CN112424893B - 电解电容器 - Google Patents

Abstract

本发明的目的是提供一种能够在多种温度下使用的电解电容器。根据本公开内容的电解电容器(1)包括阳极体(21)、阴极体(22)、固体电解质(25)和液体组分(26)。所述阳极体(21的表面上设置有介电层(210)。所述固体电解质(25)与介电层(210)接触并且布置在阳极体(21)和阴极体(22)之间。所述液体组分(26)与介电层(210)和固体电解质(25)接触并且含有溶剂和酸组分。所述酸组分包括无机酸和有机酸的复合酸化合物。所述溶剂含有包含两个以上羟基的多元醇和每个重复单元具有三个以上碳原子的聚亚烷基二醇。

Description

电解电容器

技术领域

本公开内容总体上涉及电解电容器，并且具体地，涉及包括阳极体、阴极体、固体电解质和液体组分的电解电容器。

背景技术

具有小尺寸、大静电电容和低等效串联电阻(ESR)的电解电容器被认为是有前途的。例如，已知一种电解电容器，其包括在其上形成有介电层的阳极体、形成为覆盖介电层的至少一部分的固体电解质层以及电解液，其中使用导电聚合物作为所述固体电解质层。

例如，专利文献1描述了一种通过以下方式制造的固体电解电容器：在具有与插入的隔膜一起卷绕的阳极电极箔和阴极电极箔的电容器元件中，通过使用其中导电聚合物粒子分散在溶剂中的导电聚合物分散体来形成固体电解质层。在专利文献1所描述的固体电解电容器中，在电容器元件内侧形成的空隙用含有无机酸与有机酸的复合化合物的盐作为溶质的电解液填充。

复合酸化合物易于溶解在基于二醇的溶剂中，但是不易于溶解在其他溶剂中。在专利文献1中，采用乙二醇作为溶剂，使得复合酸化合物溶解在该溶剂中。

然而，当溶剂是乙二醇时，不能说该溶剂的凝固点令人满意地低，并且难以在低温下使用所述电解电容器。

引用列表

专利文献

专利文献1：JP 2015-165550 A

发明内容

本公开内容的一个目的是提供一种在多种温度下可使用的电解电容器。

根据本公开内容的一个方面的电解电容器包括阳极体、阴极体、固体电解质和液体组分。阳极体具有设置有介电层的表面。固体电解质与介电层接触并且布置在阳极体和阴极体之间。液体组分与介电层和固体电解质接触。液体组分含有溶剂和酸组分。酸组分含有无机酸和有机酸的复合酸化合物。溶剂含有包含两个以上羟基的多元醇和每个重复单元具有三个以上碳原子的聚亚烷基二醇。

根据本公开内容的另一个方面的电解电容器包括阳极体、阴极体、固体电解质和液体组分。阳极体具有设置有介电层的表面。固体电解质与介电层接触并且布置在阳极体和阴极体之间。液体组分与介电层和固体电解质接触并且含有溶剂和酸组分。酸组分含有无机酸和有机酸的复合酸化合物。溶剂含有聚亚烷基二醇和包含两个以上羟基的多元醇。聚亚烷基二醇具有的重量大于多元醇的重量。

附图说明

图1是示意性地示出了根据本公开内容的一个实施方案的电解电容器的截面图；

图2是示意性地示出了包括在电解电容器中的电容器元件的透视图，其中该电容器元件被部分地展开；和

图3是示意性地示出了其中固体电解质形成在电容器元件中的阳极体和阴极体之间的状态的放大图。

具体实施方式

(第一实施方案)

1.概要

如图1至3中所示的，根据本公开内容的一个实施方案的电解电容器1包括阳极体21、阴极体22、固体电解质25和液体组分26。阳极体21具有其上要形成介电层210的表面。固体电解质25与介电层210接触并且位于阳极体21和阴极体22之间。液体组分26与介电层210和固体电解质25接触并且包括溶剂和酸组分。酸组分包括无机酸和有机酸的复合酸化合物。溶剂含有包含两个以上羟基的多元醇和每个重复单元具有三个以上碳原子的聚亚烷基二醇。备选地，溶剂含有包含两个以上羟基的多元醇以及聚亚烷基二醇。聚亚烷基二醇具有的重量大于多元醇的重量。

当溶剂含有包含两个以上羟基的多元醇以及聚亚烷基二醇时，复合酸化合物可以溶解在该溶剂中。特别地，当溶剂含有每个重复单元具有三个以上碳原子的聚亚烷基二醇时，该溶解的凝固点可以被降低。作为结果，电解电容器1也易于在低温下使用，并且电解电容器1可以在多种温度下使用。

