本发明涉及一种固态电解质，以及采用该电解质制备的电容器。
背景技术：
：电容器是最常见的电子元器件之一，广泛应用于各类电子产品之中。目前市场上的电容器主要有铝电解电容、薄膜电容、钽电容、瓷介电容、独石电容、纸介电容、云母电容、陶瓷电容等，其中使用最广的是铝电解电容器，其产量约占全部电子组件的40%左右。电解电容器最初使用液态电解质，其寿命短，等效串联电阻大，同时安全性不好，后来发展出多种固体电解质，包括二氧化锰、TCNQ、导电聚合物等，导电聚合物的类型先后有聚苯胺、聚吡咯及其衍生物、聚噻吩及其衍生物等类型。随着电容技术的发展和电解质的不断改进，电容器的寿命、等效串联电阻（ESR）、耐纹波能力等性能得到了很大的提升，但是随着技术的发展，也会逐步开发出性能更优越的电解质。2004年英国曼彻斯特大学的安德烈•海姆教授和康斯坦丁•诺沃肖洛夫教授首先发现了石墨烯，并因此获得诺贝尔奖，石墨烯具有很多出色的电特性、热特性以及机械特性。具体来说，具有在室温下也高达20万cm2/Vs以上的载流子迁移率，以及远远超过铜的对大电流密度的耐性，其导电性远高于导电聚合物，而且，其组成为单质碳，具有良好的机械性能和热力学稳定性。把石墨烯和导电高分子材料复合，可以提高材料的导电性，作为电容器的电解质，可以降低电容器的等效串联电阻，同时，由于石墨烯的化学稳定性和优良的力学性能，可以提高电容器的使用寿命。技术实现要素：本发明的第一目的是提供一种固态电解质，该固态电解质是由导电聚合物和石墨烯组成的复合导电材料。本发明的第二目的是提供一种电解电容器，该电解电容器实用本发明提出的复合导电材料作为电解质。本发明的技术方案如下：1.将3，4-乙烯二氧噻吩（EDOT）溶解于醇类有机溶剂中，得到溶液1，所述的有机溶剂是指含有2-4个碳原子的一元醇；2.将对甲苯磺酸铁（DBF）和嵌段共聚物聚乙二醇-聚苯乙烯磺酸钠（PEGm-b-PSSn）加入有机溶剂中，加热至50-70℃并搅拌，优选60℃，使充分溶解后，冷却至常温，得到溶液2，所述的有机溶剂是指含有2-4个碳原子的一元醇；溶液2中DBF和PEGm-b-PSSn中磺酸官能团之比为2:1-5:1；PEGm-b-PSSn中，PEG聚合度为m，PSS聚合度为n，m和n都大于等于10，且m和n之和小于等于60，且m大于等于2n；3.把用有机溶剂分散的石墨烯分散液缓慢滴加入溶液2中，同时搅拌，滴加完成后以200-500W功率超声处理3小时以上，使充分分散，得到溶液3，石墨烯用量为12-31克每摩尔DBF；4.把溶液1加入溶液3中，搅拌使混合均匀，形成溶液4，溶液4中EDOT与DBF物质量之比为3:2；5.将溶液4加热至50℃-100℃并保持2-4小时使发生聚合反应，然后挥发掉溶剂，即成为固态电解质。在上述步骤5中，EDOT在铁离子的催化下，发生聚合反应生成聚（3，4-乙烯二氧噻吩）（PEDOT），PEDOT在被对甲苯磺酸基团和PEGm-b-PSSn中的磺酸基团掺杂后，形成可以在PEDOT分子链上转移的电子空位，使PEDOT具有良好的导电性。EDOT合成PEDOT的聚合反应式如下：上述步骤5中，所形成的固态电解质中，石墨烯质量分数含量为1%-4%；本发明还提供了一种电容器，该电容器包含上述固态电解质。其制作方法为：电容器芯子浸渍上述的溶液4，加热至50℃-100℃并保持2-4小时后挥发掉溶剂，进行封装和老化即得。本发明的有益效果在于，该用作固态电解质的导电复合材料具有优良的导电性，其前体分散液可以方便地进入电解电容的极片隔离层和化成箔的孔隙中，适合于用作电容器的电解质，并且制作的电容器具有较低的等效串联电阻和长寿命特性。附图说明图1为本发明涉及的固态电解质应用于电容器的示意图；图中显示的是本发明涉及的固态电解质对化成铝箔的填充效果，本发明的石墨烯可以很容易的随着混合溶液进入化成箔表面的腐蚀孔洞，并填充其中。