CN102831947A - 导电性高分子溶液、导电性涂膜、电容器及其制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及导电性高分子溶液、导电性涂膜、电容器及其制造方法。本发明的导电性高分子溶液其特征在于,包含π共轭导电性高分子、聚阴离子、导电促进剂、碱性化合物以及溶剂,所述导电促进剂是选自由以下化合物构成的组中的一种以上的化合物:含氮芳香族环状化合物、具有两个以上羟基的化合物、具有两个以上羧基的化合物、具有一个以上羟基以及一个以上羧基的化合物、具有酰胺基的化合物、具有酰亚胺基的化合物、内酰胺化合物、和具有缩水甘油基的化合物。
Description
本申请是申请日为2007年2月8日、申请号为200780004986.8、发明名称为“导电性高分子溶液、导电性涂膜、电容器及其制造方法”的专利申请的分案申请,其全部内容结合于此作为参考。
技术领域
本发明涉及铝电解电容器、钽电解电容器、铌电解电容器等电容器以及这些电容器的制造方法。而且,本发明还涉及含有π共轭导电性高分子的导电性高分子溶液以及导电性涂膜。
背景技术
近年来,伴随电子设备的数字化,对电子设备中使用的电容器提出了降低高频区域的阻抗(等效串联电阻(以下,也称为ESR))的要求。一直以来,为了应对此要求,使用的是铝、钽、铌等阀金属的氧化膜作为电介质的所谓功能性电容器(以下,简称为电容器)。
如专利文献1所示,此电容器的构造一般包括阀金属的多孔体构成的阳极、对阳极的表面进行氧化形成的介电层、导电性固体电解质层、以及碳层和银层等层叠的阴极。作为固体电解质层,使用包含π共轭导电性高分子的导电性膜。
作为包含π共轭导电性高分子导电性膜的形成方法,众所周知的是,在阀金属多孔体表面预先形成由锰氧化物构成的导电层后将其作为电极通电聚合的电解聚合法(参照专利文献2)、以及使用氧化剂聚合构成π共轭导电性高分子前体的单体的化学氧化聚合法(参照专利文献3)。
作为电解聚合法以及化学氧化聚合法以外的导电性膜形成法,提出了在含有磺基、羧基等的聚阴离子的共存下,通过化学氧化聚合苯胺制备水溶性的聚苯胺,并涂布、干燥此聚苯胺水溶液,形成涂膜的方法(参照专利文献4)。通过该方法,可以容易地形成高导电性的导电性膜。
而且,在电容器中需要高电容量。为达到高电容量,提出了详细地控制化学氧化聚合的温度条件,在介电层内充分地形成固体介电层的方法(参照专利文献5)。
此外,为充分防止阳极与固体电解质层间的短路,提出了预先在介电层表面形成聚酰亚胺硅氧烷层,之后,利用氧化聚合法形成导电性高分子层的固体电解质电容器(参照专利文献6)。
专利文献1:特开2003-37024号公报
专利文献2:特开昭63-158829号公报
专利文献3:特开昭63-173313号公报
专利文献4:特开平7-105718号公报
专利文献5:特开平11-74157号公报
专利文献6:特开2005-109079号公报
发明内容
然而,在专利文献2中所述的电解聚合法中,不但锰氧化物构成的导电层的形成过程很复杂,而且锰氧化物的导电性低,所以存在所用高导电性的π共轭导电性高分子的效果被减弱的问题。
而且,专利文献3中所述的化学氧化聚合法中,聚合时间长且为确保膜厚必须反复进行聚合,不但导电性膜的形成效率低,而且与电解聚合相比导电性也低。如果电容器的导电性低,则会产生等效串联电阻变高的问题。
另外,在专利文献4中所述的导电性膜的制造方法中,由于含有非导电性聚阴离子,所以得到的导电性膜的导电性低。
而且,在形成电容器的固体电解质层时,如果应用了专利文献2~4中所述的导电性膜的形成方法,会产生电容器的耐电压性变低的问题。通常,作为提高耐电压性的方法,公知通过提高阳极氧化电压而加厚介电层的方法,但是如果加厚介电层,电容器也会变厚,所以不能符合近年来的薄型化的要求。
而且,在用专利文献4中所述的方法得到的聚苯胺水溶液中,由于不能充分地防止介电层的腐蚀,所以不能防止介电层的漏出电流的增大。结果,含有作为固体电解质层的专利文献4中记载的由聚苯胺水溶液形成的导电性涂膜的电容器,等效串联电阻(ESR)变高,不能满足近年来的降低阻抗的要求。
而且,在专利文献5中所述的方法中,虽然可以使电容器的容量变高,但是很多时候会使复杂的化学氧化聚合法变得更加复杂,从工序简单化、低成本的角度来看,不实用。
此外,由于有时会在高温环境下使用电容器,所以需要耐热性,但是用专利文献2~5所述的方法,即使形成了固体电解质层,也很难得到耐热性高的电容器。
另外,在专利文献6中所述的电容器,虽然聚酰亚胺硅氧烷层的粘着性良好,但是在受到热压时,存在不能防止阳极与固体电解质层间的短路的问题。而且,本发明的发明者们研究了关于此问题的原因后,认为是因为聚酰亚胺硅氧烷层与介电层的热膨胀系数差异大,在不能跟上聚酰亚胺硅氧烷层的热膨胀的介电层中产生了缺陷。
本发明目的在于提供固体电解质层的导电性良好、ESR低并且耐热性高的电容器。此外,另一目的在于提供可以简便地制造ESR低、耐热性高并且电容量高的电容器的电容器制造方法。
而且,本发明的目的还在于提供即使介电层变薄,耐电压性仍然高的电容器。而且,另一目的在于提供可以简便地制造即使介电层变薄、耐电压性仍然高的电容器的电容器制造方法。
此外,本发明目的在于提供即使受到热压仍可防止阳极与固体电解质层间的短路的电容器。而且,另一目的在于提供简便地制造这样的电容器的方法。
另外,本发明目的在于提供可以形成导电性高的涂膜、且腐蚀性低的导电性高分子溶液。而且,另一目的在于提供导电性高、腐蚀性低的导电性涂膜。
本发明的第一实施方式的电容器的特征在于,电容器具有由阀金属的多孔体构成的阳极、氧化阳极表面而形成的介电层以及形成于介电层表面上的固体电解质层,其中,
固体电解质层含有π共轭导电性高分子、聚阴离子以及酰胺化合物。
在本发明的电容器中,优选酰胺化合物具有一个以上的羟基。
在本发明的电容器中,优选固体电解质层还含有离子传导性高分子。
在本发明的电容器中,酰胺化合物可以为下述化学式(1)表示的化合物。
[化学式1]
(式中,R1、R2分别独立为氢原子、可被取代的烷基、亚烷基中的任何一种。)
在本发明的电容器中,在固体电解质层中,由化学式(1)表示的化合物的含量优选15%~60%(质量)。
而且,本发明的第二实施方式的电容器的特征在于,具有由阀金属的多孔体构成的阳极、氧化阳极表面而形成的介电层以及形成于介电层表面上的固体电解质层,其中,
固体电解质层含有π共轭导电性高分子、聚阴离子、导电促进剂以及硅烷偶联剂。
在本发明的电容器中,优选导电促进剂是选自由以下化合物构成的组中的一种以上的化合物:含氮芳香族环状化合物、具有两个以上羟基的化合物、具有两个以上羧基的化合物、具有一个以上羟基以及一个以上羧基的化合物、具有酰胺基的化合物、具有酰亚胺基的化合物、内酰胺化合物、具有缩水甘油基的化合物。
而且,本发明的第三实施方式的电容器的特征在于,具有由阀金属构成的阳极、作为形成于该阳极表面的阳极氧化膜的介电层以及形成于介电层的阳极对侧且含有π共轭导电性高分子的固体电解质层,其中,
介电层与固体电解质层之间设有中间层,该中间层含有在30℃~120℃的平均热膨胀系数为300ppm/℃以下的低热膨胀聚合物。
本发明的电容器制造方法的特征在于,包括以下步骤:使含有π共轭导电性高分子、聚阴离子、酰胺化合物以及溶剂的导电性高分子溶液附着于通过氧化由阀金属的多孔体构成的阳极的表面而形成的介电层的表面;以及
干燥附着于介电层表面的导电性高分子溶液。
本发明的电容器制造方法中,酰胺化合物为上述化学式(1)表示的化合物。
而且,其他实施方式的本发明的电容器制造方法的特征在于,包括以下步骤:
使含有π共轭导电性高分子、聚阴离子、导电促进剂、硅烷偶联剂以及溶剂的导电性高分子溶液附着于通过氧化由阀金属的多孔体构成的阳极的表面而形成的介电层表面;以及
干燥附着于介电层表面的导电性高分子溶液。
在本发明的电容器制造方法中,优选导电性高分子溶液在25℃时的pH为3~13。
另外,其他实施方式的本发明的电容器制造方法的特征在于,包括以下步骤:在通过氧化由阀金属构成的的阳极的一面而形成的介电层表面涂布低热膨胀聚合物溶液,形成中间层,所述聚合物溶液通过将在30℃~120℃的平均热膨胀系数为300ppm/℃以下的低热膨胀聚合物溶解于溶剂而得到;
在中间层表面涂布导电性高分子溶液,形成固体电解质层,所述高分子溶液通过将π共轭导电性聚合物以及聚阴离子溶解于溶剂而得到。
本发明的导电性高分子溶液的特征在于,包含π共轭导电性高分子、聚阴离子、导电促进剂、碱性化合物以及溶剂。
在本发明的导电性高分子溶液中,优选导电促进剂为一种以上选自以下的化合物:含氮芳香族环状化合物、具有两个以上羟基的化合物、具有两个以上羧基的化合物、具有一个以上羟基以及一个以上羧基的化合物、具有酰胺基的化合物、具有酰亚胺基的化合物、内酰胺化合物、具有缩水甘油基的化合物。
在本发明的导电性高分子溶液中,优选碱性化合物为含氮芳香族环状化合物。
在本发明的导电性高分子溶液中,优选溶剂为水以及在0.1MPa压力下具有100℃以上沸点的有机溶剂的混合溶剂。
本发明的导电性涂膜的特征在于,通过涂布并干燥上述的导电性高分子溶液而形成。
本发明的电容器的特征在于,包括:具有由阀金属的多孔体构成的阳极、通过氧化阳极表面而形成的介电层以及固体电解质层,其中,固体电解质层由上述的导电性涂膜构成。
本发明的电容器的制造方法的特征在于,包括以下步骤:在通过氧化由阀金属构成的的阳极的表面而形成的介电层表面涂布上述的导电性高分子溶液,形成固体电解质层。
在本发明的电容器中,固体电解质层的导电性良好、ESR低并且耐热性高。此外,由于即使受到热压也可以防止阳极与固体电解质层间的短路,所以可以降低电容器制造时的不良率。而且,本发明的电容器,即使介电层变薄,耐电压性也高。
根据本发明的电容器制造方法,可以简便地制造不但ESR值低、耐热性高且电容量高,而且即使受到热压仍可以防止阳极与固体电解质层间的短路的电容器。而且,根据本发明的电容器制造方法,即使介电层变薄,耐电压性也高。
本发明的导电性高分子溶液能够形成导电性高的涂膜,并且腐蚀性低。而且,本发明的导电性涂膜导电性高,腐蚀性低。
附图说明
图1为示出了本发明的电容器的一种实施方式例子的剖面图。
图2为示出了本发明的电容器的其他实施方式例子的剖面图。
图3为示出了本发明的电容器的其他实施方式例子的立体图。
符号说明
10电容器
11阳极
12介电层
13固体电解质层
14阴极
15隔膜
16中间层
具体实施方式
<电容器>
针对本发明的电容器的一种实施方式例子进行说明。
图1为示出了本实施方式例子的电容器的构成的图。本实施方式的电容器10包括由阀金属的多孔体构成的阳极11、通过氧化阳极11的表面而形成的介电层12、形成于介电层12的表面上的固体电解质层13以及阴极14。
而且,在本发明的电容器的其他实施方式例子中,如图2所示,电容器10还包括位于介电层12与固体电解质层13之间的中间层16。
(阳极)
作为构成阳极11的阀金属,例如,可以为:铝、钽、铌、钛、铪、锆、锌、钨、铋、锑等。其中,由于能够形成致密且耐久性高的介电层并稳定地得到高电容量,所以优选铝、钽、铌。
作为阳极11的具体例子可以是:将铝箔蚀刻而增加表面积后对该表面进行氧化处理得到的铝箔、或对钽粒子或铌粒子的烧结物表面进行氧化处理后制成的颗粒。经过如此处理后,阳极11的表面形成有凹凸。
<介电层>
介电层12可通过例如在己二酸铵水溶液等电解液中使阳极11表面发生阳极氧化而形成。因而,如图1所示,介电层12沿阳极11的凹凸表面形成。
上述阀金属的氧化膜构成的介电层12,一般热膨胀系数为15ppm/℃以下。例如,当介电层12为氧化铝时,为5~7ppm/℃左右。通常,金属氧化物比其金属的热膨胀系数小,所以当介电层12为氧化钽时,可以推测出:金属钽的热膨胀系数在6.5ppm/℃以下。
(中间层)
中间层16含有在30℃~120℃的平均热膨胀系数为300ppm/℃以下的低热膨胀聚合物。作为低热膨胀聚合物,例如聚亚胺酯、聚酯、聚酰胺、聚酰亚胺、聚醚酰亚胺、聚醚酮、聚醚醚酮、聚碳酸酯、酚醛树脂、三聚氰胺树脂、丙烯酸树脂等。
低热膨胀聚合物在30℃~120℃的平均热膨胀系数的上限优选150ppm/℃,下限优选2ppm/℃,更加优选5ppm/℃。
而且,为使制造低热膨胀聚合物时的不良率更低,特别优选从室温到150℃左右的热膨胀系数与介电层12的热膨胀系数大致相等。
中间层16中的低热膨胀聚合物的含量优选0.5%~100%(质量)。如果低热膨胀聚合物的含量为0.5%(质量)以上,可以更好地防止热压造成的阳极11与固体电解质层13间的短路。
(固体电解质层)
固体电解质层13含有作为必要成分的π共轭导电性高分子、聚阴离子、酰胺化合物或者导电促进剂和硅烷偶联剂。固体电解质层13的厚度优选1μm~50μm。
<π共轭导电性高分子>
π共轭导电性高分子可以使用主链以π共轭构成的有机高分子。例如可以是:聚吡咯类、聚噻吩类、聚炔类、聚亚苯基类、聚亚苯基亚乙烯基类、聚苯胺类、聚并苯类、聚噻吩亚乙烯基类、及这些物质的共聚物等。基于聚合的难易程度、在空气中的稳定性考虑,优选聚吡咯类、聚噻吩类及聚苯胺类。π共轭导电性高分子即使未被取代,也可得到充分的导电性,但为进一步提高导电性,优选将烷基、羧基、磺基、烷氧基、羟基、氰基等官能团导入到π共轭导电性高分子中。