2.详述

2-1.电解电容器

以下将详细描述根据本公开内容的电解电容器1的构造。

如图1中所示的，电解电容器1包括电容器元件10、有底外壳11(下面也称为外壳11)、密封构件12、座板13、引线14A和14B以及引线耳片15A和15B。

(1)有底外壳

外壳11被配置成在其内容纳电容器元件10。具体地，外壳11是管状构件并且具有封闭的底部和带有开口的顶部。因此，从外壳11的开口，可以将电容器元件10插入到外壳11中。外壳11例如由一种以上选自由铝、不锈钢、铜、铁、黄铜及其合金组成的组中的材料制成。

(2)密封构件和座板

将外壳11的开口用密封构件12封闭。密封构件12例如由乙烯-丙烯三元共聚物(EPT)、橡胶材料如异丁烯-异戊二烯橡胶(IIR)或树脂材料如环氧树脂制成。密封构件12具有一对通孔。外壳11在其开口端附近向内牵拉，并且开口端发生卷曲，由此陷形模压(swage)密封构件12。此外，密封构件12用座板13覆盖。座板13例如由绝缘树脂材料制成。

(3)引线和引线耳片

将一对引线14A和14B从在密封构件12中形成的通孔拉出并穿过座板13。一对引线耳片15A和15B嵌入在密封构件12中。引线耳片15A将引线14A电连接至电容器元件10的电极。引线耳片15B将引线14B电连接至电容器元件10的电极。

(4)电容器元件

以下将详细描述要容纳在外壳11中的电容器元件10。

如图2中所示的，本实施方案的电容器元件10是一个卷绕体。图2中所示的卷绕体处于其中将电容器元件10从图1中所示的电解电容器1中取出并且部分展开的状态。

电容器元件10包括阳极体21、阴极体22和隔膜23。如图2中所示的，引线耳片15A电连接至阳极体21，并且引线耳片15B电连接至阴极体22。因此，阳极体21经由引线耳片15A电连接至引线14A，并且阴极体22经由引线耳片15B电连接至引线14B。

隔膜23布置在阳极体21和阴极体22之间。阳极体21、阴极体22和隔膜23以此状态卷绕。隔膜23例如是含有纤维素、牛皮纸、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚苯硫醚、尼龙、芳族聚酰胺、聚酰亚胺、聚酰胺酰亚胺、聚醚酰亚胺、人造丝、玻璃状物质、维尼纶、芳纶等的无纺织物。电容器元件10具有利用固定带24固定的最外周边。

在电容器元件10中，固体电解质25在阳极体21和阴极体22之间形成。图3中示出了示意性示出这种状态的放大视图。如图3中所示的，隔膜23保持固体电解质25。

(4-1)阳极体

如图3中所示的，阳极体21包括金属箔和在该金属箔的表面上形成的介电层210。

金属箔的表面是粗糙化表面。这可以增大金属箔的表面积并且也可以增大要在该金属箔的表面上形成的介电层210的面积。对使表面粗糙化的方法没有特别限制，但是例如可以采用蚀刻作为使表面粗糙化的方法。对于用于金属箔的材料没有特别限制，但是优选地例如是阀门作用金属如铝、钽、铌或钛，或者含有该阀门作用金属的合金。

介电层210通过在金属箔的表面上进行化学转化过程而形成。化学转化过程在金属箔的表面上形成氧化物涂层，并且该氧化物涂层用作介电层210。作为化学转化过程，例如，可以采用向浸没在处理液中的金属箔施加电压的方法。对处理液没有特别限制，但是例如可以使用己二酸铵溶液作为处理液。

(4-2)阴极体

作为阴极体22，可以使用与用于制造阳极体21的金属箔类似的金属箔。阴极体22可以具有粗糙化表面。阴极体22的表面可以设置有例如含有钛或碳的层。

(4-3)固体电解质

如图3中所示的，固体电解质25与介电层210接触并且布置在阳极体21和阴极体22之间。固体电解质25在其内具有细空隙并且因此是多孔性的。固体电解质25通过以下方式形成：用含有挥发性液体组分和分散在该挥发性液体组分中的导电聚合物250的聚合物分散体浸渗电容器元件10；并将挥发性液体组分从电容器元件10汽化。在这种情况下，可以改善电解电容器1的电压电阻特性。因此，固体电解质25优选地含有导电聚合物250。导电聚合物250附着至介电层210的表面的至少一部分。此外，导电聚合物250附着至隔膜23。

作为挥发性液体组分，例如，可以使用水、非水溶剂或者水和非水溶剂的混合物。作为非水溶剂，可以使用质子溶剂或非质子溶剂。质子溶剂可以含有例如选自由醇和醚组成的组中的一个或多个成员。醇可以含有例如一种以上选自由甲醇、乙醇、丙醇、丁醇、乙二醇和丙二醇组成的组中的成员。醚可以含有例如选自由甲醛和1，4-二噁烷组成的组中的一个或多个成员。非质子溶剂可以含有例如选自由酰胺、酯和酮组成的组中的一个或多个成员。酰胺可以含有例如选自由N-甲基乙酰胺、N，N-二甲基甲酰胺和N-甲基-2-吡咯烷酮组成的组中的一个或多个成员。酯可以含有例如乙酸甲酯。酮可以含有例如甲乙酮。

