本發(fā)明專利技術(shù)涉及一種生產(chǎn)具有低等效串聯(lián)電阻的電解電容器的方法，根據(jù)所述方法生產(chǎn)的電解電容器和這種電解電容器的用途。固體電解質(zhì)通過導(dǎo)電聚合物分散體和分散劑生產(chǎn)。所述分散體的特征在于該分散體在２５℃下的ｐＨ大于或等于１．８且小于或等于３．９。
【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
【國(guó)外來華專利技術(shù)】本專利技術(shù)涉及一種生產(chǎn)具有低等效串聯(lián)電阻的電解電容器的方法、通過該方法生產(chǎn) 的電解電容器和這種電解電容器的用途。傳統(tǒng)固體電解電容器通常由多孔金屬電極、位于金屬表面上的氧化物層、引入多 孔結(jié)構(gòu)中的導(dǎo)電固體、具有隔離物的外部電極(接觸連接)如銀層或金屬箔以及其它電觸 點(diǎn)和包封組成。固體電解電容器的實(shí)例為包含電荷轉(zhuǎn)移配合物或二氧化錳或聚合物固體電解質(zhì) 的鉭、鋁、鈮和鈮氧化物電容器。使用多孔體的優(yōu)點(diǎn)是由于大的表面積，可實(shí)現(xiàn)非常高的電 容密度，即在小空間內(nèi)的高電容。由于它們的高電導(dǎo)率，特別合適的固體電解質(zhì)為π-共軛聚合物。η-共軛聚合物 也稱作導(dǎo)電聚合物或合成金屬。由于聚合物在可加工性、重量和通過化學(xué)改性可控調(diào)節(jié)性 能方面與金屬相比具有優(yōu)點(diǎn)，因此它們?cè)絹碓骄哂薪?jīng)濟(jì)意義。已知的η-共軛聚合物的實(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)，由于它以其氧 化形式具有非常高的電導(dǎo)率，特別重要且工業(yè)上使用的聚噻吩為聚_3，4-(亞乙基-1，2- 二 氧)噻吩，通常也稱作聚(3，4_亞乙基二氧噻吩)。電子學(xué)的實(shí)踐發(fā)展日益要求具有非常低的等效串聯(lián)電阻(ESR)的固體電解電容 器。其原因是例如集成電路中降低的邏輯電壓、更高的集成密度和升高的時(shí)鐘頻率。此外， 低ESR還降低能耗，這對(duì)于移動(dòng)的電池操作應(yīng)用特別有利。因此需要盡可能地降低固體電 解電容器的ESR。歐洲專利EP-B-340 512描述了由3，4_亞乙基-1，2_ 二氧噻吩生產(chǎn)固體電解質(zhì)和 通過氧化聚合制備的其陽離子聚合物在電解電容器中作為固體電解質(zhì)的用途。在固體電解 電容器中作為二氧化錳或電荷轉(zhuǎn)移配合物的替代品的聚(3，4_亞乙基二氧噻吩)由于更高 的電導(dǎo)率而降低了電容器的等效串聯(lián)電阻并改進(jìn)了頻率性能。該方法和類似方法的缺點(diǎn)是導(dǎo)電聚合物通過在電解電容器中原位聚合而得到。為 此，單體如3，4-亞乙基-1，2-二氧噻吩，和氧化劑在溶劑的存在下一起或依次被引入多孔 金屬體中，然后聚合。然而，這種化學(xué)反應(yīng)在生產(chǎn)電子元件中是不想要的，因?yàn)槭够瘜W(xué)反應(yīng) 在數(shù)百個(gè)小多孔元件中同時(shí)進(jìn)行，以生產(chǎn)相同規(guī)格的電容器是非常困難的。在生產(chǎn)電容器的固體電解質(zhì)中原位聚合的另一缺點(diǎn)是氧化劑可損害金屬電極上 的電介質(zhì)(氧化物層)。