作为这样的π共轭导电性高分子的具体例子,可以是:聚吡咯、聚(N-甲基吡咯)、聚(3-甲基吡咯)、聚(3-乙基吡咯)、聚(3-正丙基吡咯)、聚(3-丁基吡咯)、聚(3-辛基吡咯)、聚(3-癸基吡咯)、聚(3-十二烷基吡咯)、聚(3,4-二甲基吡咯)、聚(3,4-二丁基吡咯)、聚(3-羧基吡咯)、聚(3-甲基-4-羧基吡咯)、聚(3-甲基-4-羧乙基吡咯)、聚(3-甲基-4-羧丁基吡咯)、聚(3-羟基吡咯)、聚(3-甲氧基吡咯)、聚(3-乙氧基吡咯)、聚(3-丁氧基吡咯)、聚(3-己氧基吡咯)、聚(3-甲基-4-己氧基吡咯)、聚(3-甲基-4-己氧基吡咯)、聚噻吩、聚(3-甲基噻吩)、聚(3-乙基噻吩)、聚(3-丙基噻吩)、聚(3-丁基噻吩)、聚(3-己基噻吩)、聚(3-庚基噻吩)、聚(3-辛基噻吩)、聚(3-癸基噻吩)、聚(3-十二烷基噻吩)、聚(3-十八烷基噻吩)、聚(3-溴噻吩)、聚(3-氯噻吩)、聚(3-碘噻吩)、聚(3-氰基噻吩)、聚(3-苯基噻吩)、聚(3,4-二甲基噻吩)、聚(3,4-二丁基噻吩)、聚(3-羟基噻吩)、聚(3-甲氧基噻吩)、聚(3-乙氧基噻吩)、聚(3-丁氧基噻吩)、聚(3-己氧基噻吩)、聚(3-庚氧基噻吩)、聚(3-辛氧基噻吩)、聚(3-癸氧基噻吩)、聚(3-十二烷氧基噻吩)、聚(3-十八烷氧基噻吩)、聚(3,4-二羟基噻吩)、聚(3,4-二甲氧基噻吩)、聚(3,4-二乙氧基噻吩)、聚(3,4-二丙氧基噻吩)、聚(3,4-二丁氧基噻吩)、聚(3,4-二己氧基噻吩)、聚(3,4-二庚氧基噻吩)、聚(3,4-二辛氧基噻吩)、聚(3,4-二癸氧基噻吩)、聚(3,4-二(十二烷氧基)噻吩)、聚(3,4-亚乙二氧基噻吩)、聚(3,4-亚丙二氧基噻吩)、聚(3,4-亚丁二氧基噻吩)、聚(3-甲基-4-甲氧基噻吩)、聚(3-甲基-4-乙氧基噻吩)、聚(3-羧基噻吩)、聚(3-甲基-4-羧基噻吩)、聚(3-甲基-4-羧乙基噻吩)、聚(3-甲基-4-羧丁基噻吩)、聚苯胺、聚(2-甲基苯胺)、聚(3-异丁基苯胺)、聚(2-苯胺磺酸)、聚(3-苯胺磺酸)等。
其中,从电阻值及反应性考虑,优选为:选自聚吡咯、聚噻吩、聚(N-甲基吡咯)、聚(3-甲基噻吩)、聚(3-甲氧基噻吩)、聚(3,4-亚乙二氧基噻吩)中的一种或两种所构成的(共)聚合物。此外,从进一步提高导电性以及提高耐热性来考虑,优选聚吡咯、聚(3,4-亚乙二氧基噻吩)。
固体电解质层13中的π共轭导电性高分子的含量优选大于1%(质量),更加优选大于5%(质量)。
<聚阴离子>
聚阴离子是从取代或未取代的聚烯烃、取代或未取代的聚炔烃、取代或未取代的聚酰亚胺、取代或未取代的聚酰胺、取代或未取代的聚酯中选择的均聚物或共聚物,并且包含具有阴离子的构成单位的聚合物。而且,根据需要,也可以是包含不具有阴离子的构成单位的聚合物。
另外,聚阴离子不仅可以使π共轭导电性高分子可溶于溶剂中,而且具有作为π共轭导电性高分子的掺杂剂的作用。
在这里,聚烯烃是主链通过亚甲基的重复而构成的聚合物。可以是,例如,聚乙烯、聚丙烯、聚丁烯、聚戊烯、聚己烯、聚乙烯醇、聚乙烯基苯酚、聚(3,3,3-三氟丙烯)、聚丙烯腈、聚丙烯酸酯、聚苯乙烯等。
聚炔烃是指主链由包含一个以上的不饱和键(乙烯基)的构成单位所构成的聚合物。其中,由于不饱和键与π共轭导电性高分子间存在相互作用,取代或未取代的丁二烯作为起始物质容易合成,所以优选取代或未取代的亚丁烯。
作为聚炔烃的具体例子,可以是,含有一种以上选自以下的构成单位的聚合物:丙炔、1-甲基丙炔、1-丁基丙炔、1-癸基丙炔、1-氰基丙炔、1-苯基丙炔、1-羟基丙炔、1-丁炔、1-甲基-1-丁炔、1-乙基-1-丁炔、1-辛基-1-丁炔、1-十五碳烷基-1-丁炔、2-甲基-1-丁炔、2-乙基-1-丁炔、2-丁基-1-丁炔、2-己基-1-丁炔、2-辛基-1-丁炔、2-癸基-1-丁炔、2-十二碳烷基-1-丁炔、2-苯基-1-丁炔、2-丁炔、1-甲基-2-丁炔、1-乙基-2-丁炔、1-辛基-2-丁炔、1-十五碳烷基-2-丁炔、2-甲基-2-丁炔、2-乙基-2-丁炔、2-丁基-2-丁炔、2-己基-2-丁炔、2-辛基-2-丁炔、2-癸基-2-丁炔、2-十二碳烷基-2-丁炔、2-苯基-2-丁炔、2-丙烯苯基-2-丁炔、3-甲基-2-丁炔、3-乙基-2-丁炔、3-丁基-2-丁炔、3-己基-2-丁炔、3-辛基-2-丁炔、3-癸基-2-丁炔、3-十二碳烷基-2-丁炔、3-苯基-2-丁炔、3-丙烯苯基-2-丁炔、2-戊炔、4-丙基-2-戊炔、4-丁基-2-戊炔、4-己基-2-戊炔、4-氰基-2-戊炔、3-甲基-2-戊炔、4-乙基-2-戊炔、3-苯基-2-戊炔、4-羟基-2-戊炔、己炔等。
作为聚酰亚胺,可以是,由例如均苯四甲酸二酐、联苯基四甲酸二酐、二苯甲酮四甲酸二酐、2,2’,3,3’-四羧基二苯醚二酐、2,2’-[4,4’-二(二羧基苯基氧)苯基]丙烷二酐等酸酐与4,4'-二苯醚二胺(オキシジアミン)、对苯二胺、间苯二胺、二苯甲酮二胺等二胺等构成的聚酰亚胺。
作为聚酰胺,可以是,例如,聚酰胺6、聚酰胺66、聚酰胺610等。
作为聚酯,可以是,例如,聚对苯二甲酸乙二酯、聚对苯二甲酸丁二酯等。
当聚阴离子具有取代基时,作为它的取代基,可以是,烷基、羟基、氨基、氰基、苯基、苯酚基、酯基、烷氧基、羰基等。考虑到在溶剂中的溶解性、耐热性及与树脂的相容性等,优选为烷基、羟基、苯酚基、酯基。
烷基可以提高在极性溶剂或非极性溶剂中的溶解性及分散性、及与树脂的相容性及分散性等;羟基容易与其它氢原子等形成氢键,并且能够提高在有机溶剂中的溶解性、与树脂的相容性、分散性、粘着性。另外,氰基及羟基苯基能提高与极性树脂的相容性、溶解性,而且能提高耐热性。
在上述取代基之中,优选为烷基、羟基、酯基、氰基。
作为所述烷基,可以是,例如,甲基、乙基、丙基、丁基、异丁基、叔丁基、戊基、己基、辛基、癸基、十二碳烷基等链状烷基;环丙基、环戊基、环己基等环烷基。考虑到在有机溶剂中的溶解性、在树脂中的分散性、空间位阻等,更加优选的是为1~12个碳的烷基。
作为所述羟基,可以是,直接连接聚阴离子主链的羟基,或通过其它官能团连接的羟基。作为其它官能团,可以是,例如,1~7个碳的烷基、2~7个碳的烯基、酰胺基、酰亚胺基等。羟基在这些官能团的末端或中间取代。其中,从与树脂的相容性及在有机溶剂中的溶解性来看,更加优选在连接主链的1~6个碳的烷基的末端连接的羟基。
作为所述酯基,可以是,直接连接聚阴离子主链的烷基酯基、芳香族酯基、或通过其它官能团连接的烷基酯基或芳香族酯基。
作为所述氰基,可以是,直接连接聚阴离子主链的氰基、在连接聚阴离子主链的1~7个碳的烷基末端连接的氰基、在连接聚阴离子主链的2~7个碳的烯基末端连接的氰基等。
作为聚阴离子的阴离子基团,只要是可对π共轭导电性高分子进行化学氧化掺杂的官能团即可,其中,从制造的容易程度及稳定性的观点来看,优选为单取代硫酸酯基、单取代磷酸酯基、磷酸基、羧基、磺基等。而且,从官能团对π共轭导电性高分子的掺杂效果的观点来看,更加优选的是磺基、单取代硫酸酯基、羧基。
作为聚阴离子的具体例子,可以是,聚乙烯基磺酸、聚苯乙烯磺酸、聚烯丙基磺酸、聚丙烯酸乙基磺酸、聚丙烯酸丁基磺酸、聚丙烯基磺酸、聚异丁烯基磺酸、聚(2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸)、聚异戊二烯磺酸、聚乙烯基羧酸、聚苯乙烯羧酸、聚烯丙基羧酸、聚丙烯基羧酸、聚甲基丙烯基羧酸、聚(2-丙烯酰胺-2-甲基丙烷羧酸)、聚异戊二烯羧酸、聚丙烯酸等。可以是这些均聚物,也可以是它们的两种以上的共聚物。
其中,优选为聚苯乙烯磺酸、聚异戊二烯磺酸、聚丙烯酸乙基磺酸、聚丙烯酸丁基磺酸。这些聚阴离子能够使所得到的抗静电涂料的导电性更高,而且,可以减弱π共轭导电性高分子的热分解。
聚阴离子的聚合度优选单体单位在10~100,000个的范围,从溶剂溶解性及导电性来看,更加优选50~10,000个的范围。
固体电解质层13中的聚阴离子相对1摩尔π共轭导电性高分子的含量优选为0.1~10摩尔的范围,更加优选为1~7摩尔的范围。当聚阴离子的含量低于0.1摩尔时,对π共轭导电性高分子的掺杂效果会有减弱的趋势,并会出现导电性不足的情况。而且,在溶剂中的分散性及溶解性降低,难以获得均匀的分散液。另外,当聚阴离子的含量大于10摩尔时,固体电解质层13中的π共轭导电性高分子的含量减少,仍然很难获得足够的导电性。
而且,导电性溶液中的上述π共轭导电性高分子与聚阴离子的比例是,相对于100质量份的聚阴离子,优选1~1,000质量份的π共轭导电性高分子。如果π共轭导电性高分子小于1质量份,则有导电性不足的趋势,如果大于1,000质量份,则有溶剂溶解性不足的趋势。
<酰胺化合物>
酰胺化合物为分子中具有用-CO-NH-(CO部分为双键)表示的酰胺键的单分子化合物。即,酰胺化合物可以是,在上述键两个末端具有官能团的化合物、上述键的一个末端连接环状化合物的化合物、上述两个末端的官能团为氢的尿素以及尿素衍生物等。
作为酰胺化合物的具体例子,可以是:乙酰胺、丙二酰胺、琥珀酰按、马来酰胺、富马酰胺、苯甲酰胺、萘甲酰胺、邻苯二甲酰胺、间苯二甲酰胺、对苯二甲酰胺、烟酰胺、异烟酰胺、2-糠酰胺、甲酰胺、N-甲基甲酰胺、丙酰胺、丙炔酰胺、丁酰胺、异丁酰胺、甲基丙烯酰胺、棕榈酰胺、硬脂酰胺、油酰胺、草酰胺、戊二酰胺、己二酰二胺、肉桂酰胺、2-羟乙酰胺、乳酰胺、甘油酰胺、酒石酰胺、柠檬酰胺、乙醛酰胺、乙酰乙酰胺、二甲基乙酰胺、α-羟基-α-苯基-苯乙酰胺(ベンジルアミド)、邻氨基苯甲酰胺、乙二胺四乙酰胺、N-甲基丙烯酰胺、N,N-二甲基氨基丙基丙烯酰胺、异丙基丙烯酰胺、N-羟乙基丙烯酰胺、N-羟丙基丙烯酰胺、N-羟丁基丙烯酰胺、N-羟乙基乙酰胺、N-羟丙基乙酰胺、N-羟丁基乙酰胺、乙酰胺苯甲酸及其衍生物、二乙酰胺、三乙酰胺、二苯甲酰胺、三苯甲酰胺、绕丹宁、脲、1-乙酰-2-硫脲、缩二脲、丁基脲、二丁基脲、1,3-二丁基脲、1,3-二乙基脲及其衍生物。
为使固体电解质层13的导电性更高,酰胺化合物优选含一个以上羟基的化合物。含一个以上羟基的酰胺化合物可以是以上例子中的N-羟乙基丙烯酰胺、N-羟丙基丙烯酰胺、N-羟丁基丙烯酰胺、N-羟乙基乙酰胺、N-羟丙基乙酰胺、N-羟丁基乙酰胺等。如果具有羟基,则认为由于可以通过氢键使π共轭导电性高分子和/或聚阴离子的相互作用增强,所以导电性进一步提高。
而且,从成膜性考虑,优选聚合中具有乙烯基的N-羟乙基丙烯酰胺、N-羟丙基丙烯酰胺、N-羟丁基丙烯酰胺。
酰胺化合物的分子量优选46~10,000,更加优选46~5,000,特别优选46~1,000。
酰胺化合物的含量,相对于合计100质量份的聚阴离子和π共轭导电性高分子,优选1~5,000质量份,更加优选50~500质量份。如果酰胺化合物的含量少于1质量份,则有导电性和耐热性不足的情况。另外,如果酰胺化合物的含量大于5,000质量份,则固体电解质层13中的π共轭导电性高分子的含量变少,仍然很难获得充分的导电性。
酰胺化合物优选具有酰亚胺键的单分子化合物(以下,称为酰亚胺化合物),因为它使导电性更高。作为酰亚胺化合物,根据其骨架,可以是邻苯二甲酰亚胺及邻苯二甲酰亚胺衍生物、琥珀酰亚胺及琥珀酰亚胺衍生物、苯甲酰亚胺及苯甲酰亚胺衍生物、马来酰亚胺及马来酰亚胺衍生物、萘二甲酰亚胺及萘二甲酰亚胺衍生物等。
而且,酰亚胺化合物根据其两个末端的官能团类型,可以分为脂肪族酰亚胺、芳香族酰亚胺等,从溶解性的角度考虑,优选脂肪族酰亚胺。
而且,脂肪族酰亚胺化合物可以分为分子内碳原子间不具有不饱和键的饱和脂肪族酰亚胺化合物以及分子内碳原子间具有不饱和键的不饱和脂肪族酰亚胺化合物。
饱和脂肪族酰亚胺化合物为用R1-CO-NH-CO-R2表示的化合物。R1、R2均为饱和烃。具体而言,可以是:环己烷-1,2-二羧基酰亚胺、尿囊素、海因、巴比妥酸、四氧嘧啶、戊二酰亚胺、琥珀酰亚胺、5-丁基海因酸、5,5-二甲基海因、1-甲基海因、1,5,5-三甲基海因、5-海因乙酸、N-羟基-5-降冰片烯-2,3-二羧基酰亚胺、戊二酰亚胺、氨基脲、α,α-二甲基-6-甲基琥珀酰亚胺、双[2-(琥珀酰亚胺氧基羰基氧基)乙基]砜、α-甲基-α-丙基琥珀酰亚胺、环己酰亚胺等。
不饱和脂肪族酰亚胺化合物为R1-CO-NH-CO-R2表示的化合物,是R1、R2中的一个或两个具有一个以上的不饱和键的化合物。具体而言,可以是:1,3-二丙烯脲、马来酰亚胺、N-甲基马来酰亚胺、N-乙基马来酰亚胺、N-羟基马来酰亚胺、1,4-双马来酰亚胺丁烷、1,6-双马来酰亚胺己烷、1,8-双马来酰亚胺辛烷、N-羧基庚基马来酰亚胺等。
酰亚胺化合物的分子量优选为60~5,000,更优选70~1,000,特别优选80~500。
酰胺化合物的含量,相对于合计100质量份的聚阴离子和π共轭导电性高分子,优选1~10,000质量份,更加优选1~5,000质量份,特别优选50~500质量份。如果酰胺化合物的含量少于1质量份,则不能提高导电性和耐热性。另外,如果酰胺化合物的含量大于10,000质量份,则固体电解质层13中的π共轭导电性高分子的含量变少,仍然很难获得充分的导电性。
