JP2008016835A - Electrolytic capacitor and its manufacturing method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、耐電圧特性およびインピーダンス特性に優れる電解コンデンサおよび電解質またその製造方法に関する。 The present invention relates to an electrolytic capacitor and an electrolyte excellent in withstand voltage characteristics and impedance characteristics, and a manufacturing method thereof.
近年、導電性高分子を電解質として用いた電解コンデンサは、その優れたインピーダンス特性により市場を拡大しつつある。 In recent years, electrolytic capacitors using a conductive polymer as an electrolyte are expanding the market due to their excellent impedance characteristics.
電解コンデンサは一般にアルミニウム、タンタル、ニオブ等の弁金属を陽極金属とし、その表面に形成された酸化皮膜を誘電体膜とし、さらに誘電体膜上に形成された電解質層を挟んで陰極を形成した構成となっている。この電解コンデンサにおける電解質には二つの重要な作用がある。一つは極めて薄い酸化皮膜を保護・修復する作用であり、他の一つは陽極上の誘電体から静電容量を引き出す役目の事実上の陰極としての作用である。 Electrolytic capacitors generally have a valve metal such as aluminum, tantalum, or niobium as an anode metal, an oxide film formed on the surface thereof as a dielectric film, and a cathode formed by sandwiching an electrolyte layer formed on the dielectric film. It has a configuration. The electrolyte in this electrolytic capacitor has two important functions. One is an action of protecting and repairing an extremely thin oxide film, and the other is an action as a de facto cathode which serves to extract a capacitance from a dielectric on the anode.
電解コンデンサは、典型的には、固体であるポリピロールあるいはポリチオフェン誘導体等の導電性高分子を電解質として用いたものである。これらの導電性高分子は、通常の液体を電解質として用いた電解コンデンサと比べてその電気伝導度(すなわち電子伝導性)がはるかに高いため、該導電性高分子を電解質とするコンデンサでは内部インピーダンスを低減する事ができ、特に高周波回路用コンデンサとして優れた特性を発揮する。 The electrolytic capacitor typically uses a solid conductive polymer such as polypyrrole or a polythiophene derivative as an electrolyte. Since these conductive polymers have a much higher electrical conductivity (ie, electronic conductivity) than electrolytic capacitors using ordinary liquids as electrolytes, capacitors with these conductive polymers as electrolytes have internal impedance. In particular, it exhibits excellent characteristics as a capacitor for high-frequency circuits.
しかしながら、導電性高分子は本質的にイオン伝導性は有していないので、電解コンデンサの酸化皮膜の修復性(すなわち陽極酸化作用)の点では、従来の電解液をもちいたコンデンサに比較して劣るものであった。この結果、電解コンデンサにおいては高耐電圧のコンデンサを作る事が出来ない、という欠点があった。具体的には、通常アルミニウムを陽極としてもちいた電解コンデンサでは、たとえば40V化成を行なった場合、実使用上の電圧は16V程度であり、タンタルを用いた電解コンデンサでは、たとえば24V化成を行なった場合、実使用上の電圧は12V程度である。ここで、40V化成とは、弁金属表面に誘電体の酸化皮膜を形成する際に印加する直流電圧が40Vであることを意味し、理想的には40Vの耐電圧を有するコンデンサが得られるはずである。化成電圧を大きくして実使用上の耐電圧を上げる事は原理的には可能であるが、その場合には化成電圧が高くなるに従ってコンデンサ容量が小さくなり、さらに化成電圧を高くしても実使用上の耐電圧はそれに比例して上昇しないという問題がある。 However, since the conductive polymer has essentially no ionic conductivity, in terms of the restorability of the oxide film of the electrolytic capacitor (that is, the anodic oxidation action), compared to a capacitor using a conventional electrolytic solution. It was inferior. As a result, the electrolytic capacitor has a drawback that a capacitor having a high withstand voltage cannot be produced. Specifically, in an electrolytic capacitor using aluminum as an anode, for example, when 40V conversion is performed, the actual use voltage is about 16V, and for an electrolytic capacitor using tantalum, for example, 24V conversion is performed. In actual use, the voltage is about 12V. Here, 40V conversion means that the DC voltage applied when the dielectric oxide film is formed on the valve metal surface is 40V, and ideally, a capacitor having a withstand voltage of 40V should be obtained. It is. In principle, it is possible to increase the withstand voltage in actual use by increasing the formation voltage, but in that case, the capacitor capacity decreases as the formation voltage increases, and even if the formation voltage is further increased, There is a problem that the withstand voltage in use does not increase proportionally.
典型的な電解コンデンサには、アルミニウムを陽極金属としたアルミ電解コンデンサと、タンタルを陽極金属としたタンタル電解コンデンサとがある。タンタル電解コンデンサには、通常、タンタル粉末を焼結して得られる多孔性電極をもちいる事が多い。一方、アルミ電解コンデンサにはチップ型コンデンサと捲回型コンデンサとの二種類がある。 Typical electrolytic capacitors include an aluminum electrolytic capacitor using aluminum as an anode metal and a tantalum electrolytic capacitor using tantalum as an anode metal. Usually, a tantalum electrolytic capacitor often uses a porous electrode obtained by sintering tantalum powder. On the other hand, there are two types of aluminum electrolytic capacitors: chip capacitors and wound capacitors.
チップ型電解コンデンサの製造においては、陽極箔上に電解重合法または化学重合法により導電性高分子電解質を形成した後、カーボンペースト・銀ペーストを塗布し、それらを積層・乾燥してコンデンサ素子を作製する。チップ型の電解コンデンサは上記の様な構成で作製されるため非常にすぐれた周波数特性を有しているが、一方で素子作製技術が極めて困難で不良率が高いのが欠点である。 In the manufacture of chip-type electrolytic capacitors, a conductive polymer electrolyte is formed on an anode foil by electrolytic polymerization or chemical polymerization, and then a carbon paste / silver paste is applied, and then laminated and dried to form a capacitor element. Make it. A chip-type electrolytic capacitor has a very excellent frequency characteristic because it is manufactured with the above-described configuration, but on the other hand, the drawback is that the element manufacturing technique is extremely difficult and the defect rate is high.
一方、捲回型電解コンデンサは、表面に誘電体酸化皮膜を形成した、アルミ等の弁金属から形成される陽極箔と、陰極箔と、さらに該陰極箔と該陽極箔との間に設けられたセパレ−タと、からなる。コンデンサの作製は、これらを捲回した後に、導電性高分子のモノマーを含浸、重合して電解質を形成する事によって行なう。 On the other hand, a wound electrolytic capacitor is provided with an anode foil formed of a valve metal such as aluminum having a dielectric oxide film formed on the surface, a cathode foil, and further between the cathode foil and the anode foil. And a separator. Capacitors are produced by winding them and then impregnating and polymerizing a monomer of a conductive polymer to form an electrolyte.
セパレータは連通多孔質基材から構成され、合成高分子またはセルロース繊維からなる連通多孔質基材、ガラス繊維からなる連通多孔質基材または不織布等が挙げられる。上記の合成高分子としては、たとえば、ポリオレフィン、ポリエステル、ナイロン、ポリアミド、ポリイミド、フッ素化ポリオレフィン等が挙げられる。また、上記のセルロース繊維としては、再生セルロース繊維として、ビスコースレーヨン、キュプラレーヨン等、また非木材パルプ繊維として、マニラ麻、紅麻、サイザル麻、エスパルト草等、さらに木材パルプ繊維として、針葉樹パルプ繊維、広葉樹パルプ繊維等、が挙げられる。上記のうち、ポリオレフィンおよびセルロース繊維は特に好ましく用いられる。 The separator is composed of a continuous porous substrate, and includes a continuous porous substrate made of a synthetic polymer or cellulose fiber, a continuous porous substrate made of glass fiber, or a nonwoven fabric. Examples of the synthetic polymer include polyolefin, polyester, nylon, polyamide, polyimide, and fluorinated polyolefin. In addition, as the above cellulose fiber, regenerated cellulose fiber, viscose rayon, cupra rayon, etc., as non-wood pulp fiber, Manila hemp, red hemp, sisal hemp, esparto grass, etc., and as wood pulp fiber, conifer pulp fiber , Hardwood pulp fiber and the like. Among the above, polyolefin and cellulose fiber are particularly preferably used.
セパレータは捲回型コンデンサのショートを防止するために不可欠であるが、コンデンサのインピーダンス特性を悪くするという問題がある。すなわち、捲回型の電解コンデンサは大容量化には有利であるが高周波特性には劣る物となる。 The separator is indispensable for preventing a short-circuit of the wound capacitor, but has a problem of deteriorating the impedance characteristic of the capacitor. That is, the wound electrolytic capacitor is advantageous for increasing the capacity, but is inferior to the high frequency characteristics.
以上のように、電解コンデンサには代表的な二種類の構造があるが、いずれの構造においても耐電圧の課題が大きな課題として存在していた。 As described above, there are two typical types of electrolytic capacitors. However, with any structure, the problem of withstand voltage has been a major issue.
この様な問題点を解決するために、本発明者らはイオン性液体(イオン性液体と呼ばれるが本発明ではイオン性液体と記載する)と導電性高分子とからなる電解質をすでに開発した(特許文献1)。これはイオン性液体がすぐれた弁金属の陽極酸化作用を有し、たとえばアルミニウムの酸化膜の欠陥を修復できる事を発見して成されたもので、この発明により高耐電圧の電解コンデンサが実現できた。しかしながら、イオン性液体は優れたイオン伝導性を有しているものの電子伝導性は有していないため、高耐電圧のコンデンサを実現するために多量のイオン性液体を加えた場合にはコンデンサのインピーダンス特性が悪くなるという問題がある。また、イオン性液体の量が少ない場合には良好なインピーダンス特性が得られるが、肝心の耐電圧特性は期待する程度には向上しない。すなわちイオン性液体と導電性高分子とからなる電解質では、良好な耐電圧特性と良好な電気特性とをいかにして両立するかという事が大きな課題であった。 In order to solve such problems, the present inventors have already developed an electrolyte comprising an ionic liquid (referred to as an ionic liquid but referred to as an ionic liquid in the present invention) and a conductive polymer ( Patent Document 1). This was made by discovering that an ionic liquid has excellent anodizing action of valve metal, for example, that it can repair defects in aluminum oxide film, and this invention realizes a high withstand voltage electrolytic capacitor did it. However, the ionic liquid has excellent ionic conductivity but not electronic conductivity. Therefore, when a large amount of ionic liquid is added to realize a capacitor with a high withstand voltage, the capacitance of the capacitor There is a problem that the impedance characteristic is deteriorated. In addition, when the amount of the ionic liquid is small, good impedance characteristics can be obtained, but the essential withstand voltage characteristics are not improved as expected. That is, in an electrolyte composed of an ionic liquid and a conductive polymer, how to achieve both good withstand voltage characteristics and good electrical characteristics has been a major issue.
電極箔をあらかじめイオン性液体に含浸させて、しかる後に化学重合法や電解重合法で電解質を形成する方法も開示されている(特許文献2)。しかし、この方法でも比較的良好な耐電圧特性を実現することは困難であるという問題がある。
本発明は、上記課題を解決するためになされたものであって、その目的は高耐電圧でインピーダンス特性にも優れた電解コンデンサおよびその製造方法を提供することである。 The present invention has been made to solve the above-described problems, and an object of the present invention is to provide an electrolytic capacitor having a high withstand voltage and excellent impedance characteristics, and a method for manufacturing the same.
本発明者らは鋭意研究の結果、導電性高分子を含む電解質層におけるイオン性液体の存在状態を、該電解質層の厚み方向において不均一にすることで上記課題を解決できることを発見し本発明を成すに至った。 As a result of intensive studies, the present inventors have found that the above problem can be solved by making the presence state of the ionic liquid in the electrolyte layer containing the conductive polymer non-uniform in the thickness direction of the electrolyte layer. It came to make.
すなわち、本発明は少なくとも電解質層と前記電解質層を挟んで配置された陽極及び陰極とを備える電解コンデンサであって、前記陽極は陽極金属と誘電体膜からなり、前記電解質層は、イオン性液体と導電性高分子とを少なくとも含有し、前記電解質層中におけるイオン性液体の含有率が不均一である電解コンデンサに関する。 That is, the present invention is an electrolytic capacitor comprising at least an electrolyte layer and an anode and a cathode disposed with the electrolyte layer interposed therebetween, the anode comprising an anode metal and a dielectric film, and the electrolyte layer comprising an ionic liquid The present invention relates to an electrolytic capacitor containing at least a conductive polymer and a non-uniform content of an ionic liquid in the electrolyte layer.
また、本発明は少なくとも電解質層と前記電解質層を挟んで配置された陽極及び陰極とを備える電解コンデンサであって、前記陽極は陽極金属と誘電体膜からなり、前記電解質層は、イオン性液体と導電性高分子とを少なくとも含有し、前記電解質層は、前記誘電体層に接して形成され、前記電解質層における誘電体界面近傍領域に、前記電解質層の全体における前記イオン性液体の含有率より高い含有率で前記イオン性液体を含有する領域が形成されてなる、電解コンデンサに関する。 Further, the present invention is an electrolytic capacitor comprising at least an electrolyte layer and an anode and a cathode disposed with the electrolyte layer interposed therebetween, the anode comprising an anode metal and a dielectric film, and the electrolyte layer comprising an ionic liquid And the conductive polymer, the electrolyte layer is formed in contact with the dielectric layer, and the content ratio of the ionic liquid in the entire electrolyte layer in a region near the dielectric interface in the electrolyte layer The present invention relates to an electrolytic capacitor in which a region containing the ionic liquid is formed at a higher content.
本発明の電解コンデンサにおいては、前記高イオン伝導性領域が前記誘電体膜の表面の全域を覆うように形成されてなることが好ましい。 In the electrolytic capacitor of the present invention, it is preferable that the high ion conductivity region is formed so as to cover the entire surface of the dielectric film.
本発明の電解コンデンサにおいては、前記誘電体膜と前記電解質層との界面の任意の点から前記陰極と前記電解質層との界面までを最短距離で結ぶ仮想軸において、前記誘電体膜と前記電解質層との界面からの距離が大きくなるに従って前記イオン性駅他の含有率が小さくされてなることが好ましい。 In the electrolytic capacitor of the present invention, the dielectric film and the electrolyte are arranged on a virtual axis that connects an arbitrary point of the interface between the dielectric film and the electrolyte layer to the interface between the cathode and the electrolyte layer with the shortest distance. It is preferable that the content of the ionic station or the like is reduced as the distance from the interface with the layer increases.
また、本発明は少なくともイオン性液体と導電性高分子を含む電解質であって、イオン性液体の濃度が前記電解質中で不均一であり、前記電解質層における誘電体界面近傍領域に、前記電解質層の全体における前記イオン性液体の含有率より高い含有率で前記イオン性液体を含有する領域が形成されてなる、導電性高分子コンデンサ用電解質に関する。 Further, the present invention is an electrolyte including at least an ionic liquid and a conductive polymer, and the concentration of the ionic liquid is not uniform in the electrolyte, and the electrolyte layer is in the vicinity of the dielectric interface in the electrolyte layer. It is related with the electrolyte for conductive polymer capacitors in which the area | region containing the said ionic liquid is formed with the content rate higher than the content rate of the said ionic liquid in the whole.
本発明の電解コンデンサまたは電解質においては、前記イオン性液体のカチオン成分が、アンモニウムおよびその誘導体、イミダゾリニウムおよびその誘導体、ピリジニウムおよびその誘導体、ピロリジニウムおよびその誘導体、ピロリニウムおよびその誘導体、ピラジニウムおよびその誘導体、ピリミジニウムおよびその誘導体、トリアゾニウムおよび誘導体、トリアジニウムおよびその誘導体、トリアジン誘導体カチオン、キノリニウムおよびその誘導体、イソキノリニウムおよびその誘導体、インドリニウムおよびその誘導体、キノキサリニウムおよびその誘導体、ピペラジニウムおよびその誘導体、オキサゾリニウムおよびその誘導体、チアゾリニウムおよびその誘導体、モルフォリニウムおよびその誘導体、ピペラジンおよびその誘導体、からなる群から選ばれる少なくとも1種類を含むことが好ましい。
本発明の電解コンデンサまたは電解質においては、前記イオン性液体のアニオン成分が、カルボン酸アニオン誘導体、スルフォニルイミドアニオン誘導体、フルオロ臭素アニオン誘導体、フルオロホウ素アニオン誘導体、硝酸アニオン誘導体、フッ化ホウ素アニオン誘導体、シアノイミドアニオン誘導体、スルホン酸アニオン誘導体、または、硫酸モノエステルアニオン誘導体、の原子団を含むことが好ましい。
In the electrolytic capacitor or electrolyte of the present invention, the cation component of the ionic liquid is ammonium and derivatives thereof, imidazolinium and derivatives thereof, pyridinium and derivatives thereof, pyrrolidinium and derivatives thereof, pyrrolinium and derivatives thereof, pyrazinium and derivatives thereof. Pyrimidinium and derivatives thereof, triazonium and derivatives thereof, triazinium and derivatives thereof, triazine derivative cations, quinolinium and derivatives thereof, isoquinolinium and derivatives thereof, indolinium and derivatives thereof, quinoxalinium and derivatives thereof, piperazinium and derivatives thereof, oxazolinium and derivatives thereof, Thiazolinium and its derivatives, Morpholinium and its derivatives, Piperazine and its derivatives Conductor preferably contains at least one member selected from the group consisting of.
In the electrolytic capacitor or electrolyte of the present invention, the anionic component of the ionic liquid is a carboxylate anion derivative, a sulfonylimide anion derivative, a fluorobromine anion derivative, a fluoroboron anion derivative, a nitrate anion derivative, a boron fluoride anion derivative, cyano. It preferably contains an atomic group of an imide anion derivative, a sulfonate anion derivative, or a sulfuric monoester anion derivative.
本発明の電解コンデンサまたは電解質においては、前記導電性高分子が、ポリピロールまたはその誘導体、ポリチオフェンまたはその誘導体、ポリアニリンまたはその誘導体、ポリキノンまたはその誘導体、の少なくとも一種あるいはそれ以上からなることが好ましい。 In the electrolytic capacitor or the electrolyte of the present invention, the conductive polymer is preferably composed of at least one of polypyrrole or a derivative thereof, polythiophene or a derivative thereof, polyaniline or a derivative thereof, polyquinone or a derivative thereof.
本発明の電解コンデンサまたは電解質においては、前記導電性高分子が、ポリ−(2,3−ジヒドロキシチエノ−[3,4−b]−1,4−ジオキシン)、または、ポリピロールからなることが好ましい。 In the electrolytic capacitor or the electrolyte of the present invention, the conductive polymer is preferably made of poly- (2,3-dihydroxythieno- [3,4-b] -1,4-dioxin) or polypyrrole. .
本発明はまた、電解コンデンサを得るための化学重合法による導電性高分子コンデンサ用電解質の製造方法であって、少なくとも、あらかじめ電極箔をイオン性液体を含有する液体に浸漬する工程と、イオン性液体の共存する重合溶液を用いて化学重合を行う工程を有する事を特徴とする、前記の導電性高分子コンデンサを得るための電解質の製造方法に関する。前記化学重合工程は、1回のみ行われ、または、複数回繰り返される事が好ましい。 The present invention is also a method for producing an electrolyte for a conductive polymer capacitor by a chemical polymerization method for obtaining an electrolytic capacitor, comprising at least a step of previously immersing an electrode foil in a liquid containing an ionic liquid, The present invention relates to a method for producing an electrolyte for obtaining the above-mentioned conductive polymer capacitor, characterized by comprising a step of performing chemical polymerization using a polymerization solution in which a liquid coexists. The chemical polymerization step is preferably performed only once or repeated a plurality of times.
本発明はまた、化学重合法による導電性高分子コンデンサ用電解質の製造方法であって、少なくとも複数回の化学重合工程によって導電性高分子コンデンサ用電解質を形成し、各重合工程によってイオン性液体と重合性モノマーの比率を変える事を特徴とする、前記の導電性高分子コンデンサを得るための電解質の製造方法に関する。すなわち、電解質層形成工程は、前記イオン性液体と重合性モノマーとを少なくとも含む化学重合用組成物に前記陽極を浸漬した後、前記重合性物質を化学重合法により重合させることによって、イオン性液体と導電性高分子とを含む電解質を形成する化学重合工程を含み、かつ、その化学重合工程は、前記イオン性液体と前記重合性モノマーとの重量比を変えながら複数回繰り返される、電解コンデンサの電解質の製造方法に関する。 The present invention is also a method for producing an electrolyte for a conductive polymer capacitor by a chemical polymerization method, wherein the electrolyte for a conductive polymer capacitor is formed by at least a plurality of chemical polymerization steps, and an ionic liquid is formed by each polymerization step. The present invention relates to a method for producing an electrolyte for obtaining the conductive polymer capacitor, wherein the ratio of the polymerizable monomer is changed. That is, the electrolyte layer forming step includes immersing the anode in a chemical polymerization composition containing at least the ionic liquid and a polymerizable monomer, and then polymerizing the polymerizable substance by a chemical polymerization method to thereby form an ionic liquid. And a chemical polymerization step of forming an electrolyte containing the conductive polymer, and the chemical polymerization step is repeated a plurality of times while changing the weight ratio of the ionic liquid and the polymerizable monomer. The present invention relates to an electrolyte manufacturing method.
