[发明专利]一种固体聚合物电解质电容器的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种固体电解电容器的制备方法，特别是一种耐温、耐湿和耐压的固体导电性聚合物电解质电容器的制作方法。 

背景技术

随着电子设备数字化、微型化和高速化进程的加速，对于电子设备中使用的电容器，提出了小型、大容量、在高频区具有低阻抗的要求。聚合物电解电容器能够更好地满足上述需求，而且，低ESR也能降低能量消耗，这在电动汽车发展和应用中是非常重要的。聚合物电解电容器另一个吸引人的地方是它的自修复或者电调节机制，通过该机制它可以修复在形成过程中产生的任何微观的缺陷。 

聚合物电解电容器因为较低的ESR而倍受关注。聚合物电解电容器是在氧化膜介质表面通过原位化学聚合或者电化学聚合的方法制作一层导电聚合物电解质层。而这种制作电解质的方法存在很大的缺陷，首先，反应的剩余物或者反应的副产品很难清洗干净，导致电容器的耐压能力下降；其次，利用化学聚合或者电化学聚合的有机电解电容器的耐压通常都在25V以下；另外，通过化学聚合或者电化学聚合的导电聚合物非常薄，而要满足电解电容器阴极电解质的要求必须要经过多次聚合-清洗过程的重复，不仅大大降低了生产效率，而且在高温聚合过程中很容易损坏介质氧化膜。另据美国专利U.S. Pat. Nos.7,563,290,A2报道将单体和氧化剂提前聚合形成导电聚合物的浆料(简称悬浮液)，通过浸渍悬浮液能够大大缩短生产的周期，同时电容器的耐压能力也有很大的提高。但该方法中电容器的容量引出率低，ESR也较大。专利CN 101899212 A提出了一种分散剂以及低ESR导电聚合物电解电容器的制作方法，但由于提纯过程中没有对分散体的颗粒根据粒径分离，形成的电容器不能满足高频电路的需要。而且未掺杂的聚阴离子（即对电导率没有贡献的聚阴离子）过量存在，导致电容器的可靠性差，特别是在高湿度气氛中的性能差。 

本发明主要是为了解决上述问题，结合原位氧化聚合和导电聚合物悬浮液聚合的特点，提出了一种用于制备高电导率的导电聚合物固体电解质的制备方法，其特征在于在五氧化二钽电解质表面制备过渡层，在过渡层表面制备第一层导电聚合物膜层，第一层导电聚合物膜层表面制作保护性粘接层，在粘接层上制备第二层导电聚合物层，其中第一导电聚合物膜层通过原位化学氧化聚合法制备本征高导电性聚合物，第二层导电聚合物膜层用导电聚合物悬浮液制备，在第一层和第二次导电聚合物中间用硅烷溶液制作中间保护性粘合层，从而可以提高导电聚合物膜层之间的粘接强度和电容器的电性能，并能有效改善电容器耐高温和耐潮湿环境的能力。 

发明内容

本发明的目的主要是为了解决上述问题，结合原位氧化聚合和导电聚合物悬浮液聚合的特点，提出了一种用于制备高电导率的导电聚合物固体电解质的制备方法，提供一种在各种复杂环境下电性能（如容量、漏电流、ESR和损耗）非常稳定的聚合物电解电容器，即根据本发明制作的聚合物电解电容器具有很高的耐高温和高湿，以及高压的能力。 

一般而言，用氧化-还原的方法制作固体电解电容器阴极聚合物电解质的方法包括化学聚合法和电化学聚合法。通过化学聚合法和电化学聚合法制作导电聚合物的内层，由于溶液相对容易浸入阳极块孔隙的内部，从而有助于电容器容量的引出，但由于化学聚合法和电化学聚合法要经过很多浸渍-聚合-清洗的循环，而且聚合的反应副产品和反应剩余物很难完全清洗干净，因此，在再形成时由于电流大而容易造成介质膜的损伤。 

使用导电聚合物的悬浮液制作第二层导电聚合物层能够有效避免此类问题的发生。导电聚合物的悬浮液是提前聚合好的导电聚合物颗粒的溶液，包括导电聚合物颗粒，聚合阴离子和分散剂，其中分散剂为水或者其它一些有机溶剂。把阳极块浸入该悬浮液并在适当的环境中干燥后，在氧化介质膜的表面形成一层π-共轭的导电聚合物薄膜，而π-共轭的导电聚合物有很高的电导率和热稳定性，特别适合作为电解电容器的电解质。π-共轭的导电聚合物包括聚吡咯，聚噻吩、聚苯胺和聚苯醚等及其衍生物。最为重要的是聚噻吩，通常使用的是其中一种衍生物，即聚3,4-乙烯二氧噻吩（简写为PEDOT）。因此，利用PEDOT悬浮液制作的电解电容器的漏电流非常小，不会对介质氧化膜产生任何破坏作用，从而具有很高的击穿电压。