<化学式(1)表示的化合物>
由化学式(1)表示的化合物为包含于上述酰胺化合物中的化合物,并且是具有乙烯基以及酰胺键的化合物(以下,将由化学式(1)表示的化合物特别地称为具有乙烯基及酰胺键的化合物。)。
化学式(1)中的R1、R2分别独立为氢原子、可被取代的烷基、亚烷基中的任何一种。
此处,作为烷基可以是例如甲基、乙基、丙基、正丁基、叔丁基等。作为亚烷基可以是亚乙基、亚丙基、亚丁基等。
具体而言,可以是N-乙烯基-乙酰胺、N-乙烯基-丙酰胺、N-乙烯基-丁酰胺、N-乙烯基-异丁酰胺、N-甲基-N-乙烯基-乙酰胺、N-甲基-N-乙烯基-丙酰胺、N-甲基-N-乙烯基-丁酰胺、N-甲基-N-乙烯基-异丁酰胺、N-乙基-N-乙烯基-乙酰胺、N-乙基-N-乙烯基-丙酰胺、N,N-二乙烯基-乙酰胺、N,N-二乙烯基-丙酰胺、N-苄基-N-乙烯基-乙酰胺、N-苄基-N-乙烯基-丙酰胺、N-(2-丙基)-N-乙烯基-乙酰胺、N-(2-丙基)-N-乙烯基-丙酰胺等。
固体电解质层13中具有乙烯基及酰胺键的化合物的含量优选15%~60%(质量)。如果具有乙烯基及酰胺键的化合物的含量大于15%(质量),则固体电解质层13的导电性变得更高,电容器10的ESR变得更低,如果具有乙烯基及酰胺键的化合物的含量小于60%(质量),则可含有足够比例的π共轭导电性高分子,所以导电性仍变高,电容器的ESR变得更低。
<离子传导性高分子>
固体电解质层13优选进一步含有离子传导性高分子,因为它使电容器的耐电压性提高。离子传导性高分子是具有含供电子部(亲核部)的重复单元,并且在加入有机盐或无机盐后显示离子传导性的高分子。作为供电子部,例如,可以是氰基、氨基、酰胺基、酰亚胺基等。另外,酰胺键(-NH-CO-)、醚键(-O-)也可以作为供电子部。
在离子传导性高分子中,离子传导性高分子优选为下述化学式(Ⅰ)表示的高分子,因为它使电容器10的耐电压性变高。
(Ⅰ)X-(R-O)n-Y
式(Ⅰ)中,R是一种以上选自以下的基团:取代或未取代的亚烷基、取代或未取代的亚烯基、取代或未取代的亚苯基。
X是一种以上选自以下的基团:氢原子、羟基、取代或未取代的烷基、取代或未取代的烷氧基、取代或未取代的烯基、取代或未取代的芳基。
Y是一种以上选自以下的基团:氢原子、取代或未取代的烷基、取代或未取代的烯基、取代或未取代的芳基。
X、Y被取代基取代时,所述取代基可以是例如烷基、羟基、乙烯基、烷基芳基、丙烯酰基、氨基、酰胺基等。
n为2~2,000的整数,优选为3~1,000的整数。如果n大于2,000,则对离子传导性高分子与π共轭导电性高分子的相容性有降低的趋势,很难形成均匀的基质。
作为化学式(Ⅰ)表示的高分子的具体例子,可以是:二乙二醇、三乙二醇、低聚乙二醇、2-[2-(2-氯乙氧基)乙氧基]乙醇、2-(2-氯乙氧基)乙醇、氯代低聚乙二醇、2-[2-(2-溴乙氧基)乙氧基]乙醇、2-(2-溴乙氧基)乙醇、溴代低聚乙二醇、聚乙二醇、缩水甘油醚类、聚乙二醇缩水甘油醚类、聚氧化乙烯、三乙二醇·二甲醚、四乙二醇·二甲醚、二乙二醇·二甲醚、二乙二醇·二乙醚、二乙二醇·二丁醚、二丙二醇、三丙二醇、聚丙二醇、聚环氧丙烷(ポリプロピレンジオキシド)、聚氧乙烯烷基醚、聚氧乙烯甘油脂肪酸酯、聚氧乙烯脂肪酸酰胺等。
作为化学式(Ⅰ)表示的高分子以外的离子传导性高分子的具体例子,可以是:包含具有酰胺键的单体单位的聚乙烯基吡咯烷酮、包含具有酰胺基的单体单位的聚丙烯酰胺、聚乙烯基乙酰胺、聚酰胺、聚酰亚胺、聚酰胺酸、聚丙烯腈、聚砜酰胺(ポリサイラミン)、聚乙烯醇等。
离子传导性高分子的含量,相对于合计100质量份的π共轭导电性高分子和聚阴离子,优选1~10,000质量份,更加优选50~1,500质量份。如果离子传导性高分子的含量小于1质量份,电容器10的耐电压性不会变高,如果大于10,000质量份,则固体电解质层13的导电性变低,并且电容器10的ESR有变高的趋势。
由于固体电解质层13含有离子传导性高分子,固体电解质层13中的离子传导性高分子附着或配位于构成介电层12的金属氧化物,在金属氧化物表面的一部形成离子传导性高分子层,从而电容器10的耐电压性变高。认为是离子传导性高分子层起到了降低由于电场作用而在电极间移动的电子或离子速度的缓冲体的作用。认为由于降低了电子或离子的移动速度,可以防止它们的碰撞引起的阳极11与阴极14的损伤,所以能够提高电容器10的耐电压性。由于降低了电子或离子的移动速度,可以防止电子或离子的碰撞引起的阳极11或阴极14的损伤,可以提高电容器10的耐电压性。
考虑通过在对电容器10施加电场时的氧化而修复介电层12的缺陷部位。在本发明中,固体电解质层13中的离子传导性高分子成为氧化时的氧供给源,所以可以很容易修复介电层12。这一点也被认为是提高电容器10的耐电压性的原因。
<导电促进剂>
固体电解质层13优选进一步含有导电促进剂,因为它使导电性更高。此处,导电促进剂与π共轭导电性高分子或π共轭导电性高分子的掺杂剂相互作用,提高π共轭导电性高分子的导电度。
作为导电促进剂,为使固体电解质层13的导电性更高,优选一种以上选自以下的化合物:含氮芳香族环状化合物、具有两个以上羟基的化合物、含有两个以上羧基的化合物、含有一个以上羟基以及一个以上羧基的化合物、具有磺基以及羧基的芳香族化合物、含有酰胺基的化合物、含有酰亚胺基的化合物、内酰胺化合物、含有缩水甘油基的化合物。
含氮芳香族环状化合物
含氮芳香族环状化合物具有含至少一个以上氮原子的芳香族环,并且芳香族环中的氮原子与芳香环中的其他原子具有共轭关系。为形成共轭关系,氮原子与其他原子形成不饱和键。或者,氮原子也可不与其他原子直接形成不饱和键,而是与形成了不饱和键的其他原子邻接。这是因为,氮原子上存在的非共用电子对能够与其他的原子间形成的不饱和键构成伪共轭关系。
在含氮芳香族环状化合物中,优选同时具有与其它原子具有共轭关系的氮原子、以及与形成不饱和键的其它原子邻接的氮原子。
这样的含氮芳香族环状化合物,例如含有一个氮原子的吡啶类及其衍生物,含有两个氮原子的咪唑类及其衍生物、嘧啶类及其衍生物、吡嗪类及其衍生物、含有三个氮原子的三嗪类及其衍生物等。从溶剂的溶解性等考虑,优选吡啶类及其衍生物、咪唑类及其衍生物、嘧啶类及其衍生物。
而且,含氮芳香族环状化合物可以向环上导入或不导入烷基、羟基、羧基、氰基、苯基、苯酚基、酯基、烷氧基、羰基等取代基。而且,环也可以为多环。
作为吡啶类及其衍生物的具体例子,可以是吡啶、2-甲基吡啶、3-甲基吡啶、4-甲基吡啶、4-乙基吡啶、N-乙烯基吡啶、2,4-二甲基吡啶、2,4,6-三甲基吡啶、3-氰基-5-甲基吡啶、2-吡啶羧酸、6-甲基-2-吡啶羧酸、4-吡啶甲醛、4-氨基吡啶、2,3-二氨基吡啶、2,6-二氨基吡啶、2,6-二氨基-4-甲基吡啶、4-羟基吡啶、4-吡啶甲醇、2,6-二羟基吡啶、2,6-吡啶二甲醇、6-羟基烟酸甲酯、2-羟基-5-吡啶甲醇、6-羟基烟酸乙酯、4-吡啶甲醇、4-吡啶乙醇、2-苯基吡啶、3-甲基喹啉、3-乙基喹啉、喹啉醇、2,3-环戊烯并吡啶、2,3-环己烯并吡啶、1,2-二(4-吡啶)乙烷、1,2-二(4-吡啶)丙烷、2-吡啶甲醛、2-吡啶羧酸、2-吡啶腈、2,3-吡啶二羧酸、2,4-吡啶二羧酸、2,5-吡啶二羧酸、2,6-吡啶二羧酸、3-吡啶磺酸等。
作为咪唑类及其衍生物的具体例子,可以是咪唑、2-甲基咪唑、2-丙基咪唑、2-十一烷基咪唑(ウンデジルイミダゾール)、2-苯基咪唑、N-甲基咪唑、N-乙烯基咪唑、N-烯丙基咪唑、1-(2-羟乙基)咪唑、2-乙基-4-甲基咪唑、1,2-二甲基咪唑、1-苄基-2-甲基咪唑、1-苄基-2-苯基咪唑、1-氰基乙基-2-甲基咪唑、1-氰基乙基-2-乙基-4-甲基咪唑、2-苯基-4,5-二羟基甲基咪唑、1-乙酰基咪唑、4,5-咪唑二羧酸、4,5-咪唑二羧酸二甲酯、苯并咪唑、2-氨基苯并咪唑、2-氨基苯并咪唑-2-磺酸、2-氨基-1-甲基苯并咪唑、2-羟基苯并咪唑、2-(2-吡啶基)苯并咪唑等。
作为嘧啶类及其衍生物的具体例子,可以是2-氨基-4-氯-6-甲基嘧啶、2-氨基-6-氯-4-甲氧基嘧啶、2-氨基-4,6-二氯嘧啶、2-氨基-4,6-二羟基嘧啶、2-氨基-4,6-二甲基嘧啶、2-氨基-4,6-二甲氧基嘧啶、2-氨基嘧啶、2-氨基-4-甲基嘧啶、4,6-二羟基嘧啶、2,4-二羟基嘧啶-5-羧酸、2,4,6-三氨基嘧啶、2,4-二甲氧基嘧啶、2,4,5-三羟基嘧啶、2,4-嘧啶二醇等。
作为吡嗪类及其衍生物的具体例子,可以是吡嗪、2-甲基吡嗪、2,5-二甲基吡嗪、吡嗪羧酸、2,3-吡嗪二羧酸、5-甲基吡嗪羧酸、吡嗪酰胺、5-甲基吡嗪酰胺、2-氰基吡嗪、氨基吡嗪、3-氨基吡嗪-2-羧酸、2-乙基-3-甲基吡嗪、2-乙基-3-甲基吡嗪、2,3-二甲基吡嗪、2,3-二乙基吡嗪等。
作为三嗪类及其衍生物的具体例子,可以是1,3,5-三嗪、2-氨基-1,3,5-三嗪、3-氨基-1,2,4-三嗪、2,4-二氨基-6-苯基-1,3,5-三嗪、2,4,6-三氨基-1,3,5-三嗪、2,4,6-三(三氟甲基)-1,3,5-三嗪、2,4,6-三-2-吡啶-1,3,5-三嗪、3-(2-吡啶)-5,6-双(4-苯磺酸)-1,2,4-三嗪二钠、3-(2-吡啶)-5,6-二苯基-1,2,4-三嗪、3-(2-吡啶)-5,6-二苯基-1,2,4-三嗪-ρ,ρ’-二磺酸二钠、2-羟基-4,6-二氯-1,3,5-三嗪等。
含氮芳香族环状化合物的氮原子中存在非共用电子对,所以在氮原子上容易配位或结合取代基或质子。当氮原子上配位或结合取代基或质子时,氮原子上有带阳离子电荷的倾向。此处,由于氮原子与其它原子具有共轭关系,所以由氮原子上配位或结合取代基或质子而产生的阳离子电荷向含氮芳香族环中扩散,以稳定的形态存在。
所以,含氮芳香族环状化合物可以在氮原子上引入取代基,形成含氮芳香族环状化合物阳离子。而且,该阳离子还可与阴离子组合形成盐。虽然是盐,但也可以发挥与非阳离子的含氮芳香族环状化合物同样的效果。
作为含氮芳香族环状化合物的氮原子上导入的取代基,可以是氢原子、烷基、羟基、羧基、氰基、苯基、苯酚基、酯基、烷氧基、羰基等。可以导入之前所述种类的取代基。
含氮芳香族环状化合物的含量,相对于1摩尔的聚阴离子的阴离子基团单位,优选为0.1~100摩尔的范围,更加优选0.5~30摩尔的范围,从固体电解质层13(导电性涂膜)的物质性质以及导电性的角度考虑,特别优选1~10摩尔的范围。如果含氮芳香族环状化合物的含有率小于0.1摩尔,则含氮芳香族环状化合物与聚阴离子以及共轭性导电高分子之间的相互作用有减小的趋势,并且会出现导电性不足。而且,含氮芳香族环状化合物大于100摩尔时,则共轭导电性高分子的含量减少,仍很难得到充分的导电性,会有固体电解质层13的物质性质改变的情况。
具有二个以上羟基的化合物
作为具有二个以上羟基的化合物,例如,可以是:乙二醇、二乙二醇、三乙二醇、丙二醇、二丙二醇、1,3-丁二醇、1,4-丁二醇、甘油、二甘油、D-葡萄糖、D-葡萄糖醇、异戊二醇、二羟甲基丙酸、丁二醇、1,5-戊二醇、1,6-己二醇、1,9-壬二醇、新戊二醇、三羟甲基乙烷、三羟甲基丙烷、季戊四醇、二季戊四醇、硫二甘醇、葡萄糖、聚乙二醇、聚丙二醇、酒石酸、D-葡萄糖二酸、戊烯二酸等多元脂肪醇;聚乙烯醇、纤维素、多糖、糖醇等高分子醇;1,4-二羟基苯、1,3-二羟基苯、2,3-二羟基-1-十五烷基苯、2,4-二羟基-苯乙酮、2,5-二羟基-苯乙酮、2,4-二羟基-二苯甲酮、2,6-二羟基-二苯甲酮、3,4-二羟基-二苯甲酮、3,5-二羟基-二苯甲酮、2,4’-二羟基-二苯基砜、2,2’,5,5’-四羟基-二苯基砜、3,3’,5,5’-四甲基-4,4’-二羟基二苯基砜、龙胆酸及其盐、2,3-二羟基苯甲酸、2,4-二羟基苯甲酸、2,5-二羟基苯甲酸、2,6-二羟基苯甲酸、3,5-二羟基苯甲酸、1,4-对苯二酚磺酸及其盐类、4,5-羟基苯-1,3-二磺酸及其盐类、1,5-二羟基萘、1,6-二羟基萘、2,6-二羟基萘、2,7-二羟基萘、2,3-二羟基萘、1,5-二羟基萘-2,6-二羧酸、1,6-二羟基萘-2,5-二羧酸、1,5-二羟基萘甲酸、1,4-二羟基-2-萘甲酸苯酯、4,5-二羟基萘-2,7-二磺酸及其盐类、1,8-二羟基-3,6-萘二磺酸及其盐类、6,7-二羟基-2-萘磺酸及其盐类、1,2,3-三羟基苯(焦酚)、1,2,4-三羟基苯、5-甲基-1,2,3-三羟基苯、5-乙基-1,2,3-三羟基苯、5-丙基-1,2,3-三羟基苯、三羟基苯甲酸、三羟基苯乙酮、三羟基二苯甲酮、三羟基苯甲醛、三羟基蒽醌、2,4,6-三羟基苯、四羟基-对苯醌、四羟基蒽醌、没食子酸甲酯、没食子酸乙酯、氢醌磺酸钾等的芳香族化合物。
具有二个以上羟基的化合物的含量,相对于1摩尔的聚阴离子的阴离子基团单位,优选为0.05~50摩尔的范围,更加优选0.3~10摩尔的范围。如果具有二个以上羟基的化合物的含量,相对于1摩尔的聚阴离子的阴离子基团单位,小于0.05摩尔,则有导电性及耐热性的不足的可能。而且,如果具有二个以上羟基的化合物的含量,相对于1摩尔的聚阴离子的阴离子基团单位,大于50摩尔,则固体电解质层13(导电性涂膜)中的π共轭导电性高分子的含量减少,仍很难得到充分的导电性,会有固体电解质层13的物质性质改变的情况。
