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一种机械性能好的固态 铝 电解电容器及其制备方法

阅读：74发布：2020-05-11

专利汇可以提供一种机械性能好的固态铝电解电容器及其制备方法专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且一种机械性能好的固态铝电解电容器，包括外壳和芯包，芯包密封设置在外壳内，芯包包括阳极箔、阴极箔和电解纸卷绕而成，电解纸上形成有导电聚合物，导电聚合物上聚合或者混合有热致性液晶。在本发明中，由于在电解质聚合的时候，将热致性液晶分散在导电聚合物上，能够改善导电聚合物的机械性能；尤其是反应型热致液晶与单体的聚合能够极大的改善导电聚合物的韧性，从而提高固态铝电解电容器芯包的机械性能。，下面是一种机械性能好的固态铝电解电容器及其制备方法专利的具体信息内容。

权利要求

1.一种机械性能好的固态铝电解电容器，其特征在于：包括外壳和芯包，所述芯包密封设置在外壳内，所述芯包包括阳极箔、阴极箔和电解纸卷绕而成，所述电解纸上形成有导电聚合物，所述导电聚合物上聚合或者混合有热致性液晶。
2.根据权利要求1所述的机械性能好的固态铝电解电容器，其特征在于：所述热致性液晶和导电聚合物的重量比为3％-8％。
3.根据权利要求1所述的机械性能好的固态铝电解电容器，其特征在于：所述导电聚合物包括单体、氧化剂热聚合而成，所述单体包括EDOT及其衍生物、吡咯、苯胺中的一种或多种；所述氧化剂包括对甲苯黄酸铁、过硫酸铵、过硫酸钠、硫酸铵、氯化铁中的一种或多种。
4.根据权利要求1所述的机械性能好的固态铝电解电容器，其特征在于：所述热致液晶为反应型热致液晶。
5.一种如权利要求1-权利要求4任一项所述的机械性能好的固态铝电解电容器的制备方法，其特征在于：包括以下步骤，
1)将正极引线和负极引线固定连接在阳极箔和阴极箔上；
2)将连接有正极引线的阳极箔、连接有负极引线的阴极箔和电解纸卷绕成芯包；
3)对芯包进行化成处理，化成工艺包括低压产品化成工艺和高压产品化成工艺；
①低压产品化成工艺，化成液为磷酸，化成液电导率为2.2～2.6mS/cm，化成液PH值为
2.9～3.3，化成时间为30～33min，化成温度为60～70℃，化成电压为9.5～10.3V，化成初始电流为4.5～5mA/pcs；
②高压产品化成工艺，化成液包括0-10％的无机酸或者无机酸盐类、1-5％的二元有机酸或二元有机酸盐类和0-1％的非离子表面活性剂，其与为去离子水；化成液电导率9.5～
12mS/cm，化成液PH为6.5～7.5，化成时间45～60min，化成温度45～55℃，化成电压为20V-
80V逐步上升，化成初始电流为5～5.5mA/pcs；
4)清洗，对化成后的芯包进行清洗；
5)含浸，①含浸单体和液晶的混合物，称取一定量的液晶加入到单体溶液中，将单体溶液加热到液晶的液晶相温度，使得液晶完全熔化在单体溶液中，迅速冷却到室温后，芯包进行单体的含浸，并干燥
②含浸氧化剂；
6)聚合，聚合工艺分为两个阶段第一阶段温度60～65℃，聚合25～30min，第二阶段温度165～170℃，聚合30～35min；第三阶段的温度为液晶的液晶相温度-液晶的液晶相温度+
5℃，保温20-35min；
7)组立，形成电容器。
6.根据权利要求5所述的机械性能好的固态铝电解电容器的制备方法，其特征在于：所述无机酸或者无机酸盐类包括为磷酸、磷酸二氢铵、硼酸或五硼酸铵。
7.根据权利要求5所述的机械性能好的固态铝电解电容器的制备方法，其特征在于：所述二元有机酸或二元有机酸盐类包括柠檬酸、酒石酸、琥珀酸、己二酸、己二酸铵。

说明书全文

一种机械性能好的固态铝 电解电容器及其制备方法

技术领域

[0001] 本发明涉及一种固态铝电解电容器，尤其涉及一种机械性能好的固态铝电解电容器及其制备方法。

背景技术

[0002] 固态铝电解电容器开发的目的之一是为了解决液态铝电解电容器的所谓漏液或爆浆问题。由于固态铝电解电容器是采用固态的有机半导体材料或导电聚合物材料为电解质，其固态电解质的电导率远远高于液态电解质的电导率，因此，固态铝电解电容器具有较液态铝电解电容器更低的等效串联电阻(ESR)和更好的耐热稳定性，从而具有更高的可靠性。