导电聚合物250优选含有一种以上选自由聚吡咯、聚噻吩、聚苯胺及其衍生物组成的组中的组分。例如，聚噻吩的衍生物含有聚(3，4-亚乙基二氧基噻吩)(PEDOT)等。导电聚合物250可以含有均聚物或者可以含有共聚物。对导电聚合物250的重均分子量没有特别限制，但是例如为1000至100000。

在导电聚合物250中，采用了掺杂剂。掺杂剂能够使导电聚合物250展现出导电性能。掺杂剂没有特别限制，但是可以含有包括例如磺酸基的组分并且可以含有一种以上选自由脂族磺酸、芳族磺酸和聚合物磺酸组成的组中的组分。

掺杂剂优选地含有聚合物磺酸。在这种情况下，与其中含有单分子酸组分作为掺杂剂的情形相比，该掺杂剂较不可能从导电聚合物250释放，并且特别地，即使在高温下，该掺杂剂也较不可能从导电聚合物250释放。聚合物磺酸可以含有例选自由聚乙烯基磺酸、聚苯乙烯磺酸、聚烯丙基磺酸、聚丙烯酸磺酸(polyacrylic sulfonic acid)、聚甲基丙烯酸磺酸(polymethacrylic sulfonic acid)、聚(2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸)和聚异戊二烯磺酸组成的组中的一个或多个成员。掺杂剂特别优选地含有聚苯乙烯磺酸。在这种情况下，导电聚合物250被认为以分散的方式如同岛屿一样偶联至聚苯乙烯磺酸的侧链。因此，掺杂剂较不可能从导电聚合物250释放，并且特别地，即使在高温下，该掺杂剂也较不可能从导电聚合物250释放。

(4-4)液体组分

将电容器元件10用液体组分26浸渗，并且具体地，液体组分进入在固体电解质25中形成的多个空隙。因此，液体组分26与介电层210和固体电解质25接触。

液体组分26可以充当电解电容器1的电解液。液体组分26包括溶剂和酸组分。酸组分的氧化作用可以修复介电层210中的缺陷。具体地，在介电层210中，阳极体21的金属箔被暴露的部分可以被氧化而形成介电层210。

本实施方案的酸组分含有有机酸和无机酸的复合酸化合物。

有机酸可以含有例如选自由邻苯二甲酸、间苯二甲酸、对苯二甲酸、马来酸、己二酸、苯甲酸、甲苯酸、庚酸、丙二酸、1，6-癸烷二甲酸、1，7-辛烷二甲酸、壬二酸、水杨酸、草酸和乙醇酸组成的组中的一个或多个成员。

无机酸可以含有例如选自由硼酸、磷酸、亚磷酸、次磷酸、磷酸酯、碳酸和硅酸组成的组中的一个或多个成员。

在本实施方案中，复合酸化合物优选地含有选自由硼二水杨酸、硼二乙醇酸和硼二草酸组成的组中的一个或多个成员。

当电解电容器1以其中向该电解电容器1施加高频率的状态使用时，电解电容器1会产生热量。由于复合酸化合物在热稳定性方面是优异的，所以即使电解电容器1产生热量，复合酸化合物也较不可能发生化学转化。这是因为有机酸和无机酸在复合酸化合物中彼此形成强络合键。例如，当复合酸化合物是硼二水杨酸时，水杨酸中含有的羟基和羧基可以与硼酸中含有的两个羟基形成强络合键。此外，由于复合酸化合物具有高酸性，所以即使复合酸化合物为中和盐的形式时，也可以降低液体组分26的pH。因此，当酸组分含有复合酸化合物时，可以抑制掺杂剂从导电聚合物250释放的脱掺杂现象。

复合酸化合物可以为盐的形式。复合酸化合物的盐可以例如为选自由铵盐、季铵盐、季铵化脒盐(quaternization amidinium salt)和胺盐组成的组中的一种或多种形式。

酸组分可以含有除了上述复合酸化合物以外的组分。

酸组分优选含有例如有机酸。有机酸可以含有例如选自由邻苯二甲酸、间苯二甲酸、对苯二甲酸、马来酸、己二酸、苯甲酸、甲苯酸、庚酸、丙二酸、1，6-癸烷二甲酸、1，7-辛烷二甲酸、壬二酸、水杨酸、草酸和乙醇酸组成的组中的一个或多个成员。

酸组分可以含有例如无机酸。无机酸可以含有例如选自由硼酸、磷酸、亚磷酸、次磷酸、硼酸酯、磷酸酯、碳酸和硅酸组成的组中的一个或多个成员。

还优选的是，酸组分含有例如有机酸和无机酸的复合酸化合物。因此，还优选的是，复合酸化合物含有选自由硼二水杨酸、硼二乙醇酸和硼二草酸组成的组中的一个或多个成员。

酸组分可以含有例如聚合物酸组分。聚合物酸组分可以含有例如选自由聚丙烯酸、聚甲基丙烯酸、聚乙烯基磺酸、聚苯乙烯磺酸、聚烯丙基磺酸、聚丙烯酸磺酸、聚甲基丙烯酸磺酸、聚(2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸)和聚异戊二烯磺酸组成的组中的一个或多个成员。

