JP6480653B2 - 導電性高分子溶液 - Google Patents
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Description
本発明は、導電性高分子を含む導電性高分子溶液に関する。
従来、導電性高分子を用いて固体電解コンデンサの固体電解質を形成する方法が知られている。
例えば、特許文献１では、弁金属の多孔質体からなる陽極と、該陽極の表面が酸化されて形成された誘電体層と、該誘電体層上に形成され、固体電解質層を具備する陰極とを有するコンデンサが挙げられている。そして、固体電解質層は、π共役系導電性高分子とポリアニオンと溶媒とを含み、２５℃におけるｐＨが３〜１３に調整された導電性高分子溶液が塗布されて形成されている。
従来の導電性高分子溶液は、酸や界面活性剤、アルカリによる物性変化に対して対策されていないため、容易にｐＨや粘度の変化、凝集が起こる場合があった。
また、従来の導電性高分子溶液においては、該導電性高分子溶液に酸や界面活性剤が溶け込むことにより、凝集や粘度上昇が起こり、溶液がゲル化する場合があった。特に、固体電解コンデンサの製造においては、一般に、弁作用金属は多孔体であり、多孔体の細孔内部から多孔体の外表面まで形成される誘電体層を完全に導電性高分子で被覆し、固体電解質層を形成する。この固体電解質層の形成においては、（１）導電性高分子溶液へ浸漬させた後に乾燥させる工程が複数回繰り返される。また、（２）化学酸化重合もしくは電解重合で第一の固体電解質層を形成した後、第一の固体電解質層が形成された素子を導電性高分子溶液に浸漬させ、第二の固体電解質層を形成する。（１）の場合、導電性高分子溶液に含まれる固体電解質からドーパントとして用いられている酸や界面活性剤が溶け出す場合がある。また、（２）の場合、第一の固体電解質層から導電性高分子溶液に酸や界面活性剤などが溶け出す場合がある。導電性高分子溶液に酸や界面活性剤が溶け出すと、導電性高分子溶液の粘度の上昇や、導電性高分子溶液中で導電性高分子の凝集が発生し、均一な膜が形成されない場合がある。その結果、コンデンサの性能が低下する場合があった。
そこで、本実施形態は、上記課題の少なくとも１つを解消することを目的とする。
本実施形態の一は、ドーパント分子でドープされた導電性高分子と、溶媒と、ｐＨ緩衝剤と、を含み、金属量が５０００ｍｇ／ｋｇ以下であり、前記ｐＨ緩衝剤が、アミノエタンスルホン酸、アミノプロパンスルホン酸、トリシン、若しくはグリシン、又はそれらの誘導体であることを特徴とする導電性高分子溶液である。
本実施形態の一は、固体電解コンデンサの固体電解層の形成に用いられる上記導電性高分子溶液である。
本実施形態の構成により、ｐＨや粘度の変化、凝集が抑制された導電性高分子溶液を提供することができる。
本実施形態の導電性高分子溶液は、ドーパント分子でドープされた導電性高分子と、溶媒と、特定のｐＨ緩衝剤と、を含む。また、本実施形態の導電性高分子溶液中の金属量は５０００ｍｇ／ｋｇ以下である。
導電性高分子溶液に含まれる金属量が５０００ｍｇ／ｋｇを超えると、金属の影響で、得られるコンデンサのＥＳＲや信頼性が低下する。金属量は、可能であれば、０に近い値が望ましい。金属量の同定にはイオンクロマトグラフ法や原子吸光分析法を用いることができる。導電性高分子溶液中の金属量は１０００ｍｇ／ｋｇ以下であることが好ましく、５００ｍｇ／ｋｇ以下であることがより好ましく、３００ｍｇ／ｋｇ以下であることがさらに好ましく、２９０ｍｇ／ｋｇ以下であることが特に好ましい。導電性高分子溶液中の金属量が多くなると、該導電性高分子溶液をコンデンサの形成に用いた場合に、誘電体が損傷を受け、結果として、ＥＳＲの上昇や漏れ電流の増加等を引き起こす場合がある。
導電性高分子溶液のｐＨは、特に制限されないが、導電性高分子からの脱ドープを抑制する観点から、１〜１０であることが好ましい。ｐＨが１０以下である場合、脱ドープによる導電率の低下を抑制することができる。また、導電性高分子のｐＨは２〜９であることがより好ましい。ｐＨが２〜９の場合、誘電体層としての酸化皮膜の溶解を抑えることができる。
ｐＨ緩衝剤としては、特に限定されるものではないが、例えば、弱酸と強アルカリとの組み合わせ、強酸と弱アルカリとの組み合わせ等が挙げられる。また、ｐＨ緩衝剤としては、例えば、アミノエタンスルホン酸、アミノプロパンスルホン酸、トリス、トリシン、若しくはグリシン、又は、それらの誘導体等が挙げられる。これらの中でも、金属を用いなくても緩衝能力を持たせられる点から、強酸と弱アルカリとの組み合わせ、アミノエタンスルホン酸、アミノプロパンスルホン酸、トリス、トリシン、若しくはグリシン、又はそれらの誘導体が好ましい。これらの中でも、酸を含まずに緩衝能力を奏することができる事から、アミノエタンスルホン酸、アミノプロパンスルホン酸、トリス、トリシン、グリシン、又はそれらの誘導体がより好ましい。
また、ｐＨ緩衝剤を添加することにより、導電性高分子溶液の粘度の上昇も抑えることが出来る。
酸としては、特に限定されるものではないが、具体例としては、酢酸、クエン酸、フタル酸、コハク酸等のカルボン酸類、りん酸、ホウ酸、硫酸、硝酸、塩酸、アルキルスルホン酸、ベンゼンスルホン酸、ナフタレンスルホン酸、アントラキノンスルホン酸、カンファースルホン酸などの低分子有機酸、ポリスチレンスルホン酸、ポリアクリル酸もしくはこれらの誘導体等が挙げられる。
アルカリは、特に限定されるものではないが、具体例としては、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、水酸化カルシウム等のアルカリ金属類、アンモニア、エチルアミン、ジエチルアミン、メチルエチルアミン、トリエチルアミン等の脂肪族アミン又はその誘導体、アニリン、ベンジルアミン、ピロール、イミダゾール、ピリジン等の芳香族アミン又はその誘導体、あるいは金属アルコキシド等が挙げられる。特に導電率を上昇させられることから、アルカリとしては、イミダゾール、ピリジンのような窒素含有芳香族環式化合物が好ましい。
