[发明专利]一种导电聚合物二氧化钌薄膜电极及其制备方法

说明书

技术领域

    本发明涉及钽电解电容器，尤其是一种钽电解电容器用阴极及其制备方法。 

背景技术

钽电解电容器，尤其是固体电解质钽电容器，其阴极层为二氧化锰、导电聚吡咯或聚3，4-乙撑二氧噻吩。上述三种阴极材料都是直接分解或聚合在钽电容器钽阳极的表面，并组成固体电解质钽电解电容器。采用上述阴极所制备固体电解质钽电容器，由于阴极直接分解或聚合在钽阳极表面，受钽阳极体积限制，阴极的容量偏低，难以制备出容量大（1mF以上）的固体电解质钽电解电容器。  

现有技术中，申请号为02115770.7的发明涉及半导体光电催化技术领域,特别涉及具有可见光响应的复合型薄膜光电极及其制备方法。薄膜光电极包括有钛基底,在于在钛基底上渗覆有钴钌复合掺杂二氧化钛薄膜层,在钴钌复合掺杂二氧化钛薄膜层外再覆有二氧化钛薄膜层。本发明采用溶胶—凝胶法制备薄膜光电极,工艺简单,金属离子掺杂浓度易于调节;光电极最外层由二氧化钛组成,由外往里禁带宽度逐渐变小,有利于不同波段光依次吸收,从而充分扩大了材料的频谱响应范围,并且光电极的性能稳定;在光吸收、光催化、光电转换等一种或几种性能方面大大优于单一的均相金属离子或梯度掺杂。本发明可在太阳能利用、光电转换、光催化降解有机污染物等领域得到有效的应用。申请号为201210370552.2的发明提出一种储能用二氧化钌复合电极的制备方法，其特征在于包括如下步骤：a)将不同含量的二氧化钌材料与粘结剂、增稠剂、碳及去离子水在剪切搅拌设备中混合，制成二氧化钌含量不同、粘度不同的多种浆料；b)将二氧化钌含量最低的浆料涂覆到集流体上，烘干成型；c)使用步骤b)的方法涂覆多层浆料。本发明获得的二氧化钌复合电极与集流体结合更紧密，具有高容量和长寿命等特点，可广泛应用于国防和民用等储能领域。申请号的201210003214.5的发明公开了一种超级电容器氧化钌电极的制备方法，属于电容器电极的制备方法；本发明方法是在涂覆于钽箔表面的含钌化合物浆料中加入了阀金属粉和纳米水合氧化钌，然后将烘干后的钽箔放入水汽环境中进行热分解制备无定形水合二氧化钌阴极，因此能够避免二氧化钌脱水结晶，从而提高了氧化钌涂层与钽箔的结合强度、提高了氧化钌带电极的比容量。采用本发明方法制备的电容器电极具有耐高温性能好、抗振动能力强等优点、能量密度和功率密度高等优点；是一种制备超级电容器的方法。以上现有技术，均没有解决“现有固体电解质钽电容器由于阴极的容量偏低而难以制备出容量大（1mF以上）的固体电解质钽电解电容器”的技术问题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种导电聚合物二氧化钌薄膜电极及其制备方法，通过与大容量的钽阳极组合成为大容量的导电高分子固体电解质钽电容器，能解决“现有固体电解质钽电容器由于阴极的容量偏低而难以制备出容量大（1mF以上）的固体电解质钽电解电容器”的技术问题。  

本发明采用的技术方案：所述导电聚合物二氧化钌薄膜电极形成于钽电容器的钽片表面，是一种以聚3，4-乙撑二氧噻吩或改性的聚3，4-乙撑二氧噻吩为基材、二氧化钌粉末分散其中的薄膜电极。这种将导电聚合物和超细二氧化钌粉末通过聚合或机械混合而形成的导电聚合物材料，超细二氧化钌粉末分散在导电聚合物本体中，其电导率高，容量大。

所述导电聚合物二氧化钌薄膜电极的制备方法是：先将二氧化钌粉末加入到3，4-乙撑二氧噻吩单体溶液和/或氧化剂溶液中，混合均匀；再将打磨好的钽片浸入3，4-乙撑二氧噻吩单体溶液中，使钽片表面吸附一层3，4-乙撑二氧噻吩单体；再将粘有3，4-乙撑二氧噻吩单体的钽片浸入氧化剂溶液中，反复进行5-20次；在0℃～+40℃的温度下聚合，直至钽片表面形成含有二氧化钌粉末的导电聚3，4-乙撑二氧噻吩薄膜。所述3，4-乙撑二氧噻吩单体溶液的溶剂为下列物质中的一种或几种：乙醇、甲醇、醋酸丁酯、正丁醇；所述氧化剂溶液的溶剂为下列物质中的一种或几种：乙醇、甲醇、正丁醇、水。 

    所述导电聚合物二氧化钌薄膜电极的制备方法也可采用如下方法：先将二氧化钌粉末加入预先聚合好的聚3，4-乙撑二氧噻吩溶液中，溶剂为下列物质中的一种或几种：乙醇、甲醇、正丁醇、醋酸丁酯、水；混合均匀；再将打磨好的钽片浸入该溶液中，反复5-20次；在常温下烘干，直至钽片表面形成含有二氧化钌粉末导电聚3，4-乙撑二氧噻吩薄膜。 

    所述大容量的导电高分子固体电解质钽电容器，包括钽阳极和位于钽阳极表面的片式薄膜电极，所述片式薄膜电极采用上述导电聚合物二氧化钌薄膜电极。