电容器用复合电解纸及其制备方法技术

本发明专利技术提供一种电容器用复合电解纸及其制备方法。所述复合电解纸包括：电解纸基膜；以及沉积在所述电解纸基膜至少一个表面上的多孔纳米纤维膜层；其中，所述多孔纳米纤维膜的材料为耐200℃以上的高分子聚合物。本发明专利技术还提供所述复合电解纸的制备方法。包含所述复合电解纸的电容器具有体积小、比容量高、内阻小、耐压能力强、安全性能好等优势。安全性能好等优势。安全性能好等优势。

【技术实现步骤摘要】
电容器用复合电解纸及其制备方法


[0001]本专利技术涉及电容器
，具体涉及一种电容器用复合电解纸及其制备方法。

技术介绍

[0002]电容器是所有电子电路所必须的电子元器件，其下游市场非常宽泛。近十年来，中国的电容器市场稳步扩大，其市场增速远高于全球平均水平。电解纸作为电容器的三大组成结构之一，电容器的市场扩大必然带动电解纸的市场需求。
[0003]众所周知，电解纸在电容器中介于阴极箔和阳极箔之间，一方面防止二者短路，另一方面，其多孔结构吸附大量电解液，作为阴极的载体，是电容器中不可或缺的部分。目前电解纸多采用木材、牛皮纸、木棉或马尼拉麻等植物纤维材质，由于孔隙率小，导致其吸液性能一般，ESR较大；电解纸的另外一个致命问题是耐压耐毛刺击穿能力差，容易造成击穿短路失效等。因此，开发吸液能力强、低ESR损耗以及耐高压的高强度电解纸，对新型电解纸的市场拓展以及未来高性能电容器的开发具有重要的研究价值。
[0004]CN111048315A公开了一种叠片铝电解电容器制造方法及用该方法制作的电容，该技术方案中直接在阳极箔表面通过静电纺丝制备电解纸，但是，电解纸的尺寸大小取决于阳极箔的尺寸，不能大于阳极箔，存在易短路的缺陷。

