DE102011016493A1

DE102011016493A1 - Verfahren zur Verbesserung der elektrischen Kenngrößen in Kondensatoren enthaltend PEDOT/PSS als Feststoffelektrolyt durch Additive

Info

Publication number: DE102011016493A1
Application number: DE102011016493A
Authority: DE
Inventors: Katrin Asteman; Dr. Wussow Klaus; Dr. Sautter Armin
Original assignee: Heraeus Precious Metals GmbH and Co KG
Current assignee: Heraeus Deutschland GmbH and Co KG
Priority date: 2011-04-08
Filing date: 2011-04-08
Publication date: 2012-10-11
Also published as: WO2012136305A1; TW201250741A

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Kondensators, beinhaltend die Verfahrensschritte: a) das Bereitstellen eines Elektrodenkörpers (1) aus einem Elektrodenmaterial (2), wobei ein Dielektrikum (3) eine Oberfläche (4) dieses Elektrodenmaterials (2) zumindest teilweise unter Ausbildung eines Anodenkörpers (5) bedeckt; b) das Einbringen einer Dispersion beinhaltend ein leitfähiges Polymer, Dispersionsmittel und ein Additiv mit der allgemeinen Strukturformel (I) Ar-X-Y(I)in der Y für eine C1-C18-Alkylgruppe mit mindestens einem Hydroxylrest, für eine C1-C18-Alkylcarbonsäure oder für einen Polyalkylenoxyrest mit einer Hydroxyl-Endgruppe steht; X für ein Bindeglied ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus O, O-CR1R2, CR1R2O, NR3-CR1R2, CR1R2-NR3, COO und CONR3 steht, in denen R1, R2 und R3 jeweils für ein Wasserstoffatom oder eine C1-C10-Alkylgruppe stehen; Ar für einen gegebenenfalls substituierten Aromaten ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Phenyl und Naphthyl steht; in zumindest einen Teil des Anodenkörpers (5); c) das mindestens teilweise Entfernen des Dispersionsmittels unter Erhalt eines Kondensatorkörpers (7); Die Erfindung betrifft auch einen durch dieses Verfahren erhältlichen Kondensator, die Verwendung dieses Kondensators, elektronische Schaltungen sowie die Verwendung einer Dispersion.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Kondensators, einen durch dieses Verfahren erhältlichen Kondensator, die Verwendung dieses Kondensators, elektronische Schaltungen sowie die Verwendung einer Dispersion.
Ein handelsüblicher Elektrolytkondensator besteht in der Regel aus einer porösen Metallelektrode, einer auf der Metalloberfläche befindlichen Oxidschicht, einem elektrisch leitfähigen Material, meist ein Feststoff, der in die poröse Struktur eingebracht wird, einer äußeren Elektrode (Kontaktierung), wie z. B. einer Silberschicht, sowie weiteren elektrischen Kontakten und einer Verkapselung. Ein häufig verwendeter Elektrolytkondensator ist der Tantal-Elektrolytkondensator, dessen Anodenelektrode aus dem Ventilmetall Tantal besteht, auf dem durch anodische Oxidation (auch „Formierung” genannt) eine gleichmäßige, dielektrische Schicht aus Tantalpentoxid erzeugt wurde. Ein flüssiger oder fester Elektrolyt bildet die Kathode des Kondensators. Weiterhin häufig eingesetzt werden Aluminium-Kondensatoren, deren Anodenelektrode aus dem Ventilmetall Aluminium besteht, auf dem durch anodische Oxidation eine gleichmäßige, elektrisch isolierende Aluminium-Oxidschicht als Dielektrikum erzeugt wird. Auch hier bilden ein flüssiger Elektrolyt oder ein fester Elektrolyt die Kathode des Kondensators. Die Aluminiumkondensatoren sind meist als Wickel- oder Stack-Type-Kondensatoren ausgebildet.
Besonders geeignet als Feststoffelektrolyte in den vorstehend beschriebenen Kondensatoren sind aufgrund ihrer hohen elektrischen Leitfähigkeit π-konjugierte Polymere π-konjugierte Polymere werden auch als leitfähige Polymere oder als synthetische Metalle bezeichnet. Sie gewinnen zunehmend an wirtschaftlicher Bedeutung, da Polymere gegenüber Metallen Vorteile bezüglich der Verarbeitbarkeit, des Gewichts und der gezielten Einstellung von Eigenschaften durch chemische Modifikation haben. Beispiele für bekannte π-konjugierte Polymere sind Polypyrrole, Polythiophene, Polyaniline, Polyacetylene, Polyphenylene und Poly(p-phenylen-vinylene), wobei ein besonders wichtiges und technisch genutztes Polythiophen das Poly(3,4-ethylendioxythiophen) (PEDOT) ist, da es in seiner oxidierten Form eine sehr hohe Leitfähigkeit aufweist.
Das Aufbringen der auf leitfähigen Polymeren basierenden Feststoffelektrolyte auf die Oxidschicht kann auf unterschiedliche Art und Weise erfolgen. So beschreibt EP-A-0 340 512 beispielsweise die Herstellung eines Feststoffelektrolyten aus 3,4-Ethylendioxythiophen und dessen Verwendung in Elektrolytkondensatoren. Gemäß der Lehre dieser Druckschrift wird 3,4-Ethylendioxythiophen in situ auf der Oxidschicht polymerisiert. Nach Abscheiden des Polymer-Feststoffelektrolyten muss die Oxidschicht des Kondensators üblicherweise reformiert werden, um niedrige Restströme zu erreichen, wie dies beispielsweise in der EP-A-0 899 757 beschrieben ist. Dazu wird der Kondensator in einen Elektrolyten getränkt und einer elektrischen Spannung ausgesetzt, die die Anodisierspannung des Oxidfilms nicht überschreitet.
Der Nachteil der Herstellung von Feststoffelektrolytkondensatoren unter Anwendung einer in situ-Polymerisation besteht jedoch unter anderem in der Komplexität des Prozesses. So dauert ein Polymerisationsprozess, welcher jeweils die Verfahrensschritte des Tränkens, der Polymerisation und der Waschung umfasst, in der Regel mehrere Stunden. Unter Umständen müssen hierbei auch explosionsgefährliche oder toxische Lösungsmittel eingesetzt werden. Ein weiterer Nachteil des in situ-Verfahrens zur Herstellung von Feststoffelektrolytkondensatoren besteht darin, dass in der Regel Anionen des Oxidationsmittels oder gegebenenfalls andere monomere Anionen als Gegenionen für das leitfähige Polymer dienen. Aufgrund ihrer geringen Größe sind diese jedoch nicht hinreichend stabil an das Polymer gebunden. Dadurch kann es insbesondere bei erhöhten Einsatztemperaturen des Kondensators zur Diffusion der Gegenionen und damit zu einem Anstieg des äquivalenten Serienwiderstands (ESR) des Kondensators kommen. Der alternative Einsatz von hochmolekularen polymeren Gegenionen in der chemischen in situ-Polymerisation führt nicht zu hinreichenden leitfähigen Filmen und damit nicht zu niedrigen ESR Werten.
Im Stand der Technik wurden daher alternative Verfahren zur Herstellung von auf leitfähigen Polymeren basierenden Feststoffelektrolyten in Elektrolytkondensatoren entwickelt. So beschreibt beispielsweise die DE-A-10 2005 043 828 ein Verfahren zur Herstellung von Feststoffelektrolyten in Kondensatoren, bei dem eine Dispersion beinhaltend das bereits polymerisierte Thiophen, beispielsweise die aus dem Stand der Technik bekannten PEDOT/PSS-Dispersionen, auf die Oxidschicht aufgetragen und sodann das Dispersionsmittel durch Verdampfen entfernt wird. Häufig jedoch sind Feststoffelektrolyte, welche mittels derartiger Dispersionen erhalten wurden, noch durch verbesserungswürdige Kenngrößen, insbesondere durch verbesserungswürdige Kapazitäten und äquivalente Serienwiderstände gekennzeichnet.
Ein Ansatz zur Verbesserung des äquivalenten Serienwiderstandes von mittels PEDOT/PSS-Dispersionen erhaltenen Feststoffelektrolyten ist in der JP 2010-129651 beschrieben, bei dem ein mittels einer PEDOT/PSS-Dispersion erhaltener Feststoffelektrolyt in einem Aluminium-Wickelkondensator zusätzlich mit einer Lösung beinhaltend leitfähige Monomere und Oxidationsmittel imprägniert wird, um in der Feststoffelektrolytschicht eine chemische Polymerisation der Monomere zu bewirken. Auch dieser Ansatz zur Verbesserung des äquivalenten Serienwiderstandes ist, da er einen zusätzlichen Verfahrensschritt erfordert, vergleichsweise aufwendig.
Der vorliegenden Erfindung lag die Aufgabe zugrunde, die sich aus dem Stand der Technik ergebenden Nachteile im Zusammenhang mit Kondensatoren, insbesondere im Zusammenhang mit Feststoffelektrolytkondensatoren, ganz besonderes bevorzugt im Zusammenhang mit den aus dem Stand der Technik bekannten Aluminium-Kondensatoren, insbesondere den Aluminium-Wickelkondensatoren, zu überwinden.
Insbesondere lag der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Herstellung eines Kondensators, insbesondere eines Aluminium-Wickelkondensators, anzugeben, mittels dessen Kondensatoren hergestellt werden können, die sich durch einen möglichst geringen äquivalenten Serienwiderstand und zugleich durch eine möglichst hohe Kapazität auszeichnen. Dabei sollte die Verbesserung des äquivalenten Serienwiderstandes und der Kapazität des Kondensators auf technische möglichst einfache Weise realisiert werden und insbesondere keine zusätzlichen Verfahrensschritte erfordern.
Einen Beitrag zur Lösung der vorstehend genannten Aufgaben leistet ein Verfahren zur Herstellung eines Kondensators, vorzugsweise eine Elektrolytkondensators, beinhaltend die Verfahrensschritte:

a) das Bereitstellen eines Elektrodenkörpers aus einem Elektrodenmaterial, wobei ein Dielektrikum eine Oberfläche dieses Elektrodenmaterials zumindest teilweise unter Ausbildung eines Anodenkörpers bedeckt;
b) das Einbringen einer Dispersion beinhaltend ein leitfähiges Polymer, ein Dispersionsmittel und ein Additiv mit der allgemeinen Strukturformel (I) Ar-X-Y (I) in der Y für eine C₁-C₁₈-Alkylgruppe mit mindestens einem Hydroxylrest, für eine C₁-C₁₈-Alkylcarbonsäure oder für einen Polyalkylenoxyrest mit einem endständigen Hydroxylrest steht; X für ein Bindeglied ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus O, O-CR¹R², CR¹R²O, NR³-CR¹R², CR¹R²-NR³, COO und CONR³ steht, in denen R¹, R² und R³ jeweils für ein Wasserstoffatom oder eine C₁-C₁₀-Alkylgruppe stehen; Ar für einen gegebenenfalls substituierten Aromaten ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Phenyl und Naphthyl steht, wobei als Substituenten der Aromaten neben beispielsweise Halogen-Atomen, Hydroxylgruppen, Carboxylgruppen oder Alkylgruppen auch weitere Gruppen -X-Y vorhanden sein können; in zumindest einen Teil des Anodenkörpers;
c) das mindestens teilweise Entfernen des Dispersionsmittels unter Erhalt eines Kondensatorkörpers.

