CN109251484A - 高分子复合材料、电容器封装结构及其等的制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种高分子复合材料、电容器封装结构及其等的制造方法。制造方法包含下列步骤：将乳化剂、3,4‑二氧乙基噻吩(EDOT)以及聚苯乙烯磺酸(PSS)加入溶剂中，以形成混合溶液；以及起始混合溶液中的3,4‑二氧乙基噻吩、聚苯乙烯磺酸以及乳化剂三者之间的化学反应，以形成高分子复合材料。本发明所提供的高分子复合材料在用于固态电容器时，可增加电容器阴极的含浸率，进而提升固态电容器的整体电气特性。
Description
技术领域
本发明涉及一种高分子复合材料及其制造方法以及一种电容器封装结构及其制造方法，特别是涉及一种用于固态电容器的高分子复合材料及其制造方法以及一种使用高分子复合材料的电容器封装结构及其制造方法。
背景技术
电容器已广泛地被使用于消费性家电用品、计算机主板及其周边、电源供应器、通讯产品、及汽车等的基本组件，其主要的作用包括：滤波、旁路、整流、耦合、去耦、转相等。是电子产品中不可缺少的组件之一。电容器依照不同的材质及用途，有不同的型态，包括铝质电解电容、钽质电解电容、积层陶瓷电容、薄膜电容等。现有技术中，固态电解电容器具有小尺寸、大电容量、频率特性优越等优点，而可使用于中央处理器的电源电路的解耦合作用上。固态电解电容器是以固态电解质取代液态电解液做为阴极，而导电高分子基于其高导电性、制作过程容易等优点已被广泛应用于固态电解电容的阴极材料。
可用于固态电溶液的阴极的导电高分子包含聚苯胺(polyaniline，PAni)、聚吡咯(polypyrrole，PPy)及聚噻吩(polythiophene，PTh)等材料及其衍生物。其中，PEDOT:PSS复合物具有优异的导电性，且相较于其他高分子，例如PAni和PPy等，PEDOT:PSS复合物具有较低的聚合速率，因此可在常温下进行聚合反应而降低的制备的困难度。另外，PEDOT:PSS复合物更具有相较于其他高分子较佳的耐候性及耐热性。除此之外，PEDOT:PSS复合物还具有良好分散性、低生产成本、高透明度以及优异的处理性(Processability)。因此，使用PEDOT:PSS复合物作为形成电容器的阴极部上导电高分子层的原料对于电容器的电气效果的提升有很大的帮助。
在以PEDOT:PSS复合物等导电高分子制造电容器的阴极部的过程中的一关键参数为含浸率。由PEDOT:PSS复合物等导电高分子所形成的固态电解质必须良好地渗入电极表面的腐蚀孔洞，用以增加导电高分子的含浸率，进而提升电容的容量。因此，有需要降低作为固态电解质的PEDOT:PSS复合物等导电高分子的粒径，使其更容易渗入腐蚀孔洞中。
因此，在本领域中，仍有需要提供一种用于固态电容器的高分子复合材料及其制造方法，用以降低高分子复合材料的粒径，进而提升电容器的整体电气性能。
发明内容
为了解决上述技术问题，根据本发明的其中一实施例，提供一种用于固态电容器的高分子复合材料的制造方法，其包含下列步骤：将一乳化剂、3,4-二氧乙基噻吩(EDOT)以及聚苯乙烯磺酸(PSS)加入一溶剂中，以形成一混合溶液；以及起始所述混合溶液中的3,4-二氧乙基噻吩、聚苯乙烯磺酸以及所述乳化剂三者之间的化学反应，以形成所述高分子复合材料。
更进一步地，所述乳化剂是选自于由下列所组成的群组：多元醇、十六烷基三甲基溴化铵、十二烷基三甲基溴化铵、聚乙二醇单硬脂酸酯、十二烷基硫酸钠、十二烷基苯磺酸钠、油酸及其衍生物、单硬脂酸甘油酯、聚氧乙烯单油酸酯、聚氧乙烯油醇醚、去水山梨糖醇月桂酸酯、去水山梨醇单棕榈酸酯、去水山梨醇单硬脂酸酯、去水山梨醇三硬脂酸酯、去水山梨醇单油酸酯、去水山梨醇倍半油酸酯、去水山梨醇三油酸酯、聚氧乙烯氧丙烯油酸酯、聚氧乙烯山梨醇六硬脂酸酯、混合脂肪酸和树脂酸的聚氧乙烯酯类、聚氧乙烯山梨醇羊毛脂衍生物、聚氧乙烯烷基芳基醚、聚氧乙烯山梨醇蜂蜡衍生物、聚氧乙烯单棕榈酸酯、聚乙二醇单棕榈酸酯、聚氧乙烯去水山梨醇三油酸酯、四乙二醇单月桂酸酯、聚氧乙烯单月桂酸酯、聚氧乙烯月桂醚、聚氧乙烯单油酸酯、聚氧乙烯单油酸酯、六乙二醇单硬脂酸酯、丙二醇单硬脂酸酯、聚氧乙烯氧丙烯硬脂酸酯、N-十六烷基-N-乙基吗啉基乙基硫酸钠、烷基芳基磺酸盐、聚氧丙烯硬脂酸酯、聚氧乙烯月桂醚、聚氧乙烯十八醇、二乙二醇单月桂酸酯、去水山梨醇月桂酸酯、去水山梨醇单棕榈酸酯、乙二醇二缩水甘油醚、聚乙二醇二缩水甘油醚、丙二醇双缩水甘油醚、聚丙二醇双缩水甘油醚、1,2,3-丙三醇缩水甘油醚，以及丁二醇双缩水甘油醚。
