JP5788127B1 - 導電性高分子製造用酸化剤兼ドーパント、その溶液、それらのいずれかを用いて製造した導電性高分子およびその導電性高分子を電解質として用いた電解コンデンサ - Google Patents

導電性高分子製造用酸化剤兼ドーパント、その溶液、それらのいずれかを用いて製造した導電性高分子およびその導電性高分子を電解質として用いた電解コンデンサ Download PDF

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Abstract

漏れ電流が少ない電解コンデンサを製造するのに適した導電性高分子を製造できる導電性高分子製造用酸化剤兼ドーパントやその溶液を提供し、それらを用いて上記特性を有する導電性高分子と、漏れ電流の少ない電解コンデンサを提供する。有機スルホン酸第二鉄と、リン酸、リン酸エステル、亜リン酸、亜リン酸エステル、ホウ酸、ホウ酸エステル、チオリン酸、チオリン酸エステル、ジチオリン酸およびジチオリン酸エステルよりなる群から選ばれる少なくとも1種とを含有させて導電性高分子製造用酸化剤兼ドーパントを構成し、それを水、アルコールまたは水とアルコールとの混合液に溶解させてその溶液を構成する。そして、それらのいずれかを用いてチオフェンまたはその誘導体などのモノマーを酸化重合して導電性高分子を製造し、その導電性高分子を電解質として電解コンデンサを構成する。

Description

本発明は、導電性高分子製造用酸化剤兼ドーパント、その溶液、それらのいずれかを用いて製造した導電性高分子およびその導電性高分子を電解質として用いた電解コンデンサに関する。
導電性高分子は、その高い導電性により、例えば、アルミニウム電解コンデンサ、タンタル電解コンデンサ、ニオブ電解コンデンサなどの電解質として用いられている。
この用途における導電性高分子としては、例えば、チオフェンまたはその誘導体などを化学酸化重合または電解酸化重合することによって得られたものが用いられている。
上記チオフェンまたはその誘導体などの化学酸化重合を行う際のドーパントとしては、主として有機スルホン酸が用いられ、酸化剤としては、遷移金属が用いられ、その中でも第二鉄が適しているといわれていて、通常、有機スルホン酸の第二鉄塩がチオフェンまたはその誘導体などの化学酸化重合にあたって酸化剤兼ドーパントとして用いられている(特許文献1、特許文献2)。
しかしながら、有機スルホン酸の第二鉄塩を酸化剤兼ドーパントとして用いて製造した導電性高分子を電解質として用いて製造した電解コンデンサは、漏れ電流が多く、特に高温雰囲気中では漏れ電流が多くなるという問題があった。
特開2003−160647号公報 特開2004−265927号公報
従って、本発明は、漏れ電流が少ない電解コンデンサを製造するのに適した導電性高分子を製造できる導電性高分子製造用酸化剤兼ドーパントやその溶液を提供し、かつ、それらのいずれかを用いて漏れ電流の少ない電解コンデンサを製造するのに適した導電性高分子を提供し、かつ、その導電性高分子を電解質として用いて漏れ電流の少ない電解コンデンサを提供することを目的とする。
本発明は、上記のような課題を解決するため鋭意研究を重ね、有機スルホン酸第二鉄に特定のリン酸系添加剤、亜リン酸系添加剤、ホウ酸系添加剤、チオリン酸系添加剤またはジチオリン酸系添加剤を添加して調製した酸化剤兼ドーパントが上記課題を解決できることを見出し、それに基づいて完成したものである。
すなわち、本発明は、有機スルホン酸第二鉄と、リン酸、リン酸エステル、亜リン酸、亜リン酸エステル、ホウ酸、ホウ酸エステル、チオリン酸、チオリン酸エステル、ジチオリン酸およびジチオリン酸エステルよりなる群から選ばれる少なくとも1種とを含むことを特徴とする導電性高分子製造用酸化剤兼ドーパントに関する。
また、上記導電性高分子製造用酸化剤兼ドーパントにグリシジル基を有する化合物またはその開環化合物を添加すると、本来の漏れ電流が少ないという特性に加え、破壊電圧が高い(つまり、耐電圧性の優れた)電解コンデンサを製造できる。従って、本発明は、上記導電性高分子製造用酸化剤兼ドーパントに、グリシジル基を有する化合物またはその開環化合物を含有させた導電性高分子製造用酸化剤兼ドーパントも発明の対象とし、さらに、それらの導電性高分子製造用酸化剤兼ドーパントを水、アルコールまたは水とアルコールとの混合液に溶解させた導電性高分子製造用酸化剤兼ドーパント溶液、それらの導電性高分子製造用酸化剤兼ドーパントやその溶液を用いてチオフェンまたはその誘導体などのモノマーを酸化重合して製造した導電性高分子、その導電性高分子を電解質として用いた電解コンデンサも発明の対象とする。
本発明によれば、漏れ電流の少ない電解コンデンサを製造するのに適した導電性高分子を製造できる導電性高分子製造用酸化剤兼ドーパントやその溶液を提供することができる。
また、本発明によれば、上記導電性高分子製造用酸化剤兼ドーパントやその溶液を用いて漏れ電流の少ない電解コンデンサを製造するのに適した導電性高分子を提供することができる。
そして、その導電性高分子を用いて漏れ電流の少ない電解コンデンサを提供することができる。
本発明の導電性高分子製造用酸化剤兼ドーパントは、前記のように、有機スルホン酸第二鉄と、リン酸、リン酸エステル、亜リン酸、亜リン酸エステル、ホウ酸、ホウ酸エステル、チオリン酸、チオリン酸エステル、ジチオリン酸およびジチオリン酸エステルよりなる群から選ばれる少なくとも1種とを含んで構成されるが、そのうちの有機スルホン酸第二鉄については、この分野において、これまでにも使用されてきたものを含み、多数のものが使用可能であるので、まず、その相手方の特定の酸または酸エステル成分について先に説明する。
上記酸または酸エステル成分としては、リン酸、リン酸エステル、亜リン酸、亜リン酸エステル、ホウ酸、ホウ酸エステル、チオリン酸、チオリン酸エステル、ジチオリン酸およびジチオリン酸エステルよりなる群から選ばれる少なくとも1種が用いられるが、上記リン酸エステルとしては、例えば、リン酸メチル、リン酸ジメチル、リン酸トリメチル、リン酸エチル、リン酸ジエチル、リン酸トリエチル、リン酸プロピル、リン酸ジプロピル、リン酸トリプロピル、リン酸ブチル、リン酸ジブチル、リン酸トリブチル、リン酸エチルヘキシル、リン酸ジエチルヘキシル、リン酸トリエチルヘキシル、リン酸ベンジル、リン酸ジベンジル、リン酸トリベンジル、リン酸フェニル、リン酸ジフェニル、リン酸トリフェニル、リン酸トリスエトキシジグリコール、ポリパーフルオロエトキシメトキシジフルオロエチルポリエチレングリコールリン酸、リン酸ジメチル2−(グリシジルオキシ)エチル、リン酸ヘキシル、リン酸ジヘキシル、リン酸トリヘキシル、リン酸オクチル、リン酸ジオクチル、リン酸トリオクチル、リン酸デシル、リン酸ジデシル、リン酸トリデシル、リン酸ドデシル、リン酸ジドデシル、リン酸トリドデシル、リン酸アクリル、リン酸ジアクリル、リン酸トリアクリル、リン酸メタクリル、リン酸ジメタクリル、リン酸トリメタクリル、リン酸ヒドロキシエチルメタクリレート、リン酸ジヒドロキシエチルメタクリレート、リン酸トリヒドロキシエチルメタクリレートなどを用いることができる。そして、これらリン酸エステルの中でも、例えば、リン酸ジメチル、リン酸ジエチル、リン酸ジプロピル、リン酸ジブチル、リン酸ジエチルヘキシルなどのリン酸ジアルキル、リン酸ジベンジル、リン酸ジフェニルなどのリン酸ジエステルや、例えば、リン酸トリブチルなどのリン酸トリエステルなどが特に好ましい。
上記亜リン酸エステルとしては、例えば、亜リン酸メチル、亜リン酸ジメチル、亜リン酸トリメチル、亜リン酸エチル、亜リン酸ジエチル、亜リン酸トリエチル、亜リン酸プロピル、亜リン酸ジプロピル、亜リン酸トリプロピル、亜リン酸ブチル、亜リン酸ジブチル、亜リン酸トリブチル、亜リン酸エチルヘキシル、亜リン酸ジエチルヘキシル、亜リン酸トリエチルヘキシル、亜リン酸ベンジル、亜リン酸ジベンジル、亜リン酸トリベンジル、亜リン酸フェニル、亜リン酸ジフェニル、亜リン酸トリフェニル、亜リン酸トリスエトキシジグリコール、亜リン酸ジメチル2−(グリシジルオキシ)エチル、亜リン酸ヘキシル、亜リン酸ジヘキシル、亜リン酸トリヘキシル、亜リン酸オクチル、亜リン酸ジオクチル、亜リン酸トリオクチル、亜リン酸デシル、亜リン酸ジデシル、亜リン酸トリデシル、亜リン酸ドデシル、亜リン酸ジドデシル、亜リン酸トリドデシル、亜リン酸アクリル、亜リン酸ジアクリル、亜リン酸トリアクリル、亜リン酸メタクリル、亜リン酸ジメタクリル、亜リン酸トリメタクリル、亜リン酸ヒドロキシエチルメタクリレート、亜リン酸ジヒドロキシエチルメタクリレート、亜リン酸トリヒドロキシエチルメタクリレートなどを用いることができる。そして、これら亜リン酸エステルの中でも、例えば、亜リン酸ジメチル、亜リン酸ジエチル、亜リン酸ジプロピル、亜リン酸ジブチル、亜リン酸ジエチルヘキシルなどの亜リン酸ジアルキル、亜リン酸ジベンジル、亜リン酸ジフェニルなどの亜リン酸ジエステルや、例えば、亜リン酸トリブチルなどの亜リン酸トリエステルなどが特に好ましい。
上記ホウ酸エステルとしては、例えば、ホウ酸メチル、ホウ酸ジメチル、ホウ酸トリメチル、ホウ酸エチル、ホウ酸ジエチル、ホウ酸トリエチル、ホウ酸プロピル、ホウ酸ジプロピル、ホウ酸トリプロピル、ホウ酸ブチル、ホウ酸ジブチル、ホウ酸トリブチル、ホウ酸エチルヘキシル、ホウ酸ジエチルヘキシル、ホウ酸トリエチルヘキシル、ホウ酸ベンジル、ホウ酸ジベンジル、ホウ酸トリベンジル、ホウ酸フェニル、ホウ酸ジフェニル、ホウ酸トリフェニル、ホウ酸ヘキシル、ホウ酸ジヘキシル、ホウ酸トリヘキシル、ホウ酸オクチル、ホウ酸ジオクチル、ホウ酸トリオクチル、ホウ酸デシル、ホウ酸ジデシル、ホウ酸トリデシル、ホウ酸ドデシル、ホウ酸ジドデシル、ホウ酸トリドデシル、ホウ酸アクリル、ホウ酸ジアクリル、ホウ酸トリアクリル、ホウ酸メタクリル、ホウ酸ジメタクリル、ホウ酸トリメタクリルなどが好ましい。そして、これらのホウ酸エステルの中でも、例えば、ホウ酸ジメチル、ホウ酸ジエチル、ホウ酸ジブチル、ホウ酸ジエチルヘキシルなどのホウ酸ジアルキル、ホウ酸ジベンジル、ホウ酸ジフェニルなどのホウ酸ジエステルや、例えば、ホウ酸トリブチルなどのホウ酸トリエステルなどが好ましい。
上記チオリン酸エステルとしては、例えば、チオリン酸メチル、チオリン酸ジメチル、チオリン酸トリメチル、チオリン酸エチル、チオリン酸ジエチル、チオリン酸トリエチル、チオリン酸プロピル、チオリン酸ジプロピル、チオリン酸トリプロピル、チオリン酸ブチル、チオリン酸ジブチル、チオリン酸トリブチル、チオリン酸ヘキシル、チオリン酸ジヘキシル、チオリン酸トリヘキシル、チオリン酸オクチル、チオリン酸ジオクチル、チオリン酸トリオクチル、チオリン酸エチルヘキシル、チオリン酸ジエチルヘキシル、チオリン酸トリエチルヘキシル、チオリン酸ベンジル、チオリン酸ジベンジル、チオリン酸トリベンジル、チオリン酸フェニル、チオリン酸ジフェニル、チオリン酸トリフェニル、チオリン酸デシル、チオリン酸ジデシル、チオリン酸トリデシル、チオリン酸ドデシル、チオリン酸ジドデシル、チオリン酸トリドデシルなどを用いることができる。そして、これらチオリン酸エステルの中でも、例えば、チオリン酸ジメチル、チオリン酸ジエチル、チオリン酸ジプロピル、チオリン酸ジブチル、チオリン酸ジエチルヘキシルなどのチオリン酸ジアルキル、チオリン酸ジベンジル、チオリン酸ジフェニルなどのチオリン酸ジエステルや、例えば、チオリン酸トリブチルなどのチオリン酸トリエステルなどが好ましい。
上記ジチオリン酸エステルとしては、例えば、ジチオリン酸メチル、ジチオリン酸ジメチル、ジチオリン酸トリメチル、ジチオリン酸エチル、ジチオリン酸ジエチル、ジチオリン酸トリエチル、ジチオリン酸プロピル、ジチオリン酸ジプロピル、ジチオリン酸トリプロピル、ジチオリン酸ブチル、ジチオリン酸ジブチル、ジチオリン酸トリブチル、ジチオリン酸ヘキシル、ジチオリン酸ジヘキシル、ジチオリン酸トリヘキシル、ジチオリン酸オクチル、ジチオリン酸ジオクチル、ジチオリン酸トリオクチル、ジチオリン酸エチルヘキシル、ジチオリン酸ジエチルヘキシル、ジチオリン酸トリエチルヘキシル、ジチオリン酸ベンジル、ジチオリン酸ジベンジル、ジチオリン酸トリベンジル、ジチオリン酸フェニル、ジチオリン酸ジフェニル、ジチオリン酸トリフェニル、ジチオリン酸デシル、ジチオリン酸ジデシル、ジチオリン酸トリデシル、ジチオリン酸ドデシル、ジチオリン酸ジドデシル、ジチオリン酸トリドデシルなどを用いることができる。そして、これらジチオリン酸エステルの中でも、例えば、ジオリン酸ジメチル、ジチオリン酸ジエチル、ジチオリン酸ジプロピル、ジチオリン酸ジブチル、ジチオリン酸ジエチルヘキシルなどのジチオリン酸ジアルキル、ジチオリン酸ベンジル、ジチオリン酸ジフェニルなどのジチオリン酸ジエステルや、例えば、ジチオリン酸トリブチルなどのジチオリン酸トリエステルなどが好ましい。
そして、これらリン酸、リン酸エステル、亜リン酸、亜リン酸エステル、ホウ酸、ホウ酸エステル、チオリン酸、チオリン酸エステル、ジチオリン酸、ジチオリン酸エステルなどの中でも、リン酸エステル、亜リン酸エステル、チオリン酸エステル、ジチオリン酸エステルが特に好ましく、その中でも、リン酸ジエステル、亜リン酸ジエステル、チオリン酸ジエステル、ジチオリン酸ジエステルが好ましく、とりわけ、リン酸ジエステル、亜リン酸ジエステルが好ましい。
このリン酸、リン酸エステル、亜リン酸、亜リン酸エステル、ホウ酸、ホウ酸エステル、チオリン酸、チオリン酸エステル、ジチオリン酸およびジチオリン酸エステルよりなる群から選ばれる少なくとも1種の添加量は、有機スルホン酸第二鉄に対して質量基準で1〜100%(つまり、有機スルホン酸第二鉄100質量部に対してリン酸、リン酸エステル、亜リン酸、亜リン酸エステル、ホウ酸、ホウ酸エステル、チオリン酸、チオリン酸エステル、ジチオリン酸およびジチオリン酸エステルよりなる群から選ばれる少なくとも1種が1〜100質量部)が好ましい。リン酸、リン酸エステル、亜リン酸、亜リン酸エステル、ホウ酸、ホウ酸エステル、チオリン酸、チオリン酸エステル、ジチオリン酸およびジチオリン酸エステルよりなる群から選ばれる少なくとも1種の添加量が上記範囲より少ない場合は、漏れ電流を少なくするという効果が充分に発現できなくなるおそれがあり、リン酸、リン酸エステル、亜リン酸、亜リン酸エステル、ホウ酸、ホウ酸エステル、チオリン酸、チオリン酸エステル、ジチオリン酸およびジチオリン酸エステルよりなる群から選ばれる少なくとも1種の添加量が上記範囲より多い場合は、ESRが高くなったり、高温高湿下での特性が劣化するなどのおそれがある。そして、上記範囲内において、リン酸、リン酸エステル、亜リン酸、亜リン酸エステル、ホウ酸、ホウ酸エステル、チオリン酸、チオリン酸エステル、ジチオリン酸およびジチオリン酸エステルよりなる群から選ばれる少なくとも1種の有機スルホン酸第二鉄に対する添加量は、有機スルホン第二鉄に対して質量基準で、1.5%以上がより好ましく、3%以上がさらに好ましく、また、20%以下がより好ましく、15%以下がより好ましく、10%以下がさらに好ましい。
これに対して、有機スルホン酸第二鉄の有機スルホン酸としては、例えば、ベンゼンスルホン酸またはその誘導体、ナフタレンスルホン酸またはその誘導体、アントラキノンスルホン酸またはその誘導体などの芳香族系スルホン酸や、ポリスチレンスルホン酸、スルホン化ポリエステル、フェノールスルホン酸ノボラック樹脂、後に詳述するスチレンスルホン酸と非スルホン酸系モノマーとの共重合体などの高分子スルホン酸、メタンスルホン酸、エタンスルホン酸、プロパンスルホン酸、ブタンスルホン酸などの鎖状スルホン酸などを用いることができる。
特に芳香族系スルホン酸は、ESRが低く、かつ静電容量が大きいなど、コンデンサ特性の優れた電解コンデンサを製造しやすい上に、単独で用いることができることなどから、有機スルホン酸第二鉄を構成するにあたっての有機スルホン酸として好ましい。そして、メタンスルホン酸、エタンスルホン酸、プロパンスルホン酸、ブタンスルホン酸などの鎖状スルホン酸は、芳香族系スルホン酸より、酸性度が高いことから、単独で用いるより、上記芳香族系スルホン酸と併用することが好ましい。つまり、芳香族系スルホン酸は、低湿度(湿度約35%以下)下では反応が適正に進行して特性の良好な導電性高分子が得られやすいものの、高湿度(湿度約50%以上)下では反応が進みにくいという性質を有している。そこで、それを鎖状スルホン酸の強い酸性度で改善して反応を適正に進行させることができるからである。
そして、上記ベンゼンスルホン酸またはその誘導体におけるベンゼンスルホン酸誘導体としては、例えば、トルエンスルホン酸、エチルベンゼンスルホン酸、プロピルベンゼンスルホン酸、ブチルベンゼンスルホン酸、ドデシルベンゼンスルホン酸、メトキシベンゼンスルホン酸、エトキシベンゼンスルホン酸、プロポキシベンゼンスルホン酸、ブトキシベンゼンスルホン酸、フェノールスルホン酸、クレゾールスルホン酸、ベンゼンジスルホン酸などが挙げられ、ナフタレンスルホン酸またはその誘導体におけるナフタレンスルホン酸誘導体としては、例えば、ナフタレンジスルホン酸、ナフタレントリスルホン酸、メチルナフタレンスルホン酸、エチルナフタレンスルホン酸、プロピルナフタレンスルホン酸、ブチルナフタレンスルホン酸などが挙げられ、アントラキノンスルホン酸またはその誘導体におけるアントラキノンスルホン酸誘導体としては、例えば、アントラキノンジスルホン酸、アントラキノントリスルホン酸などが挙げられる。これらの芳香族系スルホン酸の中でも、トルエンスルホン酸、メトキシベンゼンスルホン酸、フェノールスルホン酸、ナフタレンスルホン酸、ナフタレントリスルホン酸などが好ましく、特にパラトルエンスルホン酸、メトキシベンゼンスルホン酸、ナフタレンスルホン酸が好ましく、とりわけ、ナフタレンスルホン酸が好ましい。