作为导电促进剂,当含有具有二个以上羟基的化合物时,基于以下理由,可以进一步提高固体电解质层13(导电性涂膜)的导电性以及热稳定性。即,由于固体电解质层13(导电性高分子溶液)中的π共轭导电性高分子处于高度氧化的状态,所以很容易因为热等使它的一部分氧化劣化。所以,认为产生自由基并且由于自由基连锁反应而不断劣化。不过,可以推测出,具有二个以上羟基的化合物,通过利用羟基捕获自由基,阻断自由基连锁反应,抑制劣化的进行,从而提高导电性以及热稳定性。
具有二个以上羧基的化合物
作为具有二个以上羧基的化合物,可以是:马来酸、富马酸、衣康酸、柠康酸、丙二酸、1,4-己二酸、琥珀酸、酒石酸、己二酸、D-葡糖二酸、戊烯二酸、柠檬酸等脂肪族羧酸类化合物,邻苯二甲酸、对苯二甲酸、间苯二甲酸、四氢邻苯二甲酸酐、5-磺基间苯二甲酸、5-羟基间苯二甲酸、甲基四氢邻苯二甲酸酐、4,4'-氧双邻苯二甲酸、联苯四甲酸二酐、苯酮四羧酸二酐、萘二羧酸、偏苯三酸、均苯四甲酸等在芳环上至少结合一个以上羧基的芳香族羧酸类化合物;二甘醇酸、4,4'-氧二丁酸、亚硫基二乙酸、亚硫基二丁酸、亚氨基二乙酸、亚氨基丁酸等。
具有二个以上羧基的化合物的含量,相对于1摩尔的聚阴离子的阴离子基团单位,优选为0.1~30摩尔的范围,更加优选0.3~10摩尔的范围。如果具有二个以上羧基的化合物的含量,相对于1摩尔的聚阴离子的阴离子基团单位,小于0.1摩尔,则有导电性及耐热性的不足的可能。而且,如果具有二个以上羧基的化合物的含量,相对于1摩尔的聚阴离子的阴离子基团单位,大于30摩尔,则固体电解质层13(导电性涂膜)中的π共轭导电性高分子的含量减少,仍很难得到充分的导电性,会有固体电解质层13的物质性质改变的情况。
具有一个以上羟基以及一个以上羧基的化合物
作为具有一个以上羟基以及一个以上羧基的化合物,可以是酒石酸、甘油酸、二羟甲基丁酸、二羟甲基丙酸、D-葡糖二酸、戊烯二酸等。
具有一个以上羟基以及一个以上羧基的化合物的含量,相对于合计100质量份的聚阴离子和π共轭导电性高分子,优选1~5,000质量份,更加优选50~500质量份。如果具有一个以上羟基以及一个以上羧基的化合物的含量少于1质量份,则有导电性及耐热性的不足的可能。而且,如果具有一个以上羟基以及一个以上羧基的化合物的含量大于5,000质量份,则固体电解质层13(导电性涂膜)中的π共轭导电性高分子的含量变少,仍然很难获得充分的导电性。
具有磺基及羧基的芳香族化合物
作为具有磺基及羧基的芳香族化合物,是苯、萘等芳香族环被磺基及羧基取代得到的化合物,例如,可以是2-磺基苯甲酸及其盐类、3-磺基苯甲酸及其盐类、3,5-二磺基苯甲酸、4-磺基邻苯二甲酸以及盐类、5-磺基间苯二甲酸及其盐类、5-磺基间苯二甲酸、5-磺基间苯二甲酸二甲酯及其盐类、2-磺基对苯二甲酸及其盐类、5-磺基水杨酸及其盐类、4-磺基萘-1,8-二羧酸、4-磺基萘-2,7-二羧酸、5-磺基萘-1,4-二羧酸、3-羟基-4-(2-羟基-4-磺基-1-萘基偶氮基)萘-2-羧酸等。
具有磺基及羧基的芳香族化合物的含量,相对于合计100质量份的聚阴离子和π共轭导电性高分子,优选10~10,000质量份,更加优选50~5,000质量份。如果具有磺基及羧基的芳香族化合物的添加量少于所述下限值,则降低通过添加具有磺基及羧基的芳香族化合物而产生的效果,所以不优选。而且,如果超过所述上限值,会造成由π共轭导电性高分子的浓度下降而引起的导电性降低,所以不优选。
内酰胺化合物
内酰胺化合物为氨基羧酸的分子内环状酰胺,并且环的一部分为-CO-NR-(R为氢原子或任意的取代基)的化合物。而且,环的一个以上的碳原子可以是不饱和的或被杂原子置换。
作为内酰胺化合物,例如,可以是:4-戊内酰胺(ペンタノ-4-ラクタム)、4-戊内酰胺(ペンタンラクタム)-5-甲基-2-吡咯烷酮、5-甲基-2-吡咯烷酮、6-己内酰胺(ヘキサノ-6-ラクタム)、己内酰胺(ヘキサンラクタム)等。
内酰胺化合物的含量,相对于合计100质量份的聚阴离子和π共轭导电性高分子,优选10~10,000质量份,更加优选50~5,000质量份。如果内酰胺化合物的添加量少于所述下限值,则降低内酰胺化合物添加产生的效果,所以不优选。而且,如果超过所述上限值,会造成由π共轭导电性高分子的浓度下降而引起的导电性降低,所以不优选。
具有缩水甘油基的化合物
作为具有缩水甘油基的化合物,例如,可以是:乙基缩水甘油醚、丁基缩水甘油醚、叔丁基缩水甘油醚、烯丙基缩水甘油醚、苄基缩水甘油醚、缩水甘油基苯醚、双酚A二缩水甘油醚、丙烯酸缩水甘油醚、甲基丙烯酸缩水甘油醚等的缩水甘油醚类化合物。
具有缩水甘油基的化合物的含量,相对于合计100质量份的聚阴离子和π共轭导电性高分子,优选10~10,000质量份,更加优选50~5,000质量份。如果具有缩水甘油基的化合物的添加量少于所述下限值,则降低通过添加具有缩水甘油基的化合物而产生的效果,所以不优选。而且,如果超过所述上限值,会造成由π共轭导电性高分子的浓度下降而引起的导电性降低,所以不优选。
(碱性化合物)
作为碱性化合物,可以使用公知的无机碱化合物或有机碱化合物。作为无机碱化合物,例如,可以是:氢氧化钠、氢氧化钾、氢氧化钙、氨等。
作为有机碱化合物,可使用含氮芳香族环状化合物(芳香族胺)、脂肪族胺、金属醇盐等。
作为含氮芳香族环状化合物,可以是上述的化合物。
作为脂肪族胺化合物,例如,可以是:乙胺、正辛胺、二乙胺、二异丁胺、甲基乙胺、三甲胺、三乙胺、烯丙胺、2-乙基氨基乙醇、2,2’-亚氨基二乙醇、N-乙基乙二胺等。
作为金属醇盐,例如,可以是:诸如甲醇钠、乙醇钠等钠醇盐、钾醇盐、钙醇盐等。
在碱性化合物中,优选含氮芳香族环状化合物。因为含氮芳香族环状化合物不仅可以防止聚阴离子脱掺杂,还可以进一步提高导电性。
利用碱性化合物,将导电性高分子溶液的pH值(25℃)优选调节至3~13,更加优选调节至5~11。如果导电性高分子溶液的pH值在3以上,则腐蚀性降低。然而,如果pH超过13,则有π共轭导电性高分子的导电性降低的趋势,所以不优选。
有机溶剂
而且,当有一部分有机溶剂也残留于固体电解质层13中时,具有导电促进剂的作用。作为可以成为导电促进剂的有机溶剂,例如,可以是:N-甲基-2-吡咯烷酮、N,N-二甲基甲酰胺、N,N-二甲基乙酰胺、二甲亚砜、六亚甲基磷三酰胺(ヘキサメチレンホスホルトリアミド)、N-乙烯基吡咯烷酮、N-乙烯基甲酰胺、N-乙烯基乙酰胺等极性溶剂;甲酚、苯酚、二甲苯酚等酚类;乙二醇、二乙二醇、三乙二醇、丙二醇、二丙二醇、1,3-丁二醇、1,4-丁二醇、甘油、二甘油、D-葡萄糖、D-葡萄糖醇、异戊二醇、丁二醇、1,5-戊二醇、1,6-己二醇、1,9-壬二醇、新戊二醇等多元脂肪醇;碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯等碳酸酯化合物;二噁烷、二乙醚等醚化合物;二烷醚、丙二醇二烷醚、聚乙二醇二烷醚、聚丙二醇二烷醚等链状醚类;3-甲基-2-噁唑烷酮等杂环化合物;乙腈、戊二腈、甲氧基乙腈、丙腈、苄腈等腈化合物等。这些溶剂可以单独使用,也可以使用它们的两种以的混合物。
有机溶剂的含量,相对于合计100质量份的聚阴离子和π共轭导电性高分子,优选10~100,000质量份,更加优选50~10,000质量份。
这样的导电促进剂,通过与聚阴离子和π共轭导电性高分子之间形成氢键,或者通过这些化合物间的相互作用,能够使π共轭导电性高分子间相互靠近。认为作为其结果,π共轭导电性高分子间的导电现象的跳跃所需的能量变小,所以整体的电阻变小,进一步提高导电性。
<硅烷偶联剂>
硅烷偶联剂为下述化学式(Ⅰ)表示的化合物。
化学式(Ⅰ)X3-Si-Y
式(Ⅰ)中,X为烷氧基或卤素原子。作为烷氧基,可以是甲氧基、乙氧基、丙氧基、丁氧基等。作为卤素原子,可以是氟原子、氯原子、溴原子、碘原子。
Y是一种以上选自以下的基团:取代或未取代的乙烯基、环氧基、苯乙烯基、甲基丙烯酰氧基、丙烯酰氧基、氨基、脲基、氯丙基、巯基、硫醚基、异氰酸基等。
作为硅烷偶联剂的具体例子,可以是:乙烯基三氯硅烷、乙烯基三甲氧硅烷、乙烯基三乙氧硅烷、2-(3,4-环氧己基)乙基三甲氧硅烷、3-缩水甘油醚氧基丙基三甲氧基硅烷、3-缩水甘油醚氧基丙基甲基二乙氧硅烷、3-缩水甘油醚氧基丙基三乙氧硅烷、对苯乙烯三甲氧硅烷、3-甲基丙烯酰氧基丙基甲基二甲氧硅烷、3-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧硅烷、3-甲基丙烯酰氧基丙基甲基二乙氧硅烷、3-甲基丙烯酰氧基丙基三乙氧硅烷、3-丙烯酰氧基丙基三甲氧硅烷、N-2-(氨乙基)-3-氨丙基甲基二甲氧硅烷、N-2-(氨乙基)-3-氨丙基三乙氧硅烷、N-2-(氨乙基)-3-氨丙基三甲氧硅烷、3-氨丙基三甲氧硅烷、3-氨丙基三乙氧硅烷、3-三乙氧硅烷基-N-(1,3-二甲基(ジメエチル)-丁烯基)丙胺、N-苯基-3-氨丙基三甲氧硅烷、N-(乙烯苄基)-2-氨乙基-3-氨丙基三甲氧硅烷的盐酸盐、3-脲丙基三乙氧硅烷、3-氯丙基三甲氧硅烷、3-巯丙基甲基二甲氧硅烷、3-巯丙基三甲氧硅烷、双(三乙氧硅丙基)四硫醚、3-异氰酸基丙基三乙氧硅烷等。
硅烷偶联剂的含量,相对于合计100质量份的聚阴离子和π共轭导电性高分子,优选1~10,000质量份,更加优选50~1,500质量份。如果硅烷偶联剂的含量相对于合计100质量份的聚阴离子和π共轭导电性高分子,少于1质量份,则不能提高耐电压性,如果超过10,000质量份,导电性降低,ESR升高。
<掺杂剂>
为了使π共轭导电性高分子的导电性进一步提高,固体电解质层13(导电性高分子溶液)也可以含有聚阴离子以外的其他掺杂剂。
作为其他掺杂剂,可以使用卤化物、路易斯酸、质子酸、碱土金属、季铵盐化合物,具体可以是:诸如有机羧酸、有机磺酸等有机酸、有机氰化物、富勒烯、氢化富勒烯、氢氧化富勒烯、羧酸化富勒烯、磺酸化富勒烯等。
掺杂剂化合物的含量,相对于100摩尔份的π共轭导电性高分子,优选10~10,000摩尔份,更加优选30~3,000摩尔份。如果掺杂剂化合物的添加量少于上述下限值,则会降低添加掺杂剂化合物所产生的效果,所以不优选。而且,如果超过上述上限值,则会引起由于π共轭导电性高分子浓度的降低而导致的导电性降低,所以不优选。
作为有机酸,可以是:烷基苯磺酸、烷基萘磺酸、烷基萘二磺酸、萘磺酸甲醛缩聚物、三聚氰胺磺酸甲醛缩聚物、萘二磺酸、萘三磺酸、二萘甲烷二磺酸、蒽醌磺酸、蒽醌二磺酸、蒽磺酸、芘磺酸等有机磺酸化合物,乙酸、草酸、苯甲酸、邻苯二甲酸、马来酸、富马酸、丙二酸等有机羧酸化合物。而且,也可以使用它们的金属盐。
作为有机氰化物,可以使用在共轭键上有两个以上氰基的化合物。可以是四氰基乙烯、四氰基氧乙烯、四氰基苯、二氯二氰基苯醌(DDQ)、四氰代二甲基苯醌、四氰基氮杂萘等。
<粘结剂树脂>
固体电解质层13(导电性高分子溶液)中,为调整成膜性、膜强度等,也可含有粘结剂树脂。
作为粘结剂树脂,并不限定于可与π共轭导电性高分子或聚阴离子相容或者混合分散的树脂,也可以是热固性树脂,也可以是热可塑性树脂。例如,可以是聚对苯二甲酸乙二酯、聚对苯二甲酸丁二酯、聚萘二甲酸乙二酯等聚酯;聚酰亚胺、聚酰胺酰亚胺等聚酰亚胺;聚酰胺6、聚酰胺66、聚酰胺12、聚酰胺11等聚酰胺;聚偏氟乙烯、聚氟乙烯、聚四氟乙烯、乙烯-四氟乙烯共聚物、聚氯三氟乙烯等含氟树脂;聚乙烯醇、聚乙烯醚、聚乙烯丁缩醛、聚乙酸乙烯酯、聚氯乙烯等乙烯基树脂;环氧树脂;二甲苯树脂;芳香族聚酰胺树脂;聚氨酯;聚脲;三聚氰胺树脂;苯酚树脂;聚醚;丙烯酸树脂及它们的共聚物等。
粘结剂树脂的含量,相对于合计100质量份的聚阴离子和π共轭导电性高分子,优选1~50,000质量份,更加优选10~1,000质量份。如果粘结剂树脂的添加量少于上述下限值,则会降低添加粘结剂树脂所产生的效果,所以不优选。而且,如果超过上述上限值,则会引起由于π共轭导电性高分子浓度的降低而导致的导电性降低,所以不优选。
而且,代替所述粘结剂树脂,可以在导电性高分子溶液中含有形成粘结剂树脂的前体化合物或单体。通过前体化合物或单体的聚合,可以形成粘结剂树脂。
(阴极)
阴极14可以是例如由碳、银、铝等层构成的。当阴极14由碳、银等构成时,可以由含有碳、银等导电体的导电性糊剂形成。而且,当阴极14由铝构成时,是由铝箔所构成。
在电容器10中,介电层12与固体电解质层13之间,根据需要,可以设置分隔膜。
以上说明的构成电容器10的固体电解质层13,由于含有酰胺化合物,所以导电性高。因此,可以降低电容器10的ESR。而且,认为当酰胺化合物具有乙烯基以及酰胺键时,使得固体电解质层13中具有乙烯基以及酰胺键的化合物与聚阴离子中的阴离子基团的容易发生相互作用,由于此相互作用,可以使聚阴离子间相互靠近。因此,通过掺杂可以使吸附在聚阴离子上的π共轭导电性高分子也彼此靠近。认为作为其结果,使π共轭导电性高分子彼此间的导电现象的跳跃所需的能量变小,导电性变高。因此,通过固体电解质层13的导电性提高,能够减小电容器的ESR。而且,可以认为由于π共轭导电性高分子间靠近,提高了耐热性。
