CN114743797A - 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，包括芯包和外壳，芯包通过橡胶塞设置在外壳内，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导电高分子聚合物薄膜，导电高分子聚合物薄膜包括PEDOT及其衍生物和聚乳酸纳米颗粒，PEDOT及其衍生物包裹聚乳酸纳米颗粒。在本发明中，通过在导电高分子聚合物薄膜中掺杂聚乳酸纳米颗粒从而增加导电高分子聚合物薄膜的柔韧性，使得固态铝电解电容器的机械性能变好。
Description
技术领域
本发明涉及一种固态铝电解电容器，尤其涉及一种基于对PEDOT掺杂的固态铝电解电容器及其制备方法，这种固态铝电解电容器的机械性能十分优秀。
背景技术
随着电子行业的发展铝电解电容器分为固态铝电解电容器和液态铝电解电容器，其中固态铝电解电容器解决了液态电容器漏液甚至爆炸的问题，同时固态铝电解电容器还有内阻低不易发热的优点，但是固态铝电解电容器也有其自身的缺点例如电容引出率不高和机械性能差，尤其是机械性能差的问题在一定程度上阻碍了固态铝电解电容器应用。在实际使用的时候固态铝电解电容器受到轻微的碰撞都有可能引起打火，这实际上就是固态铝电解电容器由于内部的电解质为导电高分子聚合物，其机械性能差导致的。
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，包括芯包和外壳，所述芯包通过橡胶塞设置在外壳内，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导电高分子聚合物薄膜，所述导电高分子聚合物薄膜包括PEDOT及其衍生物和聚乳酸纳米颗粒，所述PEDOT及其衍生物包裹聚乳酸纳米颗粒。
上述的机械性能好的固态铝电解电容器，优选的，所述聚乳酸纳米颗粒占导电高分子聚合物薄膜总重量的1%-5%。
上述的机械性能好的固态铝电解电容器，优选的，所述聚乳酸纳米颗粒占导电高分子聚合物薄膜总重量的4%。
上述的机械性能好的固态铝电解电容器，优选的，所述导电高分子聚合物薄膜中加有纳米微晶纤维素，所述纳米微晶纤维素的重量不超过导电高分子聚合物薄膜总重量的5%。
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）将聚乳酸颗粒在搅拌的作用下溶解在分散液中；
2）向分散液中加入EDOT单体，并且分散均匀；步骤1）中加入的聚乳酸颗粒重量为EDOT和聚乳酸颗粒总重量的1%-5%；
3）芯包含浸步骤2）中含有EDOT单体和聚乳酸的分散液；
4）干燥；
5）含浸氧化剂溶液；氧化剂为对甲苯磺酸铁、过硫酸铵、过硫酸钠中的一种或者多种；
6）聚合，聚合工艺分为三个阶段第一阶段温度50-65℃，时间15-20min；第二阶段温度为80-100℃，时间20-25min；第三阶段温度140-155℃，时间15-20min；
7）将聚合完成后的芯包进行清洗、干燥装入到外壳中，并且用橡胶塞密封。
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，所述步骤1）中聚乳酸颗粒溶解在分散液中的时候采用磁力搅拌，温度为50-65℃。
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，所述分散液包括无水甲醇、无水乙醇、无水丙醇、DMF或丙酮中的一种或者多种。
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，所述在步骤2）中加入纳米微晶纤维素，纳米微晶纤维素的重量不超过导电高分子聚合物薄膜总重量的5%。
与现有技术相比，本发明的优点在于：在本发明中，通过在导电高分子聚合物薄膜中掺杂聚乳酸纳米颗粒从而增加导电高分子聚合物薄膜的柔韧性，使得固态铝电解电容器的机械性能变好。
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。
实施例1
一种机械性能好的固态铝电解电容器，包括芯包和外壳，芯包通过橡胶塞设置在外壳内，芯包由阳极箔、电解纸和阴极箔卷绕而成，阳极箔和阴极箔上分别铆接有阳极导针和阴极导针；阳极箔和阴极箔之间形成有导电高分子聚合物薄膜，导电高分子聚合物薄膜包括PEDOT及其衍生物和聚乳酸纳米颗粒，PEDOT包裹聚乳酸纳米颗粒，聚乳酸纳米颗粒占导电高分子聚合物薄膜总重量的4%。
在本实施例中，PEDOT将聚乳酸纳米颗粒包裹，聚乳酸纳米颗粒可以对PEDOT起到支撑作用，同时聚乳酸颗粒中的部分碳氧双键开环与PEDOT进行交联，交联后的PEDOT由于聚乳酸纳米颗粒的作用其柔韧性更好，也就是更加的柔软。作为电解质的导电高分子聚合物薄膜变得柔软后，固态铝电解电容器的机械性能也就会更好。
本实施例的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）将聚乳酸颗粒在磁力搅拌的作用下溶解在分散液中，温度为50-65℃。
2）向分散液中加入EDOT单体，并且分散均匀；步骤1）中加入的聚乳酸颗粒重量为EDOT和聚乳酸颗粒总重量的4%；步骤2）中分散的时候，采用常温磁力搅拌。分散液的重量为EDOT重量的5倍以上。本实施例中的分散液采用无水乙醇。
