CN114899012A - 一种耐高温型电容器用电极材料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本申请涉及耐高温型电容器电极材料技术领域,具体公开了一种耐高温型电容器用电极材料及其制备方法。一种耐高温型电容器用电极材料,包括铝箔以及设置在铝箔表面的氧化铝电介质层,所述氧化铝电介质层表面设置有屏蔽层,所述屏蔽层主要由如下重量份数的原料制成:聚合物介电材料80‑120份、马来酰亚胺5‑10份、苯并环丁烯1‑1.5份、丙烯酸甲酯2.2‑3份、无机填料1.5‑3.8份;所述无机填料为纳米碳酸钡、纳米氮化硼、纳米氧化镁中的至少两种。本申请的耐高温型电容器电极材料可用于高温型固体铝电解电容器,具有耐温性好、低泄漏电流的优点。

Description

一种耐高温型电容器用电极材料及其制备方法
技术领域
本申请涉及高温型电容器技术领域,更具体地说,它涉及一种耐高温型电容器用电极材料及其制备方法。
背景技术
导电高分子固体铝电解电容器是以导电高分子薄膜而不是以工作电解液作为阴极的新型功能电容器,主要构成是:阳极、电介质、导电高分子薄膜和阴极,其中阳极为阳极铝箔,电介质为阳极铝箔表面形成的氧化膜(氧化铝),导电高分子薄膜通常是采用聚吡咯、聚苯胺和聚噻吩等导电高分子材料制成。它除了具备传统铝电解电容器所具有的优点,如电容量大,体积小,价格便宜等外,还具有可靠性高,工作寿命长和极易片式化的特点,并且在工作过程中不会出现传统工作电解液泄露和干涸的现象,工作可靠性更好。
目前,随着电子设备的集成度越来越高,小型化、密集化、大功率化的特点也更加突出,在这些应用场景中,比如电动汽车的电控系统、地下钻探的电子系统等,电子元器件会散发大量的热量,同时电容器的工作温度也处于非常严苛的状态,这些都会对电容器的性能产生很大的影响。其中,导电高分子固体铝电解电容器的阳极电极材料在较高的温度环境下工作时,会导致阳极铝箔表面的电介质氧化层流过的漏电流急剧增大,尤其是在高电压条件下,更加剧了这一现象的程度,最终导致电容器的高温储能性能和工作性能下降。
发明内容
为了提升固体铝电解电容器在高温环境下的工作性能,本申请提供一种耐高温型电容器用电极材料及其制备方法。
第一方面,本申请提供一种耐高温型电容器用电极材料,采用如下的技术方案:一种耐高温型电容器用电极材料,包括铝箔以及设置在铝箔表面的氧化铝电介质层,所述氧化铝电介质层表面设置有屏蔽层,所述屏蔽层主要由如下重量份数的原料制成:聚合物介电材料80-120份、马来酰亚胺5-10份、苯并环丁烯1-1.5份、丙烯酸甲酯2.2-3份、无机填料1.5-3.8份;
所述无机填料为纳米碳酸钡、纳米氮化硼、纳米氧化镁中的至少两种。
通过采用上述技术方案,在阳极铝箔的氧化铝电介质层表面设置屏蔽层,屏蔽层中的聚合物介电材料能够增大阳极氧化铝电介质层与阴极之间的势垒高度,抑制电荷注入效应,提高氧化铝电介质层与屏蔽层的击穿场强,从而很好的保护了氧化铝电介质层,并且大大降低了漏电流,能够在较高的工作电压下正常工作。
