CN106206021B - 潮湿环境用固体电解电容器 - Google Patents

Abstract

一种在潮湿条件下具有良好性能的电容器组件。在潮湿环境中具有良好性能是部分由于在固体电解质中使用了含下述式(I)重复单元的固有导电聚合物：

其中：R是(CH₂)_a‑O‑(CH₂)_b；a是0–10；b是1–18；Z是阴离子；及X是阳离子。由于其独特结构，这种聚合物对水分不是很敏感。因此，即使暴露于较高湿度水平时，所得电容器组件仍具有优异的电气性能。

Description

潮湿环境用固体电解电容器

技术领域

本发明涉及一种电容器，尤其是一种潮湿环境用固体电解电容器。

背景技术

固体电解电容器(如钽电容器)通常是将金属粉末(如钽)在金属引线周围压紧、烧结压紧部件、对烧结阳极进行阳极氧化，然后涂覆固体电解质形成的。由于固有导电聚合物的等效串联电阻(“ESR”)低，失效模式是“非燃烧/非点燃”模式，因此，通常被用作固体电解质。例如，这类电解质可以在催化剂和掺杂剂存在下通过3,4-二氧噻吩(“EDOT”)单体的原位化学聚合形成。例如，这类电解质可以在催化剂和掺杂剂存在下通过3,4-二氧噻吩(“EDOT”)单体的原位化学聚合形成。但是，采用原位聚合聚合物的传统电容器的漏电流(“DCL”)相对较高，高电压(例如快速通电或操作电流尖峰)时出现故障。在试图克服这些问题时，人们也采用由聚(3,4-乙烯二氧噻吩)和聚(苯乙烯磺酸)的复合物(“PEDOT:PSS”)形成的分散体。虽然PEDOT:PSS分散体可以改善某些性能，但是，这种聚合物暴露于潮湿环境(例如，85％相对湿度)时容易氧化，因此，降低了电容器组件的热稳定性。

因此，目前需要一种高湿度环境中性能改进的电容器。

发明内容

根据本发明的一个实施例，公开了一种与相对湿度大约40％或以上环境接触的电容器组件。所述电容器组件包括电容器元件，所述电容器元件包括含烧结多孔体上形成的介质的阳极和覆盖在阳极上的固体电解质。固体电解质包括含下述式(I)重复单元的固有导电聚合物：

其中：

R是(CH₂)_a-O-(CH₂)_b；

a是0–10；

b是1–18；

Z是阴离子；及

X是阳离子。

本发明的其它特点和方面将在下文进行更详细的说明。

附图说明

本发明的完整和具体说明，包括对于本领域技术人员而言的最佳实施例，在具体实施方式中结合附图作进一步描述。

图1是本发明电容器组件一个实施例的剖视图；

图2是本发明电容器组件另一个实施例的剖视图；

图3是本发明电容器组件另一个实施例的剖视图；及

图4是本发明电容器组件另一个实施例的剖视图。

在本发明说明书和附图中，重复使用参考符号用于表示本发明相同或类似的特点或元件。

具体实施方式

对于本领域技术人员来说，下面的内容仅作为本发明的具体实施例，并不是对本发明保护范围的限制，保护范围在示范性结构中得到体现。

一般说来，本发明涉及一种在潮湿环境中具有良好性能的电容器组件。在潮湿环境中具有良好性能是部分由于在固体电解质中使用了含下述式(I)重复单元的固有导电聚合物：

其中：

R是(CH₂)_a-O-(CH₂)_b；

a是0-10，在一些实施例中，是0-6，在一些实施例中，是1–4(例如，1)；

b是1-18，在一些实施例中，是1-10，在一些实施例中，是2–6(例如，3、4或5)；

Z是阴离子，如SO₃ ^-、C(O)O^-、BF₄ ^-、CF₃SO₃ ^-、SbF₆ ^-、N(SO₂CF₃)₂ ^-、C₄H₃O₄ ^-、ClO₄ ^-等；

X是阳离子，如氢离子、碱金属离子(如锂、钠、铷、铯或钾)、铵离子等。

由于其独特结构，这种聚合物对水分不是很敏感。因此，得到的电容器组件即使暴露于高湿度环境，例如，置于相对湿度大约40％或更高，在一些实施例中，相对湿度大约45％或更高，在一些实施例中，大约50％或更高，及在一些实施例中，大约70％或更高(例如，大约85％至100％)的环境中时也具有优异的电性能。相对湿度可以，例如，按照ASTME337-02的方法A(2007)测定。潮湿环境可以是电容器组件本身的内部环境，或可以是电容器组件贮存与/或使用期间暴露的外部环境。电容器还具有较低的等效串联电阻(“ESR”)，例如，工作频率100kHz时测定的等效串联电阻是大约200毫欧，在一些实施例中，大约低于150毫欧，在一些实施例中，约为0.01–125毫欧，在一些实施例中约为0.1–100毫欧。电容器还具有相对较高的湿电容百分数，使其在大气湿度存在条件下仅有较小的电容损失与/或波动。这种性能特点可通过用下式确定的“湿-干电容百分数”定量：

湿-干电容百分数＝(干电容/湿电容)×100

例如，电容器的湿-干电容百分数是大约50％或更高，在一些实施例中是大约60％或更高，在一些实施例中，是大约70％或更高，在一些实施例中，是大约80％至100％。在频率120Hz测定的干电容可以是大约30纳法拉/平方厘米(“nF/cm²”)或更高，在一些实施例中，是大约100nF/cm²或更高，在一些实施例中，是大约200至大约3000nF/cm²，在一些实施例中，是大约400至大约2000nF/cm²。甚至在高温维持较长时间后，以上ESR和电容值仍然能够得到保持。例如，在温度50℃-250℃，在一些实施例中，在70℃–200℃，在一些实施例中，在80℃–大约150℃(例如85℃)及高湿度水平时，这些数值可保持大约100小时或更长，在一些实施例中，可保持大约300小时-大约3000小时，一些实施例中，可保持大约400小时–大约2500小时(如500小时、600小时、700小时、800小时、900小时、1000小时、1100小时、1200小时或2000小时)。在一些实施例中，例如，在温度85℃时，这些数值可以保持1000小时。

下面将更为详细地说明本发明的各种实施例。

I.电容器元件

A.阳极体

电容器元件包括阳极，阳极包含在烧结多孔体上形成的介质。多孔阳极体可由包含一种阀金属(即能够氧化的金属)或基于阀金属的化合物，如钽、铌、铝、铪、钛及它们各自的合金、氧化物、氮化物等的粉末形成。粉末通常由其中钽盐(例如，氟钽酸钾(K₂TaF₇)、氟钽酸钠(Na₂TaF₇)、五氯化钽(TaCl₅)等)与还原剂反应的还原工艺形成。还原剂可以是液体、气体(如氢气)或固体，如金属(如钠)、金属合金或金属盐的形式。在一个实施例中，例如，钽盐(如TaCl₅)可在温度大约900℃至大约2000℃加热，在一些实施例中，大约1000℃至大约1800℃，在一些实施例中，大约1100℃至大约1600℃加热，形成蒸气，这些蒸气可在气体还原剂(如氢气)存在下被还原。关于所述还原反应的其它详细情况在Maeshima等的专利WO2014/199480中进行了描述。还原后，可以将产品冷却、压碎，并清洗，形成粉末。

根据应用，粉末的比电荷通常是大约2000至大约800000微法拉*伏特每克(“μF*V/g”)。例如，在一些实施例中，采用比电荷大约100000至大约800000μF*V/g，在一些实施例中，大约120000至大约700000μF*V/g，在一些实施例中，大约150000至大约600000μF*V/g的高电荷粉末。在一些实施例中，采用比电荷大约2000至大约100000μF*V/g，在一些实施例中，大约5000至大约80000μF*V/g，在实施例中，大约10000至大约70000μF*V/g的低电荷粉末。正如本领域所熟悉的那样，比电荷可以通过电容乘以施加的阳极氧化电压，然后将此乘积除以阳极氧化电极体的重量而确定。

粉末可以是包含初级粒子的自由流动细粉末。粉末初级粒子的粒度中值(D50)是大约5至大约500纳米，在一些实施例中，是大约10至大约400纳米，在一些实施例中，是大约20至大约250纳米，例如，粒度中值采用BECKMAN COULTER Corporation制造的激光粒径分布分析仪(如LS-230)，任选将粒子超声波振动70秒后测定。初级粒子通常具有三维颗粒形状(例如，节结状或角状)。这样的粒子通常具有相对较低的“纵横比”，纵横比是颗粒的平均直径或宽度除以平均厚度(“D/T”)。例如，粒子的纵横比可以是大约4或更低，在一些实施例中，是大约3或更低，在一些实施例中，是大约1至大约2。除初级粒子之外，粉末还包含其它类型的颗粒，如初级粒子聚集(附聚)形成的次级粒子。这些次级粒子的粒度中值(D50)是大约1至大约500微米，在一些实施例中，是大约10至大约250微米。

