CN114974899B - 一种新型固态铝电解电容器及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
一种新型固态铝电解电容器，包括芯包和外壳，芯包通过橡胶塞密封设置在外壳内，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；电解纸上均匀吸附有导电石墨粉，导电高分子聚合物对导电石墨粉进行包覆或者覆盖。在本发明中，先在电解纸上附着上石墨粉末，然后利用含浸EDOT单体的时候，使得芯包底部的导电石墨粉在往上移动，从而使得导电石墨粉在阳极箔和阴极箔之间分散得相对的均匀。在本发明中，石墨粉末能够起到对导电高分子聚合物在充放电循环时候的支撑作用，使得固态铝电解电容器的循环性能得到改善。
Description
技术领域
本发明涉及一种固态铝电解电容器，尤其涉及一种新型固态铝电解电容器及其制备方法。
背景技术
目前固态铝电解电容器是铝电解电容器中的高端产品。固态铝电解电容器的出现很好的解决了液态铝电解电容器中电解液容易发生泄漏的问题，并且固态铝电解电容器的内阻低，耐纹波电流性能好，使得其得到大量的运用。
由于固态铝电解电容器的电解质是导电高分子聚合物，其在充放电循环中由于导电高分子聚合物的膨胀-收缩，使得容易出现导电高分子聚合物和阳极箔之间脱离的现象从而引起固态铝电解电容器电容量的引出。
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，提供一种新型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：一种新型固态铝电解电容器，包括芯包和外壳，芯包通过橡胶塞密封设置在外壳内，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；所述电解纸上吸附有导电石墨粉。
上述的新型固态铝电解电容器，优选的，所述导电石墨粉为酸化后的导电石墨。
上述的新型固态铝电解电容器，优选的，所述导电石墨粉的粒径在50μm以下。
一种新型固态铝电解电容器的制备方法，包括以下步骤：
1）将导电石墨粉分散在分散剂中，超声振荡5小时以上；导电石墨在分散剂中的重量浓度为0.01-0.1g/ml；
2）将芯包含浸步骤1）的分散液；
3）将完成步骤2）的芯包烘干；
4）芯包含浸EDOT单体的分散液，烘干；
5）含浸氧化剂后进行聚合反应；
6）清洗、烘干入壳形成新型固态铝电解电容器。
上述的新型固态铝电解电容器的制备方法，所述导电石墨粉的分散剂与步骤4）中EDOT单体的分散液是相同的。
上述的新型固态铝电解电容器的制备方法，所述分散剂包括无水甲醇、无水乙醇、无水丙醇、乙二醇、DMF或丙酮中的一种或者多种。
上述的新型固态铝电解电容器的制备方法，其特征在于：所述氧化剂包括对甲苯磺酸铁、过硫酸铵、过硫酸钠中的一种或者多种。
本发明还提供一种新型固态铝电解电容器的制备方法，包括以下步骤：将导电石墨粉分散在分散剂中，超声振荡5小时以上；导电石墨在分散剂中的重量浓度为0.01-0.1g/ml；
2）将芯包含浸步骤1）的分散液；
3）将完成步骤2）的芯包烘干；
4）芯包含浸PEDOT：PSS的分散液，烘干成膜；
5）入壳形成新型固态铝电解电容器。
上述的新型固态铝电解电容器的制备方法，所述导电石墨粉为酸化后的导电石墨。
与现有技术相比，本发明的优点在于：在本发明中，先在电解纸上附着上石墨粉末，然后利用含浸EDOT单体的时候，使得芯包底部的导电石墨粉在往上移动，从而使得导电石墨粉在阳极箔和阴极箔之间分散得相对的均匀。
在本发明中，石墨粉末能够起到对导电高分子聚合物在充放电循环时候的支撑作用，使得固态铝电解电容器的循环性能得到改善。
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
一种新型固态铝电解电容器，包括芯包和外壳，芯包通过橡胶塞密封设置在外壳内，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；电解纸上均匀吸附有导电石墨粉，导电高分子聚合物对导电石墨粉进行包覆或者覆盖，导电石墨粉的平均粒径D50为5μm。
本实施例的导电高分子聚合物为PEDOT，固态铝电解电容器在充放电循环的时候，阳极箔和阴极箔之间的PEDOT会膨胀和收缩，这会引起PEDOT在阳极箔上的附着出现松动，从而出现固态铝电解电容器引出的电容量降低的现象，目前通过对PEDOT掺杂能够缓解这个现象。但是现在的掺杂手段往往会降低PEDOT的导电性，例如通常采用的PEDOT：PSS。在本实施例中，通过在电解纸上引入导电石墨粉，在芯包内形成PEDOT薄膜后，PEDOT包覆或者覆盖导电石墨粉，在充放电循环的时候，导电石墨粉对PEDOT薄膜的膨胀和收缩能够起到支撑作用，使得PEDOT不容易从阳极箔的表面脱离。导电石墨粉对于PEDOT的支撑作用，在芯包内导电石墨分散得越均匀效果越好。
在本实施例中，导电石墨粉不仅对PEDOT起到支撑作用，导电石墨粉不会影响PEDOT的结构和导电性，并且加入导电石墨粉后还会降低固态铝电解电容器的内阻。
本实施例还提供一种新型固态铝电解电容器的制备方法，包括以下步骤：
1）将导电石墨粉分散在分散剂中，超声振荡5小时以上；导电石墨在分散剂中的重量浓度为0.05g/ml；分散剂为无水乙醇。
