[发明专利]一种降低PEDOT固体铝电解电容器芯子损耗的方法

说明书

本发明公开了一种降低PEDOT固体铝电解电容器芯子损耗的方法，利用非质子性溶剂γ‑丁内酯蒸汽在高温下处理附有PEDOT的电容器芯子，由于γ‑丁内酯的蒸汽处理可提高PEDOT的电导率，从而减小了电容器的损耗和ESR，与未用γ‑丁内酯蒸汽处理过的电容器相比，损耗大幅下降，同时这种方法还能提高电容量。本发明所述方法工艺步骤简单，原料易得，并且利用率高，成本低。

技术领域

本发明属于铝电解电容器技术领域，具体涉及一种降低PEDOT固体铝电解电容器芯子损耗的方法。

背景技术

传统的液体铝电解电容器，由于使用离子导电的电解质溶液作为阴极引出，电容器体系的电阻率较高，导致电容器的等效串联电阻(ESR)较大、损耗较高。而导电高分子材料由于是电子性导体，电导率通常比电解液高2～3个数量级，且电导率受温度影响较小。例如，聚3,4-乙烯二氧噻吩(PEDOT)就是目前常用的导电高分子材料，其具有电导率高、热稳定性好、可配制成稳定的水分散液易于使用等优点，所以可被用作固体铝电解电容器的阴极材料，用来取代电解液。用PEDOT制作的固体铝电解电容器能够持续在高温环境中正常工作，不会出现诸如液体铝电解电容器因电解液受热汽化造成的泄露、电容器外壳变形、甚至爆裂的危险情况，安全性和可靠性大大提高。目前，固体铝电解电容器在高速高频化的电子线路中有着重要的应用价值。

目前制作PEDOT固体铝电解电容器的工艺主要有两种：一种是将电容器芯子分别浸泡3,4-乙烯二氧噻吩(EDOT)单体与氧化剂溶液再加热处理，使单体在电容器芯子内原位聚合。这种工艺使用的氧化剂一般为铁的有机酸盐的醇溶液，聚合后的导电高分子中存在的大量铁离子、亚铁离子以及有机酸等杂质，对阳极氧化铝薄膜有破坏作用，需要清洗电容器芯子，故这种工艺制成的电容器漏电流较大，工艺复杂。另一种是将导电高分子PEDOT与PSS(聚苯乙烯磺酸)组合，配制成均匀体系的PEDOT：PSS水分散液，电容器芯子直接浸泡PEDOT：PSS水分散液，通过高温干燥去除水后就能在氧化膜与阴极箔之间形成无杂质的固体PEDOT，从而得到PEDOT固体铝电解电容器，整个制备流程比较简单，制成的电容器的漏电流也较低，是目前生产PEDOT固体铝电解电容器的主流工艺。但由PEDOT：PSS水分散液所制备的PEDOT固体膜的电导率通常约为10S/cm；而由EDOT单体与氧化剂反应原位聚合得到的PEDOT固体膜的电导率稍大约为100S/cm，但这与已报道的PEDOT膜的电导率(4380S/cm)仍有相当大的差距(N.Kim et al.,Adv.Mater.2014,26,2268–2272)。因此，无论哪种工艺制备的PEDOT固体铝电解电容器的ESR值仍偏大，损耗的降低不理想。如何进一步提高PEDOT固体膜的电导率，进而提高PEDOT固体铝电解电容器的高频性能，成为迫切需要解决的问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种降低PEDOT固体铝电解电容器芯子损耗的简便方法，通过非质子性溶剂γ-丁内酯蒸汽的处理，利用γ-丁内酯对PEDOT的二次掺杂作用提高PEDOT的电导率，从而得到损耗更低的PEDOT固体铝电解电容器，使其更好地满足高频化的电子线路中的应用。

实现本发明目的的技术解决方案为：一种降低PEDOT固体铝电解电容器芯子损耗的方法，包括以下步骤：将附有PEDOT膜的电容器芯子，在封闭环境下置于γ-丁内酯蒸汽中热处理一定时间。

较佳的，附有PEDOT膜的电容器芯子通过如下步骤制备：(1)将电容器芯子浸入己二酸铵电解液中，取出对其进行老化处理；(2)将老化处理后的电容器芯子烘干后，制备PEDOT膜。

具体的，己二酸铵电解液的浓度为5wt％，含浸时间为30min，老化处理是指在常温下于29V电压下通电1h。

较佳的，电容器芯子由高比容低压赋能阳极铝箔、高比容阴极箔和电解纸卷绕而成。

较佳的，热处理温度为120℃-200℃，时间为5min以上，优选10min以上。