粒子聚集可通过加热颗粒与/或使用粘结剂发生。例如，聚集可在温度大约0℃至大约40℃，在一些实施例中，大约5℃至大约35℃，在一些实施例中，大约15℃至大约30℃时发生。合适的粘结剂包括聚(乙烯醇缩丁醛)；聚乙酸乙烯酯；聚乙烯醇；聚乙烯吡咯烷酮；纤维素聚合物，如羧甲基纤维素、甲基纤维素、乙基纤维素、羟乙基纤维素和甲基羟乙基纤维素；无规聚丙烯；聚乙烯；聚乙二醇(如陶氏化学的Carbowax)；聚苯乙烯、聚(丁二烯/苯乙烯)；聚酰胺、聚酰亚胺和聚丙烯酰胺，高分子量聚醚；环氧乙烷和环氧丙烷的共聚物；氟聚合物，如聚四氟乙烯、聚偏二氟乙烯和氟-烯烃共聚物；丙烯酸聚合物，如聚丙烯酸钠、聚(低烷基丙烯酸酯)、聚(低烷基甲基丙烯酸酯)及低烷基丙烯酸酯和甲基丙烯酸酯的共聚物；脂肪酸和蜡，如硬脂脂肪酸及其它皂质脂肪酸、植物蜡、微晶蜡(纯净石蜡)等。

然后，采用任何常规粉末压制设备将所得粉末压实而形成颗粒。例如，压模可采用包含一个模具及一个或多个模冲的一站式压力机。或者，还可采用仅使用单模具和单下模冲的砧型压模。单站压模有几种基本类型，例如，具有不同生产能力的凸轮压力机、肘杆式压力机/肘板压力机和偏心压力机/曲柄压力机，例如可以是单动、双动、浮动模压力机、可移动平板压力机、对置柱塞压力机、螺旋压力机、冲击式压力机、热压压力机、压印压力机或精整压力机。粉末可以在线、片等形式的阳极引线周围压紧。阳极引线可从阳极体沿纵向伸长，可以由导电材料，如钽、铌、铝、铪、钛等及特别是它们的导电氧化物与/或氮化物形成。引线的连接可采用人们熟悉的其它方法完成，例如，将引线与阳极体焊接或在形成期间(例如，在压紧与/或烧结前)将其嵌入到阳极体内。

可以在压紧后，将颗粒在真空条件下在某一温度(例如大约150℃至大约500℃)加热几分钟，脱除任何粘结剂。或者，也可将颗粒与水溶液接触而脱除粘结剂，如Bishop等的美国专利6197252所述。然后，将颗粒烧结形成多孔完整块。通常，颗粒烧结是在温度大约700℃至大约1600℃条件下进行，在一些实施例中，是在大约800℃至大约1500℃条件下进行，在一些实施例中，是在大约900℃至大约1200℃条件下进行，烧结时间是大约5分钟至大约100分钟，在一些实施例中，是大约8分钟至大约15分钟。这些可以一步或多步完成。如果要求的话，烧结可在限制氧原子向阳极转移的气氛中进行。例如，烧结可在还原性气氛，如真空、惰性气体、氢气等条件下进行。还原性气氛的压力是大约10托至大约2000托，在一些实施例中，是大约100托至大约1000托，在一些实施例中，是大约100托至大约930托。也可以使用氢气和其它气体(如氩气或氮气)的混合物。

B.介质

所述阳极还可以涂覆介质层。可以通过阳极氧化(“阳极氧化”)烧结阳极，从而在阳极上面与/或内部形成一层介质层而形成所述介质层。例如，钽(Ta)阳极可经阳极氧化为五氧化二钽(Ta₂O₅)。一般说来，阳极氧化首先是在阳极上涂覆一种溶液，例如将阳极浸到电解质中。通常采用溶剂，如水(如去离子水)。为了增强离子电导率，可以采用在溶剂中能够离解形成离子的化合物。此类化合物的实例包括，例如，酸，如下文电解质一节所述。例如，酸(如磷酸)可能占阳极氧化溶液的大约0.01wt.％至大约5wt.％，在一些实施例中占大约0.05wt.％至大约0.8wt.％，在一些实施例中占大约0.1wt.％至大约0.5wt.％。若要求的话，也可以采用酸的混合物。

使电流通过阳极氧化溶液，形成介质层。形成电压值决定介质层的厚度。例如，一开始以恒电流模式建立电源供应，直到达到要求的电压。然后，可将电源供应切换到恒电位模式，确保在阳极整个表面形成要求的介质层厚度。当然，也可以采用人们熟悉的其它方法，如脉冲或阶跃恒电位法。阳极氧化电压通常是大约4至大约250V，在一些实施例中，是大约5至大约200V，在一些实施例中，是大约10至大约150V。在氧化期间，阳极氧化溶液可以在高温条件下进行，如在大约30℃或更高温度下进行，在一些实施例中，是在大约40℃至大约200℃条件下进行，在一些实施例中，是在大约50℃至大约100℃条件下进行。阳极氧化也可在室温或更低温度下进行。所得到的介质层可在阳极表面形成或在阳极孔内形成。

虽然并不要求，但是，在一些实施例中，整个阳极介质层的厚度并不一定相同，介质层具有覆盖阳极外表面的第一部分和覆盖阳极内表面的第二部分。在此类实施例中，第一部分是选择性形成的，从而其厚度大于第二部分的厚度。不过，应该了解的是，具体区域内介质层的厚度并不要求一定是均匀的。例如，外表面附近介质层某些部分实际上比内表面介质层某些部分要薄，反过来亦可。不过，可以这样形成介质层，即外表面至少部分介质层的厚度要大于内表面至少部分介质层的厚度。虽然准确的厚度差取决于具体应用，但是，第一部分和第二部分的厚度之比通常是大约1.2至大约40，在一些实施例中，是大约1.5至大约25，在一些实施例中，是大约2至大约20。

为了形成厚度不同的介质层，通常采用多级工艺。在所述工艺的每一阶段，烧结阳极都进行阳极氧化(“阳极氧化”)，形成介质层(如五氧化二钽)。在阳极氧化的第一阶段，通常采用相对较小的形成电压，确保内部区域达到要求的介质层厚度，如形成电压是大约1至大约90伏特，在一些实施例中，是大约2至大约50伏特，在一些实施例中，是大约5至大约20伏特。然后，在工艺的第二阶段，对烧结阳极体进行阳极氧化，将介质层的厚度增加到要求水平。这通常是在电压比第一阶段更高的条件下阳极氧化电解质而完成的，如形成电压是大约50伏特至大约350伏特，在一些实施例中，形成电压是大约60伏特至大约300伏特，在一些实施例中，是大约70伏特至大约200伏特。在第一与/或第二阶段期间，电解质的温度保持在大约15℃至大约95℃，在一些实施例中，保持在大约20℃至大约90℃，在一些实施例中，保持在大约25℃至大约85℃。

阳极氧化工艺第一阶段和第二阶段采用的电解质可以相同或不同。不过，通常最好采用不同的溶液，以使介质层外面部分的厚度更高。例如，为了防止在阳极内表面上形成大量氧化物膜，第二阶段采用的电解质的离子电导率最好比第一阶段采用的电解质的电导率低。为此，第一阶段采用的电解质可以包含一种酸性化合物，如盐酸、硝酸、硫酸、磷酸、多磷酸、硼酸、有机硼酸等。这种电解质25℃测定的电导率是大约0.1至大约100mS/cm，在一些实施例中，是大约0.2至大约20mS/cm，在一些实施例中，是大约1至大约10mS/cm。第二阶段采用的电解质通常包含弱酸盐，从而因在孔内形成电荷通道而提高孔内水合氢离子的浓度。离子传输或扩散是这样的：为了平衡电荷，弱酸阴离子运动到孔内。因此，在水合氢离子、酸阴离子和未离解酸之间建立的平衡中，主要导电种(水合氢离子)的浓度降低，从而形成导电性更差的种。导电种浓度降低导致相对较高的电解质电压降，妨碍内部进一步阳极氧化，同时，在外面积聚更厚的氧化物层，在持续高电导率的区域中，形成电压更高。合适的弱酸盐包括，例如，硼酸、有机硼酸、醋酸、草酸、乳酸、己二酸等的铵盐或碱金属盐(如钠盐、钾盐等)。尤其合适的盐包括四硼酸钠和五硼酸铵。这些电解质在25℃测定的电导率通常是大约0.1至大约20mS/cm，在一些实施例中，是大约0.5至大约10mS/cm，在一些实施例中，是大约1至大约5mS/cm。

如果要求的话，阳极氧化的每个阶段均可重复一个或多个周期，以实现要求的介质层厚度。此外，在第一阶段与/或第二阶段，还可以用另一种溶剂(例如，水)冲洗或洗涤，以脱除电解质。

C.固体电解质

固体电解质覆盖在介质层上，通常作为电容器组件的阴极。一般说来，固体电解质的总厚度是大约1至大约50μm，在一些实施例中，是大约5至大约20μm。如上文所述，固体电解质包括含下述式(I)重复单元的固有导电聚合物：

其中：

R是(CH₂)_a-O-(CH₂)_b；

a是0-10，在一些实施例中，是0-6，在一些实施例中，是1–4(例如，1)；

b是1-18，在一些实施例中，是1-10，在一些实施例中，是2–6(例如，2、3、4或5)；

Z是阴离子，如SO₃ ^-、C(O)O^-、BF₄ ^-、CF₃SO₃ ^-、SbF₆ ^-、N(SO₂CF₃)₂ ^-、C₄H₃O₄ ^-、ClO₄ ^-等；

X是阳离子，如氢、碱金属(如锂、钠、铷、铯或钾)、铵等。

在一个具体实施例中，式(I)中的Z是磺酸盐离子，从而固有导电聚合物包含式(II)重复单元：

式中R和X如上文定义。在式(I)或(II)中，a优选是1，b优选是3或4。同样，X优选是钠或钾。

如果需要的话，聚合物可以是包含其它类型重复单元的共聚物。在这些实施例中，式(I)重复单元通常占共聚物总重复单元数量的大约50mol.％或以上，在一些实施例中，占大约75mol.％至大约99mol.％，在一些实施例中，占大约85mol.％至大约95mol.％。当然，聚合物可以是均聚物，包含100mol.％式(I)重复单元。这种均聚物的具体实例包括聚(4-(2,3-二氢噻吩-[3,4-b][1,4]二恶英-2-基甲氧基)-1-丁烷-磺酸或其盐)和聚(4-(2,3-二氢噻吩-[3,4-b][l,4]二恶英-2-基甲氧基)-1-丙烷磺酸或其盐)。

