[发明专利]复合集流体及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及储能器件领域，特别是涉及一种复合集流体及其制备方法。

背景技术

导电聚合物固态电容，具有优秀的高频低阻特性，在各类应用中应用领域越来宽，随着成本的降低，有逐步取代原有液态电解电容的趋势。但是在其优越的阻抗特性和寿命特性下，固态电容相比传统液体电解电容，也有着明显的劣势。其主要劣势在于：漏电流大，通常产品漏电在100μA～300μA范围，而液态电容的漏电通常都在1μA以下，二者相差甚大；其次耐压能力不高，目前大多只能用于35v以下产品，更高电压的产品由于导电聚合物的本身特征，很难做到100v以上的产品。再次，其容量引出率较之液态电容要低一些。

随着固体电容在电子领域的广泛应用，对传统电解电容逐步替代，在过去的三年发展过程中，实现规定容值和ESR的卷绕型固态电容的封装体积越来越小，价格也越来便宜，因此在保证其各项电性能的同时如何最大限度的降低生产成本是各公司关注的焦点。并且生产固态电容的公司在导电聚合物的原位聚合工艺方面有了很大的进步，使得阳极箔的容量引出率不断提高，在低压小型的产品方面，阳极的引出率已达到80％以上，在聚合工艺方面改进的空间已经不多。要进一步提高容量体积比，必须从提高阴极箔容量处入手。目前，对于10V以下的低压产品，要想做到市场普遍接受的尺寸，必须采用特殊的高比容阴极箔才能实现。这种高比容阴极箔只为日本的两家公司出产，国内尚无可以替代的产品，价格较为昂贵，并数年来维持一个较高的价位，已经成为固态电容最重要的成本之一。

与传统的阴极箔不同的是，此种高比容阴极箔，不是靠电化学腐蚀来增加阴极箔的表面积从而获得较高的比容，而是在光箔上面通过涂覆、化学气相沉积或者物理气相沉积的手段形成一薄层高导电的物质，诸如：炭黑、铝粉、碳化铝、碳化钛、碳氮化钛、碳纳米纤维等，这些高导电物质自身导电性能很好，对化学物品、氧气和高温有着良好的稳定性，并且由于其特殊的生产工艺，生长的导电物质呈纤维状，类似“草丛”，穿透铝箔表面钝化层(氧化铝)，扎根于铝箔的基体上，与集流体之间形成事实上的导通状态。一方面由于铝箔表面高导电物质微观上的纤维形态，有利于PEDOT在其上渗透、原位聚合并紧密附着，大大降低导电聚合物与阴极箔之间的接触电阻。另一方面，由于高导电“纤维”穿透铝箔表面氧化膜，直接与底层金属相结合，相当于阴极电流直接通过集流体引出，阴极箔的容量为“无穷大”。因此采用这种阴极箔，采用相同聚合工艺和生产方法，不但可以大幅降低产品的阻抗，还由于其阴极只是取到收集电流的作用，本身不存在容量，这样可以最大限度的将正极的容量发挥出来，从而减小产品的体积，即便在当前该高比容阴极箔价格远高于普通阴极箔的情况下，还是能大大降低了产品的材料消耗成本。

现有成熟应用的高比容固态电容阴极箔的工艺路线主要有两种：在腐蚀铝箔或光箔表面通过磁控溅射或真空蒸镀的方式蒸镀一层炭、钛、氮化钛或氮铝化钛、碳氮化钛，从而极大地提高了铝箔的比表面，与原箔表面相比，其比容量呈数倍增长。将其作为固体电容的阴极，可以大大提高容量引出率，并且降低电容的阻抗和DF值。目前JCC有一款高比容炭箔就是用这种工艺制成。

东洋铝的覆炭铝箔是在光箔表面涂布一层由炭粉、铝粉和树脂混合好的浆料，烘干后形成1～3μm厚度的涂层，然后在甲烷气氛中，通过化学气相沉积的方法，使有机碳源在高温下裂解，并附着于箔面微量的催化金属中心上生长出纳米级的碳纤维，生长的碳纤维类似一颗颗茅草扎根于铝箔的氧化膜上或者铝金属基体上。由于碳纤维在生长过程中，破坏了部分氧化膜与金属基体直接导通，阴极箔由于其表面生成的自然氧化膜所表现出的容量消失，相当于对导电聚合物阴极直接引出，阴极容量体现出来“无穷大”。

目前市场成熟应用的这两款炭箔，均能极大的提高容量引出率，降低固态电容的内阻。JCC的炭箔，是在光箔上通过磁控溅射的方式将炭沉积于基材上，所用的设备太过昂贵。东洋铝的碳箔则是采用在铝箔上涂布一层铝粉和炭粉，然后在碳源气氛下，高温碳化，形成碳化铝晶须，连接于表面涂层和基材之间。这个制程，存在着甲烷气氛，导致生产成本提高，对高温烧制的炉体材质有较高的要求，并有一定的危险性。

发明内容

基于此，有必要提供一种生产成本较低同时生产危险性较低的复合集流体及其制备方法。

一种复合集流体的制备方法，包括如下步骤：

提供光箔；

在所述光箔的一个表面涂覆导电浆料，干燥后辊压压接形成导电涂层，所述导电浆料为纳米炭材料、纳米金属粉、金属催化剂、粘结树脂和有机溶剂形成的混合物；