上記芳香族系スルホン酸は、それぞれ単独で用いることができるが、2種類以上を併用することもできる。そして、上記のように、2種類以上を併用する場合においても、一方の芳香族系スルホン酸としてナフタレンスルホン酸を用いることが好ましく、2種類以上を併用する場合の好ましい併用例としては、例えば、ナフタレンスルホン酸とメタンスルホン酸との併用、ナフタレンスルホン酸とパラトルエンスルホン酸との併用が挙げられる。
また、上記有機スルホン酸第二鉄は、その鉄に対する有機スルホン酸のモル比が1:3より有機スルホン酸が少ないものが好ましい。これは鉄に対する有機スルホン酸のモル比を、その化学量論的モル比である1:3より有機スルホン酸を少なくすることによって、その有機スルホン酸第二鉄の反応速度を若干低減できるからであり、鉄に対する有機スルホン酸のモル比が、1:2程度のものまでが好ましく、1:2.2程度、特に1:2.4程度のものまでがより好ましく、1:2.75程度のものまでがさらに好ましい。
上記導電性高分子製造用酸化剤兼ドーパントは、そのまま、つまり、粉末状などの固体状でも、用いることができるが、導電性高分子の製造にあたっては、導電性高分子製造用酸化剤兼ドーパントを水、アルコール、水とアルコールとの混合液などに溶解させて溶液として使用することが好ましい。つまり、溶液にすることによって作業性が向上するとともに、モノマーとの混合状態がより均一になり、酸化剤兼ドーパントとしての機能をより有効に発揮させることができる。
上記溶剤として用いるアルコールとしては、例えば、メタノール(メチルアルコール)、エタノール(エチルアルコール)、プロパノール(プロピルアルコール)、ブタノール(ブチルアルコール)などの1価のアルコールや、エチレングリコール、プロピレングリコール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、ポリエチレングリコールなどの多価アルコールを用いることができ、それらの中でも、メタノール、エタノール、プロパノール、ブタノールなどの炭素数が1〜4の1価アルコールが好ましい。
上記導電性高分子製造用酸化剤兼ドーパント溶液における導電性高分子製造用酸化剤兼ドーパント(以下、簡略化して、「酸化剤兼ドーパント」という場合がある)の濃度は20〜70質量%であることが好ましい。酸化剤兼ドーパントの濃度が20質量%より低い場合は、酸化力が弱くなって、モノマーの高分子化が充分に進まなくなるおそれがあり、酸化剤兼ドーパントの濃度が70質量%より高い場合は、粘度が高くなりすぎてコンデンサ素子に染み込みにくくなり、コンデンサの製造がしにくくなるおそれがある。そして、上記酸化剤兼ドーパント溶液における酸化剤兼ドーパントの濃度は、上記20〜70質量%という範囲内で、25質量%以上がより好ましく、30質量%以上がさらに好ましく、また、65質量%以下がより好ましく、60質量%以下がさらに好ましい。
本発明の酸化剤兼ドーパントは、有機スルホン酸第二鉄と、リン酸、リン酸エステル、亜リン酸、亜リン酸エステル、ホウ酸、ホウ酸エステル、チオリン酸、チオリン酸エステル、ジチオリン酸およびジチオリン酸エステルよりなる群から選ばれる少なくとも1種とを含む構成にすることによって、漏れ電流の少ない電解コンデンサを提供することができるが、さらに、グリシジル基(つまり、エポキシ基)を有する化合物またはその開環化合物を含ませることによって、本来の漏れ電流が少ないという特性に加えて、破壊電圧の高い(つまり、耐電圧性の優れた)電解コンデンサを製造することができる。
上記グリシジル基を有する化合物としては、例えば、次の一般式(1)で表されるモノグリシジル化合物や一般式(2)で表されるジグリシジル化合物、一般式(3)で表されるジグリシジル化合物、グリセリンジグリシジルエーテル、ジグリセリンテトラグリシジルエーテル、アルコール可溶性エポキシ樹脂、アルコール可溶性ポリグリセリンポリグリシジルやそれらの開環化合物、エポキシポリシロキサン(上記の「ポリシロキサン」とは「シロキサン結合が2つ以上のもの」をいう)またはその開環化合物などが好適なものとして挙げられる。
一般式(1):
Figure 0005788127
(式中のRはヒドロキシル基、炭素数1〜5のアルキル基または炭素数1〜7のアルコキシ基である)
一般式(2):
Figure 0005788127
(式中のRは炭素数2〜6のアルキレンである)
一般式(3):
Figure 0005788127
(式中のRは炭素数2〜3のアルキレンであり、nは2〜20である)
そして、上記のグリセリンジグリシジルエーテルは、次の式(4)で表される。
式(4):
Figure 0005788127
また、上記のジグリセリンテトラグリシジルエーテルは次の式(5)で表される。
式(5):
Figure 0005788127
そして、上記一般式(1)で表されるモノグリシジル化合物、一般式(2)で表されるジグリシジル化合物、一般式(3)で表されるジグリシジル化合物、グリセリンジグリシジルエーテル、ジグリセリンテトラグリシジルエーテルなどの開環化合物とは、それらのグリシジル基を有する化合物のグリシジル基が次の式(6)に示すように開環して、グリコールになったものをいう。
式(6):
Figure 0005788127
上記一般式(1)で表されるモノグリシジル化合物、一般式(2)で表されるジグリシジル化合物、一般式(3)で表されるジグリシジル化合物、グリセリンジグリシジルエーテル、ジグリセリンテトラグリシジルエーテルなどは、グリシジル基を1〜4個有する化合物であって、本発明では、それらのグリシジル基を1〜4個有する化合物やそれらの開環化合物を好適に用いるが、本発明におけるグリシジル基を有する化合物または開環化合物としては、上記グリシジル基を1〜4個有する化合物またはその開環化合物以外にも、アルコール可溶性エポキシ樹脂またはその開環化合物、アルコール可溶性ポリグリセリンポリグリシジルまたはその開環化合物やエポキシポリシロキサンまたはその開環化合物などを用いることができる。そして、上記アルコール可溶性エポキシ樹脂としては、例えば、DIC株式会社から「ウォーターゾルBC−3010」の商品名で市販されているものを好適に用いることができる。また、上記アルコール可溶性ポリグリセリンポリグリシジルとしては、例えば、阪本薬品工業株式会社から「SR−4GLS」の商品名で市販されているものを好適に用いることができる。また、上記エポキシポリシロキサンとしては、例えば、信越化学株式会社から「X−41−1053」、「X−41−1056」、「X−41−1059A」などの商品名で市販されているものを好適に用いることが出来る。これらアルコール可溶性エポキシ樹脂、アルコール可溶性ポリグリセリンポリグリシジル、エポキシポリシロキサンなどの開環化合物も、上記式(6)に示すように、それらの有するグリシジル基が開環してグリコールになったものである。
上記のグリシジル基を有する化合物の開環化合物は、グリシジル基を2個以上有するグリシジル化合物にあっては、すべてのグリシジル基が開環している必要はなく、部分的に開環したものであってもよい。
ここで、上記一般式(1)で表されるモノグリシジル化合物またはその開環化合物について、その具体例を挙げると、例えば、エポキシプロパノール(つまり、グリシドール)、メチルグリシジルエーテル、エチルグリシジルエーテル、プロピルグリシジルエーテル、ブチルグリシジルエーテル、エポキシブタン(つまり、グリシジルメタン)、エポキシペンタン(つまり、グリシジルエタン)、エポキシヘキサン(つまり、グリシジルプロパン)、エポキシヘプタン(つまり、グリシジルブタン)、エポキシオクタン(つまり、グリシジルペンタン)、グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、グリシドキシプロピルメチルジメトキシシラン、グリシドキシプロピルトリエトキシシラン、グリシドキシプロピルメチルジエトキシシラン、2−(3,4−エポキシシクロヘキシル)エチルトリメトキシシラン、メタクリル酸グリシジルなどが挙げられ、特にエポキシプロパノール、ブチルグリシジルエーテル、エポキシブタン、2−(3,4−エポキシシクロヘキシル)エチルトリメトキシシランなどが好ましい。
また、一般式(2)で表されるジグリシジル化合物としては、例えば、エチレングリコールジグリシジルエーテル、プロピレングリコールジグリシジルエーテル、ブチレングリコールジグリシジルエーテル、ペンチレングリコールジグリシジルエーテル、ヘキシレングリコールジグリシジルエーテル、グリセリンジグリシジルエーテルなどが挙げられ、特にエチレングリコールジグリシジルエーテル、プロピレングリコールジグリシジルエーテルなどが好ましい。
そして、一般式(3)で表されるジグリシジル化合物としては、例えば、ジエチレングリコールジグリシジルエーテル、ジプロピレングリコールジグリシジルエーテル、トリエチレングリコールジグリシジルエーテル、トリプロピレングリコールジグリシジルエーテル、ポリエチレングリコールジグリシジルエーテル、ポリプロピレングリコールジグリシジルエーテルなどが挙げられ、特にポリエチレングリコールジグリシジルエーテルが好ましい。
上記グリシジル基を有する化合物やその開環化合物は、それぞれ単独で用いることができるし、また、2種類以上を併用することができる。
上記グリシジル基を有する化合物やその開環化合物には、高沸点のものがあり(例えば、エチレングリコールジグリシジルエーテルは沸点が112℃/0.6kPa)、それらは通常の乾燥では、除去されることなく、導電性高分子中に残る可能性があるが、たとえ残存したとしても、後記の実施例に示すように、ESRの増加や静電容量の低下を引き起こすことがなく、また、耐電圧性の低下を引き起こすことがない。
そして、上記グリシジル基を有する化合物またはその開環化合物の有機スルホン酸第二鉄に対する添加量は、質量基準で5〜100%(すなわち、有機スルホン酸第二鉄100質量部に対してグリシジル基を有する化合物またはその開環化合物が5〜100質量部)が好ましく、グリシジル基を有する化合物またはその開環化合物の添加量が上記より少ない場合は、耐電圧性を高める作用が充分に発揮されず、また、グリシジル基を有する化合物またはその開環化合物の添加量が上記より多い場合は、添加量の増加に伴う効果の増加が少なく、コスト高を招く上に、混和しなくなり、酸化剤兼ドーパント溶液の貯蔵安定性を低下させるおそれがある。そして、このグリシジル基を有する化合物またはその開環化合物の有機スルホン酸第二鉄に対する添加量は、上記範囲内で、質量基準で10%以上がより好ましく、14%以上がさらに好ましく、また、40%以下がより好ましく、36%以下がさらに好ましい。
上記グリシジル基を有する化合物またはその開環化合物を添加した酸化剤兼ドーパント溶液に、さらに多価アルコールを添加すると、グリシジル基を有する化合物またはその開環化合物の添加に基づく耐電圧性の向上作用をさらに高めるとともに、ESRをより低下させることができる。
この多価アルコールとしては、炭素数2〜10の脂肪族炭化水素にヒドロキシ基を2〜3個有するものが好ましく、そのような多価アルコールの具体例としては、例えば、エチレングリコール、プロパンジオール、ブタンジオール、ペンタンジオール、ヘキサンジオール、ヘプタンジオール、オクタンジオール、ノナンジオール、デカンジオール、グリセロールなどが挙げられ、特にグリセロール、エチレングリコール、プロパンジオール、ブタンジオールが好ましい。
この多価アルコールの酸化剤兼ドーパント溶液への添加量は、有機スルホン酸第二鉄に対して多価アルコールが質量基準で20%以下(すなわち、有機スルホン酸第二鉄100質量部に対して多価アルコールが20質量部以下)であることが好ましい。多価アルコール添加の効果は、たとえ、少量でも添加すれば、その添加量に応じて増えていくものの、その添加の効果をより明確に発現させるには、有機スルホン酸第二鉄に対して多価アルコールが質量基準で4%以上が好ましく、また、多価アルコールの添加に伴って酸化剤兼ドーパント溶液の粘度が増加していくので、上記のように、有機スルホン酸第二鉄に対して多価アルコールが質量基準で20%以下がより好ましい。
グリシジル基を有する化合物またはその開環化合物と多価アルコールの添加順序に関しては、何ら制約がなく、両者を同時に添加してもよく、また、どちらか一方を先に添加した後、他方を添加してもよい。
本発明において、導電性高分子を製造するにあたってのモノマーとしては、チオフェンまたはその誘導体、ピロールまたはその誘導体、アニリンまたはその誘導体などを用いることができるが、特にチオフェンまたはその誘導体を用いることが好ましい。これは、前記したように、チオフェンまたはその誘導体を重合して得られる導電性高分子が導電性および耐熱性のバランスがとれていて、他のモノマーに比べて、コンデンサ特性の優れた電解コンデンサが得られやすいという理由に基づいている。
そして、そのチオフェンまたはその誘導体におけるチオフェンの誘導体としては、例えば、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、3−アルコキシチオフェン、3−アルキル−4−アルコキシチオフェン、3,4−アルキルチオフェン、3,4−アルコキシチオフェンや、上記の3,4−エチレンジオキシチオフェンをアルキル基で修飾したアルキル化エチレンジオキシチオフェンなどが上げられ、そのアルキル基やアルコキシ基の炭素数としては1〜16が好ましく、1〜10がより好ましく、1〜4がさらに好ましい。
上記の3,4−エチレンジオキシチオフェンをアルキル基で修飾したアルキル化エチレンジオキシチオフェンについて詳しく説明すると、上記3,4−エチレンジオキシチオフェンやアルキル化エチレンジオキシチオフェンは、下記の一般式(7)で表される化合物に該当する。
一般式(7):
Figure 0005788127
(式中、Rは水素またはアルキル基である)
そして、上記一般式(7)中のRが水素の化合物が3,4−エチレンジオキシチオフェンであり、これをIUPAC名称で表示すると、「2,3−ジヒドロ−チエノ〔3,4−b〕〔1,4〕ジオキシン(2,3−Dihydro−thieno〔3,4−b〕〔1,4〕dioxine)」であるが、この化合物は、IUPAC名称で表示されるよりも、一般名称の「3,4−エチレンジオキシチオフェン」で表示されることが多いので、本書では、この「2,3−ジヒドロ−チエノ〔3,4−b〕〔1,4〕ジオキシン」を「3,4−エチレンジオキシチオフェン」と表示している。そして、上記一般式(7)中のRがアルキル基の場合、該アルキル基としては、炭素数が1〜10のものが好ましく、特に炭素数が1〜4のものが好ましい。つまり、アルキル基としては、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基が特に好ましく、それらを具体的に例示すると、一般式(7)中のRがメチル基の化合物は、IUPAC名称で表示すると、「2−メチル−2,3−ジヒドロ−チエノ〔3,4−b〕〔1,4〕ジオキシン(2−Methyl−2,3−dihydro−thieno〔3,4−b〕〔1,4〕dioxine)」であるが、本書では、以下、これを簡略化して「メチル化エチレンジオキシチオフェン」と表示する。一般式(7)の中のRがエチル基の化合物は、IUPAC名称で表示すると、「2−エチル−2,3−ジヒドロ−チエノ〔3,4−b〕〔1,4〕ジオキシン(2−Ethyl−2,3−dihydro−thieno〔3,4−b〕〔1,4〕dioxine)」であるが、本書では、これを簡略化して「エチル化エチレンジオキシチオフェン」と表示する。
一般式(7)の中のRがプロピル基の化合物は、IUPAC名称で表示すると、「2−プロピル−2,3−ジヒドロ−チエノ〔3,4−b〕〔1,4〕ジオキシン(2−Propyl−2,3−dihydro−thieno〔3,4−b〕〔1,4〕dioxine)」であるが、本書では、これを簡略化して「プロピル化エチレンジオキシチオフェン」と表示する。そして、一般式(7)の中のRがブチル基の化合物は、IUPAC名称で表示すると、「2−ブチル−2,3−ジヒドロ−チエノ〔3,4−b〕〔1,4〕ジオキシン(2−Butyl−2,3−dihydro−thieno〔3,4−b〕〔1,4〕dioxine)」であるが、本書では、これを簡略化して「ブチル化エチレンジオキシチオフェン」と表示する。また、「2−アルキル−2,3−ジヒドロ−チエノ〔3,4−b〕〔1,4〕ジオキシン」を、本書では、簡略化して「アルキル化チレンジオキシチオフェン」と表示する。そして、それらのアルキル化エチレンジオキシチオフェンの中でも、メチル化エチレンジオキシチオフェン、エチル化エチレンジオキシチオフェン、プロピル化エチレンジオキシチオフェン、ブチル化エチレンジオキシチオフェンが好ましい。
そして、3,4−エチレンジオキシチオフェン(すなわち、2,3−ジヒドロ−チエノ〔3,4−b〕〔1,4〕ジオキシン)とアルキル化エチレンジオキシチオフェン(すなわち、2−アルキル−2,3−ジヒドロ−チエノ〔3,4−b〕〔1,4〕ジオキシン)とは混合して用いることが好ましく、その混合比は、モル比で0.05:1〜1:0.1、特に0.1:1〜1:0.1、とりわけ0:2:1〜1:0.2、さらに0.3:1〜1:0.3が好ましい。
本発明の酸化剤兼ドーパントは、上記のように、有機スルホン酸第二鉄と、リン酸、リン酸エステル、亜リン酸、亜リン酸エステル、ホウ酸、ホウ酸エステル、チオリン酸、チオリン酸エステル、ジチオリン酸およびジチオリン酸エステルよりなる群から選ばれる少なくとも1種とを含んで構成されるか、または、上記必須の2成分と、グリシジル基を有する化合物またはその開環化合物とを含むことによって構成されるが、それ以外に、シランカップリング剤、ポリシロキサン、アルコール可溶性樹脂、ポリエチレングリコールなどの高分子または高分子化化合物などを含有させてもよい。
