固態電解質電容器製造方法
2023-06-01 16:37:31
專利名稱：固態電解質電容器製造方法
技術領域：
本發明涉及一種卷繞型固態電解質電容器的製造方法，尤其是一種在生產過程中採用多段式原位聚合反應生成的導電高分子聚合物作為電解質的固態電解電容器的製造方法。
背景技術：
電容器是最常見的電子元件之一，廣泛應用於各類電子產品之中，作為傳統的主流電容器，電解電容器都是使用鋁等具有閥金屬作用的陽極和陰極箔，在中間插入隔離層，使用電解液作為導電陰極，卷繞封裝在鋁殼中。與其他類型的電容器相比，成本低廉，生產エ藝簡單，適合大規模生產，所以佔據了相當大的市場份額。固態電解電容器是由液態電解電容器發展而來的ー種新型電容器，相對於液態電 解電容器來說，它具有高頻低阻抗、溫度特性優良、耐紋波能力強等優點，因此，它具有更高 的使用價值，隨著電子整機高頻化、小型化的發展趨勢，以及固態電容器製造技術的成熟和成本的降低，固態鋁電容其會逐漸替代鉭電容器和低阻抗液態電解電容器的趨勢。生產エ藝對固態電解電容器的最終性能有很大的影響，而聚合エ藝對固態電解電容器的電性能具有決定性的影響，同時聚合エ藝對生產效率也有很大的影響。因此，探索合理的聚合エ藝對於提高固態電解電容器的性能和提高生產效率、降低生產成本具有重要意義。溫度和時間是聚合生成導電高分子的兩個重要影響因素。當聚合反應在較低的溫度下進行時，反應是在一種比較平和的狀態下進行，生成的聚合物分子量大、分子結構單一、規整性好，這種結構的聚合物具有相對較高的電導率。而且從宏觀上來看，芯包內形成的聚合物膜表面平滑，與介質層的表面結合更加緊密，容量引出率更高，而高溫下的聚合產物則剛好相反。但低溫聚合反應需要很長的時間才能反應完全，並且，原位聚合條件下，低溫聚合時容易在芯包中殘留未反應的單體、氧化劑以及溶剤。陸錫良等人(專利公開號CN101004974A)提出了先低溫聚合，再高溫熱處理的方法，雖然解決了殘留溶劑揮發的問題，但是聚合反應所需時間很長，而後處理則増加了生產エ序，對提高生產效率很不利。而且，高溫熱處理的過程會損傷陽極箔的氧化皮膜和導電聚合物陰極層，對電容器的電性能造成不利影響，比如漏電流不良增多、靜電容量下降和ESR的上升等。因此，有必要尋找ー種合適的聚合エ藝條件，保證固態鋁電容器具有良好的電性能，又能提高生產效率和降低能耗。
發明內容
本發明g在提供ー種以導電高分子聚合物為電解質的卷繞型固態電解電容器的製造方法。本發明的另一目的是提供一種在芯包內生成高分子導電聚合物的聚合エ藝，可以使生成的導電高分子聚合物分子量高、結構規整性好、電導率高，使電容器具有低等效串聯電阻、高容量的優點。並且聚合エ藝是在較短時間內完成的。本發明的目的通過以下技術方案來實現
一種固態電解電容器的製造方法，包括以下步驟
步驟I:在由閥金屬製成、且表面有氧化膜的陽極箔與陰極箔之間介入隔離層，並卷繞成芯包，用膠帶纏繞固定；
步驟2 :將芯包浸入化成液中，施加電壓進行化成修復，並進行碳化、清洗、乾燥處理。步驟3 :將化成後的芯包浸潰氧化劑和單體溶液，浸潰時間1-10分鐘；
步驟4 :將含浸了氧化劑和単體的芯包放入控溫裝置中進行一定時間的加熱處理，弓丨發聚合反應，該加熱處理是在不同的溫度段下進行多段式聚合，且溫度段呈階梯狀上升，聚合溫度範圍為20-200°C ；
步驟5 :將芯包裝入鋁殼中，並使用橡膠塞進行密封； 步驟6 :將密封后的產品在80-180°C下，分別按60%、80%、100%、120%的額定電壓施加直流電壓，進行分段老化處理；
步驟7 :將老化後的產品進行分選，挑選出合格產品。上述步驟2中的化成液可以是磷酸ニ氫銨溶液或者磷酸氫ニ銨溶液等磷酸鹽溶液，也可以是己ニ酸銨溶液等己ニ酸鹽溶或者硼酸銨等硼酸鹽類溶液。上述步驟2中化成時間10-60分鐘，優選30-60分鐘，化成液溫度20_100°C，優選50-90 °C。上述步驟2中，碳化溫度為200-400°C，
