CN111627710A - 一种电子***引爆固态聚合物电容器及其制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种电子***引爆固态聚合物电容器及其制造方法，该制造方法包括以下步骤：（1）芯包卷绕；（2）化成修复处理；（3）含浸步骤；（4）加热聚合步骤；（5）添加剂含浸步骤：将加热聚合处理后的芯包浸入添加剂中进行添加剂含浸处理，取出然后干燥；其中，所述添加剂由以下成份按百分比组成：丁内酯30%~35%、环丁砜20%~25%、邻苯二甲酸三乙胺 20%~25%、PEG400 15%~20%；（6）封装步骤：将步骤（5）的芯包入壳及胶塞封口；（7）灌胶固化步骤；（8）老化步骤。本发明制造方法制得的固态聚合物电容器解决了现有电子***引爆固态聚合物电容器在有外力作业或振动的环境下，产品内部的导电高分子层会遭到破坏，引起漏电流上升，甚至超出标准范围的技术问题。
Description
技术领域
本发明涉及了电容器制造技术领域，特别是涉及了一种电子***引爆固态聚合物电容器及其制造方法。
背景技术
电子***最先开始设计使用的是钽电容，但钽电容价格偏高，交期长不能满足要求；而成本较低的液态电容由于其低温特性又不能满足使用要求，所以开发使用固态电容。目前电子***市场全国需求在26亿发/年，2019年使用固态电容类电子***4.8亿发。后续逐步切换为100%使用固态电容。若电子***领域全部使用固态电容，市场规模约13亿元/年。
不过，固态电容成本较钽电容低，其特性较液态电解电容要好，但也存在抗振性或抗外力损伤的能力较差的短板。因此，研发一种满足终端客户对电子产品期望的抗振动的固态电容器迫在眉睫。
发明内容
为了解决上述现有技术的问题，本发明提供了一种电子***引爆固态聚合物电容器及其制造方法，本发明制造方法制得的固态聚合物电容器解决了现有应用电子***引爆的固态聚合物电容器在有外力作业或振动的环境下，产品内部的导电高分子层会遭到破坏，引起漏电流上升，甚至超出标准范围的技术问题。本发明制造方法制得的固态聚合物电容器能大幅度提高产品的抗外力破坏或冲击能力（抗机械振动70G及冲击振动1000G），优化产品漏电流特性，有效地解决现有技术固态电容器存在抗外力冲击能力差的问题，不仅使固态电容器的应用范围更广泛，也能填补国内在此项技术上的空白。
本发明所要解决的技术问题通过以下技术方案予以实现：
一方面，一种电子***引爆固态聚合物电容器的制造方法，其包括以下步骤：
（1）芯包卷绕：阳极箔和阴极箔之间介入电解纸卷绕成芯包；所述电解纸包括化学纤维和植物纤维的混合纤维；
（2）化成修复处理：将卷绕的芯包浸入化成液中进行化成修复处理，取出然后干燥；
（3）含浸步骤：将卷绕的芯包浸入聚合物电解液中进行含浸处理；
（4）加热聚合步骤：将含浸后的芯包进行加热聚合处理；
（5）添加剂含浸步骤：将加热聚合处理后的芯包浸入添加剂中进行添加剂含浸处理，取出然后干燥；其中，所述添加剂由以下成份按百分比组成：丁内酯30%~35%、环丁砜20%~25%、邻苯二甲酸三乙胺 20%~25%、PEG400 15%~20%；
（6）封装步骤：将步骤（5）的芯包入壳及胶塞封口；
（7）灌胶固化步骤；
（8）老化步骤。
作为本发明提供的所述的电子***引爆固态聚合物电容器的制造方法的一种实施方式，所述步骤（5）的添加剂含浸处理为循环式抽真空、加压含浸，其中加压压强控制在100~300Kpa，真空压强控制在-50~-80Kpa之间。
作为本发明提供的所述的电子***引爆固态聚合物电容器的制造方法的一种实施方式，所述步骤（5）的添加剂含浸处理时间为10~30min。