本発明の酸化剤兼ドーパント溶液を用いての導電性高分子の製造は、通常に導電性高分子を製造する場合と、電解コンデンサの製造時に導電性高分子を製造する、いわゆる「その場重合」による導電性高分子の製造との両方に適用できる。
モノマーとなるチオフェンやその誘導体などは、常温で液状なので、重合にあたって、そのまま用いることができるし、また、重合反応をよりスムーズに進行させるために、モノマーを例えば、メタノール、エタノール、プロパノール、ブタノール、アセトン、アセトニトリルなどの有機溶剤で希釈して有機溶剤溶液として用いてもよい。なお、モノマーとしては、特に好ましいチオフェンまたはその誘導体を代表させて説明するが、ピロールまたはその誘導体やアニリンまたはその誘導体も、上記チオフェンまたはその誘導体と同様に用いることができる。
通常に導電性高分子を製造する場合(この通常に導電性高分子を製造する場合とは、電解コンデンサの製造時に「その場重合」により導電性高分子を製造するのではないという意味である)、本発明の酸化剤兼ドーパント溶液とモノマーのチオフェンまたはその誘導体とを混合した混合物を用い(その混合割合は、質量基準で、酸化剤兼ドーパント:モノマーが5:1〜15:1が好ましい)、例えば、5〜95℃で、1〜72時間酸化重合することによって行われる。
上記のように、本発明の酸化剤兼ドーパントは、電解コンデンサの製造にあたってモノマーと混合するので、本発明の酸化剤兼ドーパントは、モノマーとの混合前に、あらかじめ、有機スルホン酸第二鉄と、リン酸、リン酸エステル、亜リン酸、亜リン酸エステル、ホウ酸、ホウ酸エステル、チオリン酸、チオリン酸エステル、ジチオリン酸およびジチオリン酸エステルよりなる群から選ばれる少なくとも1種とを混合して酸化剤兼ドーパントとして調製しておかなくてもよく、有機スルホン酸第二鉄と、リン酸、リン酸エステル、亜リン酸、亜リン酸エステル、ホウ酸、ホウ酸エステル、チオリン酸、チオリン酸エステル、ジチオリン酸およびジチオリン酸エステルよりなる群から選ばれる少なくとも1種と、モノマーとを同時に混合しても、上記のような本発明の酸化剤兼ドーパントとモノマーとの混合物と同様の状態になるので、そのようにしてもよく、また、あらかじめ、モノマーと、リン酸、リン酸エステル、亜リン酸、亜リン酸エステル、ホウ酸、ホウ酸エステル、チオリン酸、チオリン酸エステル、ジチオリン酸およびジチオリン酸エステルよりなる群から選ばれる少なくとも1種とを混合しておいたものと有機スルホン酸第二鉄とを混合したものも、本発明の酸化剤兼ドーパントとモノマーとの混合物と同様の状態になるので、本発明の酸化剤兼ドーパントは、電解コンデンサの製造にあたって、上記例示のように調製してもよい。
上記のような本発明の酸化剤兼ドーパント溶液は、特に電解コンデンサの製造時にモノマーのチオフェンまたはその誘導体をいわゆる「その場重合」で導電性高分子を製造するのに適するように開発したものであることから、これについて以下に詳しく説明する。
また、電解コンデンサも、アルミニウム電解コンデンサ、タンタル電解コンデンサ、ニオブ電解コンデンサなどがあり、そのアルミニウム電解コンデンサの中にも、巻回型アルミニウム電解コンデンサと積層型もしくは平板型アルミニウム電解コンデンサとがあるが、本発明の酸化剤兼ドーパント溶液は巻回型アルミニウム電解コンデンサの製造にあたっても適用できるものであるから、これについて先に説明する。
まず、巻回型アルミニウム電解コンデンサのコンデンサ素子としては、アルミニウム箔の表面をエッチング処理した後、化成処理して誘電体層を形成した陽極にリード端子を取り付け、また、アルミニウム箔からなる陰極にリード端子を取り付け、それらのリード端子付き陽極と陰極とをセパレータを介して巻回して作製したものを使用することが好ましい。
そして、上記コンデンサ素子を用いての巻回型アルミニウム電解コンデンサの製造は、例えば、次のように行われる。
すなわち、上記コンデンサ素子を本発明の酸化剤兼ドーパント溶液とモノマー(チオフェンまたはその誘導体)との混合物に浸漬し、引き上げた後(取り出した後)、室温または加熱下でモノマーを重合させてチオフェンまたはその誘導体の重合体をポリマー骨格とする導電性高分子からなる電解質層を形成した後、その電解質層を有するコンデンサ素子を外装材で外装して、巻回型アルミニウム電解コンデンサを製造する。
また、上記のように、コンデンサ素子を本発明の酸化剤兼ドーパント溶液とモノマーとの混合物に浸漬するのに代えて、モノマーを前記したメタノールなどの有機溶剤で希釈しておき、そのモノマー溶液にコンデンサ素子を浸漬し、引き上げて乾燥した後、該コンデンサ素子を本発明の酸化剤兼ドーパント溶液に浸漬し、引き上げた後、室温または加熱下でモノマーを重合させるか、または、コンデンサ素子を先に本発明の酸化剤兼ドーパント溶液に浸漬し、引き上げて乾燥した後、該コンデンサ素子をモノマーに浸漬し、引き上げた後、室温または加熱下でモノマーを重合させ、以後、前記と同様にして、巻回型アルミニウム電解コンデンサが製造される。
上記巻回型アルミニウム電解コンデンサ以外の電解コンデンサ、例えば、積層型もしくは平板型アルミニウム電解コンデンサ、タンタル電解コンデンサ、ニオブ電解コンデンサなどの製造にあたっては、コンデンサ素子としてアルミニウム、タンタル、ニオブなどの弁金属の多孔体からなる陽極と、それらの弁金属の酸化被膜からなる誘電体層を有するものを用い、そのコンデンサ素子を、前記巻回型アルミニウム電解コンデンサの場合と同様に、本発明の酸化剤兼ドーパント溶液とモノマーとの混合物に浸漬し、引き上げて、室温または加熱下でモノマーを重合させるか、あるいは、コンデンサ素子をモノマー溶液に浸漬し、引き上げて乾燥した後、該コンデンサ素子を本発明の酸化剤兼ドーパント溶液に浸漬し、引き上げた後、室温または加熱下でモノマーを重合させるか、あるいは、コンデンサ素子を本発明の酸化剤兼ドーパント溶液に浸漬し、引き上げて乾燥した後、該コンデンサ素子をモノマー中に浸漬し、引き上げた後、室温または加熱下でモノマーを重合させ、該コンデンサ素子を洗浄した後、乾燥する。そして、これらの工程を繰り返して、導電性高分子からなる電解質層を形成した後、カーボンペースト、銀ペーストを付け、乾燥した後、外装することによって、積層型もしくは平板型アルミニウム電解コンデンサ、タンタル電解コンデンサ、ニオブ電解コンデンサなどが製造される。
なお、上記説明では、コンデンサ素子を本発明の酸化剤兼ドーパント溶液とモノマーとの混合物や、前記したモノマー溶液や本発明の酸化剤ドーパント溶液に浸漬し、コンデンサ素子にそれらを含浸させる場合について説明しているが、コンデンサ素子に例えばスプレーなどでそれらを塗布してそれらを含浸させるようにしてもよい。
上記のような導電性高分子の製造や電解コンデンサの製造時の「その場重合」による導電性高分子の製造にあたって、本発明の酸化剤兼ドーパント溶液とモノマー(チオフェンまたはその誘導体)あるいはモノマー溶液との使用比率は、酸化剤兼ドーパントとなる有機スルホン酸第二鉄とモノマーとが質量比で2:1〜8:1が好ましく、「その場重合」は、例えば、10〜300℃で、1〜180分間で行われる。
また、電解コンデンサの製造にあたっては、上記のように、本発明の酸化剤兼ドーパント溶液を用いて導電性高分子を製造した後、その導電性高分子上にπ共役系導電性高分子の分散液を用いて導電性高分子層を形成して、その両者で電解質を構成した電解コンデンサとしてもよい。
上記のπ共役系導電性高分子としては、ポリマーアニオンをドーパントとして用いたπ共役系導電性高分子が用いられる。
このポリマーアニオンは、主として高分子スルホン酸で構成されるが、ポリマーアニオンについて詳しく説明すると、このポリマーアニオンとしては、例えば、ポリスチレンスルホン酸、スルホン化ポリエステル、フェノールスルホン酸ノボラック樹脂、スチレンスルホン酸と非スルホン酸系モノマーとの共重合体が挙げられる。
上記ポリスチレンスルホン酸としては、重量平均分子量が10,000〜1,000,000のものが好ましい。
すなわち、上記ポリスチレンスルホン酸の重量平均分子量が10,000より小さい場合は、得られる導電性高分子の導電性が低くなるおそれがある。また、上記ポリスチレンスルホン酸の重量平均分子量が1,000,000より大きい場合は、導電性高分子の分散液の粘度が高くなり、電解コンデンサの製造にあたって、使用しにくくなるおそれがある。そして、上記ポリスチレンスルホン酸としては、その重量平均分子量が上記範囲内で、20,000以上のものが好ましく、40,000以上のものがより好ましく、また、800,000以下のものが好ましく、300,000以下のものがより好ましい。
上記スルホン化ポリエステルは、スルホイソフタル酸エステルやスルホテレフタル酸エステルなどのジカルボキシベンゼンスルホン酸ジエステルとアルキレングリコールとを酸化アンチモンや酸化亜鉛などの触媒の存在下で縮重合させたものであり、このスルホン化ポリエステルとしては、その重量平均分子量が5,000〜300,000のものが好ましい。
すなわち、スルホン化ポリエステルの重量平均分子量が5,000より小さい場合は、得られる導電性高分子の導電性が低くなるおそれがある。また、スルホン化ポリエステルの重量平均分子量が300,000より大きい場合は、導電性高分子の分散液の粘度が高くなり、電解コンデンサの製造にあたって使用しにくくなるおそれがある。そして、このスルホン化ポリエステルとしては、その重量平均分子量が上記範囲内で、10,000以上のものが好ましく、20,000以上のものがより好ましく、また、100,000以下のものが好ましく、80,000以下のものがより好ましい。
また、上記フェノールスルホン酸ノボラック樹脂としては、その重量平均分子量が5,000〜500,000のものが好ましい。
すなわち、上記フェノールスルホン酸ノボラック樹脂の重量平均分子量が5,000より小さい場合は、得られる導電性高分子の導電性が低くなるおそれがある。また、上記フェノールスルホン酸ノボラック樹脂の重量平均分子量が500,000より大きい場合は、導電性高分子の分散液の粘度が高くなり、電解コンデンサの製造にあたって使用しにくくなるおそれがある。そして、このフェノールスルホン酸ノボラック樹脂としては、その重量平均分子量が上記範囲内で、10,000以上のものがより好ましく、また、400,000以下のものが好ましく、80,000以下のものがより好ましい。
上記ポリスチレンスルホン酸、スルホン化ポリエステル、フェノールスルホン酸ノボラック樹脂などのポリマーアニオンは、それぞれ単独で用いることができるし、また、2種類以上を併用することもできる。
上記スチレンスルホン酸と、メタクリル酸エステル、アクリル酸エステルおよび不飽和炭化水素含有アルコキシシラン化合物またはその加水分解物よりなる群から選ばれる少なくとも1種の非スルホン酸系モノマーとの共重合体(以下、これを「スチレンスルホン酸と非スルホン酸系モノマーとの共重合体」という場合がある)をドーパントとして、チオフェンまたはその誘導体を酸化重合することにより得られる導電性高分子は、導電性が高く、かつ耐熱性が優れているので、ESRが低く、かつ高温条件下における信頼性が高く、しかも漏れ電流が少ない電解コンデンサを製造するのに適している。
上記スチレンスルホン酸と、メタクリル酸エステル、アクリル酸エステルおよび不飽和炭化水素含有アルコキシシラン化合物またはその加水分解物よりなる群から選ばれる少なくとも1種の非スルホン酸系モノマーとの共重合体を合成するにあたって、スチレンスルホン酸と共重合させるモノマーとしては、メタクリル酸エステル、アクリル酸エステルおよび不飽和炭化水素含有アルコキシシラン化合物またはその加水分解物よりなる群から選ばれる少なくとも1種を用いるが、上記メタクリル酸エステルとしては、例えば、メタクリル酸メチル、メタクリル酸エチル、メタクリル酸プロピル、メタクリル酸ブチル、メタクリル酸ヘキシル、メタクリル酸ステアリル、メタクリル酸シクロヘキシル、メタクリル酸ジフェニルブチル、メタクリル酸ジメチルアミノエチル、メタクリル酸ジエチルアミノエチル、メタクリル酸スルホヘキシルナトリウム、メタクリル酸グリシジル、メタクリル酸メチルグリシジル、メタクリル酸ヒドロキシアルキル、すなわち、メタクリル酸ヒドロキシメチル、メタクリル酸ヒドロキシエチル、メタクリル酸ヒドロキシプロピル、メタクリル酸ヒドロキシブチル、メタクリル酸ヒドロキシヘキシル、メタクリル酸ヒドロキシステアリルなどのメタクリル酸ヒドロキシアルキル、メタクリル酸ヒドロキシポリオキシエチレン、メタクリル酸メトキシヒドロキシプロピル、メタクリル酸エトキシヒドロキシプロピル、メタクリル酸ジヒドロキシプロピル、メタクリル酸ジヒドロキシブチルなどを用い得るが、特にメタクリル酸ヒドロキシメチル、メタクリル酸ヒドロキシエチル、メタクリル酸ヒドロキシプロピル、メタクリル酸ヒドロキシブチルなどのアルキル基の炭素数が1〜4のメタクリル酸ヒドロキシアルキルが、スチレンスルホン酸と共重合体化したときのドーパントとしての特性上から好ましい。また、メタクリル酸グリシジルやメタクリル酸メチルグリシジルのようにグリシジル基を含有するものは、グリシジル基が開環することによりヒドロキシル基を含有する構造になることから、グリシジル基を有するものも、メタクリル酸ヒドロキシアルキルと同様にスチレンスルホン酸と共重合体化したときのドーパントとしての特性上から好ましい。
また、上記アクリル酸エステルとしては、例えば、アクリル酸メチル、アクリル酸エチル、アクリル酸プロピル、アクリル酸ブチル、アクリル酸ヘキシル、アクリル酸ステアリル、アクリル酸シクロヘキシル、アクリル酸ジフェニルブチル、アクリル酸ジメチルアミノエチル、アクリル酸ジエチルアミノエチル、アクリル酸スルホヘキシルナトリウム、アクリル酸グリシジル、アクリル酸メチルグリシジル、アクリル酸ヒドロキシアルキル、すなわち、アクリル酸ヒドロキシメチル、アクリル酸ヒドロキシエチル、アクリル酸ヒドロキシプロピル、アクリル酸ヒドロキシブチルなどのアクリル酸ヒドロキシアルキルなどを用い得るが、特にアクリル酸ヒドロキシメチル、アクリル酸ヒドロキシエチル、アクリル酸ヒドロキシプロピル、アクリル酸ヒドロキシブチルなどのアルキル基の炭素数が1〜4のアクリル酸ヒドロキシアルキルが、スチレンスルホン酸と共重合体化したときのドーパントとしての特性上から好ましい。また、アクリル酸グリシジルやアクリル酸メチルグリシジルのようにグリシジル基を含有するものは、グリシジル基が開環することによりヒドロキシル基を含有する構造になることから、グリシジル基を有するものも、アクリル酸ヒドロキシアルキルと同様にスチレンスルホン酸と共重合体化したときのドーパントとしての特性上から好ましい。
そして、上記不飽和炭化水素含有アルコキシシラン化合物またはその加水分解物としては、例えば、3−メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン、3−メタクリロキシプロピルメチルジメトキシシラン、3−メタクリロキシプロピルジメチルメトキシシラン、3−メタクリロキシプロピルジメチルエトキシシラン、3−メタクリロキシプロピルトリエトキシシラン、3−アクリロキシプロピルトリメトキシシラン、3−アクリロキシメチルジメトキシシラン、3−アクリロキシメチルジエトキシシラン、3−アクリロキシトリエトキシシラン、p−スチリルトリメトキシシラン、p−スチリルトリエトキシシラン、p−スチリルメチルジメトキシシラン、ビニルトリメトキシシラン、ビニルトリエトキシシラン、ビニルメチルジメトキシシラン、ビニルジメチルメトキシシランなどの不飽和炭化水素含有アルコキシシラン化合物やそれらの加水分解物を用いることができる。この不飽和炭化水素含有アルコキシシラン化合物の加水分解物とは、例えば、不飽和炭化水素含有アルコキシシラン化合物が上記3−メタクリロキシプロピルトリメトキシシランの場合は、メトキシ基が加水分解されてヒドロキシル基になった構造である3−メタクリロキシトリヒドロキシシランになるか、またはシラン同士が縮合してオリゴマーを形成し、その反応に利用されていないメトキシ基がヒドロキシル基になった構造を有する化合物になる。そして、この不飽和炭化水素含有アルコキシシラン化合物としては、3−メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン、3−アクリロキシプロピルトリメトキシシラン、p−スチリルトリメトキシシラン、ビニルトリメトキシシランなどが、スチレンスルホン酸と共重合体化したときのドーパントとしての特性上から好ましい。
このスチレンスルホン酸と、メタクリル酸エステル、アクリル酸エステルおよび不飽和炭化水素含有アルコキシシラン化合物またはその加水分解物よりなる群から選ばれる少なくとも1種の非スルホン酸系モノマーとの共重合体における、スチレンスルホン酸と、メタクリル酸エステル、アクリル酸エステルおよび不飽和炭化水素含有アルコキシシラン化合物またはその加水分解物よりなる群から選ばれる少なくとも1種の非スルホン酸系モノマーとの比率としては、質量比で、1:0.01〜0.1:1であることが好ましい。
そして、上記スチレンスルホン酸と、メタクリル酸エステル、アクリル酸エステルおよび不飽和炭化水素含有アルコキシシラン化合物またはその加水分解物よりなる群から選ばれる少なくとも1種の非スルホン酸系モノマーとの共重合体は、その分子量が、重量平均分子量で5,000〜500,000程度のものが、水溶性およびドーパントとしての特性上から好ましく、重量平均分子量で40,000〜200,000程度のものがより好ましい。
このスチレンスルホン酸と非スルホン酸系モノマーとの共重合体も、前記のポリスチレンスルホン酸、スルホン化ポリエステル、フェノールスルホン酸ノボラック樹脂などのポリマーアニオンと併用することもできるし、また、このスチレンスルホン酸と非スルホン酸系モノマーとの共重合体をドーパントとして合成した導電性高分子の分散液と前記高分子スルホン酸をドーパントとして合成した導電性高分子の分散液とを混合して用いることもできる。
