FR3010824A1

FR3010824A1 -

Info

Publication number: FR3010824A1
Application number: FR1458468A
Authority: FR
Inventors: Jan Petrzilek; Martin Biler; Mitchell D Weaver
Original assignee: AVX Corp
Current assignee: Kyocera Avx Components Corp Us
Priority date: 2013-09-16
Filing date: 2014-09-10
Publication date: 2015-03-20
Anticipated expiration: 2034-09-10
Also published as: CN104465106B; US9183991B2; US20150077902A1; FR3010824B1; HK1203688A1; CN104465106A; DE102014217946A1

Abstract

L'invention concerne un condensateur (100) à électrolyte liquide contenant un boîtier (12) à l'intérieur duquel est positionnée une anode (20) formée à partir d'un corps poreux fritté (22) oxydé anodiquement et un électrolyte de travail fluide. Le boîtier (12) contient un revêtement conducteur disposé sur une surface d'un substrat métallique. Le boîtier (12) contient un substrat métallique revêtu d'un revêtement conducteur. Le revêtement conducteur contient une couche de polymère conducteur formée par le biais d'une polymérisation électrochimique anodique (« électropolymérisation ») d'une suspension colloïdale sur la surface du substrat métallique. Le revêtement conducteur contient également une précouche qui est de nature discontinue et contient une pluralité de projections discrètes d'un matériau conducteur qui sont déposées sur la surface du substrat métallique selon un mode espacé de sorte qu'elles forment des structures de type « îlots ».

Description

REVETEMENT ELECTROPOLYMERISE POUR CONDENSATEUR A ELECTROLYTE LIQUIDE Les condensateurs électrolytiques ont d'ordinaire une plus grande capacité par volume unitaire que certains autres types de condensateurs, ce qui rend leur utilisation précieuse dans les circuits électriques à tension relativement élevée et basse fréquence. Un type de condensateur qui a été développé est un condensateur à électrolyte « liquide » qui inclut une anode en poudre de tantale frittée. Ces condensateurs au tantale subissent tout d'abord une oxydation électrochimique qui forme un revêtement en couche d'oxyde agissant comme un diélectrique sur l'ensemble des surfaces externe et interne du corps de tantale.. Les condensateurs au tantale anodisés peuvent ensuite être scellés à l'intérieur d'un boîtier métallique (par exemple, en tantale) contenant une solution électrolyte liquide. Pour améliorer la capacité, on applique souvent au boîtier métallique un matériau conducteur finement divisé qui est formé à partir de charbon activé ou d'oxyde de ruthénium.

Malheureusement, cependant, ces revêtements sont coûteux et peuvent également se détacher facilement dans certaines conditions. De ce fait, il continue d'exister un besoin en un condensateur à électrolyte liquide amélioré.

Un mode de réalisation de la présente invention divulgue un condensateur à électrolyte liquide qui comprend une anode formée à partir d'un corps poreux fritté oxydé anodiquement, un électrolyte de travail fluide et un boîtier à l'intérieur duquel sont positionnés l'anode et l'électrolyte de travail. Le boîtier contient un revêtement conducteur disposé sur une surface d'un substrat métallique. Le revêtement contient une précouche discontinue qui contient une pluralité de projections discrètes en un matériau conducteur déposées sur la surface du substrat métallique selon un mode espacé, de sorte que les projections couvrent d'environ 5 % à environ 80 % de la surface du substrat métallique. Le revêtement contient également une couche de polymère conducteur qui recouvre la précouche discontinue, la couche de polymère conducteur étant formée par polymérisation électrolytique d'une suspension colloïdale qui inclut un monomère précurseur. Un autre mode de réalisation de la présente invention divulgue un procédé de formation d'un boîtier d'un condensateur à électrolyte liquide. Le procédé comprend la formation d'une précouche discontinue sur une surface d'un substrat métallique, la précouche contenant une pluralité de projections discrètes en un matériau conducteur déposées sur la surface du substrat métallique selon un mode espacé, de sorte que les projections couvrent d'environ 5 % à environ 80 % de la surface du substrat métallique. Une suspension colloïdale est appliquée au substrat métallique qui comprend un monomère précurseur. Une électrode est placée en contact avec le substrat métallique, et une charge de courant est fournie à l'électrode pour induire une électrolyse et une polymérisation oxydative du monomère précurseur, formant ainsi une couche de polymère conducteur qui recouvre la précouche. D'autres caractéristiques et aspects de la présente invention sont décrits dans de plus amples 5 détails ci-après. Une description complète et habilitante de la présente invention, et notamment du meilleur mode de réalisation de celle-ci, destinée à un homme du métier, est plus particulièrement exposée dans le reste du 10 Mémoire, avec référence aux figures jointes, sur lesquelles : la figure 1 est une représentation schématique d'un mode de réalisation du condensateur à électrolyte liquide de la présente invention ; 15 la figure 2 est une vue en perspective d'un mode de réalisation d'une anode qui peut être employée dans le condensateur à électrolyte liquide ; la figure 3 est une vue de côté de l'anode de la figure 2 ; 20 la figure 4 est une vue de dessus de l'anode de la figure 2 ; la figure 5 est une vue de dessus d'un autre mode de réalisation d'une anode qui peut être employé dans le condensateur à électrolyte liquide de la présente 25 invention ; la figure 6 est une microphotographie FESEM (grossissement 25k) montrant la structure tantale/palladium/PEDT d'un échantillon formé dans l'exemple 1 ; et la figure 7 est une microphotographie FESEM (grossissement 25k) montrant la structure tantale/PEDT d'un échantillon formé dans l'exemple 2. L'utilisation répétée de caractères de référence dans le présent Mémoire et les dessins est censée représenter les mêmes caractéristiques ou éléments ou des caractéristiques ou éléments analogues de la présente invention. Il doit être entendu par l'homme du métier que la présente analyse est une description d'exemples de modes de réalisation uniquement et n'est pas censée limiter les aspects les plus larges de la présente invention. En règle générale, la présente invention concerne un condensateur à électrolyte liquide qui contient un boîtier à l'intérieur duquel est positionnée une anode formée à partir d'un corps poreux fritté oxydé anodiquement et un électrolyte de travail fluide. Le boîtier contient un substrat métallique revêtu avec un revêtement conducteur. Le degré de contact de surface entre le revêtement conducteur et la surface du boîtier métallique est amélioré dans la présente invention en contrôlant sélectivement la manière dont est formé le revêtement. Plus particulièrement, le revêtement conducteur contient une couche de polymère conducteur formée à partir de la polymérisation électrochimique anodique (« électropolymérisation ») d'une suspension colloïdale sur la surface du substrat métallique. L'utilisation d'une suspension colloïdale peut améliorer le degré de couverture de surface et la conductivité globale du revêtement, et permettre aux chaînes oligomères de croître de façon immédiatement adjacente à la surface du substrat métallique, ce qui peut améliorer la solidité et la-stabilité mécanique. Pour améliorer encore l'aptitude de la couche de 5 polymère conducteur à rester collée au substrat métallique, le revêtement conducteur contient également une précouche qui est dè nature discontinue et contient une pluralité de projections discrètes en un conducteur qui sont déposées sur la 10 métallique selon un mode espacé forment des structures de type « îlots projections discrètes peuvent rugosifier de matériau substrat qu'elles ». Ces manière surface du de sorte efficace la surface du substrat métallique, améliorant ainsi l'aptitude de la couche de polymère conducteur à 15 y adhérer. En raison de sa nature discontinue, une partie importante de la couche de polymère conducteur peut également être directement en contact avec le substrat métallique, ce qui peut réduire la RSE et améliorer la capacité. A cet égard, la couverture de 20 surface des projections sur le substrat métallique peut également être sélectivement contrôlée pour aider à obtenir la performance électrique souhaitée. Par exemple, la couverture de surface des projections est d'ordinaire d'environ 5 % à environ 80 %, dans certains 25 modes de réalisation, d'environ 10 % à environ 70 %, et dans certains modes de réalisation, d'environ 15 % à environ 60 %. La taille moyenne des projections peut de même être d'environ 50 nanomètres à environ 500 micromètres, dans certains modes de réalisation, 30 d'environ 1 à environ 250 micromètres, et dans certains modes de réalisation, d'environ 5 à environ 100 micromètres. Nous allons maintenant décrire plusieurs modes de réalisation de la présente invention dans de plus 5 amples détails. Boîtier A. Substrat métallique 10 Le substrat métallique peut servir de cathode pour le condensateur et peut être formé à partir d'une variété de métaux différents, tels que le tantale, le niobium, l'aluminium, le nickel, l'hafnium, le titane, le cuivre, l'argent, l'acier (par exemple, inoxydable), 15 des alliages de ceux-ci, des composites de ceux-ci (par exemple, un métal revêtu d'oxyde électroconducteur), et autres. Le tantale est particulièrement adapté à une utilisation dans la présente invention. La configuration géométrique du substrat peut généralement 20 varier comme le sait bien l'homme du métier, telle que sous la forme d'une pellicule, d'une feuille, d'un écran, d'un récipient, d'une boîte, etc. Le substrat métallique peut former l'ensemble ou une partie du boîtier pour le condensateur, ou il peut être 25 simplement appliqué sur le boîtier. Indépendamment, le substrat peut avoir une diversité de formes, telles que généralement cylindrique, en D, rectangulaire, triangulaire, prismatique, etc. Si souhaité une surface du substrat peut être rugosifiée pour augmenter sa 30 surface active et augmenter le degré auquel un matériau peut être apte à y adhérer. Dans un mode de réalisation, par exemple, une surface du substrat est décapée chimiquement, comme par application d'une solution d'une substance corrosive (par exemple, de l'acide chlorhydrique) sur la surface. La rugosification mécanique peut également être employée. Par exemple, une surface du substrat peut être décapée par projection d'abrasif en propulsant un flux de milieu abrasif (par exemple, du sable) contre au moins une partie de sa surface.

Si souhaité, une couche diélectrique peut être formée sur le substrat métallique avant application du revêtement conducteur de telle sorte à être positionnée entre le substrat et le revêtement. L'épaisseur de la couche diélectrique peut être contrôlée dans une certaine plage, d'environ 10 nanomètres à environ 500 nanomètres, dans certains modes de réalisation, d'environ 15 nanomètres à environ 200 nanomètres, dans certains modes de réalisation, d'environ 20 nanomètres à environ 100 nanomètres, et dans certains modes de réalisation, d'environ 30 nanomètres à environ 80 nanomètres. Sans pour autant souhaiter se borner à la théorie, on pense que les acides souvent présents dans l'électrolyte de travail peuvent subir des réactions secondaires avec le substrat métallique (par exemple, du tantale) à des températures relativement élevées. La présence d'une couche diélectrique relativement épaisse peut par conséquent aider à passiver le substrat métallique, et ainsi, à minimiser la probabilité pour que l'électrolyte de travail réagisse avec le substrat pour réduire sa conductivité et augmenter la RSE. En assurant un contrôle de l'épaisseur dans les plages indiquées ci-dessus, cependant, la conductivité du boîtier n'est pas réduite dans une mesure telle que les propriétés électriques du condensateur sont altérées de manière négative.

Une surface du substrat métallique (par exemple, la surface intérieure) peut être soumise à une tension pour lancer la formation anodique (« anodisation ») d'un film d'oxyde (couche diélectrique) comme décrit plus haut. Par exemple, un substrat de tantale (Ta) peut être anodisé pour former une couche diélectrique de pentoxyde de tantale (Ta205). L'anodisation peut être effectuée en appliquant initialement un électrolyte sur le substrat métallique, comme en plongeant le substrat dans un bain qui contient l'électrolyte, et en appliquant ensuite un courant. L'électrolyte est généralement sous la forme d'un liquide, tel qu'une solution (par exemple, aqueuse ou non aqueuse), une dispersion, une fusion, etc. Un solvant est généralement employé dans l'électrolyte, tel que de l'eau (par exemple, de l'eau désionisée) ; des éthers (par exemple, de l'éther diéthylique et du tétrahydrofurane) ; des alcools (par exemple, du méthanol, de l'éthanol, du n-propanol, de l'isopropanol et du butanol) ; des triglycérides ; des cétones (par exemple, de l'acétone, du méthyl éthyl cétone et du méthyl isobutyl cétone) ; des esters (par exemple, de l'acétate d'éthyle, de l'acétate de butyle, de l'acétate d'éther de diéthylène glycol et de l'acétate de méthoxypropyle) ; des amides (par exemple, du diméthylformamide, du diméthylacétamide, de l'amide d'acide gras diméthylcaprylique/caprique et des N- alkylpyrrolidones) ; des nitriles (par exemple, de l'acétonitrile, du propionitrile, du butyronitrile et du benzonitrile) ; des sulfoxydes ou sulfones (par exemple, du diméthyl sulfoxyde (DMSO) et du,sulfolane) ; et autres. Le solvant peut constituer d'environ 50 % en poids à environ 99,9 % en poids, dans certains modes de réalisation, d'environ 75 % en poids à environ 99 % en poids et dans certains modes de réalisation, d'environ 80 % en poids à environ 95 % en poids de l'électrolyte.

