DE112019003778T5

DE112019003778T5 - Verfahren zum bilden eines elektrolytkondensators mit einer höheren kapazitätswiederherstellung und niedrigerem esr

Info

Publication number: DE112019003778T5
Application number: DE112019003778.1T
Authority: DE
Inventors: Yaru Shi; Antony P. Chacko; Ajaykumar Bunha; Qingping Chen
Original assignee: Kemet Electronics Corp
Current assignee: KEMET ELECTRONICS CORPORATION, FORT LAUDERDALE, US
Priority date: 2018-07-26
Filing date: 2019-06-18
Publication date: 2021-05-20
Also published as: WO2020040851A1; JP2021532584A; CN112585707A; CN112585707B; JP7273946B2

Abstract

Ein verbesserter Kondensator, der durch ein Verfahren gebildet wird, das folgendes umfasst: Bereitstellen einer Anode, die ein Dielektrikum darauf enthält, wobei das Dielektrium aus gesinterten Pulver besteht, wobei das Pulver eine Pulverladung von wenigstens 45.000 µC/g aufweist; UndBilden einer ersten leitfähigen Polymerschicht, die wenigstens einen Abschnitt des Dielektrikums umfasst, durch Anwenden einer ersten Aufschlämmung, wobei die erste Aufschlämmung ein. Polyanion und ein leitfähiges Polymer umfasst und wobei das Polyanion und das leitfähige Polymer ein Gewichtsverhältnis von größer als 3 aufweisen, wobei das leitfähige Polymer und das Polyanion leitfähige Partikel mit einer durchschnittlichen Partikelgröße von nicht mehr als 20 nm bilden.

Description

QUERVERWEIS AUF VERWANDTE ANMELDUNGEN
Diese Anmeldung ist Teilfortsetzung der anhängigen U.S. Pat. Anmeldung Nr. 15/379.729 eingereicht 15. Dezember 2016, die wiederum Priorität beansprucht auf abgelaufene U.S. Anmeldung Nr. 62/267.707 eingereicht 15. Dezember 2015. U.S. Pat. Anmeldung Nr. 15/379.729 ist eine Teilfortsetzungsanmeldung von U.S. Pat. Anmeldung Nr. 14/743.195 eingereicht 18. Juni 2015, jetzt U.S. Patent Nr. 9.941.055 erteilt 10. April 2018, was wiederum eine Teilfortsetzungsanmeldung von U.S. Pat. Anmeldung Nr. 13/777.769 eingereicht 26. Februar 2013 jetzt U.S. Pat. Nr. 9.312.074 erteilt 12. April 2016, die wiederum Priorität beansprucht auf abgelaufene U.S. vorläufige Patent Anmeldung Nr. 61/603.635 eingereicht 26. Februar 2012 alle die in diesem Verweis aufgenommen sind. Diese Anmeldung ist auch eine Teilfortsetzungsanmeldung der anhängigen U.S. Pat. Anmeldung Nr. 15/595.137 eingereicht 15. Mai 2017, die Priorität auf abgelaufene U.S. vorläufige Patent Anmeldung Nr. 62/338.778 , eingereicht am 19. Mai 2016 beansprucht, beide sind hierin durch Bezugnahme aufgenommen.
HINTERGRUND
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein verbessertes Verfahren zum Bilden eines festen Elektrolytkondensators und eines dadurch gebildeten verbesserten Kondensators. Insbesondere bezieht sich die vorliegende Erfindung auf verbesserte leitfähige Polymeraufschlämmungen und Verfahren zur Verbesserung der Kapazität und des äquivalenten Serienwiderstands (ESR) fester Elektrolytkondensatoren unter Verwendung verbesserter leitfähiger Polymeraufschlämmung.
Die Konstruktion und die Herstellung von festen Elektrolytkondensatoren ist gut dokumentiert. Bei der Konstruktion eines festen Elektrolytkondensators dient, vorzugsweise ein Ventil, Metall als Anode. Der Anodenkörper kann entweder ein poröses Pellet sein, das durch Pressen und Sintern eines hochreinen Pulvers gebildet wird, oder eine Folie, die geätzt ist, um eine erhöhte Anodenoberfläche zu bieten. Ein Oxid des Ventilmetalls wird elektrolytisch gebildet, um alle Flächen der Anode abzudecken und dient als das Dielektrikum des Kondensators. Der feste Kathodenelektrolyt wird in der Regel aus einer sehr begrenzten Klasse von Materialien ausgewählt, um Mangandioxid oder elektrisch leitende organische Materialien wie Polyanilin, Polypyrrol, Polythiophen und ihre Derivate einzuschließen. Feste Elektrolytkondensatoren mit intrinsisch leitfähigen Polymeren als das Kathodenmaterial sind in der Elektronikindustrie aufgrund ihres vorteilhaft niedrigen äquivalenten Serienwiderstands (ESR) und „Nicht-Brennen/Nicht-zünden“ im Falle einer Fehlfunktion weit verbreitet. Bei leitfähigen Polymerkathoden wird das leitfähige Polymer in der Regel entweder durch chemische Oxidationspolymerisation, elektrochemische Oxidationspolymerisation oder Sprühtechniken angewendet, wobei andere weniger wünschenswerte Techniken berichtet werden.
Der Anodenkörper ist typischerweise eine poröse Struktur, da die Porosität den Oberflächenbereich erhöht, was die Kapazität für ein bestimmtes Volumen erhöht. Die leitfähige Kathodenschicht umfasst häufig leitfähige Materialien wie das leitfähige Polymer, Kohlenstoff- und Silberschichten zur Verbindung mit Anschlüssen. Es ist äußerst wichtig, dass die poröse Anodenoberfläche ausreichend bedeckt ist und in engem Kontakt mit der leitfähigen Kathodenschicht steht, und es ist besonders bevorzugt, dass die Poren vollständig mit leitfähiger Kathodenschicht imprägniert werden, um eine gezielte Kapazität zu erreichen. In einem Herstellungsprozess zur Herstellung leitfähiger Polymer-basierter Ventilmetallkondensatoren wird das Ventilmetallpulver, wie z.B. Tantal, mechanisch in Anoden gepresst, die anschließend gesintert werden, um poröse Körper auszubilden. Die Anoden werden zu einer vorbestimmten Spannung in einem flüssigen Elektrolyten eloxiert, um eine dielektrische Schicht zu bilden, auf der eine Kathodenschicht aus leitfähigem Polymer gebildet wird. Das leitfähige Polymer wird dann mit Graphit und einer Metallschicht beschichtet, gefolgt von der Montage und Formung zu einer fertigen Vorrichtung.
Der Hauptnachteil leitfähiger Polymerkondensatoren, unabhängig von der Art der eingesetzten leitfähigen Polymere, ist ihre relativ niedrige Arbeitsspannung im Vergleich zu ihren MnO₂-Gegenstücken. Die Polymerkondensatoren weisen Zuverlässigkeitsprobleme in unterschiedlichem Maße auf, wenn die Betriebsspannung 25V überschreitet. Dies wird geglaubt, durch die relativ schlechte Dielektrikum-Polymer-Schnittstelle verursacht zu werden, die schlechte „Selbstheilung“ Fähigkeit aufweist. Die Fähigkeit, Hochspannung standzuhalten, kann am besten durch die Durchschlagsspannung (BDV) der Kondensatoren charakterisiert werden. Höhere BDV entspricht einer besseren Zuverlässigkeit. Aus bisher unbekannten Gründen, wurde die Durchschlagspannung von Kondensatoren, die leitfähige Polymere umfassen, auf ca. 55V begrenzt, was zu einem Kondensator führt, der nur für den Einsatz bei etwa 25V bewertet werden kann. Diese Einschränkung hat die Bemühungen, leitfähige Polymere zu verwenden, ausgiebiger vereitelt.
Tantalkondensatoren mit leitfähiger Polymerkathode erlangten aufgrund ihrer geringen ESR- und Selbsterhitzungs-Natur kommerziellen Erfolg. Sie bestehen oft aus wenigstens zwei Polymerschichten: eine interne Polymerschicht zum Auffüllen von Poren im Anodenkörper und eine externe Polymerschicht zum Schutz des Außendielektrikums vor den anschließend gebildeten Kohlenstoff- und Silberschichten. Die interne leitfähige Polymerschicht steht in direktem Kontakt mit den meisten verfügbaren dielektrischen Flächen und ist der Hauptfaktor, der die Kapazität beeinflusst. Die interne leitfähige Polymerschicht kann entweder durch In-situ-Polymerisation oder durch Beschichtung mit vorgeformter Polymerdispersion oder Lösung gebildet werden. Der In-situ-Polymerisation Ansatz führt oft zu einer höheren Kapazität und zu einem niedrigeren ESR. Die Durchführung chemischer Reaktionen auf Dielektrikum ist jedoch ein komplexer Prozess und kann das Dielektrikum beschädigen. Darüber hinaus können Restmetallsalze aus der In-situ-Polymerisation zu unerwünschten Leistungsverlusten wie hoher Leckstrom und niedriger Durschlagspannung führen. In-situ-Polymerisation wird oft für mehrere Zyklen ausgeführt, um die Poren des Anodenkörpers zu füllen. Je mehr Zyklen jedoch ausgeführt werden, desto mehr Schäden werden an dem Dielektrikum ausgeführt, so dass es wünschenswert ist, die Anzahl der In-situ-Polymerisationszyklen so weit wie möglich zu reduzieren und durch weniger schädliche Prozesse zu ersetzen.
Bei Kondensatoren, die für Hochspannungsanwendungen verwendet werden, wird der vorgeformte Polymeransatz bevorzugt. Anwenden von vorgeformtem Polymer reduziert Leckstrom und verbessert die Durchschlagsspannung, jedoch mit Kompromissen. Das erfolgreichste vorgeformte Polymer unter Verwendung von PEDOT und Polystyrolsulfonsäure (PSSA) als Gegenion ist eine Dispersion, die Partikel umfasst. Je nach Größe der Partikel ist es oft schwierig, alle Poren des Anodenkörpers zu imprägnieren, besonders wenn die Poren klein sind und die Kapazität mit unvollständiger Imprägnierung leidet. U. S. Pat. Nr. 8.058.135 lehrt, leitfähige Polymerdispersion mit einem durchschnittlichen Partikeldurchmesser von 1-100 nm. Es wurden zahlreiche Anstrengungen unternommen, um leitfähige Polymerdispersionen mit niedrigeren durchschnittlichen Partikelgrößen oder sogar vollständig löslicher leitfähiger Polymerlösung vorzubereiten, jedoch weisen diese Dispersion/Lösungen oft Haltbarkeitsprobleme auf oder sind bei Hitze oder chemischerVerarbeitung nach der Anwendung nicht stabil. Vorhandene lösliche leitfähige Polymere leiden typischerweise unter sehr geringer Leitfähigkeit, was einen höheren ESR für Kondensatoren bedeutet.
Vorgeformtes leitfähiges Polymer weist oft eine viel geringere Leitfähigkeit als leitfähiges Polymer auf, das über in-situ- Verfahren hergestellt wird. Zum Beispiel, U.S. Patent Nr. 9.514.888 lehrt eine Leitfähigkeit des leitfähigen Polymers von nur 483 S/cm auch bei DMSO-Zugabe. Selbst bei einer so hohen Leitfähigkeit für eine Dispersion ist der endgültige ESR immer noch höher als das Vergleichsbeispiel mit in-situ 3,4-Polyethylendioxythiophen (PEDOT). Die Leitfähigkeit von PEDOT in-situ kann bis zu Tausende von Siemens/cm (S/cm) betragen. Der ESR von polymerbasierten Kondensatoren wird direkt mit der Leitfähigkeit der Kathodenschicht in Verbindung gebracht und eine höhere Leitfähigkeit ist daher für die leitfähige Polymerdispersion immer erwünscht.
Trotz der umfangreichen Forschung besteht Bedarf für Materialien und Verfahren, die die Kapazität und ESR verbessern, ohne andere Aspekte wie Leckstrom und BDV zu beeinträchtigen. Hierin ist eine Weiterentwicklung bei der Bildung einer Kathodenschicht auf festen Elektrolytkondensatoren bereitgestellt.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Aufgabe der Erfindung ist es, einen verbesserten festen Elektrolytkondensator bereitzustellen.
Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist es, ein verbessertes Verfahren zur Herstellung eines festen elektrolytischen Kathodenkondensators mit verbesserter Kapazität und ESR bereitzustellen.
Diese und andere Vorteile, wie sie realisiert werden, werden ein Verfahren zum Bilden eines Elektrolytkondensators bereitgestellt, das umfasst:

Bereitstellen einer Anode, die ein Dielektrikum enthält, wobei die Anode ein gesintertes Pulver umfasst, wobei das Pulver eine Pulverladung von wenigstens 45.000 µFV/g aufweist; Und
Bilden einer ersten leitfähigen Polymerschicht, die wenigstens einen Abschnitt des Dielektrikums umschließt, durch Anwenden einer ersten Aufschlämmung, wobei die erste Aufschlämmung ein Polyanion und ein leitfähiges Polymer umfasst und wobei das Polyanion und das leitfähige Polymer in einem Gewichtsverhältnis von größer als 3 sind,
wobei das leitfähige Polymer und das Polyanion leitfähige Partikel mit einer durchschnittlichen Partikelgröße von nicht mehr als 20 nm bilden.

Eine weitere Ausführungsform ist in einem Elektrolytkondensator bereitgestellt. Der Elektrolytkondensator umfasst eine Anode, die ein Dielektrikum umfasst. Die Anode umfasst ein gesintertes Pulver, wobei das Pulver eine Pulverladung von wenigstens 45.000 µFV/g aufweist. Eine erste leitfähige Polymerschicht umschließt wenigstens einen Abschnitt des Dielektrikums, wobei das erste leitfähige Polymer ein Polyanion und ein leitfähiges Polymer umfasst. Das Polyanion und das leitfähige Polymer in einem Gewichtsverhältnis von größer als 3 sind, wobei das leitfähige Polymer und Polyanion leitfähige Partikel mit einer durchschnittlichen Partikelgröße von nicht mehr als 20 nm sind.
Figurenliste

1 ist eine schematische Querschnittsansicht einer Ausführungsform der Erfindung.
2 ist eine Flussdiagrammdarstellung einer Ausführungsform der Erfindung.
3 ist eine grafische Darstellung der Leitfähigkeit als eine Funktion bzw. in Abhängigkeit vom Gewichtsverhältnis von Polyanion zu leitfähigem Polymer.
4 ist eine grafische Darstellung der Kapazität (normalisiert) in Abhängigkeit vom Gewichtsverhältnis von Polyanion zu leitfähigem Polymer.
5 ist eine grafische Darstellung von ESR (normalisiert) in Abhängigkeit vom Gewichtsverhältnis von Polyanion zu leitfähigem Polymer.