更进一步地，所述乳化剂是多元醇。
更进一步地，所述乳化剂是D-山梨醇、聚乙二醇或者聚丙三醇。
更进一步地，在所述混合溶液中，所述乳化剂占所述混合溶液的20至30重量％。
更进一步地，所述高分子复合材料的D50平均粒径是介于1至25纳米之间。
更进一步地，在起始所述混合溶液中的3,4-二氧乙基噻吩、聚苯乙烯磺酸以及所述乳化剂三者之间的化学反应的步骤之前，还进一步包括：加入一氧化剂于所述混合溶液中。
根据本发明的另一实施例，提供一种电容器封装结构的制造方法，其包含：提供至少一电容器，至少一所述电容器的一阴极部使用如上所述的制造方法所制造出的所述高分子复合材料；以及通过一封装结构以封装至少一所述电容器，其中，电性连接于至少一所述电容器的一正极接脚与一负极接脚部分裸露在所述封装结构外。
根据本发明的另一实施例，提供一种高分子复合材料，其应用于一电容器的一阴极部。所述高分子复合材料包含聚二氧乙基噻吩、聚苯乙烯磺酸以及一乳化剂，其中，所述乳化剂包覆聚二氧乙基噻吩以及聚苯乙烯磺酸。
更进一步地，所述乳化剂是选自于由下列所组成的群组：多元醇、十六烷基三甲基溴化铵、十二烷基三甲基溴化铵、聚乙二醇单硬脂酸酯、十二烷基硫酸钠、十二烷基苯磺酸钠、油酸及其衍生物、单硬脂酸甘油酯、聚氧乙烯单油酸酯、聚氧乙烯油醇醚、去水山梨糖醇月桂酸酯、去水山梨醇单棕榈酸酯、去水山梨醇单硬脂酸酯、去水山梨醇三硬脂酸酯、去水山梨醇单油酸酯、去水山梨醇倍半油酸酯、去水山梨醇三油酸酯、聚氧乙烯氧丙烯油酸酯、聚氧乙烯山梨醇六硬脂酸酯、混合脂肪酸和树脂酸的聚氧乙烯酯类、聚氧乙烯山梨醇羊毛脂衍生物、聚氧乙烯烷基芳基醚、聚氧乙烯山梨醇蜂蜡衍生物、聚氧乙烯单棕榈酸酯、聚乙二醇单棕榈酸酯、聚氧乙烯去水山梨醇三油酸酯、四乙二醇单月桂酸酯、聚氧乙烯单月桂酸酯、聚氧乙烯月桂醚、聚氧乙烯单油酸酯、聚氧乙烯单油酸酯、六乙二醇单硬脂酸酯、丙二醇单硬脂酸酯、聚氧乙烯氧丙烯硬脂酸酯、N-十六烷基-N-乙基吗啉基乙基硫酸钠、烷基芳基磺酸盐、聚氧丙烯硬脂酸酯、聚氧乙烯月桂醚、聚氧乙烯十八醇、二乙二醇单月桂酸酯、去水山梨醇月桂酸酯、去水山梨醇单棕榈酸酯、乙二醇二缩水甘油醚、聚乙二醇二缩水甘油醚、丙二醇双缩水甘油醚、聚丙二醇双缩水甘油醚、1,2,3-丙三醇缩水甘油醚，以及丁二醇双缩水甘油醚。
更进一步地，所述乳化剂是多元醇。
更进一步地，聚二氧乙基噻吩作为导电剂，聚苯乙烯磺酸作为分散剂，而所述乳化剂同时作为导电助剂以及分散剂，且所述乳化剂占所述高分子复合材料的20至30重量％。
更进一步地，所述高分子复合材料的D50平均粒径是介于1至25纳米之间。
根据本发明的另一实施例，提供一种电容器封装结构，所述电容器封装结构包括至少一电容器，至少一所述电容器的一阴极部使用如上所述的高分子复合材料。
本发明的主要技术手段在于，通过“包含聚二氧乙基噻吩、聚苯乙烯磺酸以及乳化剂的高分子复合材料”可以有效提升高分子复合材料在溶剂中的分散性，进而降低高分子复合材料的粒径。如此一来，相较于传统的聚二氧乙基噻吩-聚苯乙烯磺酸高分子，本发明的高分子复合材料可以更容易地填入电极表面的腐蚀孔洞内，进而增加电容器的容量而增进电容器整体的电气性能。
再者，本发明是通过使用乳化剂作为形成高分子复合材料的成份之一，可以使高分子复合材料在溶剂中具有绝佳分散性，因此，在制作高分子复合材料的期间不必使用机械力进行搅拌，藉此降低了制作过程复杂度及制作过程成本。
