的溶液与含有氧化剂的溶液混合，发生聚合反应后，进行过滤、清洗及烘干处理，制得导电聚合物粉末。
进一步的，所述增稠剂为聚乙烯醇、聚乙烯吡咯烷酮、聚丙烯酸、聚丙烯酸钠、聚氧化乙烯和聚丙烯酰胺中的任一种。
进一步的，所述单体为噻吩及其衍生物、吡咯及其衍生物、苯胺及其衍生物中的一种或几种。
进一步的，所述掺杂剂为烷基磺酸盐、烷基萘磺酸盐和烷基苯磺酸盐中的任一种。
进一步的，所述氧化剂为高锰酸钾、过硫酸铵、过氧化氢、过硫酸钠、对甲苯磺酸铁中的任一种。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
本发明通过化学聚合法和电解聚合法在第三铝箔的阴极区表面形成导电聚合物固体电解质层后，得到第四铝箔；在第四铝箔的阴极区边缘被制导电聚合物凝胶，得到第五铝箔。针对阴极区边缘导电聚合物层疏松的问题，通过在第五铝箔上形成有凹字型导电聚合物覆盖带的方式进行修补和填充，提升导电聚合物层致密度，以防止导电浆料粒子渗入氧化铝膜层。采用本发明提供的方法，可以降低高工作电压聚合物片式叠层铝电解电容器的漏电流，改善耐电压性能，提升成品良率，具有较高的经济效益。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅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为本发明的制作方法流程图；
图2为本发明中第四铝箔的结构图；
图3为本发明中第五铝箔的结构图。
附图中，各标号所代表的部件列表如下：
1-第一铝箔，2-导电聚合物固体电解质层，3-绝缘阻隔胶，4-凹字型导电聚合物覆盖带。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1-3，本发明提供一种技术方案：具体为一种高工作电压聚合物片式叠层铝电解电容器的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
S1、对化成铝箔进行裁切处理，得到第一铝箔；
S2、在所述第一铝箔表面涂覆绝缘阻隔胶，并划分阳极区和阴极区，得到第二铝箔；
S3、通过再化成工艺对所述第二铝箔的阴极区边缘进行电介质层修复处理，得到第三铝箔；
S4、通过化学聚合法和电解聚合法，在所述第三铝箔的阴极区表面形成导电聚合物固体电解质层，得到第四铝箔；
S5、在所述第四铝箔的阴极区边缘被制导电聚合物凝胶，形成凹字型导电聚合物覆盖带，得到第五铝箔；
S6、在所述第五铝箔的阴极区上依次被制导电碳浆和银浆，形成单个电容器芯子；
S7、将若干个所述电容器芯子经过叠层粘接在外设的引线框上，得到电容器芯包；
S8、对所述电容器芯包进行封装、老化及成型处理，得到聚合物片式叠层铝电解电容器。
进一步的，所述步骤S5中凹字型导电聚合物覆盖带的左右两侧宽度均为0.2mm-1.2mm，所述凹字型导电聚合物覆盖带的底部宽度为0.5mm-1.5mm。
进一步的，所述步骤S5中凹字型导电聚合物覆盖带的制备方法可以是掩膜法、印刷法、浸渍法及涂覆法中的任一种。
进一步的，所述步骤S5中的导电聚合物凝胶的制备方法具体为：
将导电聚合物粉末通过超声分散法分散于含有掺杂剂、增稠剂及去离子水的混合溶液中，制得导电聚合物凝胶。
进一步的，所述导电聚合物粉末占比为0.5wt％-5wt％，所述掺杂剂占比为0.1wt％-1.0wt％，所述增稠剂占比为0.5wt％-10wt％。
进一步的，所述导电聚合物粉末的制备方法具体为：
将含有单体和掺杂剂的溶液与含有氧化剂的溶液混合，发生聚合反应后，进行过滤、清洗及烘干处理，制得导电聚合物粉末。
进一步的，所述增稠剂为聚乙烯醇、聚乙烯吡咯烷酮、聚丙烯酸、聚丙烯酸钠、聚氧化乙烯和聚丙烯酰胺中的任一种。
进一步的，所述单体为噻吩及其衍生物、吡咯及其衍生物、苯胺及其衍生物中的一种或几种。
进一步的，所述掺杂剂为烷基磺酸盐、烷基萘磺酸盐和烷基苯磺酸盐中的任一种。
进一步的，所述氧化剂为高锰酸钾、过硫酸铵、过氧化氢、过硫酸钠、对甲苯磺酸铁中的任一种。
实施例一：
S1、对43VF铝箔进行裁切处理，得到第一铝箔1；
S2、在所述第一铝箔1表面涂覆绝缘阻隔胶3，并划分阳极区和阴极区，得到第二铝箔；
S3、通过再化成工艺对所述第二铝箔的阴极区边缘进行电介质层修复处理，得到第三铝箔；
