[发明专利]一种固态铝电解电容器用碳/铝复合阴极箔及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于碳/铝复合阴极箔技术领域，具体涉及一种固态铝电解电容器用碳/铝复合阴极箔及其制备方法。

背景技术

由于液态铝电解电容器在高温环境下使用，电解液的耐受性不佳，容易发生漏液与爆浆，影响液态电解电容器的可靠度。针对液态铝电解电容器存在的问题，人们开发出固态铝电解电容器，固态铝电解电容器以固态的有机半导体材料、导电高分子材料为电解质。固态铝电解电容器具有较传统液态铝电解电容器更低的ESR(等效串联电阻)、更佳的经时稳定性。

固态铝电解电容器的电极包括阳极和阴极。阳极是表面生成氧化膜电介质层的铝箔，阴极是固态的电解质。为了使电容器的阴极与外电路相连，必须从结构上加一阴极引出端子，作为阴极引出端子多使用腐蚀法扩大表面积的铝箔，这就是阴极箔。

当使用腐蚀法扩大表面积的铝箔做为固态铝电解电容器的阴极箔时，由于其表面形成的氧化膜，将会降低电容器的电容量，而且与电解质接触的界面电阻值(表面电阻值)增加。此表面电阻值的增加不利于固态铝电解电容器ESR(等效串联电阻)的降低。

近年来则开发了借助于有机导电粘结剂使碳粉附着于铝箔表面而使电极表面扩大的电极。但是，使用这类包覆有碳的铝构成电极，使用温度范围窄，且由于电极表面碳层和铝箔结合力较弱，电极内部电阻将变高。当电容器充电与放电时，电极表面的含碳层将从铝箔表面脱落，严重影响电容器的稳定性和使用寿命。针对以上问题，日本的东洋铝业株式会社发明了不依赖有机粘结剂的碳包覆铝箔电极材料(公开号CN1777965A、CN1833047A和CN101548028A)。但该制备工艺较复杂，必须在特定的气氛中进行热处理，存在安全及环保问题，且制得的电极材料的比电容并不是很高，通过对日本的东洋铝业株式会社的样品检测，比电容在200μF/cm²左右。

发明内容

本发明旨在克服现有技术缺陷，目的是提供一种比电容高、稳定性好、工艺简单和制备过程安全环保的固态铝电解电容器用碳/铝复合阴极箔及其制备方法。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：按导电炭黑、分散剂、有机粘结剂和溶剂的质量比为1∶(0.0001～0.05)∶(0.01～1)∶(10～1000)进行配料，先将导电炭黑、分散剂和有机粘结剂混合，再加入溶剂搅拌混匀，制成浆料。

——或将所制得的浆料均匀涂覆到经过预处理的铝箔表面，然后将涂覆有浆料的铝箔置入真空炉内，在真空度为10^-4～10^-1Pa和温度为300～660℃条件下保温1～40小时，真空炉内自然冷却至室温，制得固态铝电解电容器用碳/铝复合阴极箔。

——或将所制得的浆料均匀涂覆到经过预处理的铝箔表面，然后将涂覆有浆料的铝箔置入真空炉内，在真空度为10^-4～10^-1Pa和温度为300～660℃条件下保温1～40小时，真空炉内自然冷却至室温后出炉，再经活化处理后，制得固态铝电解电容器用碳/铝复合阴极箔。

在上述技术方案中：预处理是将铝箔在10％的NaOH溶液中于20～80℃条件下浸泡10～300秒钟，经清水冲洗后用无水乙醇或丙酮脱水，冷风吹干；溶剂为水、无水乙醇、丙酮、甲苯、汽油中的一种；有机粘结剂为聚乙烯醇、聚乙烯缩丁醛、环氧树脂、酚醛树脂、丙烯酸树脂、聚氨酯、石蜡中的一种；分散剂为炭黑用分散剂、三油酸甘油酯、钾盐分散剂中的一种；涂覆是采取蘸取提拉法、喷涂法、涂布法、印刷法中的一种；活化处理是将复合铝箔在100～400℃和常压条件下保温0.5～10小时，自然冷却至室温。

由于采用上述技术方案，本发明在真空状态下碳/铝界面形成了反应结合的中间层，和目前常用的借助于有机导电粘结剂包覆有碳的铝电极相比，碳/铝界面的结合力显著提高，避免了表面碳层脱落的问题，并且使用温度范围更高，可达400℃。故制备工艺简单，制备过程安全环保，其制品的比电容高、碳/铝界面结合力高、性能稳定和使用寿命长。