为使能更进一步了解本发明的特征及技术内容，请参阅以下有关本发明的详细说明与附图，然而所提供的附图仅用于提供参考与说明，并非用来对本发明加以限制。
附图说明
图1为本发明实施例所提供的高分子复合材料所应用的其中一电容器的侧视剖面示意图；
图2为本发明实施例所提供的其中一电容器封装结构的侧视剖面示意图；
图3为本发明实施例所提供的高分子复合材料所应用的另一电容器的立体示意图；
图4为本发明实施例所提供的另一电容器封装结构的侧面示意图；
图5为本发明其中一实施例所提供的用于固态电容器的高分子复合材料的制造方法的流程图；
图6为本发明另外一实施例所提供的用于固态电容器的高分子复合材料的制造方法的流程图；
图7为本发明其中一实施例所提供的用于固态电容器的高分子复合材料的结构示意图；以及
图8为本发明另一实施例所提供的用于固态电容器的高分子复合材料的结构示意图。
具体实施方式
以下是通过特定的具体实例来说明本发明所公开有关“用于固态电容器的高分子复合材料、使用高分子复合材料的电容器封装结构以及其等的制造方法”的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所公开的内容了解本发明的优点与功效。本发明可通过其他不同的具体实施例加以施行或应用，本说明书中的各项细节也可基于不同观点与应用，在不悖离本发明的精神下进行各种修饰与变更。另外，本发明的附图仅为简单示意说明，并非依实际尺寸的描绘，先予说明。以下的实施方式将进一步详细说明本发明的相关技术内容，但所公开的内容并非用以限制本发明的技术范畴。以下所公开的所有内容，请参阅图1至图8所示。
首先，请参阅图1及图2。图1为本发明实施例所提供的高分子复合材料2所应用的电容器的侧视剖面示意图，而图2为本发明实施例所提供的其中一电容器封装结构的结构示意图。具体而言，本发明所提供的高分子复合材料2可应用于电容器1的阴极部N的导电高分子层102中。在图2中，电容器1为堆栈型固态电解电容器封装结构4中的电容器单元42。
举例而言，如图1所示，电容器1可包括阀金属箔片100、包覆阀金属箔100片的氧化层101、包覆氧化层101的一部分的导电高分子层102、包覆导电高分子层102的碳胶层103，以及包覆碳胶层103的银胶层104。前述电容器1的结构可依据产品实际需求加以调整。导电高分子层102主要是作为电容器1的固态电解质。
如图2所示，堆栈型固态电解电容器4包含多个依序堆栈的电容器单元42。另外，堆栈型固态电解电容器4包含导电支架41。导电支架41包含第一导电端子411及与第一导电端子411彼此分离一预定距离的第二导电端子412。另外，多个依序堆栈在一起且彼此电性连接的电容器单元42具有一电性连接于相对应的导电支架41的第一导电端子411的第一正极部P1及一电性连接于相对应的导电支架41的第二导电端子412的第一负极部N1。另外，通过封装胶体43可将多个依序堆栈在一起且彼此电性连接的电容器单元42包覆，进而形成堆栈型固态电解电容器4。
另外，请参阅图3及图4。图3为本发明实施例所提供的高分子复合材料所应用的另一电容器的立体示意图，而图4为本发明实施例所提供的另一电容器封装结构的侧面示意图。在图3及图4中，电容器1为卷绕型固态电解电容器封装结构3中的电容器单元。
如图4所示，卷绕型固态电解电容器封装结构3包括：一卷绕式组件31、一封装组件32以及一导电组件33。请参阅图3，卷绕式组件31包括一卷绕式正极导电箔片311、一卷绕式负极导电箔片312以及两个卷绕式隔离箔片313。更进一步来说，两个卷绕式隔离箔片313的其中之一会设置在卷绕式正极导电箔片311与卷绕式负极导电箔片312之间，并且卷绕式正极导电箔片311与卷绕式负极导电箔片312两者其中之一会设置在两个卷绕式隔离箔片313之间。卷绕式隔离箔片313可为一种通过含浸方式以附着有本发明所提供的高分子复合材料的隔离纸或者纸制箔片。