次に、上記のポリマーアニオンをドーパントとしてモノマー(モノマーとしては最も代表的なチオフェンまたはその誘導体を例に挙げて説明する)を酸化重合して導電性高分子を合成する手段について説明すると、上記ポリスチレンスルホン酸、スルホン化ポリエステル、フェノールスルホン酸ノボラック樹脂などや、スチレンスルホン酸と非スルホン酸系モノマーとの共重合体(すなわち、スチレンスルホン酸と、メタクリル酸エステル、アクリル酸エステルおよび不飽和炭化水素含有アルコキシシラン化合物またはその加水分解物よりなる群から選ばれる少なくとも1種の非スルホン酸系モノマーとの共重合体)などは、いずれも、水や水と水混和性溶剤との混合物からなる水性液に対して溶解性を有していることから、酸化重合は水中または水性液中で行われる。
上記水性液を構成する水混和性溶剤としては、例えば、メタノール、エタノール、プロパノール、アセトン、アセトニトリルなどが挙げられ、これらの水混和性溶剤の水との混合割合としては、水性液全体中の50質量%以下が好ましい。
導電性高分子を製造するにあたっての酸化重合は、化学酸化重合、電解酸化重合のいずれも採用することができる。
化学酸化重合を行うにあたっての酸化剤としては、例えば、過硫酸塩が用いられるが、その過硫酸塩としては、例えば、過硫酸アンモニウム、過硫酸ナトリウム、過硫酸カリウム、過硫酸カルシウム、過硫酸バリウムなどが用いられる。
化学酸化重合において、その重合時の条件は、特に限定されることはないが、化学酸化重合時の温度としては、5℃〜95℃が好ましく、10℃〜30℃がより好ましく、また、重合時間としては、1時間〜72時間が好ましく、8時間〜24時間がより好ましい。
電解酸化重合は、定電流でも定電圧でも行い得るが、例えば、定電流で電解酸化重合を行う場合、電流値としては0.05mA/cm〜10mA/cmが好ましく、0.2mA/cm〜4mA/cmがより好ましく、定電圧で電解酸化重合を行う場合は、電圧としては0.5V〜10Vが好ましく、1.5V〜5Vがより好ましい。電解酸化重合時の温度としては、5℃〜95℃が好ましく、特に10℃〜30℃が好ましい。また、重合時間としては、1時間〜72時間が好ましく、8時間〜24時間がより好ましい。なお、電解酸化重合にあたっては、触媒として硫酸第一鉄または硫酸第二鉄を添加してもよい。
上記のようにして得られる導電性高分子は、重合直後、水中または水性液中に分散した状態で得られ、酸化剤としての過硫酸塩や触媒として用いた硫酸鉄塩やその分解物などを含んでいる。そこで、その不純物を含んでいる導電性高分子の分散液を超音波ホモジナイザーや高圧ホモジナイザーや遊星ボールミルなどの分散機にかけて不純物を分散させた後、カチオン交換樹脂で金属成分を除去することが好ましい。このときの動的光散乱法により測定した導電性高分子の粒径としては、100μm以下が好ましく、10μm以下がより好ましく、また、0.01μm以上が好ましく、0.1μm以上がより好ましい。その後、エタノール沈殿法、限外濾過法、陰イオン交換樹脂などにより、酸化剤や触媒の分解により生成したものを除去することが好ましい。
本発明においては、上記のような導電性高分子製造用酸化剤兼ドーパントまたはその溶液を用いてチオフェンまたはその誘導体などのモノマーを酸化重合して得た導電性高分子を電解質として用いて電解コンデンサを構成してもよいし、また、上記の導電性高分子と、ポリマーアニオンをドーパントとするπ共役系導電性高分子の分散液から得られた導電性高分子とを電解質として用いて電解コンデンサを構成してもよい。さらに、それらに、沸点が150℃以上の高沸点有機溶剤または沸点が150℃以上の高沸点有機溶剤とヒドロキシル基またはカルボキシル基を少なくとも1つ有する芳香族系化合物とを含む導電性補助液を含ませて電解コンデンサを構成してもよい。
すなわち、本発明の導電性高分子製造用酸化剤兼ドーパントまたはその溶液を用いてチオフェンまたはその誘導体などのモノマーを酸化重合して得た導電性高分子と、ポリマーアニオンをドーパントとするπ共役系導電性高分子の分散液から得られた導電性高分子とを電解質として用いて電解コンデンサを構成すると、導電性高分子製造用酸化剤兼ドーパントまたはその溶液を用いてチオフェンまたはその誘導体などのモノマーを酸化重合して得た導電性高分子だけを電解質として用いて電解コンデンサを構成した場合よりも、実施例118〜119に示すように、電解コンデンサの漏れ電流をより少なくすることができる。また、それらに、沸点が150℃以上の高沸点有機溶剤または沸点が150℃以上の高沸点有機溶剤とヒドロキシル基またはカルボキシル基を少なくとも1つ有する芳香族系化合物とを含む導電性補助液を含ませて電解コンデンサを構成すると、電解コンデンサのESRをより低く、耐熱性をより優れたものにすることができる。
上記の導電性補助液とは、導電率(電気伝導度)が通常の電解液(通常、導電率が3mS/cm以上)より低い導電性の溶液や導電率が電解液と同等またはそれより高い導電性の溶液を含む概念であるか、そのような導電性の溶液を含んで電解コンデンサを構成することによって、ヒドロキシル基またはカルボキシル基を少なくとも1つ有する芳香族系化合物を含んでいない沸点が150℃以上の高沸点有機溶剤を含ませて電解コンデンサを構成した場合よりも、電解コンデンサのESRをより低く、耐熱性をより優れたものにすることができる。
上記導電性補助液は、たとえ導電率が電解液より低いものであっても、電解コンデンサのESRをより低く、耐熱性をより優れたものにすることができるという特徴があり、数値的には、導電率が1μS/cm以上であれば使用することができ、導電率が5μS/cm以上のものがより好ましく、導電率が8μS/cm以上のものがさらに好ましい。
上記の導電性補助液の導電率は、温度25℃で、株式会社堀場製作所製の導電率測定器(F−55)で測定するが、これと同等の導電率測定器で測定してもよい。
上記導電性補助液は、沸点が150℃以上の高沸点有機溶剤とヒドロキシル基またはカルボキシル基を少なくとも1つ有する芳香族系化合物とを含んで構成される。
上記のような沸点が150℃以上の高沸点有機溶剤としては、例えば、γ−ブチロラクトン(沸点:203℃)、ブタンジオール(沸点:230℃)、ジメチルスルホキシド(沸点:189℃)、スルホラン(沸点:285℃)、N−メチルピロリドン(沸点:202℃)、ジメチルスルホラン(沸点:233℃)、エチレングリコール(沸点:198℃)、ジエチレングリコール(沸点:244℃)、リン酸トリエチル(沸点:215℃)、リン酸トリブチル(289℃)、リン酸トリエチルヘキシル〔215℃(4 mmHg)〕、ポリエチレングリコールなどが挙げられ、これらはそれぞれ単独で用いることができるし、また、2種類以上を併用することもできる。なお、ポリエチレングリコールは、ポリエチレングリコール600やポリエチレングリコール1500(ポリエチレングリコールの後の数字は分子量を表す)などのように常圧下では沸点が存在しないものもあるが、どのようなポリエチレングリコールであっても、常圧下150℃未満で沸騰するものはないので、このポリエチレングリコ−ルも沸点が150℃以上の高沸点有機溶剤の範疇に含めるものとする。
このような沸点が150℃以上の高沸点有機溶剤は、上記導電性補助液において、ヒドロキシル基またはカルボキシル基を少なくとも1つ有する芳香族系化合物を溶解させる溶媒として用いられるものであるが、溶媒として、このような高沸点の有機溶剤を用いるのは、前記のように、それ自身で電解コンデンサのESRをより低くし、かつ耐熱性をより優れたものにする作用を有する上に、高沸点であることから、電解コンデンサを製造する際の半田付け時における内圧上昇を抑え、かつ長期間にわたって有機溶剤の揮発を抑制することができるからである。
上記ヒドロキシル基を少なくとも1つ有する芳香族系化合物におけるヒドロキシル基とは、芳香環の構成炭素に結合するヒドロキシル基をいい、カルボキシル基中などの−OH部分を意味するものではない。そして、このヒドロキシル基またはカルボキシル基を少なくとも1つ有する芳香族系化合物としては、ベンゼン系のもの、ナフタレン系のもの、アントラセン系のもののいずれも用いることができ、その具体例としては、例えば、ヒドロキシベンゼンカルボン酸、ニトロフェノール、ジニトロフェノール、トリニトロフェノール、アミノニトロフェノール、ヒドロキシアニソール、ヒドロキシジニトロベンゼン、ジヒドロキシジニトロベンゼン、アルキルヒドロキシアニソール、ヒドロキシニトロアニソール、ヒドロキシニトロベンゼンカルボン酸(つまり、ヒドロキシニトロ安息香酸)、ジヒドロキシニトロベンゼンカルボン酸(つまり、ジヒドロキシニトロ安息香酸)、フェノール、ジヒドロキシベンゼン、トリヒドロキシベンゼン、ジヒドロキシベンゼンカルボン酸、トリヒドロキシベンゼンカルボン酸、ヒドロキシベンゼンジカルボン酸、ジヒドロキシベンゼンジカルボン酸、ヒドロキシトルエンカルボン酸、ニトロナフトール、アミノナフトール、ジニトロナフトール、ヒドロキシナフタレンカルボン酸、ジヒドロキナフタレンカルボン酸、トリヒドロキシナフタレンカルボン酸、ヒドロキシナフタレンジカルボン酸、ジヒドロキシナフタレンジカルボン酸、ヒドロキシアントラセン、ジヒドロキシアントラセン、トリヒドロキシアントラセン、テトラヒドロキシアントラセン、ヒドロキシアントラセンカルボン酸、ヒドロキシアントラセンジカルボン酸、ジヒドロキシアントラセンジカルボン酸、テトラヒドロキシアントラセンジオン、ベンゼンカルボン酸、ベンゼンジカルボン酸、ナフタレンカルボン酸、ナフタレンジカルボン酸などを用いることができ、これらはそれぞれ単独で用いることができ、また、2種以上を併用することもできる。
上記導電性補助液の構成にあたって、ヒドロキシル基またはカルボキシル基を少なくとも1つ有する芳香族系化合物を用いるのは、ヒドロキシル基またはカルボキシル基を少なくとも1つ有する芳香族系化合物が導電性高分子の電子伝導を補助する能力を有しており、また、該芳香族系化合物が有する酸化防止作用により導電性高分子の劣化を抑制できるという理由によるものである。
上記導電性補助液においては、沸点が150℃以上の高沸点有機溶剤が溶媒となり、ヒドロキシル基またはカルボキシル基を少なくとも1つ以上有する芳香族系化合物が溶質となるが、このヒドロキシル基またはカルボキシル基を少なくとも1つ以上有する芳香族系化合物の導電性補助液中における濃度としては0.5〜50質量%が好ましく、その範囲内で、2質量%以上がより好ましく、5質量%以上がさらに好ましく、また、30質量%以下がより好ましく、20質量%以下がさらに好ましい。つまり、ヒドロキシル基またはカルボキシル基を少なくとも1つ以上有する芳香族系化合物の濃度が上記より低い場合は、期待したほどには、電解コンデンサのESRが低くならない上に、耐熱性も向上せず、また、ヒドロキシル基またはカルボキシル基を少なくとも1つ以上有する芳香族系化合物の濃度が上記より高い場合は、該芳香族系化合物の析出が起こりやすくハンドリングが難しくなるだけでなく、電解コンデンサのESRが悪くなるおそれがある。
また、上記沸点が150℃以上の高沸点有機溶剤または導電性補助液にエポキシ化合物またはその加水分解物、シラン化合物またはその加水分解物およびポリアルコールよりなる群から選ばれる少なくとも1種の結合剤を含有させておくと、電解コンデンサの耐電圧性を向上させる作用が増加することから好ましい。
上記結合剤の沸点が150℃以上の高沸点有機溶剤または導電性補助液中における濃度としては、0.05〜20質量%が好ましく、0.5〜5質量%がより好ましい。
そして、上記エポキシ化合物またはその加水分解物としては、例えば、ポリエチレングリコールジグリシジルエーテル、ジエチレングリコールグリシジル、メタクリル酸グリシジル、エポキシプロパノール(つまり、グリシドール)、メチルグリシジルエーテル、エチルグリシジルエーテル、プロピルグリシジルエーテル、ブチルグリシジルエーテル、エポキシブタン(つまり、グリシジルメタン)、エポキシペンタン(つまり、グリシジルエタン)、エポキシヘキサン(つまり、グリシジルプロパン)、エポキシヘプタン(つまり、グリシジルブタン)、エポキシオクタン(つまり、グリシジルペンタン)、エポキシシクロヘキセン、エチレングリコールジグリシジルエーテル、プロピレングリコールジグリシジルエーテル、ブチレングリコールジグリシジルエーテル、ペンチレングリコールジグリシジルエーテル、ヘキシレングリコールジグリシジルエーテル、グリセリンジグリシジルエーテルなどが挙げられ、シラン化合物またはその加水分解物としては、例えば、3−グリジドキシプロピルトリメトキシシラン、2−(3,4−エポキシシクロヘキシル)エチルトリメトキシシラン、ビニルトリメトキシシラン、p−スチリルトリメトキシシラン、3−メタクリロキシプロピルメチルジメトキシシラン、3−アクリロキシプロピルトリメトキシシラン、3−メルカプトプロピルメチルジメトキシシラン、3−イソシアネートプロピルトリエトキシシラン、テトラメトキシシラン、テトラエトキシシラン、シリカゾルなどが挙げられ、ポリアルコールとしては、例えば、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、ポリブチレングリコールなどが挙げられる。
以下に実施例を挙げて本発明をより具体的に説明するが、本発明はそれらの実施例に例示のもののみに限定されることはない。なお、以下の実施例などにおいて、濃度や使用量を示す際の%は、特にその基準を付記しないかぎり、質量基準による%である。
実施例は、導電性高分子製造用酸化剤兼ドーパント溶液とそれを用いて製造した導電性高分子を電解質として用いて製造した電解コンデンサについて示す。
〔導電性高分子製造用酸化剤兼ドーパント溶液の調製(1)〕
この導電性高分子製造用酸化剤兼ドーパント溶液(以下、簡略化して、「酸化剤兼ドーパント溶液」という場合がある)の調製(1)では、実施例1〜30の酸化剤兼ドーパント溶液および比較例1の酸化剤兼ドーパント溶液について示す。これら実施例1〜30の酸化剤兼ドーパント溶液は後記の実施例31〜60のタンタル電解コンデンサの製造にあたって使用するものであり、比較例1の酸化剤兼ドーパント溶液は後記の比較例2のタンタル電解コンデンサの製造にあたって使用するものである。
実施例1
5.7kgのナフタレンスルホン酸第二鉄(鉄とナフタレンスルホン酸とのモル比1:2.70)が溶解したエタノール溶液(水分含有量1%)を10kg調製した。
次いで、上記ナフタレンスルホン酸第二鉄のエタノール溶液10kgを内容積が20Lの反応容器に入れ、その中に、リン酸ジブチル300g(ナフタレンスルホン酸第二鉄に対して5.26%)を添加した。そして、内容物の温度が80℃になるように加熱し、1時間還流を行って、酸化剤兼ドーパント溶液を調製した。
実施例2
5.7kgのナフタレンスルホン酸第二鉄が溶解したエタノール溶液10kgに代えて、4.7kgのナフタレンスルホン酸第二鉄(鉄とナフタレンスルホン酸とのモル比1:2.70)と1kgのメタンスルホン酸第二鉄(鉄とメタンスルホン酸とのモル比1:2.70)とが溶解したエタノール溶液(水分含有量1%)10kgを用いた以外は、すべて実施例1と同様の操作を行って、酸化剤兼ドーパント溶液を調製した。
この実施例2の酸化剤兼ドーパント溶液には、実施例1と同様に、リン酸ジブチルが300g添加されているが、このリン酸ジブチルの添加量は、ナフタレンスルホン酸第二鉄とメタンスルホン酸第二鉄からなる有機スルホン酸第二鉄に対して5.26%である。
実施例3
5.7kgのナフタレンスルホン酸第二鉄が溶解したエタノール溶液10kgに代えて、4.7kgのパラトルエンスルホン酸第二鉄(鉄とパラトルエンスルホン酸とのモル比1:2.70)と1kgのメタンスルホン酸第二鉄(鉄とメタンスルホン酸とのモル比1:2.70)とが溶解したエタノール溶液(水分含有量1%)10kgを用いた以外は、すべて実施例1と同様の操作を行って、酸化剤兼ドーパント溶液を調製した。
この実施例3の酸化剤兼ドーパント溶液には、実施例1と同様に、リン酸ジブチルが300g添加されているが、このリン酸ジブチルの添加量は、パラトルエンスルホン酸第二鉄とメタンスルホン酸第二鉄とからなる有機スルホン酸第二鉄に対して5.26%である。
実施例4
5.7kgのナフタレンスルホン酸第二鉄が溶解したエタノール溶液10kgに代えて、4.7kgのナフタレンスルホン酸第二鉄(鉄とナフタレンスルホン酸とのモル比1:2.70)と1kgのパラトルエンスルホン酸第二鉄(鉄とパラトルエンスルホン酸とのモル比1:2.70)とが溶解したエタノール溶液(水分含有量1%)10kgを用いた以外は、すべて実施例1と同様の操作を行って、酸化剤兼ドーパント溶液を調製した。
この実施例4の酸化剤兼ドーパント溶液には、実施例1と同様に、リン酸ジブチルが300g添加されているが、このリン酸ジブチルの添加量は、ナフタレンスルホン酸第二鉄とパラトルエンスルホン酸第二鉄とからなる有機スルホン酸第二鉄に対して5.26%である。
実施例5
リン酸ジブチル300gに代えて、リン酸トリブチル300gを添加した以外は、すべて実施例1と同様の操作を行って、酸化剤兼ドーパント溶液を調製した。この実施例5の酸化剤兼ドーパント溶液におけるリン酸トリブチルの添加量は、ナフタレンスルホン酸第二鉄に対して5.26%である。
実施例6
リン酸ジブチル300gに代えて、リン酸ジブチル500gを添加した以外は、すべて実施例1と同様の操作を行って、酸化剤兼ドーパント溶液を調製した。この実施例6の酸化剤兼ドーパント溶液におけるリン酸ジブチルの添加量は、ナフタレンスルホン酸第二鉄に対して8.77%である。
実施例7
リン酸ジブチル300gに代えて、リン酸ジブチル100gを添加した以外は、すべて実施例1と同様の操作を行って、酸化剤兼ドーパント溶液を調製した。この実施例7の酸化剤兼ドーパント溶液におけるリン酸ジブチルの添加量は、ナフタレンスルホン酸第二鉄に対して1.75%である。