BESCHREIBUNG
Die vorliegende Erfindung ist spezifisch für ein Verfahren zur Herstellung eines festen Elektrolytkondensators und eines festen Elektrolytkondensators, der dabei hergestellt wird. Genauer gesagt ist die vorliegende Erfindung spezifisch für einen festen Elektrolytkondensator mit verbesserter Kapazität und ESR, die durch die Verwendung einer Aufschlämmung erreicht wird, die ein Gewichtsverhältnis von Polyanion zu leitfähigem Polymer von größer als 3 und Partikelgrößen von nicht mehr als 20 nm umfasst. Die Aufschlämmung wird auf eine Anode aufgetragen, die aus einem Pulver mit einer Ladung von über 45.000 µFV/g hergestellt wird. Überraschenderweise verringert das hohe Verhältnis von Polyanion zu leitfähigem Polymer die Leitfähigkeit der Aufschlämmung, die im Stand der Technik als schädlich für elektrische Eigenschaften angegeben ist. Der synergetische Effekt, realisiert mit dem Pulver mit hoher Ladung, und der geringen durchschnittlichen Partikelgröße, stellt Verbesserungen bei Kapazität und ESR bereit, was den Erwartungen der Technik widerspricht.
Es wurde nun festgestellt, dass für eine Tantalum-Anode, die ein gesintertes Pulver umfasst, wobei das Pulver eine spezifische Ladung von wenigstens 45.000 µFV/g aufweist, eine bessere Kapazität und ESR erreicht werden könnte, durch Verwenden einer ersten Aufschlämmung aus leitfähigem Polymer und Polyanion mit einem Gewichtsverhältnis von Polyanion zu leitfähigem Polymer von größer als 3 mit einer durchschnittlichen Partikelgröße von nicht mehr als 20 nm. Die verbesserte elektrische Leistung, insbesondere ESR des Kondensators, widerspricht den Erwartungen in der Technik, da das höhere Verhältnis von Polyanion nachteilig für die Leitfähigkeit ist. Die Technik lehrt die Notwendigkeit niedrigerer Gewichtsverhältnisse, um die Leitfähigkeit der Aufschlämmung zu erhöhen. U.S. Veröffentlichung. Pat. Anmeldung 2015/0279503 lehrt, die Wichtigkeit, ein Gewichtsverhältnis von Polyanion zu leitfähigem Polymer von weniger als 2 zu verwenden, um die Kapazität zu verbessern. Es wird nun überraschenderweise erkannt, dass bei hoher spezifischer Ladung, geringer Partikelgröße und erhöhtem Gewichtsverhältnis von Polyanion zu leitfähigem Polymer eine Leitfähigkeit von weniger als 200 S/cm bevorzugt ist, wenn verwendet mit einer Anode, gebildet aus Pulver mit hoher Ladung, die den Erwartungen des Standes der Technik widerspricht.
Die Erfindung wird unter Bezugnahme auf die verschiedenen Figuren beschrieben, die einen integralen, nicht einschränkenden Bestandteil der Offenbarung bilden. Während der gesamten Offenbarung werden ähnliche Elemente entsprechend nummeriert.
Eine Ausführungsform der Erfindung ist in der Querschnittsschema-Seitenansicht in 1 dargestellt. In 1 besteht ein Kondensator, der im Allgemeinen bei 10 dargestellt ist, aus einer eloxierten Anode, 12, mit einem Anoden-Leitungsdraht, 14, erstreckend davon oder daran befestigt ist. Der Anoden-Leitungsdraht ist vorzugsweise in elektrischem Kontakt mit einer Anodenleitung, 16. Auf der eloxierten Anode bildet sich eine optionale, vorzugsweise in-situ geformte, Vorläufer leitfähige Schicht, 15, und vorzugsweise umschließt die leitfähige Vorläuferschicht zumindest teilweise einen Abschnitt des Dielektrikums der eloxierten Anode. Alternativ wird die leitfähige Vorläuferschicht durch Beschichten und Aushärten einer löslichen leitfähigen Polymerlösung gebildet. Eine erste leitfähige Polymerschicht, 18, und darauf folgende leitfähige Polymerschicht(en), 20, als eine Kathodenschicht bilden sich sequenziell auf der leitfähigen Vorläuferschicht und umhüllen wenigstens teilweise einen Abschnitt der ersten leitfähigen Schicht und bilden eine Umhüllung bzw. Verkleidung um wenigstens einen Abschnitt des Dielektrikums. Wie Fachmänner feststellen würden, sind Kathode und Anode in dem fertigen Kondensator nicht in direktem elektrischem Kontakt. Eine Kathodenleitung, 22, ist in elektrischem Kontakt mit den Kathodenschichten. Es ist allgemein bekannt, dass das Löten eines Leitungsrahmens oder eines externen Anschlusses zu einer polymeren Kathode schwierig ist. Es ist daher zum Stand der Technik geworden, leitfähige Zwischenschichten bereitzustellen, 23, die eine Lötadhäsion ermöglichen. In vielen Ausführungsformen ist es vorzuziehen, den Kondensator in ein nichtleitendes Harz, 24, einzuhüllen, wobei wenigstens ein Abschnitt der Anodenleitung und der Kathodenleitung zur Befestigung an einer Leiterplatte ausgesetzt ist, wie es durch einen Fachmann leicht verstanden würde.
Die optionale leitfähige Vorläuferschicht besteht aus einem leitfähigen Polymer, vorzugsweise gebildet durch In-situ-Polymerisation oder Beschichten und Aushärten eines löslichen leitfähigen Polymers. Ein in-situ geformtes leitfähiges Polymer wird vermutet effektiver in die interstitiellen Abschnitte der porösen eloxierten Anode einzudringen und so einen verbesserten Kondensator zu bilden. Nachfolgende Schichten werden vorzugsweise durch Eintauchen in einer Aufschlämmung gebildet, die vorpolymerisiertes leitfähiges Polymer mit zusätzlichen Additiven umfasst, wie hierin genauer dargelegt. Ein leitendes Polymer ist ein leitfähiges Polymer, dass sich vollständig in einem Lösungsmittel- oder Lösungsmittelgemisch auflöst, ohne dass nachweisbare Partikel unter etwa 1 nm unterhalb der typischen Partikelgrößennachweisgrenzen liegen. Das Lösungsmittel für das lösliche leitfähige Polymer kann Wasser oder organische Lösungsmittel oder eine Mischung aus Wasser mit mischbaren Lösungsmitteln wie Alkohol und nicht-Hydroxy polaren Lösungsmitteln wie Dimethylsulfoxid (DMSO), Dimethylformamid (DMF), Dimethylacetamid (DMAc) usw. sein. Eine leitfähige Polymerlösung kann die Poren von Anoden so effektiv imprägnieren wie leitfähige Polymere, die durch In-situ-Verfahren gebildet werden, und besser als leitfähige Polymerdispersion mit nachweisbaren Partikeln. Weder in-situ leitfähiges Polymer noch lösliches leitfähiges Polymer enthalten Polyanion-Dotierstoffe wie Polystyrolsulfonsäure. In vielen Fällen enthalten lösliche leitfähige Polymere selbst dotierende Funktionen. Beispiele für lösliche leitfähige Polymere sind leitfähige Polymere aus Polyanilinen, Polypyrrol und Polythiophen, von denen jedes ersetzt werden kann.
Besonders bevorzugte leitfähige Polymere sind Poly(3,4-ethylendioxythiophen), Poly(4-(2,3-dihydrothieno-[3,4-b][1,4]dioxin-2-yl)methoxy)-1-Butan-Sulfonsäure, Salz), Poly(4-(2,3-dihydrothieno-[3,4-b][1,4]dioxin-2-yl)methoxy)-1-Propansulfonsäure, Salz), Poly(4-(2,3-dihydrothieno-[3,4-b][1,4]dioxin-2-yl)methoxy)-1-methyl-1-Propansulfonsäure, Salz), Poly(4-(2,3-dihydrothieno-[3,4-b][1,4]dioxin-2-yl)methoxy Alkohol, Poly(N-methylpyrrol), Poly(3-methylpyrrol), Poly(3-Octylpyrrol), Poly(3-Decylpyrrol), Poly(3-dodecylpyrrol), Poly(3,4-dimethylpyrrol), Poly(3,4-dibutylpyrrol), Poly(3-carboxypyrrol), Poly(3-Methyl-4-Carboxypyrrol), Poly(3-methyl-4-carboxyethylpyrol), Poly(3-methyl-4-carboxybutylpyrrol), Poly(3-hydroxypyrrol), Poly(3-Methoxypyrol), Polythiophen, Poly(3-Methylthiophen), Poly(3-Hexylthiophen), Poly(3-Heptylthiophen), Poly(3-Octylthiophen), Poly(3-decylthiophen), Poly(3-dodecylthiophen), Poly(3-octadecylthiophen), Poly(3-bromothiophenioophen), Poly(3,4-dimethylthiophen), Poly(3,4-Dibutylthiophen), Poly(3-hydroxythiophen), Poly(3-methoxythiophen), Poly(3-ethoxythiophen), Poly(3-butoxythiophen), Poly(3-hexyloxythiophene), Poly(3-Heptyloxythiophen), Poly(3-Octyloxythiophen), Poly(3-decyloxythiophen), Poly(3-dodecyloxythiophen), Poly(3-octadecyloxythiophen), Poly(3,4-Dihydroxythiophen), Poly(3,4-Dimethoxythiophen), Poly(3,4-ethylenedioxythiophen), Poly(3,4-propylenedioxythiophen), Poly(3,4-butenedioxythiophene), Poly(3 -Carboxythiophen), Poly(3 -methyl-4-carboxythiophen), Poly(3-methyl-4-carboxyethylthiophen), Poly(3-methyl-4-carboxybutylthiophen), Polyanilin, Poly(2-methylanilin), Poly(3-isobutylanilin), Poly(2-anilinsulfonat), Poly(3-anilinsulfonat) und dergleichen.
Die erste leitfähige Polymerschicht wird durch Auftragen einer ersten Aufschlämmung gebildet, vorzugsweise durch Eintauchen, wobei die erste Aufschlämmung ein Polyanion und ein leitfähiges Polymer in einem Gewichtsverhältnis von Polyanion zu leitfähigem Polymer von größer als 3 bis vorzugsweise nicht größer als 10 umfasst. Obwohl nicht auf die Theorie beschränkt, wird vermutet, dass das Polyanionen reiche erste Aufschlämmung eine verbesserte Beschichtung bereitstellt und somit ESR des Endkondensators verbessert. Bevorzugter ist das Gewichtsverhältnis größer als 3 bis größer als 6. Die erste leitfähige Polymerschicht kann aus mehreren Anwendungen derselben Aufschlämmung aufgebracht werden. Für die Zwecke dieser Offenbarung ist die erste leitfähige Polymerschicht eine Schicht, die durch die erste Aufschlämmung gebildet wird, und nachfolgend leitfähige Polymerschichten werden durch eine zweite Aufschlämmung gebildet, wobei jede nachfolgende Schicht die gleiche Zusammensetzung oder eine andere Zusammensetzung aufweisen kann.
Die nachfolgende leitfähige Polymerschicht wird durch Auftragen einer zweiten Aufschlämmung gebildet, vorzugsweise durch Eintauchen, wobei die zweite Aufschlämmung ein Polyanion und leitfähiges Polymer umfasst, wobei das Gewichtsverhältnis von Polyanion und leitfähigem Polymer nicht besonders begrenzt ist. Es ist vorzuziehen, dass die nachfolgenden leitfähigen Polymerschichten ein Gewichtsverhältnis von Polyanion zu leitfähigem Polymer aufweisen, das kleiner als 3 ist. Eine Aufschlämmung mit einem Gewichtsverhältnis von Polyanion zu leitfähigem Polymer von weniger als 3 weist eine höhere Leitfähigkeit auf, die für alle mit Ausnahme der ersten leitfähigen Polymerschicht vorzuziehen ist.
Eine Ausführungsform der Erfindung ist in Flussdiagrammform in 2 dargestellt. In 2 wird Verfahren zum Bilden eines festen Elektrolytkondensators der vorliegenden Erfindung dargestellt. In 2, wird eine eloxierte Anode bei 32 bereitgestellt. Bei 34 bildet sich eine optionale leitfähige Vorläuferpolymerschicht, wobei das leitfähige Vorläuferpolymer ein leitfähiges Polymer vorzugsweise ohne Polyanion umfasst und vorzugsweise durch In-situ-Polymerisation oder durch Beschichten und Aushärten einer löslichen leitfähigen Polymerlösung gebildet wird. Die erste leitfähige Polymerschicht kann durch mehrere Anwendungen der ersten Aufschlämmung gebildet werden. Eine erste leitfähige Polymerschicht wird auf der leitfähigen Vorläuferschicht bei 36 gebildet, wenn vorhanden, vorzugsweise durch Eintauchen in eine erste Aufschlämmung, wobei die erste Aufschlämmung oben beschrieben wird. Nachdem die erste leitfähige Polymerschicht gebildet und vorzugsweise ausgehärtet ist,wird auf der ersten leitfähigen Polymerschicht eine nachfolgende leitfähige Polymerschicht gebildet, wobei die nachfolgende leitfähige Polymerschicht Polyanion und leitfähiges Polymer aus einer zweiten Aufschlämmung, wie oben definiert, umfasst. Die nachfolgende leitfähige Polymerschicht umfasst optional einen Vernetzer und insbesondere einem Aminvernetzer. Die Anwendung zusätzlicher nachfolgender Polymerschichten kann auf Wunsch erfolgen. Es ist vorzuziehen, wenigstens eine kohlenstoffhaltige Schicht und wenigstens eine metallhaltige Schicht auf die endgültige leitfähige Kohlenstoffschicht bei 40 aufzutragen, nach der, Anoden- und Kathodenleitungen an der Anode bzw. Kathode befestigt sind und der Kondensator optional, vorzugsweise aber bei 42 ummantelt und getestet ist. In einer Ausführungsform ist das Polyanion vorzugsweise Polystyrensulfonat.
In einer Ausführungsform ist das Polyanion vorzugsweise ein Copolymer aus Polystyrensulfonat und Polystyrol.
In einer Ausführungsform ist das Polyanion ein vorzugsweise zufälliges Copolymer, das die Gruppen A, B und C umfasst, die durch das Verhältnis der Formel A dargestellt werden:

A_xB_YC_z Formel A

A Polystyrensulfonsäure oder Salz aus Polystyrensulfonat ist;
B und C einzeln polymerisierten Einheiten darstellen, die mit einer Gruppe substituiert sind, ausgewählt aus: -Carboxyl-Gruppen;

- C(O)OR⁶ wobei R⁶ ausgewählt ist aus der Gruppe, bestehend aus:
- einem Alkyl aus 1 bis 20 Kohlenstoffen, gegebenenfalls substituiert mit einer funktionellen Gruppe, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Hydroxyl, Carboxyl, Amin, Epoxid, Silan, Amid, Imid, Thiol, Alken, Alkyn, Azid, Phosphat, Acrylat, Anhydrid und
-(CHR⁷CH₂O)_b-R⁸ wobei:
- R⁷ aus einem Wasserstoff oder einem Alkyl aus 1 bis 7 Kohlenstoffen ausgewählt ist und vorzugsweise Wasserstoff oder Methyl;
- b eine ganze Zahl von 1 bis zu der Zahl ist, die ausreicht, um ein Molekulargewicht von bis zu 200.000 für die - CHR⁷CH₂O- Gruppe bereitzustellen; und
- R⁸ aus der Gruppe bestehend aus Wasserstoff, Silan, Phosphat, Acrylat, einem Alkyl aus 1 bis 9 Kohlenstoffen ausgewählt ist, gegebenenfalls substituiert mit einer funktionellen Gruppe, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus Hydroxyl, Carboxyl, Amin, Epoxid, Silan, Amid, Imid, Thiol, Alken, Alkyn, Phosphat, Azid, Acrylat und Anhydrid; -C(O)-NHR⁹ wobei:
- R⁹ Wasserstoff oder ein Alkyl aus 1 bis 20 Kohlenstoffen ist, die gegebenenfalls substituiert mit einer funktionellen Gruppe, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus Hydroxyl, Carboxyl, Amin, Epoxid, Silan, Amid, Imid, Thiol, Alken, Alkyn, Phosphat, Azid, Acrylat und Anhydrid; -C₆H₄-R¹⁰ wobei:
- R¹⁰ ausgewählt ist aus:
  - einem Wasserstoff oder Alkyl, gegebenenfalls substituiert mit einer funktionellen Gruppe, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus Hydroxyl, Carboxyl, Amin, Epoxid, Silan, Amid, Imid, Thiol, Alken, Alkyn, Phosphat, Azid, Acrylat und Anhydrid;
  - einer reaktiven Gruppe, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus Hydroxyl, Carboxyl, Amin, Epoxid, Silan, Amid, Thiol, Alken, Alkyn, Phosphat, Azid, Acrylat, Anhydrid und
  -(O(CHR¹¹CH₂O)_d-R¹² wobei:
- R¹¹ ein Wasserstoff oder ein Alkyl aus 1 bis 7 Kohlenstoffen ist;
  - d eine ganze Zahl von 1 bis zu der Zahl ist, die ausreicht, um ein Molekulargewicht von bis zu 200.000 für die -CHR¹¹CH₂O-Gruppe bereitzustellen;
- R¹² ausgewählt ist aus der Gruppe, bestehend aus Wasserstoff, einem Alkyl aus 1 bis 9 Kohlenstoffen, gegebenenfalls substituiert mit einer funktionellen Gruppe, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus Hydroxyl, Carboxyl, Amin, Epoxid, Silan, Amid, Imid, Thiol, Alken, Alkyn, Phosphat, Azid, Acrylat und Anhydrid; -C₆H₄-O-R¹³ wobei::
- R¹³ ausgewählt ist aus:
  - einem Wasserstoff oder einem Alkyl, gegebenenfalls substituiert mit einer reaktiven Gruppe, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus Hydroxyl, Carboxyl, Amin, Epoxid, Silan, Amid, Imid, Thiol, Alken, Alkyd, Azid, Acrylat, Phosphat und Anhydrid;
  - einer reaktiven Gruppe, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus Epoxid, Silan, Alken, Alkyn, Acrylat, Phosphat und -(CHR¹⁴CH₂O)_e-R¹⁵ wobei:
- R¹⁴ ein Wasserstoff oder ein Alkyl aus 1 bis 7 Kohlenstoffen ist und vorzugsweise Wasserstoff oder Methyl;
- e eine ganze Zahl von 1 bis zu der Zahl ist, die ausreicht, um ein Molekulargewicht von bis zu 200.000 für die -CHR¹⁴CH₂O-Gruppe bereitzustellen; und
- R¹⁵ aus der Gruppe ausgewählt ist, bestehend aus Wasserstoff und einem Alkyl aus 1 bis 9 Kohlenstoffen, gegebenenfalls substituiert mit einer funktionellen Gruppe, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus Hydroxyl, Carboxyl, Amin, Epoxid, Silan, Amid, Imid, Thiol, Alken, Alkyn, Azid, Acrylat, Phosphat und Anhydrid;
- x, y und z, zusammen genommen, ausreichen, um ein Polyanion mit einem Molekulargewicht von wenigstens 100 bis nicht größer als 500.000 zu bilden, und y/x ist 0,01 bis 100; z ist 0 bis zu einem Verhältnis z/x von nicht größer als 100; y entspricht 1 bis 50 % und z entspricht 0 bis 49 % der Summe von x+y+z; noch bevorzugter x entspricht 70-90%; y entspricht 10 bis 30 % und z entspricht 0 bis 20 % der Summe von x+y+z.

In einer Ausführungsform fungiert das Polyanion als eine Beschichtungshilfe mit unzureichenden Polystyrolsulfonsäuregruppen, um als effizientes Gegenion zum leitfähigen Polymer zu fungieren. In diesem Fall ist es vorzuziehen, dass in dem Polyanion durch Formel A dargestellt wird, wobei x 1-40% entspricht, y 60 bis 99% entspricht und z 0 bis 39% der Summe von x+y+z entspricht; noch bevorzugter entspricht x 5 bis 40%; y entspricht 60 bis 95% und z entspricht 0 bis 35% der Summe von x+y+z.
Besonders bevorzugte Polyanionen schließen ein:

