一种固态铝电解电容器阴极导电薄膜及其制备方法和应用

文档序号：36891 发布日期：2021-09-24 浏览：31次 >En<

阅读说明：本技术 一种固态铝电解电容器阴极导电薄膜及其制备方法和应用 (Cathode conductive film of solid aluminum electrolytic capacitor and preparation method and application thereof ) 是由熊礼龙武晶晶杜显锋于 2021-04-28 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种固态铝电解电容器阴极导电薄膜及其制备方法和应用,属于铝电解电容器领域。包括：使用气相沉积法在铝电解电容器阳极箔介质层表面进行导电金属薄膜的沉积；对沉积的导电层进行阴极电极引出,即在铝电解电容器阳极箔介质层表面制得导电薄膜。本发明所用的气相化学法避免了液相法中溶液分子难以进入阳极铝箔表面微小孔洞的问题,使导电薄膜在微纳米级孔洞中具有高的阶梯覆盖率,提高了电容器的容量引出率。使用本发明的气相化学法制备的导电薄膜结构致密、杂质少,均匀性好等优势。(The invention discloses a cathode conductive film of a solid-state aluminum electrolytic capacitor and a preparation method and application thereof, belonging to the field of aluminum electrolytic capacitors. The method comprises the following steps: depositing a conductive metal film on the surface of the anode foil dielectric layer of the aluminum electrolytic capacitor by using a vapor deposition method; and leading out a cathode electrode of the deposited conductive layer, namely preparing the conductive film on the surface of the anode foil dielectric layer of the aluminum electrolytic capacitor. The gas phase chemical method used by the invention avoids the problem that solution molecules are difficult to enter micro holes on the surface of the anode aluminum foil in the liquid phase method, so that the conductive film has high step coverage rate in the micro-nano holes, and the capacity extraction rate of the capacitor is improved. The conductive film prepared by the gas phase chemical method has the advantages of compact structure, less impurities, good uniformity and the like.)

技术领域

本发明属于铝电解电容器领域，具体涉及一种固态铝电解电容器阴极导电薄膜及其制备方法和应用。

背景技术

固态铝电解电容器作为一种常用储能器件，具有小体积、大容量、低成本、高频低阻抗等优良特性，在许多领域有广泛的应用前景。固态铝电解电容器中导电阴极的性能是制约固态器件性能的关键影响因素，因此开发具有优良特性的固态导电阴极是固态铝电解电容器研究的核心。当前使用的制备固态铝电解电容器导电阴极的方法主要为液相法。液相法制备固态阴极时具有操作简易、容易实施大规模生产等优势，但液相法中不可避免存在表面张力和分子尺寸的影响，溶剂或分散剂等不容易进入电解电容器阳极箔表面的微纳多孔结构中；溶液中存在的酸性物质、强氧化剂等会对铝电解电容器阳极箔表面介质层造成损害，从而造成固态铝电解电容器实际引出容量偏低、耐压减小以及漏电流增大等问题，且溶液法制备的导电层中容易残留来自溶剂中的杂质使导电薄膜的导电率降低，增大了固态电容器的等效串联电阻和损耗。而目前采用液相法在固态铝电解电容器阳极箔介质层上制备的传统导电阴极薄膜(氧化锰、四氰基对苯二醌二甲烷、导电聚合物等)与介质层的附着力不够强，且上述类材料的导电膜本身不够致密，无法有效的抵挡工况环境中潮气等对阳极箔介质层的侵蚀，造成电容器寿命缩减等问题。

经文献调研，在固态铝电解电容器行业中：2006年，彭佳等人采用化学氧化法合成导电聚苯胺作为固态阴极。1996年，Yasuo Kudoh,等人在固态铝电解电容器介质层表面使用两种方法预先沉积氧化锰层，再采用电化学法制备聚吡咯作为固态阴极。2007年，高魁使用浸渍法制备了全固态导电聚苯胺电解电容器。对比以上的文献报道我们发现了一个共同之处，即其采用化学聚合或电聚合法制备的导电聚合物材料电导率较低，且都采用的有机溶剂会造成较大环境负荷。

