[发明专利]化成液、固态铝电解电容器及其制备方法

说明书

本发明提供一种固态铝电解电容器化成液、固态铝电解电容器及其制备方法。所述化成液包括：有机膦功能化氨基酸、离子液体和醇溶剂。本发明还提供使用该化成液进行制备固态铝电解电容器的方法。本发明提供的制备方法，化成效率高，合格率高，得到的固态铝电解电容器损耗、ESR和漏电流低。

技术领域

本发明属于固态电容器技术领域，具体涉及固态铝电解电容器化成修复用化成液、固态铝电解电容器及其制备方法。

背景技术

固态电容器是由液态电解电容器发展而来的一种新型电容器，与液态电解电容器相比，它具有高频低阻抗、温度特性优良、耐纹波能力强等优点。因此，固态电容器有更高的使用价值。目前固态电容的制备流程主要有：裁切、钉卷、化成、含浸、固化、组立。

固态电容器中的阴极为导电高分子材料，通过离子导电，使得其无法具备液态电容的阳极箔氧化膜自修复能力，因此一般在含浸前先进行氧化膜的化成修复。目前普遍使用的化成液是己二酸铵、己二酸盐、磷酸二氢铵、磷酸、碳酸铵的水溶液。

CN109786137A公开了一种固态电容器制备方法，包括以下操作步骤：获取电容器素子：将阳极箔、阴极箔、电解纸、导针卷绕成电容器素子，并将电容器素子焊接在铁条上；化成修复：将电容器素子置于化成液中，所述化成液为碳酸铵溶液，对电容器素子施加直流电压进行化成，对氧化膜进行修复，化成后取出电容器素子，在100℃～300℃下进行热处理；阴极电解质成形；组立得到电容器。

CN108074748A公开了一种车载电子专用固态电容器制备方法，包括下列步骤：1)在阳极箔和阴极箔中间隔以电解纸卷绕成素子；2)将素子浸入化成液中进行化成修复处理10～60分钟，所述化成液为磷酸水溶液；3)将化成修复处理后的素子进行干馏处理；4)将素子浸渍于含浸液中进行含浸处理；5)在含浸处理结束后，将素子进行加热干燥处理；6)在加热干燥处理结束后，将素子含浸电解液；7)将素子组装胶盖后装入铝壳，并进行束腰封口，再进行老化处理，制成成品。

但是通过上述方法对电容器芯包进行化成处理，含浸聚合形成阴极电解质后，电容器的性能仍然较差，存在损耗和ESR(等效串联电阻)偏大、漏电流偏高和良品率偏低等问题。

发明内容

本申请是基于发明人对以下事实和问题的发现和认识作出的：

发明人通过大量的试验数据发现，导致固态电容器性能不好或失效的原因主要包括以下两个方面：一是阴极箔、阳极箔和电解纸分切时产生的毛刺和箔灰附着在其表面；二是现有方法对电容器芯包进行化成时，化成液中的己二酸铵、己二酸盐、磷酸二氢铵、磷酸盐等物质容易从水溶液中析出残留在阳极箔的表面。这两方面因素，严重影响固态电容器的容量、损耗以及ESR等性能、甚至造成固态电容器失效。

固态电容器在进行化成时，主要是对分切产生的裸露边部进行氧化膜生成，在使用水系化成液时，往往会生成大量的水合氧化铝以及氢氧化铝，耐压性能不好，在进行电解质含浸时，因导电高分子电解质中含有对甲苯磺酸铁等氧化剂，为强酸性物质，会对水合氧化铝膜进行腐蚀溶解，导致固态电容耐受电压偏低，漏电流增大。

中国专利CN102169758B提供了一种通过浸渍离子液体制备固态电容器的方法，但是该技术方案的缺陷一方面在于仅使用离子液体作为修复液时，离子液体粘度高，流动性差；且在强电场下易分解，使得修复液稳定性差，不同部位修复效果不一致；另一方面，纯离子液体具有强腐蚀性和溶解性，长时间与电介质接触会造成氧化膜的腐蚀和溶解，导致固态电容的容量衰减，ESR值增大，漏电流增大。

基于此，本发明一方面利用离子液体具有强氧化，氧化效率高的特点；另一方面通过添加其他组分进行改进，协同作用，提升化成液的稳定性，确保化成质量的均一性，克服了其在生产应用上的局限性。本发明采用有机膦功能化氨基酸为化成主溶质、和离子液体作为化成次溶质，醇类作为溶剂，化成液稳定性好、氧化效率高，生成的氧化膜成份为晶型氧化铝，不含水合膜且致密。化成溶质为液体溶质，避免了现有固态电容器制程中化成工序出现的溶质析出和残留问题。