再者，请复参阅图4，卷绕式组件31会被包覆在封装组件32的内部。举例来说，封装组件32包括一电容器壳体结构321(例如铝壳或其它金属壳体)以及一底端封闭结构322，电容器壳体结构321具有一用于容置卷绕式组件31的容置空间3210，并且底端封闭结构322设置在电容器壳体结构321的底端以封闭容置空间3210。此外，封装组件32也可以是由任何绝缘材料所制成的封装体。
导电组件33包括一电性接触卷绕式正极导电箔片311的第一导电接脚331以及一电性接触卷绕式负极导电箔片312的第二导电接脚332。举例来说，第一导电接脚331具有一被包覆在封装组件32的内部的第一内埋部3311以及一裸露在封装组件32的外部的第一裸露部3312，并且第二导电接脚332具有一被包覆在封装组件32的内部的第二内埋部3321以及一裸露在封装组件32的外部的第二裸露部322。
接下来，请参阅图5及图6，图5为本发明实施例所提供的用于固态电容器的高分子复合材料的制造方法的流程图，而图6为本发明其中一实施例所提供的用于固态电容器的高分子复合材料的制造方法的流程图。
如图2所示，本发明实施例所提供的用于固态电容器的高分子复合材料的制造方法包含下列步骤：将一乳化剂、3,4-二氧乙基噻吩(EDOT)以及聚苯乙烯磺酸(PSS)加入溶剂中，以形成混合溶液(S100)；以及起始所述混合溶液中的3,4-二氧乙基噻吩、聚苯乙烯磺酸以及所述乳化剂三者之间的化学反应，以形成所述高分子复合材料(S102)。
具体而言，在步骤S100中，乳化剂21、3,4-二氧乙基噻吩(EDOT)以及聚苯乙烯磺酸(PSS)被加入一溶剂中。举例而言，乳化剂21可选自于由下列化合物所组成的群组：多元醇、十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)、十二烷基三甲基溴化铵(DTAB)、聚乙二醇单硬脂酸酯(DEGmonostearate)、十二烷基硫酸钠(SDS)、十二烷基苯磺酸钠(SDBS)、油酸(Oleic acid)及其衍生物、单硬脂酸甘油酯(glycerol monostearate)、聚氧乙烯单油酸酯(Polyoxyethylenemonooleate)、聚氧乙烯(10EO)油醇醚(P.O.E.(10)o1eyl alcohol)、去水山梨糖醇月桂酸酯(sorbitan monolaurate)、去水山梨醇单棕榈酸酯(sorbitan monopalmitate)、去水山梨醇单硬脂酸酯(sorbitan monostearate)、去水山梨醇三硬脂酸酯(sorbitantristearate)、去水山梨醇单油酸酯(sorbiatan monooleate)、去水山梨醇倍半油酸酯(sorbitan sesquiolate)、去水山梨醇三油酸酯(sorbitan tribleate)、聚氧乙烯氧丙烯油酸酯(polyoxyethylene oxypropylene oleate)、聚氧乙烯山梨醇六硬脂酸酯(polyoxyethylene sorbitol hexastearate)、混合脂肪酸和树脂酸的聚氧乙烯酯类(polyoxyethylene esters of mixed fatty and resin acids)、聚氧乙烯山梨醇羊毛脂衍生物(polyoxyethylene sorbitol lanolin derivative)、聚氧乙烯烷基芳基醚(Polyoxyethylene alkyl aryl ether)、聚氧乙烯山梨醇蜂蜡衍生物(polyoxyethylenesorbitol beeswax derivative)、聚氧乙烯单棕榈酸酯(Polyoxyethylenemonopalmitate)、聚乙二醇单棕榈酸酯(polyoxyethylene glycol monopalmitate)、聚氧乙烯(20EO)去水山梨醇三油酸酯(Polyoxyethylene oxypropylene oleate)、四乙二醇单月桂酸酯(tetraethylene glycol monolaurate)、聚氧乙烯单月桂酸酯(polyoxyethylenemonolaurate)、聚氧乙烯月桂醚(Polyoxyethylene