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TW201529630A - 導電性高分子製造用單體液及使用其之電解電容器之製造方法 - Google Patents

導電性高分子製造用單體液及使用其之電解電容器之製造方法 Download PDF

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TW201529630A
TW201529630A TW103131087A TW103131087A TW201529630A TW 201529630 A TW201529630 A TW 201529630A TW 103131087 A TW103131087 A TW 103131087A TW 103131087 A TW103131087 A TW 103131087A TW 201529630 A TW201529630 A TW 201529630A
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Ryosuke Sugihara
Taichi Yamaguchi
Yuhei Tsurumoto
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Tayca Corp
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Abstract

本發明可提供一種ESR低、耐熱性佳、漏電少的電解電容器,並提供一種關於其保存性也不會產生問題的導電性高分子製造用單體液。 本發明係於選自於由噻吩或其衍生物、吡咯或其衍生物及苯胺或其衍生物組成的群組之至少1種的單體中,分散選自於由萘磺酸系雜環化合物及未具有與苯核直接鍵結之羥基的苯磺酸系雜環化合物組成的群組之至少1種而構成導電性高分子製造用單體液。然後,使用該導電性高分子製造用單體液製造電解電容器。作為前述萘磺酸系雜環化合物或苯磺酸系雜環化合物之雜環化合物部分,特別是咪唑類較為理想。

Description

導電性高分子製造用單體液及使用其之電解電容器之製造方法
本發明係關於一種成為導電性高分子的摻雜物之物質分散於單體中的導電性高分子製造用單體液及使用其之電解電容器之製造方法。
導電性高分子,根據其高導電性,例如,可作為鉭電解電容器、鋁電解電容器、鈮電解電容器等之電解電容器的固體電解質使用。
作為該用途之導電性高分子,係使用藉由將噻吩或其衍生物、吡咯或其衍生物、苯胺或其衍生物等之聚合性的單體進行化學氧化聚合或電解氧化聚合而得到者。
作為進行上述噻吩或其衍生物等之聚合性單體的化學氧化聚合之際的摻雜物,主要使用有機磺酸,其中尤以芳香族磺酸為佳,作為氧化劑,使用過渡金屬,其中尤以鐵為佳,且通常芳香族磺酸之鐵鹽,在噻吩或其衍生物等之聚合性單體的化學氧化聚合時可作為氧化劑兼摻雜物使用。
然後,已有報告:在其芳香族磺酸之鐵鹽中,尤以甲苯磺酸鐵鹽或甲氧基苯磺酸鐵鹽等特為有用,使用該等之導電性高分子的合成,可藉由將該等之氧化 劑兼摻雜物與噻吩或其衍生物等之聚合性單體混合而進行,簡單且適合工業化(專利文獻1、專利文獻2)。
然而,使用將如上述的芳香族磺酸鐵作為氧 化劑兼摻雜物所製造之導電性高分子作為固體電解質而製造的電解電容器,其耐熱性差,而且,有漏電大的問題。前述原因為在作為該固體電解質使用的導電性高分子之合成時,無法將作為氧化劑使用的鐵自導電性高分子中完全去除,鐵殘留於導電性高分子中。
因此,有人探討非鐵鹽系之氧化劑,並提出 例如,將混合過硫酸銨水溶液與苯酚磺酸丁胺水溶液者作為氧化劑兼摻雜物溶液來使用(專利文獻3)。
將使用如前述的非鐵鹽系之氧化劑兼摻雜物 所合成的導電性高分子作為固體電解質的電解電容器,在相較於將使用鐵鹽系之氧化劑兼摻雜物所合成的導電性高分子作為固體電解質的電解電容器之下,耐熱性會提升,而且,漏電也會變少,但因為過硫酸銨會隨時間劣化,所以作為氧化劑兼摻雜物溶液製備後,不立即使用的話,不僅廉價的過硫酸銨,連高價的苯酚磺酸丁胺也變成不得不廢棄,因此,必須配合電解電容器之製造而製備氧化劑兼摻雜物溶液。
因此,為了解決如上述的氧化劑兼摻雜物溶 液之保存上的問題,有人提出使成為摻雜物之萘磺酸2-甲基咪唑等與成為氧化劑之過硫酸銨以個別溶液而使用(專利文獻4)。
然而,該情況中,在電解電容器之製造時, 於電容器元件之表面,萘磺酸2-甲基咪唑與過硫酸銨進行反應而形成鹽,摻雜物或氧化劑變得難以進入電容器元件之內部,因此電容器之電容(靜電容量)有變得較預想更低的傾向。
[先前技術文獻] [專利文獻]
[專利文獻1]日本特開2003-160647號公報
[專利文獻2]日本特開2004-265927號公報
[專利文獻3]國際公開第2006/085601號公報
[專利文獻4]日本特開2007-119633號公報
本發明有鑑於如上述的情事,目的在於提供一種高性能之電解電容器,亦即,可提供ESR低(小)、耐熱性佳、漏電少的電解電容器,並提供一種關於其保存性也不會產生問題的導電性高分子製造用單體液,並且使用前述製造具有上述特性的電解電容器。
本發明係藉由在選自於由噻吩或其衍生物、吡咯或其衍生物及苯胺或其衍生物組成的群組之至少1種的單體中,分散選自於由萘磺酸系雜環化合物及未具有與苯核直接鍵結之羥基的苯磺酸系雜環化合物組成的群組之至少1種來構成導電性高分子製造用單體液而解決前述課題者。
亦即,本發明關於一種導電性高分子製造用 單體液,其係於選自於由噻吩或其衍生物、吡咯或其衍生物及苯胺或其衍生物組成的群組之至少1種的單體中,分散有選自於由萘磺酸系雜環化合物及未具有與苯核直接鍵結之羥基的苯磺酸系雜環化合物組成的群組之至少1種。
作為在本發明使用的萘磺酸系雜環化合物, 選自於由萘單磺酸系雜環化合物及萘三磺酸系雜環化合物組成的群組之至少1種較為理想,而且,上述萘磺酸系雜環化合物之雜環為包含氮原子者較為理想。然後,作為上述萘磺酸系雜環化合物之雜環化合物部分,例如,2-甲基咪唑、2-乙基-4-甲基咪唑、咪唑、1-甲基咪唑、4-甲基咪唑、2-甲基-4-乙基咪唑、三唑、三、吡啶、啉、哌等之在雜環包含氮原子者較為理想,特別是咪唑類較為理想。
然後,作為滿足該等之條件的萘磺酸系雜環 化合物之具體例,例如,可舉出萘磺酸2-甲基咪唑、萘三磺酸2-甲基咪唑、萘磺酸2-乙基-4-甲基咪唑、萘三磺酸2-乙基-4-甲基咪唑、萘磺酸4-甲基咪唑、萘磺酸三唑、萘三磺酸咪唑、萘三磺酸1-甲基咪唑、萘三磺酸2-甲基-4-乙基咪唑、萘三磺酸三、萘三磺酸吡啶、萘三磺酸啉、萘三磺酸哌等。
在本發明中使用的苯磺酸系雜環化合物,係 為未具有與苯核直接鍵結之羥基者(亦即,未具有鍵結於苯環之構成碳的羥基者),作為上述苯磺酸系雜環化合物 ,例如,選自於由苯磺酸雜環化合物、具有烷基的苯磺酸雜環化合物、具有烷氧基的苯磺酸雜環化合物及具有硝基的苯磺酸雜環化合物組成的群組之至少1種較為理想,而且,上述苯磺酸系雜環化合物之雜環為包含氮原子者較為理想。然後,作為上述苯磺酸系雜環化合物之雜環化合物部分,例如,2-甲基咪唑、2-乙基-4-甲基咪唑、咪唑、1-甲基咪唑、4-甲基咪唑、2-甲基-4-乙基咪唑、三唑、三、吡啶、啉、哌等之在雜環包含氮原子者較為理想,特別是咪唑類較為理想。
然後,作為滿足該等之條件的苯磺酸系雜環 化合物,舉出該等之中特別理想的具體例時,例如,可舉出苯磺酸2-甲基咪唑、甲苯磺酸2-甲基咪唑、甲氧基苯磺酸2-甲基咪唑、硝基苯磺酸2-甲基咪唑、異丙苯磺酸2-甲基咪唑等。
又,在上述導電性高分子製造用單體液之製 備時,作為單體與選自於由萘磺酸系雜環化合物及未具有與苯核直接鍵結之羥基的苯磺酸系雜環化合物組成的群組之至少1種的比率,係以質量比計而為1:0.1~0.1:1較佳,在上述導電性高分子製造用單體液中添加碳數1~4的醇並稀釋導電性高分子製造用單體液的話,並不會降低其特性,在電解電容器之製造時,可提升其處理性。
使用本發明之導電性高分子製造用單體液的 電解電容器之製造,例如,藉由經過下述步驟而進行:使電容器元件含浸上述本發明之導電性高分子製造用單 體液後,經由至少1次使該電容器元件含浸氧化劑溶液,並進行單體之聚合的步驟,形成包含導電性高分子的固體電解質層。
又,藉由下述步驟也可製造電解電容器,如 前述使用本發明之導電性高分子製造用單體液形成固體電解質層後,經由至少1次含浸導電性高分子之分散液,並進行乾燥的步驟,進一步形成包含導電性高分子的固體電解質層。
再者,藉由下述步驟也可製造電解電容器, 經由至少1次含浸導電性高分子之分散液,並進行乾燥的步驟而形成固體電解質層後,如前述使用本發明之導電性高分子製造用單體液形成包含導電性高分子的固體電解質層,之後,經由至少1次含浸導電性高分子之分散液,並進行乾燥的步驟,進一步形成包含導電性高分子的固體電解質層。
根據本發明,可提供一種ESR低、耐熱性佳、漏電少的電解電容器,並可提供一種關於其保存性也不會產生問題的導電性高分子製造用單體液。
然後,本發明之導電性高分子製造用單體液,例如,因為使用過硫酸銨等之非鐵鹽系氧化劑,可進行導電性高分子之合成,所以不會產生如在使用鐵鹽系之氧化劑時所產生的耐熱性之下降或漏電之增大,且可製造ESR低、耐熱性佳、漏電少的電解電容器。
又,本發明的導電性高分子製造用單體液之 摻雜物係包含選自於由耐熱性佳之萘磺酸系雜環化合物及未具有與苯核直接鍵結之羥基的苯磺酸系雜環化合物組成的群組之至少1種者,且利用苯酚磺酸系化合物等,可製造耐熱性佳的電解電容器。
而且,本發明的導電性高分子製造用單體液 ,係藉由單體與摻雜物構成,使用該導電性高分子製造用單體液的電解電容器之製造中,例如,因為使上述導電性高分子製造用單體液充分地含浸直到鉭燒結體等之多孔質金屬體所構成的電容器元件之內部,且從該狀態後與來含浸的氧化劑相會而進行聚合,所以可製造電容(靜電容量)大的電解電容器。
[實施發明之形態]
在本發明的導電性高分子製造用單體液中,特別是成為特徵者係由選自於由成為摻雜物之萘磺酸系雜環化合物及未具有與苯核直接鍵結之羥基的苯磺酸系雜環化合物組成的群組之至少1種,因而先由其萘磺酸系雜環化合物進行說明。
作為本發明中使用的萘磺酸系雜環化合物,可舉出萘單磺酸系雜環化合物、萘二磺酸系雜環化合物、萘三磺酸系雜環化合物等,從取得容易性的觀點而言,其中尤以萘單磺酸系雜環化合物、萘三磺酸系雜環化合物較為理想。
萘磺酸系雜環化合物之雜環,可舉出包含氮 原子而構成者、包含氧原子而構成者、包含硫原子而構成者、或包含該等之氮原子、氧原子、硫原子2種以上而構成者等,但包含氮原子而構成者較為理想,作為該在雜環包含氮原子的雜環化合物,例如,2-甲基咪唑、2-乙基-4-甲基咪唑、咪唑、1-甲基咪唑、4-甲基咪唑、2-甲基-4-乙基咪唑、三唑、三、吡啶、啉、哌等較為理想,特別是咪唑類較為理想。亦即,作為上述萘磺酸系雜環化合物之雜環化合物部分,例如,2-甲基咪唑、2-乙基-4-甲基咪唑、咪唑、1-甲基咪唑、4-甲基咪唑、2-甲基-4-乙基咪唑、三唑、三、吡啶、啉、哌等之在雜環包含氮原子者較為理想,特別是咪唑類較為理想。
