CN101866750A - 固体电解电容器形成固体电解质层的电化学聚合工艺 - Google Patents

固体电解电容器形成固体电解质层的电化学聚合工艺 Download PDF

Info

Publication number
CN101866750A
CN101866750A CN 201010207660 CN201010207660A CN101866750A CN 101866750 A CN101866750 A CN 101866750A CN 201010207660 CN201010207660 CN 201010207660 CN 201010207660 A CN201010207660 A CN 201010207660A CN 101866750 A CN101866750 A CN 101866750A
Authority
CN
China
Prior art keywords
electrolyte layer
solid electrolyte
electrochemical polymerization
electrolytic capacitor
polymerization process
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN 201010207660
Other languages
English (en)
Inventor
张易宁
林俊鸿
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Fujian Guoguang Electronic Science & Technology Co Ltd
Original Assignee
Fujian Guoguang Electronic Science & Technology Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Fujian Guoguang Electronic Science & Technology Co Ltd filed Critical Fujian Guoguang Electronic Science & Technology Co Ltd
Priority to CN 201010207660 priority Critical patent/CN101866750A/zh
Publication of CN101866750A publication Critical patent/CN101866750A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Polyoxymethylene Polymers And Polymers With Carbon-To-Carbon Bonds (AREA)

Abstract

本发明提供了固体电解电容器形成固体电解质层的电化学聚合工艺，包括将已通过化学聚合工艺形成第一固体电解质层的阳极体表面与外加电极相连接作为阳极，以导电电极为阴极在电化学聚合溶液中进行恒电流聚合制备第二固体电解质层的步骤，将所述电化学聚合溶液的pH值控制在3.0-6.0。本发明实现的固体电解电容器形成固体电解质层的电化学聚合工艺使得通过该电化学聚合工艺生产出来的固体电解电容器的性能更加可控，并且，在该pH值范围下制备得到的电解电容器的电容量、损耗、ESR等性能更好，并且通过应用该聚合工艺，简化了工艺流程，提高了工艺效率。