当纹波(ripple)电流流过电解电容器1时，电解电容器1会产生热量。复合酸化合物和聚合物酸组分在热稳定性方面优异，并且因此，当酸组分含有复合酸化合物或聚合物酸组分时，该酸组分可以抑制由热量导致的劣化。在复合酸化合物和聚合物酸组分中，复合酸化合物在热稳定性方面更优异，并且因此，当酸组分含有复合酸化合物时，酸组分可以特别地抑制由热量导致的劣化。

在本实施方案中，酸组分优选地含有硼酸。复合酸化合物可以利用液体组分26中含有的水进行水解。例如，当复合酸化合物是硼二水杨酸时，硼二水杨酸的水解反应产生硼酸和水杨酸。由于水杨酸可以腐蚀阳极体21或阴极体22，所以必须抑制复合酸化合物的水解以抑制水杨酸产生。在这方面，当酸组分含有硼酸时，可以抑制复合酸化合物的水解反应。这是因为水解反应是平衡反应，并且因此，当酸组分含有硼酸时，可以抑制水解反应的进行。

酸组分优选地还含有选自由磷酸酯和硼酸酯组成的组中的一个或多个成员。由于磷酸酯和硼酸酯是吸水性的，所以磷酸酯和硼酸酯可以使复合酸化合物较不可能引起水解反应。当磷酸酯吸收水时，产生磷酸，而当硼酸酯吸收水时，产生硼酸。当产生硼酸时，复合酸化合物的水解反应的平衡朝向复合酸化合物的生成倾斜。因此，与磷酸酯相比，更优选酸组分含有硼酸酯。

在本实施方案中，溶剂含有每个重复单元具有三个以上碳原子的聚亚烷基二醇。与聚乙二醇相比，每个重复单元具有三个以上碳原子的聚亚烷基二醇具有更长的链并且更不可能蒸发。因此，即使当电解电容器1产生热量时，溶剂也较不可能蒸发，并且可以抑制液体组分26中的溶剂由于溶剂蒸发以及通过外壳11和密封构件12之间的间隙或通过密封构件12自身而导致的减少。因此，与其中溶剂含有聚乙二醇等的情形相比，液体组分26中的溶剂易于被抑制减少。此外，当溶剂含有每个重复单元具有三个以上碳原子的聚亚烷基二醇时，可以降低溶剂的凝固点，并且因此电解电容器1易于在低温下使用。此外，当溶剂含有每个重复单元具有三个以上碳原子的聚亚烷基二醇时，复合酸化合物易于溶解在溶剂中，并且因此易于表现介电层210通过复合酸化合物的修复作用。即，在介电层210中，阳极体21的金属箔被暴露的部分可以利用复合酸化合物氧化，并且可以形成介电层210。

每个重复单元具有三个以上碳原子的聚亚烷基二醇可以是均聚物或共聚物。

在本实施方案中，每个重复单元具有三个以上碳原子的聚亚烷基二醇优选是其中重复单元含有每个重复单元具有三个以上碳原子的环氧烷的共聚物。即，每个重复单元具有三个以上碳原子的聚亚烷基二醇优选是含有每个重复单元具有三个以上碳原子的环氧烷和除了每个重复单元具有三个以上碳原子的环氧烷以外的重复单元的共聚物。在这种情况下，与其中每个重复单元具有三个以上碳原子的聚亚烷基二醇是均聚物的情形相比，溶剂的凝固点可以进一步降低，并且电解电容器1易于在进一步降低的温度下使用。每个重复单元具有三个以上碳原子的环氧烷的实例包括环氧丙烷(PO)和环氧丁烷(BO)。例如，共聚物可以含有PO或BO，或者可以含有PO和BO。

每个重复单元具有三个以上碳原子的环氧烷优选地含有每个重复单元具有两个碳原子的环氧乙烷(EO)。即，每个重复单元具有三个以上碳原子的聚亚烷基二醇优选是含有每个重复单元具有三个以上碳原子的环氧烷和每个重复单元具有两个碳原子的环氧乙烷的共聚物。在这种情况下，溶剂的凝固点可以特别地降低，并且电解电容器1易于在特别低的温度下使用。例如，共聚物可以含有PO和EO，可以含有BO和EO，或者可以含有PO、BO和EO。

