一种固态铝电解电容器及其制备方法技术

本发明专利技术提供了一种固态铝电解电容器及其对应的制备方法，其在导电高分子聚合物中掺杂PDAAQ，使得PEDOT与PDAAQ形成互穿复合网状结构。本发明专利技术中通过在导电高分子聚合物中掺杂PDAAQ使得导电高分子聚合物中的PEDOT与PDAAQ形成互穿复合网状结构，从而能够提高导电高分子聚合物的机械性能，减小电容器在使用过程中导电高分子聚合物所产生的形变，避免导电高分子聚合物结构被破坏，电容器性能出现缺陷。电容器性能出现缺陷。

【技术实现步骤摘要】
一种固态铝电解电容器及其制备方法


[0001]本专利技术涉及铝电解电容器
，具体涉及一种固态铝电解电容器及其制备方法。

技术介绍

[0002]电容器作为一种储能元件，具有高功率密度、高循环寿命和能快速充放电等优点。其在电子线路中具有调谐、滤波、耦合和旁路等作用。随着现代科学技术的进步，电容器被广泛应用于电子产品、通信产品、自动化控制、光电产品等多个领域。
[0003]其中，固态铝电解电容器在制备时，会将其芯包采用直接含浸导电高分子聚合物，或含浸单体和氧化剂后通过聚合反应等方式在芯包上形成导电高分子聚合物。在长期使用过程中，因为反复的充、放电以及高温产生的热应力等原因，高分子导电聚合物容易产生形变，导致导电高分子聚合物结构被破坏，电容器性能出现缺陷。