并且,在高温环境下使用时,氧化铝电介质层两侧以及自身的电子热激发效应和热散射效应大大增强,发明人通过在聚合物介电材料内掺入马来酰亚胺、苯并环丁烯、丙烯酸甲酯,大大提升了聚合物介电材料内的极性基团数量,以较高的电子云密度和较高的电子亲和能在屏蔽层内形成非常均匀的电子迁移深陷阱,能够对高温环境下产生的热激发载流子进行拦截和束缚,降低了高温条件下的泄露电流。
另外,加入无机填料后,无机填料中的纳米碳酸钡、纳米氮化硼、纳米氧化镁对载流子也具有较好的反射作用,同时,这些无机填料粒子能够及时将聚合物介电材料内因束缚和阻滞载流子而产生的内热传导出去,抑制聚合物介电材料自身的热激发电子,从整体上提升电极材料在高温、高电场环境下的稳定性,减弱泄露电流,在各组分的共同作用下,大大提升了电容器的高温工作性能。
优选的,所述聚合物介电材料为聚酰亚胺、聚醚酰亚胺、聚苯硫醚中的一种。
通过采用上述技术方案,优化和调整聚合物介电材料的种类,聚酰亚胺、聚醚酰亚胺、聚苯硫醚作为聚合物介电材料具有更高的玻璃化温度,热稳定性较好,并且与无机填料粒子的相容性也较佳,制得的屏蔽层更加均匀稳定。
优选的,所述无机填料由纳米碳酸钡、纳米氮化硼、纳米氧化镁按摩尔比(0.3-0.5):(1-3):(0.08-0.1)组成。
通过采用上述技术方案,试验和优化无机填料的组成配比,纳米碳酸钡、纳米氧化镁具有较大的禁带宽度,对热激发载流子有着很好的屏蔽和散射作用,能够抑制泄露电流的产生,而氮化硼具有较好的导热性能,优化三者的比例可以在保证载流子屏蔽性能的同时还具有较好的散热性能。
优选的,所述氧化铝电介质层的厚度为(20-30)nm。
通过采用上述技术方案,氧化铝电介质层的厚度在一定程度上决定了电容器的工作电压和能够承受的最高电压,发明人发现电极材料在高温条件下工作时,氧化铝的厚度越大,虽然能够在一定程度上抑制电荷注入,但热激发载流子却越发增大,优化和调整氧化铝电介质层的厚度能够均衡电荷注入作用和热激发作用,使得电极材料的整体性能更佳。
优选的,所述屏蔽层的厚度为(5-10)μm。
通过采用上述技术方案,优化和调整屏蔽层的厚度,使之与氧化铝电介质层的厚度相适配,在保证介电状态的同时尽可能的抑制泄露电流的产生。
优选的,所述屏蔽层的原料中还包括0.2-0.25重量份数的氨基硅烷。
通过采用上述技术方案,加入氨基硅烷一方面可以引入极性基团,提高聚合物介电材料的电子亲和能,另一方面还能够提高无机填料粒子与聚合物介电材料的相容性,提高无机填料粒子的分散均匀性。
第二方面,本申请提供一种耐高温型电容器用电极材料的制备方法,采用如下的技术方案:
一种耐高温型电容器用电极材料的制备方法,包括如下步骤:
S1:将铝箔表面进行电化学蚀刻形成蚀刻层,在蚀刻层表面形成氧化铝电介质层;
S2:将配方量的聚合物介电材料、马来酰亚胺、苯并环丁烯、丙烯酸甲酯混合均匀,然后加入(60%-80%)配方量的无机填料混合后熔融共混挤出、拉伸制得基膜;
S3:将剩余量的无机填料采用化学沉积工艺均匀沉积在铜箔表面形成沉积层,然后将铜箔具有沉积层的一面与基膜贴合,最后进行热压后制得半成品膜;
S4:将半成品膜放入腐蚀液内消除铜箔,在半成品膜表面形成转移层,然后清洗干净后制得成品膜;
S5:将铝箔具有氧化铝电介质层的一面与成品膜背离转移层的一面贴合并热压后即得。
