本发明专利技术公开了一种高压高能固态混合电容器及其制备方法，包括包含芯包、引线、外壳、盖板；所述芯包包含阳极、氧化膜、桥接层、固态电解质、隔离膜、电解液、阴极。将阳极进行孔洞处理，制备得到氧化膜；在硅烷偶联剂溶液中处理、烘干，制备得到桥接层；通过单体和氧化剂化学聚合，制备得到固态电解质；对固态电解质在纯化液中进行纯化；对纯化后的固态电解质进行热处理；将包含固态电解质的阳极、隔离膜、阴极组装，注入电解液，制备得到芯包；将芯包装入外壳，焊接引线，盖上盖板，制备得到高压高能固态混合电容器。本发明专利技术的高压高能固态混合电容器具有低等效串联电阻、低漏电流和良好的频率特性、高耐电压等优点。高耐电压等优点。
【技术实现步骤摘要】
一种高压高能固态混合电容器及其制备方法
[0001]本专利技术属于电容器
，具体涉及一种高压高能固态混合电容器的制备技术。
技术介绍
[0002]超级电容器具有高能量密度、快速充放电等优良特性，但单体的工作电压仅为0.7～3.2V，为了适应军事航空、工业电子、交通运输等领域的高工作电压电路的需求，需要将多个超级电容器单体串联成模块以提高其工作电压，这需要由电压均衡系统对模块内各单体的工作电压进行精确管理；虽然模块的工作电压通过单体串联可以成倍提高，但其电容量却同倍降低，内阻也同倍增大，体积也变得很大。此外，超级电容器单体的内阻大，频率特性极差，仅适用于直流电路，不适用于脉冲及交流电路，而由单体串联而成的模块内阻更大。而液态电解电容器单体的工作电压可以达到100V以上，刚好弥补超级电容器低工作电压的缺点。
[0003]混合电容器是由具有超级电容特性的阴极、具有电解电容特性的阳极以及电解液构造而成，它不仅弥补了超级电容器工作电压、频率特性的不足，也克服了电解电容器能量密度低的缺点，为军方提供迫切需要的脉冲型的高电压高能电容器，用于军事飞机的夜视系统、激光器、电磁炮、相控雷达天线、军用通讯设备等。
[0004]然而混合电容器由于采用液态电解液，依然存在功率密度偏低、频率特性较差、高温可靠性及安全性不足等问题，亟待解决。
技术实现思路
[0005]本专利技术的目的在于提供一种混合电容器固态电解质的合成方法，以解决上述
技术介绍
中所述的问题。
[0006]为实现以上专利技术目的，本专利技术提供一种高压高能固态混合电容器，包含芯包、引线、外壳、盖板；所述芯包包含阳极、氧化膜、桥接层、固态电解质、隔离膜、电解液、阴极。所述阳极为铝、钽、铌、钛、锆、一氧化铌中的一种，优选地为钽，优选地为大比表面积的阳极，如高比表面积的烧结钽块；所述氧化膜为三氧化二铝、五氧化二钽、二氧化钛、二氧化锆、五氧化二铌中的一种，优选地为五氧化二钽；
[0007]所述桥接层选自含有羟基、巯基、氨基的硅烷偶联剂，桥接层的均值厚度为1nm～100nm；所述固态电解质为导电聚合物，所述导电聚合物选自聚3,4
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乙烯二氧噻吩、聚吡咯、聚苯胺及其它们的衍生物中的至少一种，优选地为聚3,4
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乙烯二氧噻吩，导电聚合物的均值厚度为1μm～100μm；所述阴极为二氧化钌、活性炭、导电聚合物中的至少一种，阴极为高比容的材料，可提高电容器的比电容量。
[0008]本专利技术所述阳极与氧化膜连接、氧化膜与桥接层连接、桥接层与固态电解质连接、固态电解质与隔离膜通过电解液连接、电解液与阴极连接、阴极与外壳连接、阳极引线和阴极引线分别通过盖板的孔引出至外壳的外部。
[0009]本专利技术提供一种高压高能固态混合电容器的制备方法，按照以下步骤：
[0010]S1：将阳极进行孔洞处理，制备得到氧化膜；
[0011]S2：将含氧化膜的阳极表面在硅烷偶联剂溶液中处理、烘干，制备得到桥接层；
[0012]S3：将含桥接层阳极表面通过单体和氧化剂化学聚合，制备得到固态电解质；
[0013]S4：对固态电解质在纯化液中进行纯化；
[0014]S5：对纯化后的固态电解质进行热处理；
[0015]S6：将包含固态电解质的阳极、隔离膜、阴极组装，注入电解液，制备得到芯包。
[0016]S7：将芯包装入外壳，焊接引线，盖上盖板，制备得到高压高能固态混合电容器。
[0017]所述步骤S1孔洞处理为将阳极浸渍于处理液，所述处理液的溶质至少包含磷酸、己二酸、硝酸、硫酸、马来酸、柠檬酸、富马酸及其盐中的至少一种，溶剂至少包含水，质量浓度为1wt％～20wt％；所述孔洞处理的溶液温度为5℃～35℃，处理时间为0.5h～3h。
[0018]所述步骤S1孔洞处理前还包括将阳极浸渍于清理液的步骤，所述清理液的溶质选自氨水、二甲胺、三乙胺中的至少一种，溶剂至少包含水，质量分数为0.1wt～10wt％；所述清理液的温度为15℃～60℃，浸渍时间为3min～5h。为了提高阳极的比容量，阳极是多孔结构，阳极浸渍于清理液一方面是为了将空洞中的油脂、少量杂质清理干净，另一方面也是在孔洞表面预设铵根或胺基团，以便于步骤S1阳极孔洞中提高处理液与阳极表面的相亲性，降低漏电流。