Und
wobei b, x, y und z wie oben definiert sind.
Die Polyanion-Copolymere werden vorzugsweise durch ein freies Radikalpolymerisationsverfahren synthetisiert. Als nicht begrenzendes Beispiel werden unterschiedliche Verhältnisse von Salz der Styrolsulfonsäure, um die Komponente A Formel A zu bilden und die geeigneten Monomere für die Bildung der Komponenten B und C der Formel A werden in Gegenwart von Freiradikalinitiatoren in hoher Temperatur polymerisiert, vorzugsweise in dem Bereich von 25 °C bis 150 °C und unter inerten atmosphärischen Bedingungen.
Das Lösungsmittel, in dem das Monomer(e) gelöst werden soll, ist vorzugsweise Wasser. Es kann ein wasserlösliches Lösungsmittel oder ein Gemisch aus Wasser und einem wasserlöslichen Lösungsmittel verwendet werden. Das wasserlösliche Lösungsmittel ist nicht besonders begrenzt. Beispiele für das Lösungsmittel enthalten Aceton, Tetrahydrofuran, Methanol, Ethanol, Isopropanol und N-Methyl-2-Pyrrolidon.
Der Polymerisationsinitiator ist nicht besonders begrenzt und kann z. B. ein Peroxid oder eine Azoverbindung sein. Beispiele für das Peroxid enthalten Ammoniumpersulfat, Kaliumpersulfat, Wasserstoffperoxid, Cumenhydroperoxid und Dit-Butylperoxid. Beispiele für die Azo-Verbindung schließen ein 2,2'-Azobis(4-methoxy-2,4-dimethylvaleronitril), 2,2'-Azobis(2,4-dimethylvaleronitril) und 2,2' Azobisisobutyronitril. Das Polyanion-Copolymer kann direkt ohne weitere Reinigung bei der Herstellung leitfähiger Polymerdispersion eingesetzt werden. Darüberhinaus kann das Polyanion-Copolymer gereinigt werden, vorzugsweise durch Dialyse, Präzipitation, Ultrafiltration oder Ionenaustauschverfahren vor der Herstellung einer leitfähigen Polymerdispersion.
Die leitfähige Polymerdispersion wird vorzugsweise nach U.S. Pat. Nr. 9.030.806 hergestellt, die hierin durch Bezugnahme eingearbeitet ist. Das bevorzugte Polymerisationsverfahren verwendet ein Statorsieb, das eine gleichmäßige Tröpfchengröße bereitstellt, was zu bevorzugten durchschnittlichen Polymer Partikelgrößen unter etwa 20 nm führt.
Die erfindungsgemäße leitfähige Polymerdispersion kann mit unterschiedlichen Technologien hergestellt werden. Herkömmliches Flügelrad-Mischen, Rotor-Stator-Hochschermischen, Ultraschall-Mischen, akustisches Mischen und andere Mischtechnologien können mit ihren einzigartigen Vorteilen eingesetzt werden. Die erfindungsgemäße leitfähige Polymerdispersion wird einer Weiterverarbeitung unterzogen, um ihren durchschnittlichen Durchmesser, vorzugsweise auf unter 20 nm, zu reduzieren. So kann die Dispersion beispielsweise durch verschiedene Verfahren wie Hochdruckhomogenisator, höherer Scherhomogenisator, Ultraschallgeräte, Akustikmischer usw. weiter homogenisiert werden. Die Dispersion kann auch der Reinigung und Trennung wie Dialyse und Ultrafiltration unterzogen werden, um nichtkomplexe/nicht-dotierte-Polyanionen zu entfernen, verschiedene durchschnittliche Partikelgrößen und verschiedene Bruchteile der Dispersion zu trennen. Diese Nachbearbeitungsschritte können Die Kapazität, Energiekapazitäts-Zyklusstabilität, ESR, Impedanz und andere Eigenschaften verbessern.
Leitfähige Polymerdispersionen mit einer niedrigeren und kontrollierbaren durchschnittlichen Partikelgröße können während der Polymerisation ohne zusätzliche Prozessschritte hergestellt werden, wenn die Polymerisation mit einem Rotorstator-Mischsystem mit perforierten Siebstatoren, vorzugsweise mit Lochdurchmessern unter ca. 6 mm durchgeführt wird. Die Dispersion kann weiterverarbeitet oder auf eine geringere Partikelgröße homogenisiert werden.
Die erfindungsgemäße leitfähige Polymerdispersion kann auch durch Mischen mit verschiedenen Additiven formuliert werden, um die Leistung zu verbessern. Additive wie Silan-Kupplungsmittel, Vernetzungsverbindungen, insbesondere Epoxid- und Carbon-Vernetzungsverbindungen, Zucker, Alkohole, nichtionische Polyole oder ionische Flüssigkeiten können in die leitfähige Polymerdispersion aufgenommen oder nach der leitfähigen Polymerdispersion als separate Schicht aufgetragen werden. Wenn diese nichtleitenden Additivmoleküle als Additive in der leitfähigen Polymerdispersion zugesetzt werden, können sie Komplexe mit dem leitfähigen Polymer und dem leitfähigen Polymerkomplex oder Partikeln bilden, die aus der zusätzlichen isolierenden Schicht der Verbindung in den leitfähigen Polymerpartikeln bestehen können. Mögliche Vorteile leitfähiger Polymerpartikel, die aus diesen isolierenden Additiven bestehen, beinhalten eine bessere Haftung an angrenzenden Schichten, eine bessere Heilung der darunter liegenden dielektrischen Schichten und Senken der Arbeitsfunktion der Kathodenschicht, um Kapazität, ESR, Leckstrom, Durchschlagspannung und anomales Ladungsverhalten zu unterstützen. Die Additive können der leitfähigen Polymerdispersion für alle mehrfachen Eintauchzyklen oder für einige der Eintauchzyklen zugesetzt werden.
Die vorliegende Erfindung ist zwar nicht beschränkt auf, eignet sich aber besonders zur Verwendung zum Herstellen leitfähiger Polymere aus Polyanilinien, Polypyrrolen und Polythiophenen, die jeweils substituiert werden können. Das bevorzugte Monomer für die Polymerisation wird in der Formel B als polymerisiert dargestellt:
Wobei:

R¹ und R² jeweils lineares oder verzweigtes C₁-C₁₆ Alkyl oder C₂-C₁₈ Alkoxyalkyl darstellen; oder sind C₃-C₈ Cycloalkyl, Phenyl oder Benzyl, die nicht substituiert sind oder mit C₁-C₆ Alkyl, C₁-C₆ Alkoxy, Halogen oder OR³ substituiert werden; oder R¹ und
R², zusammengenommen, lineares C₁-C₆ Alkylen sind, das nicht substituiert ist oder substituiert ist mit C₁-C₆ Alkyl, C₁-C₆ Alkoxy, Halogen, C₃-C₈ Cycloalkyl, Phenyl, Benzyl, C₁-C₄ Alkylphenyl, C₁-C₄ Alkoxyphenyl, Halophenyl, C₁-C₄ Alkylbenzyl, C₁-C₄ Alkoxybenzyl oder Halobenzyl, 5-, 6- oder 7-gliedrige heterozyklische Struktur, die zwei Sauerstoffelemente enthält. R³ stellt vorzugsweise dar Wasserstoff, linear oder verzweigtes C₁-C₁₆ Alkyl oder C₂-C₁₈ Alkoxyalkyl; oder C₃-C₈ Cycloalkyl, Phenyl oder Benzyl, die nicht substituiert sind oder mit C₁-C₆ Alkyl substituiert sind;
X ist S, N oder O und am meisten bevorzugt ist X S;
R¹ und R² der Formel B vorzugsweise gewählt sind, um Polymerisation an der β-Seite des Rings zu unterbinden, da es am bevorzugtesten ist, dass nur α-Seite-Polymerisation durchgeführt werden darf; Es ist bevorzugter, dass R¹ und R² nicht Wasserstoff sind und noch bevorzugter , R¹ und R² sind α-directors mit Ätherverbindungen, die gegenüber Alkylverbindungen vorzuziehen sind; es ist am bevorzugtesten, dass R¹ und R² klein sind, um sterische Störungen zu vermeiden.

In einer besonders bevorzugten Ausführungsform werden die R¹ und R² von Formel B zusammengenommen, um -O-(CHR⁴)_n-O- darzustellen, wobei:

n eine ganze Zahl von 1 bis 5 und am bevorzugtesten 2 ist;
R⁴ ist unabhängig von Wasserstoff ausgewählt; ein lineares oder verzweigtes C₁ bis C₁₈ Alkylradikal C₅ bis C₁₂ Cycloalkylradikal, C₆ bis C₁₄ Arylradikal C₇ bis C₁₈ Aralkylradikal oder C₁ bis C₄ Hydroxyalkyl-Radikal, gegebenenfalls substituiert mit einer funktionellen Gruppe, ausgewählt aus Carboxylsäure, Hydroxyl, Amin, substituierte Amine, Alken, Acrylat, Thiol, Alkyn, Azid, Sulfat, Sulfonat, Sulsonsäure, Imid, Amid, Epoxid, Anhydrid, Silan und Phosphat; Hydroxylradikal;oder R⁴ aus -(CHR⁵)_a-R¹⁶ ausgewählt ist ;-O(CHR⁵)_aR¹⁶; -CH_zO(CHR⁵)_aR¹⁶ _; -CH₂O(CH₂CHR⁵O)_aR¹⁶ oder
R⁴ eine funktionelle Gruppe ist, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus Hydroxyl, Carboxyl, Amin, Epoxid, Amid, Imid, Anhydrid, Hydroxymethyl, Alken, Thiol, Alkyn, Azid, Sulfonsäure, Benzolsulfonsäuresulfat, SO₃M, Anhydrid, Silan, Acrylat und Phosphat;
R⁵ ist H oder Alkylkette aus 1 bis 5 Kohlenstoffen, gegebenenfalls substituiert mit einer funktionellen Gruppen, ausgewählt aus Carbonsäure, Hydroxyl, Amin, Alken, Thiol, Alkyn, Azid, Epoxid, Acrylat und Anhydrid;
R¹⁶ ist H oder SO₃M oder eine Alkylkette von 1 bis 5 Kohlenstoffen, gegebenenfalls substituiert mit funktionellen Gruppen, ausgewählt aus Carbonsäure, Hydroxyl, Amin, substituierten Amine, Alken, Thiol, Alkyn, Azid, Amid, Imid, Sulfat, SO₃M, Amid, Epoxid, Anhydrid, Silan, Acrylat und Phosphat;
a eine ganze Zahl von 0 bis 10 ist; und
M ein H oder Kation ist, vorzugsweise ausgewählt aus Ammoniak, Natrium oder Kalium.