要注意的是，共聚物可以是无规共聚物，可以是嵌段共聚物，或者可以是嵌段无规共聚物。

在本实施方案中，溶剂含有包含两个以上羟基的多元醇。在这种情况下，复合酸化合物可以溶解在溶剂中。此外，即使当电解电容器1产生热量时，包含两个以上羟基的多元醇也较不可能蒸发，并且因此，可以抑制液体组分26中的溶剂由于溶剂蒸发以及通过外壳11和密封构件12之间的间隙或通过密封构件12本身而导致的减少。此外，当导电聚合物250的掺杂剂含有聚苯乙烯磺酸时，包含两个以上羟基的多元醇可以延长导电聚合物250中的聚苯乙烯磺酸的聚合物链。即，导电聚合物250可以溶胀。在这种情况下，可以改善导电聚合物250的导电性能。包含两个以上羟基的多元醇包括，例如：亚烷基二醇如乙二醇、二甘醇、三甘醇和丙二醇；糖类如季戊四醇；以及含有三个以上羟基的多元醇如甘油和聚甘油。

包含两个以上羟基的多元醇特别优选地含有具有三个以上碳原子的亚烷基二醇。即使当电解电容器1产生热量时，具有三个以上碳原子的亚烷基二醇也较不可能蒸发，并且因此，具有三个以上碳原子的亚烷基二醇可以抑制液体组分26中的溶剂减少。当导电聚合物250的掺杂剂含有聚苯乙烯磺酸时，具有三个以上碳原子的亚烷基二醇可以使导电聚合物250溶胀而改善导电聚合物250的导电性能。包含两个以上羟基的多元醇特别优选地是具有三个以上碳原子的亚烷基二醇中的丙二醇。

包含两个以上羟基的多元醇特别优选地含有选自由甘油和聚甘油组成的组中的一个或多个成员。即使当电解电容器1产生热量时，甘油和聚甘油也较不可能蒸发，并且因此，甘油和聚甘油可以抑制液体组分26中的溶剂减少。当导电聚合物250的掺杂剂含有聚苯乙烯磺酸时，甘油和聚甘油可以使导电聚合物250溶胀而改善导电聚合物250的导电性能。此外，与其中溶剂是γ-丁内酯或环丁砜的情形相比，当酸组分含有复合酸化合物并且溶剂含有选自由甘油和聚甘油组成的组中的一个或多个成员时，可以进一步降低液体组分26的pH。这可能是因为甘油或聚甘油是质子溶剂。

在本实施方案中，在溶剂中每个重复单元具有三个以上碳原子的聚亚烷基二醇的重量优选大于包含两个以上羟基的多元醇的重量。即，在溶剂中每个重复单元具有三个以上碳原子的聚亚烷基二醇的重量比优选大于包含两个以上羟基的多元醇的重量比。当每个重复单元具有三个以上碳原子的聚亚烷基二醇和包含两个以上羟基的多元醇彼此进行比较时，每个重复单元具有三个以上碳原子的聚亚烷基二醇即使在电解电容器1产生热量时也较不可能蒸发。因此，当增大每个重复单元具有三个以上碳原子的聚亚烷基二醇的重量比时，即使在其中电解电容器1易于产生热量的环境中时，例如当电解电容器1用于高频率电路时，液体组分26中的溶剂也易于被抑制减少。

2-2.电解电容器的制造方法

以下将描述在电解电容器1的制造方法的一个实例中的步骤。

(1)阳极体的形成

首先，制备作为阳极体21的原材料的金属箔。可以对金属箔的表面进行粗糙化以在金属箔的表面上形成细小的凹槽和凸起。可以通过使金属箔经历例如蚀刻过程来对金属箔的表面进行粗糙化。作为蚀刻过程，例如，可以采用直流电解工艺或交流电解工艺。

然后，在金属箔的粗糙化表面上形成介电层210。对于形成介电层210的方法没有特别限制，但是例如介电层210可以通过使金属箔经历化学转化过程来形成。在化学转化过程中，例如，将具有粗糙化表面的金属箔浸没在化学转化液体如己二酸铵溶液中，然后加热或施加电压。具有设置有介电层210的表面的阳极体21可以通过在化学转化过程之后将金属箔切割成所需尺寸来形成。备选地，可以通过预先将金属箔切割成所需尺寸，然后在具有所需尺寸的金属箔上设置介电层210来形成阳极体21。将引线14A连接至阳极体21。对将阳极体21和引线14A彼此连接的方法没有特别限制，但是可以利用例如通过陷形模压或超声波焊接来接合。

(2)阴极体的形成

可以通过与阳极体21类似的方法来形成阴极体22。

将引线14B连接至阴极体22。对于将阴极体22和引线14B彼此连接的方法没有特别限制，但是可以利用例如陷形模压和/或超声波。

如果需要，可以将阴极体22的表面粗糙化，或者可以在阴极体22的表面上形成含有钛和/或碳的层。

(3)卷绕体的形成

在该步骤中，使用阳极体21、阴极体22和隔膜23来形成如图2中所示的卷绕体。将位于最外层上的阴极体22的端部利用放卷防止带24固定。当通过切割大金属箔来形成阳极体21时，可以使卷绕体进一步经历化学转化过程以在阳极体21的切割表面上设置介电层。