本発明はまた、化学重合法と電解重合法からなる導電性高分子コンデンサ用電解質の製造方法であって、少なくともあらかじめイオン性液体と重合性モノマーの共存する溶液を用いて化学重合を行う第一の工程と、少なくとも重合性モノマーを含む重合液中で電解重合を行う第二の工程を有する事を特徴とする、導電性高分子コンデンサを得るための電解質の製造方法である。すなわち、本発明の電解質層形成工程は、イオン性液体と重合性モノマーとを少なくとも含む化学重合用組成物に前記陽極を浸漬した後、前記重合性物質を化学重合法により重合させることによって、イオン性液体と導電性高分子とを含む電解質層を形成する化学重合工程を含み、かつ、イオン性液体と重合性モノマーとを少なくとも含む重合用組成物に前記陽極を浸漬し、前記重合性物質を電解重合法により重合させることによって、イオン性液体と導電性高分子とを含む電解質を形成する電解重合工程、とを含む製造方法である。前記重合工程は、1回実施されるのでもよく、また複数回繰り返されても良い。 The present invention is also a method for producing an electrolyte for a conductive polymer capacitor comprising a chemical polymerization method and an electrolytic polymerization method, wherein the chemical polymerization is performed using at least a solution in which an ionic liquid and a polymerizable monomer coexist in advance. And a second step of performing electropolymerization in a polymerization solution containing at least a polymerizable monomer, and a method for producing an electrolyte for obtaining a conductive polymer capacitor. That is, in the electrolyte layer forming step of the present invention, the anode is immersed in a composition for chemical polymerization containing at least an ionic liquid and a polymerizable monomer, and then the polymerizable substance is polymerized by a chemical polymerization method to obtain ions. A chemical polymerization step of forming an electrolyte layer containing an ionic liquid and a conductive polymer, and immersing the anode in a polymerization composition containing at least an ionic liquid and a polymerizable monomer, And an electrolytic polymerization step of forming an electrolyte containing an ionic liquid and a conductive polymer by polymerization by an electrolytic polymerization method. The polymerization process may be performed once or may be repeated a plurality of times.
本発明は、導電性高分子の少なくとも一部が溶解したイオン性液体を含む溶液を用いた導電性高分子コンデンサ用電解質の製造方法であって、少なくとも前記溶液を電極に含浸して電解質層を形成する工程、を有する事を特徴とする本発明の導電性高分子コンデンサを得るための電解質の製造方法である。すなわち、電解質層形成工程は、イオン性液体と導電性高分子とを少なくとも含む導電性高分子溶液に前記陽極を浸漬・乾燥することによって、イオン性液体と導電性高分子とを含む電解質層を形成する。前記導電性高分子溶液浸漬工程は、前記イオン性液体と導電性高分子の濃度を変えながら複数回繰り返されることが好ましい。前記導電性高分子溶液における、前記イオン性液体の重量(M)と前記導電性高分子の質量(A)との重量比(M/A)は、1/100〜10/1の範囲内とされることが好ましい。
本発明はさらに、導電性高分子の少なくとも一部が溶解したイオン性液体を含む溶液を用いた導電性高分子コンデンサ用電解質の製造方法であって、少なくとも前記溶液を電極に含浸して電解質層を形成する第一の工程と、化学重合により電解質を形成する工程、を含む事を特徴とする事を特徴とする、本発明の導電性高分子コンデンサを得るための電解質の製造方法である。
The present invention relates to a method for producing an electrolyte for a conductive polymer capacitor using a solution containing an ionic liquid in which at least a part of the conductive polymer is dissolved, and the electrolyte layer is formed by impregnating at least the solution into an electrode. It is the manufacturing method of the electrolyte for obtaining the conductive polymer capacitor of this invention characterized by having a process to form. That is, the electrolyte layer forming step includes immersing and drying the anode in a conductive polymer solution containing at least an ionic liquid and a conductive polymer, thereby forming an electrolyte layer containing the ionic liquid and the conductive polymer. Form. The conductive polymer solution immersion step is preferably repeated a plurality of times while changing the concentrations of the ionic liquid and the conductive polymer. The weight ratio (M / A) of the weight (M) of the ionic liquid and the mass (A) of the conductive polymer in the conductive polymer solution is in the range of 1/100 to 10/1. It is preferred that
The present invention further relates to a method for producing an electrolyte for a conductive polymer capacitor using a solution containing an ionic liquid in which at least a part of the conductive polymer is dissolved, wherein the electrode is impregnated with at least the solution. It is the manufacturing method of the electrolyte for obtaining the conductive polymer capacitor of this invention characterized by including the process of forming the electrolyte by chemical polymerization, and the 1st process of forming this.
本発明はまた、導電性高分子の少なくとも一部が溶解したイオン性液体を含む溶液を用いた導電性高分子コンデンサ用電解質の製造方法であって、少なくとも前記溶液を電極に含浸して電解質層を形成する第一の工程と、電解重合により電解質を形成する工程、を含む事を特徴とする事を特徴とする、本発明の導電性高分子コンデンサを得るための電解質の製造方法である。 The present invention is also a method for producing an electrolyte for a conductive polymer capacitor using a solution containing an ionic liquid in which at least a part of the conductive polymer is dissolved, wherein the electrolyte layer is obtained by impregnating at least the solution with an electrode. It is the manufacturing method of the electrolyte for obtaining the electroconductive polymer capacitor of this invention characterized by including the process of forming the electrolyte by electrolytic polymerization and the 1st process of forming this.
本発明によれば、電解質層の陽極側の表面近傍に相対的にイオン性液体濃度の高い領域が形成されていることにより、耐電圧特性およびインピーダンス特性が高度に両立された電解コンデンサを得ることが可能となる。 According to the present invention, a region having a relatively high ionic liquid concentration is formed in the vicinity of the surface on the anode side of the electrolyte layer, thereby obtaining an electrolytic capacitor having both a high withstand voltage characteristic and an impedance characteristic. Is possible.
本発明に係る電解コンデンサは、電解質層と、該電解質層を挟んで対向するように配置される陽極および陰極とを少なくとも備え、該陽極は陽極金属と誘電体膜とからなる。すでに述べたように、典型的な導電性高分子電解コンデンサには、アルミニウムを陽極金属としたアルミ電解コンデンサと、タンタルを陽極金属としたタンタル電解コンデンサとがあり、アルミ電解コンデンサにはチップ型コンデンサと捲回型コンデンサとの二種類がある。チップ型電解コンデンサは、陽極箔上に導電性高分子電解質を形成した後、カーボンペースト・銀ペーストを塗布し、それらを積層・乾燥してコンデンサ素子を作製する。一方、捲回型電解コンデンサは、表面に誘電体酸化皮膜を形成した、アルミ等の弁金属から形成される陽極箔と、陰極箔と、さらに該陰極箔と該陽極箔との間に設けられたセパレ−タを捲回した後に、導電性高分子のモノマーを含浸、重合して電解質を形成する事によって行う。本発明の電解コンデンサ、および電解質の形成方法はチップ型、および捲回型の双方に適用されコンデンサの種類によらない。 The electrolytic capacitor according to the present invention includes at least an electrolyte layer, and an anode and a cathode disposed so as to face each other with the electrolyte layer interposed therebetween, and the anode includes an anode metal and a dielectric film. As described above, typical conductive polymer electrolytic capacitors include aluminum electrolytic capacitors using aluminum as an anode metal and tantalum electrolytic capacitors using tantalum as an anode metal. Chip electrolytic capacitors are used as aluminum electrolytic capacitors. There are two types: winding type and winding type capacitor. In the chip type electrolytic capacitor, after forming a conductive polymer electrolyte on the anode foil, a carbon paste / silver paste is applied, and these are laminated and dried to produce a capacitor element. On the other hand, a wound electrolytic capacitor is provided with an anode foil formed of a valve metal such as aluminum having a dielectric oxide film formed on the surface, a cathode foil, and further between the cathode foil and the anode foil. The separator is wound, and then impregnated and polymerized with a conductive polymer monomer to form an electrolyte. The electrolytic capacitor and the method of forming the electrolyte of the present invention are applied to both a chip type and a wound type, and do not depend on the type of capacitor.
電解質層はイオン性液体と導電性高分子とを少なくとも含有し、電解質中におけるイオン性液体の濃度が不均一になるようにする。該電解質層は誘電体膜に接して形成され、本発明においては、電解質層における陽極側の表面を含む領域に、電解質層の全体におけるイオン性液体の含有率よりも高い含有率でイオン性液体を含有する領域が形成される様に電解質を作製する。電解質にはイオン性液体および導電性高分子の他の成分として、電解質層形成工程において添加された酸化剤成分等が含有されていても良い。 The electrolyte layer contains at least an ionic liquid and a conductive polymer so that the concentration of the ionic liquid in the electrolyte is nonuniform. The electrolyte layer is formed in contact with the dielectric film, and in the present invention, the ionic liquid having a higher content than the content of the ionic liquid in the entire electrolyte layer is formed in the region including the surface on the anode side in the electrolyte layer. An electrolyte is prepared so that a region containing s is formed. The electrolyte may contain, as other components of the ionic liquid and the conductive polymer, an oxidant component added in the electrolyte layer forming step.
イオン性液体を相対的に高濃度で含有する領域(以下単に高濃度領域と記載する)は、本発明の電解コンデンサにおける誘電体膜の修復・保護の役割を良好に発揮する。しかしイオン性液体は本質的に電子伝導性を有しないため、電解質層全体のイオン性液体の含有率を高くすると、該電解質層全体の電子伝導性が低いために電解コンデンサのインピーダンス特性を所望の程度得ることが困難となる。本発明では、電解質層の陽極側表面近傍においてイオン性液体を高濃度に偏在させることにより、電解コンデンサにおける誘電体膜の修復・保護作用と電解質層としての電子伝導性とを両立させ、該電解質層が形成された電解コンデンサのインピーダンス特性と耐電圧特性とを高度に両立させることが可能となる。 A region containing an ionic liquid at a relatively high concentration (hereinafter simply referred to as a high concentration region) exhibits a satisfactory role of repairing and protecting the dielectric film in the electrolytic capacitor of the present invention. However, since the ionic liquid has essentially no electronic conductivity, when the content of the ionic liquid in the entire electrolyte layer is increased, the electronic conductivity of the entire electrolyte layer is low, so that the impedance characteristic of the electrolytic capacitor is desired. It becomes difficult to obtain a degree. In the present invention, the ionic liquid is unevenly distributed in the vicinity of the anode side surface of the electrolyte layer, thereby achieving both the repair / protective action of the dielectric film in the electrolytic capacitor and the electron conductivity as the electrolyte layer, It becomes possible to make the impedance characteristic and the withstand voltage characteristic of the electrolytic capacitor in which the layer is formed highly compatible.
高濃度領域の典型的な態様を以下に述べる。たとえばアルミニウム電解コンデンサのように、陽極金属として電極箔を形成し、該電極箔にエッチング孔を設け、さらに該電極箔の表面にたとえば陽極酸化で酸化皮膜からなる誘電体膜を形成して陽極を形成する構成の場合、(1)エッチング孔内部のイオン性液体濃度とエッチング孔外部のイオン性液体の濃度とが異なるケース、(2)エッチング孔内で、誘電体膜表面近傍のイオン性液体の濃度とその他の部分のイオン性液体濃度とが異なるケース、等を含む広い態様が含まれる。 A typical embodiment of the high concentration region will be described below. For example, an electrode foil is formed as an anode metal, such as an aluminum electrolytic capacitor, an etching hole is provided in the electrode foil, and a dielectric film made of an oxide film is formed on the surface of the electrode foil by, for example, anodic oxidation. In the case of the structure to be formed, (1) the case where the ionic liquid concentration inside the etching hole is different from the concentration of the ionic liquid outside the etching hole, and (2) the ionic liquid near the dielectric film surface in the etching hole. A wide aspect including a case where the concentration and the ionic liquid concentration in other portions are different is included.
高濃度領域の形状は、上記したケースのいずれか一つであっても良く、両方を満足する場合であっても良い。上記はエッチングアルミニウム箔電極についての説明であるが、焼結タンタル粉体電極を用いる場合も同様であり、この場合、タンタル粉体間で形成される空間が上記のエッチング孔に相当する。 The shape of the high concentration region may be any one of the cases described above, or may satisfy both. The above is the description of the etched aluminum foil electrode, but the same applies to the case of using a sintered tantalum powder electrode. In this case, the space formed between the tantalum powders corresponds to the etching hole.
本発明の電解コンデンサに用いられる電解質層に含有されるイオン性液体の主な役割は、誘電体膜の修復・保護であるため、電解コンデンサにおいて、イオン性液体が原理上誘電体膜の表面近傍にのみ存在していれば足りる。 Since the main role of the ionic liquid contained in the electrolyte layer used in the electrolytic capacitor of the present invention is to repair and protect the dielectric film, the ionic liquid is in principle near the surface of the dielectric film in the electrolytic capacitor. If it exists only in
誘電体膜表面近傍のイオン性液体の濃度を高くするための典型的な態様について以下に説明する。すなわち、上記(1)のケースであれば、エッチング孔の内部におけるイオン性液体の平均濃度がエッチング孔の外部におけるイオン性液体の平均濃度よりも高いことを意味し、(2)のケースであれば、エッチング孔内で、誘電体膜表面近傍のイオン性液体の濃度が周囲のイオン性液体の濃度より高くされた態様が例示できる。 A typical mode for increasing the concentration of the ionic liquid near the surface of the dielectric film will be described below. That is, in the case of (1) above, it means that the average concentration of the ionic liquid inside the etching hole is higher than the average concentration of the ionic liquid outside the etching hole. For example, a mode in which the concentration of the ionic liquid in the vicinity of the surface of the dielectric film is made higher than the concentration of the surrounding ionic liquid in the etching hole can be exemplified.
上記(2)のケースでは、エッチング孔の深さにばらつきがある場合、エッチング孔が比較的深い部位では該エッチング孔の深さに対する径の比、すなわちアスペクト比が小さくなる。よって、高濃度領域を形成する場合にも、該イオン性液体がエッチング孔の外部に流出し難いため、エッチング孔内部におけるイオン性液体の濃度は、よりエッチング孔が浅い部位におけるイオン性液体の濃度よりも高くなる。 In the case of (2) above, when the depth of the etching hole varies, the ratio of the diameter to the depth of the etching hole, that is, the aspect ratio becomes small at the portion where the etching hole is relatively deep. Therefore, even when a high concentration region is formed, the ionic liquid is unlikely to flow out of the etching hole. Therefore, the concentration of the ionic liquid inside the etching hole is the concentration of the ionic liquid at the shallower etching hole. Higher than.
本発明においては、高濃度領域が誘電体膜の表面の全域を覆うように形成されることが好ましい。ここで、誘電体膜の表面の全域を覆うとは、たとえばエッチング孔が形成された陽極や、粉体間の空間を有する粉体電極からなる陽極を用いる場合を含むすべての場合において、電解質層の高濃度領域以外の部分と誘電体膜とが、誘電体膜の表面の全域に亘り高濃度領域を介して接するように覆うことを意味する。この場合、誘電体膜の表面の全域に高濃度のイオン性液体が接触していることによって該誘電体膜の修復・保護の作用が良好に発揮され、耐電圧の低下が効果的に抑制される点で有利である。 In the present invention, the high concentration region is preferably formed so as to cover the entire surface of the dielectric film. Here, covering the entire surface of the dielectric film means that the electrolyte layer is used in all cases including, for example, an anode in which etching holes are formed and an anode made of a powder electrode having a space between powders. This means that the portion other than the high concentration region and the dielectric film cover the entire surface of the dielectric film so as to be in contact with each other through the high concentration region. In this case, since the high concentration ionic liquid is in contact with the entire surface of the dielectric film, the function of repairing and protecting the dielectric film is satisfactorily exhibited, and the reduction in withstand voltage is effectively suppressed. This is advantageous.
本発明の電解質層においては、単に導電性高分子とイオン性液体とからなる電解質、あるいは導電性高分子とイオン性液体とが何らかの相互作用を有する電解質(以下、単に複合体とも称する)として形成されることは好ましい。何らかの相互作用を有する場合の典型的な複合体としてはイオン性液体中に導電性高分子が溶解した様な場合を例示できる。この場合、高濃度領域を電解質層の陽極側の表面近傍に均一かつ確実に形成することが比較的容易に実現でき、電解コンデンサに優れた耐電圧の向上効果を付与できる点で有利である。 In the electrolyte layer of the present invention, it is formed simply as an electrolyte composed of a conductive polymer and an ionic liquid, or as an electrolyte having some interaction between the conductive polymer and the ionic liquid (hereinafter also simply referred to as a composite). It is preferred that As a typical complex having some kind of interaction, a case where a conductive polymer is dissolved in an ionic liquid can be exemplified. In this case, it is relatively easy to form the high concentration region in the vicinity of the anode side surface of the electrolyte layer with relative ease, and it is advantageous in that an excellent improvement in withstand voltage can be imparted to the electrolytic capacitor.
本発明において電解質層に形成される高濃度性領域は、イオン性液体を電解質層全体における含有率よりも高い含有率で存在させることにより形成されるものであるが、イオン性液体は通常常温付近で液体であるため、たとえばイオン性液体に電極箔を浸漬した後、イオン性液体を含まない導電性高分子層を形成する方法等においては、導電性高分子層の形成時にイオン性液体が流失してしまい、電解質層の陽極側の表面に高イオン伝導性領域を確実に形成することが困難である。 In the present invention, the high concentration region formed in the electrolyte layer is formed by allowing the ionic liquid to be present at a higher content than the content of the entire electrolyte layer. For example, in a method of forming a conductive polymer layer that does not contain an ionic liquid after immersing the electrode foil in the ionic liquid, the ionic liquid is washed away when the conductive polymer layer is formed. Therefore, it is difficult to reliably form a high ion conductive region on the anode side surface of the electrolyte layer.
電解質層の少なくとも一部が上記の複合体として形成される場合、たとえば前記の様な電解質層の陽極側の表面にイオン性液体を単独で存在させる場合においても、上記の複合体を併せて用いることによって、製造工程でイオン性液体が一部流失しても流失部分の誘電体膜表面は該複合体が覆うため、電解質層の誘電体膜との界面近傍にイオン性液体を確実に存在させることができる。また、高濃度領域が該複合体からなる場合には、製造工程におけるイオン性液体の流失が生じ難いため電解質層の陽極側の表面を均一な高イオン伝導性領域で覆うことができる。 When at least a part of the electrolyte layer is formed as the above composite, for example, even when an ionic liquid is present alone on the anode side surface of the above electrolyte layer, the above composite is also used. As a result, even if a part of the ionic liquid is washed away in the production process, the composite film covers the surface of the dielectric film where the ionic liquid is washed away. be able to. Further, when the high concentration region is composed of the composite, the ionic liquid is not easily lost in the manufacturing process, so that the surface of the electrolyte layer on the anode side can be covered with the uniform high ion conductivity region.
本発明の電解コンデンサの電解質層においては、導電性高分子の全部がイオン性液体と導電性高分子とを含む複合体として形成されていても良く、また該導電性高分子の一部のみが該複合体として形成され、残りの部分が導電性高分子単独で形成されていても良い。 In the electrolyte layer of the electrolytic capacitor of the present invention, the entire conductive polymer may be formed as a composite containing an ionic liquid and a conductive polymer, or only a part of the conductive polymer. The composite may be formed, and the remaining portion may be formed of a conductive polymer alone.
電解質層の導電性高分子の全部が複合体として形成されている場合には、電解質層の全域にイオン性液体が存在していることとなる。この場合、誘電体膜と電解質層との界面近傍に高イオン伝導性領域がより確実に形成されるため、誘電体膜と導電性高分子とが直接接触することが効果的に防止され、該電解質層が形成された電解コンデンサに良好な耐電圧特性が付与される。 When all of the conductive polymer of the electrolyte layer is formed as a composite, the ionic liquid is present throughout the electrolyte layer. In this case, since the high ion conductive region is more reliably formed in the vicinity of the interface between the dielectric film and the electrolyte layer, the direct contact between the dielectric film and the conductive polymer is effectively prevented, Good withstand voltage characteristics are imparted to the electrolytic capacitor on which the electrolyte layer is formed.
一方、導電性高分子の一部のみが該複合体として形成され、残りの部分が導電性高分子単独で形成されている場合には、高イオン伝導性領域を確実に形成しつつ、電解質層全体のイオン性液体の含有率を低く抑え、電子伝導性を良好に維持することができるため、該電解質層が形成された電解コンデンサに良好なインピーダンス特性を付与することができる。なおこの場合、誘電体膜の保護・修復作用を十分に発揮して電解コンデンサに良好な耐電圧特性を付与することができる。 On the other hand, when only a part of the conductive polymer is formed as the composite and the remaining part is formed of the conductive polymer alone, the electrolyte layer is formed while reliably forming the high ion conductive region. Since the content of the entire ionic liquid can be kept low and the electron conductivity can be maintained well, good impedance characteristics can be imparted to the electrolytic capacitor in which the electrolyte layer is formed. In this case, the dielectric film can be sufficiently protected and repaired to impart good withstand voltage characteristics to the electrolytic capacitor.
本発明の電解コンデンサにおいては、誘電体膜と電解質層との界面の任意の点から陰極と電解質層との界面までを最短距離で結ぶ仮想軸において、誘電体膜と電解質層との界面からの距離が大きくなるに従ってイオン性液体の含有率が小さくされていることが好ましい。この様な含有率勾配はチップ型電解コンデンサの場合のように、陽極箔上に多数回の塗布により電解質層を形成する様な場合には容易に形成できる。それは初期の塗布においては、イオン性液体の含有率が高くなる様に重合性モノマーとの比率を設定し、塗布回数が増えるに従って該比率が低くなる様にすればよいからである。この場合、電解質層の陽極側の表面を含む領域に高濃度領域を確実に形成するとともに、電解質層全体のイオン性液体の含有率を低く抑えることができ、該電解質層を形成した電解コンデンサに良好なインピーダンス特性および耐電圧特性を付与することができる。 In the electrolytic capacitor of the present invention, the imaginary axis connecting the shortest distance from the arbitrary point of the interface between the dielectric film and the electrolyte layer to the interface between the cathode and the electrolyte layer is from the interface between the dielectric film and the electrolyte layer. It is preferable that the content of the ionic liquid is reduced as the distance increases. Such a content rate gradient can be easily formed when the electrolyte layer is formed on the anode foil by many times of application as in the case of the chip type electrolytic capacitor. This is because in the initial application, the ratio with the polymerizable monomer should be set so that the content of the ionic liquid is increased, and the ratio should be decreased as the number of applications increases. In this case, the high concentration region can be reliably formed in the region including the surface on the anode side of the electrolyte layer, and the content of the ionic liquid in the entire electrolyte layer can be kept low. Good impedance characteristics and withstand voltage characteristics can be imparted.