然後,舉出上述萘單磺酸系雜環化合物之較 佳的具體例時,例如,可舉出萘磺酸2-甲基咪唑、萘磺酸2-乙基-4-甲基咪唑、萘磺酸咪唑、萘磺酸1-甲基咪唑、萘磺酸1-乙基咪唑、萘磺酸2-甲基-4-乙基咪唑、萘磺酸1-丁基咪唑、萘磺酸2-乙基咪唑、萘磺酸4-甲基咪唑、萘磺酸1,2-二甲基咪唑、萘磺酸2-十一烷基咪唑、萘磺酸2-苯基咪唑、萘磺酸1-乙烯基咪唑、萘磺酸1-烯丙基乙烯基咪唑等之萘單磺酸系咪唑類、或萘磺酸三唑、萘磺酸三、萘磺酸吡啶、萘磺酸啉、萘磺酸哌等,並且也可使用在萘核鍵結有烷基、乙烯基、甲醯基、羥基、羧基、胺基、硝基等者。
在本發明中,不定為萘磺酸雜環化合物而定 為萘磺酸系雜環化合物,其原因係為藉由成為將如前述之「系」文字加入的表示而明確表示在本發明中使用的萘磺酸系雜環化合物中,也包含在萘核鍵結有烷基等者。
但是,作為萘磺酸系雜環化合物,包含由在 萘核未鍵結烷基等之萘單磺酸雜環化合物及萘三磺酸雜環化合物組成的群組之至少1種特為理想,其中尤以萘三磺酸雜環化合物最為理想。
又,例示萘三磺酸系雜環化合物之具體例時 ,例如,如萘三磺酸2-甲基咪唑,將顯示磺酸基之數目的「三」註記並表示,但一般例示單磺酸系雜環化合物之具體例時,大多沒有特意註記「單」而表示,因此在本說明書中,例示萘單磺酸系雜環化合物之具體名時也依據如前述的表示之辦法,如萘磺酸2-甲基咪唑等,沒有註記「單」而表示。
作為萘三磺酸系雜環化合物之較佳的具體例 ,例如,可舉出萘三磺酸2-甲基咪唑、萘三磺酸2-乙基-4-甲基咪唑、萘三磺酸咪唑、萘三磺酸1-甲基咪唑、萘三磺酸1-乙基咪唑、萘三磺酸2-甲基-4-乙基咪唑、萘三磺酸1-丁基咪唑、萘三磺酸2-乙基咪唑、萘三磺酸4-甲基咪唑、萘三磺酸1,2-二甲基咪唑、萘三磺酸2-十一烷基咪唑、萘三磺酸2-苯基咪唑、萘三磺酸1-乙烯基咪唑、萘三磺酸1-烯丙基乙烯基咪唑等之萘三磺酸咪唑類、或萘三磺酸三唑、萘三磺酸三、萘三磺酸吡啶、萘三磺酸啉、萘三磺酸哌等,而且,也可使用在萘核鍵結有烷基、乙烯基、甲醯基、羥基、羧基、胺基、硝基等者。
作為在本發明中使用的未具有與苯核直接鍵 結之羥基的苯磺酸系雜環化合物(以下有時將其簡略化為「苯磺酸系雜環化合物」),例如,可使用苯磺酸雜環化合物(亦即,在苯核未具有磺酸基以外之取代基的苯磺酸雜環化合物)、具有烷基的苯磺酸雜環化合物、具有烷氧基的苯磺酸雜環化合物、具有硝基的苯磺酸雜環化合物等。
然後,上述烷基、烷氧基、硝基等,不僅有 於苯核鍵結1個的情況,且也可為於苯核上鍵結2個以上之多個鍵結者。又,作為上述烷基之碳數為1~4者,亦即,作為烷基,甲基、乙基、丙基、丁基較為理想,烷氧基之碳數為1~4者,亦即,甲氧基、乙氧基、丙氧基、丁氧基等較為理想。
作為上述之具有烷基的苯磺酸雜環化合物, 舉出將在苯核具有1個烷基者的情況為例並例示較佳者時,例如,可舉出甲基苯磺酸雜環化合物(亦即,甲苯磺酸雜環化合物)、乙基苯磺酸雜環化合物、丙基苯磺酸雜環化合物、丁基苯磺酸雜環化合物等,上述丙基或丁基的情況中,該等可為直鏈狀者,而且,也可為分支鏈狀者。作為上述具有烷氧基的苯磺酸雜環化合物,舉出將在苯核具有1個烷氧基者的情況為例並例示較佳者時,例如,可舉出甲氧基苯磺酸雜環化合物、乙氧基苯磺酸雜環化合物、丙氧基苯磺酸雜環化合物、丁氧基苯磺酸雜環化合物等,上述丙氧基或丁氧基的情況中,該等可為直鏈狀者,而且,也可為分支鏈狀者。
上述苯磺酸系雜環化合物之雜環,與萘磺酸 系雜環化合物之雜環的情況相同地可舉出包含氮原子而構成者、包含氧原子而構成者、包含硫原子而構成者、或包含該等之氮原子、氧原子、硫原子2種以上而構成者等,但包含氮原子而構成者較為理想,作為該在雜環包含氮原子的雜環化合物,例如,2-甲基咪唑、2-乙基-4-甲基咪唑、咪唑、1-甲基咪唑、4-甲基咪唑、2-甲基-4-乙基咪唑、三唑、三、吡啶、啉、哌等較為理想,特別是咪唑類較為理想。亦即,作為苯磺酸系雜環化合物之雜環化合物部分,例如,2-甲基咪唑、2-乙基-4-甲基咪唑、咪唑、1-甲基咪唑、4-甲基咪唑、2-甲基-4-乙基咪唑、三唑、三、吡啶、啉、哌等之在雜環包含氮原子者較為理想,特別是咪唑類較為理想。
然後,舉出上述苯磺酸雜環化合物之較佳的 具體例時,例如,可舉出苯磺酸2-甲基咪唑、苯磺酸2-乙基-4-甲基咪唑、苯磺酸咪唑、苯磺酸1-甲基咪唑、苯磺酸1-乙基咪唑、苯磺酸1-丁基咪唑、苯磺酸2-乙基咪唑、苯磺酸4-甲基咪唑、苯磺酸1,2-二甲基咪唑、苯磺酸2-十一烷基咪唑、苯磺酸2-苯基咪唑、苯磺酸1-乙烯基咪唑、苯磺酸1-烯丙基乙烯基咪唑等之苯磺酸咪唑類、或苯磺酸三唑、苯磺酸三、苯磺酸吡啶、苯磺酸啉、苯磺酸哌等,並且也可使用在苯核鍵結有烷基、乙烯基、甲醯基、羥基、羧基、胺基、硝基等者。
關於上述具有烷基的苯磺酸雜環化合物、具 有烷氧基的苯磺酸雜環化合物、具有硝基的苯磺酸雜環 化合物等,作為與該等之苯磺酸部分鍵結的雜環化合物,也可舉出與上述苯磺酸雜環化合物所例示者同樣的雜環化合物作為較佳者。該等之中,舉出特佳具體例時,可舉出甲苯磺酸2-甲基咪唑、甲氧基苯磺酸2-甲基咪唑、硝基苯磺酸2-甲基咪唑、異丙苯苯磺酸2-甲基咪唑(亦即,異丙基苯磺酸2-甲基咪唑)等。
在本發明中,不定為苯磺酸雜環化合物而定 為苯磺酸系雜環化合物,其原因與前述萘磺酸系雜環化合物的情況同樣地,為藉由成為將「系」文字加入的表示而明確表示在本發明中使用的苯磺酸系雜環化合物中,如前述,也包含在苯核鍵結有烷基、烷氧基、硝基等者。
又,關於苯磺酸系雜環化合物,成為未具有 與苯核直接鍵結之羥基者,例如,成為具有1個與苯核直接鍵結之羥基的苯酚磺酸2-甲基咪唑係如後述之比較例3所示,基於包含伸乙二氧基噻吩的乙醇溶液幾乎沒有分散,無法製備作為所需的導電性高分子製造用單體液。
在本發明中,作為用以合成導電性高分子的 單體,係使用噻吩或其衍生物、吡咯或其衍生物、苯胺或其衍生物等,該等之中,尤以噻吩或其衍生物較為理想,在噻吩或其衍生物添加吡咯或其衍生物者特為理想。
作為上述噻吩或其衍生物之噻吩的衍生物, 例如,可舉出3,4-伸乙二氧基噻吩、3-烷基噻吩、3-烷氧基噻吩、3-烷基-4-烷氧基噻吩、3,4-烷基噻吩、3,4-烷氧基噻吩、或將上述3,4-伸乙二氧基噻吩以烷基修飾的烷 基化伸乙二氧基噻吩等,其烷基或烷氧基之碳數為1~16較佳,特別是1~4較為理想。
對於將上述3,4-伸乙二氧基噻吩以烷基修飾 的烷基化伸乙二氧基噻吩詳細地說明時,上述3,4-伸乙二氧基噻吩或烷基化伸乙二氧基噻吩,係相當於下述通式(1)所示的化合物。
(式中,R為氫或烷基)
然後,上述通式(1)中的R為氫的化合物係3,4-伸乙二氧基噻吩,將其以IUPAC名稱表示時為「2,3-二氫-噻吩基[3,4-b][1,4]戴奧辛(2,3-Dihydro-thieno[3,4-b][1,4]dioxine)」,該化合物,由於相較於以IUPAC名稱表示,大多以一般名稱的「3,4-伸乙二氧基噻吩」、或將其「3,4-」省略的「伸乙二氧基噻吩」表示,故本說明書中,將該「2,3-二氫-噻吩基[3,4-b][1,4]戴奧辛」表示為「3,4-伸乙二氧基噻吩」或「伸乙二氧基噻吩」。然後,上述通式(1)中的R為烷基時,作為該烷基,碳數為1~4者,亦即,甲基、乙基、丙基、丁基較佳,將該等具體地例示時,通式(1)中的R為甲基之化合物,以IUPAC名稱表示時為「2-甲基-2,3-二氫-噻吩基[3,4-b][1,4]戴奧 辛(2-Methyl-2,3-dihydro-thieno[3,4-b][1,4]dioxine)」,但以下將其簡略化而表示為「甲基化伸乙二氧基噻吩」。通式(1)中的R為乙基之化合物,以IUPAC名稱表示時為「2-乙基-2,3-二氫-噻吩基[3,4-b][1,4]戴奧辛(2-Ethyl-2,3-dihydro-thieno[3,4-b][1,4]dioxine)」,但以下將其簡略化而表示為「乙基化伸乙二氧基噻吩」。通式(1)中的R為丙基之化合物,以IUPAC名稱表示時為「2-丙基-2,3-二氫-噻吩基[3,4-b][1,4]戴奧辛(2-Propyl-2,3-dihydro-thieno[3,4-b][1,4]dioxine)」,但以下將其簡略化而表示為「丙基化伸乙二氧基噻吩」。 然後,通式(1)中的R為丁基之化合物,以IUPAC名稱表示時為「2-丁基-2,3-二氫-噻吩基[3,4-b][1,4]戴奧辛(2-Butyl-2,3-dihydrothieno[3,4-b][1,4]dioxine)」,但以下將其簡略化而表示為「丁基化伸乙二氧基噻吩」。又,以下將「2-烷基-2,3-二氫-噻吩基[3,4-b][1,4]戴奧辛」簡略化,以「烷基化伸乙二氧基噻吩」表示。然後,上述烷基化伸乙二氧基噻吩之中,尤以甲基化伸乙二氧基噻吩、乙基化伸乙二氧基噻吩、丙基化伸乙二氧基噻吩、丁基化伸乙二氧基噻吩較為理想。
該等之烷基化伸乙二氧基噻吩,可各別單獨 使用,而且,也可併用2種以上。再者,亦可併用該等之烷基化伸乙二氧基噻吩與伸乙二氧基噻吩(3,4-伸乙二氧基噻吩)。然後,該等之甲基化伸乙二氧基噻吩、乙基化伸乙二氧基噻吩、丙基化伸乙二氧基噻吩、丁基化伸乙二氧基噻吩等之合成法,係記載於本案申請人之申請的 國際公開第2011/068026號公報、國際公開第2011/074380號公報等中。
作為前述吡咯或其衍生物之吡咯的衍生物, 例如,可舉出3-甲基吡咯、3-乙基吡咯、3-丙基吡咯、3-丁基吡咯、3-戊基吡咯、3-己基吡咯、3,4-伸乙二氧基吡咯等。
然後,在本發明中,在作為單體之前述噻吩 或其衍生物(以下有時將其稱為「噻吩系單體」)中添加吡咯或其衍生物(以下有時將其稱為「吡咯系單體」)時,作為噻吩系單體與吡咯系單體之混合物使用時,聚合時之反應速度會提升,藉由此方式,可使電解電容器之ESR進一步下降,因此較為理想。
如前述的噻吩系單體與吡咯系單體混合之際 ,作為相對於噻吩系單體之吡咯系單體的添加量,相對於噻吩系單體,吡咯系單體為以質量基準計之1~100%(亦即,相對於噻吩系單體100質量份,吡咯系單體為1~100質量份)較佳,5~50%更佳,10~30%特佳。如上述,吡咯系單體的添加量相對於噻吩系單體,以質量基準計為1~100%係意指在噻吩系單體與吡咯系單體之混合物中,係相對於噻吩系單體包含以質量基準計之吡咯系單體1~100%。然後,吡咯系單體的添加量較上述更多時,所謂的噻吩系單體之ESR低、容易得到耐熱性佳之電解電容器的噻吩系單體特性會因為吡咯系單體而受損,依此,反而電解電容器之ESR變高,且有耐熱性也變差的可能。
本發明的導電性高分子製造用單體液,係藉 由在單體中分散選自於由萘磺酸系雜環化合物及未具有與苯核直接鍵結之羥基的苯磺酸系雜環化合物組成的群組之至少1種而製備,但因為其分散液以肉眼觀察幾乎為透明,所以可以認為上述萘磺酸系雜環化合物或苯磺酸系雜環化合物之一部分係溶解於單體中。然後,其分散狀態極為良好,也如後述之實施例所示,在20℃放置6個月後也不會產生沉澱。
本發明的導電性高分子製造用單體液之製備 時,作為單體與選自於由萘磺酸系雜環化合物及未具有與苯核直接鍵結之羥基的苯磺酸系雜環化合物組成的群組之至少1種的比率,以質量比計之1:0.1~0.1:1較佳,1:0.3~0.3:1更佳,1:0.5~0.5:1特佳。