上述步驟3中單體是3，4-こ烯ニ氧噻吩，氧化劑是對甲苯磺酸、對甲苯磺酸鈉、對甲苯磺酸鐵或者對甲苯磺酸銨中的ー種或者它們任意搭配的混合液。浸潰可以在常壓或者真空下進行，氧化劑和単體的含浸順序不分先後或是它們的混合溶液。上述步驟4中共分為4個或者5個溫度段，溫度範圍20-200°C，各溫度段的溫度按照時間順序由低向高分布。當溫度段為4個，第一溫區溫度為20_50°C，時間0.5-4小吋；第二溫區溫度為55-80°C，時間O. 5-3小時；第三溫區範圍80-100°C，時間O. 5-5小時；第四溫區範圍100-180°C，時間 O. 5-4 小時。當溫度段為5個，第一溫區溫度為20_50°C，時間O. 5-4小吋；第二溫區溫度為50-70°C，時間O. 5-3小時；第三溫區範圍70-90°C，時間O. 5-5小時；第四溫區範圍90-130°C，時間O. 5-4小時。第五溫區範圍130-200°C，時間O. 5-4小時。本發明採用由低溫到高溫的多段聚合方式，首先讓單體在低溫下進行聚合，生成分子量大、分子規整性好的聚合物。根據聚合反應動力學原理，隨著單體濃度減小，反應速度逐漸放慢，反應趨向於平衡，此時升高溫度可以加快反應速度，使聚合反應再次以較快的速度進行。通過最初的低溫反應，使絕大部分単體在低溫發生聚合反應，然後逐漸升溫，最後使剩餘單體反應完全，同時將溶劑完全揮發。本發明的一個關鍵點是各溫度段的聚合時間的長短，過短的聚合時間使得聚合反應在沒有減緩到一定程度的時候就進入下一個更高的溫度段，使得反應過於劇烈，無法有效地生成理想狀態的聚合物；而過長的聚合時間降低了生產效率，増加生產成本。根據本發明掲示的製備方法，可以獲得低ESR (等效串聯電阻)、高容量的固態鋁電解電容器。
具體實施例方式下面具體結合實施例對本發明做出進ー步的闡述。實施例I
一種固態電解電容器的製備方法，具體包括以下步驟
步驟I:在由閥金屬製成，且表面有氧化膜的陽極箔和陰極箔之間介入隔離層，並卷繞成芯包，用膠帶纏繞固定；
步驟2 :將芯包浸入化成液中，化成液為己ニ酸銨水溶液,施加電壓進行化成修復,化成時間15分鐘；
步驟3 :將芯包進行碳化處理，碳化溫度290°C，碳化時間30分鐘，然後進行清洗、乾燥處理；
步驟4 :將乾燥後的芯包放入単體的醇溶液中進行含浸，含浸時間2分鐘，然後乾燥處理。再放入對甲苯磺酸鐵的醇溶液中含浸3分鐘；
步驟5 :將含浸後的芯包放入控溫裝置中進行4段式聚合，聚合エ藝為35°C (120分鐘)、55°C (60 分鐘)、90°C (30 分鐘)、175°C (120 分鐘);
步驟6 :聚合完成後，將芯包裝入鋁殼中，並使用橡膠塞進行密封處理；
步驟7 :將封ロ後的產品在150°C下，分別按60%、80%、100%、120%的額定電壓施加直流 電壓，進行分段老化處理；
步驟8 :將老化後的產品進行分選，挑選出合格產品。實施例2-3以及對比實施例I。在實施例2-3以及對比實施例I中，將實施例I中的步驟5中的聚合エ藝改為如列表I中所示，其餘步驟參照實施例I。表I
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三種實施例的結果如表2所示，可以看出，與比較實施例I相比，實施例1-3由於採用了多段聚合的エ藝，所製作的電解電容器的容量值更高，ESR值更低。而且，實施例1-3的比較結果表明，溫度段分得越多，低溫聚合的時間越長，電容器的綜合性能越好。從實施例以及比較例的比較結果可以看出，採用本發明所描述的製造方法，可以得到低ESR，高容量的固態電解電容器，具有很高的實用價值。
