JP4847399B2 - 電解コンデンサおよびその製造方法 - Google Patents
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Description
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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)。
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)。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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)。
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。
関東化学(株)より購入した。
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。
関東化学(株)より購入した。
MERCK社より購入した。
SOLVENT INOVATION社より購入した。
SOLVENT INOVATION社より購入した。
(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。
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。
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。
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。
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。
(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。
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。
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)。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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
Claims (9)
- 少なくともイオン性液体と導電性高分子を必須成分として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、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、電解質の製造方法。 - 少なくともイオン性液体と導電性高分子を必須成分として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、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、電解質の製造方法。 - 少なくともイオン性液体と導電性高分子を必須成分として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、を有する事を特徴とする、電解質の製造方法。 - 少なくともイオン性液体と導電性高分子を必須成分として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、電解質の製造方法。 - 少なくともイオン性液体と導電性高分子を必須成分として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、電解質の製造方法。 - 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、請求項1〜5のいずれかに記載の電解質の製造方法。
- 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、請求項1〜6のいずれかに記載の電解質の製造方法。
- 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類からなる、請求項1〜7のいずれかに記載の電解質の製造方法。
- 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、請求項1〜8のいずれかに記載の電解質の製造方法。
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