掺杂碳的导电聚合物、生产方法及在芯包上的形成方法技术

技术编号:14167064 阅读:155 留言:0更新日期:2016-12-12 14:07
一种掺杂碳的导电聚合物,掺杂碳材料包括碳纳米管、石墨烯或两者的混合物;导电聚合物包括乙炔、苯胺、吡咯、噻吩及其衍生物经聚合后生成的具有导电性质的聚合物;掺杂碳材料的含量为0.01~10wt%,导电聚合物含量为90~99.99wt%。掺杂碳材料导电聚合物能提高固态电解质的电导率和导热率,这能有效降低电容使用过程焦耳热的产生,提高电容的散热性。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种电容器,尤其涉及一种电容器用的掺杂碳材料的导电聚合物、生产方法及在电容器芯包上的形成方法。
技术介绍
传统的固态电容器,其在ESR、耐纹波电流能力和电容器稳定性上在某些产品上达不到要求,而碳纳米管和石墨烯材料具有良好的力学性能,硬度与金刚石相当,却拥有良好的柔韧性,还具有良好的导电性能和传热性能,被认为是复合材料的理想添加相,作为加强相和导电相,在复合材料领域有着巨大的应用潜力。故将碳纳米管和石墨烯材料应用到固态电容器上是一个很有价值的课题。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是克服现有技术的不足,提供一种应用于固态电容能有效降低电容的ESR,提高耐纹波电流能力,提高电容性能稳定性的掺杂碳的导电聚合物、生产方法及在芯包上的形成方法。为解决上述技术问题,本专利技术提出的技术方案为:一种掺杂碳的导电聚合物,掺杂碳材料包括碳纳米管、石墨烯或两者的混合物;导电聚合物包括乙炔、苯胺、吡咯、噻吩及其衍生物经聚合后生成的具有导电性质的聚合物;所述掺杂碳材料的含量为0.01~10wt%,导电聚合物含量为90~99.99wt%。上述的掺杂碳的导电聚合物的生产方法,包括以下步骤:1)将掺杂碳材料的分散液加入到导电聚合物的单体溶液中,形成碳材料与单体的混合分散液;2)将氧化剂溶液加入到混合分散液中,在室温到200摄氏度的温度下搅拌发生聚合反应,生成碳/导电聚合物复合材料。上述的掺杂碳的导电聚合物的生产方法,优选的,所述氧化剂为芳香族类磺酸铁或过硫酸盐。上述的掺杂碳的导电聚合物的生产方法,优选的,所述氧化剂溶液的浓度为10~70wt%,聚合反应时间为0.5~48h。上述的掺杂碳的导电聚合物的生产方法,优选的,所述步骤1)中掺杂碳材料与导电聚合物单体的混合方式为:先将掺杂碳材料的分散液与导电聚合物的单体溶液机械搅拌后再进行超声波分散,使得碳材料充分的在导电聚合物的单体溶液中分散。上述的掺杂碳的导电聚合物的生产方法,优选的,所述导电聚合物单体溶液浓度为1~40wt%,机械搅拌时间为0.5~10h,超声分散时间为0.5~72h。一种如上述的掺杂碳的导电聚合物在电容器芯包上的形成方法,包括以下步骤,1)将电容器素子浸入有聚硅氧烷的溶液中进行前处理,聚硅氧烷的浓度为0.1wt%~20wt%,前处理过程在常温常压下进行,前处理后在室温~150℃温度下进行干燥;2)将电容器素子浸入含有碳材料和导电聚合物单体的分散液中;含浸方式可以是普通常温含浸,可以是真空含浸,含浸时真空度为:0.1~1×10-4Pa,也可以是真空加压含浸,压力大小范围为0.01~1MPa ;3)将含浸后的电容器素子在室温~60℃温度条件下干燥,干燥时间30~90min;4)将干燥后的电容器素子进行氧化剂含浸,氧化剂为芳香族类磺酸铁,氧化剂溶液浓度10~70wt%;5)对含浸氧化剂后的电容器素子进行进行聚合反应,加热反应的最高温度为200℃,反应时间为1~48h。掺杂碳材料导电聚合物能提高固态电解质的电导率和导热率,这能有效降低电容使用过程焦耳热的产生,提高电容的散热性。掺杂碳材料导电聚合物应用于固态电容能有效降低电容的ESR,提高耐纹波电流能力,提高电容性能稳定性,实验结果如下表所示,本实验采用石墨烯作为掺杂碳材料,掺杂量为0.1wt%,单体溶液浓度为20wt%,氧化剂浓度为60wt%,反应聚合温度为30℃,聚时间为12小时。具体实施方式为了便于理解本专利技术,下文将结合较佳的实施例对本专利技术作更全面、细致地描述,但本专利技术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,并不是旨在限制本专利技术的保护范围。实施例一种掺杂碳的导电聚合物,掺杂碳材料包括碳纳米管、石墨烯或两者的混合物;导电聚合物包括乙炔、苯胺、吡咯、噻吩及其衍生物经聚合后生成的具有导电性质的聚合物;掺杂碳材料的含量为0.01~5wt%,导电聚合物含量为95~99.99wt%。本实施例的掺杂碳的导电聚合物的生产方法,包括以下步骤:1)将掺杂碳材料的分散液加入到导电聚合物的单体溶液中,形成碳材料与单体的混合分散液;2)将氧化剂溶液加入到混合分散液中,在200摄氏度的温度下搅拌发生聚合反应,生成碳/导电聚合物复合材料。本实施例中,氧化剂为芳香族类磺酸铁。本实施例,氧化剂溶液的浓度为70wt%,聚合反应时间为0.5h。本实施例的步骤1)中掺杂碳材料与导电聚合物单体的混合方式为:先将掺杂碳材料的分散液与导电聚合物的单体溶液机械搅拌后再进行超声波分散,使得碳材料充分的在导电聚合物的单体溶液中分散。导电聚合物单体溶液浓度为40wt%,机械搅拌时间为9h,超声分散时间为72h。本实施例掺杂碳的导电聚合物在芯包上的形成方法,包括以下步骤,1)将电容器素子浸入有聚硅氧烷的稀溶液中进行前处理,聚硅氧烷的浓度为20wt%,前处理过程在常温常压下进行,前处理后在150℃温度下进行干燥;2)将电容器素子浸入含有碳材料和导电聚合物单体的分散液中;含浸方式可以是普通常温含浸,其他实施例中可以是真空含浸,含浸时真空度为:0.1~1×10-4Pa,也可以是真空加压含浸,压力大小范围为0.01~1MPa ;3)将含浸后的电容器素子在室温~60℃温度条件下干燥,干燥时间30~90min;4)将干燥后的电容器素子进行氧化剂含浸,氧化剂为芳香族类磺酸铁,氧化剂溶液浓度70wt%;5)对含浸氧化剂后的电容器素子进行进行聚合反应,加热反应的最高温度为200℃,反应时间为30h。本实施例的掺杂碳材料导电聚合物能提高固态电解质的电导率和导热率,这能有效降低电容使用过程焦耳热的产生,提高电容的散热性。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种掺杂碳的导电聚合物,其特征在于:掺杂碳材料包括碳纳米管、石墨烯或两者的混合物;导电聚合物包括乙炔、苯胺、吡咯、噻吩及其衍生物经聚合后生成的具有导电性质的聚合物;所述掺杂碳材料的含量为0.01~10wt%,导电聚合物含量为90~99.99wt%。

