[发明专利]一种固体聚合物电解电容器阴极层的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及固体聚合物电解电容器的制造方法，特别是涉及一种固体聚合物电解电容器阴极层的制备方法。

背景技术

随着技术日新月异地飞速发展，人们对电容器的安全性要求越来越高。传统的固体电解电容器以半导体材料（如二氧化锰）为阴极材料，其失效机理是：由于传统的固体电解电容器自身的等效串联电阻大，当漏电流增大导致电容器产生大量热量，致使二氧化锰降解释放氧气，氧气与钽金属接触燃烧，易造成产品闪火或爆炸。然而，导电聚合物如聚噻吩，聚吡咯，聚苯胺及其衍生物作为阴极材料时，瞬间有大量热量释放，使导电聚合物局部脱掺杂降解、绝缘化，无氧源释放。因此，无闪火失效模式，其安全性大大提高，从而广泛被用作固体电解电容器的阴极材料。

使导电聚合物在电容器上形成阴极层的方法有原位聚合法和聚合物悬浮液成膜法，后者虽然工艺简单，但因溶液渗透性不足会导致容量引出不良，故目前较多采用前者。原位聚合法又分为化学氧化法和电化学法，前者因设备投资少，易实现批量生产而成为目前最常用的合成导电聚合物方法。化学氧化法主要有两种工艺路线：二步法和一步法。二步法是通过分别浸渍氧化液和单体液来实现聚合物生长；一步法即通过浸渍氧化剂和单体加在一起配成的混合液来被覆阴极层。一步法混合液在使用过程中不断地生产低聚物，造成产品批次间的性能差异性大；且混合液寿命短，溶液利用率低，原料浪费严重，造成制造成本居高不下。因此，通常使用二步法进行聚合。

然而，传统二步法存在一个问题：因交替浸渍氧化液和单体液，故会引发交叉污染。Randolph S.Hahn等人（US 6334966 B1）提供了这样的一个解决方法：单体液的溶剂采用能溶解单体但不溶解氧化剂的溶剂；氧化液的溶剂采用能溶解氧化剂但不溶解单体的溶剂。然而，该方法有一个弊端：涂覆好氧化剂的阳极体在浸渍单体液后，本来以细微粉末形成涂层的氧化剂会变成肉眼可见的大颗粒，这种颗粒只是表面形成了低聚物，但内部仍然是大量未反应的氧化剂，造成原料浪费，且聚合物膜层较粗糙。如果希望聚合物膜层细腻，那么氧化液和单体液的溶剂要采用可以同时溶解氧化剂和单体的溶剂，但这样又会引发严重的交叉污染，而且还会出现另外一个问题：氧化剂会在单体液中被洗去，原料有效利用率变低，而且膜层会出现花斑状的不连续现象，会对产品性能造成不利影响。此外，传统的二步法还存在另一问题：浸渍氧化液后，在重力作用下，氧化液会在阳极体底部富集，而阳极体四周挂液量远远比底部少，也会造成生产的聚合物膜层厚度不均匀。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：弥补上述现有技术的不足，提出一种固体聚合物电解电容器阴极层的制备方法，该方法能大幅度减少在浸渍氧化液和单体液过程中存在的交叉污染并且解决了聚合物膜层厚薄不一的问题，可以有效降低固体聚合物电解电容器的等效串联电阻。

本发明的技术问题通过以下的技术方案予以解决：

一种固体聚合物电解电容器阴极层的制备方法，将固体聚合物电解电容器的阳极体交替浸渍单体液和氧化液，所述单体液中的溶剂能溶解所述氧化液中的氧化剂，所述氧化液中的溶剂能溶解所述单体液中的单体，所述阳极体包括阳极基体和从所述阳极基体引出的阳极引出端，在所述阳极引出端上距离所述阳极基体的肩部≤0.5mm的位置进行阻隔材料的涂覆或穿戴；

每次浸渍氧化液中时，包含两次浸渍，包括如下步骤：第一次浸渍时，将所述阳极体完全浸入氧化液中1-20min，取出后在空气中待所述阳极引出端晾干而所述阳极基体的底部还没有干燥时进行第二次浸渍：将所述阳极体再次浸入氧化液中3-60s后取出；

每次浸渍所述单体液时，包括如下步骤：将所述阳极基体部分浸入单体液中，在毛细管作用下，所述单体液扩散到所述阳极基体的孔隙中，在所述单体液中保留1～30min，以保证所述阳极基体的各个部位均吸附有所述单体液；

每次交替时，从单体液中取出再浸渍氧化液前或者从氧化液中取出再浸渍单体液前，对所述阳极体在分段的梯度温度下进行干燥后冷却至20-25℃。

优选地，每次浸渍所述单体液时，所述阳极基体的底部的不超过0.5mm的高度浸入所述单体液中。

优选地，所述交替的次数为1～30次。

优选地，在每次浸渍氧化液时，从所述第一次浸渍取出后，在20～25℃内一恒温下，相对湿度≤45%RH的环境中晾3-10min，以保证所述阳极引出端晾干而所述阳极基体的底部还没有干燥。

优选地，所述分段的梯度温度为根据溶剂的沸点采用3～5段温度梯度。