[发明专利]一种新型固态铝电解电容器及其制备方法

说明书

一种新型固态铝电解电容器，包括阳极箔、电解纸和阴极箔，阳极箔、电解纸和阴极箔卷绕或者折叠成芯包，芯包封装在外壳内；阳极箔和阴极箔之间形成有固态电解质；阴极箔包括碳纤维纱，碳纤维纱表面包覆有木质素磺酸钠掺杂的聚吡咯的复合材料。本发明的新型固态铝电解电容器比传统的固态铝电解电容器的电容器高18％；经过20000次循环后，电容量还能够保持在92.3％。

技术领域

本发明涉及一种铝电解电容器，尤其涉及一种新型固态铝电解电容器及其制备方法。

背景技术

目前铝电解电容器的阳极箔和阴极箔基本都是采用的铝箔，其中固态铝电解电容器在阳极箔和阴极箔之间形成有固态电解质，其中固态电解质为高分子导电聚合物，例如PEDOT。在实际的研发和生产中，针对电容器的电容器关注的是阳极箔，也就是尽可能的增加阳极箔的表面积，然而在中高压铝电解电容器中，由于阳极箔表面的氧化膜比较厚，很难有效的增加阳极箔的表面积，否则阳极箔的耐压值很难得到保证。然而对于阴极箔的表面积很少得到关注。

随着电子产品的发展，铝电解电容器的发展趋势是小型化，并且机械性能的要求越来越高。而传统的固态铝电解电容器由于阳极箔以及阴极箔表面积的限制以及固态铝电解电容器电解质的固有特性，使得传统的固态铝电解电容器的循环性能、电容器和机械性都很难满足行业的要求。

发明内容

本发明要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种电容量高、循环性能好的新型固态铝电解电容器及其制备方法。

为解决上述技术问题，本发明提出的技术方案为：一种新型固态铝电解电容器，包括阳极箔、电解纸和阴极箔，所述阳极箔、电解纸和阴极箔卷绕或者折叠成芯包，芯包封装在外壳内；所述阳极箔和阴极箔之间形成有固态电解质；所述阴极箔包括碳纤维纱，所述碳纤维纱表面包覆有木质素磺酸钠掺杂的聚吡咯的复合材料。

上述的新型固态铝电解电容器，优选的，所述木质素磺酸钠掺杂的聚吡咯的复合材料中，木质素磺酸钠的重量占整个复合材料的15-40％。

上述的新型固态铝电解电容器，优选的，所述固态电解质包括噻吩及其衍生物或者聚苯铵及其衍生物或者聚吡咯及其衍生物中的一种。

一种新型固态铝电解电容器的制备方法，包括以下步骤；

1)阴极箔的制备；

①将碳纤维纱裁切成预设尺寸；

②将碳纤维纱依次用丙酮、乙醇和去离子水洗涤；

③将碳纤维纱在工作电解液中进行电化学聚合60-200分钟，得到纤维状电极，所述碳纤维纱作为工作电极，圆柱形不锈钢网作为对电极；所述工作电解液包括吡咯、HClO₄和木质素磺酸钠；所述吡咯的浓度为4-8g/L，木质素磺酸钠的浓度为2-4g/L，HClO₄的浓度为0.1-0.2mol/L；电化学反应时电流为2-4mA。在本发明中，当电化学沉积的时间超过200分钟，那么碳纤维纱表面就会沉积过多的木质素磺酸钠掺杂的聚吡咯的复合材料，一个会增加阴极箔的厚度，另一个会降低活性材料的利用，从而降低阴极箔的有效比表面积。

④将步骤③获得的纤维状电极用去离子洗涤，然后在惰性气氛保护下在25-50℃的情况下干燥10小时以上，得到阴极箔；

2)将阳极箔、电解纸和阴极箔卷绕或者折叠成芯包；

3)将步骤2)的芯包含浸固态电解质的溶液；

4)干燥；

5)将芯包密封组装在外壳内。

上述的新型固态铝电解电容器的制备方法，优选的，所述步骤4)将芯包干燥后，将芯包浸入到聚甘油中，然后再将芯包密封组装在外壳内。