実施例8
リン酸ジブチル300gに代えて、リン酸200gを添加した以外は、すべて実施例1と同様の操作を行って、酸化剤兼ドーパント溶液を調製した。この実施例8の酸化剤兼ドーパント溶液におけるリン酸の添加量は、ナフタレンスルホン酸第二鉄に対して3.51%である。
実施例9
リン酸ジブチル300gに代えて、亜リン酸200gを添加した以外は、すべて実施例1と同様の操作を行って、酸化剤兼ドーパント溶液を調製した。この実施例9の酸化剤兼ドーパント溶液における亜リン酸の添加量は、ナフタレンスルホン酸第二鉄に対して3.51%である。
実施例10
リン酸ジブチル300gに代えて、亜リン酸ジブチル300gを添加した以外は、すべて実施例1と同様の操作を行って、酸化剤兼ドーパント溶液を調製した。この実施例10の酸化剤兼ドーパント溶液における亜リン酸ジブチルの添加量は、ナフタレンスルホン酸第二鉄に対して5.26%である。
実施例11
リン酸ジブチル300gに代えて、亜リン酸トリブチル300gを添加した以外は、すべて実施例1と同様の操作を行って、酸化剤兼ドーパント溶液を調製した。この実施例11の酸化剤兼ドーパント溶液における亜リン酸トリブチルの添加量は、ナフタレンスルホン酸第二鉄に対して5.26%である。
実施例12
リン酸ジブチル300gに代えて、ホウ酸200gを添加した以外は、すべて実施例1と同様の操作を行って、酸化剤兼ドーパント溶液を調製した。この実施例12の酸化剤兼ドーパント溶液におけるホウ酸の添加量は、ナフタレンスルホン酸第二鉄に対して3.51%である。
実施例13
リン酸ジブチル300gに代えて、ホウ酸トリブチル200gを添加した以外は、すべて実施例1と同様の操作を行って、酸化剤兼ドーパント溶液を調製した。この実施例13の酸化剤兼ドーパント溶液におけるホウ酸トリブチルの添加量は、ナフタレンスルホン酸第二鉄に対して3.51%である。
実施例14
リン酸ジブチル300gに代えて、リン酸ジエチルヘキシル300gを添加した以外は、すべて実施例1と同様の操作を行って、酸化剤兼ドーパント溶液を調製した。この実施例14の酸化剤兼ドーパント溶液におけるリン酸ジエチルヘキシルの添加量は、ナフタレンスルホン酸第二鉄に対して5.26%である。
実施例15
リン酸ジブチル300gに代えて、ジチオリン酸200gを添加した以外は、すべて実施例1と同様の操作を行って、酸化剤兼ドーパント溶液を調製した。この実施例15の酸化剤兼ドーパント溶液におけるジチオリン酸の添加量は、ナフタレンスルホン酸第二鉄に対して3.51%である。
実施例16
リン酸ジブチル300gに代えて、ジチオリン酸ジエチルヘキシル200gを添加した以外は、すべて実施例1と同様の操作を行って、酸化剤兼ドーパント溶液を調製した。この実施例16の酸化剤兼ドーパント溶液におけるジチオリン酸ジエチルヘキシルの添加量は、ナフタレンスルホン酸第二鉄に対して3.51%である。
実施例17
リン酸ジブチル300gに代えて、チオリン酸200gを添加した以外は、すべて実施例1と同様の操作を行って、酸化剤兼ドーパント溶液を調製した。この実施例17の酸化剤兼ドーパント溶液におけるチオリン酸の添加量は、ナフタレンスルホン酸第二鉄に対して3.51%である。
実施例18
リン酸ジブチル300gに代えて、チオリン酸ジエチル300gを添加した以外は、すべて実施例1と同様の操作を行って、酸化剤兼ドーパント溶液を調製した。この実施例18の酸化剤兼ドーパント溶液におけるチオリン酸ジエチルの添加量は、ナフタレンスルホン酸第二鉄に対して5.26%である。
実施例19
リン酸ジブチル300gに代えて、リン酸ジメチル200gを添加した以外は、すべて実施例1と同様の操作を行って、酸化剤兼ドーパント溶液を調製した。この実施例19の酸化剤兼ドーパント溶液におけるリン酸ジメチルの添加量は、ナフタレンスルホン酸第二鉄に対して3.51%である。
実施例20
リン酸ジブチル300gに代えて、リン酸ジエチル200gを添加した以外は、すべて実施例1と同様の操作を行って、酸化剤兼ドーパント溶液を調製した。この実施例20の酸化剤兼ドーパント溶液におけるリン酸ジエチルの添加量は、ナフタレンスルホン酸第二鉄に対して3.51%である。
実施例21
リン酸ジブチル300gに代えて、リン酸ジプロピル250gを添加した以外は、すべて実施例1と同様の操作を行って、酸化剤兼ドーパント溶液を調製した。この実施例21の酸化剤兼ドーパント溶液におけるリン酸ジプロピルの添加量は、ナフタレンスルホン酸第二鉄に対して4.39%である。
実施例22
リン酸ジブチル300gに代えて、リン酸ジベンジル570gを添加した以外は、すべて実施例1と同様の操作を行って、酸化剤兼ドーパント溶液を調製した。この実施例22の酸化剤兼ドーパント溶液におけるリン酸ジベンジルの添加量は、ナフタレンスルホン酸第二鉄に対して10.00%である。
実施例23
リン酸ジブチル300gに代えて、リン酸ジフェニル250gを添加した以外は、すべて実施例1と同様の操作を行って、酸化剤兼ドーパント溶液を調製した。この実施例23の酸化剤兼ドーパント溶液におけるリン酸ジフェニルの添加量は、ナフタレンスルホン酸第二鉄に対して4.39%である。
実施例24
リン酸ジブチル300gに代えて、亜リン酸ジメチル200gを添加した以外は、すべて実施例1と同様の操作を行って、酸化剤兼ドーパント溶液を調製した。この実施例24の酸化剤兼ドーパント溶液における亜リン酸ジメチルの添加量は、ナフタレンスルホン酸第二鉄に対して3.51%である。
実施例25
リン酸ジブチル300gに代えて、亜リン酸ジエチル200gを添加した以外は、すべて実施例1と同様の操作を行って、酸化剤兼ドーパント溶液を調製した。この実施例25の酸化剤兼ドーパント溶液における亜リン酸ジエチルの添加量は、ナフタレンスルホン酸第二鉄に対して3.51%である。
実施例26
リン酸ジブチル300gに代えて、亜リン酸ジプロピル250gを添加した以外は、すべて実施例1と同様の操作を行って、酸化剤兼ドーパント溶液を調製した。この実施例26の酸化剤兼ドーパント溶液における亜リン酸ジプロピルの添加量は、ナフタレンスルホン酸第二鉄に対して4.39%である。
実施例27
リン酸ジブチル300gに代えて、亜リン酸ジベンジル350gを添加した以外は、すべて実施例1と同様の操作を行って、酸化剤兼ドーパント溶液を調製した。この実施例27の酸化剤兼ドーパント溶液における亜リン酸ジベンジルの添加量は、ナフタレンスルホン酸第二鉄に対して6.14%である。
実施例28
リン酸ジブチル300gに代えて、亜リン酸ジフェニル300gを添加した以外は、すべて実施例1と同様の操作を行って、酸化剤兼ドーパント溶液を調製した。この実施例28の酸化剤兼ドーパント溶液における亜リン酸ジフェニルの添加量は、ナフタレンスルホン酸第二鉄に対して5.26%である。
実施例29
リン酸ジブチル300gに代えて、リン酸エチル250gを添加した以外は、すべて実施例1と同様の操作を行って、酸化剤兼ドーパント溶液を調製した。この実施例29の酸化剤兼ドーパント溶液におけるリン酸エチルの添加量は、ナフタレンスルホン酸第二鉄に対して4.39%である。
実施例30
リン酸ジブチル300gに代えて、亜リン酸エチル250gを添加した以外は、すべて実施例1と同様の操作を行って、酸化剤兼ドーパント溶液を調製した。この実施例30の酸化剤兼ドーパント溶液における亜リン酸エチルの添加量は、ナフタレンスルホン酸第二鉄に対して4.39%である。
比較例1
リン酸ジブチル300gを添加しなかった以外は、すべて実施例1と同様の操作を行って、酸化剤兼ドーパント溶液を調製した。
上記のように調製した実施例1〜30および比較例1の酸化剤兼ドーパント溶液の特性評価は、それらを用いて導電性高分子を製造し、その導電性高分子を電解質として用いて製造した実施例31〜60および比較例2のタンタル電解コンデンサの特性を測定することによって行う。
〔タンタル電解コンデンサでの評価(1)〕
実施例31
このタンタル電解コンデンサのコンデンサ素子としては定格電圧が16Vで、ESRが20mΩ以下、静電容量が150μF以上、漏れ電流が100μA以下になるよう設計したタンタル焼結体を用いた。
上記コンデンサ素子を3,4−エチレンジオキシチオフェンとブチル化エチレンジオキシチオフェンとを質量比4:6で混合した混合液20mlに対してエタノールを80ml添加して調製したモノマー溶液に浸漬し、1分後に引き上げ、室温で10分間乾燥した。その後、上記コンデンサ素子を実施例1の酸化剤兼ドーパント溶液500gにエタノールを500g添加して希釈した酸化剤兼ドーパントの希釈溶液に浸漬し、30秒後に引き上げ、室温で80分間放置して重合を行って導電性高分子層を形成した。その後、純水中に上記のようにして形成した導電性高分子層を有するコンデンサ素子を浸漬し、30分間放置した後、引き上げて105℃で30分間乾燥した。この操作を10回繰り返した。その後、上記コンデンサ素子を実施例1の酸化剤兼ドーパント溶液に浸漬し、30秒後に引き上げ、50℃で10分間乾燥し、3,4−エチレンジオキシチオフェンとブチル化エチレンジオキシチオフェンとを質量比4:6で混合した混合液に浸漬し、1分後に引き上げ、室温で80分間放置して重合を行って導電性高分子層を形成した。その後、純水中に上記のようにして形成した導電性高分子層を有するコンデンサ素子を浸漬し、30分間放置した後、引き上げて150℃で30分間乾燥した。この操作を3回繰り返した後、カーボンペースト、銀ペーストで導電性高分子からなる電解質層を覆い、外装材で外装して、実施例1のタンタル電解コンデンサを製造した。
実施例32〜60および比較例2
上記実施例1の酸化剤兼ドーパント溶液に代えて、実施例2〜30および比較例1の酸化剤兼ドーパント溶液をそれぞれ別々に用い、それ以外は実施例31と同様の操作を行って、それぞれの酸化剤兼ドーパント溶液を用いた実施例32〜60および比較例2のタンタル電解コンデンサを製造した。
上記のようにして製造した実施例31〜60および比較例2のタンタル電解コンデンサについてESRおよび静電容量を測定し、かつ、漏れ電流を測定した。その結果を、使用した酸化剤兼ドーパント溶液の種類と共に表1〜表2に示す。なお、ESR、静電容量および漏れ電流の測定方法は次の通りである。
ESR:
HEWLETT PACKARD社製のLCRメーター(4284A)を用い、25℃の条件下で、100kHzで測定する。
静電容量:
HEWLETT PACKARD社製のLCRメーター(4284A)を用い、25℃の条件下で、120Hzで測定する。
漏れ電流:
コンデンサに、25℃で16Vの電圧を60秒間印加した後、デジタルオシロスコープにて漏れ電流を測定する。
上記の測定は、各試料とも、10個ずつについて行い、ESRに関して表1〜表2に示す数値は、その10個の測定値の平均値を求め、小数点第2位を四捨五入して示したものであり、静電容量および漏れ電流に関して表1〜表2に示す数値は、その10個の測定値の平均値を求め、小数点以下を四捨五入して示したものである。そして、実施例31〜60で用いた酸化剤兼ドーパント溶液の種類はその実施例番号で示す。
Figure 0005788127
Figure 0005788127
表1および表2に示すように、実施例31〜60のタンタル電解コンデンサ(以下、これを簡略化して「コンデンサ」と表示する場合がある)は、ESRが15.0〜15.6mΩであって、20mΩ以下という設定ESRを満たし、静電容量が156〜166μFであって、150μF以上という設定静電容量を満たし、かつ、漏れ電流が14〜30μAであって、100μA以下という設定漏れ電流を満たすとともに、表2にその特性を示す比較例2のコンデンサに比べて、漏れ電流がはるかに少なかった。そして、実施例31〜60のコンデンサは、ESRや静電容量に関して、比較例2のコンデンサと同等またはそれより優れていて、それらESRや静電容量に関して、特性低下を招くことなく、比較例2のコンデンサに比べて、漏れ電流を大幅に低減することができた。
〔導電性高分子製造用酸化剤兼ドーパント溶液の調製(2)〕
この導電性高分子製造用酸化剤兼ドーパント溶液(以下、簡略化して、「酸化剤兼ドーパント溶液」という場合がある)の調製(2)では、実施例61〜91の酸化剤兼ドーパント溶液および比較例3〜4の酸化剤兼ドーパント溶液について示す。これらの酸化剤兼ドーパント溶液は、後記の実施例92〜122および比較例5〜6の巻回型アルミニウム電解コンデンサの製造にあたって使用するものである。
実施例61
5.7kgのナフタレンスルホン酸第二鉄(鉄とナフタレンスルホン酸とのモル比1:2.70)が溶解したエタノール溶液(水分含有量1%)を10kg調製した。
そして、上記ナフタレンスルホン酸第二鉄のエタノール溶液10kgを内容積が20Lの反応容器に入れ、次いで、リン酸ジブチル300gとグリセリンジグリシジルエーテル1kgとを添加した。そして、内容物の温度が80℃になるように加熱し、1時間還流を行って、酸化剤兼ドーパント溶液を調製した。
この実施例61の酸化剤兼ドーパント溶液におけるリン酸ジブチルの添加量はナフタレンスルホン酸第二鉄に対して5.26%であり、グリセリンジグリシジルエーテルの添加量はナフタレンスルホン酸第二鉄に対して17.54%である。
実施例62
5.7kgのナフタレンスルホン酸第二鉄が溶解したエタノール溶液10kgに代えて、4.7kgのナフタレンスルホン酸第二鉄(鉄とナフタレンスルホン酸とのモル比1:2.70)と1kgのメタンスルホン酸第二鉄(鉄とメタンスルホン酸とのモル比1:2.70)とが溶解したエタノール溶液(水分含有量1%)10kgを用いた以外は、すべて実施例61と同様の操作を行って、酸化剤兼ドーパント溶液を調製した。
この実施例62の酸化剤兼ドーパント溶液には、実施例61と同様に、リン酸ジブチル300gとグリセリンジグリシジルエーテル1kgとが添加されているが、このリン酸ジブチルの添加量はナフタレンスルホン酸第二鉄とメタンスルホン酸第二鉄とからなる有機スルホン酸第二鉄に対して5.26%であり、グリセリンジグリシジルエーテルの添加量はナフタレンスルホン酸第二鉄とメタンスルホン酸第二鉄とからなる有機スルホン酸第二鉄に対して17.54%である。
実施例63
5.7kgのナフタレンスルホン酸第二鉄が溶解したエタノール溶液10kgに代えて、4.7kgのパラトルエンスルホン酸第二鉄(鉄とパラトルエンスルホン酸とのモル比1:2.70)と1kgのメタンスルホン酸第二鉄(鉄とメタンスルホン酸とのモル比1:2.70)とが溶解したエタノール溶液(水分含有量1%)10kgを用いた以外は、すべて実施例61と同様の操作を行って、酸化剤兼ドーパント溶液を調製した
この実施例63の酸化剤兼ドーパント溶液には、実施例61と同様に、リン酸ジブチルが300gとグリセリンジグリシジルエーテル1kgとが添加されているが、このリン酸ジブチルの添加量はパラトルエンスルホン酸第二鉄とメタンスルホン酸第二鉄とからなる有機スルホン酸第二鉄に対して5.26%であり、グリセリンジグリシジルエーテルの添加量はパラトルエンスルホン酸第二鉄とメタンスルホン酸第二鉄とからなる有機スルホン酸第二鉄に対して17.54%である。
実施例64
5.7kgのナフタレンスルホン酸第二鉄が溶解したエタノール溶液10kgに代えて、4.7kgのナフタレンスルホン酸第二鉄(鉄とナフタレンスルホン酸とのモル比1:2.70)と1kgのパラトルエンスルホン酸第二鉄(鉄とパラトルエンスルホン酸とのモル比1:2.70)とが溶解したエタノール溶液(水分含有量1%)10kgを用いた以外は、すべて実施例61と同様の操作を行って、酸化剤兼ドーパント溶液を調製した。
この実施例64の酸化剤兼ドーパント溶液には、実施例61と同様に、リン酸ジブチル300gとグリセリンジグリシジルエーテル1kgとが添加されているが、このリン酸ジブチルの添加量はナフタレンスルホン酸第二鉄とパラトルエンスルホン酸第二鉄とからなる有機スルホン酸第二鉄に対して5.26%であり、グリセリンジグリシジルエーテルの添加量はナフタレンスルホン酸第二鉄とパラトルエンスルホン酸第二鉄とからなる有機スルホン酸第二鉄に対して17.54%である。
実施例65
リン酸ジブチル300gとグリセリンジグリシジルエーテル1kgとに代えて、リン酸ジエチルヘキシル300gとクレジルグリシジルエーテル1kgとを添加した以外は、すべて実施例61と同様の操作を行って、酸化剤兼ドーパント溶液を調製した。
この実施例65の酸化剤兼ドーパント溶液におけるリン酸ジエチルヘキシルの添加量はナフタレンスルホン酸第二鉄に対して5.26%であり、クレジルグリシジルエーテルの添加量はナフタレンスルホン酸第二鉄に対して17.54%である。
実施例66
リン酸ジブチル300gとグリセリンジグリシジルエーテル1kgとに代えて、リン酸ジエチルヘキシル300gとメタクリル酸グリシジル1kgとを添加した以外は、すべて実施例61と同様の操作を行って、酸化剤兼ドーパント溶液を調製した。
この実施例66の酸化剤兼ドーパント溶液におけるリン酸ジエチルヘキシルの添加量はナフタレンスルホン酸第二鉄に対して5.26%であり、メタクリル酸グリシジルの添加量はナフタレンスルホン酸第二鉄に対して17.54%である。
実施例67
リン酸ジブチル300gとグリセリンジグリシジルエーテル1kgとに代えて、リン酸ジエチルヘキシル300gとメタクリル酸グリシジル500gと2−(3,4−エポキシシクロヘキシル)エチルトリメトキシシラン500gとを添加した以外は、すべて実施例61と同様の操作を行って、酸化剤兼ドーパント溶液を調製した。
この実施例67の酸化剤兼ドーパント溶液におけるリン酸ジエチルヘキシルの添加量はナフタレンスルホン酸第二鉄に対して5.26%であり、メタクリル酸グリシジルの添加量はナフタレンスルホン酸第二鉄に対して8.77%であり、2−(3,4−エポキシシクロヘキシル)エチルトリメトキシシランの添加量はナフタレンスルホン酸第二鉄に対して8.77%である。
