[发明专利]一种片式有机固体电解质电解电容器的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及电子材料及电子元件领域，具体涉及导电聚合物复合聚电解质作为片式电容器阴极的制备方法。 

背景技术

随着电子产品高性能化的要求，迫切要求改善片式电解电容器的性能，特别是产品的高频特性即产品的ESR值。其中固体电解质的导电率对内部电阻、漏电流及高频特性均有很大影响。以导电聚合物为代表的有机高分子作为固体电解质（导电率在1~500s/cm）比传统片式固体钽电解电容器阴极材料MnO₂（导电率为0.1s/cm）具有更低的电阻，可表现出优良的高频特性。因此近年来，人们对聚吡咯、聚苯胺等导电聚合物作为固体电解质进行了广泛的研究，昭4-56445号专利中发表了以聚吡咯为电解质的固体铝电解电容器生产工艺，在昭62-29124号专利中发表了以聚苯胺经芳基磺酸掺杂后形成电解质的固体铝电解电容器生产工艺。目前，国外KEMET、AVX等公司出现了一些通过化学原位沉积导电聚合物薄膜的工艺来制备片式有机固体电解电容器。但化学原位沉积的方法由于引入了氧化剂，氧化剂离子会在电介质薄膜的缺陷处积累，劣化电介质薄膜的耐压性能，从而导致获得的电容器的耐压能力较差，电容器的额定工作电压无法提高。 

导电聚合物聚3，4-乙烯基二氧噻吩/聚苯乙烯磺酸（PEDOT/PSS）具有较高的电导率、良好的水溶液分散性及光热稳定性。由于其为聚合后的导电聚合物聚电解质，因此溶液状态可控；另外，由于聚电解质聚苯乙烯磺酸（PSS）在溶液中可以电离使得PEDOT/PSS带负电，从而使得该材料具有稳定的静电自组装能力。对于电解电容器来说，由于不需要氧化剂就可以将导电性好的PEDOT/PSS组装为电极薄膜，因此大大降低了氧化剂对介质薄膜的影响，可以有效的提高有机固体电解电容器的耐压能力，提高产品的可靠性；另外，采用静电自组装的工艺来制备电容器阴极更简单，生产周期更短。 

发明内容

本发明所要解决的技术问题是如何提供一种片式有机固体电解质电解电容器的制备方法，该方法所制备的导电聚合物复合聚电解质作为片式电容器阴极克服了现有技术中所存在的缺陷，消除了氧化剂离子对介质氧化膜的影响，并且制备方法合理简单，易于操作。 

本发明所提出的技术问题是这样解决的：通过压制成型和电化学方法首先获得电容器的阳极和介质氧化膜，然后通过静电自组装的方法在介质氧化膜上被覆导电聚合物复合聚电解质作为阴极，最后在导电聚合物复合聚电解质上被覆石墨和银浆获得片式有机固体电解质电解电容器。 

具体步骤如下： 

① 将金属粉末压制成块，形成电容器芯子块体；

② 将压制成型的电容器芯子块体在真空烧结炉中高温烧结，获得有一定强度的电容器芯子块体；

③ 在酸性溶液中，通过电化学氧化方法在②获得的电容器芯子块体上形成介质氧化膜；

④ 将阳离子聚电解质和导电性阴离子聚电解质分别溶于水溶液中，将③获得的电容器芯子块体分别浸渍于聚阳离子溶液和聚阴离子溶液中，重复多次，获得导电聚合物复合聚电解质作为电容器阴极；

⑤ 将④获得的电容器芯子浸渍石墨乳液；

⑥ 将⑤获得的电容器芯子浸渍银浆，得到片式有机固体电解质电解电容器。

所述金属粉末包括钽、镍等比容为3000~70000μF.V/g的金属。 

所述酸性溶液为磷酸、硝酸、柠檬酸等溶于水后的酸性溶液。 

聚阳离子材料为在水溶液中可电离的聚电解质如：邻苯二甲酸二乙二醇二丙烯酸酯（PDDA）、聚丙烯胺（PAH）等。 

聚阴离子材料为导电性聚合物且在水溶液中可电离的聚电解质如：聚3，4-乙烯基二氧噻吩/聚苯乙烯磺酸（PEDOT/PSS）等。 

通过控制聚阳离子和聚阴离子的浓度及浸渍的次数，可以对导电聚合物复合聚电解质作阴极薄膜进行调控，有效控制电容器的阴极薄膜厚度，进而控制电容器的等效串联电阻。 

进一步地，详细步骤如下： 

① 将金属钽粉和钽丝压制成钽块芯子，钽丝插入深度为钽块高度的1/3；

② 将①获得的钽块芯子在1100-1300℃的真空烧结炉中烧结成具有一定强度的钽块芯子；

③ 将②获得的钽块芯子置于8‰的磷酸水溶液中，采用电化学方法在钽块芯子表面形成介质氧化膜Ta₂O₅；

④ 配制浓度为1g/ml（A液）、5g/ml（B液）的邻苯二甲酸二乙二醇二丙烯酸酯水溶液；配置浓度为1.5g/ml（C液）、3.5g/ml（D液）的聚3，4-乙烯基二氧噻吩/聚苯乙烯磺酸；