Bien que cela ne soit pas nécessairement requis, l'utilisation d'un solvant aqueux (par exemple, d'eau) est souvent souhaitée pour faciliter la formation d'un oxyde. Effectivement, l'eau peut constituer environ 1 % en poids ou plus, dans certains modes de réalisation, environ 10 % en poids ou plus, dans certains modes de réalisation, environ 50 % en poids ou plus, dans certains modes de réalisation, environ 70 % en poids ou plus, et dans certains modes de réalisation, environ 90 % en poids à 100 % en poids du/des solvant(s) utilisé(s) dans l'électrolyte. L'électrolyte est électroconducteur et peut avoir une conductivité électrique d'environ 1 milliSiemens par centimètre (« mS/cm ») ou plus, dans certains modes de réalisation, d'environ 30 mS/cm ou plus, et dans certains modes de réalisation, d'environ 40 mS/cm ou plus à environ 100 mS/cm, déterminée à une température de 25 °C. Pour améliorer la conductivité électrique de l'électrolyte, il est possible d'employer un composé qui est capable de se dissocier dans le solvant pour former des ions. Les composés ioniques appropriés à cette fin peuvent inclure, par exemple, les acides, tels que l'acide chlorhydrique, l'acide nitrique, l'acide sulfurique, l'acide phosphorique, l'acide polyphosphorique, l'acide borique, l'acide boronique, etc. ; les acides organiques, incluant les acides carboxyliques, tels que l'acide acrylique, l'acide méthacrylique, l'acide malonique, l'acide succinique, l'acide salicylique, l'acide sulfosalicylique, l'acide adipique, l'acide maléique, l'acide malique, l'acide oléique, l'acide gallique, l'acide tartarique, l'acide citrique, l'acide formique, l'acide acétique, l'acide glycolique, l'acide oxalique, l'acide propionique, l'acide phtalique, l'acide isophtalique, l'acide glutarique, l'acide gluconique, l'acide lactique, l'acide aspartique, l'acide glutaminique, l'acide itaconique, l'acide trifluoroacétique, l'acide barbiturique, l'acide cinnamique, l'acide benzoïque, l'acide 4-hydroxybenzoïque, l'acide aminobenzoïque, etc. ; les acides sulfoniques, tels que l'acide méthanesulfonique, l'acide benzènesulfonique, l'acide toluènesulfonique, l'acide trifluorométhanesulfonique, l'acide styrènesulfonique, l'acide naphthalènedisulfonique, l'acide hydroxybenzènesulfonique, l'acide dodéôylsulfonique, l'acide dodécylbenzènesulfonique, etc. ; les acides polymères, tels que l'acide poly(acrylique) ou poly(méthacrylique) et les copolymères de ceux-ci (par exemple, copolymères maléique-acrylique, sulfoniqueacrylique et styrène-acrylique), l'acide carraghénique, le cellulose de carboxyméthYle, l'acide alginique, etc. ; et autres. La concentration des composés ioniques est sélectionnée pour obtenir la conductivité électrique souhaitée. Par exemple, un acide (par exemple, l'acide phosphorique) peut constituer d'environ 0,01 % en poids à environ 5 % en poids, dans certains modes de réalisation, d'environ 0,05 % en poids à environ 0,8 % en poids, et dans certains modes de réalisation, d'environ 0,1 % en poids à environ 0,5 % en poids de l'électrolyte. Si souhaité, des mélanges de composés ioniques peuvent également être employés dans l'électrolyte.

Un courant est passé à travers l'électrolyte pour former la couche diélectrique. La valeur de la tension gère la charge (courant multiplié par temps) et ainsi, l'épaisseur de la couche diélectrique. Par exemple, l'alimentation peut être réglée initialement à un mode galvanostatique jusqu'à ce que la tension requise soit atteinte. Ensuite, l'alimentation peut être commutée sur un mode potentiostatique dans lequel la tension est maintenue constante pour assurer que l'épaisseur de diélectrique souhaitée soit formée sur la surface du substrat métallique. Bien évidemment, d'autres procédés connus peuvent également être employés, tels que des procédés par impulsions. Indépendamment, pour permettre d'obtenir l'épaisseur souhaitée de la couche diélectrique telle qu'indiquée plus haut, la tension de formation utilisée lors de l'anodisation, qui est d'ordinaire égale à la tension pic, est d'ordinaire élevée, d'environ 5 volts ou plus, dans certains modes de réalisation, d'environ 7 volts ou plus, dans certains modes de réalisation, d'environ 10 volts à environ 25 volts, et dans certains modes de réalisation, d'environ 12 à environ 22 volts. Le niveau de tension peut varier (par exemple, augmenter) ou rester constant dans cette plage. La température de la solution d'anodisation peut aller d'environ 10 °C à environ 200 °C, dans certains modes de réalisation, d'environ 20 °C à environ 150 °C, et dans certains modes de réalisation, d'environ 30 °C à environ 100 °C. La couche diélectrique résultante peut ainsi être formée sur la surface du substrat métallique, comme décrit plus haut.

B. Revêtement conducteur Le revêtement conducteur est disposé sur une surface du substrat métallique (par exemple, sur la surface intérieure) pour servir de matériau électrochimiquement actif pour le condensateur et inclut une précouche et une couche de polymère conducteur. N'importe quel nombre de couches peut être employé dans le revêtement. Par exemple, le revêtement peut contenir une ou plusieurs précouches et une ou plusieurs couches de polymère conducteur. D'autres couches peuvent également être employées dans le revêtement si souhaité. Alors que l'agencement particulier des couches individuelles peut varier, il est d'ordinaire souhaitable qu'au moins une précouche recouvre le substrat métallique, et qu'au moins une couche de polymère conducteur recouvre la précouche afin que la précouche soit positionnée entre la couche de polymère conducteur et le substrat métallique. i. Précouche N'importe lequel d'une diversité de matériaux différents peut généralement être employé dans la présente invention pour former la précouche discontinue. Par exemple, il est possible d'employer un matériau particulaire qui inclut des particules conductrices, telles que celles formées à partir de ruthénium, d'iridium, de nickel, de rhodium, de rhénium, de cobalt, de tungstène, de manganèse, de tantale, de niobium, de molybdène, de plomb, de titane, de platine, de palladium et d'osmium, ainsi que des combinaisons de ces métaux. Des particules conductrices d'oxyde non isolant peuvent également être employées. Les oxydes appropriés peuvent inclure un métal choisi dans le groupe constitué du ruthénium, de l'iridium, du nickel, du rhodium, du rhénium, du cobalt, du tungstène, du manganèse, du tantale, du niobium, du molybdène, du plomb, du titane, du platine, du palladium et de l'osmium, ainsi que des combinaisons de ces métaux. Les oxydes de métal particulièrement appropriés incluent le dioxyde de ruthénium, l'oxyde de niobium, le dioxyde de niobium, l'oxyde d'iridium et le dioxyde de manganèse. Il est possible d'employer des particules carbonées qui ont le niveau souhaité de conductivité, telles que le charbon activé, le noir de carbone, le graphite, etc.

Certaines formes appropriées de charbon activé et les techniques de formation de celles-ci sont décrites dans les brevets U.S. n° 5 726 118 d'Ivey et al et 5 858 911 de Wellen et al. Dans des modes de réalisation particulièrement 30 appropriés, la précouche peut être formée à partir d'un métal noble qui peut encore améliorer la performance électrique du condensateur en aidant à minimiser les réactions électrochimiques entre les composants du revêtement et l'électrolyte fluide, ce qui pourrait sinon générer des radicaux d'hydrogène réactifs qui conduisent à la fragilisation du substrat métallique et à une dégradation de la performance (par exemple, augmentation de la résistance série équivalente (« RSE »), réduction de la capacité, etc.). Plus particulièrement, les présents inventeurs pensent que le métal noble peut agir comme un catalyseur pour amener les réactions électrochimiques vers la formation d'hydrogène gazeux, qui est moins réactif que les radicaux d'hydrogène et a ainsi moins d'effets néfastes sur la performance du condensateur.

Les métaux nobles appropriés peuvent inclure le ruthénium, le rhodium, le palladium, l'argent, l'osmium, l'iridium, le platine et l'or. Les métaux nobles de la famille des platines, tels que le ruthénium, le rhodium, le palladium, l'osmium, l'iridium et le platine, sont particulièrement adaptés à une utilisation dans la présente invention. N'importe laquelle d'une variété de techniques connues peut généralement être employée pour appliquer la couche de métal noble sur le substrat métallique. Parmi les procédés appropriés, on trouve, par exemple, le placage électrolytique, le dépôt en phase vapeur, le dépôt autocatalytique, etc., tels que décrits dans les brevets U.S. n° 4 780 797 de Libby et 3 628 103 de Booe. Comme connu dans l'art, par exemple, le dépôt autocatalytique peut reposer sur la présence d'un agent réducteur (par exemple, de l'hypophosphite de sodium hydraté) qui peut réagir avec des ions de métal noble pour déposer un métal noble sur une surface du substrat métallique. L'ion de métal noble peut être présent sous la forme d'un sel, tel qu'un chlorure de métal noble (par exemple, chlorure de palladium), d'un bromure, d'un cyanure, d'un fluorure, d'un iodure, d'un hydrate d'oxyde, d'un sélénite, d'un sulfate, etc. Le sel et l'agent réducteur peuvent être appliqués dans une solution de placage dont le pH peut être contrôlé comme connu dans l'art pour optimiser le dépôt de métal.

Lors de l'application, le métal noble peut également être soumis à un traitement thermique éventuel pour l'aider à mieux adhérer au substrat métallique. Alors que la température exacte du traitement thermique peut varier en fonction du métal noble employé, elle est d'ordinaire suffisamment élevée pour permettre une liaison entre le métal noble et la surface du substrat métallique, mais pas élevée au point de pouvoir causer une perte appréciable de matière du fait de la vaporisation. Par exemple, une plage de température appropriée pour la liaison de palladium à un substrat de tantale peut être d'environ 800 °C à environ 1700 °C, dans certains modes de réalisation, d'environ 850 °C à environ 1600 °C, et dans certains modes de réalisation, d'environ 900 °C à environ 1200 °C. Si souhaité, le traitement thermique peut être opéré sous vide ou en la présence d'un gaz inerte (par exemple, argon, azote, etc.) pour inhiber l'oxydation du substrat métallique. ii. Couche de polymère conducteur Comme noté, le' revêtement conducteur de la présente invention contient également une couche de polymère conducteur. Bien qu'une partie de la couche de polymère conducteur puisse être en contact direct avec le substrat métallique comme décrit ci-dessus, elle est néanmoins considérée comme recouvrant la précouche dans la mesure où la précouche est positionnée entre au moins une partie de la couche de polymère conducteur et le substrat métallique. La couche de polymère conducteur est formée par polymérisation électrochimique anodique d'une suspension colloïdale contenant un monomère précurseur. La suspension colloïdale peut être sous la forme d'une macroémulsion, d'une microémulsion, d'une solution, etc. en fonction de la nature particulière des composants de la suspension. Indépendamment, la suspension contient généralement un solvant qui sert de phase continue à l'intérieur de laquelle le monomère précurseur est dispersé. N'importe lequel d'une variété de solvants différents peut être employé dans la suspension colloïdale, comme des alcools, des glycols, de l'eau, etc. Dans un mode de réalisation particulier, la suspension colloïdale est de nature aqueuse. Les solvants (par exemple, l'eau) peuvent constituer d'environ 50 % en poids à environ 99 % en poids, dans certains modes de réalisation, d'environ 70 % en poids à environ 98 % en poids et dans certains modes de réalisation, d'environ 80 % en poids à environ 95 % en poids. Les composants restants de la suspension colloïdale (par exemple, monomères précurseurs, tensioactifs et acides sulfoniques) peuvent de même constituer d'environ 1 % en poids à environ 50 % en poids, dans certains modes de réalisation, d'environ 2 % en poids à environ 30 % en poids et dans certains modes de réalisation, d'environ 5 % en poids à environ 20 % en poids de la suspension colloïdale. Il est possible d'employer n'importe lequel d'une variété de monomères précurseurs dans la suspension colloïdale qui sont capables d'être polymérisés pour former une couche de polymère conducteur. Des exemples spécifiques de ces monomères incluent, par exemple, les pyrroles (notamment, le pyrrole, les alkylpyrroles, etc.), les thiophènes (notamment, le 3,4- éthylènedioxythiophène), les anilines (notamment, les alkylanilines, telles que méthylaniline et les alcoxyanilines, telles que méthoxyaniline), ainsi que des dérivés et combinaisons de ceux-ci. Un seul monomère peut être employé pour former un homopolymère, ou deux monomères ou plus peuvent être employés pour former un copolymère. Dans un mode de réalisation particulier, par exemple, il est possible d'employer un monomère de dérivé de thiophène qui a la structure générale suivante : dans laquelle, T est O ou S ; D est un radical alkylène en C1 à C5 éventuellement substitué (par exemple, méthylène, éthylène, n-propylène, n-butylène, n-pentylène, etc.) ; R7 est indépendamment choisi parmi un radical alkyle en Ci à C18 linéaire ou ramifié, éventuellement 5 substitué (par exemple, méthyle, éthyle, n- ou iso- propyle, n-, iso-, sec- ou tert-butyle, n-pentyle, 1- méthylbutyle, 2-méthylbutyle, 3-méthylbutyle, 1- éthylpropyle, 1,1-diméthylpropyle, 1,2-diméthylpropyle, 2,2-diméthylpropyle, n-hexyle, n-heptyle, n-octyle, 2- 10 éthylhexyle, n-nonyle, n-décyle, n-undécyle, n-dodécyle, n-tridécyle, n-tétradécyle, n-hexadécyle, n-octadécyle, etc.) ; un radical cycloalkyle en C5 à C12 éventuellement substitué (par exemple, cyclopentyle, cyclohexyle, cycloheptyle, cyclooctyle, cyclononyle, 15 cyclodécyle, etc.) ; un radical aryle en C6 à C14 éventuellement substitué (par exemple, phényle, naphthyle, etc.) ; un radical aralkyle en C7 à C18 éventuellement substitué (par exemple, benzyle, o-, m-, p-tolyle, 2,3-, 2,4-, 2,5-, 2-6, 3-4-, 3,5-xylyle, 20 mésityle, etc.) ; un radical hydroxyalkyle en C1 à C4 éventuellement substitué, ou un radical hydroxyle ; et q est un entier de 0 à 8, dans certains modes de réalisation, de 0 à 2, et dans un mode de réalisation, de 0. Il doit être mentionné que le(s) groupe(s) R7 25 peut/peuvent être lié(s) à un ou plusieurs des atomes de carbone du système cyclique. Des exemples de substituants pour les radicaux « D » ou « R7 » incluent, par exemple, les groupes hydroxyle, alkyle, cycloalkyle, aryle, aralkyle, alcoxy, 30 halogène, éther, thioéther, disulfure, sulfoxyde, sulfone, sulfonate, amino, aldéhyde, céto, éther d'acide carboxylique, acide carboxylique, carbonate, carobxylate, cyano, alkylsilane et alcoxysilane, les groupes carboxylamides, et autres. Les monomères de thiophène particulièrement appropriés sont ceux dans lesquels « D » est un radical d'alkylène en 02 à C3 éventuellement substitué. Par exemple, il est possible d'employer des 3,4-alkylènedioxythiophènes éventuellement substitués qui ont la structure générale : dans laquelle R7 et q sont tels que définis plus haut. Dans un mode de réalisation particulier, « q » est 0 de telle sorte que le monomère est 3,4- éthylènedioxythiophène. Un exemple commercialement approprié de 3,4-éthylènedioxythiophène est disponible chez Heraeus Clevios sous la désignation CleviosTM M. Bien évidemment, comme indiqué plus haut, les dérivés de 3,4-éthylènedioxythiophène peuvent également être employés. Les dérivés peuvent être constitués d'unités monomères identiques ou différentes et utilisés sous forme pure ou mélangés les uns avec les autres et/ou avec les monomères. Par exemple, des dérivés appropriés de 3,4-éthylènedioxythiophène incluent ceux ayant la structure générale suivante : (CH2)y- R 0 dans laquelle, y vaut de 1 à 10, dans certains modes de réalisation, de 1 à 5, dans certains modes de réalisation, de 1 à 3, et dans certains modes de 10 réalisation, de 1 à 2 (par exemple, 2) ; et R est un radical alkyle en C1 à C18 linéaire ou ramifié éventuellement substitué (par exemple, méthyle, éthyle, n- ou iso-propyle, n-, iso, sec- ou tert-butyle, n-pentyle, 1-méthylbutyle, 2- 15 méthylbutyle, 3-méthylbutyle, 1-éthylpropyle, 1,1- diméthylpropyle, 1,2-diméthylpropyle, 2,2- diméthylpropyle, n-hexyle, n-heptyle, n-octyle, 2- éthylhexyle, n-nonyle, n-décyle, n-undécyle, ndodécyle, n-tridécyle, n-tétradécyle, n-hexadécyle, n- 20 octadécyle, etc.) ; un radical cycloalkyle en C5 à 012 éventuellement substitué (par exemple, cyclopentyle, cyclohexyle, cycloheptyle, cyclooctyle, cyclononyle, cyclodécyle, etc.) ; un radical aryle en 06 à 014 éventuellement substitué (par exemple, phényle, 25 naphtyle, etc.) ; un radical aralkyle en C7 à 018 éventuellement substitué (par exemple, benzyle, o-, m- p-tolyle, 2,3-, 2,4-, 2,5-, 2,6-, 3,4-, 3,5-xylyle, mésityle, etc.) ; un radical hydroxyalkyle en Ci à C4 éventuellement substitué ou une combinaison de ceux-ci. Des exemples de substituants pour les radicaux « R » incluent, par exemple, les groupes hydroxyle, alkyle, cycloalkyle, aryle, aralkyle, alcoxy, halogène, éther, thioéther, disulfure, sulfoxyde, sulfone, sulfonate, amino, aldéhyde, céto, ester d'acide carboxylique, acide carboxylique, carbonate, carboxylate, cyano, alkylsilane et alcoxysilane, et autres. Des exemples particuliers de ces polymères incluent le poly(3,4-éthylènedioxythiophène) hydroxyéthylé (y est 2 et R est OH) et le poly(3,4- éthylènedioxythiophène) hydroxyméthylé (y est 1 et R est OH). Il doit être entendu qu'un autre groupe ou d'autres groupes « R » peut/peuvent être lié(s) à un ou plusieurs autres atomes de carbone du système cyclique. Les monomères de pyrrole appropriés peuvent de 20 même inclure ceux ayant la structure générale suivante : dans laquelle, R1 est choisi indépendamment parmi hydrogène, alkyle, alcényle, alcoxy, alcanoyle, alkylthio, aryloxy, alkylthioalkyle, alkylaryle, arylalkyle, amino, alkylamino, dialkylamino, aryle, alkylsulfinyle, alcoxyalkyle, alkylsulfonyle, arylthio, arylsulfinyle, alcoxycarbonyle, arylsulfonyle, acide acrylique, acide phosphorique, acide phosphonique, halogène, nitro, cyano, hydroxyle, époxy, silane, siloxane, alcool, benzyle, carboxylate, éther, amidosulfonate, carboxylate d'éther, sulfonate d'éther, sulfonate d'ester et uréthane ; ou les deux groupes R1 peuvent former conjointement une chaîne 15 alkylène ou alcénylène complétant un cycle aromatique ou alicyclique ayant 3, 4, 5, 6 ou 7 membres, lequel cycle peut éventuellement inclure un ou plusieurs atomes d'azote, de soufre ou d'oxygène divalent(s) ; et 20 R2 est hydrogène, alkyle, alcényle, aryle, alcanoyle, alkylthioalkyle, alkylaryle, arylalkyle, amino, époxy, silane, siloxane, alcool, benzyle, carboxylate, éther, carboxylate d'éther, sulfonate d'éther, sulfonate d'ester et uréthane. Dans un mode 25 de réalisation particulier, R1 et R2 sont tous les deux hydrogènes. D'autres pyrroles appropriés peuvent inclure les 3-alkylpyrroles, tels que 3-hexylpyrrole ; les 3,4-dialkylpyrroles, tels que 3,4-dihexylpyrrole ; les 3-alcoxypyrroles, tels que 3-méthoxypyrrole ; et 30 les 3,4-dialcoxypyrroles, tels que 3,4- diméthoxypyrrole.