アミノエタンスルホン酸、アミノプロパンスルホン酸、グリシン、トリス、トリシンもしくはその誘導体としては、例えば、ＭＥＳ（２−モルホリノエタンスルホン酸）、Ｂｉｓ−Ｔｒｉｓ（ビス（２−ヒドロキシエチル）アミノトリス（ヒドロキシメチル）メタン）、ＡＤＡ（Ｎ−（２−アセトアミド）イミノ二酢酸）、ＰｌＰＥＳ（ピペラジン−１，４−ビス（２−エタンスルホン酸））、ＡＣＥＳ（Ｎ−（２−アセトアミド）−２−アミノエタンスルホン酸）、ＭＯＰＳＯ（２−ヒドロキシ−３−モルホリノプロパンスルホン酸）、ＢＥＳ（Ｎ，Ｎ−ビス（２−ヒドロキシエチル）−２−アミノエタンスルホン酸）、ＭＯＰＳ（３−モルホリノプロパンスルホン酸）、ＴＥＳ（Ｎ−トリス（ヒドロキシメチル）メチル−２−アミノエタンスルホン酸）、ＨＥＰＥＳ（２−［４−（２−ヒドロキシエチル）−１−ピペラジニル］エタンスルホン酸）、ＤｌＰＳＯ（３−［Ｎ，Ｎ−ビス（２−ヒドロキシエチル）アミノ］−２−ヒドロキシプロパンスルホン酸）、ＴＡＰＳＯ（３−［Ｎ−トリス（ヒドロキシメチル）メチルアミノ］−２−ヒドロキシプロパンスルホン酸）、ＰＯＰＳＯ（ピペラジン−１，４−ビス（２−ヒドロキシプロパンスルホン酸））、ＨＥＰＰＳＯ（４−（２−ヒドロキシエチル）ピペラジン−１−（２−ヒドロキシプロパン−３−スルホン酸））、ＨＥＰＰＳ（４−（２−ヒドロキシエチル）−１−ピペラジンプロパンスルホン酸）、ＥＰＰＳ（３−［４−（２−ヒドロキシエチル）−１−ピペラジニル］エタンスルホン酸）、Ｔｒｉｃｉｎｅ（Ｎ−［トリス（ヒドロキシメチル）メチル］グリシン）、Ｂｉｃｉｎｅ（Ｎ，Ｎ−ジ（２−ヒドロキシエチル）グリシン）、ＴＡＰＳ（Ｎ−トリス（ヒドロキシメチル）メチル−３−アミノプロパンスルホン酸）、ＣＨＥＳ（２−シクロヘキシルアミノエタンスルホン酸）、ＣＡＰＳＯ（３−（シクロヘキシルアミノ）−２−ヒドロキシ−１−プロパンスルホン酸）、ＣＡＰＳ（３−シクロヘキシルアミノプロパンスルホン酸）等が挙げられる。これらは単体でも緩衝能力を発揮することができる。これらの中でも、水への溶解性の観点から、ＭＥＳ、Ｂｉｓ−Ｔｒｉｓ、ＡＣＥＳ、ＭＯＰＳＯ、ＢＥＳ、ＭＯＰＳ、ＴＥＳ、ＨＥＰＥＳ、ＤｌＰＳＯ、ＴＡＰＳＯ、ＨＥＰＰＳＯ、ＥＰＰＳ、Ｔｒｉｃｉｎｅ、Ｂｉｃｉｎｅ、ＴＡＰＳ、ＣＨＥＳ、ＣＡＰＳＯ、ＣＡＰＳが好ましい。また、酸化皮膜の腐食を抑制する観点からは、腐食を促進する可能性があるスルホン基を有しない、Ｂｉｓ−Ｔｒｉｓ、ＡＤＡ、トリス、グリシン、Ｔｒｉｃｉｎｅ、Ｂｉｃｉｎｅが好ましい。少量の添加でｐＨを高く調整できるという観点からは、Ｂｉｓ−Ｔｒｉｓ、トリシン、ＨＥＰＥＳが好ましい。
ｐＨ緩衝剤の添加方法は、特に制限されるものではない。
ｐＨ緩衝剤を添加する場合としては、先にアルカリを加えた後に酸を加える方法、酸を加えた後にアルカリを加える方法、アルカリと酸とを混合してｐＨ緩衝剤を含むｐＨ緩衝剤溶液を調製してから加える方法などが挙げられる。
アルカリを酸よりも先に加える方法では脱ドープが起こり、導電率が低下する可能性が有る。また、酸をアルカリよりも先に加える方法では溶液の粘度が上昇する可能性がある。そのため、アルカリと酸を少量ずつ交互に加えるか、アルカリと酸を先に混合してｐＨ緩衝剤溶液を予め調製してから溶液に加えることが好ましい。
なお、本明細書における凝集は、導電性高分子の粒径の増大、導電性高分子の沈殿等を含む概念である。また、導電性高分子の粒径の増大、導電性高分子の沈殿が生じると、ゲル化や溶媒の分離が起こる場合もある。
（導電性高分子）
＜導電性高分子モノマー＞
導電性高分子のモノマーは、導電性高分子を与えるモノマーであれば特に制限されるものではなく、具体例としては、ピロール、チオフェン、アニリンおよびそれらの誘導体等が挙げられる。ピロールの誘導体の具体例としては、３−ヘキシルピロール等の３−アルキルピロール、３，４−ジヘキシルピロール等の３，４−ジアルキルピロール、３−メトキシピロール等の３−アルコキシピロール、３，４−ジメトキシピロール等の３，４−ジメトキシピロールが挙げられる。チオフェンの誘導体の具体例としては、３，４−エチレンジオキシチオフェンおよびその誘導体、３−ヘキシルチオフェン等の３−アルキルチオフェン、３−メトキシチオフェン等の３−アルコキシチオフェンが挙げられる。アニリンの誘導体の具体例としては、２−メチルアニリン等の２−アルキルアニリン、２−メトキシアニリン等の２−アルコキシアニリンが挙げられる。導電性高分子モノマーの中でも、３，４−エチレンジオキシチオフェンまたはその誘導体が好ましい。３，４−エチレンジオキシチオフェンの誘導体としては、３，４−（１−ヘキシル）エチレンジオキシチオフェン等の３，４−（１−アルキル）エチレンジオキシチオフェンが挙げられる。モノマーは、１種を単独で用いることもでき、２種以上を組み合わせて用いることもできる。モノマー溶液中のモノマーの濃度は、特に制限されるものではないが、高い導電率を有する導電性高分子を収率良く得るという観点から、０．５〜７０質量％であることが好ましく、１〜５０質量％であることがより好ましい。
＜導電性高分子モノマー＞
導電性高分子のモノマーは、導電性高分子を与えるモノマーであれば特に制限されるものではなく、具体例としては、ピロール、チオフェン、アニリンおよびそれらの誘導体等が挙げられる。ピロールの誘導体の具体例としては、３−ヘキシルピロール等の３−アルキルピロール、３，４−ジヘキシルピロール等の３，４−ジアルキルピロール、３−メトキシピロール等の３−アルコキシピロール、３，４−ジメトキシピロール等の３，４−ジメトキシピロールが挙げられる。チオフェンの誘導体の具体例としては、３，４−エチレンジオキシチオフェンおよびその誘導体、３−ヘキシルチオフェン等の３−アルキルチオフェン、３−メトキシチオフェン等の３−アルコキシチオフェンが挙げられる。アニリンの誘導体の具体例としては、２−メチルアニリン等の２−アルキルアニリン、２−メトキシアニリン等の２−アルコキシアニリンが挙げられる。導電性高分子モノマーの中でも、３，４−エチレンジオキシチオフェンまたはその誘導体が好ましい。３，４−エチレンジオキシチオフェンの誘導体としては、３，４−（１−ヘキシル）エチレンジオキシチオフェン等の３，４−（１−アルキル）エチレンジオキシチオフェンが挙げられる。モノマーは、１種を単独で用いることもでき、２種以上を組み合わせて用いることもできる。モノマー溶液中のモノマーの濃度は、特に制限されるものではないが、高い導電率を有する導電性高分子を収率良く得るという観点から、０．５〜７０質量％であることが好ましく、１〜５０質量％であることがより好ましい。
＜モノマー溶液の調製方法＞
導電性高分子の合成方法は、特に制限されるものではない。例えば、ドーパントまたはその塩（ポリスチレンスルホン酸、その他ポリ酸、低分子有機酸またはその塩等）の存在下、チオフェン、アニリン、ピロールまたはその誘導体の酸化重合を行う方法が挙げられる。また、例えば、低分子有機酸またはその塩の存在下でチオフェン、アニリン、ピロールまたはその誘導体を酸化重合してそれらをポリマー中に取り込ませ、その後にポリスチレンスルホン酸、その他ポリ酸またはその塩の存在下でチオフェン、アニリン、ピロールまたはその誘導体を更に酸化重合してそれらをポリマー中に取り込ませてもよい。また、複数のポリマーを混合することによって、導電性高分子を得てもよい。いずれの方法においても、重合液をそのまま使用することが可能なため、水中または水と水混和性溶剤との混合物からなる水性液中で導電性高分子の合成を行うことが好ましい。
導電性高分子の合成方法は、特に制限されるものではない。例えば、ドーパントまたはその塩（ポリスチレンスルホン酸、その他ポリ酸、低分子有機酸またはその塩等）の存在下、チオフェン、アニリン、ピロールまたはその誘導体の酸化重合を行う方法が挙げられる。また、例えば、低分子有機酸またはその塩の存在下でチオフェン、アニリン、ピロールまたはその誘導体を酸化重合してそれらをポリマー中に取り込ませ、その後にポリスチレンスルホン酸、その他ポリ酸またはその塩の存在下でチオフェン、アニリン、ピロールまたはその誘導体を更に酸化重合してそれらをポリマー中に取り込ませてもよい。また、複数のポリマーを混合することによって、導電性高分子を得てもよい。いずれの方法においても、重合液をそのまま使用することが可能なため、水中または水と水混和性溶剤との混合物からなる水性液中で導電性高分子の合成を行うことが好ましい。