图1中，1为导电聚合物，2为石墨烯，5是导电高分子复合材料，由1和2组成，3是由阀金属氧化物构成的电介质层，4是阀金属，3由4表面金属氧化形成，覆盖在4表面。具体实施方式下面结合附图，对本发明做进一步的解释。对比实施例1将57克对甲苯磺酸铁（DBF）和9.5克PEG30-b-PSS13溶解于300毫升乙醇中，升温至60℃搅拌使完全溶解，然后冷却至室温；将71克EDOT溶解于300毫升乙醇中后，加入上述混合液中，搅拌形成均匀混合液；电容器芯子浸渍上述的混合液，加热至60℃并保持4小时，然后升温至150℃挥发掉溶剂，进行封装和老化。实施例1将57克对甲苯磺酸铁（DBF）和9.5克PEG30-b-PSS13溶解于300毫升乙醇中，升温至60℃搅拌使完全溶解，然后冷却至室温；将180毫升8克每升的石墨烯分散液逐渐滴加到上述溶液中，同时搅拌，滴加完成后以300W功率超声处理5小时，使充分分散；将71克EDOT溶解于300毫升乙醇中后，加入上述混合液中，搅拌形成均匀混合液。电容器芯子浸渍上述的混合液，加热至60℃并保持4小时，然后升温至150℃挥发掉溶剂，进行封装和老化。实施例2将57克对甲苯磺酸铁（DBF）和9.5克PEG30-b-PSS13溶解于300毫升乙醇中，升温至60℃搅拌使完全溶解，然后冷却至室温；将400毫升8克每升的石墨烯分散液逐渐滴加到上述溶液中，同时搅拌，滴加完成后以300W功率超声处理5小时，使充分分散；将71克EDOT溶解于300毫升乙醇中后，加入上述混合液中，搅拌形成均匀混合液。电容器芯子浸渍上述的混合液，加热至60℃并保持4小时，然后升温至150℃挥发掉溶剂，进行封装和老化。实施例31）将EDOT溶解于正丁醇中,得到溶液1；2）将对甲苯磺酸铁和嵌段共聚物聚乙二醇-聚苯乙烯磺酸钠加入丁醇中，加热至70℃并搅拌，使充分溶解后，冷却至常温，得到溶液2，其中对甲苯磺酸铁和嵌段共聚物聚乙二醇-聚苯乙烯磺酸钠中的磺酸官能团之比为2:1；3）将石墨烯分散液缓慢滴加入溶液2中，同时搅拌，滴加完成后以250W功率超声处理，使充分分散，得到溶液3，石墨烯用量为25g/摩尔对甲苯磺酸铁；4）将溶液1加入溶液3中，搅拌使混合均匀，形成溶液4，其中3，4-乙烯二氧噻吩与对甲苯磺酸铁物质量之比为3:2；5）将溶液4加热至100℃并保持150分钟使发生聚合反应，然后挥发掉溶剂，即成为固态电解质。实施例41）将3，4-乙烯二氧噻吩溶解于正丙醇，得到溶液1；2）将对甲苯磺酸铁和嵌段共聚物聚乙二醇-聚苯乙烯磺酸钠加入丙醇中，加热至50℃并搅拌，使充分溶解后，冷却至常温，得到溶液2，其中对甲苯磺酸铁和嵌段共聚物聚乙二醇-聚苯乙烯磺酸钠中的磺酸官能团之比为5:1；3）将石墨烯分散液缓慢滴加入溶液2中，同时搅拌，滴加完成后以500W功率超声处理，使充分分散，得到溶液3，石墨烯用量为12g/摩尔对甲苯磺酸铁；4）将溶液1加入溶液3中，搅拌使混合均匀，形成溶液4，其中3，4-乙烯二氧噻吩与对甲苯磺酸铁物质量之比为3:2；5）将溶液4加热至70℃并保持180分钟使发生聚合反应，然后挥发掉溶剂，即成为固态电解质。按照以上对比实施例、实施例的方法，制作电解电容器，并测试其等效串联电阻（ESR）和高温负荷性能，测试100个数据取其平均值，进行比较，结果如下：等效串联电阻ESR(mΩ,100KHz)125℃200小时负荷后容量变化对比实施例111.3-3.8%实施例110.8-3.1%实施例210.6-2.9%实施例310.3-3.4%实施例410.1-3.3%从上表可以看出，实施例1-4中，等效串联电阻小于对比实施例1，高温负荷后容量下降幅度小于对比实施例1。当前第1页1 2 3