一種具有復合固體電解質的固體電解電容器及其制備方法
【技術領域】
[0001] 本發明屬于固體電解電容器制備領域，具體設及一種具有復合固體電解質的固體 電解電容器及其制備方法。
【背景技術】
[0002] 商業化的固體電解電容器是W二氧化儘或導電高分子作為固體電解質，其廣泛應 用于消費電子、物聯網、智能通信、微波通信、汽車電子、航空軍事等領域。其中W二氧化儘 為固體電解質的固體粗電解電容器商業化較早，具有高工作電壓、低漏電流等優點，但由于 二氧化儘固體電解質的電導率低，因此二氧化儘固體粗電解電容器的等效串聯電阻巧SR) 高。一種新型導電高分子具有高電導率，W其作為固體電解質的固體侶電解電容器則具有 超低等效串聯電阻巧SR)、良好的高頻特性和高安全性等顯著優勢，成為固體電解電容器發 展的趨勢，但它的工作電壓明顯低于二氧化儘固體粗電解電容器，大大限制了其應用范圍。 合理利用二氧化儘及導電高分子固體電解質的優點，將可W提供良好綜合性能的固體電解 電容器。
【發明內容】
[0003] 本發明的目的在于針對現有技術存在的不足，提供一種具有復合固體電解質的固 體電解電容器及其制備方法。使用該復合固體電解質的固體電解電容器具有高工作電壓、 低漏電流和低等效串聯電阻巧SR)，而且制備工藝簡單、性能可控。
[0004] 為了實現W上目的，本發明采用如下技術方案：
[0005] 一種具有復合固體電解質的固體電解電容器，復合固體電解質設置于閥金屬氧化 物電介質層表面，至少包含二氧化儘第一固體電解質及導電高分子第二固體電解質。
[0006] 電介質層的40~100%表面覆蓋二氧化儘第一固體電解質，更優地電介質層的 80~100%表面覆蓋二氧化儘第一固體電解質，電介質層的剩余表面及二氧化儘第一固體 電解質表面覆蓋導電高分子第二固體電解質。 陽007] 二氧化儘第一固體電解質的平均厚度為0. 11~10ym，更優地平均厚度為0. 5~ 5ym。導電高分子第二固體電解質的平均厚度與二氧化儘第一固體電解質的平均厚度比值 為80:1~1:1，更優地比值為40:1~2:1。
[0008] 導電高分子第二固體電解質為聚化咯及其衍生物、聚嚷吩及其衍生物、聚苯胺及 其衍生物、聚苯乙締及其衍生物、聚化晚及其衍生物、聚對苯及其衍生物、聚哇嘟及其衍生 物中的至少一種。
[0009] 本發明具有復合固體電解質的固體電解電容器，按W下步驟進行制備：
[0010] (1)電介質層的制備：在閥金屬或閥金屬氧化物的陽極表面，通過陽極氧化形成 閥金屬氧化物，制得電介質層；
[0011] (2)復合固體電解質的制備：通過浸潰、噴涂、電泳、印刷等方式，在電介質層的表 面形成包含硝酸儘的溶液，并熱分解，制備二氧化儘第一固體電解質；在電介質層的剩余表 面及二氧化儘第一固體電解質表面，通過化學聚合方法或電化學聚合方法制備導電高分子 第二固體電解質，制得復合固體電解質；
[0012] (3)固體電解電容器的組裝：在復合固體電解質的表面覆蓋導電碳層及銀層，并 組裝、封裝成固體電解電容器。
[0013] 步驟（1)中，作為陽極的閥金屬為侶、粗、妮、鐵中的至少一種，閥金屬氧化為一氧 化妮；作為電介質層的閥金屬氧化物為與陽極對應的=氧化二侶、五氧化二粗、一氧化妮、 二氧化鐵中的至少一種。
[0014] 步驟似中，電介質層的41~100 %表面覆蓋二氧化儘第一固體電解質，更優地電 介質層的80~100%表面覆蓋二氧化儘第一固體電解質，且二氧化儘第一固體電解質的平 均厚度為0. 11~10ym，更優地平均厚度為0. 5~5ym。 陽01引步驟（3)中，電介質層的剩余表面及二氧化儘第一固體電解質的表面覆蓋導電高 分子第二固體電解質。導電高分子第二固體電解質為聚化咯及其衍生物、聚嚷吩及其衍生 物、聚苯胺及其衍生物、聚苯乙締及其衍生物、聚化晚及其衍生物、聚對苯及其衍生物、聚哇 嘟及其衍生物中的至少一種。導電高分子第二固體電解質的平均厚度與二氧化儘第一固體 電解質的平均厚度比值為80:1~1:1，更優地比值為40:1~2:1。