低分子有機酸またはその塩の具体例としては、アルキルスルホン酸、ベンゼンスルホン酸、ナフタレンスルホン酸、アントラキノンスルホン酸、カンファースルホン酸およびそれらの誘導体、ならびにそれらの鉄（ＩＩＩ）塩が挙げられる。低分子有機酸は、モノスルホン酸でもジスルホン酸でもトリスルホン酸でもよい。ベンゼンスルホン酸の誘導体の具体例としては、フェノールスルホン酸、スチレンスルホン酸、トルエンスルホン酸、ドデシルベンゼンスルホン酸が挙げられる。ナフタレンスルホン酸の誘導体の具体例としては、１−ナフタレンスルホン酸、２−ナフタレンスルホン酸、１，３−ナフタレンジスルホン酸、１，３，６−ナフタレントリスルホン酸、６−エチル−１−ナフタレンスルホン酸が挙げられる。アントキノンスルホン酸の誘導体の具体例としては、アントラキノン−１−スルホン酸、アントラキノン−２−スルホン酸、アントラキノン−２，６−ジスルホン酸、２−メチルアントラキノン−６−スルホン酸が挙げられる。これらの中でも、１−ナフタレンスルホン酸、２−ナフタレンスルホン酸、１，３，６−ナフタレントリスルホン酸、アントラキノンジスルホン酸、ｐ−トルエンスルホン酸、カンファースルホン酸またはこれらの鉄（ＩＩＩ）塩が好ましい。重合物の高結晶化への影響が大きいことから、カンファースルホン酸がさらに好ましい。カンファースルホン酸は、光学活性体でもよい。
また、酸化剤の機能を兼ねる性質を有していることから、ｐ−トルエンスルホン酸鉄（ＩＩＩ）も好ましい。ドーパントは、１種を単独で用いることもでき、２種以上を組み合わせて用いることもできる。ドーパントの使用量は、特に制限されるものではないが、高い導電率を有する導電性高分子を得るためには、モノマー１質量部に対して０．１〜１００質量部であることが好ましく、０．５〜５０質量部であることがより好ましい。
また、酸化剤の機能を兼ねる性質を有していることから、ｐ−トルエンスルホン酸鉄（ＩＩＩ）も好ましい。ドーパントは、１種を単独で用いることもでき、２種以上を組み合わせて用いることもできる。ドーパントの使用量は、特に制限されるものではないが、高い導電率を有する導電性高分子を得るためには、モノマー１質量部に対して０．１〜１００質量部であることが好ましく、０．５〜５０質量部であることがより好ましい。
＜重合時の酸化剤＞
酸化剤は、特に制限されるものではないが、その具体例としては、塩化鉄（ＩＩＩ）六水和物、無水塩化鉄（ＩＩＩ）、硝酸鉄（ＩＩＩ）九水和物、無水硝酸第二鉄、硫酸鉄（ＩＩＩ）ｎ水和物（ｎ＝３〜１２）、硫酸鉄（ＩＩＩ）アンモニウム十二水和物、過塩素酸鉄（ＩＩＩ）ｎ水和物（ｎ＝１，６）、テトラフルオロホウ酸鉄（ＩＩＩ）等の無機酸の鉄（ＩＩＩ）塩；塩化銅（ＩＩ）、硫酸銅（ＩＩ）、テトラフルオロホウ酸銅（ＩＩ）等の無機酸の銅（ＩＩ）塩；テトラフルオロホウ酸ニトロソニウム；過硫酸アンモニウム、過硫酸ナトリウム、過硫酸カリウム等の過硫酸塩；過ヨウ素酸カリウム等の過ヨウ素酸塩；過酸化水素、オゾン、ヘキサシアノ鉄（ＩＩＩ）酸カリウム、硫酸四アンモニウムセリウム（ＩＶ）二水和物、臭素、ヨウ素；ｐ−トルエンスルホン酸鉄（ＩＩＩ）等の有機酸の鉄（ＩＩＩ）塩等が挙げられる。これらの中でも、無機酸もしくは有機酸の鉄塩（ＩＩＩ）、または過硫酸塩が好ましく、過硫酸アンモニウムまたはｐ−トルエンスルホン酸鉄（ＩＩＩ）がより好ましい。酸化剤は、１種を単独で用いることもでき、２種以上を組み合わせて用いることもできる。酸化剤の使用量は、特に制限されるものではないが、より穏やかな酸化雰囲気で反応させて高導電率の重合体を得るという観点から、モノマー１質量部に対して０．１〜１００質量部であることが好ましく、１〜４０質量部であることがより好ましい。
酸化剤は、特に制限されるものではないが、その具体例としては、塩化鉄（ＩＩＩ）六水和物、無水塩化鉄（ＩＩＩ）、硝酸鉄（ＩＩＩ）九水和物、無水硝酸第二鉄、硫酸鉄（ＩＩＩ）ｎ水和物（ｎ＝３〜１２）、硫酸鉄（ＩＩＩ）アンモニウム十二水和物、過塩素酸鉄（ＩＩＩ）ｎ水和物（ｎ＝１，６）、テトラフルオロホウ酸鉄（ＩＩＩ）等の無機酸の鉄（ＩＩＩ）塩；塩化銅（ＩＩ）、硫酸銅（ＩＩ）、テトラフルオロホウ酸銅（ＩＩ）等の無機酸の銅（ＩＩ）塩；テトラフルオロホウ酸ニトロソニウム；過硫酸アンモニウム、過硫酸ナトリウム、過硫酸カリウム等の過硫酸塩；過ヨウ素酸カリウム等の過ヨウ素酸塩；過酸化水素、オゾン、ヘキサシアノ鉄（ＩＩＩ）酸カリウム、硫酸四アンモニウムセリウム（ＩＶ）二水和物、臭素、ヨウ素；ｐ−トルエンスルホン酸鉄（ＩＩＩ）等の有機酸の鉄（ＩＩＩ）塩等が挙げられる。これらの中でも、無機酸もしくは有機酸の鉄塩（ＩＩＩ）、または過硫酸塩が好ましく、過硫酸アンモニウムまたはｐ−トルエンスルホン酸鉄（ＩＩＩ）がより好ましい。酸化剤は、１種を単独で用いることもでき、２種以上を組み合わせて用いることもできる。酸化剤の使用量は、特に制限されるものではないが、より穏やかな酸化雰囲気で反応させて高導電率の重合体を得るという観点から、モノマー１質量部に対して０．１〜１００質量部であることが好ましく、１〜４０質量部であることがより好ましい。
＜重合時の溶媒＞
重合時に用いる溶媒は、特に制限されるものではなく、例えば、水系溶媒である。水系溶媒としては、水が好ましく、水と水溶性の有機溶媒の混和溶媒であってもよい。水溶液の有機溶媒の具体例としては、メタノール、エタノール、プロパノール、酢酸等のプロトン性極性溶媒；Ｎ，Ｎ−ジメチルホルムアミド、ジメチルスルホキシド、アセトニトリル、アセトン等の非プロトン性極性溶媒が挙げられる。これらの中でも、ジメチルスルホキシドが好ましい。
重合時に用いる溶媒は、特に制限されるものではなく、例えば、水系溶媒である。水系溶媒としては、水が好ましく、水と水溶性の有機溶媒の混和溶媒であってもよい。水溶液の有機溶媒の具体例としては、メタノール、エタノール、プロパノール、酢酸等のプロトン性極性溶媒；Ｎ，Ｎ−ジメチルホルムアミド、ジメチルスルホキシド、アセトニトリル、アセトン等の非プロトン性極性溶媒が挙げられる。これらの中でも、ジメチルスルホキシドが好ましい。
＜バインダ樹脂＞
本実施形態の導電性高分子溶液は、結着剤としての機能を有するバインダ樹脂を含有してもよい。バインダ樹脂は、特に制限されるものではないが、その具体例としては、ポリエステル系樹脂、ポリアミド系樹脂、ポリイミド系樹脂、ポリエーテル系樹脂、ポリスチレン系樹脂、ポリウレタン系樹脂が挙げられる。バインダ樹脂の添加量は、導電性を低下させないという観点から、導電性高分子溶液中の固形分１質量部に対して０．０１〜２０質量部であることが好ましい。