正如熟悉本领域的技术人员了解的那样，固有导电聚合物可采用各种方法形成。在一个具体实施例中，例如，3,4-乙烯二氧噻吩盐可在氧化催化剂存在下聚合。也可以采用这些单体的衍生物，例如，上述化合物的二聚体或三聚体。衍生物可以由相同的或不同的单体单元构成，可以以纯形式使用及以与另一种衍生物与/或单体的混合物的形式使用。还可以使用这些单体前体的氧化形式或还原形式。氧化催化剂可以采用过渡金属盐，如包含铵、钠、金、铁(III)、铜(II)、铬(VI)、铈(IV)、锰(IV)、锰(VII)或钌(III)阳离子的无机或有机酸盐。尤其适合的过渡金属盐包括卤化物(如FeCl₃或HAuCl₄)；其它无机酸盐(如Fe(ClO₄)₃、Fe₂(SO₄)₃、(NH₄)₂S₂O₈或Na₃Mo₁₂PO₄₀)；有机酸盐和包含有机基的无机酸盐。带有机基团的无机酸盐实例包括，例如，C₁-C₂₀烷醇的硫酸单酯铁盐(III)(如月桂基硫酸铁盐(III))。同样，有机酸盐实例包括，例如，C₁-C₂₀烷基磺酸铁盐(III)(例如，甲烷磺酸、乙烷磺酸、丙烷磺酸、丁烷磺酸或十二烷基磺酸)；脂肪族全氟磺酸铁盐(III)(如三氟甲烷磺酸、全氟丁烷磺酸或全氟辛烷磺酸)；脂肪族C₁-C₂₀羧酸铁盐(III)(如2-乙基己基羧酸)；脂肪族全氟羧酸铁盐(III)(如三氟乙酸或全氟辛酸)；任选被C₁-C₂₀烷基取代的芳香族磺酸铁盐(III)(如苯磺酸、邻-甲苯磺酸、对-甲苯磺酸或十二烷基苯磺酸)；环烷烃磺酸铁盐(III)(如樟脑磺酸)等。也可以使用上文提到的这些盐的混合物。

氧化聚合通常在一种或多种溶剂存在下进行。合适的溶剂包括，例如，水、二醇(如乙二醇、丙二醇、丁二醇、三甘醇、己二醇、聚乙二醇、乙氧基二甘醇、二丙二醇等)；乙二醇醚(如甲基乙二醇醚、乙基乙二醇醚、异丙基乙二醇醚等)；醇(例如，甲醇、乙醇、正丙醇、异丙醇和丁醇)；酮(例如,丙酮、甲基乙基酮和甲基异丁基酮)；酯(例如,乙酸乙酯、醋酸丁酯、二乙二醇乙醚乙酸酯、丙二醇甲醚乙酸酯、碳酸乙二酯、碳酸丙二酯等)；酰胺(例如,二甲基甲酰胺、二甲基乙酰胺、二甲基辛/癸脂肪酸酰胺和N-烷基吡咯烷酮)；亚砜或砜(例如,二甲亚砜(DMSO)和环丁砜)；酚类化合物(如甲苯、二甲苯等)等。水是尤其适合的反应溶剂。反应温度通常是大约-20℃至大约140℃，在一些实施例中，是大约20℃至大约100℃。在反应完成后，可以采用人们熟悉的过滤方法脱除任何盐杂质。

不管其是怎样形成的，所述聚合物都被视为“固有”导电，其主链上具有正电荷，至少被与聚合物共价结合的阴离子部分抵消。干燥状态的聚合物可能具有相对较高的比电导率，例如，大约1西门子每厘米(“S/cm”)或更高，在一些实施例中，大约10S/cm或更高，在一些实施例中，大约20S/cm或更高，在一些实施例中，大约50至大约500S/cm。由于其固有电导率，并不需要在固体电解质中另外加入传统掺杂剂，如聚苯乙烯磺酸。实际上，固体电解质可以基本上不含这种掺杂剂。尽管如此，应该了解的是，在本发明的一些实施例中，可以使用掺杂剂。但是，在使用掺杂剂时，掺杂剂在固体电解质中的含量是大约5wt.％或更低，在一些实施例中，是大约2wt.％或更低，在一些实施例中，是大约1wt.％或更低。

聚合物通常还容易溶于水，使其更容易和更有效地涂覆于阳极。这种可溶聚合物还更容易渗入到高比电荷粉末形成的小孔中，从而使所得固体电解质具有“类膜”配置及以基本上均匀的方式涂覆至少部分阳极。这样改善了所得氧化物的质量及其表面覆盖率，从而提高了电容器组件的电性能。

i.内层

或者，固体电解质通常由一层或多层“内部”导电聚合物层形成。词语“内部”指的是覆盖在介质层上由同一材料形成的一层或多层，不管是直接形成或通过另一层(例如，粘合层)形成。内层，例如，通常包含如上文所述的固有导电聚合物。本发明人发现，通过使用所述聚合物，电容器元件潮湿条件下的性能得到改善。在一个具体实施例中，内层通常不含非固有导电聚合物，从而主要是由固有导电聚合物形成。更具体地说，固有导电聚合物占内层的大约50wt.％或更多，在一些实施例中，占大约70wt.％或更多，在一些实施例中，占大约90wt.％或更多(例如，100wt.％)。可以采用一层或多层内层。例如，固体电解质通常包含2至30层内层，在一些实施例中，包含4至20层内层，在一些实施例中，包含大约5至大约15层内层(例如，10层)。

内层可以以含溶剂的溶液形式涂覆。聚合物的浓度根据要求的粘度及所述内层涂覆到阳极上的具体方式而变化。然而，一般说来，聚合物占溶液的大约0.1wt.％至大约10wt.％，在一些实施例中占大约0.4wt.％-大约5wt.％，在一些实施例中占大约0.5wt.％-大约4wt.％。同样，溶剂占溶液的大约90wt.％至大约99.9wt.％，在一些实施例中占大约95wt.％至大约99.6wt.％，在一些实施例中占大约96wt.％至大约99.5wt.％。虽然可以使用其它溶剂，但是，通常要求以水为主要溶剂，从而溶液被视为“水”溶液。在大多数实施例中，例如，水占所用溶剂的至少大约50wt.％，在一些实施例中，占至少大约75wt.％，在一些实施例中，占大约90wt.％至100wt.％。当采用溶液时，溶液可以采用人们熟悉的任何方法，例如，浸渍、浇注(如淋涂、旋涂等)、印刷(如凹版印刷、胶版印刷、丝网印刷等)等涂覆到阳极上。将溶液涂覆到阳极上之后，对得到的导电聚合物层进行干燥与/或洗涤。

ii.外层

固体电解质可以仅包含“内层”，从而其基本上由同一材料，即固有导电聚合物形成。尽管如此，在其它实施例中，固体电解质还可以包含由与内层材料不同的材料形成且覆盖在内层上的任选一层或多层“外”导电聚合物层。例如，外层可以由非固有导电聚合物颗粒分散体形成。在一个具体实施例中，外层主要由所述非固有导电聚合物颗粒形成，它们占各外层的大约50wt.％或以上，在一些实施例中，占大约70wt.％或以上，在一些实施例中，占大约90wt.％或以上(例如，100wt.％)。可以采用一层或多层外层。例如，固体电解质包含2至30层外层，在一些实施例中，包含4至20层外层，在一些实施例中，包含大约5至15层外层，每层任选由非固有导电聚合物颗粒形成。

当使用非固有导电聚合物时，其可以，例如，具有式(III)重复单元：

其中：

R₇是线性或支链的C₁至C₁₈烷基(例如，甲基、乙基、正丙基或异丙基、正丁基、异丁基、仲丁基或叔丁基、正戊基、1-甲基丁基、2-甲基丁基、3-甲基丁基、1-乙基丙基、1,1-二甲基丙基、1,2-二甲基丙基、2,2-二甲基丙基、正己基、正庚基、正辛基、2-乙基己基、正壬基、正癸基、正十一烷基、正十二烷基、正十三烷基、正十四烷基、正十六烷基、正十八烷基等)；C₅至C₁₂环烷基(如环戊基、环己基、环庚基、环辛基、环壬基、环癸基等)；C₆至C₁₄芳基(如苯基、萘基等)；C₇至C₁₈芳烷基(如苄基，邻、间、对-甲苯基、2,3-、2,4-、2,5-、2-6、3-4-、3,5-二甲苯基、三甲苯基等)；C₁至C₄羟烷基或羟基；及

q是整数0至8，在一些实施例中，是0至2，在一个实施例中，是0。在一个具体实施例中，“q”是0，聚合物是聚(3,4-乙烯二氧噻吩)。适合形成所述聚合物的商业上合适的单体实例是3,4-乙烯二氧噻吩，Heraeus公司以产品名称Clevios^TM M提供此单体。