La concentration totale de monomères employée dans la suspension colloïdale peut varier, mais est d'ordinaire d'environ 0,1 % en poids à environ 15 % en poids, dans certains modes de réalisation, d'environ 0,4 % en poids à environ 10 % en poids, et dans certains modes de réalisation, d'environ 0,5 % en poids à environ 5 % en poids de la suspension colloïdale. Un tensioactif peut être employé dans la suspension colloïdale pour former des micelles qui entraînent une augmentation de la solubilité, formant une distribution macroscopiquement ou microscopiquement homogène de ces micelles et du monomère précurseur. Le tensioactif peut être de nature ionique (par exemple, anionique, cationique ou zwitterionique) ou non ionique. Le tensioactif ionique peut, par exemple, être un tensioactif anionique, tel qu'un sulfonate (par exemple, sulfonates d'alkylarylène, sulfonates d'a-oléfine, sulfonates de (3-alcoxy-alcane, sulfonates d'alkylauryle, sulfonates d'alkyl monoglycéride, sulfonates d'alkyl éther, etc.) ; un sulfate (par exemple, sulfates d'alkyle, sulfates d'alkyl aryle, sulfates d'alkyl éther, sulfates d'alkyl monoglycéride, etc.) ; un sulfosuccinate ; un sarcosinate ; etc. ainsi que des dérivés, sels, polymères et/ou mélanges des précédents. Des exemples particuliers de tensioactifs ioniques incluent, mais sans s'y limiter, les sulfates d'alkyle en C8-C30, les sulfates d'alkyle en Ce-Cm éther ayant un ou deux moles d'éthoxylation, les sarcosinates d'alcoyle en Ce-Cm, les sulfoacétates en C8-C30, les sulfosuccinates en Ce-C30, les disulfonates d'oxyde de diphényle et d'alkyle en 08-030, les carbonates d'alkyle en 08-030, les sulfonates d'arylène en 08-030, etc. Le groupe alkyle en 08-030 peut être à chaîne droite (par exemple, dodécyle) ou ramifiée (par exemple, 25 éthylhexyle). Le cation du tensioactif ionique peut être un proton, un métal alcalin (par exemple, sodium ou potassium), un ammonium, un alkylammonium en C1-04 (par exemple, mono-, di-, tri-) ou un alcanolammonium en C1-03 (par exemple, mono-, di-, tri-). Dans un mode 10 de réalisation particulier, par exemple, le tensioactif anionique peut être un benzènesulfonate d'alkyle ayant la formule générale suivante : 15 dans laquelle, R1 est un groupe alkyle ayant de 8 à 30 atomes de carbone, dans certains modes de réalisation, de 9 à 20, et dans certains modes de réalisation, de 10 à 14 (par 20 exemple, 12) atomes de carbone ; et M est un cation, tel qu'un hydrogène, un métal (par exemple, sodium, potassium, lithium, etc.), une ammoniaque (NH4+) , etc. Des composés comparables ayant un noyau de naphtalène peuvent également être utilisés 25 pour former des naphtalènesulfonates d'alkyle. Sans pour autant vouloir se borner à la théorie, on pense que ces sulfonates d'alkyl arylène sont particulièrement efficaces pour améliorer la couverture de surface de la suspension colloïdale sur le substrat tout en facilitant également le transport de charge. Bien évidemment, en plus ou au lieu d'un tensioactif anionique, des tensioactifs cationiques et/ou des tensioactifs zwitterioniques peuvent également être employés. Les exemples de tensioactifs 10 cationiques peuvent inclure les acides aminés, les sels d'alkyl amine, les sels d'ammonium quaternaire, les sels de pyridium, etc. Par exemple, les sels d'alkyl amine appropriés peuvent inclure les sels d'amines primaires ou secondaires ayant 3 à 22 atomes de carbone, 15 et l'acide carboxylique ayant 1 à 22 atomes de carbone ou un acide minéral inorganique, tel qu'un sel d'acétate de dodécylamine, un sel d'hydrochlorure de dodécylamine, un sel de stéarate de dodécylamine, un sulfonate de dodécylamine, un sel de stéarate de 20 diméthylamine, etc. Dans certains modes de réalisation, ces tensioactifs cationiques peuvent être formés in situ à l'intérieur de la suspension colloïdale par l'addition d'une amine (par exemple, une dodécylamine) et d'un acide, tel qu'un acide sulfonique décrit ci- 25 après (par exemple, un acide toluène sulfonique). Des tensioactifs non ioniques peuvent également être employés. Ces tensioactifs ont d'ordinaire une base hydrophobe, telle qu'un groupe alkyle à longue chaîne ou un groupe aryle alkyle, et une chaîne 30 hydrophile contenant un certain nombre (par exemple, 1 à environ 30) de groupes caractéristiques éthoxy et/ou propoxy. Bien que ce ne soit pas nécessairement requis, les tensioactifs non ioniques ayant une certaine valeur d'équilibre hydrophile/lipophile (« HLB Hydrophilic/Lipophilic Balance ») peuvent aider à améliorer la stabilité de la suspension colloïdale. L'indice HLB est bien connu dans l'art et est une échelle qui mesure l'équilibre entre les tendances de solution hydrophile et lipophile d'un composé, les nombres plus bas représentant les tendances hautement lipophiles et les nombres plus élevés représentant les tendances hautement hydrophiles. Dans certains modes de réalisation de la présente invention, la valeur HLB du tensioactif non ionique est d'environ 5 à environ 20, dans certains modes de réalisation, d'environ 10 à environ 19 et dans certains modes de réalisation, d'environ 11 à environ 18. Si souhaité, il est possible d'employer deux tensioactifs ou plus qui ont des valeurs HLB soit en dessous, soit en dessus de la valeur souhaitée, mais ont ensemble une valeur HLB moyenne dans la plage souhaitée. Les tensioactifs non ioniques appropriés peuvent inclure, par exemple, des chaînes polyoxyéthylènes en tant que groupes hydrophiles, des esters d'acide gras de polyglycérol, les éthers d'alcool gras de polyglycérol, les esters d'acide gras de sucrose et les polyglycosides hydrocarbyles. Dans un mode de réalisation, le tensioactif non ionique inclut des chaînes de polyoxyéthylène en tant que groupes hydrophiles et est choisi à partir du groupe des esters d'acide gras de polyoxyéthylène, des éthers d'alcdbl gras de polyoxyéthylène, des esters d'acide gras d'anhydride de polyoxyéthylène sorbitol, des esters de mono-acide gras de polyoxyéthylène glycérol, de l'huile de ricin hydrogénée de polyoxyéthylène et des esters de mono-acide gras d'huile de ricin hydrogénée de polyoxyéthylène, etc., ainsi que des combinaisons de ceux-ci. Les tensioactifs particulièrement appropriés sont les éthers d'alcool gras de polyoxyéthylène dans lesquels l'alcool gras formant l'éther d'alcool gras de polyoxyéthylène est saturé ou insaturé, et possède 8 à 22 atomes de carbone (par exemple, 8 à 14), et le groupement caractéristique de structure polyoxyéthylène contient en moyenne 4 à 60 unités de répétition d'oxyde d'éthylène (par exemple, 4 à 12). Des exemples de ces tensioactifs incluent les éthers octyliques de polyoxyéthylène (par exemple, éther de polyoxyéthylène- 5-octyle), les éthers décyliques de polyoxyéthylène, les éthers lauriques de polyoxyéthylène (par exemple, éther de polyoxyéthylène-8-lauryle ou éther de polyoxyéthylène-10-lauryle), les éthers myristiques de polyoxyéthylène, les éthers palmitiques de polyoxyéthylène, les éthers isostéariques de polyoxyéthylène, les éthers stéariques de polyoxyéthylène, les éthers oléiques de polyoxyéthylène, les éthers béhéniques de polyoxyéthylène, etc.

Indépendamment de sa forme particulière, le tensioactif peut faciliter la formation d'une suspension colloïdale de gouttelettes de monomère précurseur. Sans pour autant se borner à la théorie, on pense que ces gouttelettes peuvent entraîner la formation d'unités de polymère relativement petites sur la surface du substrat de cathode lors de la polymérisation électrochimique anodique. Ces unités polymères plus petites peuvent, à leur tour, donner un revêtement qui est sensiblement uniforme avec une excellente couverture de surface. La taille des gouttelettes dépend en partie de la nature de la suspension. Les « microémulsions », par exemple, peuvent contenir des gouttelettes ayant un diamètre moyen d'environ 5 micromètres ou moins, dans certains modes de réalisation, d'environ 4 micromètres ou moins, dans certains modes de réalisation, d'environ 10 nanomètres à environ 2 micromètres, et dans certains modes de réalisation, d'environ 20 nanomètres à environ 1 micromètre. Les « macroémulsions » peuvent de même contenir des gouttelettes ayant une taille d'environ 5 à environ 100 micromètres, et dans certains modes de réalisation, d'environ 10 à environ 80 micromètres. Le terme « diamètre » peut désigner le « diamètre équivalent hydrodynamique » d'une particule tel que déterminé en utilisant des techniques connues, telles qu'une spectroscopie par corrélation de photons, une diffusion de- lumière dynamique, une diffusion de lumière quasi-élastique, etc. Ces procédés sont généralement basés sur la corrélation de la taille de` particules avec les propriétés de diffusion des particules obtenues à partir des mesures du mouvement de Brownian. Le mouvement de Brownian est le mouvement aléatoire des particules dû au bombardement par les molécules de solvant qui entourent les particules. Plus la particule est grande, plus lent -sera le mouvement de Brownian. La vitesse est définie par le coefficient de diffusion translationnelle. La valeur de taille de particule mesurée désigne donc la manière dont la particule se déplace à l'intérieur d'un liquide et est appelée le « diamètre hydrodynamique ». Différents analyseurs de taille de particule peuvent être employés pour mesurer le diamètre de cette manière. Un exemple particulier est l'analyseur de taille de particule VASCO 3 de Cordouan. Pour permettre d'obtenir l'amélioration souhaitée de la couverture de surface du monomère précurseur, il 10 est généralement souhaitable que la concentration du tensioactif soit sélectivement contrôlée dans une certaine plage par rapport au monomère précurseur. Par exemple, le rapport du poids des tensioactifs sur le poids des monomères précurseurs à l'intérieur de la 15 suspension colloïdale peut être d'environ 0,5 à environ 1,5, dans certains modes de réalisation, d'environ 0,6 à environ 1,4, et dans certains modes de réalisation, d'environ 0,8 à environ 1,2. Les tensioactifs peuvent, par exemple, constituer d'environ 0,2 % en poids à 20 environ 10 % en poids, dans certains modes de réalisation, d'environ 0,5 % en poids à environ 8 % en poids, et dans certains modes de réalisation, d'environ 1 % en poids à environ 5 % en poids de la suspension colloïdale. La concentration totale des monomères 25 employés dans la suspension colloïdale peut également être d'environ 0,1 % en poids à environ 15 % en poids, dans certains modes de réalisation, d'environ 0,4 % en poids à environ 10 % en poids, et dans certains modes de réalisation, d'environ 0,5 % en poids à environ 5 % 30 en poids de la suspension colloïdale.