本実施形態の導電性高分子溶液は、結着剤としての機能を有するバインダ樹脂を含有してもよい。バインダ樹脂は、特に制限されるものではないが、その具体例としては、ポリエステル系樹脂、ポリアミド系樹脂、ポリイミド系樹脂、ポリエーテル系樹脂、ポリスチレン系樹脂、ポリウレタン系樹脂が挙げられる。バインダ樹脂の添加量は、導電性を低下させないという観点から、導電性高分子溶液中の固形分１質量部に対して０．０１〜２０質量部であることが好ましい。
＜重合方法＞
導電性高分子を合成する際の酸化重合は、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。
導電性高分子を合成する際の酸化重合は、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。
＜重合条件＞
酸化重合時の温度は、特に制限されるものではないが、０〜１００℃であることが好ましく、０〜３０℃であることがより好ましい。また、重合時間は、１時間〜７２時間が好ましく、６時間〜４８時間がより好ましい。
酸化重合時の温度は、特に制限されるものではないが、０〜１００℃であることが好ましく、０〜３０℃であることがより好ましい。また、重合時間は、１時間〜７２時間が好ましく、６時間〜４８時間がより好ましい。
（コンデンサ）
本実施形態の導電性高分子溶液は、導電性高分子が、水または有機溶剤等の溶媒に溶解または分散されている。
本実施形態の導電性高分子溶液は、導電性高分子が、水または有機溶剤等の溶媒に溶解または分散されている。
本実施形態の導電性高分子溶液は、電界コンデンサの電解液として用いることができる。また、本実施形態の導電性高分子溶液から溶媒を除去して得られた導電性高分子組成物は、固体電解コンデンサの固体電解質層として用いることができる。導電性高分子溶液に含まれる導電性高分子や、導電性高分子溶液から溶媒を除去することで得られる導電性高分子組成物の導電性が高いことから、低いＥＳＲを有するコンデンサを得ることが可能となる。
（陽極、誘電体）
陽極導体は、弁作用金属の板、箔または線；弁作用金属の微粒子からなる焼結体；エッチングによって拡面処理された多孔質体金属などによって形成されることができる。弁作用金属の具体例としては、タンタル、アルミニウム、チタン、ニオブ、ジルコニウム又はこれらの合金などが挙げられる。これらの中でも、弁作用金属としては、アルミニウム、タンタル又はニオブが好ましい。誘電体は陽極導体を電解酸化して形成することができる。
陽極導体は、弁作用金属の板、箔または線；弁作用金属の微粒子からなる焼結体；エッチングによって拡面処理された多孔質体金属などによって形成されることができる。弁作用金属の具体例としては、タンタル、アルミニウム、チタン、ニオブ、ジルコニウム又はこれらの合金などが挙げられる。これらの中でも、弁作用金属としては、アルミニウム、タンタル又はニオブが好ましい。誘電体は陽極導体を電解酸化して形成することができる。
（固体電解質層）
固体電解質層は、本実施形態の導電性高分子溶液から溶媒を除去して得られる導電性高分子組成物からなる。つまり、本実施形態の固体電解質層は、導電性高分子溶液を乾燥して得られる導電性高分子組成物から構成される。固体電解質層の形成方法としては、誘電体層上に、本実施形態の導電性高分子溶液を塗布または含浸させ、その後、導電性高分子溶液から溶媒を除去する方法が挙げられる。塗布または含浸の方法としては、特に制限はされないが、十分に多孔質細孔内部へ導電性高分子溶液を充填させるために、塗布または含浸後に１〜６０分放置することが好ましい。また、浸漬を繰り返してもよい。また、減圧方式または加圧方式を用いることが好ましい。導電性高分子溶液からの溶媒の除去は、導電性高分子溶液を乾燥することで行うことができる。乾燥温度は、溶媒除去が可能な温度範囲であれば特に制限されるものではないが、熱による素子劣化防止の観点から、上限温度は３００℃以下であることが好ましい。乾燥時間は、乾燥温度によって適宜最適化することができるが、導電性が損なわれない範囲であれば特に制限されない。また、固体電解質層は、第一の固体電解質層と第二の固体電解質層の２層構造とすることもできる。例えば、まず、誘電体層上で、導電性高分子を与えるモノマーを化学酸化重合または電解重合することにより、導電性高分子を含む第一の固体電解質層を形成する。その後、その第一の固体電解質層上に、本実施形態の導電性高分子溶液を塗布し、その導電性高分子溶液から溶媒を除去して、第二の固体電解質層を形成しても良い。また、その逆の手順で固体電解質層を形成しても良い。
固体電解質層は、本実施形態の導電性高分子溶液から溶媒を除去して得られる導電性高分子組成物からなる。つまり、本実施形態の固体電解質層は、導電性高分子溶液を乾燥して得られる導電性高分子組成物から構成される。固体電解質層の形成方法としては、誘電体層上に、本実施形態の導電性高分子溶液を塗布または含浸させ、その後、導電性高分子溶液から溶媒を除去する方法が挙げられる。塗布または含浸の方法としては、特に制限はされないが、十分に多孔質細孔内部へ導電性高分子溶液を充填させるために、塗布または含浸後に１〜６０分放置することが好ましい。また、浸漬を繰り返してもよい。また、減圧方式または加圧方式を用いることが好ましい。導電性高分子溶液からの溶媒の除去は、導電性高分子溶液を乾燥することで行うことができる。乾燥温度は、溶媒除去が可能な温度範囲であれば特に制限されるものではないが、熱による素子劣化防止の観点から、上限温度は３００℃以下であることが好ましい。乾燥時間は、乾燥温度によって適宜最適化することができるが、導電性が損なわれない範囲であれば特に制限されない。また、固体電解質層は、第一の固体電解質層と第二の固体電解質層の２層構造とすることもできる。例えば、まず、誘電体層上で、導電性高分子を与えるモノマーを化学酸化重合または電解重合することにより、導電性高分子を含む第一の固体電解質層を形成する。その後、その第一の固体電解質層上に、本実施形態の導電性高分子溶液を塗布し、その導電性高分子溶液から溶媒を除去して、第二の固体電解質層を形成しても良い。また、その逆の手順で固体電解質層を形成しても良い。
図１に示すように、本実施形態の固体電解コンデンサは、例えば、陽極側電極としての弁作用金属（陽極導体）１と、この弁作用金属１と繋がる弁作用金属リード８、弁作用金属１の表面を陽極酸化して得た誘電体酸化皮膜層２と、固体電解質層として導電性高分子層３と、グラファイト層４と銀層５からなる陰極層、弁作用金属リード８および銀層５と外部電極７を繋げる導電性接着剤６、これらを覆う外装樹脂９から構成されている。図２は、固体電解質層が２層（第一の導電性高分子層３Ａ、第二の導電性高分子層３Ｂ）で構成されている形態を示す図である。
（陰極導体）
固体電解質層の上には陰極導体を形成しても良い。陰極導体としては、導体であれば特に限定されるものではないが、例えば、グラファイト等のカーボン、又は銀などの金属が挙げられる。陰極導体は、グラファイトなどのカーボン層と、銀導電性樹脂とからなる２層構造を有するように形成することもできる。
固体電解質層の上には陰極導体を形成しても良い。陰極導体としては、導体であれば特に限定されるものではないが、例えば、グラファイト等のカーボン、又は銀などの金属が挙げられる。陰極導体は、グラファイトなどのカーボン層と、銀導電性樹脂とからなる２層構造を有するように形成することもできる。