当电容器10的固体电解质层13中含有硅烷偶联剂时,可以使固体电解质层13牢固地结合于介电层12。其结果是,介电层12不容易产生缺陷,即使介电层12变薄,也可以提高电容器10的耐电压性。另外,由于固体电解质层13中含有导电促进剂,所以无论是否含有无导电性的聚阴离子以及硅烷偶联剂,导电性都高,并且电容器10的ESR低到可实用的程度。而且,确保电容器10有充分的静电容量。
而且,当电容器10的介电层12与固体电解质层13之间,设有含低热膨胀聚合物并与介电层12间的热膨胀系数差很小的中间层16时,在电容器制造等时候受到热压之际,中间层16与介电层12几乎同等地膨胀。因此,即使受到热压,中间层16也很难产生缺陷,可以防止阳极11与固体电解质层13之间的短路。
(导电性高分子溶液的制造方法)
接下来,对导电性高分子溶液的制造方法的一例进行说明。
此例的导电性高分子溶液的制造方法中,首先,在溶剂中,在存在聚阴离子的情况下,对形成π共轭导电性高分子的前体单体进行化学氧化聚合,形成复合了π共轭导电性高分子及聚阴离子的复合体。
接下来,在含复合体的溶液中,添加导电促进剂以及碱性化合物,得到导电性高分子溶液。导电促进剂及碱性化合物的添加顺序不分先后。而且,也可以在之后追加溶剂。
上述导电性高分子溶液中含有的导电促进剂,通过与聚阴离子和π共轭导电性高分子间形成氢键或者利用这些化合物间的相互作用,使π共轭导电性高分子间相互靠近。认为作为其结果,π共轭导电性高分子间的导电现象的跳跃所需的能量变小,所以整体的电阻变小,提高了导电性。而且,上述导电性高分子溶液含有碱性化合物,所以降低了酸性,因此可以降低腐蚀性。
<导电性涂膜>
本发明的导电性涂膜是涂布、干燥上述导电性高分子溶液而形成的。
作为导电性高分子溶液的涂布方法,例如,可以是涂布、浸涂、喷涂等公知的方法。
作为高分子溶液涂布的被涂布物,例如,可以是玻璃板、塑料膜、金属层、金属氧化层等。
作为涂布导电性高分子溶液后的干燥方法,例如,可以是:在室温下风干、热风干燥炉、远红外线炉等干燥方法。从涂膜形成效率的角度考虑,优选热风干燥炉、远红外线炉等方法。利用这样的干燥方法,除去导电高分子溶液中的蒸发成分,从而得到导电性涂膜。
以上说明的导电性涂膜,是通过涂布、干燥上述的导电性高分子溶液而形成的,所以导电性高,且腐蚀性低。
<电容器的制造方法>
接下来,针对电容器10的制造方法进行说明。
在本发明的一种实施方式例子的电容器10的制造方法中,首先,使导电性高分子溶液涂布并附着于具有阳极11以及氧化阳极11的表面而形成的氧化膜的介电层12的电容器中间体的介电层12侧的表面上。
此时使用的导电性高分子溶液,包含作为必要成分的π共轭导电性高分子、聚阴离子、酰胺化合物或者导电促进剂和硅烷偶联剂、以及溶剂。
另外,在本发明的其他实施方式的电容器10的制造方法中,在介电层12的表面,涂布低热膨胀聚合物溶液,形成中间层16,在中间层16表面涂布导电性高分子溶液,形成固体电解质层13。在形成中间层16的步骤中使用的低热膨胀聚合物溶液是在溶剂中溶解得到的包含上述低热膨胀聚合物的溶液。低热膨胀聚合物溶液的浓度优选0.01%~5%(质量),更加优选0.01%~0.5%(质量)。作为涂布低热膨胀聚合物溶液的方法,例如,可以是涂布、浸渍、喷涂等公知的方法。作为干燥方法可以是热风干燥等公知的方法。
溶剂无特殊限定,例如,可以是水和/或有机溶剂。从进一步提高所得的导电性涂膜的导电性角度考虑,优选由水、有机溶剂构成。即,以下的有机溶剂也可以使导电性提高。
作为有机溶剂,例如,可以是:N-甲基-2-吡咯烷酮、N,N-二甲基甲酰胺、N,N-二甲基乙酰胺、二甲亚砜、六亚甲基磷三酰胺、N-乙烯基吡咯烷酮、N-乙烯基甲酰胺、N-乙烯基乙酰胺等极性溶剂;甲酚、苯酚、二甲苯酚等酚类;乙二醇、二乙二醇、三乙二醇、丙二醇、二丙二醇、1,3-丁二醇、1,4-丁二醇、甘油、二甘油、D-葡萄糖、D-葡萄糖醇、异戊二醇、丁二醇、1,5-戊二醇、1,6-己二醇、1,9-壬二醇、新戊二醇等多元脂肪醇;丙酮、甲乙酮等酮类;己烷、苯、甲苯等烃类;甲酸、乙酸等羧酸;碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯等碳酸酯化合物;二噁烷、二乙醚、三乙二醇·二甲醚、四乙二醇·二甲醚、二乙二醇·二甲醚、二乙二醇·二乙醚、二乙二醇·二丁醚等醚化合物;二烷醚、丙二醇二烷醚、聚乙二醇二烷醚、聚丙二醇二烷醚等链状醚类;3-甲基-2-噁唑烷酮等杂环化合物;乙腈、戊二腈、甲氧基乙腈、丙腈、苄腈等腈化合物等。这些溶剂可以单独使用,也可以使用它们的两种以上的混合物。
其中,从工序的简便性考虑,优选低沸点的醇类溶剂以及对环境负担小的水。
此外,溶剂优选由水以及在0.1Mpa压力下具有100℃以上沸点的有机溶剂的混合溶剂,因为尤其提高导电性并且干燥速度容易控制。
作为在0.1MPa压力下具有100℃以上沸点的有机溶剂,可以是上述示例中的N-甲基-2-吡咯烷酮、N,N-二甲基甲酰胺、N,N-二甲基乙酰胺、二甲亚砜、六亚甲基磷三酰胺、N-乙烯基吡咯烷酮、N-乙烯基甲酰胺、N-乙烯基乙酰胺等极性溶剂;乙二醇、二乙二醇、三乙二醇、丙二醇、二丙二醇、1,3-丁二醇、1,4-丁二醇、甘油、二甘油、D-葡萄糖、D-葡萄糖醇、异戊二醇、丁二醇、1,5-戊二醇、1,6-己二醇、1,9-壬二醇、新戊二醇等多元脂肪醇等。这些溶剂可以单独使用,也可以使用它们的两种以上的混合物。
有机溶剂的含量,相对于合计100质量份的聚阴离子和π共轭导电性高分子,优选1~10,000质量份,更加优选50~3,000质量份。
在导电性高分子溶液中,根据需要,为改善导电性高分子溶液的涂布性、稳定性、与基材的粘着性、固体电解质层13(导电性涂膜)的性质等,也可以添加其它添加剂。添加剂只要能与π共轭导电性高分子及聚阴离子混合即可,没有特别的限制,例如,可以使用表面活性剂、消泡剂、偶联剂、抗氧化剂等。
作为表面活性剂,可以是:羧酸盐、磺酸盐、硫酸酯盐、磷酸酯盐等阴离子表面活性剂;胺盐、季铵盐等阳离子表面活性剂;羧基甜菜碱、氨基羧酸盐、咪唑啉甜菜碱等两性表面活性剂;聚氧乙烯烷基醚、聚氧乙烯甘油脂肪酸酯、乙二醇脂肪酸酯、聚氧乙烯脂肪酸酰胺等非离子表面活性剂等。
作为消泡剂,可以是硅酮树脂、聚二甲基硅氧烷、有机硅树脂等。
作为偶联剂,可以是具有乙烯基、氨基、环氧基、甲基丙烯酰基等的硅烷偶联剂等。
作为抗氧化剂,可以是酚系抗氧化剂、胺系抗氧化剂、磷系抗氧化剂、硫系抗氧化剂、糖类、维生素类等。
导电性高分子溶液在25℃时的pH优选3~13,特别优选5~11。如果导电性高分子溶液的pH在3以上,则可以防止导电性高分子溶液造成的介电层12的腐蚀。但是如果大于13,则有降低π共轭导电性高分子的导电性的趋势,所以不优选。
为使导电性高分子溶液的pH在3~13范围内,可以添加碱性化合物。作为碱性化合物,可以使用公知的无机碱化合物和有机碱化合物。作为无机碱化合物,例如,可以是氢氧化钠、氢氧化钾、氢氧化钙、氨等。
作为有机碱性化合物,可是使用含氮芳香族环状化合物(芳香族胺)、脂肪族胺、金属醇盐等。
作为含氮芳香族环状化合物,可以是上述的化合物。
作为脂肪族胺化合物,例如,可以是:二甲胺、二乙胺等脂肪族胺;咪唑、2-甲基咪唑、1-羟乙基咪唑、2,6-吡啶二甲醇、2-吡啶甲酸等芳香族胺化合物;甲醇钠、乙醇钠等钠醇盐、钾醇盐、钙醇盐等金属醇盐等。
而且,作为调节pH至3~13的方法,可以是将导电性高分子溶液中的酸酯化或酰胺化的方法。
为得到导电性高分子溶液,例如,首先在聚阴离子存在下,向溶剂中添加形成π共轭导电性高分子的前体单体。接下来,添加氧化剂,使前体单体聚合,之后除去剩余的氧化剂和前体单体,从而配制含有复合了π共轭导电性高分子及聚阴离子的复合体的溶液。
作为此时使用的前体单体,例如,可以是吡咯类及其衍生物、噻吩类及其衍生物、苯胺类及其衍生物等。
作为氧化剂,只要是能使所述前体单体氧化而得到π共轭导电性高分子的氧化剂即可,例如,可以是过二硫酸铵(过硫酸铵)、过二硫酸钠(过硫酸钠)、过二硫酸钾(过硫酸钾)等过二硫酸盐;氯化铁、硫酸铁、硝酸铁、氯化铜等过渡金属化合物;三氟化硼、氯化铝等金属卤化物;氧化银、氧化铯等金属氧化物;过氧化氢、臭氧等过氧化物;过氧化苯甲酰等有机过氧化物;以及氧等。
作为溶剂,可以是与在低热膨胀聚合物溶液中使用的溶剂相同的溶剂。
接下来,在含有复合体的溶剂中,添加酰胺化合物或导电促进剂以及硅烷偶联剂,根据需要,还可添加离子传导性高分子、碱性化合物等任意成分,从而得到导电性高分子溶液。
作为使导电性高分子溶液附着于介电层12的表面的方法,例如,可以是涂布、浸渍、喷涂等公知的方法。
接下来,干燥附着于介电层12的导电性高分子溶液,形成固体电解质层13。作为干燥方法,可以是室温干燥、热风干燥、远红外线干燥等公知的方法。
在固体电解质层13中,π共轭导电性高分子多形成粒径为1~500nm的粒子。其结果是,π共轭导电性高分子不能到达电容器中间体的介电层12的表面的细微空隙的最深处,很难发挥电容量。所以形成固体电解质层13后,优选根据需要以电解液浸透的方式补充电容量。
作为电解液只要导电性高即可,没有特别的限定,将公知的电解质溶解于公知的溶剂中而得到。
作为电解液中的溶剂,例如,可以是乙二醇、二乙二醇、丙二醇、1,4-丁二醇、甘油等醇类溶剂;γ-丁内酯、γ-戊内酯、δ-戊内酯等内酯类溶剂;N-甲基甲酰胺、N,N-二甲基甲酰胺、N-甲基乙酰胺、N-甲基吡咯烷酮等酰胺类溶剂;乙腈、3-甲氧基丙腈等腈类溶剂;水等。
作为电解质,可以是以己二酸、戊二酸、琥珀酸、苯甲酸、间苯二甲酸、邻苯二甲酸、对苯二甲酸、马来酸、甲苯酸、庚酸、丙二酸、甲酸、1,6-癸烷二羧酸、5,6-癸烷二羧酸等癸烷二羧酸,1,7-辛烷二羧酸等辛烷二羧酸、壬二酸、癸二酸等有机酸;或者,硼酸、硼酸与多元醇得到的硼酸多元醇配合物;以及以磷酸、碳酸、硅酸等无机酸等作为阴离子成分,并以伯胺(甲胺、乙胺、丙胺、丁胺、乙二胺等)、仲胺(二甲胺、二乙胺、二丙胺、甲基乙胺、二苯胺等)、叔胺(三甲胺、三乙胺、三丙胺、三苯胺、1,8-二氮杂二环(5.4.0)-十一碳烯-7等)、四烷基铵(四甲基铵、四乙基铵、四丙基铵、四丁基铵、甲基三乙基铵、二甲基二乙基铵等)等作为阳离子成分的电解质。
接下来,在固体电解质层13上涂布碳糊、银糊等,形成阴极14,从而得到电容器10。
上述的电容器10的制造方法是使含有π共轭导电性高分子的导电性高分子溶液附着于介电层12上,干燥附着的导电性高分子溶液,形成固体电解质层13的方法,所以可以简便地浸透进为细微空隙的介电层12的内部。所以,可以简便地发挥高的电容量。
而且,在利用具有酰胺化合物的导电性高分子溶液形成固体电解质层13时,固体电解质层13的导电性高,并且可以降低电容器10的ESR。而且,固体电解质层13的耐热性高,也可以提高电容器10的耐热性。
另一方面,当导电性高分子溶液含有硅烷偶联剂时,可以使涂布导电性高分子溶液的介电层12与由导电性高分子溶液形成的固体电解质层13牢固地结合,其结果是,即使介电层12变薄,也可以提高电容器10的耐电压性。另外,此制造方法不是在介电层12上利用电解聚合法或化学氧化聚合法形成固体电解质层13的方法,并且导电性高分子溶液含有导电促进剂,所以可以提高固体电解质层13的导电性,并且可以使电容器10的ESR降低至可实用的程度。而且,可以充分确保电容器10的静电容量。
在以上说明的电容器10的制造方法中,在介电层12的表面涂布低热膨胀聚合物溶液,形成中间层16,在该中间层16上形成固体电解质层13,所以可以抑制由热压引起的阳极11与固体电解质层13的短路,可以使不良率下降。而且,通过涂布、干燥含有预先聚合的π共轭导电性高分子的导电性高分子溶液,形成固体电解质层13,所以工序简单,适合大量生产,并且成本低。
另外,本发明的电容器及其制造方法,并不限定于上述实施方式的例子。例如,如图3所示,本发明的电容器可以根据需要在介电层12与阴极14之间设置隔膜15。作为在介电层12与阴极14间设置有隔膜15的电容器,可以是卷绕型电容器。
作为隔膜15,例如,可以是含聚乙烯醇、聚酯、聚乙烯、聚苯乙烯、聚丙烯、聚酰亚胺、聚酰胺、聚偏氟乙烯等的薄片(含无纺布)、玻璃纤维的无纺布等。
隔膜15的密度优选0.1~1g/cm3的范围,更加优选0.2~0.8g/cm3的范围。
在设置有隔膜15时,可以使用这样的方法,使隔膜15含浸于碳糊或银糊中,从而形成阴极14。
而且,在本发明的电容器中,根据需要可以使用电解液。如果与电解液并用,可以更加简便地提高电容量。作为电解液只要能导电度高即可,无特殊限定,可以将公知的电解质溶解于公知的溶剂中而得到。
作为电解液用溶剂,例如,可以是乙二醇、二乙二醇、丙二醇、1,4-丁二醇、甘油等醇类溶剂;γ-丁内酯、γ-戊内酯、δ-戊内酯等内酯类溶剂;N-甲基甲酰胺、N,N-二甲基甲酰胺、N-甲基乙酰胺、N-甲基吡咯烷酮等酰胺类溶剂;乙腈、3-甲氧基丙腈等腈类溶剂;水等。
