CN112420390B - 一种静电容量高的固态铝电解电容器的制备方法 - Google Patents
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Abstract
一种静电容量高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）将导电高分子聚合物溶解在第一溶剂或者分散在第一分散液中后，将芯包在第一溶剂或者第一分散也中进行含浸；3）去除芯包上部分步骤2）含浸的第一溶剂或者第一分散液；4）将芯包含浸在与第一溶剂或者第一分散液相容的第二溶剂中含浸；5）干燥。在本发明中，通过将芯包在第二溶剂中进行含浸，使得芯包上形成的导电高分子聚合物更加均匀，从而提高固态电解质的导电性，降低芯包的ESR值；同时在含浸第二溶剂的时候，能够使得导电高分子聚合物进一步的渗入到芯包的内部，从而提高固态铝电解电容器的静电容量。
Description
技术领域
本发明涉及一种铝电解电容器，尤其涉及一种静电容量高的固态铝电解电容器的制备方法。
背景技术
随着电子仪器的数字化，电子元器件的小型化越来越受到重视；就电容器而言主要表现为小型和大容量。目前固态铝电解电容器为了获得低的ESR，一般采用的聚吡咯、聚噻吩和聚苯铵等导电高分子聚合物及其衍生物作为电解质。传统的做法是芯包含浸导电高分子聚合物的分散液或者在芯包上进行导电高分子单体的聚合反应
目前采用在芯包上进行聚合反应的比较少，因为聚合反应引入的杂质，例如氧化剂等去除比较困难；另外氧化剂的加入对阳极箔表面的电介质的影响较大，很容易破坏电介质从而导致漏电流的发生。但是采用含浸导电高分子聚合物的分散液的方式，由于导电高分子聚合物的分子量比较大，在含浸的时候相对比较困难，难以在芯包的深处形成均质的导电高分子薄膜，使得固态铝电解电容器的容量较低，为了达到容量要求，生产厂家就只能够通过增大电容器的尺寸来达到目的；从而影响电子元器件的小型化。
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，提供一种静电容量高，并且ESR低的固态铝电解电容器的制备方法。
为解决上述技术问题，本发明提出的技术方案为：一种静电容量高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）将导电高分子聚合物溶解在第一溶剂或者分散在第一分散液中后，将芯包在第一溶剂或者第一分散也中进行含浸；
3）去除芯包上部分步骤2）含浸的第一溶剂或者第一分散液；
4）将芯包含浸在与第一溶剂或者第一分散液相容的第二溶剂中含浸；
5）干燥，将芯包放置在25℃或者以上温度下，并且相对湿度高于60%的气氛中。
上述的静电容量高的固态铝电解电容器的制备方法，优选的，在进行步骤2）之前，将芯包在前处理剂中进行含浸，所述前处理剂与第一溶剂和第一分散液互溶，并且前处理剂的沸点低于第一溶剂和第一分散液。
上述的静电容量高的固态铝电解电容器的制备方法，优选的，所述步骤5）后还包括步骤6），在芯包上进行聚甘油的含浸，所述聚甘油的分子量大于10000。
上述的静电容量高的固态铝电解电容器的制备方法，优选的，所述步骤3）去除芯包上10%-50%的第一溶剂或者第一分散液。
上述的静电容量高的固态铝电解电容器的制备方法，优选的，所述第二溶剂的沸点高于第一溶剂和第一分散液。
上述的静电容量高的固态铝电解电容器的制备方法，优选的，所述导电高分子聚合物在第一溶剂或者第一分散液中的浓度为0.5%-10%。
与现有技术相比，本发明的优点在于：在本发明中，通过将芯包在第二溶剂中进行含浸，使得芯包上形成的导电高分子聚合物更加均匀，从而提高固态电解质的导电性，降低芯包的ESR值；同时在含浸第二溶剂的时候，能够使得导电高分子聚合物进一步的渗入到芯包的内部，从而提高固态铝电解电容器的静电容量。