［実施例・比較例］
下記実施例１〜６、及び８は、参考例である。
「比較例１」
市販品であるＣｌｅｖｉｏｓTM ＰＨ ５００ （Ｈｅｒａｅｕｓ社）１０００ｇをビーカーに分取し、１時間スターラーで攪拌した。この時、外観は溶液状態であり、凝集は見られていない。この溶液をビスコメイト粘度計 ＶＭ−１０Ａ（ＣＢＣ株式会社）にて測定した粘度は１５．５ｍＰａ・ｓであり、ｐＨメーターＤ−５２（株式会社堀場製作所）にて測定したｐＨは２．２９であった。測定温度は２０℃であった。溶液の金属量をイオンクロマトグラフ法と原子吸光分析法により測定した結果、３００ｍｇ／ｋｇであった。
下記実施例１〜６、及び８は、参考例である。
「比較例１」
市販品であるＣｌｅｖｉｏｓTM ＰＨ ５００ （Ｈｅｒａｅｕｓ社）１０００ｇをビーカーに分取し、１時間スターラーで攪拌した。この時、外観は溶液状態であり、凝集は見られていない。この溶液をビスコメイト粘度計 ＶＭ−１０Ａ（ＣＢＣ株式会社）にて測定した粘度は１５．５ｍＰａ・ｓであり、ｐＨメーターＤ−５２（株式会社堀場製作所）にて測定したｐＨは２．２９であった。測定温度は２０℃であった。溶液の金属量をイオンクロマトグラフ法と原子吸光分析法により測定した結果、３００ｍｇ／ｋｇであった。
その後、上記溶液にｐ−トルエンスルホン酸（ｐ−ＴＳＡ）を１０ｇ加え１時間スターラーで十分に攪拌した。攪拌後、外観を確認した所、凝集が観察された。この時の粘度は３０．２ｍＰａ・ｓであり、ｐＨは１．５３であった。ｐ−ＴＳＡを入れたときの溶液の様子と粘度について表１に示す。
「比較例２」（リン酸＋水酸化ナトリウム）
市販品であるＣｌｅｖｉｏｓTM ＰＨ ５００（Ｈｅｒａｅｕｓ社）１０００ｇをビーカーに分取し、１時間スターラーで攪拌した。この時、外観は溶液状態であり凝集は見られていない。この溶液をビスコメイト粘度計 ＶＭ−１０Ａ（ＣＢＣ株式会社）にて測定した。粘度は１５．５ｍＰａ・ｓであり、ｐＨメーターＤ−５２（株式会社堀場製作所）にて測定したｐＨは２．２９であった。測定温度は２０℃であった。
市販品であるＣｌｅｖｉｏｓTM ＰＨ ５００（Ｈｅｒａｅｕｓ社）１０００ｇをビーカーに分取し、１時間スターラーで攪拌した。この時、外観は溶液状態であり凝集は見られていない。この溶液をビスコメイト粘度計 ＶＭ−１０Ａ（ＣＢＣ株式会社）にて測定した。粘度は１５．５ｍＰａ・ｓであり、ｐＨメーターＤ−５２（株式会社堀場製作所）にて測定したｐＨは２．２９であった。測定温度は２０℃であった。
別途、リン酸（８５％水溶液）を２４．４４８ｇ、水酸化ナトリウムを８．４８ｇ混ぜ合わせ、「リン酸＋ナトリウム水溶液」を調製した。この「リン酸＋ナトリウム水溶液」を上記溶液に加え、１時間スターラーで攪拌した。その時、得られた溶液の外観は溶液状態であり、粘度は１８．２ｍＰａ・ｓであり、ｐＨは２．８４であった。溶液の金属量をイオンクロマトグラフ法と原子吸光分析法により測定した結果、５０１０ｍｇ／ｋｇであった。
「リン酸＋ナトリウム水溶液」を添加及び攪拌した後、ｐ−トルエンスルホン酸を１０ｇ加え１時間スターラーで十分に攪拌した。攪拌後、外観を確認した所、溶液状態であり、凝集は見られていない。得られた溶液の粘度は１９．３ｍＰａ・ｓであり、ｐＨは２．７９であった。外観、粘度について表１に示す。
「実施例１」（リン酸＋水酸化ナトリウム）
市販品であるＣｌｅｖｉｏｓTM ＰＨ ５００（Ｈｅｒａｅｕｓ社）１０００ｇをビーカーに分取し、１時間スターラーで攪拌した。この時、外観は溶液状態であり、凝集は見られていない。この溶液をビスコメイト粘度計 ＶＭ−１０Ａ（ＣＢＣ株式会社）にて測定した。粘度は１５．５ｍＰａ・ｓであり、ｐＨメーターＤ−５２（株式会社堀場製作所）にて測定したｐＨは２．２９であった。測定温度は２０℃であった。
市販品であるＣｌｅｖｉｏｓTM ＰＨ ５００（Ｈｅｒａｅｕｓ社）１０００ｇをビーカーに分取し、１時間スターラーで攪拌した。この時、外観は溶液状態であり、凝集は見られていない。この溶液をビスコメイト粘度計 ＶＭ−１０Ａ（ＣＢＣ株式会社）にて測定した。粘度は１５．５ｍＰａ・ｓであり、ｐＨメーターＤ−５２（株式会社堀場製作所）にて測定したｐＨは２．２９であった。測定温度は２０℃であった。
別途、リン酸（８５％水溶液）を２４．３８７ｇ、水酸化ナトリウムを８．４６１ｇ混ぜ合わせ、「リン酸＋ナトリウム水溶液」を調製した。この「リン酸＋ナトリウム水溶液」を上記溶液に加え、１時間スターラーで攪拌した。その時、得られた溶液の外観は溶液状態であり、粘度は１６．８ｍＰａ・ｓであり、ｐＨは２．８３であった。溶液の金属量をイオンクロマトグラフ法と原子吸光分析法により測定した結果、５０００ｍｇ／ｋｇであった。
「リン酸＋ナトリウム水溶液」を添加及び攪拌した後、ｐ−トルエンスルホン酸を１０ｇ加え１時間スターラーで十分に攪拌した。攪拌後、外観を確認した所、溶液状態であり、凝集は見られていない。得られた溶液の粘度は１９．４ｍＰａ・ｓであり、ｐＨは２．７８であった。外観、粘度について表１に示す。
「実施例２」（リン酸＋水酸化ナトリウム）
市販品であるＣｌｅｖｉｏｓTM ＰＨ ５００（Ｈｅｒａｅｕｓ社）１０００ｇをビーカーに分取し、１時間スターラーで攪拌した。この時、外観は溶液状態であり、凝集は見られていない。この溶液をビスコメイト粘度計 ＶＭ−１０Ａ（ＣＢＣ株式会社）にて測定した。粘度は１５．５ｍＰａ・ｓであり、ｐＨメーターＤ−５２（株式会社堀場製作所）にて測定したｐＨは２．２９であった。測定温度は２０℃であった。
市販品であるＣｌｅｖｉｏｓTM ＰＨ ５００（Ｈｅｒａｅｕｓ社）１０００ｇをビーカーに分取し、１時間スターラーで攪拌した。この時、外観は溶液状態であり、凝集は見られていない。この溶液をビスコメイト粘度計 ＶＭ−１０Ａ（ＣＢＣ株式会社）にて測定した。粘度は１５．５ｍＰａ・ｓであり、ｐＨメーターＤ−５２（株式会社堀場製作所）にて測定したｐＨは２．２９であった。測定温度は２０℃であった。
別途、リン酸（８５％水溶液）を８．６４２ｇ、水酸化ナトリウムを２．９９８ｇ混ぜ合わせ、「リン酸＋ナトリウム水溶液」を調製した。この「リン酸＋ナトリウム水溶液」を上記導電性高分子溶液に加え、１時間スターラーで攪拌した。その時、得られた溶液の外観は溶液状態であり、凝集も見られていない。粘度は１５．９ｍＰａ・ｓであり、ｐＨは２．７９であった。
「リン酸＋ナトリウム水溶液」を添加・攪拌後、ｐ−トルエンスルホン酸を１０ｇ加え１時間スターラーで十分に攪拌した。溶液の金属量をイオンクロマトグラフ法と原子吸光分析法により測定した結果、２０００ｍｇ／ｋｇであった。攪拌後、外観を確認した所、溶液状態であり凝集は見られていない。この時の粘度は１９．５ｍＰａ・ｓであり、ｐＨは２．５１であった。外観、粘度について表１に示す。
「実施例３」（リン酸＋水酸化ナトリウム）
