[发明专利]低阻抗固液混合电解液及其制备方法与应用

说明书

本发明属于电解液技术领域，公开了一种低阻抗固液混合电解液及其制备方法与应用。所述固液混合电解液，包含PEDOT/PSS聚合物，制备所述PEDOT/PSS聚合物的操作包括分步聚合和超声搅拌。所述低阻抗固液混合电解液的性能优良，采用所述低阻抗固液混合电解液所制得的电容器具备更好的容量引出率、耐高温性能和导电性能。

技术领域

本发明属于电解液技术领域，尤其涉及一种低阻抗固液混合电解液及其制备方法与应用。

背景技术

现阶段，以导电高分子聚噻吩为阴极材料的技术极大的促进了铝电解电容器的技术发展。相比较传统液态铝电解电容器，导电高分子固态铝电解电容器在低温性能、高频特性方面具有极大的优势，能适应大功率、高频、大纹波滤波应用，但也存在漏电较大、抗浪涌电压能力较差等问题。而采用固液混合电解液制得的铝电解电容器由于能够较好的结合固态和液态二者的优势，因而在新能源汽车、5G通信、大功率快充、工业变频器等行业的应用得到快速发展。

然而现有的固液混合电解液(电解质)在高温稳定性、容量引出率和导电性等性能方面还存在一定的不足。因此，希望提供一种综合性能更好，生产更为简便的固液混合电解液产品。

发明内容

本发明旨在至少解决上述现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明提出一种低阻抗固液混合电解液及其制备方法与应用，所述低阻抗固液混合电解液的性能优良，采用所述固液混合电解液所制得的电容器具备更好的容量引出率、耐高温性能和导电性能。

本发明提供一种低阻抗固液混合电解液，包含PEDOT/PSS聚合物，制备所述PEDOT/PSS聚合物的操作包括分步聚合和超声搅拌。

在使用电解液制备铝电解电容器时，电解液及其所含有的聚噻吩成分需要进入铝箔的孔洞，因此对聚噻吩的粒径有一定的要求，粒径越小其效果越佳。但在使用高浓度的原料进行聚噻吩的制备时，很难保证产品的粒径大小和稳定性，而低浓度的原料又会对所制得产品的电导率产生不良影响，因此传统电解液中聚噻吩的粒径大小通常以40纳米至数百纳米不等，难以实现更小的粒径。本发明所制得的PEDOT/PSS聚合物属于聚噻吩中的一种，本发明发现通过采用分步聚合并辅以超声搅拌的方式，所制得的PEDOT/PSS聚合物中绝大多数的粒径可小于30nm，能够有效降低PEDOT/PSS的粒径。

优选的，所述低阻抗固液混合电解液中PEDOT/PSS聚合物所占质量百分数为6-12％。本发明所述低阻抗固液混合电解液中PEDOT/PSS聚合物含量较高，可实现良好的导电性能。

优选的，所述低阻抗固液混合电解液还包括助渗透溶剂，所述助渗透溶剂包括乙二醇、环丁砜或γ-丁内酯中的至少一种。乙二醇、环丁砜和γ-丁内酯不仅起到溶剂的作用，还可以提高电解液渗透性和容量引出。

更优选的，所述助渗透溶剂为乙二醇、环丁砜和γ-丁内酯的组合。由于乙二醇的黏度较大，将环丁砜、γ-丁内酯与乙二醇配合，能够有效控制黏度并实现更好的电解液渗透性和容量引出提高效果。

优选的，所述低阻抗固液混合电解液还包括高温稳定剂，所述高温稳定剂为硼酸、水杨酸和对硝基苯酚中的组合。

本发明还提供了上述低阻抗固液混合电解液的制备方法，包括以下步骤：

(1)将水，3,4-乙烯二氧噻吩和催化剂混合，分步多次加入聚苯乙烯磺酸钠进行反应，超声搅拌，制得PEDOT/PSS分散液；

(2)将助渗透溶剂、高温稳定剂与所述PEDOT/PSS分散液混合，制得低阻抗固液混合电解液。

步骤(1)中所述PEDOT/PSS分散液中包含有所制得PEDOT/PSS聚合物，其绝大多数的粒径小于30nm。

优选的，所述催化剂为过硫酸钠、过硫酸铵或过氧化氢中的至少一种。