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。
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。
实施例1
在本实施例中，制作额定电压为35V，22μF，尺寸为6.3*5.8mm的固态铝电解电容器，这种电容器。这种用于65W或者100W基于氮化镓快充的输出端。
本实施例中，阳极箔采用腐蚀铝箔，阴极箔也采用经过腐蚀的铝箔。阳极箔经过化成后在阳极箔的表面形成电介质，也就是氧化膜。
将阳极导针和阴极导针分别连接在阳极箔和阴极箔上，连接的方式可以采用铆接或者冲压的方式。将阳极箔、电解纸和阴极箔一起卷绕成芯包；并且用胶带缠绕在芯包的外侧表面，固定芯包。
本实施例的静电容量高的固态铝电解电容器的制备方法，包括以下步骤：
1）含浸前处理剂，本实施例中，前处理剂与第一分散液互溶；前处理剂可以采用乙醇、甲醇、或者乙醇与去离子水的混合物。将芯包在前处理剂中进行含浸，含浸的时间为1-5分钟，温度为45℃-200℃，时间为10-30分钟。含浸前处理剂后，静置1-2小时，使得芯包内部吸收前处理剂。
2）将含浸有前处理剂的芯包进行高分子导电聚合物的含浸，高分子导电聚合物的采用PEDOT:PSS，PEDOT:PSS以4:1配置。第一分散液的沸点要比前处理剂的沸点高，至少要相同。在本实施例中，PEDOT:PSS的分散液采用去离子水，当然也可以采用醇类等有机溶剂，例如乙醇、乙二醇、丙二醇、甘油。
在本实施例中，第一分散液的沸点一定要比前处理剂的高，不然的话，在后续的干燥过程中，第一分散液已经蒸发，而前处理剂在芯包的最内部还没有被蒸发掉，从而出现残留或者在蒸发的时候导电高分子聚合物已经开始薄膜化，而前处理剂的蒸发会给导电高分子聚合物带来很多孔洞。在本实施例中，前处理剂的沸点最好比第一分散液的沸点低50℃。
在本实施例中，PEDOT:PSS的重量浓度为0.5%-10%，颗粒的平均颗粒直径D50最好在0.01-0.5μm之间。PEDOT:PSS的分子量为5000-1000000。
在本实施例中，采用的负压含浸，温度在60-90℃，时间在20分钟以上；含浸的时候真空度为-50～-80Kpa。在含浸的时候由于在负压并且加热的情况下前处理剂会有一部分蒸发，在蒸发的时候，导电高分子聚合物的含浸液沿着前处理剂的蒸发路径进入到芯包的内部，实际上本实施例中前处理剂的存在会在一定程度上阻碍第一分散液的含浸速度，正是由于这种速度的阻碍使得芯包内部的导电高分子聚合物的形成更加均匀；同时前处理剂与第一分散液是互溶的，也在一定程度上使得导电高分子聚合物在芯包内部更加均匀。
3）将经过步骤2）处理的芯包，在40℃的温度下，干燥40-50分钟，相对湿度为60%；第一分散液的蒸发量大概在45%左右。
4）将芯包含浸第二溶剂，含浸的工艺与步骤2）相同，本实施例中第二溶剂采用N-甲基乙酰胺；也可以采用其他的溶剂，但是沸点最好比第一分散液高。
5）干燥，将芯包放置在25℃或者以上温度下，并且相对湿度高于60%的气氛中。
6）在芯包上进行聚甘油的含浸，所述聚甘油的分子量大于10000。含浸聚甘油后，常温放置电容器一段时间，若芯包底部有悬浊液滴，则用吸液纸将悬浊液滴吸干，这样有利于后续组立穿胶粒动作的顺利进行。含浸的时候真空度为-50～-80Kpa。
聚甘油含浸步骤：第一步：素子接触含浸液前先抽真空至-65KPa左右静置5-10min。第二步：素子高度的1/3位置接触聚甘油液，并保持3-10min不等（视素子体积做调整）。第三步：素子离开含浸液保持3-5min不等。第四步：素子下降至含浸液内2/3位置保持3-10min不等（视素子体积做调整）。第五步：继续素子脱离含浸液面保持3-5min不等。第六步：素子完全含浸于含浸液内，保持3-10min不等（视素子体积做调整）。第七步：素子脱离含浸液保持3-5min。第八步：破真空后使用擦手纸粘去多余液体。