相對於單體之前述選自於由萘磺酸系雜環化 合物及苯磺酸系雜環化合物組成的群組之至少1種的比率較上述更少時,因為摻雜物成分少,所以難以得到如作為所需之導電性高的導電性高分子,相對於單體之前述選自於由萘磺酸系雜環化合物及苯磺酸系雜環化合物組成的群組之至少1種的比率較上述更多時,單體成分會變少,因此有得到的導電性高分子之量變少的可能。
在本發明中,前述萘磺酸系雜環化合物或苯 磺酸系雜環化合物,因為其本身具有相對於單體之分散性,所以沒有有機溶劑之存在也可成為分散液。因此,本發明的導電性高分子製造用單體液,可僅以單體與選自於前述由萘磺酸系雜環化合物及苯磺酸系雜環化合物 組成的群組之至少1種構成,但在電解電容器的製造時使用該導電性高分子製造用單體液之際,在導電性高分子製造用單體液中添加甲醇、乙醇、丙醇、丁醇等之碳數為1~4的醇,並將導電性高分子製造用單體液預先以醇稀釋者,因為可提升作業性,所以較為理想。又,在成為包含如前述之醇的狀態者時,亦可在醇之存在下於單體中分散前述由萘磺酸系雜環化合物及苯磺酸系雜環化合物組成的群組之至少1種,製備作成為包含碳數為1~4的醇之導電性高分子製造用單體液。
在本發明的導電性高分子製造用單體液之製 備時,添加具有環氧丙基(亦即,環氧基)的化合物或其開環化合物或是矽烷化合物的話,可進一步減低電解電容器之漏電,且進一步減少短路故障之產生,因而較為理想。
作為上述具有環氧丙基的化合物,例如,可 舉出單環氧丙基化合物、二環氧丙基化合物、丙三醇三環氧丙醚、二丙三醇四環氧丙醚、醇可溶性環氧樹脂、醇可溶性聚丙三醇聚環氧丙基或該等之開環化合物等之合適者。上述具有環氧丙基的化合物之開環化合物係為具有環氧丙基2個以上的環氧丙基化合物,不需要全部的環氧丙基均開環,亦可為部分地開環者。
作為上述矽烷化合物,例如,可舉出含有不 飽和烴的烷氧基矽烷化合物或其水解物、含有環氧丙基的烷氧基矽烷化合物或其水解物、矽烷改性樹脂、聚矽氧烷等之合適者。
然後,舉出上述具有環氧丙基的化合物之具 體例時,例如,可舉出環氧丙醇(亦即,glycidol)、甲基環氧丙醚、乙基環氧丙醚、丙基環氧丙醚、丁基環氧丙醚、環氧丁烷(亦即,環氧丙基甲烷)、環氧戊烷(亦即,環氧丙基乙烷)、環氧己烷(亦即,環氧丙基丙烷)、環氧庚烷(亦即,環氧丙基丁烷)、環氧辛烷(亦即,環氧丙基戊烷)、環氧丙氧基丙基三甲氧基矽烷、環氧丙氧基丙基甲基二甲氧基矽烷、環氧丙氧基丙基三乙氧基矽烷、環氧丙氧基丙基甲基二乙氧基矽烷、甲基丙烯酸環氧丙酯、2-(3,4-環氧環己基)乙基三甲氧基矽烷、3-環氧丙氧基丙基甲基二甲氧基矽烷、3-環氧丙氧基丙基三甲氧基矽烷、3-環氧丙氧基丙基三乙氧基矽烷、乙二醇二環氧丙醚、丙二醇二環氧丙醚、丁二醇二環氧丙醚、戊二醇二環氧丙醚、己二醇二環氧丙醚、丙三醇二環氧丙醚、二乙二醇二環氧丙醚、二丙二醇二環氧丙醚、三乙二醇二環氧丙醚、三丙二醇二環氧丙醚、聚乙二醇二環氧丙醚、聚丙二醇二環氧丙醚等。
作為上述醇可溶性環氧樹脂,例如,可適當 使用來自DIC公司之以「WATERSOL BC-3010」的商品名在市面上販售者。又,作為上述醇可溶性聚丙三醇聚環氧丙基,例如,可適當使用來自阪本藥品工業公司之以「SR-4GLS」的商品名在市面上販售者。
然後,上述具有環氧丙基之化合物的開環化 合物,係指該等之化合物的環氧丙基如下述式所示進行開環而成為二醇者。
上述具有環氧丙基的化合物或其開環化合物 ,可各別單獨使用,而且,亦可併用2種以上。
又,作為上述矽烷化合物,例如,可舉出3- 甲基丙烯醯氧基丙基三甲氧基矽烷、3-甲基丙烯醯氧基丙基甲基二甲氧基矽烷、3-甲基丙烯醯氧基丙基二甲基甲氧基矽烷、3-甲基丙烯醯氧基丙基二甲基乙氧基矽烷、3-甲基丙烯醯氧基丙基三乙氧基矽烷、3-丙烯醯氧基丙基三甲氧基矽烷、3-丙烯醯氧基甲基二甲氧基矽烷、3-丙烯醯氧基甲基二乙氧基矽烷、3-丙烯醯氧基三乙氧基矽烷、p-苯乙烯基三甲氧基矽烷、p-苯乙烯基三乙氧基矽烷、p-苯乙烯基甲基二甲氧基矽烷、乙烯基三甲氧基矽烷、乙烯基三乙氧基矽烷、乙烯基甲基二甲氧基矽烷、乙烯基二甲基甲氧基矽烷、2-(3,4-環氧環己基)乙基三甲氧基矽烷、3-環氧丙氧基丙基甲基二甲氧基矽烷、3-環氧丙氧基丙基三甲氧基矽烷、3-環氧丙氧基丙基甲基二乙氧基矽烷、3-環氧丙氧基丙基三乙氧基矽烷、聚(氧乙烯/氧丙烯)甲基聚矽氧烷共聚物、聚矽氧烷等。
上述矽烷化合物也可各別單獨使用,而且,亦可併用2種以上。
然後,上述具有環氧丙基的化合物或其開環 化合物或是矽烷化合物之相對於選自於由萘磺酸系雜環 化合物及未具有與苯核直接鍵結之羥基的苯磺酸系雜環化合物組成的群組之至少1種(以下有時將其簡略化而稱為「有機磺酸雜環化合物」)的添加量,以質量基準計為5~500%(亦即,相對於上述有機磺酸雜環化合物100質量份,具有環氧丙基的化合物或其開環化合物或是矽烷化合物為5~500質量份)較佳,具有環氧丙基的化合物或其開環化合物或是矽烷化合物之添加量較上述更少時,無法充分地發揮使漏電下降的作用,而且,具有環氧丙基的化合物或其開環化合物或是矽烷化合物之添加量較上述更多時,伴隨添加量之增加的效果之增加少,且不僅導致成本高,並有使反應速度下降的可能。然後,該具有環氧丙基的化合物或其開環化合物或是矽烷化合物相對於上述有機磺酸雜環化合物的添加量,在上述範圍內以質量基準計為10%以上更佳,而且,100%以下更佳。
將上述具有環氧丙基的化合物或其開環化合 物或是矽烷化合物添加於上述導電性高分子製造用單體液時,基於具有環氧丙基的化合物或其開環化合物或是矽烷化合物之添加,不僅可使漏電下降,而且可期待進一步提高抑制短路故障之產生的作用之效果。
其次,對於使用本發明之導電性高分子製造 用單體液的電解電容器之製造進行說明。
首先,對於電容器元件進行說明的話,在鉭 電解電容器、鈮電解電容器、積層型或平板型鋁電解電容器等之非捲繞型電解電容器之製作使用本發明的導電性高分子製造用單體液時,作為電容器元件,例如,係 使用成為陽極的鉭、鈮、鋁等之閥金屬的多孔體與具有包含該等之閥金屬的氧化被膜之介電質層者。又,在捲繞型電解電容器之製造時使用本發明的導電性高分子製造用單體液之情況中,作為電容器元件,例如,係使用將如鋁箔等之閥金屬箔的表面蝕刻處理後,進行化成處理,在形成包含上述閥金屬之氧化被膜的介電質層之陽極上安裝導線端子,而且,在包含如鋁箔之閥金屬箔的陰極安裝導線端子,並將附有該等之導線端子的陽極與陰極隔著隔離器進行捲繞而製作的捲繞型之電容器元件。
然後,電解電容器之製造,係使上述電容器 元件含浸本發明的導電性高分子製造用單體液。該含浸,可藉由將電容器元件浸漬於上述導電性高分子製造用單體液,或者,將導電性高分子製造用單體液以噴灑等進行塗布等動作於電容器元件而進行。
此時,導電性高分子製造用單體液,如前述 ,預先成為添加碳數為1~4的醇並進行稀釋的狀態較為理想。該醇之添加量,只要因應源自於導電性高分子製造用單體液的黏性等之作業性而決定,並不需要特別指定,但通常使導電性高分子製造用單體液中之單體與選自於由上述萘磺酸系雜環化合物及苯磺酸系雜環化合物組成的群組之至少1種的合計成為20~85質量%較為理想,成為30~80質量%更為理想。
使上述電容器元件含浸本發明的導電性高分 子製造用單體液後,進行乾燥之後,使上述電容器元件 含浸氧化劑溶液。將上述導電性高分子製造用單體液對於電容器元件的含浸,例如,藉由在導電性高分子製造用單體液浸漬電容器元件而進行時,將電容器元件自導電性高分子製造用單體液抽出(取出),乾燥後,使該電容器元件含浸氧化劑溶液。
作為上述氧化劑,例如,係使用過硫酸銨、 過硫酸鈉、過硫酸鉀、過硫酸鈣、過硫酸鋇等之過硫酸鹽,特別是過硫酸銨較為理想。然後,該過硫酸鹽之溶液化,通常係使用水進行,溶液中之過硫酸鹽的濃度,並沒有特別限定,但通常成為30~50質量%較為理想。
對於該氧化劑之含浸,如前述,可藉由將含 浸本發明的導電性高分子製造用單體液後之電容器元件浸漬於氧化劑溶液,或者,可將氧化劑溶液以噴灑等塗布於上述電容器元件而進行。然後,該氧化劑溶液之含浸後,在室溫(25℃)或加熱下,將單體聚合而成為導電性高分子。將上述含浸,藉由將電容器元件浸漬於氧化劑溶液而進行時,將電容器元件自氧化劑溶液抽出後(取出後),在室溫或加熱下,將單體聚合。然後,在室溫下進行上述單體之聚合時,在25℃花費60~120分鐘進行聚合較為理想,又,在加熱下進行上述單體之聚合時,藉由在30~85℃加熱30~60分鐘左右而進行聚合較為理想。在上述氧化劑溶液添加微量的鐵時,可使單體之聚合速度提升。但是,由於鐵會成為增加電解電容器之漏電的原因,故需要保持在不會引起漏電的範圍內,其添加量需要成為5000ppm以下,作為添加量,100~5000ppm 較為理想,300~1500ppm更佳。
然後,至少經由1次進行本發明的導電性高分 子製造用單體液對於上述電容器元件之含浸、之後的氧化劑溶液之含浸、單體之聚合的步驟,亦即,藉由重複上述步驟必要的次數,可在電容器元件形成包含導電性高分子的固體電解質層。包含該導電性高分子的固體電解質層,在電容器元件中變成形成於成為陽極的閥金屬之表面上的介電質層上。但是,亦可在電容器元件之其他部位附著導電性高分子。
使用如前述之本發明的導電性高分子製造用 單體液之所謂的利用「原位聚合」之包含導電性高分子的固體電解質層之形成後,亦可藉由以碳糊、銀糊被覆固體電解質層而完成作為電解電容器,而且,亦可在使用該本發明的導電性高分子製造用單體液所形成之包含導電性高分子的固體電解質層上,進一步使用導電性高分子之分散液形成包含1層或2層以上之導電性高分子的固體電解質層後完成作為電解電容器。藉由如前述進行,可達成電解電容器之製造步驟的時間縮短與耐熱性或耐濕性之進一步提升。再者,在使用本發明之導電性高分子製造用單體液形成包含導電性高分子的固體電解質層之前,亦可使用導電性高分子之分散液形成包含導電性高分子的固體電解質層。
在上述電容器元件對本發明的導電性高分子 製造用單體液之含浸時,例如,即使是在並未分散有前述選自於由萘磺酸系雜環化合物及苯磺酸系雜環化合物 組成的群組之至少1種的單體或單體溶液(將單體以醇等稀釋的單體溶液)中浸漬電容器元件,自單體或單體溶液抽起後,將該電容器元件浸漬於分散有前述選自於由萘磺酸系雜環化合物及苯磺酸系雜環化合物組成的群組之至少1種的分散液中的情形下,在電容器元件內或電容器元件上也會構成有包含單體與前述選自於由萘磺酸系雜環化合物及苯磺酸系雜環化合物組成的群組之至少1種的分散液,此為由於成為與本發明的導電性高分子製造用單體液相同的構成,故該情況也包含於本發明的範圍內。
又,即使電容器元件對上述液之浸漬順序相 反(亦即,將電容器元件先浸漬於前述選自於由萘磺酸系雜環化合物及苯磺酸系雜環化合物組成的群組之至少1種的分散液,之後,將該電容器元件浸漬於單體或單體溶液時),只要是在電容器元件內或電容器元件上構成有包含單體與前述選自於由萘磺酸系雜環化合物及苯磺酸系雜環化合物組成的群組之至少1種的分散液,則此亦包含於本發明的範圍內。
再者,即便是將電容器元件浸漬於單體溶液 ,自單體溶液抽起後,進行乾燥,由於單體本身為液狀,故以該液狀單體含浸電容器元件的狀態,將該電容器元件浸漬於包含前述選自於由萘磺酸系雜環化合物及苯磺酸系雜環化合物組成的群組之至少1種的分散液時,在電容器元件內或電容器元件上也會構成包含單體與前述選自於由萘磺酸系雜環化合物及苯磺酸系雜環化合物組 成的群組之至少1種的分散液,此亦由於成為與本發明的導電性高分子製造用單體液相同的構成,故該情況也包含於本發明的範圍內。又,代替單體溶液,在單體中浸漬電容器元件時,亦因單體本身為液狀,故即使進行乾燥也保持為液狀,而變成與在單體溶液中浸漬電容器元件的情況同樣,故該情況也包含於本發明的範圍內。