市販品であるＣｌｅｖｉｏｓTM ＰＨ ５００（Ｈｅｒａｅｕｓ社）１０００ｇをビーカーに分取し、１時間スターラーで攪拌した。この時、外観は溶液状態であり、凝集は見られていない。この溶液をビスコメイト粘度計 ＶＭ−１０Ａ（ＣＢＣ株式会社）にて測定した。粘度は１５．５ｍＰａ・ｓであり、ｐＨメーターＤ−５２（株式会社堀場製作所）にて測定したｐＨは２．２９であった。測定温度は２０℃であった。
市販品であるＣｌｅｖｉｏｓTM ＰＨ ５００（Ｈｅｒａｅｕｓ社）１０００ｇをビーカーに分取し、１時間スターラーで攪拌した。この時、外観は溶液状態であり、凝集は見られていない。この溶液をビスコメイト粘度計 ＶＭ−１０Ａ（ＣＢＣ株式会社）にて測定した。粘度は１５．５ｍＰａ・ｓであり、ｐＨメーターＤ−５２（株式会社堀場製作所）にて測定したｐＨは２．２９であった。測定温度は２０℃であった。
別途、リン酸（８５％水溶液）を３．５３４ｇ、水酸化ナトリウムを１．２２６ｇ混ぜ合わせ、「リン酸＋ナトリウム水溶液」を調製した。この「リン酸＋ナトリウム水溶液」を上記導電性高分子溶液に加え、１時間スターラーで攪拌した。その時、得られた溶液の外観は溶液状態であり、粘度は１５．９ｍＰａ・ｓであり、ｐＨは２．５１であった。溶液の金属量をイオンクロマトグラフ法と原子吸光分析法により測定した結果、１０００ｍｇ／ｋｇであった。
リン酸＋ナトリウム水溶液を添加・攪拌後、ｐ−トルエンスルホン酸を１０ｇ加え１時間スターラーで十分に攪拌した。攪拌後、外観を確認した所溶液状態であり凝集なども見られていない。この時の粘度は１９．６ｍＰａ・ｓであり、ｐＨは２．３１であった。外観、粘度について表１に示す。
「実施例４」（酢酸＋水酸化ナトリウム）
市販品であるＣｌｅｖｉｏｓTM ＰＨ ５００（Ｈｅｒａｅｕｓ社）１０００ｇをビーカーに分取し、１時間スターラーで攪拌した。この時、外観は溶液状態であり、凝集は見られていない。この溶液をビスコメイト粘度計 ＶＭ−１０Ａ（ＣＢＣ株式会社）にて測定した。粘度は１５．５ｍＰａ・ｓであり、ｐＨメーターＤ−５２（株式会社堀場製作所）にて測定したｐＨは２．２９であった。測定温度は２０℃であった。
市販品であるＣｌｅｖｉｏｓTM ＰＨ ５００（Ｈｅｒａｅｕｓ社）１０００ｇをビーカーに分取し、１時間スターラーで攪拌した。この時、外観は溶液状態であり、凝集は見られていない。この溶液をビスコメイト粘度計 ＶＭ−１０Ａ（ＣＢＣ株式会社）にて測定した。粘度は１５．５ｍＰａ・ｓであり、ｐＨメーターＤ−５２（株式会社堀場製作所）にて測定したｐＨは２．２９であった。測定温度は２０℃であった。
別途、酢酸を４．４９１ｇ、水酸化ナトリウムを２．９８３ｇ混ぜ合わせ、「酢酸＋ナトリウム水溶液」を調製した。この「酢酸＋ナトリウム水溶液」を上記溶液に加え、１時間スターラーで攪拌した。その時、外観は溶液状態であり、粘度は１５．６ｍＰａ・ｓであり、ｐＨは４．５１であった。溶液の金属量をイオンクロマトグラフ法と原子吸光分析法により測定した結果、２０００ｍｇ／ｋｇであった。
「酢酸＋ナトリウム水溶液」を添加及び攪拌した後、ｐ−トルエンスルホン酸を１０ｇ加え、１時間スターラーで十分に攪拌した。攪拌後、外観を確認した所、溶液状態であり、凝集は見られていない。この時の粘度は１７．７ｍＰａ・ｓであり、ｐＨは２．９であった。外観、粘度について表１に示す。
「実施例５」（クエン酸＋水酸化ナトリウム）
市販品であるＣｌｅｖｉｏｓTM ＰＨ ５００（Ｈｅｒａｅｕｓ社）１０００ｇをビーカーに分取し、１時間スターラーで攪拌した。この時、外観は溶液状態であり、凝集は見られていない。この溶液をビスコメイト粘度計 ＶＭ−１０Ａ（ＣＢＣ株式会社）にて測定した。粘度は１５．５ｍＰａ・ｓであり、ｐＨメーターＤ−５２（株式会社堀場製作所）にて測定したｐＨは２．２９であった。測定温度は２０℃であった。
市販品であるＣｌｅｖｉｏｓTM ＰＨ ５００（Ｈｅｒａｅｕｓ社）１０００ｇをビーカーに分取し、１時間スターラーで攪拌した。この時、外観は溶液状態であり、凝集は見られていない。この溶液をビスコメイト粘度計 ＶＭ−１０Ａ（ＣＢＣ株式会社）にて測定した。粘度は１５．５ｍＰａ・ｓであり、ｐＨメーターＤ−５２（株式会社堀場製作所）にて測定したｐＨは２．２９であった。測定温度は２０℃であった。
別途、クエン酸１４．５７４ｇ、水酸化ナトリウム３．０１９ｇをそれぞれ準備し、交互に少量ずつ上記溶液に加え、１時間スターラーで攪拌した。その時、外観は溶液状態であり、粘度は１５．９ｍＰａ・ｓであり、ｐＨは３．５４であった。溶液の金属量をイオンクロマトグラフ法と原子吸光分析法により測定した結果、２０００ｍｇ／ｋｇであった。
クエン酸と水酸化ナトリウムを添加及び攪拌した後、ｐ−トルエンスルホン酸を１０ｇ加え、１時間スターラーで十分に攪拌した。攪拌後、外観を確認した所、溶液状態であり、凝集は見られていない。この時の粘度は１９．１ｍＰａ・ｓであり、ｐＨは３．１１であった。外観、粘度について表１に示す。
「実施例６」（ホウ酸＋水酸化ナトリウム）
市販品であるＣｌｅｖｉｏｓTM ＰＨ ５００（Ｈｅｒａｅｕｓ社）１０００ｇをビーカーに分取し、１時間スターラーで攪拌した。この時、外観は溶液状態であり凝集は見られていない。この溶液をビスコメイト粘度計 ＶＭ−１０Ａ（ＣＢＣ株式会社）にて測定した。粘度は１５．５ｍＰａ・ｓであり、ｐＨメーターＤ−５２（株式会社堀場製作所）にて測定したｐＨは２．２９であった。測定温度は２０℃であった。
市販品であるＣｌｅｖｉｏｓTM ＰＨ ５００（Ｈｅｒａｅｕｓ社）１０００ｇをビーカーに分取し、１時間スターラーで攪拌した。この時、外観は溶液状態であり凝集は見られていない。この溶液をビスコメイト粘度計 ＶＭ−１０Ａ（ＣＢＣ株式会社）にて測定した。粘度は１５．５ｍＰａ・ｓであり、ｐＨメーターＤ−５２（株式会社堀場製作所）にて測定したｐＨは２．２９であった。測定温度は２０℃であった。
別途、ホウ酸４．６３６ｇ、水酸化ナトリウム２．９８４ｇをそれぞれ準備し交互に少量ずつ導電性高分子溶液に加え、１時間スターラーで攪拌した。その時、外観は溶液状態であり粘度は１５．６ｍＰａ・ｓであり、ｐＨは８．９１であった。溶液をイオンクロマトグラフ法と原子吸光分析法により金属量を測定した結果、２０００ｍｇ／ｋｇであった。
ホウ酸と水酸化ナトリウムを添加及び攪拌した後、ｐ−トルエンスルホン酸を１０ｇ加え、１時間スターラーで十分に攪拌した。攪拌後、外観を確認した所、溶液状態であり、凝集は見られていない。この時の粘度は１７．１ｍＰａ・ｓであり、ｐＨは３．２１であった。外観、粘度の変化について表１に示す。
「実施例７」（ＭＥＳ）
市販品であるＣｌｅｖｉｏｓTM ＰＨ ５００（Ｈｅｒａｅｕｓ社）１０００ｇをビーカーに分取し、１時間スターラーで攪拌した。この時、外観は溶液状態であり凝集は見られていない。この溶液をビスコメイト粘度計 ＶＭ−１０Ａ（ＣＢＣ株式会社）にて測定した。粘度は１５．５ｍＰａ・ｓであり、ｐＨメーターＤ−５２（株式会社堀場製作所）にて測定したｐＨは２．２９であった。測定温度は２０℃であった。
市販品であるＣｌｅｖｉｏｓTM ＰＨ ５００（Ｈｅｒａｅｕｓ社）１０００ｇをビーカーに分取し、１時間スターラーで攪拌した。この時、外観は溶液状態であり凝集は見られていない。この溶液をビスコメイト粘度計 ＶＭ−１０Ａ（ＣＢＣ株式会社）にて測定した。粘度は１５．５ｍＰａ・ｓであり、ｐＨメーターＤ−５２（株式会社堀場製作所）にて測定したｐＨは２．２９であった。測定温度は２０℃であった。
