[发明专利]一种具有复合固体电解质的固体电解电容器及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于固体电解电容器制备领域，具体涉及一种具有复合固体电解质的固体电解电容器及其制备方法。

背景技术

商业化的固体电解电容器是以二氧化锰或导电高分子作为固体电解质，其广泛应用于消费电子、物联网、智能通信、微波通信、汽车电子、航空军事等领域。其中以二氧化锰为固体电解质的固体钽电解电容器商业化较早，具有高工作电压、低漏电流等优点，但由于二氧化锰固体电解质的电导率低，因此二氧化锰固体钽电解电容器的等效串联电阻(ESR)高。一种新型导电高分子具有高电导率，以其作为固体电解质的固体铝电解电容器则具有超低等效串联电阻(ESR)、良好的高频特性和高安全性等显著优势，成为固体电解电容器发展的趋势，但它的工作电压明显低于二氧化锰固体钽电解电容器，大大限制了其应用范围。合理利用二氧化锰及导电高分子固体电解质的优点，将可以提供良好综合性能的固体电解电容器。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术存在的不足，提供一种具有复合固体电解质的固体电解电容器及其制备方法。使用该复合固体电解质的固体电解电容器具有高工作电压、低漏电流和低等效串联电阻(ESR)，而且制备工艺简单、性能可控。

为了实现以上目的，本发明采用如下技术方案：

一种具有复合固体电解质的固体电解电容器，复合固体电解质设置于阀金属氧化物电介质层表面，至少包含二氧化锰第一固体电解质及导电高分子第二固体电解质。

电介质层的40～100％表面覆盖二氧化锰第一固体电解质，更优地电介质层的80～100％表面覆盖二氧化锰第一固体电解质，电介质层的剩余表面及二氧化锰第一固体电解质表面覆盖导电高分子第二固体电解质。

二氧化锰第一固体电解质的平均厚度为0.11～10μm，更优地平均厚度为0.5～5μm。导电高分子第二固体电解质的平均厚度与二氧化锰第一固体电解质的平均厚度比值为80:1～1:1，更优地比值为40:1～2:1。

导电高分子第二固体电解质为聚吡咯及其衍生物、聚噻吩及其衍生物、聚苯胺及其衍生物、聚苯乙烯及其衍生物、聚吡啶及其衍生物、聚对苯及其衍生物、聚喹啉及其衍生物中的至少一种。

本发明具有复合固体电解质的固体电解电容器，按以下步骤进行制备：

(1)电介质层的制备：在阀金属或阀金属氧化物的阳极表面，通过阳极氧化形成阀金属氧化物，制得电介质层；

(2)复合固体电解质的制备：通过浸渍、喷涂、电泳、印刷等方式，在电介质层的表面形成包含硝酸锰的溶液，并热分解，制备二氧化锰第一固体电解质；在电介质层的剩余表面及二氧化锰第一固体电解质表面，通过化学聚合方法或电化学聚合方法制备导电高分子第二固体电解质，制得复合固体电解质；

(3)固体电解电容器的组装：在复合固体电解质的表面覆盖导电碳层及银层，并组装、封装成固体电解电容器。

步骤(1)中，作为阳极的阀金属为铝、钽、铌、钛中的至少一种，阀金属氧化为一氧化铌；作为电介质层的阀金属氧化物为与阳极对应的三氧化二铝、五氧化二钽、一氧化铌、二氧化钛中的至少一种。

步骤(2)中，电介质层的41～100％表面覆盖二氧化锰第一固体电解质，更优地电介质层的80～100％表面覆盖二氧化锰第一固体电解质，且二氧化锰第一固体电解质的平均厚度为0.11～10μm，更优地平均厚度为0.5～5μm。

步骤(3)中，电介质层的剩余表面及二氧化锰第一固体电解质的表面覆盖导电高分子第二固体电解质。导电高分子第二固体电解质为聚吡咯及其衍生物、聚噻吩及其衍生物、聚苯胺及其衍生物、聚苯乙烯及其衍生物、聚吡啶及其衍生物、聚对苯及其衍生物、聚喹啉及其衍生物中的至少一种。导电高分子第二固体电解质的平均厚度与二氧化锰第一固体电解质的平均厚度比值为80:1～1:1，更优地比值为40:1～2:1。

本发明的有益效果在于：使用该复合固体电解质的固体电解电容器，具有高工作电压、低漏电流和低等效串联电阻(ESR)，而且制备工艺简单、性能可控。

附图说明

图1表示电介质层表面包含二氧化锰第一固体电解质的俯视图

图2表示电介质层表面包含二氧化锰第一固体电解质的正视图

图3表示电介质层表面包含复合固体电解质的俯视图

图4表示电介质层表面包含复合固体电解质的正视图

1 阳极

2 电介质层

3 二氧化锰第一固体电解质

4 导电高分子第二固体电解质

5 复合固体电解质