專利名稱：固體片式鋁電解電容器的導(dǎo)電高分子陰極材料的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種固體片式鋁電解電容器的導(dǎo)電高分子陰極材料的制備方法。
背景技術(shù)：
固體片式鋁電解電容器克服了傳統(tǒng)鋁電解電容器使用液體電解質(zhì)的弊端，降低了電容器的等效串聯(lián)阻抗(ESR)、提高了電容量、擴(kuò)大了應(yīng)用的頻率范圍。導(dǎo)電高分子聚合物材料(或?qū)щ娝芰?，作為新一代的高科技材料，自70年代被合成以來(lái)，幾十年來(lái)一直是學(xué)術(shù)界和工業(yè)界研究和開(kāi)發(fā)的熱門對(duì)象。用導(dǎo)電高分子聚合物作為鋁電解電容器的固體陰極材料，已使鋁電解電容器在高穩(wěn)定性、長(zhǎng)壽命、及擴(kuò)大應(yīng)用范圍等方面有了巨大突破。作為導(dǎo)電高分子聚合物，聚吡咯(PPY)的導(dǎo)電率可達(dá)20S/cm，比TCNQ高10倍，比傳統(tǒng)鋁電解電容器中的液體電解質(zhì)的導(dǎo)電率高100倍以上。Baytron公司近期發(fā)明的新一代導(dǎo)電塑料，3，4-聚乙烯二氧噻吩(PEDT)，導(dǎo)電率已可達(dá)100S/cm，且熱分解溫度高(＞245□C)。導(dǎo)電高分子作為陰極材料應(yīng)用于固體片式鋁電解電容器中，也具有“自愈”的特性，并且不會(huì)燃燒。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明目的是要提供一種固體片式鋁電解電容器的導(dǎo)電高分子陰極材料的制備方法，該工藝不僅簡(jiǎn)單便于實(shí)施，而且制成品導(dǎo)電率高；具有更好的熱穩(wěn)定性及抗?jié)裥浴?br> 本發(fā)明固體片式鋁電解電容器的導(dǎo)電高分子陰極材料的制備方法，包括內(nèi)層膜制作和外層膜制作兩個(gè)主要工藝，具體步驟如下1)、內(nèi)層膜制作(a)將陽(yáng)極化后的鋁陽(yáng)極浸入濃度為(10～46wt％)EDT的乙醇、正丁醇或異丙醇單體溶液中，取出烘干；(b)將烘干后的鋁陽(yáng)極浸入含蒽醌-2-磺酸鈉、對(duì)甲苯磺酸鈉或十二烷基苯磺酸鈉的甲基苯磺酸鐵或過(guò)硫酸銨水溶液I，取出烘干；其中蒽醌-2-磺酸鈉、對(duì)甲苯磺酸鈉或十二烷基苯磺酸鈉的含量為0.02～0.15mol/L，甲基苯磺酸鐵或過(guò)硫酸銨的含量為0.5～1.5mol/L；(c)置于空氣中冷卻；(d)重復(fù)(a)-(c)步驟3～15次；2)、外層膜制作(e)將完成(d)步驟的鋁陽(yáng)極浸入濃度為(10～46wt％)EDT的乙醇、正丁醇或異丙醇單體溶液中，取出烘干；(f)將烘干后的鋁陽(yáng)極浸入含蒽醌-2-磺酸鈉、對(duì)甲苯磺酸鈉或十二烷基苯磺酸鈉的甲基苯磺酸鐵或過(guò)硫酸銨水溶液II中，取出烘干；其中蒽醌-2-磺酸鈉、對(duì)甲苯磺酸鈉或十二烷基苯磺酸鈉的含量為0.05～0.5mol/L，甲基苯磺酸鐵或過(guò)硫酸銨的含量為2.0～5.0mol/L；(g)置于空氣中冷卻；(h)重復(fù)(e)→(g)步驟5-20次；3)、清洗(i)將完成(h)步驟的鋁陽(yáng)極用去離子水清洗；上述EDT的乙醇、正丁醇或異丙醇單體溶液濃度為24.35wt％。溶液I優(yōu)選為含有0.1mol/L蒽醌-2-磺酸鈉、對(duì)甲苯磺酸鈉或十二烷基苯磺酸鈉的1.0mol/L甲基苯磺酸鐵或過(guò)硫酸銨水溶液。溶液II優(yōu)選為含有0.2mol/L蒽醌-2-磺酸鈉、對(duì)甲苯磺酸鈉或十二烷基苯磺酸鈉的3.5mol/L甲基苯磺酸鐵或過(guò)硫酸銨水溶液。
作為固體片式鋁電解電容器的陰極材料，PEDT導(dǎo)電高分子膜需要被“鍍”在鋁陽(yáng)極的表面。因?yàn)殇X陽(yáng)極的表面是一層不導(dǎo)電的介質(zhì)膜Al2O3，所以實(shí)際上“鍍”膜是指導(dǎo)電高分子膜被“鍍”在鋁陽(yáng)極上的Al2O3表面。
在本發(fā)明的工藝流程中，鋁陽(yáng)極先浸入單體溶液，再入氧化劑中，取出反應(yīng)成膜，并重復(fù)以得到所需的厚度。其中清洗步驟是消除殘留在導(dǎo)電高分子膜及鋁陽(yáng)極中的反應(yīng)物及反應(yīng)產(chǎn)物。該技術(shù)工藝形成的PEDT導(dǎo)電高分子陰極材料使固體片式鋁電解電容器具有以下良好的性能1、抗機(jī)械應(yīng)力性及抗熱應(yīng)力性高；2、形成薄且厚度均勻的PEDT膜，極大地降低了電容器的ESR；3、PEDT膜沒(méi)有帶Cl及Fe的雜質(zhì)，提高了電容器的化學(xué)及熱穩(wěn)定性。