その後、ＭＥＳを４９ｇ加え、１時間スターラーで攪拌した。その時、外観は溶液状態であり、粘度は１６．５ｍＰａ・ｓであり、ｐＨは２．２１であった。溶液の金属量をイオンクロマトグラフ法と原子吸光分析法により測定した結果、２８６ｍｇ／ｋｇであった。
ＭＥＳを添加及び攪拌した後、ｐ−トルエンスルホン酸を１０ｇ加え、１時間スターラーで十分に攪拌した。攪拌後、外観を確認した所、溶液状態であり、凝集は見られていない。この時の粘度は１６．７ｍＰａ・ｓであり、ｐＨは２．０１であった。外観、粘度について表１に示す。
「実施例８」（Ｂｉｓ−Ｔｒｉｓ）
市販品であるＣｌｅｖｉｏｓTM ＰＨ ５００（Ｈｅｒａｅｕｓ社）１０００ｇをビーカーに分取し、１時間スターラーで攪拌した。この時、外観は溶液状態であり、凝集は見られていない。この溶液をビスコメイト粘度計 ＶＭ−１０Ａ（ＣＢＣ株式会社）にて測定した。粘度は１５．５ｍＰａ・ｓであり、ｐＨメーターＤ−５２（株式会社堀場製作所）にて測定したｐＨは２．２９であった。測定温度は２０℃であった。
市販品であるＣｌｅｖｉｏｓTM ＰＨ ５００（Ｈｅｒａｅｕｓ社）１０００ｇをビーカーに分取し、１時間スターラーで攪拌した。この時、外観は溶液状態であり、凝集は見られていない。この溶液をビスコメイト粘度計 ＶＭ−１０Ａ（ＣＢＣ株式会社）にて測定した。粘度は１５．５ｍＰａ・ｓであり、ｐＨメーターＤ−５２（株式会社堀場製作所）にて測定したｐＨは２．２９であった。測定温度は２０℃であった。
その後、Ｂｉｓ−Ｔｒｉｓを５２．５ｇ加え、１時間スターラーで攪拌した。その時、外観は溶液状態であり、粘度は１３．８ｍＰａ・ｓであり、ｐＨは７．９３であった。溶液の金属量をイオンクロマトグラフ法と原子吸光分析法により測定した結果、２８５ｍｇ／ｋｇであった。
Ｂｉｓ−Ｔｒｉｓを添加及び攪拌した後、ｐ−トルエンスルホン酸を１０ｇ加え、１時間スターラーで十分に攪拌した。攪拌後、外観を確認した所、溶液状態であり、凝集は見られていない。この時の粘度は１６．８ｍＰａ・ｓであり、ｐＨは７．２４であった。外観、粘度について表１に示す。
「実施例９」（ＭＯＰＳＯ）
市販品であるＣｌｅｖｉｏｓTM ＰＨ ５００（Ｈｅｒａｅｕｓ社）１０００ｇをビーカーに分取し、１時間スターラーで攪拌した。この時、外観は溶液状態であり、凝集は見られていない。この溶液をビスコメイト粘度計 ＶＭ−１０Ａ（ＣＢＣ株式会社）にて測定した。粘度は１５．５ｍＰａ・ｓであり、ｐＨメーターＤ−５２（株式会社堀場製作所）にて測定したｐＨは２．２９であった。測定温度は２０℃であった。
市販品であるＣｌｅｖｉｏｓTM ＰＨ ５００（Ｈｅｒａｅｕｓ社）１０００ｇをビーカーに分取し、１時間スターラーで攪拌した。この時、外観は溶液状態であり、凝集は見られていない。この溶液をビスコメイト粘度計 ＶＭ−１０Ａ（ＣＢＣ株式会社）にて測定した。粘度は１５．５ｍＰａ・ｓであり、ｐＨメーターＤ−５２（株式会社堀場製作所）にて測定したｐＨは２．２９であった。測定温度は２０℃であった。
その後、ＭＯＰＳＯを５６．５ｇ加え、１時間スターラーで攪拌した。その時、外観は溶液状態であり、粘度は１７．６ｍＰａ・ｓであり、ｐＨは２．１９であった。溶液の金属量をイオンクロマトグラフ法と原子吸光分析法により測定した結果、２８４ｍｇ／ｋｇであった。
ＭＯＰＳＯを添加及び攪拌した後、ｐ−トルエンスルホン酸を１０ｇ加え、１時間スターラーで十分に攪拌した。攪拌後、外観を確認した所、溶液状態であり、凝集は見られていない。この時の粘度は１７．８ｍＰａ・ｓであり、ｐＨは２．０１であった。外観、粘度について表１に示す。
「実施例１０」（ＭＯＰＳ）
市販品であるＣｌｅｖｉｏｓTM ＰＨ ５００（Ｈｅｒａｅｕｓ社）１０００ｇをビーカーに分取し、１時間スターラーで攪拌した。この時、外観は溶液状態であり、凝集は見られていない。この溶液をビスコメイト粘度計 ＶＭ−１０Ａ（ＣＢＣ株式会社）にて測定した。粘度は１５．５ｍＰａ・ｓであり、ｐＨメーターＤ−５２（株式会社堀場製作所）にて測定したｐＨは２．２９であった。測定温度は２０℃であった。
市販品であるＣｌｅｖｉｏｓTM ＰＨ ５００（Ｈｅｒａｅｕｓ社）１０００ｇをビーカーに分取し、１時間スターラーで攪拌した。この時、外観は溶液状態であり、凝集は見られていない。この溶液をビスコメイト粘度計 ＶＭ−１０Ａ（ＣＢＣ株式会社）にて測定した。粘度は１５．５ｍＰａ・ｓであり、ｐＨメーターＤ−５２（株式会社堀場製作所）にて測定したｐＨは２．２９であった。測定温度は２０℃であった。
その後、ＭＯＰＳを５２．５ｇ加え、１時間スターラーで攪拌した。その時、外観は溶液状態であり、粘度は１７．６ｍＰａ・ｓであり、ｐＨは２．１９であった。溶液の金属量をイオンクロマトグラフ法と原子吸光分析法により金属量を測定した結果、２８５ｍｇ／ｋｇであった。
ＭＯＰＳを添加及び攪拌した後、ｐ−トルエンスルホン酸を１０ｇ加え、１時間スターラーで十分に攪拌した。攪拌後、外観を確認した所、溶液状態であり、凝集は見られていない。この時の粘度は１６．３ｍＰａ・ｓであり、ｐＨは２．０１であった。外観、粘度について表１に示す。
「実施例１１」（ＴＥＳ）
市販品であるＣｌｅｖｉｏｓTM ＰＨ ５００（Ｈｅｒａｅｕｓ社）１０００ｇをビーカーに分取し、１時間スターラーで攪拌した。この時、外観は溶液状態であり、凝集は見られていない。この溶液をビスコメイト粘度計 ＶＭ−１０Ａ（ＣＢＣ株式会社）にて測定した。粘度は１５．５ｍＰａ・ｓであり、ｐＨメーターＤ−５２（株式会社堀場製作所）にて測定したｐＨは２．２９であった。測定温度は２０℃であった。
市販品であるＣｌｅｖｉｏｓTM ＰＨ ５００（Ｈｅｒａｅｕｓ社）１０００ｇをビーカーに分取し、１時間スターラーで攪拌した。この時、外観は溶液状態であり、凝集は見られていない。この溶液をビスコメイト粘度計 ＶＭ−１０Ａ（ＣＢＣ株式会社）にて測定した。粘度は１５．５ｍＰａ・ｓであり、ｐＨメーターＤ−５２（株式会社堀場製作所）にて測定したｐＨは２．２９であった。測定温度は２０℃であった。
その後、ＴＥＳを５７．５ｇ加え、１時間スターラーで攪拌した。その時、外観は溶液状態であり、粘度は１７．８ｍＰａ・ｓであり、ｐＨは２．３１であった。溶液の金属量をイオンクロマトグラフ法と原子吸光分析法により測定した結果、２８４ｍｇ／ｋｇであった。
ＴＥＳを添加及び攪拌した後、ｐ−トルエンスルホン酸を１０ｇ加え、１時間スターラーで十分に攪拌した。攪拌後、外観を確認した所、溶液状態であり、凝集は見られていない。この時の粘度は１７．０ｍＰａ・ｓであり、ｐＨは２．０２であった。外観、粘度について表１に示す。
「実施例１２」（トリシン）
市販品であるＣｌｅｖｉｏｓTM ＰＨ ５００（Ｈｅｒａｅｕｓ社）１０００ｇをビーカーに分取し、１時間スターラーで攪拌した。この時、外観は溶液状態であり凝集は見られていない。この溶液をビスコメイト粘度計 ＶＭ−１０Ａ（ＣＢＣ株式会社）にて測定した。粘度は１５．５ｍＰａ・ｓであり、ｐＨメーターＤ−５２（株式会社堀場製作所）にて測定したｐＨは２．２９であった。測定温度は２０℃であった。