密封构件12被布置成这样的一种状态：将从阳极体21和阴极体22取出的引线14A和14B通过在密封构件12中形成的通孔拉出。

(4)电容器元件的形成

在该步骤中，在形成于阳极体21的表面上的介电层210的表面上形成含有导电聚合物250的固体电解质25，由此形成电容器元件10。

可以通过将预先形成的导电聚合物250附着至介电层210来形成固体电解质25。在这种情况下，优选使用含有导电聚合物250的聚合物分散体。聚合物分散体含有挥发性液体组分以及分散在挥发性液体组分且掺杂有掺杂剂的导电聚合物250。例如，将卷绕体用聚合物分散体浸渗，然后干燥，并且由此，可以将固体电解质25附着至介电层210的表面。在这种情况下，可以将固体电解质25附着至隔膜23的表面以及还附着至阴极体22的表面。此外，可以将导电聚合物250附着至隔膜23。此步骤可以重复两次以上。在这种情况下，可以提高固体电解质25对介电层210的覆盖率。

(5)利用液体组分的浸渗

然后，将电容器元件10用液体组分26浸渗。这使得液体组分26能够进入在固体电解质25中形成的细空隙。因此，液体组分26与介电层210和固体电解质25接触。对于将电容器元件10用液体组分26进行浸渗的方法没有特别限制。

(6)电容器元件的密封

接下来，将电容器元件10容纳在外壳11中。

然后，在外壳11的开口端附近进行横向拉伸过程以将开口端陷形模压在密封构件12上并使开口端卷曲。然后，将座板13布置在由此卷曲的开口端侧。

通过这些步骤，获得如图1中所示的电解电容器1。之后，可以进行熟化过程同时施加额定电压。

2-3.电解电容器的应用

对电解电容器1的应用没有特别限制。电解电容器1例如可以用于汽车的发动机控制单元(ECU)的基板、汽车的开关电源等。汽车主要认为是电动汽车、混合动力车等，但是可以是汽油引擎车或柴油引擎车。电解电容器1也可以应用于例如两轮交通工具(包括电动自行车(e-自行车))、飞机、轮船和无人机。此外，电解电容器1可以用于例如服务器设备、计算机设备和视频游戏控制台的中央处理器(CPU)的电源设备。另外，电解电容器1可以用于例如现场可编程门阵列(FPGA)如通信设备和工业设备的电源设备以及图形处理器(GPU)如图形板的电源设备。电解电容器1的应用不限于这些实例，而且电解电容器1适用于多个领域。

2-4.变形

电解电容器1的构造不限于上述实施方案的构造。

例如，电容器元件10不必须是卷绕体，而且可以为包括由金属制成的烧结体作为阳极体的芯片类型或者为包括金属板作为阳极体的堆叠层类型。

例如，固体电解质25不必须是由聚合物分散体形成，而且可以向介电层210给予聚合液体以通过化学聚合方法或电解聚合方法原位形成固体电解质25。即，可以使用聚合液体通过化学聚合方法或电解聚合方法来形成导电聚合物250。聚合液体是含有单体、低聚物、掺杂剂等的溶液。当导电聚合物250通过化学聚合来形成时，优选向聚合液体中加入氧化剂。聚合液体优选含有例如一种以上选自吡咯、苯胺、噻吩及其衍生物组成的组中的组分。

例如，固体电解质25不必须含有导电聚合物250。在这种外壳中的固体电解质25可以例如是二氧化锰、有机半导体等。

(第二实施方案)

类似于第一实施方案，根据第二实施方案的一个方面的电解电容器1包括阳极体21、阴极体22、固体电解质25和液体组分26。阳极体21具有其上要形成介电层210的表面。固体电解质25与介电层210接触并且位于阳极体21和阴极体22之间。液体组分26与介电层210和固体电解质25接触并且包括溶剂和酸组分。酸组分包括无机酸和有机酸的复合酸化合物。溶剂包括包含两个以上羟基的多元醇。

根据第二实施方案的电解电容器1与根据第一实施方案的电解电容器1的不同之处在于，溶剂含有聚亚烷基二醇并且聚亚烷基二醇在溶剂中的重量大于包含两个以上羟基的多元醇的重量。

每个重复单元具有三个以上碳原子的聚亚烷基二醇不包括每个重复单元具有两个碳原子的聚亚烷基二醇，但是聚亚烷基二醇包括每个重复单元具有两个碳原子的聚亚烷基二醇。例如，聚亚烷基二醇包括聚乙二醇。因此，在根据第二实施方案的电解电容器1中，溶剂可以含有聚乙二醇。