Description

固体电解电容器形成固体电解质层的电化学聚合工艺
【技术领域】
本发明涉及固体电解电容器生产过程中的具体工序，特别涉及固体电解电容器形成固体电解质层的电化学聚合工艺。
【背景技术】
电容器属于电子信息产业基础元器件产品，是一种使用最广，用量最大，且不可取代的电子元件，其产量约占电子元件的40％，随着电子信息产业的发展，电子信息产品产量、品种不断增加，与之配套的电容器的需求量也不断增长。电容器的性能、品种与质量直接决定或影响着电子信息产品的发展。为了解决传统液体电解电容器适应表面贴装技术、片式化、小型化，必须解决电解质的固体化。固体电解电容器具有体积更小、性能更好、宽温、长寿命、耐高频、高可靠性和高环保等诸多优点，适应电子整机小型化、高频化、高速化、高可靠、高环保的发展趋势和表面贴装技术要求。
固体电解电容器是在铝、钽、铌、钛等阀金属或一氧化铌等氧化物的表面采用阳极氧化法生成一薄层氧化物作为电介质，以固体电解质作为阴极而构成的电容器。该类型的固体电解电容器的固体电解质可以为导电性聚合物，比如聚吡咯，聚噻吩，聚苯胺或其衍生物。聚合物固体电解电容器的性能主要受聚合物层质量的影响，而导电聚合物的制备方法和工艺条件对导电聚合物层的质量有重要的影响，特别是电化学聚合合溶液的pH值，对反应速度和聚合得到的导电聚合物的导电性有重要影响。在不同的聚合溶液pH值条件下，导电聚合物的聚合速度和导电聚合物的导电性能差异很大。同样地，把导电聚合物应用于聚合物固体电解电容器中时，在不同的聚合溶液pH值条件下聚合得到导电聚合物膜，并制备成固体电解电容器，固体电容器的容量、损耗和ESR也有较大差异。
公开日为2008年02月20日的中国专利号为200510041690.6的发明专利，其名称为《固体片式电解电容器的制造方法》，该专利文献中公开了固体铝电解电容器的电化学聚合过程，但没有规定电化学聚合溶液的pH范围。
公告日为2004年8月11日的公告号为CN1215216A的中国发明专利，其名称为《固体电解电容器及其制造方法和制造设备》，该专利文献中公开了固体电解电容器的电化学聚合过程，在形成导电层即固体电解质层的电化学聚合过程中，对电化学聚合溶液的pH值限定为小于7，而控制的方法为在聚合溶液中添加硫酸来实现。其pH值没有给出具体的最佳范围，比如在pH值小于3的条件下，聚合溶液的的稳定性比较差，容易导致聚合溶液的加速老化，同时其控制的方法为在聚合溶液中添加硫酸来实现，硫酸根离子的浓度将随着添加量的增加而增大，而当硫酸根浓度达到一定水平时，其作为强酸根将导致氧化膜的腐蚀，从而引起漏电流性能的劣化。
公开日为2008年4月16日的公开号为CN101162653A的中国发明专利，其名称为《固体电解电容器的制造方法》，该专利文献中公开了固体电解电容器的电化学聚合过程，其是通过离子交换的方式来调控电化学聚合过程的pH值，对聚合溶液的pH值限定为5-8。因为pH值通过离子交换的方式来调控，使得其操作过程相对繁琐，在电化学聚合过程中需要分别进行离子交换和支持电解质的补充。同时，对聚合溶液的pH值限定为5-8，而本领域公知的是，在碱性条件下导电高分子聚合得到的导电性相对较差。
【发明内容】
本发明要解决的技术问题，在于提供一种固体电解电容器形成固体电解质层的电化学聚合工艺，通过对导电聚合物的聚合溶液的pH值范围进行具体限定，并优化溶液pH值的调控方法，使得制备得到的聚合物电解电容器的性能更好，并且制备工艺简化，能够解决现有技术中存在的聚合溶液的pH值范围没有进行限定，超出合适pH值范围制备的导电层的导电性能不能得到控制，导致固体电解电容器的性能不能达到预期的目的的问题，还能解决现有技术中存在的聚合溶液的稳定性较差，以及pH值调控操作过程繁琐的问题。
本发明是通过采用以下技术方案解决上述技术问题的：固体电解电容器形成固体电解质层的电化学聚合工艺，包括将已通过化学聚合工艺形成第一固体电解质层的阳极体表面与外加电极相连接作为阳极，以导电电极为阴极在电化学聚合溶液中进行恒电流聚合制备第二固体电解质层的步骤，其中，将所述电化学聚合溶液的pH值控制在3.0-6.0。
进一步地，将所述电化学聚合溶液的pH值范围控制在4.0-5.0。
进一步地，所述电化学聚合溶液至少包含单体、电解质和溶剂，所述电化学聚合溶液的pH值由酸性物质调整。
进一步地，所述酸性物质可以为对甲苯磺酸、十二烷基苯磺酸、萘磺酸、烷基水杨酸、苯甲酸、樟脑磺酸中的至少一种。
进一步地，所述单体可以为吡咯、噻吩、苯胺或吡咯的衍生物、噻吩的衍生物、苯胺的衍生物。
进一步地，所述电解质可以为对甲苯磺酸盐、十二烷基苯磺酸盐、十二烷基磺酸盐、萘磺酸盐或樟脑磺酸盐。