3）芯包含浸步骤2）中含有EDOT单体和聚乳酸的分散液；
4）干燥；
在本实施例中，为了在芯包中获得尽可能多的EDOT单体，重复步骤3）和步骤4）三次。
5）含浸氧化剂溶液，氧化剂为对甲苯磺酸铁；在本实施例中，在含浸氧化剂的时候实际上聚合的反应是在同步进行的，故本申请含浸氧化剂的时候采用常温真空含浸或者常温加压含浸，其中常温真空含浸是最佳的。
6）聚合，聚合工艺分为三个阶段第一阶段温度50-65℃，时间15-20min；第二阶段温度为80-100℃，时间20-25min；第三阶段温度140-155℃，时间15-20min；
7）将聚合完成后的芯包进行清洗、干燥；清洗主要是清除多余的氧化剂。
8）将步骤8）处理后的芯包含浸电解液，修复聚合是被损伤的阳极箔氧化膜；最后将芯包装入到外壳中，并且用橡胶塞密封。
实施例2
在本实施例与实施例1相比，在步骤2）中加入纳米微晶纤维素，纳米微晶纤维素的重量不超过步骤6）中形成的导电高分子聚合物薄膜总重量的5%。一般情况下纳米微晶纤维素的重量为EDOT、聚乳酸颗粒和纳米微晶纤维素总重量的4%。这样在阳极箔和阴极箔之间形成的导电高分子聚合物薄膜中含有纳米微晶纤维素。在本实施例中，因为PEDOT交联聚乳酸会在一定程度上会增加固态铝电解电容器的内阻，在本实施例中，加入纳米微晶纤维素后能够降低固态铝电解电容器的内阻；同时纳米微晶纤维素在PEDOT薄膜中也起到支撑框架的作用，使得固态铝电解电容器的循环性能得到提升。本实施例的其他部分与实施例1相同。
对比例1
在对比例中，阳极箔和阴极箔之间的导电高分子聚合物为PEDOT，在导电高分子聚合物中没有聚乳酸纳米颗粒也没有纳米微晶纤维素。对比例的其他部分与实施例1相同。
为了比较实施例1、实施例2和对比例1的性能，分别挑选20个产品测试固态铝电解电容器的CAP、ESR、循环5000次后电容保持率，结果如下表。
| CAP（μF） | ESR（mΩ） | 循环5000次后电容量的平均保持率 | |
| 实施例1 | 23.5 | 69.3 | 88% |
| 实施例2 | 21.8 | 46.8 | 93% |
| 对比例1 | 24.5 | 38.1 | 85% |
。
Claims (8)
1.一种机械性能好的固态铝电解电容器，其特征在于：包括芯包和外壳，所述芯包通过橡胶塞设置在外壳内，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导电高分子聚合物薄膜，所述导电高分子聚合物薄膜包括PEDOT及其衍生物和聚乳酸纳米颗粒，所述PEDOT及其衍生物包裹聚乳酸纳米颗粒。
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：所述聚乳酸纳米颗粒占导电高分子聚合物薄膜总重量的1%-5%。
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：所述聚乳酸纳米颗粒占导电高分子聚合物薄膜总重量的4%。
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：所述导电高分子聚合物薄膜中加有纳米微晶纤维素，所述纳米微晶纤维素的重量不超过导电高分子聚合物薄膜总重量的5%。
5.一种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）将聚乳酸颗粒在搅拌的作用下溶解在分散液中；
2）向分散液中加入EDOT单体，并且分散均匀；步骤1）中加入的聚乳酸颗粒重量为EDOT和聚乳酸颗粒总重量的1%-5%；
3）芯包含浸步骤2）中含有EDOT单体和聚乳酸的分散液；
4）干燥；
5）含浸氧化剂溶液；氧化剂为对甲苯磺酸铁、过硫酸铵、过硫酸钠中的一种或者多种；
6）聚合在阳极箔和阴极箔之间形成导电高分子聚合物，聚合工艺分为三个阶段第一阶段温度50-65℃，时间15-20min；第二阶段温度为80-100℃，时间20-25min；第三阶段温度140-155℃，时间15-20min；
7）将聚合完成后的芯包进行清洗、干燥装入到外壳中，并且用橡胶塞密封。
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：所述步骤1）中聚乳酸颗粒溶解在分散液中的时候采用磁力搅拌，温度为50-65℃。
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：所述分散液包括无水甲醇、无水乙醇、无水丙醇或者无水丁醇中的一种或者多种。
8.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：所述在步骤2）中加入纳米微晶纤维素，纳米微晶纤维素的重量不超过导电高分子聚合物薄膜总重量的5%。
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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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| GR01 | Patent grant | ||
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