La suspension colloïdale peut également contenir un acide sulfonique qui peut agir comme un dopant secondaire pour fournir une charge supplémentaire au polymère conducteur et stabiliser sa conductivité. Ces acides peuvent, par exemple, donner une suspension colloïdale qui possède une conductivité électrique d'environ 1 à environ 100 milliSiemens par centimètre (« mS/cm »), dans certains modes de réalisation, d'environ 5 à environ 60 mS/cm, et dans certains modes de réalisation, d'environ 15 à environ 50 mS/cm, déterminée à une température de 23 °C en utilisant n'importe quel dispositif de mesure de conductivité électrique connu (par exemple, Oakton Con Series 11). La nature de l'acide sulfonique, ainsi que sa concentration relative, peut également être contrôlée sélectivement de sorte que le niveau de pH de la suspension colloïdale se trouve dans une plage d'environ 2,0 à environ 8,5, dans certains modes de réalisation, d'environ 3,0 à environ 8,0, et dans certains modes de réalisation, d'environ 5,0 à environ 7,5. Par exemple, le rapport du poids des acides sulfoniques sur le poids des monomères précurseurs à l'intérieur de la suspension colloïdale est d'environ 0,2 à environ 1,2, dans certains modes de réalisation, d'environ 0,4 à environ 1,1, et dans certains modes de réalisation, d'environ 0,6 à environ 1,0. De même, le rapport du poids des acides sulfoniques sur le poids des tensioactifs à l'intérieur de la suspension colloïdale est d'environ 0,2 à environ 1,2, dans certains modes de réalisation, d'environ 0,3 à environ 0,9, et dans certains modes de réalisation, d'environ 0,4 à environ 0,8. L'acide sulfonique est d'ordinaire un acide monosulfonique, un acide disulfonique ou un acide 5 trisulfonique à base organique de faible poids moléculaire. Des exemples spécifiques de ces acides incluent notamment, les acides alkylsulfoniques (par exemple, l'acide 2-acrylamide-2-méthylpropanesulfonique, etc.) ; les acides arylènesulfoniques, tels que les 10 acides benzènesulfoniques (par exemple, l'acide phénolsulfonique, l'acide styrènesulfonique, l'acide ptolènesulfonique, l'acide dodécylbenzènesulfonique, etc.) et les acides naphtalènesulfoniques (par exemple, l'acide 1-naphtalènesulfonique, l'acide 2- 15 naphtalènesulfonique, l'acide 1,3- naphtalènedisulfonique, l'acide 1,3,6- naphtalènetrisulfonique, l'acide 6-éthy1-1- naphtalènesulfonique, etc.) ; les acides anthraquinonesulfoniques (par exemple, l'acide 20 anthraquinone-l-sulfonique, l'acide anthraquinone-2- sulfonique, l'acide anthraquinone-2,6-disulfonique, l'acide 2-méthylanthraquinone-6-sulfonique, etc.) ; les acides camphresulfoniques, ainsi que des dérivés et mélanges de ceux-ci. Les acides arylènesulfoniques sont 25 particulièrement adaptés à une utilisation dans la suspension colloïdale, tels que l'acide 1- naphtalènesulfonique, l'acide 2-naphtalènesulfonique et/ou l'acide p-toluènesulfonique. Il doit être entendu que le terme « acide 30 sulfonique » tel qu'utilisé ici englobe les sels d'acides, tels que ceux indiqués plus haut, qui peuvent se dissocier dans une solution aqueuse, tels que les sels de sodium, les sels de lithium, les sels de potassium, etc. Dans un mode de réalisation, par exemple, l'acide sulfonique peut être un sel de sodium ou de potassium d'acide 1-naphtalènesulfonique, d'acide 2-naphtalènesulfonique et/ou d'acide p- toluènesulfonique. Outre les composants indiqués ci-dessus, la suspension colloïdale peut également contenir divers autres additifs. Par exemple, un agent antimousse peut être employé dans certains modes de réalisation pour réduire le degré de mousse produite par le tensioactif lors de la polymérisation électrochimique anodique. Les agents antimousse appropriés peuvent inclure, par exemple, les huiles, esters, éthers, glycols, polysiloxanes, hydrocarbures oxygénées à longue chaîne (par exemple, alcools en C6 à C12) etc., ainsi que des mélanges de ceux-ci. Les agents antimousse particulièrement appropriés sont les hydrocarbures oxygénés à longue chaîne, tels que l'octanol, le décanol et les polyéthylène glycols. Lorsqu'ils sont employés, ces agents antimousse peuvent constituer d'environ 0,01 % en poids à environ 5 % en poids, dans certains modes de réalisation, d'environ 0,05 % en poids à environ 4 % en poids, et dans certains modes de réalisation, d'environ 0,1 % en poids à environ 2 % en poids de la suspension colloïdale. Outre les agents antimousse, de nombreux autres additifs divers peuvent également être employés dans la suspension colloïdale.

Pour appliquer la suspension colloïdale au substrat métallique, n'importe laquelle d'une diversité de techniques d'application appropriées peut être employée, telles que la sérigraphie, le trempage, le revêtement électrophorétique, la pulvérisation, etc. Indépendamment de la manière dont il est appliqué, le monomère à l'intérieur de la suspension colloïdale est-polymérisé électrochimiquement et anodiquement pour former la couche de polymère conducteur sur la surface du substrat métallique. Dans un mode de réalisation, par exemple, le substrat métallique est plongé dans un bain contenant la suspension colloïdale de la présente invention. Une paire d'électrodes peut être disposée à l'intérieur du bain pour l'électrolyse. Une électrode peut être connectée à la borne positive d'une source d'alimentation et également en contact avec le substrat métallique. L'autre électrode peut être connectée à la borne négative de la source d'alimentation et à un métal inerte additionnel. En fonctionnement, la source d'alimentation fournit une charge de courant aux électrodes dans la cellule électrochimique, induisant ainsi l'électrolyse de l'électrolyte et la polymérisation oxydative du monomère dans la suspension colloïdale sur le substrat métallique. La polymérisation électrochimique anodique est généralement opérée à température ambiante pour s'assurer que la suspension colloïdale ne subit pas une séparation de phases. Par exemple, la suspension colloïdale peut être maintenue à une température d'environ 15 °Ç à environ 80 °C, dans certains modes de réalisation, d'environ 20 °C à environ 75 °C, et dans certains modes de réalisation, d'environ 25 °C à environ 50 °C. La quantité de temps pendant laquelle le substrat métallique est en contact avec la suspension colloïdale lors de la polymérisation électrochimique anodique peut varier. Par exemple, le substrat métallique peut être plongé dans une telle solution pendant une période de temps allant d'environ 10 secondes à environ 10 minutes. La couche de polymère conducteur résultante inclut un ou plusieurs polymères conducteurs qui sont d'ordinaire des chaînes n-conjuguées d'unités hétérocycliques aromatiques et ont une conductivité électrique accrue après oxydation. Etant donné que le polymère conducteur est généralement semi-cristallin ou amorphe, il peut dissiper et/ou absorber la chaleur associée à la haute tension. Ceci peut à son tour prévenir les transitions de phase de l'électrolyte fluide (de liquide à gaz) au niveau de l'interface. Le polymère conducteur se gonflera quelque peu lors de l'absorption d'un certain volume d'électrolyte fluide. Des exemples de ces polymères conducteurs n-conjugués qui peuvent être formés selon la présente invention incluent les polyhétérocycles (par exemple, polypyrroles, polythiophènes, polyanilines, etc.), les polyacétylènes, les poly-p-phénylènes, les polyphénolates, et autres. Dans un mode de réalisation 25 particulier, le polythiophène substitué a la structure générale suivante : D 7)q O XT dans laquelle, T, D, R7 et q sont tels que définis plus haut ; et n vaut de 1 à 1000, dans certains modes de réalisation, de 2 à 500, et dans certains modes de réalisation, de 4 à 350. Les polymères de thiophène particulièrement appropriés sont ceux dans lesquels « D » est un radical alkylène en 02 à 03 éventuellement substitué. Par exemple, le polymère peut être un poly(3,4-éthylènedioxythiophène) éventuellement substitué, qui a la structure générale suivante : (R7)q Si souhaité, de multiples étapes de polymérisation peuvent être répétées jusqu'à ce que l'épaisseur souhaitée du revêtement soit obtenue. Dans de tels cas, la/les couche(s) supplémentaire(s) peut/peuvent être polymérisée(s) en utilisant la technique et la suspension colloïdale de la présente invention ou en n utilisant d'autres procédés, tels que la polymérisation chimique. La/les couche(s) supplémentaire(s) (par exemple, la couche polymérisée chimiquement) peut/peuvent être disposée(s) directement sur la 5 précouche ou sur la couche électropolymérisée. Indépendamment, l'épaisseur cible totale de la/des couche(s) de polymère conducteur peut généralement varier selon les propriétés souhaitées du condensateur. D'ordinaire, la/les couche(s) de polymère conducteur 10 résultante(s) a/ont une épaisseur d'environ 0,2 micromètres (« µm ») à environ 50 lam, dans certains modes de réalisation, d'environ 0,5 'am à environ 20 'am, et dans certains modes de réalisation, d'environ 1 µm à environ 5 itm. Il doit être entendu que les épaisseurs 15 des couches ne sont pas nécessairement identiques à tous les emplacements sur le substrat. Néanmoins, l'épaisseur moyenne sur le substrat se situe généralement dans les plages indiquées ci-dessus. 20 iii. Autres couches Si souhaité, le revêtement conducteur peut également contenir d'autres types de couches pour une diversité d'objets différents. Par exemple, le revêtement conducteur peut contenir une couche de 25 protection contre l'hydrogène, qui peut en outre absorber et dissiper les radicaux d'hydrogène. Dans certains modes de réalisation, la précouche peut recouvrir la couche de protection contre l'hydrogène. Dans ces modes de réalisation, la couche de protection 30 contre l'hydrogène peut être positionnée entre le substrat métallique et la précouche et également positionnée de façon adjacente au substrat métallique. Lorsqu'elle est employée, la couche de protection contre l'hydrogène peut inclure une pluralité 5 d'agglomérats relativement petits ayant une surface efficace importante qui sont frittés ensemble de sorte qu'ils forment un revêtement davantage solidaire et robuste. Bien que cela ne soit pas nécessairement requis, les agglomérats peuvent également être frittés 10 sur le substrat métallique de sorte que la couche de protection reste plus facilement collée à celui-ci. La forme des agglomérats peut varier, telle que sphérique, nodulaire, lamellaire, etc. D'ordinaire, les agglomérats sont sélectionnés pour avoir une charge 15 spécifique élevée pour permettre d'augmenter la capacité de la cathode, telle que d'environ 70 000 microFarads*Volts par gramme (« FIF*V/g ») ou plus, dans certains modes de réalisation, d'environ 80 000 laF*V/g ou plus, dans certains modes de réalisation, d'environ 20 90 000 IlF*V/g ou plus, dans certains modes de réalisation, d'environ 100 000 ilF*V/g ou plus, et dans certains modes de réalisation, d'environ 120 000 à environ 350 000 ilF*V/g. Des exemples de compositions de métal de valve pour former ces agglomérats incluent les 25 métaux de valve, tels que le tantale, le niobium, l'aluminium, le hafnium, le titane, les alliages de ceux-ci, etc., ainsi que les oxydes de ceux-ci (par exemple, oxyde de niobium), les nitrures de ceux-ci, etcétéra. Dans un mode de réalisation préféré, la 30 composition contient du tantale.