一方、捲回型の電解コンデサにおいては、状況は異なるが同じ手法により誘電体界面近くに高濃度領域を形成する事が可能になる。その原理は以下に説明するとおりである。捲回された陽極アルミ箔と陰極アルミ箔ではエッチング倍率が大きく異なり、陽極アルミ箔の方がエッチング倍率ははるかに大きくなっている。少なくともイオン性液体と重合性モノマーからなる電解液は捲回箔を電解液に浸漬する事で含浸させ、しかる後に熱処理する事によって形成される。このときより多くの電解液が陽極アルミ箔のエッチング孔内部に含浸される。含浸回数が増えると電解液は陽極と陰極の間、あるいはセパレータを充填するために消費される確率が増加する。その結果、工程後半の含浸液におけるイオン性液体の含有率を低くしておけば濃度勾配が生じるのである。 On the other hand, in a wound-type electrolytic capacitor, a high concentration region can be formed near the dielectric interface by the same method although the situation is different. The principle is as described below. The wound aluminum foil and the cathode aluminum foil have different etching magnifications, and the anode aluminum foil has a much higher etching magnification. An electrolytic solution composed of at least an ionic liquid and a polymerizable monomer is formed by impregnating a wound foil in the electrolytic solution, followed by heat treatment. At this time, more electrolytic solution is impregnated inside the etching hole of the anode aluminum foil. As the number of impregnations increases, the probability that the electrolytic solution is consumed between the anode and the cathode or for filling the separator increases. As a result, a concentration gradient occurs if the content of the ionic liquid in the impregnating liquid in the latter half of the process is lowered.
本発明において、電解質層の陽極側の表面を含む領域の高イオン伝導性領域の存在は、たとえばイオン性液体がエチル・メチルイミダゾリウム−BF4である場合、電極断面のフッ素イオンついてのXPS(X線光電子分光)法を用いた元素分析により確認できる。 In the present invention, the existence of the high ion conductive region in the region including the surface on the anode side of the electrolyte layer is, for example, when the ionic liquid is ethyl methylimidazolium-BF 4 , This can be confirmed by elemental analysis using X-ray photoelectron spectroscopy.
本発明においては、電解質層全体のイオン性液体の質量(P)と導電性高分子の質量(D)との質量比(P/D)が、0.001〜1である事が好ましく、0.01〜0.5である事はより好ましく、0.05〜0.3の範囲であるものは最も好ましい。質量比(P/D)が0.001以上である場合、高イオン伝導性領域によって誘電体膜と電解質層との界面近傍にイオン性液体を高濃度に存在させることができるため耐電圧の向上効果が良好に得られ、該質量比(P/D)が1以下である場合、電解質層の電子伝導性が良好となり電解コンデンサに良好なインピーダンス特性を付与することができる。 In the present invention, the mass ratio (P / D) of the mass (P) of the ionic liquid in the entire electrolyte layer and the mass (D) of the conductive polymer is preferably 0.001-1. It is more preferable that it is 0.01-0.5, and the range which is in the range of 0.05-0.3 is most preferable. When the mass ratio (P / D) is 0.001 or more, the ionic liquid can be present at a high concentration in the vicinity of the interface between the dielectric film and the electrolyte layer by the high ion conductivity region, so that the withstand voltage is improved. When the effect is obtained satisfactorily and the mass ratio (P / D) is 1 or less, the electron conductivity of the electrolyte layer is good, and good impedance characteristics can be imparted to the electrolytic capacitor.
なお、上記の質量比は、たとえば、電解質層形成後、メタノールやブタノール等のアルコール溶液によってイオン性液体を抽出し、その抽出物と電解質層の質量変化とを測定する方法により推定できる。ただし場合によっては、電解質層形成工程で配合された重合酸化剤等の添加剤成分がメタノールやブタノール等の溶媒に溶解することがある。このような場合は、抽出物中の各成分の含有量をイオンクロマトグラフィー等によって算出し、その結果から上記の質量比を算出することができる。 The mass ratio can be estimated by, for example, a method in which, after forming the electrolyte layer, an ionic liquid is extracted with an alcohol solution such as methanol or butanol, and the mass change of the extract and the electrolyte layer is measured. However, in some cases, additive components such as a polymerization oxidizing agent blended in the electrolyte layer forming step may be dissolved in a solvent such as methanol or butanol. In such a case, the content of each component in the extract can be calculated by ion chromatography or the like, and the mass ratio can be calculated from the result.
<イオン性液体>
本発明の電解質に含まれるイオン性液体(必要に応じて「ILs」と略す)は、常温溶融塩ともいわれ、イオンのみから構成されているにもかかわらず常温で液体であるものを指し、イミダゾリニウムなどのカチオンと適当なアニオンの組み合わせで構成される。イオン性液体は、通常の有機溶媒のように一部がイオン化・解離しているのではなく、イオンのみから形成され100%イオン化していると考えられている。上述のように、通常イオン性液体は常温で液体であるものをいうが、本発明で用いるイオン性欲体は必ずしも常温で液体である必要はなく、コンデンサのエージング処理、または熱処理時に液体となって電解質全体に広がり、酸化皮膜修復時にその発生するジュール熱によって液体となるものであればよい。これらの中でも、イミダゾリニウムまたはその誘導体、アンモニウムまたはその誘導体、ピリジュウムまたはその誘導体は本目的に好ましく用いることができる。
<Ionic liquid>
The ionic liquid (abbreviated as “ILs” as necessary) contained in the electrolyte of the present invention is also referred to as a room temperature molten salt, and refers to a liquid that is liquid at room temperature despite being composed of only ions. It is composed of a combination of a cation such as lithium and an appropriate anion. The ionic liquid is not partially ionized and dissociated like a normal organic solvent, but is considered to be formed from only ions and 100% ionized. As described above, the ionic liquid is usually a liquid at room temperature, but the ionic body used in the present invention does not necessarily have to be a liquid at room temperature, and becomes a liquid during the aging process or heat treatment of the capacitor. Any material can be used as long as it spreads throughout the electrolyte and becomes liquid by the Joule heat generated when the oxide film is repaired. Among these, imidazolinium or a derivative thereof, ammonium or a derivative thereof, pyridinium or a derivative thereof can be preferably used for this purpose.
本発明に用いるイオン性液体はアニオン成分が、いかなるイオン性液体でもその修復化成能を利用できるので何ら制限はないが、望ましくは、イオン性液体のアニオン成分が、カルボン酸アニオン誘導体、スルフフォニルイミドアニオン誘導体、フルオロ臭素アニオン誘導体、フルオロホウ素アニオン誘導体、硝酸アニオン誘導体、フッ化ホウ素アニオン誘導体、シアノイミドアニオン誘導体、スルホン酸アニオン誘導体、または、硫酸アニオン誘導体、の原子団を含むイオン性液体である導電性高分子コンデンサ、であることが好ましい。さらに好ましくは、アニオン成分のスルホン酸アニオン誘導体、または、硫酸アニオン誘導体は、R1−SO3 −、または、R1−OSO3 −、等で表されること(ここで、R1は、炭素数が5〜50の1価の脂肪族炭化水素基であり、枝分かれを有していてもよく、O・S・NHCO・CO・OCO等のアルキル基間を結合することが出来る基により置換されていてもよい、また、フッ素原子を1個以上含んでいてもよい。)を特徴とする導電性高分子コンデンサ、であることが好ましい。しかしながら、本発明にとって好ましいイオン性液体は、当業者の一般的な知識によって類推されるものであれば、これらになんら限定されるものではない。 The ionic liquid used in the present invention is not limited in any way since the anionic component can utilize its ability to form and repair any ionic liquid. Preferably, the anionic component of the ionic liquid is a carboxylic acid anion derivative, sulfonyl. It is an ionic liquid containing an atomic group of an imide anion derivative, a fluorobromine anion derivative, a fluoroboron anion derivative, a nitrate anion derivative, a boron fluoride anion derivative, a cyanoimide anion derivative, a sulfonate anion derivative, or a sulfate anion derivative. A conductive polymer capacitor is preferable. More preferably, the sulfonate anion derivative or sulfate anion derivative of the anion component is represented by R 1 —SO 3 − , R 1 —OSO 3 − , or the like (where R 1 represents carbon It is a monovalent aliphatic hydrocarbon group having a number of 5 to 50, may be branched, and is substituted by a group capable of bonding between alkyl groups such as O, S, NHCO, CO, and OCO. It is preferable that the conductive polymer capacitor is characterized in that it may contain one or more fluorine atoms. However, preferred ionic liquids for the present invention are not limited to these as long as they can be inferred from general knowledge of those skilled in the art.
<導電性高分子>
本発明における電解質層に含まれる導電性高分子としては、導電性が高く、耐熱性等の安定性に優れるものであれば、特に制限されるものではないが、ピロールまたはその誘導体、チオフェンまたはその誘導体、アニリンまたはその誘導体、キノンまたはその誘導体、キノリンまたはその誘導体、フランまたはその誘導体から選ばれることが好ましい。少なくともいずれかが特に好ましく用いられる。
<Conductive polymer>
The conductive polymer contained in the electrolyte layer in the present invention is not particularly limited as long as it has high conductivity and excellent stability such as heat resistance, but pyrrole or its derivative, thiophene or its It is preferably selected from a derivative, aniline or a derivative thereof, quinone or a derivative thereof, quinoline or a derivative thereof, furan or a derivative thereof. At least one of them is particularly preferably used.
たとえば、チオフェンの誘導体としては、1,4−ジオキシチオフェンや、3,4−ジオキシチオフェン、3,4−エチレンジオキシチオフェン、3−アルキルチオフェン(アルキル基としてはブチル基、ヘキシル基、オクチル基、ドデシル基など)、フルオロフェニルチオフェン、アリルチオフェンなどを例示できるが、これらに限定されるものではない。 For example, as derivatives of thiophene, 1,4-dioxythiophene, 3,4-dioxythiophene, 3,4-ethylenedioxythiophene, 3-alkylthiophene (alkyl groups include butyl, hexyl, octyl Group, dodecyl group, etc.), fluorophenylthiophene, allylthiophene and the like, but are not limited thereto.
アニリンの誘導体としては、アニリン骨格にアルキル基、シアノ基、スルホン基、カルボキシル基を有するものなどを挙げることができるが、これらに限定されるものではない。
キノンの誘導体としては、置換基を有するベンゾキノンや、置換基を有するナフトキノンや、置換基を有するアントラキノンなどを挙げることができるが、これらに限定されるものではない。
Examples of aniline derivatives include, but are not limited to, those having an aniline skeleton having an alkyl group, a cyano group, a sulfone group, or a carboxyl group.
Examples of quinone derivatives include, but are not limited to, benzoquinone having a substituent, naphthoquinone having a substituent, and anthraquinone having a substituent.
ピロールの誘導体としては、ピロール骨格を有し、水酸基、カルボキシル基、アルキル基等の置換基を持つものなどを挙げることができるが、これらに限定されるものではない。 Examples of pyrrole derivatives include, but are not limited to, those having a pyrrole skeleton and having substituents such as a hydroxyl group, a carboxyl group, and an alkyl group.
特に、ピロールまたはその誘導体、ポリ−(2,3−ジヒドロチエノ−[3,4−b]−1,4−ジオキシン)からなる導電性高分子は、導電性、耐熱性の点で好ましく用いられる。 In particular, a conductive polymer composed of pyrrole or a derivative thereof, poly- (2,3-dihydrothieno- [3,4-b] -1,4-dioxin) is preferably used in terms of conductivity and heat resistance.
<電解コンデンサ>
本発明の電解コンデンサは、高イオン伝導性領域を設けた電解質層を用いて形成され、電解質層と、該電解質層を挟んで対向するように配置される陽極および陰極と、を少なくとも備える。本発明の電解コンデンサは、チップ型、捲回型のいずれにも形成され得る。チップ型の電解コンデンサは、典型的には、表面に誘電体膜が形成された陽極金属からなる陽極の該誘電体膜の上に、電解質層、陰極がこの順で積層されたコンデンサ素子と、該コンデンサ素子と電気的に接続された接続端子とを備える構成とされる。一方、捲回型の電解コンデンサは、典型的には、径方向内側から、表面に誘電体膜が形成された陽極金属からなる陽極の該誘電体膜の上に電解質層、セパレータ、陰極、セパレータがこの順で配置されるように積層、捲回されたコンデンサ素子と、該コンデンサ素子と電気的に接続された接続端子とを備える構成とされる。なおセパレータにおいては、通常、たとえばポリオレフィンやセルロース繊維等からなるセパレータ材料と導電性高分子とが複合化されている。
<Electrolytic capacitor>
The electrolytic capacitor of the present invention is formed using an electrolyte layer provided with a high ion conductivity region, and includes at least an electrolyte layer, and an anode and a cathode disposed so as to face each other with the electrolyte layer interposed therebetween. The electrolytic capacitor of the present invention can be formed in either a chip type or a wound type. A chip-type electrolytic capacitor typically has a capacitor element in which an electrolyte layer and a cathode are laminated in this order on the dielectric film of an anode made of an anode metal having a dielectric film formed on the surface thereof. A connection terminal electrically connected to the capacitor element is provided. On the other hand, a wound-type electrolytic capacitor typically has an electrolyte layer, a separator, a cathode, and a separator on the dielectric film of an anode made of an anode metal having a dielectric film formed on the surface thereof from the radially inner side. Are arranged so as to be arranged in this order, and the capacitor element is laminated and wound, and a connection terminal electrically connected to the capacitor element. In the separator, usually, a separator material made of, for example, polyolefin or cellulose fiber and a conductive polymer are combined.
本発明の電解コンデンサの陽極としては、電解コンデンサにおいて従来公知のものが好ましく使用でき、たとえば陽極金属として、アルミニウム等の電極箔の表面にエッチングを施してエッチング孔を形成したものや、タンタル等からなる粉体電極を用い、該陽極金属の表面に陽極酸化等の方法によって形成された酸化皮膜からなる誘電体膜を組合せることにより、陽極金属と誘電体膜とからなる陽極を形成できる。上記の陽極酸化は、陽極金属をたとえばアジピン酸アンモニウム水溶液等に浸漬して化成電圧を印加することにより行なうことができる。 As the anode of the electrolytic capacitor of the present invention, conventionally known electrolytic capacitors can be preferably used. For example, as the anode metal, the surface of an electrode foil such as aluminum is etched to form etching holes, tantalum or the like. An anode composed of an anode metal and a dielectric film can be formed by combining a dielectric film composed of an oxide film formed by a method such as anodic oxidation on the surface of the anode metal. The above anodic oxidation can be performed by immersing the anode metal in, for example, an aqueous solution of ammonium adipate and applying a chemical voltage.
陰極としてはたとえばカーボンペーストおよび銀ペースト等が従来公知の方法で形成され得る。陽極および陰極はそれぞれ端子に接続される。このようにして陽極と電解質膜と陰極とを少なくとも備える電解コンデンサが形成され得る。 As the cathode, for example, carbon paste and silver paste can be formed by a conventionally known method. The anode and cathode are each connected to a terminal. Thus, an electrolytic capacitor including at least an anode, an electrolyte membrane, and a cathode can be formed.
以下、本発明の電解コンデンサの典型的な製造方法の例について説明する。本発明の電解コンデンサにおいて特に言及していないコンデンサの構成要素については特に制限されるものではなく、従来公知のものを適宜適用することができる。なお以下においてはエッチング孔を設けた陽極を用い、チップ型の電解コンデンサを形成する場合を例に説明するが、本発明はこれに限定されない。 Hereinafter, an example of a typical manufacturing method of the electrolytic capacitor of the present invention will be described. The components of the capacitor not specifically mentioned in the electrolytic capacitor of the present invention are not particularly limited, and conventionally known components can be appropriately applied. In the following description, a case where a chip-type electrolytic capacitor is formed using an anode provided with an etching hole will be described as an example. However, the present invention is not limited to this.
<実施の形態1>
本実施の形態においては、イオン性液体浸漬工程および化学重合工程によって電解質層の形成を行なう場合について説明する。本実施の形態における電解コンデンサの製造方法は、陽極金属と誘電体膜とからなる陽極を形成する陽極形成工程と、誘電体膜に接して電解質層を形成する電解質層形成工程と、電解質層の表面に陰極を形成する陰極形成工程とを含む。該電解質層形成工程は、イオン性液体に陽極を浸漬するイオン性液体浸漬工程と、イオン性液体と重合性物質とを少なくとも含む化学重合用組成物に陽極を浸漬した後、重合性物質を化学重合法により重合させることによって、イオン性液体と導電性高分子とを含む複合体を形成する化学重合工程とを含む。化学重合工程は、1回のみ行なわれ、または、複数回繰り返されることができる。
<Embodiment 1>
In the present embodiment, a case where an electrolyte layer is formed by an ionic liquid immersion process and a chemical polymerization process will be described. An electrolytic capacitor manufacturing method according to the present embodiment includes an anode forming step of forming an anode composed of an anode metal and a dielectric film, an electrolyte layer forming step of forming an electrolyte layer in contact with the dielectric film, and an electrolyte layer A cathode forming step of forming a cathode on the surface. The electrolyte layer forming step includes an ionic liquid dipping step in which the anode is immersed in an ionic liquid, a chemical polymerization composition after the anode is immersed in a chemical polymerization composition including at least the ionic liquid and the polymerizable material. And a chemical polymerization step of forming a complex including an ionic liquid and a conductive polymer by polymerization by a polymerization method. The chemical polymerization process can be performed only once or can be repeated multiple times.
また、該化学重合工程は、化学重合用組成物におけるイオン性液体と重合性物質との質量比を変えながら複数回繰り返されることができる。 Further, the chemical polymerization step can be repeated a plurality of times while changing the mass ratio of the ionic liquid and the polymerizable substance in the chemical polymerization composition.
本実施の形態の方法では、陽極をまずイオン性液体に浸漬し、誘電体膜の表面近傍にイオン性液体を高濃度で存在させる。続いて、化学重合工程において、イオン性液体と導電性高分子とを含む複合体を形成する。すなわち、該複合体においてはイオン性液体の含有率が誘電体膜との界面近傍よりも低くなっている。 In the method of the present embodiment, the anode is first immersed in the ionic liquid, and the ionic liquid is present at a high concentration near the surface of the dielectric film. Subsequently, in the chemical polymerization step, a complex including the ionic liquid and the conductive polymer is formed. That is, in the composite, the content of the ionic liquid is lower than the vicinity of the interface with the dielectric film.
たとえばエッチングを施した陽極金属の表面に誘電体膜を形成して陽極を作製し、該陽極をイオン性液体に浸漬した後、該陽極の表面に、導電性高分子の原料モノマーを含む化学重合用組成物を用いて導電性高分子層を形成する方法では、エッチング孔の奥のイオン性液体は完全に溶け出す事無く存在する事が可能であるものの陽極の表面付近ではイオン性液体が化学重合用組成物に溶け出し、誘電体膜と導電性高分子層とが直接接触する可能性が高く、所定の耐電圧向上効果が得られない場合がある。 For example, a dielectric film is formed on the surface of an etched anode metal to produce an anode, the anode is immersed in an ionic liquid, and then the surface of the anode is chemically polymerized containing a raw material monomer for a conductive polymer. In the method of forming a conductive polymer layer using a composition for an ionic liquid, the ionic liquid at the back of the etching hole can exist without completely dissolving, but the ionic liquid is chemically present near the surface of the anode. There is a high possibility that the dielectric film dissolves in the polymerization composition and the dielectric film and the conductive polymer layer are in direct contact with each other, and a predetermined withstand voltage improvement effect may not be obtained.
これに対し、重合性物質を含む化学重合用組成物にイオン性液体を含有させた状態で化学重合工程を行ない、イオン性液体と導電性高分子とを含む複合体を形成する場合には、電解質層の陽極側の表面を含む領域に、イオン性液体が高濃度で存在する高イオン伝導性領域を確実に形成することできる。 On the other hand, when a chemical polymerization step is performed in a state where an ionic liquid is contained in a composition for chemical polymerization containing a polymerizable substance to form a composite containing an ionic liquid and a conductive polymer, In a region including the surface on the anode side of the electrolyte layer, a high ion conductive region in which the ionic liquid exists at a high concentration can be surely formed.
本実施の形態においては、イオン性液体浸漬工程の後に化学重合工程を行なうため、化学重合工程を1回のみ行なっても電解質層の陽極側の表面に高イオン伝導性領域を形成することができるが、化学重合工程は、化学重合用組成物におけるイオン性液体と重合性物質との質量比を一定とし、または該質量比を変えながら、複数回繰り返されても良い。この場合、化学重合用組成物におけるイオン性液体の含有率を工程毎に下げながら化学重合工程を複数回繰り返すことが好ましい。 In this embodiment, since the chemical polymerization process is performed after the ionic liquid immersion process, a high ion conductive region can be formed on the anode side surface of the electrolyte layer even if the chemical polymerization process is performed only once. However, the chemical polymerization step may be repeated a plurality of times while keeping the mass ratio of the ionic liquid and the polymerizable substance in the chemical polymerization composition constant or changing the mass ratio. In this case, it is preferable to repeat the chemical polymerization step a plurality of times while lowering the content of the ionic liquid in the chemical polymerization composition for each step.