在本实施例中，含浸聚甘油后，在芯包的表面形成有一层聚甘油；聚甘油的大分子特性可以在将铝电解电容器焊接到线路板上的时候阻挡一部分热量进入到芯包的内部。在焊接的时候传递到铝电解电容器上的温度可以达到200到300℃；这个温度传递到芯包上，容易使得高分子导电聚合物与阳极箔之间产生缝隙，在大电流的冲击下，这个缝隙就会扩大从而导致电容器的容量降低；在聚甘油大分子的特性下，由于焊接产生的热量传递到芯包上的时候，温度就会降低到100多摄氏度，这样对芯包起到一个保护作用。同时芯包外层的聚甘油，也可以将芯包内部热量传递到外壳上，从而加快芯包上面热量的分散，从而使得电容器的耐大电流冲击的能力变强。
在固态铝电解电容器中，芯包一般是不会与外壳直接接触的，这样通过外壳散热就会变得困难，在本实施例中，聚甘油可以传递热量到外壳上面，及时的将热量散发出去；在大电流的冲击下，由于PEDOT：PSS的电阻低，在芯包内部热量的聚集是缓慢的，所以就给聚甘油及时传递热量提供了可能，这一点与焊接电容器的时候，瞬间的高温是不同的。
在本实施例中，含浸第二溶剂的时候，第一分散液还没有完全挥发；这个时候导电高分子聚合物还没有固化，也就是还没有形成薄膜，当第二溶剂进入的时候，导电高分子聚合物是可以溶解在第二溶剂内的，这样使得芯包内的导电高分子聚合物更加均匀；同时，随着第二溶剂的流动，也使得导电高分子聚合物向芯包的深处进一步的渗透，也就是尽可能的在阳极箔表面的凹槽内形成导电高分子聚合物的薄膜；这样干燥后，实现了导电高分子聚合物的均匀化，降低芯包的ESR值，同时促进导电高分子聚合物向芯包的深处渗透，从而提高固态铝电解电容器的静电容量。
对比例1
对比例1与实施例1相比没有进行前处理剂的步骤，其他与实施例1相同。
对比例2
对比例2与实施例1相比，没有进行第二溶剂的含浸，其他与实施例1相同。
为了验证实施例1的效果，分别制作了100个实施例1、对比例1和对比例2；分别测量他们的静电容量和ESR值，然后取平均，如下表：
| 序号 | 实施例1 | 对比例1 | 对比例2 |
| 平均静电容量（μF） | 25.7 | 22.7 | 23.2 |
| 平均ESR值（mΩ） | 54.2 | 98.6 | 110.8 |
Claims (5)
1.一种静电容量高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）将导电高分子聚合物溶解在第一溶剂或者分散在第一分散液中后，将芯包在第一溶剂或者第一分散也中进行含浸；
3）去除芯包上部分步骤2）含浸的第一溶剂或者第一分散液；
4）将芯包含浸在与第一溶剂或者第一分散液相容的第二溶剂中含浸；
5）干燥，将芯包放置在25℃或者以上温度下，并且相对湿度高于60%的气氛中；
所述第二溶剂的沸点高于第一溶剂和第一分散液。
2.根据权利要求1所述的静电容量高的固态铝电解电容器的制备方法，其特征在于：在进行步骤2）之前，将芯包在前处理剂中进行含浸，所述前处理剂与第一溶剂和第一分散液互溶，并且前处理剂的沸点低于第一溶剂和第一分散液。
3.根据权利要求1所述的静电容量高的固态铝电解电容器的制备方法，其特征在于：所述步骤5）后还包括步骤6），在芯包上进行聚甘油的含浸，所述聚甘油的分子量大于10000。
4.根据权利要求1所述的静电容量高的固态铝电解电容器的制备方法，其特征在于：所述步骤3）去除芯包上10%-50%的第一溶剂或者第一分散液。
5.根据权利要求1所述的静电容量高的固态铝电解电容器的制备方法，其特征在于：所述导电高分子聚合物在第一溶剂或者第一分散液中的浓度为0.5%-10%。
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Legal Events
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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