作为电解质,可以是以己二酸、戊二酸、琥珀酸、苯甲酸、间苯二甲酸、邻苯二甲酸、对苯二甲酸、马来酸、甲苯酸、庚酸、丙二酸、甲酸、1,6-癸烷二羧酸、5,6-癸烷二羧酸等癸烷二羧酸,1,7-辛烷二羧酸等辛烷二羧酸、壬二酸、癸二酸等有机酸;或者,硼酸、硼酸与多元醇得到的硼酸多元醇配合物;以及以磷酸、碳酸、硅酸等无机酸等作为阴离子成分,并以伯胺(甲胺、乙胺、丙胺、丁胺、乙二胺等)、仲胺(二甲胺、二乙胺、二丙胺、甲基乙胺、二苯胺等)、叔胺(三甲胺、三乙胺、三丙胺、三苯胺、1,8-二氮杂二环(5.4.0)-十一碳烯-7等)、四烷基铵(四甲基铵、四乙基铵、四丙基铵、四丁基铵、甲基三乙基铵、二甲基二乙基铵等)等作为阳离子成分的电解质。
而且,将固体电解质层作为阴极使用时,不一定要再另外设置阴极。此时,通过本发明,不但可以防止阳极的损坏,还可以提高耐电压性。
实施例
以下根据实施例,对本发明进行详细地说明。另外,以下实施例中pH为在25℃时测定的值。
(实施例1)
(1)导电性高分子溶液的配制
将14.2g(0.1mol)的3,4-亚乙二氧基噻吩与将27.5g(0.15mol)的聚苯乙烯磺酸(分子量:约150,000)溶解于2000ml的离子交换水中得到的溶液在20℃下进行混合。
将这样得到的混合溶液保持在20℃,一边搅拌,一边加入溶解于200ml离子交换水中的29.64g(0.13mol)过硫酸铵与8.0g(0.02mol)硫酸铁的氧化催化剂溶液,并搅拌3小时使其反应。
对所得反应液进行渗析,除去未反应的单体、氧化剂、氧化催化剂,得到含约1.5%(质量)的聚苯乙烯磺酸掺杂聚(3,4-亚乙二氧基噻吩)的溶液(以下称为复合体溶液)。
然后,在100g复合体溶液中,一边搅拌,一边加入1.8g的5%(质量)的氨水,之后加入6.0g的N-羟乙基丙烯酰胺,得到导电性高分子溶液。
(2)电容器的制造
在蚀刻的铝箔(阳极箔)上连接阳极导线端子后,在己二酸铵10%(质量)水溶液中施加100V的电压,化学转化(氧化处理),在铝箔表面形成介电层,得到电容器中间体。
接下来,将焊接了阴极导线端子的对置的铝阴极箔通过夹在中间的纤维素制隔膜,层叠到电容器中间体的阳极箔上,将其卷绕得到电容器元件。
在减压条件下,将此电容器元件浸渍于通过(1)配制的导电性高分子溶液后,反复进行5次在120℃的热风干燥机中进行的干燥的工序,每次10分钟,从而在电容器中间体的介电层侧的表面上形成固体电解质层。
接下来,用封口橡胶将形成了固体电解质层的电容器元件封固在铝制的容器中,制造出电容器。
使用LCZ测量仪2345(エヌエフ回路設計ブロック社制造),对制得的电容器测定120Hz下的静电容量、100kHz下的等效串联电阻(ESR)的初期值。
而且,用如下方法测定电容器的耐电压值。向两电极施加直流电压,以0.2V/秒的速度升压,测定电流达到0.4A时的电压,将此电压作为耐电压值。
将其测定结果显示于表1。
[表1]
(实施例2)
除在实施例1的100g复合体溶液中,将在搅拌下加入的6.0g N-羟乙基丙烯酰胺替换为6.0g N-羟乙基乙酰胺之外,与实施例1同样地制造电容器。然后与实施例1同样地测量了静电容量、ESR、耐电压值。其测定结果显示于表1。
(实施例3)
除在实施例1的100g复合体溶液中,一边搅拌一边加入1.8g的5%(质量)的氨水后,加入4.5g聚乙二醇400(数均分子量:400),加入4.5gN-羟乙基丙烯酰胺之外,与实施例1同样地配制导电高分子溶液。用此导电性高分子溶液与实施例1同样地制造电容器。然后,与实施例1同样地测量了静电容量、ESR、耐电压值。其测定结果显示于表1。
(实施例4)
除在实施例1的100g复合体溶液中,一边搅拌一边加入1.8g的5%(质量)的氨水后,加入4.5g聚乙二醇1000(数均分子量:1000),加入4.5g N-羟乙基丙烯酰胺之外,与实施例1同样地配制导电高分子溶液。使用此导电性高分子溶液,与实施例1同样地制造了电容器。然后,与实施例1同样地测量了静电容量、ESR、耐电压值。其测定结果显示于表1。
(实施例5)
除在实施例1的100g复合体溶液中,一边搅拌一边加入1.5g的1-羟乙基咪唑后,加入4.5g聚乙二醇400,加入4.5g N-羟乙基丙烯酰胺之外,与实施例1同样地配制导电高分子溶液。使用此导电性高分子溶液,与实施例1同样地制造了电容器。然后,与实施例1同样地测量了静电容量、ESR、耐电压值。其测定结果显示于表1。
(实施例6)
除在实施例1的100g复合体溶液中,一边搅拌一边加入1.8g的5%(质量)的氨水后,加入4.5g聚乙二醇1000,加入6.0g N-羟乙基乙酰胺之外,与实施例1同样地配制导电高分子溶液。使用此导电性高分子溶液,与实施例1同样地制造了电容器。然后,与实施例1同样地测量了静电容量、ESR、耐电压值。其测定结果显示于表1。
(比较例1)
在实施例1中的复合体溶液中未加入酰胺化合物,并将其作为导电性高分子溶液使用,除此之外与实施例1同样地制造电容器。然后,与实施例1同样地测量了静电容量、ESR、耐电压值。其测定结果显示于表1。
(比较例2)
除在实施例1的100g复合体溶液中,加入1.8g的5%(质量)的氨水后,未加入酰胺化合物之外,与实施例1同样地制造了电容器。然后,与实施例1同样地测量了静电容量、ESR、耐电压值。其测定结果显示于表1。
(比较例3)
除在实施例1的100g复合体溶液中,加入1.8g的5%(质量)的氨水后,加入2.5g三羟基苯,未加入酰胺化合物之外,与实施例1同样地制造了电容器。然后,与实施例1同样地测量了静电容量、ESR、耐电压值。其测定结果显示于表1。
具有含π共轭导电性高分子、聚阴离子以及酰胺化合物的固体电解质层的实施例1~6的电容器,ESR低。而且,也可以充分确保静电容量。而且,含有离子传导性高分子的实施例3~6的电容器,耐电压性高。
具有含π共轭导电性高分子以及聚阴离子,但不含酰胺化合物的固体电解质层的比较例1~3的电容器,ESR高。
(实施例7)
(1)导电性高分子溶液的配制
将14.2g(0.1mol)的3,4-亚乙二氧基噻吩与将27.5g(0.15mol)的聚苯乙烯磺酸溶解于2000ml的离子交换水中得到的溶液进行混合。
将此混合溶液保持在20℃,一边搅拌,一边缓慢加入溶解于200ml离子交换水中的29.64g(0.13mol)过硫酸铵与8.0g(0.02mol)硫酸铁的氧化催化剂溶液,并搅拌3小时使其反应。
对所得反应液进行渗析,除去未反应的单体、氧化剂、得到含约1.5%(质量)的蓝色聚苯乙烯磺酸掺杂聚(3,4-亚乙二氧基噻吩)的溶液。将此作为复合体溶液。
然后,在10g复合体溶液中,使4.00g的N-甲基-N-乙烯基乙酰胺均匀地分散,得到导电性高分子溶液(1)。将此导电性高分子溶液(1)涂布于玻璃板上,使其在120℃的热风干燥机中干燥,形成厚2μm的导电性涂膜。然后,用ローレスタ(三菱化学制造)测定此导电性涂膜的导电度。其结果显示于表2。
[表2]
(2)电容器的制造
在蚀刻的铝箔(阳极箔)上连接阳极导线端子后,在乙二酸铵10%(质量)水溶液中施加10V的电压,化学转化(氧化处理),在铝箔表面形成介电层,得到电容器中间体。
接下来,将焊接了阴极导线端子的对置的铝阴极箔通过夹在中间的纤维素制隔膜,层叠到电容器中间体的阳极箔上,将其卷绕得到电容器元件。
将此电容器元件浸渍于导电性高分子溶液(1)后,在120℃的热风干燥机中干燥,从而在电容器中间体的介电层侧的表面上形成固体电解质层。
接下来,在铝制的容器中,填充固体电解质层形成的电容器元件以及作为电解液的己二酸氢铵20%(质量)-乙二醇80%(质量)溶液,用封口橡胶封固,制造出电容器。
使用LCZ测量仪2345(エヌエフ回路設計ブロック社制造),对制得的电容器测定120Hz下的静电容量、100kHz下的等效串联电阻(ESR)的初期值、125℃的环境下放置500小时后的ESR。
其测定结果显示于表2中。
(实施例8)
除在10g复合体溶液中使7.00g的N-甲基-N-乙烯基乙酰胺均匀地分散,配制成导电性高分子溶液(2),并使用此导电性高分子溶液(2)之外,与实施例7同样地制造电容器。然后,与实施例1同样地进行评价。评价结果显示于表2。
(实施例9)
除在10g复合体溶液中使10.00g的N-甲基-N-乙烯基乙酰胺均匀地分散,配制成导电性高分子溶液(3),并使用此导电性高分子溶液(3)之外,与实施例7同样地制造电容器。然后,与实施例1同样地进行评价。评价结果显示于表2。
(实施例10)
除在10g复合体溶液中使0.12g的N-甲基-N-乙烯基乙酰胺均匀地分散,配制成导电性高分子溶液(4),并使用此导电性高分子溶液(4)之外,与实施例7同样地制造电容器。然后,与实施例7同样地进行评价。评价结果显示于表2。
(实施例11)
除在10g复合体溶液中使50.00g的N-甲基-N-乙烯基乙酰胺均匀地分散,配制成导电性高分子溶液(5),并使用此导电性高分子溶液(5)之外,与实施例7同样地制造电容器。然后,与实施例7同样地进行评价。评价结果显示于表2。
(比较例4)
除将10g复合体溶液作为导电性高分子溶液使用之外,与实施例1同样地制造电容器。然后,与实施例7同样地进行评价。评价结果显示于表2。
(实施例12)
除未填充制造实施例7的电容器时的电解液之外,与实施例7同样地制造电容器。然后,与实施例7同样地进行评价。评价结果显示于表3。
[表3]
(实施例13)
除代替导电性高分子溶液(1)使用导电性高分子溶液(2)外,与实施例6同样地制造电容器。然后,与实施例7同样地进行评价。评价结果显示于表3。
(实施例14)
除代替导电性高分子溶液(1)使用导电性高分子溶液(3)外,与实施例12同样地制造电容器。然后,与实施例7同样地进行评价。评价结果显示于表3。
(实施例15)
除代替导电性高分子溶液(1)使用导电性高分子溶液(4)外,与实施例12同样地制造电容器。然后,与实施例7同样地进行评价。评价结果显示于表3。
(实施例16)
除代替导电性高分子溶液(1)使用导电性高分子溶液(5)外,与实施例12同样地制造电容器。然后,与实施例7同样地进行评价。评价结果显示于表3。
(比较例5)
除将复合体溶液10g作为导电性高分子溶液使用之外,与实施例12同样地制造电容器。然后,与实施例7同样地进行评价。评价结果显示于表3。
具有含π共轭导电性高分子、聚阴离子、乙烯基以及酰胺键的化合物的固体电解质层的实施例7~16的电容器,ESR低。特别是即使加热后仍可抑制ESR的上升。而且,在实施例7~16中,由于使导电性高分子溶液渗透至介电层中,所以静电容量也高。
具有包含π共轭导电性高分子以及聚阴离子,但不包含具有乙烯基以及酰胺键的化合物的固体电解质层的比较例4、5的电容器中,ESR高。
(实施例17)
(1)导电性高分子溶液的配制
将14.2g(0.1mol)的3,4-亚乙二氧基噻吩与将27.5g(0.15mol)的聚苯乙烯磺酸(分子量:约150,000)溶解于2,000ml的离子交换水中得到的溶液在20℃下进行混合。
将这样得到的混合溶液保持在20℃,一边搅拌,一边加入溶解于200ml离子交换水中的29.64g(0.13mol)过硫酸铵与8.0g(0.02mol)硫酸铁的氧化催化剂溶液,并搅拌3小时使其反应。
对所得反应液进行渗析,除去未反应的单体、氧化剂、氧化催化剂,得到含约1.5%(质量)的聚苯乙烯磺酸掺杂聚(3,4-亚乙二氧基噻吩)的溶液(以下称为复合体溶液)。
然后,在100g复合体溶液中,一边搅拌,一边加入0.36g的25%(质量)的氨水,之后加入为导电促进剂的6.0g的聚乙二醇200(数均分子量:200)、0.5g为硅烷偶联剂的3-缩水甘油醚氧基丙基三乙氧硅烷,得到pH 8.5的导电性高分子溶液。
(2)电容器的制造
在蚀刻的铝箔(阳极箔)上连接阳极导线端子后,在己二酸铵10%(质量)水溶液中施加100V的电压,化学转化(氧化处理),在铝箔表面形成介电层,得到电容器中间体。
接下来,将焊接了阴极导线端子的对置的铝阴极箔通过夹在中间的纤维素制隔膜,层叠到电容器中间体的阳极箔上,将其卷绕得到电容器元件。
在减压条件下,将此电容器元件浸渍于通过(1)配制的导电性高分子溶液后,反复进行3次在120℃的热风干燥机中进行的干燥工序,每次10分钟,从而在电容器中间体的介电层侧的表面上形成固体电解质层。
接下来,用封口橡胶将形成了固体电解质层的电容器元件封固在铝制的容器中,制造出电容器。
使用LCZ测量仪2345(エヌエフ回路設計ブロック社制造),对制得的电容器测定120Hz下的静电容量、100kHz下的等效串联电阻(ESR)的初期值。
而且,用如下方法测定电容器的耐电压值。向两电极施加直流电压,以0.2V/秒的速度升压,测定电流达到0.4A时的电压,将此电压作为耐电压值。
将这些测定结果显示于表4。
[表4]
静电容量(μF) | ESR(mΩ) | 耐电压值(V) | |
实施例17 | 48 | 18 | 95 |
实施例18 | 47 | 20 | 90 |
实施例19 | 47 | 34 | 95 |
实施例20 | 49 | 23 | 80 |
实施例21 | 48 | 30 | 100 |
实施例22 | 48 | 107 | 110 |
实施例23 | 48 | 21 | 105 |