聚亚烷基二醇在溶剂中的重量被设置为大于包含两个以上羟基的多元醇的重量，并且由此，可以降低溶剂的凝固点，使得即使在低温下也容易使用电解电容器1。此外，聚亚烷基二醇与包含两个以上羟基的多元醇彼此进行对比，聚亚烷基二醇较不容易蒸发。因此，增大了聚亚烷基二醇在溶剂中的重量比，并且由此，即使当电解电容器1在其中该电解电容器1易于产生热量的环境，例如在其中向电解电容器1施加高频率的状态下使用时，也易于抑制液体组分26中的溶剂减少。

实施例

将基于实施例更详细地描述本公开内容。然而，本公开内容不限于以下实施例。

在以下所述实施例中，制造各自额定电压为25V并且额定静电电容为330μF的卷绕类型电解电容器(Φ10mm×L(高度)10mm)。以下将描述电解电容器的一种具体制造方法。

(阳极体的制备)

使厚度为100μm的铝箔经历蚀刻过程以使该铝箔的表面粗糙化。然后，通过化学转化过程在铝箔的表面上形成介电层。通过将铝箔浸没在己二酸铵溶液中然后向铝箔施加50V的电压来进行化学转化过程。之后，将该铝箔切割以制备阳极体。

(阴极体的制备)

使厚度为50μm的铝箔经历蚀刻过程以使该铝箔的表面粗糙化。然后，将铝箔切割以制备阴极体。

(卷绕体的形成)

将阳极引线耳片和阴极引线耳片分别连接至阳极体和阴极体，并且将阳极体和阴极体与设置在它们之间的由纤维素制成的隔膜一起卷绕，同时将引线耳片一起卷绕，由此获得卷绕体。将阳极引线和阴极引线连接至引线耳片的相应端部，该相应端部从卷绕体突出来。使由此形成的卷绕体再次经历化学转化过程，由此在阳极体的切割端处形成介电层。然后，将卷绕体的外表面上的端部用固定带固定。以这种方式，形成多个卷绕体。

(聚合物分散体的制备)

在离子交换水中，溶解3，4-乙烯二氧噻吩和作为聚合物掺杂剂的聚苯乙烯磺酸(PSS，重均分子量为100,000)，由此制备混合溶液。在将混合溶液搅拌的同时，加入溶解在离子交换水中的硫酸铁(III)(氧化剂)，由此引起聚合反应。在反应之后，将所获得的反应液体进行透析，并除去未反应的单体和过量的氧化剂，由此获得含有约5质量％的掺杂有PSS的聚乙烯二氧噻吩的聚合物分散体(PEDOT/PSS)。

(固体电解质层的形成)

在减压气氛(40kPa)中，将卷绕体在容纳于规定容器中的聚合物分散体中浸泡5分钟，然后将卷绕体从聚合物分散体中拉出。然后，将用聚合物分散体浸渗的卷绕体在干燥炉中在150℃下干燥20分钟，由此形成包括覆盖介电层的至少一部分的导电聚合物层的固体电解质。

(电解液的浸渗)

以表1中所示的比率制备含有表1中所示的组分的电解液，并将卷绕体在减压气氛(40kPa)中在相应液体组分(相应电解液)中浸泡5分钟。

(电容器元件的密封)

将用相应电解液浸渗的电容器元件密封以完成如图1中所示的电解电容器(实施例1至15以及比较例1和2)。之后，在施加额定电压的同时，将熟化过程在130℃下进行2小时。

(评价)

通过以下方法测量所获得的电解电容器的低温ESR和ESR变化率。

(1)低温ESR

在-55℃的环境温度下，利用LCR计测量在100kHz/Ω的频率下的各个电解电容器的ESR。结果示于表1中。

(2)ESR变化

测量由此获得的各个电解电容器的初始等效串联电阻(ESR)。然后，为了评价长期可靠性，在将各个电解电容器在125℃下保持5000小时同时向其施加额定电压的情况下，检查ESR的变化率(ΔESR)。

将ΔESR作为各个电解电容器在125℃保持之后的ESR(X)与初始值(X0)的比率(X/X0)显示。注意的是，作为ESR，在室温的环境中利用LCR计测量在100kHz的频率下的各个电容器的值。

3.概述

根据第一个方面的电解电容器(1)包括阳极体(21)、阴极体(22)、固体电解质(25)和液体组分(26)。阳极体(21)具有设置有介电层(210)的表面。固体电解质(25)与介电层(210)接触并且布置在阳极体(21)和阴极体(22)之间。液体组分(26)与介电层(210)和固体电解质(25)接触。液体组分(26)含有溶剂和酸组分。酸组分含有无机酸和有机酸的复合酸化合物。溶剂含有包含两个以上羟基的多元醇和每个重复单元具有三个以上碳原子的聚亚烷基二醇。

根据第一个方面，复合酸化合物溶解在溶剂中。另外，溶剂的凝固点被降低。作为结果，电解电容器(1)在低温下也可使用，使得电解电容器(1)在多种温度下可使用。

根据第二个方面的电解电容器(1)包括阳极体(21)、阴极体(22)、固体电解质(25)和液体组分(26)。阳极体(21)具有设置有介电层(210)的表面。固体电解质(25)与介电层(210)接触并且布置在阳极体(21)和阴极体(22)之间。液体组分(26)与介电层(210)和固体电解质(25)接触并且含有溶剂和酸组分。酸组分含有无机酸和有机酸的复合酸化合物。溶剂含有包含两个以上羟基的多元醇和聚亚烷基二醇。聚亚烷基二醇具有的重量大于多元醇的重量。