[0019]所述步骤S2硅烷偶联剂溶液至少包含偶联剂和溶剂，偶联剂选自含有羟基、巯基、氨基的硅烷偶联剂中的至少一种，溶剂至少包含水，质量分数为0.1wt％～1wt％；所述硅烷偶联剂溶液的温度为5℃～35℃，处理时间为3min～1h；所述烘干温度为80℃～250℃，烘干时间为6min～1h。制备桥接层的目的是提高固态电解质与阳极表面的附着力，也可以降低阳极体空洞中的气体的表面张力，以便固态电解质制备溶液充分浸润及覆盖阳极体的孔洞表面。
[0020]所述步骤S3固态电解质的制备方法可以是阳极体交叉浸渍氧化液和单体还原液，或者阳极浸渍导电聚合物分散液，或者是两种方法的共用。所述单体还原液中的单体选自吡咯、3,4
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乙烯二氧噻吩噻吩、苯胺或其衍生物中的至少一种，单体的质量分数为20wt％～100wt％；所述氧化液选自三价钴盐、过硫酸盐、过氧化物、重铬酸钾、高锰酸钾、氯酸盐、发烟硫酸、三价铁离子、稀硝酸、偏高碘酸、过二硫酸中的至少一种，氧化液的质量分数为5wt％～50wt％。
[0021]所述步骤S4纯化具体为将包含固态电解质的阳极浸渍于纯化液，纯化液的溶质至少包含磺酸或磺酸盐，溶剂至少包含水，质量分数为0.01wt％～10wt％；纯化液的温度为1℃～50℃，浸渍时间为3min～2h。纯化的目的是补充固态电解质中的
[0022]所述步骤S5热处理温度为100℃～250℃，热处理时间1min～60min。
[0023]本专利技术的有益效果在于：本专利技术通过采用一种高压高能固态混合电容器的制备方法，不仅可以有效提升混合电容器的工作电压、能量密度、功率密度、高温可靠性、高温高湿可靠性及频率特性，还能有效降低其漏电流和等效串联电阻；高频下具有较高的容量保持率，高温下具有较高的高温可靠性且产品安全性好等优点。
具体实施方式
[0024]为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本专利技术进行进一步详细说明，应当理解，此处所描述的体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。
[0025]实施例一
[0026](1)将烧结钽块浸渍于25℃1wt％氨水溶液中30min，进行烧结钽块孔洞清理；
[0027](2)将烧结钽块浸渍于20℃10wt％磷酸水溶液中1.5h，进行孔洞处理，在烧结钽块表面制备五氧化二钽膜。
[0028](3)将包含五氧化二钽膜的烧结钽块浸渍于25℃0.5wt％γ
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氨丙基三乙氧基硅烷溶液中30min，160℃下烘干30min，在五氧化二钽膜表面制备均值厚度为10nm的桥接层；
[0029](4)将烧结钽块先浸本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种高压高能固态混合电容器，其特征在于包含芯包、引线、外壳、盖板；所述芯包包含阳极、氧化膜、桥接层、固态电解质、隔离膜、电解液、阴极。2.根据权利要求1所述一种高压高能固态混合电容器，其特征在于所述阳极为铝、钽、铌、钛、锆、一氧化铌中的一种，优选地为钽；所述氧化膜为三氧化二铝、五氧化二钽、二氧化钛、二氧化锆、五氧化二铌中的一种，优选地为五氧化二钽；所述桥接层选自含有羟基、巯基、氨基的硅烷偶联剂，桥接层的均值厚度为1nm～100nm；所述固态电解质为导电聚合物，所述导电聚合物选自聚3,4
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乙烯二氧噻吩、聚吡咯、聚苯胺及其它们的衍生物中的至少一种，优选地为聚3,4
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乙烯二氧噻吩，导电聚合物的均值厚度为1μm～100μm；所述阴极为二氧化钌、活性炭、导电聚合物中的至少一种。3.根据权利要求1所述一种高压高能固态混合电容器，其特征在于所述阳极与氧化膜连接、氧化膜与桥接层连接、桥接层与固态电解质连接、固态电解质与隔离膜通过电解液连接、电解液与阴极连接、阴极与外壳连接、阳极引线和阴极引线分别通过盖板的孔引出至外壳的外部。4.一种高压高能固态混合电容器的制备方法，其特征在于包括以下步骤：S1：将阳极进行孔洞处理，制备得到氧化膜；S2：将含氧化膜的阳极表面在硅烷偶联剂溶液中处理、烘干，制备得到桥接层；S3：将含桥接层阳极表面通过单体和氧化剂化学聚合，制备得到固态电解质；S4：对固态电解质在纯化液中进行纯化；S5：对纯化后的固态电解质进行热处理；S6：将包含固态电解质的阳极、隔离膜、阴极组装，注入电解液，制备得到芯包；S7：将芯包装入外壳，焊接引线，盖上盖板，制备得到高...
【专利技术属性】
技术研发人员：张易宁，陈素晶，
申请(专利权)人：厦门特聚科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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