[發(fā)明專利]借助聚甘油提高包含PEDOT/PSS作為固體電解質(zhì)的電容器的電參數(shù)的方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201280011520.1
• 申請(qǐng)日: 2012-02-24
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN103429796A
• 公開(kāi)（公告）日: 2013-12-04
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: A·索特;K·阿斯特曼;U·古恩特曼;U·默克
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 赫勞斯貴金屬有限兩和公司
• 主分類號(hào): C25D11/02
• 分類號(hào): C25D11/02;H01G9/04;H01G9/025;H01G9/145
• 代理公司: 北京市中咨律師事務(wù)所 11247
• 代理人: 肖威;劉金輝

本發(fā)明涉及一種電容器、一種制備電容器的方法、可由該方法獲得的電容器、電子電路，電容器和分散體的用途。

市售電解質(zhì)電容器通常由多孔金屬電極、位于所述金屬表面上的用作電介質(zhì)的氧化物層、引入所述多孔結(jié)構(gòu)中的導(dǎo)電材料(通常為固體)、外部電極(觸點(diǎn))如銀層，和其他電觸點(diǎn)以及包封體組成。一種常用的電解質(zhì)電容器為鉭電解質(zhì)電容器，其陽(yáng)極電極由其上已通過(guò)陽(yáng)極氧化形成有均勻的五氧化二鉭介電層的閥金屬鉭制成(也稱為“成型”)。液體或固體電解質(zhì)形成所述電容器的陰極。此外，通常還使用其陽(yáng)極電極由其上通過(guò)陽(yáng)極氧化而形成有作為電介質(zhì)的均勻且電絕緣氧化鋁層的閥金屬鋁制成的鋁電容器。此時(shí)，液體電解質(zhì)或固體電解質(zhì)也形成所述電容器的陰極。所述鋁電容器通常構(gòu)造為卷繞式電容器或堆疊型電容器。

由于其高電導(dǎo)率，π共軛的聚合物特別適于作為上述電容器中的固體電解質(zhì)。π共軛的聚合物也稱為導(dǎo)電聚合物或合成金屬。由于與金屬相比，聚合物具有就加工性、重量和通過(guò)化學(xué)改性靶向調(diào)節(jié)性能的優(yōu)點(diǎn)，其商業(yè)重要性日益提高。已知的π共軛聚合物實(shí)例為聚吡咯、聚噻吩、聚苯胺、聚乙炔、聚亞苯基和聚(對(duì)亞苯基-亞乙烯基)，其中聚(3,4-乙撐二氧噻吩)(PEDOT)由于其在其氧化形式下具有非常高的電導(dǎo)率而為工業(yè)上所用的特別重要的聚噻吩。

可以以不同方法和方式將基于導(dǎo)電聚合物的固體電解質(zhì)施加至氧化物層上。因此，例如EP-A-0?340?512描述了由3,4-乙撐二氧噻吩制備固體電解質(zhì)及其在電解質(zhì)電容器中的用途。根據(jù)該公開(kāi)文獻(xiàn)的教導(dǎo)，3,4-乙撐二氧噻吩在所述氧化物層上原位聚合。在所述聚合物固體電解質(zhì)沉積之后，通常必須將所述電容器的氧化物層再成型以獲得低殘余電流，例如如EP-A-0?899?757所述。為此，將所述電容器浸入電解質(zhì)中并暴露于不超過(guò)所述氧化物膜的陽(yáng)極化電壓的電壓下。

然而，使用原位聚合法制備固體電解質(zhì)電容器的缺點(diǎn)尤其在于所述方法的復(fù)雜性，此外通常僅獲得不令人滿意的高擊穿電壓。因此，在每種情況下包括浸漬、聚合和洗滌的工藝步驟的聚合方法通常持續(xù)數(shù)小時(shí)。此時(shí)，在特定情況下還必須使用爆炸性或有毒溶劑。用于制備固體電解質(zhì)電容器的原位方法的另一缺點(diǎn)在于通常將氧化劑的陰離子或合適的話其他單體型陰離子用作所述導(dǎo)電聚合物的抗衡離子。然而，由于其小尺寸，這些陰離子不以足夠穩(wěn)定的方式鍵接至所述聚合物上。因此，可發(fā)生抗衡離子的擴(kuò)散且因此提高所述電容器的等效串聯(lián)電阻(ESR)，尤其是在所述電容器的升高的使用溫度下。另外，在化學(xué)原位聚合中使用高分子聚合物抗衡離子不能獲得足夠?qū)щ姷哪ぃ乙虼瞬荒塬@得低ESR值。

因此，現(xiàn)有技術(shù)已開(kāi)發(fā)了用于制備電解質(zhì)電容器中的基于導(dǎo)電聚合物的固體電解質(zhì)的替代方法。因此，例如DE-A-10?2005?043828描述了一種制備電容器中的固體電解質(zhì)的方法，其中將包含已聚合的噻吩的分散體，例如現(xiàn)有技術(shù)所已知的PEDOT/PSS分散體施加至氧化物層上，然后通過(guò)蒸發(fā)移除分散劑。獲自PEDOT/PSS分散體的電容器比借助原位聚合獲得的那些具有提高的擊穿電壓。

然而，需要進(jìn)一步提高擊穿電壓，擊穿電壓是電解質(zhì)電容器可靠性的衡量指標(biāo)，尤其是對(duì)高使用電壓而言。擊穿電壓為電容器的電介質(zhì)(氧化物層)不再經(jīng)受電場(chǎng)強(qiáng)度且在陽(yáng)極和陰極之間發(fā)生電擊穿(這導(dǎo)致所述電容器發(fā)生短路)時(shí)的電壓。擊穿電壓越高，則電介質(zhì)的質(zhì)量越好，且因此所述電容器的也越可靠。此外，電容器的擊穿電壓越高，則該電容器可使用時(shí)的標(biāo)稱電壓越高。