一种固液混合型电解电容器的制备方法与流程

本发明涉及电解电容器，具体涉及一种固液混合型电解电容器的制备方法。

背景技术：

1、电容器是一种基础的电子元件，是通过在两个靠近的导体中加一层不导电的绝缘介质材料，在外加电压的情况下，起到存储电荷的作用。根据制造材料的不同，可将电容器分为铝电解电容器、铌电解电容器、薄膜电容器、云母电容器和陶瓷电容器等，其中铝电解电容器单位体积电容量大，体积小、重量轻且价格低廉，在日常生活中应用广泛。在铝电解电容器中，又分为导电高分子固态铝电解电容器和液态铝电解电容器，近年来，固液混合型铝电解电容器由于能够结合导电高分子固态铝电解电容器和液态铝电解电容器的优势，因此受到了广泛的关注，并逐渐应用到新能源汽车、大功率快充和工业变频器等行业中。

2、作为铝电解电容器的核心部件之一，电解液的研发也逐渐深入，电解液主要包括溶剂、溶质和添加剂，其中溶剂作为电解液的主体，主要是起到分散和溶解溶质的作用，而溶质是电解液的核心部分，主要是起到提高电解液的电导率的作用，而添加剂是起到改良的效果，虽然现有的电解液能够满足电解液的相关测试参数要求，但是随着电子行业和大型工业设备的快速发展，对铝电解电容器的电导率和容量引出率等综合性能提出了更高的要求。

3、基于此，本发明提供了一种固液混合电解液，具有较高的电导率，可直接应用于铝电解电容器中，实现提高铝电解电容器电容量和容量引出率等综合性能的目的。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种固液混合型电解电容器的制备方法，解决了传统电解电容器电导率等电化学性能较差的问题。

2、本发明的目的可以通过以下技术方案实现：

3、一种固液混合型电解电容器的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：

4、步骤一：将表面含有氧化膜的正极铝箔和负极碳箔，以及正负极导针介入电解纸，卷绕，形成芯包；

5、步骤二：对芯包进行干燥处理，并将其点焊在铁条上，进行化成充电；

6、步骤三：将经化成操作的芯包烘干，浸入固液混合电解液中，进行含浸处理；

7、步骤四：将经含浸处理的芯包进行烘干处理，装入铝壳中，使用丁基橡胶进行封装，进行老化处理，制得固液混合型电解电容器；

8、所述固液混合电解液包括以下重量份的原料：主溶剂50-60份、助溶剂10-20份、导电纳米聚合物4-8份、甲酸铵2-4份、对硝基甲醇1-3份、水杨酸0.5-1份、硼酸0.5-2份、磷酸0.1-0.5份；

9、所述导电纳米聚合物是通过微乳液法制备纳米聚吡咯，再接枝噻吩基团制备。

10、进一步地，所述主溶剂为乙二醇；所述助溶剂为γ-丁内酯、环丁砜或者二甲基亚砜中的任意一种。

11、进一步地，所述固液混合电解液的制备方法包括以下制备步骤：

12、第一步：将重量份的主溶剂和助溶剂混合，形成均匀溶液，升高温度至60-80℃，加入重量份的导电纳米聚合物，超声分散20-40min，获得电解预混液；

13、第二步：向电解预混液中加入重量份的甲酸铵、对硝基甲醇、水杨酸、硼酸和磷酸，在80-90℃的温度环境中搅拌混合5-10min，静置10-15min后，自然冷却，获得固液混合电解液。

14、进一步地，所述导电纳米聚合物的制备方法包括以下制备步骤：

15、步骤s1：将十二烷基硫酸钠溶于纯水中，搅拌30-60min后，加入吡咯单体，在100-200rpm的转速下搅拌1-2h后，降低转速至20-40rpm，加入甘油，搅拌至形成均匀溶液；

16、步骤s2：将过硫酸铵溶于纯水中，配置成引发剂溶液，滴加至步骤s1制备的均匀溶液中，加毕，室温搅拌12-24h，离心分离固体产物，使用丙酮和纯水洗涤，真空干燥，获得纳米聚吡咯；

17、步骤s3：将纳米聚吡咯超声分散在体积分数为65-75%的乙醇水溶液中，加入2-溴噻吩和碱性催化剂，混匀后，升高体系温度至60-70℃，搅拌12-24h，出料，离心分离固体物料，洗涤，真空干燥，获得导电纳米聚合物。