Les agglomérats peuvent, par exemple, avoir une taille D50 d'agrégat d'environ 100 micromètres ou moins, dans certains modes de réalisation, d'environ 1 à environ 80 micromètres, et dans certains modes de réalisation, d'environ 10 à environ 70 micromètres, où le terme « taille D50 » indique généralement qu'au moins 50 % des agglomérats ont une taille dans la plage indiquée telle que déterminée par une analyse granulométrique. La distribution granulométrique des agglomérats peut également être relativement étroite. Par exemple, pas plus d'environ 5 %, dans certains modes de réalisation, pas plus d'environ 2 %, et dans certains modes de réalisation, pas plus d'environ 1 % des agglomérats ont une taille supérieure à 150 micromètres. Outre le fait d'avoir une petite taille d'agrégat dans une plage contrôlée, la taille de particule principale des agglomérats peut également être relativement petite. Par exemple, la taille de particule principale moyenne des agglomérats peut être d'environ 5 nanomètres à environ 20 micromètres, dans certains modes de réalisation, d'environ 10 nanomètres à environ 10 micromètres, dans certains modes de réalisation, d'environ 15 nanomètres à environ 5 micromètres, et dans certains modes de réalisation, d'environ 20 nanomètres à environ 800 nanomètres. Les agglomérats peuvent également avoir une surface spécifique relativement élevée, d'environ 1,2 m2/g ou plus, dans certains modes de réalisation, d'environ 1,5 m2/g ou plus, et' dans certains modes de réalisation, d'environ 2,0 à environ 8,0 m2/g. La « surface spécifique » peut être déterminée en utilisant une diversité de techniques connues dans l'art, telle que par la méthode d'absorption de gaz physique (B.E.T.) de Bruanauer, Emmet et Teller, Journal of American Chemical Society, Vol. 60, 1938, p. 309, avec de l'azote comme gaz d'adsorption. Les agglomérats peuvent être formés en utilisant une diversité de techniques. Une poudre de tantale précurseur, par exemple, peut être formée en réduisant un sel de tantale (par exemple, du fluotantalate de potassium (K2TaF7), du fluotantalate de sodium (Na2TaF7), du pentachlorure de tantale (TaCl5), etc.) avec un agent réducteur (par exemple, de l'hydrogène, du sodium, du potassium, du magnésium, du calcium, etc.). Ces poudres peuvent être agglomérées d'une diversité de manières, comme par le biais d'une ou plusieurs étapes de traitement thermique à une température d'environ 700 °C à environ 1400 °C, dans certains modes de réalisation, d'environ 750 °C à environ 1200 °C, et dans certains modes de réalisation, d'environ 800 °C à environ 1100 °C. Le traitement thermique peut être opéré dans une atmosphère inerte ou réductrice. Par exemple, le traitement thermique peut être opéré dans une atmosphère contenant de l'hydrogène ou un composé de libération d'hydrogène (par exemple, du chlorure d'ammonium, de l'hydrure de calcium, de l'hydrure de magnésium, etc.) pour fritter partiellement la poudre et réduire la teneur en impuretés (par exemple, fluor). Si souhaité, l'agglomération peut également être réalisée en la présence d'une substance de piégeage (« getter »), tel que du magnésium. Après traitement thermique, les agglomérats grossiers hautement réactifs peuvent être passivés par admission graduelle d'air. D'autres techniques d'agglomération appropriées sont également décrites dans les brevets U.S. n° 6 576 038 de Rao ; 6 238 456 de Wolf et al. ; 5 954 856 de Pathare et al. ; 5 082 491 de Rerat ; 4 555 268 de Getz ; 4 483 819 d'Albrecht et al. ; 4 441 927 de Getz et al. et 4 017 302 de Bates et al. La taille et/ou la forme souhaitée(s) des agglomérats peut/peuvent être obtenue(s) en contrôlant différents paramètres de traitement comme connu dans l'art, tels que les paramètres relatifs à la formation de poudre (par exemple, processus de réduction) et/ou à l'agglomération (par exemple, température, atmosphère, etc.). Des techniques de broyage peuvent également être employées pour broyer une poudre précurseur à la taille souhaitée. N'importe laquelle d'une diversité de techniques de broyage peut être utilisée pour obtenir les caractéristiques de particules souhaitées. Par exemple, la poudre peut initialement être dispersée dans un milieu fluide (par exemple, éthanol, méthanol, fluide fluoré, etc.) pour former une suspension. La suspension peut être ensuite combinée avec un milieu de broyage (par exemple, des billes de métal, notamment de tantale) dans un broyeur. Le nombre du milieu de broyage peut généralement varier en fonction de la taille du broyeur, tel que d'environ 100 à environ 2000, et dans certains modes de réalisation, d'environ 600 à environ 1000. La poudre de départ, le milieu fluide et le milieu de broyage peuvent être combinés dans n'importe quelle proportion. Par exemple, le rapport de la poudre de départ sur le milieu de broyage peut être d'environ 1:5 à environ 1:50. De même, le rapport du volume du milieu fluide sur le volume combiné de la poudre de départ peut être d'environ 0,5:1 à environ 3:1, dans certains modes de réalisation, d'environ 0,5:1 à environ 2:1, et dans certains modes de réalisation, d'environ 0,5:1 à environ 1:1. Certains exemples de broyeurs qui peuvent être utilisés dans la présente invention sont décrits dans les brevets U.S. n° 5 522 558 ; 5 232 169 ; 6 126 097 et 6 145 765. Le broyage peut être opéré pendant n'importe quelle quantité de temps prédéterminée nécessaire pour obtenir la taille cible. Par exemple, le temps de broyage peut aller d'environ 30 minutes à environ 40 heures, dans certains modes de réalisation, d'environ 1 heure à environ 20 heures et dans certains modes de réalisation, d'environ 5 heures à environ 15 heures. Le broyage peut être opéré à n'importe quelle température souhaitée, y compris à température ambiante ou à une température élevée. Après broyage, le milieu fluide peut être séparé ou retiré de la poudre, par exemple, par séchage à l'air, chauffage, filtrage, évaporation, etc. Divers autres traitements classiques peuvent également être employés dans la présente invention pour améliorer les propriétés de la poudre. Par exemple, dans certains modes de réalisation, les agglomérats peuvent être dopés avec des retardateurs de frittage en la présence d'un dopant, tel que des acides aqueux (par exemple, acide phosphorique). La quantité du dopant ajouté dépend en partie de la surface efficace de la poudre, mais il est d'ordinaire présent dans une quantité ne dépassant pas 200 parties par million (« ppm »). Le dopant peut être ajouté avant, pendant et/ou après n'importe quelle(s) étape(s) de traitement thermique. Les agglomérats peuvent également être soumis à un ou plusieurs traitements de désoxydation pour améliorer la ductilité. Par exemple, les agglomérats peuvent être exposés à un getter (par exemple, du magnésium), comme décrit dans le brevet U.S. n° 4 960 471. La température à laquelle la désoxydation se produit peut varier, mais va d'ordinaire d'environ 700°C à environ 1600 °C, dans certains modes de réalisation, d'environ 750 °C à environ 1200 °C, et dans certains modes de réalisation, d'environ 800 °C à environ 1000 °C. Le temps total du/des traitement(s) de désoxydation peut aller d'environ 20 minutes à environ 3 heures. La désoxydation se produit également de préférence dans une atmosphère inerte (par exemple, sous argon). Lors de l'exécution du/des traitement(s) de désoxydation, le magnésium ou autre getter se vaporise d'ordinaire et forme un précipité sur la paroi froide du four. Pour procéder à l'élimination du getter, cependant, les agglomérats peuvent être soumis à une ou plusieurs étapes de lixiviation acide, telles qu'avec de l'acide nitrique, de l'acide fluorhydrique, etc.

Certains autres composants peuvent également être incorporés dans la poudre. Par exemple, la poudre peut éventuellement être mélangée avec un liant pour s'assurer que les agglomérats adhèrent adéquatement les uns aux autres lorsqu'ils sont appliqués sur le substrat. Les liants appropriés peuvent inclure, par exemple, le polybutyral de vinyle ; le polyacétate de vinyle ; l'alcool polyvinylique ; le polyvinylpyrollidone ; les polymères cellulosiques, tels que le carboxyméthyl cellulose, le méthyl cellulose, l'éthyl cellulose, l'hydroéthyl cellulose et le méthylhydroxyéthyl cellulose ; le polypropylène atactique, le polyéthylène ; le polyéthylèneglycol (par exemple, CarbowaxTM de Dow Chemical Co.) ; le polystyrène, le poly(butadiène/styrène) ; les polyamides, polyimides et polyacrylamides, les polyéthers de masse moléculaire élevée ; les copolymères d'oxyde d'éthylène et d'oxyde de propylène ; les fluoropolymères, tels que le polytétrafluoroéthylène, le fluorure de polyvinylidène et les copolymères de fluoro-oléfine ; les polymères acryliques, tels que le polyacrylate de sodium, les polyacrylates d'alkyle inférieur, les polyméthacrylates d'alkyle inférieur et les copolymères d'acrylates et méthacrylates d'alkyle inférieur ; et les acides gras et les cires, tels que les acides gras stéariques et autres acides gras savonneux, la cire végétale, les microcires (paraffines purifiées), etc. Le liant peut être dissous et dispersé dans un solvant. Les exemples de solvant peuvent inclure l'eau, les alcools, et autres.

N'importe laquelle d'une diversité de techniques peut généralement être employée pour appliquer les agglomérats sur le substrat métallique selon la présente invention, telle que le traitement thermique, le frittage thermique, la pulvérisation cathodique, la sérigraphie, le trempage, le dépôt électrophorétique, le couchage par faisceau d'électrons, la pulvérisation, le pressage au rouleau, l'application au pinceau, le coulage à la racle et le dépôt sous vide. L'excédent d'agglomérats peut être éliminé, par exemple, en retournant le substrat. Lors de l'application, les agglomérats peuvent éventuellement être chauffés pour éliminer tout liant/lubrifiant présent. Le chauffage peut être opéré, par exemple, à une température d'environ 40 °C à environ 800 °C. Une fois appliqué, une ou plusieurs couches de protection contre 10 l'hydrogène des agglomérats sont d'ordinaire formées sur la surface du substrat. L'épaisseur d'une couche de protection peut varier en fonction de la taille et de la configuration du substrat métallique, de l'anode, etc. En règle générale, une couche de protection peut 15 avoir une épaisseur d'environ 1 à environ 1000 micromètres, dans certains modes de réalisation, d'environ 2 à environ 800 micromètres, et dans certains modes de réalisation, d'environ 5 à environ 500 micromètres. L'étendue selon laquelle les agglomérats 20 couvrent le substrat métallique peut également varier. Par exemple, dans certains modes de réalisation, la couche de protection peut être sensiblement continue de telle sorte que les agglomérats couvrent une partie substantielle, voire la totalité de la surface du 25 substrat. Dans d'autres modes de réalisation cependant, la couche de protection peut être discontinue de telle sorte que les agglomérats sont appliqués selon un mode espacé, par exemple, sur la surface, de sorte qu'ils forment des-structures de type « îlots ». 30 Indépendamment de la manière dont la couche de protection est formée, les agglomérats peuvent être frittés de telle sorte qu'une liaison se forme entre les particules et éventuellement le substrat métallique. Par exemple, le frittage peut être opéré à une température d'environ 800° à environ 2000 °C, dans certains modes de réalisation, d'environ 1200 °C à environ 1800 °C, et dans certains modes de réalisation, d'environ 1500 °C à environ 1700 °C, pour une durée d'environ 5 minutes à environ 100 minutes, et dans certains modes de réalisation, d'environ 10 minutes à environ 50 minutes. Ceci peut être opéré en une ou plusieurs étapes. Si souhaité, le frittage peut être opéré dans une atmosphère réductrice, telle que sous vide, gaz inerte, hydrogène, etc. L'atmosphère réductrice peut être à une pression d'environ 10 Torr à environ 2000 Torr, dans certains modes de réalisation, d'environ 100 Torr à environ 1000 Torr, et dans certains modes de réalisation, d'environ 100 Torr à environ 930 Torr. Des mélanges d'hydrogène et autres gaz (par exemple, argon ou azote) peuvent également être employés. Indépendamment du nombre total de couches employées, l'épaisseur, cible totale du revêtement conducteur peut généralement varier en fonction des propriétés souhaitées du condensateur. D'ordinaire, le revêtement conducteur a une épaisseur d'environ 0,5 micromètres (« µm ») à environ 300 'am, dans certains modes de réalisation, d'environ 1 !lm à environ 250 et dans certains modes de réalisation, d'environ 10 'am à environ 150 itm. Il doit être entendu 30 que l'épaisseur du revêtement n'est pas nécessairement la même à tous les emplacements du substrat. Néanmoins, l'épaisseur moyenne du revêtement sur le substrat se situe généralement dans les plages indiquées ci-dessus. Anode L'anode du condensateur électrolytique inclut un corps poreux qui peut être formé à partir d'une composition de métal de valve, comme décrit plus haut. Dans un mode de réalisation, par exemple, l'anode est formée à partir d'une poudre de tantale. La poudre peut contenir des agglomérats ayant une d'une diversité de formes, telle que nodulaire, angulaire, lamellaire, etc. ainsi que des mélanges de ces formes. Dans certains cas, l'anode peut être formée à partir d'une poudre ayant une charge spécifique élevée. A savoir, la poudre peut avoir une charge spécifique d'environ 70 000 microFarads*Volts par gramme (« pF*V/g ») ou plus, dans certains modes de réalisation, d'environ 80 000 pF*V/g ou plus, dans certains modes de réalisation, d'environ 90 000 pF*V/g ou plus, dans certains modes de réalisation, d'environ 100 000 pF*V/g ou plus, et dans certains modes de réalisation, d'environ 120 000 à environ 350 000 pF*V/g. Bien évidemment, bien que des poudres d'une charge spécifique élevée soient normalement souhaitées, ce n'est pas nécessairement une exigence. Dans certains modes de réalisation, par exemple, les poudres ont une charge spécifique inférieure à environ 70 000 microFarads*Volts par gramme (« pF*V/g »), dans certains modes de réalisation, d'environ 2000 pF*V/g à environ 65 000 FIF*V/g et dans certains modes de réalisation, d'environ 5000 à environ 50 000 IlF*V/g. Une fois formée, la poudre résultante peut être compactée en utilisant n'importe quel moule de compression de poudre classique. Par exemple, le moule de compression peut être une presse à compaction monoposte utilisant une filière et un ou plusieurs poinçons. En variante, il est possible d'utiliser des moules de compression à compaction de type à enclume qui n'utilisent qu'une filière et un seul poinçon inférieur. Les moules de compression à compaction monoposte sont disponibles dans plusieurs types de base, tels que presses à came, bascule/genouillère et excentrique/manivelle ayant des capacités variables, telles que simple action, double action, matrice flottante, plateau mobile, poussoir opposé, vis, impact, compression à chaud, matriçage ou calibrage. La poudre peut être compactée autour d'un fil d'anode (par exemple, fil de tantale). Il doit en outre être entendu que le fil d'anode peut en variante être attaché (par exemple, soudé) au corps d'anode suite à la compression et/ou au frittage du corps d'anode. Si souhaité, tout liant peut être éliminé après compression, tel qu'en chauffant la pastille formée sous vide à une certaine température (par exemple, d'environ 150 00 à environ 500 °C) pendant plusieurs minutes. En variante, le liant peut également être éliminé en mettant en contact la pastille avec une solution aqueuse, comme décrit dans le brevet U.S. n° 6 197 252 de Bishop et al.