Im Verfahrensschritt a) des erfindungsgemäßen Verfahrens wird zunächst ein Elektrodenkörpers aus einem Elektrodenmaterial bereitgestellt, wobei ein Dielektrikum die Oberfläche dieses Elektrodenmaterials zumindest teilweise unter Ausbildung eines Anodenkörpers bedeckt.
Prinzipiell kann der Elektrodenkörper dadurch hergestellt werden, dass ein Ventilmetall-Pulver mit einer hohen Oberfläche gepresst und zu einem meist porösen Elektrodenkörper gesintert wird. Hierbei wird üblicherweise ein elektrischer Kontaktdraht bevorzugt aus einem Ventilmetall, wie z. B. Tantal, mit in den Elektrodenkörper eingepresst. Der Elektrodenkörper wird dann beispielsweise durch elektrochemische Oxidation mit einem Dielektrikum, d. h. einer Oxidschicht, überzogen. Es können alternativ auch Metallfolien geätzt und durch elektrochemische Oxidation mit einem Dielektrikum überzogen werden, um eine Anodenfolie mit einem Porösbereich zu erhalten. Bei einem Wickelkondensator werden eine Anodenfolie mit Porösbereich, die den Elektrodenkörper bildet, und eine Kathodenfolie durch Separatoren getrennt und aufgewickelt.
Als Ventilmetall sind im Rahmen der Erfindung solche Metalle zu verstehen, deren Oxidschichten den Stromfluss nicht in beide Richtungen gleichermaßen ermöglichen. Bei anodisch angelegter Spannung sperren die Oxidschichten der Ventilmetalle den Stromfluss, während es bei kathodisch angelegter Spannung zu großen Strömen kommt, welche die Oxidschicht zerstören können. Zu den Ventilmetallen zählen Be, Mg, Al, Ge, Si, Sn, Sb, Bi, Ti, Zr, Hf, V, Nb, Ta und W sowie eine Legierung oder Verbindung von wenigstens einem dieser Metalle mit anderen Elementen. Die bekanntesten Vertreter der Ventilmetalle sind Al, Ta, und Nb. Verbindungen mit einem Ventilmetall vergleichbaren elektrischen Eigenschaften sind solche mit metallischer Leitfähigkeit, welche oxidierbar sind und deren Oxidschichten die vorangehend beschriebenen Eigenschaften besitzen. Beispielsweise besitzt NbO metallische Leitfähigkeit, wird jedoch im Allgemeinen nicht als Ventilmetall betrachtet. Schichten von oxidiertem NbO weisen jedoch die typischen Eigenschaften von Ventilmetalloxidschichten auf, so dass NbO oder eine Legierung oder Verbindung von NbO mit anderen Elementen typische Beispiele für solche Verbindungen mit einem Ventilmetall vergleichbaren elektrischen Eigenschaften sind. Bevorzugt sind Elektrodenmaterialien aus Tantal, Aluminium und solche Elektrodenmaterialien, die auf Mob oder Nioboxid basieren. Besonders bevorzugt als Elektrodenmaterial ist Aluminium.
Die Ventilmetalle können zur Herstellung des Elektrodenkörpers mit Porösbereich beispielsweise in Pulverform zu einem meist porösen Elektrodenkörper gesintert werden oder aber es wird einem metallischen Körper eine poröse Struktur aufgeprägt. Letzteres kann z. B. durch Atzen einer Folie erfolgen.
Im Folgenden werden Körper mit Porösbereich der Einfachheit halber auch als „porös” bezeichnet. So werden beispielsweise Elektrodenkörper mit Porösbereich auch poröse Elektrodenkörper genannt. Zum einen können die porösen Körper von einer Vielzahl von Kanälen durchzogen und somit Schwamm-artig sein. Dies ist häufig der Fall, wenn Tantal zur Herstellung von Kondensatoren verwendet wird. Weiterhin kann nur die Oberfläche Poren aufweisen und der unter den Oberflächenporen folgende Bereich massiv ausgebildet sein. Derartiges wird oft beobachtet, wenn Aluminium zur Herstellung von Kondensatoren verwendet wird.
Die auf diese Weise hergestellten oft porösen Elektrodenkörper werden sodann beispielsweise in einem geeigneten Elektrolyten, wie z. B. Phosphorsäure oder einer wässrigen Lösung von Ammoniumadipat, durch Anlegen einer Spannung oxidiert, um das Dielektrikum zu bilden. Die Höhe dieser Formierspannung ist abhängig von der zu erzielenden Oxidschichtdicke bzw. der späteren Anwendungsspannung des Kondensators. Bevorzugte Formierspannungen liegen in einem Bereich von 1 bis 2000 V.
Gemäß einer besonderen Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Kondensators handelt es sich bei dem Kondensator um einen Aluminium-Kondensator, besonders bevorzugt um einen Aluminium-Wickelkondensator.
Im Verfahrensschritt b) des erfindungsgemäßen Verfahrens wird sodann eine Dispersion, welche ein elektrisch leitfähiges Polymer und ein Dispersionsmittel, vorzugsweise Teilchen eines elektrisch leitfähigen Polymers und ein Dispersionsmittel, beinhaltet, in den Porösbereich des Anodenkörpers eingebracht. Die Dispersionen werden nach bekannten Verfahren, z. B. Tränkung, Tauchung, Gießen, Auftropfen, Spritzen, Aufsprühen, Aufrakeln, Bestreichen oder Bedrucken, beispielsweise Ink-jet-, Sieb- oder Tampondrucken, in den Porösbereich eingebracht. Bevorzugt erfolgt das Einbringen dadurch, dass der im Verfahrensschritt a) bereitgestellte Anodenkörper in die Dispersion eingetaucht und damit mit dieser Dispersion imprägniert wird. Das Eintauchen in die bzw. das Imprägnieren mit der Dispersion erfolgt vorzugsweise für eine Dauer in einem Bereich von 1 Sekunde bis 120 Minuten, besonders bevorzugt in einem Bereich von 10 Sekunden bis 60 Minuten und am meisten bevorzugt in einem Bereich von 30 Sekunden bis 15 Minuten. Das Einbringen der Dispersion in den Anodenkörper kann beispielsweise durch Über- oder Unterdruck, Vibration, Ultraschall oder Wärme erleichtert werden.
Das Einbringen der Dispersion kann direkt oder unter Verwendung eines Haftvermittlers, beispielsweise eines Silans, wie z. B. organofunktionelle Silane bzw. deren Hydrolysate, z. B. 3-Glycidoxypropyltrialkoxysilan, 3-Aminopropyltriethoxysilan, 3-Mercaptopropyltrimethoxysilan, 3-Metacryloxypropyltrimethoxysilan, Vinyltrimethoxysilan oder Octyltriethoxysilan, und/oder einer oder mehrerer anderer funktionellen Schichten in den Anodenkörpers erfolgen.
Durch das Einbringen wird vorzugsweise erreicht, dass die Dispersion eher weniger die Poren des Porösbereichs mit einer Schicht überdeckt. Vielmehr werden die Oberflächen der Kavitäten der Poren zumindest teilweise mit der Dispersion überzogen. So bilden die in der Dispersion vorliegenden Teilchen nicht nur eine die Öffnungen der Poren überdeckende Schicht; es werden auch zumindest Teile oft auch alle Bereiche der Oberfläche der Poren mit einer Schicht aus den Teilchen der Dispersion bedeckt.
Der Begriff „Polymere”, wie er im Rahmen der vorliegenden Erfindung verwendet wird, umfasst im Sinne der Erfindung alle Verbindungen mit mehr als einer gleichen oder unterschiedlichen Wiederholungseinheit.
Das elektrisch leitfähige Polymer in der Dispersion beinhaltet bevorzugt wenigstens ein Polythiophen, Polypyrrol oder Polyanilin, die gegebenenfalls substituiert sind.
Unter „leitfähigen Polymeren” werden hier insbesondere die Verbindungsklasse der π-konjugierten Polymere verstanden, die nach Oxidation oder Reduktion eine elektrische Leitfähigkeit besitzen. Bevorzugt werden solche π-konjugierten Polymere unter leitfähigen Polymeren verstanden, die nach Oxidation elektrische Leitfähigkeit in der Größenordnung von mindestens 0.1 Scm^–1 besitzen. Gemäß einer besonders bevorzugten erfindungsgemäßen Ausführungsform beinhaltet das leitfähige Polymer ein Anion, vorzugsweise ein Polyanion. Dann liegen in dem leitfähigen Polymer Anionen und Kationen vor. Beide Komponenten zusammen bilden dann das leitfähige Polymer.
In diesem Zusammenhang ist es insbesondere bevorzugt, dass das leitfähige Polymer ein Polythiophen beinhaltet, besonders bevorzugt ein Polythiophen mit wiederkehrenden Einheiten der allgemeinen Formel (i) oder (ii) oder eine Kombination aus Einheiten der allgemeinen Formeln (i) und (ii), vorzugsweise ein Polythiophen mit wiederkehrenden Einheiten der allgemeinen Formel (ii), ist
worin
A für einen gegebenenfalls substituierten C₁-C₅-Alkylenrest steht,
R für einen linearen oder verzweigten, gegebenenfalls substituierten C₁-C₁₈-Alkylrest, einen gegebenenfalls substituierten C₅-C₁₂-Cycloalkylrest, einen gegebenenfalls substituierten C₆-C₁₄-Arylrest, einen gegebenenfalls substituierten C₇-C₁₈-Aralkylrest, einen gegebenenfalls substituierten C₁-C₄-Hydroxyalkylrest oder einen Hydroxylrest steht,
x für eine ganze Zahl von 0 bis 8 steht und
für den Fall, dass mehrere Reste R an A gebunden sind, diese gleich oder unterschiedlich sein können.
Die allgemeinen Formeln (i) und (ii) sind so zu verstehen, dass x Substituenten R an den Alkylenrest A gebunden sein können.
Besonders bevorzugt sind Polythiophene mit wiederkehrenden Einheiten der allgemeinen Formel (ii), worin A für einen gegebenenfalls substituierten C₂-C₃-Alkylenrest und x für 0 oder 1 steht. Ganz besonders bevorzugt als leitfähiges Polymer des Feststoffelektrolyten ist Poly(3,4-ethylendioxythiophen), das gegebenenfalls substituiert ist.