通过采用上述技术方案,先将铝箔进行电化学蚀刻,增大氧化铝电介质层的比表面积,然后在通过熔融共混挤出拉伸的工艺制成薄厚均匀的基膜,并采用沉积转移的工艺将无机填料沉积附着在基膜表面,不对基膜和氧化铝电介质层产生加工损坏,大大提升了电极材料的质量和性能。
优选的,所述沉积层的厚度为35-55nm。
通过采用上述技术方案,优化和调整沉积层的厚度,既保证了无机填料粒子对热激发载流子的散射和屏蔽作用,同时也大大提升了高温、高电场环境下的电荷注入作用,进一步提升氧化铝电介质层和屏蔽层的整体势垒高度。
优选的,所述步骤S2中加入无机填料还包括加入氨基硅烷的步骤。
综上所述,本申请具有以下有益效果:
1、由于本申请在氧化铝电介质层表面复合屏蔽层的工艺,通过聚合物介电材料在高温环境下抑制电荷注入和屏蔽、束缚热激发载流子,降低了泄露电流,大大提高了电极材料在高温、高电压工作环境下的工作性能。
2、本申请中优选采用无机填料与聚合物介电材料复合使用,并在聚合物介电材料基膜表面沉积形成无机填料屏蔽层,进一步抑制了电荷注入,减少了高温环境下电容器的泄露电流。
3、采用本申请的制备方法制得的耐高温型电容器用电极材料在高温环境下具有较好的泄露电流抑制作用,工作性能更佳。
具体实施方式
以下结合实施例对本申请作进一步详细说明。
本申请实施例及对比例的原料除特殊说明以外均为普通市售。
实施例
实施例1
本实施例的耐高温型电容器用电极材料,包括铝箔、设置在铝箔表面的氧化铝电介质层、设置在氧化铝电介质层表面的屏蔽层。氧化铝电介质层的厚度为20nm。
屏蔽层由如下重量的原料制成:聚合物介电材料80kg、马来酰亚胺5kg、并环丁烯1kg、丙烯酸甲酯2.2kg、无机填料1.5kg。
其中,聚合物介电材料为聚酰亚胺。无机填料为纳米碳酸钡、纳米氮化硼按摩尔比1:2组成。纳米碳酸钡的平均粒径为15nm。纳米氮化硼的平均粒径为20nm。
本实施例的耐高温型电容器用电极材料的制备方法,包括如下的步骤:
S1:(1)、用1mol/L的氢氧化钠溶液对铝箔进行清洗,再用去离子水清洗、干燥备用;(2)、将铝箔置于盐酸和硫酸铝的混合溶液中在铝箔表面进行电化学蚀刻形成蚀刻层,其中,盐酸的浓度为2mol/L,硫酸铝的浓度为0.25mol/L;(3)、接着将铝箔放入硼酸铵溶液中施加高于额定电压的电压后,在蚀刻层表面形成氧化铝电介质层,氧化铝电介质层的厚度为20nm;
S2:将配方量的聚合物介电材料、马来酰亚胺、苯并环丁烯、丙烯酸甲酯在挤出机内混合均匀,然后加入0.9kg的无机填料混合后熔融共混挤出、拉伸制得基膜,基膜的厚度为8μm;
S3:(1)、将0.6kg的无机填料采用化学沉积工艺均匀沉积在铜箔表面形成沉积层,沉积层的厚度为60nm;(2)、将铜箔具有沉积层的一面与基膜贴合,以220℃的热压温度下进行热压后制得半成品膜;
S4:将半成品膜放入氯化铁溶液中对铜箔进行腐蚀、消除,去除铜箔后在半成品膜表面形成转移层,然后用去离子水和无水乙醇清洗干净后制得成品膜;
S5:将铝箔具有氧化铝电介质层的一面与成品膜背离转移层的一面贴合,在230℃的温度下热压后即得。
实施例2
本实施例的耐高温型电容器用电极材料,包括铝箔、设置在铝箔表面的氧化铝电介质层、设置在氧化铝电介质层表面的屏蔽层。氧化铝电介质层的厚度为20nm。
