[发明专利]一种固态电容器用新型分散液、电容器及其制备方法

说明书

本发明公开了一种固态电容器用新型分散液、电容器及其制备方法。本发明选用磺化聚苯乙烯嵌段共聚物、酸化聚苯乙烯嵌段共聚物、磺化聚苯乙烯接枝共聚物等聚阴离子替换聚苯乙烯磺酸，经过改性改善PSS的刚性结构，赋予PEDOT结构一定的柔韧性，从而改善PEDOT/PSS膜的性能，解决由于PSS结构导致的电容器耐高温性能、耐低温性能、耐反复充放电性能比原位聚合方法差的问题；同时加入的磺化聚苯乙烯嵌段共聚物、酸化聚苯乙烯嵌段共聚物、磺化聚苯乙烯接枝共聚物等聚阴离子，乳化效果更好，形成乳滴更小，制备得到的PEDOT分散液粒径更小且电导率更高，从而使得其更容易引出电容器容量，其制备得到的电容器的ESR值更低。

技术领域

本发明涉及电容器技术领域，具体涉及一种固态电容器用新型分散液、电容器及其制备方法。

背景技术

电解电容器通常由多孔金属电极、位于所述金属表面上的用作电介质的氧化物层、引入所述多孔结构中的导电材料等组成。常用的电解质电容器包括钽电解电容器、铌电解电容器、铝电解电容器等，其阳极通过阳极氧化形成有均匀的氧化物介电层；液体或固体电解质形成所述电容器的阴极。此外，通常还使用阳极电极由其上通过阳极氧化而形成有作为电介质的均匀且电绝缘氧化铝层的阀金属铝制成的铝电容器，液体电解质或固体电解质也形成所述电容器的阴极，该铝电容器通常构造为卷绕式电容器或堆叠型电容器。

共轭聚合物由于其高电导率，也称为导电聚合物或合成金属，特别适于作为上述电容器中的固体电解质。共轭聚合物包括，例如聚吡咯、聚噻吩、聚苯胺、聚乙炔、聚亚苯基和聚(对亚苯基-亚乙烯基)，其中聚(3,4-乙撑二氧噻吩)(PEDOT)由于其导电率高、稳定性好的特点，已经广泛应用于电子电器、涂料、柔性屏、导电材料、防静电材料、电磁屏蔽材料、涂料等工业或电子领域。

PEDOT在固态电容器的应用包括：使用原位聚合法制备固态电容器；用聚(3,4-乙撑二氧噻吩)-聚苯乙烯磺酸(PEDOT/PSS)分散液含浸至氧化物层上，然后通过蒸发移除分散剂，形成PEDOT/PSS膜制备固态电容器。其中，原位聚合法工艺复杂性、击穿电压低、在特定情况下还必须使用爆炸性或有毒溶剂，难以满足高耐电压电容器等要求，因而使用受到一定的限制；此外，采用PEDOT/PSS分散液制备得到的电容器比利用原位聚合法制备得到的电容器具有更高的击穿电压。

目前PEDOT/PSS合成通常为：在PSS溶液中加入氧化剂(过硫酸氨等过硫酸盐、高锰酸盐等高价盐)、催化剂(氯化铁、硫化亚铁等盐)、EDOT进行聚合反应。然而目前用PEDOT/PSS分散液制备得到的电容器也存在较大缺点：(1)电容器的长期高温稳定性差(耐高温性能差)，特别是电容和等效串联电阻(ESR)在高温下显著变差；(2)受粒径的影响，电容器容量引出率较液态电容器低；(3)耐低温性能、耐反复充放电性能比原位聚合方法差。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足之处而提供一种固态电容器用新型分散液及其制备方法。

为实现上述目的，本发明采取的技术方案如下：

一种固态电容器用新型分散液的制备方法，包括以下步骤：

(1)将聚阴离子和去离子水加入到反应容器中，加热搅拌溶解后，加入氧化剂和催化剂，搅拌溶解后降至室温，得到混合溶液，其中，所述聚阴离子包括磺化聚苯乙烯嵌段共聚物、酸化聚苯乙烯嵌段共聚物、磺化聚苯乙烯接枝共聚物、酸化聚苯乙烯接枝共聚物、改性聚苯乙烯磺酸、改性聚苯乙烯有机酸、改性聚乙烯有机酸、磺化天然聚合物、磺化橡胶中的至少一种；

(2)在混合溶液中加入3,4-乙撑二氧噻吩，在室温进行聚合反应；

(3)聚合反应停止后，调节pH值，经陈化、去除无机盐，得到所述分散液。