固态铝电容器发展历史

2013-03-07 11:15:00 0

　　电容器阴极材料(即电解质)的性能，在很大程度上决定着电容器的性能。固态电解质具有比液体电解质高得多的电导率(视不同材料，电导率可达0.1～100S/cm)，而且具有优异的温度特性和化学稳定性，正是因为固态电解质具有的优良特性，使固态铝电容器的性能优于液态铝电容器。不同固态电解质之间的性能差别很大，从最初使用的二氧化锰到目前使用的PEDOT，其电导率相差数百倍，因此，不同发展时期的固态铝电容器的性能也差别很大。下面对固态铝电容器的发展历程进行介绍。

　　1. 二氧化锰型固态铝电容器

　　二氧化锰作为固态电解质在钽电容器的应用中取得了成功，最初也有人尝试使用二氧化锰作为固态铝电容的电解质，但是Al2O3介质氧化膜在高温下易被腐蚀破坏，致使电容器的漏电流增大，因此，用二氧化锰作为铝电容器电解质的技术难度很大，成品率低。

　　2. TCNQ型固态铝电容器

　　TCNQ是美国杜邦的研究人员于1959年首先合成成功;1961年，美国ROSS公司首先将TCNQ复合盐用于制备电容器;1983年，日本三洋电机公司开发了有机半导体TCNQ型固态铝电容器，这是真正意义上的第一代固态铝电容器，被称作OS-Con型铝电解电容器。TCNQ的电导率大约为1S/cm，远远高于液态电解质的0.01S/cm，因此，TCNQ型固态铝电容器具有比液态铝电容器低得多的ESR，具有很好的高频特性，同时，其使用寿命和环境稳定性也大大提高。毫无疑问，OS-Con电容器较传统液态铝电容器是一大进步。

　　一系列的研究表明，将TCNQ复合盐直接加热熔融，然后浸渍并冷却固化的方法是制备TCNQ型固态铝电容器的较好的方法。但是由于TCNQ复合盐的热加工性能不太好，只能在一个很狭窄的温度范围内保持熔融稳定状态，并且稳定的时间也很短，因此，TCNQ型固态铝电容器的制造工艺(尤其是浸渍工艺)要求非常严格。另外，TCNQ的耐焊接热稳定性也不够好，这在一定程度上制约了TCNQ型固态铝电容器的进一步发展。

　　3. 聚吡咯型固态铝电容器

　　自从导电聚吡咯膜研究成功以来，人们对聚吡咯型固态铝电容器的研究投入了极大的精力。1973年日本的昭和电工申请了聚吡咯型固态铝电容器的基本专利，这种电容器被称为功能性高分子型固态铝电解电容器(SP-Cap)，是第二代固态铝电容器。SP-Cap具有比OS-Con更低的ESR，也具有更好的频率特性，在很宽的温度范围内都可以保持很低的ESR，另外，聚吡咯的温度和化学稳定性都高于TCNQ，因而，SP-Cap与OS-Con相比又是一大进步。

　　由于聚吡咯型固态铝电容器一般都采用电化学聚合方法，需要先在氧化铝膜的表面形成一层薄的导电层，但是这种方法一般只能制作叠层式铝电容器，不适合制作卷绕式铝电容器。

　　4. 聚苯胺型固态铝电容器

　　导电聚苯胺的研究为固态铝电容器提供了一类新的电解质，聚苯胺具有良好的环境稳定性，原料价格便宜，易于溶解和熔融，在用与制备固态铝电容器上具有一定的优势，但是因为苯胺有环境污染的问题，故限制了其应用。

　　5. PEDOT型固态铝电容器

　　1988年，德国拜尔(Bayer)公司首先开发出新一代导电高分子材料PEDOT(Eur. Patent 339340(1988))，并同时申请了PEDOT型固态铝电容器的基础应用专利。

　　同其他固态电解质相比，PEDOT具有以下突出性能：

　　u 电导率高，可以达到100S/cm;

　　u 在基材表面小于1mm 的薄层内产生作用, 所以可用较低的成本来获得很好的效果;

　　u 很好的抗水解性、光稳定性及热稳定性，不会造成环境污染;

　　u 工艺简单, 使用方便;

　　u 高pH值时导电性能不会下降;

　　u 电化学性能好。