进一步地，所述固体电容器的生产工艺主要包括：在电容器阳极体表面上形成氧化膜介质的工序；在氧化膜介质外表面上形成固体电解质层的工序；在固体电解质层外表面形成含碳阴极层的工序；在含碳阴极层外表面形成含银阴极层的工序；制得电容器元件，将电容器元件组装并封装，制得固体电解电容器的工序，所述固体电解质层的制备采用化学聚合方法形成第一固体电解质层，采用电化学聚合形成第二固体电解质层。
进一步地，所述固体电解电容器的阳极体可以为阀金属及氧化物，所述阀金属可以为铝、钽、铌或钛，所述氧化物为一氧化铌。
本发明所涉及的固体电解电容器形成固体电解质层的电化学聚合工艺具有如下有益效果：通过将电化学聚合过程中聚合溶液的pH值范围控制在3.0-6.0之间，同时，使用的pH值调节剂也能够作为电解质，使得在电化学聚合过程中被掺杂进导电聚合物中而消耗的部分支持电解质能得到及时补充，保持了支持电解质浓度的相对稳定，使得聚合得到的导电聚合物层的性质更加可控，从而使得制备得到的聚合物电解电容器的性能更加可控并且相对性能更佳，具体来讲，电容量、损耗、ESR等电性能更好。并且，该溶液的pH值控制调整方法相对更加简便，有利于在实际生产过程中简便操作，简化了工艺流程，提高了制备工艺的效率。
【具体实施方式】
本发明所涉及的固体电解电容器的生产工艺主要包括：在电容器阳极体表面上形成氧化膜介质的工序；在氧化膜介质外表面上形成固体电解质层的工序；在固体电解质层外表面形成含碳阴极层的工序；在含碳阴极层外表面形成含银阴极层的工序；制得电容器元件，将电容器元件组装并封装，制得固体电解电容器的工序。以阀金属为铝的固体电解电容器为例，在氧化膜介质外表面上形成固体电解质层的工序是通过采用化学聚合的工艺在铝箔表面上形成第一固体电解质层，然后第一固体电解质层表面通过电化学聚合的方法形成第二固体电解质层。具体地，在上述的电化学聚合工艺中，先将表面包含第一固体电解质层的铝箔与外加电极相连接作为阳极，以不锈钢等导电电极为阴极在电化学聚合溶液中进行恒电流聚合，然后取出清洗烘干。所述电化学聚合溶液为单体和电解质组成的混合溶液，并且用酸性物质调整溶液的pH值。所述调整电化学溶液pH值的酸性物质为对甲苯磺酸、十二烷基苯磺酸、十二烷基磺酸、萘磺酸、水杨酸、苯甲酸、樟脑磺酸中至少一种，首选对甲苯磺酸。所述单体可以为吡咯、噻吩、苯胺或吡咯的衍生物、噻吩的衍生物、苯胺的衍生物，首选吡咯及吡咯衍生物。所述电解质可以为对甲苯磺酸盐、十二烷基苯磺酸盐、十二烷基磺酸盐、萘磺酸盐、樟脑磺酸盐，首选对甲苯磺酸盐。所述固体电解电容器的阳极体为阀金属及氧化物，阀金属包含铝、钽、铌、钛，氧化物包含一氧化铌，首选铝作为阳极体。通过所述电化学聚合溶液的pH值控制在3.0-6.0。
实施例1
将包含氧化铝的13VF铝箔(有效面积3.5mm×4.0mm)用化学聚合制备第一固体电解质层聚吡咯之后，再进行电化学聚合工艺，具体是将包含第一固体电解质层聚吡咯的铝箔与外加电极相连接作为阳极，以不锈钢等导电电极为阴极，在5℃，含0.4M的Py(吡咯单体)和0.3M的对甲基苯磺酸盐的混合液中进行恒电流聚合，通过定时添加对甲苯磺酸将溶液的pH值控制在3.5±0.1，电流密度为3mA/cm2，时间为90分钟，然后清洗烘干，制得第二固体电解质层聚吡咯。电化学聚合工艺完成后，然后在第二固体电解质层外表面依次形成含碳阴极层，含银阴极层；制得单片电容器元件，将单片电容器元件叠层并封装，制得固体铝电解电容器。
实施例2
与实施例1不同的是，通过定时添加对甲苯磺酸将溶液pH值控制在4.0±0.1。
实施例3
与实施例1不同的是，通过定时添加对甲苯磺酸将溶液pH值控制在4.5±0.1。
实施例4
与实施例1不同的是，通过定时添加十二烷基苯磺酸将溶液pH值控制在5.0±0.1。
对比例1
与实施例1不同的是，通过定时添加对甲苯磺酸将溶液pH值控制在2.0±0.1。
对比例2
与实施例1不同的是，通过定时添加十二烷基苯磺酸将溶液pH值控制在7.0±0.1。
通过应用上述的电化学聚合工艺，最后叠6层，制备成6.3V/100μF电容器，上述各实施例与对比例所测得的电容器的电容量、损耗、ESR的平均值数据如表1所示。
表1实施例与对比例电性能比较表
项目   电容量(μF)   损耗(‰)   ESR(mΩ)
  实施例1   100.4   10   21
  实施例2   101.2   11   20
  实施例3   103.9   9   22
  实施例4   103.3   10   19
  对比例1   68.2   52   53
  对比例2   55.9   64   68
表1的数据显示，通过应用本发明所述的固体电解电容器形成固体电解质层的电化学聚合工艺，所得到的的成品电容器的电性能明显优于对比例。