技术实现思路

[0005]本专利技术旨在至少一定程度地解决下述技术问题中的之一：
[0006](1)传统电解纸主要采用木材、马尼拉麻、牛皮纸及木棉等植物纤维材质，利用场发射扫描电子显微镜观察这些电解纸的微观结构。可以发现，在数十微米的尺度范围内，几乎没有明显的孔洞，因此，传统电解纸的密度较大，孔隙率低，电解液吸附能力一般，离子电荷传输受限；
[0007](2)传统电解纸由植物纤维制成，纤维直径分布在几十微米到数百微米之间，这种粗直径纤维杂乱无章的分布使得电解纸出现厚薄不一的现象，由此造成电解纸耐高压或耐毛刺击穿能力较差，容易造成击穿短路失效等现象；
[0008](3)传统电解纸来源于植物纤维，其主要组成成分包括α-纤维素、戊聚糖和木质素，同时也含有少量杂质，铝电解电容器要求电解纸中杂质含量极少，如氯离子浓度低于1mg/L，铁微粒浓度低于5个/1800cm2，这些杂质的存在会腐蚀铝箔，造成电容器失效等严重后果；
[0009](4)电解纸中纤维为扁平状，当浸渍电解液后，电流通路较长，电阻增大，进而导致电容器阻抗增大和损耗增加等缺陷。
[0010]为了达到上述目的，本专利技术采用以下技术方案：
[0011]第一方面，本专利技术提供一种电容器用复合电解纸，包括：
[0012]电解纸基膜；
[0013]以及沉积在所述电解纸基膜至少一个表面上的多孔纳米纤维膜层；
[0014]其中，所述多孔纳米纤维膜的材料为耐200℃以上的高分子聚合物。
[0015]本专利技术通过在传统电解纸的表面上沉积高分子聚合物的多孔纳米纤维膜层，一方面，其多孔结构极大地增加了电解纸的比表面积，使得复合电解纸的含浸电解液能力明显提升，有利于离子和电荷传输，降低内阻，提升电导率；其次，通过工艺控制，可以保证多孔纳米纤维膜层的厚度均匀性，提高电解纸的耐高压和耐毛刺击穿能力；再者，高分子聚合物杂质较少，能够降低传统电解纸因杂质污染对电容器性能的不良影响。
[0016]具体地，所述电解纸基膜为植物纤维材质的传统电解纸，材料为植物纤维，由于电解纸中植物纤维表面粗糙度一般为10-500nm，能够使平均直径接近该粗糙度范围的多孔纳米纤维牢固附着在电解纸的表面而不易脱落。
[0017]所述电解纸基膜具体可选择高密度或低密度电解纸作为基膜，厚度不宜太厚，优选地，所述电解纸基膜的厚度为20-50μm。
[0018]本专利技术提供的复合电解纸中，由于所述多孔纳米纤维膜的比表面积较大，使得得到的复合电解纸的比表面积也较大，约为1-1000m2/g，远高于传统电解纸(小于0.1m2/g)。
[0019]本专利技术提供的复合电解纸中，所述复合电解纸的密度为0.2-0.75g/cm3，低于传统电解纸(0.85g/cm3)。
[0020]根据本专利技术提供的实施方式，所述高分子聚合物为聚丙烯腈、聚乙烯、乙烯-醋酸乙烯共聚物、聚酰亚胺、聚酰胺中的至少之一。但不限于此。
[0021]所述多孔纳米纤维膜层的厚度控制在1-1000μm，该厚度范围内得到的复合电解纸应用于电容器时，既能做到体积小、电容量高，还能保证电容器的耐高压等安全稳定性能。如果多孔纳米纤维膜层的厚度进一步增加，虽然能够提高耐高压性能，但是会导致内损耗变大、电容器体积变大、电容量变小；过薄则体现不出多孔纳米纤维膜层的优势，导致耐高压差，容易击穿等。
[0022]根据本专利技术提供的一些实施方式，所述多孔纳米纤维膜层的厚度为5-100μm。
[0023]根据本专利技术提供的另一些实施方式，所述多孔纳米纤维膜层的厚度为5-30μm。
[0024]所述多孔纳米纤维膜层中纳米纤维的平均直径控制在50-600nm。多孔纳米纤维膜层与电解纸的界面结合力与纳米纤维的直径有密切关系，当纳米纤维的平均直径低于600nm时，纤维膜与传统电解纸基膜界面结合良好，当纳米纤维的平均直径远大于传统电解纸基膜的粗糙度(10-500nm)，二者接触的有效面积降低，界面结合力降低。
[0025]所述多孔纳米纤维膜层中纳米纤维的形状优选圆柱状，该形状的纳米纤维可使得电流通路较传统电解纸明显缩短，极大程度地降低等效串联电阻，从而降低电容器损耗值。
[0026]第二方面，本专利技术提供上述复合电解纸的制备方法，包括以下步骤：
[0027](1)纺丝液配制：将高分子聚合物在溶剂中搅拌溶解，得到纺丝液；
[0028](2)静电纺丝：将配制的纺丝液以电解纸为基膜，进行静电纺丝，得到复合电解纸。
[0029]所述纺丝液的质量分数为5-50％，优选5-40％。如果纺丝液浓度过高，则会造成纺丝得到的纤维的平均直径远大于传统电解纸基膜的粗糙度(10-500nm)，使得纳米纤维膜层与传统电解纸界面接触有效面积大大减小，界面结合力降低，纳米纤维膜层容易从传统电解纸表面脱落。
[0030]所述高分子聚合物为聚丙烯腈、聚乙烯、乙烯-醋酸乙烯共聚物、聚酰亚胺、聚酰胺中的至少之一。
[0031]所述溶剂为乙酸乙酯、甲酸、乙酸、N,N-二甲基甲酰胺、N,N-二甲基乙酰胺、甲苯及四氢呋喃中的至少之一。
[0032]所述静电纺丝的参数包括：正高压为20-100kV，负高压为-20-(-100)kV，纺丝距离为15-40cm，纺丝液供给速率为0.5-5L/h，收卷速率为0.1-10m/min。
[0033]具体地，可以进行单面或双面纺丝，即在电解纸的一面或两面进行纺丝，优选单面纺丝。
[0034]第三方面，本专利技术提供包含上述复合电解纸的电容器。所述电容器具有体积小、比容量高、内阻小、耐压能力强、安全性能好等优势。
[0035]与现有技术相比，本专利技术具有以下技术效果：
[0036](1)本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种电容器用复合电解纸，其特征在于，包括：电解纸基膜；以及沉积在所述电解纸基膜至少一个表面上的多孔纳米纤维膜层；其中，所述多孔纳米纤维膜的材料为耐200℃以上的高分子聚合物。2.根据权利要求1所述的电容器用复合电解纸，其特征在于，所述高分子聚合物为聚丙烯腈、聚乙烯、乙烯-醋酸乙烯共聚物、聚酰亚胺、聚酰胺中的至少之一。3.根据权利要求1所述的电容器用复合电解纸，其特征在于，所述复合电解纸的比表面积为1-1000m2/g。4.根据权利要求1所述的电容器用复合电解纸，其特征在于，所述多孔纳米纤维膜层的厚度为1-1000μm，优选5-100μm，更优选5-30μm。5.根据权利要求1所述的电容器用复合电解纸，其特征在于，所述多孔纳米纤维膜层中纳米纤维的平均直径为50-600nm；所述纳米纤维呈圆柱状。6.根据权利要求1所述的电容器用复合电解纸，其特征在于，所述电解纸基膜的厚度为20-50μm；所述电解纸基膜的表面粗糙...

【专利技术属性】
技术研发人员：胡三元，何凤荣，董维福，陈如祥，张新民，李健恺，杨远博，
申请(专利权)人：东莞东阳光科研发有限公司，
类型：发明
国别省市：