作为本发明提供的所述的电子***引爆固态聚合物电容器的制造方法的一种实施方式，所述步骤（5）的干燥温度为105~135℃。
本发明将聚合完的芯包浸入添加剂，此添加剂可以帮助降低漏电流，并让固态电压拥有与液态电容相同的自愈能力，大大提高了抗外力破坏的能力。
作为本发明提供的所述的电子***引爆固态聚合物电容器的制造方法的一种实施方式，所述阳极箔采用多孔铝箔。
作为本发明提供的所述的电子***引爆固态聚合物电容器的制造方法的一种实施方式，所述多孔铝箔的孔径控制在100~200nm。
作为本发明提供的所述的电子***引爆固态聚合物电容器的制造方法的一种实施方式，所述聚合物电解液为PEDOT或EDOT。
作为本发明提供的所述的电子***引爆固态聚合物电容器的制造方法的一种实施方式，所述步骤（7）的胶水由新宙邦XP-2240A和新宙邦XP-2240B混合而成。更优选地，所述胶水由10~20%XP-2240A和80~90%XP-2240B混合而成。若XP-2240A超过20%或者低于10%，会出现胶水不能凝固或者是胶水太硬无法灌装的问题。
作为本发明提供的所述的电子***引爆固态聚合物电容器的制造方法的一种实施方式，所述所述步骤（7）的固化具体为90℃～105℃进行60min～90min初步固化，然后115℃～135℃进行60min～90min终固化。
电子***用固态聚合物电容器产品体积太小，封口困难，选择先组立束腰封口再灌胶，可以更好的解决密封性问题，同时也提高了产品抗外力的能力。
作为本发明提供的所述的电子***引爆固态聚合物电容器的制造方法的一种实施方式，所述化学纤维优选是诸如聚酰胺、丙烯酸纤维、维尼纶、 聚酯纤维、聚酰亚胺、芳族聚酰胺或尼龙之类的合成纤维。所述植物纤维为诸如马尼拉纤维、牛皮纸浆、***纤维或棉花之类的植物纤维。现有电解纸的网洞是杂乱无章的，本发明采用的化学纤维和植物纤维混合作为电解纸，其网洞是一条条的，有规律的排序，如此更利于导电聚合物的渗透性。
另一方面，一种电子***引爆固态聚合物电容器，其由上述的电子***引爆固态聚合物电容器的制造方法制得。
本发明具有如下有益效果：
本发明制造方法制得的固态聚合物电容器解决了现有应用电子***引爆的固态聚合物电容器在有外力作业或振动的环境下，产品内部的导电高分子层会遭到破坏，引起漏电流上升，甚至超出标准范围的技术问题。本发明制造方法制得的固态聚合物电容器能大幅度提高产品的抗外力破坏或冲击能力（抗机械振动70G及冲击振动1000G），优化产品漏电流特性，有效地解决现有技术固态电容器存在抗外力冲击能力差的问题，不仅使固态电容器的应用范围更广泛，也能填补国内在此项技术上的空白。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明进行详细的说明，实施例仅是本发明的优选实施方式，不是对本发明的限定。
实施例1
本实施例提供一种电子***引爆固态聚合物电容器的制造方法，具体地，该制造方法包括以下步骤：
（1）芯包卷绕：将阳极箔和阴极箔之间介入电解纸，卷绕成芯包，其中，所述阳极箔采用孔径控制在100nm左右的多孔铝箔；所述电解纸包括化学纤维和植物纤维的混合纤维；所述化学纤维为聚酰胺，所述植物纤维为马尼拉纤维；
（2）化成修复处理：将卷绕的芯包浸入化成液中进行化成修复处理，取出然后干燥；
（3）含浸步骤：将卷绕的芯包浸入聚合物电解液中进行含浸处理；其中，所述含浸处理为循环式抽真空、加压含浸，加压压强控制在200Kpa，真空压强控制在-80Kpa，循环5次使电解液充分浸渍到电解纸上；所述聚合物电解液为PEDOT，粒径控制在约40nm；
（4）加热聚合步骤：将含浸后的芯包进行加热聚合处理，聚合温度为165℃；