再者,將電容器元件浸漬於前述選自於由萘 磺酸系雜環化合物及苯磺酸系雜環化合物組成的群組之至少1種的分散液中,自該處抽起後,進行乾燥,即使前述選自於由萘磺酸系雜環化合物及苯磺酸系雜環化合物組成的群組之至少1種成為固體狀,也將該電容器元件浸漬於單體溶液的話,由於暫時成為固體狀的前述選自於由萘磺酸系雜環化合物及苯磺酸系雜環化合物組成的群組之至少1種會分散於單體溶液中,故變成在電容器元件內部或電容器元件上構成有包含單體與前述選自於由萘磺酸系雜環化合物及苯磺酸系雜環化合物組成的群組之至少1種的分散液,因此該情況也包含於本發明的範圍內。又,沒有如前述將在電容器元件內部或電容器元件上保持利用乾燥成為固體狀的前述選自於由萘磺酸系雜環化合物及苯磺酸系雜環化合物組成的群組之至少1種的電容器元件浸漬於單體溶液而浸漬於單體時,由於暫時成為固體狀的前述選自於由萘磺酸系雜環化合物及苯磺酸系雜環化合物組成的群組之至少1種會分散於液狀的單體,故變成在電容器元件內部或電容器元件上構成與本發明的導電性高分子製造用單體液同樣之在單體中分 散有前述選自於由萘磺酸系雜環化合物及苯磺酸系雜環化合物組成的群組之至少1種的導電性高分子製造用單體液,因此該情況也包含於本發明的範圍內。
上述例示係舉出在單體或單體溶液、前述選 自於由萘磺酸系雜環化合物及苯磺酸系雜環化合物組成的群組之至少1種之分散液中浸漬電容器元件的情況為例子而說明,但在電容器元件藉由將該等之溶液以噴灑等進行噴覆等而塗布,並使電容器元件含浸該等之溶液的情況也與前述相同。
作為在前述導電性高分子之分散液的製備時 之導電性高分子的合成之際使用的摻雜物,可使用各種已存在者,特別是聚苯乙烯磺酸、磺化聚酯、苯酚磺酸酚醛樹脂等、或苯乙烯磺酸與選自於由甲基丙烯酸酯、丙烯酸酯及含有不飽和烴的烷氧基矽烷化合物或其水解物組成的群組之至少1種的非磺酸系單體之共聚物等之高分子磺酸系的聚合物陰離子(高分子磺酸系摻雜物)較為理想。
作為上述聚苯乙烯磺酸,重量平均分子量為 10,000~1,000,000者較為理想。
亦即,上述聚苯乙烯磺酸的重量平均分子量 較10,000更小時,得到的導電性高分子之導電性有變低的可能。又,上述聚苯乙烯磺酸的重量平均分子量較1,000,000更大時,導電性高分子之分散液的黏度會變高,在電解電容器之製作時,有變得難以使用的可能。然後,作為上述聚苯乙烯磺酸,其重量平均分子量在上述 範圍內且20,000以上者更佳,40,000以上特佳,又,800,000以下者更佳,300,000以下者特佳。
上述磺化聚酯係為在氧化銻或氧化鋅等之觸 媒的存在下使磺基間苯二甲酸酯或磺基對苯二甲酸酯等之二羧基苯磺酸二酯與烷二醇縮聚合者,作為該磺化聚酯,其重量平均分子量為5,000~300,000者較為理想。
亦即,磺化聚酯的重量平均分子量較5,000更 小時,得到的導電性高分子之導電性有變低的可能。又,磺化聚酯的重量平均分子量較300,000更大時,導電性高分子之分散液的黏度會變高,在電解電容器之製作時,有變得難以使用的可能。然後,作為該磺化聚酯,其重量平均分子量在上述範圍內且10,000以上者較佳,20,000以上者更佳,而且,100,000以下者較佳,80,000以下更佳。
又,作為上述苯酚磺酸酚醛樹脂,例如,具 有下述通式(2)所示之重複單元者較佳, (式中的R1為氫或甲基)作為如前述的苯酚磺酸酚醛樹脂,其重量平均分子量為5,000~500,000者較為理想。
亦即,上述苯酚磺酸酚醛樹脂的重量平均分 子量較5,000更小時,得到的導電性高分子之導電性有變低的可能。又,上述苯酚磺酸酚醛樹脂的重量平均分子量較500,000更大時,導電性高分子之分散液的黏度會變高,在電解電容器之製作時,有變得難以使用的可能。 然後,作為該苯酚磺酸酚醛樹脂,其重量平均分子量在上述範圍內且10,000以上者更佳,而且,400,000以下者更佳,80,000以下特佳。
上述聚苯乙烯磺酸、磺化聚酯、苯酚磺酸酚 醛樹脂等之聚合物陰離子,可各別單獨使用,而且也可併用2種以上。
將上述苯乙烯磺酸與選自於由甲基丙烯酸酯 、丙烯酸酯及含有不飽和烴的烷氧基矽烷化合物或其水解物組成的群組之至少1種的非磺酸系單體之共聚物(以下有時將其稱為「苯乙烯磺酸與非磺酸系單體之共聚物」)作為摻雜物,利用氧化聚合噻吩或其衍生物所得到的導電性高分子,其導電性高,且耐熱性佳,因此適於製造ESR低,且在高溫條件下之可靠度高,而且漏電少的電解電容器。
在合成上述苯乙烯磺酸與選自於由甲基丙烯 酸酯、丙烯酸酯及含有不飽和烴的烷氧基矽烷化合物或其水解物組成的群組之至少1種的非磺酸系單體之共聚物時,作為與苯乙烯磺酸共聚合的單體,係使用選自於由甲基丙烯酸酯、丙烯酸酯及含有不飽和烴的烷氧基矽烷化合物或其水解物組成的群組之至少1種,作為上述甲 基丙烯酸酯,例如,係使用甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸丙酯、甲基丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸己酯、甲基丙烯酸硬脂酯、甲基丙烯酸環己酯、甲基丙烯酸二苯基丁酯、甲基丙烯酸二甲基胺基乙酯、甲基丙烯酸二乙基胺基乙酯、甲基丙烯酸磺己基鈉、甲基丙烯酸環氧丙酯、甲基丙烯酸甲基環氧丙酯、甲基丙烯酸羥基烷酯,亦即,甲基丙烯酸羥基甲酯、甲基丙烯酸羥基乙酯、甲基丙烯酸羥基丙酯、甲基丙烯酸羥基丁酯、甲基丙烯酸羥基己酯、甲基丙烯酸羥基硬脂酯等之甲基丙烯酸羥基烷酯、甲基丙烯酸羥基聚氧乙烯、甲基丙烯酸甲氧基羥基丙酯、甲基丙烯酸乙氧基羥基丙酯、甲基丙烯酸二羥基丙酯、甲基丙烯酸二羥基丁酯等,從作為與苯乙烯磺酸共聚物化時之摻雜物的特性之觀點而言,尤以甲基丙烯酸羥基甲酯、甲基丙烯酸羥基乙酯、甲基丙烯酸羥基丙酯、甲基丙烯酸羥基丁酯等之烷基的碳數為1~4之甲基丙烯酸羥基烷酯較為理想。又,如甲基丙烯酸環氧丙酯或甲基丙烯酸甲基環氧丙酯般之含有環氧丙基者,由於藉由環氧丙基開環而成為含有羥基的構造,故從作為與苯乙烯磺酸共聚物化時之摻雜物的特性之觀點而言,具有環氧丙基者也與甲基丙烯酸羥基烷酯同樣地較為理想。
又,作為上述丙烯酸酯,例如,可使用丙烯 酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸丙酯、丙烯酸丁酯、丙烯酸己酯、丙烯酸硬脂酯、丙烯酸環己酯、丙烯酸二苯基丁酯、丙烯酸二甲基胺基乙酯、丙烯酸二乙基胺基乙酯 、丙烯酸磺己基鈉、丙烯酸環氧丙酯、丙烯酸甲基環氧丙酯、丙烯酸羥基烷酯,亦即,丙烯酸羥基甲酯、丙烯酸羥基乙酯、丙烯酸羥基丙酯、丙烯酸羥基丁基等之丙烯酸羥基烷酯等,從作為與苯乙烯磺酸共聚物化時之摻雜物的特性之觀點而言,尤以丙烯酸羥基甲酯、丙烯酸羥基乙酯、丙烯酸羥基丙酯、丙烯酸羥基丁基等之烷基的碳數為1~4之丙烯酸羥基烷酯較為理想。又,如丙烯酸環氧丙酯或丙烯酸甲基環氧丙酯般之含有環氧丙基者,由於藉由環氧丙基開環而成為含有羥基的構造,故從作為與苯乙烯磺酸共聚物化時之摻雜物的特性之觀點而言,具有環氧丙基者也與丙烯酸羥基烷酯同樣地較為理想。
然後,作為上述含有不飽和烴的烷氧基矽烷 化合物或其水解物,例如,可使用3-甲基丙烯醯氧基丙基三甲氧基矽烷、3-甲基丙烯醯氧基丙基甲基二甲氧基矽烷、3-甲基丙烯醯氧基丙基二甲基甲氧基矽烷、3-甲基丙烯醯氧基丙基二甲基乙氧基矽烷、3-甲基丙烯醯氧基丙基三乙氧基矽烷、3-丙烯醯氧基丙基三甲氧基矽烷、3-丙烯醯氧基甲基二甲氧基矽烷、3-丙烯醯氧基甲基二乙氧基矽烷、3-丙烯醯氧基三乙氧基矽烷、p-苯乙烯基三甲氧基矽烷、p-苯乙烯基三乙氧基矽烷、p-苯乙烯基甲基二甲氧基矽烷、乙烯基三甲氧基矽烷、乙烯基三乙氧基矽烷、乙烯基甲基二甲氧基矽烷、乙烯基二甲基甲氧基矽烷等之含有不飽和烴的烷氧基矽烷化合物或該等之水解物。該含有不飽和烴的烷氧基矽烷化合物之水 解物,例如,含有不飽和烴的烷氧基矽烷化合物為上述3-甲基丙烯醯氧基丙基三甲氧基矽烷時,會成為甲氧基被水解而成為羥基之構造的3-甲基丙烯醯氧基丙基三羥基矽烷,或者成為矽烷之間縮合形成寡聚物,具有沒有利用於其反應之甲氧基成為羥基之構造的化合物。然後,作為該含有不飽和烴的烷氧基矽烷化合物,從作為與苯乙烯磺酸共聚物化時之摻雜物的特性之觀點而言,3-甲基丙烯醯氧基丙基三甲氧基矽烷、3-丙烯醯氧基丙基三甲氧基矽烷、p-苯乙烯基三甲氧基矽烷、乙烯基三甲氧基矽烷等較為理想。
作為該苯乙烯磺酸與選自於由甲基丙烯酸酯 、丙烯酸酯及含有不飽和烴的烷氧基矽烷化合物或其水解物組成的群組之至少1種的非磺酸系單體之共聚物中的苯乙烯磺酸與選自於由甲基丙烯酸酯、丙烯酸酯及含有不飽和烴的烷氧基矽烷化合物或其水解物組成的群組之至少1種的非磺酸系單體之比率,係以質量比計為1:0.01~0.1:1較為理想。
然後,上述苯乙烯磺酸與選自於由甲基丙烯 酸酯、丙烯酸酯及含有不飽和烴的烷氧基矽烷化合物或其水解物組成的群組之至少1種的非磺酸系單體之共聚物係從水溶性及作為摻雜物之特性的觀點而言,其分子量以重量平均分子量來看是5,000~500,000左右者較為理想,重量平均分子量為40,000~200,000左右者更為理想。
該苯乙烯磺酸與非磺酸系單體之共聚物也可 與前述聚苯乙烯磺酸、磺化聚酯、苯酚磺酸酚醛樹脂等之高分子磺酸併用,又,亦可混合將該苯乙烯磺酸與非磺酸系單體之共聚物作為摻雜物合成的導電性高分子之分散液與將前述高分子磺酸作為摻雜物合成的導電性高分子之分散液而使用。
其次,對於將聚合物陰離子作為摻雜物而氧 化聚合單體(作為單體,係舉出最具代表性的噻吩或其衍生物為例而進行說明)而合成導電性高分子之手段進行說明,上述聚苯乙烯磺酸、磺化聚酯、苯酚磺酸酚醛樹脂等、或苯乙烯磺酸與非磺酸系單體之共聚物(亦即,苯乙烯磺酸與選自於由甲基丙烯酸酯、丙烯酸酯及含有不飽和烴的烷氧基矽烷化合物或其水解物組成的群組之至少1種的非磺酸系單體之共聚物)等均對於包含水或水與水混合性溶劑之混合物的水性液具有溶解性,因此氧化聚合可於水中或水性液中進行。
作為構成上述水性液的水混合性溶劑,例如 ,可舉出甲醇、乙醇、丙醇、丙酮、乙腈等,作為該等之水混合性溶劑與水之混合比例,水性液整體中之50質量%以下較為理想。
在合成導電性高分子時的氧化聚合,可採用任何化學氧化聚合、電解氧化聚合。
作為在進行化學氧化聚合時的氧化劑,例如,係使用過硫酸鹽,作為該過硫酸鹽,例如,係使用過硫酸銨、過硫酸鈉、過硫酸鉀、過硫酸鈣、過硫酸鋇等。
在化學氧化聚合中,該聚合時之條件並沒有 特別限定,但作為化學氧化聚合時之溫度,5℃~95℃較為理想,10℃~30℃更為理想,而且,作為聚合時間,1小時~72小時較為理想,8小時~24小時更為理想。
電解氧化聚合,可以定電流也可以定電壓進 行,例如,以定電流進行電解氧化聚合時,作為電流值,0.05mA/cm2~10mA/cm2較為理想,0.2mA/cm2~4mA/cm2更為理想,以定電壓進行電解氧化聚合時,作為電壓,0.5V~10V較為理想,1.5V~5V更為理想。作為電解氧化聚合時的溫度,5℃~95℃較佳,特別是10℃~30℃更佳。又,作為聚合時間,1小時~72小時較為理想,8小時~24小時更為理想。再者,在電解氧化聚合時,亦可添加硫酸亞鐵或硫酸鐵作為觸媒。