式(III)聚合物通常被视为“非固有”导电，它们要求存在与聚合物不共价结合的独立反离子。反离子可以是中和导电聚合物电荷的单体阴离子或聚合物阴离子。聚合物阴离子，例如，是聚羧酸(如聚丙烯酸、聚甲基丙烯酸、聚马来酸等)；聚磺酸(如聚苯乙烯磺酸(“PSS”)、聚乙烯基磺酸等)。酸还可以是共聚物，如乙烯基羧酸和乙烯基磺酸与其它可聚合单体，如丙烯酸酯和苯乙烯的共聚物。同样，合适的单体阴离子包括，例如，C₁-C₂₀烷基磺酸(如十二烷基磺酸)；脂肪族全氟磺酸(如三氟甲烷磺酸、全氟丁烷磺酸或全氟辛烷磺酸)；脂肪族C₁-C₂₀羧酸(2-乙基己基羧酸)；脂肪族全氟羧酸(如三氟乙酸或全氟辛酸)；任选被C₁-C₂₀烷基取代的芳香族磺酸(如苯磺酸、邻-甲苯磺酸、对-甲苯磺酸或十二烷基苯磺酸)；环烷烃磺酸(如樟脑磺酸或四氟硼酸盐、六氟磷酸盐、高氯酸盐、六氟锑酸盐、六氟砷酸盐或六氯锑酸盐)等。特别适合的反离子是聚合物阴离子，如聚羧酸或聚磺酸(如聚苯乙烯磺酸(“PSS”))。此类聚合物阴离子的分子量一般是大约1000-大约2000000，在一些实施例中，是大约2000-大约500000。

非固有导电颗粒的平均粒径通常是大约1纳米至大约150纳米，在一些实施例中，是大约2纳米至大约50纳米，在一些实施例中，是大约5纳米至大约40纳米。颗粒的直径可采用人们熟知的方法测定，如超速离心法、激光衍射法等。颗粒的形状同样可以不同。例如，在一个具体的实施例中，颗粒为球形。然而，应该了解的是，本发明预计也有其它形状，如板状、棒状、盘状、柱状、管状、不规则形状等。分散体中颗粒的浓度可能根据要求的分散体粘度和分散体涂覆到电容器上的具体方式而不同。然而，一般来说，颗粒占分散体的大约0.1wt.％–大约10wt.％，在一些实施例中占大约0.4wt.％-大约5wt.％，一些实施例中占大约0.5wt.％-大约4wt.％。

分散体还包含一种或多种粘结剂，进一步增强聚合物层的粘附性质，而且还可以增加分散体内颗粒的稳定性。该粘结剂可以是有机的，如聚乙烯醇、聚乙烯吡咯烷酮、聚氯乙烯、聚醋酸乙烯酯、聚乙烯丁酸酯、聚丙烯酸酯、聚丙烯酰胺、聚甲基丙烯酸酯、聚甲基丙烯酸酰胺、聚丙烯腈、苯乙烯/丙烯酸酯、乙酸乙烯酯/丙烯酸酯和乙烯/乙酸乙烯酯共聚物、聚丁二烯、聚异戊二烯、聚苯乙烯、聚醚、聚酯、聚碳酸酯、聚氨酯、聚酰胺、聚酰亚胺、聚砜、三聚氰胺-甲醛树脂、环氧树脂、硅酮树脂或纤维素。还可采用交联剂来增强粘结剂的粘附能力。此类交联剂包括，例如，三聚氰胺化合物、封闭异氰酸酯或功能硅烷，如3-缩水甘油氧基丙基三烷基硅烷、四乙氧基硅烷和四乙氧基硅烷水解产物或可交联的聚合物，如聚氨酯、聚丙烯酸酯或聚烯烃和随后的交联。

还可以采用分散剂，提高所述层涂覆到阳极上的能力。合适的分散剂包括溶剂，如脂肪醇(如甲醇、乙醇、异丙醇和丁醇)、脂肪酮(如丙酮、甲基乙基酮)、脂肪族羧酸酯(如乙酸乙酯和乙酸丁酯)、芳香烃(如甲苯和二甲苯)、脂肪烃(如己烷、庚烷和环己烷)、氯代烃(如二氯甲烷和二氯乙烷)、脂肪腈(如乙腈)、脂肪族亚砜和砜(如二甲基亚砜和环丁砜)、脂肪族羧酸酰胺(如甲基乙酰胺、二甲基乙酰胺和二甲基甲酰胺)、脂肪醚和芳脂醚(如二乙醚和苯甲醚)、水及上述任何溶剂的混合物。尤其合适的分散剂是水。

除上文提到的之外，在分散体中还可以使用其它成分。例如，还可以使用传统填料，填料粒径大约为10纳米-100微米，在一些实施例中大约为50纳米–50微米，在一些实施例中大约为100纳米–30微米。此类填料的实例包括碳酸钙、硅酸盐、二氧化硅、硫酸钙或硫酸钡、氢氧化铝、玻璃纤维或玻璃球、木屑、纤维素粉、碳黑、导电聚合物等。填料可以粉末形式加入到分散体中，但是，也可以采用其它形式，如纤维。

在分散体中还可以使用表面-活性物质，如离子型或非离子型表面活性剂。此外，还可以使用粘合剂，如有机功能硅烷或其水解产物，如3-缩水甘油氧基丙基三烷氧基硅烷、3-氨基丙基-三乙氧基硅烷、3-巯基丙基-三甲氧基硅烷、3-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷或辛基三乙氧基硅烷。分散体还可以包含增强导电性的添加剂，如含醚基化合物(如四氢呋喃)、含内酯基化合物(如γ-丁内酯或γ-戊内酯)、含酰胺基或内酰胺基化合物(如己内酰胺、N-甲基己内酰胺、N,N-二甲基乙酰胺、N-甲基乙酰胺、N,N-二甲基甲酰胺(DMF)、N-甲基酰胺、N-甲基甲酰苯胺、N-甲基吡咯烷酮(NMP)、N-辛基吡咯烷酮或吡咯烷酮)；砜和亚砜(如环丁砜(四甲撑砜)或二甲基亚砜(DMSO))、糖或糖的衍生物(如蔗糖、葡萄糖、果糖或乳糖)、糖醇(如山梨糖醇或甘露醇)、呋喃衍生物(如2-呋喃羧酸或3-呋喃羧酸)和醇(如乙二醇、甘醇、二甘醇或三甘醇)。

分散体可以采用各种已知的方法涂布，如旋涂、浸渍、倾倒、滴加、注射、喷涂、刮片、刷涂或印刷(如喷墨打印法、丝网印刷法或移印法)或浸涂。分散体的粘度一般为大约0.1-大约100000mPas(在剪切速率100s^-1时测定)，在一些实施例中为大约1-大约10000mPas，在一些实施例中为10-大约1500mPas，在一些实施例中为大约100-大约1000mPas。

如果要求的话，在固体电解质的外层也可以使用羟基-官能团非离子聚合物。词语“羟基-官能团”通常指的是化合物包含至少一个羟基官能团或在溶剂存在条件下能够拥有此种官能团。我们认为，采用某种分子量的羟基-官能团聚合物还可以最大程度地降低高电压时化学分解的可能性，但并不受限于此理论。例如，所述羟基官能团聚合物的分子量是大约100至大约10000g/mol，在一些实施例中，是大约200至2000，在一些实施例中，是大约300至大约1200，在一些实施例中，是大约400至大约800。

任何种类的羟基-官能团非离子聚合物通常都可以用于此目的。例如，在一个实施例中，羟基-官能团聚合物是聚亚烷基醚。聚亚烷基醚包括聚亚烷基二醇(如聚乙二醇、聚丙二醇、聚丁二醇、聚环氧氯丙烷等)、聚环氧丙烷、聚苯醚、聚醚酮等。聚亚烷基醚通常是带端羟基、主要呈线性的非离子聚合物。尤其合适的聚亚烷基醚是聚乙二醇、聚丙二醇和聚丁二醇(聚四氢呋喃)，它们是通过环氧乙烷、环氧丙烷或四氢呋喃加成聚合到水上而得到的。聚亚烷基醚可通过二醇或多元醇的缩聚反应制备。所述二醇可选自，特别是，饱和或不饱和、支化或非支化的含5至36个碳原子的脂肪族二羟基化合物或芳香族二羟基化合物，如1,5-戊二醇、1,6-己二醇、新戊二醇、二-(羟甲基)-环己烷、双酚A、二聚二醇、加氢二聚二醇或甚至是前面所述二醇的混合物。此外，聚合反应中还可以使用多元醇，包括，例如丙三醇、双甘油、聚丙三醇、三羟甲基丙烷、季戊四醇或山梨糖醇。

