[發明專利]導電聚合物懸浮液,導電聚合物組合物,固體電解電容器及其制造方法

有效

• 申請號: 200980112914.4
• 申請日: 2009-04-10
• 公開（公告）號: CN101999152A
• 公開（公告）日: 2011-03-30
• 發明（設計）人: 信田知希;小早川龍太;高橋直樹;菅原康久;鈴木聰史
• 申請（專利權）人: NEC東金株式會社
• 主分類號: H01G9/028
• 分類號: H01G9/028;H01B1/12;H01B1/20;H01G9/00
• 代理公司: 中科專利商標代理有限責任公司 11021
• 代理人: 陳平

技術領域

本發明涉及一種導電聚合物懸浮液，導電聚合物組合物，固體電解電容器及其制造方法，更具體地，涉及一種具有優異可分散性的導電聚合物懸浮液，具有高電導率和優異的耐水性的導電聚合物組合物，具有低等效串聯電阻和優異的可靠性的固體電解電容器及其制造方法。

背景技術

已經開發了這樣的固體電解電容器，其中將由閥作用金屬如鉭或鋁制成的多孔體進行陽極化處理，使得在多孔體上形成電介質氧化膜，然后在電介質氧化膜上形成導電聚合物層，并且使用導電聚合物層作為電容器的固體電解質。

形成用作電容器的固體電解質的導電聚合物層的方法主要分為：化學氧化聚合或電解聚合。組成導電聚合物材料的單體已知包括吡咯，噻吩，3，4-乙撐二氧噻吩(ethylenedioxythiophene)和苯胺。

與使用二氧化錳作為固體電解質的常規電容器相比，這樣的固體電解電容器具有更低的ESR(等效串聯電阻)，因此開始用于各種目的。近來，隨著集成電路趨向于以高的頻率和大的電流運行，需要具有更低的ESR和大的電容以及小的損耗的固體電解電容器。

作為涉及這樣的固體電解電容器的技術，專利文獻1公開了用于制造具有低的ESR的固體電解電容器的改進方法，其中可以簡單地實現并且可靠地再現邊緣覆蓋良好的高密度聚合物外層，所述方法包括以下步驟：向電容器體上涂覆分散體a)，所述分散體a)包含導電聚合物的粒子b)，所述導電聚合物包括聚苯胺和/或聚噻吩，所述電容器體包括由電極材料制成的多孔電極體，覆蓋的電極材料表面的電介質，和在電介質表面上的包含導電材料的固體電解質；和至少部分地除去分散劑d)和/或固化粘合劑c)以形成導電聚合物外層；其中在分散體a)中的導電聚合物的粒子b)的平均直徑為70至500nm。

優選分散體a)還包含：包含醚、內酯、酰胺或內酰胺基的化合物；砜；亞砜；糖；糖衍生物；糖醇；呋喃衍生物；和/或二元醇或多元醇，以提高電導率。

現有技術的文獻

專利文獻

專利文獻1：日本專利申請公開2006-295184.

發明概述

本發明所要解決的問題

然而，在聚合物溶液中包含其中山梨醇和甘露糖醇的OH基團的數量相對較富的糖醇作為添加劑的情況下，發生它們在成膜過程的干燥中的沉淀。所得到的導電聚合物膜具有低的密度、低的電導率和差的表面平滑狀態(是否存在殘留的氣泡，是否存在沉淀)。在具有處于這種狀態的膜的電容器中，在膜和石墨層或內聚合物層之間的界面存在大的電阻，并且存在ESR變得更高的問題。此外，因為差的表面平滑狀態，密封性能差，因此在長期穩定性試驗如耐濕性或耐熱性中ESR劣化得以加速。

如上所述，盡管在各個方面已經研究了使用導電聚合物作為固體電解質的固體電解電容器，但是目前的情形仍然是，低的ESR和良好的長期穩定性兩者仍然沒有充分地同時實現。

本發明的目的是提供具有高電導率、優異的耐水性、高密度和優異的平滑性的導電聚合物組合物；提供避免電導率的降低并且具有低ESR和優異的可靠性的固體電解電容器及其制造方法，并且還提供使用容易處理和作為安全添加劑的替代化合物方便地制造固體電解電容器的方法。

解決問題的手段

根據本發明的導電聚合物懸浮液的特征在于，所述懸浮液包含：導電聚合物材料，所述導電聚合物材料包含摻雜劑和導電聚合物，所述摻雜劑由多元酸或其鹽組成；至少一種化合物(A)，所述化合物(A)選自赤蘚醇、木糖醇和季戊四醇；和分散介質。

優選所述導電聚合物材料包含聚磺酸或聚羧酸作為所述摻雜劑。更優選所述導電聚合物材料包含聚苯乙烯磺酸或聚酯磺酸作為所述摻雜劑。優選所述導電聚合物材料包含通過使至少一種選自由吡咯、噻吩、苯胺和它們的衍生物組成的組中的單體聚合而得到的聚合物作為所述導電聚合物。

根據本發明的導電聚合物組合物的特征在于，所述組合物通過從所述的導電聚合物懸浮液中除去所述分散介質而得到。優選所述分散介質的除去處理在所述化合物(A)的熔融溫度以上進行。

根據本發明的固體電解電容器的特征在于，所述固體電解電容器包括固體電解質層，所述固體電解質層包含所述的導電聚合物組合物。優選所述固體電解電容器還包括由閥作用金屬制成的陽極體；和在所述陽極體的表面上形成的電介質層，其中所述固體電解質層形成于所述電介質層上。優選所述閥作用金屬是選自鋁、鉭或鈮中的至少一種元素。