Claims (8)

1.固体电解电容器形成固体电解质层的电化学聚合工艺，包括将已通过化学聚合工艺形成第一固体电解质层的阳极体表面与外加电极相连接作为阳极，以导电电极为阴极在电化学聚合溶液中进行恒电流聚合制备第二固体电解质层的步骤，其特征在于：将所述电化学聚合溶液的pH值控制在3.0-6.0。
2.根据权利要求1所述的固体电解电容器形成固体电解质层的电化学聚合工艺，其特征在于：将所述电化学聚合溶液的pH值范围控制在4.0-5.0。
3.根据权利要求1所述的固体电解电容器的电化学聚合工艺，其特征在于：所述电化学聚合溶液至少包含单体、电解质和溶剂，所述电化学聚合溶液的pH值由酸性物质调整。
4.根据权利要求3所述的固体电解电容器形成固体电解质层的电化学聚合工艺，其特征在于：所述酸性物质可以为对甲苯磺酸、十二烷基苯磺酸、萘磺酸、烷基水杨酸、苯甲酸、樟脑磺酸中的至少一种。
5.根据权利要求3所述的固体电解电容器形成固体电解质层的电化学聚合工艺，其特征在于：所述单体可以为吡咯、噻吩、苯胺或吡咯的衍生物、噻吩的衍生物、苯胺的衍生物。
6.根据权利要求3所述的固体电解电容器形成固体电解质层的电化学聚合工艺，其特征在于：所述电解质可以为对甲苯磺酸盐、十二烷基苯磺酸盐、十二烷基磺酸盐、萘磺酸盐或樟脑磺酸盐。
7.根据权利要求1所述的固体电解电容器形成固体电解质层的电化学聚合工艺，其特征在于：所述固体电容器的生产工艺主要包括：在电容器阳极体表面上形成氧化膜介质的工序；在氧化膜介质外表面上形成固体电解质层的工序；在固体电解质层外表面形成含碳阴极层的工序；在含碳阴极层外表面形成含银阴极层的工序；制得电容器元件，将电容器元件组装并封装，制得固体电解电容器的工序，所述固体电解质层的制备采用化学聚合方法形成第一固体电解质层，采用电化学聚合形成第二固体电解质层。
8.根据权利要求1所述的固体电解电容器形成固体电解质层的电化学聚合工艺，其特征在于：所述固体电解电容器的阳极体可以为阀金属及氧化物，所述阀金属可以为铝、钽、铌或钛，所述氧化物为一氧化铌。
CN 201010207660 2010-06-23 2010-06-23 固体电解电容器形成固体电解质层的电化学聚合工艺 Pending CN101866750A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN 201010207660 CN101866750A (zh) 2010-06-23 2010-06-23 固体电解电容器形成固体电解质层的电化学聚合工艺

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN 201010207660 CN101866750A (zh) 2010-06-23 2010-06-23 固体电解电容器形成固体电解质层的电化学聚合工艺

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN101866750A true CN101866750A (zh) 2010-10-20

Family

ID=42958422

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN 201010207660 Pending CN101866750A (zh) 2010-06-23 2010-06-23 固体电解电容器形成固体电解质层的电化学聚合工艺

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN101866750A (zh)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104059225A (zh) * 2014-06-25 2014-09-24 福建国光电子科技股份有限公司 一种制备聚吡咯的化学聚合工艺
CN104059226A (zh) * 2014-06-25 2014-09-24 福建国光电子科技股份有限公司 一种制备聚吡咯的电化学聚合工艺
CN111210995A (zh) * 2013-08-15 2020-05-29 Avx 公司 抗潮湿固体电解电容器组件

Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1173029A (zh) * 1996-07-16 1998-02-11 日本电气株式会社 固体电解质电容器及其制造方法
CN1215216A (zh) * 1997-10-09 1999-04-28 三洋电机株式会社 固体电解电容器及其制造方法和制造设备
CN1503286A (zh) * 2002-07-15 2004-06-09 Nec东金株式会社 固体电解电容器及其制造方法
CN1649053A (zh) * 2005-02-05 2005-08-03 西安交通大学 固体片式电解电容器的制造方法
CN1901113A (zh) * 2006-07-11 2007-01-24 福建国光电子科技股份有限公司 固体片式铝电解电容器的导电高分子阴极材料的制备方法
CN101012309A (zh) * 2007-01-25 2007-08-08 西安交通大学 超级电容器用导电高分子电极材料的制备方法
CN101111532A (zh) * 2005-02-08 2008-01-23 帝化株式会社 导电性高分子用掺杂剂溶液、导电性高分子用氧化剂兼掺杂剂溶液、导电性组合物和固体电解电容器
CN101162653A (zh) * 2006-10-12 2008-04-16 三洋电机株式会社 固体电解电容器的制造方法
JP2008109069A (ja) * 2006-09-27 2008-05-08 Shin Etsu Polymer Co Ltd コンデンサ及びその製造方法