屏蔽层由如下重量的原料制成:聚合物介电材料120kg、马来酰亚胺10kg、并环丁烯1.5kg、丙烯酸甲酯3kg、无机填料3.8kg。
其中,聚合物介电材料为聚醚酰亚胺。无机填料为纳米碳酸钡、纳米氧化镁按摩尔比1:2组成。纳米碳酸钡的平均粒径为15nm。纳米氧化镁的平均粒径为10nm。
本实施例的耐高温型电容器用电极材料的制备方法,包括如下的步骤:
S1:(1)、用1mol/L的氢氧化钠溶液对铝箔进行清洗,再用去离子水清洗、干燥备用;(2)、将铝箔置于盐酸和硫酸铝的混合溶液中在铝箔表面进行电化学蚀刻形成蚀刻层,其中,盐酸的浓度为2mol/L,硫酸铝的浓度为0.25mol/L;(3)、接着将铝箔放入硼酸铵溶液中施加高于额定电压的电压后,在蚀刻层表面形成氧化铝电介质层,氧化铝电介质层的厚度为20nm;
S2:将配方量的聚合物介电材料、马来酰亚胺、苯并环丁烯、丙烯酸甲酯在挤出机内混合均匀,然后加入2.28kg的无机填料混合后熔融共混挤出、拉伸制得基膜,基膜的厚度为10μm;
S3:(1)、将1.52kg的无机填料采用化学沉积工艺均匀沉积在铜箔表面形成沉积层,沉积层的厚度为70nm;(2)、将铜箔具有沉积层的一面与基膜贴合,以230℃的热压温度下进行热压后制得半成品膜;
S4:将半成品膜放入氯化铁溶液中对铜箔进行腐蚀、消除,去除铜箔后在半成品膜表面形成转移层,然后用去离子水和无水乙醇清洗干净后制得成品膜;
S5:将铝箔具有氧化铝电介质层的一面与成品膜背离转移层的一面贴合,在200℃的温度下热压后即得。
实施例3
本实施例的耐高温型电容器用电极材料,包括铝箔、设置在铝箔表面的氧化铝电介质层、设置在氧化铝电介质层表面的屏蔽层。氧化铝电介质层的厚度为20nm。
屏蔽层由如下重量的原料制成:聚合物介电材料105kg、马来酰亚胺7.5kg、并环丁烯1.2kg、丙烯酸甲酯2.6kg、无机填料3.2kg。
其中,聚合物介电材料为聚醚酰亚胺。无机填料为纳米碳酸钡、纳米氮化硼按摩尔比1:2组成。纳米碳酸钡的平均粒径为15nm。纳米氮化硼的平均粒径为20nm。
本实施例的耐高温型电容器用电极材料的制备方法,包括如下的步骤:
S1:(1)、用1mol/L的氢氧化钠溶液对铝箔进行清洗,再用去离子水清洗、干燥备用;(2)、将铝箔置于盐酸和硫酸铝的混合溶液中在铝箔表面进行电化学蚀刻形成蚀刻层,其中,盐酸的浓度为2mol/L,硫酸铝的浓度为0.25mol/L;(3)、接着将铝箔放入硼酸铵溶液中施加高于额定电压的电压后,在蚀刻层表面形成氧化铝电介质层,氧化铝电介质层的厚度为20nm;
S2:将配方量的聚合物介电材料、马来酰亚胺、苯并环丁烯、丙烯酸甲酯在挤出机内混合均匀,然后加入1.92kg的无机填料混合后熔融共混挤出、拉伸制得基膜,基膜的厚度为5μm;
S3:(1)、将1.28kg的无机填料采用化学沉积工艺均匀沉积在铜箔表面形成沉积层,沉积层的厚度为70nm;(2)、将铜箔具有沉积层的一面与基膜贴合,以225℃的热压温度下进行热压后制得半成品膜;
S4:将半成品膜放入氯化铁溶液中对铜箔进行腐蚀、消除,去除铜箔后在半成品膜表面形成转移层,然后用去离子水和无水乙醇清洗干净后制得成品膜;
S5:将铝箔具有氧化铝电介质层的一面与成品膜背离转移层的一面贴合,在210℃的温度下热压后即得。