圖1為固體片式鋁電解電容器的導(dǎo)電高分子陰極的制作工藝流程圖。
具體實(shí)施例方式
將陽(yáng)極化后的鋁陽(yáng)極浸入EDT濃度為24.35wt％的乙醇、正丁醇或異丙醇溶液中5秒，取出烘干；再浸入0.1mol/L蒽醌-2-磺酸鈉、對(duì)甲苯磺酸鈉或十二烷基苯磺酸鈉的1.0mol/L甲基苯磺酸鐵或過(guò)硫酸銨水溶液中5秒，取出烘干，并置于空氣中冷卻2分鐘；重復(fù)上述步驟5次。
將完成上述步驟的鋁芯片浸入EDT濃度為24.35wt％的乙醇、正丁醇或異丙醇溶液中5秒，取出烘干；再浸入0.2mol/L蒽醌-2-磺酸鈉、對(duì)甲苯磺酸鈉或十二烷基苯磺酸鈉的3.5mol/L甲基苯磺酸鐵或過(guò)硫酸銨水溶液5秒，取出烘干，并置于空氣中冷卻2分鐘；重復(fù)上述步驟9次。
最后用去離子水清洗鋁芯片，即完成整個(gè)制作工藝。
以本實(shí)施方式制得5個(gè)電容器元件，成品性能如表1所示

本發(fā)明構(gòu)思新穎，設(shè)計(jì)合理，制成品導(dǎo)電率高；具有更好的熱穩(wěn)定性及抗?jié)裥?，具有較大的推廣應(yīng)用價(jià)值。
權(quán)利要求
1.一種固體片式鋁電解電容器的導(dǎo)電高分子陰極材料的制備方法，其特征在于包括內(nèi)層膜制作和外層膜制作兩個(gè)主要工藝，具體步驟如下1)、內(nèi)層膜制作(a)將陽(yáng)極化后的鋁陽(yáng)極浸入濃度為(10～46wt％)EDT的乙醇、正丁醇或異丙醇單體溶液中，取出烘干；(b)將烘干后的鋁陽(yáng)極浸入含蒽醌-2-磺酸鈉、對(duì)甲苯磺酸鈉或十二烷基苯磺酸鈉的甲基苯磺酸鐵或過(guò)硫酸銨水溶液I，取出烘干；其中蒽醌-2-磺酸鈉、對(duì)甲苯磺酸鈉或十二烷基苯磺酸鈉的含量為0.02～0.15mol/L，甲基苯磺酸鐵或過(guò)硫酸銨的含量為0.5～1.5mol/L；(c)置于空氣中冷卻；(d)重復(fù)(a)-(c)步驟3～15次；2)、外層膜制作(e)將完成(d)步驟的鋁陽(yáng)極浸入濃度為(10～46wt％)EDT的乙醇、正丁醇或異丙醇單體溶液中，取出烘干；(f)將烘干后的鋁陽(yáng)極浸入含蒽醌-2-磺酸鈉、對(duì)甲苯磺酸鈉或十二烷基苯磺酸鈉的甲基苯磺酸鐵或過(guò)硫酸銨水溶液II中，取出烘干；其中蒽醌-2-磺酸鈉、對(duì)甲苯磺酸鈉或十二烷基苯磺酸鈉的含量為0.05～0.5mol/L，甲基苯磺酸鐵或過(guò)硫酸銨的含量為2.0～5.0mol/L；(g)置于空氣中冷卻；(h)重復(fù)(e)→(g)步驟5-20次；3)、清洗(i)將完成(h)步驟的鋁陽(yáng)極用去離子水清洗。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的固體片式鋁電解電容器的導(dǎo)電高分子陰極材料的制備方法，其特征在于EDT的乙醇、正丁醇或異丙醇單體溶液濃度為24.35wt％。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的固體片式鋁電解電容器的導(dǎo)電高分子陰極材料的制備方法，其特征在于溶液I優(yōu)選為含有0.1mol/L蒽醌-2-磺酸鈉、對(duì)甲苯磺酸鈉或十二烷基苯磺酸鈉的1.0mol/L甲基苯磺酸鐵或過(guò)硫酸銨水溶液。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的固體片式鋁電解電容器的導(dǎo)電高分子陰極材料的制備方法，其特征在于溶液II優(yōu)選為含有0.2mol/L蒽醌-2-磺酸鈉、對(duì)甲苯磺酸鈉或十二烷基苯磺酸鈉的3.5mol/L甲基苯磺酸鐵或過(guò)硫酸銨水溶液。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種固體片式鋁電解電容器的導(dǎo)電高分子陰極材料的制備方法，以3，4－乙烯二氧噻吩(EDT)作為導(dǎo)電高分子陰極材料的單體，采用多次化學(xué)氧化法制備，包括內(nèi)層膜制作和外層膜制作兩個(gè)主要工藝。該工藝不僅簡(jiǎn)單便于實(shí)施，而且制成品導(dǎo)電率高；具有更好的熱穩(wěn)定性及抗?jié)裥浴?br> 文檔編號(hào)C25D11/10GK1901113SQ20061004534
公開(kāi)日2007年1月24日 申請(qǐng)日期2006年7月11日 優(yōu)先權(quán)日2006年7月11日
發(fā)明者潘德源 申請(qǐng)人:福建國(guó)光電子科技股份有限公司