（5）添加剂含浸步骤：将加热聚合处理后的芯包浸入添加剂中进行添加剂含浸处理，含浸后取出于135℃下烘烤干燥；其中，所述添加剂由以下成份按百分比组成：丁内酯35%、环丁砜25%、邻苯二甲酸三乙胺25%、PEG400 15%；
所述添加剂含浸处理采用循环式抽真空、加压含浸，其中加压压强控制在100Kpa，真空压强控制在-80Kpa，循环5次；含浸处理时间为30min；
（6）封装步骤：将步骤（5）的芯包入壳及胶塞封口；
（7）灌胶固化步骤；其中，灌胶所用胶水由15%XP-2240A和85%XP-2240B混合而成；灌胶后进行固化具体为90℃进行60min初步固化，然后115℃进行90min终固化；
（8）老化步骤。
实施例2
本实施例提供一种电子***引爆固态聚合物电容器的制造方法，具体地，该制造方法包括以下步骤：
（1）芯包卷绕：将阳极箔和阴极箔之间介入电解纸，卷绕成芯包，其中，所述阳极箔采用孔径控制在150nm左右的多孔铝箔；所述电解纸包括化学纤维和植物纤维的混合纤维；所述化学纤维为丙烯酸纤维；所述植物纤维为***纤维；
（2）化成修复处理：将卷绕的芯包浸入化成液中进行化成修复处理，取出然后干燥；
（3）含浸步骤：将卷绕的芯包浸入聚合物电解液中进行含浸处理；其中，所述含浸处理为循环式抽真空、加压含浸，加压压强控制在300Kpa，真空压强控制在-50Kpa，循环3次使电解液充分浸渍到电解纸上；所述聚合物电解液为PEDOT，粒径控制在约50nm；
（4）加热聚合步骤：将含浸后的芯包进行加热聚合处理，聚合温度为135℃；
（5）添加剂含浸步骤：将加热聚合处理后的芯包浸入添加剂中进行添加剂含浸处理，含浸后取出于125℃下烘烤干燥；其中，所述添加剂由以下成份按百分比组成：丁内酯30%、环丁砜25%、邻苯二甲酸三乙胺25%、PEG400 20%；
所述添加剂含浸处理采用循环式抽真空、加压含浸，其中加压压强控制在200Kpa，真空压强控制在-60Kpa，循环3次；含浸处理时间为20min；
（6）封装步骤：将步骤（5）的芯包入壳及胶塞封口；
（7）灌胶固化步骤；其中，灌胶所用胶水由10%XP-2240A和90%XP-2240B混合而成；灌胶后进行固化具体为100℃进行70min初步固化，然后135℃进行80min终固化；
（8）老化步骤。
实施例3
本实施例提供一种电子***引爆固态聚合物电容器的制造方法，具体地，该制造方法包括以下步骤：
（1）芯包卷绕：将阳极箔和阴极箔之间介入电解纸，卷绕成芯包，其中，所述阳极箔采用孔径控制在200nm左右的多孔铝箔；所述电解纸包括化学纤维和植物纤维的混合纤维；所述化学纤维为芳族聚酰胺合成纤维；所述植物纤维为牛皮纸浆植物纤维；
（2）化成修复处理：将卷绕的芯包浸入化成液中进行化成修复处理，取出然后干燥；
（3）含浸步骤：将卷绕的芯包浸入聚合物电解液中进行含浸处理；其中，所述含浸处理为循环式抽真空、加压含浸，加压压强控制在100Kpa，真空压强控制在-60Kpa，循环7次使电解液充分浸渍到电解纸上；所述聚合物电解液为PEDOT，粒径控制在约60nm；
（4）加热聚合步骤：将含浸后的芯包进行加热聚合处理，聚合温度为85℃；
（5）添加剂含浸步骤：将加热聚合处理后的芯包浸入添加剂中进行添加剂含浸处理，含浸后取出于105℃下烘烤干燥；其中，所述添加剂由以下成份按百分比组成：丁内酯35%、环丁砜20%、邻苯二甲酸三乙胺25%、PEG400 20%；
所述添加剂含浸处理采用循环式抽真空、加压含浸，其中加压压强控制在300Kpa，真空压强控制在-50Kpa，循环2次；含浸处理时间为10min；
（6）封装步骤：将步骤（5）的芯包入壳及胶塞封口；