如上述進行而得到的導電性高分子係緊接於 聚合之後,以分散於水中或水性液中的狀態得到,其包含作為氧化劑之過硫酸鹽或作為觸媒使用的硫酸鐵鹽或其分解物等。因此,較佳的是將包含該雜質的導電性高分子之分散液加入超音波均質機、高壓均質機或行星式球磨機等之分散機,使雜質分散後,以陽離子交換樹脂除去金屬成分。作為此時之利用動態光散射法測定的導電性高分子之粒徑,100μm以下較佳,10μm以下更佳,又,0.01μm以上較佳,0.1μm以上更佳。之後,亦可利用乙醇沉澱法、超微過濾法、陰離子交換樹脂等,將利用氧化劑或觸媒之分解生成者除去,如後述,視需要添加導電性提升劑或黏合劑。
在如上述進行而得到的導電性高分子之分散 液中,亦可如上述般包含導電性提升劑。如前述,預先在導電性高分子之分散液中包含導電性提升劑的話,可提升將該導電性高分子之分散液乾燥而得到的導電性高分子之被膜等之導電性,可降低將該導電性高分子作為電解質使用的電解電容器之ESR。
此為在電解電容器之製造時,將電容器元件 浸漬於導電性高分子之分散液,在取出進行乾燥時,提高導電性高分子之厚度方向的層密度,藉此方式,導電性高分子間之面間隔變窄,導電性高分子之導電性變高,在將該導電性高分子作為電解電容器之電解質使用時,使電解電容器之ESR降低。
作為如前述的導電性提升劑,例如,可舉出 二甲亞碸、γ-丁內酯、環丁碸、N-甲基吡咯啶酮、二甲碸、乙二醇、二乙二醇、聚乙二醇等之高沸點(例如,150℃以上的高沸點)之有機溶劑、丁四醇(erythritol)、葡萄糖、甘露糖(mannose)、支鏈澱粉(pullulan)等之糖類,特別是二甲亞碸或丁二醇較為理想。
作為如前述的導電性提升劑之添加量,相對 於分散液中之導電性高分子,以質量基準為5~3,000%(亦即,相對於導電性高分子100質量份,導電性提升劑為5~3,000質量份)較佳,特別是20~700%更佳。導電性提升劑之添加量較上述少時,無法充分地發揮提升導電性的作用,導電性提升劑之添加量較上述多時,變成在分散液之乾燥需要時間,而且,相反地有引起導電性下降 的可能。
再者,分散液中之導電性高分子的含量係由 於會對將電容器元件浸漬/取出於導電性高分子之分散液時等之作業性造成影響,因此通常為0.5~15質量%左右較為理想。也就是說,導電性高分子的含量較上述少時,有變成耗費時間在乾燥上的可能,又,導電性高分子的含量較上述多時,分散液之黏度變高,在電解電容器之製造時的作業性有下降的可能。
將如前述進行而得到的導電性高分子之分散 液乾燥得到的導電性高分子係基於在其合成時作為摻雜物使用的聚合物陰離子之特性,導電性高且耐熱性優異,因此在將其作為固體電解質使用時,成為得到ESR低,且在高溫條件下使用之際可靠度高的電解電容器之主因。
在電解電容器的製作時使用如上述進行而得 到之導電性高分子的分散液之際,變成將電容器元件浸漬在該導電性高分子的分散液中、取出(抽起)並進行乾燥而得到的導電性高分子作為固體電解質供於使用。該包含導電性高分子的固體電解質層,變成預先形成於包含使用本發明之導電性高分子製造用單體液所形成的導電性高分子之固體電解質層上。但是,亦可在電容器元件之其他部分附著導電性高分子。上述包含使用導電性高分子之分散液所形成的導電性高分子之固體電解質層,亦可較包含使用本發明之導電性高分子製造用單體液的導電性高分子之固體電解質層預先形成。又,代替如 上述在導電性高分子之分散液浸漬電容器元件,亦可將導電性高分子之分散液藉由以噴灑等進行噴覆等而塗布於電容器元件。
然後,為了提高該導電性高分子的分散液之 導電性高分子與使用本發明的導電性高分子製造用單體液所形成之固體電解質層的導電性高分子之密合性,亦可在導電性高分子之分散液中添加黏合劑。作為如前述的黏合劑,例如,可舉出聚乙烯醇、聚胺基甲酸酯、聚酯、丙烯酸系樹脂、聚醯胺、聚醯亞胺、環氧樹脂、聚丙烯腈樹脂、聚甲基丙烯腈樹脂、聚苯乙烯樹脂、酚醛樹脂、磺化聚烯丙、磺化聚乙烯、磺化聚苯乙烯、矽烷偶合劑等,且聚酯、聚胺基甲酸酯、丙烯酸系樹脂、磺化聚丙烯、磺化聚乙烯基、磺化聚苯乙烯較佳,特別是如磺化聚丙烯、磺化聚乙烯、磺化聚苯乙烯,附加磺基的話,可提升導電性高分子之導電性,因此更為理想。
[實施例]
以下,舉出實施例更具體地說明本發明,但本發明並沒有限定於該等實施例所例示者。再者,在以下之實施例等中,表示濃度或使用量之際的%,只要沒有特別標記其基準,則為根據質量基準的%。
實施例,將關於導電性高分子製造用單體液之實施例以實施例1~20與實施例41~49及實施例59~67表示,關於電解電容器之實施例以實施例21~40與實施例50~58及實施例68~84表示。
[導電性高分子製造用單體液之製備(1)]
實施例1
在內容積為1L之附有攪拌機的燒杯中,添加伸乙二氧基噻吩100g、萘磺酸2-甲基咪唑100g及乙醇60g,攪拌1小時,製備導電性高分子製造用單體液。上述萘磺酸2-甲基咪唑為屬於萘單磺酸系雜環化合物的化合物。
將該導電性高分子製造用單體液在20℃下放置6個月後,進行觀察時,未觀察到沉澱。
實施例2
將萘磺酸2-甲基咪唑之使用量從100g變更為150g,除此以外全部進行與實施例1同樣的操作,製備導電性高分子製造用單體液。
將該導電性高分子製造用單體液在20℃下放置6個月後,進行觀察時,未觀察到沉澱。
實施例3
將萘磺酸2-甲基咪唑之使用量從100g變更為50g,除此以外全部進行與實施例1同樣的操作,製備導電性高分子製造用單體液。
將該導電性高分子製造用單體液放置6個月後,進行觀察時,未觀察到沉澱。
實施例4
使用萘三磺酸2-甲基咪唑100g代替萘磺酸2-甲基咪唑100g,除此以外全部進行與實施例1同樣的操作,製備導電性高分子製造用單體液。上述萘三磺酸2-甲基咪唑為屬於萘三磺酸系雜環化合物的化合物。
將該導電性高分子製造用單體液在20℃下放 置6個月後,進行觀察時,未觀察到沉澱。
實施例5
將萘三磺酸2-甲基咪唑之使用量從100g變更為150g,除此以外全部進行與實施例4同樣的操作,製備導電性高分子製造用單體液。
將該導電性高分子製造用單體液在20℃下放 置6個月後,進行觀察時,未觀察到沉澱。
實施例6
將萘三磺酸2-甲基咪唑之使用量從100g變更為50g,除此以外全部進行與實施例4同樣的操作,製備導電性高分子製造用單體液。
將該導電性高分子製造用單體液在20℃下放 置6個月後,進行觀察時,未觀察到沉澱。
實施例7
使用萘磺酸2-乙基-4-甲基咪唑100g代替萘磺酸2-甲基咪唑100g,使用正丁醇60g代替乙醇60g,除此以外全部進行與實施例1同樣的操作,製備導電性高分子製造用單體液。上述萘磺酸2-乙基-4-甲基咪唑為屬於萘單磺酸系雜環化合物的化合物。
將該導電性高分子製造用單體液在20℃下放 置6個月後,進行觀察時,未觀察到沉澱。
實施例8
使用萘三磺酸2-乙基-4-甲基咪唑100g代替萘磺酸2-甲基咪唑100g,使用正丁醇60g代替乙醇60g,除此以外全部進行與實施例1同樣的操作,製備導電性高分子製造 用單體液。上述萘三磺酸2-乙基-4-甲基咪唑為屬於萘三磺酸系雜環化合物的化合物。
將該導電性高分子製造用單體液在20℃下放 置6個月後,進行觀察時,未觀察到沉澱。
實施例9
使用萘磺酸2-甲基咪唑50g與萘三磺酸2-甲基咪唑50g代替萘磺酸2-甲基咪唑100g,除此以外全部進行與實施例1同樣的操作,製備導電性高分子製造用單體液。
將該導電性高分子製造用單體液在20℃下放 置6個月後,進行觀察時,未觀察到沉澱。
實施例10
使用伸乙二氧基噻吩50g與丁基化伸乙二氧基噻吩50g代替伸乙二氧基噻吩100g,除此以外全部進行與實施例1同樣的操作,製備導電性高分子製造用單體液。
將該導電性高分子製造用單體液在20℃下放 置6個月後,進行觀察時,未觀察到沉澱。
實施例11
使用伸乙二氧基噻吩10g與乙基化伸乙二氧基噻吩90g代替伸乙二氧基噻吩100g,除此以外全部進行與實施例1同樣的操作,製備導電性高分子製造用單體液。
將該導電性高分子製造用單體液在20℃下放 置6個月後,進行觀察時,未觀察到沉澱。
實施例12
使用苯磺酸2-甲基咪唑100g代替萘磺酸2-甲基咪唑100g,除此以外全部進行與實施例1同樣的操作,製備導 電性高分子製造用單體液。
將該導電性高分子製造用單體液在20℃下放 置6個月後,進行觀察時,未觀察到沉澱。
實施例13
使用甲苯磺酸2-甲基咪唑100g代替萘磺酸2-甲基咪唑100g,除此以外全部進行與實施例1同樣的操作,製備導電性高分子製造用單體液。
將該導電性高分子製造用單體液在20℃下放 置6個月後,進行觀察時,未觀察到沉澱。
實施例14
使用甲氧基苯磺酸2-甲基咪唑100g代替萘磺酸2-甲基咪唑100g,除此以外全部進行與實施例1同樣的操作,製備導電性高分子製造用單體液。
將該導電性高分子製造用單體液在20℃下放 置6個月後,進行觀察時,未觀察到沉澱。
實施例15
使用硝基苯磺酸2-甲基咪唑100g代替萘磺酸2-甲基咪唑100g,除此以外全部進行與實施例1同樣的操作,製備導電性高分子製造用單體液。
將該導電性高分子製造用單體液在20℃下放 置6個月後,進行觀察時,未觀察到沉澱。
實施例16
使用異丙苯磺酸2-甲基咪唑100g代替萘磺酸2-甲基咪唑100g,除此以外全部進行與實施例1同樣的操作,製備導電性高分子製造用單體液。
將該導電性高分子製造用單體液在20℃下放 置6個月後,進行觀察時,未觀察到沉澱。
實施例17
使用萘磺酸2-甲基咪唑50g與苯磺酸2-甲基咪唑50g代替萘磺酸2-甲基咪唑100g,除此以外全部進行與實施例1同樣的操作,製備導電性高分子製造用單體液。
將該導電性高分子製造用單體液在20℃下放 置6個月後,進行觀察時,未觀察到沉澱。
實施例18
使用萘三磺酸2-甲基咪唑50g與甲苯磺酸2-甲基咪唑50g代替萘磺酸2-甲基咪唑100g,除此以外全部進行與實施例1同樣的操作,製備導電性高分子製造用單體液。
將該導電性高分子製造用單體液在20℃下放 置6個月後,進行觀察時,未觀察到沉澱。
實施例19
使用伸乙二氧基噻吩60g與丁基化伸乙二氧基噻吩40g代替伸乙二氧基噻吩100g,除此以外全部進行與實施例13同樣的操作,製備導電性高分子製造用單體液。
將該導電性高分子製造用單體液在20℃下放 置6個月後,進行觀察時,未觀察到沉澱。
實施例20
使用乙基化伸乙二氧基噻吩100g代替伸乙二氧基噻吩100g,除此以外全部進行與實施例16同樣的操作,製備導電性高分子製造用單體液。
將該導電性高分子製造用單體液在20℃下放 置6個月後,進行觀察時,未觀察到沉澱。
比較例1
使用萘磺酸鈉50g代替萘磺酸2-甲基咪唑100g,除此以外全部進行與實施例1同樣的操作,嘗試導電性高分子製造用單體液之製備。
但是,萘磺酸鈉幾乎沒有分散,無法製備作 為所需的導電性高分子製造用單體液。
比較例2
使用萘三磺酸鈉50g代替萘磺酸2-甲基咪唑100g,除此以外全部進行與實施例1同樣的操作,嘗試導電性高分子製造用單體液之製備。
但是,萘三磺酸鈉幾乎沒有分解,無法製備 作為所需的導電性高分子製造用單體液。
比較例3