Unter dem Präfix Poly- ist im Rahmen der Erfindung zu verstehen, dass mehr als eine gleiche oder verschiedene wiederkehrende Einheiten der allgemeinen Formeln (i) bzw. (ii) im Polymeren bzw. Polythiophen enthalten ist. Gegebenenfalls können die Polythiophene neben den wiederkehrenden Einheiten der allgemeinen Formeln (i) und/oder (ii) auch andere wiederkehrende Einheiten beinhalten, wobei es jedoch bevorzugt ist, dass mindestens 50%, besonders bevorzugt mindestens 75% und am meisten bevorzugt mindestens 95% aller wiederkehrenden Einheiten des Polythiophens die allgemeine Formel (i) und/oder (ii), vorzugsweise der allgemeinen Formel (ii) aufweisen. Die Polythiophene enthalten insgesamt n wiederkehrende Einheiten der allgemeinen Formel (i) und/oder (ii), vorzugsweise der allgemeinen Formel (ii), wobei n eine ganze Zahl von 2 bis 2000, bevorzugt 2 bis 100, ist. Die wiederkehrenden Einheiten der allgemeinen Formel (i) und/oder (ii), vorzugsweise der allgemeinen Formel (ii), können innerhalb eines Polythiophens jeweils gleich oder verschieden sein. Bevorzugt sind Polythiophene mit jeweils gleichen wiederkehrenden Einheiten der allgemeinen Formel (ii).
An den Endgruppen tragen die Polythiophene bevorzugt jeweils H.
C₁-C₅-Alkylenreste A sind im Rahmen der Erfindung bevorzugt Methylen, Ethylen, n-Propylen, n-Butylen oder n-Pentylen. C₁-C₁₈-Alkyl R stehen bevorzugt für lineare oder verzweigte C₁-C₁₈-Alkylreste wie Methyl, Ethyl, n- oder iso-Propyl, n-, iso-, sec- oder tert-Butyl, n-Pentyl, 1-Methylbutyl, 2-Methylbutyl, 3-Methylbutyl, 1-Ethylpropyl, 1,1-Dimethylpropyl, 1,2-Dimethylpropyl, 2,2-Dimethylpropyl, n-Hexyl, n-Heptyl, n-Octyl, 2-Ethylhexyl, n-Nonyl, n-Decyl, n-Undecyl, n-Dodecyl, n-Tridecyl, n-Tetradecyl, n-Hexadecyl oder n-Octadecyl, C₅-C₁₂-Cycloalkylreste R stehen beispielsweise für Cyclopentyl, Cyclohexyl, Cycloheptyl, Cyclooctyl, Cyclononyl oder Cyclodecyl, C₅-C₁₄-Arylreste R stehen beispielsweise für Phenyl oder Naphthyl, und C₇-C₁₈-Aralkylreste R beispielsweise für Benzyl, o-, m-, p-Tolyl, 2,3-, 2,4-, 2,5-, 2,6-, 3,4-, 3,5-Xylyl oder Mesityl. Die vorangehende Aufzählung dient der beispielhaften Erläuterung der Erfindung und ist nicht als abschließend zu betrachten.
Als gegebenenfalls weitere Substituenten der Reste A und/oder der Reste R kommen im Rahmen der Erfindung zahlreiche organische Gruppen in Frage, beispielsweise Alkyl-, Cycloalkyl-, Aryl-, Aralkyl-, Alkoxy, Halogen-, Ether-, Thioether-, Disulfid-, Sulfoxid-, Sulfon-, Sulfonat-, Amino-, Aldehyd-, Keto-, Carbonsäureester-, Carbonsäure-, Carbonat-, Carboxylat-, Cyano-, Alkylsilanund Alkoxysilangruppen sowie Carboxylamidgruppen.
Die in dem leitfähigen Polymer enthaltenen Polythiophene können neutral oder kationisch sein. In bevorzugten Ausführungsformen sind sie kationisch, wobei sich „kationisch” nur auf die Ladungen bezieht, die auf der Polythiophenhauptkette sitzen. Je nach Substituent an den Resten R können die Polythiophene positive und negative Ladungen in der Struktureinheit tragen, wobei sich die positiven Ladungen auf der Polythiophenhauptkette und die negativen Ladungen gegebenenfalls an den durch Sulfonat- oder Carboxylatgruppen substituierten Resten R befinden. Dabei können die positiven Ladungen der Polythiophenhauptkette zum Teil oder vollständig durch die gegebenenfalls vorhandenen anionischen Gruppen an den Resten R abgesättigt werden. Insgesamt betrachtet können die Polythiophene in diesen Fällen kationisch, neutral oder sogar anionisch sein. Dennoch werden sie im Rahmen der Erfindung alle als kationische Polythiophene betrachtet, da die positiven Ladungen auf der Polythiophenhauptkette maßgeblich sind.
Die positiven Ladungen sind in den Formeln nicht dargestellt, da ihre genaue Zahl und Position nicht einwandfrei feststellbar sind. Die Anzahl der positiven Ladungen beträgt jedoch mindestens 1 und höchstens n, wobei n die Gesamtanzahl aller wiederkehrenden Einheiten (gleicher oder unterschiedlicher) innerhalb des Polythiophens ist.
Zur Kompensation der positiven Ladung, soweit dies nicht bereits durch die gegebenenfalls Sulfonat- oder Carboxylat-substituierten und somit negativ geladenen Reste R erfolgt, benötigen die kationischen Polythiophene Anionen als Gegenionen, wobei die Gegenionen monomere oder polymere Anionen sein können. Polymere Anionen werden im Folgenden auch als Polyanionen bezeichnet. Im Falle eines Einsatzes von Polyanionen ist es besonders bevorzugt, wenn das leitfähige Polymer Komplexe aus Polythiophenen und Polyanionen, ganz besonders bevorzugt Komplexe aus Poly(3,4-ethylendioxythiophen) und Polystyrolsulfonsäure, beinhaltet.
Polyanionen sind gegenüber monomeren Anionen bevorzugt, da sie zur Filmbildung beitragen und aufgrund ihrer Größe zu thermisch stabileren elektrisch leitfähigen Filmen führen. Polyanionen können hier beispielsweise Anionen polymerer Carbonsäuren, wie Polyacrylsäuren, Polymethacrylsäure oder Polymaleinsäuren, oder polymerer Sulfonsäuren, wie Polystyrolsulfonsäuren und Polyvinylsulfonsäuren. Diese Polycarbon- und -sulfonsäuren können auch Copolymere von Vinylcarbon- und Vinylsulfonsäuren mit anderen polymerisierbaren Monomeren, wie Acrylsäureestern und Styrol, sein. Besonders bevorzugt ist im Feststoffelektrolyt zur Kompensierung der positiven Ladung des Polythiophens ein Anion einer polymeren Carbon- oder Sulfonsäure enthalten.
Besonders bevorzugt als Polyanion ist das Anion der Polystyrolsulfonsäure (PSS), welches bei der Verwendung von Polythiophen, insbesondere von Poly(3,4-ethylendioxythiophen), vorzugsweise komplexgebunden in Form der aus dem Stand der Technik bekannten PEDOT/PSS-Komplexe vorliegt. Solche Komplexe sind dadurch erhältlich, dass die Thiophen-Monomere, vorzugsweise 3,4-Ethylendioxythiophen, in wässriger Lösung in Gegenwart der Polystyrolsulfonsäure oxidativ polymerisiert werden.
Das Molekulargewicht der die Polyanionen liefernden Polysäuren beträgt vorzugsweise 1000 bis 2000000, besonders bevorzugt 2000 bis 500000. Die Polysäuren oder ihre Alkalisalze sind im Handel erhältlich, z. B. Polystyrolsulfonsäuren und Polyacrylsäuren, oder aber nach bekannten Verfahren herstellbar (siehe z. B. Houben Weyl, Methoden der organischen Chemie, Bd. E 20 Makromolekulare Stoffe, Teil 2, (1987), S. 1141 u. f.).
Polyanioren und Polythiophene, insbesondere Polystyrolsulfonsäure und Poly(3,4-ethylendioxythiophen), können in dem leitfähigen Polymer und auch in dem Feststoffelektrolyten in einem Gewichtsverhältnis von 0,5:1 bis 50:1, bevorzugt von 1:1 bis 30:1, besonders bevorzugt 2:1 bis 20:1 vorliegen. Das Gewicht der elektrisch leitenden Polymere entspricht hierbei der Einwaage der zur Herstellung der leitfähigen Polymere eingesetzten Monomere unter Annahme, dass bei der Polymerisation vollständiger Umsatz erfolgt. Gemäß einer besonderen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Kondensators liegt die Polystyrolsulfonsäure gegenüber dem Polythiophen, insbesondere gegenüber dem Poly(3,4-ethylendioxythiophen), im Gewichtsüberschuss vor.
Als monomere Anionen dienen beispielsweise solche von C₁-C₂₀-Alkansulfonsäuten, wie der Methan-, Ethan-, Propan-, Butan- oder höheren Sulfonsäuren wie der Dodecansulfonsäure, von aliphatischen Perfluorsulfonsäuren, wie der Trifluormethansulfonsäure, der Perfluorbutansulfonsäure oder der Perfluoroctansulfonsäure, von aliphatischen C₁-C₂₀-Carbonsäuren wie der 2-Ethylhexylcarbonsäure, von aliphatischen Perfluorcarbonsäuren, wie der Trifluoressigsäure oder der Perfluoroctansäure, und von aromatischen, gegebenenfalls durch C₁-C₂₀-Alkylgruppen substituierten Sulfonsäuren wie der Benzolsulfonsäure, o-Toluolsulfonsäure, p-Toluolsulfonsäure oder der Dodecylbenzol-sulfonsäure und von Cycloalkansulfonsäuren wie Camphersulfonsäure oder Tetrafluoroborate, Hexafluorophosphate, Perchlorate, Hexafluoroantimonate, Hexafluoroarsenate oder Hexachloroantimonate.
Bevorzugt als monomere Anionen sind die Anionen der p-Toluolsulfonsäure, Methansulfonsäure oder Camphersulfonsäure.
Die Teilchen, insbesondere die Teilchen des leitfähigen Polymers, der Dispersion haben eine spezifische elektrische Leitfähigkeit von größer als 100 S/cm. Die spezifische elektrische Leitfähigkeit der Teilchen ist dabei die spezifische elektrische Leitfähigkeit des Films im trockenen Zustand, der sich beim Trocknen der Dispersion aus den Teilchen bildet. Bevorzugt werden Dispersionen eingesetzt, deren Teilchen eine spezifische elektrische Leitfähigkeit von größer 150 S/cm, besonders bevorzugt größer 250 S/cm, ganz besonders bevorzugt größer 400 S/cm, überaus bevorzugt größer 750 S/cm. In einigen Fällen werden auch Teilchen mit einer spezifischen Leitfähigkeit von maximal 5000 S/cm eingesetzt.
Die Teilchen des leitfähigen Polymers in der Dispersion haben erfindungsgemäß vorzugsweise einen Durchmesser d₅₀ in einem Bereich von 1 bis 70 nm, vorzugsweise in einem Bereich von 1 bis unter 40 nm, bevorzugt einen in einem Bereich von 1 bis 35 nm, besonders bevorzugt einem Bereich von 1 bis 30 nm und ganz besonders bevorzugt in einem Bereich von 5 bis 25 nm.
Die Dispersion enthält bevorzugt eine Reinheit bezüglich an Metallen und Übergangsmetallen wie in WO 2010/003874 A2 Schrift auf S. 6 Z. 10–29 beschrieben.
