导电高分子悬浮液及具有其的固态电解电容的制作方法_2

文档序号:9845236阅读:来源:国知局
或聚乙烯磺酸中的一种。本发明聚阴离子掺杂剂优选为聚苯乙烯磺酸,优选的平均分子 1000-1500000, 更优选的范围为4000-500000。导电高分子与聚磺酸的重量比从99:1到1:99,优选为到 70:30到10:90,最优选的范围为60:40到30:70。只要在优选范围内的配比,导电高分子悬浮 液的导电性与溶解性都高,但当磺酸比率低于上述比率,则有可能则有可能降低导电高分 子的溶解性,高于上述比例则会降低导电高分子的导电性。
[0024] 导电性添加剂为极性溶剂或者离子液体,其中,极性溶剂为砜基团,内酯基团,酰 胺基团,糖与糖衍生物,二元醇或多元醇中的一种。进一步的,砜基团为二甲基亚砜,环丁砜 或砜中的一种,所述内酯基团为γ-丁内酯或γ-戊内酯中的一种,所述酰胺基团为己内酰 胺,Ν,Ν-二甲基乙酰胺,Ν,-甲基乙酰胺,Ν,Ν-二甲基甲酰胺,N-甲基甲酰胺,N-甲基甲酰苯 胺或N甲基吡咯烷酮中的一种,所述糖与糖衍生物为蔗糖,葡萄糖,山梨糖醇,甘露醇糖,赤 鲜醇糖,木糖醇或阿拉伯糖中的一种,所述二元醇或多元醇为乙二醇,二乙二醇,三乙二醇, 丙三醇,三聚甘油,四聚甘油或多聚甘油中的一种。本发明的导电性添加剂借由添加极性溶 剂或离子液体进入导电高分子悬浮液内,当极性溶剂或羟基等基团与聚磺酸配对后导电高 分子的结构会由苯式结构转变为厘式结构,有利于电子传导与移动,相对也提升导电高分 子悬浮液成膜后的导电性。且导电高分子也是高沸点溶剂,有助于导电高分子悬浮液的成 膜性,使导电高分子膜层连续性提高且较不会有破孔与气泡产生,对电子传导也有一定的 帮助。
[0025]粘结剂可溶于水相或有机溶剂内,粘结剂包括但不限于聚乙酸乙酯,聚丙烯酸酯, 聚碳酸酯,聚酯树酯,聚胺酯树酯,磺基聚酯,环氧树酯,醇酸树酯、聚乙烯醇,聚乙二醇,聚 氧化乙烯组成的组中一种或多种。
[0026]所述耐压提升剂可溶于水相或有机溶剂内,并于导电高分子成膜后形成一网状或 薄膜结构,能有效将电压吸收与降低,提升固态电解电容器耐压。本发明所使用的耐压提升 剂可以分为反应型与非反应型高分子,如非反应型:聚乙烯醇,聚乙二醇,聚环氧乙烯,磺基 聚酯,聚乙烯吡咯烷酮,醋酸乙烯共聚物(EVA),醇酸树酯,聚胺酯树酯,环氧树酯,聚丙烯酸 树酯,聚酯树酯,三聚氰胺-甲醛树酯。反应型可添加交联剂进行反应,本发明所使用的的交 联剂如有机硅类:乙烯基三氯硅烷,乙烯基三甲氧基硅烷,乙烯基三乙氧基硅烷,3-环氧丙 氧基丙基三甲氧基硅烷。胺类如含有一胺,二胺,三胺,或多胺等低分子量化合物,或低聚胺 或含有胺类官能基团的化合物;或异氰酸酯,过氧化物,氮丙类,封闭型交联剂,硅氧烷等。
[0027] 本发明所述的导电高分子悬浮液PH值为1-14,介电层如氧化铝膜层对酸碱的敏感 性大,溶剂偏酸或偏碱易造成膜层破坏,造成容量下降与损失角上升等问题,为了不破坏介 电层因此PH优选为3-7的导电高分子悬浮液。导电高分子悬浮液可添加酸或碱调整PH值,所 添加的酸碱不会破坏导电高分子的成膜性,不会产生破孔与气泡等缺陷。可添加的碱性材 料如一乙醇胺,二乙醇胺,三乙醇胺,二甲基胺基乙醇,2,2'亚甲基胺基乙醇,可添加的酸性 材料如聚苯乙烯磺酸,苯磺酸,樟脑磺酸,十二烷基磺酸。
[0028] 基于上述导电高分子悬浮液,本发明还提出一种固态电解电容,包括阳极、介电 层、阴极及固态电解质,所述固态电解质包括上述高分子悬浮液。