Indépendamment, le corps d'anode pressé est fritté pour former une masse poreuse solidaire. Les conditions de frittage peuvent être dans les plages indiquées plus haut. Les figures 2 à 4, par exemple, représentent un mode de réalisation d'une anode 20 qui contient un 5 corps fritté poreux 22 ayant au moins une paroi latérale 14 positionnée entre une extrémité proximale 34 et une extrémité distale opposée 36. La forme en coupe de l'extrémité proximale 34 et/ou de l'extrémité distale 36 peut généralement varier sur la base de la 10 forme souhaitée du corps d'anode 22. Dans ce mode de réalisation particulier, par exemple, les deux extrémités 34 et 36 ont une forme en coupe circulaire de telle sorte que le corps d'anode 22 est généralement cylindrique. D'autres formes appropriées peuvent 15 inclure, par exemple, les formes carré, rectangulaire, triangulaire, hexagonale, octogonale, heptagonale, pentagonale, trapézoïdale, elliptique, en étoile, sinusoïdale, etc. Le corps d'anode 22 a également une longueur dans la direction longitudinale « z » définie 20 entre les extrémités 34 et 36, et une largeur dans la direction « x » et une profondeur dans la direction « y ». Dans le mode de réalisation illustré, la largeur et la profondeur sont toutes les deux définies entre les parois latérales 24. Bien que ce ne soit nullement 25 une exigence, la longueur du corps d'anode 22 est d'ordinaire supérieure à sa largeur et/ou profondeur. Par exemple, dans certains modes de réalisation, le rapport de la longueur sur à la fois la largeur et la profondeur peut être d'environ 1 à environ 30, dans 30 certains modes de réalisation, d'environ 1,1 à environ 10, et dans certains modes de réalisation, d'environ 1,5 à environ 5. La longueur de l'anode 20 peut, par exemple, aller d'environ 0,5 à environ 100 millimètres, dans certains modes de réalisation, d'environ 1 à environ 60 millimètres, et dans certains modes de réalisation, d'environ 5 à environ 30 millimètres. La largeur du corps d'anode 22 peut aller d'environ 0,5 à environ 50 millimètres, dans certains modes de réalisation, d'environ 1 à environ 40 millimètres, et dans certains modes de réalisation, d'environ 4 à environ 30 millimètres. De même, la profondeur du corps d'anode 22 peut aller d'environ 0,5 à environ 50 millimètres, dans certains modes de réalisation, d'environ 1 à environ 40 millimètres, et dans certains modes de réalisation, d'environ 4 à environ 30 millimètres. Bien évidemment, lorsque le corps d'anode est de nature cylindrique, sa largeur et sa profondeur seront identiques. Dans certains modes de réalisation, au moins un canal s'étendant longitudinalement est creusé dans le 20 corps d'anode. Ces canaux peuvent être formés pendant le pressage, comme le sait l'homme du métier. Par exemple, le moule de compression peut contenir une ou plusieurs indentations longitudinales qui correspondent à la forme souhaitée des canaux. De cette manière, la 25 poudre est comprimée autour des indentations de sorte que lorsqu'elle est retirée du moule, le corps d'anode résultant contient des canaux longitudinaux au niveau des zones où les indentations longitudinales étaient positionnées dans le moule. 30 Les canaux peuvent avoir un rapport d'aspect (longueur divisée par largeur) relativement élevé, tel que d'environ 2 ou plus, dans certains modes de réalisation, d'environ 5 ou plus, dans certains modes de réalisation, d'environ 10 à environ 200, dans certains modes de réalisation, d'environ 15 à environ 150, dans certains modes de réalisation, d'environ 20 à environ 100, et dans certains modes de réalisation, d'environ 30 à environ 60. Ces canaux peuvent augmenter de manière significative la surface efficace externe de l'anode, ce qui peut améliorer le degré auquel l'anode peut dissiper la chaleur et augmenter la probabilité pour que l'électrolyte d'anodisation passe dans les pores du corps d'anode lors de l'oxydation anodique. Si nous regardons à nouveau aux figures 2 à 4, par exemple, le corps d'anode 22 peut contenir des canaux 28 qui sont creusés dans la paroi latérale 14. Les canaux 28 « s'étendent longitudinalement » au sens où ils possèdent une longueur dans la direction longitudinale « z » du corps d'anode 22. Cependant, alors que les canaux 28 des figures 2 à 4 sont sensiblement parallèles à la direction longitudinale, ceci n'est nullement une exigence. Par exemple, d'autres modes de réalisation appropriés peuvent inclure un ou plusieurs canaux s'étendant longitudinalement qui sont sous la forme d'une spirale, d'une hélice, etc., qui ne sont pas parallèles à la longitudinale du corps d'anode. Le nombre de ces canaux s'étendant longitudinalement peut varier, mais est d'ordinaire de 1 à 20, dans certains modes de réalisation, de 2 à 15, et dans certains modes de réalisation, de 4 à 10. Lorsque de multiples canaux sont employés, il est généralement souhaitable qu'ils soient répartis de manière symétrique et équidistante autour d'un axe longitudinal central de l'anode, bien que ceci ne soit nullement une exigence. Sur les figures 2 à 4, par exemple, le corps d'anode illustré 22 contient cinq (5) canaux séparés 28. La figure 5 5 montre d'autre part une variante de mode de réalisation dans laquelle six (6) canaux séparés 228 sont employés. Dans chacun des modes de réalisation particuliers, cependant, les canaux sont répartis d'une manière généralement symétrique autour du centre longitudinal 10- « C » du corps d'anode. Au moins une partie des canaux 28 peut avoir un rapport d'aspect (longueur divisée par largeur) relativement élevé. La longueur « L1 » (figure 3) des canaux 28 peut, par exemple, aller d'environ 0,5 à 15 environ 100 millimètres, dans certains modes de réalisation, d'environ 1 à environ 60 millimètres, et dans certains modes de réalisation, d'environ 5 à environ 30 millimètres. La largeur « Wl » des canaux 28 (figures 3 et 4) peut de même aller d'environ 0,01 à 20 environ 20 millimètres, dans certains modes de réalisation, d'environ 0,02 à environ 15 millimètres, dans certains modes de réalisation, d'environ 0,05 à environ 4 millimètres, et dans certains modes de réalisation, d'environ 0,1 à environ 2 millimètres. Les 25 canaux 28 représentés sur les figures 2 à 4 s'étendent dans la direction longitudinale « L » le long de l'ensemble de la longueur du corps d'anode 22 et coupent à la fois l'extrémité proximale 34 et l'extrémité distale 36. Il doit être entendu, cependant, 30 qu'un ou plusieurs canaux peuvent également s'étendre le long d'une partie uniquement de la longueur du corps d'anode de sorte qu'ils ne coupent qu'une extrémité du corps d'anode, ou de sorte qu'ils ne coupent ni l'une ni l'autre extrémité. La mesure dans laquelle les canaux sont creusés dans le corps d'anode peut être sélectivement contrôlée pour obtenir un équilibre entre une surface accrue et l'intégrité de la structure d'anode. A savoir, si la profondeur des canaux est trop importante, il peut être difficile de presser l'anode dans une structure physiquement résistante. De même, si la profondeur est trop petite, les bénéfices souhaités peuvent ne pas être atteints. Ainsi, dans la plupart des modes de réalisation, les canaux sont creusés de sorte qu'ils s'étendent dans une direction qui est d'environ 2 % à environ 60 %, dans certains modes de réalisation, d'environ 5 % à environ 50 %, et dans certains modes de réalisation, d'environ 10 % à environ 45 % de l'épaisseur du corps d'anode dans la même direction. Si nous regardons à nouveau la figure 3 par exemple, un des canaux 28 est représenté comme s'étendant dans une direction « T ». Dans ce mode de réalisation, la longueur du canal 28 dans la direction « T » divisée par l'épaisseur du corps poreux 22 dans la direction « T », multipliée par 100, se trouve dans les pourcentages indiqués ci-dessus. Bien évidemment, la profondeur de chacun des canaux n'a pas besoin d'être identique. Sur la figure 5, par exemple, est représenté un mode de réalisation d'une anode 220 qui contient des premiers canaux 228 et des seconds canaux 229. Dans ce mode de réalisation particulier, les premiers canaux 228 s'étendent dans le corps d'anode à un degré plus important que les seconds canaux 229. Un des premiers canaux 228 peut, par exemple, s'étendre dans une direction « T1 » qui est d'environ 15 % à environ 60 %, dans certains modes de réalisation, d'environ 20 % à environ 50 %, et dans certains modes de réalisation, d'environ 25 % à environ 45 % de l'épaisseur du corps d'anode dans la même direction. De même, l'un des seconds canaux 229 peut s'étendre dans une direction « T2 » qui est d'environ 2 % à environ 40 %, dans certains modes de réalisation, d'environ 5 % à environ 35 %, et dans certains modes de réalisation, d'environ 10 % à environ 25 % du corps d'anode dans la même direction. Une telle configuration peut effectivement combiner les bénéfices des canaux plus profonds (par exemple, plus grande surface efficace) avec ceux des canaux moins profonds (par exemple, plus grande intégrité physique). Dans ces modes de réalisation, le nombre de canaux plus profonds peut être d'environ 1 à 10, dans certains modes de réalisation, de 2 à 6, et dans certains modes de réalisation, de 2 à 4, et le nombre des canaux moins profonds peut de même être de 1 à 10, dans certains modes de réalisation, de 2 à 6, et dans certains modes de réalisation, de 2 à 4.

D'ordinaire, l'anode contient également un fil conducteur d'anode qui aide à connecter l'anode aux terminaisons du condensateur résultant. Le fil conducteur peut être formé d'un quelconque matériau électroconducteur, tel que le tantale, le niobium, le nickel, l'aluminium, l'hafnium, le titane, etc., ainsi que d'oxydes et/ou nitrures de ceux-ci. Bien que cela ne soit pas nécessairement requis, il est souvent souhaitable que le fil conducteur s'étende dans la même direction longitudinale que les canaux. Dans le mode de réalisation des figures 2 à 4 par exemple, un fil conducteur d'anode 30 s'étend dans la direction « z » longitudinale à partir de l'extrémité proximale 34 du corps d'anode 22. Un contact électrique avec l'anode 20 peut être accompli d'une diversité de manières, telles que par couplage du fil conducteur 30 en utilisant un soudage par résistance ou au laser. En variante, le fil conducteur 30 peut être logé dans le corps d'anode pendant sa formation (par exemple, avant frittage). Une fois formé, le corps d'anode poreux est oxydé anodiquement (« anodisé ») de sorte qu'une couche 15 diélectrique est formée au-dessus et/ou à l'intérieur du corps d'anode. Par exemple, un corps d'anode en tantale (Ta) peut être anodisé en pentoxyde de tantale (Ta205). L' anodisation peut être effectuée en utilisant des solutions électrolytiques telles que décrites plus 20 haut. D'ordinaire, la tension à laquelle se produit l'oxydation anodique de l'anode va d'ordinaire d'environ 4 à environ 250 V, et dans certains modes de réalisation, d'environ 9 à environ 200 V, et dans certains modes de réalisation, d'environ 20 à environ 25 150 V. Electrolyte de travail L'électrolyte de travail est en communication électrique avec le substrat métallique et l'anode. 30 L'électrolyte est un fluide qui peut être imprégné à l'intérieur de l'anode, ou il peut être ajouté au condensateur à une étape de production ultérieure. L'électrolyte fluide humidifie généralement uniformément le diélectrique sur l'anode. Différents électrolytes appropriés sont décrits dans les brevets U.S. n° 5 369 547 et 6 594 140 d'Evans et al. D'ordinaire, l'électrolyte est conducteur ioniquement en ce qu'il possède une conductivité électrique d'environ 0,1 à environ 20 Siemens par centimètre (« S/cm »), dans certains modes de réalisation, d'environ 0,2 à environ 15 S/cm, et dans certains modes de réalisation, d'environ 0,5 à environ 10 S/cm, déterminée à une température de 23 °C en utilisant n'importe quel dispositif de mesure de conductivité connu (par exemple, Oakton Con Série 11). L'électrolyte fluide est généralement sous forme d'un liquide, tel qu'une solution (par exemple, aqueuse ou non aqueuse), d'une suspension colloïdale, d'un gel, etc. Par exemple, l'électrolyte peut être une solution aqueuse d'un acide (par exemple, acide sulfurique, acide phosphorique ou acide nitrique), d'une base (par exemple, hydroxyde de potassium) ou d'un sel (par exemple, sel d'ammonium, tel qu'un nitrate), ainsi que tout autre électrolyte approprié connu dans l'art, tel qu'un sel dissous dans un solvant organique (par exemple, sel d'ammonium dissous dans une solution à base de glycol). Divers autres électrolytes sont décrits dans les brevets U.S. n° 5 369 547 et 6 594 140 d'Evans et al. La conductivité ionique souhaitée peut être obtenue en sélectionnant un/des composé(s) ionique(s) 30 (par exemple, acides, bases, sels, et autres) dans certaines plages de concentration. Dans un mode de réalisation particulier, des sels d'acides organiques faibles peuvent être efficaces pour obtenir la conductivité souhaitée de l'électrolyte. Le cation du sel peut inclure des cations non atomiques, tels que des métaux alcalins (par exemple, Lit, Na+, K+, Rb+ ou Cs+), des métaux alcalino-terreux (par exemple, Be2+, Mg2+, Ca2+, Sr2+ ou Ba2+), des métaux de transition (par exemple, Ag+, Fe2+, Fe3+, etc.), ainsi que des cations polyatomiques, tels que NH4+. L'ammonium (NH4), le sodium (K+) et le lithium (Li+) monovalents sont des cations particulièrement appropriés pour une utilisation dans la présente invention. L'acide organique utilisé pour former l'anion du sel peut être « faible » au sens où il a d'ordinaire une première constante de dissociation d'acide (pK,I) d'environ 0 à environ 11, dans certains modes de réalisation, d'environ 1 à environ 10 et dans certains modes de réalisation, d'environ 2 à environ 10, déterminée à 23 °C. N'importe quels acides organiques faibles appropriés peuvent être utilisés dans la présente invention, tels que les acides carboxyliques, tels que l'acide acrylique, l'acide méthacrylique, l'acide malonique, l'acide succinique, l'acide salicylique, l'acide sulfosalicylique, l'acide adipique, l'acide maléique, l'acide malique, l'acide oléique, l'acide gallique, l'acide tartarique (par exemple, l'acide dextotartarique, l'acide mésotartarique, etc.), l'acide citrique, l'acide formique, l'acide acétique, l'acide glycolique, l'acide oxalique, l'acide propionique, l'acide phtalique, l'acide isophtalique, l'acide glutarique, l'acide gluconique, l'acide lactique, l'acide aspartique, l'acide glutaminique, l'acide itaconique, l'acide trifluoroacétique, l'acide barbiturique, l'acide cinnamique, l'acide benzoïque, l'acide 4-hydroxybenzoïque, l'acide aminobenzoïque, etc. ; des mélanges de ceux-ci, et autres. Les acides polyprotiques (par exemple, l'acide diprotique, triprotique, etc.) sont particulièrement souhaitables pour une utilisation dans la formation du sel, tels que l'acide adipique (1)/(,/ de 4,43 et pKa2 de 5,41), l'acide a-tartarique (pKai de 2.98 et pKa2 de 4.34), l'acide méso-tartarique (pKai de 3,22 et pKa2 de 4,82), l'acide oxalique (pKa/ de 1,23 et pKa2 de 4,19), l'acide lactique (pKa/ de 3,13, pKa2 de 4,76 et plia3 de 6,40), etc.