Die niedrigen Konzentrationen an Metallen in den Dispersionen haben den großen Vorteil, dass das Dielektrikum bei Bildung des Feststoffelektrolyten und im späteren Betrieb des Kondensators nicht geschädigt wird.
Die Dispersionen enthalten ein oder mehrere Dispersionsmittel, wobei als Dispersionsmittel Wasser, organische Lösungsmittel oder Mischungen aus organischem Lösungsmittel und Wasser bevorzugt sind. Als Dispersionsmittel seien beispielsweise folgende Lösungsmittel genannt: aliphatische Alkohole wie Methanol, Ethanol, i-Propanol und Butanol; aliphatische Ketone wie Aceton und Methylethylketon; aliphatische Carbonsäureester wie Essigsäureethylester und Essigsäurebutylester; aromatische Kohlenwasserstoffe wie Toluol und Xylol; aliphatische Kohlenwasserstoffe wie Hexan, Heptan und Cyclohexan; Chlorkohlenwasserstoffe wie Dichlormethan und Dichlorethan; aliphatische Nitrile wie Acetonitril, aliphatische Sulfoxide und Sulfone wie Dimethylsulfoxid und Sulfolan; aliphatische Carbonsäureamide wie Methylacetamid, Dimethylacetamid und Dimethylformamid; aliphatische und araliphatische Ether wie Diethylether und Anisol. Weiterhin kann auch Wasser oder ein Gemisch aus Wasser mit den vorgenannten organischen Lösungsmitteln als Dispersionsmittel verwendet werden.
Bevorzugte Dispersionsmittel sind Wasser oder andere protische Lösungsmittel wie Alkohole, z. B. Methanol, Ethanol, i-Propanol und Butanol, sowie Mischungen von Wasser mit diesen Alkoholen, besonders bevorzugtes Dispersionsmittel ist Wasser.
Die Dispersion kann außerdem neben dem leitfähigen Polymer, dem Dispersionsmittel und dem nachfolgend noch beschriebenen Additiv mit der allgemeinen Strukturformel (I) weitere Zusatzstoffe enthalten wie oberflächenaktive Substanzen, z. B. anionische Tenside, wie z. B. Alkylbenzolsulfonsäuren und -salze, Paraffinsulfonate, Alkoholsulfonate, Ethersulfonate, Sulfosuccinate, Phosphatester, Alkylethercarbonsäuren oder -carboxylate, kationische Tenside, wie z. B. quartäre Alkylammoniumsalze, nichtionische Tenside, wie z. B. lineare Alkoholethoxylate, Oxoalkoholethyoxylate, Alkylphenolethoxylate oder Alkylpolyglucoside, oder Haftvermittler enthalten, wie z. B. organofunktionelle Silane bzw. deren Hydrolysate, z. B. 3-Glycidoxypropyltrialkoxysilan, 3-Aminopropyltriethoxysilan, 3-Mercaptopropyl-trimethoxysilan, 3-Metacryloxy-propyltrimethoxysilan, Vinyltrimethoxysilan oder Octyltriethoxysilan, Vernetzer wie Melaminverbindungen, verkappte Isocyanate, funktionelle Silane – z. B. Tetraethoxysilan, Alkoxysilanhydrolysate, z. B. auf Basis von Tetraethoxysilan, Epoxysilane wie 3-Glycidoxypropyltrialkoxysilan – Polyurethane, Polyacrylate oder Polyolefindispersionen.
Bevorzugt enthalten die Dispersionen beinhaltend leitfähige Polymere weitere Zusatzstoffe, die die Leitfähigkeit steigern, wie z. B. ethergruppenhaltige Verbindungen, wie z. B. Tetrahydofuran, lactongruppenhaltige Verbindungen wie γ-Butyrolacton, γ-Valerolacton, amid- oder lactamgruppenhaltige Verbindungen wie Caprolactam, N-Methylcaprolactam, N,N-Dimethylacetamid, N-Methylacetamid, N,N-Dimethylformamid (DMF), N-Methylformamid, N-Methylformanilid, N-Methylpyrrolidon (NMP), N-Octylpyrrolidon, Pyrrolidon, Sulfone und Sulfoxide, wie z. B. Sulfolan (Tetramethylensulfon), Dimethylsulfoxid (DMSO), Zucker oder Zuckerderivate, wie z. B. Saccharose, Glucose, Fructose, Lactose, Zuckeralkohole wie z. B. Sorbit, Mannit, Furanderivate, wie z. B. 2-Furancarbonsäure, 3-Furancarbonsäure, Glycerin, Diglycerin, Triglycerin oder Tetraglycerin.
Als die Leitfähigkeit steigernde Zusatzstoffe können auch Alkylenglykole, Dialkylenglykole, Trialkylenglykole, Polyalkylenglykole aus mehr als drei Alkyleneinheiten oder Mischungen aus diesen Verbindungen in der Dispersion enthalten sein.
Als Alkylenglykol sind insbesondere Ethylenglykol und Propylenglykol bevorzugt.
Bevorzugte Dialkylenglykole, Trialkylenglykole oder Polyalkylenglykole sind insbesondere solche auf der Basis von Ethylen- und Propylenglykolen bzw. statistischen Copolymeren aus beiden. Insbesondere bevorzugt sind Diethylenglykol, Dipropylenglykol, Triethylenglykol, Tripropylenglykol, Polyethylenglykol oder Polypropylenglykol. Die Polyalkylenglykole können auch verzweigt sein. Weiterhin können die Polyalkylenglykole an den Endgruppen unsubstituiert, d. h. zwei freie Hydroxylgruppen tragen, oder aber einfach oder zweifach an den Endgruppen funktionalisiert sein. Das Polyalkylenglykol oder Polyalkylenglykolderivat weist vorzugsweise ein durch Gelpermeationschromatographie bestimmtes Molekulargewicht in einem Bereich von 100 bis 100.000 g/mol, besonders bevorzugt in einem Bereich von 200 bis 50.000 g/mol und am meisten bevorzugt in einem Bereich von 200 bis 5000 auf. Als Polyalkylenglykole besonders bevorzugt sind Polyethylenglykole. In Betracht kommen insbesondere die unter den Bezeichnungen „PEG 300”, „PEG 400”, „PEG 1000”, „PEG 2000” oder „PEG 4000” bekannten Polyethylenglykole. Besonders bevorzugt ist PEG 400.
In diesem Zusammenhang ist es weiterhin bevorzugt, dass die Dispersion den Alkylenglykol, den Polyalkylenglykol oder die Mischung aus einem Alkylenglykol und einem Polyalkylenglykol in einer Menge in einem Bereich von 1 bis 25 Gew.-%, besonders bevorzugt in einem Bereich von 2 bis 20 Gew.-% und am meisten bevorzugt von 3 bis 15 Gew.-%, jeweils bezogen auf das Gesamtgewicht der im Verfahrensschritt b) eingesetzten Dispersion, enthält
Die Dispersionen beinhaltend leitfähige Polymere können außerdem als Zusatzstoff ein oder mehrere in organischen Lösungsmitteln lösliche organische Bindemittel, wie in WO 2009/141209 A1 auf S. 12 Z. 16–34 beschrieben, enthalten Die Dispersionen können einen pH Wert von 1 bis 14 haben, bevorzugt ist ein pH Wert von 1 bis 8. Für korrosionsempfindliche Dielektrika, wie beispielsweise Aluminiumoxide oder Nioboxide, werden Dispersionen bevorzugt mit einem pH Wert von 2,5 bis 8, um das Dielektrikum nicht zu schädigen.
Zur Einstellung des pH Werts können den Dispersionen beinhaltend leitfähige Polymere beispielsweise Basen oder Säuren wie in WO 2010/003874 A2 auf S. 4 Z. 13–32 beschrieben, als Zusatzstoffe zugesetzt werden. Bevorzugt sind solche Zusätze, die die Filmbildung der Dispersionen nicht beeinträchtigen und bei höheren Temperaturen, z. B. Löttemperaturen, nicht flüchtig sind, sondern unter diesen Bedingungen im Feststoffelektrolyten verbleiben, wie z. B. die Basen 2-Dimethylaminoethanol, 2,2'-Iminodiethanol oder 2,2',2''-Nitrilotriethanol und die Säure Polystyrolsulfonsäure.
Die Viskosität der Dispersion beinhaltend leitfähige Polymere kann je nach Aufbringungsart zwischen 0,1 und 1000 mPa·s (gemessen mit einem Rheometer bei 20°C und einer Scherrate von 100 s^–1) betragen. Bevorzugt beträgt die Viskosität 1 bis 500 mPa·s, besonders bevorzugt zwischen 10 bis 250 mPa·s, ganz besonders bevorzugt 40 bis 200 mPa·s.
Der Feststoffgehalt der im Verfahrensschritt b) eingesetzten Dispersion beinhaltend leitfähige Polymere an leitfähigem Polymer, vorzugsweise an PEDOT/PSS, liegt vorzugsweise in einem Bereich von 0,1 bis 20 Gew.-%, besonders bevorzugt in einem Bereich von 0,5 bis 10 Gew.-% und am meisten bevorzugt in einem Bereich von 1 bis 5 Gew.-%, jeweils bezogen auf das Gesamtgewicht der Dispersion beinhaltend leitfähige Polymere. Der Feststoffgehalt an leitfähigem Polymer, vorzugsweise an PEDOT/PSS (ohne Additiv und Zusatzstoffe) wird bestimmt über Trocknung der Dispersion bei einer Temperatur, die hinreichend hoch ist, um das Dispersionsmittel zu entfernen, dabei jedoch nicht den Feststoff zersetzt.
Die im Verfahrensschritt b) eingesetzte Dispersion ist nun dadurch gekennzeichnet, dass sie neben dem leitfähigen Polymer, dem Dispersionsmittel und gegebenenfalls einem oder mehreren der vorstehend beschriebenen Zusatzstoffe ein Additiv der allgemeinen Strukturformel (I) beinhaltet: Ar-X-Y (I) wobei
Y für eine C₁-C₁₈-Alkylgruppe mit mindestens einem Hydroxylrest, für eine C₁-C₁₈-Alkylcarbonsäure oder für einen Polyalkylenoxyrest mit einem endständigen Hydroxylrest steht;
X für ein Bindeglied ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus O, O-CR¹R², CR¹R²O, NR³-CR¹R², CR¹R²-NR³, COO und CONR³ steht, in denen R¹, R² und R³ jeweils für ein Wasserstoffatom oder eine C₁-C₁₀-Alkylgruppe stehen;
Ar für einen gegebenenfalls substituierten Aromaten ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Phenyl und Naphthyl steht, wobei als Substituenten der Aromaten neben beispielsweise Halogen-Atomen, Hydroxylgruppen, Carboxylgruppen oder Alkylgruppen auch weitere Gruppen -X-Y vorhanden sein können.
Erfindungsgemäß besonders bevorzugt weist die Verbindung die allgemeine Strukturformel (II) auf
in der X und Y die vorstehend angegebene Bedeutung haben und
R für ein H-Atom, ein Halogen-Atom, eine Amino-Gruppe, eine Hydroxyl-Gruppe, eine Carboxyl-Gruppe, eine C₁-C₁₀-Alkoxy-Gruppe oder eine C₁-C₁₀-Alkylgruppe steht und wobei die Reste R innerhalb der allgemeinen Strukturformel gleich oder verschieden sein können.