使用苯酚磺酸2-甲基咪唑50g代替萘磺酸2-甲基咪唑100g,除此以外全部進行與實施例1同樣的操作,嘗試導電性高分子製造用單體液之製備。
但是,苯酚磺酸2-甲基咪唑幾乎沒有分散, 無法製備作為所需的導電性高分子製造用單體液。
比較例4
使用蒽醌磺酸2-甲基咪唑50g代替萘磺酸2-甲基咪唑100g,除此以外全部進行與實施例1同樣的操作,嘗試導電性高分子製造用單體液之製備。
但是,蒽醌磺酸2-甲基咪唑幾乎沒有分散, 無法製備作為所需的導電性高分子製造用單體液。
比較例5
使用苯磺酸鈉50g代替萘磺酸2-甲基咪唑100g,除此以外全部進行與實施例1同樣的操作,嘗試導電性高分子製造用單體液之製備。
但是,苯磺酸鈉幾乎沒有分散,無法製備作 為所需的導電性高分子製造用單體液。
其次,藉由使用上述實施例1~20的導電性高 分子製造用單體液製造實施例21~40的電解電容器,並測定其電解電容器之特性,也評價上述實施例1~20的導電性高分子製造用單體液之特性。
然後,在表示該等之電解電容器的實施例21 ~40之前,先表示該等實施例21~40所使用的2種之聚合物陰離子系導電性高分子的分散液之製造例。
導電性高分子的分散液(I)之製造例
在內容積為2L之附有攪拌機的可分離式燒瓶中加入1L的純水,並在其中添加苯乙烯磺酸鈉170g與丙烯酸羥基乙酯30g。然後,在該溶液中添加過硫酸銨1g作為氧化劑,進行苯乙烯磺酸與丙烯酸羥基乙酯之聚合反應12小時。將該聚合反應後之反應液以超微過濾裝置[sartorius公司製Vivaflow200(商品名)、分子量級分5萬]處理,將溶液中之游離低分子成分除去,並加入水將濃度調整為3%。
使用凝膠過濾管柱測定得到的溶液中之苯乙 烯磺酸與丙烯酸羥基乙酯的共聚物之分子量時,將聚葡萄糖作為基準樣本而預估的重量平均分子量為180,000。
將該苯乙烯磺酸與丙烯酸羥基乙酯之共聚物 的3%水溶液600g加入至內容積1L之不鏽鋼製容器,並添加硫酸亞鐵.7水合物0.3g,並於其中緩慢地滴加伸乙二氧基噻吩4mL。
將該等以不鏽鋼製的攪拌葉片攪拌,在容器 安裝陽極,在攪拌葉片之根部安裝陰極,以1mA/cm2的定電流進行18小時電解氧化聚合。上述電解氧化聚合後,以水稀釋為6倍後,採用超音波均質機[日本精機公司製、US-T300(商品名)]進行2小時分散處理。之後,添加ORGANO公司製的陽離子交換樹脂Amberlite 120B(商品名)100g,以攪拌機攪拌1小時。其次,以東洋濾紙公司製的濾紙No.131過濾,重複3次該利用陽離子交換樹脂的處理與過濾,將液中的鐵離子等之陽離子成分全部去除。
使上述處理後的溶液通過孔徑為1μm的過濾 器,將該通過液以超微過濾裝置[sartorius公司製Vivaflow200(商品名)、分子量級分5萬]進行處理,將液中的游離低分子成分去除。將該處理後的溶液以水稀釋,且相對於將濃度調整為2%的溶液50g,添加二甲亞碸3g,得到導電性高分子的分散液(I)。
導電性高分子的分散液(II)之製造例
將3%磺化聚酯[互應化學工業公司製Plascoat Z-561(商品名)、重量平均分子量27,000]水溶液200g加入至內容積1L的燒杯,並添加過硫酸銨2g後,以攪拌器攪拌並溶解。其次,添加硫酸鐵的40%水溶液0.4g,一邊攪拌, 一邊於其中緩慢地滴加伸乙二氧基噻吩3mL,花費24小時,進行伸乙二氧基噻吩之聚合。
上述聚合後,以水稀釋為4倍後,採用超音波 均質機(日本精機公司製、US-T300)進行30分鐘分散處理。之後,添加ORGANO公司製的陽離子交換樹脂Amberlite 120B(商品名)100g,以攪拌器攪拌1小時,其次,以東洋濾紙公司製的濾紙No.131過濾。重複3次從該分散至過濾為止的操作,將陽離子成分全部去除。
使上述濾液通過孔徑為1μm的過濾器,將通 過液利用超微過濾裝置[sartorius公司製Vivaflow200(商品名)、分子量級分5萬],將游離之低分子成分去除。在該溶液加入水,且相對於將濃度調整為5%的溶液40g,添加乙醇8g與二甲亞碸4g,得到導電性高分子的分散液(II)。
[電解電容器之評價(1)]
在該電解電容器之評價(1)中,如前述,藉由使用實施例1~20的導電性高分子製造用單體液來製造實施例21~40的電解電容器,並測定其電解電容器之特性,也評價上述實施例1~20的導電性高分子製造用單體液之特性。
實施例21
作為該實施例21的電解電容器之電容器元件,係使用設計額定電壓為16V且ESR為20mΩ以下,靜電容量為800μF以上,漏電為100μA以下的鉭燒結體。
然後,將上述電容器元件浸漬於實施例1所製 備的導電性高分子製造用單體液2分鐘,抽出後,在50℃下乾燥10分鐘。其次,將上述電容器元件浸漬於濃度為35%的過硫酸銨水溶液2分鐘,抽出後,在室溫(25℃)下放置10分鐘後,於50℃下加熱30分鐘,進行聚合。之後,在將純水與乙醇以質量比1:1混合的清洗液中浸漬上述電容器元件30分鐘,抽出後,在150℃下乾燥30分鐘。重複5次該等之操作,在電容器元件上形成包含導電性高分子之第1固體電解質層。
接著,將上述電容器元件浸漬於如前述製造 的導電性高分子之分散液(I)1分鐘,抽出後,進行在150℃下之乾燥30分鐘的操作2次,如前述,在基於實施例1所製備的導電性高分子製造用單體液中之單體的聚合之包含導電性高分子之第1固體電解質層上,形成基於對上述導電性高分子之分散液(I)的浸漬、乾燥之包含導電性高分子之第2固體電解質層[以下,將其簡略化稱為「基於導電性高分子之分散液(I)的第2固體電解質層」]。
再者,將上述電容器元件浸漬於導電性高分 子之分散液(II)1分鐘,抽出後,進行在150℃下之乾燥30分鐘的操作,在基於導電性高分子之分散液(I)的第2固體電解質層上形成基於對導電性高分子之分散液(II)的浸漬、乾燥之第3固體電解質層[以下,將其簡略化稱為「基於導電性高分子之分散液(II)的第3固體電解質層」]。
之後,以碳糊、銀糊覆蓋固體電解質層,製造鉭系的電解電容器。
實施例22~40
各自分別使用實施例2~20所製備之導電性高分子製造用單體液代替實施例1所製備之導電性高分子製造用單體液,除此以外全部進行與實施例21同樣的操作,製造實施例22~40之鉭系的電解電容器。
比較例6
將與實施例21同樣的電容器元件浸漬於濃度為30%之伸乙二氧基噻吩的乙醇溶液中2分鐘,抽出後,在室溫下放置10分鐘。之後,在濃度為40%之對甲苯磺酸鐵的乙醇溶液中浸漬30秒,抽出後,在室溫下放置10分鐘,之後,在50℃下加熱30分鐘,進行聚合。之後,將上述電容器元件浸漬於將純水與乙醇以1:1之質量比混合的清洗液,放置30分鐘後,抽出並在150℃下乾燥30分鐘。 重複5次該等之操作,在電容器元件上形成包含導電性高分子之第1固體電解質層。
以後,進行與實施例21同樣的處理,在上述 第1固體電解質層上依序形成基於導電性高分子之分散液(I)的第2固體電解質層及基於導電性高分子之分散液(II)的第3固體電解質層,之後,進行利用碳糊、銀糊的被覆處理,製造鉭系之電解電容器。
比較例7
在濃度為35%之伸乙二氧基噻吩溶液(乙醇溶液)中浸漬與實施例21同樣的電容器元件1分鐘,抽出後,放置5分鐘。之後,將上述電容器元件浸漬於預先準備之包含將濃度為50%的苯酚磺酸丁胺水溶液(pH5)與濃度為30% 的過硫酸銨水溶液以1:1之質量比混合之混合物的氧化劑兼摻雜物溶液中30秒,抽出後,在室溫下放置10分鐘。之後,在50℃下加熱20分鐘,進行聚合。之後,將上述電容器元件浸漬於將純水與乙醇以1:1之質量比混合的清洗液中,放置30分鐘後,抽出並於150℃下乾燥30分鐘。重複5次該等之操作,形成基於上述伸乙二氧基噻吩的化學氧化聚合之包含導電性高分子之第1固體電解質層。
接著,將上述電容器元件浸漬於如前述製造 的導電性高分子之分散液(I)中1分鐘,抽出後,進行在150℃下之乾燥30分鐘的操作2次,在上述第1固體電解質層上形成基於導電性高分子的分散液(I)之第2固體電解質層。
再者,將上述電容器元件浸漬於如前述製造 的導電性高分子之分散液(II)中1分鐘,抽出後,進行在150℃下之乾燥30分鐘的操作,在基於導電性高分子的分散液(I)之第2固體電解質層上形成基於導電性高分子的分散液(II)之第3固體電解質層。
之後,以碳糊、銀糊覆蓋上述固體電解質層 ,製造鉭系的電解電容器。
比較例8
在濃度為50%的萘磺酸2-甲基咪唑之乙醇溶液(pH5~6)中浸漬與實施例21同樣的電容器元件1分鐘後,抽出並於室溫下放置5分鐘。之後,將上述電容器元件浸漬於預先準備之45%過硫酸銨水溶液中30秒後,抽出並於室 溫下放置10分鐘。之後,將上述電容器元件浸漬於伸乙二氧基噻吩(100%伸乙二氧基噻吩)中5秒後,抽出並於室溫下放置60分鐘,使伸乙二氧基噻吩聚合。之後,將上述電容器元件浸漬於純水中30分鐘後,抽出並乾燥30分鐘。重複5次該等之操作,在電容器元件上形成利用上述伸乙二氧基噻吩的化學氧化聚合之包含導電性高分子的第1固體電解質層。
接著,將上述電容器元件浸漬於如前述製造 的導電性高分子之分散液(I)中1分鐘後,抽出並進行在150℃下之乾燥30分鐘的操作2次,在基於上述伸乙二氧基噻吩的化學氧化聚合之包含導電性高分子的第1固體電解質層上形成基於導電性高分子之分散液(I)的第2固體電解質層。
再者,將上述電容器元件浸漬於如前述製造 的導電性高分子之分散液(II)中1分鐘後,抽出並進行在150℃下之乾燥30分鐘的操作,在基於導電性高分子的分散液(I)之第2固體電解質層上形成基於導電性高分子的分散液(II)之第3固體電解質層。
之後,以碳糊、銀糊覆蓋上述固體電解質層 ,製造鉭系的電解電容器。
對於如前述進行製造的實施例21~40及比較 例6~8之鉭系的電解電容器,測定ESR及靜電容量,並且測定漏電。將其結果與使用的導電性高分子製造用單體液之種類一起示於表1。再者,ESR、靜電容量及漏電之測定方法係如下述。
ESR:使用HEWLETT PACKARD公司製的LCR計(4284A),在25℃的條件下以100kHz進行測定。
靜電容量:使用HEWLETT PACKARD公司製的LCR計(4284A),在25℃的條件下以120Hz進行測定。
漏電:在25℃下對電解電容器施加16V的電壓60秒後,以數位示波器測定漏電。
上述之測定,對於各試料均進行各10個,關於ESR,示於表1的數值,係為求出該10個之測定值的平均值,將小數點第2位四捨五入而表示者,關於靜電容量及漏電,示於表1的數值,係為求出該10個之測定值的平均值,將小數點以下四捨五入而表示者。然後,實施例21~40所使用的導電性高分子製造用單體液之種類係以該實施例編號表示。再者,表1中,因為空間上的關係,所以將上述「導電性高分子製造用單體液之種類」簡略化以「單體液之種類」表示。
又,對於上述表1所示的初期特性之測定後的 實施例21~40及比較例6~8之鉭系的電解電容器,在150℃的乾燥機中以靜置狀態儲存240小時,對於該儲存後的電容器,與前述同樣地測定ESR、靜電容量及漏電。在表2採用與上述表1的情況同樣之態樣表示該結果。