実施例68
リン酸ジブチル300gに代えて、リン酸ジブチル500gを添加した以外は、すべて実施例61と同様の操作を行って、酸化剤兼ドーパント溶液を調製した。
この実施例68の酸化剤兼ドーパント溶液におけるリン酸ジブチルの添加量はナフタレンスルホン酸第二鉄に対して8.77%である。そして、この実施例68の酸化剤兼ドーパント溶液には、実施例61と同様に、グリセリンジグリシジルエーテルが1kg添加されているが、そのグリセリンジグリシジルエーテルのナフタレンスルホン酸第二鉄に対する添加量は17.54%である。
実施例69
リン酸ジブチル300gに代えて、リン酸ジブチル100gを添加した以外は、すべて実施例61と同様の操作を行って、酸化剤兼ドーパント溶液を調製した。
この実施例69の酸化剤兼ドーパント溶液におけるリン酸ジブチルの添加量はナフタレンスルホン酸第二鉄に対して1.75%である。そして、この実施例69の酸化剤兼ドーパント溶液には、実施例61と同様に、グリセリンジグリシジルエーテルが1kg添加されているが、そのグリセリンジグリシジルエーテルのナフタレンスルホン酸第二鉄に対する添加量は17.54%である。
実施例70
リン酸ジブチル300gに代えて、リン酸200gを添加した以外は、すべて実施例61と同様の操作を行って、酸化剤兼ドーパント溶液を調製した。
この実施例70の酸化剤兼ドーパント溶液におけるリン酸の添加量はナフタレンスルホン酸第二鉄に対して3.51%である。そして、この実施例70の酸化剤兼ドーパント溶液には、実施例61と同様に、グリセリンジグリシジルエーテルが1kg添加されているが、そのグリセリンジグリシジルエーテルのナフタレンスルホン酸第二鉄に対する添加量は17.54%である。
実施例71
リン酸ジブチル300gに代えて、亜リン酸200gを添加した以外は、すべて実施例61と同様の操作を行って、酸化剤兼ドーパント溶液を調製した。
この実施例71の酸化剤兼ドーパント溶液における亜リン酸の添加量はナフタレンスルホン酸第二鉄に対して3.51%である。そして、この実施例71の酸化剤兼ドーパント溶液には、実施例61と同様に、グリセリンジグリシジルエーテルが1kg添加されているが、そのグリセリンジグリシジルエーテルのナフタレンスルホン酸第二鉄に対する添加量は17.54%である。
実施例72
リン酸ジブチル300gに代えて、亜リン酸ジブチル300gを添加した以外は、すべて実施例61と同様の操作を行って、酸化剤兼ドーパント溶液を調製した。
この実施例72の酸化剤兼ドーパント溶液における亜リン酸ジブチルの添加量はナフタレンスルホン酸第二鉄に対して5.26%である。そして、この実施例72の酸化剤兼ドーパント溶液には、実施例61と同様に、グリセリンジグリシジルエーテルが1kg添加されているが、そのグリセリンジグリシジルエーテルのナフタレンスルホン酸第二鉄に対する添加量は17.54%である。
実施例73
リン酸ジブチル300gに代えて、亜リン酸トリブチル300gを添加した以外は、すべて実施例61と同様の操作を行って、酸化剤兼ドーパント溶液を調製した。
この実施例73の酸化剤兼ドーパント溶液における亜リン酸トリブチルの添加量は、ナフタレンスルホン酸第二鉄に対して5.26%である。そして、この実施例73の酸化剤兼ドーパント溶液には、実施例61と同様に、グリセリンジグリシジルエーテルが1kg添加されているが、そのグリセリンジグリシジルエーテルのナフタレンスルホン酸第二鉄に対する添加量は17.54%である。
実施例74
リン酸ジブチル300gに代えて、ホウ酸200gを添加した以外は、すべて実施例61と同様の操作を行って、酸化剤兼ドーパント溶液を調製した。
この実施例74の酸化剤兼ドーパント溶液におけるホウ酸の添加量はナフタレンスルホン酸第二鉄に対して3.51%である。そして、この実施例74の酸化剤兼ドーパント溶液には、実施例61と同様に、グリセリンジグリシジルエーテルが1kg添加されているが、そのグリセリンジグリシジルエーテルのナフタレンスルホン酸第二鉄に対する添加量は17.54%である。
実施例75
リン酸ジブチル300gとグリセリンジグリシジルエーテル1kgとに代えて、リン酸トリブチル300gとメタクリル酸グリシジル1kgとを添加した以外は、すべて実施例61と同様の操作を行って、酸化剤兼ドーパント溶液を調製した。
この実施例75の酸化剤兼ドーパント溶液におけるリン酸トリブチルの添加量はナフタレンスルホン酸第二鉄に対して5.26%であり、メタクリル酸グリシジルの添加量はナフタレンスルホン酸第二鉄に対して17.54%である。
実施例76
リン酸ジブチル300gとグリセリンジグリシジルエーテル1kgに代えて、ジチオリン酸200gと2−(3,4−エポキシシクロヘキシル)エチルトリメトキシシラン1kgとを添加した以外は、すべて実施例61と同様の操作を行って、酸化剤兼ドーパント溶液を調製した。
この実施例76の酸化剤兼ドーパント溶液におけるジチオリン酸の添加量はナフタレンスルホン酸第二鉄に対して3.51%であり、2−(3,4−エポキシシクロヘキシル)エチルトリメトキシシランのナフタレンスルホン酸第二鉄に対する添加量は17.54%である。
実施例77
リン酸ジブチル300gとグリセリンジグリシジルエーテル1kgとに代えて、ジチオリン酸ジエチルヘキシル200gと2−(3,4−エポキシシクロヘキシル)エチルトリメトキシシラン1kgとを添加した以外は、すべて実施例61と同様の操作を行って、酸化剤兼ドーパント溶液を調製した。
この実施例77の酸化剤兼ドーパント溶液におけるジチオリン酸ジエチルヘキシルの添加量はナフタレンスルホン酸第二鉄に対して3.51%であり、2−(3,4−エポキシシクロヘキシル)エチルトリメトキシシランのナフタレンスルホン酸第二鉄に対する添加量は17.54%である。
実施例78
リン酸ジブチル300gとグリセリンジグリシジルエーテル1kgに代えて、チオリン酸200gと2−(3,4−エポキシシクロヘキシル)エチルトリメトキシシラン1kgとを添加した以外は、すべて実施例61と同様の操作を行って、酸化剤兼ドーパント溶液を調製した。
この実施例78の酸化剤兼ドーパント溶液におけるチオリン酸の添加量はナフタレンスルホン酸第二鉄に対して3.51%であり、2−(3,4−エポキシシクロヘキシル)エチルトリメトキシシランのナフタレンスルホン酸第二鉄に対する添加量は17.54%である。
実施例79
リン酸ジブチル300gとグリセリンジグリシジルエーテル1kgとに代えて、チオリン酸ジエチル300gと2−(3,4−エポキシシクロヘキシル)エチルトリメトキシシラン1kgとを添加した以外は、すべて実施例61と同様の操作を行って、酸化剤兼ドーパント溶液を調製した。
この実施例79の酸化剤兼ドーパント溶液におけるチオリン酸ジエチルの添加量はナフタレンスルホン酸第二鉄に対して5.26%であり、2−(3,4−エポキシシクロヘキシル)エチルトリメトキシシランのナフタレンスルホン酸第二鉄に対する添加量は17.54%である。
実施例80
リン酸ジブチル300gとグリセリンジグリシジルエーテル1kgとに代えて、リン酸ジメチル200gと3−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン1kgとを添加した以外は、すべて実施例61と同様の操作を行って、酸化剤兼ドーパント溶液を調製した。
この実施例80の酸化剤兼ドーパント溶液におけるリン酸ジメチルの添加量はナフタレンスルホン酸第二鉄に対して3.51%であり、3−グリシドキシプロピルトリメトキシシランの添加量はナフタレンスルホン酸第二鉄に対して17.54%である。
実施例81
リン酸ジブチル300gとグリセリンジグリシジルエーテル1kgとに代えて、リン酸ジエチル200gと信越化学株式会社製のエポキシポリシロキサン「X−41−1053」(商品名)1kgとを添加した以外は、すべて実施例61と同様の操作を行って、酸化剤兼ドーパント溶液を調製した。
この実施例81の酸化剤兼ドーパント溶液におけるリン酸ジエチルの添加量はナフタレンスルホン酸第二鉄に対して3.51%であり、上記エポキシポリシロキサン「X−41−1053」(商品名)のナフタレンスルホン酸第二鉄に対する添加量は17.54%である。
実施例82
リン酸ジブチル300gとグリセリンジグリシジルエーテル1kgとに代えて、リン酸ジプロピル250gと信越化学株式会社製のエポキシポリシロキサン「X−41−1056」(商品名)1kgとを添加した以外は、すべて実施例61と同様の操作を行って、酸化剤兼ドーパント溶液を調製した。
この実施例82の酸化剤兼ドーパント溶液におけるリン酸ジプロピルの添加量はナフタレンスルホン酸第二鉄に対して4.39%であり、上記エポキシポリシロキサン「X−41−1056」(商品名)のナフタレンスルホン酸第二鉄に対する添加量は17.54%である。
実施例83
リン酸ジブチル300gとグリセリンジグリシジルエーテル1kgとに代えて、リン酸ジベンジル570gと2−(3,4−エポキシシクロヘキシル)エチルトリメトキシシラン1kgとを添加した以外は、すべて実施例61と同様の操作を行って、酸化剤兼ドーパント溶液を調製した。
この実施例83の酸化剤兼ドーパント溶液におけるリン酸ジベンジルの添加量はナフタレンスルホン酸第二鉄に対して10.00%であり、2−(3,4−エポキシシクロヘキシル)エチルトリメトキシシランの添加量はナフタレンスルホン酸第二鉄に対して17.54%である。
実施例84
リン酸ジブチル300gとグリセリンジグリシジルエーテル1kgとに代えて、リン酸ジフェニル250gと2−(3,4−エポキシシクロヘキシル)エチルトリメトキシシラン1kgとを添加した以外は、すべて実施例61と同様の操作を行って、酸化剤兼ドーパント溶液を調製した。
この実施例84の酸化剤兼ドーパント溶液におけるリン酸ジフェニルの添加量はナフタレンスルホン酸第二鉄に対して4.39%であり、2−(3,4−エポキシシクロヘキシル)エチルトリメトキシシランの添加量はナフタレンスルホン酸第二鉄に対して17.54%である。
実施例85
リン酸ジブチル300gとグリセリンジグリシジルエーテル1kgとに代えて、亜リン酸ジメチル200gと2−(3,4−エポキシシクロヘキシル)エチルトリメトキシシラン1kgとを添加した以外は、すべて実施例61と同様の操作を行って、酸化剤兼ドーパント溶液を調製した。
この実施例85の酸化剤兼ドーパント溶液における亜リン酸ジメチルの添加量はナフタレンスルホン酸第二鉄に対して3.51%であり、2−(3,4−エポキシシクロヘキシル)エチルトリメトキシシランの添加量はナフタレンスルホン酸第二鉄に対して17.54%である。
実施例86
リン酸ジブチル300gとグリセリンジグリシジルエーテル1kgとに代えて、亜リン酸ジエチル200gと2−(3,4−エポキシシクロヘキシル)エチルトリメトキシシラン1kgとを添加した以外は、すべて実施例61と同様の操作を行って、酸化剤兼ドーパント溶液を調製した。
この実施例86の酸化剤兼ドーパント溶液における亜リン酸ジエチルの添加量はナフタレンスルホン酸第二鉄に対して3.51%であり、2−(3,4−エポキシシクロヘキシル)エチルトリメトキシシランの添加量はナフタレンスルホン酸第二鉄に対して17.54%である。
実施例87
リン酸ジブチル300gとグリセリンジグリシジルエーテル1kgとに代えて、亜リン酸ジプロピル250gと2−(3,4−エポキシシクロヘキシル)エチルトリメトキシシラン1kgとを添加した以外は、すべて実施例61と同様の操作を行って、酸化剤兼ドーパント溶液を調製した。
この実施例87の酸化剤兼ドーパント溶液における亜リン酸ジプロピルの添加量はナフタレンスルホン酸第二鉄に対して4.39%であり、2−(3,4−エポキシシクロヘキシル)エチルトリメトキシシランのナフタレンスルホン酸第二鉄に対する添加量17.54%である。
実施例88
リン酸ジブチル300gとグリセリンジグリシジルエーテル1kgとに代えて、亜リン酸ジベンジル350gと2−(3,4−エポキシシクロヘキシル)エチルトリメトキシシラン1kgとを添加した以外は、すべて実施例61と同様の操作を行って、酸化剤兼ドーパント溶液を調製した。
この実施例88の酸化剤兼ドーパント溶液における亜リン酸ジベンジルの添加量はナフタレンスルホン酸第二鉄に対して6.14%であり、2−(3,4−エポキシシクロヘキシル)エチルトリメトキシシランの添加量はナフタレンスルホン酸第二鉄に対して17.54%である。
実施例89
リン酸ジブチル300gとグリセリンジグリシジルエーテル1kgとに代えて、亜リン酸ジフェニル300gと2−(3,4−エポキシシクロヘキシル)エチルトリメトキシシラン1kgとを添加した以外は、すべて実施例61と同様の操作を行って、酸化剤兼ドーパント溶液を調製した。
この実施例89の酸化剤兼ドーパント溶液における亜リン酸ジフェニルの添加量はナフタレンスルホン酸第二鉄に対して5.26%であり、2−(3,4−エポキシシクロヘキシル)エチルトリメトキシシランの添加量はナフタレンスルホン酸第二鉄に対して17.54%である。
実施例90
リン酸ジブチル300gとグリセリンジグリシジルエーテル1kgとに代えて、リン酸エチル250gと2−(3,4−エポキシシクロヘキシル)エチルトリメトキシシラン1kgとを添加した以外は、すべて実施例61と同様の操作を行って、酸化剤兼ドーパント溶液を調製した。
この実施例90の酸化剤兼ドーパント溶液におけるリン酸エチルの添加量はナフタレンスルホン酸第二鉄に対して4.39%であり、2−(3,4−エポキシシクロヘキシル)エチルトリメトキシシランの添加量はナフタレンスルホン酸第二鉄に対して17.54%である。
実施例91
リン酸ジブチル300gとグリセリンジグリシジルエーテル1kgとに代えて、亜リン酸エチル250と2−(3,4−エポキシシクロヘキシル)エチルトリメトキシシラン1kgとを添加した以外は、すべて実施例61と同様の操作を行って、酸化剤兼ドーパント溶液を調製した。
この実施例91の酸化剤兼ドーパント溶液における亜リン酸エチルの添加量はナフタレンスルホン酸第二鉄に対して4.39%であり、2−(3,4−エポキシシクロヘキシル)エチルトリメトキシシランの添加量はナフタレンスルホン酸第二鉄に対して添加量17.54%である。
比較例3
濃度が57%のナフタレンスルホン酸第二鉄(鉄とナフタレンスルホン酸とのモル比1:2.70)のエタノール溶液(水分含有量1%)を10kg調製して、これを比較例3の酸化剤兼ドーパント溶液とした。なお、この比較例3の酸化剤兼ドーパント溶液は巻回型アルミニウム電解コンデンサの製造に際して使用するものであるが、その組成は前記比較例1の酸化剤兼ドーパント溶液と同じものであり、この比較例3の酸化剤兼ドーパント溶液と、実施例61の酸化剤兼ドーパント溶液とを対比すると、この比較例3の酸化剤兼ドーパント溶液には、リン酸ジブチルが添加されておらず、グリセリンジグリシジルエーテルも添加されていない。
比較例4
リン酸ジブチル300gを添加しなかった以外は、すべて実施例61と同様の操作を行って、酸化剤兼ドーパント溶液を調製した。この比較例4の酸化剤兼ドーパント溶液は、実施例61の酸化剤兼ドーパント溶液と同様に、グリセリンジグリシジルエーテルがナフタレンスルホン酸第二鉄に対して17.54%添加されているが、リン酸ジブチルは添加されていない。
上記のように調製した実施例61〜91および比較例3〜4の酸化剤兼ドーパント溶液の特性評価は、それらを用いて導電性高分子を製造し、その導電性高分子を電解質として用いて製造した実施例92〜122および比較例5〜6の巻回型アルミニウム電解コンデンサの特性を測定することによって行う。
〔巻回型アルミニウム電解コンデンサでの評価(1)〕
実施例92
この実施例92では、実施例61の酸化剤兼ドーパント溶液を用いて導電性高分子を製造し、その導電性高分子を電解質として用いて巻回型アルミニウム電解コンデンサを製造する例を示す。
アルミニウム箔の表面をエッチング処理し、そのエッチング処理後のアルミニウム箔を12%アンモニウム水溶液中に浸漬し、そのアンモニウム水溶液中のアルミニウム箔に75Vの電圧を印加してアルミニウム箔の表面にアルミニウムの酸化被膜からなる誘電体層を形成して陽極とし、その陽極にリード端子を取り付け、また、アルミニウム箔からなる陰極にリード端子を取り付け、それらのリード端子付き陽極と陰極とをセパレータを介して巻回して、設定ESRが30mΩ以下で、設定静電容量が50μF以上で、設定漏れ電流が100μA以下、設定破壊電圧が50V以上の巻回型アルミニウム電解コンデンサ製造用のコンデンサ素子を作製した。
上記コンデンサ素子を、3,4−エチレンジオキシチオフェンとブチル化エチレンジオキシチオフェンとを質量比4:6で混合した混合液20mlに対してエタノールを80ml添加して調製したモノマー溶液に1分間浸漬し、引き上げた後、50℃で10分間乾燥した。その後、上記コンデンサ素子を実施例61の酸化剤兼ドーパント溶液100ml中に15秒間浸漬し、引き上げた後、70℃で2時間、180℃で1時間加熱することによって、モノマーを重合して、3,4−エチレンジオキシチオフェンとブチル化エチレンジオキシチオフェンとの共重合体をポリマー骨格とする導電性高分子からなる電解質層を形成し、それを外装材で外装して、実施例92の巻回型アルミニウム電解コンデンサを製造した。
実施例93〜122および比較例5〜6
上記実施例61の酸化剤兼ドーパント溶液に代えて、実施例62〜91および比較例3〜4の酸化剤兼ドーパント溶液をそれぞれ別々に用い、それ以外は実施例92と同様の操作を行って、それぞれの酸化剤兼ドーパント溶液を用いた実施例93〜122および比較例5〜6の巻回型アルミニウム電解コンデンサを製造した。