lauryl ether)、聚氧乙烯单油酸酯(polyoxyethylene enemonooleate)、聚氧乙烯单油酸酯(Polyoxyethylene monooleate)、六乙二醇单硬脂酸酯(Hoxaethylene glycol monostearate)、丙二醇单硬脂酸酯(propylene glycol fatty acid ester)、聚氧乙烯氧丙烯硬脂酸酯(Polyoxyethyleneoxypropylene stearate)、N-十六烷基-N-乙基吗啉基乙基硫酸钠(N-cetyl N-ethylmorpholinium ethosulfate)、烷基芳基磺酸盐(Alkyl aryl sulfonate)、聚氧丙烯硬脂酸酯(Polyoxypropylene stearate)、聚氧乙烯月桂醚(polyoxyethylene laurylether)、聚氧乙烯十八醇(polyoxyethylene stearyl alcohol)、二乙二醇单月桂酸酯(diethyleneglycol monolaurate)、去水山梨醇月桂酸酯(sorbitan monolaurate)、去水山梨醇单棕榈酸酯(sorbitan monopalmitate)、乙二醇二缩水甘油醚(ethylene glycol diglycidylether)、聚乙二醇二缩水甘油醚(polyethylene glycol diglycidyl ether)、丙二醇双缩水甘油醚(propanediol diglycidyl ether)、聚丙二醇双缩水甘油醚(polypropanedioldiglycidyl ether)、1,2,3-丙三醇缩水甘油醚(1,2,3-Propanetriol glycidyl ethers)以及丁二醇双缩水甘油醚(butanediol diglycidyl ether)。较佳地，乳化剂21是多元醇。更佳地，乳化剂21是D-山梨醇(D-sorbital)、聚乙二醇或者聚丙三醇。值得注意的是，在本发明中，可选用具有表面活性剂的功能的物质作为乳化剂，而乳化剂的具体种类不在此限制。另外，也可同时使用多种不同的乳化剂。溶剂可为水或是有机溶剂，例如乙醇。
承上述，3,4-二氧乙基噻吩为用于进行聚合反应而形成聚二氧乙基噻吩-聚苯乙烯磺酸(PEDOT:PSS)复合物22的反应物之一。详细而言，聚二氧乙基噻吩-聚苯乙烯磺酸(poly(3,4-ethylenedioxythiophene):polystyrene，PEDOT:PSS)复合物22是两种离子聚合物所形成的混合物。此两种离子聚合物分别为聚苯乙烯磺酸钠(Sodium PolystyreneSulfonate)，其是一种磺化聚苯乙烯，以及聚二氧乙基噻吩(poly(3,4-ethylenedioxythiophene))，其是以聚噻吩为主的共轭聚合物。前述两种离子聚合物形成一巨分子盐类，在本发明中，称为PEDOT:PSS复合物22。
值得注意的是，在步骤S100中，乳化剂21以及3,4-二氧乙基噻吩被加入至溶剂中的顺序不在此限制。换句话说，可以先将乳化剂21加入至溶剂中以形成溶液，再将3,4-二氧乙基噻吩加入至含有乳化剂21的溶液中。或是，先将3,4-二氧乙基噻吩加入至溶剂中以形成溶液，再将乳化剂21加入至含有3,4-二氧乙基噻吩的溶液中。在另一个实施例中，乳化剂21以及3,4-二氧乙基噻吩是同时被加入溶剂中。如图6所示，在本发明其中一实施例中，是先将乳化剂21加入至溶剂中以形成溶液(S1001)，再将3,4-二氧乙基噻吩加入至含有乳化剂21的溶液中(S1002)。最后，再将聚苯乙烯磺酸(PSS)添加至混合溶液中(S1003)。