(陽極形成工程)
電解コンデンサの陽極は、たとえばアルミニウム箔等の陽極金属の表面をエッチングしてエッチング孔を形成した後、陽極酸化による酸化皮膜からなる誘電体膜を形成して作製する。陽極酸化は、陽極金属をアジピン酸ナトリウム水溶液等の酸化剤に浸漬し、所定の化成電圧を印加して行なう方法等、従来公知の方法で行なうことができる。
(Anode formation process)
The anode of the electrolytic capacitor is produced by etching the surface of an anode metal such as an aluminum foil to form an etching hole, and then forming a dielectric film made of an oxide film by anodization. Anodization can be performed by a conventionally known method such as a method in which an anode metal is immersed in an oxidizing agent such as an aqueous solution of sodium adipate and a predetermined formation voltage is applied.
次に、上述のような方法で形成した陽極の誘電体膜表面に電解質層を形成する。 Next, an electrolyte layer is formed on the surface of the dielectric film of the anode formed by the method as described above.
(電解質層形成工程)
1.イオン性液体浸漬工程
上記の陽極形成工程で得た陽極を、前述したような本発明において好適に用いられるイオン性液体に浸漬することによって、陽極の表面にイオン性液体を付着させる(イオン性液体浸漬工程)。
(Electrolyte layer forming process)
1. Ionic liquid dipping step The anode obtained in the above-described anode forming step is dipped in the ionic liquid suitably used in the present invention as described above, thereby attaching the ionic liquid to the surface of the anode (ionic liquid) Dipping process).
イオン性液体浸漬工程においては、イオン性液体を陽極のエッチング孔の奥まで侵入させる事が望ましい。よって、陽極をイオン性液体に浸漬したのち、必要に応じて真空含浸、液加熱、超音波等の処理を行なうことが好ましい。この時イオン性液体がエッチング孔の内部まで入ったかどうかは、陽極の液中容量を測定する事により見積もることが出来る。 In the ionic liquid dipping step, it is desirable to allow the ionic liquid to penetrate deep into the etching holes of the anode. Therefore, after immersing the anode in the ionic liquid, it is preferable to perform treatments such as vacuum impregnation, liquid heating, and ultrasonic waves as necessary. At this time, whether or not the ionic liquid has entered the inside of the etching hole can be estimated by measuring the liquid volume of the anode.
すなわち、上記のイオン性液体の含浸によって得られた検体箔の液中容量をイオン性液体中で測定し、この値を上記の陽極形成工程であらかじめ得られている箔容量と比較する。この時イオン性液体含浸箔の容量が陽極形成工程で得られた箔容量の95%以上である場合、イオン性液体が陽極のエッチング孔の内部まで浸入したと判定することができる。なお、箔の液中容量は、充放電測定装置(たとえば東陽テクニカ(株)製のSolartron、型番1480)を用いて測定できる。 That is, the in-liquid capacity of the specimen foil obtained by impregnation with the ionic liquid is measured in the ionic liquid, and this value is compared with the foil capacity obtained in advance in the anode forming step. At this time, when the capacity of the ionic liquid-impregnated foil is 95% or more of the foil capacity obtained in the anode forming step, it can be determined that the ionic liquid has penetrated into the etching hole of the anode. The submerged capacity of the foil can be measured using a charge / discharge measuring device (for example, Solartron, model number 1480 manufactured by Toyo Technica Co., Ltd.).
陽極をイオン性液体から引き上げた後、陽極のエッチング孔に最適量のイオン性液体を存在させる目的で、必要に応じて余分なイオン性液体を滴下させて除いても良い。この場合、加熱によってイオン性液体の粘度を下げる事で滴下を促進しても良い。また、余分なイオン性液体を濾紙等に吸収させて取り除いても良い。 After the anode is lifted from the ionic liquid, excess ionic liquid may be dropped and removed as necessary for the purpose of causing an optimum amount of ionic liquid to be present in the etching hole of the anode. In this case, dropping may be promoted by lowering the viscosity of the ionic liquid by heating. Further, excess ionic liquid may be removed by absorbing it with filter paper or the like.
イオン性液体浸漬工程で用いられるイオン性液体には、必要に応じて高分子や結着剤等のバインダーが添加されていても良い。バインダーとしては、皮膜形成性に優れ、イオン性液体、あるいはイオン性液体と有機溶媒との混合溶媒に溶解するものが好ましい。具体的な例として、ポリビニルピロリドン、ポリビニルアルコール、水溶性ポリエステル、水溶性アクリル樹脂、カルボキシメチルセルロース、ポリビニルスルホン酸塩、ポリスチレンスルホン酸塩、ポリビニルブチラ−ル、酢酸ビニル、エチレン/酢酸ビニル共重合体、酢酸セルロース、ポリエチレンオキシド、等が例示される。 A binder such as a polymer or a binder may be added to the ionic liquid used in the ionic liquid dipping step, if necessary. As the binder, those which are excellent in film forming properties and are soluble in an ionic liquid or a mixed solvent of an ionic liquid and an organic solvent are preferable. Specific examples include polyvinyl pyrrolidone, polyvinyl alcohol, water-soluble polyester, water-soluble acrylic resin, carboxymethyl cellulose, polyvinyl sulfonate, polystyrene sulfonate, polyvinyl butyral, vinyl acetate, ethylene / vinyl acetate copolymer. , Cellulose acetate, polyethylene oxide, and the like.
2.化学重合工程
次に、上記でイオン性液体を付着させた陽極を、イオン性液体と重合性物質とを少なくとも含む化学重合用組成物に浸漬し、引き上げた後、該重合性物質を化学重合法により重合させ、イオン性液体と導電性高分子とを含む複合体を形成する(化学重合工程)。
2. Chemical Polymerization Step Next, the anode to which the ionic liquid is attached is immersed in a composition for chemical polymerization containing at least the ionic liquid and the polymerizable substance, and then pulled up, and then the polymerizable substance is subjected to a chemical polymerization method. To form a complex containing an ionic liquid and a conductive polymer (chemical polymerization step).
化学重合用組成物に配合するイオン性液体としては、前述したような本発明において好適に用いられる種々のイオン性液体を使用できる。イオン性液体としては、前述のイオン性液体浸漬工程において用いられたものと同じ種類のイオン性液体を用いても良く、また異なる種類のイオン性液体を用いても良い。化学重合用組成物に溶媒が配合される場合には、該溶媒と相溶するイオン性液体を用いることが好ましい。この場合、より均一な構造の電解質層を形成することができる。 As the ionic liquid to be blended in the chemical polymerization composition, various ionic liquids suitably used in the present invention as described above can be used. As the ionic liquid, the same type of ionic liquid as that used in the above-mentioned ionic liquid immersion step may be used, or a different type of ionic liquid may be used. When a solvent is blended in the chemical polymerization composition, it is preferable to use an ionic liquid that is compatible with the solvent. In this case, an electrolyte layer having a more uniform structure can be formed.
重合性物質としては、電解質層における目的の導電性高分子を与える原料モノマー、原料オリゴマー等が例示できる。たとえば、電解質層に含有される導電性高分子としてポリチオフェンを与えるモノマーとしては、1,4−ジオキシチオフェンモノマー、チオフェンモノマー、3−ヘキシルチオフェンモノマー、3−オクチルチオフェンモノマー、3−ブチルチオフェンモノマー、3−シクロヘキシルチオフェンモノマー等が例示できる。また、化学重合法で好ましく形成される導電性高分子を与える原料モノマーとしては、ピロールモノマー、アニリンモノマー、1,4−フェニレンビニレンモノマー等を例示できる。 Examples of the polymerizable substance include a raw material monomer and a raw material oligomer that give a target conductive polymer in the electrolyte layer. For example, as a monomer that gives polythiophene as a conductive polymer contained in the electrolyte layer, 1,4-dioxythiophene monomer, thiophene monomer, 3-hexylthiophene monomer, 3-octylthiophene monomer, 3-butylthiophene monomer, Examples include 3-cyclohexylthiophene monomer. Examples of the raw material monomer that gives a conductive polymer that is preferably formed by a chemical polymerization method include a pyrrole monomer, an aniline monomer, and a 1,4-phenylene vinylene monomer.
化学重合法におけるイオン性液体と原料モノマーとの好ましい組合せとしては、たとえば、イミダゾリウムカチオンおよびスルホン酸アニオンからなるイオン性液体と1,4−ジオキシチオフェンモノマーとの組合せが例示できる。該組合せは、イオン性液体の誘電体膜に対する修復能力が高く、一方で重合によって得られるポリチオフェンの電気伝導度が高いので、優れた耐電圧特性およびインピーダンス特性を持つ電解コンデンサが実現できる点で好ましい。 As a preferable combination of the ionic liquid and the raw material monomer in the chemical polymerization method, for example, a combination of an ionic liquid composed of an imidazolium cation and a sulfonate anion and a 1,4-dioxythiophene monomer can be exemplified. This combination is preferable in that an electrolytic capacitor having excellent withstand voltage characteristics and impedance characteristics can be realized because the repair ability of the ionic liquid to the dielectric film is high, while the polythiophene obtained by polymerization has high electrical conductivity. .
化学重合用組成物には、溶媒を含有させることが好ましく、この場合化学重合をより均一に進行させることができる。溶媒としては、特に制限されるものではないが、たとえば、水、ブタノール、エタノール、メタノール、アセトン等を挙げることができる。 The chemical polymerization composition preferably contains a solvent, and in this case, the chemical polymerization can proceed more uniformly. Although it does not restrict | limit especially as a solvent, For example, water, butanol, ethanol, methanol, acetone etc. can be mentioned.
化学重合用組成物におけるイオン性液体の質量(N)と重合性物質の質量(B)との好ましい質量比(N/B)は、1/100〜10/1の範囲内であり、より好ましい質量比は1/20〜5/1の範囲内であり、最も好ましい質量比は1/10〜2/1の範囲内である。上記の質量比(N/B)で1/100よりもイオン性液体が少ない場合、耐電圧向上効果が小さくなる傾向がある。一方、上記の質量比(N/B)で10/1よりもイオン性液体が多い場合、過剰なイオン性液体の存在により電解コンデンサにおける電解質層の電気伝導度が低下し、得られる電解コンデンサのインピーダンス特性が低下する傾向がある。 A preferable mass ratio (N / B) of the mass (N) of the ionic liquid and the mass (B) of the polymerizable substance in the composition for chemical polymerization is in the range of 1/100 to 10/1, and more preferable. The mass ratio is in the range of 1/20 to 5/1, and the most preferred mass ratio is in the range of 1/10 to 2/1. When the ionic liquid is less than 1/100 in the mass ratio (N / B), the withstand voltage improvement effect tends to be small. On the other hand, when there is more ionic liquid than 10/1 by said mass ratio (N / B), the electric conductivity of the electrolyte layer in an electrolytic capacitor falls by presence of excess ionic liquid, and the electrolytic capacitor of the obtained There is a tendency for impedance characteristics to deteriorate.
なお、ここで示した好ましい範囲とは、化学重合用組成物における組成を示したものであり、実際の電解質層におけるイオン性液体の好ましい範囲を示したものではない。化学重合用組成物中に含有されるイオン性液体の最適範囲は上記の通りであるが、実際に形成された電解質層中に存在するイオン性液体の量は、化学重合用組成物中の比率に比べて少なくなっていると予想される。それは、化学重合した導電性高分子は化学重合工程において用いる溶媒に溶解しないのに対して、イオン性液体は該溶媒に通常溶解するため、化学重合工程や洗浄過程等においてイオン性液体が抜け出してしまう現象が生じることによる。 In addition, the preferable range shown here shows the composition in the composition for chemical polymerization, and does not show the preferable range of the ionic liquid in an actual electrolyte layer. The optimal range of the ionic liquid contained in the chemical polymerization composition is as described above, but the amount of the ionic liquid present in the actually formed electrolyte layer is the ratio in the chemical polymerization composition. Expected to be less than This is because the chemically polymerized conductive polymer does not dissolve in the solvent used in the chemical polymerization process, whereas the ionic liquid normally dissolves in the solvent, so that the ionic liquid escapes during the chemical polymerization process or washing process. This is because a phenomenon occurs.
化学重合用組成物に含まれる溶媒は、化学重合工程の加熱プロセスにおいて順次蒸発するため、化学重合工程の終了時には、イオン性液体と導電性高分子とを含む複合体が形成される。 Since the solvent contained in the chemical polymerization composition sequentially evaporates in the heating process of the chemical polymerization step, a complex containing an ionic liquid and a conductive polymer is formed at the end of the chemical polymerization step.
化学重合用組成物には、イオン性液体および重合性物質以外に、酸化剤や界面活性剤等を含有していてもよい。酸化剤は重合触媒として使用されるが、その例としてパラトルエンスルホン酸第二鉄、ナフタレンスルホン酸第二鉄、n−ブチルナフタレンスルホン酸第二鉄、トリイソプロピルナフタレンスルホン酸第二鉄等が挙げられる。中でもドーパントとしてのパラトルエンスルホン酸第二鉄を酸化剤として用いるのが好ましい。 In addition to the ionic liquid and the polymerizable substance, the chemical polymerization composition may contain an oxidizing agent, a surfactant, and the like. An oxidizing agent is used as a polymerization catalyst. Examples thereof include ferric paratoluenesulfonate, ferric naphthalenesulfonate, ferric n-butylnaphthalenesulfonate, ferric triisopropylnaphthalenesulfonate. It is done. Among them, it is preferable to use ferric paratoluenesulfonate as a dopant as an oxidizing agent.
化学重合用組成物における重合性物質と酸化剤との混合比率は、特に制限されるものではないが、原料モノマー:酸化剤の混合割合はモル比で、1:0.1〜1:5の範囲内であるのが好ましく、1:0.2〜1:3の範囲内であるのがより好ましい。このような混合比率で化学重合用組成物を調製することで、特に電子伝導性の高い電解質層が得られる。 The mixing ratio of the polymerizable substance and the oxidizing agent in the chemical polymerization composition is not particularly limited, but the mixing ratio of raw material monomer: oxidizing agent is 1: 0.1 to 1: 5 in molar ratio. It is preferably within the range, more preferably within the range of 1: 0.2 to 1: 3. By preparing the composition for chemical polymerization at such a mixing ratio, an electrolyte layer having particularly high electron conductivity can be obtained.
上述したイオン性液体、重合性物質、酸化剤を含む化学重合用組成物を用いる場合、たとえば導電性高分子がPEDOTの場合では、加熱処理を、20〜140℃、特に20〜120℃の温度で0.5〜10時間行なうのが好ましい。温度が20℃以上である場合、重合反応が良好に進行し、また温度が140℃以下である場合、反応が速く進みすぎることがなく緻密な化学重合層を形成できる。 When the chemical polymerization composition containing the ionic liquid, the polymerizable substance, and the oxidizing agent is used, for example, when the conductive polymer is PEDOT, the heat treatment is performed at a temperature of 20 to 140 ° C., particularly 20 to 120 ° C. For 0.5 to 10 hours. When the temperature is 20 ° C. or higher, the polymerization reaction proceeds satisfactorily, and when the temperature is 140 ° C. or lower, a dense chemical polymerization layer can be formed without the reaction proceeding too quickly.
化学重合工程は、1回のみ行なわれても良く、また、化学重合用組成物におけるイオン性液体と重合性物質との質量比を一定とし、または該質量比を変えながら複数回繰り返されても良い。特に、工程毎に、化学重合用組成物中のイオン性液体の濃度を段階的に低くする事によって、電解質層の陽極側の表面に、イオン性液体が高濃度で存在する高イオン伝導性領域を確実に形成し、かつ、電解質層全体でのイオン性液体の含有率を低く抑えることができる。これにより、インピーダンス特性および耐電圧特性に優れた電解コンデンサを得る事が出来る。 The chemical polymerization step may be performed only once, or may be repeated a plurality of times while keeping the mass ratio of the ionic liquid and the polymerizable substance in the composition for chemical polymerization constant or changing the mass ratio. good. In particular, by reducing the concentration of the ionic liquid in the chemical polymerization composition step by step for each process, a high ion conductivity region where the ionic liquid is present at a high concentration on the anode side surface of the electrolyte layer. Can be reliably formed, and the content of the ionic liquid in the entire electrolyte layer can be kept low. Thereby, an electrolytic capacitor having excellent impedance characteristics and withstand voltage characteristics can be obtained.
化学重合工程を複数回繰り返す場合の化学重合用組成物のイオン性液体の質量(N)と重合性物質の質量(B)との質量比(N/B)としては、たとえば化学重合工程を2回繰り返す場合を例にし、1回目は2/1程度、2回目は1/2程度とする条件が例示できる。この場合、2回目の化学重合工程の後、重合性物質を含みかつイオン性液体を含まない重合用溶液を用いて化学重合工程と同様の処理を行ない、イオン性液体を含まない導電性高分子層を形成する後工程を設けても良い。この場合、電解質層の電子伝導性が向上し、電解コンデンサのインピーダンス特性がより良好となる。 As a mass ratio (N / B) of the mass (N) of the ionic liquid of the composition for chemical polymerization and the mass (B) of the polymerizable substance when the chemical polymerization step is repeated a plurality of times, for example, the chemical polymerization step is 2 For example, the condition may be about 2/1 for the first time and about 1/2 for the second time. In this case, after the second chemical polymerization step, the same treatment as the chemical polymerization step is performed using a polymerization solution containing a polymerizable substance and not containing an ionic liquid, and a conductive polymer containing no ionic liquid. A post-process for forming the layer may be provided. In this case, the electronic conductivity of the electrolyte layer is improved, and the impedance characteristics of the electrolytic capacitor are improved.
(陰極形成工程)
上記のような方法によって電解質層を形成した後、従来公知の方法で、カーボンペースト、銀ペーストの塗布等により陰極を形成する(陰極形成工程)。なお、電解コンデンサの大容量化のため、必要に応じてカーボンペーストや銀ペーストが乾燥する前に、陽極、電解質層、陰極からなる素子を複数積層してコンデンサ素子を形成しても良い。
(Cathode formation process)
After forming the electrolyte layer by the above method, a cathode is formed by applying a carbon paste, a silver paste, or the like by a conventionally known method (cathode forming step). In order to increase the capacity of the electrolytic capacitor, a capacitor element may be formed by laminating a plurality of elements including an anode, an electrolyte layer, and a cathode before the carbon paste or the silver paste is dried as necessary.
上記の陰極形成工程の後、陽極および陰極にそれぞれ端子を接続して、本発明の電解コンデンサを得ることができる。 After the above-described cathode formation step, the electrolytic capacitor of the present invention can be obtained by connecting terminals to the anode and the cathode, respectively.
陽極金属がアルミニウムである電解コンデンサでは、たとえば40V化成を行なった場合、イオン性液体を用いない通常の化学重合法で電解質層を形成した場合には、コンデンサの破壊電圧はたとえば20V〜35Vの間にばらつき、安全性を考慮した実使用上の電圧はたとえば16V程度となる。これに対して、本実施の形態の方法で電解質層を形成した電解コンデンサでは、コンデンサの耐電圧はたとえば38V〜45Vの狭い範囲で安定して得られ、安全性を考慮しても、従来の電解コンデンサの約2倍の耐電圧、すなわち32Vの実使用耐電圧を得る事が可能となる。しかも、インピーダンス特性はイオン性液体なしで作製した電解コンデンサとほぼ同等の特性とする事が出来る。このような傾向は、タンタルを陽極金属に用いた電解コンデンサでも同様に見られる。 In an electrolytic capacitor in which the anode metal is aluminum, for example, when 40V conversion is performed, when an electrolyte layer is formed by a normal chemical polymerization method that does not use an ionic liquid, the breakdown voltage of the capacitor is between 20V and 35V, for example. For example, the actual use voltage in consideration of safety is about 16V. On the other hand, in the electrolytic capacitor in which the electrolyte layer is formed by the method of the present embodiment, the withstand voltage of the capacitor can be stably obtained in a narrow range of, for example, 38V to 45V. It is possible to obtain a withstand voltage approximately twice that of an electrolytic capacitor, that is, an actual use withstand voltage of 32V. In addition, the impedance characteristics can be made almost the same as those of an electrolytic capacitor produced without an ionic liquid. Such a tendency is also observed in an electrolytic capacitor using tantalum as an anode metal.
<実施の形態2>
本実施の形態では、実施の形態1において説明したようなイオン性液体浸漬工程を経ず、イオン性液体と重合性物質とを少なくとも含む化学重合用組成物に陽極を浸漬した後、重合性物質を化学重合法により重合させる化学重合工程により、イオン性液体と導電性高分子とを含む複合体を形成する例について説明する。本実施の形態における化学重合工程は、化学重合用組成物におけるイオン性液体と重合性物質との質量比を変えながら複数回繰り返される。なお、特に言及しない工程については実施の形態1と同様の材料、方法が好ましく採用される。
<Embodiment 2>
In the present embodiment, after the anode is immersed in the composition for chemical polymerization containing at least the ionic liquid and the polymerizable substance without passing through the ionic liquid immersion step as described in the first embodiment, the polymerizable substance An example in which a complex containing an ionic liquid and a conductive polymer is formed by a chemical polymerization process in which is polymerized by a chemical polymerization method will be described. The chemical polymerization step in the present embodiment is repeated a plurality of times while changing the mass ratio between the ionic liquid and the polymerizable substance in the chemical polymerization composition. Note that materials and methods similar to those in the first embodiment are preferably employed for steps not particularly mentioned.
本実施の形態で実施される方法は、電解質層形成工程において、実施の形態1の化学重合工程のみを複数回繰り返して実施する方法と考えることができる。本実施の形態において化学重合工程を複数回繰り返す場合の化学重合用組成物のイオン性液体の質量(N)と重合性物質の質量(B)との質量比(N/B)としては、たとえば2回繰り返す場合を例にし、1回目は2/1程度、2回目は1/2程度とする条件が例示できる。この場合、2回目の化学重合工程の後、重合性物質を含みかつイオン性液体を含まない重合用溶液を用いて化学重合工程と同様の処理を行ない、イオン性液体を含まない導電性高分子層を形成する後工程を設けても良い。この場合、電解質層の電子伝導性が向上し、電解コンデンサのインピーダンス特性がより良好となる。 The method implemented in the present embodiment can be considered as a method in which only the chemical polymerization step of the first embodiment is repeated a plurality of times in the electrolyte layer forming step. In the present embodiment, the mass ratio (N / B) between the mass (N) of the ionic liquid of the composition for chemical polymerization and the mass (B) of the polymerizable substance when the chemical polymerization step is repeated a plurality of times, for example, For example, the case of repeating twice may be exemplified by the condition that the first time is about 2/1 and the second time is about 1/2. In this case, after the second chemical polymerization step, the same treatment as the chemical polymerization step is performed using a polymerization solution containing a polymerizable substance and not containing an ionic liquid, and a conductive polymer containing no ionic liquid. A post-process for forming the layer may be provided. In this case, the electronic conductivity of the electrolyte layer is improved, and the impedance characteristics of the electrolytic capacitor are improved.