Vorzugsweise handelt es sich bei diesem Additiv um ein Aryloxyderivat mit der allgemeinen Strukturformel (I), um ein Arylamidderivat mit der allgemeinen Strukturformel (I), um ein Benzoyloxyderivat mit der allgemeinen Strukturformel (I), um ein Benzyloxyderivat mit der allgemeinen Strukturformel (I), um ein Benzylamidderivat mit der allgemeinen Strukturformel (I) oder um eine Mischung aus mindestens zwei dieser Verbindungen.
In diesem Zusammenhang besonders bevorzugt sind insbesondere Additive, welche eine der nachfolgenden Strukturformeln (III) bis (VI) aufweisen:
in denen R¹, R² und R³ die eingangs genannte Bedeutung haben, jedoch vorzugsweise für ein Wasserstoffatom stehen;
R⁴ für eine geradkettige oder verzweigte C₁ bis C₁₀-Alkylengruppe, die gegebenenfalls eine oder mehrere OH-Gruppen tragen kann, vorzugsweise eine Methylen-Gruppe, eine Ethylen-Gruppe oder eine Isopropylen-gruppe, oder für eine Oxyalkylen-Gruppe, eine Di(oxyalkylen)-Gruppe oder eine Tri(oxyalkylen)-Gruppe, vorzugsweise für eine Oxyethylen-Gruppe, eine Di(oxyethylen)-Gruppe oder eine Tri(oxyethylen)-Gruppe, steht;
R für ein H-Atom, ein Halogen-Atom, eine Amino-Gruppe, eine Hydroxyl-Gruppe oder einen C₁-C₁₀-Alkylrest steht und wobei die Reste R innerhalb der allgemeinen Strukturformel gleich oder verschieden sein können.
Als Beispiele für konkret geeignete Additive aus der Gruppe der Aryloxyderivate seien insbesondere 2-Phenoxyethanol, 1-Phenoxy-2-propanol, 2-(2-Hydroxyethoxy)phenol, Di(ethylengiykol)phenylether, Tri(ethylenglykol)phenylether, Tetra(ethylenglykol)phenylether, Poly(ethylenglykol)phenylether, Guaiacolglycerylether, 3-Phenoxy-1,2-propanediol, Bis(2-hydroxy-ethyl)terephthalat, Phenoxyessigsäure, 2-Phenoxypropionsäure, (4-Hydroxy-phenoxy)essigsäure, 4-Carboxyphenoxyessigsäure, 2-[4-(2-Hydroxyethoxy)phe-noxy]ethanol, 2-(2-naphthyloxy)ethanol, 2-[3-(2-Hydroxy)phenoxy]ethanol, 2-(4-Methoxyphenoxy)ethanol, 2-[2-(2-hydroxyethoxy)phenoxy]ethanol, 2-(4-Phenoxyphenoxy)ethanol, [2-(Carboxymethoxy)phenoxy]essigsäure, (2-Methylphenoxy)essigsäure, (4-tert.-Butylphenoxy)essigsäure, 2-(Pentafluorophenoxy)ethanol, 2-(4-Chlorophenoxy)-2-methylpropansäure und Mischungen aus mindestens zwei davon genannt.
Als Beispiele für konkret geeignete Additive aus der Gruppe der Arylaminderivate seien insbesondere N-(2-Hydroxyethyl)anilin, 2-(4-(Ethylamino)anilin)ethanol, 2-(1-Naphthylamino)ethanol, 2-(Methylphenylamino)ethanol, N-Phenylglycin, N-Phenyldiethanolamin, 2-(N-Ethylanilino)ethanol, 2,2'-(4-Methylphenylimino)diethanol, (2-Fluoroanilino)essigsäure, 4-[Bis(2-hydroxyethyl)amino]benzaldehyd, 4-Chloro-N-(2-hydroxyethyl)-2-nitroanilin, 2-(2-Hydroxyethylamino)-5-nitrobenzonitril, (Isopropylanilino)oxoessigsäure, N-(2-ethyl-6-methylphenyl)-2-hydroxy)acetamid, 4-(2,2-Dicyanovinyl)-N-bis(hydroxyethyl)anilin und Mischungen aus mindestens zwei davon genannt.
Als Beispiele für konkret geeignete Additive aus der Gruppe der Benzyloxyderivate seien insbesondere 2-(Benzyloxy)ethanol, Di(ethylen-glykol)benzylether, Poly(ethylenglykol)benzylether, Ethylenglykolmonosalicylate, Bis(2-hydroxyethyl)terephthalat, 1-Benzyloxy-2-propanol, 2-Benzyloxy-1,3-propandiol, 1-Benzyloxy-2-propanol, 1-(Benzyloxymethyl)tri-(ethylenglykol), 3-(Benzyloxy)-1,2-propandiol, (2,3)-3-(Benzyloxy)-1,2,4-butantriol, [(2S,3S)-3-Phenyl-2-oxiranyl]methanol, 2-Phenyl-1,3-dioxan-5-ol, 1,3-Dibenzyloxy-2-propanol, Mono(benzalpentaerythritol), 1-Benzyloxy-3-(p-tosyloxy)-2-propanol, Benzylglykolat und Mischungen aus mindestens zwei davon genannt.
Als Beispiele für konkret geeignete Additive aus der Gruppe der Benzylaminderivate seien insbesondere 2-(Benzylamino)ethanol, 2-(Benzylamino)-1-propanol, 2-[Benzyl(methyl)amino]ethanol, 2,2'-(Benzylimino)-diethanol, N-(2-hydroxyethyl)phthalimid, N-Phthaloylglycin, 2-(Dibenzylamino)-ethanol, N-Benzyliminodiessigsäure, (Benzoylamino)essigsäure und Mischungen aus mindestens zwei davon genannt.
Gemäß einer ganz besonders bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung weist das Additiv die allgemeine Strukturformel (VII) oder (VIII) auf
in der
R für ein H-Atom, eine OH-Gruppe, für eine C₁-C₁₀-Alkylgruppe oder für eine C₁-C₁₀-Alkoxygruppe steht und wobei die Reste R innerhalb der allgemeinen Strukturformel gleich oder verschieden sein können;
R⁵ für einen geradkettigen oder verzweigten Alkylenrest steht, der gegebenenfalls weitere OH-Gruppen tragen kann, wobei in der Strukturformel (X) die Gruppe R⁵ am Phenylrest vorzugsweise eine Methylengruppe ist.
Bei der Alkylen-Gruppe R⁵ kann es sich beispielsweise um eine Ethylengruppe, eine n-Propylengruppe oder eine iso-Propylengruppe handeln. Als Beispiele für ganz besonders bevorzugt Additive sind Phenoxyethanol, 1-Phenoxy-2-propanol, 2-(2-Hydroxyethoxy)phenol, 3-Phenoxy-1,2-propandiol, Di(ethylenglykol)benzylether oder eine Mischung aus mindestens zwei dieser Verbindungen.
In diesem ist es erfindungsgemäß besonders bevorzugt, wenn die Dispersion 0,1 bis 25 Gew.-%, besonders bevorzugt 0,25 bis 10 Gew.-% und am meisten bevorzugt 0,5 bis 5 Gew.-%, jeweils bezogen auf das Gesamtgewicht der im Verfahrensschritt b) eingesetzten Dispersion, des vorstehend beschriebenen Additivs beinhaltet.
Nachdem die Anodenkörper mit der vorstehend beschriebenen Dispersion imprägniert wurden, wird im Verfahrensschritt c) das in der Dispersion enthaltene Dispersionsmittel mindestens teilweise entfernt oder ausgehärtet, so dass sich ein Feststoffelektrolyt, der das Dielektrikum ganz oder teilweise bedeckt, und somit ein Kondensatorkörper bildet. Dabei ist es bevorzugt, dass die Bedeckung des Dielektrikums durch den Feststoffelektrolyten vorzugsweise mindestens 50%, besonders bevorzugt mindestens 70% und am meisten bevorzugt mindestens 80% beträgt, wobei sich durch die Messung der Kapazität des Kondensators in trockenem und in feuchtem Zustand bei 120°C bestimmt werden kann, wie dies in DE-A-10 2005 043 828 beschrieben ist.
Das Entfernen bzw. Härten erfolgt vorzugsweise dadurch, dass der Elektrodenkörper aus der Dispersion herausgenommen und getrocknet wird, wobei das Trocknen vorzugsweise bei einer Temperatur in einem Bereich von 20°C bis 230°C, besonders bevorzugt in einem Bereich von 50°C bis 220°C und am meisten bevorzugt in einem Bereich von 80°C bis 200°C erfolgt. Die Verfahrensschritte b) und c) können auch ein oder mehrmals wiederholt werden, um auf diese Weise die Dicke der Schicht des auf dem Dielektrikum abgelagerten Feststoffelektrolyten bzw. den Füllgrad des Feststoffelektrolyten im Elektrodenkörper den jeweiligen Erfordernissen anzupassen.
Nachdem auf diese Weise die Kondensatorkörper hergestellt wurden, können sie in der dem Fachmann bekannten Art und Weise weiter modifiziert werden. Im Falle eines Tantal-Elektrolytkondensator können die Kondensatorkörper beispielsweise mit einer Graphit-Schicht und einer Silberschicht überzogen werden, wie dies aus der DE-A-10 2005 043 828 bekannt ist, während im Falle eines Aluminium-Wickelkondensators entsprechend der Lehre der US 7,497,879 B2 der Kondensatorkörper in einen Aluminium-Becher eingebaut, mit einer Abdichtsichtscheibe versehen und mechanisch durch Bördeln fest verschlossen wird. Anschließend kann der Kondensator in an sich bekannter Weise durch Alter („aging”) von Fehlstellen im Dielektrikum befreit werden.
Einen Beitrag zur Lösung der eingangs genannten Aufgaben leistet auch ein Kondensator, welcher durch das erfindungsgemäße Verfahren erhältlich ist. Vorzugsweise handelt es sich bei diesem Kondensator um einen Aluminiumkondensator, besonders bevorzugt um einen Aluminiumwickelkondensator.
Beitrag zur Lösung der eingangs genannten Aufgaben leistet insbesondere ein Kondensator, beinhaltend einen Elektrodenkörper aus einem Elektrodenmaterial, wobei ein Dielektrikum die Oberfläche dieses Elektrodenmaterials mindestens teilweise bedeckt und einen Anodenkörper ausbildet, wobei der Anodenkörper mindestens teilweise mit einem Feststoffelektrolyt, der ein leitfähiges Polymer beinhaltet, beschichtet ist und wobei der Feststoffelektrolyt ein Additiv mit der allgemeinen Strukturformel (I) beinhaltet, Ar-X-Y (I) in der
Y für eine C₁-C₁₈-Alkylgruppe mit mindestens einem Hydroxylrest, für eine C₁-C₁₈-Alkylcarbonsäure oder für einen Polyalkylenoxyrest mit einer Hydroxyl-Endgruppe steht;
X für ein Bindeglied ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus O, O-CR¹R², CR¹R²O, NR³-CR¹R², CR¹R²-NR³, COO und CONR³ steht, in denen R¹, R² und R³ jeweils für ein Wasserstoffatom oder eine C₁-C₁₀-Alkylgruppe stehen;
Ar für einen gegebenenfalls substituierten Aromaten ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Phenyl und Naphthyl steht, wobei als Substituenten der Aromaten neben beispielsweise Halogen-Atomen, Hydroxylgruppen, Carboxylgruppen oder Alkylgruppen auch weitere Gruppen -X-Y vorhanden sein können.