S4、通过化学聚合法和电解聚合法，在所述第三铝箔的阴极区表面形成聚噻吩固体电解质层2，得到第四铝箔；
S5、在所述第四铝箔的阴极区边缘被制聚噻吩凝胶，形成凹字型聚噻吩覆盖带4，得到第五铝箔；第五铝箔的制备方法包括以下步骤：
采用涂覆法在所述第四铝箔的阴极区边缘被制聚噻吩凝胶，形成凹字型聚噻吩覆盖带4，得到第五铝箔；所述凹字型聚噻吩覆盖带4的左右两侧宽度均为0.2mm(图3中字母B表示凹字型聚噻吩覆盖带4的左侧宽度，字母C表示凹字型聚噻吩覆盖带4的右侧宽度)，所述凹字型聚噻吩覆盖带4的底部宽度为0.5mm(图3中用字母A表示)。
所述步骤S5中的聚噻吩凝胶的制备方法具体为：
将聚噻吩粉末通过超声分散法分散于含有对甲苯磺酸、聚乙烯醇的水溶液中，制得聚噻吩凝胶。其中，聚噻吩粉末占比为0.5wt％，对甲苯磺酸占比为0.1wt％，聚乙烯醇占比为0.5wt％。
所述聚噻吩粉末的制备方法具体为：
将含有噻吩单体和对甲苯磺酸的乙醇溶液与含有高锰酸钾的水溶液混合，发生聚合反应后，进行过滤、清洗及烘干处理，制得聚噻吩粉末。
S6、在所述第五铝箔的阴极区上依次被制导电碳浆和银浆，形成单个电容器芯子；
S7、将若干个所述电容器芯子经过叠层粘接在外设的引线框上，得到电容器芯包；
S8、对所述电容器芯包进行封装、老化及成型处理，得到聚合物片式叠层铝电解电容器。
实施例二：
与实施例一不同的是：步骤S5中在所述第四铝箔的阴极区边缘被制聚噻吩凝胶，形成凹字型聚噻吩覆盖带4，得到第五铝箔的制备方法，包括以下步骤：
采用涂覆法在所述第四铝箔的阴极区边缘被制聚噻吩凝胶，形成凹字型聚噻吩覆盖带4，得到第五铝箔；所述凹字型聚噻吩覆盖带4的左右两侧宽度均为0.7mm(图3中字母B表示凹字型聚噻吩覆盖带4的左侧宽度，字母C表示凹字型聚噻吩覆盖带4的右侧宽度)，所述凹字型聚噻吩覆盖带4的底部宽度为1.0mm(图3中用字母A表示)。
所述步骤S5中的聚噻吩凝胶的制备方法具体为：
将聚噻吩粉末通过超声分散法分散于含有对甲苯磺酸、聚乙烯醇的水溶液中，制得聚噻吩凝胶。其中，聚噻吩粉末占比为2.5wt％，对甲苯磺酸占比为0.5wt％，聚乙烯醇占比为5wt％。
所述聚噻吩粉末的制备方法具体为：
将含有噻吩单体和对甲苯磺酸的乙醇溶液与含有高锰酸钾的水溶液混合，发生聚合反应后，进行过滤、清洗及烘干处理，制得聚噻吩粉末。
实施例三：
与实施例一不同的是：步骤S5中在所述第四铝箔的阴极区边缘被制聚噻吩凝胶，形成凹字型聚噻吩覆盖带4，得到第五铝箔的制备方法，包括以下步骤：
采用涂覆法在所述第四铝箔的阴极区边缘被制聚噻吩凝胶，形成凹字型聚噻吩覆盖带4，得到第五铝箔；所述凹字型聚噻吩覆盖带4的左右两侧宽度均为1.2mm(图3中字母B表示凹字型聚噻吩覆盖带4的左侧宽度，字母C表示凹字型聚噻吩覆盖带4的右侧宽度)，所述凹字型聚噻吩覆盖带4的底部宽度为1.5mm(图3中用字母A表示)。
所述步骤S5中的聚噻吩凝胶的制备方法具体为：
将聚噻吩粉末通过超声分散法分散于含有对甲苯磺酸、聚乙烯醇的水溶液中，制得聚噻吩凝胶。其中，聚噻吩粉末占比为5wt％，对甲苯磺酸占比为1.0wt％，聚乙烯醇占比为10wt％。
所述聚噻吩粉末的制备方法具体为：
将含有噻吩单体和对甲苯磺酸的乙醇溶液与含有高锰酸钾的水溶液混合，发生聚合反应后，进行过滤、清洗及烘干处理，制得聚噻吩粉末。
对比例一：
与实施例一不同的是，取消步骤S5。
上述对比例和实施例制成25V/22μF产品，成型后测试漏电流值和耐压值数据如表1所示：
表1实施例与对比例电性能表
| 对象 | 漏电流值/μA | 耐压值/V |
| 实施例一 | 21.3 | 36.3 |
| 实施例二 | 19.4 | 37.6 |
| 实施例三 | 20.7 | 36.1 |
| 对比例一 | 55.7 | 31.2 |
由上述实施例和对比例的电性能数据可以看出，实施例一至实施例三漏电流值较对比例均有明显下降，耐压值均有较大提升。同时，实施例二较实施例一和实施例三，漏电流值更小，耐压值更高。