除上面提到的之外，本发明还可以使用其它羟基-官能团非离子聚合物。此类聚合物的一些实例包括，例如，乙氧基化烷基酚；乙氧基化或丙氧基化C₆-C₂₄脂肪醇；具有下述通式的聚氧乙烯乙二醇烷基醚：CH₃-(CH₂)_10-16-(O-C₂H₄)_1-25-OH(如八甘醇单十二烷基醚和五甘醇单十二烷基醚)；具有下述通式的聚氧丙烯乙二醇烷基醚：CH₃-(CH₂)_10-16-(O-C₃H₆)_1-25-OH；具有下述通式的辛基酚聚氧乙烯乙二醇醚：C₈H₁₇-(C₆H₄)-(O-C₂H₄)_1-25-OH(如Triton^TMX-100)；具有下述通式的烷基酚聚氧乙烯乙二醇醚：C₉H₁₉-(C₆H₄)-(O-C₂H₄)_1-25-OH(如壬苯醇醚-9)；C₈-C₂₄脂肪酸的聚氧乙二醇酯，如聚氧乙二醇山梨糖醇酐烷基酯(如聚氧乙烯(20)山梨糖醇酐单月桂酸酯、聚氧乙烯(20)山梨糖醇酐单棕榈酸酯、聚氧乙烯(20)山梨糖醇酐单硬脂酸酯、聚氧乙烯(20)山梨糖醇酐单油酸酯、PEG-20甲基葡萄糖二硬脂酸酯、PEG-20甲基葡萄糖倍半硬脂酸酯、PEG-80蓖麻油，及PEG-20蓖麻油、PEG-3蓖麻油、PEG 600二油酸酯，及PEG 400二油酸酯)和聚氧乙烯丙三醇烷基酯(如聚氧乙烯-23甘油月桂酸酯和聚氧乙烯-20甘油硬脂酸酯)；C₈-C₂₄脂肪酸的聚氧乙烯乙二醇醚(如聚氧乙烯-10十六烷基醚、聚氧乙烯-10硬脂醚、聚氧乙烯-20十六烷基醚、聚氧乙烯-10油醚、聚氧乙烯-20油醚、聚氧乙烯-20异十六烷基醚、聚氧乙烯-15十三烷基醚，及聚氧乙烯-6十三烷基醚)；聚乙二醇和聚丙二醇的嵌段共聚物(如Poloxamers)等，以及它们的混合物。

所述羟基-官能团非离子聚合物可以采用各种方式添加到外层中。在一些实施例中，例如，非离子聚合物可以仅加入到非固有导电聚合物的分散体中。在这些实施例中，层中非离子聚合物的浓度可以是大约1wt.％至大约50wt.％，在一些实施例中，是大约5wt.％至大约40wt.％，在一些实施例中，是大约10wt.％至大约30wt.％。然而，在其它实施例中，可在初始外层形成后涂覆所述非离子聚合物。在这些实施例中，用于涂布非离子聚合物的方法可以不同。例如，可以采用各种方法，如浸泡、浸渍、倾倒、滴加、注射、喷涂、刮涂、刷涂或印刷(如喷墨打印法、丝网印刷法或移印法)以液体溶液形式涂布非离子聚合物。溶液中可以采用本领域技术人员熟悉的溶剂，如水、醇或它们的混合物。这种溶液中非离子聚合物的浓度通常是所述溶液的大约5wt.％至大约95wt.％，在一些实施例中，是大约10wt.％至大约70wt.％，在一些实施例中，是大约15wt.％至大约50wt.％。如果要求的话，这些溶液通常不含导电聚合物。例如，导电聚合物可以占所述溶液的大约2wt.％或以下，在一些实施例中，占大约1wt.％或以下，在一些实施例中，占大约0.5wt.％或以下。

D.外部聚合物涂层

虽然并不要求，但是，还可在阳极上涂覆外部聚合物涂层，覆盖固体电解质。外部聚合物涂层通常包含一层或多层由(例如，上文所述的)非固有导电聚合物颗粒分散体形成的涂层。外部涂层能够进一步渗透到电容器器身的边缘区域，从而提高介质层的粘附性，得到机械稳定性更强的部件，降低等效串联电阻和漏电流。由于通常需要改善边缘覆盖率而不是浸润阳极体内部，外部涂层中所用颗粒的粒径通常大于固体电解质中任何任选分散体所用颗粒的粒径。例如，外部聚合物涂层中所用颗粒的平均粒径和固体电解质任何分散体中所用颗粒的平均粒径之比通常是大约1.5至大约30，在一些实施例中，是大约2至大约20，在一些实施例中，是大约5至大约15。例如，外部涂层分散体中所用颗粒的平均粒径是大约50至大约500纳米，在一些实施例中，是大约80至大约250纳米，在一些实施例中，是大约100至大约200纳米。

如果要求的话，外部聚合物涂层中还可以使用交联剂，以增强与固体电解质的粘附度。一般说来，交联剂在涂覆外部涂层中使用的分散体之前涂覆。合适的交联剂如Merker 等的美国专利公开2007/0064376中所述，包括，例如，胺(如二胺、三胺、低聚胺、多胺等)；多价金属阳离子，如Mg、Al、Ca、Fe、Cr、Mn、Ba、Ti、Co、Ni、Cu、Ru、Ce或Zn的盐或化合物；磷的化合物、锍的化合物等。尤其合适的实例包括，例如，1,4-环己二胺、1,4-二(氨基-甲基)环己烷、乙二胺、1,6-乙二胺、1,7-庚二胺、1,8-辛二胺、1,9-壬二胺、1,10-癸二胺、1,12-十二烷二胺、N,N-二甲基乙二胺、N,N,N',N'-四甲基乙二胺、N,N,N',N'-四甲基-1,4-丁二胺等及它们的混合物。

交联剂通常是利用溶液或分散体涂覆，溶液或分散体在25℃的pH值是1至10，在一些实施例中，是2至7，在一些实施例中，是3至6。可以采用酸性化合物来帮助达到要求的pH水平。交联剂的溶剂或分散体包括水或有机溶剂，如醇、酮、羧酸酯等。可以采用人们熟悉的任何方法，如旋涂、浸渍、浇铸、滴涂、喷涂、气相沉积、溅镀、升华、刮刀涂布、刷涂或印刷(如喷墨打印、丝网印刷或移印)涂覆交联剂。一旦涂覆完成，可以在涂覆聚合物分散体之前，先将交联剂干燥。然后，可以重复此工艺，直到达到要求的厚度。例如，包括交联剂和分散体层的整个外部聚合物涂层的总厚度是大约1至大约50μm，在一些实施例中，是大约2至大约40μm，在一些实施例中，是大约5至大约20μm。

E.其它组分

如果要求的话，电容器还可以包含本领域技术人员熟悉的其它层。例如，可任选在介质层和固体电解质之间涂覆一层保护涂层，如一层由相对绝缘的树脂材料(天然树脂或合成树脂)形成的保护涂层。此类材料的比电阻大于大约10Ω·cm，在一些实施例中，大于大约100Ω·cm，在一些实施例中，大于大约1000Ω·cm，在一些实施例中，大于大约1x 10⁵Ω·cm，在一些实施例中，大于大约1x 10¹⁰Ω·cm。本发明可以采用的某些树脂材料包括但不限于聚氨酯、聚苯乙烯、不饱和或饱和脂肪酸酯(如甘油酯)等。例如，合适的脂肪酸酯包括但不限于月桂酸酯、肉豆蔻酸酯、棕榈酸酯、硬脂酸酯、桐酸酯、油酸酯、亚油酸酯、亚麻酸酯、紫胶桐酸酯、紫胶酸酯等。人们发现，这些脂肪酸酯在用于相对复杂的组合中形成“干性油”时特别有用，能够使得到的膜迅速聚合形成稳定层。所述干性油可能包括甘油单酯、甘油二酯与/或甘油三酯，这些甘油酯具有甘油骨架，分别带一个、两个和三个被酯化的脂肪酰残基。例如，可以使用的某些合适的干性油包括但不限于橄榄油、亚麻子油、蓖麻油、桐油、豆油和紫胶。这些保护涂层材料及其它保护涂层材料在Fife等美国专利第6,674,635号的专利中有更详细的说明，其全文以引用的方式并入到本专利中。

如果要求的话，部件还可分别涂覆一层碳层(如石墨)和银层。例如，银层作为电容器的可焊接导体、接触层与/或电荷收集器，碳层可以限制银层与固体电解质接触。这类涂层可以覆盖部分或整个固体电解质。

II.端子

一旦形成，电容器元件可以配备各种端子，尤其是在表面贴装应用中使用时。例如，电容器组件可包含一个阳极端子和一个阴极端子，电容器元件的阳极引线与阳极端子电连接，电容器元件的阴极与阴极端子电连接。可以采用任何导电材料来形成这些端子，如导电金属(如铜、镍、银、锌、锡、钯、铅、铝、钼、钛、铁、锆、镁及其各自的合金)。尤其适合的导电金属包括，例如铜、铜合金(例如铜-锆、铜-镁、铜-锌或铜-铁)、镍及镍合金(如镍-铁)。通常选择端子的厚度，以最大程度降低电容器的厚度。例如，端子的厚度为约0.05-约1毫米，在一些实施例中为约0.05-约0.5毫米，为约0.07-约0.2毫米。一种示范性导电材料是Wieland(德国)提供的铜-铁合金金属板。如本领域所熟悉的那样，如果要求的话，端子表面可电镀镍、银、金、锡等，确保最终部件可贴装到电路板上。在一个具体实施例中，端子的两个表面分别镀有亮镍和亮银，而贴装表面也镀有锡焊层。

这些端子可以采用本领域熟悉的任何方法与电容器元件连接。在一个实施例中，例如，可以提供一个限定阴极端子和阳极端子的引线框架。为了将电解电容器元件与引线框架连接，一开始在阴极端子的表面涂覆导电粘合剂。导电粘合剂包括，例如，树脂组合物中包含的导电金属颗粒。金属颗粒可以是银、铜、金、铂、镍、锌、铋等。树脂组合物包括热固性树脂(如环氧树脂)、固化剂(如酸酐)和偶联剂(如硅烷偶联剂)。合适的导电粘合剂在Osako等的美国专利申请公开No.2006/0038304中进行了描述。可以采用任何方法将导电粘合剂涂覆到阴极端子上。例如，可以采用印刷技术，因为这种技术具有切实可行、节约成本的益处。采用本领域熟悉的任何技术，如机械焊接、激光焊接、导电粘合剂等，将阳极引线与阳极端子电连接。在将阳极引线与阳极端子电连接后，将导电粘合剂固化，确保电解电容器元件适当粘结到阴极端子上。