<実施の形態3>
本実施の形態においては、電解質形成工程が化学重合工程と電解重合工程とからなる例について説明する。図4は、電解重合に用いられる電解重合装置について説明する概念図である。本発明において、電解重合は、典型的には下記のように行なわれる。すなわち、陽極金属2、誘電体膜3からなる陽極の表面に、たとえば化学重合層からなる導電層4を形成し、該導電層が形成された陽極を電解液6に浸漬し、該導電層4に重合開始電極1を近接させ、該電解液6に陰極7を浸漬する。電解液には、電解重合で形成される電解重合層に含有させるイオン性液体と、該電解重合層に含有させる導電性高分子を与える重合性物質とが溶解されている。重合性物質としては、該導電性高分子を与える原料モノマー、原料オリゴマー等が用いられる。重合開始電極1と陰極7との間に所定の電圧を印加して重合性物質を該導電層4の表面で重合させ、該導電層4の表面に電解重合層5を形成する。
<Embodiment 3>
In the present embodiment, an example in which the electrolyte forming step includes a chemical polymerization step and an electrolytic polymerization step will be described. FIG. 4 is a conceptual diagram illustrating an electropolymerization apparatus used for electropolymerization. In the present invention, the electrolytic polymerization is typically performed as follows. That is, a conductive layer 4 made of, for example, a chemical polymerization layer is formed on the surface of the anode made of the anode metal 2 and the dielectric film 3, and the anode formed with the conductive layer is immersed in the electrolytic solution 6. The cathode 7 is immersed in the electrolytic solution 6 in close proximity to the polymerization initiation electrode 1. In the electrolytic solution, an ionic liquid to be contained in an electrolytic polymerization layer formed by electrolytic polymerization and a polymerizable substance that gives a conductive polymer to be contained in the electrolytic polymerization layer are dissolved. As the polymerizable substance, a raw material monomer, a raw material oligomer, or the like that gives the conductive polymer is used. A predetermined voltage is applied between the polymerization start electrode 1 and the cathode 7 to polymerize the polymerizable substance on the surface of the conductive layer 4, and the electrolytic polymerization layer 5 is formed on the surface of the conductive layer 4.
すなわち、本発明において電解質層形成工程が電解重合工程を含む場合、まず誘電体膜の表面に何らかの方法で下地電極として作用する導電層を形成する必要がある。本発明においては、該導電層として、図4に示すように、化学重合工程で形成される、イオン性液体を含む複合体からなる化学重合層を用いても良く、また、イオン性液体を含む導電性高分子溶液を用いて形成された、イオン性液体を含む複合体からなる重合体層を用いても良い。本実施の形態では、導電層として化学重合層を用いる場合について説明する。 That is, in the present invention, when the electrolyte layer forming step includes an electrolytic polymerization step, it is first necessary to form a conductive layer that acts as a base electrode on the surface of the dielectric film by some method. In the present invention, as the conductive layer, as shown in FIG. 4, a chemical polymerization layer made of a complex containing an ionic liquid formed in the chemical polymerization step may be used, and the ionic liquid is included. A polymer layer made of a composite containing an ionic liquid formed using a conductive polymer solution may be used. In this embodiment, the case where a chemical polymerization layer is used as the conductive layer will be described.
導電層を形成するための化学重合は、たとえば実施の形態1の化学重合工程において説明したような方法で実施でき、1回でも複数回繰り返されても良い。たとえば、化学重合用組成物として、イオン性液体の質量(N)と重合性物質の質量(B)との質量比(N/B)が1/20〜5/1の範囲内、さらに好ましくは1/5〜2/1の範囲内とされた化学重合用組成物を用いることができる。 The chemical polymerization for forming the conductive layer can be performed, for example, by the method described in the chemical polymerization step of Embodiment 1, and may be repeated once or multiple times. For example, as the composition for chemical polymerization, the mass ratio (N / B) of the mass (N) of the ionic liquid and the mass (B) of the polymerizable substance is in the range of 1/20 to 5/1, more preferably A composition for chemical polymerization in a range of 1/5 to 2/1 can be used.
導電層形成後、重合開始電極を設け、この電極を利用して電解重合を行なう。電解重合で得られる導電性高分子および該導電性高分子を与える原料モノマーとしては、たとえば、ポリピロールの原料モノマーとしてピロール、ポリチオフェンの原料モノマーとしてチオフェン、ポリフランの原料モノマーとしてフラン、等が例示できる。 After forming the conductive layer, a polymerization start electrode is provided, and electrolytic polymerization is performed using this electrode. Examples of the conductive polymer obtained by electropolymerization and the raw material monomer that gives the conductive polymer include pyrrole as a raw material monomer for polypyrrole, thiophene as a raw material monomer for polythiophene, and furan as a raw material monomer for polyfuran.
たとえばピロールモノマーを用いて電解重合を行なう場合、ピロール(0.5M)、トリイソプロピルナフタレンスルホン酸ナトリウムの30質量%アルコール溶液および水からなる電解液を用いて電解重合層としてのポリピロール層を形成することができる。 For example, when electrolytic polymerization is performed using a pyrrole monomer, a polypyrrole layer as an electrolytic polymerization layer is formed using an electrolytic solution composed of pyrrole (0.5 M), a 30 mass% alcohol solution of sodium triisopropylnaphthalenesulfonate and water. be able to.
イオン性液体は該電解液に添加される事が好ましい。電解液中のイオン性液体の質量(O)と重合性モノマーの質量(C)との質量比(O/C)は、たとえば1/20〜100/1の範囲内、より好ましくは1/5〜20/1の範囲内とすることが好ましい。上記の質量比(O/C)で1/20よりもイオン性液体が少ない場合は、耐電圧向上効果が小さくなる傾向にあり、上記の質量比で100/1よりもイオン性液体が多い場合は、電解コンデンサのインピーダンス特性が低下する傾向にある。 The ionic liquid is preferably added to the electrolytic solution. The mass ratio (O / C) of the mass (O) of the ionic liquid in the electrolytic solution and the mass (C) of the polymerizable monomer is, for example, in the range of 1/20 to 100/1, more preferably 1/5. It is preferable to be within the range of ˜20 / 1. When the ionic liquid is less than 1/20 at the above mass ratio (O / C), the withstand voltage improvement effect tends to be small, and the ionic liquid is more than 100/1 at the above mass ratio. Tends to deteriorate the impedance characteristics of the electrolytic capacitor.
イオン性液体は蒸気圧が極めて低いので、重合熱処理や乾燥処理によって溶媒が取り除かれた後もイオン性液体のまま電解重合層中に存在する。すなわち、ポリピロールからなる導電性高分子とイオン性液体とを含む複合体からなる電解重合層が形成される。これにより、本実施の形態においては、化学重合層および電解重合層からなる電解質層を形成できる。 Since the ionic liquid has an extremely low vapor pressure, it remains in the electrolytic polymerization layer as an ionic liquid even after the solvent is removed by the polymerization heat treatment or the drying treatment. That is, an electrolytic polymerization layer made of a composite containing a conductive polymer made of polypyrrole and an ionic liquid is formed. Thereby, in this Embodiment, the electrolyte layer which consists of a chemical polymerization layer and an electrolytic polymerization layer can be formed.
本実施の形態においては、化学重合層、電解重合層からなる電解質層全体で、誘電体膜と電解質層との界面の任意の点から陰極と電解質層との界面までを最短距離で結ぶ仮想軸において、誘電体膜と電解質層との界面からの距離が大きくなるに従ってイオン性液体の含有率が小さくされていることが好ましい。この場合、耐電圧特性とインピーダンス特性とが良好である点で有利である。 In the present embodiment, the entire electrolyte layer composed of the chemical polymerization layer and the electrolytic polymerization layer is an imaginary axis that connects an arbitrary point on the interface between the dielectric film and the electrolyte layer to the interface between the cathode and the electrolyte layer with the shortest distance. In this case, it is preferable that the content of the ionic liquid is reduced as the distance from the interface between the dielectric film and the electrolyte layer increases. In this case, it is advantageous in that the withstand voltage characteristic and the impedance characteristic are good.
たとえば従来の電解重合法では、熱分解による二酸化マンガン層や化学重合による導電性高分子層が導電層として用いられるが、この導電層を形成する際には誘電体膜が損傷しコンデンサの漏れ電流の増大、耐電圧の低下という不具合が起こる場合がある。本実施の形態では、導電層である化学重合層にイオン性液体を存在させることにより誘電体膜を保護・修復する事が出来る。これにより、電解コンデンサに耐電圧の向上効果が付与される。 For example, in the conventional electrolytic polymerization method, a manganese dioxide layer by thermal decomposition or a conductive polymer layer by chemical polymerization is used as the conductive layer. When this conductive layer is formed, the dielectric film is damaged and the leakage current of the capacitor In some cases, the problem of an increase in voltage and a decrease in withstand voltage may occur. In the present embodiment, the dielectric film can be protected / restored by allowing an ionic liquid to be present in the chemical polymerization layer which is a conductive layer. Thereby, the improvement effect of withstand voltage is given to the electrolytic capacitor.
なお、化学重合の場合でも電解重合の場合でも、陽極表面に最初にイオン性液体を含まない導電性高分子層を形成し、しかる後にイオン性液体を含浸させる方法では耐電圧向上効果は得られ難い。これは、後からイオン性液体を含浸・添加する方法においては、誘電体膜と電解質層との界面の全域にイオン性液体を存在させることが困難であり、誘電体膜の修復・保護作用を有しない導電性高分子層が誘電体膜と直接接してしまうためである。 In both cases of chemical polymerization and electrolytic polymerization, a method of first forming a conductive polymer layer not containing an ionic liquid on the anode surface and then impregnating the ionic liquid can provide an effect of improving the withstand voltage. hard. This is because it is difficult to allow the ionic liquid to exist throughout the interface between the dielectric film and the electrolyte layer in the method of impregnating / adding the ionic liquid later. This is because the conductive polymer layer that does not have is in direct contact with the dielectric film.
また、たとえば、あらかじめ陽極をイオン性液体に浸漬処理し、その後に化学重合法や電解重合法、またはこれらの組合せによりイオン性液体を含まない導電性高分子層を形成する方法でも、耐電圧の顕著な向上は実現困難である。その理由は、イオン性液体を用いて浸漬処理をしても、その後の重合工程の際に陽極表面のイオン性液体は流出してしまうために、電解質層と誘電体膜との界面近傍に高イオン伝導性領域を確実に形成することができず、導電性高分子と誘電体膜とが直接接触する部分が出来てしまうためである。 In addition, for example, a method in which the anode is immersed in an ionic liquid in advance and then a conductive polymer layer not containing the ionic liquid is formed by a chemical polymerization method, an electrolytic polymerization method, or a combination thereof is also used. Significant improvements are difficult to achieve. The reason for this is that even if immersion treatment is performed using an ionic liquid, the ionic liquid on the anode surface will flow out during the subsequent polymerization step, so that it is highly proximate to the interface between the electrolyte layer and the dielectric film. This is because the ion conductive region cannot be formed reliably, and a portion where the conductive polymer and the dielectric film are in direct contact is formed.
本実施の形態においては、化学重合層と電解重合層とからなる電解質層を形成する例について説明したが、本発明においては、本実施の形態の化学重合工程の前に、イオン性液体に陽極を浸漬するイオン性液体浸漬工程をさらに設けることも好ましい、この場合、イオン性液体、化学重合層および電解重合層からなる電解質層が形成される。 In the present embodiment, an example of forming an electrolyte layer composed of a chemical polymerization layer and an electrolytic polymerization layer has been described. However, in the present invention, before the chemical polymerization step of the present embodiment, an ionic liquid is subjected to an anode. It is also preferable to further provide an ionic liquid immersion step for immersing the electrolyte layer. In this case, an electrolyte layer composed of the ionic liquid, the chemical polymerization layer, and the electrolytic polymerization layer is formed.
<実施の形態4>
本実施の形態においては、電解質層形成工程が、イオン性液体と導電性高分子とを含む導電性高分子溶液に陽極を浸漬する導電性高分子溶液浸漬工程を含む例について説明する。なお、特に言及しない工程については実施の形態1と同様の材料、方法が好ましく採用される。
<Embodiment 4>
In the present embodiment, an example will be described in which the electrolyte layer forming step includes a conductive polymer solution immersing step of immersing the anode in a conductive polymer solution containing an ionic liquid and a conductive polymer. Note that materials and methods similar to those in the first embodiment are preferably employed for steps not particularly mentioned.
本実施の形態においては、電解質層形成工程が、イオン性液体に陽極を浸漬するイオン性液体浸漬工程と、イオン性液体と導電性高分子とを少なくとも含む導電性高分子溶液に陽極を浸漬することによって、イオン性液体と導電性高分子とを含む複合体を形成する、導電性高分子溶液浸漬工程とを含む。導電性高分子溶液浸漬工程は、1回のみ行なわれ、または、導電性高分子溶液におけるイオン性液体と導電性高分子との質量比を一定とし、または該質量比を変えながら複数回繰り返されることができる。 In the present embodiment, the electrolyte layer forming step immerses the anode in an ionic liquid immersion step of immersing the anode in the ionic liquid, and a conductive polymer solution containing at least the ionic liquid and the conductive polymer. And a conductive polymer solution dipping step for forming a composite containing the ionic liquid and the conductive polymer. The conductive polymer solution dipping step is performed only once, or is repeated a plurality of times while maintaining a constant mass ratio between the ionic liquid and the conductive polymer in the conductive polymer solution or changing the mass ratio. be able to.
本実施の形態においては、イオン性液体浸漬工程の後に導電性高分子溶液浸漬工程を行なうため、該導電性高分子溶液浸漬工程を1回のみ行なっても電解質層の陽極側の表面に高イオン伝導性領域を形成することができる。 In the present embodiment, since the conductive polymer solution immersion step is performed after the ionic liquid immersion step, high ions are formed on the anode side surface of the electrolyte layer even if the conductive polymer solution immersion step is performed only once. A conductive region can be formed.
本発明において導電性高分子溶液浸漬工程により電解質層を形成する場合、化学重合の場合に問題となる金属酸化触媒の除去の必要がない点で有利である。 In the present invention, when the electrolyte layer is formed by the conductive polymer solution dipping step, it is advantageous in that it is not necessary to remove the metal oxidation catalyst, which is a problem in the case of chemical polymerization.
本実施の形態では、陽極形成工程の後、実施の形態1と同様のイオン性液体浸漬工程を経て、イオン性液体と導電性高分子とを少なくとも含む導電性高分子溶液に陽極を浸漬することによって、イオン性液体と導電性高分子とを含む複合体を形成する(導電性高分子溶液浸漬工程)。導電性高分子溶液浸漬工程が複数回繰り返される場合には、上記の導電性高分子溶液中のイオン性液体の濃度が工程毎に低くされていくことが好ましい。 In the present embodiment, after the anode forming step, the anode is immersed in a conductive polymer solution containing at least the ionic liquid and the conductive polymer through the same ionic liquid immersion step as in the first embodiment. To form a complex containing the ionic liquid and the conductive polymer (conductive polymer solution dipping step). When the conductive polymer solution immersion step is repeated a plurality of times, it is preferable that the concentration of the ionic liquid in the conductive polymer solution is lowered for each step.
導電性高分子溶液におけるイオン性液体の質量(M)と導電性高分子の質量(A)との好ましい質量比(M/A)は、1/100〜10/1の範囲内であり、より好ましい質量比は1/20〜5/1の範囲内であり、最も好ましい質量比は1/10〜2/1の範囲内である。上記の質量比(M/A)で1/100よりもイオン性液体が少ない場合、耐電圧向上効果が小さくなる傾向がある。一方、上記の質量比(M/A)で10/1よりもイオン性液体が多い場合、過剰なイオン性液体の存在により電解コンデンサにおける電解質層の電気伝導度が低下し、得られる電解コンデンサのインピーダンス特性が低下する傾向がある。 The preferable mass ratio (M / A) of the mass (M) of the ionic liquid and the mass (A) of the conductive polymer in the conductive polymer solution is in the range of 1/100 to 10/1, and more A preferred mass ratio is in the range of 1/20 to 5/1, and a most preferred mass ratio is in the range of 1/10 to 2/1. When the ionic liquid is less than 1/100 in the mass ratio (M / A), the withstand voltage improvement effect tends to be small. On the other hand, when there is more ionic liquid than 10/1 by said mass ratio (M / A), the electrical conductivity of the electrolyte layer in an electrolytic capacitor falls by presence of excess ionic liquid, and the electrolytic capacitor obtained is There is a tendency for impedance characteristics to deteriorate.
導電性高分子溶液に配合するイオン性液体としては、前述したような本発明において好適に用いられる種々のイオン性液体を使用できる。イオン性液体としては、前述のイオン性液体浸漬工程において用いられたものと同じ種類のイオン性液体を用いても良く、また異なる種類のイオン性液体を用いても良い。導電性高分子溶液に溶媒が配合される場合には、該溶媒と相溶するイオン性液体を用いることが好ましい。この場合、より均一な構造の電解質層を形成することができる。 As the ionic liquid blended in the conductive polymer solution, various ionic liquids suitably used in the present invention as described above can be used. As the ionic liquid, the same type of ionic liquid as that used in the above-mentioned ionic liquid immersion step may be used, or a different type of ionic liquid may be used. When a solvent is blended in the conductive polymer solution, it is preferable to use an ionic liquid that is compatible with the solvent. In this case, an electrolyte layer having a more uniform structure can be formed.
導電性高分子溶液に用いる好ましい導電性高分子としては、導電性高分子モノマーの共成分としては、特に制限されるものではないが、ポリマー形成時の導電性が高く、かつ空気中で安定であることから、ピロールまたはその誘導体、チオフェンまたはその誘導体、アニリンまたはその誘導体、キノンまたはその誘導体、キノリンまたはその誘導体、フランまたはその誘導体から選ばれることが好ましい。
より具体的には、ポリピロール、ポリチオフェン、ポリアニリン、ポリ1,4−ジオキシチオフェン、ポリ3−ヘキシルチオフェン、ポリ3−オクチルチオフェン、ポリ3−ブチルチオフェン、ポリ3−シクロヘキシルチオフェン、ポリ3−ニトロチオフェン等が例示できる。
The preferred conductive polymer used in the conductive polymer solution is not particularly limited as a co-component of the conductive polymer monomer, but it has high conductivity during polymer formation and is stable in the air. Therefore, it is preferably selected from pyrrole or a derivative thereof, thiophene or a derivative thereof, aniline or a derivative thereof, quinone or a derivative thereof, quinoline or a derivative thereof, furan or a derivative thereof.
More specifically, polypyrrole, polythiophene, polyaniline, poly1,4-dioxythiophene, poly-3-hexylthiophene, poly-3-octylthiophene, poly-3-butylthiophene, poly-3-cyclohexylthiophene, poly-3-nitrothiophene Etc. can be illustrated.
上記の導電性高分子溶液は、導電性高分子をイオン性液体に溶解させることにより調製することが好ましいが、導電性高分子溶液には、たとえば、DMF、THF、アセトン、フッ素化アルコール、メタノール、アセトニトリル等の溶媒が含まれても良い。 The conductive polymer solution is preferably prepared by dissolving the conductive polymer in an ionic liquid. Examples of the conductive polymer solution include DMF, THF, acetone, fluorinated alcohol, methanol. In addition, a solvent such as acetonitrile may be included.
本発明においては、導電性高分子溶液浸漬工程と、化学重合工程とが組合されても良い。この場合、典型的には、まず、イオン性液体を含む導電性高分子溶液を用いた導電性高分子溶液浸漬工程を行ない、続いて化学重合工程を行なうことができる。化学重合工程は、1回でも、化学重合用組成物におけるイオン性液体の含有率を変えながら複数回繰り返されても良い。導電性高分子溶液浸漬工程の後には、イオン性液体を含有する化学重合用組成物を用いた化学重合工程が行なわれることが好ましいが、イオン性液体を含有しない化学重合用組成物を用いて化学重合による導電性高分子層の形成が行なわれても良い。 In the present invention, the conductive polymer solution immersion step and the chemical polymerization step may be combined. In this case, typically, first, a conductive polymer solution dipping process using a conductive polymer solution containing an ionic liquid is performed, followed by a chemical polymerization process. The chemical polymerization step may be repeated once or multiple times while changing the content of the ionic liquid in the chemical polymerization composition. It is preferable that a chemical polymerization step using a chemical polymerization composition containing an ionic liquid is performed after the conductive polymer solution immersion step, but a chemical polymerization composition that does not contain an ionic liquid is used. A conductive polymer layer may be formed by chemical polymerization.
また、本発明においては、導電性高分子溶液浸漬工程と、電解重合工程とが組合されても良い。この場合、典型的には、まず、イオン性液体を含む導電性高分子溶液を用いた導電性高分子溶液浸漬工程を行ない、続いて電解重合工程を行なうことができる。導電性高分子溶液浸漬工程の後には、イオン性液体を含有する電解液を用いた電解重合工程が行なわれることが好ましいが、イオン性液体を含有しない電解液を用いて電解重合による導電性高分子層の形成が行なわれても良い。 In the present invention, the conductive polymer solution dipping step and the electrolytic polymerization step may be combined. In this case, typically, first, a conductive polymer solution dipping process using a conductive polymer solution containing an ionic liquid is performed, followed by an electrolytic polymerization process. Although it is preferable that an electrolytic polymerization process using an electrolytic solution containing an ionic liquid is performed after the conductive polymer solution dipping process, a high conductivity by electrolytic polymerization using an electrolytic solution containing no ionic liquid is used. A molecular layer may be formed.