实施例4
本实施例的耐高温型电容器用电极材料与实施例3的不同之处在于:聚合物介电材料为聚苯硫醚,其余的与实施例3中相同。
本实施例的耐高温型电容器用电极材料的制备方法与实施例3相同。
实施例5
本实施例的耐高温型电容器用电极材料与实施例3的不同之处在于:无机填料由纳米碳酸钡、纳米氮化硼、纳米氧化镁按摩尔比0.3:1:0.08组成,其余的与实施例3中相同。
本实施例的耐高温型电容器用电极材料的制备方法与实施例3相同。
实施例6
本实施例的耐高温型电容器用电极材料与实施例3的不同之处在于:无机填料由纳米碳酸钡、纳米氮化硼、纳米氧化镁按摩尔比0.5:2.8:0.1组成,其余的与实施例3中相同。
本实施例的耐高温型电容器用电极材料的制备方法与实施例3相同。
实施例7
本实施例的耐高温型电容器用电极材料与实施例5的不同之处在于:氧化铝电介质层的厚度为30nm,其余的与实施例5中相同。
本实施例的耐高温型电容器用电极材料的制备方法与实施例5相同。
实施例8
本实施例的耐高温型电容器用电极材料与实施例5的不同之处在于:氧化铝电介质层的厚度为25nm,其余的与实施例5中相同。
本实施例的耐高温型电容器用电极材料的制备方法与实施例5相同。
实施例9
本实施例的耐高温型电容器用电极材料与实施例8的不同之处在于:原料中还包括有0.2kg的氨基硅烷,型号为KH1146,其余的与实施例8中相同。
本实施例的耐高温型电容器用电极材料的制备方法,步骤S2中,将氨基硅烷、无机填料混合后一起加入,其余的与实施例8中相同。
实施例10
本实施例的耐高温型电容器用电极材料与实施例8的不同之处在于:原料中还包括有0.25kg的氨基硅烷,型号为KH-550,其余的与实施例8中相同。
本实施例的耐高温型电容器用电极材料的制备方法,步骤S2中,将氨基硅烷、无机填料混合后一起加入,其余的与实施例8中相同。
实施例11
本实施例的耐高温型电容器用电极材料与实施例5的不同之处在于:耐高温型电容器用电极材料的制备方法中,
步骤S2:将配方量的聚合物介电材料、马来酰亚胺、苯并环丁烯、丙烯酸甲酯在挤出机内混合均匀,然后加入2.56kg的无机填料混合后熔融共混挤出、拉伸制得基膜,基膜的厚度为5μm;
S3:(1)、将0.64kg的无机填料采用化学沉积工艺均匀沉积在铜箔表面形成沉积层,沉积层的厚度为30nm;(2)、将铜箔具有沉积层的一面与基膜贴合,以225℃的热压温度下进行热压后制得半成品膜;其余的与实施例5中相同。
实施例12
本实施例的耐高温型电容器用电极材料与实施例5的不同之处在于:耐高温型电容器用电极材料的制备方法中,
步骤S2:将配方量的聚合物介电材料、马来酰亚胺、苯并环丁烯、丙烯酸甲酯在挤出机内混合均匀,然后加入2.56kg的无机填料混合后熔融共混挤出、拉伸制得基膜,基膜的厚度为5μm;
S3:(1)、将0.64kg的无机填料采用化学沉积工艺均匀沉积在铜箔表面形成沉积层,沉积层的厚度为55nm;(2)、将铜箔具有沉积层的一面与基膜贴合,以225℃的热压温度下进行热压后制得半成品膜;其余的与实施例5中相同。
实施例13
本实施例的耐高温型电容器用电极材料与实施例5的不同之处在于:耐高温型电容器用电极材料的制备方法中,
