[发明专利]一种电容器阴极箔和电容器及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及电容器阴极材料及制备方法，尤其涉及一种电容器阴极箔和电容器及其制备方法。

背景技术

半导体材料MnO2作为铝或钽电容器阴极，使得电容器在结构上有了重大进展，根本上摆脱了电解液泄漏、干涸等因素导致电容器的失效问题。也使固体电解质电容器在电解电容器中拥有较好的温度频率特性。同时因其形状多样，使得电容器满足元器件片式化的发展方向，可以说固体电解质MnO2作为铝或钽电解电容器的阴极材料使得电解电容器的性能达到了一个新的水平。

电容器要求小型、片式、大容量、低等效串联电阻、低损耗正切值和高频性能。MnO2作为阴极材料，由于其工艺环节繁多、电导率低（1S/cm左右）以至难以取得良好的高频特性，从而使得固体电容器的等效串联电阻Res较大，已不能满足当前电路日益高频化的要求。采用更高电导率的材料作为电解电容器的阴极，已成为电解电容器的发展趋势。

由于其具有高电导性，π-共轭聚合物特别适用于用作固体电解质。π-共轭聚合物还被称为导电聚合物或合成金属。由于与金属相比聚合物在可加工性、重量和化学改性特性的目标调节方面具有优势，π-共轭聚合物在经济上面的重要性逐渐增加。已知π-共轭聚合物的例子是聚吡咯、聚苯胺、聚乙炔、聚苯乙炔、聚噻吩。其中新型导电聚合物聚（3，4-亚乙基二氧噻吩）不仅环境稳定性好，在-60℃～120℃的温度范围内，导电率非常稳定，不受气候温度的影响，且具有比MnO2、TCNQ复合盐、聚苯胺和聚吡咯高得多的电导率（1～500S/cm）,其用作电容器的阴极材料可更有效地降低电容器的Res，改善电容器的阻抗-频率和容量频率特性。

发明内容

本发明的发明目的在于克服现有技术问题，提供一种电容器阴极箔及其制备方法，在高比表面积的多孔性金属氧化物介质层上通过电化学聚合方法被覆一层新型导电聚合物。

为了实现上述发明目的，本发明采用的技术方案为：

一种电容器阴极箔，由内至外分别为可氧化金属层、金属氧化层和电解质层，

所述可氧化金属层的材质为阀金属或钽、铌、铝、钛、锆、铪、钒的合金及化合物；

所述电解质层为含有导电聚合物的固体电解质，所述导电聚合物为具有通式（Ⅰ）或（Ⅱ）的重复单元，或通式（Ⅰ）和（Ⅱ）的重复单元的聚噻吩；

其中，

A表示任选取代的C1-C5亚烷基；

R表示直链或支链任选取代的C1-C18烷基、任选取代的C5-C12环烷基、任选取代的C6-C14芳基、任选取代的C7-C18芳烷基、任选取代的C1-C4羟基烷基或羟基；

X表示0-8的整数；

所述导电聚合物通过电化学聚合的方法覆在金属氧化层上形成导电聚合物膜，所述导电聚合物膜的厚度为100-1000μm。

其中，所述导电聚合物为聚噻吩、聚吡咯或聚苯胺。

其中，所述导电聚合物为聚（3，4-亚乙基二氧噻吩）。

为了实现上述发明目的，本发明采用另一技术方案为：

一种电容器，包括阴极箔，所述阴极箔由内至外分别为可氧化金属层、金属氧化层和电解质层；

所述可氧化金属层的材质为阀金属或钽、铌、铝、钛、锆、铪、钒的合金及化合物；

所述电解质层为含有导电聚合物的固体电解质，所述导电聚合物为具有通式（Ⅰ）或（Ⅱ）的重复单元，或通式（Ⅰ）和（Ⅱ）的重复单元的聚噻吩；

其中，

A表示任选取代的C1-C5亚烷基；

R表示直链或支链任选取代的C1-C18烷基、任选取代的C5-C12环烷基、任选取代的C6-C14芳基、任选取代的C7-C18芳烷基、任选取代的C1-C4羟基烷基或羟基；

X表示0-8的整数；

所述导电聚合物通过电化学聚合的方法覆在金属氧化层上形成导电聚合物膜，所述导电聚合物膜的厚度为100-1000μm。

为了实现上述发明目的，本发明采用又一技术方案为：

一种电容器阴极箔的制备方法，包括以下步骤：

1）选取阀金属或钽、铌、铝、钛、锆、铪、钒的合金及化合物作为可氧化金属层；

2）选取步骤1中可氧化金属的氧化物作为金属氧化层；

3）采用电化学聚合方法将导电聚合物覆在金属氧化层上，所述导电聚合物为具有通式（Ⅰ）或（Ⅱ）的重复单元，或通式（Ⅰ）和（Ⅱ）的重复单元的聚噻吩；

其中，

A表示任选取代的C1-C5亚烷基；