本發(fā)明涉及一種電容器，尤其涉及一種電容器用的摻雜碳材料的導(dǎo)電聚合物、生產(chǎn)方法及在電容器芯包上的形成方法。

背景技術(shù)：

傳統(tǒng)的固態(tài)電容器，其在ESR、耐紋波電流能力和電容器穩(wěn)定性上在某些產(chǎn)品上達(dá)不到要求，而碳納米管和石墨烯材料具有良好的力學(xué)性能，硬度與金剛石相當(dāng)，卻擁有良好的柔韌性，還具有良好的導(dǎo)電性能和傳熱性能，被認(rèn)為是復(fù)合材料的理想添加相，作為加強(qiáng)相和導(dǎo)電相，在復(fù)合材料領(lǐng)域有著巨大的應(yīng)用潛力。故將碳納米管和石墨烯材料應(yīng)用到固態(tài)電容器上是一個(gè)很有價(jià)值的課題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種應(yīng)用于固態(tài)電容能有效降低電容的ESR，提高耐紋波電流能力，提高電容性能穩(wěn)定性的摻雜碳的導(dǎo)電聚合物、生產(chǎn)方法及在芯包上的形成方法。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提出的技術(shù)方案為：一種摻雜碳的導(dǎo)電聚合物，摻雜碳材料包括碳納米管、石墨烯或兩者的混合物；導(dǎo)電聚合物包括乙炔、苯胺、吡咯、噻吩及其衍生物經(jīng)聚合后生成的具有導(dǎo)電性質(zhì)的聚合物；所述摻雜碳材料的含量為0.01～10wt%，導(dǎo)電聚合物含量為90～99.99wt%。

上述的摻雜碳的導(dǎo)電聚合物的生產(chǎn)方法，包括以下步驟：1）將摻雜碳材料的分散液加入到導(dǎo)電聚合物的單體溶液中，形成碳材料與單體的混合分散液；2）將氧化劑溶液加入到混合分散液中，在室溫到200攝氏度的溫度下攪拌發(fā)生聚合反應(yīng)，生成碳/導(dǎo)電聚合物復(fù)合材料。

上述的摻雜碳的導(dǎo)電聚合物的生產(chǎn)方法，優(yōu)選的，所述氧化劑為芳香族類磺酸鐵或過硫酸鹽。

上述的摻雜碳的導(dǎo)電聚合物的生產(chǎn)方法，優(yōu)選的，所述氧化劑溶液的濃度為10～70wt%，聚合反應(yīng)時(shí)間為0.5～48h。

上述的摻雜碳的導(dǎo)電聚合物的生產(chǎn)方法，優(yōu)選的，所述步驟1)中摻雜碳材料與導(dǎo)電聚合物單體的混合方式為：先將摻雜碳材料的分散液與導(dǎo)電聚合物的單體溶液機(jī)械攪拌后再進(jìn)行超聲波分散，使得碳材料充分的在導(dǎo)電聚合物的單體溶液中分散。

上述的摻雜碳的導(dǎo)電聚合物的生產(chǎn)方法，優(yōu)選的，所述導(dǎo)電聚合物單體溶液濃度為1～40wt%，機(jī)械攪拌時(shí)間為0.5～10h，超聲分散時(shí)間為0.5～72h。

一種如上述的摻雜碳的導(dǎo)電聚合物在電容器芯包上的形成方法，包括以下步驟，1）將電容器素子浸入有聚硅氧烷的溶液中進(jìn)行前處理，聚硅氧烷的濃度為0.1wt%～20wt%，前處理過程在常溫常壓下進(jìn)行，前處理后在室溫～150℃溫度下進(jìn)行干燥；2）將電容器素子浸入含有碳材料和導(dǎo)電聚合物單體的分散液中；含浸方式可以是普通常溫含浸，可以是真空含浸，含浸時(shí)真空度為：0.1～1×10^-4Pa，也可以是真空加壓含浸，壓力大小范圍為0.01～1MPa ；3）將含浸后的電容器素子在室溫～60℃溫度條件下干燥，干燥時(shí)間30～90min；4）將干燥后的電容器素子進(jìn)行氧化劑含浸，氧化劑為芳香族類磺酸鐵，氧化劑溶液濃度10～70wt%；5）對含浸氧化劑后的電容器素子進(jìn)行進(jìn)行聚合反應(yīng)，加熱反應(yīng)的最高溫度為200℃，反應(yīng)時(shí)間為1～48h。

