[發(fā)明專利]導(dǎo)電性高分子組合物、固體電解質(zhì)以及使用該固體電解質(zhì)的固體電解電容器

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 200810049110.1
• 申請(qǐng)日: 2008-01-18
• 公開（公告）號(hào): CN101486839A
• 公開（公告）日: 2009-07-22
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 寧俊祿
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 鄭州泰達(dá)電子材料科技有限公司;寧俊祿
• 主分類號(hào): C08L79/04
• 分類號(hào): C08L79/04;C08L65/00;C08L79/02;C08L59/00;C08L39/04;C08L101/06;C08K5/00;H01G9/028;H01G9/15
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技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及導(dǎo)電性高分子組合物，以及用于固體電解電容器(electrolytic?capacitor)中的固體電解質(zhì)，和使用該固體電解質(zhì)的固體電解電容器和表面裝配傳輸線元件。

背景技術(shù)

包括導(dǎo)電性高分子的導(dǎo)電性高分子組合物有望應(yīng)用于：導(dǎo)電用途，導(dǎo)電涂料，防靜電劑，電磁波屏蔽材料，透明性導(dǎo)電材料，電池材料，電容器材料，傳感器，電子設(shè)備材料，半導(dǎo)電材料，靜電式復(fù)印部件，轉(zhuǎn)印部件，太陽能電池，有機(jī)發(fā)光二極管，場(chǎng)發(fā)射型顯示器(FED)，觸摸屏，電致發(fā)光片(Electroluminance)，有機(jī)薄膜晶體管(Organic?thin-film?transistor)，電子紙(epaper)，電子照相材料等。

近年來，隨著電子儀器的數(shù)字化，逐漸要求降低所使用的電容器在高頻區(qū)域的阻抗。為適應(yīng)該要求，逐漸使用了具有例如由鋁，鉭(Ta)，鈮(Nb)等閥作用的金屬多孔體構(gòu)成的陽極，由所述閥作用的金屬氧化膜構(gòu)成的介電氧化物膜，然后在該氧化物膜上形成作為固體電解質(zhì)的導(dǎo)電性高分子層，碳層，以及銀層所形成的陰極來獲得。

作為該功能性電容器的固體電解質(zhì)的導(dǎo)電性高分子層，使用吡咯，噻吩，苯胺等作為單體。當(dāng)形成作為電容器固體電解質(zhì)的導(dǎo)電性高分子時(shí)，主要使用化學(xué)氧化聚合方法，該方法通過向?qū)щ娦愿叻肿又刑砑友趸瘎┖蛽诫s劑，在金屬多孔體的氧化物膜上引起反應(yīng)形成導(dǎo)電性高分子層(參見專利文獻(xiàn)1，例如日本未審專利申請(qǐng)公開專利特開平05-166681)。

另一方面，還使用下列技術(shù)：不在金屬多孔體的氧化物膜上進(jìn)行聚合，而是通過獨(dú)立地制備可溶性導(dǎo)電性高分子溶液，浸漬該導(dǎo)電性高分子溶液進(jìn)入金屬多孔體，然后干燥成涂膜，從而在氧化物膜上形成導(dǎo)電性高分子層(參見專利文獻(xiàn)2，例如日本未審專利申請(qǐng)公開2001-023437)。

在專利文獻(xiàn)2的技術(shù)中，可溶性導(dǎo)電性高分子的分子量與其進(jìn)入多孔體內(nèi)部的滲透性通常成反比關(guān)系，而涂膜的電阻與導(dǎo)電性高分子的分子量則傾向于成比例。因此，如果只用可溶性導(dǎo)電性高分子溶液來形成電容器的固體電解質(zhì)，則電容器的ESR和電容具有兩者選一的關(guān)系，因此使用的實(shí)例很少。

通常采取如下方法使用可溶性導(dǎo)電性高分子溶液：

(1)盡管其進(jìn)入多孔體的滲透性低，分子量大的可溶性導(dǎo)電性高分子被用以制備能夠形成具有低電阻的導(dǎo)電性高分子層的可溶性導(dǎo)電性高分子溶液，從而與化學(xué)氧化聚合方法結(jié)合在多孔體的最外層表面附近形成較厚的導(dǎo)電性高分子層。

(2)盡管其電阻高，分子量小的可溶性導(dǎo)電性高分子被用以制備甚至在多孔體內(nèi)部也可促進(jìn)導(dǎo)電性高分子層形成的可溶性導(dǎo)電性高分子溶液，從而與電解聚合方法結(jié)合將聚合物層用作電解聚合中的基質(zhì)。

3，4-乙烯二氧噻吩(以下稱作“EDOT”)是已經(jīng)開始得到廣泛應(yīng)用的單體，其一大特點(diǎn)就是能獲得低電阻導(dǎo)電性高分子，因此，當(dāng)“EDOT”用于可溶性導(dǎo)電性高分子中時(shí)，常使用類似于(1)的使用方法。現(xiàn)在，使用類似(1)的方法時(shí)，與僅由化學(xué)氧化聚合形成的導(dǎo)電性高分子相比，由可溶性導(dǎo)電性高分子溶液形成的導(dǎo)電性高分子只能形成具有幾倍至100倍或更高電阻率的聚合物層，此外，其在高溫下的穩(wěn)定性也差，而且電阻會(huì)在短時(shí)間內(nèi)升高，在固體電解電容器中應(yīng)用是一個(gè)主要問題。

通常，所謂導(dǎo)電性高分子是聚吡咯類，聚噻吩類，聚乙炔類，聚亞苯類，聚亞苯基1，2-亞乙烯類，聚苯胺類，聚乙醛類，聚1，2-亞乙烯基噻吩類，以及這些的共聚物等。這些導(dǎo)電性高分子可以通過化學(xué)氧化聚合法和電解聚合法制備。

電解聚合法是導(dǎo)電性高分子的單體和摻雜劑組成的電解質(zhì)混合溶液中，加入預(yù)先制成的電極材料，在電極上形成導(dǎo)電性高分子的薄膜。因此，很難大量地制備。

與此相比，在化學(xué)氧化聚合法中沒有這樣的限制，導(dǎo)電性高分子的單體和合適的氧化劑及催化劑，可以在溶液中聚合大量的導(dǎo)電性高分子。但是，在化學(xué)氧化聚合法中，隨著導(dǎo)電性高分子主鏈的生長(zhǎng)，對(duì)于有機(jī)溶劑的溶解性降低。因此，得到的多為不溶的固形粉體，因此，以這種狀態(tài)很難應(yīng)用。

為解決這個(gè)問題，提出了如下方案：通過導(dǎo)入適當(dāng)?shù)娜〈蛴镁坳庪x子系化合物進(jìn)行增大有機(jī)溶劑的溶解性。作為可溶性導(dǎo)電性高分子的例子，在市場(chǎng)上有H.C.Starck-VTECHLtd.生產(chǎn)的Baytron-P等。然而，此導(dǎo)電性高分子具有高電阻并且在高溫度下電阻顯著增大的問題。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明主要解決導(dǎo)電性高分子的高電阻以及在高溫度下電阻顯著增大的問題。而且解決使用導(dǎo)電性高分子的固體電解電容器的性能，以及解決高溫環(huán)境下的性能低下等問題。