Erhältlich ist ein solcher Kondensator beispielsweise durch das eingangs beschriebene, erfindungsgemäße Verfahren. Bevorzugte Additive sind dabei diejenigen Additive, die bereits eingangs in Verbindung mit dem erfindungsgemäßen Verfahren als bevorzugte Additive genannt wurden. Ganz besonders bevorzugt sind dabei Additive mit den Strukturformeln (II), (III), (IV), (V), (VI), (VII) oder (VIII), wobei Additive ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Phenoxyethanol, 1-Phenoxy-2-propanol, 2-(2-Hydroxyethoxy)phenol, 3-Phenoxy-1,2-propandiol, Di(ethylenglykol)benzylether oder einer Mischung aus mindestens zwei dieser Verbindungen am meisten bevorzugt sind.
Einen weiteren Beitrag zur Lösung der eingangs genannten Aufgaben leistet auch eine elektronische Schaltung beinhaltend einen durch das erfindungsgemäße Verfahren erhältlichen Kondensator. In diesem Zusammenhang zu nennen sind etwa elektronische Schaltungen, wie sie sich beispielsweise in Computer (Desktop, Laptop, Server), in Computerperipheriegeräten (z. B. PC Karten), in tragbaren elektronischen Geräten, wie z. B. Mobiltelefonen, Digitalkameras oder Unterhaltungselektronik, in Geräten der Unterhaltungselektronik, wie z. B. in CD/DVD Spielern und Computerspielkonsolen, in Navigationssystemen, in Telekommunikationseinrichtungen, in Haushaltsgeräten, in der Medizintechnik z. B. für Defibrillatoren. Erfindungsgemäß eingesetzt werden können die Kondensatoren auch in elektronische Schaltungen in Hybrid- oder Elektroantrieben eines Automobils. Hier können die Kondensatoren insbesondere als Zwischenkondensatoren (DC-Link-Kondensatoren) dienen.
Einen Beitrag zur Lösung der eingangs genannten Aufgaben leistet auch die Verwendung eines durch das erfindungsgemäße Verfahren erhältlichen Kondensators in elektronischen Schaltungen, beispielsweise als Zwischenkondensator in einer elektronischen Schaltung in Hybrid- oder Elektroantrieb eines Automobils.
Einen Beitrag zur Lösung der eingangs genannten Aufgaben leistet auch die Verwendung einer Dispersion beinhaltend ein leitfähiges Polymer, ein Dispersionsmittel und ein Additiv mit der allgemeinen Strukturformel Ar-X-Y (I) in der
Y für eine C₁-C₁₈-Alkylgruppe mit mindestens einem Hydroxylrest, für eine C₁-C₁₈-Alkylcarbonsäure oder für einen Polyalkylenoxyrest mit einer Hydroxyl-Endgruppe steht;
X für ein Bindeglied ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus O, O-CR¹R², CR¹R²O, NR³-CR¹R², CR¹R²-NR³, COO und CONR³ steht, in denen R¹, R² und R³ jeweils für ein Wasserstoffatom oder eine C₁-C₁₀-Alkylgruppe stehen;
Ar für einen gegebenenfalls substituierten Aromaten ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Phenyl und Naphthyl steht, wobei als Substituenten der Aromaten neben beispielsweise Halogen-Atomen, Hydroxylgruppen, Carboxylgruppen oder Alkylgruppen auch weitere Gruppen -X-Y vorhanden sein können.
Auch hier sind bevorzugte Additive diejenigen Additive, die bereits eingangs in Verbindung mit dem erfindungsgemäßen Verfahren als bevorzugte Additive genannt wurden. Ganz besonders bevorzugt sind Additive mit den Strukturformeln (II), (III), (IV), (V), (VI), (VII) oder (VIII), wobei Additive ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Phenoxyethanol, 1-Phenoxy-2-propanol, 2-(2-Hydroxyethoxy)phenol, 3-Phenoxy-1,2-propandiol, Di(ethylenglykol)benzylether oder einer Mischung aus mindestens zwei dieser Verbindungen am meisten bevorzugt sind.
Die Erfindung wird nun anhand nicht limitierender Figuren und Beispiele näher erläutert.
1 ist eine schematische Schnittdarstellung durch einen Teil eines durch das erfindungsgemäße Verfahren erhältlich Kondensators. Dieser weist einen Elektrodenkörper 1, meist aus einem porösen Elektrodenmaterial 2 wie Aluminium auf. Auf der Oberfläche 4 des Elektrodenmaterials 2 ist ein Dielektrikum 3 als dünne Schicht ausgebildet, so dass ein weiterhin poröser Anodenkörper 5, beinhaltend den Elektrodenkörper 1 aus dem Elektrodenmaterial 2 und das Dielektrikum 3, entsteht. Auf das Dielektrikum 3 folgt ggf. nach weiteren Schichten eine Schicht eines Feststoffelektrolyts 6 (z. B. beinhaltend PEDOT/PSS-Teilchen), womit ein Kondensatorkörper 7, beinhaltend den Elektrodenkörper 1 aus dem Elektrodenmaterial 2, das Dielektrikum 3 und den Feststoffelektrolyt 6, entsteht.
MESSMETHODEN
Äquivalenter Serienwiderstand
Der äquivalente Serienwiderstand (in mΩ) wurde bei 20°C bei 100 kHz mittels eines LCR Meters (Agilent 4284A) bestimmt.
Kapazität
Die Kapazität (in Mikrofarad) wurde bei 20°C bei 120 Hz mittels eines LCR Meters (Agilent 4284A) bestimmt.
BEISPIELE
Beispiel 1 (Herstellung einer Dispersion leitfähiger Polymere)
In einem 21 Dreihalskolben mit Rühren und Innenthermometer wurden 868 g entionisiertes Wasser, 330 g einer wässrigen Polystyrolsulfonsäurelösung mit einem mittleren Molekulargewicht von 70.000 und einem Feststoffgehalt von 3,8 Gew.-% vorgelegt. Die Reaktionstemperatur wurde zwischen 20 und 25°C gehalten. Unter Rühren wurden 5,1 g 3,4-Ethylendioxythiophen zugegeben. Die Lösung wurde 30 min gerührt. Anschließend wurden 0,03 g Eisen(III)-sulfat und 9,5 g Natriumpersulfat zugegeben und die Lösung weitere 24 h gerührt. Nach Abschluss der Reaktion wurden zur Entfernung anorganischer Salze 100 ml eines stark sauren Kationenaustauschers und 250 ml eines schwach basischen Anionenaustauschers zugegeben und die Lösung weitere 2 h gerührt. Der Ionenauschtauscher wurde abfiltriert. Die Poly(3,4-ethylendioxythiophen)/Polystyrolsulfonat-Dispersion wurde zehnmal bei einem Druck von 700 bar mit einem Hochdruckhomogenisator homogenisiert. Anschließend wurde die Dispersion auf einen Feststoffgehalt von 2.5% aufkonzentriert und dann zusätzlich noch fünf Male bei einem Druck von 1.500 bar homogenisiert.
Die Dispersion wurde durch Zusatz von entionisiertem Wasser auf eine Konzentration von 2.2% verdünnt und anschließend mit Ammoniakwasser auf einen pH Wert von 3 eingestellt.
Beispiel 2 (Herstellung eines Aluminium-Wickelkondensators)
2.1. Herstellung von oxidierten Elektrodenkörpern
Eine poröse, auf 92 V formierte Aluminiumfolie mit den Abmessungen 630 mm × 8 mm (Anodenfolie) und eine poröse Aluminiumfolie mit den Abmessungen 660 mm × 8 mm (Kathodenfolie) wurden jeweils mit einem Kontaktdraht versehen, anschließend zusammen mit zwei Zellulose-Separatorpapieren aufgewickelt und mit einem Klebeband fixiert. 10 dieser oxidierten Elektrodenkörper wurden hergestellt. Das Separatorpapier der oxidierten Elektrodenkörper wurde anschließend in einem Ofen bei 300°C karbonisiert.
2.2 Herstellung des Feststoffelektrolyten
Die oxidierten Elektrodenkörper aus 2.1 wurden 15 min im Vakuum in PEDOT-Dispersionen getränkt. Danach erfolgte eine Trocknung bei 150°C für 30 min. Tränkung und Trocknung wurden zwei weitere Male durchgeführt.
Beispiel 3 (Herstellung einer PEDOT/PSS-Dispersion mit Additiv)
100 g der Dispersion aus Beispiel 1 wurden mit 10 g Ethylenglykol verrührt.
Beispiel 4 (Herstellung einer PEDOT/PSS-Dispersion mit Additiv)
100 g der Dispersion aus Beispiel 1 wurden mit 10 g Ethylenglykol und 1 g Phenoxyethanol verrührt.
Beispiel 5 (Herstellung einer PEDOT/PSS-Dispersion mit Additiv)
100 g der Dispersion aus Beispiel 1 wurden mit 10 g Ethylenglykol und 1 g Phenoxy-1,2-propandiol verrührt.
Beispiel 6 (Herstellung einer PEDOT/PSS-Dispersion mit Additiv)
100 g der Dispersion aus Beispiel 1 wurden mit 10 g Ethylenglykol und 1 g 1-Phenoxy-2-propanolverrührt.
Beispiel 7 (Herstellung einer PEDOT/PSS-Dispersion mit Additiv)
100 g der Dispersion aus Beispiel 1 wurden mit 10 g Ethylenglykol und 1 g 2-(2-hydroxyethoxy)phenol verrührt.
Beispiel 8 (Herstellung einer PEDOT/PSS-Dispersion mit Additiv)
100 g der Dispersion aus Beispiel 1 wurden mit 10 g Ethylenglykol und 1 g Di(ethylenglykol)benzylether verrührt.
Vergleichsbeispiel 1 (Herstellung einer PEDOT/PSS-Dispersion ohne Additiv)
100 g der Dispersion aus Beispiel 1 wurden mit 7,5 g Ethylenglykol und 2,5 g Polyethylenglykol (PEG400) verrührt.
Beispiel 9 (Herstellung einer PEDOT/PSS-Dispersion mit Additiv)
100 g der Dispersion aus Beispiel 1 wurden mit 7,5 g Ethylenglykol, 2,5 g Polyethylenglykol (PEG400) und 1 g Phenoxyethanol verrührt.
Beispiel 10 (Herstellung eines Aluminium-Wickelkondensators)
Kondensatoren wurden analog Beispiel 2 gefertigt und vermessen:
10.1: Die Elektrodenkörper wurden in der in Beispiel 3 beschriebenen Dispersion getränkt und getrocknet;
10.2: Die Elektrodenkörper wurden in der in Beispiel 4 beschriebenen Dispersion getränkt und getrocknet;
10.3: Die Elektrodenkörper wurden in der in Beispiel 5 beschriebenen Dispersion getränkt und getrocknet;
10.4: Die Elektrodenkörper wurden in der in Beispiel 6 beschriebenen Dispersion getränkt und getrocknet;
10.5: Die Elektrodenkörper wurden in der in Beispiel 7 beschriebenen Dispersion getränkt und getrocknet;
10.6: Die Elektrodenkörper wurden in der in Vergleichsbeispiel 1 beschriebenen Dispersion getränkt und getrocknet;
10.7: Die Elektrodenkörper wurden in der in Beispiel 9 beschriebenen Dispersion getränkt und getrocknet;