Das leitfähige Polymer ist vorzugsweise aus Polypyrrolen, Polyanilinen, Polythiophenen und Polymeren ausgewählt, die wiederholende Einheiten der Formel B umfassen, insbesondere in Kombination mit organischen Sulfonaten, enthalten. Ein besonders bevorzugtes Polymer ist 3,4-Polyethylen-Dioxythiophen (PEDOT).
Besonders bevorzugte leitfähige Polymere sind Poly(3,4-ethylendioxythiophen), Poly(4-(2,3-dihydrothieno-[3,4-b][1,4]dioxin-2-yl)methoxy)-l-Butan-Sulfonsäure, Salz), Poly(4-(2,3-dihydrothieno-[3,4-b][l,4]dioxin-2-yl)methoxy)-l-Propansulfonsäure, Salz), Poly(4-(2,3-dihydrothieno-[3,4-b][1,4]dioxin-2-yl)methoxy)-1-methyl-l-Propansulfonsäure, Salz), Poly(4-(2,3-dihydrothieno-[3,4-b][1,4]dioxin-2yl)methoxy Alkohol, Poly(N-methylpyrrol), Poly(3-methylpyrrol) , Poly(3-Octylpyrrol), Poly(3-Decylpyrrol), Poly(3-dodecylpyrrol), Poly(3,4-dimethylpyrrol), Poly(3,4-dibutylpyrrol), Poly(3-carboxypyrrole), Poly(3-Methyl-4-Carboxypyrrol), Poly(3-methyl-4-carboxyethylpyrrol), Poly(3-methyl-4-carboxybutylpyrrol), Poly(3-hydroxypyrrol), Poly(3-Methoxypyrol), Polythiophen, Poly(3-Methylthiophen), Poly(3-Hexylthiophen), Poly(3-Heptylthiophen), Poly(3-Octylthiophen), Poly(3-decylthiophen), Poly(3-dodecylthiophen), Poly(3-octadecylthiophen), Poly(3-bromothiophen), Poly(3,4-dimethylthiophen), Poly(3,4-Dibutylthiophen), Poly(3-hydroxythiophen), Poly(3-methoxythiophen), Poly(3-ethoxythiophen), Poly(3-butoxythiophen), Poly(3-hexyloxythiophen), Poly(3-Heptyloxythiophen), Poly(3-Octyloxythiophen), Poly(3-decyloxythiophen), Poly(3-dodecyloxythiophen), Poly(3-octadecyloxythiophen), Poly(3,4-Dihydroxythiophen), Poly(3,4-Dimethoxythiophen), Poly(3,4-ethylendioxythiophen), Poly(3,4-propylenedioxythiophen), Poly(3,4-butendioxythiophen), Poly(3-Carboxythiophen), Poly(3-methyl-4-carboxythiophen), Poly(3-methyl-4-carboxyethylthiophen), Poly(3-methyl-4-carboxybutylthiophen), Polyanilin, Poly(2-methylanilin), Poly(3-isobutylaniline), Poly(2-anilinsulfonat), Poly(3-anilinsulfonat) und dergleichen.
Besonders geeignete Polymere oder Co-Polymere sind ausgewählt aus den Gruppen, bestehend aus Polypyrrol, Polythiophen, Poly(4-(2,3-dihydrothieno-[3,4-b][1,4]dioxin-2-yl)methoxy)-1-Butan-Sulfonsäure, Salz), Poly(4-(2,3-dihydrothieno-[3,4-b][1,4]dioxin-2-yl)methoxy)-1-methyl-1-Propan-sulfonsäure, Salz), Poly(N-methylpyrol), Poly(3-methylthiophen), Poly(3-methoxythiophen) und Poly(3,4-ethylendioxyoxyophen).
Das Polyanion-Copolymer der Formel A kann als Gegenion zu Polythiophen verwendet werden, das wiederholende Einheiten der Formel B umfasst. Das bevorzugte Molekulargewicht des Polyanion beträgt wenigstens etwa 100 bis nicht größer als etwa 500.000. Unterhalb eines Molekulargewichts von etwa 100 kann Filmintegrität beeinträchtigt werden und über einem Molekulargewicht von etwa 500.000 kann Leitfähigkeit und Viskosität beeinträchtigt werden.
Die Viskosität jeder Polymerdispersion nach Polymerisation und vor Homogenisierung beträgt vorzugsweise wenigstens 200 cP bei 20 U/min bis nicht größer als 4000 cP bei 20 U/min bei Umgebungstemperatur und vorzugsweise wenigstens 600cP bei 20 U/min bis nicht größer als 2000 cP bei 20 U/min bei Umgebungstemperatur. Die Dispersion weist einen bevorzugten Prozent Feststoffe von 1 Gew.-% bis nicht mehr als 5 Gew.-% auf. Bevorzugter ist, dass die Polymerdispersion einen Prozentualen Feststoff von wenigstens 2 Gew.-% bis nicht mehr als 3,5 Gew.-% aufweist. Die Viskosität der erfindungsgemäßen Polymerdispersion nach Homogenisierung beträgt vorzugsweise weniger als 100 cPs bei 100 U/min und besonders bevorzugt weniger als 50 cPs bei 100 U/min.
Die Dispersion und Polymerisation erfolgt vorzugsweise bei einer Temperatur von wenigstens etwa 15°C bis nicht mehr als etwa 35°C. Unterhalb einer Temperatur von etwa 15°C ist die Polymerisationsrate sehr langsam und oberhalb von etwa 35°C kann die Leitfähigkeit und Viskosität beeinträchtigt werden.
Die ersten oder zweiten leitfähigen Polymerdispersionen, die leitfähiges Polymer und Polyanion umfassen, können durch polymerische sterische Stabilisatoren während oder nach der Polymerisation weiter stabilisiert werden. Die Gerinnung bzw. die Koagulierung oder Gelbildung wird durch die Unempfindlichkeit des sterisch stabilisierten Systems gegenüber den Schwankungen und Erhöhungen der Elektrolytkonzentration deutlich reduziert. Darüber hinaus können hohe Feststoffdispersionen durch dieses Verfahren aufgrund höherer stabilisierender Wirkung von sterischen Stabilisatoren hergestellt werden.
Ein Kriterium für polymerische sterische Stabilisatoren für leitfähige Polymerdispersionspolymerisation ist, dass sie bei niedrigen pH-Polymerisationsbedingungen stabil sein müssen, stabil bis zu Oxidationsmitteln und dass sie die Polymerisation des Monomers nicht beeinträchtigen. Ein beispielhafter sterischer Stabilisator ist ein hochmolekulares Polyethylenoxid und deren Copolymere, die aufgrund ihrer Stabilität bei niedrigen pH-Reaktionsbedingungen als serischer Stabilisator bevorzugt werden. Ein weiterer beispielhafter sterischer Stabilisator ist Polydimethylsiloxan-Polyethylenoxid (PDMS-PEO) Blockcopolymer. Ein Vorteil des PDMS-PEO-Copolymers ist, dass der PDMS-Block neben der sterischen Stabilisierung auch Feuchtigkeitsbeständigkeit bieten könnte.
Besonders bevorzugte polymerische sterische Stabilisatoren sind Bindungsgruppen, die bei Bildung einer beschichteten Schicht eine vernetzte Matrix bilden, die als Bindemittel fungiert und so eine beschichtete Schicht mit einer geeigneten strukturellen Integrität bereitstellt. Für die Nachpolymerisationsvernetzung mit dem Polyanion können sterische Stabilisatoren mit reaktiver Funktionalität eingesetzt werden. Jeder reaktive sterische Stabilisator mit einer reaktiven Funktionalität, der während der Polymerisationsreaktion stabil ist, kann verwendet werden. Beispiele für solche reaktiven Stabilisatoren sind Hydroxyl- und Dihydroxy mit Endkappen versehenes Polybutadien. Vorläufer des reaktiven sterischen Stabilisators können auch für die Nachpolymerisation-Aktivierung der sterischen Stabilisatoren reaktiven Gruppe eingesetzt werden. Sterische Stabilisatoren werden vorzugsweise der Polymerisationsreaktion als Lösungen in Wasser oder anderen polaren Lösungsmitteln wie Dimethylsulfoxid, Ethylenglykol, N-Methylpyrrolidon usw. zugesetzt.
Wie hierin verwendet, bezieht sich die Terminologie „sterischer Stabilisator“ auf Verbindungen, die auf die Polymerpartikel der Dispersions- und Schutzschichten um die jeweiligen Partikel adsorbiert werden, um eine Agglomeration der Partikel zu verhindern.
Geeignete sterische Stabilisatoren enthalten beispielsweise Schutzkolloide und nichtionische Tenside mit einem hydrophilen/lipophilen Gleichgewicht (HLB) größer als etwa 10. Hydrophiles/lipophiles Gleichgewicht ist ein Maß für den Grad, in dem ein Material hydrophil oder lipophil ist.
Geeignete Schutzkolloide enthalten Polyethylenoxid, voll hydrolysierter Polyvinylalkohol, teilweise hydrolysiertes Poly(Vinylalkohol), Poly(Vinylpyrollidon), Hydroxyethylcellulose, Polyethylenoxid-Copolymere und deren Derivate, und deren Gemische. Polyethylenoxid wird bevorzugt.
Die erste oder nachfolgende leitfähige Polymerschicht kann unabhängig voneinander Stoffe wie Flächenaktive-Stoffe, z. B. ionische und/oder nichtionische Tenside, umfassen; Geeignete nichtionische Tenside beinhalten ethoxylierte Alkylphenole, ethoxylierte Acetylendiole, Polyethylenoxid-Propylenoxid-Blockcopolymere sowie Mischungen davon.
Die erste oder zweite leitfähige Polymeraufschlämmung kann weiter Vernetzer umfassen. Die Vernetzung umfasst die Verwendung eines Materials, das wenigstens zwei vernetzbare Funktionalitäten umfasst, wobei eine vernetzbare Funktionalität eine erste Bindung bildet und die zweite vernetzbare Funktionalität eine zweite Bindung bildet, wobei eine Brücke aus Vernetzungsmolekül zwischen zwei Polymerteilen gebildet wird. Die vernetzbare Funktionalität kann eine kovalente Bindung oder eine ionische Bindung bilden. Die Vernetzung stellt einen Prozess für verbesserte ESR-Stabilität bereit durch Bereitstellen eines Moleküls, Oligomere oder Polymere mit vernetzbarer Funktionalität in einer Schicht und über Schichten, wodurch die Schichtintegrität und die Flächenabdeckung verbessert werden. Einmal den aushärtenden Bedingungen ausgesetzt, die typischerweise wärmehärtend sind, reagieren die vernetzbaren Moleküle und bilden ein stark gebundenes, durchdringendes Netzwerk kovalenter und ionischer Bindungen. Die Reaktion der vernetzbaren Funktionalität und des Vernetzers erfolgt bei erhöhter Temperatur, die während der normalen Verarbeitungsschritte der Kondensatorherstellung auftritt.
Die vernetzbaren Materialien umfassen vorzugsweise zwei Komponenten, mit einer Komponente, die vorzugsweise eine Verbindung, Oligomer oder Polymer ist mit multifunktionalen oder mehrere reaktive Gruppen. Die zweite Komponente ist vorzugsweise ein Molekül mit vernetzbarer Funktionalität, vorzugsweise ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus Carboxyl, Hydroxyl, Amin, Epoxid, Anhydrid, Isocyanat, Imid, Amid, Carboxyl, Carbonsäureanhydrid, Silan, Oxazolin, (Meth)acrylaten, Vinyl, Maleate, Maleimide, Itaconate, Allylalkoholester, Dicyclo-Pentadien-basierte Ungesättigkeiten, ungesättigte C₁₂-C₂₂ Fettester oder Amide, Carboxylsäuresalze oder Quaternammoniumsalze.
Eine Ausführungsform beinhaltet einen festen Elektrolytkondensator, der ein vernetzbares Materialsystem umfasst, wobei ein Oligomer oder Polymer multifunktionale reaktive Gruppen umfasst, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus Polyester, Polyurethan, Polyamid, Polyamin, Polyimid, Silikonpolyester, Hydroxylfunktionssilikon, Hydroxyethylcellulose, Polyvinylalkohol, Phenol, Epoxid, Butyral, Copolymere von diesen oder Mischung dieser multifunktionalen Polymere wie Epoxid/Amin, Epoxid/Anhydrid, Isocyanat/Amin, Isocyanat/Alkohol, ungesättigte Polyester, Vinylester, ungesättigte Polyester- und Vinylesterabmischungen, ungesättigte Polyester/Urethan-Hybridharze, Polyurethan-Urea, reaktive Dicyclopentadienharze oder reaktive Polyamide. Das Oligomer oder Polymer mit multifunktionalen oder mehrfach reaktiven Gruppen umfasst vorzugsweise wenigstens eine Carbonsäuregruppe und wenigstens eine Hydroxylfunktionsgruppe. Ein besonders bevorzugtes Oligomer oder Polymer mit multifunktionalen reaktiven Gruppen ist eine Polyester-haltige Carbon- und Hydroxylfunktionalität. Neben Oligomeren oder Polymeren können auch Partikel mit Flächenfunktionellen Gruppen an der Vernetzung teilnehmen. Partikel mit funktionellen Gruppen werden bevorzugt, wobei die funktionellen Gruppen aus Carboxyl, Hydroxyl, Amin, Epoxid, Anhydrid, Isocyanat, Imid, Amid, Carboxyl, Carbonsäureanhydrid, Silan, Oxazolin, (Meth)acrylate, Vinyls, Maleate, Maleimide, Itaconate, Allylalkoholester, Dicyclo-Pentadien-basierte Ungesättigkeiten, ungesättigte C₁₂-C₂₂ Fettester oder Amide, Carboxylsäuresalze oder Quaternammoniumsalze. Partikel können Nanopartikel oder Mikropartikel sein. Ein Beispiel für funktionalisierte Nanopartikel ist organomodifizierter Nanoton bzw. Nanoclay.
In einer Ausführungsform umfasst wenigstens eine leitfähige Schicht ferner organische oder anorganische Partikel oder Fasern mit reaktiven funktionellen Gruppen oder kohlenstoffpartikelgefülltem Polymer, ein metallpartikelgefülltes Polymer und ein leitfähiges Partikel gefülltes Polymer oder Partikel von Fasern mit reaktiven funktionellen Gruppen oder vernetzbaren Gruppen.
Die erste oder nachfolgende leitfähige Polymerschicht kann unabhängig voneinander Additive umfassen, die die Leitfähigkeit erhöhen, z. B. Verbindungen, die Ethergruppen enthalten, z. B. Tetrahydrofuran; Verbindungen, die Lactongruppen enthalten, wie γ-Butyrolacton, r-Valerolacton; Verbindungen, die Amid- oder Lactam-Gruppen enthalten, wie Caprolactam, N-Methylcaprolactam, N, N-Dimethyltacetamid, N-Methylacetamid, N,N-Dimethylformamid (DMF), N-Methylformamid, N-Methylformanilid, N-Methylpyrrolidon (NMP), N-Octylpyrrolidon, Pyrrolidon; Sulfone und Sulfoxide, z. B. Sulfolan(Tetramethylensulfon), Dimethylsulfoxid (DMSO); Zucker oder Derivate davon z.B. Saccharose, Glukose, Fructose, Lactose, Zuckeralkohole, z.B. Sorbit, Mannitol; Imide, z.B. Succinimid oder Maleimid; Furanderivate, z.B. 2-Furancarbonsäure, 3-Furancarbonsäure und/oder Di- oder Polyalkohole, z.B. Ethylenglykol, Glycerol oder Di-Triethylen Glycol. Bevorzugt wird die Verwendung von Ethylenglykol, Dimethylsulfoxid, Glycerol oder Sorbitol als leitfähigkeitssteigernde Zusatzstoffe.
Die erste oder zweite Aufschlämmung umfasst vorzugsweise reaktive Monomere, die als Filmbildner fungieren können, können die Polymerfilmfestigkeit beim Trocknen des Films verbessern. Das reaktive Monomer oder Oligomere können in Wasser oder organischem Lösungsmittel löslich sein oder sich in Wasser durch die Verwendung von ionischem/nichtionischem Tensid dispergieren. Die reaktiven Monomere können durchschnittliche Funktionalitäten von wenigstens zwei aufweisen und vorzugsweise mehr. Der Aushärtungsprozess des Monomers kann durch Verwendung von Wärme, Strahlung oder chemische Katalyse katalysiert werden. Beispiele für Monomere, wie Verbindungen mit mehr als einer Epoxidgruppe beinhalten Ethylenglykoldiglycidylether (EGDGE), Propylenglykoldiglycidylether (PGDGE), 1,4-Butandiol-Diglycidylether (BDDGE), Pentylenglykoldiglycidylether, Hexylenglykoldiglycidylether, Cyclohexan-Dimethanoldiglycidylether, Resorcinolglycidylether, Glyceroldiglycidylether (GDGE), Glycerolpolyglycidylether, Diglycerol Polyglycidylether, Trimethylolpropan Polyglycidylether, Sorbitoldiglycidylether (Sorbitol-DGE), Sorbitol Polyglycidylether, Polyethylenglykoldiglycidylether (PEGDGE),Polypropylenglycol Diglycidylether, Polytetramethylenglycol Diglycidylether, Di(2,3-epoxypropyl)ether, 1,3-Butadien-Diepoxid, 1,5-Hexadien-Diepoxid, 1,2,7,8-Diepoxyoctan, 1,2,5,6-Diepoxycyclooctan, 4-Vinyl-Cyclohexendiepoxid, Bisphenol A Diglyciylether, Maleimid-Epoxy-Verbindungen, Diglycidylether, Glycidylacrylat, Glycidylmethacrylat, wasserbasierte Dispersion von Epoxidharzen wie Bisphenol A Epoxidharz, epoxidiertes Bisphenol A-Novolac modifiziertes Epoxidharz, Urethan modifiziertes Bisphenol A Epoxidharz, ein epoxidiertes o-Kresol Novolac Harz und so weiter.
Beispiele für andere geeignete Monomere, die saure Gruppen, das heißt Oxalsäure, Malonsäure, Bernsteinsäure, Glutarsäure, Adipinsäure, Pimelsäure, Suberinsäure, Azelainsäure, Sebacinsäure, Dodecandisäure, Phthalsäuren, Maleinsäure, Mukonsäure, Zitronensäure, Trimesinsäure, Polyacrylsäure, etc. Besonders bevorzugte organische Säuren sind aromatische Säuren wie Phthalsäure und insbesondere Orthophthalsäure.
Beispiele für geeignete Monomere, enthaltend Alkohol/Acrylatgruppen, wie Diethylenglykol, Pentaerythritol, Triethylenglykol, Oligo/Polyethylenglycol, Triethylenglykol Monochlorohydrin, Diethylenglykolmonochlorhydrin, Oligoethylenglykolmonochlorhydrin, Triethylenglykolmonobromhydrin, Diethylenglycolmonobromhydrin, Oligoethyl Polyethylenglykol, Polyether, Polyethylenoxid, Triethylenglykol-Dimethylether, Tetraethylenglycol-Dimethylether, Diethylenglykol-Dimethylether, Diethylenglykol-Diethylether-Diethylengolglycol-Dibutylether, Dipropylenglykol, Tripropylenglycol, Polypropylenglycol, Polypropylendioxid, Polyoxyethylalkylether, Polyoxyethylenglyerinfettester, Polyoxyethylenfettsäureamid, 2-Hydroxyethylmethacrylat, 2-Hydroxypropylmethacrylat, n-Butoxyethylmethacrylat, n-Butoxyethylglycolmethacrylat, Methoxytriethylenglycol 2-Hydroxyethylacrylat, 2-Hydroxypropylacrylat, n-Butoxyethylacrylat, n-Butoxyethylenglykolacrylat, Methoxytriethylenglykolacrylat, Methoxypolyethylenglycolacrylat und dergleichen; bifunktionelle (Meth)acrylatVerbindungen, wie Ethylenglykol-di(Meth)acrylat, Diethylenglykol-di(meth)acrylat, Triethylenglykol-di(Meth)acrylat, Polyethylenglykol-di(Meth)acrylat, Neopentylglycoldi(meth)acrylat, Glycerin di(meth)acrylat und dergleichen; Glycidylether, wie z. B. Ethylenglycol-diglycidylether, Glycidylether, Diethylenglykol-diglycidylether, Triethylenglykol-diglycidylether, Polyethylenglykol-diglycidylether, Propylenglycidylether, Tripropylenglycidyletheher, Polypropylenglycidyletheher, Glycerindiglycidylether, Glycidylmethacrylat, Trimethylolpropantriacrylat, Ethylenoxid-modifiziertes Trimethylolpropantriacrylat, Ethylenoxid-modifiziertes Pentaerythritoltriacrylat, Ethylenoxid-modifiziertes Pentaerythritoltetraacrylat und dergleichen.
Die erste oder nachfolgende leitfähige Polymerschicht kann auch unabhängig voneinander Polyanionen umfassen, die reaktive Gruppen wie Epoxid, Alkohol, Silane, Phosphate, Amin, Alken, Thiol, Alkyn, Azidcarbonsäure beinhalten.
Die erste oder nachfolgende leitfähige Polymerschichten können auch unabhängig voneinander lineare hyperverzweigte Polymere umfassen, die im US. Pat. Nr. 9.378.898 offenbart sind. Die erste oder nachfolgende leitfähige Polymerschichten können ein linear-hyperverzweigtes Polymer umfassen, bei dem der lineare Block wenigstens zwei reaktive Endfunktionsgruppen umfasst, ausgewählt aus Hydroxylgruppen, Aminogruppen, Epoxid, Acrylat, Säure usw. und wo der hyperverzweigte Block Polyether-Epoxid,Polyester-Epoxid, Polyester-Silanol, Polyester-Säure, Polyether-Alkohol, Polyamid-Säure, Polyether-Acrylat, Polyether-Silanol und Polyester-Amin- Seitengruppen umfasst.