權利要求
1.一種固態電解質電容器製造方法，其特徵在於，包括 步驟I:在陽極箔與陰極箔之間介入隔離層，並卷繞成芯包，用膠帶纏繞固定； 步驟2 :將芯包浸入化成液中，在一定的溫度下施加電壓進行化成修復，並進行碳化、清洗、乾燥處理； 步驟3 :將化成後的芯包浸潰氧化劑和單體溶液； 步驟4 :將含浸了氧化劑和單體的芯包放入控溫裝置中進行一定時間的加熱處理； 步驟5 :將芯包裝入鋁殼中，並使用橡膠塞進行密封； 步驟6 :將密封后的產品在80°C -180°C下，分別按60%、80%、100%、120%的額定電壓施加直流電壓，進行分段老化處理； 步驟7 :將老化後的產品進行分選，挑選出合格產品。
2.如權利要求I中步驟I所述的固態電解質電容器製造方法，其特徵在於，陽極箔由閥金屬製成，且表面有氧化膜。
3.如權利要求I中步驟2所述的固態電解質電容器製造方法，其特徵在於，化成液可以是磷酸二氫銨溶液或者磷酸氫二銨溶液等磷酸鹽溶液液，也可以是己二酸銨溶液等己二酸鹽溶液或者硼酸銨等硼酸鹽類溶液。
4.如權利要求3所述的固態電解質電容器製造方法，其特徵在於，化成液的溫度在200C -100°C，優選 50°C -90°C。
5.如權利要求I中所述的固態電解質電容器製造方法，其特徵在於，碳化溫度為200 0C -400。。。
6.如權利要求I中所述的固態電解質電容器製造方法，其特徵在於，浸潰單體和氧化劑時，可以先浸潰單體，後浸潰氧化劑，或者相反，也可以是浸潰單體和氧化劑的混合溶液。
7.如權利要求6中所述的固態電解質電容器製造方法，其特徵在於，單體溶液是3，4-乙烯二氧噻吩溶液，氧化劑溶液可以是對甲苯磺酸、對甲苯磺酸鈉、對甲苯磺酸鐵或者對甲苯磺酸銨中的一種或者它們任意搭配的混合液。
8.如權利要求I所述的固態電解質電容器製造方法，其特徵在於，步驟4中的加熱溫度可分為4或者5個溫度段，加熱溫度範圍20-200°C，各溫度段的溫度按照時間順序由低向高分布。
9.如權利要求8所述的固態電解質電容器製造方法，其特徵在於，當溫度段為4個，第一溫區溫度為20-50°C，時間O. 5-4小時；第二溫區溫度為55-80°C，時間O. 5-3小時；第三溫區範圍80-100°C，時間O. 5-5小時；第四溫區範圍100-180°C，時間O. 5-4小時。
10.如權利要求8所述的固態電解質電容器製造方法，其特徵在於，當溫度段為5個，第一溫區溫度為20-50°C，時間O. 5-4小時；第二溫區溫度為50-70°C，時間O. 5-3小時；第三溫區範圍70-90°C，時間O. 5-5小時；第四溫區範圍90-130°C，時間O. 5_4小時，第五溫區範圍 130-200°C，時間 O. 5-4 小時。
全文摘要
一種固態電解電容器的製造方法，包括以下步驟在由閥金屬製成、且表面有氧化膜的陽極箔與陰極箔之間介入隔離層，並卷繞成芯包，用膠帶纏繞固定；將芯包浸入化成液中，施加電壓進行化成修復，並進行碳化、清洗、乾燥處理；將化成後的芯包浸漬氧化劑和單體溶液，浸漬時間1-10分鐘；將含浸了氧化劑和單體的芯包放入控溫裝置中進行一定時間的加熱處理，引發聚合反應，該加熱處理是在不同的溫度段下進行多段式聚合，且溫度段呈階梯狀上升。聚合溫度範圍為20-200℃；將芯包裝入鋁殼中，並使用橡膠塞進行密封；將密封后的產品在80-180℃下，進行分段老化處理。採用本發明可以使生成的導電高分子材料分子量高、結構規整性好、電導率高，使電容器具有低等效串聯電阻、高容量的優點。
文檔編號H01G9/15GK102856077SQ20121035395
公開日2013年1月2日 申請日期2012年9月21日 優先權日2012年9月21日
發明者董慧娟 申請人:深圳市柏瑞凱電子科技有限公司