实施例24 | 48 | 18 | 100 |
实施例25 | 48 | 144 | 110 |
比较例6 | 6 | 553 | 43 |
比较例7 | 48 | 19 | 80 |
比较例8 | 47 | 20 | 70 |
比较例9 | 48 | 24 | 70 |
比较例10 | 48 | 26 | 80 |
比较例11 | 48 | 19 | 85 |
(实施例18)
除了在实施例17的100g复合体溶液中,用5.0g二甲亚砜代替6.0g的聚乙二醇200,作为导电促进剂加入之外,与实施例17同样地制造电容器。然后,与实施例17同样地测定静电容量、ESR、耐电压值。将这些测定结果显示于表4。
(实施例19)
除向实施例17的100g复合体溶液中,加入0.4g咪唑、0.6g的3-缩水甘油醚氧基丙基三甲氧硅烷之外,与实施例17同样地制造电容器。然后,与实施例17同样地测定静电容量、ESR、耐电压值。将这些测定结果显示于表4。
(实施例20)
除将0.6g的3-缩水甘油醚氧基丙基三甲氧硅烷用0.6g的3-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧硅烷(メタクリロリキシプロピルトリメトキシシラン)代替之外,与实施例19同样地制造电容器。然后,与实施例17同样地测定静电容量、ESR、耐电压值。将这些测定结果显示于表4。
(实施例21)
除向实施例17的100g复合体溶液中,加入0.4g咪唑、0.6g的3-缩水甘油醚氧基丙基三甲氧硅烷以及3.6g的二甲亚砜之外,与实施例17同样地制造电容器。然后,与实施例17同样地测定静电容量、ESR、耐电压值。将这些测定结果显示于表4。
(实施例22)
除将0.6g的3-缩水甘油醚氧基丙基三甲氧硅烷用0.6g的3-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧硅烷代替之外,与实施例21同样地制造电容器。然后,与实施例17同样地测定静电容量、ESR、耐电压值。将这些测定结果显示于表4。
(实施例23)
除向实施例17的100g复合体溶液中,加入0.4g咪唑、0.6g的3-缩水甘油醚氧基丙基三甲氧硅烷以及3.6g聚乙二醇400之外,与实施例17同样地制造电容器。然后,与实施例17同样地测定静电容量、ESR、耐电压值。将这些测定结果显示于表4。
(实施例24)
除将0.6g的3-缩水甘油醚氧基丙基三甲氧硅烷用0.6g的3-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧硅烷代替之外,与实施例23同样地制造电容器。然后,与实施例17同样地测定静电容量、ESR、耐电压值。将这些测定结果显示于表4。
(实施例25)
除将0.6g的3-缩水甘油醚氧基丙基三甲氧硅烷用0.6g的N-(2-氨乙基)-3-氨丙基三甲氧硅烷(N-(2-アミノエチル)-3-アミノプロピルトリトキシシラン)替代之外,与实施例23同样地制造电容器。然后,与实施例17同样地测定静电容量、ESR、耐电压值。将这些测定结果显示于表4。
(比较例6)
除将实施例17的复合体溶液作为导电性高分子溶液使用外,与实施例17同样地制造电容器。然后,与实施例17同样地测定静电容量、ESR、耐电压值。将这些测定结果显示于表4。
(比较例7)
除向实施例17的100g复合体溶液中加入0.36g的25%(质量)氨水、6.0g聚乙二醇200,未加入3-缩水甘油醚氧基丙基三乙氧硅烷之外,与实施例17同样地制造电容器。然后,与实施例17同样地测定静电容量、ESR、耐电压值。将这些测定结果显示于表4。
(比较例8)
除向实施例17的100g复合体溶液中加入0.36g的25%(质量)氨水、5.0g的二甲亚砜,未加入3-缩水甘油醚氧基丙基三乙氧硅烷之外,与实施例17同样地制造电容器。然后,与实施例17同样地测定静电容量、ESR、耐电压值。将这些测定结果显示于表4。
(比较例9)
除未加入0.6g的3-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧硅烷之外,与实施例19同样地制造电容器。然后,与实施例17同样地测定静电容量、ESR、耐电压值。将这些测定结果显示于表4。
(比较例10)
除未加入0.6g的3-缩水甘油醚氧基丙基三甲氧硅烷之外,与实施例21同样地制造电容器。然后,与实施例17同样地测定静电容量、ESR、耐电压值。将这些测定结果显示于表4。
(比较例11)
除未加入0.6g的3-缩水甘油醚氧基丙基三甲氧硅烷之外,与实施例23同样地制造电容器。然后,与实施例17同样地测定静电容量、ESR、耐电压值。将这些测定结果显示于表4。
具有含π共轭导电性高分子、聚阴离子、导电促进剂以及硅烷偶联剂的固体电解质层的实施例17~25的电容器,耐电压性高。而且,实施例17~25的电容器,将ESR降至可实用的程度,确保充分的静电容量。
相反,具有不含硅烷偶联剂的固体电解质层的比较例6~11的电容器,耐电压性低。
(实施例26)
(1)导电性高分子溶液的配制
将14.2g的3,4-亚乙二氧基噻吩与将36.7g的聚苯乙烯磺酸溶解于2000ml的离子交换水中得到的溶液在20℃下进行混合。
将这样得到的混合溶液保持在20℃,一边搅拌,一边缓慢加入溶解于200ml离子交换水中的29.64g过硫酸铵与8.0g硫酸铁的氧化催化剂溶液,并搅拌3小时使其反应。
在所得到的反应液中加入2000ml的离子交换水,使用超滤法去除大约2000ml的溶液。将该操作重复进行三次。
然后,向所得溶液中加入200ml稀释为10%(质量)的硫酸和2000ml的离子交换水,使用超滤法去除大约2000ml的溶液,向其中加入2000ml的离子交换水,用超滤法去除大约2000ml的溶液。将该操作重复进行三次。
接着,在所得的溶液中加入2000ml的离子交换水,使用超滤法去除大约2000ml的溶液。将该操作重复进行5次,得到含有大约1.5%(质量)的蓝色聚苯乙烯磺酸掺杂聚(3,4-亚乙二氧基噻吩)(PSS-PEDOT)的聚合物溶液。
向得到的100g聚合物溶液中加入2.79g的咪唑,使其均匀地分散,得到导电性高分子溶液。
(2)含有低热膨胀聚合物溶液的配制
1g为水系聚氨酯的レザミンD-6300(大日精化工业制造、30%(质量)、30℃~120℃的平均热膨胀系数:280ppm/℃)中加入299g的离子交换水,从而配制出300g 0.1%(质量)的低热膨胀聚合物溶液A。
(3)电容器的制造
在蚀刻的铝箔(阳极箔)上连接阳极导线端子后,在己二酸铵10%(质量)水溶液中,化学转化(氧化处理),在铝箔表面形成介电层,得到电容器中间体。
接下来,将焊接了阴极导线端子的对置的铝阴极箔层叠在电容器中间体的阳极箔上,将其卷绕得到电容器元件。在前述操作时,将隔膜夹在在电容器中间体的阳极箔与阴极箔之间。
将此电容器元件浸渍于通过(2)配制的低热膨胀聚合物溶液A后,在120℃的热风干燥机中干燥,使在阳极箔的介电层与阴极箔之间形成中间层。
然后,将形成了中间层的电容器元件浸渍于通过(1)配制的导电性高分子溶液后,在120℃的热风干燥机中干燥,从而在电容器中间体的介电层侧的表面上形成固体电解质层。
接下来,在铝制的容器中,填充固体电解质层形成的电容器元件以及为电解液的己二酸氢铵20%(质量)-乙二醇80%(质量)溶液,用封口橡胶封固,从而制造出电容器。
(实施例27)
配制了含有0.1%(质量)水溶性聚酯(プラスコートZ-561,互应化学工业制造,在30℃~120℃的平均热膨胀系数:65ppm/℃)的低热膨胀聚合物溶液B。
然后,除用低热膨胀聚合物溶液B代替低热膨胀聚合物溶液A之外,与实施例26(3)同样地制造电容器。
(实施例28)
配制含有0.1%(质量)的可溶于溶剂的聚酰亚胺(4,4’-氧双邻苯二甲酸酐及2,4-甲苯二胺的共聚物、在30℃~120℃的平均热膨胀系数:25ppm/℃)的低热膨胀聚合物溶液C。
然后,除用低热膨胀聚合物溶液C代替低热膨胀聚合物溶液A之外,与实施例26(3)同样地制造电容器。
(比较例12)
在实施例26的电容器的制造中,除未形成中间层之外,与实施例26同样地制造了电容器。
(比较例13)
在实施例26的电容器的制造中,未形成中间层,而且将电容器元件浸渍于在2000ml离子交换水中溶解了14.2g的3,4-亚乙二氧基噻吩及98.5g的对甲苯磺酸铁(Ⅲ)的溶液,利用化学氧化聚合形成固体电解质层,除此之外与实施例26同样地制造了电容器。
<评价>
测定所得的电容器的耐电压值、120Hz下的静电容量、100Hz下的等价串联电阻(ESR)。其测定结果显示于表5。
另外,用以下方法测定耐电压值。即,向所得电容器的两电极施加直流电压,以0.2V/秒的速度升压,测定电流达到0.4A时的电压,将此电压作为耐电压值。
120Hz下的静电容量、100kHz下的等效串联电阻(ESR)是使用LCZ测量仪2345(エヌエフ回路設計ブロック社制造)测定的。
[表5]
具有中间层的实施例26~28的电容器的耐电压值高,不具有中间层的比较例12、13的电容器的耐电压值低。而且,利用化学氧化聚合形成固体电解质层的比较例13的电容器生产率低。
(实施例29)
(1)导电性高分子溶液的配制
将14.2g(0.1mol)的3,4-亚乙二氧基噻吩与将27.5g(0.15mol)的聚苯乙烯磺酸(分子量:约150,000)溶解于2000ml的离子交换水中得到的溶液在20℃下进行混合。
将这样得到的混合溶液保持在20℃,一边搅拌,一边加入溶解于200ml离子交换水中的29.64g(0.13mol)过硫酸铵与8.0g(0.02mol)硫酸铁的氧化催化剂溶液,并搅拌3小时使其反应。
对所得反应液进行渗析,除去未反应的单体、氧化剂、氧化催化剂,得到含约1.5%(质量)的聚苯乙烯磺酸掺杂聚(3,4-亚乙二氧基噻吩)的溶液(以下称为复合体溶液)。
然后,在100g复合体溶液中,使2.5g的1-(2-羟乙基)咪唑溶液,再加入6.0g二乙二醇,得到pH8.3的导电性高分子溶液。
为评价π共轭导电性高分子的性能,在玻璃上涂布得到的导电性高分子溶液,在120℃的热风干燥机中干燥,形成厚2μm的导电性涂膜,用ロレスタ(三菱化学制造)测定导电度。其结果显示于表6。
[表6]
(2)电容器的制造
在蚀刻的铝箔(阳极箔)上连接阳极导线端子后,在己二酸铵10%(质量)水溶液中施加100V的电压,化学转化(氧化处理),在铝箔表面形成介电层,得到电容器中间体。
接下来,将焊接了阴极导线端子的对置铝阴极箔通过夹在中间的纤维素制隔膜,层叠到电容器中间体的阳极箔上,将其卷绕得到电容器元件。
在减压条件下,将此电容器元件浸渍于通过(1)配制的导电性高分子溶液后,反复进行3次在120℃的热风干燥机中进行的干燥工序,每次10分钟,从而在电容器中间体的介电层侧的表面上形成固体电解质层。
接下来,用封口橡胶将形成了固体电解质层的电容器元件封固在铝制的容器中,制造出电容器。
使用LCZ测量仪2345(エヌエフ回路設計ブロック社制造),对制得的电容器测定120Hz下的静电容量、100kHz下的等效串联电阻(ESR)的初期值、在105℃1000小时后的ESR值。其结果显示于表6。
(实施例30)
除在100g通过实施例29的(1)得到的复合体溶液中,加入为碱性化合物的0.36g的25%(质量)氨水后,并加入为导电促进剂的4.5g硫二甘醇之外,与实施例29同样地得到pH 8.4的导电性高分子溶液。然后,与实施例29同样地形成导电性涂膜,测定导电度。而且,与实施例29同样地制造电容器,对制得的电容器测定120Hz下的静电容量、100kHz下的ESR的初期值、105℃1000小时后的ESR值。
其测定结果显示于表6。
(实施例31)
除在100g通过实施例29的(1)得到的复合体溶液中,加入0.36g的25%(质量)氨水后,并加入2.5g没食子酸甲酯之外,与实施例29同样地得到pH 8.2的导电性高分子溶液。然后,与实施例29同样地形成导电性涂膜,测定导电度。而且,与实施例29同样地制造电容器,对制得的电容器测定120Hz下的静电容量、100kHz下的ESR的初期值、105℃1000小时后的ESR值。其测定结果显示于表6。
(实施例32)
除在100g通过实施例29的(1)得到的复合体溶液中,加入4.5g酒石酸,并加入为碱性化合物的二乙胺之外,与实施例29同样地得到pH 7.5的导电性高分子溶液。然后,与实施例29同样地形成导电性涂膜,测定导电度。而且,与实施例29同样地制造电容器,对制得的电容器测定120Hz下的静电容量、100kHz下的ESR的初期值、105℃1000小时后的ESR值。其测定结果显示于表6。
(实施例33)
除在100g通过实施例29的(1)得到的复合体溶液中,加入2.0g咪唑和3.0g二乙二醇·二甲醚之外,与实施例29同样地得到pH 8.1的导电性高分子溶液。然后,与实施例29同样地形成导电性涂膜,测定导电度。而且,与实施例29同样地制造电容器,对制得的电容器测定120Hz下的静电容量、100kHz下的ESR的初期值、105℃1000小时后的ESR值。其测定结果显示于表6。
(实施例34)