Patent Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1173029A (zh) * 1996-07-16 1998-02-11 日本电气株式会社 固体电解质电容器及其制造方法
CN1215216A (zh) * 1997-10-09 1999-04-28 三洋电机株式会社 固体电解电容器及其制造方法和制造设备
CN1503286A (zh) * 2002-07-15 2004-06-09 Nec东金株式会社 固体电解电容器及其制造方法
CN1649053A (zh) * 2005-02-05 2005-08-03 西安交通大学 固体片式电解电容器的制造方法
CN101111532A (zh) * 2005-02-08 2008-01-23 帝化株式会社 导电性高分子用掺杂剂溶液、导电性高分子用氧化剂兼掺杂剂溶液、导电性组合物和固体电解电容器
CN1901113A (zh) * 2006-07-11 2007-01-24 福建国光电子科技股份有限公司 固体片式铝电解电容器的导电高分子阴极材料的制备方法
JP2008109069A (ja) * 2006-09-27 2008-05-08 Shin Etsu Polymer Co Ltd コンデンサ及びその製造方法
CN101162653A (zh) * 2006-10-12 2008-04-16 三洋电机株式会社 固体电解电容器的制造方法
CN101012309A (zh) * 2007-01-25 2007-08-08 西安交通大学 超级电容器用导电高分子电极材料的制备方法

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111210995A (zh) * 2013-08-15 2020-05-29 Avx 公司 抗潮湿固体电解电容器组件
CN104059225A (zh) * 2014-06-25 2014-09-24 福建国光电子科技股份有限公司 一种制备聚吡咯的化学聚合工艺
CN104059226A (zh) * 2014-06-25 2014-09-24 福建国光电子科技股份有限公司 一种制备聚吡咯的电化学聚合工艺

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101638993B1 (ko) 고분자 중간층을 갖는 전해 캐패시터의 제조 방법
EP2283497B1 (de) Verfahren zur herstellung von festelektrolytkondensatoren
CN101162653B (zh) 固体电解电容器的制造方法
EP2270092B1 (en) Dispersion of electroconductive composition, electroconductive composition, and solid electrolytic capacitor
JP5177669B2 (ja) 導電性高分子組成物およびそれを用いた固体電解コンデンサ
CN101866748A (zh) 固体电解电容器形成固体电解质层的化学聚合工艺
WO2007031207A1 (de) Verfahren zur herstellung von elektrolytkondensatoren mit hoher nennspannung
WO2007031206A1 (de) Verfahren zur herstellung von elektrolytkondensatoren
WO2005036573A1 (ja) 電極複合体および電解質、ならびにレドックスキャパシター
JP6183835B2 (ja) 導電性ポリマー分散液の製造方法
JP2010034384A (ja) 固体電解コンデンサの製造方法
CN108885942A (zh) 电解电容器
EP1978533B1 (en) Capacitor and method for manufacturing same
WO2011121984A1 (en) Solid electrolytic capacitor
CN101866750A (zh) 固体电解电容器形成固体电解质层的电化学聚合工艺
CN101840790B (zh) 固体铝电解电容器制造过程中铝箔的处理方法
CN101866749A (zh) 固体电解电容器形成固体电解质层的电化学聚合工艺
CN104064358A (zh) 固体电解电容器制备固体电解质层的电化学聚合溶液
CN102637535B (zh) 一种高电压大容量的固体电解电容器的制备方法
CN101894672A (zh) 固体电解电容器形成固体电解质层的化学聚合工艺
CN102115599B (zh) 制备电容器固体电解质层的电化学聚合溶液及工艺
CN101819887A (zh) 用于制作固体电解电容器的表面处理溶液
JP4565522B2 (ja) 導電性高分子の分散液の製造方法、導電性高分子の分散液、導電性高分子およびその用途
CN101894671A (zh) 固体电解电容器形成固体电解质层的化学聚合工艺
CN103295787A (zh) 电解电容器制造过程中介质氧化膜的处理方法

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C12 Rejection of a patent application after its publication
RJ01 Rejection of invention patent application after publication

Application publication date: 20101020