所用氧化劑通常為過渡金屬鹽，例如狗(III)鹽。在聚合以后保留 在電極體中的聚合反應(yīng)產(chǎn)物則不僅恰好是導(dǎo)電聚合物，而且是還原的金屬鹽，例如I^e(II) 鹽。可試圖通過隨后的洗滌步驟除去這些鹽。然而，這是復(fù)雜的且不能完全成功，即殘余金 屬鹽總是保留在電極體中。如熟知的，過渡金屬特別可損害電介質(zhì)，使得由此產(chǎn)生的升高的 泄露電流顯著降低電容器的壽命或甚至使得不可能在苛刻條件如高溫和/或高空氣濕度 下使用該電容器。此外，當(dāng)使用原位聚合時(shí)固體電解電容器的生產(chǎn)過程非常復(fù)雜聚合方法(浸漬、 聚合、洗滌)通常持續(xù)數(shù)小時(shí)，在一些情況下需要使用在這里可能爆炸或有毒的溶劑，需要 非常多的聚合方法以生產(chǎn)固體電解質(zhì)。單體也可在氧化劑不存在下電化學(xué)聚合。然而，電化學(xué)聚合需要首先將導(dǎo)電膜沉 積在金屬電極的絕緣氧化物層上。然后這又需要具有以上詳述的所有缺點(diǎn)的原位聚合。最 后，該層則必須具有各個(gè)單獨(dú)金屬電極的電觸點(diǎn)。在大量生產(chǎn)中，該接觸連接非常昂貴且不 便并可損害氧化物層。此外，在多孔金屬電極的孔中電化學(xué)沉積非常困難，因?yàn)槌练e由于電 位曲線而主要在電極體外部進(jìn)行。在日本專利申請(qǐng)JP2006^7182中，將聚合物溶液調(diào)節(jié)至pH5. 4-8. 1以不腐蝕電解 電容器的電介質(zhì)且因此降低ESR。使用pHl. 2-1. 6的聚合物溶液生產(chǎn)固體電解電容器導(dǎo)致 非常高的ESR值。在PCT申請(qǐng)W0-A1-2007/031206中，電解電容器的固體電解質(zhì)通過包含平均直徑 為I-IOOnm的聚(3，4-亞乙基二氧噻吩)/聚苯乙烯磺酸鹽顆粒的分散體制備。對(duì)于腐蝕 敏感性電介質(zhì)如氧化鋁，使用具有PH6的分散體以不損害該電介質(zhì)。即使該方法克服了原 位聚合的上述缺點(diǎn)，仍然需要進(jìn)一步降低ESR。因此，需要提供固體電解電容器的ESR可以在不進(jìn)行原位聚合的情況下進(jìn)一步降 低的方法。因此，本專利技術(shù)的目的是提供這種方法和由此改進(jìn)的電容器。現(xiàn)在已令人驚訝地發(fā)現(xiàn)借助包含導(dǎo)電聚合物并且pH大于或等于1. 8且小于或等 于3. 9的分散體可以生產(chǎn)用于電容器的固體電解質(zhì)，其具有顯著降低的ESR。pH大于或等于1. 8且小于或等于3. 9驚人地對(duì)固體電解質(zhì)的ESR具有非常正面 的影響。這尤其是驚人的，因?yàn)楦鶕?jù)現(xiàn)有知識(shí)，尤其是在腐蝕敏感性電介質(zhì)如氧化鋁的情況 下，電介質(zhì)在這種PH值下被破壞且ESR增加。因此，本專利技術(shù)提供了一種生產(chǎn)電解電容器的方法，其至少包括a)在至少包含電極材料的多孔電極體(2)和覆蓋該電極材料表面的電介質(zhì)(3)的 多孔體上應(yīng)用分散體A)，所述分散體A)至少包含導(dǎo)電聚合物顆粒B)和分散劑D)，和b)通過至少部分除去分散劑D)形成部分或完全覆蓋電介質(zhì)表面的固體電解質(zhì) (4),其特征在于在25°C下測(cè)量的分散體A)的pH大于或等于1. 8且小于或等于3. 9。分散體A)的pH優(yōu)選大于或等于2且小于或等于3. 