Die erste oder nachfolgende leitfähige Polymerschichten können weiter unabhängig voneinander Arbeitsfunktionsmodifikatoren umfassen, die in US. Veröffentlichungs Nr. 20150348715 Al offenbart sind. Beispiele von ArbeitsFunktionsmodifikatoren wie Organotitanate Derivate, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus Di-Alkoxy-Acyltitanat, Tri-Alkoxy-Acyltitanat, Alkoxytriacyltitantat, Alkoxytitantat, Neoalkoxytitanat, Titan IV 2,2(bis 2-propenolatomethyl)butanolat, tris Neodecanoat-O; Titan IV 2,2(bis 2-propenolatomethyl)butanolat, Iris(dodecyl)benzenesulfonat-O; Titan IV 2,2(bis 2-propenolatomethyl)butanolat, tris(dioctyl)phosphat-O; Titan IV 2,2(bis 2-propenolatomethyl)tris(dioctyl)pyrophosphatobutanolat-O; Titan IV 2,2(bis 2-Propenolatomethyl) Butanolat, Tris(2-ethylenediamino)ethylat; und Titan IV 2,2(bis 2-propenololitomethyl)Butanolat, Tris(3-amino)phenylat als repräsentative Neoalkoxy-Titanate und deren Derivate. Darüber hinaus kann der Arbeitsfunktionsmodifikator eine Mischung aus cycloaliphatischem Epoxidharz, Ethylenglykoldiglycidylether, Bisphenol A Epoxidharz, Bisphenol F Epoxidharz, Bisphenol S Epoxidharz, Novolac-Epoxidharz, aliphatisches Epoxidharz, Glycidylaminepoxidharz, Ethylenglykoldiglycidylether (EGDGE), Propylenglykoldiglycidylether (PGDGE), 1,4-Butandioldiglycidylether (BDD GE), Pentylenglykoldiglycidyether, Hexylenglykoldiglycidylether, Cyclohexan dimethanoldiglycidylether, Resorcinolglycidylether, Glyceroldiglycidylether (GDGE), Glycerol polyglycidylether, Diglycerol polyglycidylether, Trimethylolpropan Polyglycidylether, Sorbitol Diglycidylether (Sorbitol-DGE), Sorbitol Polyglycidylether, Polyethylenglykoldiglycylether (PEGDGE), Polypropylenglycoldiglycidylether, Polytetramethylenglycoldiglycidylether, Di(2,3-Epoxypropyl)ether, 1,3-Butadiendiepoxid, 1,5-Hexadiendiepoxid, 1,2,7,8-Diepoxyoctan, 1,2,5,6-Diepoxycyclooctan, 4-Vinylcyclohexendiepoxid, Bisphenol A Diglycidylether , Maleimid-Epoxid-Verbindungen und Derivate davon.
Die erste oder nachfolgende leitfähige Polymerschicht kann weiter unabhängig voneinander nicht ionisches Polymer wie ein hydroxy-funktionelles nichtionisches Polymer umfassen. Der Begriff „Hydroxy-funktional“ bedeutet im Allgemeinen, dass die Verbindung wenigstens eine Hydroxyl-Funktionsgruppe enthält. Das Molekulargewicht des Hydroxy-funktionellen Polymers kann von etwa 100 bis 10.000 Gramm pro Mol, in einigen Ausführungsformen von etwa 200 bis 2.000, in einigen Ausführungsformen von etwa 300 bis etwa 1.200 und in einigen Ausführungsformen von etwa 400 bis etwa 800 betragen.
Jede der verschiedenen Hydroxy-funktionellen nichtionischen Polymere kann in der Regel verwendet werden. In einer Ausführungsform ist das Hydroxyfunktionelle Polymer beispielsweise ein Polyalkylenether. Polyalkylenether können Polyalkylenglycole (z. B. Polyethylenglykole, Polypropylenglykole Polytetramethylenglykole, Polyepichlorhydrine usw.), Polyoxetane, Polyphenylenether, Polyether Ketone usw. beinhalten. Polyalkylenether sind typischerweise überwiegend lineare, nichtionische Polymere mit terminalen Hydroxygruppen. Besonders geeignet sind Polyethylenglykol, Polypropylenglykole und Polytetramethylenglykol (Polytetrahydrofurane). Die Diolkomponente kann insbesondere ausgewählt sein aus gesättigten oder ungesättigten, verzweigten oder unverzweigten, aliphatischen Dihydroxyverbindungen, die 5 bis 36 Kohlenstoffatome oder aromatische Dihydroxyverbindungen enthalten, wie z.B. Pentan-1,5-Diol, Hexan-1,6-Diol, Neopentylglycol, Bis-(Hydroxymethyl)-Cyclohexane, Bisphenol A, Dimerdiole, hydrierte Dimerdiole oder sogar Mischungen der genannten Diole.
Zusätzlich zu den oben genannten können auch andere Hydroxyfunktionelle nichtionische Polymere eingesetzt werden. Einige Beispiele für solche Polymere beinhalten zum Beispiel ethoxylierte Alkylphenole; ethoxylierte oder propoxylierte C₆-C₂₄ Fettalkohole; Polyoxyethylenglykolalkylether mit der allgemeinen Formel: CH₃-(CH₂)_10-16-(O-C₂H₄)_1-25-OH (z.B., Octaethylenglykol Monododecylether und Pentaethylenglycol Monododecylether); Polyoxypropylenglykolalkylether mit der allgemeinen Formel: CH₃-(CH₂)_10-16-(O-C₃H₆)_1-25-OH; Polyoxyethylenglykoloctylphenolether mit der folgenden allgemeinen Formel: C₈-H₁₇-(C₆H₄)-(O-C₂H₄)_1-25-OH (z. B. Triton™ X-100); Polyoxyethylenglykolalkylphenolether mit der folgenden allgemeinen Formel: C₉-H₁₉-(C₆H₄)-(O-C₂H₄)_1-25-OH (z.B. Nonoxynol-9); Polyoxyethylenglykolester von C₈-C₂₄ Fettsäuren, wie Polyoxyethylenglykol-Sorbitan-Alkylester (z. B. Polyoxyethylen (20) Sorbitanmonolaurat, Polyoxyethylen (20) Sorbitanmonopalmitat, Polyoxyethylen (20) Sorbitanmonostearat, Polyoxyethylen (20) Sorbitanmonooleat, PEG-20-Methylglukosedistearat, PEG-20 Methylglukosesquistearat, PEG-80 Rizinusöl und PEG-20 Rizinusöl, PEG-3 Rizinusöl, PEG 600 Dioleat und PEG 400 Dioleat) und Polyoxyethylenglycerolalkylester (z. B. Polyoxyethylen-23 Glycerollaurat und Polyoxyethylen-20 Glycerolstearat); Polyoxyethylenglykolether von C₈-C₂₄ Fettsäuren (z. B. Polyoxyethylen-10 Cetylether, Polyoxyethylen-10 Stearylether, Polyoxyethylen-20-Cetylether, Polyoxyethylen-10 Oleylether, Polyoxyethylen-20-Oleylether, Polyoxyethylen-20-Isohexadecylether, Polyoxyethylen-15 Tridecylether und Polyoxyethylen-6-Tridecylether); Blockcopolymere aus Polyethylenglykol und so weiter.
Die erste oder zweite Aufschlämmung kann ionische Flüssigkeiten einschließlich Poly(ionische Flüssigkeiten) (PILs) umfassen. Ionische Flüssigkeiten können auch als separate Schicht vor oder nach der leitfähigen Polymerdispersion aufgetragen werden. Ionische Flüssigkeiten (ILs) sind im Allgemeinen definiert als organische/anorganische Salze mit einem Schmelzpunkt unter 100 °C, die eine gute chemische und elektrochemische Stabilität, geringe Entflammbarkeit, vernachlässigbaren Dampfdruck und hohe ionische Leitfähigkeit aufweisen. In einem flüssigen Zustand und mit vernachlässigbarem Dampfdruck werden ionische Flüssigkeiten allgemein als grüne Lösungsmittel für die industrielle Produktion betrachtet. Ionische Flüssigkeiten sind organische Salze, bei denen die Ionen schlecht aufeinander abgestimmt sind und unter 100 °C oder sogar bei Raumtemperatur schmelzen. Ionische Flüssigkeiten weisen ein breites elektrochemisches Betriebsfenster und eine vergleichsweise hohe Matrixmobilität bei Raumtemperatur auf. Da ionische Flüssigkeiten vollständig aus Ionen bestehen, ist ihre Ladungsdichte viel höher als die einer gewöhnlichen Salzlösung. Für Anwendungen in Kondensatoren, aufgrund einzigartiger geladener Strukturen der ionischen Flüssigkeiten, können sie Komplex mit leitfähigen Polymeren bilden, die auch geladene Kationen und Anionen aufweisen, und dies kann das Imprägnierungsverhalten der leitfähigen Polymerpartikel beeinflussen. Ionische Flüssigkeiten könnten auch Herausbrennen von Dielektrikum unter elektrischem Feld beeinflussen und somit Leckstrom und Durchbruchspannung von Kondensatoren nutzen. Ionische Flüssigkeiten bestehen aus der kationischen Komponente und der anionischen Komponente. Beispiele für kationische Komponenten beinhalten: Ammonium, Imidazolinium, Pyridinium, Pyrrolidinium, Pyrrolinium, Pyrazinium, Pyrimidinium, Triazonium, Triazinium, Triazin, Chinolinium, Isoquinolinium, Indolinium, Chinoxalinium, Piperazinium, Oxazolinium, Thiazolinium,Morpholinium, Piperazin,Sulfonium und deren Derivate. Die Kationen können durch funktionelle Gruppen wie aliphatische, alicyclische oder aromatische Kohlenwasserstoffe, Hydroxy, Amino, Carbonsäuren, Ester, Ether, Acyl und Acryl-Funktionsgruppen ersetzt werden. Die Kation-Komponente ist vorzugsweise ein Ammonium oder Imidazolium. Beispiele für die anionische Komponente beinhalten fluorhaltige Anionen wie BF₄ ^- PF₆, CF₃BF₃ ^-, C₂F₅BF₃ ^-,CH₂CHBF₃ ^-,nC₃H₇BF₃ ^-,nC₄H₉BF₃ ^-,CF₃CO₂ ^-,CF₃SO₃ ^-, CHF₂CF₂CF₂CF₂CH₂OSO₃ ^-,CHF₂CF₂CF₂CF₂CH₂SO₃ ^-, (CF₃SO₂)₂N^-,(CF₃SO₂)₃C^-,(COCF₃)(SO_ZCF₃)N^-) und nicht fluorhaltige Anionen wie B(CN)₄ ^-,N(CN)₂ ^-,C(CN)₃ ^- , SCN^-, SeCN^-, AlCl4^-,OH^-,CH₃SO₃ ^-,CH₃OSO₃ ^-,(CH₃CH₂)PO₄ ^-, und deren Derivate.
Poly(ionische Flüssigkeiten) (PILs) beziehen sich auf eine Unterklasse von Polyelektrolyten, die eine ionische flüssige Spezies in jeder Monomer wiederholenden Einheit aufweisen, verbunden durch ein polymerisches Rückgrat, um eine makromolekulare Architektur zu bilden, wie in Progress in Polymer Science Volume 38, Issue 7, Juli 2013, Seiten 1009-1036 dargelegt. Einige der einzigartigen Eigenschaften von ionischen Flüssigkeiten werden in die Polymerketten integriert, was zu einer neuen Klasse von polymerischen Materialien führt. Polymerische ionische Flüssigkeiten erweitern die Eigenschaften und Anwendungen von ionischen Flüssigkeiten und gängigen Polyelektrolyten. Aufgrund des lösungsmittelunabhängigen Ionisationszustandes der ionischen Flüssigkeitsart sind polymerische ionische Flüssigkeiten permanente und starke Polyelektrolyte. Das charakteristisches Merkmal von Aufnehmen von Wasser ist ein gemeinsames Merkmal von ionischen Flüssigkeiten und polymerischen ionischen Flüssigkeiten.
Beispielhafte polymerische ionische Flüssigkeiten werden aus der Gruppe ausgewählt, bestehend aus:
Die erste oder zweite Aufschlämmung kann einen pH-Wert von 1 bis 14 aufweisen, wobei ein pH-Wert von 1 bis 10 bevorzugt wird, wobei besonders bevorzugt ein pH-Wert von 1 bis 8 ist, wobei der pH-Wert bei 25 °C gemessen wird. Zum Einstellen des pH-Wertes können z.B. Basen oder Säuren zu den Lösungen oder Dispersionen hinzugefügt werden. Die verwendeten Basen können anorganische Basen sein, z.B., Natriumhydroxid, Kaliumhydroxid, Calciumhydroxid oder Ammonium, oder organische Basen, z.B. Ethylamin, Diethylamin, Triethylamin, Propylamin, Dipropylamin, Tripropylamin, Isopropylamin, Diisopropylamin, Butylamin, Dibutylamin, Tributylamin, Isobutylamin, Diisobutylamin, Triisobutylamin, 1-Methylpropylamin, Methylethylamin, Bis(1-methyl)propylamin, 1,1-di-Methylethylamin, Pentylamin, Dipentylamin, Tripentylamin, 2-Pentylamin, 3-Pentylamin, 2-Methyl-Butylamin, 3-Methylbutylamin, bis(3-Methyl-Butylamin), Tris(3-Methylbutylamin), Hexylamin, Octylamin, 2-Ethylhexylamin, Decylamin, N-methyl-Butylamine, N-Ethylbutylamin, N,N-Dimethylethylamin, N,N-Dimethylpropyl, N-Ethyldiisopropylamin, Allylamin, Diallylamin, Ethanolamin, Diethanolamin, Triethanolamin, Methylethanolamin, MethylDiethanolamin, Dimethylethanolamin, Diethyl-Ethanolamin, N-Butylethanolamin, N-Butyldiethanol-Amin, Dibutylethanolamin, Cyclohexylethanolamin, Cyclohexyldiethanolamin, N-Ethylethanolamin, N-Propylethanolamin, tert-Butylethanolamin, tert-Butyl-Diethanolamin, Propanolamin, Dipropanolamin, Tripropanolamin oder Benzylamin, bi-, tri-, oder tetra-funktionale Amine. Die verwendeten Säuren können anorganische Säuren sein, z.B. Schwefelsäure, Phosphorsäure oder Salpetersäure, oder organische Säuren, zum Beispiel Carbonsäuren oder Sulfonsäuren.
Das Anodenmaterial ist hierin nicht beschränkt. Die Anode ist ein Leiter, der vorzugsweise aus einem Metall oder einem leitfähigen Metalloxid ausgewählt wird. Ein besonders bevorzugtes Anodenmaterial ist ein Metall und ein besonders bevorzugtes Metall ist ein Ventilmetall oder ein leitfähiges Oxid eines Ventilmetalls. Bevorzugter umfasst die Anode ein Gemisch, eine Legierung oder ein leitfähiges Oxid eines Ventilmetalls, vorzugsweise ausgewählt aus Al, W, Ta, Nb, Ti, Zr und Hf. Besonders bevorzugte Anoden beinhalten Niob, Aluminium, Tantal und NbO ohne Begrenzung. Eine Anode, die im Wesentlichen aus Ta besteht, wird am meisten bevorzugt.
Das Dielektrikum ist eine nichtleitende Schicht, die hierin nicht besonders eingeschränkt ist. Bei dem Dielektrikum kann es sich um ein Metalloxid oder ein Keramik Material handeln. Ein besonders bevorzugtes Dielektrikum ist ein nichtleitendes Oxid einer Metallanode aufgrund der Einfachheit des Bildens und Benutzerfreundlichkeit. Das Dielektrikum wird vorzugsweise durch Eintauchen der Anode in eine Eloxierungslösung mit elektrochemischer Umwandlung gebildet. Alternativ kann ein dielektrischer Vorläufer durch Sprühen oder Drucken aufgebracht werden, gefolgt von Sintern, um die Schicht zu bilden. Wenn das Dielektrikum ein Oxid des Anodenmaterials ist, ist das Eintauchen ein bevorzugtes Verfahren, während, wenn das Dielektrikum ein anderes Material ist, wie z. B. eine Keramik, eine Spritz- oder Beschichtungstechnik bevorzugt wird.
Der Anoden-Leitungsdraht wird gewählt, um einen niedrigen Widerstand aufzuweisen und mit dem Anodenmaterial kompatibel zu sein. Der Anoden-Leitungsdraht kann die gleiche Zusammensetzung wie das Anodenmaterial aufweisen oder ein leitfähiges Oxid davon sein. Besonders bevorzugte Anodenleitungsdrähte sind Ta, Nb und NbO. Die Form des Anoden-Leitungsdrahtes ist nicht besonders einschränkend. Bevorzugte Formen sind rund, oval, rechteckig und Kombinationen davon. Die Form des Anoden-Leitungsdrahtes wird für optimale elektrische Eigenschaften des ultimativen Kondensators gewählt.
Während der gesamten Beschreibung werden die Begriffe Aufschlämmung und Dispersion austauschbar verwendet.
Die Beschreibungsbegriffe wie „Alkyl“, „Aryl“, „Alkylaryl“, „Arylalkyl“ beziehen sich auf nicht substituierte oder substituierte Gruppen und, wenn sie bereits als substituiert aufgeführt sind, wie z. B. „Alkylalkohol“, auf Gruppen, die nicht weiter ersetzt werden oder weiter ersetzt werden können.
Tests
Kapazitätswiederherstellung% ist das Kapazitätsverhältnis in Prozent der eingekapselten Teile zur Kapazität dieser Teile, die in einem flüssigen Elektrolyten getestet wurden, bevor Kathodenschichten aufgebracht werden. ESR ist ein äquivalenter Serienwiderstand von eingekapselten Kondensatoren. DCL ist Ableitstrom von eingekapselten Kondensatoren. BDV ist die Durchschlagspannung der eingekapselten Kondensatoren. Vf ist die Bildungsspannung, die auf die Anode aufgebracht wird, um die Dielektrizitätsschicht zu bilden. Lade/Entladezyklus Test wurde bei Umgebungsraumtemperatur durchgeführt, mit Nennspannung für 5 Sekunden, gefolgt von Ausschalten der Spannung für 5 Sekunden. Der Spannung Lade/Entladezyklus wurde 60.000 Mal wiederholt. Die Kapazität der Teile wurde vor und nach dem Lade/Entladezyklus und der % Kapazitätsänderung berechnet.
BEISPIELE:
Vorbereitung. Beispiel 1
Es wurde eine Dispersion umfassend PSSA und PEDOT in einem Gewichtsverhältnis von 2 hergestellt. Ein 4L-Kunststoffglas mit Kühlmantel wurde zunächst mit 71,76 g Polystyrolsulfonsäure (PSSA) 30% Lösung in Wasser, 1669 g deionisiertem (DI)Wasser, 27,27 g 1% Eisen(III)-Sulfat und 20,57 g Natriumperoxodisulfat beladen. Der Inhalt wurde mit einem Rotor- Stator-Mischsystem mit perforiertem Statorschirm mit einem runden Lochdurchmesser von 1,6 mm gemischt. Anschließend wurden 10,76 g von 3,4-Ethylendioxythiophen (EDOT) tropfenweise hinzugegeben. Das Reaktionsgemisch wurde mit einer Schergeschwindigkeit von 4200 U/min kontinuierlich mit dem Rotor-Stator-Mischsystem für weitere 23 Stunden geschert. Die Dispersion wurde mit kationischem und anionischem Austauschharz behandelt und gefiltert, um PEDOT-PSSA-Basis Aufschlämmung zu erhalten. Die PEDOT-PSSA-Basis Aufschlämmung wurde mit einem Ultraschallgerät weiter homogenisiert. Die Leitfähigkeit der Dispersion betrug 259 S/cm, wie mit DMSO-Additiv getestet, und D50 betrug 18,1 nm.
Vorbereitung. Beispiel 2
Eine PSSA/PEDOT Aufschlämmung wurde in einem Gewichtsverhältnis von 3,3 hergestellt. Ein 4L-Kunststoffglas mit Kühlmantel wurde zunächst mit 125 g Polystyrolsulfonsäure (PSSA) 30% Lösung in Wasser, 2531 g DI-Wasser, 28,5 g von 1% Eisen(III)-Sulfat und 21,5 g Natriumperoxodisulfat beladen. Der Inhalt wurde mit einem Rotor- Stator-Mischsystem mit perforiertem Statorschirm mit einem runden Lochdurchmesser von 1,6 mm gemischt. Anschließend wurden 11,25 g 3,4-Ethylendioxythiophen (EDOT) tropfenweise zugegeben. Das Reaktionsgemisch wurde mit dem Rotor-Stator-Mischsystem für weitere 23 Stunden kontinuierlich mit einer Schergeschwindigkeit von 8000 U/min geschert. Die Dispersion wurde mit kationischem und anionischem Austauschharz behandelt und gefiltert, um PEDOT-PSSA-Basis Aufschlämmung zu erhalten. Die PEDOT-PSSA-Basis Aufschlämmung wurde mit einem Ultraschallgerät weiter homogenisiert. Die Leitfähigkeit der Dispersion betrug 210 S/cm, wie mit DMSO-Additiv getestet, und D50 betrug 15,0 nm.
Vorbereitung. Beispiel 3
Eine PSSA/PEDOT Aufschlämmung wurde in einem Gewichtsverhältnis von 3,3 hergestellt. Ein 4L-Kunststoffglas, das mit einem Kühlmantel versehen war, wurde zunächst mit 92,00 g Polystyrol-Sulfonsäure (PSSA) 30% Lösung in Wasser (beschallt für 2 Stunden vor dem Mischen) beladen, 1863 g DI-Wasser, 20,98 g 1% Eisen(III)-Sulfat und 15,82 g Natriumperoxodisulfat. Der Inhalt wurde mit einem Rotor-Stator-Mischsystem mit perforiertem Statorschirm mit einem runden Lochdurchmesser von 1,6 mm gemischt. Anschließend wurden 8,28 g von 3,4-Ethylen-Dioxythiophen (EDOT) tropfenweise zugegeben. Das Reaktionsgemisch wurde mit einer Schergeschwindigkeit von 4200 U/min kontinuierlich mit dem Rotor-Stator-Mischsystem für weitere 23 Stunden geschert. Die Dispersion wurde mit kationischem und anionischem Austauschharz behandelt und gefiltert, um PEDOT-PSSA-Basis Aufschlämmung zu erhalten. Die PEDOT-PSSA-Basis Aufschlämmung wurde mit einem Ultraschallgerät weiter homogenisiert. Die Leitfähigkeit der Dispersion betrug 257 S/cm, wie mit DMSO-Additiv getestet, und D50 betrug 13,8 nm.
