[发明专利]导电高分子材料、其制作方法以及包括其的电容器

说明书

技术领域

本发明涉及电容器加工领域，尤其是涉及一种导电高分子材料、其制备方法以及包括其的电容器。

背景技术

电容器是一种能够储存电荷的装置，其可由两个相对设置的极板，阴极板和阳极板所构成；亦可借由将绝缘片插入两片极板之间而构成。其是电子设备中最基础也是最重要的组件之一。电容的产量占全球电子元器件产品的40％以上，基本上所有的电子设备，小到U盘、数码相机，大到航天飞机、火箭中都可以见到它的身影。作为一种最基本的电子元器件，电容对于电子设备来说就像食品对于人一样不可缺少。

电容虽小却是一个国家工业技术能力的完全体现，尤其是高档电容代表的是本国精密加工、化工、材料、基础研究的水平(美国、日本是世界上电容设计研究能力最高的两个国家)，高档电容产品的设计制造要求甚至不亚于CPU。电容几乎无处不在，上到神五，下到U盘，有电源的地方就有它。电容的作用非常多，如：隔直流、旁路(去耦)、滤波、温度补偿计时调谐整流储能等。

电容可以按照电介质、安装工艺，或电解电容进行分类。

按照电介质种类可以将电容分为无机介质电容器、有机介质电容器和电解电容器三大类。不同介质的电容在结构、成本、特性、用途方面都大不相同。其中，电解电容是一个国家工业能力和技术水准的反映，顶级的电解电容器的生产工艺要求非常高，世界上最先进的电解电容的设计和生产国是美国和日本。我国电解电容年产量300亿只，占全球电解电容产量的1/3以上，且年平均增长率高达30％。我国电解电容产量虽高，但缺少自主的核心技术和知识产权，生产的产品以低端电解电容为主。

电解电容具有卓越的性能特点，首先其单位体积的电容量非常大，比其它种类的电容大几十到数百倍。再次其额定的容量可以做到非常大，可以轻易做到几万μf甚至几f。最后其价格比其它种类具有压倒性优势，因为电解电容的组成材料都是普通的工业材料，比如铝等等。制造电解电容的设备也都是普通的工业设备，可以大规模生产，成本相对比较低。

按照安装工艺的不同又可以将电容分为插件电容和贴片电容，其根本的区别方式是SMT贴片工艺安装的电容、有黑色的橡胶底座。SMT的好处主要在于生产方面，其自动化程度高，精度也高，在运输途中不像插件式那样容易受损。但是SMT贴片工艺安装，需要波峰焊工艺处理，电容经过高温之后可能会影响性能，尤其是阴极采用电解液的电容，经过高温后电解液可能会干枯。插件工艺的安装成本低，因此在同样成本下，电容本身的性能可以更好一些。在性能方面，插件式电容对频率的适应性差一些。

按照电解电容的阳极可以分为铝电解电容、钽电解电容、铌电解电容。以往传统的看法是钽电容性能比铝电容好，因为钽电容的介质为阳极氧化后生成的五氧化二钽，它的介电能力(通常用ε表示)比铝电容的三氧化二铝介质要高。因此在同样容量的情况下，钽电容的体积能比铝电容做得更小。再加上钽的性质比较稳定，所以通常认为钽电容性能比铝电容好。

但这种凭阳极判断电容性能的方法已经过时了，目前决定电解电容性能的关键并不在于阳极，而在于电解质，也就是阴极。因为不同的阴极和不同的阳极可以组合成不同种类的电解电容，其性能也大不相同。采用同一种阳极的电容由于电解质的不同，性能可以差距很大，总之阳极对于电容性能的影响远远小于阴极。

电容的阴极目前基本有电解液、二氧化锰、TCNQ、固体聚合物导体(PPY/PEDT)和CVEX混合型(固体聚合物导体+电解液)。使用不同的阳极和阴极材料可以组合成多种规格的电解电容。例如钽电解电容也可以使用固体聚合物导体做为阴极，而铝电解电容既可以使用电解液，也可以使用TCNQ、PPY和PEDT等等。

目前，新型的电解电容发展的非常快，电解电容正在替换某些无机和有机介质电容器。由于技术的进步，如今在小型化要求较高的军用电子对抗设备中也开始广泛使用电解电容。

相对于传统的铝质电解电容器和有机半导体电容器，铝质固态导电高分子电容器，使用导电性高分子进行传导，具有高导电性且高温状态下稳定，等效串联电阻低并可承受较大滤波电流。其电导度是传统铝质电解电容器的1000倍。其具有如下优点：①在可见光谱内具有高透射率及较高导电率②最小表面电阻可达150Ω/cm2(取决于制造条件)③更好的抗水解性、光稳定性及热稳定性④在高PH值时，导电性不会下降。铝固体导电高分子电容器的产品特色表现为是高频低阻抗；优良的温度特性；体积小；寿命长，无漏液现象。进而这种高分子导电材料(PEDT)逐渐取代了传统电解液的固态电解电容器。