步骤S2:将配方量的聚合物介电材料、马来酰亚胺、苯并环丁烯、丙烯酸甲酯在挤出机内混合均匀,然后加入2.56kg的无机填料混合后熔融共混挤出、拉伸制得基膜,基膜的厚度为5μm;
S3:(1)、将0.16kg的无机填料采用化学沉积工艺均匀沉积在第一铜箔表面形成第一沉积层,第一沉积层的厚度为30nm,将0.48kg的无机填料采用化学沉积工艺均匀沉积在第二铜箔表面形成第二沉积层,第二沉积层的厚度为30nm;(2)、将第一铜箔具有第一沉积层的一面与基膜的一面贴合,将第二铜箔具有第二沉积层的一面与基膜的另一面贴合,然后以225℃的热压温度下进行热压后制得半成品膜;其余的与实施例5中相同。
对比例
对比例1
本对比例的耐高温型电容器用电极材料,包括铝箔、设置在铝箔表面的氧化铝电介质层、设置在氧化铝电介质层表面的屏蔽层。氧化铝电介质层的厚度为20nm。
屏蔽层由如下重量的原料制成:聚合物介电材料81.5kg、马来酰亚胺5kg、并环丁烯1kg、丙烯酸甲酯2.2kg。
其中,聚合物介电材料为聚酰亚胺。
本对比例的耐高温型电容器用电极材料的制备方法,包括如下的步骤:
S1:(1)、用1mol/L的氢氧化钠溶液对铝箔进行清洗,再用去离子水清洗、干燥备用;(2)、将铝箔置于盐酸和硫酸铝的混合溶液中在铝箔表面进行电化学蚀刻形成蚀刻层,其中,盐酸的浓度为2mol/L,硫酸铝的浓度为0.25mol/L;(3)、接着将铝箔放入硼酸铵溶液中施加高于额定电压的电压后,在蚀刻层表面形成氧化铝电介质层,氧化铝电介质层的厚度为20nm;
S2:将配方量的聚合物介电材料、马来酰亚胺、苯并环丁烯、丙烯酸甲酯在挤出机内混合均匀后熔融共混挤出、拉伸制得基膜,基膜的厚度为5μm;
S3:将铝箔具有氧化铝电介质层的一面与基膜贴合,在230℃的温度下热压后即得。
对比例2
本对比例的耐高温型电容器用电极材料,包括铝箔、设置在铝箔表面的氧化铝电介质层、设置在氧化铝电介质层表面的屏蔽层。氧化铝电介质层的厚度为20nm。
屏蔽层由如下重量的原料制成:聚合物介电材料88.2kg、无机填料1.5kg。
其中,聚合物介电材料为聚酰亚胺。无机填料为纳米碳酸钡、纳米氮化硼按摩尔比1:2组成。纳米碳酸钡的平均粒径为15nm。纳米氮化硼的平均粒径为20nm。
本对比例的耐高温型电容器用电极材料的制备方法,包括如下的步骤:
S1:(1)、用1mol/L的氢氧化钠溶液对铝箔进行清洗,再用去离子水清洗、干燥备用;(2)、将铝箔置于盐酸和硫酸铝的混合溶液中在铝箔表面进行电化学蚀刻形成蚀刻层,其中,盐酸的浓度为2mol/L,硫酸铝的浓度为0.25mol/L;(3)、接着将铝箔放入硼酸铵溶液中施加高于额定电压的电压后,在蚀刻层表面形成氧化铝电介质层,氧化铝电介质层的厚度为20nm;
S2:将配方量的聚合物介电材料、0.9kg的无机填料混合后熔融共混挤出、拉伸制得基膜,基膜的厚度为5μm;
S3:(1)、将0.6kg的无机填料采用化学沉积工艺均匀沉积在铜箔表面形成沉积层,沉积层的厚度为60nm;(2)、将铜箔具有沉积层的一面与基膜贴合,以220℃的热压温度下进行热压后制得半成品膜;
S4:将半成品膜放入氯化铁溶液中对铜箔进行腐蚀、消除,去除铜箔后在半成品膜表面形成转移层,然后用去离子水和无水乙醇清洗干净后制得成品膜;