III.外壳

由于电容器组件在潮湿环境中具有良好的电性能，因此，电容器元件不必密封在外壳内。尽管如此，在一些实施例中，需要将电容器元件密封在外壳内。在一个实施例中，例如，电容器元件可以密封在含惰性气体环境的外壳内，从而进一步限制提供给电容器元件固体电解质的水分量。

电容器元件可以采用各种方法密封在外壳内。在一些实施例中，例如，电容器元件可以密封在外壳内，然后，填充树脂材料，例如，可以固化形成硬质外壳的热固性树脂(例如，环氧树脂)。这些树脂的实例包括，例如，环氧树脂、聚酰亚胺树脂、三聚氰胺树脂、脲-醛树脂、聚氨酯树脂、酚醛树脂、聚酯树脂等。特别合适的是环氧树脂。还可以加入其它添加剂，如光引发剂、粘度改进剂、助悬剂、颜料、应力降低剂、非导电填料、稳定剂等。例如，非导电填料可以包括无机氧化物颗粒，如二氧化硅、氧化铝、氧化锆、氧化镁、氧化铁、氧化铜、沸石、硅酸盐、粘土(如绿土粘土)等，以及复合物(如涂覆氧化铝的二氧化硅颗粒)及它们的混合物。不管怎样，树脂材料包住和密封电容器元件，从而阳极端子和阴极端子的至少一部分暴露在外，用于贴装到电路板上。当以这种方式密封时，电容器元件和树脂材料形成完整的电容器组件。

当然，在替代实施例中，可以将电容器元件密封在保持独立且不同的外壳内。采用这种方式，外壳内环境可以具有一定的湿度，从而被视为潮湿环境。例如，环境相对湿度可以是大约40％或更高，在一些实施例中，是大约45％或更高，在一些实施例中，是大约50％至大约95％(例如，大约50％)。但是，在替代实施例中，外壳内环境可以相对干燥，其相对湿度小于大约40％，在一些实施例中，是大约30％或更低，在一些实施例中，是大约10％或更低，在一些实施例中，是大约0.001至大约5％。例如，外壳内环境是气体环境，包含至少一种惰性气体，如氮气、氦气、氩气、氙气、氖气、氪气、氡气等及它们的混合物。一般说来，惰性气体占外壳内环境的大多数，例如，占环境的大约50wt.％至100wt.％，在一些实施例中，占大约75wt.％至100wt.％，在一些实施例中，占大约90wt.％至大约99wt.％。如果要求的话，还可以采用相对少量的非惰气气体，例如，二氧化碳、氧、水蒸气等。但是，此时，非惰性气体一般占外壳内环境的15wt.％或更低，在一些实施例中，占10wt.％或更低，在一些实施例中，占大约5wt.％或更低，在一些实施例中，占大约1wt.％或更低，在一些实施例中，占大约0.01wt.％至大约1wt.％。

外壳可以采用各种不同的材料制造，如金属、塑料、陶瓷等。在一个实施例中，例如，外壳包括一层或多层金属，例如钽、铌、铝、镍、铪、钛、铜、银、钢(如不锈钢)及它们的合金(如导电氧化物)、复合物(如涂覆导电氧化物的金属)等。在另一个实施例中，外壳包括一层或多层陶瓷材料，如氮化铝、氧化铝、氧化硅、氧化镁、氧化钙、玻璃等及它们的组合。

外壳可以具有任何要求的形状，例如，圆筒形、D-形、矩形、三角形、棱形等。参考图1，例如，图中所示电容器组件100的一个实施例包含外壳122和一个电容器元件120。在这个具体实施例中，外壳122是普通矩形。一般说来，外壳和电容器元件的形状相同或类似，从而电容器元件容易放进内部空腔内。在所示实施例中，例如，电容器元件120和外壳122都是普通矩形。

如果要求的话，本发明的电容器组件具有相对较高的体积效率。为了实现如此高的体积效率，电容器元件通常占据外壳内部空腔的大部分体积。例如，电容器元件占外壳内部空腔的大约30vol.％或以上，在一些实施例中，占大约50vol.％或以上，在一些实施例中，占大约60vol.％或以上，在一些实施例中，占大约70vol.％或以上，在一些实施例中，占大约80vol.％至大约98vol.％，在一些实施例中，占大约85vol.％至97vol.％。因此，电容器元件的尺寸和外壳定义的内部空腔的尺寸之差通常相对较小。

参考图1，例如，电容器元件120的长度(不包括阳极引线6的长度)与外壳122定义的内部空腔126的长度相对类似。例如，阳极和内部空腔的长度之比是大约0.40至1.00，在一些实施例中，是大约0.50至大约0.99，在一些实施例中，是大约0.60至大约0.99，在一些实施例中，是大约0.70至大约0.98。电容器元件120的长度是大约5至大约10毫米，内部空腔126的长度是大约6至大约15毫米。同样，电容器元件120的高度(-z向)和内部空腔126的高度之比是大约0.40至1.00，在一些实施例中，是大约0.50至大约0.99，在一些实施例中，是大约0.60至大约0.99，在一些实施例中，是大约0.70至大约0.98。同样，电容器元件120的宽度(-x向)和内部空腔126的宽度之比是大约0.50至1.00，在一些实施例中，是大约0.60至大约0.99，在一些实施例中，是大约0.70至大约0.99，在一些实施例中，是大约0.80至大约0.98，在一些实施例中，是大约0.85至大约0.95。例如，电容器元件120的宽度可以是大约2至大约7毫米，内部空腔126的宽度可以是大约3至大约10毫米，电容器元件120的宽度可以是大约0.5至大约2毫米，内部空腔126的宽度可以是大约0.7至大约6毫米。

虽然并不要求，但是，电容器元件可以与外壳相连，从而阳极端子和阴极端子在外壳外面形成，用于以后集成到电路中。这些端子的具体配置取决于指定应用。在一个实施例中，例如，可以形成电容器组件，从而其可表面贴装，但在机械上却仍然非常牢固。例如，阳极引线可以与外部、表面可贴装阳极端子和阴极端子(如垫、片、板、框架等)电连接。这些端子可以延伸通过外壳与电容器连接。通常选择端子的厚度或高度，以降低电容器组件的厚度。例如，端子的厚度为0.05–大约1毫米，在一些实施例中为大约0.05-大约0.5毫米，为大约0.1-大约0.2毫米。如本领域所熟悉的那样，如果要求的话，端子表面可电镀镍、银、金、锡等，确保最终部件可贴装到电路板上。在一个具体实施例中，端子分别镀有亮镍和亮银，而贴装表面也镀有锡焊层。在另一个实施例中，端子在基础金属层(例如，铜合金)上沉积薄薄的外金属层(如金)，进一步提高导电性。

在一些实施例中，可以在外壳的内部空腔内使用连接元件，方便以机械稳定的方式与各端子连接。例如，再一次参考图1，电容器组件100可以包括由第一部分167和第二部分165形成的连接元件162。连接元件162可由与外部端子类似的导电材料形成。第一部分167和第二部分165可以是连接在一起的整体式或独立式部件，可以直接连接或通过其它导电元件(如金属)连接。在所示实施例中，第二部分165位于与引线6延伸侧向平行(如-y向)的平面中。第一部分167“直立”，位于通常与引线6延伸侧向垂直的平面中。采用这种方式，第一部分167可以限制引线6在水平方向的移动，从而在使用期间增强表面接触和机械稳定性。如果要求的话，在引线6周围可以采用绝缘材料7(例如，Teflon^TM垫圈)。

第一部分167具有一个与阳极引线6连接的贴装区(未画出)。该区为“U-形”，用于进一步增强引线6的表面接触和机械稳定性。该区与引线6的连接可以采用人们熟悉的任何方法完成，例如，焊接、激光焊接、导电粘合剂等。在一个具体实施例中，例如，该区激光焊接到阳极引线6上。但是，不管选择哪种方法，第一部分167都可以将阳极引线6基本上保持水平对齐，进一步增强电容器组件100的尺寸稳定性。

再一次参考图1，图中画出了本发明的一个实施例，其中连接元件162和电容器元件120分别通过阳极端子127和阴极端子129与外壳122连接。更具体地说，本实施例的外壳122包括外壁123和两个相对的侧壁124，在两个侧壁124之间形成空腔126，空腔126内容纳电容器元件120。外壁123和侧壁124可由上文所述的一层或多层金属、塑料或陶瓷材料形成。在这个具体实施例中，阳极端子127包含第一部分127a和第二部分127b，第一部分127a位于外壳122内，并与连接元件162电连接，第二部分127b位于外壳122外面，提供封装表面201。同样，阴极端子129包含第一部分129a和第二部分129b，第一部分129a位于外壳122内，并与电容器元件120的固体电解质电连接，第二部分129b位于外壳122外面，提供封装表面203。应该理解的是，这些区域的整个部分并不一定位于外壳内或外壳外。

在所示实施例中，导电迹线127c在外壳外壁123中延伸，连接第一部分127a和第二部分127b。同样，导电迹线129c在外壳外壁123中延伸，连接第一部分127a和第二部分127b。导电迹线与/或各端子的各部分可以是独立的或是一个整体。除延伸通过外壳外壁之外，迹线还可以位于其它地方，如外壁外面。当然，无论如何，本发明都并不限于使用导电迹线形成要求的端子。

