[发明专利]一种固态钽电解电容器及其制备方法

说明书

本发明公开了一种固态钽电解电容器及其制备方法，本发明采用具有良好水溶性以及较高的电导率的水溶性导电聚合物(S‑PEDOT)，其与已经报道的PEDOT:PSS相比，其水溶性更好、分子粒径更小，并且电导率更高，因此能够显著提升固态钽电解电容器的电学性能。本发明将钽块浸入水溶性导电聚合物S‑PEDOT中，每次浸入后取出烘干处理，然后反复多次浸入直至钽块表面完全被水溶性导电聚合物S‑PEDOT包覆，该制备方法操作简单、易实现。

技术领域

本发明属于电子材料和电子元器件技术领域，具体涉及一种固态钽电解电容器及其制备方法。

背景技术

固体钽电容器因容量变化受外界影响小、体积小和使用温度范围宽等优点，能适应当前电子技术自动化、小型化的发展需求，因此得到了飞速地发展，应用领域不断扩大，从普通消费电子领域扩展到包括航空航天、通讯、电子、摄像、医疗设备在内的几乎所有使用电子元器件的领域。

一般而言，传统固态钽电容器所使用的聚合物阴极为二氧化锰阴极，经文献调研，2013年，Freeman等人，用聚3，4-乙烯二氧噻吩/聚苯乙烯磺酸盐(PEDOT:PSS)取代二氧化锰阴极，制备了钽电解电容器，，其制备方法为浸渍涂覆法。虽然PEDOT:PSS相较于更早之前使用的导电高分子阴极的水溶性有了较大提升，但由于PEDOT:PSS的分子粒径较大，不易进入钽电解电容器的微纳结构中，其仍然是分散在水溶液中的，水溶性较差，同时PEDOT:PSS的电导率低(＜1S/cm)，因而不能很好地满足固态钽电解电容器的使用要求。2016年，XiaopinMa,Xiuyu Wang等人制备了PEDOT:PSS为固态阴极的固态钽电解电容器，并经乙二醇(EG)处理，其中，未经EG处理的PEDOT:PSS薄膜电导率仅为0.9S/cm，即便是经过EG处理后薄膜的电导率也仅为130S/cm。因此，目前固态钽电解电容器中使用的导电高分子阴极电导率低，不能满足应用需求。

发明内容

为了克服上述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种固态钽电解电容器及其制备方法，以解决现有技术中由于原料导电聚合物的分子水溶性差、分子粒径过大、电导率较低而影响电解电容器性能的技术问题。

为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案予以实现：

本发明公开的一种固态钽电解电容器的制备方法，包括以下步骤：

1)准备带有阳极引出端和介质层的钽块；

2)将钽块浸入水溶性导电聚合物S-PEDOT中，取出烘干；

3)重复步骤2)操作，直至钽块表面完全被水溶性导电聚合物S-PEDOT包覆，制得钽块阴极；

4)在钽块阴极表面滴涂导电碳浆，室温固化后，滴涂银浆，然后放置银丝作为阴极引出端，制得固态钽电容器；

其中，所述水溶性导电聚合物S-PEDOT的结构式如下：

其中，n＝50～100。

优选地，步骤2)中，钽块浸入水溶性导电聚合物S-PEDOT中的时间为3～60min，烘干条件为80～200℃下处理6～48h。

优选地，步骤3)所述重复步骤2)操作次数为3～15次。

优选地，所述水溶性导电聚合物S-PEDOT是由水溶性单体材料、氧化剂和溶剂按照(0.2-2)g:(0.1-3)g:(0.5-5)mL的用量比充分混合搅拌均匀后制得；

所述水溶性单体材料的结构式如下：

进一步优选地，所述氧化剂为高锰酸钾、对甲基苯磺酸铁、过硫酸钠和过硫酸铵中的一种或多种；所述溶剂为水、硫酸、柠檬酸、草酸、硼酸、己二酸、磷酸、水杨酸和酒石酸中的一种或多种；搅拌反应时间为3～48h。