また、本発明においては、導電性高分子溶液浸漬工程と、上記の電解重合工程および上記の化学重合工程とが組み合わされても良い。この場合、高イオン伝導性領域と陰極との間の領域に、イオン性液体を含有しない導電性高分子層がさらに形成されても良い。 In the present invention, the conductive polymer solution immersion step may be combined with the electrolytic polymerization step and the chemical polymerization step. In this case, a conductive polymer layer not containing an ionic liquid may be further formed in a region between the high ion conductive region and the cathode.
<実施の形態5>
実施の形態4では、イオン性液体浸漬工程の後に導電性高分子溶液浸漬工程を行なう場合について説明したが、本実施の形態では、該イオン性液体浸漬工程を経ずに導電性高分子溶液浸漬工程を直接行なう場合について説明する。なお、特に言及しない工程については実施の形態1と同様の材料、方法が好ましく採用される。
<Embodiment 5>
In the fourth embodiment, the case where the conductive polymer solution immersion step is performed after the ionic liquid immersion step has been described. However, in the present embodiment, the conductive polymer solution immersion is performed without the ionic liquid immersion step. A case where the process is directly performed will be described. Note that materials and methods similar to those in the first embodiment are preferably employed for steps not particularly mentioned.
本実施の形態では、陽極形成工程の後、実施の形態4と同様の導電性高分子溶液を用いて導電性高分子溶液浸漬工程を行なうことにより、陽極表面に、イオン性液体と導電性高分子とを含む複合体を直接形成する。 In the present embodiment, after the anode formation step, the conductive polymer solution dipping step is performed using the same conductive polymer solution as in Embodiment 4, so that the ionic liquid and the conductive high solution are formed on the anode surface. Form a complex directly with the molecule.
陽極を直接導電性高分子溶液に浸漬する場合、イオン性液体のみを陽極に含浸させる場合と比べて、導電性高分子の存在によりイオン性液体の溶出をある程度防止する事が出来る点、および、化学重合の場合に問題となる金属酸化触媒の除去の必要がない点で有利である。 In the case where the anode is directly immersed in the conductive polymer solution, the elution of the ionic liquid can be prevented to some extent by the presence of the conductive polymer, compared to the case where the anode is impregnated with only the ionic liquid, and This is advantageous in that it is not necessary to remove the metal oxidation catalyst, which is a problem in the case of chemical polymerization.
本実施の形態ではイオン性液体浸漬工程を経ないため、高イオン伝導性領域を確実に形成するためには、導電性高分子溶液浸漬工程が複数回繰り返されるか、導電性高分子溶液浸漬工程と、電解重合工程および/または化学重合工程が組み合されることが好ましい。またこの場合、高イオン伝導性領域と陰極との間の領域に、イオン性液体を含有しない導電性高分子層がさらに形成されても良い。 In this embodiment, since the ionic liquid immersion process is not performed, the conductive polymer solution immersion process is repeated a plurality of times or the conductive polymer solution immersion process is performed in order to reliably form the high ion conductive region. It is preferable to combine the electrolytic polymerization step and / or the chemical polymerization step. In this case, a conductive polymer layer not containing an ionic liquid may be further formed in a region between the high ion conductive region and the cathode.
以下、実施例を挙げて本発明をより詳細に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。 EXAMPLES Hereinafter, although an Example is given and this invention is demonstrated in detail, this invention is not limited to these.
<イオン性液体の合成>
まず、イオン性液体の合成法および入手先について述べる。
<Synthesis of ionic liquid>
First, a method for synthesizing and obtaining an ionic liquid will be described.
(1) (ILs−1)(1−C2H5−3−CH3−Im)+(BF4)-
関東化学(株)より購入した(なおImはイミダゾリウムの略である)。
(1) (ILs-1) (1-C 2 H 5 -3-CH 3 -Im) + (BF 4) -
Purchased from Kanto Chemical Co., Ltd. (Im stands for imidazolium).
(2) (ILs−2):(1−C2H5−3−CH3−Im)+(p−TsO)-
よく乾燥した200ml丸底フラスコに2.30g(28.0mmol)のN−メチルイミダゾールと20mlのDMFとを入れ、よく攪拌した。5.61g(28.0mmol)のエチルp−トルエンスルフォナートを、氷冷下、該フラスコ中にすばやく加えた。添加終了後、さらに23時間攪拌した。この反応液を氷冷した200mlエーテル中に滴下し、エーテルをデカンテーションにより取り除き、5.90gの黄色の液体を回収した。収率は74.4%であった。1H−NMRスペクトルより、回収した液体は、イミダゾリウム塩と同定できた。得られたイミダゾリウム塩は、−85.7℃のガラス転移温度(Tg)を有していた。
(2) (ILs-2) :( 1-C 2 H 5 -3-CH 3 -Im) + (p-TsO) -
2. A well-dried 200 ml round bottom flask was charged with 2.30 g (28.0 mmol) N-methylimidazole and 20 ml DMF and stirred well. 5.61 g (28.0 mmol) of ethyl p-toluenesulfonate was quickly added into the flask under ice cooling. After completion of the addition, the mixture was further stirred for 23 hours. The reaction solution was dropped into 200 ml of ice-cooled ether, the ether was removed by decantation, and 5.90 g of a yellow liquid was recovered. The yield was 74.4%. From the 1 H-NMR spectrum, the recovered liquid could be identified as an imidazolium salt. The resulting imidazolium salt had a glass transition temperature (Tg) of -85.7 ° C.
(3) (ILs−3)(1−nC4H9−3−CH3−Im)+(BF4)-
関東化学(株)より購入した。
(3) (ILs-3) (1-nC 4 H 9 -3-CH 3 -Im) + (BF 4) -
Purchased from Kanto Chemical Co., Inc.
(4) (ILs−4)(1−C4H9−3−C2H5−Im)+(p−TsO)-
0.60g(4.83mmol)のN−ブチルイミダゾールを20mlのDMFに溶解し、0.97g(4.83mmol)のエチルp−トルエンスルフォナートを、氷冷下すばやく加えた。添加終了後、さらに23時間攪拌した。この反応液を氷冷した200mlエーテル中に滴下し、エーテルをデカンテーションで取り除く事により、0.36gの黄色の液体を回収した。収率は0.26%であった。1H−NMRスペクトルより、回収した液体は、イミダゾリウム塩と同定できた。得られたイミダゾリウム塩は、−73.8℃のガラス転移温度(Tg)を有していた。
(4) (ILs-4) (1-C 4 H 9 -3-C 2 H 5 -Im) + (p-TsO) -
0.60 g (4.83 mmol) of N-butylimidazole was dissolved in 20 ml of DMF, and 0.97 g (4.83 mmol) of ethyl p-toluenesulfonate was quickly added under ice cooling. After completion of the addition, the mixture was further stirred for 23 hours. The reaction solution was dropped into 200 ml of ether cooled with ice, and ether was removed by decantation to recover 0.36 g of a yellow liquid. The yield was 0.26%. From the 1 H-NMR spectrum, the recovered liquid could be identified as an imidazolium salt. The resulting imidazolium salt had a glass transition temperature (Tg) of −73.8 ° C.
(5) (ILs−5)(1−C2H5−3−CH3−Im)+((CF3SO2)2N)-
関東化学(株)より購入した。
(5) (ILs-5) (1-C 2 H 5 -3-CH 3 -Im) + ((CF 3 SO 2) 2 N) -
Purchased from Kanto Chemical Co., Inc.
(6) (ILs−6)(1−C4H9−3−C2H5−Im)+(CH3OSO3)-
MERCK社より購入した。
(6) (ILs-6) (1-C 4 H 9 -3-C 2 H 5 -Im) + (CH 3 OSO 3) -
Purchased from MERCK.
(7) (ILs−7)(1−C2H5−3−CH3−Im)+ (H(CH2)6OSO3)-
SOLVENT INOVATION社より購入した。
(7) (ILs-7) (1-C 2 H 5 -3-CH 3 -Im) + (H (CH 2) 6 OSO 3) -
Purchased from SOLVENT INOVATION.
(8) (ILs−8)(1−C2H5−3−CH3−Im)+ (H(CH2)4OSO3)-
SOLVENT INOVATION社より購入した。
(8) (ILs-8) (1-C 2 H 5 -3-CH 3 -Im) + (H (CH 2) 4 OSO 3) -
Purchased from SOLVENT INOVATION.
(実施例1)
(陽極形成工程)
陽極金属としてのアルミニウムエッチド箔(サイズ:4×3.3mm)を、3質量%アジピン酸アンモニウム水溶液に浸漬し、10mV/secの速度で0から40Vまで上げ、つづけて40Vの定電圧を40分間印加して化成処理し、該アルミニウムエッチド箔の表面に酸化皮膜からなる誘電体膜を形成した。これを脱イオン水の流水により10分洗浄してから105℃で5分乾燥を行ない、陽極金属と誘電体膜とからなる陽極を作製した。得られた陽極の液中容量は4.2μFであった。
(Example 1)
(Anode formation process)
An aluminum etched foil (size: 4 × 3.3 mm) as an anode metal is immersed in a 3% by mass aqueous solution of ammonium adipate and raised from 0 to 40 V at a rate of 10 mV / sec. A dielectric film made of an oxide film was formed on the surface of the aluminum etched foil by chemical conversion by applying for a minute. This was washed with running deionized water for 10 minutes and then dried at 105 ° C. for 5 minutes to produce an anode composed of an anode metal and a dielectric film. The capacity of the obtained anode in liquid was 4.2 μF.
(電解質層形成工程)
まず、上記の陽極をイオン性液体としての(ILs−1)に浸漬し(イオン性液体浸漬工程)、真空含浸・乾燥させた。次に、導電性高分子の原料モノマー、すなわち重合用物質として、3,4−エチレンジオキシチオフェンモノマー(H.C.Starck−V TECH社製)、酸化剤としてパラトルエンスルホン酸第二鉄、溶媒として1−ブタノール、イオン性液体としてILs−1を用い、以下の配合割合で配合して、電解質層の形成に用いる化学重合用組成物を調製した。
・導電性高分子の原料モノマー 1g
・酸化剤 2g
・溶媒 3g
・イオン性液体 1g
この化学重合用組成物を、よく乾燥した30cm3のビーカーで混合し、次に該化学重合用組成物中に、上記のイオン性液体で含浸処理した陽極を浸漬し、引き上げた後、100℃で1時間、さらに140℃で1時間の加熱処理を行なった。浸漬および加熱処理を3回繰り返し、陽極の表面が均一に電解質で覆われる様にした(化学重合工程)。以上により電解質層を形成した。
(Electrolyte layer forming process)
First, the anode was immersed in (ILs-1) as an ionic liquid (ionic liquid immersion step), and vacuum impregnated and dried. Next, a raw material monomer of a conductive polymer, that is, 3,4-ethylenedioxythiophene monomer (manufactured by HC Starck-V TECH) as a polymerization substance, ferric paratoluenesulfonate as an oxidizing agent, Using 1-butanol as the solvent and ILs-1 as the ionic liquid, the chemical polymerization composition used for forming the electrolyte layer was prepared by blending at the following blending ratio.
-Conductive polymer raw material monomer 1g
・ Oxidizing agent 2g
・ Solvent 3g
・ Ionic liquid 1g
This chemical polymerization composition was mixed in a well-dried 30 cm 3 beaker, and then the anode impregnated with the ionic liquid was immersed in the chemical polymerization composition and pulled up, and then heated to 100 ° C. For 1 hour and further at 140 ° C. for 1 hour. Immersion and heat treatment were repeated three times so that the surface of the anode was uniformly covered with the electrolyte (chemical polymerization step). Thus, an electrolyte layer was formed.
上記で得られた電解質層の上に、カーボンペースト(日本黒鉛(株)製の「バニーハイトFU」)を塗布、乾燥後、さらに銀ペースト(日本黒鉛(株)製の「エブリオームME」)を塗布乾燥し、陰極を形成した。銀ペーストからリード線を引き出し、端子に接続した。この様にして得られた本発明の電解コンデンサを、20Vで1時間エージングした後、初期容量、tanδ、100KHzにおけるインピーダンス、および耐電圧(V)を測定した。初期容量、tanδ、インピーダンスの測定装置は、いずれも、東洋テクニカ製のsolartron、型番「1480」であり、耐電圧の測定装置はアドバンテスト社製の型番「TR6143」である。 On the electrolyte layer obtained above, carbon paste (“Bunny Height FU” manufactured by Nippon Graphite Co., Ltd.) is applied, dried, and then silver paste (“Everyome ME” manufactured by Nippon Graphite Co., Ltd.) is applied. Dried to form a cathode. Lead wires were drawn from the silver paste and connected to the terminals. The electrolytic capacitor of the present invention thus obtained was aged at 20 V for 1 hour, and then the initial capacity, tan δ, impedance at 100 KHz, and withstand voltage (V) were measured. The initial capacitance, tan δ, and impedance measurement devices are all solartron, model number “1480” manufactured by Toyo Technica, and the withstand voltage measurement device is model number “TR6143” manufactured by Advantest Corporation.
なお耐電圧の値は、20mV/秒の速度で電圧を上昇させ、10mAの電流が流れた電圧を耐電圧と定義した。得られた電解コンデンサの特性を表1に示す。なお表1の結果はいずれも10個の素子の平均値である。初期容量は4.0μF、tanδは1.0%、インピーダンス(100KHz)は1.8Ω、耐電圧(V)は38Vでありいずれも優れたコンデンサ特性を示した。特に耐電圧特性については、化成電圧が40Vであるのに対して38Vであり、後述の比較例1と比べて極めて優れた特性であった。 The withstand voltage value was defined as a withstand voltage when the voltage was increased at a rate of 20 mV / sec and a current of 10 mA flowed. Table 1 shows the characteristics of the obtained electrolytic capacitor. The results in Table 1 are average values for 10 elements. The initial capacitance was 4.0 μF, tan δ was 1.0%, the impedance (100 KHz) was 1.8Ω, and the withstand voltage (V) was 38 V, all showing excellent capacitor characteristics. In particular, with respect to the withstand voltage characteristic, the formation voltage was 38 V compared to 40 V, which was extremely superior to Comparative Example 1 described later.
電解質層中のイオン性液体の分布を調べるため、実施例1で形成した電解質層の試料に関してXPS(X線光電子分光)分析によりC元素とF元素の深さ方向への分布の評価を行なった。またSEM(走査型電子顕微鏡)にて電解質層の断面観察を行なった。SEM観察は日立製「S4800」で加速電圧10kVの条件で実施した。XPS測定はファイ社製「Quantum2000」でX線強度:Alkα/15kV・12.5W、X線ビーム経:50μmφ、パスエネルギー:93.9eVで実施した。 In order to investigate the distribution of the ionic liquid in the electrolyte layer, the distribution of the C element and the F element in the depth direction was evaluated by XPS (X-ray photoelectron spectroscopy) analysis on the sample of the electrolyte layer formed in Example 1. . Moreover, cross-sectional observation of the electrolyte layer was performed with SEM (scanning electron microscope). The SEM observation was carried out with Hitachi “S4800” under the condition of an acceleration voltage of 10 kV. The XPS measurement was carried out with “Quantum 2000” manufactured by Phi Corp. at an X-ray intensity of Alkα / 15 kV · 12.5 W, an X-ray beam diameter of 50 μmφ, and a path energy of 93.9 eV.
図1は、実施例1で作製した電解コンデンサの電解質層の断面形態を示す図である。図1において、(A)はエッチングされたアルミニウム層の芯の部分(以下、単に(A)層とも称する)、(B)はエッチング孔と該エッチング孔に充填された電解質層からなる部分(以下、単に(B)層とも称する)、(C)はエッチング孔の外部の電解質層の部分(以下、単に(C)層とも称する)である。 1 is a diagram showing a cross-sectional form of an electrolyte layer of the electrolytic capacitor produced in Example 1. FIG. In FIG. 1, (A) is a core portion of an etched aluminum layer (hereinafter, also simply referred to as (A) layer), and (B) is a portion (hereinafter, referred to as an etching hole and an electrolyte layer filled in the etching hole). And (C) are portions of the electrolyte layer outside the etching holes (hereinafter also simply referred to as the (C) layer).
図2は、実施例1で作製した電解コンデンサのXPS分析の結果を示す図である。実施例1で形成した電解質層においては、C元素は導電性高分子とイオン性液体とに由来し、F元素はイオン性液体のアニオン成分に由来すると考えられる。図2は、電解質層中におけるイオン性液体の相対的濃度分布を示している。なお、図2においては、ピーク強度からC元素とF元素との合計が100%となるように換算してあるが、これは必ずしも両元素のモル分率を示すものではない。 FIG. 2 is a diagram showing the results of XPS analysis of the electrolytic capacitor produced in Example 1. In the electrolyte layer formed in Example 1, it is considered that the C element is derived from the conductive polymer and the ionic liquid, and the F element is derived from the anion component of the ionic liquid. FIG. 2 shows the relative concentration distribution of the ionic liquid in the electrolyte layer. In FIG. 2, the peak intensity is converted so that the sum of the C element and the F element is 100%, but this does not necessarily indicate the mole fraction of both elements.
図2の結果から明らかなように、(B)層と(C)層とにおけるF元素の濃度を比較すると、(C)層のF元素の相対濃度が約4atm%であるのに対して、(B)層のエッチング孔内部ではそれよりもF元素の相対濃度が高い傾向がある。また、(B)層のエッチング孔の深い部分(すなわち(A)層により近い部分)のF元素の相対濃度は約18%であり、(B)層のエッチング孔の浅い部分(すなわち(C)層により近い部分)の濃度の約8%より高くなっている。すなわち、(B)層ではエッチング孔の浅い部分に近づくにつれてF元素の相対濃度が減少している。これらの結果から、実施例1で作製した電解コンデンサにおいては、電解質層中でイオン性液体が不均一に存在し、誘電体膜との界面近傍のイオン性液体の含有率が、電解質層全体での平均含有率より高くなっている事が実証できた。本発明の手法で得られた電解コンデンサにおいて優れた電気特性と耐電圧特性とを得られる理由は、電解質層の陽極側の表面を含む領域の高イオン伝導性領域によって、濃度勾配を有するイオン性液体の分布状態が形成されることによると考えられる。 As is clear from the results of FIG. 2, when the concentration of the F element in the (B) layer and the (C) layer is compared, the relative concentration of the F element in the (C) layer is about 4 atm%. There is a tendency that the relative concentration of the F element is higher in the etching hole of the layer (B). The relative concentration of the F element in the deep part of the etching hole in the (B) layer (that is, the part closer to the (A) layer) is about 18%, and the shallow part of the etching hole in the (B) layer (ie, (C) It is higher than about 8% of the density of the portion closer to the layer. That is, in the layer (B), the relative concentration of the F element decreases as it approaches the shallow portion of the etching hole. From these results, in the electrolytic capacitor fabricated in Example 1, the ionic liquid is non-uniformly present in the electrolyte layer, and the content of the ionic liquid in the vicinity of the interface with the dielectric film is the entire electrolyte layer. It was proved that it was higher than the average content of. The reason why the electrolytic capacitor obtained by the method of the present invention has excellent electrical characteristics and withstand voltage characteristics is that the ionicity having a concentration gradient is due to the high ion conductivity region in the region including the anode side surface of the electrolyte layer. This is thought to be due to the formation of a liquid distribution state.
(実施例2〜8)
イオン性液体の種類を前述のILs−1からILs−2〜ILs−8にそれぞれ変更した以外は実施例1と同様にして、本発明の電解コンデンサを作製し、得られた本発明の電解コンデンサを、20Vで1時間エージングした後、実施例1と同様の方法で、初期容量、tanδ、インピーダンス(100KHz)、および耐電圧(V)を測定した。得られた電解コンデンサの特性を表1に示す。いずれのイオン性液体を用いた場合にも優れた電気特性と耐電圧特性とが両立できている事が分かる。特にアニオン成分に(TsO)-、(OSO3)-を含む実施例2、4、6、7、8では、耐電圧特性は40V以上であり、化成電圧と変わらない耐電圧が実現できた。
(Examples 2 to 8)
An electrolytic capacitor of the present invention was produced in the same manner as in Example 1 except that the type of ionic liquid was changed from ILs-1 to ILs-2 to ILs-8, respectively, and the obtained electrolytic capacitor of the present invention was obtained. After aging at 20 V for 1 hour, the initial capacity, tan δ, impedance (100 KHz), and withstand voltage (V) were measured in the same manner as in Example 1. Table 1 shows the characteristics of the obtained electrolytic capacitor. It can be seen that excellent electrical characteristics and withstand voltage characteristics are compatible when any ionic liquid is used. In particular, in Examples 2, 4, 6, 7, and 8 containing (TsO) − and (OSO 3 ) − in the anion component, the withstand voltage characteristic was 40 V or more, and a withstand voltage that was the same as the formation voltage could be realized.
(比較例1)
イオン性液体(ILs−1)による陽極の含浸処理を行なわず、さらに化学重合工程において用いる化学重合用組成物にイオン性液体を含有させないこと以外は、実施例1と同様に電解コンデンサを作製した。得られた電解コンデンサを20Vで1時間エージングした後、実施例1と同様の方法で、初期容量、tanδ、インピーダンス(100KHz)、および耐電圧(V)を測定した。得られた電解コンデンサの特性を表1に示す。得られた電解コンデンサの電気特性(tanδ、インピーダンス)は優れたものであったが、耐電圧は19Vであり、所望の耐電圧特性を有していなかった。
(Comparative Example 1)
An electrolytic capacitor was produced in the same manner as in Example 1 except that the impregnation treatment of the anode with the ionic liquid (ILs-1) was not performed and the chemical polymerization composition used in the chemical polymerization step was not allowed to contain the ionic liquid. . After the obtained electrolytic capacitor was aged at 20 V for 1 hour, the initial capacity, tan δ, impedance (100 KHz), and withstand voltage (V) were measured in the same manner as in Example 1. Table 1 shows the characteristics of the obtained electrolytic capacitor. The obtained electrolytic capacitor had excellent electrical characteristics (tan δ, impedance), but the withstand voltage was 19 V and did not have the desired withstand voltage characteristics.