如表1所示,實施例21~40的鉭系之電解電容 器(以下有時將其簡略化表示為「電容器」),其ESR為11.4~14.8mΩ,滿足20mΩ以下之ESR設定值,漏電為3~9μA,滿足100μA以下之漏電設定值,靜電容量為842~901μF,滿足800μF以上之靜電容量設定值,而且,與比較例6~8之電容器相比,ESR低(小),關於靜電容量,較比較例6~8之電容器更多,關於漏電,與比較例6~8之電容器同等或較其更少,關於該等,並不會導致大幅度的特性下降。
又,如表2所示,實施例21~40之電容器,即 使在150℃下儲存240小時後,ESR或漏電之增加也少,靜電容量之下降也少,ESR為11.8~16.3mΩ,滿足20mΩ以下之ESR設定值,靜電容量為840~898μF,滿足800μF以上之靜電容量設定值,漏電為5~17μA,滿足100μA以下之漏電設定值。
在此,先說明比較例6~8之電容器,比較例6 之電容器,在第1固體電解質層之形成時,使用對甲苯磺酸鐵作為氧化劑兼摻雜物,因此在初期特性中,基於其氧化劑的鐵,如表1所示,漏電大,其中在漏電之測定中產生短路(short)者,在供於測定之20個中有2個。又,比較例6之電容器,在150℃下儲存240小時後,如表2所示,ESR或漏電之增加、靜電容量之下降,大於實施例21~40之電容器,耐熱性差。
比較例7之電容器,在構成第1固體電解質層 的導電性高分子之合成時,使用非鐵鹽系之氧化劑兼摻雜物,因此在初期特性中,如表1所示,雖然漏電不大,但與實施例21~40之電容器相比,靜電容量小,而且,在150℃下儲存240小時後,如表2所示,ESR之增加或靜電容量之下降稍大,關於耐熱性,係殘留有改善的餘地。
比較例8之電容器,將構成第1固體電解質層 的導電性高分子之合成分離為摻雜物(亦即,萘磺酸2-甲基咪唑)與單體(亦即,伸乙二氧基噻吩),而且,為了防止保存中之劣化,使摻雜物與氧化劑之過硫酸銨成為個別的溶液,並將電容器元件浸漬於摻雜物溶液中,其次 ,由於是藉由浸漬於氧化劑溶液中,之後浸漬於單體中而進行,因此在初期特性中,如表1所示,靜電容量與實施例21~40之電容器相比,大幅變小,在150℃下儲存240小時後,如表2所示,與實施例21~40之電容器相比,靜電容量之下降大幅變大,在耐熱性也有問題。此係因為在電容器元件之表面,摻雜物與氧化劑進行反應而形成鹽,因此,除了摻雜物或氧化劑以外,甚至單體也變得難以進入電容器元件之內部所導致。
[導電性高分子製造用單體液之製備(2)]
實施例41
使用萘磺酸4-甲基咪唑100g代替萘磺酸2-甲基咪唑100g,除此以外全部進行與實施例1同樣的操作,製備導電性高分子製造用單體液。
將該導電性高分子製造用單體液在20℃下放置6個月後,進行觀察時,未觀察到沉澱。
實施例42
使用萘磺酸三唑100g代替萘磺酸2-甲基咪唑100g,除此以外全部進行與實施例1同樣的操作,製備導電性高分子製造用單體液。
將該導電性高分子製造用單體液在20℃下放置6個月後,進行觀察時,未觀察到沉澱。
實施例43
使用萘三磺酸咪唑100g代替萘磺酸2-甲基咪唑100g,除此以外全部進行與實施例4同樣的操作,製備導電性高分子製造用單體液。
將該導電性高分子製造用單體液在20℃下放 置6個月後,進行觀察時,未觀察到沉澱。
實施例44
使用萘三磺酸1-甲基咪唑100g代替萘三磺酸2-甲基咪唑100g,並進一步添加2-(3,4-環氧環己基)乙基三甲氧基矽烷10g,除此以外全部進行與實施例4同樣的操作,製備導電性高分子製造用單體液。
將該導電性高分子製造用單體液在20℃下放 置6個月後,進行觀察時,未觀察到沉澱。
實施例45
使用萘三磺酸2-甲基-4-乙基咪唑100g代替萘三磺酸2-甲基咪唑100g,且使用乙基化伸乙二氧基噻吩100g代替伸乙二氧基噻吩100g,並進一步添加聚矽氧烷5g,除此以外全部進行與實施例4同樣的操作,製備導電性高分子製造用單體液。
將該導電性高分子製造用單體液在20℃下放 置6個月後,進行觀察時,未觀察到沉澱。
實施例46
使用萘三磺酸三100g代替萘三磺酸2-甲基咪唑100g,且使用丁基化伸乙二氧基噻吩50g與伸乙二氧基噻吩50g代替伸乙二氧基噻吩100g,並進一步添加甲基丙烯酸環氧丙酯10g,除此以外全部進行與實施例4同樣的操作,製備導電性高分子製造用單體液。
將該導電性高分子製造用單體液在20℃下放 置6個月後,進行觀察時,未觀察到沉澱。
實施例47
使用萘三磺酸吡啶100g代替萘三磺酸2-甲基咪唑100g,並進一步添加3-環氧丙氧基丙基三甲氧基矽烷8g與聚乙二醇二環氧丙醚8g,除此以外全部進行與實施例45同樣的操作,製備導電性高分子製造用單體液。
將該導電性高分子製造用單體液在20℃下放 置6個月後,進行觀察時,未觀察到沉澱。
實施例48
使用萘三磺酸啉100g代替萘三磺酸2-甲基咪唑100g,除此以外全部進行與實施例45同樣的操作,製備導電性高分子製造用單體液。
將該導電性高分子製造用單體液在20℃下放 置6個月後,進行觀察時,未觀察到沉澱。
實施例49
使用萘三磺酸哌100g代替萘三磺酸2-甲基咪唑100g,除此以外全部進行與實施例45同樣的操作,製備導電性高分子製造用單體液。
將該導電性高分子製造用單體液在20℃下放 置6個月後,進行觀察時,未觀察到沉澱。
[電解電容器之評價(2)]
在該電解電容器之評價(2)中,使用上述實施例41~49之導電性高分子製造用單體液來製造實施例50~58之電解電容器,並藉由測定其特性,評價特性。
實施例50~58
各自分別使用實施例41~49所製備之導電性高分子 製造用單體液代替實施例1所製備之導電性高分子製造用單體液,除此以外全部進行與實施例21同樣的操作,製造實施例50~58之鉭系的電解電容器。
關於如上述進行而製造的實施例50~58之鉭 系的電解電容器,與前述同樣地測定ESR及靜電容量,並且測定漏電。在表3採用與前述表1的情況同樣之態樣表示該結果。
又,對於上述表3所示的初期特性之測定後的 實施例50~58之鉭系的電解電容器,在150℃的乾燥機中以靜置狀態儲存240小時,對於該儲存後的電容器,與前述同樣地測定ESR、靜電容量及漏電。在表4採用與前述表3的情況同樣之態樣表示該結果。
如表3所示,實施例50~58的鉭系之電解電容 器(以下有時將其簡略化表示為「電容器」),其ESR為11.7~13.5mΩ,滿足20mΩ以下之ESR設定值,靜電容量為849~900μF,滿足800μF以上之靜電容量設定值,漏電為1~9μA,滿足100μA以下之漏電設定值,而且,與前述表1所示的比較例6之電容器相比,ESR低(小),靜電容量多,且極少漏電。
又,如表4所示,實施例50~58之電容器,即 使在150℃下儲存240小時後,ESR或漏電之增加也少,靜電容量之下降也少,ESR為12.2~14.1mΩ,滿足20mΩ以下之ESR設定值,靜電容量為840~895μF,滿足800μF以上之靜電容量設定值,漏電為1~18μA,滿足100μA以下之漏電設定值。
[導電性高分子製造用單體液之製備(3)]
實施例59
使用萘磺酸4-甲基咪唑100g代替萘磺酸2-甲基咪唑100g,並進一步添加吡咯7g,除此以外全部進行與實施例1同樣的操作,製備導電性高分子製造用單體液。相對於噻吩系單體之吡咯的添加量為7%。該實施例59之導電性高分子製造用單體液的單體為伸乙二氧基噻吩與吡咯之混合物,該混合物中之吡咯的含量,係由上述吡咯之添加量可知,相對於伸乙二氧基噻吩為7%。
將該導電性高分子製造用單體液在20℃下放置6個月後,進行觀察時,未觀察到沉澱。
實施例60
使用萘磺酸三唑100g代替萘磺酸2-甲基咪唑100g,並進一步添加吡咯20g,除此以外全部進行與實施例1同樣的操作,製備導電性高分子製造用單體液。相對於噻吩系單體之吡咯的添加量為20%。
將該導電性高分子製造用單體液在20℃下放置6個月後,進行觀察時,未觀察到沉澱。
實施例61
使用萘三磺酸咪唑100g代替萘三磺酸2-甲基咪唑100g,並進一步添加吡咯10g,除此以外全部進行與實施例4同樣的操作,製備導電性高分子製造用單體液。相對於噻吩系單體之吡咯的添加量為10%。
將該導電性高分子製造用單體液在20℃下放置6個月後,進行觀察時,未觀察到沉澱。
實施例62
使用萘三磺酸1-甲基咪唑100g代替萘三磺酸2-甲基咪唑100g,且進一步添加吡咯20g,並添加2-(3,4-環氧環己基)乙基三甲氧基矽烷10g,除此以外全部進行與實施例4同樣的操作,製備導電性高分子製造用單體液。相對於噻吩系單體之吡咯的添加量為20%。
將該導電性高分子製造用單體液在20℃下放置6個月後,進行觀察時,未觀察到沉澱。
實施例63
使用萘三磺酸2-甲基-4-乙基咪唑100g代替萘三磺酸2-甲基咪唑100g,而且使用乙基化伸乙二氧基噻吩100g代替伸乙二氧基噻吩100g,並進一步添加吡咯25g,且添 加聚矽氧烷5g,除此以外全部進行與實施例4同樣的操作,製備導電性高分子製造用單體液。相對於噻吩系單體之吡咯的添加量為25%。
將該導電性高分子製造用單體液在20℃下放 置6個月後,進行觀察時,未觀察到沉澱。
實施例64
使用萘三磺酸三100g代替萘三磺酸2-甲基咪唑100g,而且使用丁基化伸乙二氧基噻吩50g與伸乙二氧基噻吩50g代替伸乙二氧基噻吩100g,並進一步添加吡咯30g,且添加甲基丙烯酸環氧丙酯10g,除此以外全部進行與實施例4同樣的操作,製備導電性高分子製造用單體液。相對於噻吩系單體之吡咯的添加量為30%。
將該導電性高分子製造用單體液在20℃下放 置6個月後,進行觀察時,未觀察到沉澱。
實施例65
使用萘三磺酸吡啶100g代替萘三磺酸2-甲基咪唑100g,並進一步添加3-環氧丙氧基丙基三甲氧基矽烷8g與聚乙二醇二環氧丙醚8g,除此以外全部進行與實施例63同樣的操作,製備導電性高分子製造用單體液。相對於噻吩系單體之吡咯的添加量為25%。
將該導電性高分子製造用單體液在20℃下放 置6個月後,進行觀察時,未觀察到沉澱。
實施例66
使用萘三磺酸啉100g代替萘三磺酸2-甲基咪唑100g,除此以外全部進行與實施例63同樣的操作,製備 導電性高分子製造用單體液。相對於噻吩系單體之吡咯的添加量為25%。
將該導電性高分子製造用單體液在20℃下放 置6個月後,進行觀察時,未觀察到沉澱。
實施例67
使用萘三磺酸哌100g代替萘三磺酸2-甲基咪唑100g,除此以外全部進行與實施例63同樣的操作,製備導電性高分子製造用單體液。相對於噻吩系單體之吡咯的添加量為25%。
將該導電性高分子製造用單體液在20℃下放 置6個月後,進行觀察時,未觀察到沉澱。
[電解電容器之評價(3)]
實施例68~76
各自分別使用實施例59~67所製備之導電性高分子製造用單體液代替實施例1所製備之導電性高分子製造用單體液,除此以外全部進行與實施例21同樣的操作,製造實施例68~76之鉭系的電解電容器。
對於如前述進行製造的實施例68~76之鉭系 的電解電容器,與前述同樣地測定ESR及靜電容量,並且測定漏電。在表5採用與前述表1的情況同樣之態樣表示該結果。
又,對於上述表5所示的初期特性之測定後的 實施例68~76之鉭系的電解電容器,在150℃的乾燥機中以靜置狀態儲存240小時,對於該儲存後的電容器,與前述同樣地測定ESR、靜電容量及漏電。在表6採用與上述表5的情況同樣之態樣表示該結果。
