[发明专利]一种固体电解电容器碳胶层及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种固体电解电容器碳胶层及其制备方法，具体涉及一种基于石墨烯衍生材料的固体电解电容器碳胶层及制备方法，尤其涉及一种以石墨烯衍生材料为导电非金属的固体电解电容器电极碳胶层及其制备方法，属于固体电解电容器技术领域

背景技术

电容（Capacitance），又称电容量，是指在给定电位差下的电荷储藏量，是表征电容器容纳电荷本领的物理量。电容器的两极板间的电势差增加1伏所需的电量为电容器的电容。从物理学上讲，电容器是一种静态电荷存储介质，像只能够充存电荷的水桶，前提是没有放电回路，且刨除介质漏电的自放电效应。

电容器的基本作用就是充电与放电，这种基本的充放电作用所延伸出来的许多电路现象，使得电容器有着种种不同的用途，例如在电动马达中，我们用它来产生相移；在照相闪光灯中，用它来产生高能量的瞬间放电；在电路中，利用电容器隔断直流、连通交流、阻止低频的特性，用来进行耦合、隔直、旁路、滤波、调谐、能量转换和自动控制等。

电容器按电介质的不同可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。电解电容器通常是由金属箔（铝/钽）作为正电极，金属箔的绝缘氧化层（氧化铝/钽五氧化物）作为电介质。电解电容器以其正电极的不同分为钽电解电容器和铝电解电容器。钽电解电容器的负电极通常采用二氧化锰；而铝电解电容器的负电极由浸过电解质液（液态电解质）的薄纸/薄膜或电解质聚合物构成。

固态电解电容是采用导电性高分子为介电材料的电解电容。所述的导电性高分子材料不会与氧化铝产生作用，通电后不至于发生爆炸的现象；同时固态电解电容为固态产品，不存在由于受热膨胀导致爆裂的情况。如图1所示

常见的固态电解电容器，包括有阳极部分3和阴极部分1，阴极部分1的中央为多孔性铝金属箔4，多孔性铝金属箔4的外部依次为氧化铝介电层5、导电高分子层6、碳胶层7、银胶层8。其中碳胶层的作用：一方面防止银胶层与聚合物直接接触导致银迁移使漏电流变大；另一方面是作为过渡层降低银胶层与聚合物的接触电阻，还可以防止银被导电聚合物层中的氧化物所氧化。现有技术所用碳胶层一般采用石墨与碳的混合物作为导电非金属。所述这种技术的缺陷是：一方面，由于碳材料表面结构复杂、界面电阻较大，在倍率充放电时容量会大幅度的下降；另外一般工艺的碳由于质地疏松，且在聚合物层表面分布松散，从而影响固体电解电容器电极片的厚度。因此，尽量减少碳胶层中的碳含量，同时又不降低材料的导电性能，是目前固体电解电容器电极碳胶层的制备中亟待解决的问题。

发明内容

针对现有技术中固体电解电容器碳胶层存在的碳含量高，碳胶层厚，而降低碳含量，碳胶层导电性又不好的问题，本发明利用石墨烯极其优良的导电性和巨大的比表面积，选用石墨烯替代现有技术中的石墨和碳的混合物。

石墨烯（Graphene）是单原子厚度的碳原子层，是碳原子以sp²杂化碳原子形成的厚度仅为单层原子的六角平面的排列成蜂巢晶格(Honeycomb Crystal Lattice)的单层二维晶体。本发明选用具有极其优良的导电性及巨大的比表面积的石墨烯取代石墨与碳的混合物，用作固体电解电容器电极碳胶层的导电非金属。

本发明的目的之一在于提供一种固体电解电容器碳胶层的制备方法。所述方法是将需要涂覆碳胶层的电极浸入含有导电非金属、粘结剂和有机溶剂的乳液中，经固化后得到碳胶层；所述导电非金属为石墨烯材料；所述导电非金属为石墨烯类材料。

本发明所述的固体电解电容器硅胶层的制备方法是采用浸渍法，将含有石墨烯材料、粘结剂和有机溶剂的乳液涂覆于需要涂覆碳胶层的电极上，然后将涂覆于电极上的乳液中的有机溶剂去除，固化得到涂覆于电极上的碳胶层。

石墨烯材料具有优良的导电性，本发明在碳胶层中加入石墨烯，能够保证在碳含量很低的情况下，依然保持良好的导电性。石墨烯材料大的比表面积，使得粘结剂能够深入内部，进而能够更加牢固的与银胶层结合。与石墨和碳的混合物相比，选用石墨烯作为导电非金属，能够在获得相同导电性的前提下减小碳的含量，并且能够增加碳胶层与银胶层的结合力。

本发明所述石墨烯类材料选自石墨烯或石墨烯衍生材料。