2）将芯包含浸步骤1）的分散剂；在含浸的时候，采用芯包含浸电解液的传统含浸方式就可以，例如加热含浸、真空含浸或者加压含浸，但是在含浸的时候温度不要超过150℃。在本实施例中，采用的含浸为真空含浸。
3）将完成步骤2）的芯包烘干；烘干的芯包内导电石墨粉均匀的附着在电解纸上了，在电解纸上可以有分散剂的残留。
4）芯包含浸EDOT单体的分散液，烘干；EDOT单体分散在无水乙醇中，EDOT单体在分散液中的重量浓度为5%。
5）含浸氧化剂后进行聚合反应并且烘干；本实施例中，氧化剂为对甲苯磺酸铁。
6）清洗、烘干入壳形成新型固态铝电解电容器。
在EDOT单体的分散液中，由于EDOT的存在其粘度是比较高的，如果把导电石墨粉直接放置在EDOT单体的分散液中是很难分散均匀的；同时在含浸的时候由于导电石墨粉是不溶于分散液的，导电石墨粉是很难到达芯包的上端的。芯包是缠绕比较紧的，电解纸对导电石墨的截留后会使得导电石墨粉大多聚集在芯包的底端，而芯包的底端在含浸的时候是与电解液接触的。
在本实施例中，在步骤2）含浸导电石墨粉的时候也会有导电石墨粉聚集在芯包底部的现象，但是随着EDOT单体的分散液的含浸，附着在电解纸上的导电石墨粉会跟着EDOT单体的分散液往上到达芯包的上端，从而改善导电石墨粉在芯包内不均匀的现象。由于EDOT单体的分散液的粘度，其带动导电石墨粉往芯包上端走的能力是比较强的。
在本发明中，先在电解纸上附着上石墨粉末，然后利用含浸EDOT单体的时候，使得芯包底部的导电石墨粉在往上移动，从而使得导电石墨粉在阳极箔和阴极箔之间分散得相对的均匀。
对比例1
对比例1中没有进行实施例1中的步骤1）-步骤3），也就是没有在芯包内浸入导电石墨粉，其他与实施例1均相同。
分别选取20个实施例1和对比例1的产品，其电容量均为1200μf，额定电压为6.3V，分别测量其内阻和经过5000次浪涌测试后的电容量。
从上表可以看出，实施例1的内阻相对对比例1会低一些，同时实施例1相比对比例1的浪涌测试后的电容量保持得更好。
实施例
在本实施例中，在本实施例中，在芯包上含浸完导电石墨粉以后，直接含浸PEDOT:PSS的分散液，分散液的成分与导电石墨粉的分散剂均为乙二醇，并且本实施例的导电石墨粉为酸化后的导电石墨粉。在本实施例中，为了在芯包内获得足够多的PEDOT:PSS，重复了3次含浸PEDOT:PSS的分散液的步骤。本实施例的其他部分与实施例1相同。
对比例2
对比例2中没有进行实施例1中的步骤1）-步骤3），也就是没有在芯包内浸入导电石墨粉，其他与实施例2均相同。
分别选取20个实施例2和对比例2的产品，其电容量均为1200μf，额定电压为6.3V，分别测量其内阻和经过5000次浪涌测试后的电容量。
从上表可以看出，导电高分子聚合物采用PEDOT:PSS薄膜会比PEDOT薄膜的循环性能要好，导电石墨粉的加入对于固态铝电解电容器的循环性能的提高有帮助，并且能够降低固态铝电解电容器的内阻。
Claims (8)
1.一种新型固态铝电解电容器，包括芯包和外壳，芯包通过橡胶塞密封设置在外壳内，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；其特征在于，所述电解纸上均匀吸附有导电石墨粉，导电高分子聚合物对导电石墨粉进行包覆或者覆盖；所述导电石墨粉为酸化后的导电石墨。
2.根据权利要求1所述的新型固态铝电解电容器，其特征在于：所述导电石墨粉的粒径在50μm以下。
3.一种新型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）将导电石墨粉分散在分散剂中，超声振荡5小时以上；导电石墨在分散剂中的重量浓度为0.01-0.1g/ml；
2）将芯包含浸步骤1）的分散液；
3）将完成步骤2）的芯包烘干；
4）芯包含浸EDOT单体的分散液，烘干；
5）含浸氧化剂后进行聚合反应；
6）清洗、烘干入壳形成新型固态铝电解电容器。
4.根据权利要求3所述的新型固态铝电解电容器的制备方法，其特征在于：所述导电石墨粉的分散剂与步骤4）中EDOT单体的分散液是相同的。
5.根据权利要求4所述的新型固态铝电解电容器的制备方法，其特征在于：所述分散剂包括无水甲醇、无水乙醇、无水丙醇、乙二醇、DMF或丙酮中的一种或者多种。
6.根据权利要求3所述的新型固态铝电解电容器的制备方法，其特征在于：所述氧化剂包括对甲苯磺酸铁、过硫酸铵、过硫酸钠中的一种或者多种。
7.一种新型固态铝电解电容器的制备方法，其特征在于；包括以下步骤：将导电石墨粉分散在分散剂中，超声振荡5小时以上；导电石墨在分散剂中的重量浓度为0.01-0.1g/ml；
2）将芯包含浸步骤1）的分散液；
3）将完成步骤2）的芯包烘干；
4）芯包含浸PEDOT：PSS的分散液，烘干成膜；
5）入壳形成新型固态铝电解电容器。
8.根据权利要求7所述的新型固态铝电解电容器的制备方法，其特征在于：所述导电石墨粉为酸化后的导电石墨。
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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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