Tandis que les quantités réelles peuvent varier en fonction du sel particulier employé, de sa solubilité dans le(s) solvant(s) utilisé(s) dans l'électrolyte et de la présence d'autres composants, ces sels d'acide organique faible sont d'ordinaire présents dans l'électrolyte dans une quantité d'environ 0,1 à environ 25 % en poids, dans certains modes de réalisation, d'environ 0,2 à environ 20 % en poids, dans certains modes de réalisation, d'environ 0,3 à environ 15 % en poids et dans certains modes de réalisation, d'environ 0,5 à environ 5 % en poids. L'électrolyte est d'ordinaire aqueux en ce qu'il contient un solvant aqueux, tel que de l'eau (par exemple, de l'eau désionisée). Par exemple, de l'eau (par exemple, de l'eau désionisée) peut constituer 30 d'environ 20 % en poids à environ 95 % en poids, dans certains modes de réalisation, d'environ 30 % en poids à environ 90 % en poids et dans certains modes de réalisation, d'environ 40 % en poids à environ 85 % en poids de l'électrolyte. Un solvant secondaire peut également être employé pour former un mélange de solvants. Des exemples de solvants appropriés peuvent comprendre, par exemple, les glycols (par exemple, éthylène glycol, propylène glycol, butylène glycol, triéthylène glycol, hexylène glycol, polyéthylène glycols, éthoxydiglycol, dipropylèneglycol, etc.) ; les éthers de glycol (par exemple, éther de glycol méthylique, éther de glycol éthylique, éther de glycol propylique, etc.) ; les alcools (par exemple, méthanol, éthanol, n-propanol, iso-propanol et butanol) ; les cétones (par exemple, acétone, méthyl éthyl cétone et méthyl isobutyl cétone) ; les esters (par exemple, acétate d'éthyle, acétate de butyle, acétate d'éther de glycol diéthylénique, acétate de méthoxypropyle, carbonate d'éthylène, carbonate de propylène, etc.) ; les amides (par exemple, diméthylformamide, diméthylacétamide, amide d'acide gras diméthylcaprylique/caprique et N-alkylpyrrolidones) ; les sulfoxydes ou sulfones (par exemple, sulfoxyde de diméthyle (DMSO) et sulfolane) ; etc. Ces mélanges de solvants contiennent d'ordinaire de l'eau dans une quantité d'environ 40 % en poids à environ 80 % en poids, dans certains modes de réalisation, d'environ 50 % en poids à environ 75 % en poids et dans certains modes de réalisation, d'environ 55 % en poids à environ 70 % en poids et un/des solvant(s) secondaire(s) dans une quantité d'environ 20 % en poids à environ 60 % en poids, dans certains modes de réalisation, d'environ 25 % en poids à environ 50 % en poids et dans certains modes de réalisation, d'environ 30 % en poids à environ 45 % en poids. Le/Les solvant(s) secondaire(s) peut/peuvent, par exemple, constituer d'environ 5 % en poids à environ 45 % en poids, dans certains modes de réalisation, d'environ 10 % en poids à environ 40 % en poids et dans certains modes de réalisation, d'environ 15 % en poids à environ 35 % en poids de l'électrolyte. Si souhaité, l'électrolyte peut être relativement neutre et avoir un pH d'environ 4,5 à environ 8,0, dans certains modes de réalisation, d'environ 5,0 à environ 7,5 et dans certains modes de réalisation, d'environ 5,5 à environ 7,0. Un ou plusieurs ajusteurs de pH (par exemple, acides, bases, etc.) peut/peuvent être employé(s) pour aider à obtenir le pH souhaité. Dans un mode de réalisation, un acide est employé pour abaisser le pH à la plage souhaitée. Des acides appropriés comprennent, par exemple, les acides organiques tels que décrits plus haut ; les acides inorganiques, tels que l'acide chlorhydrique, l'acide nitrique, l'acide sulfurique, l'acide phosphorique, l'acide polyphosphorique, l'acide borique, l'acide boronique, etc. ; et des mélanges de ceux-ci. Bien que la concentration totale des ajusteurs de pH puisse varier, ils sont d'ordinaire présents dans une quantité d'environ 0,01 % en poids à environ 10 % en poids, dans certains modes de réalisation, d'environ 0,05 % en poids à environ 5 % en poids et dans certains modes de réalisation, d'environ 0,1 % en poids à environ 2 % en poids de l'électrolyte.

L'électrolyte peut également contenir d'autres composants qui aident à améliorer la performance électrique du condensateur. Par exemple, un dépolarisant peut être employé dans l'électrolyte pour 5 aider à inhiber l'évolution de gaz hydrogène au niveau de la cathode du condensateur électrolytique, qui pourrait causer un renflement du condensateur et éventuellement, sa panne. Lorsqu'il est employé, le dépolarisant constitue normalement environ 1 à environ 10 500 parties par million (« ppm »), dans certains modes de réalisation, environ 10 à environ 200 ppm et dans certains modes de réalisation, environ 20 à environ 150 ppm de l'électrolyte. Les dépolarisants appropriés peuvent inclure les composés nitroaromatiques tels que 15 2-nitrophénol, 3-nitrophénol, 4-nitrophénol, acide 2- nitrobenzonique, acide 3-nitrobenzonique, acide 4- nitrobenzonique, 2-nitroacétophénone, 3- nitroacétophénone, 4-nitroacétophénone, 2-nitroanisole, 3-nitroanisole, 4-nitroanisole, 2-nitrobenzaldéhyde, 3- 20 nitrobenzaldéhyde, 4-nitrobenzaldéhyde, alcool 2- nitrobenzylique, alcool 3-nitrobenzylique, alcool 4- nitrobenzylique, acide 2-nitrophthalique, acide 3- nitrophthalique, acide 4-nitrophthalique, etc. Les dépolarisants nitroaromatiques particulièrement 25 appropriés pour une utilisation dans la présente invention sont les acides nitrobenzoïques, leurs anhydrides ou sels, substitués avec un ou plusieurs groupes alkyle (par exemple, méthyle, éthyle, propyle, butyle, etc.). Des exemples spécifiques de ces composés 30 nitrobenzoïques substitués par alkyle incluent, par exemple, acide 2-méthyl-3-nitrobenzoïque ; acide 2- méthyl-6-nitrobenzoïque acide 3-méthy1-2- nitrobenzoïque ; acide 3-méthy1-4-nitrobenzoïque ; acide 3-méthyl-6-nitrobenzoïque ; acide 4-méthy1-3- nitrobenzoïque ; leurs anhydrides ou leurs sels ; et 5 autres. Ensemble de fermeture hermétique L'anode et l'électrolyte de travail du condensateur sont généralement positionnés à 10 l'intérieur du boîtier. Dans certains modes de réalisation, le boîtier peut définir une ouverture qui est fermée par un ensemble de fermeture hermétique. L'ensemble de fermeture hermétique inclut, par exemple, un joint hermétique qui est généralement formé à partir 15 d'un matériau isolant, tel que du verre. Si souhaité, il est possible d'employer un tube conducteur qui possède un orifice d'une taille et d'une forme suffisantes pour s'adapter au conducteur d'anode. Le tube conducteur est d'ordinaire formé à partir d'un 20 métal tel que le tantale, le niobium, l'aluminium, le nickel, l'hafnium, le titane, le cuivre, l'argent, l'acier (par exemple, inoxydable), des alliages de ceux-ci (par exemple, oxydes conducteurs), des composites de ceux-ci (par exemple, métal revêtu 25 d'oxyde électroconducteur), et autres. Dans ces modes de réalisation, le tube conducteur peut passer à travers un alésage à l'intérieur du joint hermétique de sorte qu'il est isolé électriquement. L'agencement de l'ensemble de fermeture hermétique 30 à l'intérieur d'un condensateur n'est pas primordial et peut varier comme le comprendra l'homme du métier. La figure 1, par exemple, représente un mode de réalisation particulier d'un condensateur 100. Comme représenté, le condensateur 100 contient un boîtier 12 ayant une paroi latérale 14 et une paroi inférieure 16.