[0029] 在本发明一【具体实施方式】中,本发明所使用的固态电解电容器为铝卷绕电容器。 如图1所示,其包含有正导针(4),负导针(5),正极材料(3),隔膜纸(1),负级材料(2)。导电 高分子悬浮液可利用含浸,覆涂等方法涂布于固态电解电容经由烘烤形成固态电解质。
[0030] 以下结合具体实施例对本发明作进一步详细描述,这些实施例不能理解为限制本 发明所要求保护的范围。
[0031 ] 实施例一 在IL的圆口烧瓶内装入577.8 g的去离子水,称取21.2g平均分子量(Mw)为50000的固 体含量30%的聚苯乙烯磺酸钠,控制反应温度在20°C~25°C内持续搅拌,称取2.485g的3,4乙 撑二氧噻吩,加入搅拌中的聚苯乙烯磺酸钠中,并将溶液搅拌30分钟。随后加入0.3442g的 硫酸铁与5.895g的过硫酸铵,可观察到3,4乙撑二氧噻吩聚合颜色由浅绿-墨绿-淡蓝- 深蓝的变化。持续搅拌48h后反应结束。使用100mL的强酸性离子交换树酯和250ml的弱碱性 离子交换树酯去除无机盐类,搅拌4小时候去除离子交换树酯,获得悬浮液A。
[0032] 取IOg悬浮液A置于IOmm培养皿中,在150°C的条件下干燥2小时获得悬浮液A固含 量1.5%。将悬浮液A用高压均质机以800bar的压力下均质2次,再以IlOObar的压力下均质6 次获得悬浮液Al。
[0033] 称取悬浮液Al 100g置于250ml烧杯内并架设好搅拌器,取5g的赤鲜醇与5g的二乙 二醇,以转速300rpm的转速搅拌30分钟。添加 IOg的磺基聚酯(伊士曼1100),并添加界面活 性剂Dynol 604 0.2g,以转速1000 rpm的转速搅拌60分钟获得导电高分子悬浮液A2。
[0034] 将导电高分子悬浮液A2置于含浸盘中,将固态电解电容芯包置于含浸盘中浸泡10 分钟,真空减压含浸机以真空值12.5psi抽真空20分钟,再破真空清洗芯包上的余料,放入 高温烘箱以150°C 60分钟烘干芯包,重复上述步骤5次,获得已含浸电解质的芯包。将芯包 用铝壳封装成一般市售的固态电解电容器,避免芯包因吸水造成数据量测不稳定。
[0035] 实施例二 称取20g分子量为12000的聚乙烯醇溶于20g去离子水中,在90°C且转速为300rpm的条 件下溶解于去离子水中,获得耐压提升剂B。取导电高分子悬浮液A2 IOg添加耐压提升剂 Blg在转速300rpm的条件下搅拌30分钟后获得导电高分子悬浮液Bl。
[0036] 将导电高分子悬浮液Bl置于含浸盘中,将固态电解电容芯包置于含浸盘中浸泡10 分钟,真空减压含浸机以真空值12.5psi抽真空20分钟,再破真空清洗芯包上的余料,放入 高温烘箱以150°C 60分钟烘干芯包,重复上述步骤5次,获得已含浸电解质的芯包。将芯包 用铝壳封装成一般市售的固态电解电容器,避免芯包因吸水造成数据量测不稳定。
[0037] 实施例三 称取20g分子量为6000的聚乙烯醇溶于20g去离子水中,在120°C且转速300rpm的条件 下溶解于去离子水中,获得耐压提升剂C。取导电高分子悬浮液A2 IOg添加耐压提升剂C Ig 在转速300rpm的条件下搅拌30分钟后获得导电高分子悬浮液Cl。
[0038] 将导电高分子悬浮液Cl置于含浸盘中,将固态电解电容芯包置于含浸盘中浸泡10 分钟,真空减压含浸机以真空值12.5psi抽真空20分钟,再破真空清洗芯包上的余料,放入 高温烘箱以150°C 60分钟烘干芯包,重复上述步骤5次,获得已含浸电解质的芯包。将芯包 用铝壳封装成一般市售的固态电解电容器,避免芯包因吸水造成数据量测不稳定。
[0039] 实施例四 称取20g分子量为8000的
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