【技术特征摘要】
1.一种掺杂碳的导电聚合物,其特征在于:掺杂碳材料包括碳纳米管、石墨烯或两者的混合物;导电聚合物包括乙炔、苯胺、吡咯、噻吩及其衍生物经聚合后生成的具有导电性质的聚合物;所述掺杂碳材料的含量为0.01~10wt%,导电聚合物含量为90~99.99wt%。2.一种如权利要求1所述的掺杂碳的导电聚合物的生产方法,其特征在于:包括以下步骤:1)将掺杂碳材料的分散液加入到导电聚合物的单体溶液中,形成碳材料与单体的混合分散液;2)将氧化剂溶液加入到混合分散液中,在室温到200摄氏度的温度下搅拌发生聚合反应,生成碳/导电聚合物复合材料。3.根据权利要求2所述的掺杂碳的导电聚合物的生产方法,其特征在于:所述氧化剂为芳香族类磺酸铁或过硫酸盐。4.根据权利要求3所述的掺杂碳的导电聚合物的生产方法,其特征在于:所述氧化剂溶液的浓度为10~70wt%,聚合反应时间为0.5~48h。5.根据权利要求2所述的掺杂碳的导电聚合物的生产方法,其特征在于:所述步骤1)中掺杂碳材料与导电聚合物单体的混合方式为:先将掺杂碳材料的分散液与导电聚合物的单体溶液机械搅拌后再进行超声...

【专利技术属性】
技术研发人员:艾立华周世贤贾明张超黄家奇
申请(专利权)人:益阳艾华富贤电子有限公司
类型:发明
国别省市:湖南;43

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