S5:将铝箔具有氧化铝电介质层的一面与成品膜背离转移层的一面贴合,在230℃的温度下热压后即得。
对比例3
本对比例的耐高温型电容器用电极材料,包括铝箔、设置在铝箔表面的氧化铝电介质层、设置在氧化铝电介质层表面的屏蔽层。氧化铝电介质层的厚度为20nm。
屏蔽层由如下重量的原料制成:聚合物介电材料89.7kg。
其中,聚合物介电材料为聚酰亚胺。
本对比例的耐高温型电容器用电极材料的制备方法,包括如下的步骤:
S1:(1)、用1mol/L的氢氧化钠溶液对铝箔进行清洗,再用去离子水清洗、干燥备用;(2)、将铝箔置于盐酸和硫酸铝的混合溶液中在铝箔表面进行电化学蚀刻形成蚀刻层,其中,盐酸的浓度为2mol/L,硫酸铝的浓度为0.25mol/L;(3)、接着将铝箔放入硼酸铵溶液中施加高于额定电压的电压后,在蚀刻层表面形成氧化铝电介质层,氧化铝电介质层的厚度为20nm;
S2:将配方量的聚合物介电材料熔融共混挤出、拉伸制得基膜,基膜的厚度为5μm;
S3:将铝箔具有氧化铝电介质层的一面与基膜贴合,在230℃的温度下热压后即得。
对比例4
本实施例的耐高温型电容器用电极材料与实施例1的不同之处在于:无机填料为纳米碳酸钡,其余的与实施例3中相同。
对比例5
本对比例的耐高温型电容器用电极材料与实施例3的不同之处在于:无机填料由纳米碳酸钡、纳米氮化硼、纳米氧化镁按摩尔比0.2:3.5:0.25组成,其余的与实施例3中相同。
本对比例的耐高温型电容器用电极材料的制备方法与实施例3相同。
对比例6
本对比例的耐高温型电容器用电极材料与实施例5的不同之处在于:氧化铝电介质层的厚度为40nm,其余的与实施例5中相同。
本对比例的耐高温型电容器用电极材料的制备方法与实施例5相同。
性能检测试验
检测方法
取实施例1-13以及对比例1-6的耐高温型电容器用电极材料作为阳极材料应用于固体铝电解电容器加工中,制成尺寸规格为8mm×12mm(ΦD×L),工作电压为26V的导电性高分子固态铝电解电容器,然后在135℃环境下施加工作电压和最大允许纹波电流1000h后,测试电容器的性能,测试结果如表1所示。
表1实施例1-13以及对比例1-6的耐高温型电容器用电极材料应用性能测试数据
Figure BDA0003644250110000101
Figure BDA0003644250110000111
分析实施例1-3、实施例4以及对比例1-3并结合表1可以看出,优化和调整屏蔽层的原料配比,可以看出聚醚醚酰亚胺相较于聚酰亚胺、聚苯硫醚的性能更佳优异,泄露电流更小;并且通过筛减对比试验可以看出,无机填料、马来酰亚胺、并环丁烯以及丙烯酸甲酯起到了非常好的热激发载流子屏蔽作用,进一步降低了电荷注入,可以看出实施例3的漏电流相较于对比例2和对比例3分别下降了43.1%和52.5%,高温环境下的工作性能更佳。
分析实施例5-6、对比例4-5并结合表1可以看出,调整和优化无机填料的组分配比,使得屏蔽层的综合性能更佳,可以看出实施例6的漏电流相较于对比例5的漏电流下降了6.9%。
分析实施例7-8、实施例9-10、对比例6并结合表1可以看出,试验和优化氧化铝电介质层的厚度,进一步提升了电容器的整体性能,并通过加入氨基硅烷,提升无机填料粒子的分散性能和相容性,屏蔽层的各相同性好。