不管采用哪种具体的配置，端子127和129与电容器元件120的连接可以采用人们熟悉的任何方法完成，例如，焊接、激光焊接、导电粘合剂等。在一个具体实施例中，例如，采用导电粘合剂131将连接元件162的第二部分165与阳极端子127连接。同样，采用导电粘合剂133将电容器元件120的阴极与阴极端子129连接。

还可以任选将聚合物限制装置与电容器元件的一个或多个表面，如后表面、前表面、上表面、下表面、侧表面或它们的任何组合接触。聚合物限制装置可以减少电容器元件脱离外壳的可能性。在这方面，聚合物限制装置通常具有某种强度，即使在电容器元件受到振动力时，该限制装置仍然能够将其保持在相对固定的位置，但是，限制装置的强度并不会太大而导致开裂。例如，限制装置25℃时测定的拉伸强度是大约1至大约150兆帕(“MPa”)，在一些实施例中，是大约2至大约100MPa，在一些实施例中，是大约10至大约80MPa，在一些实施例中，是大约20至大约70MPa。通常要求限制装置不导电。再一次参考图1，例如，图中示出了一个实施例，其中单个聚合物限制装置197与电容器元件120的上表面181和后表面177接触。虽然图1中示出了单个限制装置，但是，应该理解的是，可以采用独立的各个限制装置来实现同样的功能。实际上，一般说来，可以采用任何数量的聚合物限制装置与电容器元件的任何要求表面接触。当采用多个限制装置时，它们可以彼此接触或保持物理分开。例如，在一个实施例中，可以采用与电容器元件120上表面181和前表面179接触的第二聚合物限制装置(未画出)。第一聚合物限制装置197和第二聚合物限制装置(未画出)可以彼此接触或不接触。在另一个实施例中，聚合物限制装置还可以接触电容器元件120的下表面183与/或侧表面，可以是同时还接触其它表面或代替与其它表面的接触。

不管如何使用，通常要求聚合物限制装置还与外壳的至少一个表面接触，帮助进一步机械稳定电容器元件，防止可能的脱离。例如，限制装置可与一个或多个侧壁、外壁、盖等的内表面接触。在图1中，例如，聚合物限制装置197与侧壁124的内表面107及外壁123的内表面109接触。虽然与外壳接触，但是，仍然要求外壳所定义空腔的至少一部分未被占据，允许惰性气体流过空腔，限制固体电解质与氧接触。空腔体积的至少大约5％通常仍然保持未被电容器元件和聚合物限制装置占据，在一些实施例中，大约10％至大约50％空腔体积未被占据。

如上所述，一旦按照要求的方式连接，得到的封装是气密性的。再一次参考图1，例如，外壳122还可以包括盖子125，在电容器元件120和聚合物限制装置197放在外壳122内之后，将盖子125盖在侧壁124的上表面上。盖子125可采用陶瓷、金属(例如、铁、铜、镍、钴等及它们的合金)、塑料等制造。如果要求的话，密封元件187可以放在盖子125和侧壁124之间，帮助提供良好的密封。在一个实施例中，例如，密封元件可以包括玻璃-金属密封、

环(Goodfellow Camridge有限公司)等。侧壁124的高度通常是：使盖子125不与电容器元件120的任何表面接触，从而其不被污染。聚合物限制装置197可以与盖子125接触或不接触。当放在要求位置时，盖子125采用人们熟悉的方法密封侧壁124，如焊接(例如，电阻焊、激光焊等)、锡焊等。密封通常在上文所述惰性气体存在下发生，从而得到的组件基本上不含反应气体，如氧气。

应该理解的是，描述的实施例仅仅是示例性的，本发明还可以采用其它各种配置将电容器元件密封在外壳内。例如，参考图2，图中示出了电容器组件200的另一个实施例，采用包括外壁123和盖子225的外壳222，在外壁123和盖子225之间形成空腔126，空腔126内容纳电容器元件120和聚合物限制装置197。盖子225包括与至少一个侧壁224形成整体的外壁223。在所示实施例中，例如，截面图中画出了两个相对侧壁224。外壁223和123都沿侧向(-y向)延伸，通常彼此平行，并与阳极引线6的侧向平行。侧壁224从外壁223沿通常与外壁123垂直的纵向延伸。盖子225的远端500由外壁223定义，近端501由侧壁224的唇部253延伸。

唇部253从侧壁224沿通常与外壁123侧向平行的侧向延伸。侧壁224和唇部253之间的角度可以变化，但是，通常是大约60°至大约120°，在一些实施例中，是大约70°至大约110°，在一些实施例中，大约80°至大约100°(例如，大约90°)。唇部253还定义了周边251，周边251通常与其中唇部253和外壁123延伸的侧向垂直。周边251位于侧壁224的外周边外，通常与外壁123的边缘151共平面。唇部253可以采用任何人们熟悉的方法密封外壁123，例如焊接(电阻焊或激光焊)、锡焊、胶等。例如，在所示实施例中，在各部件之间采用密封元件287(例如，玻璃-金属密封、

环等)方便它们的连接。无论如何，使用上文所述的唇部可以使各部件之间的连接更稳定，改善电容器组件的密封和机械稳定性。

本发明还可以采用其它可能的外壳配置。例如，图3示出了外壳配置与图2类似的电容器组件300，但其采用引线插头(terminal pin)327b和329b分别作为阳极和阴极的外部端子。更具体地说，引线插头327a延伸通过外壁323中形成的迹线327c，并采用人们熟悉的方法(例如，焊接)与阳极引线6连接。可以采用其它部分327a固定引线插头327b。同样，引线插头329b延伸穿过外壁323中形成的迹线329c，并通过上文所述导电粘合剂133与阴极连接。

此处图1-3所示实施例仅讨论了单个电容器元件。但是，还应该理解的是，还可以在外壳内密封多个电容器元件。可以采用各种不同的方法将多个电容器元件与外壳连接。参考图4，例如，图中所示具体实施例中的电容器组件400包含两个电容器元件，现在，将对其进行更详细的说明。更具体地说，电容器组件400包括第一电容器元件420a和第二电容器元件420b，两者电连接。在此实施例中，两个电容器元件对齐，从而它们的主要表面处于水平配置。也就是说，由其宽度(–x向)和长度(–y向)定义的电容器元件420a的主要表面位于电容器元件420b对应主要表面的附近。因此，主要表面通常共平面。或者，可以布置电容器元件，从而使它们的主要表面并不共平面，而是彼此在某个方向，如–z向或–x向垂直。当然，电容器元件并不需要在同一方向延伸。

电容器元件420a和420b位于外壳422内，外壳422包含一起定义空腔426的外壁423和侧壁424和425。虽然并未画出，但是，正如上文所述，可以使用盖子盖住侧壁424和425的上表面，密封组件400。还可以任选使用聚合物限制装置帮助限制电容器元件的振动。在图4中，例如，独立的聚合物限制装置497a和497b分别位于电容器元件420a和420b附近且与它们接触。聚合物限制装置497a和497b可以位于各个不同地方。此外，可以省略其中一个限制装置，或可以采用更多的限制装置。在一些实施例中，例如，可能要求在电容器元件之间采用聚合物限制装置，进一步改善机械稳定性。

除电容器元件之外，电容器组件还包含阳极端子和阴极端子，各电容器元件的阳极引线与阳极端子电连接，各电容器元件的阴极与阴极端子电连接。再一次参考图4，例如，图中所示电容器元件与共同的阴极端子429并联连接。在此具体实施例中，阴极端子429最初位于通常与电容器元件底表面平行的平面中，与导电迹线(未画出)电接触。电容器组件400还包括分别与电容器元件420a和420b的阳极引线407a和407b连接的连接元件427和527。更具体地说，连接元件427包含直立部分465及与阳极端子(未画出)连接的平坦部分463。同样，连接元件527包含直立部分565及与阳极端子(未画出)连接的平坦部分563。当然，应该理解的是，还可以采用其它各种类型的连接机制。

不管其具体的结构如何，得到的电容器组件都具有各种有益的性能。例如，电容器组件的散逸因数保持在相对较低水平。这种散逸因数通常指的是电容器的损失，通常以理想电容器性能的百分数表示。例如，本发明电容器在频率120Hz测定的散逸因数通常是大约1％至大约25％，在一些实施例中，是大约3％至大约10％，在一些实施例中，是大约5％至大约15％。电容器组件还可在超高压应用中使用，如额定电压大约35V或更高，在一些实施例中是大约50V或更高，在一些实施例中，是大约60V至大约200V。例如，电容器组件可能具有相对较高的“击穿电压”(电容器出现故障时的电压)，如大约为2V或更高，在一些实施例中，大约为5V或更高，在一些实施例中，大约为10V或更高，在一些实施例中，大约10V至大约100V。同样，电容器组件还能够耐受高压应用中常见的相对较高的浪涌电流。例如，峰值浪涌电流可以是大约100A或更高，在一些实施例中可以是大约200A或更高，在一些实施例中，可以是大约300A至大约800A。

通过下述实例可以更好地理解本发明。

试验程序

等效串联电阻(ESR)

等效串联电阻可以采用带Kelvin引线的Keithley 3330精密LCZ测试仪，在直流偏压2.2伏特、峰-峰正弦信号0.5伏特时进行测定。工作频率可以采用100kHz，温度可以采用23℃±2℃。

散逸因数

散逸因数可以采用带Kelvin引线的Keithley 3330精密LCZ测试仪，在直流偏压2.2伏特、峰-峰正弦信号0.5伏特时进行测定。工作频率可以采用120Hz，温度可以采用23℃±2℃。