5，更優(yōu)選大于或等于2且小于 或等于3，甚至更優(yōu)選大于或等于2且小于或等于2. 8，該pH在25°C下測(cè)量。為建立該pH，例如堿或酸可以加入該分散體中。所用堿可以是無機(jī)堿如氫氧化鈉、 氫氧化鉀、氫氧化鈣或氨，或者有機(jī)堿如乙胺、二乙胺、三乙胺、丙胺、二丙胺、三丙胺、異丙 胺、二異丙胺、丁胺、二丁胺、三丁胺、異丁胺、二異丁胺、三異丁胺、1-甲基丙胺、甲基乙胺、 雙(1-甲基)丙胺、1，1-二甲基乙胺、戊胺、二戊胺、三戊胺、2-戊胺、3-戊胺、2-甲基丁胺、 3-甲基丁胺、雙(3-甲基丁胺)、三(3-甲基丁胺)、己胺、辛胺、2-乙基己胺、癸胺、N-甲 基丁胺、N-乙基丁胺、N, N- 二甲基乙胺、N, N- 二甲基丙胺、N-乙基二異丙胺、烯丙胺、二烯 丙胺、乙醇胺、二乙醇胺、三乙醇胺、甲基乙醇胺、甲基二乙醇胺、二甲基乙醇胺、二乙基乙醇 胺、N- 丁基乙醇胺、N- 丁基二乙醇胺、二丁基乙醇胺、環(huán)己基乙醇胺、環(huán)己基二乙醇胺、N-乙 基乙醇胺、N-丙基乙醇胺、叔丁基乙醇胺、叔丁基二乙醇胺、丙醇胺、二丙醇胺、三丙醇胺或 芐胺。所用酸可以是無機(jī)酸，例如硫酸、磷酸或硝酸，或者有機(jī)酸，例如羧酸或磺酸。優(yōu)選不破壞分散體膜形成且在高溫如焊接溫度下保留在固體電解質(zhì)中的那些添加劑，例如堿二甲 基乙醇胺、二乙醇胺、氨或三乙醇胺和酸聚苯乙烯磺酸。分散體A)的顆粒B)在干燥狀態(tài)下的比電導(dǎo)率為大于lOOS/cm。干燥狀態(tài)下的顆粒B)的比電導(dǎo)率為當(dāng)分散體A)干燥時(shí)由顆粒B)形成的干燥狀 態(tài)下膜的比電導(dǎo)率。優(yōu)選使用其中顆粒B)在干燥狀態(tài)下的比電導(dǎo)率大于150S/cm，更優(yōu)選大于200S/ cm，甚至更優(yōu)選大于250S/cm，格外優(yōu)選大于300S/cm，在特別優(yōu)選的實(shí)施方案中大于400S/ cm的分散體A)。根據(jù)應(yīng)用方法，分散體A)的粘度可為0. Ι-lOOOmPas (用流變儀在20°C和IOOiT1的 剪切速率下測(cè)量)。該粘度優(yōu)選為0. l-500mPaS，更優(yōu)選為l-200mPaS，最優(yōu)選為1-lOOmPas， 格外優(yōu)選為l_50mPas。分散本文檔來自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
１．一種生產(chǎn)電解電容器的方法，其至少包括：ａ）在至少包含電極材料的多孔電極體（２）和覆蓋所述電極材料表面的電介質(zhì)（３）的多孔體上應(yīng)用分散體Ａ），所述分散體Ａ）至少包含導(dǎo)電聚合物顆粒Ｂ）和分散劑Ｄ），和ｂ）通過至少部分除去分散劑Ｄ）形成部分或完全覆蓋電介質(zhì)表面的固體電解質(zhì)（４），其特征在于在２５℃下測(cè)量的分散體Ａ）的ｐＨ大于或等于１．８且小于或等于３．９。
【技術(shù)特征摘要】
【國(guó)外來華專利技術(shù)】...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：U·默克，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：HC斯達(dá)克克萊維歐斯有限公司，
類型：發(fā)明
國(guó)別省市：DE
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