上記のようにして製造した実施例92〜122および比較例5〜6の巻回型アルミニウム電解コンデンサ(以下、簡略化して、「コンデンサ」という場合がある)について、ESR、静電容量、漏れ電流および破壊電圧を測定した。その結果を表3および表4に示す。なお、ESR、静電容量および漏れ電流の測定方法は前記と同様であり、その表3〜表4への表示方法もESRに関して小数点以下を四捨五入して示した以外は前記表1の場合と同様である。破壊電圧は松定プレシジョン社製のPRk650−2.5を用いて25℃の条件下で電圧を1V/分の速度で上昇させることによって測定した。測定個数は各試料とも10個ずつであり、表3〜表4に示す破壊電圧値は10個の平均値を求め、小数点以下を四捨五入して示したものである。
Figure 0005788127
Figure 0005788127
表3〜表4に示すように、実施例92〜122のコンデンサは、ESRが17〜20mΩであって、30mΩ以下という設定ESRを満たし、静電容量が52〜55μFであって、50μF以上という設定静電容量を満たし、漏れ電流が3〜21μAであって、100μA以下という設定漏れ電流を満たし、破壊電圧が69〜72Vであって、50V以上という設定破壊電圧を満たすとともに、表4にその特性を示す比較例5〜6のコンデンサに比べて、漏れ電流が少なかった。
そして、この実施例92〜122のコンデンサは、ESRが比較例5〜6のコンデンサと同等またはそれより低く、静電容量が比較例5〜6のコンデンサと同等またはそれより高く、ESRや静電容量に関して特性低下を招くことなく、漏れ電流を比較例5〜6のコンデンサに比べて大幅に低減することができた。
また、破壊電圧に関しても、実施例92〜122のコンデンサは高く、優れた耐電圧性が要求される巻回型アルミニウム電解コンデンサにおいても、本発明の酸化剤兼ドーパントを用いて製造した導電性高分子を電解質として用いて製造した巻回型アルミニウム電解コンデンサは、充分にその要求に応え得るものであることが明らかであった。
〔巻回型アルミニウム電解コンデンサの評価(2)〕
この巻回型アルミニウム電解コンデンサの評価(2)では、前記の巻回型アルミニウム電解コンデンサの評価(1)の場合とはモノマーを変えて製造した実施例123〜125の巻回型アルミニウム電解コンデンサのコンデンサ特性について示す。
実施例123
3,4−エチレンジオキシチオフェンとブチル化エチレンジオキシチオフェンとを質量比4:6で混合したモノマー混合液に代えて、モノマーとしてブチル化エチレンジオキシチオフェンのみを用いた以外は、すべて実施例92と同様の操作を行って、実施例123の巻回型アルミニウム電解コンデンサを製造した。
実施例124
3,4−エチレンジオキシチオフェンとブチル化エチレンジオキシチオフェンとを質量比4:6で混合したモノマー混合液に代えて、モノマーとしてブチル化エチレンジオキシチオフェンのみを用いた以外は、すべて実施例97と同様の操作を行って、実施例124の巻回型アルミニウム電解コンデンサを製造した。
実施例125
3,4−エチレンジオキシチオフェンとブチル化エチレンジオキシチオフェンとを質量比4:6で混合したモノマー混合液に代えて、モノマーとしてブチル化エチレンジオキシチオフェンのみを用いた以外は、すべて実施例98と同様の操作を行って、実施例125の巻回型アルミニウム電解コンデンサを製造した。
比較例7
実施例61の酸化剤兼ドーパント溶液に代えて、比較例3の酸化剤兼ドーパント溶液を用いた以外は、実施例123と同様の操作を行って、比較例7の巻回型アルミニウム電解コンデンサを製造した。
比較例8
実施例61の酸化剤兼ドーパント溶液に代えて、比較例4の酸化剤兼ドーパント溶液を用いた以外は、実施例123と同様の操作を行って、比較例8の巻回型アルミニウム電解コンデンサを製造した。
上記のようにして製造した実施例123〜125および比較例7〜8の巻回型アルミニウム電解コンデンサ(以下、簡略化して、「コンデンサ」という場合がある)について、ESR、静電容量、漏れ電流および破壊電圧を測定した。その結果を表5に示す。なお、ESR、静電容量、漏れ電流および破壊電圧の測定方法は前記と同様であり、その表5への表示方法も前記表3の場合と同様である。
Figure 0005788127
表5に示すように、実施例123〜125のコンデンサは、ESRがいずれも20mΩであって、30mΩ以下という設定ESRを満たし、静電容量がいずれも52μFであって、50μF以上という静電容量を満たし、漏れ電流がいずれも1μAであって、100μA以下という設定漏れ電流を満たし、破壊電圧が72〜74Vであって、50V以上という設定破壊電圧を満たすとともに、比較例7〜8のコンデンサに比べて、漏れ電流が少なかった。
そして、この実施例123〜125のコンデンサは、ESRが比較例7〜8のコンデンサより若干低く、静電容量が比較例7〜8のコンデンサより若干高く、ESRや静電容量に関して特性低下を招くことなく、漏れ電流を比較例7〜8のコンデンサに比べて大幅に低減することができた。
また、破壊電圧に関しても、実施例123〜125のコンデンサは高く、優れた耐電圧性が要求される巻回型アルミニウム電解コンデンサにおいても、充分にその要求に応え得るものであった。
さらに、同じ酸化剤兼ドーパント溶液を用いた実施例間で比較すると、実施例123のコンデンサは、同様に実施例61の酸化剤兼ドーパント溶液を用いた実施例92のコンデンサに比べて、漏れ電流がより少なく、実施例124のコンデンサは、同様に実施例66の酸化剤兼ドーパント溶液を用いた実施例97のコンデンサに比べて、漏れ電流がより少なく、実施例125のコンデンサは、同様に実施例67の酸化剤兼ドーパント溶液を用いた実施例98のコンデンサに比べて、漏れ電流がより少なかった。つまり、モノマーとしてブチル化エチレンジオキシチオフェンのみを用いた実施例123、実施例124、実施例125のコンデンサは、それぞれ、モノマーとして、3,4−エチレンジオキシチオフェンとブチル化エチレンジオキシチオフェンとの質量比が4:6の混合液を用いた実施例92、実施例97、実施例98のコンデンサに比べて、漏れ電流がより少なかった。
〔タンタル電解コンデンサでの評価(2)〕
前記の実施例31〜60では、本発明の実施例1〜30の酸化剤兼ドーパント溶液を用いて、コンデンサ素子に、いわゆる「その場重合」により導電性高分子層を形成し、それを電解質とするタンタル電解コンデンサを製造し、その特性評価を〔タンタル電解コンデンサでの評価(1)〕として示したが、この〔タンタル電解コンデンサでの評価(2)〕では、コンデンサ素子に、まず、本発明の実施例1の酸化剤兼ドーパント溶液を用いて、いわゆる「その場重合」により導電性高分子層を形成して第1の電解質層とし、さらに、その第1の電解質層上にπ共役系導電性高分子の分散液を用いて形成した導電性高分子層を第2の電解質層または第2および第3の電解質層として製造したタンタル電解コンデンサについての特性評価を示す。
そこで、それらの実施例に先立ち、それらの実施例で用いるπ共役系導電性高分子の分散液〔I〕および〔II〕の製造例を示す。
導電性高分子の分散液(I)の製造例
内容積が2Lの攪拌機付きセパラブルフラスコに1Lの純水を入れ、そこにスチレンスルホン酸ナトリウム170gとアクリル酸ヒドロキシエチル30gとを添加した。そして、その溶液に酸化剤として過硫酸アンモニウムを1g添加して、スチレンスルホン酸とアクリル酸ヒドロキシエチルとの重合反応を12時間行った。この重合反応後の反応液を限外濾過装置〔ザルトリウス社製Vivaflow200(商品名)、分子量分画5万〕で処理して、液中の遊離の低分子成分を除去し、水を加えて濃度3%に調整した。
得られた液中のスチレンスルホン酸とアクリル酸ヒドロキシエチルとの共重合体の分子量をゲル濾過カラムを用いて測定したところ、デキストランを評品として見積もった重量平均分子量は、180,000であった。
このスチレンスルホン酸とアクリル酸ヒドロキシルエチルとの共重合体の3%水溶液600gを内容積1Lのステンレス鋼製容器に入れ、硫酸第一鉄・7水和物0.3gを添加し、その中に3,4−エチレンジオキシチオフェン4mLをゆっくり滴下した。
それらをステンレス鋼製の攪拌翼で攪拌し、容器に陽極を取り付け、攪拌翼の付け根に陰極を取り付け、1mA/cmの定電流で18時間電解酸化重合を行った。上記電解酸化重合後、水で6倍に希釈した後、超音波ホモジナイザー〔日本精機社製、US−T300(商品名)〕で2時間分散処理を行った。その後、オルガノ社製のカチオン交換樹脂アンバーライト120B(商品名)を100g添加し、1時間攪拌機で攪拌した。次いで、東洋濾紙社製の濾紙No.131で濾過し、このカチオン交換樹脂による処理と濾過を3回繰り返し行って、液中の鉄イオンなどのカチオン成分をすべて除去した。
上記処理後の液を孔径が1μmのフィルターに通し、その通過液を限外濾過装置〔ザルトリウス社製Vivaflow200(商品名)、分子量分画5万〕で処理して、液中の遊離の低分子成分を除去した。この処理後の液を水で希釈して濃度を2%に調整した液50gに対し、ジメチルスルホキシドを3g添加して導電性高分子の分散液(I)を得た。
導電性高分子の分散液(II)の製造例
3%スルホン化ポリエステル〔互応化学工業社製プラスコートZ−561(商品名)、重量平均分子量27,000〕水溶液200gを内容積1Lのビーカーに入れ、過硫酸アンモニウム2gを添加した後、スターラーで攪拌して溶解した。次いで、硫酸第二鉄の40%水溶液0.4gを添加し、攪拌しながら、その中に3,4−エチレンジオキシチオフェン3mLをゆっくり滴下し、24時間かけて、3,4−エチレンジオキシチオフェンの重合を行った。
上記重合後、水で4倍に希釈した後、超音波ホモジナイザー〔日本精機社製、US−T300(商品名)〕で30分間分散処理を行った。その後、オルガノ社製のカチオン交換樹脂アンバーライト120B(商品名)を100g添加し、1時間スターラーで攪拌し、次いで、東洋濾紙社製の濾紙No.131で濾過した。この分散から濾過までの操作を3回繰り返し行って、カチオン成分をすべて除去した。
上記濾液を孔径が1μmのフィルターを通し、通過液を限外濾過装置〔ザルトリウス社製Vivaflow200(商品名)、分子量分画5万〕により、遊離の低分子成分を除去した。この溶液に水を加えて濃度を5%に調整した液40gに対し、ジメチルスルホキシド4gを添加し、導電性高分子の分散液(II)を得た。
実施例126
この実施例126のタンタル電解コンデンサ用のコンデンサ素子としては、定格電圧が16Vで、ESRが20mΩ以下、静電容量が150μF以上、漏れ電流が100μA以下になるよう設計したタンタル焼結体を用いた。
上記コンデンサ素子を3,4−エチレンジオキシチオフェンとブチル化エチレンジオキシチオフェンとを質量比4:6で混合した混合液20mlに対してエタノールを80ml添加して調製したモノマー溶液に浸漬し、1分後に引き下げ、室温で10分間乾燥した。その後、上記コンデンサ素子を実施例1の酸化剤兼ドーパント溶液500gにエタノールを500g添加・混合して希釈した酸化剤兼ドーパントの希釈溶液に浸漬し、30秒後に引き上げ、室温で80分間放置して重合を行って導電性高分子層を形成した。その後、純水中に上記のようにして形成した導電性高分子層を有するコンデンサ素子を浸漬し、30分間放置した後、引き上げて70℃で30分間乾燥した。この操作を4回繰り返し行って、コンデンサ素子に、3,4−エチレンジオキシチオフェンとブチル化エチレンジオキシチオフェンとを質量比4:6で混合したモノマー混合物の「その場重合」による導電性高分子からなる第1の電解質層を形成した。この第1の電解質層を構成する導電性高分子の製造にあたって用いた実施例1の酸化剤兼ドーパント溶液には、前記のように、リン酸ジブチルがナフタレンスルホン酸第二鉄に対して5.26%添加されている。
次に、上記第1の電解質層を形成したコンデンサ素子を導電性高分子の分散液(II)に1分間浸漬し、引き出した後、150℃で30分間乾燥した。この操作を3回繰り返して、上記の「その場重合」による第1の電解質層上に導電性高分子の分散液(II)への含浸、乾燥に基づく第2の電解質層を形成した。
その後、上記電解質層をカーボンペースト、銀ペーストで覆い、外装材で外装して、実施例126のタンタル電解コンデンサを製造した。
実施例127
実施例126と同様のコンデンサ素子に、実施例126と同様に、実施例1の酸化剤兼ドーパントの希釈溶液を用い、3,4−エチレンジオキシチオフェンとブチル化エチレンジオキシチオフェンとを質量比4:6で混合したモノマー混合物を重合して製造した導電性高分子からなる第1の電解質層を形成した。
次に、上記第1の電解質層を有するコンデンサ素子を前記のように製造した導電性高分子の分散液(I)に2分間浸漬し、引き出した後、150℃で30分間乾燥した。この操作を2回繰り返し行って、上記の「その場重合」による第1の電解質層上に、導電性高分子の分散液(I)への含浸、乾燥に基づく第2の電解質層(以下、これを簡略化して「導電性高分子の分散液(I)に基づく第2の電解質層」という)を形成した。
さらに、上記コンデンサ素子を導電性高分子の分散液(II)に1分間浸漬し、引き出した後、150℃で30分間乾燥する操作を行って、導電性高分子の分散液(I)に基づく第2の電解質層上に導電性高分子の分散液(II)への含浸、乾燥に基づく第3の電解質層〔以下、これを簡略化して「導電性高分子の分散液(II)に基づく第3の電解質層」という〕を形成した。
そして、上記の電解質層をカーボンペースト、銀ペーストで覆い、外装材で外装して、実施例127のタンタル電解コンデンサを製造した。
上記のようにして製造した実施例126〜127のタンタル電解コンデンサ(以下、簡略化して、「コンデンサ」という場合がある)について、前記と同様に、ESR、静電容量および漏れ電流を測定した。その結果を酸化剤兼ドーパント溶液の種類と共に表6に示す。なお、ESR、静電容量および漏れ電流の表6への表示方法も前記表1の場合と同様である。
Figure 0005788127
表6に示すように、実施例126〜127のコンデンサは、ESRが14.4〜14.7mΩであって、20mΩ以下という設定ESRを満たし、静電容量が156〜158μFであって、150μF以上という設定静電容量を満たし、漏れ電流が4〜9μAであって、100μA以下という設定漏れ電流を満たしていた。
そして、これら実施例126〜127のコンデンサ(タンタル電解コンデンサ)と、それらと同様に、実施例1の酸化剤兼ドーパントを用いた実施例31のタンタル固体電解コンデンサとを比較すると、実施例126〜127のコンデンサは、実施例31のコンデンサに比べて、漏れ電流がより少なくなっていた。
すなわち、実施例31のコンデンサの漏れ電流は表1に示すように18μAであるのに対し、実施例126のコンデンサの漏れ電流は表6に示すように9μAであり、実施例127のコンデンサの漏れ電流は4μAであって、これら実施例126〜127のコンデンサの漏れ電流は、実施例31のコンデンサの漏れ電流より少なく、いわゆる「その場重合」による導電性高分子からなる第1の電解質層上にπ共役系導電性高分子の分散液から形成した導電性高分子からなる第2の電解質層または第2および3の電解質層を形成することによって、漏れ電流がより少なくなっていた。
〔巻回型アルミニウム電解コンデンサでの評価(3)〕
この巻回型アルミニウム電解コンデンサでの評価(3)では、リン酸エステルや亜リン酸エステルなどの無機酸エステル系添加剤をモノマーと混合し、そのモノマーと無機酸エステル系添加剤との混合物を電解コンデンサの製造工程中に有機スルホン酸第二鉄溶液と混合してモノマーの存在下で、本発明の導電性高分子製造用酸化剤兼ドーパント溶液に該当する有機スルホン酸第二鉄とリン酸エステルや亜リン酸エステルなどの無機酸エステル系添加剤とを含む導電性高分子製造用酸化剤兼ドーパント溶液を構成し、その導電性高分子製造用酸化剤ドーパント溶液でモノマーを重合して導電性高分子からなる電解質層を形成する工程を経て、巻回型アルミニウム電解コンデンサを製造して、その特性を評価する。
実施例128
アルミニウム箔の表面をエッチング処理し、そのエッチング処理後のアルミニウム箔を12%アンモニウム水溶液中に浸漬し、そのアンモニウム水溶液中のアルミニウム箔に75Vの電圧を印加してアルミニウム箔の表面にアルミニウムの酸化被膜からなる誘電体層を形成して陽極とし、その陽極にリード端子を取り付け、また、アルミニウム箔からなる陰極にリード端子を取り付け、それらのリード端子付き陽極と陰極とをセパレータを介して巻回して、設定ESRが30mΩ以下で、設定静電容量が50μF以上で、設定漏れ電流が100μA以下で、設定破壊電圧が50V以上で、素子内部の空隙体積が0.1mlの巻回型アルミニウム電解コンデンサ製造用のコンデンサ素子を準備した。
そして、3,4−エチレンジオキシチオフェンとブチル化エチレンジオキシチオフェンとを質量比4:6で混合したモノマー混合物20mlに対して、リン酸ジブチル4ml(このリン酸ジブチル4mlは、質量では、4.24gになる)とエタノール76mlとを添加してモノマー溶液を調製した。
また、5.7kgのナフタレンスルホン酸第二鉄(鉄とナフタレンスルホン酸とのモル比1:2.70)が溶解したエタノール溶液(水分含有量1%)を10kg調製し、そのナフタレンスルホン酸第二鉄のエタノール溶液10kgを内容積が20Lの反応容器に入れ、次いで、グリセリンジグリシジルエーテル1kgを添加した後、内容物の温度が80℃になるように加熱し、1時間還流を行って、酸化剤兼ドーパント溶液を調製した。
この酸化剤兼ドーパント溶液におけるグリセリンジグリシジルエーテルの添加量はナフタレンスルホン酸第二鉄に対して17.54%であり、この酸化剤兼ドーパント溶液は、実施例61の酸化剤兼ドーパント溶液からリン酸ジブチルを除外したものと同じ構成のものである。