[0016] 本發明的有益效果在于：使用該復合固體電解質的固體電解電容器，具有高工作 電壓、低漏電流和低等效串聯電阻巧SR)，而且制備工藝簡單、性能可控。
【附圖說明】
[0017] 圖1表示電介質層表面包含二氧化儘第一固體電解質的俯視圖
[0018] 圖2表示電介質層表面包含二氧化儘第一固體電解質的正視圖
[0019] 圖3表示電介質層表面包含復合固體電解質的俯視圖
[0020] 圖4表示電介質層表面包含復合固體電解質的正視圖
[0021] 1 陽極
[0022] 2電介質層
[0023] 3二氧化儘第一固體電解質
[0024] 4導電高分子第二固體電解質 陽02引 5復合固體電解質
【具體實施方式】
[0026] 本發明中，固體電解電容器，由閥金屬或閥金屬氧化物陽極1，設置在所述陽極1 表面上的閥金屬氧化物電介質層2,W及設置在所述電介質層表面的復合固體電解質5構 成。復合固體電解質至少包含二氧化儘第一固體電解質3及導電高分子第二固體電解質4。
[0027] 本發明中，電介質層的40~100%表面覆蓋二氧化儘第一固體電解質，更優地電 介質層的80~100%表面覆蓋二氧化儘第一固體電解質，電介質的剩余表面及二氧化儘第 一固體電解質的表面覆蓋導電高分子第二固體電解質。
[0028] 本發明中，二氧化儘第一固體電解質的平均厚度為0. 11~IOym，更優地平均厚 度為0.5~5ym。導電高分子第二固體電解質的平均厚度與二氧化儘第一固體電解質的平 均厚度比值為80:1~1:1，更優地厚度比值為40:1~2:1。
[0029] 本發明中，導電高分子第二固體電解質為聚化咯及其衍生物、聚嚷吩及其衍生物、 聚苯胺及其衍生物、聚苯乙締及其衍生物、聚化晚及其衍生物、聚對苯及其衍生物、聚哇嘟 及其衍生物中的至少一種。
[0030] 本發明中，具有復合固體電解質的固體電解電容器，按W下步驟進行制備： 陽〇3U (1)電介質層的制備：將閥金屬或閥金屬氧化物陽極，在包含己二酸、憐酸、棚酸 或其鹽中至少一種的溶液中，通過陽極氧化在陽極表面形成相應的閥金屬氧化物，制得電 介質層； 陽0巧 似復合固體電解質的制備：通過浸潰、噴涂、電泳、印刷等方式，在電介質層的表 面形成包含硝酸儘的溶液，再熱分解；重復浸潰及熱分解多次，制備二氧化儘第一固體電解 質；在電介質層的剩余表面及二氧化儘第一固體電解質的表面，通過化學聚合或電化學聚 合方法形成導電高分子第二固體電解質，制得復合固體電解質；
[0033] (3)固體電解電容器的組裝：在復合電解質的表面依次覆蓋導電碳層及銀層，組 裝并W環氧模塑料塑封，制備固體電解電容器。
[0034] 本發明步驟（1)中，作為陽極的閥金屬為侶、粗、妮、鐵中的至少一種，閥金屬氧化 為一氧化妮；作為電介質層的閥金屬氧化物為與陽極對應的=氧化二侶、五氧化二粗、一氧 化妮、二氧化鐵中的至少一種。
[0035] 本發明步驟（2)中，由于固體電解電容器的漏電流和耐電壓主要取決于電介質 層，因此在電介質層表面先制備二氧化儘第一固體電解質，W提高固體電解電容器的耐電 壓。再制備導電高分子第二固體電解質，使固體電解電容器保持低等效串聯電阻。
[0036] 本發明步驟似中，電介質層的41~100 %表面覆蓋二氧化儘第一固體電解質，更 優地電介質層的80~100 %表面覆蓋二氧化儘第一固體電解質。當第一固體電解質全部覆 蓋電介質層的表面，可W完全保護電介質層不與導電高分子第二固體電解質接觸，W保證 固體電解電容器的耐電壓，但是同時也完全阻斷了高電導率的導電高分子第二固體電解質 與電介質層接觸的通道，可能無法很好地保持固體電解電容器低等效串聯電阻。同時控制 二氧化儘第一固體電解質的平均厚度為0. 11~lOym，更優地為0.5~5ym，如果平均厚 度小于0. 11ym，采用浸潰、噴涂等溶液法不能達到要求，就不能保證本發明的工藝可操作 性，也不能