[发明专利]固体电解电容器电极片及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种电极片，尤其涉及一种固体电解电容器电极片以及制备方法。

背景技术

固体电容器主要分为二氧化锰、TCNQ等有机小分子和PEDOT等有机高分子固体电容器。在电解电容中，传统的铝电解电容由是以电解液作为介电材料，这种电容器摆脱不了因为物理特性而受热膨胀，出现漏液的危险现象，让铝电解电容器面临著前所未有的压力和挑战；另外，传统铝电解电容采用二氧化锰作为阴极材料，除了由于电压问题容易出现燃烧的危险之外，更因为环保问题使得未来市场大幅受限。

有机半导体TCNQ是一种氰化物，在高温时容易挥发出剧毒的氰气，因此，也就限制了TCNQ应用。高分子产品PEDOT作为阴极材料的固体电容器，其生产成本高，也就限制了PEDOT的应用。

发明内容

本发明的目的在于提供一种安全性能好、无毒，且生产成本低的固体电解电容器电极片

本发明的技术方案如下：

一种固体电解电容器电极片，其结构为铝/三氧化二铝/石墨烯(即Al/Al₂O₃/石墨烯)，该固体电解电容器电极片的电导率为10～300s/m。

本发明的另一目的在于提供固体电解电容器电极片的制备方法，其步骤如下：

S1、将氧化石墨烯溶于容器底部浸泡有铝箔或铝网的水溶液中，得到氧化石墨烯水溶液(其中，氧化石墨烯水溶液的摩尔浓度为1～3mol/L)；接着超声搅拌、沉积处理后，去除水溶液，干燥，得到铝/氧化石墨烯电极片；

S2、将所述氧化石墨烯电极片置于真空环境中、100℃下，进行热解还原分解反应，得到铝/石墨烯电极片；

S3、采用阳极氧化法，在步骤S2得到的铝/石墨烯电极片上通过直流电压，通电时间为0.5～2h后，铝直接氧化制得三氧化二铝，得到结构为铝/三氧化二铝/石墨烯的所述固体电解电容器电极片，该电极片的厚度为720～900nm；其中，所述直流电压的电压值为固体电解电容器额定电压值的135～200％。

上述制备方法中，步骤S1中，所述氧化石墨采用下述步骤制得：

S11、将质量比2∶1∶1的石墨粉、过硫酸钾、五氧化二磷加入浓硫酸中，搅拌，随后冷却、过滤，并洗涤滤物至中性，干燥，备用；

S12、将步骤S11干燥后的滤物加入0℃的浓硫酸中，随后加入高锰酸钾，搅拌；接着依次加入去离子水和质量浓度为30％的双氧水溶液，搅拌混合为混合溶液；其中，高锰酸钾的质量为石墨粉质量的3倍；

S13、过滤步骤S12的混合溶液，并用质量浓度为10％的盐酸洗涤、抽滤、干燥滤物，最后得到氧化石墨烯。

本发明提供的固体电解电容器电极片，用石墨烯取代传统的导电高分子电解质材料，使其具有优良的稳定性和一致性；，且该电极片制备工艺简单、适合工业化生产。

附图说明

图1为本发明Al/Al₂O₃/石墨烯电极片的SEM图；

图2为本发明Al/Al₂O₃/石墨烯电极片的截面SEM图；

图3为本发明Al/Al₂O₃/石墨烯电极片的制备工艺流程图。

具体实施方式

本发明提供的一种固体电解电容器电极片，如图1和2所示，其结构为铝/三氧化二铝/石墨烯(即Al/Al₂O₃/石墨烯)，该固体电解电容器电极片的电导率为10～300s/m，优选电极片的电导率为100s/m。

本发明提供的上述固体电解电容器电极片的制备方法，其步骤如下：

S1、将氧化石墨烯溶于容器底部浸泡有铝箔或铝网的水溶液中，得到氧化石墨烯水溶液(其中，氧化石墨烯水溶液的摩尔浓度为1～3mol/L)；接着超声搅拌、沉积处理后，去除水溶液，干燥，得到铝/氧化石墨烯电极片；

S2、将所述氧化石墨烯电极片置于真空环境中、100～1000℃下，进行热解还原分解反应，得到铝/石墨烯电极片；

S3、采用阳极氧化法，在步骤S2得到的铝/石墨烯电极片上通过直流电压，通电时间为0.5～2h后，铝直接氧化制得三氧化二铝，得到结构为铝/三氧化二铝/石墨烯的所述固体电解电容器电极片，该电极片的厚度为720～900nm；其中，所述直流电压的电压值为固体电解电容器额定电压值的135～200％。

上述制备方法中，步骤S1中，所述氧化石墨采用下述步骤制得：