Vorbereitung. Beispiel 4
Eine PSSA/PEDOT Aufschlämmung wurde in einem Gewichtsverhältnis von 5,0 hergestellt. Ein 4L-Kunststoffglas, das mit einem Kühlmantel versehen war, wurde zunächst mit 54,82 g Polystyrol-Sulfonsäure (PSSA) 30% Lösung in Wasser, 1028 g DI-Wasser, 6,80 g 1% Eisen(III)-Sulfat und 6,29 g Natriumperoxodisulfat beladen. Der Inhalt wurde mit einem Rotor- Stator-Mischsystem mit perforiertem Statorschirm mit einem runden Lochdurchmesser von 1,6 mm gemischt. Anschließend wurden 3,29 g 3,4-Ethylen-Dioxythiophendioxythiophen (EDOT) tropfenweise zugegeben. Das Reaktionsgemisch wurde mit einer Schergeschwindigkeit von 5000 U/min kontinuierlich mit dem Rotor-Stator-Mischsystem für weitere 23 Stunden geschert. Die Dispersion wurde mit kationischem und anionischem Austauschharz behandelt und gefiltert, um PEDOT-PSSA-Basis Aufschlämmung zu erhalten. Die PEDOT-PSSA-Basis Aufschlämmung wurde mit einem Ultraschallgerät weiter homogenisiert. Die Leitfähigkeit der Dispersion betrug 162 S/cm, wie mit DMSO-Additiv getestet, und D50 betrug 14,7 nm.
Vorbereitung. Beispiel 5
Eine ST/PEDOT Aufschlämmung wurde in einem Gewichtsverhältnis von 1,5 hergestellt. Ein 4L-Kunststoffglas mit Kühlmantel wurde zunächst mit 55,81 g Polystyrol-Natriumpolystyrol-Sulfonat-Copolymer (ST) 20% Lösung in Wasser, 1290 g DI-Wasser, 2,98 g konzentrierte Schwefelsäure, 31,54 g 1% Eisen(III)-Sulfat und 14,58 g Natriumperoxodisulfat beladen. Der Inhalt wurde mit einem Rotor- Stator-Mischsystem mit perforiertem Statorschirm mit einem runden Lochdurchmesser von 1,6 mm gemischt. Anschließend wurden 7,63 g 3,4-Ethylen-Dioxythiophen (EDOT) tropfenweise zugegeben. Das Reaktionsgemisch wurde mit einer Schergeschwindigkeit von 6000 U/min kontinuierlich für weitere 23 Stunden mit dem Rotor-Stator-Mischsystem geschert. Die Dispersion wurde mit kationischem und anionischem Austauschharz behandelt und gefiltert, um PEDOT-PSSA-Basis Aufschlämmung zu erhalten. Die PEDOT-PSSA-Basis Aufschlämmung wurde mit einem Ultraschallgerät weiter homogenisiert. Die Leitfähigkeit der Dispersion betrug 151 S/cm, wie mit DMSO-Additiv getestet, und D50 betrug 16,1 nm.
Vorbereitung. Beispiel 6
Eine ST/PEDOT Aufschlämmung wurde in einem Gewichtsverhältnis von 2,6 hergestellt. Ein 4L Kunststoffglas, mit Kühlmantel versehen, wurde zunächst mit 87,86 g von Polystyrol-Sodium Polystyrol Sulfonat (ST) Copolymer 20% Lösung in Wasser, 1644g DI-Wasser, 4,70 g konzentrierte Schwefelsäure, 28,59g 1% Eisen(III)-Sulfat und 13,22 g Natriumperoxodisulfat beladen. Die Inhalte wurden mit einem Rotor- Stator-Mischsystem mit perforiertem Statorschirm mit einem runden Lochdurchmesser von 1,6 mm gemischt. Anschließend wurden 6,92 g 3,4-Ethylen-Dioxythiophen (EDOT) tropfenweise zugegeben. Das Reaktionsgemisch wurde mit einer Schergeschwindigkeit von 6000 U/min kontinuierlich für weitere 23 Stunden mit dem Rotor-Stator-Mischsystem geschert. Die Dispersion wurde mit kationischem und anionischem Austauschharz behandelt und gefiltert, um PEDOT-PSSA-Basis Aufschlämmung zu erhalten. Die PEDOT-PSSA-Basis Aufschlämmung wurde mit einem Ultraschallgerät weiter homogenisiert. Die Leitfähigkeit der Dispersion betrug 125 S/cm, wie mit DMSO-Additiv getestet, und D50 betrug 13,3 nm.
Vorbereitung. Beispiel 7
Eine ST/PEDOT Aufschlämmung wurde in einem Gewichtsverhältnis von 3,5 hergestellt. Ein 4L Kunststoffglas, mit Kühlmantel versehen, wurde zunächst mit 58,31 g Polystyrol-Sodium Polystyrol Sulfonat-Copolymer (ST) 20%-Lösung in Wasser, 1025 g DI-Wasser, 3,12 g konzentrierte Schwefelsäure, 7,12 g 1% Eisen(III)-Sulfat und 6,59 g Natriumperoxodisulfat beladen. Die Inhalte wurden mit einem Rotor-Stator-Mischsystem mit perforiertem Statorschirm mit einem runden Lochdurchmesser von 1,6 mm gemischt. Anschließend wurden 6,92 g 3,4-Ethylen-Dioxythiophen (EDOT) tropfenweise zugegeben. Das Reaktionsgemisch wurde mit einer Schergeschwindigkeit von 6000 U/min kontinuierlich für weitere 23 Stunden mit dem Rotor-Stator-Mischsystem geschert. Die Dispersion wurde mit kationischem und anionischem Austauschharz behandelt und gefiltert, um PEDOT-PSSA-Basis Aufschlämmung zu erhalten. Die PEDOT-PSSA-Basis Aufschlämmung wurde mit einem Ultraschallgerät weiter homogenisiert. Die Leitfähigkeit der Dispersion betrug 94 S/cm, wie mit DMSO-Additiv getestet, und D50 betrug 12,9 nm.
Vorbereitung. Beispiel 8
Lösliches leitfähiges Polymer (S1) wurde hergestellt. Kommerziell erhältliches Hydroxymethyl 3,4-Ethylendioxythiophen (0,50 g) in Tetrahydrofuran gelöst wurde Natriumhydrid (0,084 g) unter Stickstoffatmosphäre zugesetzt. Die resultierende Mischung wurde für eine Stunde refluxiert, nach dem 1, 4-Butansulton (0,41 g) in Tetrahydrofuran (8 ml) gelöst wurde langsam hinzugefügt. Die Mischung wurde noch zwei Stunden gerührt und dann abkühlen lassen. Unter kräftigem Rühren wurde Aceton (45 ml) in die Mischung gegossen. Die Suspension wurde gefiltert, mit heißem Aceton gewaschen und unter Vakuum konzentriert, um blasses orangenes Pulver von Monomer zu ergeben.
0,2 g in Wasser (5 ml) gelöstes Monomer wurde 0,9 gm Eisen (III) p-Toluenulfonathexahydat zugesetzt. Das resultierende Gemisch wurde 24 Stunden lang bei Raumtemperatur unter Stickstoff polymerisiert. Das resultierende Sl-Polymer wurde durch Präzipitation in Aceton isoliert. Der Niederschlag wurde durch Vakuumfiltration gesammelt. Der gesammelte Niederschlag wurde in DI-Wasser gelöst und 6 Stunden lang mit Ionenaustauschharz behandelt. Die resultierende dunkelblaue Lösung des leitfähigen Polymers S1 wurde durch Vakuumfiltration isoliert. Die gemessene elektrische Leitfähigkeit von S1 betrug 5 S/cm.
Vorbereitung. Beispiel 9
Zu 81 g Vorbereitung. Beispiel 4 wurde 9 g einer löslichen leitfähigen polymerwässrigen Lösung (S2) hinzugefügt
Vorbereitung. Beispiel 10
Zu 100 g Clevios Knano LV wurden 0,4 g 3-Glyidoxypropyltrimethoxysilan und 1,2 g eines Polyethylenglykoldiglycilyl-Ether zugegeben. Die gemessene D50 betrug 16,4 nm.
Erfindungsgemäßes Beispiel 1 (I-1)
Es wurden eine Serie von 47 Mikrofaraden, 16V Tantalanoden mit einer spezifischen Ladung von 133.000 µFV/g hergestellt. Das Tantal wurde eloxiert, um ein Dielektrikum auf der Tantalanode zu bilden. Die so gebildete Anode wurde in Vorbereitungsbeispiel 2 für 1 Minute getaucht und Ofen getrocknet, um Wasser zu entfernen. Dieser Vorgang wurde wiederholt, bis eine ausreichende Dicke erreicht war. Eine zweite leitfähige Polymerdispersion, die Epoxid- und Silanverbindungen enthält, wurde zur Bildung einer nachfolgenden Polymerschicht aufgetragen. Nach dem Trocknen wurden abwechselnde Schichten eines Diaminsalzes und die zweite leitfähige Polymerdispersion aufgetragen und 4-5 weitere Male wiederholt. Die Anoden mit den leitfähigen Polymerschichten wurden gewaschen und getrocknet, gefolgt von einer sequenziellen Beschichtung einer Graphitschicht und einer Silberschicht, um einen festen Elektrolytkondensator herzustellen. Die Teile wurden montiert und verpackt. Kapazität und ESR wurden an verpackten Teilen gemessen.
Erfindungsgemäßes Beispiel 2 (I-2)
Eine Reihe von Tantalkondensatoren wurde wie in erfindungsgemäßes Beispiel 1 beschrieben hergestellt, mit der Ausnahme, dass die erste verwendete leitfähige Polymerdispersion Vorbereitungsbeispiel 4 war.
Vergleichsbeispiel 1 (C-1)
Eine Reihe von Tantal-Kondensatoren wurde wie in erfindungsgemäßes Beispiel 1 beschrieben hergestellt, mit der Ausnahme, dass die erste verwendete leitfähige Polymerdispersion eine kommerzielle Clevios Knano LV-Probe von Heraeus war. Knano LV hatte den Angaben zufolge ein Polyanion-/EDOT-Gewichtsverhältnis von 2.5.
Vergleichsbeispiel 2 (C-2)
Eine Reihe von Tantal-Kondensatoren wurde wie in Erfindungsgemäßem Beispiel 1 beschrieben hergestellt, mit der Ausnahme, dass die erste verwendete leitfähige Polymerdispersion Vorbereitungsbeispiel 1 war.
Vergleichsbeispiel 3 (C-3)
Eine Reihe von Tantal-Kondensatoren wurde wie in erfindungsgemäßes Beispiel 1 beschrieben hergestellt, mit der Ausnahme, dass die erste verwendete leitfähige Polymerdispersion Vorbereitungsbeispiel 3 war.
Erfindungsgemäßes Beispiel 3 (I-3)
Eine Reihe von Tantal-Kondensatoren wurde wie in erfindungsgemäßes Beispiel 1 beschrieben hergestellt, mit der Ausnahme, dass die erste verwendete leitfähige Polymerdispersion Vorbereitungsbeispiel 7 war.
Vergleichsbeispiel 4 (C-4)
Eine Reihe von Tantalkondensatoren wurde wie in erfindungsgemäßes Beispiel 1 beschrieben hergestellt, mit der Ausnahme, dass die erste verwendete leitfähige Polymerdispersion Vorbereitungsbeispiel 5 war.
Vergleichsbeispiel 4 (C-5)
Eine Reihe von Tantalkondensatoren wurde wie in erfindungsgemäßes Beispiel 1 beschrieben hergestellt, mit der Ausnahme, dass die erste verwendete leitfähige Polymerdispersion Vorbereitungsbeispiel 5.
Erfindungsbeispiel 4 (I-4)
Es wurde eine Reihe von Tantalanoden (33 Mikrofaraden, 16V, mit einer spezifischen Ladung von 65.000 µFV/g)hergestellt. Das Tantal wurde eloxiert, um ein Dielektrikum auf der Tantalanode zu bilden. Die so gebildete Anode wurde in Vorbereitungsbeispiel 4 für 1 Minute eingetaucht und Ofen getrocknet, um Wasser zu entfernen. Dieser Vorgang wurde wiederholt, bis eine ausreichende Dicke erreicht war. Eine zweite leitfähige Polymerdispersion, die Epoxid- und Silanverbindungen enthält, wurde zur Bildung einer nachfolgenden Polymerschicht aufgetragen. Nach Trocknen wurden abwechselnde Schichten eines Diaminsalzes und die zweite leitfähige Polymerdispersion aufgetragen und 4-5 weitere Male wiederholt. Die Anoden mit den leitfähigen Polymerschichten wurden gewaschen und getrocknet, gefolgt von einer sequenziellen Beschichtung einer Graphitschicht und einer Silberschicht, um einen festen Elektrolytkondensator zu erzeugen. Die Teile wurden montiert und verpackt. Kapazität und ESR wurden an verpackten Teilen gemessen.
Vergleichsbeispiel 6 (C-6)
Eine Reihe von Tantalkondensatoren wurde wie in Erfindungsbeispiel 4 beschrieben hergestellt, mit der Ausnahme, dass die erste verwendete leitfähige Polymerdispersion eine kommerzielle Clevios Knano LV-Probe von Heraeus war.
Erfindungsgemäßes Beispiel 5 (I-5)
Es wurden eine Serie von 68 Mikrofaraden, 16V Tantalanoden mit einer spezifischen Ladung von 48.000 µFV/g, hergestellt. Das Tantal wurde eloxiert, um ein Dielektrikum auf der Tantalanode zu bilden. Die so gebildete Anode wurde in Vorbereitungsbeispiel 2 für 1 Minute getaucht und Ofen getrocknet, um Wasser zu entfernen. Dieser Vorgang wurde wiederholt, bis eine ausreichende Dicke erreicht war. Eine zweite leitfähige Polymerdispersion, die Epoxid- und Silanverbindungen enthält, wurde zur Bildung einer externen Polymerschicht aufgebracht. Nach dem Trocknen wurden abwechselnde Schichten eines Diaminsalzes und die zweite leitfähige Polymerdispersion aufgetragen und 4-5 weitere Male wiederholt. Die Anoden mit den leitfähigen Polymerschichten wurden gewaschen und getrocknet, gefolgt von einer sequenziellen Beschichtung einer Graphitschicht und einer Silberschicht, um einen festen Elektrolytkondensator zu erzeugen. Die Teile wurden montiert und verpackt. Kapazität und ESR wurden an verpackten Teilen gemessen.
Erfindungsgemäßes Beispiel 6 (I-6)
Eine Reihe von Tantalkondensatoren wurde wie in erfindungsgemäßes Beispiel 5 beschrieben hergestellt, mit der Ausnahme, dass die erste verwendete leitfähige Polymerdispersion Vorbereitungsbeispiel 4 war.
Vergleichsbeispiel 7 (C-7)
Eine Reihe von Tantalkondensatoren wurde wie in erfindungsgemäßes Beispiel 5 beschrieben hergestellt, mit der Ausnahme, dass die erste verwendete leitfähige Polymerdispersion eine kommerzielle Clevios Knano LV-Probe von Heraeus war.
Erfindungsgemäßes Beispiel 7 (I-7)
Es wurde eine Reihe von Tantalanoden (4,7 Mikrofaraden, 63V, mit einer spezifischen Ladung von 13.000 µFV/g) erstellt. Das Tantal wurde eloxiert, um ein Dielektrikum auf der Tantalanode zu bilden. Die so gebildete Anode wurde in Vorbereitungsbeispiel 4 für 1 Minute getaucht und Ofen getrocknet, um Wasser zu entfernen. Dieser Vorgang wurde wiederholt, bis eine ausreichende Dicke erreicht war. Eine zweite leitfähige Polymerdispersion, die Epoxid- und Silanverbindungen enthält, wurde zur Bildung einer nachfolgenden Polymerschicht aufgetragen. Nach Trocknen wurden abwechselnde Schichten eines Diaminsalzes und die zweite leitfähige Polymerdispersion aufgetragen und 4-5 weitere Male wiederholt. Die Anoden mit den leitfähigen Polymerschichten wurden gewaschen und getrocknet, gefolgt von einer sequenziellen Beschichtung einer Graphitschicht und einer Silberschicht, um einen festen Elektrolytkondensator zu erzeugen. Teile wurden montiert und verpackt. Kapazität und ESR wurden an verpackten Teilen gemessen.
Vergleichsbeispiel 8 (C-8)
Eine Reihe von Tantalkondensatoren wurde wie in dem Erfindungsbeispiel 7 beschrieben hergestellt, mit der Ausnahme, dass die erste verwendete leitfähige Polymerdispersion eine kommerzielle Clevios Knano LV-Probe von Heraeus war.
Erfindungsgemäßes Beispiel 8 (I-8)
Es wurden eine Reihe von 47 Mikrofaraden, 16V Tantalanoden mit einer spezifischen Ladung von 133.000 µFV/g hergestellt. Das Tantal wurde eloxiert, um ein Dielektrikum auf der Tantalanode zu bilden. Die so gebildete Anode wurde in S1 getaucht, Vorbereitungsbeispiel 8, für 1 min und Ofen getrocknet, um Wasser zu entfernen. Dieser Vorgang wurde noch einmal wiederholt. Die Anode wurde dann in Vorbereitungsbeispiel 2 für 1 Minute getaucht und Ofen getrocknet, um Wasser zu entfernen. Dieser Vorgang wurde wiederholt, bis eine ausreichende Dicke erreicht war. Anschließend wurde eine kommerzielle leitende Polymerdispersion KV2 von Heraeus zur Bildung einer nachfolgenden Polymerschicht aufgetragen. Nach Trocknen wurden abwechselnde Schichten einer Diaminsalzlösung und die handelsübliche leitfähige Polymerdispersion aufgetragen und 4-5 weitere Male wiederholt. Die Anoden mit den leitfähigen Polymerschichten wurden gewaschen und getrocknet, gefolgt von einer sequenziellen Beschichtung einer Graphitschicht und einer Silberschicht, um einen festen Elektrolytkondensator zu erzeugen. Teile wurden montiert und verpackt. Kapazität und ESR wurden an verpackten Teilen gemessen.
Erfindungsgemäßes Beispiel 9 (I-9)
Eine Reihe von Tantal-Kondensatoren wurde wie in erfindungsgenäßen Beispiel 8 beschrieben vorbereitet, mit der Ausnahme, dass Vorbereitungsbeispiel 2 durch Vorbereitungsbeispiel 4 ersetzt wurde.
Vergleichsbeispiel 9 (C-9)
Eine Reihe von Tantal-Kondensatoren wurde wie in erfindungsgemäßen Beispiel 8 beschrieben vorbereitet, mit der Ausnahme, dass Vorbereitungsbeispiel 2 durch eine kommerzielle Clevios Knano LV Probe von Heraeus ersetzt wurde.
Vergleichsbeispiel 10 (C-10)
Eine Reihe von Tantal Kondensatoren wurde wie in erfindungsgemäßen Beispiel 8 beschrieben vorbereitet, mit der Ausnahme, dass Vorbereitungsbeispiel 2 durch die lösliche PEDOT-Lösung S1 von Vorbereitungsbeispiel 8 ersetzt wurde.
Erfindungsgemäßes Beispiel 10 (I-10)
Eine Reihe von 47 Mikrofaraden, 16V Tantalanoden mit einer spezifischen Ladung von 133.000 µFV/g wurden wie in erfindungsgemäßen Beispiel 1 beschrieben vorbereitet, mit der Ausnahme, dass Vorbereitungsbeispiel 2 durch Vorbereitungsbeispiel 9.1 ersetzt wurde.
Vergleichsbeispiel 11 (C-11)
Eine Reihe von 47 Mikrofaraden, 16V Tantalanoden mit einer spezifischen Ladung von 133.000 µFV/g wurden wie in Erfindungsbeispiel 1 beschrieben hergestellt, mit der Ausnahme, dass Vorbereitungsbeispiel 2 wurde durch eine lösliche leitfähige polymere wässrige Lösung (S2) ersetzt.
Erfindungsgemäßes Beispiel 11 (I-11)
Es wurden eine Reihe von 33 Mikrofaraden, 35V Tantalanoden mit einer spezifischen Ladung von 22,000 µFv/g vorbereitet. Das Tantal wurde eloxiert, um ein Dielektrikum auf der Tantalanode zu bilden. Die so gebildete eloxierte Anode wurde 1 Minute lang in eine Lösung aus Eisen (III) Toluenulfonatoxidant getaucht und anschließend 1 Minute lang in Ethyldioxythiophenmonomer getaucht. Die Anoden wurden gewaschen, um überschüssiges Monomer und Nebenprodukte der Reaktionen nach Abschluss der 60-minütigen Polymerisation zu entfernen, die eine dünne Schicht aus leitfähigem Polymer (PEDOT) auf dem Dielektrikum der eloxierten Anoden bildeten. Die Anode wurde in eine kommerzielle leitfähige Polymerdispersion Clevios Knano LV von Heraeus für 1 min getaucht und Ofen getrocknet, um Wasser zu entfernen. Dieser Vorgang wurde drei weitere Male wiederholt. Derselbe Tauch- und Trocknungsprozess wurde dreimal mit einer leitfähigen Polymerdispersion von Vorbereitungsbeispiel 10 wiederholt. Anschließend wurde eine handelsübliche leitende Polymerdispersion KV2 von Heraeus zur Bildung einer externen Polymerschicht aufgetragen. Nach Trocknen wurden abwechselnde Schichten einer Diaminsalzlösung und die handelsübliche leitfähige Polymerdispersion aufgetragen und 4-5 weitere Male wiederholt. Die Anoden mit den leitfähigen Polymerschichten wurden gewaschen und getrocknet, gefolgt von einer sequenziellen Beschichtung einer Graphitschicht und einer Silberschicht, um einen festen Elektrolytkondensator herzustellen. Teile wurden montiert und verpackt. Kapazität, ESR, Leckstrom und BDV wurden an verpackten Teilen gemessen.
Vergleichsbeispiel 12 (C-12)