[0003] 众所周知，固态铝电解电容器阳极箔和阴极箔之间的电解质是一层固态的有机半导体材料或导电聚合物材料，例如专利号201610020019.1，一种方形固态电容器及其制备方法；由于这一层电解质的材料特制是很脆的，这就使得电容器内部的结构极其容易因机械运动跌落、碰撞等发生损坏，从而影响产品的电性能。

[0004] 为了解决上面的问题，专利号201810645220.8，一种具备自我修复功能的固态铝电解电容器及其制备方法；提出来在电解质上形成凝胶态的修复体，由于凝胶态修复体的加入会使得电容器的电解质层必然加厚，并且芯包卷绕后在形成凝胶态修复体的过程中会有一定程度的胀起，出现类似“散包”的情况。

发明内容

[0005] 本发明要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种芯包机械性能好的固态铝电解电容器及其制备方法。

[0006] 包括外壳和芯包，所述芯包密封设置在外壳内，所述芯包包括阳极箔、阴极箔和电解纸卷绕而成，所述电解纸上形成有导电聚合物，所述导电聚合物上聚合或者混合有热致性液晶。

[0007] 上述的机械性能好的固态铝电解电容器，优选的，所述热致性液晶和导电聚合物的重量比为3％-8％。

[0008] 上述的机械性能好的固态铝电解电容器，优选的，所述导电聚合物包括单体、氧化剂热聚合而成，所述单体包括EDOT及其衍生物、吡咯、苯胺中的一种或多种；所述氧化剂包括对甲苯黄酸铁、过硫酸铵、过硫酸钠、硫酸铵、氯化铁中的一种或多种。

[0009] 上述的机械性能好的固态铝电解电容器，优选的，所述热致液晶为反应型热致液晶。

[0010] 一种如上述的机械性能好的固态铝电解电容器的制备方法，包括以下步骤，[0011] 1)将正极引线和负极引线固定连接在阳极箔和阴极箔上；

[0012] 2)将连接有正极引线的阳极箔、连接有负极引线的阴极箔和电解纸卷绕成芯包；

[0013] 3)对芯包进行化成处理，化成工艺包括低压产品化成工艺和高压产品化成工艺；

[0014] ①低压产品化成工艺，化成液为磷酸，化成液电导率为2.2～2.6mS/cm，化成液PH值为2.9～3.3，化成时间为30～33min，化成温度为60～70℃，化成电压为9.5～10.3V，化成初始电流为4.5～5mA/pcs；

[0015] ②高压产品化成工艺，化成液包括0-10％的无机酸或者无机酸盐类、1-5％的二元有机酸或二元有机酸盐类和0-1％的非离子表面活性剂，其与为去离子水；化成液电导率9.5～12mS/cm，化成液PH为6.5～7.5，化成时间45～60min，化成温度45～55℃，化成电压为
20V-80V逐步上升，化成初始电流为5～5.5mA/pcs；

[0016] 4)清洗，对化成后的芯包进行清洗；

[0017] 5)含浸，①含浸单体和液晶的混合物，称取一定量的液晶加入到单体溶液中，将单体溶液加热到液晶的液晶相温度，使得液晶完全熔化在单体溶液中，迅速冷却到室温后，芯包进行单体的含浸，并干燥

[0018] ②含浸氧化剂；

[0019] 6)聚合，聚合工艺分为三个阶段第一阶段温度60～65℃，聚合25～30min，第二阶段温度165～170℃，聚合30～35min；第三阶段的温度为液晶的液晶相温度-液晶的液晶相温度+5℃，保温20-35min。

[0020] 7)组立，形成电容器。

[0021] 上述的机械性能好的固态铝电解电容器的制备方法，优选的，所述无机酸或者无机酸盐类包括为磷酸、磷酸二氢铵、硼酸或五硼酸铵。

[0022] 上述的机械性能好的固态铝电解电容器的制备方法，优选的，所述二元有机酸或二元有机酸盐类包括柠檬酸、酒石酸、琥珀酸、己二酸、己二酸铵。

[0023] 与现有技术相比，本发明的优点在于：在本发明中，由于在电解质聚合的时候，将热致性液晶分散在导电聚合物上，能够改善导电聚合物的机械性能；尤其是反应型热致液晶与单体的聚合能够极大的改善导电聚合物的韧性，从而提高固态铝电解电容器芯包的机械性能。

具体实施方式

[0024] 为了便于理解本发明，下文将结合较佳的实施例对本发明作更全面、细致地描述，但本发明的保护范围并不限于以下具体的实施例。

[0025] 需要特别说明的是，当某一元件被描述为“固定于、固接于、连接于或连通于”另一元件上时，它可以是直接固定、固接、连接或连通在另一元件上，也可以是通过其他中间连接件间接固定、固接、连接或连通在另一元件上。