Die mittleren elektrischen Werte der so gefertigten Kondensatoren können der Tabelle 1 entnommen werden. Tabelle 1

	Kapazität [μF] bei 20°C	Serieller Widerstand [mΩ] bei 20°C
Beispiel 10.1 (nicht erfindungsgemäß)	459,1	35
Beispiel 10.2 (nicht erfindungsgemäß)	462,5	20
Beispiel 10.3 (nicht erfindungsgemäß)	453,8	22
Beispiel 10.4 (nicht erfindungsgemäß)	462,5	19
Beispiel 10.5 (nicht erfindungsgemäß)	464,2	23
Beispiel 10.6 (nicht erfindungsgemäß)	500,2	28
Beispiel 10.7 (nicht erfindungsgemäß)	483,1	20

Die Kondensatoren aus den Beispielen 10.1 und 10.6 weisen einen hohen seriellen Widerstand auf. Die erfindungsgemäß hergestellten Kondensatoren aus den Beispielen 10.2 bis 10.5 und 10.7 weisen deutlich geringere serielle Widerstände auf und zeigen gleichzeitig eine Kapazität, welche vergleichbar ist mit der Kapazität der Kondensatoren aus den Beispielen 10.1 und 10.6.
Beispiel 11 (Herstellung einer PEDOT/PSS-Dispersion mit Additiv)
100 g der Dispersion aus Beispiel 1 wurden mit 10 g Ethylenglykol und 0,5 g Phenoxyethanol verrührt.
Beispiel 12 (Herstellung einer PEDOT/PSS-Dispersion mit Additiv)
100 g der Dispersion aus Beispiel 1 wurden mit 10 g Ethylenglykol und 2 g Phenoxyethanol.
Beispiel 13 (Herstellung eines Aluminium-Wickelkondensators)
Kondensatoren wurden analog Beispiel 2 gefertigt und vermessen:
13.1: Die Elektrodenkörper wurden in der in Beispiel 11 beschriebenen Dispersion getränkt und getrocknet;
13.2: Die Elektrodenkörper wurden in der in Beispiel 12 beschriebenen Dispersion getränkt und getrocknet;
Die mittleren elektrischen Werte der so gefertigten Kondensatoren können der Tabelle 2 entnommen werden. Tabelle 2