Eine Reihe von Tantal-Kondensatoren wurde wie in der Erfindungsbeispiel 13 beschrieben hergestellt, mit der Ausnahme, dass alle 7 Zyklen der ersten leitfähigen Polymerdispersion eine kommerzielle leitfähige Polymerdispersion Clevios Knano LV verwendeten. Tabelle 1

Proben	Polyan ion	Verhältnis	D50 (nm)	Pulverladung (µFV /g)	Kapazitäts-Wiederherstellung %	ESR (mΩ )
I-1	PSSA	3.3	15	133.000	15.5	146. 0
I-2	PSSA	5	14.7	133.000	49.9	119. 1
C-1	PSSA	2.5	15.5	133.000	5.9	151. 5
C-2	PSSA	2	18.1	133.000	3.7	251. 3
C-3	PSSA	3.3	13.8	133.000	16.1	169. 5
I-3	St	3.5	12.9	133.000	52.1	145. 9
C-4	St	1.5	16.1	133.000	3.5	305. 1
C-5	St	2.6	13.3	133.000	20.7	193. 7
I-7	PSSA	5	14.7	13.000	77.9	53.7
C-8	PSSA	2.5	15.5	13.000	76.8	50.5

In Tabelle 1 Ist das Gewichtsverhältnis von Polyanion zu leitfähigem Polymer, D50 ist die durchschnittliche Partikelgröße. Beispiel I-2 zeigte unter Verwendung einer höheren Ladung (133.000 µFV/g) Teiletyp die höchste Kapazitätswiederherstellung und den niedrigsten ESR, obwohl die Aufschlämmung die niedrigste Leitfähigkeit für die PSSA-Proben aufwies. Seine Verbesserung der Kapazität kann nicht vollständig auf die niedrige durchschnittliche Partikelgröße zurückgeführt werden, da Beispiel C-3 noch eine niedrigere durchschnittliche Partikelgröße aufwies, aber die Kapazitätsverbesserung gegenüber Beispiel I-1 war minimal. Wie in den 4 und 5 dargestellt, widerspricht die Korrelation zwischen Kapazität und ESR vs. Polyanion/PEDOT Gewichtsverhältnis den Erwartungen der Technik, wie in der U.S. veröffentlichten Patent Anmeldung Nr. 2015/0279503 dargestellt. Auch, wie in 3 dargestellt, da PSSA/PEDOT Gewichtsverhältnis sich erhöht, wird die Leitfähigkeit verringert. Bessere ESR-Ergebnisse mit leitfähiger Polymerdispersion mit geringerer Leitfähigkeit stehen im Widerspruch zum gemeinsamen Verständnis der ESR-Leitfähigkeitskorrelation.
Ein besonderer Vorteil ist die Kapazitätswiederherstellung oder Cap-Wiederherstellung, die bei einer Pulverladung von größer als 100.000 µFV/g eine Cap-Wiederherstellung von wenigstens 65% erreicht werden kann. Mit einer Pulverladung von größer als 65.000 µFV/a kann eine Cap-Wiederherstellung von wenigstens 70% erreicht werden. Mit einer Ladung von größer als 45.000 µFV/a kann eine Cap-Wiederherstellung von größer als 75% erreicht werden.
Die Cap-Wiederherstellung könnte höher sein, wenn bei Tabelle 2 und Tabelle 3 auf der Grundlage des in Tabelle 4 dargestellten Ergebnisses ein in situ oder ein löslichleiter leitfähiger Polymervorläufer wie S1 oder S2 aufgebracht wird.
Die gleichen Trends werden bei leitfähiger Polymerdispersion beobachtet, die mit Polystyrol-Polystyrolsulfonsäure (ST) als ein Dotierstoff hergestellt wird. Die Dispersion mit dem höchsten Polyanion/PEDOT-Verhältnis, wurde Beispiel I-3 mit der besten Kapazität und ESR beobachtet, obwohl die Leitfähigkeit nur etwa 94 S/cm betrug. Im Gegenteil, für eine niedrigere Ladung (13,000 µFV/g) Pulver, Beispiel I-7 zeigte sehr wenig Verbesserung in der Kapazität und ESR gegenüber Beispiel C-8. Die in Tabelle 1 dargestellten Ergebnisse zeigen, dass eine erste leitfähige Polymerschicht, die ein Gewichtsverhältnis von Polyanion zu leitfähigem Polymer von größer als 3 und einer durchschnittlichen Partikelgröße von weniger als 20 nm durchschnittlichem Durchmesser (D50) aufweist, auf einen Hochleistungskondensator aufgebracht wird, die elektrischen Eigenschaften werden verbessert. Tabelle 2.

Proben Verhältnis Kapazitätsrückgewinnung% ESR (mΩ) BDV/Vf

I-4 5 70.4 102.9 1.90

C-6 2.5 12.8 143.9 1.68
Tabelle 2 zeigt die Vorteile der Erfindung mit einem weiteren höheren Ladung (65.000 µFV/g) Pulver und der Fähigkeit, eine Durchschlagspannung (BDV)/Bildungsspannung (5Vf) zu erreichen. Tabelle 3.

1000 Ratio Kapazitätswiederherstellung% ESR (mΩ) Energiekapazitäts-Zyklusänderung nach 60.000 Zyklen %

I-5 3.3 74.2 31.1 -9.4%

I-6 5 73.6 29.8 -2.7%

C-7 2.5 70.9 33.2 -28.3%

Tabelle 3 zeigt die Erfindung für einen Ladestrom bzw. eine Ladeleistung von 48.000 µFV/g. Höhere PSSA/PEDOT Verhältnisse zeigten nur etwas bessere ESR und Kapazität als C-7. Obwohl der Kapazitätsvorteil nicht sehr signifikant war, zeigte die Kapazitätsänderung in Energiekapazitäts-Zyklusänderung, dass ein höheres PSSA/EDOT-Verhältnis vorteilhaft ist, um die anfängliche Kapazität beizubehalten. Wie aus den Daten in Tabelle 3 erfahrbar ist, kann eine Reduzierung des Energiekapazitäts-Zyklus von weniger als 10 % nach 60.000 Zyklen und, noch bevorzugter, weniger als 5 % erreicht werden. Tabelle 4.

Proben	Vorläufer Polymer	Erstes leitfähiges Polymer	Verhält -nis	Kapazitätswiederherstellung%	ESR (mΩ)
I-8	S1	PEDOT - PSSA	3.3	32.6	260.0
I-9	S1	PEDOT - PSSA	5	59.3	152.4
C-9	S1	PEDOT - PSSA	2.5	10.2	326.3
C-10	S1	nichts	na	13.4	2319.3
I-10	nichts	S2/PEDOT -PSSA (1:9)	5	65.3	126.8
C-ll	S2	nichts	na	22.4	200.4
I-1	nichts	PEDOT - PSSA	3.3	15.5	146.0
I-2	nichts	PEDOT - PSSA	5	49.9	119.1

Die in Tabelle 4 dargestellten Ergebnisse zeigen, dass andere leitfähige Polymere wie in-situ PEDOT (ohne Polyanion) und lösliche PEDOT oder andere leitfähige Polymere ohne Polyanion vor der ersten Aufschlämmung und zweiten Aufschlämmung als leitfähiges Vorläuferpolymer eingesetzt werden können. In Tabelle 4 wurden vor der ersten Aufschlämmung zwei Schichten selbstdotierter PEDOT-Lösung (S1) aufgetragen. Die höchste Kapazität und niedrigste ESR wurde realisiert, wenn dem selbstdotierten leitfähigen Polymer (S1) eine Dispersion mit einem Gewichtsverhältnis von Polyanion zu leitfähigem Polymer von etwa 5 folgt. Eine Synergie wird realisiert, wenn die leitfähige Polymerdispersion mit dem Polyanion/leitfähigen Polymergewichtsverhältnis größer als 3 mit dem löslichen leitfähigen Polymer (S1) kombiniert wird. Mischen einer weiteren leitfähigen Polymerlösung (S2) mit der leitfähigen Polymerdispersion mit einem hohen Polyanionzu-leitfähigem Polymergewicht erzeugen ebenfalls einen ähnlichen Nutzen, wie das Beispiel I-10 und C-11 zeigt. Umkehren der Auftragsreihenfolge durch Eintauchen in die leitfähige Polymerdispersion, gefolgt von einer leitfähigen Polymerlösung, könnte auch einen ähnlichen Nutzen für die Kapazität bieten. Tabelle 5

Beispiele D50 (nm) Kapazitäts-Wiederherstellung % ESR (mO) DCL (µA) BDV/Vf

I-11 16.4 80.1 50.7 4.0 1.01

C-12 15.5 76.2 47.0 7.7 0.87
Die in Tabelle 5 dargestellten Ergebnisse zeigen, dass durch Zugabe von Silan-Kupplungsmittel und Epoxidverbindungen in die erste Aufschlämmung die Kapazität, Leckstrom und Durchschlagspannung (BDV) verbessert werden können. Alternativ können die Additive als separate Lösung von der ersten Aufschlämmung aufgetragen werden und dennoch eine ähnliche Leistungssteigerung erzielen. Ohne sich auf die Theorie zu beschränken, wird vermutet, dass die Epoxidverbindung einen Komplex mit den leitfähigen Polymerdispersionen bilden und die leitfähige Partikelgröße durch eine dickere isolierende Schicht um den leitfähigen Kern erhöhen kann. Dies wurde durch die Erhöhung des Partikeldurchmessers D50 bestätigt. Trotz der Partikelgrößen-Erhöhung wirkten sich die isolierenden Additive positiv auf die Imprägnierung und Abdeckung der Anodenporen aus. Das Silan-Kupplungsmittel kann auch die Adhäsion zwischen dem ersten leitfähigen Polymer und dem Dielektrikum erhöhen.
Die Erfindung wurde unter Bezugnahme auf die bevorzugten Ausführungsformen ohne Begrenzung beschrieben. Ein Fachmann würde zusätzliche Ausführungsformen und Verbesserungen realisieren, die hierin nicht ausdrücklich dargelegt sind, aber im Rahmen der Erfindung liegen, wie in den hier beigefügten Ansprüchen genauer dargelegt.
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

US 15/379729 [0001]
US 62/267707 [0001]
US 14/743195 [0001]
US 9941055 [0001]
US 13/777769 [0001]
US 9312074 [0001]
US 61/603635 [0001]
US 15/595137 [0001]
US 62/338778 [0001]
US 8058135 [0007]
US 9514888 [0008]
US 2015/0279503 [0015, 0107]
US 9030806 [0030]
US 9378898 [0058]