发明内容

为了克服上述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种固态铝电解电容器阴极导电薄膜及其制备方法和应用。

为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案予以实现：

本发明公开了一种固态铝电解电容器阴极导电薄膜的制备方法，包括：

使用气相沉积法在铝电解电容器阳极箔介质层表面进行导电金属薄膜的沉积；

对沉积的导电层进行阴极电极引出，即在铝电解电容器阳极箔介质层表面制得导电薄膜。

优选地，所述铝电解电容器阳极箔的几何面积尺寸可调。

优选地，所述气相沉积法包括原子层沉积法、化学气相沉积法和等离子体增强原子层沉积法。

优选地，导电金属薄膜的材料选择包括铝、镍、铜、锌、银、金和铂及铝、镍、铜、锌、银、金和铂的合金材料。

优选地，对沉积的导电层进行阴极电极引出是使用导电碳浆、银浆、铝箔或银丝引出。

本发明还公开了采用上述的制备方法制得的固态铝电解电容器阴极导电薄膜。

本发明还公开了上述的固态铝电解电容器阴极导电薄膜作为固态铝电解电容器阴极的应用。

本发明还公开了上述的固态铝电解电容器阴极导电薄膜在制备固态铝电解电容器复合导电阴极的预沉积层中的应用。

进一步地，在制备的固态铝电解电容器阴极导电薄膜的表面制备复合导电层，然后再使用导电碳浆、银浆、铝箔或银丝作为复合导电层的阴极引出端。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

1)本发明首次公开采用气相沉积法在铝电解电容器阳极箔介质层表面制备金属基导电阴极薄膜，由于气相沉积法的主要反应物都是气态分子，可以容易且均匀地进入到微纳米级孔隙中。同时，气相沉积法的生成物与基底有着较好的附着力，所制备的导电薄膜不会残留有杂质。又由于金属的超高导电性、优异的温度特性，因此使用气相沉积法制备的导电金属基薄膜具有电导率高、宽温性能好、在复杂多孔表面的保形性高和阶梯覆盖率高以及与基底附着力强，金属基导电薄膜的致密性也可以起到对介质较好的保护作用。而且气相沉积法可以对薄膜厚度实现精确控制并且重复性高。因此，本发明所用的气相沉积法避免了液相法中溶液分子难以进入阳极铝箔表面微小孔洞的问题，使导电薄膜在微纳米级孔洞中具有高的阶梯覆盖率，提高了电容器的容量引出率。

2)气相沉积法的使用能够有效避免液相法制备时溶液中酸性物质以及强氧化剂对铝箔介质层的损害。

3)本发明中使用气相法制备的导电薄膜结构致密、杂质少，均匀性好等优势。

4)本发明使用气相法得到的导电薄膜既可以直接作为固态铝电解电容器的阴极，也可以作为复合导电阴极层的预沉积层。使用气相沉积技术制备的导电薄膜做固态铝电解电容器阴极的预沉积层时，由于其结构致密、均匀度好、对介质层的覆盖度高以及与介质层的附着力强等优势，可以有效地避免后续制备复合导电层时对介质层的破坏。

5)本发明所制备的金属导电薄膜与其他导电材料相比具有超高的导电性，可以有效提升固态铝电解电容器的频率性能。

6)本发明所制备的金属导电薄膜致密，可以有效地抵御潮气对阳极箔介质层的侵蚀，提高器件的寿命。

附图说明

图1为固态铝电解电容器的结构示意图；

图2为铝阳极箔介质层上气相沉积导电金属薄膜后的截面SEM图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。

需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

下面结合附图对本发明做进一步详细描述：

参见图1和图2，来说明本发明在铝电解电容器阳极箔介质层表面制备导电薄膜的原理，本发明使用气相化学沉积法在铝电解电容器阳极箔介质层表面进行导电金属薄膜的沉积，对沉积的导电层进行阴极电极引出，即在铝电解电容器阳极箔介质层表面制得导电薄膜。

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