[发明专利]一种降低PEDOT固体铝电解电容器芯子损耗和高频阻抗的方法

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和高频阻抗的方法，利用有机溶剂间甲酚蒸汽在高温下处理含浸过PEDOT的电容器芯子，由于间甲酚的蒸汽处理可提高PEDOT的电导率，从而减小了电容器的损耗和高频阻抗，与未用间甲酚蒸汽处理过的电容器相比，损耗和高频阻抗值大幅下降，同时这种方法还能有效提高电容量。本发明所述方法处理工艺简单，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和高频阻抗的方法。

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液作为阴极，电容器体系的电阻率较高，使得电容器的等效串联电阻(ESR)较大，导致其损耗和高频阻抗较高。而导电高分子材料由于是电子性导体，导电能力通常比电解液高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含浸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，电容器芯子直接含浸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固体膜的电导率约为100S/cm，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，损耗和高频阻抗值的降低不理想。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和高频阻抗的简便方法，通过有机溶剂间甲酚蒸汽的处理，利用间甲酚对PEDOT的二次掺杂作用提高PEDOT的电导率，从而得到损耗和高频阻抗更低的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和高频阻抗的方法，包括以下步骤：将附有PEDOT膜的电容器芯子，在封闭环境下置于间甲酚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90℃-180℃，时间为5min以上，优选5-15min。