分析实施例11、实施例11、实施例13并结合表1可以看出,通过采用转移沉积的工艺将一部分无机填料复合在基膜表面形成沉积层,能够对电荷注入起到很好的屏蔽作用,而基膜内的无机填料则发挥散射、反射的作用,抑制热激发载流子的迁移,两者协同工作进一步降低了电容器的泄漏电流,并且采用双面转移沉积复合的方式,可以看出实施例13的漏电流相较于实施例5的漏电流下降了13.8%,电容器的高温工作性能更好。
本具体实施例仅仅是对本申请的解释,其并不是对本申请的限制,本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改,但只要在本申请的权利要求范围内都受到专利法的保护。

Claims (9)

1.一种耐高温型电容器用电极材料,其特征在于,包括铝箔以及设置在铝箔表面的氧化铝电介质层,所述氧化铝电介质层表面设置有屏蔽层,所述屏蔽层主要由如下重量份数的原料制成:聚合物介电材料80-120份、马来酰亚胺5-10份、苯并环丁烯1-1.5份、丙烯酸甲酯2.2-3份、无机填料1.5-3.8份;
所述无机填料为纳米碳酸钡、纳米氮化硼、纳米氧化镁中的至少两种。
2.根据权利要求1所述的一种耐高温型电容器用电极材料,其特征在于,所述聚合物介电材料为聚酰亚胺、聚醚酰亚胺、聚苯硫醚中的一种。
3.根据权利要求1所述的一种耐高温型电容器用电极材料,其特征在于,所述无机填料由纳米碳酸钡、纳米氮化硼、纳米氧化镁按摩尔比(0.3-0.5):(1-3):(0.08-0.1)组成。
4.根据权利要求1所述的一种耐高温型电容器用电极材料,其特征在于,所述氧化铝电介质层的厚度为(20-30)nm。
5.根据权利要求4所述的一种耐高温型电容器用电极材料,其特征在于,所述屏蔽层的厚度为(5-10)μm。
6.根据权利要求1-5任一所述的一种耐高温型电容器用电极材料,其特征在于,所述屏蔽层的原料中还包括0.2-0.25重量份数的氨基硅烷。
7.一种如权利要求1-5任一所述的耐高温型电容器用电极材料的制备方法,其特征在于,包括如下步骤:
S1:将铝箔表面进行电化学蚀刻形成蚀刻层,在蚀刻层表面形成氧化铝电介质层;
S2:将配方量的聚合物介电材料、马来酰亚胺、苯并环丁烯、丙烯酸甲酯混合均匀,然后加入(60%-80%)配方量的无机填料混合后熔融共混挤出、拉伸制得基膜;
S3:将剩余量的无机填料采用化学沉积工艺均匀沉积在铜箔表面形成沉积层,然后将铜箔具有沉积层的一面与基膜贴合,最后进行热压后制得半成品膜;
S4:将半成品膜放入腐蚀液内消除铜箔,在半成品膜表面形成转移层,然后清洗干净后制得成品膜;
S5:将铝箔具有氧化铝电介质层的一面与成品膜背离转移层的一面贴合并热压后即得。
8.根据权利要求7所述的一种耐高温型电容器用电极材料的制备方法,其特征在于,所述沉积层的厚度为35-55nm。
9.根据权利要求7所述的一种耐高温型电容器用电极材料的制备方法,其特征在于,所述步骤S2中加入无机填料还包括加入氨基硅烷的步骤。
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