（7）灌胶固化步骤；其中，灌胶所用胶水由20%XP-2240A和80%XP-2240B混合而成；灌胶后进行固化具体为105℃进行90min初步固化，然后125℃进行60min终固化；
（8）老化步骤。
对比例1
本对比例提供一种电子***引爆固态聚合物电容器的制造方法，具体地，该制造方法包括以下步骤：
（1）芯包卷绕：将阳极箔和阴极箔之间介入电解纸，卷绕成芯包，其中，所述阳极箔采用孔径控制在90nm以下的常规铝箔；所述电解纸包括***纤维；
（2）化成修复处理：将卷绕的芯包浸入化成液中进行化成修复处理，取出然后干燥；
（3）含浸步骤：将卷绕的芯包浸入聚合物电解液中进行含浸处理；其中，所述含浸处理为循环式抽真空、加压含浸，加压压强控制在300Kpa，真空压强控制在-50Kpa，循环3次使电解液充分浸渍到电解纸上；所述聚合物电解液为PEDOT，粒径控制在约50nm；
（4）加热聚合步骤：将含浸后的芯包进行加热聚合处理，聚合温度为135℃；
（5）封装步骤：将步骤（4）的芯包入壳及胶塞封口；
（6）灌胶固化步骤；其中，灌胶所用胶水由10%XP-2240A和90%XP-2240B混合而成；灌胶后进行固化具体为100℃进行70min初步固化，然后135℃进行80min终固化；
（7）老化步骤。
对比例2
本对比例提供一种电子***引爆固态聚合物电容器的制造方法，具体地，该制造方法包括以下步骤：
（1）芯包卷绕：将阳极箔和阴极箔之间介入电解纸，卷绕成芯包，其中，所述阳极箔采用孔径控制在150nm的多孔铝箔；所述电解纸包括化学纤维和植物纤维的混合纤维；所述化学纤维为丙烯酸纤维；所述植物纤维为***纤维；
（2）化成修复处理：将卷绕的芯包浸入化成液中进行化成修复处理，取出然后干燥；
（3）含浸步骤：将卷绕的芯包浸入聚合物电解液中进行含浸处理；其中，所述含浸处理为循环式抽真空、加压含浸，加压压强控制在300Kpa，真空压强控制在-50Kpa，循环3次使电解液充分浸渍到电解纸上；所述聚合物电解液为PEDOT，粒径控制在约50nm；
（4）加热聚合步骤：将含浸后的芯包进行加热聚合处理，聚合温度为135℃；
（5）封装步骤：将步骤（4）的芯包入壳及胶塞封口；
（6）灌胶固化步骤；其中，灌胶所用胶水由10%XP-2240A和90%XP-2240B混合而成；灌胶后进行固化具体为100℃进行70min初步固化，然后135℃进行80min终固化；
（7）老化步骤。
将实施例2与对比例1、2进行冲击前后的电学特性的检测，结果如下表，这里的冲击是指进行70G机械振动和1000G冲击振动。
实施例2进行阳极箔孔径优选、电解纸材料优选以及添加剂含浸的组合改进后，冲击前，相比对比例1，容量提高约6.14%，损耗降低约21.72%，漏电流降低了约63.32%；相比对比例2，容量提高约4.21%，损耗降低约21.26%，漏电流降低了约22.97%。
实施例2进行阳极箔孔径优选、电解纸材料优选以及添加剂含浸的组合改进后，冲击后，相比对比例1，容量提高约7.59%，损耗降低约36.09%，漏电流降低了约81.84%；相比对比例2，容量提高约4.47%，损耗降低约24.61%，漏电流降低了约59.2%。
对比例1中，冲击前后的容量变化率约-0.84%，但损耗提升了约18.2%，漏电电流提升了更高，约80.76%；对比例2中，冲击前后的容量变化率约0.27%，损耗提升了约0.79%，漏电电流提升了更高，约58.92%；而本实施例2中，冲击前后的容量变化率约0.52%，同时损耗降低了约3.5%、漏电流也降低了10.53%。
即，本发明制造方法制得的固态聚合物电容器能大幅度提高产品的抗外力破坏或冲击能力，优化产品漏电流特性，有效地解决现有技术固态电容器存在抗外力冲击能力差的问题，不仅使固态电容器的应用范围更广泛，也能填补国内在此项技术上的空白。