Claims

Verfahren zum Bilden eines Elektrolytkondensators, umfassend: Bereitstellen einer Anode, die ein Dielektrikum darauf umfasst, wobei die Anode ein gesintertes Pulver umfasst, wobei das Pulver eine Pulverladung von wenigstens 45.000 µFv/g aufweist; und Bilden einer ersten leitfähigen Polymerschicht, die wenigstens einen Abschnitt des Dielektrikums umgibt, durch Auftragen einer ersten Aufschlämmung, wobei die erste Aufschlämmung ein Polyanion und ein leitfähiges Polymer umfasst und wobei das Polyanion und das leitfähige Polymer sich Gewichtsverhältnis von größer als 3 sind, wobei das leitfähige Polymer und das Polyanion leitfähige Partikel mit einer durchschnittlichen Partikelgröße von nicht mehr als 20 nm bilden.
Verfahren zum Bilden eines Elektrolytkondensators gemäß Anspruch 1, wobei die erste Aufschlämmung eine Leitfähigkeit von nicht mehr als 200 S/cm aufweist.
Verfahren zum Bilden eines Elektrolytkondensators gemäß Anspruch 1, wobei das Gewichtsverhältnis nicht mehr als 10 beträgt.
Verfahren zum Bilden eines Elektrolytkondensators gemäß Anspruch 3, wobei das Gewichtsverhältnis nicht mehr als 6 beträgt.
Verfahren zum Bilden eines Elektrolytkondensators gemäß Anspruch 1, wobei der Elektrolytkondensator ein Durchschlagspannungs-/Bildungsspannungsverhältnis von mehr als 1 aufweist.
Verfahren zum Bilden eines Elektrolytkondensators gemäß Anspruch 1, wobei die erste Aufschlämmung durch eine Rotor-Stator-Mischvorrichtung, gefolgt von Homogenisierung hergestellt wird.
Verfahren zum Bilden eines Elektrolytkondensators gemäß Anspruch 1, wobei die Anode ein Ventilmetall umfasst, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus Al, W, Ta, Nb, Ti, Zr und Hf.
Verfahren zum Bilden eines Elektrolytkondensators gemäß Anspruch 7, wobei die Anode ein Ventilmetall umfasst, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus Niob, Aluminium, Tantal und NbO.
Verfahren zum Bilden eines Elektrolytkondensators gemäß Anspruch 8, wobei die Anode ein Tantal umfasst.
Verfahren zum Bilden eines Elektrolytkondensators gemäß Anspruch 1 ferner umfassend, Bilden einer nachfolgenden leitfähigen Polymerschicht auf der ersten leitfähigen Polymerschicht.
Verfahren zum Bilden eines Elektrolytkondensators gemäß Anspruch 10, wobei das Bilden der nachfolgenden leitfähigen Polymerschicht Auftragen einer zweiten Aufschlämmung umfasst, wobei die zweite Aufschlämmung ein zweites Polyanion und ein zweites leitfähiges Polymer umfasst.
Verfahren zum Bilden eines Elektrolytkondensators gemäß Anspruch 11, wobei das zweite Polyanion und das zweite leitfähige Polymer in einem Gewichtsverhältnis von weniger als 3 sind.
Verfahren zum Bilden eines Elektrolytkondensators gemäß Anspruch 11, wobei die zweite Aufschlämmung eine höhere Leitfähigkeit aufweist als die erste Aufschlämmung.
Verfahren zum Bilden eines Elektrolytkondensators gemäß Anspruch 1, wobei die leitfähigen Partikel ferner eine isolierende Verbindung umfassen.
Verfahren zum Bilden eines Elektrolytkondensators gemäß Anspruch 14, wobei die isolierende Verbindung wenigstens eine Silanverbindung oder eine Epoxidverbindung umfasst.
Verfahren zum Bilden eines Elektrolytkondensators gemäß Anspruch 14, wobei die isolierende Verbindung wenigstens eine Silanverbindung, eine Epoxidverbindung oder eine ionische Flüssigkeit umfasst.
Verfahren zum Bilden eines Elektrolytkondensators gemäß Anspruch 1, wobei die erste Aufschlämmung wenigstens eine ionische Flüssigkeit umfasst.
Verfahren zum Bilden eines Elektrolytkondensators gemäß Anspruch 1, wobei das leitfähige Polymer ein leitfähiges Polymer umfasst, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus Polyanilin, Polypyrrol, Polythiophen und deren Derivaten.
Verfahren zum Bilden eines Elektrolytkondensators gemäß Anspruch 18, wobei das leitfähige Polymer, ausgewählt ist aus der Gruppe, bestehend aus Poly(3,4-Ethylendioxythiophen), Poly(4-(2,3-Dihydrothieno-[3,4-b][1,4]dioxin-2-yl)methoxy)-1-Butan-Sulfonsäure, Salz), Poly(4-(2,3-Dihydrothieno-[3,4-b][1,4]dioxin-2-yl)methoxy)-1-Propansulfonsäure, Salz), Poly(4-(2,3-Dihydrothieno- [3,4-b] [1 ,4]dioxin-2-yl)methoxy)-1-methyl-1-Propansulfonsäure,Salz), Poly(4-(2,3-dihydrothieno-[3,4-b][1,4]dioxin-2-yl)methoxy Alkohol, Poly(N-Methylpyrrol), Poly(3-Methylpyrrol), Poly(3-Octylpyrrol), Poly(3-Decylpyrrol), Poly(3-Dodecylpyrrol), Poly(3,4-Dimethylpyrrol), Poly(3,4-Dibutylpyrrol), Poly(3-Carboxypyrrol), Poly(3-methyl-4-Carboxypyrrol), Poly(3-Methyl-4-Carboxyethylpyrrol), Poly(3-Methyl-4-Carboxybutylpyrrol), Poly(3-Hydroxypyrrol), Poly(3-Methoxypyrrol), Polythiophen, Poly(3-Methylthiophen), Poly(3-Hexylthiophen), Poly(3-Heptylthiophen), Poly(3-Octylthiophen), Poly(3-Decylthiophen), Poly(3-Dodecylthiophen), Poly(3-Octadecylthiophen), Poly(3-Bromothiophen), Poly(3,4-Dimethylthiophen), Poly(3,4-Dibutylthiophen), Poly(3-Hydroxythiophen), Poly(3-Methoxythiophen), Poly(3-Ethoxythiophen), Poly(3-Butoxythiophen), Poly(3-Hexyloxythiophen), Poly(3-Heptyloxythiophen), Poly(3-Octyloxythiophen), Poly(3-Decyloxythiophen), Poly(3-Dodecyloxythiophen), Poly(3-Octadecyloxythiophen), Poly(3,4-Dihydroxythiophen), Poly(3,4-Dimethoxythiophen), Poly(3,4-Ethylendioxythiophen), Poly(3,4-Propylendioxythiophen), Poly(3,4-Butendioxythiophen), Poly(3-Carboxythiophen), Poly(3-Methyl-4-Carboxythiophen), Poly(3-Methyl-4-Carboxyethylthiophen), Poly(3-Methyl-4-Carboxybutylthiophen), Polyanilin, Poly(2-Methylanilin), Poly(3-Isobutylanilin), Poly(2-Anilinsulfonat) und Poly(3-Anilinsulfonat).
Verfahren zum Bilden eines Elektrolytkondensators gemäß Anspruch 19, wobei das leitfähige Polymer Poly(3,4-Ethylendioxythiophen) ist.
Verfahren zum Bilden eines Elektrolytkondensators gemäß Anspruch 1, wobei das Polyanion wenigstens eine Styrolsulfonsäuregruppe oder eine Styrolsulfonatgruppe umfasst.
Verfahren zum Bilden eines Elektrolytkondensators gemäß Anspruch 1, wobei das Polyanion durch die Formel A definiert ist: A_xB_yC_z Formel A wobei: A Polystyrensulfonsäure oder Salz aus Polystyrensulfonat ist; B und C jeweils polymerisierte Einheiten darstellen, die mit einer Gruppe substituiert sind, die ausgewählt ist aus: -Carboxylgruppen; -C(O)OR⁶ wobei R⁶ ausgewählt ist aus der Gruppe, bestehend aus: ein Alkyl von 1 bis 20 Kohlenstoffen, gegebenenfalls substituiert mit einer funktionellen Gruppe, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Hydroxyl, Carboxyl, Amin, Epoxid, Silan, Amid, Imid, Thiol, Alken, Alkyn, Azid, Phosphat, Acrylat, Anhydrid und -(CHR⁷CH₂O)_b-R⁸ wobei: R⁷ aus einem Wasserstoff oder einem Alkyl aus 1 bis 7 Kohlenstoffen ausgewählt ist b eine ganze Zahl von 1 bis zu der Zahl ist, die ausreicht, um ein Molekulargewicht von bis zu 200.000 für die - CHR⁷CH₂O-Gruppe bereitzustellen; und R⁸ aus der Gruppe bestehend aus Wasserstoff, Silan, Phosphat, Acrylat, einem Alkyl aus 1 bis 9 Kohlenstoffen ausgewählt ist, gegebenenfalls substituiert mit einer funktionellen Gruppe, die aus der Gruppe ausgewählt ist, bestehend aus Hydroxyl, Carboxyl, Amin, Epoxid, Silan, Amid, Imid, Thiol, Alken, Alkyn, Phosphat, Azid, Acrylat und Anhydrid; -C(O)-NHR⁹ wobei: R⁹ Wasserstoff oder ein Alkyl aus 1 bis 20 Kohlenstoffen ist, gegebenenfalls substituiert mit einer funktionellen Gruppe, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus Hydroxyl, Carboxyl, Amin, Epoxid, Silan, Amid, Imid, Thiol, Alken, Alkyn, Phosphat, Azid, Acrylat und Anhydrid; -C₆H₄-R¹⁰ wobei: R¹⁰ ausgewählt ist aus: einem Wasserstoff oder Alkyl, gegebenenfalls substituiert mit einer funktionellen Gruppe, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus Hydroxyl, Carboxyl, Amin, Epoxid, Silan, Amid, Imid, Thiol, Alken, Alkyn, Phosphat, Azid, Acrylat und Anhydrid; eine reaktive Gruppe, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Hydroxyl, Carboxyl, Amin, Epoxid, Silan, Imid, Amid, Thiol, Alken, Alkyn, Phosphat, Azid, Acrylat, Anhydrid und -(O(CHR¹¹CH₂O)_d-R¹² wobei: R¹¹ ein Wasserstoff oder ein Alkyl aus 1 bis 7 Kohlenstoffen ist; d eine ganze Zahl von 1 bis zu der Zahl ist, die ausreicht, um ein Molekulargewicht von bis zu 200.000 für die -CHR¹¹CH₂O-Gruppe bereitzustellen; R¹² ausgewählt ist aus der Gruppe, bestehend aus Wasserstoff, einem Alkyl aus 1 bis 9 Kohlenstoffen, gegebenenfalls substituiert mit einer funktionellen Gruppe, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus Hydroxyl, Carboxyl, Amin, Epoxid, Silan, Amid, Imid, Thiol, Alken, Alkyn, Phosphat, Azid, Acrylat und Anhydrid; -C₆H₄-O-R¹³ wobei: R¹³ ausgewählt ist aus: einem Wasserstoff oder einem Alkyl, gegebenenfalls substituiert mit einer reaktiven Gruppe, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus Hydroxyl, Carboxyl, Amin, Epoxid, Silan, Amid, Imid, Thiol, Alken, Alkyn, Azid, Acrylat, Phosphat und Anhydrid; einer reaktiven Gruppe, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus Epoxid, Silan, Alken, Alkyn, Acrylat, Phosphat und -(CHR¹⁴CH₂O)_e-R¹⁵ wobei: R¹⁴ ein Wasserstoff oder ein Alkyl aus 1 bis 7 Kohlenstoffen ist; e eine ganze Zahl von 1 bis zu der Zahl ist, die ausreicht, um ein Molekulargewicht von bis zu 200.000 für die -CHR¹⁴CH₂O-Gruppe bereitzustellen; und R¹⁵ aus der Gruppe ausgewählt ist, bestehend aus Wasserstoff und einem Alkyl aus 1 bis 9 Kohlenstoffen, gegebenenfalls substituiert mit einer funktionellen Gruppe, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus Hydroxyl, Carboxyl, Amin, Epoxid, Silan, Amid, Imid, Thiol, Alken, Alkyn, Azid, Acrylat, Phosphat und Anhydrid; x, y und z, zusammen genommen, ausreichen, um ein Polyanion mit einem Molekulargewicht von wenigstens 100 bis nicht größer als 500.000 zu bilden, und y/x ist 0,01 bis 100; z ist 0 bis zu einem Verhältnis z/x von nicht größer als 100; y entspricht 1 bis 50 % und z entspricht 0 bis 49 % der Summe von x+y+z.
Verfahren zum Bilden eines Elektrolytkondensators gemäß Anspruch 22, wobei R⁷ ausgewählt ist aus der Gruppe, bestehend aus Wasserstoff und Methyl.
Verfahren zum Bilden eines Elektrolytkondensators gemäß Anspruch 22, wobei R¹¹ ausgewählt ist aus der Gruppe, bestehend aus Wasserstoff und Methyl.
Verfahren zum Bilden eines Elektrolytkondensators gemäß Anspruch 22, wobei R¹⁴ ausgewählt ist aus der Gruppe, bestehend aus Wasserstoff und Methyl.
Verfahren zum Bilden eines Elektrolytkondensators gemäß Anspruch 22, wobei x entspricht 50-99%; y entspricht 10 bis 30% und z entspricht 0 bis 20%.
Verfahren zum Bilden eines Elektrolytkondensators gemäß Anspruch 26, wobei x 70-90% entspricht.
Verfahren zum Bilden eines Elektrolytkondensators gemäß Anspruch 1, ferner umfassend Bilden einer leitfähigen Vorläuferschicht vorrangig dem Bilden der ersten leitfähigen Polymerschicht.
Verfahren zum Bilden eines Elektrolytkondensators gemäß Anspruch 28, wobei das Bilen der leitfähigen Vorläuferschicht eine In-situ-Polymerisation umfasst.
Verfahren zum Bilden eines Elektrolytkondensators gemäß Anspruch 28, wobei das Bilden der leitfähigen Vorläuferschicht Beschichten einer löslichen leitfähigen Polymerlösung umfasst.
Verfahren zum Bilden eines Elektrolytkondensators gemäß Anspruch 30, wobei die leitfähige Vorläuferschicht kein Polyanion umfasst.
Verfahren zum Bilden eines Elektrolytkondensators gemäß Anspruch 30, ferner umfassend Vernetzen des löslichen leitfähigen Polymers.
Verfahren zum Bilden eines Elektrolytkondensators gemäß Anspruch 1, wobei der Kondensator eine Kapazitätswiederherstellung von wenigstens von wenigstens 65 % aufweist.
Verfahren zum Bilden eines Elektrolytkondensators gemäß Anspruch 33, wobei der Kondensator eine Kapazitätswiederherstellung von wenigstens von wenigstens 70% aufweist.
Verfahren zum Bilden eines Elektrolytkondensators gemäß Anspruch 34, wobei der Kondensator eine Kapazitätswiederherstellung von wenigstens von wenigstens 75% aufweist.
Verfahren zum Bilden eines Elektrolytkondensators gemäß Anspruch 1, wobei der Kondensator eine Kapazitätsreduktion von weniger als 5% nach 60.000 Zyklen Lade/Entladezyklus bei Nennspannung aufweist.
Verfahren zum Bilden eines Elektrolytkondensators gemäß Anspruch 36, wobei der Kondensator eine Kapazitätsreduktion von weniger als 10% nach 60.000 Zyklen Lade/Entladezyklus bei Nennspannung aufweist.
Elektrolytkondensator, umfassend: eine Anode, die ein Dielektrikum darauf umfasst, wobei die Anode ein gesintertes Pulver umfasst, wobei das Pulver eine Pulverladung von wenigstens 45.000 µFv/g aufweist; und eine erste leitfähige Polymerschicht, die wenigstens einen Abschnitt des Dielektrikums umgibt, wobei das erste leitfähige Polymer ein Polyanion und ein leitfähiges Polymer umfasst und wobei das Polyanion und das leitfähige Polymer in einem Gewichtsverhältnis von größer als 3 sind, wobei das leitfähige Polymer und das Polyanion leitfähige Partikel mit einer durchschnittlichen Partikelgröße von nicht größer als 20 nm sind.
Elektrolytkondensator gemäß Anspruch 38, wobei das Gewichtsverhältnis nicht mehr als 10 beträgt.
Elektrolytkondensator gemäß Anspruchs 39, wobei das Gewichtsverhältnis nicht mehr als 6 beträgt.
Elektrolytkondensator gemäß Anspruch 38, aufweisend ein Durchbruchspannungs-/Bildungsspannungsverhältnis von größer als 1.
Elektrolytkondensator gemäß Anspruch 38, wobei die Anode ein Ventilmetall umfasst, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus Al, W, Ta, Nb, Ti, Zr und Hf.
Elektrolytkondensator gemäß Anspruch 42, wobei die Anode ein Ventilmetall umfasst, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus Niob, Aluminium, Tantal und NbO.
Elektrolytkondensator gemäß Anspruch 43, wobei die Anode Tantal umfasst.
Elektrolytkondensator gemäß Anspruch 38, wobei die leitfähigen Polymerpartikel eine isolierende Verbindung umfassen.
Elektrolytkondensator gemäß Anspruch 45, wobei die isolierende Verbindung eine Silanverbindung oder eine Epoxidverbindung umfasst.
Elektrolytkondensator gemäß Anspruch 45, wobei die isolierende Verbindung wenigstens eine ionische Flüssigkeit umfasst.
Elektrolytkondensator gemäß Anspruch 38 ferner umfassend eine nachfolgende leitfähige Polymerschicht auf der ersten leitfähigen Polymerschicht.
Elektrolytkondensator gemäß Anspruch 48, wobei die nachfolgende leitfähige Polymerschicht ein zweites Polyanion und ein zweites leitfähiges Polymer umfasst.
Elektrolytkondensator gemäß Anspruch 49, wobei das zweite Polyanion und das zweite leitfähige Polymer in einem Gewichtsverhältnis von weniger als 3 sind.
Elektrolytkondensator gemäß Anspruch 38, wobei das leitfähige Polymer ein leitfähiges Polymer, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus Polyanilin, Polypyrrol, Polythiophen und deren Derivaten umfasst.
Elektrolytkondensator gemäß Anspruch 51 , wobei das leitfähige Polymer ausgewählt ist aus der Gruppe, bestehend aus Poly(3,4-Ethylendioxythiophen), Poly(4-(2,3-Dihydrothieno-[3,4-b][1,4]dioxin-2-yl)methoxy)-1-ButanSulfonsäure, Salz), Poly(4-(2,3-Dihydrothieno-[3,4-b][1,4]dioxin-2-yl)methoxy)-1-Propan-Sulfonsäure, Salz), Poly(4-(2,3-Dihydrothieno-[3,4-b][l,4]dioxin-2-yl)methoxy)-1-methyl-1-Propan-Sulfonsäure, Salz), Poly(4-(2,3-Dihydrothieno-[3,4-b][1,4]dioxin-2-yl)methoxy Alkohol, Poly(N-Methylpyrrol), Poly(3-Methylpyrrol), Poly(3-Octylpyrrol), Poly(3-Decylpyrrol), Poly(3-Dodecylpyrrol), Poly(3,4-Dimethylpyrrol), Poly(3,4-Dibutylpyrrol), Poly(3-Carboxypyrrol), Poly(3-Methyl-4-Carboxypyrrol), Poly(3-Methyl-4-Carboxyethylpyrrol), Poly(3-Methyl-4-Carboxybutylpyrrol), Poly(3-Hydroxypyrrol), Poly(3-Methoxypyrrol), Polythiophen, Poly(3-Methylthiophen), Poly(3-Hexylthiophen), Poly(3-Heptylthiophen), Poly(3-Octylthiophen), Poly(3-Decylthiophen), Poly(3-Dodecylthiophen), Poly(3-Octadecylthiophen), Poly(3-Bromothiophen), Poly(3,4-Dimethylthiophen), Poly(3,4-Dibutylthiophen), Poly(3-Hydroxythiophen), Poly(3-Methoxythiophen), Poly(3-Ethoxythiophen), Poly(3-Butoxythiophen), Poly(3-Hexyloxythiophen), Poly(3-Heptyloxythiophen), Poly(3-Octyloxythiophen), Poly(3-Decyloxythiophen), Poly(3-Dodecyloxythiophen), Poly(3-Octadecyloxythiophen), Poly(3,4-Dihydroxythiophen), Poly(3,4-Dimethoxythiophen), Poly(3,4-Ethylendioxythiophen), Poly(3,4-Propylendioxythiophen), Poly(3,4-Butendioxythiophen), Poly(3-Carboxythiophen), Poly(3-Methyl-4-Carboxythiophen), Poly(3-Methyl-4-Carboxyethylthiophen), Poly(3-Methyl-4-Carboxybutylthiophen), Polyanilin, Poly(2-Methylanilin), Poly(3-Isobutylanilin), Poly(2-Anilinsulfonat) und Poly(3-Anilinsulfonat).
Elektrolytkondensator gemäß Anspruch 52, wobei das leitfähige Polymer Poly(3,4-Ethylendioxythiophen) ist.
Elektrolytkondensator gemäß Anspruch 52, wobei das Polyanion wenigstens eine von einer Styrolsulfonsäuregruppe oder eine Styrolsulfonatgruppe umfasst.
Elektrolytkondensator gemäß Anspruch 38, wobei das Polyanion durch die Formel A definiert ist: A_xB_yC_z Formel A wobei: A Polystyrensulfonsäure oder Salz aus Polystyrensulfonat ist; B und C jeweils polymerisierte Einheiten darstellen, die mit einer Gruppe substituiert sind, ausgewählt aus: -Carboxylgruppen; -C(O)OR⁶ wobei R⁶ ausgewählt ist aus der Gruppe, bestehend aus: einem Alkyl aus 1 bis 20 Kohlenstoffen, gegebenenfalls substituiert mit einer funktionellen Gruppe, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus Hydroxyl, Carboxyl, Amin, Epoxid, Silan, Amid, Imid, Thiol, Alken, Alkyn, Azid, Phosphat, Acrylat, Anhydrid und -(CHR⁷CH₂O)_b-R⁸ wobei: R⁷ ausgewählt ist aus einem Wasserstoff oder einem Alkyl aus 1 bis 7 Kohlenstoffen b eine ganze Zahl von 1 bis zu der Zahl ist, die ausreicht, um ein Molekulargewicht von bis zu 200.000 für die - CHR⁷CH₂O-Gruppe bereitzustellen; und R⁸ ausgewählt ist aus der Gruppe, bestehend aus Wasserstoff, Silan, Phosphat, Acrylat, einem Alkyl aus 1 bis 9 Kohlenstoffen, gegebenenfalls substituiert mit einer funktionellen Gruppe, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus Hydroxyl, Carboxyl, Amin, Epoxid, Silan, Amid, Imid, Thiol, Alken, Alkyn, Phosphat, Azid, Acrylat und Anhydrid; -C(O)-NHR⁹ wobei: R⁹ Wasserstoff oder ein Alkyl aus 1 bis 20 Kohlenstoffen ist gegebenenfalls substituiert mit einer funktionellen Gruppe, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus Hydroxyl, Carboxyl, Amin, Epoxid, Silan, Amid, Imid, Thiol, Alken, Alkyn, Phosphat, Azid, Acrylat und Anhydrid; -C₆H₄-R¹⁰ wobei: R¹⁰ ausgewählt ist aus: einem Wasserstoff oder einem Alkyl, gegebenenfalls substituiert mit einer funktionellen Gruppe, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus Hydroxyl, Carboxyl, Amin, Epoxid, Silan, Amid, Imid, Thiol, Alken, Alkyn, Phosphat, Azid, Acrylat und Anhydrid; eine reaktive Gruppe, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus Hydroxyl, Carboxyl, Amin, Epoxid, Silan, Imid, Amid, Thiol, Alken, Alkyn, Phosphat, Azid, Acrylat, Anhydrid und -(O(CHR¹¹CH₂O)_d-R¹² wobei: R¹¹ ein Wasserstoff oder ein Alkyl aus 1 bis 7 Kohlenstoffen ist; d eine ganze Zahl von 1 bis zu der Zahl ist, die ausreicht, um ein Molekulargewicht von bis zu 200.000 für die -CHR¹¹CH₂O-Gruppe bereitzustellen; R¹² ausgewählt ist aus der Gruppe, bestehend aus Wasserstoff, einem Alkyl aus 1 bis 9 Kohlenstoffen, gegebenenfalls substituiert mit einer funktionellen Gruppe, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus Hydroxyl, Carboxyl, Amin, Epoxid, Silan, Amid, Imid, Thiol, Alken, Alkyn, Phosphat, Azid, Acrylat und Anhydrid; -C₆H₄-O-R¹³ wobei: R¹³ ausgewählt ist aus: einem Wasserstoff oder einem Alkyl, gegebenenfalls substituiert mit einer reaktiven Gruppe, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus Hydroxyl, Carboxyl, Amin, Epoxid, Silan, Amid, Imid, Thiol, Alken, Alkyn, Azid, Acrylat, Phosphat und Anhydrid; einer reaktiven Gruppe, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus Epoxid, Silan, Alken, Alkyn, Acrylat, Phosphat und -(CHR¹⁴CH₂O)_e-R¹⁵ wobei: R¹⁴ ein Wasserstoff oder ein Alkyl aus 1 bis 7 Kohlenstoffen ist; e eine ganze Zahl von 1 bis zu der Zahl ist, die ausreicht, um ein Molekulargewicht von bis zu 200.000 für die -CHR¹⁴CH₂O-Gruppe bereitzustellen; und R¹⁵ ausgewählt ist aus der Gruppe, bestehend aus Wasserstoff und einem Alkyl aus 1 bis 9 Kohlenstoffen, gegebenenfalls substituiert mit einer funktionellen Gruppe, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus Hydroxyl, Carboxyl, Amin, Epoxid, Silan, Amid, Imid, Thiol, Alken, Alkyn, Azid, Acrylat, Phosphat und Anhydrid; und x, y und z, zusammen genommen, ausreichen, um ein Polyanion mit einem Molekulargewicht von wenigstens 100 bis nicht mehr als 500.000 zu bilden, und y/x 0,01 bis 100 ist; z 0 bis zu einem Verhältnis z/x von nicht mehr als 100 ist; y entspricht 1 bis 50 % und z entspricht 0 bis 49 % der Summe von x+y+z.
Elektrolytkondensator gemäß Anspruch 55, wobei R⁷ ausgewählt ist aus der Gruppe, bestehend aus Wasserstoff und Methyl.
Elektrolytkondensator gemäß Anspruch 55, wobei R¹¹ ausgewählt ist aus der Gruppe, bestehend aus Wasserstoff und Methyl.
Elektrolytkondensator gemäß Anspruch 55, wobei R¹⁴ ausgewählt ist aus der Gruppe, bestehend aus Wasserstoff und Methyl.
Elektrolytkondensator gemäß Anspruch 55, wobei x 50-99% entspricht; y entspricht 10 bis 30% und z entspricht 0 bis 20%.
Elektrolytkondensator gemäß Anspruch 59, wobei x 70-90% entspricht.
Elektrolytkondensator gemäß Anspruch 38, ferner umfassend eine leitfähige Vorläuferschicht vorrangig zwischen der ersten leitfähigen Polymerschicht und dem Dielektrikum.
Elektrolytkondensator gemäß Anspruch 61, wobei die leitfähige Vorläuferschicht kein Polyanion umfasst.
Elektrolytkondensator gemäß Anspruch 61, wobei die leitfähige Vorläuferschicht vernetzt ist.
Elektrolytkondensator gemäß Anspruch 38, wobei der Kondensator eine Kapazitätswiederherstellung von wenigstens von wenigstens 65% aufweist.
Elektrolytkondensator gemäß Anspruch 64, wobei der Kondensator eine Kapazitätswiederherstellung von wenigstens von wenigstens 70% aufweist.
Elektrolytkondensator gemäß Anspruch 65, wobei der Kondensator eine Kapazitätswiederherstellung von wenigstens von wenigstens 75% aufweist.
Elektrolytkondensator gemäß Anspruch 38, wobei der Kondensator eine Kapazitätsreduktion von weniger als 5% nach 60.000 Zyklen des Lade/Entladezyklus bei Nennspannung aufweist.
Elektrolytkondensator gemäß Anspruch 67, wobei der Kondensator eine Kapazitätsreduktion von weniger als 10% nach 60.000 Zyklen des Lade/Entladezyklus bei Nennspannung aufweist.