根据第二个方面，复合酸化合物溶解在溶剂中。另外，溶剂的凝固点被降低。作为结果，电解电容器(1)在低温下也可使用，使得电解电容器(1)在多种温度下可使用。

在根据涉及第一或第二个方面的第三个方面的电解电容器(1)中，多元醇含有具有三个以上碳原子的亚烷基二醇。

根据第三个方面，液体组分(26)中的溶剂被抑制减少。另外，导电聚合物(250)的导电性能得到改善。

在根据涉及第一至第三个方面的第四个方面的电解电容器(1)中，多元醇含有选自由甘油和聚甘油组成的组中的一个或多个成员。

根据第四个方面，液体组分(26)中的溶剂被抑制减少。另外，导电聚合物(250)的导电性能得到改善。此外，与其中溶剂是γ-丁内酯或环丁砜的情形相比，液体组分(26)的pH被降低。

在根据涉及第一、第三和第四个方面中任一方面的第五个方面的电解电容器(1)中，聚亚烷基二醇是含有每个重复单元具有三个以上碳原子的环氧烷的共聚物。

根据第五个方面，与其中每个重复单元具有三个以上碳原子的聚亚烷基二醇是均聚物的情形相比，溶剂的凝固点被进一步降低并且电解电容器(1)在进一步降低的温度下也可使用。

在根据涉及第一、第三、第四和第五个方面中任一方面的第六个方面的电解电容器(1)中，聚亚烷基二醇具有的重量大于多元醇的重量。

根据第六个方面，当提高每个重复单元具有三个以上碳原子的聚亚烷基二醇的重量比时，即使在电解电容器(1)易于产生热量的环境中，液体组分26中的溶剂也被抑制减少。

在根据涉及第一至第六个方面中任一方面的第七个方面的电解电容器(1)中，酸组分含有硼酸。

根据第七个方面，当酸组分含有硼酸时，复合酸化合物的水解反应被抑制。

在根据涉及第一至第七个方面中任一方面的第八个方面的电解电容器(1)中，复合酸化合物含有选自由硼二水杨酸、硼二乙醇酸和硼二草酸组成的组中的一个或多个成员。

根据第八个方面，即使在电解电容器(1)易于产生热量的环境中，复合酸化合物也较不可能发生化学转化。另外，降低了液体组分(26)的pH，并且抑制了掺杂剂从导电聚合物(250)释放的脱掺杂现象。

附图标记清单

1 电解电容器

21 阳极体

210 介电层

22 阴极体

25 固体电解质

26 液体组分

Claims (8)

1.一种电解电容器，所述电解电容器包括：

阳极体，所述阳极体具有设置有介电层的表面；

阴极体；

固体电解质，所述固体电解质与所述介电层接触并且布置在所述阳极体和所述阴极体之间；以及

与所述介电层和所述固体电解质接触的液体组分，所述液体组分含有溶剂和酸组分，

所述酸组分含有无机酸和有机酸的复合酸化合物，

所述溶剂含有包含两个以上羟基的多元醇和每个重复单元具有三个以上碳原子的聚亚烷基二醇。

2.一种电解电容器，所述电解电容器包括：

阳极体，所述阳极体具有设置有介电层的表面；

阴极体；

固体电解质，所述固体电解质与所述介电层接触并且布置在所述阳极体和所述阴极体之间；以及

液体组分，所述液体组分与所述介电层和所述固体电解质接触并且含有溶剂和酸组分，

所述酸组分含有无机酸和有机酸的复合酸化合物，

所述溶剂含有聚亚烷基二醇和包含两个以上羟基的多元醇，

所述多元醇是丙二醇，

所述聚亚烷基二醇具有的重量大于所述多元醇的重量。

3.根据权利要求1所述的电解电容器，其中

所述多元醇含有具有三个以上碳原子的亚烷基二醇。

4.根据权利要求1所述的电解电容器，其中

所述多元醇含有选自由甘油和聚甘油组成的组中的一个或多个成员。

5.根据权利要求1所述的电解电容器，其中

所述聚亚烷基二醇是含有每个重复单元具有三个以上碳原子的环氧烷的共聚物。

6.根据权利要求1所述的电解电容器，其中

所述聚亚烷基二醇具有的重量大于所述多元醇的重量。

7.根据权利要求1或2所述的电解电容器，其中

所述酸组分含有硼酸。

8.根据权利要求1或2所述的电解电容器，其中

所述复合酸化合物含有选自由硼二水杨酸、硼二乙醇酸和硼二草酸组成的组中的一个或多个成员。

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