可见当阳极箔未改进、电解纸未改进以及电解液含浸后未进行添加剂含浸改进（如对比例1、2），均导致所得固态电容器抗冲击能力差，证明了只有同时采用这些处理和/或工艺参数，才能取得最好的技术效果。
可以理解，本发明的技术效果是各个步骤技术特征协同作用的总和，各步骤之间具有一定的内在相关性，并非单个技术特征效果的简单叠加。本发明通过（1）选择孔径大的多孔阳极箔，（2）合理选用植物纤维和化学纤维的混合纤维作为电解纸，以及（3）在电解液含浸后再进行添加剂含浸，可以明显改善了固态电容器的抗外力冲击能力，优化产品漏电流特性，有效地解决现有技术固态电容器存在抗外力冲击能力差的问题。本发明产生的上述效果是相互协同所得到的，是不可分割的。
以上所述实施例仅表达了本发明的实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制，但凡采用等同替换或等效变换的形式所获得的技术方案，均应落在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种电子***引爆固态聚合物电容器的制造方法，其特征在于，其包括以下步骤：
（1）芯包卷绕：阳极箔和阴极箔之间介入电解纸卷绕成芯包；所述电解纸包括化学纤维和植物纤维的混合纤维；
（2）化成修复处理：将卷绕的芯包浸入化成液中进行化成修复处理，取出然后干燥；
（3）含浸步骤：将卷绕的芯包浸入聚合物电解液中进行含浸处理；
（4）加热聚合步骤：将含浸后的芯包进行加热聚合处理；
（5）添加剂含浸步骤：将加热聚合处理后的芯包浸入添加剂中进行添加剂含浸处理，取出然后干燥；其中，所述添加剂由以下成份按百分比组成：丁内酯30%~35%、环丁砜20%~25%、邻苯二甲酸三乙胺 20%~25%、PEG400 15%~20%；
（6）封装步骤：将步骤（5）的芯包入壳及胶塞封口；
（7）灌胶固化步骤；
（8）老化步骤。
2.根据权利要求1所述的电子***引爆固态聚合物电容器的制造方法，其特征在于，所述步骤（5）的添加剂含浸处理为循环式抽真空、加压含浸，其中加压压强控制在100~300Kpa，真空压强控制在-50~-80Kpa之间。
3.根据权利要求1或2所述的电子***引爆固态聚合物电容器的制造方法，其特征在于，所述步骤（5）的添加剂含浸处理时间为10~30min。
4.根据权利要求1或2所述的电子***引爆固态聚合物电容器的制造方法，其特征在于，所述步骤（5）的干燥温度为105~135℃。
5.根据权利要求1所述的电子***引爆固态聚合物电容器的制造方法，其特征在于，所述阳极箔采用多孔铝箔。
6.根据权利要求5所述的电子***引爆固态聚合物电容器的制造方法，其特征在于，所述多孔铝箔的孔径控制在100~200nm。
7.根据权利要求1所述的电子***引爆固态聚合物电容器的制造方法，其特征在于，所述聚合物电解液为PEDOT或EDOT。
8.根据权利要求1所述的电子***引爆固态聚合物电容器的制造方法，其特征在于，所述步骤（7）的胶水由XP-2240A和XP-2240B混合而成。
9.根据权利要求1或8所述的电子***引爆固态聚合物电容器的制造方法，其特征在于，所述所述步骤（7）的固化具体为90℃～105℃进行60min～90min初步固化，然后115℃～135℃进行60min～90min终固化。
10.一种电子***引爆固态聚合物电容器，其特征在于，其由权利要求1至9任一所述的电子***引爆固态聚合物电容器的制造方法制得。
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