[0026] 除非另有定义，下文中所使用的所有专业术语与本领域技术人员通常理解的含义相同。本文中所使用的专业术语只是为了描述具体实施例的目的，并不是旨在限制本发明的保护范围。

[0027] 实施例1

[0028] 一种机械性能好的固态铝电解电容器，包括外壳和芯包，所述芯包密封设置在外壳内，所述芯包包括阳极箔、阴极箔和电解纸卷绕而成，所述电解纸上形成有导电聚合物，所述导电聚合物上聚合或者混合有热致性液晶。

[0029] 本实施例中，热致性液晶和导电聚合物的重量比为5％。

[0030] 本实施例中，导电聚合物包括单体、氧化剂热聚合而成，所述单体为EDOT(3,4-乙烯二氧噻吩)；所述氧化剂为对甲苯黄酸铁。热致液晶为反应型热致液晶。

[0031] 在本实施例中，反应型热致液晶(LCPU)的-NCO和-NH-可以与EDOT在聚合开环时进行反应，这样使得聚合完成后形成的PEDOT的网络结构发生改变，也就是通过化学键的连接在PEDOT网路结构中引入了液晶聚合物，由于液晶聚合物的大量刚性基元，以及聚氨酯的-O-(CH2)2-O-柔性链段，使得聚合后的网络结构得到强韧化，同时聚氨酯的-NH-CO-O-基使得分子间的作用力增加，使得芯包上形成的导电聚合物膜的拉伸性能提高，也就提高了芯包上形成的导电聚合物膜的机械性能。

[0032] 在本发明中，由于芯包完成含浸后，在进行组立的时候，是要将芯包放到组立机上进行组立的，在组立机上，上料、装壳等过程中，芯包都有可能会相互碰撞或者与外壳之间有碰撞，传统的芯包由于导电聚合物的机械性能差，极易使得导电聚合物收到损伤，使得后续的电性能检测的良品率下降。

[0033] 一种机械性能好的固态铝电解电容器的制备方法，包括以下步骤，[0034] 1)将正极引线和负极引线固定连接在阳极箔和阴极箔上；

[0035] 2)将连接有正极引线的阳极箔、连接有负极引线的阴极箔和电解纸卷绕成芯包；

[0036] 3)对芯包进行化成处理，化成工艺为低压产品化成工艺；

[0037] ①低压产品化成工艺，化成液为磷酸，化成液电导率为2.2～2.6mS/cm，化成液PH值为2.9～3.3，化成时间为30～33min，化成温度为60～70℃，化成电压为9.5～10.3V，化成初始电流为4.5～5mA/pcs；

[0038] 在高压固态铝电解电容器的化成反应中，则采用高压产品化成工艺，本实施例提供一种高压产品化成工艺，化成液包括0-10％的无机酸或者无机酸盐类、1-5％的二元有机酸或二元有机酸盐类和0-1％的非离子表面活性剂，其与为去离子水；化成液电导率9.5～12mS/cm，化成液PH为6.5～7.5，化成时间45～60min，化成温度45～55℃，化成电压为20V-
80V逐步上升，化成初始电流为5～5.5mA/pcs；无机酸或者无机酸盐类包括为磷酸、磷酸二氢铵、硼酸或五硼酸铵。二元有机酸或二元有机酸盐类包括柠檬酸、酒石酸、琥珀酸、己二酸、己二酸铵。

[0039] 4)清洗，对化成后的芯包进行清洗，并且在110℃～150℃的温度下作烘干热处理；

[0040] 5)含浸，①含浸单体和液晶的混合物，称取一定量的液晶加入到单体溶液中，将单体溶液加热到液晶的液晶相温度，使得液晶完全熔化在单体溶液中，迅速冷却到室温后，芯包进行单体的含浸，并干燥

[0041] ②含浸氧化剂；

[0042] 6)聚合，聚合工艺分为两个阶段第一阶段温度60～65℃，聚合25～30min，第二阶段温度165～170℃，聚合30～35min；

[0043] 7)组立，形成电容器。

[0044] 6、根据权利要求5所述的机械性能好的固态铝电解电容器的制备方法，其特征在于：在步骤6)中聚合工艺分为三个阶段第一阶段温度60～65℃，聚合25～30min，第二阶段温度165～170℃，聚合30～35min；第三阶段的温度为液晶的液晶相温度-液晶的液晶相温度+5℃，保温20-35min。

[0045] 在本实施例中，热致性液晶和导电聚合物的重量比为5％的时候，产线上面电性能测试的良品率最高，比没有添加热致性液晶的情况，良品率提高30％以上。

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