如表5所示,實施例68~76的鉭系之電解電容 器(以下有時將其簡略化表示為「電容器」),其ESR為11.0~13.3mΩ,滿足20mΩ以下之ESR設定值,靜電容量為860 ~907μF,滿足800μF以上之靜電容量設定值,漏電為1~9μA,滿足100μA以下之漏電設定值,而且,與前述表1所示的比較例6之電容器相比,ESR低(小),靜電容量多,且極少漏電。
又,如表6所示,實施例68~76之電容器,即 使在150℃下儲存240小時後,ESR或漏電之增加也少,靜電容量之下降也少,ESR為11.5~13.9mΩ,滿足20mΩ以下之ESR設定值,靜電容量為852~902μF,滿足800μF以上之靜電容量設定值,漏電為1~14μA,滿足100μA以下之漏電設定值。然後,該等實施例68~76之電容器,沒有如比較例6的電容器之高溫儲存導致的ESR或漏電之大幅增加或靜電容量之大幅減少,與比較例7之電容器相比,高溫儲存導致的ESR之增加也少,而且,與比較例8之電容器相比,高溫儲存導致的靜電容量之減少不多。
然後,該等實施例68~76之電容器所使用的 實施例59~67之導電性高分子製造用單體液,係相當於在實施例50~58之電容器所使用的實施例41~49之導電性高分子製造用單體液中添加吡咯者,根據該吡咯之添加,實施例68~76之電容器,與各別對應的實施例50~58之電容器相比,ESR低,且電容器特性佳。
詳細地說明前述情形,實施例59之導電性高 分子製造用單體液(以下有時將其簡略化為「單體液」),係相當於在實施例41之單體液中添加吡咯者,使用上述實施例59之單體液的實施例68之電容器,相較於使用 上述實施例41之單體液的實施例50之電容器,ESR更低,且電容器特性優異。同樣地,實施例60之單體液係相當於在實施例42之單體液中添加吡咯者,實施例61之單體液相當於在實施例43之單體液中添加吡咯者,實施例62之單體液相當於在實施例44之單體液中添加吡咯者,實施例63之單體液相當於在實施例45之單體液中添加吡咯者,實施例64之單體液相當於在實施例46之單體液中添加吡咯者,實施例65之單體液相當於在實施例47之單體液中添加吡咯者,實施例66之單體液相當於在實施例48之單體液中添加吡咯者,實施例67之單體液相當於在實施例49之單體液中添加吡咯者,將使用該等之單體液的實施例69之電容器與實施例51之電容器、實施例70之電容器與實施例52之電容器、實施例71之電容器與實施例53之電容器、實施例72之電容器與實施例54之電容器、實施例73之電容器與實施例55之電容器、實施例74之電容器與實施例56之電容器、實施例76之電容器與實施例57之電容器各別比較的話,使用添加吡咯之單體液的電容器,相較於使用未添加吡咯之單體液的電容器,ESR更低,且電容器特性優異。
[電解電容器之評價(4)]
在該電解電容器之評價(4)中,係製造平板型鋁電解電容器,並評價其特性。
實施例77
作為該實施例77的電解電容器之電容器元件,係使用表面部包含多孔質化的鋁箔,且設計成額定電壓為25V ,ESR為30mΩ以下,靜電容量為40μF以上,漏電為20μA以下者。
然後,將上述電容器元件浸漬於如前述製造 的導電性高分子之分散液(I)中1分鐘,抽出後,進行在150℃下之乾燥30分鐘的操作2次,形成包含導電性高分子之第1固體電解質層[以下將其簡略化為「基於導電性高分子之分散液(I)的第1固體電解質層」]。
其次,將上述電容器元件浸漬於實施例1所製 備之導電性高分子製造用單體液中2分鐘,抽出後,在50℃下乾燥10分鐘。接著,將上述電容器元件浸漬於濃度為35%的過硫酸銨水溶液中2分鐘,抽出後,在室溫(25℃)下放置10分鐘後,於50℃下加熱30分鐘,進行聚合。之後,在將純水與乙醇以質量比1:1混合的清洗液中浸漬上述電容器元件30分鐘,抽出後,在150℃下乾燥30分鐘。重複2次該等之操作,在電容器元件上形成基於實施例1的導電性高分子製造用單體液之包含導電性高分子的第2固體電解質層。
再者,將上述電容器元件浸漬於導電性高分 子之分散液(II)中1分鐘,抽出後,進行在150℃下之乾燥30分鐘的操作,在第2固體電解質層上形成基於對導電性高分子之分散液(II)的浸漬、乾燥之第3固體電解質層[以下將其簡略化稱為「基於導電性高分子之分散液(II)的第3固體電解質層」]。
之後,以碳糊、銀糊覆蓋固體電解質層,製 造實施例77之鋁系的電解電容器。
實施例78~84
各自分別使用實施例2、4、5、59、62、63、64所製備之導電性高分子製造用單體液代替實施例1所製備之導電性高分子製造用單體液,除此以外全部進行與實施例77同樣的操作,製造實施例78~84之鋁系的電解電容器。
比較例9
除了沒有在電容器元件上形成基於實施例1的導電性高分子製造用單體液之第2固體電解質層以外,全部進行與實施例77同樣的操作,製造比較例9之鋁系的電解電容器。
比較例10
將採用與實施例77同樣的操作形成第1固體電解質層的電容器元件浸漬於濃度為30%的伸乙二氧基噻吩之乙醇溶液中2分鐘,抽出後,在室溫下放置10分鐘。之後,在濃度為40%的對甲苯磺酸鐵之乙醇溶液中浸漬30秒,抽出後,在室溫下放置10分鐘,之後,在50℃下加熱30分鐘,進行聚合。之後,在將純水與乙醇以質量比1:1混合的清洗液中浸漬上述電容器元件,放置30分鐘後,抽出並在150℃下乾燥30分鐘。重複2次該操作,在電容器元件上形成將對甲苯磺酸鐵作為氧化劑兼摻雜物所製造之包含導電性高分子的第2固體電解質層。
將上述電容器元件浸漬於導電性高分子之分散液(II)中1分鐘,抽出後,進行在150℃下之乾燥30分鐘的操作,在第2固體電解質層上形成基於對導電性高分子 之分散液(II)的浸漬、乾燥之第3固體電解質層[以下將其簡略化稱為「基於導電性高分子之分散液(II)的第3固體電解質層」]。
之後,以碳糊、銀糊覆蓋固體電解質層,製造比較例10之鋁系的電解電容器。
對於如前述進行製造的實施例77~84及比較例9~10之鋁系的電解電容器,與前述同樣地測定ESR及靜電容量,並且測定漏電。在表7採用與上述表1同樣之態樣表示該結果。但是,根據該等之電解電容器的額定電壓為25V,漏電之測定係一邊施加25V之額定電壓於電解電容器一邊進行。
又,對於上述表7所示的初期特性之測定後的實施例77~84及比較例9~10之鋁系的電解電容器,在150℃的乾燥機中以靜置狀態儲存240小時,對於該儲存後的電容器,與前述同樣地測定ESR、靜電容量及漏電。在表8採用與上述表7的情況同樣之態樣表示該結果。
如表7所示,實施例77~84的鋁系之電解電容 器(以下有時將其簡略化表示為「電容器」),其ESR為21.4~26.1mΩ,滿足30mΩ以下之ESR設定值,靜電容量為41.1~41.4μF,滿足40μF以上之靜電容量設定值,漏電為1~12μA,滿足20μA以下之漏電設定值,而且,與比較例9~10之電容器相比,ESR低,且電容器特性優異。
又,如表8所示,實施例77~84之電容器,即 使在150℃下儲存240小時後,ESR或漏電之增加也少,靜電容量之下降也少,ESR為21.9~26.8mΩ,滿足30mΩ以下之ESR設定值,靜電容量為40.5~41.1μF,滿足40μF以上之靜電容量設定值,漏電為2~8μA,滿足20μA以下之漏電設定值。
在此,先說明比較例9~10之電容器,未形成 基於本發明的導電性高分子製造用單體液之包含導電性高分子的第2固體電解質層之比較例9的電容器,雖然漏 電少,但與實施例77~84之電容器相比,ESR較高,且靜電容量也少。
又,構成將對甲苯磺酸鐵作為氧化劑兼摻雜 物製造第2固體電解質層的導電性高分子之比較例10的電容器,漏電大,而且,高溫儲存導致的ESR之增加、ESR之增加、靜電容量之減少大,特別是漏電之增加大。
[產業上之可利用性]
根據本發明,可提供一種ESR低,耐熱性佳,而且,漏電少的電解電容器,並提供一種關於其保存性也不會產生問題的導電性高分子製造用單體液。然後,可提供一種使用上述導電性高分子製造用單體液,且具有上述特性的電解電容器。

Claims (15)

  1. 一種導電性高分子製造用單體液,其係於選自於由噻吩或其衍生物、吡咯或其衍生物及苯胺或其衍生物組成的群組之至少1種的單體中,分散有選自於由萘磺酸系雜環化合物及未具有與苯核直接鍵結之羥基的苯磺酸系雜環化合物組成的群組之至少1種。
  2. 如請求項1之導電性高分子製造用單體液,其中萘磺酸系雜環化合物係為選自於由萘單磺酸雜環化合物及萘三磺酸雜環化合物組成的群組之至少1種。
  3. 如請求項1或2之導電性高分子製造用單體液,其中萘磺酸系雜環化合物之雜環為包含氮原子者。
  4. 如請求項1至3中任一項之導電性高分子製造用單體液,其中萘磺酸系雜環化合物之雜環化合物部分為選自於由咪唑、1-甲基咪唑、2-甲基咪唑、4-甲基咪唑、2-乙基-4-甲基咪唑、2-甲基-4-乙基咪唑、三唑、三、吡啶、啉及哌組成的群組之至少1種。
  5. 如請求項1之導電性高分子製造用單體液,其中苯磺酸系雜環化合物為選自於由苯磺酸雜環化合物、具有烷基的苯磺酸雜環化合物、具有烷氧基的苯磺酸雜環化合物及具有硝基的苯磺酸雜環化合物組成的群組之至少1種。
  6. 如請求項1或5之導電性高分子製造用單體液,其中苯磺酸系雜環化合物之雜環為包含氮原子者。
  7. 如請求項1、5或6之導電性高分子製造用單體液,其中苯磺酸系雜環化合物之雜環化合物部分為選自於由咪 唑、1-甲基咪唑、2-甲基咪唑、4-甲基咪唑、2-乙基-4-甲基咪唑、2-甲基-4-乙基咪唑、三唑、三、吡啶、啉及哌組成的群組之至少1種。
  8. 如請求項1至7中任一項之導電性高分子製造用單體液,其中單體與選自於由萘磺酸系雜環化合物及未具有與苯核直接鍵結之羥基的苯磺酸系雜環化合物組成的群組之至少1種的比率係以質量比計為1:0.1~0.1:1。
  9. 如請求項1至8中任一項之導電性高分子製造用單體液,其係更包含碳數為1~4的醇。
  10. 如請求項1至9中任一項之導電性高分子製造用單體液,其中單體為噻吩或其衍生物。
  11. 如請求項10之導電性高分子製造用單體液,其中噻吩之衍生物為下述通式(1)所示的化合物; 式中,R表示氫或碳數1~4的烷基。
  12. 如請求項1至9中任一項之導電性高分子製造用單體液,其中單體係相對於噻吩或其介電質而以質量基準計包含吡咯或其衍生物1~100%的噻吩或其衍生物與吡咯或其衍生物之混合物。
  13. 一種電解電容器之製造方法,其係使電容器元件含浸如請求項1至12中任一項之導電性高分子製造用單體 液後,經由至少1次使該電容器元件含浸氧化劑溶液,並進行單體之聚合的步驟,形成包含導電性高分子的固體電解質層。
  14. 一種電解電容器之製造方法,其係使電容器元件利用如請求項13之電解電容器之製造方法形成包含導電性高分子的固體電解質層後,經由至少1次含浸導電性高分子之分散液,並進行乾燥的步驟,進一步形成包含導電性高分子的固體電解質層。
  15. 一種電解電容器之製造方法,其係經由至少1次使電容器元件含浸導電性高分子之分散液,並進行乾燥的步驟形成固體電解質層後,利用如請求項13之電解電容器之製造方法形成包含導電性高分子的固體電解質層,之後,經由至少1次含浸導電性高分子之分散液,並進行乾燥的步驟,進一步形成包含導電性高分子的固體電解質層。
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