摻雜碳材料導(dǎo)電聚合物能提高固態(tài)電解質(zhì)的電導(dǎo)率和導(dǎo)熱率，這能有效降低電容使用過程焦耳熱的產(chǎn)生，提高電容的散熱性。

摻雜碳材料導(dǎo)電聚合物應(yīng)用于固態(tài)電容能有效降低電容的ESR，提高耐紋波電流能力，提高電容性能穩(wěn)定性，實(shí)驗(yàn)結(jié)果如下表所示，本實(shí)驗(yàn)采用石墨烯作為摻雜碳材料，摻雜量為0.1wt%，單體溶液濃度為20wt%，氧化劑濃度為60wt%，反應(yīng)聚合溫度為30℃，聚時(shí)間為12小時(shí)。

具體實(shí)施方式

為了便于理解本發(fā)明，下文將結(jié)合較佳的實(shí)施例對本發(fā)明作更全面、細(xì)致地描述，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不限于以下具體的實(shí)施例。

除非另有定義，下文中所使用的所有專業(yè)術(shù)語與本領(lǐng)域技術(shù)人員通常理解的含義相同。本文中所使用的專業(yè)術(shù)語只是為了描述具體實(shí)施例的目的，并不是旨在限制本發(fā)明的保護(hù)范圍。

實(shí)施例

一種摻雜碳的導(dǎo)電聚合物，摻雜碳材料包括碳納米管、石墨烯或兩者的混合物；導(dǎo)電聚合物包括乙炔、苯胺、吡咯、噻吩及其衍生物經(jīng)聚合后生成的具有導(dǎo)電性質(zhì)的聚合物；摻雜碳材料的含量為0.01～5wt%，導(dǎo)電聚合物含量為95～99.99wt%。

本實(shí)施例的摻雜碳的導(dǎo)電聚合物的生產(chǎn)方法，包括以下步驟：1）將摻雜碳材料的分散液加入到導(dǎo)電聚合物的單體溶液中，形成碳材料與單體的混合分散液；2）將氧化劑溶液加入到混合分散液中，在200攝氏度的溫度下攪拌發(fā)生聚合反應(yīng)，生成碳/導(dǎo)電聚合物復(fù)合材料。

本實(shí)施例中，氧化劑為芳香族類磺酸鐵。

本實(shí)施例，氧化劑溶液的濃度為70wt%，聚合反應(yīng)時(shí)間為0.5h。

本實(shí)施例的步驟1)中摻雜碳材料與導(dǎo)電聚合物單體的混合方式為：先將摻雜碳材料的分散液與導(dǎo)電聚合物的單體溶液機(jī)械攪拌后再進(jìn)行超聲波分散，使得碳材料充分的在導(dǎo)電聚合物的單體溶液中分散。導(dǎo)電聚合物單體溶液濃度為40wt%，機(jī)械攪拌時(shí)間為9h，超聲分散時(shí)間為72h。

本實(shí)施例摻雜碳的導(dǎo)電聚合物在芯包上的形成方法，包括以下步驟，1）將電容器素子浸入有聚硅氧烷的稀溶液中進(jìn)行前處理，聚硅氧烷的濃度為20wt%，前處理過程在常溫常壓下進(jìn)行，前處理后在150℃溫度下進(jìn)行干燥；2）將電容器素子浸入含有碳材料和導(dǎo)電聚合物單體的分散液中；含浸方式可以是普通常溫含浸，其他實(shí)施例中可以是真空含浸，含浸時(shí)真空度為：0.1～1×10^-4Pa，也可以是真空加壓含浸，壓力大小范圍為0.01～1MPa ；3）將含浸后的電容器素子在室溫～60℃溫度條件下干燥，干燥時(shí)間30～90min；4）將干燥后的電容器素子進(jìn)行氧化劑含浸，氧化劑為芳香族類磺酸鐵，氧化劑溶液濃度70wt%；5）對含浸氧化劑后的電容器素子進(jìn)行進(jìn)行聚合反應(yīng)，加熱反應(yīng)的最高溫度為200℃，反應(yīng)時(shí)間為30h。

本實(shí)施例的摻雜碳材料導(dǎo)電聚合物能提高固態(tài)電解質(zhì)的電導(dǎo)率和導(dǎo)熱率，這能有效降低電容使用過程焦耳熱的產(chǎn)生，提高電容的散熱性。