そして、巻回型アルミニウム電解コンデンサの製造にあたっては、まず、前記のコンデンサ素子を上記のように調製したモノマー溶液100mlに60秒間浸漬し、引き上げた後、50℃で10分間乾燥した。この乾燥によって、エタノールはほぼ乾燥するため、コンデンサ素子内部の体積の24%がモノマーとリン酸ジブチルとで満たされ、そのうちの4%をリン酸ジブチルが占めることになる。
次に、上記コンデンサ素子を前記のように調製したリン酸ジブチルを含んでいない酸化剤兼ドーパント溶液100ml(質量で110g)中に上記コンデンサ素子を浸漬し、20秒後に引き上げた。この操作により、コンデンサ素子内部の体積の76%が酸化剤兼ドーパント溶液で満たされた。このコンデンサ素子の内部に充填された酸化剤兼ドーパント溶液は0.076mlであり、比重が1.1であることから、このコンデンサ素子の内部に充填された酸化剤兼ドーパント溶液の質量は0.0836gであり、この酸化剤兼ドーパントの各成分の組成比からナフタレンスルホン酸第二鉄の質量を求めると、コンデンサ素子の内部に充填されたナフタレンスルホン酸第二鉄の質量は0.0433gになる。これに対して、コンデンサ素子の内部に充填されたモノマーとリン酸ジブチルとの混合物は0.024mlであり、このモノマーとリン酸ジブチルとの混合物0.024ml中のリン酸ジブチルは0.004mlであって、このリン酸ジブチルの質量は前記より明らかなように0.00424gであることから、この実施例128において、コンデンサ素子の内部に充填されたナフタレンスルホン酸第二鉄とリン酸ジブチルとの関係は、質量基準でナフタレンスルホン酸第二鉄に対してリン酸ジブチルを9.79%添加した場合に相当する。
その後、70℃で2時間、180℃で1時間加熱することによって、モノマーを重合して、3,4−エチレンジオキシチオフェンとブチル化エチレンジオキシチオフェンとの共重合体をポリマー骨格とする導電性高分子からなる電解質層を形成し、それを外装材で外装して、実施例128の巻回型アルミニウム電解コンデンサを製造した。
実施例129
3.9kgのナフタレンスルホン酸第二鉄(鉄とナフタレンスルホン酸とのモル比1:2.70)が溶解したエタノール溶液(水分含有量1%)を9.32kg調製した。
そして、上記ナフタレンスルホン酸第二鉄のエタノール溶液にグリセリンジグリシジルエーテル0.68kgを添加し、内容物の温度が80℃になるように加熱し、1時間還流を行って、酸化剤兼ドーパント溶液を調製した。
また、3,4−エチレンジオキシチオフェンとブチル化エチレンジオキシチオフェンとを質量比4:6で混合したモノマー混合物20mlに対して、リン酸ジエチルヘキシル4ml(これはリン酸ジエチルヘキシルの質量として3.86gに相当する)とエタノール45mlとを添加してモノマー溶液を調製した。
次に、上記のように調製した酸化剤兼ドーパント溶液100ml中に実施例128で用いたものと同様のコンデンサ素子を30秒間浸漬し、引き上げた後、105℃で30分間乾燥した。この乾燥によって、エタノールはほぼ乾燥するため、コンデンサ素子内部の体積の約31%が酸化剤兼ドーパント溶液に由来するナフタレンスルホン酸第二鉄とグリセリンジグリシジルエーテルとの混合物で満たされた。このナフタレンスルホン酸第二鉄とグリセリンジグリシジルエーテルとの混合物の比重は約1.48であることから、コンデンサ素子の内部に充填されたナフタレンスルホン酸第二鉄とグリセリンジグリシジルエーテルとの混合物の質量は約0.046gであり、このナフタレンスルホン酸第二鉄とグリセリンジグリシジルエーテルとの混合物における各成分の組成比から、コンデンサ素子の内部に充填されたナフタレンスルホン酸第二鉄の質量を求めると約0.039gであった。その後、上記コンデンサ素子を前記のように調製したリン酸ジエチルヘキシルを含むモノマー溶液69mlに浸漬し、10秒後に引き上げた。この操作により、コンデンサ素子内部の体積の69%がモノマー溶液で満たされた。このようにしてコンデンサ素子の内部に充填されたモノマー溶液は0.069mlであり、このモノマー溶液中でリン酸ジエチルヘキシルの占める体積はモノマー溶液調製時のリン酸ジエチルエキシルの添加量から明らかなように0.004mlであり、このリン酸ジエチルヘキシルの質量は前記から明らかなように0.00386gであることから、この実施例129において、コンデンサ素子の内部に充填されたナフタレンスルホン酸第二鉄とリン酸ジエチルヘキシルとの関係は、質量基準でナフタレンスルホン酸第二鉄に対してリン酸ジエチルヘキシルを9.90%添加したものに相当する。
その後、70℃で2時間、180℃で1時間加熱することによって、モノマーを重合して、3,4−エチレンジオキシチオフェンとブチル化エチレンジオキシチオフェンとの共重合体をポリマー骨格とする導電性高分子からなる電解質層を形成し、それを外装材で外装して、実施例129の巻回型アルミニウム電解コンデンサを製造した。
実施例130
3,4−エチレンジオキシチオフェンとブチル化エチレンジオキシチオフェンとを質量比4:6で混合したモノマー混合物20mlに対して、リン酸ジフェニル4ml(これはリン酸ジフェニルの質量として3.04gに相当する)とを添加してモノマー溶液を調製した。
このモノマー溶液24mlと、実施例128で用いたものと同様の酸化剤兼ドーパント溶液76ml(質量で83.6g)とを混合した。得られた混合液100mlに実施例128で用いたものと同様のコンデンサ素子を浸漬し、30秒後に引き上げた。この操作により、コンデンサ素子の内部に酸化剤兼ドーパント溶液0.076mlとモノマー溶液0.024mlとが充填された。この酸化剤兼ドーパント溶液0.076mlの質量は前記から明らかなように0.0836であり、この酸化剤兼ドーパント溶液の各成分の組成比から、コンデンサ素子の内部に充填されたナフタレンスルホン酸第二鉄の質量を求めると0.0433gであった。これに対して、モノマー溶液0.024ml中のリン酸ジフェニルは0.004mlであり、このリン酸ジフェニル0.004mlの質量は前記のように0.00304gであることから、この実施例130において、コンデンサ素子の内部に充填されたナフタレンスルホン酸第二鉄とリン酸ジフェニルとの関係は、質量基準でナフタレンスルホン酸第二鉄に対してリン酸ジフェニルを7.02%添加したものに相当する。
その後、70℃で2時間、180℃で1時間加熱することによって、モノマーを重合して、3,4−エチレンジオキシチオフェンとブチル化エチレンジオキシチオフェンとの共重合体をポリマー骨格とする導電性高分子からなる電解質層を形成し、それを外装材で外装し、実施例130の巻回型アルミニウム電解コンデンサを製造した。
実施例131
リン酸ジブチルに代えて、亜リン酸ジブチルを用いた以外は、すべて実施例128と同様の操作を行って、実施例131の巻回型アルミニウム電解コンデンサを製造した。
実施例132
リン酸ジエチルヘキシルに代えて、亜リン酸ジエチルヘキシルを用いた以外は、すべて実施例129と同様の操作を行って、実施例132の巻回型アルミニウム電解コンデンサを製造した、
実施例133
リン酸ジフェニルに代えて、亜リン酸ジフェニルを用いた以外は、すべて実施例130と同様の操作を行って、実施例133の巻回型アルミニウム電解コンデンサを製造した。
上記のようにして製造した実施例128〜133の巻回型アルミニウム電解コンデンサ(以下、簡略化して、「コンデンサ」という場合がある)について、ESR、静電容量、漏れ電流および破壊電圧を測定した。その結果を表7に示す。なお、ESR、静電容量、漏れ電流および破壊電圧の測定方法は前記と同様であり、その表7への表示方法も前記表3の場合と同様である。
Figure 0005788127
表7に示すように、実施例128〜133のコンデンサは、ESRが17〜20mΩであって、30mΩ以下という設定ESRを満たし、静電容量が52〜55μFであって、50μF以上という設定静電容量を満たし、漏れ電流が5〜10μAであって、100μA以下という設定漏れ電流を満たし、破壊電圧が69〜72Vであって、50V以上という設定破壊電圧を満たしていた。そして、これら実施例128〜133のコンデンサは、表4にその特性を示す比較例5〜6のコンデンサに比べて、漏れ電流が少なく、かつ、破壊電圧が高かった。
〔巻回型アルミニウム電解コンデンサでの評価(4)〕
この巻回型アルミニウム電解コンデンサでの評価(4)では、本発明の導電性高分子製造用酸化剤兼ドーパント溶液を用いて合成した導電性高分子からなる電解質と、導電性補助液とを併用した巻回型アルミニウム電解コンデンサを製造し、その特性を評価する。
まず、それらの巻回型アルミニウム電解コンデンの製造にあたって使用する導電性補助液の調製例を示す。
導電性補助液(1)の調製例
撹拌装置付き1Lビーカー内に入れたγ−ブチロラクトン500gに50gのヒドロキシベンゼンカルボン酸と5gのニトロ安息香酸(つまり、ニトロベンゼンカルボン酸)と1gの3−グリシドキシプロピルトリメトキシシランとを添加し、さらにエチルアミンを添加することでpH4に調整した後、24時間撹拌することによって導電性補助液(1)を調製した。
この導電性補助液(1)の導電率を株式会社堀場製作所製の導電率測定器(F-55)により25℃の条件下で測定したところ、この導電性補助液(1)の導電率は0.9mS/cmであった。
導電性補助液(2)の調製例
撹拌装置付き1Lビーカー内に入れたエチレングリコール500gに50gのフタル酸と5gのニトロフェノールと5gのポリエチレングリコールジグリシジルエーテルとを添加し、さらにエチルアミンを添加することでpH6に調整した後、24時間撹拌することによって導電性補助液(2)を調製した。
この導電性補助液(2)の導電率を株式会社堀場製作所製の導電率測定器(F-55)により25℃の条件下で測定したところ、この導電性補助液(2)の導電率は0.5mS/cmであった。
導電性補助液(3)の調製例
撹拌装置付き1Lビーカー内に入れたエチレングリコール500gに50gのフタル酸と5gのニトロ安息香酸と100gのリン酸トリブチルと2gのポリエチレングリコール400と5gのポリシロキサンとを添加し、さらにジエチルアミンを添加することでpH3に調整した後、24時間撹拌することによって導電性補助液(3)を調製した。
この導電性補助液(3)の導電率を株式会社堀場製作所製の導電率測定器(F-55)により25℃の条件下で測定したところ、この導電性補助液(3)の導電率は0.6mS/cmであった。
実施例134
アルミニウム箔の表面をエッチング処理し、そのエッチング処理後のアルミニウム箔を12%アンモニウム水溶液中に浸漬し、そのアンモニウム水溶液中のアルミニウム箔に130Vの電圧を印加してアルミニウム箔の表面にアルミニウムの酸化被膜からなる誘電体層を形成して陽極とし、その陽極にリード端子を取り付け、また、アルミニウム箔からなる陰極にリード端子を取り付け、それらのリード端子付き陽極と陰極とをセパレータを介して巻回して、設定ESRが30mΩ以下で、設定静電容量が30μF以上、設定漏れ電流が100μA以下、設定破壊電圧が65V以上の巻回型アルミニウム電解コンデンサ製造用のコンデンサ素子を作製した。
上記コンデンサ素子を、3,4−エチレンジオキシチオフェンとブチル化エチレンジオキシチオフェンとを質量比4:6で混合した混合液30mlに対してエタノールを70ml添加して調製したモノマー溶液に浸漬し、引き上げた後、50℃で10分間乾燥した。その後、上記コンデンサ素子を実施例61の酸化剤兼ドーパント溶液100ml中に浸漬し、引き上げた後、50℃で30時間、180℃で1時間加熱することによって、モノマーを重合して、3,4−エチレンジオキシチオフェンとブチル化エチレンジオキシチオフェンとの共重合体をポリマー骨格とする導電性高分子からなる電解質層を形成した後、上記コンデンサ素子を導電性補助液(1)に浸漬し、引き上げた後、それを外装材で外装して、実施例134の巻回型アルミニウム電解コンデンサを製造した。
実施例135
導電性補助液(1)に代えて、導電性補助液(2)を用いた以外は、すべて実施例134と同様の操作を行って、実施例135の巻回型アルミニウム電解コンデンサを製造した。
実施例136
導電性補助液(1)に代えて、導電性補助液(3)を用いた以外は、すべて実施例134と同様の操作を行って、実施例136の巻回型アルミニウム電解コンデンサを製造した。
実施例137
実施例61の酸化剤兼ドーパント溶液に代えて、実施例66の酸化剤兼ドーパント溶液を用いた以外は、すべて実施例134と同様の操作を行って、実施例137の巻回型アルミニウム電解コンデンサを製造した。
実施例138
導電性補助液(1)に代えて、導電性補助液(2)を用いた以外は、実施例137と同様の操作を行って、実施例138の巻回型アルミニウム電解コンデンサを製造した。
実施例139
導電性補助液(1)に代えて、導電性補助液(3)を用いた以外は、実施例137と同様の操作を行って、実施例139の巻回型アルミニウム電解コンデンサを製造した。
比較例9
実施例61の酸化剤兼ドーパント溶液100mlに代えて、比較例3の酸化剤兼ドーパント溶液100mlを用い、導電性補助液(1)に浸漬する操作を行わなかった以外は、すべて実施例134と同様の操作を行って、比較例9の巻回型アルミニウム電解コンデンサを製造した。
比較例10
実施例61の酸化剤兼ドーパント溶液100mlに代えて、比較例4の酸化剤兼ドーパント溶液100mlを用い、導電性補助液(1)に浸漬する操作を行わなかった以外は、すべて実施例134と同様の操作を行って、比較例10の巻回型アルミニウム電解コンデンサを製造した。
上記のように製造した実施例134〜139および比較例9〜10の巻回型アルミニウム電解コンデンサ(以下、これを簡略化して「コンデンサ」という場合がある)について、前記と同様に、ESR、静電容量、漏れ電流および破壊電圧を調べた。その結果を表8に表3の場合と同様の態様で表示する。
Figure 0005788127
表8に示すように、実施例134〜139のコンデンサは、ESRが21〜23mΩであって、30mΩ以上という設定ESRを満たし、静電容量が34〜35μFであって、30μF以上という設定静電容量を満たし、漏れ電流が1〜2μAであって、100μA以下という設定漏れ電流を満たし、破壊電圧が100〜104Vであって、65V以上という設定破壊電圧を満たすとともに、比較例9〜10のコンデンサに比べて、漏れ電流が著しく少なく、かつ、破壊電圧が高かった。
本発明によれば、漏れ電流が少ない電解コンデンサを製造するのに適した導電性高分子を製造できる導電性高分子製造用酸化剤兼ドーパントやその溶液を提供することができ、かつ、それらのいずれかを用いて漏れ電流の少ない電解コンデンサを製造するのに適した導電性高分子を提供し、かつ、その導電性高分子を電解質として用いて漏れ電流の少ない電解コンデンサを提供することができる。

Claims (12)

  1. 有機スルホン酸第二鉄と、リン酸、リン酸エステル、亜リン酸、亜リン酸エステル、ホウ酸、ホウ酸エステル、チオリン酸、チオリン酸エステル、ジチオリン酸およびジチオリン酸エステルよりなる群から選ばれる少なくとも1種とを含むことを特徴とする導電性高分子製造用酸化剤兼ドーパント。
  2. さらにグリシジル基を有する化合物またはその開環化合物を含む請求項1記載の導電性高分子製造用酸化剤兼ドーパント。
  3. 有機スルホン酸第二鉄における鉄に対する有機スルホン酸のモル比が1:3より有機スルホン酸が少ない請求項1または2記載の導電性高分子製造用酸化剤兼ドーパント。
  4. リン酸、リン酸エステル、亜リン酸、亜リン酸エステル、ホウ酸、ホウ酸エステル、チオリン酸、チオリン酸エステル、ジチオリン酸およびジチオリン酸エステルよりなる群から選ばれる少なくとも1種の添加量が、有機スルホン酸第二鉄に対して質量基準で1〜100%である請求項1〜3のいずれかに記載の導電性高分子製造用酸化剤兼ドーパント。
  5. 請求項1〜4のいずれかに記載の導電性高分子製造用酸化剤兼ドーパントが20〜70質量%の濃度で水、アルコールまたは水とアルコールとの混合液に溶解していることを特徴とする導電性高分子製造用酸化剤兼ドーパント溶液。
  6. 請求項1〜4のいずれかに記載の導電性高分子製造用酸化剤兼ドーパントを用いてチオフェンまたはその誘導体、ピロールまたはその誘導体およびアニリンおよびその誘導体よりなる群から選ばれる少なくとも1種のモノマーを酸化重合して製造したことを特徴とする導電性高分子。
  7. 請求項5記載の導電性高分子製造用酸化剤兼ドーパント溶液を用いてチオフェンまたはその誘導体、ピロールまたはその誘導体およびアニリンおよびその誘導体よりなる群から選ばれる少なくとも1種のモノマーを酸化重合して製造したことを特徴とする導電性高分子。
  8. モノマーがチオフェンの誘導体であり、そのチオフェンの誘導体が、下記の一般式(7)で表される3,4−エチレンジオキシチオフェンまたはアルキル化エチレンジオキシチオフェンである請求項6または7記載の導電性高分子。
    Figure 0005788127
    (式中、Rは水素または炭素数1〜10のアルキル基)
  9. チオフェンの誘導体が、3,4−エチレンジオキシチオフェンとアルキル化エチレンジオキシチオフェンとの混合物である請求項8記載の導電性高分子。
  10. 請求項6〜9のいずれかに記載の導電性高分子を電解質として用いたことを特徴とする電解コンデンサ。
  11. 請求項6〜9のいずれかに記載の導電性高分子と、ポリマーアニオンをドーパントとするπ共役系導電性高分子の分散液から得られた導電性高分子とを電解質として用いたことを特徴とする電解コンデンサ。
  12. さらに、沸点が150℃以上の高沸点有機溶剤または沸点が150℃以上の高沸点有機溶剤とヒドロキシル基またはカルボキシル基を少なくとも1つ有する芳香族系化合物とを含有する導電性補助液を含む請求項10または11記載の電解コンデンサ。
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