电容

电容可以采用带Kelvin引线的Keithley 3330精密LCZ测试仪，在直流偏压2.2伏特、峰-峰正弦信号0.5伏特时进行测定。工作频率可以采用120Hz，温度可以采用23℃±2℃。在一些情况下，可以测定“湿-干”电容。“干电容”指的是部件涂布固体电解质层、石墨层和银层前的电容，而“湿电容”指的是部件形成介质层后的电容。电容测定时以1mF钽阴极为参考、在14％硝酸中，采用直流偏压10伏特、峰-峰正弦信号0.5伏特，电解质浸泡30秒后进行测定。

漏电流

漏电流采用泄漏试验仪在23℃±2℃和额定电压(例如16伏特)条件下至少60秒后测定。

湿度测定

湿度测定在温度85℃、相对湿度85％、额定电压(例如，16伏特)条件下进行(25份)。在回收样品120、500和1000小时后，记录电容和ESR，然后，与0小时的初始测定值进行比较。测试条件后的恢复时间可以是6至24小时。

实例1

采用70000μFV/g钽粉来形成阳极样品。每个阳极样品嵌一根钽线，在1380℃烧结，并压紧到密度为5.8g/cm³。所得颗粒的规格为4.10x 2.75x 0.60mm。在电导率8.6mS的水/磷酸电解质中，在温度85℃，将颗粒阳极氧化到42.0V，形成介质层。在电导率2.0mS的水/硼酸/四硼酸二钠中，在温度30℃再次对颗粒阳极氧化25秒，氧化到形成积聚在外部的更厚的氧化物层。然后，将所述阳极浸到固含量1.1％、粘度20mPa.s的分散聚(3,4-乙烯二氧噻吩)(Clevios^TM K,Heraeus))中，形成导电聚合物涂层。涂覆后，将部件在125℃干燥20分钟。重复此过程10次。然后，将所述部件浸到固含量2.0％、粘度20mPa.s的分散聚(3,4-乙烯二氧噻吩)(Clevios^TM K,Heraeus))中。涂覆后，将部件在125℃干燥20分钟。重复此过程3次。然后，将所述部件浸到固含量2％、粘度160mPa.s的分散聚(3,4-乙烯二氧噻吩)(Clevios^TM K,Heraeus)中。涂覆后，将部件在125℃干燥20分钟。重复此过程8次。然后，将部件浸到石墨分散体中，并干燥。最后，将部件浸到银分散体中，并干燥。采用这种方式制造47μF/16V电容器的多个(1600个)部件，并封装在硅树脂中。

实例2

除使用不同的导电聚合物涂层之外，采用实例1所述的方式形成电容器。将阳极浸到固含量1.9％的聚(4-(2,3-二氢噻吩-[3,4-b][1,4]二恶英-2-基甲氧基)-1-丁烷-磺酸溶液中(Clevios^TM K,Heraeus)，形成导电聚合物涂层。涂覆后，将部件在125℃干燥20分钟。不再重复此过程。然后，将所述部件浸到固含量1.1％、粘度20mPa.s的分散聚(3,4-乙烯二氧噻吩)(Clevios^TM K,Heraeus)中。涂覆后，将部件在125℃干燥20分钟。重复此过程10次。然后，将所述部件浸到固含量2.0％、粘度20mPa.s的分散聚(3,4-乙烯二氧噻吩)(Clevios^TMK,Heraeus)中。涂覆后，将部件在125℃干燥20分钟。重复此过程3次。然后，将所述部件浸到固含量2％、粘度160mPa.s的分散聚(3,4-乙烯二氧噻吩)(Clevios^TM K,Heraeus)中。涂覆后，将部件在125℃干燥20分钟。重复此过程8次。然后，将部件浸到石墨分散体中，并干燥。最后，将部件浸到银分散体中，并干燥。制造47μF/16V电容器的多个(800个)部件，并封装在硅树脂中。

实例3

除使用不同的导电聚合物涂层之外，采用实例1所述的方式形成电容器。将阳极浸到固含量1.9％的聚(4-(2,3-二氢噻吩-[3,4-b][1,4]二恶英-2-基甲氧基)-1-丁烷-磺酸溶液(Clevios^TM K,Heraeus)中，形成导电聚合物涂层。涂覆后，将部件在125℃干燥20分钟。重复此过程10次。然后，将所述部件浸到固含量2.0％、粘度20mPa.s的分散聚(3,4-乙烯二氧噻吩)(Clevios^TM K,Heraeus)中。涂覆后，将部件在125℃干燥20分钟。重复此过程3次。然后，将所述部件浸到固含量2％、粘度160mPa.s的分散聚(3,4-乙烯二氧噻吩)(Clevios^TM K,Heraeus)中。涂覆后，将部件在125℃干燥20分钟。重复此过程8次。然后，将部件浸到石墨分散体中，并干燥。最后，将部件浸到银分散体中，并干燥。制造47μF/16V电容器的多个(800个)部件，并封装在硅树脂中。

然后，测定各实例完成的电容器的电性能。电容、干/湿电容、散逸因数(Df)和ESR的中值结果列于表1中。湿电容都是48.97F。

表1：电性能

各实例完成的电容器的性能在85℃、相对湿度85％和额定电压条件下测定。记录0、120、500和1000小时时的电容和ESR。结果如下表2所示。

表2：湿度试验(85℃、85％相对湿度)

熟悉本领域的技术人员可以对本发明作出其它改动和变化，但并不违背本发明的精神和范围。此外，应该理解的是，各实施例的各个方面可以整体或部分互换。此外，那些熟悉本领域的技术人员将了解的是，前述说明只是举例而已，并不用于限制本发明权利要求书中进一步描述的范围。

Claims (18)

1.一种与相对湿度40％或以上环境接触的电容器组件，所述电容器组件包括电容器元件，所述电容器元件包括含烧结多孔体上形成的介质的阳极和覆盖在阳极上的固体电解质，其中所述烧结多孔体由具有70000至800000μF*V/g的比电荷且具有颗粒形状且纵横比为4或更低的阀金属粉末形成，其中所述固体电解质包括含下述式(I)重复单元的固有导电聚合物：

其中：

R是(CH₂)_a-O-(CH₂)_b；

a是0–10；

b是1–18；

Z是阴离子；及

X是阳离子；

其中所述固体电解质包含一层或多层内层和一层或多层外层，其中所述内层包含固有导电聚合物且通常不含非固有导电聚合物，所述外层由非固有导电聚合物颗粒分散体形成。

2.根据权利要求1所述的电容器组件，其中所述电容器组件在工作频率100kHz测定的ESR值小于200mohms。

3.根据权利要求2所述的电容器组件，其中所述电容器组件在温度85℃时在环境中暴露1000小时后的ESR值小于200mohms。

4.根据权利要求1所述的电容器组件，其中所述电容器组件在频率120Hz测定的电容值是30纳法拉/平方厘米或更高。

5.根据权利要求4所述的电容器组件，其中所述电容器组件在温度85℃暴露1000小时后的电容值是30纳法拉/平方厘米或更高。

6.根据权利要求1所述的电容器组件，其中所述阳极体包括钽。

7.根据权利要求1所述的电容器组件，其中a是1，b是3或4。

8.根据权利要求1所述的电容器组件，其中Z是SO₃。

9.根据权利要求1所述的电容器组件，其中X是碱金属。

10.根据权利要求1所述的电容器组件，其中固有导电聚合物是聚(4-(2,3-二氢噻吩-[3,4-b][1,4]二恶英-2-基甲氧基)-1-丁烷-磺酸或其盐)、聚(4-(2,3-二氢噻吩-[3,4-b][l,4]二恶英-2-基甲氧基)-1-丙烷磺酸或其盐)，或它们的组合。

11.根据权利要求1所述的电容器组件，其中所述固体电解质包含5至15层内层。

12.根据权利要求1所述的电容器组件，其中至少其中一层外层由含聚合物反离子及具有下述式(III)重复单元的非固有导电聚合物的分散体颗粒形成：

其中：

R₇是线性或支链的C₁至C₁₈烷基；C₅至C₁₂环烷基；C₆至C₁₄芳基；C₇至C₁₈芳烷基；或C₁至C₄羟烷基或羟基；及

q是0-8的整数。

13.根据权利要求12所述的电容器组件，其中至少其中一层外层包含羟基-官能团非离子聚合物。

14.根据权利要求1所述的电容器组件，进一步包括将电容器元件密封在其内的外壳。

15.根据权利要求14所述的电容器组件，其中所述外壳采用密封电容器元件的树脂材料制造。

16.根据权利要求14所述的电容器组件，其中所述外壳定义其内容纳电容器元件的内部空腔，所述内部空腔具有相对湿度40％或更高的气体环境。

17.根据权利要求16所述的电容器组件，其中所述气体环境包含惰性气体。

18.一种包括将电容器组件暴露于相对湿度40％或以上环境的方法，所述电容器组件包括电容器元件，所述电容器元件包括含烧结多孔体上形成的介质的阳极和覆盖在阳极上的固体电解质，其中所述烧结多孔体由具有70000至800000μF*V/g的比电荷且具有颗粒形状且纵横比为4或更低的阀金属粉末形成，其中所述固体电解质包括含下述式(I)重复单元的固有导电聚合物：

其中：

R是(CH₂)_a-O-(CH₂)_b；

a是0–10；

b是1–18；

Z是阴离子；及

X是阳离子；

其中所述固体电解质包含一层或多层内层和一层或多层外层，其中所述内层包含固有导电聚合物且通常不含非固有导电聚合物，所述外层由非固有导电聚合物颗粒分散体形成。

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