在现有的PEDOT:PSS复合物22的制作过程中，若单独将3,4-二氧乙基噻吩加入至溶剂(例如水)中，3,4-二氧乙基噻吩会在乙醇中形成微小的液滴，使得由此所形成的溶液呈不透明的乳白色。不透明的溶液代表乙醇中的3,4-二氧乙基噻吩液滴具有较大的粒径。因此，为改良3,4-二氧乙基噻吩在乙醇溶剂中的分散性，本发明在进行聚合反应之前加入乳化剂21，如此一来，在本发明所提供的用于固态电容器的高分子复合材料的制造方法的步骤S1002后，由乳化剂21、3,4-二氧乙基噻吩及溶剂所形成的混合溶液将具有半透明或是透明澄清的外观。此半透明或是透明澄清的外观代表混合溶液中的3,4-二氧乙基噻吩的液滴的粒径被大幅减小。
值得注意的是，于本发明中，在将乳化剂21以及3,4-二氧乙基噻吩加入溶剂中的步骤(S1001)中，乳化剂21占混合溶液的0.1至30重量％。或是，在步骤S1001中，乳化剂21与3,4-二氧乙基噻吩的重量比为1︰10至10：1之间。举例而言，乳化剂21与3,4-二氧乙基噻吩的比例为1：1。在前述范围内的乳化剂添加量足以达成分散效果，而不至于对后续形成的高分子复合材料2造成不利的影响。
承上述，透过乳化剂的使用，在进行共反应的过程中并不是必须使用机械力的搅拌装置，例如搅拌子及均质机(Homogenizer)等。然而，为加速反应物在混合溶液中的分散，仍可以视需求使用上述搅拌装置。
接下来，在步骤S102中，起始混合溶液中的3,4-二氧乙基噻吩、聚苯乙烯磺酸以及乳化剂三者之间的化学反应，以形成高分子复合材料。
具体而言，可以在步骤S102之前加入氧化剂来起始3,4-二氧乙基噻吩以及聚苯乙烯磺酸之间的聚合反应。如图6所示，在起始3,4-二氧乙基噻吩及聚苯乙烯磺酸之间的聚合反应的步骤之前，还包含加入一或多种氧化剂于所述混合溶液中的步骤(S101)。举例而言，氧化剂可为过硫酸钠或过硫酸钾。然而，本发明不在此限制。
请同样参阅图5及图6，于步骤S102中，还可以一步调整聚合反应的***的反应温度，并视需求使用搅拌装置以加速反应进行。在聚合反应完成后，可以获得高分子复合材料2。聚合反应的时间可为由数分钟至30小时的范围。然而，上述聚合反应的时间是依据反应温度、氧化剂的种类以及3,4-二氧乙基噻吩及聚苯乙烯磺酸的添加量等参数而定，且本发明不在此限制。
接下来，请参阅图7及图8。图7及图8为本发明实施例所提供的用于固态电容器的高分子复合材料的结构示意图。如图7所示，在步骤S102后，所得到的高分子复合材料2是由PEDOT、PSS以及乳化剂21共同组成(PEDOT:PSS:乳化剂复合物，包含PEDOT单元221、PPS单元222以及乳化剂21)。或是，如图8所示，在高分子复合材料2中，PEDOT:PSS复合物22可以被乳化剂21接枝(乳化剂21包覆3,4-二氧乙基噻吩以及聚苯乙烯磺酸)。然而，本发明不在此限制。藉此，本发明实施例所提供的用于固态电容器的高分子复合材料的制造方法可以提供一种高分子复合材料2，而高分子复合材料2为PEDOT:PSS:乳化剂共聚而成。
值得注意的是，在本发明中，由于在3,4-二氧乙基噻吩以及聚苯乙烯磺酸之间发生聚合反应之前已先通过乳化剂21而降低EDOT的粒径，在聚合反应之后所获得的高分子复合材料2的粒径也是被大幅减小。高分子复合材料2的粒径可以是介于1至25纳米之间。举例而言，相较于现有技术在未添加乳化剂21之下进行聚合反应所得的材料(D50平均粒径约为30纳米)，本发明所获得的高分子复合材料2的D50平均粒径是介于1至25纳米之间。因此，利用本发明的高分子复合材料2所形成的导电高分子层可以具有较高的含浸率，进而提升电容器的容量。
再者，值得一提的是，本发明中在聚合反应之前所添加的乳化剂21除了可以达到良好分散反应后所获得的高分子复合材料2的效果，还可以增加由高分子复合材料2所形成的导电高分子层的导电率。换句话说，乳化剂21在提供分散效果的同时是作为导电助剂，用以提升电容器1的整体电气特性。
在化学反应结束后，高分子复合材料是溶于悬浮液中。在经过离心分离、离子交换膜或是透析膜处理而移除可能存在于悬浮液中的残余盐类离子后，此悬浮液可直接作为导电高分子层的材料而形成于电容器1的阴极上。举例而言，可透过一成膜制作过程将高分子复合材料2形成于电容器1的阴极上。具体而言，可将电容器素子含浸在溶有高分子复合材料2的溶液中，使得导电高分子层形成于电容器素子的表面。