18、通过上述技术方案，以十二烷基硫酸钠为乳化剂，甘油为助乳化剂，利用微乳液聚合的方式，制备出纳米聚吡咯，由于聚吡咯结构中含有丰富的仲氨基，可以在碱性条件下与2-溴噻吩结构中的卤素基团发生亲核取代反应，从而在纳米聚吡咯结构中引入了大量的噻吩基团，获得导电纳米聚合物。

19、进一步地，步骤s1中，所述十二烷基硫酸钠、纯水、吡咯单体、甘油的质量比为3-5：40-60：1：0.2-0.4。

20、进一步地，步骤s2中，所述引发剂溶液的质量百分比浓度为4-8%。

21、进一步地，步骤s2中，所述引发剂溶液和均匀溶液的体积比为1：4-6。

22、进一步地，步骤s3中，所述纳米聚吡咯和2-溴噻吩的质量比为1：0.1-0.25。

23、进一步地，步骤s3中，所述碱性催化剂为氢氧化钠或者氢氧化钾。

24、本发明的有益效果：

25、（1）本发明通过制备纳米级聚吡咯，可以提高其比表面积，在电解液溶剂中的有序度提高，从而能够有效增强电解液的电导率，在纳米聚吡咯结构中引入噻吩基团后，利用化学键，可以减小聚吡咯和噻吩基团之间的电子传输能垒，有利于提高载流子的迁移率，因此可进一步增强纳米聚吡咯的导电性，使得电解液的电导率得到进一步提高。

26、（2）本发明在制备固液混合电解电容器过程中，需要将芯包含浸在固液混合电解液中，由于电解液中含有的导电纳米聚合物成分需要进入芯包中铝箔的孔隙中，因此需要导电聚合物具有较小的粒径，而本发明通过微乳液聚合制备的导电纳米聚合物粒径较小，有利于芯包在含浸过程中负载更多的导电纳米聚合物，而且聚吡咯具有较强的电荷存储能力，从而提高固液混合电解电容器的电容量，配合电解液中其他成分，产生协同作用，可进一步提高固液混合型电解电容器的容量引出率等综合性能。

27、当然，实施本发明的任一产品并不一定需要同时达到以上所述的所有优点。

技术特征：

1.一种固液混合型电解电容器的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的一种固液混合型电解电容器的制备方法，其特征在于，所述主溶剂为乙二醇；所述助溶剂为γ-丁内酯、环丁砜或者二甲基亚砜中的任意一种。

3.根据权利要求1所述的一种固液混合型电解电容器的制备方法，其特征在于，所述固液混合电解液的制备方法包括以下制备步骤：

4.根据权利要求1所述的一种固液混合型电解电容器的制备方法，其特征在于，所述导电纳米聚合物的制备方法包括以下制备步骤：

5.根据权利要求4所述的一种固液混合型电解电容器的制备方法，其特征在于，步骤s1中，所述十二烷基硫酸钠、纯水、吡咯单体、甘油的质量比为3-5：40-60：1：0.2-0.4。

6.根据权利要求4所述的一种固液混合型电解电容器的制备方法，其特征在于，步骤s2中，所述引发剂溶液的质量百分比浓度为4-8%。

7.根据权利要求4所述的一种固液混合型电解电容器的制备方法，其特征在于，步骤s2中，所述引发剂溶液和均匀溶液的体积比为1：4-6。

8.根据权利要求4所述的一种固液混合型电解电容器的制备方法，其特征在于，步骤s3中，所述纳米聚吡咯和2-溴噻吩的质量比为1：0.1-0.25。

9.根据权利要求4所述的一种固液混合型电解电容器的制备方法，其特征在于，步骤s3中，所述碱性催化剂为氢氧化钠或者氢氧化钾。

技术总结
本发明涉及电解电容器技术领域，公开了一种固液混合型电解电容器的制备方法，通过将正极铝箔和负极碳箔以及正负极导针介入电解纸中，卷绕形成芯包，再对芯包进行化成处理，接着将芯包浸入固液混合电解液中进行含浸处理，最后进行封装操作，获得固液混合型电解电容器，其中，固液混合电解液由主溶剂、助溶剂、导电纳米聚合物等成分组成，导电纳米聚合物的存在可以使电解液的导电性得到巨大提升，而且该导电纳米聚合物粒径较小，有利于芯包在含浸过程中负载更多的导电纳米聚合物，提高固液混合电解电容器的电容量，配合电解液中其他成分，可有效提高固液混合型电解电容器的容量引出率等综合性能。

技术研发人员：王德全,罗志刚,王志雄,邓艳丽,盛雄飞
受保护的技术使用者：深圳市新中元电子有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/14