(比較例2)
比較例1と同様の方法で、陽極の形成、および化学重合工程までを行なった素子を用い、該素子をイオン性液体である(ILs−1)のメタノール溶液に浸漬し、その後乾燥してメタノールを除くという方法で、イオン性液体を導電性高分子の表面に付着させ、電解質層を形成した。イオン性液体の添加量は素子の質量変化から導電性高分子の5質量%であると見積もられた。その後、実施例1と同様の方法でカーボンペースト・銀ペーストを塗布して陰極を形成し、電解コンデンサを得た。これを20Vで1時間エージングした後、初期容量、tanδ、インピーダンス(100KHz)、および耐電圧(V)を測定した。得られた電解コンデンサの特性を表1に示す。耐電圧は23Vであり、イオン性液体の添加により比較例1と比べて耐電圧に関して若干の向上が見られたが、tanδ特性、インピーダンス特性は比較例1と比べて悪くなった。
(Comparative Example 2)
Using an element that had been subjected to anode formation and chemical polymerization in the same manner as in Comparative Example 1, the element was immersed in a methanol solution of (ILs-1), which is an ionic liquid, and then dried to obtain methanol. By removing the ionic liquid, the ionic liquid was attached to the surface of the conductive polymer to form an electrolyte layer. The addition amount of the ionic liquid was estimated to be 5% by mass of the conductive polymer from the mass change of the element. Thereafter, a carbon paste / silver paste was applied in the same manner as in Example 1 to form a cathode, thereby obtaining an electrolytic capacitor. After aging at 20 V for 1 hour, the initial capacity, tan δ, impedance (100 KHz), and withstand voltage (V) were measured. Table 1 shows the characteristics of the obtained electrolytic capacitor. The withstand voltage was 23 V, and the addition of the ionic liquid showed a slight improvement with respect to the withstand voltage as compared with Comparative Example 1, but the tan δ characteristics and the impedance characteristics were worse than those of Comparative Example 1.
比較例2の電解コンデンサにおける電解質層に関して、電解質層中のイオン性液体の分布を調べるためXPS線分析によりC元素およびF元素の深さ方向への分布の評価を行なった。図3は、比較例2で作製した電解コンデンサのXPS分析の結果を示す図である。測定装置は実施例1と同じ装置を用いて行った。 With respect to the electrolyte layer in the electrolytic capacitor of Comparative Example 2, in order to investigate the distribution of the ionic liquid in the electrolyte layer, the distribution of the C element and the F element in the depth direction was evaluated by XPS ray analysis. FIG. 3 is a diagram showing the results of XPS analysis of the electrolytic capacitor produced in Comparative Example 2. The measuring apparatus was the same as that used in Example 1.
図3に示すように、比較例2で作製した電解コンデンサの(C)層においては、F元素の相対濃度は表面に近い程、すなわち(B)層からの距離が大きい程高く、(C)層の内部程、すなわち(B)層に近い程低くなっている。(B)層においては、エッチング孔の浅い部分にはF元素が存在するものの、エッチング孔の深い部分ではF元素が殆ど存在していない事がわかった。これらの結果から、比較例2の電解コンデンサで耐電圧向上が実現できなかった理由は、エッチング孔の深い部分に誘電体膜と導電性高分子とが直接接触する部分が存在するためであると考えられる。
(比較例3)
陽極箔をあらかじめイオン性液体(ILs−1)に浸漬・真空含浸させる事無く電解コンデンサを作製した。なお、電解コンデンサ作製に用いた重合液は実施例1と同じである。得られた電解コンデンサの特性を表1に示す。イオン性液体の添加により耐電圧は34Vであり、比較例1に比べると耐圧は向上したが実施例1の特性(38V)に比べると悪くなっていた。また、tanδ特性は1.6%、インピーダンス(100KHz)特性は4.6Ωでありこれも実施例1に比べて悪くなっていた。比較例3で作製された電解コンデンサでは、実施例1と同じ様に3回の重合を繰り返しているが用いた重合液の組成は同じであるので電解質層中におけるイオン性液体の分布状態は、(B)層でも(C)層でも均一であると考えられる。
As shown in FIG. 3, in the (C) layer of the electrolytic capacitor fabricated in Comparative Example 2, the relative concentration of the F element is higher as it is closer to the surface, that is, the distance from the (B) layer is higher. The closer to the inside of the layer, that is, the closer to the (B) layer, the lower. In the layer (B), it was found that although the F element is present in the shallow portion of the etching hole, the F element is hardly present in the deep portion of the etching hole. From these results, the reason why the withstand voltage improvement could not be realized with the electrolytic capacitor of Comparative Example 2 is that there is a portion where the dielectric film and the conductive polymer are in direct contact in the deep portion of the etching hole. Conceivable.
(Comparative Example 3)
An electrolytic capacitor was prepared without immersing and vacuum impregnating the anode foil in an ionic liquid (ILs-1) in advance. In addition, the polymerization liquid used for electrolytic capacitor preparation is the same as Example 1. Table 1 shows the characteristics of the obtained electrolytic capacitor. The withstand voltage was 34 V due to the addition of the ionic liquid, and the withstand voltage was improved as compared with Comparative Example 1, but was worse than the characteristic of Example 1 (38 V). Further, the tan δ characteristic was 1.6%, and the impedance (100 KHz) characteristic was 4.6Ω, which was also worse than that in Example 1. In the electrolytic capacitor produced in Comparative Example 3, the polymerization was repeated three times as in Example 1, but the composition of the polymerization solution used was the same, so the distribution state of the ionic liquid in the electrolyte layer was: It is considered that both the (B) layer and the (C) layer are uniform.
(比較例4)
化学重合用組成物にイオン性液体を配合しない以外は実施例1と同様にしてコンデンサ素子を作製した。すなわち、化成処理により形成した陽極をイオン性液体(ILs−1)に浸漬し真空含浸・乾燥させ、次に、導電性高分子の原料モノマーとして、3,4−エチレンジオキシチオフェンモノマー(1g)、パラトルエンスルホン酸第二鉄(2g)、1−ブタノール(3g)、からなる化学重合用組成物を用いて電解質層を形成した。その後、実施例1と同様の方法でカーボンペースト・銀ペーストを塗布して陰極を形成し、得られた電解コンデンサを20Vで1時間エージングした後、初期容量、tanδ、インピーダンス(100KHz)、および耐電圧(V)を測定した。得られた電解コンデンサの特性を表1に示す。耐電圧は26Vであり、イオン性液体の添加により比較例1と比べて若干の向上が見られたが、tanδ特性、インピーダンス特性は比較例1よりもさらに劣っていた。
(Comparative Example 4)
A capacitor element was produced in the same manner as in Example 1 except that no ionic liquid was added to the chemical polymerization composition. That is, the anode formed by the chemical conversion treatment is immersed in an ionic liquid (ILs-1), vacuum impregnated and dried, and then 3,4-ethylenedioxythiophene monomer (1 g) as a raw material monomer for the conductive polymer An electrolyte layer was formed using a chemical polymerization composition consisting of ferric paratoluenesulfonate (2 g) and 1-butanol (3 g). Thereafter, a carbon paste / silver paste was applied in the same manner as in Example 1 to form a cathode, and the obtained electrolytic capacitor was aged at 20 V for 1 hour, and then the initial capacity, tan δ, impedance (100 KHz), and resistance The voltage (V) was measured. Table 1 shows the characteristics of the obtained electrolytic capacitor. The withstand voltage was 26 V, and a slight improvement was seen compared to Comparative Example 1 by the addition of the ionic liquid, but the tan δ characteristics and impedance characteristics were further inferior to Comparative Example 1.
陽極として、実施例1と同じ化成処理を施したアルミニウム箔を準備し、実施例1と同様に該陽極をイオン性液体(ILs−1)に浸漬し真空含浸させた。次に、イオン性液体の添加量を0.5g(すなわち実施例1の半分量)とした以外は、実施例1と同様にして化学重合用組成物を調製し、この化学重合用組成物をよく乾燥した30cm3のビーカーで混合し、次に、該化学重合用組成物中に、該イオン性液体で含浸処理した陽極を浸漬し、引き上げた後、120℃で1時間、さらに160℃で1時間の加熱処理を行なった。上記の浸漬および加熱処理を3回繰り返し、陽極の表面が均一に電解質で覆われる様にした(化学重合工程)。
An aluminum foil subjected to the same chemical conversion treatment as in Example 1 was prepared as an anode, and the anode was immersed in an ionic liquid (ILs-1) and vacuum impregnated in the same manner as in Example 1. Next, a chemical polymerization composition was prepared in the same manner as in Example 1 except that the amount of the ionic liquid added was 0.5 g (that is, half the amount of Example 1). Mix in a well-dried 30 cm 3 beaker, then immerse the anode impregnated with the ionic liquid in the chemical polymerization composition, pull it up, pull it up at 120 ° C. for 1 hour, and further at 160 ° C. Heat treatment for 1 hour was performed. The above immersion and heat treatment were repeated 3 times so that the surface of the anode was uniformly covered with the electrolyte (chemical polymerization step).
こうして得られた電解質層の上に、実施例1と同様の方法で、カーボンペーストを塗布、乾燥後さらに銀ペーストを塗布乾燥して陰極を形成し、銀ペーストからリード線を引き出し、端子に接続した。この様にして得られた本発明の電解コンデンサを、20Vで1時間エージングした後、実施例1と同様の方法で、初期容量、tanδ、インピーダンス(100KHz)、および耐電圧(V)を測定した。得られた電解コンデンサの特性を表1に示す。電解質層形成時のイオン性液体の添加量は実施例1に比較して半分である。しかし、実施例1と比較して耐電圧特性に若干の低下が見られるもののインピーダンス特性、tanδ特性は改良され、バランスの取れたコンデンサ特性が実現できた。 On the electrolyte layer thus obtained, a carbon paste was applied in the same manner as in Example 1. After drying, a silver paste was further applied and dried to form a cathode, and a lead wire was drawn from the silver paste and connected to a terminal. did. The electrolytic capacitor of the present invention thus obtained was aged at 20 V for 1 hour, and then the initial capacity, tan δ, impedance (100 KHz), and withstand voltage (V) were measured in the same manner as in Example 1. . Table 1 shows the characteristics of the obtained electrolytic capacitor. The amount of the ionic liquid added when forming the electrolyte layer is half that of Example 1. However, although the withstand voltage characteristics slightly decreased as compared with Example 1, the impedance characteristics and tan δ characteristics were improved, and balanced capacitor characteristics could be realized.
(実施例10)
化学重合用組成物におけるイオン性液体の添加量を2g(すなわち実施例1の2倍量)とした以外は実施例1と同様にして、本発明の電解コンデンサを作製し、初期容量、tanδ、インピーダンス(100KHz)、および耐電圧(V)を測定した。得られた電解コンデンサの特性を表2に示す。この実施例では、耐電圧は化成電圧である40Vより高くなっているが、これは20mV/秒で電圧を上昇させた時40V付近で次第に増加し始め10mAの電流が流れた時点では43Vであった事によるものである。
(Example 10)
An electrolytic capacitor of the present invention was prepared in the same manner as in Example 1 except that the amount of the ionic liquid in the chemical polymerization composition was changed to 2 g (that is, twice the amount of Example 1), and the initial capacity, tan δ, Impedance (100 KHz) and withstand voltage (V) were measured. Table 2 shows the characteristics of the obtained electrolytic capacitor. In this embodiment, the withstand voltage is higher than the formation voltage of 40V, but when the voltage is increased at 20 mV / second, it gradually increases around 40 V and is 43 V when a current of 10 mA flows. It is due to that.
(実施例11)
化学重合用組成物におけるイオン性液体の添加量を実施例2の半分量とした以外は実施例2と同様にして、本発明の電解コンデンサの作製、特性評価を行なった。得られた電解コンデンサの特性(初期容量、tanδ、インピーダンス(100KHz)、および耐電圧(V))を表2に示す。電解質層形成時のイオン性液体の添加量は実施例2に比較して半分であるが、耐電圧は40Vであり、優れた耐電圧特性が実現し、優れたインピーダンス特性(2.2Ω)、tanδ特性(1.2%)との両立が実現できた。
(Example 11)
The electrolytic capacitor of the present invention was prepared and evaluated in the same manner as in Example 2, except that the amount of the ionic liquid added to the chemical polymerization composition was half that in Example 2. Table 2 shows the characteristics (initial capacity, tan δ, impedance (100 KHz), and withstand voltage (V)) of the obtained electrolytic capacitor. The addition amount of the ionic liquid at the time of forming the electrolyte layer is half that of Example 2, but the withstand voltage is 40 V, an excellent withstand voltage characteristic is realized, and an excellent impedance characteristic (2.2Ω), Coexistence with the tan δ characteristic (1.2%) was realized.
実施例1と同様の方法で陽極を準備し、次に、3,4−エチレンジオキシチオフェンモノマー(1g)、パラトルエンスルホン酸第二鉄(2g)、1−ブタノール溶媒(3g)からなる化学重合用組成物を調製した。この化学重合用組成物を9A液とした。また、9A液の6gにイオン性液体としてILs−1を0.5g添加した重合液(9B液とする)、および、9A液の6gにILs−1を2g添加した重合液(9C液とする)を準備した。
An anode was prepared in the same manner as in Example 1, and then a chemistry composed of 3,4-ethylenedioxythiophene monomer (1 g), ferric paratoluenesulfonate (2 g), and 1-butanol solvent (3 g). A composition for polymerization was prepared. This composition for chemical polymerization was designated as 9A solution. In addition, a polymerization solution in which 0.5 g of ILs-1 was added as an ionic liquid to 6 g of 9A solution (referred to as 9B solution), and a polymerization solution in which 2 g of ILs-1 was added to 6 g of 9A solution (referred to as 9C solution) ) Was prepared.
まず、9C液中に上記の陽極を浸漬し、引き上げた後、120℃で1時間、さらに160℃で1時間の加熱処理を行った。つぎに9B液を用いて同じ条件で浸漬、加熱処理を行ない、最後に、9A液を用いて同じ条件で浸漬、加熱処理を行なって、陽極の表面が均一に電解質で覆われる様にし、電解質層を形成した(化学重合工程)。 First, the anode was immersed in the 9C solution and pulled up, and then heat treatment was performed at 120 ° C. for 1 hour and further at 160 ° C. for 1 hour. Next, the 9B solution is used for immersion and heat treatment under the same conditions. Finally, the 9A solution is used for immersion and heat treatment under the same conditions so that the anode surface is uniformly covered with the electrolyte. A layer was formed (chemical polymerization step).
こうして得られた電解質層の上に、実施例1と同様の方法で、カーボンペーストを塗布、乾燥後さらに銀ペーストを塗布乾燥して陰極を形成し、銀ペーストからリード線を引き出した。この様にして得られた電解コンデンサを、20Vで1時間エージングした後、初期容量、tanδ、インピーダンス(100KHz)、および耐電圧(V)を測定した。得られた電解コンデンサの特性を表3に示す。なお表3の結果はいずれも10個の電解コンデンサの平均値である。 On the electrolyte layer thus obtained, a carbon paste was applied in the same manner as in Example 1, and after drying, a silver paste was further applied and dried to form a cathode, and lead wires were drawn from the silver paste. The electrolytic capacitor thus obtained was aged at 20 V for 1 hour, and then the initial capacity, tan δ, impedance (100 KHz), and withstand voltage (V) were measured. Table 3 shows the characteristics of the obtained electrolytic capacitor. The results in Table 3 are average values of 10 electrolytic capacitors.
(実施例13、14)
化学重合用組成物に添加するイオン性液体の種類をILs−2、ILs−6にした以外は実施例12と同じ方法で電解コンデンサを作製した。得られた電解コンデンサを、20Vで1時間エージングした後、初期容量、tanδ、インピーダンス(100KHz)、および耐電圧(V)を測定した。得られた電解コンデンサの特性を表3に示す。
(Examples 13 and 14)
An electrolytic capacitor was produced in the same manner as in Example 12 except that the type of ionic liquid added to the composition for chemical polymerization was ILs-2 or ILs-6. The obtained electrolytic capacitor was aged at 20 V for 1 hour, and then the initial capacity, tan δ, impedance (100 KHz), and withstand voltage (V) were measured. Table 3 shows the characteristics of the obtained electrolytic capacitor.
本実施例では、電解重合法によって電解質層を形成した。エッチング処理を施し、陽極リードをつけた縦7mm×横10mmのアルミニウム箔を、3質量%アジピン酸アンモニウム水溶液に浸漬し、70℃で印加電圧70Vの条件で陽極酸化を行ない、アルミニウム箔の表面に酸化皮膜からなる誘電体膜を形成し、陽極を作製した。
In this example, the electrolyte layer was formed by electrolytic polymerization. An aluminum foil measuring 7 mm in length and 10 mm in width with an anode lead was immersed in a 3% by weight aqueous solution of ammonium adipate and anodized at 70 ° C. under an applied voltage of 70 V to form the surface of the aluminum foil. A dielectric film made of an oxide film was formed to produce an anode.
次に、3,4−エチレンジオキシチオフェンモノマー(1g)、パラトルエンスルホン酸第二鉄(2g)、1−ブタノール(3g)、イオン性液体であるILs−2(1g)からなる化学重合用組成物を準備し、上記の陽極を該化学重合用組成物に浸漬、引き上げ後、100℃で1時間、120℃で1時間の加熱処理を行ない、陽極表面に薄い化学重合層を形成した(化学重合工程)。 Next, for chemical polymerization comprising 3,4-ethylenedioxythiophene monomer (1 g), ferric paratoluenesulfonate (2 g), 1-butanol (3 g) and ILs-2 (1 g) which is an ionic liquid A composition was prepared, and the anode was immersed in the composition for chemical polymerization and pulled up, followed by heat treatment at 100 ° C. for 1 hour and 120 ° C. for 1 hour to form a thin chemical polymerization layer on the anode surface ( Chemical polymerization process).
この化学重合層を導電層として用い、図4に示すような構成の装置を用い、電解重合法により電解重合層5としてのポリピロール層を形成した。電解重合に用いた電解液6は、ピロール(0.5M)、トリイソプロピルナフタレンスルホン酸ナトリウム(0.1M)の30質量%アルコール水溶液、およびイオン性液体であるILs−1(0.3M)からなる電解液である。該電解液6中に、上記で導電層4としての化学重合層を形成した陽極を配置し、重合開始電極1を導電層4に近接させ、重合開始電極1と陰極7との間に1.5Vの定電圧を50分間印加して電解重合反応をおこない、電解重合層5としてポリピロール層を形成した。 This chemical polymerization layer was used as a conductive layer, and a polypyrrole layer as an electrolytic polymerization layer 5 was formed by an electrolytic polymerization method using an apparatus configured as shown in FIG. The electrolytic solution 6 used for the electropolymerization is from pyrrole (0.5M), a 30% by mass aqueous alcohol solution of sodium triisopropylnaphthalenesulfonate (0.1M), and ILs-1 (0.3M) which is an ionic liquid. It is an electrolyte solution. In the electrolytic solution 6, the anode in which the chemical polymerization layer as the conductive layer 4 is formed is disposed, the polymerization start electrode 1 is brought close to the conductive layer 4, and 1. between the polymerization start electrode 1 and the cathode 7. An electropolymerization reaction was performed by applying a constant voltage of 5 V for 50 minutes, and a polypyrrole layer was formed as the electropolymerization layer 5.
以上の方法により、化学重合層および電解重合層からなる電解質層を形成した。この電解質層の上に、実施例1と同様の方法で、カーボンペーストおよび銀ペーストを塗布、乾燥して陰極を形成し、実施例1と同様の方法で電解コンデンサを作製した。得られた電解コンデンサを、20Vで1時間エージングした後、初期容量、tanδ、インピーダンス(100KHz)、および耐電圧(V)を測定した。得られた電解コンデンサの特性を表4に示す。なお表4の結果はいずれも10個の素子の平均値である。 By the above method, an electrolyte layer composed of a chemical polymerization layer and an electrolytic polymerization layer was formed. On this electrolyte layer, carbon paste and silver paste were applied and dried in the same manner as in Example 1 to form a cathode, and an electrolytic capacitor was fabricated in the same manner as in Example 1. The obtained electrolytic capacitor was aged at 20 V for 1 hour, and then the initial capacity, tan δ, impedance (100 KHz), and withstand voltage (V) were measured. Table 4 shows the characteristics of the obtained electrolytic capacitor. The results in Table 4 are average values for 10 elements.
(実施例16〜22)
イオン性液体の種類をそれぞれ、実施例16ではILs−2、実施例17ではILs−3、実施例18ではILs−4、実施例19ではILs−5、実施例20ではILs−6、実施例21ではILs−7、実施例22ではILs−8とした以外は実施例15と同じ方法で電解コンデンサを作製した。得られた電解コンデンサを20Vで1時間エージングした後、初期容量、tanδ、インピーダンス(100KHz)、および耐電圧(V)を測定した。得られた電解コンデンサの特性を表4に示す。
(Examples 16 to 22)
The types of ionic liquids are ILs-2 in Example 16, ILs-3 in Example 17, ILs-4 in Example 18, ILs-5 in Example 19, ILs-6 in Example 20, and Examples. An electrolytic capacitor was produced in the same manner as in Example 15 except that ILs-7 was used for 21 and ILs-8 was used for Example 22. The obtained electrolytic capacitor was aged at 20 V for 1 hour, and then the initial capacity, tan δ, impedance (100 KHz), and withstand voltage (V) were measured. Table 4 shows the characteristics of the obtained electrolytic capacitor.