除在100g通过实施例29的(1)得到的复合体溶液中,加入0.36g的25%(质量)氨水和3.0g四乙二醇·二甲醚之外,与实施例29同样地得到pH 8.6的导电性高分子溶液。然后,与实施例29同样地形成导电性涂膜,测定导电度。而且,与实施例29同样地制造电容器,对制得的电容器测定120Hz下的静电容量、100kHz下的ESR的初期值、105℃1000小时后的ESR值。其结果显示于表6。
(实施例35)
除在100g通过实施例29的(1)得到的复合体溶液中,加入2.5g的1-(2-羟乙基咪唑)和3.0g乙二醇二缩水甘油醚之外,与实施例29同样地得到pH 8.3的导电性高分子溶液。然后,与实施例29同样地形成导电性涂膜,测定导电度。而且,与实施例29同样地制造电容器,对制得的电容器测定120Hz下的静电容量、100kHz下的ESR的初期值、105℃1000小时后的ESR值。其测定结果显示于表6。
(实施例36)
除在100g通过实施例29的(1)得到的复合体溶液中,加入0.36g的25%(质量)氨水和6.0g的丙烯酸缩水甘油醚之外,与实施例29同样地得到pH 8.5的导电性高分子溶液。然后,与实施例29同样地形成导电性涂膜,测定导电度。而且,与实施例29同样地制造电容器,对制得的电容器测定120Hz下的静电容量、100kHz下的ESR的初期值、105℃1000小时后的ESR值。其测定结果显示于表6。
(实施例37)
除在100g通过实施例29的(1)得到的复合体溶液中,加入2.5g的1-(2-羟乙基咪唑)和4.5g的N,N-二甲基丙烯酰胺之外,与实施例29同样地得到pH 8.3的导电性高分子溶液。然后,与实施例29同样地形成导电性涂膜,测定导电度。而且,与实施例29同样地制造电容器,对制得的电容器测定120Hz下的静电容量、100kHz下的ESR的初期值、105℃1000小时后的ESR值。其测定结果显示于表6。
(实施例38)
除在100g通过实施例29的(1)得到的复合体溶液中,加入0.30g的25%(质量)氨水和5g马来酰亚胺之外,与实施例29同样地得到pH 8.1的导电性高分子溶液。然后,与实施例29同样地形成导电性涂膜,测定导电度。而且,与实施例29同样地制造电容器,对制得的电容器测定120Hz下的静电容量、100kHz下的ESR的初期值、105℃1000小时后的ESR值。其测定结果显示于表6。
(实施例39)
除在100g通过实施例29的(1)得到的复合体溶液中,加入0.30g的25%(质量)氨水和3.0g四乙二醇·二甲醚及5g的N,N-二甲基乙酰胺外,与实施例29同样地得到pH 8.1的导电性高分子溶液。然后,与实施例29同样地形成导电性涂膜,测定导电度。而且,与实施例29同样地制造电容器,对制得的电容器测定120Hz下的静电容量、100kHz下的ESR的初期值、105℃1000小时后的ESR值。其测定结果显示于表6。
(实施例40)
除在100g通过实施例29的(1)得到的复合体溶液中,加入2.5g的乙烯基咪唑和5.0g的N-乙烯基吡咯烷酮及4.0g丙烯酸缩水甘油醚之外,与实施例29同样地得到pH 8.1的导电性高分子溶液。然后,与实施例29同样地形成导电性涂膜,测定导电度。而且,与实施例29同样地制造电容器,对制得的电容器测定120Hz下的静电容量、100kHz下的ESR的初期值、105℃1000小时后的ESR值。其测定结果显示于表6。
(比较例14)
除在实施例29的(1)中,未向复合体溶液中加入二乙二醇之外,与实施例29同样地得到pH 2.0的导电性高分子溶液。然后,与实施例29同样地形成导电性涂膜,测定导电度。而且,与实施例29同样地制造电容器,对制得的电容器测定120Hz下的静电容量、100kHz下的ESR的初期值、105℃1000小时后的ESR值。其测定结果显示于表6。
(比较例15)
向100g通过实施例29的(1)得到的复合体溶液中,加入0.36g的25%(质量)氨水,得到调节至pH 8.6的导电性高分子溶液。然后,与实施例29同样地形成导电性涂膜,测定导电度。而且,与实施例29同样地制造电容器,对制得的电容器测定120Hz下的静电容量、100kHz下的ESR的初期值、105℃1000小时后的ESR值。其测定结果显示于表6。
(比较例16)
向100g通过实施例29的(1)得到的复合体溶液中,加入6.0g乙二醇,得到pH 2.1的导电性高分子溶液。然后,与实施例29同样地形成导电性涂膜,测定导电度。而且,与实施例29同样地制造电容器,对制得的电容器测定120Hz下的静电容量、100kHz下的ESR的初期值、105℃1000小时后的ESR值。其测定结果显示于表6。
(比较例17)
向100g通过实施例29的(1)得到的复合体溶液中,加入7.5g N-甲基吡咯烷酮,得到pH 2.1的导电性高分子溶液。然后,与实施例29同样地形成导电性涂膜,测定导电度。而且,与实施例29同样地制造电容器,对制得的电容器测定120Hz下的静电容量、100kHz下的ESR的初期值、105℃1000小时后的ESR值。其测定结果显示于表6。
涂布含有π共轭导电性分子、聚阴离子、导电促进剂、碱性化合物以及溶剂的导电性高分子溶液,所形成的实施例29~40的导电性涂膜的导电度(导电性)高。而且,将实施例29~40的导电性涂膜作为固体电解质层使用的电容器,静电容量高,ESR低。
未加入导电促进剂的比较例15的导电性涂膜导电度低。而且,比较例15的将导电性涂膜作为固体电解质层使用的电容器,ESR高。
而且,未加入碱性化合物的比较例16、17的导电性涂膜,虽然导电度高,但是静电容量低,并且ESR高。
Claims (22)
1.一种导电性高分子溶液,其特征在于,包含π共轭导电性高分子、聚阴离子、导电促进剂、碱性化合物以及溶剂,
所述导电促进剂是选自由以下化合物构成的组中的一种以上的化合物:含氮芳香族环状化合物、具有两个以上羟基的化合物、具有两个以上羧基的化合物、具有一个以上羟基以及一个以上羧基的化合物、具有酰胺基的化合物、具有酰亚胺基的化合物、内酰胺化合物、和具有缩水甘油基的化合物。
2.根据权利要求1所述的导电性高分子溶液,其特征在于,所述碱性化合物为含氮芳香族环状化合物。
3.根据权利要求1或2所述的导电性高分子溶液,其特征在于,所述溶剂为水和在0.1MPa压力下具有100℃以上沸点的有机溶剂的混合溶剂。
4.一种导电性涂膜,其特征在于,通过涂布并干燥权利要求1至3中任一项所述的导电性高分子溶液而形成。
5.一种电容器,其特征在于,具有由阀金属构成的阳极、通过氧化阳极的表面而形成的介电层以及形成于介电层表面上的固体电解质层,其中,
所述固体电解质层由权利要求4所述的导电性涂膜构成。
6.一种电容器制造方法,其特征在于,包括以下步骤:在通过氧化由阀金属构成的阳极的表面而形成的介电层的表面涂布权利要求1至3中任一项所述的导电性高分子溶液,形成固体电解质层。
7.根据权利要求1所述的导电性高分子溶液,其特征在于,所述碱性化合物为氢氧化钠、氢氧化钾、氢氧化钙或氨的无机碱化合物;或者为含氮芳香族环状化合物(芳香族胺)、脂肪族胺或金属醇盐的有机碱化合物。
8.根据权利要求1所述的导电性高分子溶液,其特征在于,所述导电促进剂的含氮芳香族环状化合物是选自由含有一个氮原子的吡啶类及其衍生物、含有两个氮原子的咪唑类及其衍生物、嘧啶类及其衍生物、吡嗪类及其衍生物、含有三个氮原子的三嗪类及其衍生物组成的组中的一种以上的化合物。
9.根据权利要求1所述的导电性高分子溶液,其特征在于,所述含氮芳香族环状化合物的含量为相对于1摩尔的所述聚阴离子的阴离子基团单位在0.1~100摩尔的范围。
10.根据权利要求1所述的导电性高分子溶液,其特征在于,所述具有两个以上羟基的化合物为选自由多元脂肪醇、高分子醇以及芳香族化合物组成的组中的一种以上的化合物,
其中,所述多元脂肪醇为乙二醇、二乙二醇、三乙二醇、丙二醇、二丙二醇、1,3-丁二醇、1,4-丁二醇、甘油、二甘油、D-葡萄糖、D-葡萄糖醇、异戊二醇、二羟甲基丙酸、丁二醇、1,5-戊二醇、1,6-己二醇、1,9-壬二醇、新戊二醇、三羟甲基乙烷、三羟甲基丙烷、季戊四醇、二季戊四醇、硫二甘醇、葡萄糖、聚乙二醇、聚丙二醇、酒石酸、D-葡萄糖二酸或戊烯二酸,
所述高分子醇是聚乙烯醇、纤维素、多糖或糖醇,
所述芳香族化合物是1,4-二羟基苯、1,3-二羟基苯、2,3-二羟基-1-十五烷基苯、2,4-二羟基-苯乙酮、2,5-二羟基-苯乙酮、2,4-二羟基-二苯甲酮、2,6-二羟基-二苯甲酮、3,4-二羟基-二苯甲酮、3,5-二羟基-二苯甲酮、2,4’-二羟基-二苯基砜、2,2’,5,5’-四羟基-二苯基砜、3,3’,5,5’-四甲基-4,4’-二羟基二苯基砜、龙胆酸及其盐、2,3-二羟基苯甲酸、2,4-二羟基苯甲酸、2,5-二羟基苯甲酸、2,6-二羟基苯甲酸、3,5-二羟基苯甲酸、1,4-对苯二酚磺酸及其盐类、4,5-羟基苯-1,3-二磺酸及其盐类、1,5-二羟基萘、1,6-二羟基萘、2,6-二羟基萘、2,7-二羟基萘、2,3-二羟基萘、1,5-二羟基萘-2,6-二羧酸、1,6-二羟基萘-2,5-二羧酸、1,5-二羟基萘甲酸、1,4-二羟基-2-萘甲酸苯酯、4,5-二羟基萘-2,7-二磺酸及其盐类、1,8-二羟基-3,6-萘二磺酸及其盐类、6,7-二羟基-2-萘磺酸及其盐类、1,2,3-三羟基苯(焦酚)、1,2,4-三羟基苯、5-甲基-1,2,3-三羟基苯、5-乙基-1,2,3-三羟基苯、5-丙基-1,2,3-三羟基苯、三羟基苯甲酸、三羟基苯乙酮、三羟基二苯甲酮、三羟基苯甲醛、三羟基蒽醌、2,4,6-三羟基苯、四羟基-对苯醌、四羟基蒽醌、没食子酸甲酯、没食子酸乙酯或氢醌磺酸钾。
11.根据权利要求1所述的导电性高分子溶液,其特征在于,所述具有两个以上羟基的化合物的含量为相对于1摩尔的所述聚阴离子的阴离子基团单位在0.05~50摩尔的范围。
12.根据权利要求1所述的导电性高分子溶液,其特征在于,所述具有两个以上羧基的化合物是选自由脂肪族羧酸类化合物、在芳环上至少结合一个以上羧基的芳香族羧酸类化合物、二甘醇酸、4,4'-氧二丁酸、亚硫基二乙酸、亚硫基二丁酸、亚氨基二乙酸、亚氨基丁酸组成的组中的一种以上的化合物,
其中,所述脂肪族羧酸类化合物为马来酸、富马酸、衣康酸、柠康酸、丙二酸、1,4-己二酸、琥珀酸、酒石酸、己二酸、D-葡糖二酸、戊烯二酸或柠檬酸,
所述在芳环上至少结合一个以上羧基的芳香族羧酸类化合物为邻苯二甲酸、对苯二甲酸、间苯二甲酸、四氢邻苯二甲酸酐、5-磺基间苯二甲酸、5-羟基间苯二甲酸、甲基四氢邻苯二甲酸酐、4,4'-氧双邻苯二甲酸、联苯四甲酸二酐、苯酮四羧酸二酐、萘二羧酸、偏苯三酸或均苯四甲酸。
13.根据权利要求1所述的导电性高分子溶液,其特征在于,所述具有两个以上羧基的化合物的含量为相对于1摩尔的所述聚阴离子的阴离子基团单位在0.1~30摩尔的范围。
14.根据权利要求1所述的导电性高分子溶液,其特征在于,所述具有一个以上羟基以及一个以上羧基的化合物为选自由酒石酸、甘油酸、二羟甲基丁酸、二羟甲基丙酸、D-葡糖二酸和戊烯二酸组成的组中的一种以上的化合物。
15.根据权利要求1所述的导电性高分子溶液,其特征在于,所述具有一个以上羟基以及一个以上羧基的化合物的含量相对于合计100质量份的所述聚阴离子和所述π共轭导电性高分子为1~5,000质量份。
16.根据权利要求1所述的导电性高分子溶液,其特征在于,所述具有酰胺基的化合物是选自由N-羟乙基丙烯酰胺、N-羟丙基丙烯酰胺、N-羟丁基丙烯酰胺、N-羟乙基乙酰胺、N-羟丙基乙酰胺和N-羟丁基乙酰胺组成的组中的一种以上的化合物。
17.根据权利要求1所述的导电性高分子溶液,其特征在于,所述具有酰胺基的化合物的含量相对于合计100质量份的所述聚阴离子和所述π共轭导电性高分子为1~5,000质量份。
18.根据权利要求1所述的导电性高分子溶液,其特征在于,所述具有酰亚胺基的化合物是选自由邻苯二甲酰亚胺及邻苯二甲酰亚胺衍生物、琥珀酰亚胺及琥珀酰亚胺衍生物、苯甲酰亚胺及苯甲酰亚胺衍生物、马来酰亚胺及马来酰亚胺衍生物和萘二甲酰亚胺及萘二甲酰亚胺衍生物组成的组中的一种以上的化合物。
19.根据权利要求1所述的导电性高分子溶液,其特征在于,所述内酰胺化合物是选自由4-戊内酰胺、4-戊内酰胺-5-甲基-2-吡咯烷酮、5-甲基-2-吡咯烷酮、6-己内酰胺和己内酰胺组成的组中的一种以上的化合物。
20.根据权利要求1所述的导电性高分子溶液,其特征在于,所述内酰胺化合物的含量相对于合计100质量份的所述聚阴离子和所述π共轭导电性高分子为10~10,000质量份。
21.根据权利要求1所述的导电性高分子溶液,其特征在于,所述具有缩水甘油基的化合物是选自乙基缩水甘油醚、丁基缩水甘油醚、叔丁基缩水甘油醚、烯丙基缩水甘油醚、苄基缩水甘油醚、缩水甘油基苯醚、双酚A二缩水甘油醚、丙烯酸缩水甘油醚、甲基丙烯酸缩水甘油醚组成的组中的一种以上的化合物。
22.根据权利要求1所述的导电性高分子溶液,其特征在于,所述具有缩水甘油基的化合物的含量相对于合计100质量份的所述聚阴离子和所述π共轭导电性高分子为10~10,000质量份。
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