Kapazität [μF] bei 20°C Serieller Widerstand [mΩ] bei 20°C

Beispiel 13.1 (nicht erfindungsgemäß) 462,4 24,1

Beispiel 13.2 (nicht erfindungsgemäß) 419,9 15,8
Es zeigt sich eine Abhängigkeit des seriellen Widerstandes von der Konzentration des Phenoxyethanols.
Bezugszeichenliste

1: Elektrodenkörper
2: Elektrodenmaterial
3: Dielektrikum
4: Oberfläche
5: Anodenkörper
6: Feststoffelektrolyt
7: Kondensatorkörper
8: Poren

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

EP 0340512 A [0004]
EP 0899757 A [0004]
DE 102005043828 A [0006, 0069]
JP 2010-129651 [0007]
WO 2010/003874 A2 [0042, 0053]
WO 2009/141209 A1 [0052]
DE 2005043828 [0067]
US 7497879 B2 [0069]

Zitierte Nicht-Patentliteratur

Houben Weyl, Methoden der organischen Chemie, Bd. E 20 Makromolekulare Stoffe, Teil 2, (1987), S. 1141 u. f. [0036]

Claims

Ein Verfahren zur Herstellung eines Kondensators, beinhaltend die Verfahrensschritte: a) das Bereitstellen eines Elektrodenkörpers (1) aus einem Elektrodenmaterial (2), wobei ein Dielektrikum (3) eine Oberfläche (4) dieses Elektrodenmaterials (2) zumindest teilweise unter Ausbildung eines Anodenkörpers (5) bedeckt; b) das Einbringen einer Dispersion beinhaltend ein leitfähiges Polymer, ein Dispersionsmittel und ein Additiv mit der allgemeinen Strukturformel (I) Ar-X-Y (I) in der Y für eine C₁-C₁₈-Alkylgruppe mit mindestens einem Hydroxylrest, für eine C₁-C₁₈-Alkylcarbonsäure oder für einen Polyalkylenoxyrest mit einer Hydroxyl-Endgruppe steht; X für ein Bindeglied ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus O, O-CR¹R², CR¹R²O, NR³-CR¹R², CR¹R²-NR³, COO und CONR³ steht, in denen R¹, R² und R³ jeweils für ein Wasserstoffatom oder eine C₁-C₁₀-Alkylgruppe stehen; Ar für einen gegebenenfalls substituierten Aromaten ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Phenyl und Naphthyl steht; in zumindest einen Teil des Anodenkörpers (5); c) das mindestens teilweise Entfernen des Dispersionsmittels unter Erhalt eines Kondensatorkörpers (7).
Das Verfahren nach Anspruch 1, wobei das leitfähige Polymer ein Polythiophen beinhaltet.
Das Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei das leitfähige Polymer ein Polythiophen mit wiederkehrenden Einheiten der allgemeinen Formel (i) oder (ii) beinhaltet,
worin A für einen gegebenenfalls substituierten C₁-C₅-Alkylenrest steht, R für einen linearen oder verzweigten, gegebenenfalls substituierten C₁-C₁₈-Alkylrest, einen gegebenenfalls substituierten C₅-C₁₂-Cycloalkylrest, einen gegebenenfalls substituierten C₆-C₁₄-Arylrest, einen gegebenenfalls substituierten C₇-C₁₈-Aralkylrest, einen gegebenenfalls substituierten C₁-C₄-Hydroxyalkylrest oder einen Hydroxylrest steht, x für eine ganze Zahl von 0 bis 8 steht und für den Fall, dass mehrere Reste R an A gebunden sind, diese gleich oder unterschiedlich sein können.
Das Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 4, wobei das Polythiophen ein Poly(3,4-ethylendioxythiophen) ist.
Das Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das leitfähige Polymer ein Polyanion beinhaltet.
Das Verfahren nach Anspruch 5, wobei das Polyanion eine Polystyrolsulfonsäure ist.
Das Verfahren nach Anspruch 5 oder 6, wobei das leitfähige Polymer einen Komplex aus Poly(3,4-ethylendioxythiophen) und Polystyrolsulfonsäure beinhaltet.
Das Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Additiv ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus Aryloxyderivaten mit der allgemeinen Strukturformel (I), Arylamidderivaten mit der allgemeinen Strukturformel (I), Benzoyloxyderivaten mit der allgemeinen Strukturformel (I), Benzyloxyderivaten mit der allgemeinen Strukturformel (I) und Benzylamidderivaten mit der allgemeinen Strukturformel (I).
Das Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Additiv die allgemeine Strukturformel (VII) oder (VIII)
aufweist, in der R für ein H-Atom, für eine OH-Gruppe, für eine C₁-C₁₀-Alkylgruppe oder für eine C₁-C₁₀-Alkoxygruppe steht und wobei die Reste R innerhalb der allgemeinen Strukturformel gleich oder verschieden sein können; R⁵ für einen geradkettigen oder verzweigten Alkylenrest steht, der gegebenenfalls weitere OH-Gruppen tragen kann.
Das Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Additiv ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus Phenoxyethanol, 1-Phenoxy-2-propanol, 2-(2-Hydroxyethoxy)phenol, 3-Phenoxy-1,2-propandiol, Di(ethylenglykol)benzylether oder einer Mischung aus mindestens zwei dieser Verbindungen.
Das Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Dispersion 0,1 bis 25 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der im Verfahrensschritt b) eingesetzten Dispersion, des Additivs beinhaltet.
Ein Kondensator, erhältlich nach einem Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11.
Ein Kondensator, beinhaltend einen Elektrodenkörper (1) aus einem Elektrodenmaterial (2), wobei ein Dielektrikum (3) die Oberfläche (4) dieses Elektrodenmaterials (2) mindestens teilweise bedeckt und einen Anodenkörper (5) ausbildet, wobei der Anodenkörper (5) mindestens teilweise mit einem Feststoffelektrolyt (6), der ein leitfähiges Polymer beinhaltet, beschichtet ist und wobei der Feststoffelektrolyt ein Additiv mit der allgemeinen Strukturformel (I) Ar-X-Y (I) beinhaltet, in der Y für eine C₁-C₁₈-Alkylgruppe mit mindestens einem Hydroxylrest, für eine C₁-C₁₈-Alkylcarbonsäure oder für einen Polyalkylenoxyrest mit einer Hydroxyl-Endgruppe steht; X für ein Bindeglied ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus O, O-CR¹R², CR¹R²O, NR³-CR¹R², CR¹R²-NR³, COO und CONR³ steht, in denen R¹, R² und R³ jeweils für ein Wasserstoffatom oder eine C₁-C₁₀-Alkylgruppe stehen; Ar für einen gegebenenfalls substituierten Aromaten ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Phenyl und Naphthyl steht.
Kondensator nach Anspruch 13, wobei das Additiv ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus Aryloxyderivaten mit der allgemeinen Strukturformel (I), Arylamidderivaten mit der allgemeinen Strukturformel (I), Benzoyloxyderivaten mit der allgemeinen Strukturformel (I) und Benzylamidderivaten mit der allgemeinen Strukturformel (I).
Kondensator nach Anspruch 13 oder 14, wobei das Additiv die allgemeine Strukturformel (VII) oder (VIII)
aufweist, in der R für ein H-Atom, für eine OH-Gruppe, für einen C₁-C₁₀-Alkylrest oder für einen C₁-C₁₀-Alkoxyrest steht und wobei die Reste R innerhalb der allgemeinen Strukturformel gleich oder verschieden sein können; R⁵ für einen geradkettigen oder verzweigten Alkylenrest steht, der gegebenenfalls weitere OH-Gruppen tragen kann.
Kondensator nach einem der Ansprüche 13 bis 15, wobei das Additiv ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus Phenoxyethanol, 1-Phenoxy-2-propanol, 2-(2-Hydroxyethoxy)phenol, 3-Phenoxy-1,2-propandiol, Di(ethylenglykol)benzylether oder einer Mischung aus mindestens zwei dieser Verbindungen.
Der Kondensator nach einem der Ansprüche 13 bis 16, wobei der Kondensator ein Aluminiumkondensator ist.
Der Kondensator nach Anspruch 17, wobei der Kondensator ein Alumnium-Wickelkondensator ist.
Die Verwendung von Kondensatoren nach einem der Ansprüche 13 bis 18 in elektronischen Schaltungen.
Eine elektronische Schaltung, beinhaltend einen Kondensator nach einem der Ansprüche 13 bis 18.
Verwendung einer Dispersion beinhaltend ein leitfähiges Polymer, ein Dispersionsmittel, und ein Additiv mit der allgemeinen Strukturformel (I) Ar-X-Y (I) in der Y für eine C₁-C₁₈-Alkylgruppe mit mindestens einem Hydroxylrest, für eine C₁-C₁₈-Alkylcarbonsäure oder für einen Polyalkylenoxyrest mit einer Hydroxyl-Endgruppe steht; X für ein Bindeglied ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus O, O-CR¹R², CR¹R²O, NR³-CR¹R², CR¹R²-NR³, COO und CONR³ steht, in denen R¹, R² und R³ jeweils für ein Wasserstoffatom oder eine C₁-C₁₀-Alkylgruppe stehen; Ar für einen gegebenenfalls substituierten Aromaten ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Phenyl und Naphthyl steht; zur Herstellung eines Feststoffelektrolyten in einem Kondensator.
Die Verwendung nach Anspruch 21, wobei das Additiv die der allgemeine Strukturformel (VII) oder (VIII)
aufweist, in der R für ein H-Atom, eine OH-Gruppe, einen C₁-C₁₀-Alkylrest oder einen C₁-C₁₀-Alkylrest steht und wobei die Reste R innerhalb der Strukturformel gleich oder verschieden sein können; R⁵ für einen geradkettigen oder verzweigten Alkylenrest steht, der gegebenenfalls weitere OH-Gruppen tragen kann.