(比較例5)
化学重合用組成物および電解重合の際の電解液にイオン性液体(ILs−1)を配合しない他は実施例15と同様の方法で電解コンデンサを作製した。得られた電解コンデンサを20Vで1時間エージングした後、初期容量、tanδ、インピーダンス(100KHz)、および耐電圧(V)を測定した。得られた電解コンデンサの特性を表4に示す。
(Comparative Example 5)
An electrolytic capacitor was produced in the same manner as in Example 15 except that the ionic liquid (ILs-1) was not blended in the chemical polymerization composition and the electrolytic solution at the time of electrolytic polymerization. The obtained electrolytic capacitor was aged at 20 V for 1 hour, and then the initial capacity, tan δ, impedance (100 KHz), and withstand voltage (V) were measured. Table 4 shows the characteristics of the obtained electrolytic capacitor.
(比較例6)
比較例5で作製した電解コンデンサを水洗、乾燥した後、イオン性液体のメタノール溶液に浸漬し、その後乾燥してメタノールを除くという方法で、イオン性液体を電解重合層であるポリピロール層の表面に付着させ、電解コンデンサを作製した。質量測定により、イオン性液体の付着量は導電性高分子の4.6質量%と推定された。得られた電解コンデンサを20Vで1時間エージングした後、初期容量、tanδ、インピーダンス(100KHz)、および耐電圧(V)を測定した。得られた電解コンデンサの特性を表4に示す。
(Comparative Example 6)
The electrolytic capacitor produced in Comparative Example 5 was washed with water and dried, then immersed in a methanol solution of the ionic liquid, and then dried to remove the methanol, so that the ionic liquid was applied to the surface of the polypyrrole layer as the electrolytic polymerization layer. An electrolytic capacitor was produced by adhering. From the mass measurement, the adhesion amount of the ionic liquid was estimated to be 4.6% by mass of the conductive polymer. The obtained electrolytic capacitor was aged at 20 V for 1 hour, and then the initial capacity, tan δ, impedance (100 KHz), and withstand voltage (V) were measured. Table 4 shows the characteristics of the obtained electrolytic capacitor.
(比較例7)
化学重合用組成物にイオン性液体を配合しない以外は実施例15と同様にして電解コンデンサを作製した。得られた電解コンデンサを20Vで1時間エージングした後、初期容量、tanδ、インピーダンス(100KHz)、および耐電圧(V)を測定した。得られた電解コンデンサの特性を表4に示す。
(Comparative Example 7)
An electrolytic capacitor was produced in the same manner as in Example 15 except that the ionic liquid was not blended in the chemical polymerization composition. The obtained electrolytic capacitor was aged at 20 V for 1 hour, and then the initial capacity, tan δ, impedance (100 KHz), and withstand voltage (V) were measured. Table 4 shows the characteristics of the obtained electrolytic capacitor.
エッチング処理を施したアルミニウム箔(サイズ:100×3.3mm)を、3質量%アジピン酸アンモニウム水溶液に浸漬し、まず10mV/secの速度で0から40Vまで上げ、つづけて40Vの定電圧を40分間印加し、該アルミニウム箔の表面に酸化皮膜からなる誘電体膜を形成した。これを脱イオン水の流水により10分洗浄してから105℃で5分乾燥を行ない、陽極を作製した。この時得られた陽極の液中容量は102μFであった。
An etched aluminum foil (size: 100 × 3.3 mm) is immersed in a 3% by mass ammonium adipate aqueous solution, and is first increased from 0 to 40 V at a rate of 10 mV / sec, and then a constant voltage of 40 V is set to 40 V. A dielectric film made of an oxide film was formed on the surface of the aluminum foil. This was washed with running deionized water for 10 minutes and then dried at 105 ° C. for 5 minutes to produce an anode. The capacity of the anode obtained at this time was 102 μF.
該陽極をイオン性液体(ILs−2)に含浸し、その後セルロース系の連通多孔質フィルム(ニッポン高度紙工業(株)製の商品名「EBAV3540」)および陽極酸化処理を施していないアルミニウム箔と重ねて捲回し、捲回型の素子を作製した。 The anode is impregnated with an ionic liquid (ILs-2), and then a cellulose-based continuous porous film (trade name “EBAV3540” manufactured by Nippon Kogyo Paper Industries Co., Ltd.) and an aluminum foil not subjected to anodizing treatment, A wound type element was fabricated by winding the elements one after another.
次に、化学重合により電解質層を形成した。すなわち、3,4−エチレンジオキシチオフェンモノマー(1g)、パラトルエンスルホン酸鉄(2g)、1−ブタノール(3g)、およびイオン性液体であるILs−2(1g)からなる化学重合用組成物を準備し、該化学重合用組成物中に、上記の捲回型の素子を浸漬し、引き上げた後、100℃で1時間、さらに120℃で1時間の加熱処理を行なった。上記の浸漬および加熱処理を2回繰り返し、捲回型の電解コンデンサを作製した。 Next, an electrolyte layer was formed by chemical polymerization. That is, a composition for chemical polymerization comprising 3,4-ethylenedioxythiophene monomer (1 g), iron paratoluenesulfonate (2 g), 1-butanol (3 g), and ILs-2 (1 g) which is an ionic liquid Was prepared, and the wound-type element was immersed in the chemical polymerization composition and pulled up, followed by heat treatment at 100 ° C. for 1 hour and further at 120 ° C. for 1 hour. The above immersion and heat treatment were repeated twice to produce a wound type electrolytic capacitor.
得られた本発明の電解コンデンサを20Vで1時間エージングした後、初期容量、tanδ、インピーダンス(100KHz)、および耐電圧(V)を測定した。得られた電解コンデンサの特性は、初期容量が98μF、tanδが2.9、インピーダンスが20Ω、耐電圧が38Vであり、優れた耐電圧特性とインピーダンス特性とを示した。得られた電解コンデンサの特性を表5に示す。この結果から、捲回型の電解コンデンサにおいても、陽極にイオン性液体による含浸処理を行ない、さらに化学重合用組成物にイオン性液体を添加してイオン性液体と導電性高分子との複合体の形成を行なう事により、優れた耐電圧特性を有する電解コンデンサを作製できる事が分かった。 The obtained electrolytic capacitor of the present invention was aged at 20 V for 1 hour, and then the initial capacity, tan δ, impedance (100 KHz), and withstand voltage (V) were measured. The characteristics of the obtained electrolytic capacitor were an initial capacity of 98 μF, a tan δ of 2.9, an impedance of 20Ω, and a withstand voltage of 38 V, and exhibited excellent withstand voltage characteristics and impedance characteristics. Table 5 shows the characteristics of the obtained electrolytic capacitor. From this result, even in a wound type electrolytic capacitor, the anode is impregnated with an ionic liquid, and the ionic liquid is added to the chemical polymerization composition to form a composite of the ionic liquid and the conductive polymer. It was found that an electrolytic capacitor having excellent withstand voltage characteristics can be produced by forming the above.
(実施例24)
ILs−2に代えて、ILs−2に15質量%のポリピロールを溶解させた導電性高分子溶液に素子を浸漬したこと以外は実施例23と同じ処理を行ない、電解コンデンサを作製した。得られた電解コンデンサの特性は,初期容量が102μF、tanδが2.8、インピーダンス(100KHz)が16Ω、耐電圧が40Vであり、優れた耐電圧特性とインピーダンス特性とを示した。得られた電解コンデンサの特性を表5に示す。この結果から、導電性高分子を溶解させたイオン性液体を用いて導電性高分子溶液浸漬工程を行ない、さらに化学重合工程によりイオン性液体と導電性高分子とを含む複合体の形成を行なう事により優れた耐電圧特性を有する電解コンデンサを作製できる事が分かった。
(Example 24)
Instead of ILs-2, the same treatment as in Example 23 was performed except that the element was immersed in a conductive polymer solution in which 15% by mass of polypyrrole was dissolved in ILs-2, and an electrolytic capacitor was produced. The characteristics of the obtained electrolytic capacitor were an initial capacity of 102 μF, a tan δ of 2.8, an impedance (100 KHz) of 16Ω, a withstand voltage of 40 V, and exhibited excellent withstand voltage characteristics and impedance characteristics. Table 5 shows the characteristics of the obtained electrolytic capacitor. From this result, the conductive polymer solution immersion process is performed using the ionic liquid in which the conductive polymer is dissolved, and further, the composite containing the ionic liquid and the conductive polymer is formed by the chemical polymerization process. It was found that an electrolytic capacitor having excellent withstand voltage characteristics can be produced.
(実施例25)
実施例15と同じ陽極を準備し、まず、イオン性液体であるILs−2に15質量%のポリピロールを溶解させた導電性高分子溶液を用いて該陽極の含浸処理を行ない、陽極表面に重合体層を形成した。次に、該重合体層を導電層として用い、実施例15と同じ方法の電解重合法により電解重合層としてポリピロール層を形成し、該重合体層および電解重合層からなる電解質層を形成した。
(Example 25)
The same anode as in Example 15 was prepared. First, an impregnation treatment of the anode was performed using a conductive polymer solution in which 15% by mass of polypyrrole was dissolved in ILs-2, which is an ionic liquid, and the anode surface was subjected to heavy coating. A coalesced layer was formed. Next, using the polymer layer as a conductive layer, a polypyrrole layer was formed as an electrolytic polymerization layer by the same electrolytic polymerization method as in Example 15, and an electrolyte layer composed of the polymer layer and the electrolytic polymerization layer was formed.
次に、この電解質層の上に実施例15と同様の方法でカーボンペーストおよび銀ペーストの塗布、乾燥を行なって陰極を形成し、実施例15と同様の方法で電解コンデンサを作製した。この様にして得られた本発明の電解コンデンサを20Vで1時間エージングした後測定した特性は、初期容量が4.6μF、tanδが1.0、インピーダンス(100KHz)が1.5Ω、耐電圧が70Vであり、優れた耐電圧特性を示した。得られた電解コンデンサの特性を表5に示す。この結果から、導電性高分子を溶解させたイオン性液体を用いて導電性高分子溶液浸漬工程を行ない、さらに電解重合工程によりイオン性液体と導電性高分子とを含む複合体の形成を行なう事により優れた耐電圧特性を有する電解コンデンサを作製できる事が分かった。 Next, a carbon paste and a silver paste were applied and dried on the electrolyte layer in the same manner as in Example 15 to form a cathode, and an electrolytic capacitor was fabricated in the same manner as in Example 15. The characteristics measured after aging the electrolytic capacitor of the present invention thus obtained for 1 hour at 20 V are as follows: initial capacitance is 4.6 μF, tan δ is 1.0, impedance (100 KHz) is 1.5Ω, and withstand voltage is It was 70V, and showed an excellent withstand voltage characteristic. Table 5 shows the characteristics of the obtained electrolytic capacitor. From this result, the conductive polymer solution immersion process is performed using the ionic liquid in which the conductive polymer is dissolved, and further, the composite containing the ionic liquid and the conductive polymer is formed by the electrolytic polymerization process. It was found that an electrolytic capacitor having excellent withstand voltage characteristics can be produced.
(実施例26)
電解重合用組成物にイオン性液体を配合しない以外は実施例15と同様にして電解コンデンサを作製した。得られた電解コンデンサを20Vで1時間エージングした後、初期容量、tanδ、インピーダンス(100KHz)、および耐電圧(V)を測定した。得られた電解コンデンサの特性を表5に示す。
(Example 26)
An electrolytic capacitor was produced in the same manner as in Example 15 except that no ionic liquid was added to the electrolytic polymerization composition. The obtained electrolytic capacitor was aged at 20 V for 1 hour, and then the initial capacity, tan δ, impedance (100 KHz), and withstand voltage (V) were measured. Table 5 shows the characteristics of the obtained electrolytic capacitor.
(実施例27)
化学重合用組成物に実施例12と同じように濃度勾配が発生するように、また、かつ、電解重合用組成物に化学重合用組成物と同じように濃度勾配が発生するように、それぞれイオン性液体を配合した以外は実施例15と同様にして電解コンデンサを作製した。得られた電解コンデンサを20Vで1時間エージングした後、初期容量、tanδ、インピーダンス(100KHz)、および耐電圧(V)を測定した。得られた電解コンデンサの特性を表5に示す。
(Example 27)
Each ion is used so that a concentration gradient is generated in the chemical polymerization composition as in Example 12, and so that a concentration gradient is generated in the electrolytic polymerization composition as in the chemical polymerization composition. An electrolytic capacitor was produced in the same manner as in Example 15 except that the ionic liquid was blended. The obtained electrolytic capacitor was aged at 20 V for 1 hour, and then the initial capacity, tan δ, impedance (100 KHz), and withstand voltage (V) were measured. Table 5 shows the characteristics of the obtained electrolytic capacitor.
(実施例28)
電解重合を行わない以外は実施例24と同様にして電解コンデンサを作製した。得られた電解コンデンサを20Vで1時間エージングした後、初期容量、tanδ、インピーダンス(100KHz)、および耐電圧(V)を測定した。得られた電解コンデンサの特性は,初期容量が96μF、tanδが2.6、インピーダンス(100KHz)が18Ω、耐電圧が41Vであり、優れた耐電圧特性とインピーダンス特性とを示した。
(Example 28)
An electrolytic capacitor was fabricated in the same manner as in Example 24 except that the electrolytic polymerization was not performed. The obtained electrolytic capacitor was aged at 20 V for 1 hour, and then the initial capacity, tan δ, impedance (100 KHz), and withstand voltage (V) were measured. The characteristics of the obtained electrolytic capacitor were an initial capacitance of 96 μF, a tan δ of 2.6, an impedance (100 KHz) of 18Ω, a withstand voltage of 41 V, and exhibited excellent withstand voltage characteristics and impedance characteristics.
(実施例29)
ILs−2を用いて実施例1のようにILs浸漬工程を追加した以外は実施例24と同様にして電解コンデンサを作製した。得られた電解コンデンサを20Vで1時間エージングした後、初期容量、tanδ、インピーダンス(100KHz)、および耐電圧(V)を測定した。得られた電解コンデンサの特性を表5に示す。得られた電解コンデンサの特性は,初期容量が106μF、tanδが1.8、インピーダンス(100KHz)が12Ω、耐電圧が46Vであり、優れた耐電圧特性とインピーダンス特性とを示した。
(Example 29)
An electrolytic capacitor was fabricated in the same manner as in Example 24 except that an ILs immersion step was added using ILs-2 as in Example 1. The obtained electrolytic capacitor was aged at 20 V for 1 hour, and then the initial capacity, tan δ, impedance (100 KHz), and withstand voltage (V) were measured. Table 5 shows the characteristics of the obtained electrolytic capacitor. The characteristics of the obtained electrolytic capacitor were an initial capacity of 106 μF, a tan δ of 1.8, an impedance (100 KHz) of 12Ω, a withstand voltage of 46 V, and exhibited excellent withstand voltage characteristics and impedance characteristics.
(実施例30)
ILs−2を用いて実施例1のようにILs浸漬工程を追加した以外は実施例23と同様にして電解コンデンサを作製した。得られた電解コンデンサを20Vで1時間エージングした後、初期容量、tanδ、インピーダンス(100KHz)、および耐電圧(V)を測定した。得られた電解コンデンサの特性を表5に示す。得られた電解コンデンサの特性は,初期容量が104μF、tanδが2.6、インピーダンス(100KHz)が14Ω、耐電圧が42Vであり、優れた耐電圧特性とインピーダンス特性とを示した。
(Example 30)
An electrolytic capacitor was fabricated in the same manner as in Example 23 except that an ILs immersion step was added using ILs-2 as in Example 1. The obtained electrolytic capacitor was aged at 20 V for 1 hour, and then the initial capacity, tan δ, impedance (100 KHz), and withstand voltage (V) were measured. Table 5 shows the characteristics of the obtained electrolytic capacitor. As for the characteristics of the obtained electrolytic capacitor, the initial capacitance was 104 μF, tan δ was 2.6, the impedance (100 KHz) was 14Ω, and the withstand voltage was 42 V, which showed excellent withstand voltage characteristics and impedance characteristics.
(比較例8)
イオン性液体(ILs−2)をブタノールに変えてポリピロールの懸濁液を調整した中に浸漬し、かつ、電解重合を行わないこと以外は、実施例23と同様に電解コンデンサを作製した。得られた電解コンデンサを20Vで1時間エージングした後、実施例1と同様の方法で、初期容量、tanδ、インピーダンス(100KHz)、および耐電圧(V)を測定した。得られた電解コンデンサの特性を表5に示す。得られた電解コンデンサの特性は,初期容量が84μF、tanδが5.6、インピーダンス(100KHz)が64Ω、耐電圧が22Vであった。
(Comparative Example 8)
An electrolytic capacitor was fabricated in the same manner as in Example 23, except that the ionic liquid (ILs-2) was changed to butanol and immersed in a suspension of polypyrrole and electrolytic polymerization was not performed. After the obtained electrolytic capacitor was aged at 20 V for 1 hour, the initial capacity, tan δ, impedance (100 KHz), and withstand voltage (V) were measured in the same manner as in Example 1. Table 5 shows the characteristics of the obtained electrolytic capacitor. The characteristics of the obtained electrolytic capacitor were an initial capacity of 84 μF, a tan δ of 5.6, an impedance (100 KHz) of 64Ω, and a withstand voltage of 22V.
(比較例9)
イオン性液体(ILs−2)をブタノールに変えてポリピロールの懸濁液を調整した中に浸漬したこと以外は、実施例23と同様に電解コンデンサを作製した。得られた電解コンデンサを20Vで1時間エージングした後、実施例1と同様の方法で、初期容量、tanδ、インピーダンス(100KHz)、および耐電圧(V)を測定した。得られた電解コンデンサの特性を表5に示す。得られた電解コンデンサの特性は,初期容量が100μF、tanδが2.5、インピーダンス(100KHz)が16Ω、耐電圧が32Vであった。
(Comparative Example 9)
An electrolytic capacitor was fabricated in the same manner as in Example 23, except that the ionic liquid (ILs-2) was changed to butanol and immersed in a polypyrrole suspension. After the obtained electrolytic capacitor was aged at 20 V for 1 hour, the initial capacity, tan δ, impedance (100 KHz), and withstand voltage (V) were measured in the same manner as in Example 1. Table 5 shows the characteristics of the obtained electrolytic capacitor. The characteristics of the obtained electrolytic capacitor were an initial capacity of 100 μF, a tan δ of 2.5, an impedance (100 KHz) of 16Ω, and a withstand voltage of 32V.
(比較例10)
イオン性液体(ILs−2)をブタノールに変えてポリピロールの懸濁液を調整した中に浸漬したこと以外は、実施例24と同様に電解コンデンサを作製した。得られた電解コンデンサを20Vで1時間エージングした後、実施例1と同様の方法で、初期容量、tanδ、インピーダンス(100KHz)、および耐電圧(V)を測定した。得られた電解コンデンサの特性を表5に示す。得られた電解コンデンサの特性は,初期容量が95μF、tanδが2.7、インピーダンス(100KHz)が21Ω、耐電圧が30Vであった。
(Comparative Example 10)
An electrolytic capacitor was produced in the same manner as in Example 24 except that the ionic liquid (ILs-2) was changed to butanol and immersed in a polypyrrole suspension. The obtained electrolytic capacitor was aged at 20 V for 1 hour, and then the initial capacity, tan δ, impedance (100 KHz), and withstand voltage (V) were measured in the same manner as in Example 1. Table 5 shows the characteristics of the obtained electrolytic capacitor. The characteristics of the obtained electrolytic capacitor were initial capacitance of 95 μF, tan δ of 2.7, impedance (100 KHz) of 21Ω, and withstand voltage of 30V.
(比較例11)
イオン性液体(ILs−2)をブタノールに変えてポリピロールの懸濁液を調整した中に浸漬したこと以外は、実施例27と同様に電解コンデンサを作製した。得られた電解コンデンサを20Vで1時間エージングした後、実施例1と同様の方法で、初期容量、tanδ、インピーダンス(100KHz)、および耐電圧(V)を測定した。得られた電解コンデンサの特性を表5に示す。
(Comparative Example 11)
An electrolytic capacitor was fabricated in the same manner as in Example 27, except that the ionic liquid (ILs-2) was changed to butanol and immersed in a polypyrrole suspension. After the obtained electrolytic capacitor was aged at 20 V for 1 hour, the initial capacity, tan δ, impedance (100 KHz), and withstand voltage (V) were measured in the same manner as in Example 1. Table 5 shows the characteristics of the obtained electrolytic capacitor.
1 重合開始電極、
2 陽極金属
3 誘電体膜
4 導電層
5 電解重合層
6 電解液
7 陰極
1 polymerization start electrode,
2 Anode metal 3 Dielectric film 4 Conductive layer 5 Electropolymerization layer 6 Electrolytic solution 7 Cathode
Claims (15)
前記電解質層は、イオン性液体と導電性高分子とを少なくとも含有し、
前記電解質層中におけるイオン性液体の含有率が不均一である、電解コンデンサ。 An electrolytic capacitor comprising at least an electrolyte layer and an anode and a cathode disposed with the electrolyte layer interposed therebetween, the anode comprising an anode metal and a dielectric film,
The electrolyte layer contains at least an ionic liquid and a conductive polymer,
An electrolytic capacitor in which the content of the ionic liquid in the electrolyte layer is not uniform.
前記電解質層における誘電体界面近傍領域に、前記電解質層の全体における前記イオン性液体の含有率より高い含有率で前記イオン性液体を含有する領域が形成されてなる、請求項1記載の電解コンデンサ。 The electrolyte layer is formed in contact with the dielectric layer;
The electrolytic capacitor according to claim 1, wherein a region containing the ionic liquid is formed in a region near the dielectric interface in the electrolyte layer at a content rate higher than the content rate of the ionic liquid in the entire electrolyte layer. .
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