技术实现思路

[0004]本专利技术要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种能够减小导电高分子聚合物在使用途中产生的形变的固态铝电解电容器及该电容器的制备方法。
[0005]为解决上述技术问题，第一方面，本专利技术提供了一种固态铝电解电容器，包括外壳和密封于外壳内的芯包；所述芯包由阳极箔、电解纸和阴极箔卷绕而成；所述芯包上形成有导电高分子聚合物，所述导电高分子聚合物中的PEDOT与掺杂于导电高分子聚合物中的PDAAQ形成互穿复合网状结构。
[0006]上述固态铝电解电容器，优选的，所述导电高分子聚合物中还掺杂有二醇硼酸盐。
[0007]第二方面，本专利技术提供了上述固态铝电解电容器的制备方法，包括以下步骤：S1、将阳极箔、电解纸和阴极箔卷绕形成芯包；S2、将EDOT单体和DAAQ单体加入到分散液中混合均匀；S3、将步骤S1获得的芯包含浸于步骤S2获得的分散液中，进行聚合反应形成PEDOT/PDAAQ复合聚合物。
[0008]上述制备方法，优选的，所述步骤S2中EDOT单体和DAAQ单体的摩尔比为10:1
‑
5:1。
[0009]上述制备方法，优选的，所述步骤S2的分散液中还添加有二醇硼酸盐。
[0010]上述制备方法，优选的，所述二醇硼酸盐通过以下步骤制备获得：S21、将聚乙烯醇、氢氧化钾和缩水甘油三甲基氯化铵分散于去离子水中；S22、将由步骤S21获得的混合液在60
‑
65℃下反应4
‑
6小时后，倒入乙醇中，得到沉淀物；S23、将步骤S22获得的沉淀物溶解于去离子水中，并进行pH值调节；S24、对步骤S23获得的溶液进行持续搅拌，并在搅拌途中加入硼砂溶液和氯化钾溶液，然后再次对溶液pH值进行调节获得二醇硼酸盐。
[0011]与现有技术相比，本专利技术的优点在于：本专利技术中通过在导电高分子聚合物中掺杂
PDAAQ使得导电高分子聚合物中的PEDOT与PDAAQ形成互穿复合网状结构，从而能够提高导电高分子聚合物的机械性能，减小电容器在使用过程中导电高分子聚合物所产生的形变，避免导电高分子聚合物结构被破坏，电容器性能出现缺陷。
实施方式
[0012]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。
[0013]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。
[0014]第一方面，本专利技术实施例首先提供了一种固态铝电解电容器，包括外壳和密封于外壳内的芯包；芯包由阳极箔、电解纸和阴极箔卷绕而成；芯包上形成有导电高分子聚合物，导电高分子聚合物中的PEDOT与掺杂于导电高分子聚合物中的PDAAQ形成互穿复合网状结构。
[0015]具体的，本专利技术中导电高分子聚合物主体为主要成分为PEDOT（聚（3,4
‑
乙烯二氧噻吩））的导电薄膜，导电薄膜内掺杂有PDAAQ（聚（1,5
‑
二氨基蒽醌）），其中，导电高分子聚合物在聚合的过程中，EDOT单体和DAAQ单体不会聚合形成相对分离的分层结构，而是形成了相互穿透的PEDOT/PDAAQ复合网状结构，因此上述两种聚合物会相互束缚，从而能够提高导电高分子聚合物的机械性能，减小电容器在使用过程中导电高分子聚合物所产生的形变，避免导电高分子聚合物结构被破坏，电容器性能出现缺陷。
[0016]但是，上述相互穿透的复合网状结构的束缚力是有限的，而且在电容器的使用过程中并不是通过提高导电高分子聚合物的整体结构紧密性就能避免发生其发生形变，在导电高分子聚合物反复膨胀和收缩的过程中，导电高分子聚合物的结构还是可能被破坏。
[0017]基于以上原因，本专利技术实施例中进一步在导电高分子聚合物中还掺杂了二醇硼酸盐。其中，本专利技术实施例中的PDAAQ具有丰富的N
‑
H基团，二醇硼酸盐具有丰富的
‑
OH基团，因此即使导电高分子聚合物的结构发生了一些微小的破坏，也能通过二醇硼酸盐与PDAAQ形成的氢键，对导电高分子聚合物进行修复，从而使得电容器的电容能够维持原始状态。
[0018]第二方面，本专利技术实施例提供了上述第一方面中的固态铝电解电容器的制备方法，包括以下步骤：S1、将裁切成所需尺寸的阳极箔、电解纸和阴极箔通过卷绕机卷绕形成芯包；S2、将0.01M的EDOT单体和0.1M的DAAQ单体加入到分散液中混合均匀；S3、将步骤S1获得的芯包含浸于步骤S2获得的分散液中，然后加入氧化剂进行聚合反应，其中，因为PEDOT膜的多孔特性以及其具有的较高内表面积的分形结构，使得DAAQ单体能够络合深入PEDOT膜内部，从而形成相互渗透的PEDOT/PDAAQ复合聚合物，减小电容器在使用过程中导电高分子聚合物所产生的形变，避免导电高分子聚合物结构被破坏，电容器性能出现缺陷。
[0019]进一步的，与第一方面的改进相对应的，本专利技术实施例步骤S2的分散液中还可添加二醇硼酸盐，从而能够对导电高分子聚合物进行修复，使得电容器的电容能够维持原始状态。
[0020]其中，本专利技术实施例中的二醇硼酸盐可通过以下步骤制备获得：S21、将4g的分子量在75000左右的聚乙烯醇、20ml的浓度为3mol/L的氢氧化钾以及20ml的缩水甘油三甲基氯化铵分散于40ml的去离子水中；S22、将由步骤S21获得的混合液倒入密封烧瓶中，在65℃下反应4小时后，倒入400ml的乙醇中，经过过滤获得黄色沉淀物；S23、将步骤S22获得的黄色沉淀物溶解于去离子水中，并使用稀盐酸溶液将pH值调节至3；S24、对步骤S23获得的溶液进行持续搅拌，并在搅拌途中缓慢加入1.0ml的浓度为0.1mol/L的硼砂溶液以及5.0ml的浓度为2.0mol/L的氯化钾溶液；最后对溶液pH值进行调节获得二醇硼酸盐。
[0021]为了验证本专利技术实施例的效果，设置了同时掺杂有PDAAQ和二醇硼酸盐的实施例1、分别掺杂有PDAAQ、二醇硼酸盐的实施例2和实施例3以及未进行掺杂的对比例1；通过随机选取每个实施例及对比例中的20个本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种固态铝电解电容器，其特征在于，包括外壳和密封于外壳内的芯包；所述芯包由阳极箔、电解纸和阴极箔卷绕而成；所述芯包上形成有导电高分子聚合物，所述导电高分子聚合物中的PEDOT与掺杂于导电高分子聚合物中的PDAAQ形成互穿复合网状结构。2.根据权利要求1所述的固态铝电解电容器，其特征在于，所述导电高分子聚合物中还掺杂有二醇硼酸盐。3.一种固态铝电解电容器的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：S1、将阳极箔、电解纸和阴极箔卷绕形成芯包；S2、将EDOT单体和DAAQ单体加入到分散液中混合均匀；S3、将步骤S1获得的芯包含浸于步骤S2获得的分散液中，进行聚合反应形成PEDOT/PDAAQ复合聚合物。4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述步骤S2中EDO...

【专利技术属性】
技术研发人员：宋艳春，贾明，沈鑫权，卢桂英，赵亮军，罗敏，
申请(专利权)人：中南大学，
类型：发明
国别省市：