[发明专利]一种高压全固态铝电解电容器及其制备方法

说明书

本发明提供了一种高压全固态铝电解电容器及其制备方法，包括：电容器芯包；导电聚合物膜，包裹在所述电容器芯包的外表面；以及新型聚合物膜，包裹在所述导电聚合物膜的外表面，所述新型聚合物膜由长直链聚合物多元羧酸通过交联反应制得。本发明的一种高压全固态铝电解电容器及其制备方法，所述新型聚合物膜由长直链聚合物多元羧酸通过交联反应制得，大地提高了固态铝电解电容器的耐压性，同时提高了所述电容器性能的稳定性以及使用寿命。

技术领域

本发明涉及电子元件技术领域，具体涉及一种高压全固态铝电解电容器及其制备方法。

背景技术

铝电解电容器根据电解质形态的不同可以划分为液态电解质铝电解电容器和固态电解质铝电解电容器。现在市场上常见的液态电解质铝电解电容器，其工作电解液中的溶质多为多元羧酸盐，导致电解液电导率较低，电容器的等效串联电阻ESR较大，特别是温度较低时，ESR会急剧增加，这导致低温环境下液态铝电解电容器的应用场合受到限制。另外，随着使用时间的延长，由于电解质溶液具有较高的蒸气压，电解液会逐渐挥发直至干涸，造成电容器性能劣化甚至失效，特别是当长期处于高温环境中时，这种因为电解液挥发造成的电容器性能劣化表现地更加显著。

针对上述问题，采用固态导电电解质制备固态铝电解电容器是一个行之有效的方案。固态铝电解电容器和液态铝电解电容器的结构基本相同，二者的区别主要在于内部的电解质。传统的液态铝电解电容器采用的多为液态有机多元羧酸盐，固态铝电解电容器中的电解质采用的是高导电率和高热稳定性的固体导电聚合物材料。比如，聚吡咯（PPY）、聚噻吩（PEDOT）。与传统液态电解质相比，固态导电聚合物的导电能力通常要高出2 ~3个数量级（Electronic Components Materials, 2007, 26(5): 53-55），可以大大降低铝电解电容器的等效串联电阻ESR，从而有效降低铝电解电容器在高频区的损耗，使其具有优良的低阻抗、高频率特性。同时，由于导电聚合物为固体，解决了液态电解质溶液容易泄露导致干涸的问题。由此制备的全固态铝电解电容器可靠性高、寿命长。

从近几年的发展趋势看，全固态铝电解电容器的应用领域越来越广，计算机、航空航天、军事、通信等高精尖领域都能看到全固态铝电解电容器的身影。然而，固体电解质虽然电导率高，但是却难以提供游离的阳极氧化膜的修复因子，因而使得固态铝电解电容器的耐压性较差，只有液态电解质铝电解电容器的1/4或1/3（Synthetic Metals, 2012, 162(03), 368-374）。并且，目前没有性能更优异的导电聚合物材料能够代替市面上的固态电解质材料以实现高压全固态铝电解电容器。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提供一种高压全固态铝电解电容器及其制备方法，所述新型聚合物膜由长直链聚合物多元羧酸通过交联反应制得，大地提高了固态铝电解电容器的耐压性，同时提高了所述电容器性能的稳定性以及使用寿命。

为了实现以上目的，本发明采取的一种技术方案是：

一种高压全固态铝电解电容器，包括：电容器芯包；导电聚合物膜，包裹在所述电容器芯包的外表面；以及新型聚合物膜，包裹在所述导电聚合物膜的外表面，所述新型聚合物膜由长直链聚合物多元羧酸通过交联反应制得。

进一步地，所述长直链聚合物多元羧酸的制备方法包括如下步骤：S11在水浴加热条件下将多元羧酸溶解在乙酸酐中，反应完全后冷却、抽滤、洗涤得多元羧酸酐晶体；S12将多元羧酸酐和聚乙二醇PEG2000混合得第一混合物；S13将所述第一混合物加热至完全熔融后放入真空回流装置中，将所述真空回流装置升温后加入甲苯，恒温搅拌得聚乙二醇多元羧酸酯；以及S14在氮气保护下往所述聚乙二醇多元羧酸酯中加入足量钠块反应生成钠盐，再加入溴酸反应生成长直链聚合物多元羧酸。

进一步地，所述多元羧酸为己二酸、戊二酸或丁二酸。

进一步地，所述的溴酸为2-溴辛酸、2-溴戊酸或2-溴丁酸。