在另一个实施例中，含有高分子复合材料的悬浮液可以涂覆于电解纸上，使得悬浮液吸附于电解纸中(例如渗入电解纸的纤维中)。电解纸可以作为电容器导电层的载体，藉此维持电容器产品的机械强度。
或是，在前述步骤S102之后，进一步对含有高分子复合材料的产物流进行纯化，以分离高分子复合材料。如此一来，可以确保高分子复合材料的纯度。举例而言，可通过离心法、透析法、管柱层析法沉淀法以及离子交换法中的至少一者对产物流进行纯化。
在纯化步骤之后，还可以对所述高分子复合材料进行均质分散。举例而言，可以使用均质搅拌机、超音波粉碎仪、高压均质机以及球磨机中的至少一者对高分子复合材料进行均质分散。
另外，本发明还提供一种电容器封装结构以及其制造方法。制造方法包含：提供至少一电容器，至少一电容器的阴极部使用由前述高分子复合材料的制造方法所制造的高分子复合材料；以及通过一封装结构以封装至少一电容器，其中，电性连接于至少一电容器的一正极接脚与一负极接脚部分裸露在封装结构外。
请参阅图2及图4，图2为本发明实施例所提供的其中一电容器封装结构的侧视剖面示意图；而图4为本发明实施例所提供的另一电容器封装结构的侧面示意图。配合前述电容器封装结构的制造方法，电容器1可以为堆栈型固态电解电容器4中的电容器单元42，或是卷绕型固态电解电容器3中的卷绕式组件31。封装结构可以为堆栈型固态电解电容器4中的封装胶体43，或是卷绕型固态电解电容器3中的封装组件32。关于前述所提及的组件皆如前针对电容器封装结构的叙述所述，在此不再次说明。
另外，由前述高分子复合材料2所形成的电容器封装结构则是包括至少一电容器，至少一电容器的阴极部使用包含乳化剂、3,4-二氧乙基噻吩(EDOT)以及聚苯乙烯磺酸(PSS)的高分子复合材料2。关于使用高分子复合材料2的电容器封装结构的组件如图2及图4所述，在此不再次说明。
综上所述，本发明的有益效果在于，通过“包含聚二氧乙基噻吩、聚苯乙烯磺酸以及乳化剂的高分子复合材料2”可以有效提升高分子复合材料2在溶剂中的分散性，进而降低高分子复合材料2的粒径。如此一来，相较于传统的聚二氧乙基噻吩-聚苯乙烯磺酸高分子，本发明的高分子复合材料2可以更容易地填入电极表面的腐蚀孔洞内，进而增加电容器的容量而增进电容器1整体的电气性能。
再者，本发明是通过使用乳化剂21作为形成高分子复合材料2的成份之一，可以使高分子复合材料2在溶剂中具有绝佳分散性，因此，在制作高分子复合材料2的期间不必使用机械力进行搅拌，藉此降低了制作过程复杂度及制作过程成本。
以上所公开的内容仅为本发明的优选可行实施例，并非因此局限本发明的权利要求书的保护范围，所以凡是运用本发明说明书及附图内容所做的等效技术变化，均包含于本发明的权利要求书的保护范围内。
Claims (14)
1.一种用于固态电容器的高分子复合材料的制造方法，其特征在于，所述用于固态电容器的高分子复合材料的制造方法包括下列步骤：
将一乳化剂、3,4-二氧乙基噻吩以及聚苯乙烯磺酸加入一溶剂中，以形成一混合溶液；以及
起始所述混合溶液中的3,4-二氧乙基噻吩、聚苯乙烯磺酸以及所述乳化剂三者之间的化学反应，以形成所述高分子复合材料。
2.根据权利要求1所述的用于固态电容器的高分子复合材料的制造方法，其特征在于，所述乳化剂是选自于由下列所组成的群组：多元醇、十六烷基三甲基溴化铵、十二烷基三甲基溴化铵、聚乙二醇单硬脂酸酯、十二烷基硫酸钠、十二烷基苯磺酸钠、油酸及其衍生物、单硬脂酸甘油酯、聚氧乙烯单油酸酯、聚氧乙烯油醇醚、去水山梨糖醇月桂酸酯、去水山梨醇单棕榈酸酯、去水山梨醇单硬脂酸酯、去水山梨醇三硬脂酸酯、去水山梨醇单油酸酯、去水山梨醇倍半油酸酯、去水山梨醇三油酸酯、聚氧乙烯氧丙烯油酸酯、聚氧乙烯山梨醇六硬脂酸酯、混合脂肪酸和树脂酸的聚氧乙烯酯类、聚氧乙烯山梨醇羊毛脂衍生物、聚氧乙烯烷基芳基醚、聚氧乙烯山梨醇蜂蜡衍生物、聚氧乙烯单棕榈酸酯、聚乙二醇单棕榈酸酯、聚氧乙烯去水山梨醇三油酸酯、四乙二醇单月桂酸酯、聚氧乙烯单月桂酸酯、聚氧乙烯月桂醚、聚氧乙烯单油酸酯、聚氧乙烯单油酸酯、六乙二醇单硬脂酸酯、丙二醇单硬脂酸酯、聚氧乙烯氧丙烯硬脂酸酯、N-十六烷基-N-乙基吗啉基乙基硫酸钠、烷基芳基磺酸盐、聚氧丙烯硬脂酸酯、聚氧乙烯月桂醚、聚氧乙烯十八醇、二乙二醇单月桂酸酯、去水山梨醇月桂酸酯、去水山梨醇单棕榈酸酯、乙二醇二缩水甘油醚、聚乙二醇二缩水甘油醚、丙二醇双缩水甘油醚、聚丙二醇双缩水甘油醚、1,2,3-丙三醇缩水甘油醚，以及丁二醇双缩水甘油醚。
