[发明专利]一种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元件领域，具体涉及基于金属纳米粒子的电解电容器的制备方法。 

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。

电容器作为应用最为广泛的储能器件，随能源系统需求的发展也受到了严峻的挑战。传统的静电电容器，其工作机理基于正负电极存储电荷并快速的电荷释放，因此电容器具有较高的功率密度。但是，由于对于整个电容器存储的电荷只有表面电荷被使用，因此这种电容器的能量密度密度不高。近十几年来，超级电容器（也叫电化学电容器）的发展迅猛，电化学超级电容器通过双电层（或法拉第效应）存储电荷，使得电极界面上具有较大的能量密度。但是由于电容器的工作需要离子的迁移（或电极界面的氧化还原过程），使得电化学电容器的功率密度较低，相比传统的静电电容器也还存在一定的差距。因此，开发兼具高功率密度和高能量密度特点的储能电容器是下一代储能系统发展的重点方向。

与电化学电容器相比，静电电容器目前的能量密度较低，一方面是工作机理限制了其能量密度进一步的提高，另一方面是由于缺乏有效的组装手段难以获得高比容量的电容器结构。目前，高功率密度是静电电容器固有的优点，但较低的能量密度大大限制了传统静电电容器的发展及使用范围，要突破静电电容器使用范围并获得更好的发展，必须提高电容器的能量密度，通过能量密度的提高来满足各种能源系统对高性能储能器件要求。

随纳米技术的发展，目前下一代储能系统对微/纳米尺度储能器件的需求越来越迫切，这必然要求发展能为MEMS和纳米电子线路提供能源的纳米电池或纳米电容器，而目前的纳米储能电容器在尺寸和储能密度上远未达到要求。近10年来随纳米技术的发展，各种新型的纳米材料如：碳纳米管、石墨烯等新颖的电子材料被应用于高性能的储能器件中，由于这类纳米材料具有较大的比表面积及高的表面、界面活性，通过超薄化的界面结构及器件结构的微型化极大的提高了储能电容器（尤其是超级电容器）的性能，同时这些纳米材料的使用也为构筑纳米尺度的储能电容器提供了重要的技术支撑。但是，目前有关纳米结构材料应用于纳米电容器的研究大多集中于电化学电容器方面，而在传统的静电电容器方面的报道较少。

综上所述，通过与纳米结构材料结合，利用纳米材料的大比表面积这一特点，并制备大面积、阵列化的超薄结构来提高电容器的储能密度，便可以获得高能量密度的纳米静电电容器，使其兼具高功率密度和高能量密度的特点。

发明内容

本发明所要解决的问题是：如何提供一种电解电容器的制备方法，该方法所制备的基于金属纳米粒子的电解电容器克服了现有技术中所存在的缺陷，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：一种电解电容器的制备方法，采用金属纳米粒子形成的多孔烧结体为阳极，首先在金属纳米粒子表面制备氧化物纳米薄膜作为电容器介质材料，然后在介质薄膜表面制备导电聚合物薄膜作为电容器阴极，最后在导电聚合物薄膜上制备金属纳米薄膜作为电容器阴极引出材料。