De multiples parois latérales peuvent être employées dans les modes de réalisation où le boîtier n'est pas cylindrique. Une couche de protection contre l'hydrogène 17 est également appliquée à l'au moins une partie du boîtier 12 comme indiqué plus haut. Par exemple, la couche de protection 17 peut être disposée sur les surfaces internes de la paroi latérale 14 et la paroi inférieure 16. Une anode 20 est également positionnée dans un intérieur 11 du boîtier 12. Un conducteur d'anode 30 peut s'étendre à partir de l'anode 20 dans une direction longitudinale à travers un tube conducteur 56. Le condensateur 100 contient également un ensemble de fermeture hermétique 50. Dans ce mode de réalisation particulier, l'ensemble de fermeture hermétique couvre une ouverture 59 définie entre des parties serties du boîtier 12. En variante, cependant, il est possible de prévoir un couvercle, comme connu dans l'art, qui définit l'ouverture. Dans l'un ou l'autre cas, un joint hermétique 54 (par exemple, un joint verre sur métal) est positionné à l'intérieur de l'ouverture 59 dans le mode de réalisation illustré qui définit un alésage à travers lequel peuvent passer le tube conducteur 56 et le conducteur d'anode 30. L'ensemble de fermeture hermétique 50 inclut également un joint de barrière 70, tel qu'un joint formé à partir d'un matériau élastomère. Le joint 70 peut avoir une forme généralement cylindrique et contenir un alésage situé coaxialement à l'intérieur de celui-ci à travers lequel peuvent passer le tube conducteur 56 et le conducteur d'anode 42. De cette manière, le joint de barrière 70 peut couvrir au moins une partie de la surface inférieure du joint hermétique 54 pour limiter son contact avec un quelconque électrolyte. Si souhaité, le joint de barrière 70 peut couvrir une partie substantielle de la surface inférieure du joint hermétique 54. Par « partie substantielle », on entend généralement que le joint couvre environ 80 % ou plus de la surface, dans certains modes de réalisation, environ 90 % ou plus de la surface, et dans certains modes de réalisation, environ 100 % de la surface. Comme le montre la figure 1, le joint de barrière 70 couvre également d'ordinaire au moins une partie du tube conducteur 56. Outre l'ensemble de fermeture hermétique décrit ci-dessus, le condensateur de la présente invention peut également contenir un ou plusieurs joints secondaires. Par exemple, il est possible d'employer des joints plats supplémentaires ou une bobine qui sont formés à partir de matériaux isolants élastomères, tels que du polytétrafluoroéthylène (« PTFE »). Dans un mode de réalisation, par exemple, une bobine 90 peut être positionnée entre l'anode 20 et le joint de barrière 70. Des bagues élastomères 92 peuvent également être employées, comme de façon adjacente à la paroi latérale 14 du boîtier 12. Les bagues élastomères 92 peuvent être formées à partir d'un élastomère à haute température, tel que décrit plus haut, ou à partir d'un autre type de matériau élastomère. Par ailleurs, si souhaité, il est possible de prévoir un support en contact avec l'anode pour aider à s'assurer qu'elle reste mécaniquement stable pendant l'utilisation. Le support peut être formé à partir d'un matériau isolant, tel que du polytétrafluoroéthylène (« PTFE »). Un exemple d'un tel support est représenté sur la figure 2 par l'élément 55, qui est positionné de façon adjacente et en contact avec la surface inférieure de l'anode 20. Un conducteur positif externe 82 peut de la même manière être connecté au conducteur d'anode 30 à une extrémité du tube conducteur 56 via un joint de soudure 80 et un conducteur négatif externe 83 peut être connecté à la paroi inférieure 16 du boîtier 12. Indépendamment de la configuration particulière, le condensateur résultant de la présente invention peut présenter d'excellentes propriétés électriques. Par exemple, le condensateur peut présenter une densité énergétique élevée. La densité énergétique est généralement déterminée selon l'équation E=1/2*CV2, où C est la capacité en farads (F) et V est la tension de travail du condensateur en volts (V). La densité énergétique peut, par exemple, être d'environ 2,0 joules par centimètre cube (J/cm3) ou plus, dans certains modes de réalisation, d'environ 3,0 J/cm3, dans certains modes de réalisation, d'environ 4,0 J/cm3 à environ 10,0 J/cm3, et dans certains modes de réalisation, d'environ 4,5 à environ 8,0 J/cm3. La capacité peut également être d'environ 1 milliFarad par centimètre carré (« mF/cm2 ») ou plus, dans certains modes de réalisation, d'environ 2 mF/cm2 ou plus, dans certains modes de réalisation, d'environ 5 à environ 50 mE/cm2, et dans certains modes de réalisation, d'environ 8 à environ 20 mF/cm2, comme déterminé à une fréquence opérationnelle de 120 Hz. La résistance série équivalente (« RSE ») peut également être inférieure à environ 500 milliohms, dans certains modes de réalisation, inférieure à environ 400 milliohms, dans certains modes de réalisation, inférieure à environ 300 milliohms, et dans certains modes de réalisation, d'environ 1 à environ 200 milliohms, comme déterminée à une fréquence de 120 Hz. En outre, le courant de fuite, qui désigne généralement le courant s'écoulant d'un conducteur à un conducteur adjacent à travers un isolant, peut être maintenu à des niveaux relativement faibles. Par exemple, la valeur numérique du courant de fuite normalisé d'un condensateur de la présente invention est, dans certains modes de réalisation, inférieure à environ 1 pA/pF*V, dans certains modes de réalisation, inférieure à environ 0,5 pA/pF*V, et dans certains modes de réalisation, inférieure à environ 0,1 pA/pF*V, où pA désigne les microampères et pF*V est le produit de la capacité et de la tension nominale. De manière notable, en raison de la nature unique du revêtement conducteur de la présente invention, les présents inventeurs ont découvert que de telles valeurs de capacité, RSE et/ou courant de fuite normalisé peuvent même être maintenues après vieillissement à de hautes températures. Par exemple, les valeurs peuvent être maintenues à des températures allant d'environ 50 °C à environ 200 °C (par exemple, 85 °C) pendant une période de temps importante, telle que d'environ 100 heures ou plus, dans certains modes de réalisation, d'environ 300 heures à environ 2500 heures, et dans certains modes de réalisation, d'environ 400 heures à environ 1500 heures (par exemple, 500 heures, 600 heures, 700 heures, 800 heures, 900 heures, 1000 5 heures, 1100 heures ou 1200 heures). Le condensateur électrolytique de la présente invention peut être utilisé dans diverses applications, y compris, mais sans limitation, dans les micro- inverseurs ; les dispositifs micro-UPS ; les 10 dispositifs médicaux, tels que les défibrillateurs implantables, les stimulateurs cardiaques, les défibrillateurs à synchronisation automatique, les stimulateurs nerveux, les dispositifs d'administration de médicaments, etc. ; les applications automobiles ; 15 les applications militaires, telles que les systèmes RADAR ; l'électronique grand public, telle que les radios, les téléviseurs, etc. ; et autres. La présente invention peut être mieux comprise en référence aux exemples suivants. 20 Procédures d'essai Résistance série équivalente (« RSE ») La résistance série équivalente peut être mesurée 25 en utilisant un appareil de mesure Keithley 3330 Precision LCZ à fils Kelvin avec une polarisation CC de 2,2 volts et un signal sinusoïdal crête à crête de 0,5 volt. La fréquence opérationnelle peut être de 120 kHz et la température peut être de 23 °C + 2 °C. 30 Capacité (« CAP ») La capacité peut être mesurée en utilisant un appareil de mesure Keithley 3330 Precision LCZ à fils Kelvin avec une polarisation CC de 2,2 volts et un signal sinusoïdal crête à crête de 0,5 volt. La fréquence opérationnelle peut être de 120 Hz et la température peut être de 23 °C + 2 °C. Courant de fuite : Le courant de fuite (« DCL ») peut être mesuré en 10 utilisant un ensemble d'essai d'étanchéité à une température de 85 °C ± 2 °'C et à la tension nominale au bout d'un minimum de 60 secondes. Matériaux employés 15 Les matériaux suivants ont été employés dans les exemples. PdC12 = Chlorure de palladium(II) (Merck) EDT = 3,4-éthylènedioxythiophène (Hereaus) ; pTSA = acide p-toluène sulfonique, sel de sodium ; et 20 POE-10-LE = éther de polyoxyéthylène-10-lauryle (ou éther monodécylique de décaéthylène glycol). Exemple 1 Pour commencer, 10 échantillons de boîtes de 25 tantale cylindriques ont été sablés avec un JetStreem Blaster II (SCM System, INC.) pendant 20 secondes environ. Les échantillons ont été dégraissés dans de l'eau dans un bain ultrasonique et séchés à une température de 85 °C pendant 5 minutes. Une quantité de 30 0,3 g de PdC12 a été ajoutée à 25 ml d'acide chlorhydrique 1,0 M dans un flacon de 50 ml. La boîte a été remplie avec la solution acide aqueuse PDCL42- préalablement préparée et placée dans un réceptacle en cuivre reliant la boîte au pôle négatif d'une source d'alimentation. Un fil Pt a été connecté électriquement au pôle positif de la source d'alimentation et inséré dans la boîte et dans la solution acide aqueuse PdC142-. Une électrodéposition a été opérée pendant environ 15 minutes en utilisant une valeur de courant constante de 50 mA pour former une structure de palladium. Les boîtes ont alors été rincées dans de l'eau pour éliminer les sous-produits de réaction et séchées à 85 °C pendant 5 minutes. 8 à 9 mg de palladium ont été déposés sur chaque boîte de tantale. Une solution précurseur a ensuite été appliquée sur la surface présentant le dépôt de palladium, la solution contenant 4 g d'éthanol (Sigma-Aldrich), 0,1 g de méthylpyrrolidone (Sigma-Aldrich), 1 g d'EDT et 10 g d'une solution butanolique à 40 % de fer(III)-p-toluène sulfonate (Heraeus). Les boîtes de tantale ont été remplies jusqu'au niveau témoin avec la solution de précurseur de polymérisation pendant 5 minutes et ont ensuite été placées dans une étuve de séchage à 85 °C pendant 15 minutes. La structure résultante de poly(3,4-éthylènedioxythiophène) a été lavée dans du méthanol pour éliminer les sous-produits de réaction pendant 5 minutes et les boîtes de tantale ont été placées dans une étuve de séchage à 85 °C pendant 5 minutes. Ce cycle de polymérisation a été répété 4 fois. 4 à 5 mg de poly(3,4-éthylènedioxythiophène) 30 ont été déposés sur chaque boîte de tantale revêtue de palladium. La figure 6 est une microphotographie de la structure tantale/palladium/PEDT résultante. Ensuite, 10 échantillons d'une anode cylindrique ont été pressés à partir de poudre de tantale (70 000 11F*V/g) ayant six canaux s'étendant longitudinalement symétriques creusés dans le corps de l'anode. Les anodes frittées à une température de 14400C pendant 10 minutes et anodisées à 75 V (l'anode seule présentait une capacité de 3000 µF à une fréquence de 120 Hz) ont été ajoutées dans les boîtes préalablement préparées. L'électrolyte était une solution aqueuse 5,0 M d'acide sulfurique (gravité spécifique de 1,26 g/cm3). Les composants ont ensuite été assemblés en un condensateur à électrolyte liquide.

Exemple 2 Des condensateurs à électrolyte liquide ont été formés de la manière décrite dans l'exemple 1, excepté que la précouche de palladium n'a pas été employée. La figure 7 est une microphotographie de la structure de tantale/PEDT résultante. Les condensateurs des exemples 1 et 2 ont ensuite été testés de la manière décrite ci-dessus. Les mesures ont été prises et puis répétées à différents moments pendant 2000 heures d'essai sur le cycle de vie total à une tension nominale appliquée de 50 V. Les résultats sont indiqués ci-dessous. Exemple 1 Exemple 2 Heure CAP RSE DCL CAP RSE DCL [h] [uF] [Ohm] [ua] [uF] [Ohm] [ua] 0 2710 0,273 587,30 2700 0,283 904,24 100 2460 0,321 - 50 7,340 500 1906 0,494 - 8 10,182 - 1000 1235 1,232 57,36 3 29,316 53,74 1500 1365 1,322 - 3 34,646 - 2000 1325 1,356 112,35 2 25,555 82,50 Ces modifications et variations et autres modifications et variations de la présente invention peuvent être mises en oeuvre par l'homme du métier, sans 5 s'écarter de l'esprit et de la portée de la présente invention. Par ailleurs, il doit être entendu que des aspects des différents modes de réalisation peuvent être interchangés à la fois en totalité et en partie. En outre, l'homme du métier comprendra que la 10 description précédente est fournie à titre d'exemple uniquement et n'est pas censée limiter l'invention, qui sera décrite dans les revendications annexées. Ainsi, dans le condensateur à électrolyte liquide proposé, la couche de polymère conducteur peut être exempte de radicaux de fer haute énergie. Et, dans le procédé proposé, la suspension colloïdale peut être exempte de radicaux de fer haute énergie.

Claims

REVENDICATIONS1. Condensateur (100) à électrolyte liquide comprenant : une anode (20) formée à partir d'un corps fritté poreux (22) oxydé anodiquement ; un électrolyte de travail fluide ; et un boîtier (12) à l'intérieur duquel sont positionnés l'anode (20) et l'électrolyte de travail, dans lequel le boîtier (12) contient un revêtement conducteur disposé sur une surface d'un substrat métallique, le revêtement conducteur contenant : une précouche discontinue qui contient une pluralité de projections discrètes d'un matériau conducteur déposées sur la surface du substrat métallique selon un mode espacé de sorte que les projections couvrent d'environ 5 % à environ 80 % de la surface du substrat métallique ; et une couche de polymère conducteur qui recouvre la précouche discontinue, la couche de polymère conducteur étant formée par polymérisation électrolytique d'une 20 suspension colloïdale qui inclut un monomère précurseur.
2. Condensateur (100) à électrolyte liquide selon la revendication 1, dans lequel le matériau conducteur est un métal noble.
3. Condensateur (100) à électrolyte liquide selon 25 la revendication 2, dans lequel le métal noble est du palladium.
4. Condensateur (100) à électrolyte liquide selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel la taille moyenne des projections est d'environ 50 nanomètres à environ 500 micromètres.
5. Condensateur (100) à électrolyte liquide selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans 5 lequel le monomère précurseur inclut un thiophène et la couche de polymère conducteur inclut un polythiophène.
6. Condensateur (100) à électrolyte liquide selon la revendication 5, dans lequel le polythiophène est un poly(3,4-éthylènedioxythiophène) éventuellement 10 substitué ayant la formule générale suivante : dans laquelle, R7 est un radical alkyle en Ci à C18 éventuellement substitué linéaire ou ramifié ; un radical cycloalkyle en C5 à C12 éventuellement substitué ; un radical aryle en C6 à C14 éventuellement substitué ; un radical aralkyle en C7 à C18 éventuellement substitué ; un radical hydroxyalkyle en C1 à C4 éventuellement substitué ou un radical hydroxyle ; q est un entier de 0 à 8 ; et n vaut de 2 à 5000.
7. Condensateur (100) à électrolyte liquide selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel la suspension colloïdale inclut un tensioactif et un acide sulfonique.
8. Condensateur (100) à électrolyte liquide selon la revendication 7, dans lequel le tensioactif est un sulfonate d'alkyl arylène.
9. Condensateur (100) à électrolyte liquide selon la revendication 7, dans lequel l'acide sulfonique est 10 un acide sulfonique d'arylène.
10. Condensateur (100) à électrolyte liquide selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel la couche de polymère conducteur est exempte de radicaux de fer haute énergie.
11. Condensateur (100) à électrolyte liquide selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le substrat métallique est formé à partir de tantale.
12. Condensateur (100) à électrolyte liquide selon 20 l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le revêtement conducteur inclut en outre une couche de protection (17) contre l'hydrogène qui est positionnée entre le substrat métallique et la précouche, dans lequel la couche de protection (17) contre l'hydrogène contient une pluralité d'agglomérats de métal de valve frittés formés à partir d'une composition de métal de valve qui sont frittés sur le substrat métallique.
13. Condensateur (100) à électrolyte liquide selon 30 l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel la couche diélectrique est formée sur le substrat métallique qui est positionnée entre le substrat et le revêtement conducteur.
14. Condensateur (100) à électrolyte liquide selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans 5 lequel l'anode (20) inclut du tantale.
15. Condensateur (100) à électrolyte liquide selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel une pluralité de canaux s'étendant longitudinalement sont creusés dans le corps poreux
16. Condensateur (100) à électrolyte liquide selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel l'électrolyte de travail est un liquide.
17. Condensateur (100) à électrolyte liquide selon 15 l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel l'électrolyte de travail est une solution aqueuse contenant de l'acide sulfurique.
18. Condensateur (100) à électrolyte liquide selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans 20 lequel l'électrolyte de travail a une valeur de pH d'environ 4,5 à environ 8,0.
19. Condensateur (100) à électrolyte liquide selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le boîtier (12) définit une ouverture (59) et 25 une paroi latérale (14) entourant un intérieur (11), et dans lequel un ensemble de fermeture hermétique (50) -couvre l'ouverture (59).
20. Procédé de formation d'un boîtier d'un condensateur (100) à électrolyte liquide, le procédé 30 comprenant :la formation d'une précouche discontinue sur une surface d'un substrat métallique, la précouche contenant une pluralité de projections discrètes d'un surface du substrat de sorte que les à environ 80 % de la l'application d'une suspension colloïdale au substrat métallique, la suspension colloïdale 10 comprenant un monomère précurseur ; la mise en place d'une électrode en contact avec le substrat métallique ; et la fourniture d'une charge de courant à l'électrode pour induire l'électrolyse et la 15 polymérisation oxydative du monomère précurseur, formant ainsi une couche de polymère conducteur qui recouvre la précouche.
21. Procédé selon la revendication 20, dans lequel le monomère précurseur inclut un 3,4- 20 alkylènedioxythiophène ou un dérivé de celui-ci.
22. Procédé selon la revendication 20, dans lequel la suspension colloïdale inclut un tensioactif et un acide sulfonique.
23. Procédé selon la revendication 22, dans lequel 25 le tensioactif est un sulfonate d'alkyl arylène.
24. Procédé selon la revendication 22, dans lequel l'acide sulfonique est un acide sulfonique d'arylène.
25. Procédé selon la revendication 20, dans lequel la suspension colloïdale est exempte de radicaux de fer 30 haute énergie. métal conducteur déposées sur la métallique selon un mode espacé projections couvrent d'environ 5 % surface du substrat métallique ;
26. Procédé selon la revendication 20, dans lequel la précouche est formée par dépôt autocatalytique.
27. Procédé selon la revendication 20, dans lequel la précouche est soumise à un traitement thermique à 5 une température d'environ 800 °C à environ 1700 °C.
28. Procédé selon la revendication 20, dans lequel la précouche inclut du palladium.
29. Procédé selon la revendication 20, dans lequel le substrat métallique est formé de tantale. 10
30. Procédé selon la revendication 20, dans lequel une pluralité d'agglomérés de métal de valve sont frittés sur la surface du substrat métallique avant que la précouche soit formée sur celle-ci.