3.根据权利要求2所述的用于固态电容器的高分子复合材料的制造方法，其特征在于，所述乳化剂是多元醇。
4.根据权利要求3所述的用于固态电容器的高分子复合材料的制造方法，其特征在于，所述乳化剂是D-山梨醇、聚乙二醇或者聚丙三醇。
5.根据权利要求1所述的用于固态电容器的高分子复合材料的制造方法，其特征在于，在所述混合溶液中，所述乳化剂占所述混合溶液的20至30重量％。
6.根据权利要求1所述的用于固态电容器的高分子复合材料的制造方法，其特征在于，所述高分子复合材料的D50平均粒径是介于1至25纳米之间。
7.根据权利要求1所述的用于固态电容器的高分子复合材料的制造方法，其特征在于，在起始所述混合溶液中的3,4-二氧乙基噻吩、聚苯乙烯磺酸以及所述乳化剂三者之间的化学反应的步骤之前，还进一步包括：加入一氧化剂于所述混合溶液中。
8.一种电容器封装结构的制造方法，其特征在于，所述电容器封装结构的制造方法包括下列步骤：
提供至少一电容器，至少一所述电容器的一阴极部使用如权利要求1所述的制造方法所制造出的所述高分子复合材料；以及
通过一封装结构以封装至少一所述电容器，其中，电性连接于至少一所述电容器的一正极接脚与一负极接脚部分裸露在所述封装结构外。
9.一种高分子复合材料，其应用于一电容器的一阴极部，其特征在于，所述高分子复合材料包含：
聚二氧乙基噻吩、聚苯乙烯磺酸以及一乳化剂，其中，所述乳化剂包覆聚二氧乙基噻吩以及聚苯乙烯磺酸。
10.根据权利要求9所述的高分子复合材料，其特征在于，所述乳化剂是选自于由下列所组成的群组：多元醇、十六烷基三甲基溴化铵、十二烷基三甲基溴化铵、聚乙二醇单硬脂酸酯、十二烷基硫酸钠、十二烷基苯磺酸钠、油酸及其衍生物、单硬脂酸甘油酯、聚氧乙烯单油酸酯、聚氧乙烯油醇醚、去水山梨糖醇月桂酸酯、去水山梨醇单棕榈酸酯、去水山梨醇单硬脂酸酯、去水山梨醇三硬脂酸酯、去水山梨醇单油酸酯、去水山梨醇倍半油酸酯、去水山梨醇三油酸酯、聚氧乙烯氧丙烯油酸酯、聚氧乙烯山梨醇六硬脂酸酯、混合脂肪酸和树脂酸的聚氧乙烯酯类、聚氧乙烯山梨醇羊毛脂衍生物、聚氧乙烯烷基芳基醚、聚氧乙烯山梨醇蜂蜡衍生物、聚氧乙烯单棕榈酸酯、聚乙二醇单棕榈酸酯、聚氧乙烯去水山梨醇三油酸酯、四乙二醇单月桂酸酯、聚氧乙烯单月桂酸酯、聚氧乙烯月桂醚、聚氧乙烯单油酸酯、聚氧乙烯单油酸酯、六乙二醇单硬脂酸酯、丙二醇单硬脂酸酯、聚氧乙烯氧丙烯硬脂酸酯、N-十六烷基-N-乙基吗啉基乙基硫酸钠、烷基芳基磺酸盐、聚氧丙烯硬脂酸酯、聚氧乙烯月桂醚、聚氧乙烯十八醇、二乙二醇单月桂酸酯、去水山梨醇月桂酸酯、去水山梨醇单棕榈酸酯、乙二醇二缩水甘油醚、聚乙二醇二缩水甘油醚、丙二醇双缩水甘油醚、聚丙二醇双缩水甘油醚、1,2,3-丙三醇缩水甘油醚，以及丁二醇双缩水甘油醚。
11.根据权利要求9所述的高分子复合材料，其特征在于，所述乳化剂是多元醇。
12.根据权利要求9所述的高分子复合材料，其特征在于，聚二氧乙基噻吩作为导电剂，聚苯乙烯磺酸作为分散剂，而所述乳化剂同时作为导电助剂以及分散剂，且所述乳化剂占所述高分子复合材料的20至30重量％。
13.根据权利要求9所述的高分子复合材料，其特征在于，所述高分子复合材料的D50平均粒径是介于1至25纳米之间。
14.一种电容器封装结构，其特征在于，所述电容器封装结构包括至少一电容器，至少一所述电容器的一阴极部使用如权利要求9所述的高分子复合材料。
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