本发明在铝箔阴极区导电聚合物固体电解质层边缘形成凹字型导电聚合物覆盖带，以提升该区域导电聚合物层致密度，防止导电浆料粒子渗入氧化铝膜层，从而降低高工作电压聚合物片式叠层铝电解电容器的漏电流，改善耐电压性能，提升成品良率，具有较高的经济效益。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“同轴”、“底部”、“一端”、“顶部”、“中部”、“另一端”、“上”、“一侧”、“顶部”、“内”、“前部”、“中央”、“两端”等指示的方位或位置关系为基于附图的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“设置”、“连接”、“固定”、“旋接”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。
Claims (10)
1.一种高工作电压聚合物片式叠层铝电解电容器的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
S1、对化成铝箔进行裁切处理，得到第一铝箔；
S2、在所述第一铝箔表面涂覆绝缘阻隔胶，并划分阳极区和阴极区，得到第二铝箔；
S3、通过再化成工艺对所述第二铝箔的阴极区边缘进行电介质层修复处理，得到第三铝箔；
S4、通过化学聚合法和电解聚合法，在所述第三铝箔的阴极区表面形成导电聚合物固体电解质层，得到第四铝箔；
S5、在所述第四铝箔的阴极区边缘被制导电聚合物凝胶，形成凹字型导电聚合物覆盖带，得到第五铝箔；
S6、在所述第五铝箔的阴极区上依次被制导电碳浆和银浆，形成单个电容器芯子；
S7、将若干个所述电容器芯子经过叠层粘接在外设的引线框上，得到电容器芯包；
S8、对所述电容器芯包进行封装、老化及成型处理，得到聚合物片式叠层铝电解电容器。
2.根据权利要求1所述的一种高工作电压聚合物片式叠层铝电解电容器的制备方法，其特征在于：所述步骤S5中凹字型导电聚合物覆盖带的左右两侧的宽度均为0.2mm-1.2mm，所述凹字型导电聚合物覆盖带的底部宽度为0.5mm-1.5mm。
3.根据权利要求1所述的一种高工作电压聚合物片式叠层铝电解电容器的制备方法，其特征在于：所述步骤S5中凹字型导电聚合物覆盖带的制备方法可以是掩膜法、印刷法、浸渍法及涂覆法中的任一种。
4.根据权利要求1所述的一种高工作电压聚合物片式叠层铝电解电容器的制备方法，其特征在于：所述步骤S5中的导电聚合物凝胶的制备方法具体为：
将导电聚合物粉末通过超声分散法分散于含有掺杂剂、增稠剂及去离子水的混合溶液中，制得导电聚合物凝胶。
5.根据权利要求4所述的一种高工作电压聚合物片式叠层铝电解电容器的制备方法，其特征在于：所述导电聚合物粉末占比为0.5wt％-5wt％，所述掺杂剂占比为0.1wt％-1.0wt％，所述增稠剂占比为0.5wt％-10wt％。
6.根据权利要求4所述的一种高工作电压聚合物片式叠层铝电解电容器的制备方法，其特征在于：所述导电聚合物粉末的制备方法具体为：
将含有单体和掺杂剂的溶液与含有氧化剂的溶液混合，发生聚合反应后，进行过滤、清洗及烘干处理，制得导电聚合物粉末。
7.根据权利要求4所述的一种高工作电压聚合物片式叠层铝电解电容器的制备方法，其特征在于：所述增稠剂为聚乙烯醇、聚乙烯吡咯烷酮、聚丙烯酸、聚丙烯酸钠、聚氧化乙烯和聚丙烯酰胺中的任一种。
8.根据权利要求6所述的一种高工作电压聚合物片式叠层铝电解电容器的制备方法，其特征在于：所述单体为噻吩及其衍生物、吡咯及其衍生物、苯胺及其衍生物中的一种或几种。
9.根据权利要求6所述的一种高工作电压聚合物片式叠层铝电解电容器的制备方法，其特征在于：所述掺杂剂为烷基磺酸盐、烷基萘磺酸盐和烷基苯磺酸盐中的任一种。
10.根据权利要求6所述的一种高工作电压聚合物片式叠层铝电解电容器的制备方法，其特征在于：所述氧化剂为高锰酸钾、过硫酸铵、过氧化氢、过硫酸钠、对甲苯磺酸铁中的任一种。
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| CN102005300A (zh) * | 2010-10-26 | 2011-04-06 | 福建国光电子科技股份有限公司 | 一种固体电解电容器的制备工艺 |
| CN106409515A (zh) * | 2016-12-27 | 2017-02-15 | 福建国光电子科技股份有限公司 | 一种聚合物片式叠层固体铝电解电容器的制备方法 |
| CN111029155A (zh) * | 2019-12-24 | 2020-04-17 | 中南大学 | 一种机械性能好的固态铝电解电容器及其制备方法 |
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