市販品であるＣｌｅｖｉｏｓTM ＰＨ ５００（Ｈｅｒａｅｕｓ社）１０００ｇをビーカーに分取し、１時間スターラーで攪拌した。この時、外観は溶液状態であり凝集は見られていない。この溶液をビスコメイト粘度計 ＶＭ−１０Ａ（ＣＢＣ株式会社）にて測定した。粘度は１５．５ｍＰａ・ｓであり、ｐＨメーターＤ−５２（株式会社堀場製作所）にて測定したｐＨは２．２９であった。測定温度は２０℃であった。
その後、トリシンを４５ｇ加え、１時間スターラーで攪拌した。その時、外観は溶液状態であり、粘度は１６．７ｍＰａ・ｓであり、ｐＨは３．７０であった。溶液の金属量をイオンクロマトグラフ法と原子吸光分析法により測定した結果、２８７ｍｇ／ｋｇであった。
トリシンを添加及び攪拌した後、ｐ−トルエンスルホン酸を１０ｇ加え、１時間スターラーで十分に攪拌した。攪拌後、外観を確認した所、溶液状態であり、凝集は見られていない。この時の粘度は１７．４ｍＰａ・ｓであり、ｐＨは３．０６であった。外観、粘度について表１に示す。
「実施例１３」（ＨＥＰＥＳ）
市販品であるＣｌｅｖｉｏｓTM ＰＨ ５００（Ｈｅｒａｅｕｓ社）１０００ｇをビーカーに分取し、１時間スターラーで攪拌した。この時、外観は溶液状態であり凝集は見られていない。この溶液をビスコメイト粘度計 ＶＭ−１０Ａ（ＣＢＣ株式会社）にて測定した。粘度は１５．５ｍＰａ・ｓであり、ｐＨメーターＤ−５２（株式会社堀場製作所）にて測定したｐＨは２．２９であった。測定温度は２０℃であった。
市販品であるＣｌｅｖｉｏｓTM ＰＨ ５００（Ｈｅｒａｅｕｓ社）１０００ｇをビーカーに分取し、１時間スターラーで攪拌した。この時、外観は溶液状態であり凝集は見られていない。この溶液をビスコメイト粘度計 ＶＭ−１０Ａ（ＣＢＣ株式会社）にて測定した。粘度は１５．５ｍＰａ・ｓであり、ｐＨメーターＤ−５２（株式会社堀場製作所）にて測定したｐＨは２．２９であった。測定温度は２０℃であった。
その後、ＨＥＰＥＳを５９．５ｇ加え、１時間スターラーで攪拌した。その時、外観は溶液状態であり粘度は１７．４ｍＰａ・ｓであり、ｐＨは４．４８であった。溶液の金属量をイオンクロマトグラフ法と原子吸光分析法により測定した結果、２８３ｍｇ／ｋｇであった。
ＨＥＰＥＳを添加及び攪拌した後、ｐ−トルエンスルホン酸を１０ｇ加え、１時間スターラーで十分に攪拌した。攪拌後、外観を確認した所、溶液状態であり、凝集は見られていない。この時の粘度は１８．９ｍＰａ・ｓであり、ｐＨは４．０６であった。外観、粘度について表１に示す。
「比較例３」（アルミニウムコンデンサ製造）
弁作用金属からなる陽極導体として多孔質性のアルミニウムを用い、陽極酸化によりアルミニウムの表面に誘電体層として酸化皮膜を形成した。次いで、誘電体層を形成した陽極導体を、比較例１で製造した溶液（ｐ−トルエンスルホン酸を加えた後）に浸漬し、引き上げた。その後、１２５℃で乾燥・固化させることで、固体電解質層を形成した。固体電解質層の上に、グラファイト層および銀含有樹脂層を順番に形成して、固体電解コンデンサを得た。
弁作用金属からなる陽極導体として多孔質性のアルミニウムを用い、陽極酸化によりアルミニウムの表面に誘電体層として酸化皮膜を形成した。次いで、誘電体層を形成した陽極導体を、比較例１で製造した溶液（ｐ−トルエンスルホン酸を加えた後）に浸漬し、引き上げた。その後、１２５℃で乾燥・固化させることで、固体電解質層を形成した。固体電解質層の上に、グラファイト層および銀含有樹脂層を順番に形成して、固体電解コンデンサを得た。
得られた固体電解コンデンサのＥＳＲ（等価直列抵抗）を、ＬＣＲメーターを用いて１００ｋＨｚの周波数で測定した。ＥＳＲの値は、全陰極部面積を単位面積（１ｃｍ2）に規格化して求めた。また、８５℃８５％ＲＨの恒温恒湿槽に２５０時間放置後のＥＳＲも同様にして測定した。結果を表２に示す。
「比較例４」
使用した溶液を比較例２に変更した以外は比較例３と同様にして固体電解コンデンサを作製し、ＥＳＲの値を測定した。また、８５℃８５％ＲＨの恒温恒湿槽に２５０時間放置後のＥＳＲの値も同様に測定した。結果を表２に示す。
使用した溶液を比較例２に変更した以外は比較例３と同様にして固体電解コンデンサを作製し、ＥＳＲの値を測定した。また、８５℃８５％ＲＨの恒温恒湿槽に２５０時間放置後のＥＳＲの値も同様に測定した。結果を表２に示す。
「実施例１４〜２３」
使用した溶液を実施例１〜３と７〜１３の導電性高分子溶液にそれぞれ変更した以外は比較例３と同様に固体電解コンデンサを作製し、比較例３と同様にＥＳＲの値を測定した。また、８５℃８５％ＲＨの恒温恒湿槽に２５０時間放置後のＥＳＲも同様にして測定した。結果を表２に示す。
使用した溶液を実施例１〜３と７〜１３の導電性高分子溶液にそれぞれ変更した以外は比較例３と同様に固体電解コンデンサを作製し、比較例３と同様にＥＳＲの値を測定した。また、８５℃８５％ＲＨの恒温恒湿槽に２５０時間放置後のＥＳＲも同様にして測定した。結果を表２に示す。
「実施例２４」（アルミニウムコンデンサ製造）化学重合＋導電性高分子溶液
弁作用金属からなる陽極導体として多孔質性のアルミニウムを用い、陽極酸化によりアルミニウムの表面に誘電体層として酸化皮膜を形成した。次いで、誘電体層を形成した陽極導体を、モノマー液と、酸化剤液とに順番に浸漬・引き上げを１０回繰り返し行い、化学酸化重合を行うことで、第一の固体電解質層を形成した。モノマー液は、モノマー（Ｍ２）としてのピロール１０ｇを純水２００ｍｌに溶解させて調製した。酸化剤液は、ドーパントとしてのｐ−トルエンスルホン酸２０ｇおよび酸化剤としての過硫酸アンモニウム１０ｇを純水２００ｍｌ溶解させて調製した。次に、第一の固体電解質層上に、実施例８で製造した導電性高分子溶液を滴下し、１２５℃で乾燥・固化させることで、第二の固体電解質層を形成した。そして、第二の固体電解質層の上に、グラファイト層および銀含有樹脂層を順番に形成して、固体電解コンデンサを得た。得られた固体電解コンデンサのＥＳＲ（等価直列抵抗）を、比較例３と同様の方法で測定した。また、８５℃８５％ＲＨの恒温恒湿槽に２５０時間放置後のＥＳＲも同様に測定した。結果を表２に示す。
弁作用金属からなる陽極導体として多孔質性のアルミニウムを用い、陽極酸化によりアルミニウムの表面に誘電体層として酸化皮膜を形成した。次いで、誘電体層を形成した陽極導体を、モノマー液と、酸化剤液とに順番に浸漬・引き上げを１０回繰り返し行い、化学酸化重合を行うことで、第一の固体電解質層を形成した。モノマー液は、モノマー（Ｍ２）としてのピロール１０ｇを純水２００ｍｌに溶解させて調製した。酸化剤液は、ドーパントとしてのｐ−トルエンスルホン酸２０ｇおよび酸化剤としての過硫酸アンモニウム１０ｇを純水２００ｍｌ溶解させて調製した。次に、第一の固体電解質層上に、実施例８で製造した導電性高分子溶液を滴下し、１２５℃で乾燥・固化させることで、第二の固体電解質層を形成した。そして、第二の固体電解質層の上に、グラファイト層および銀含有樹脂層を順番に形成して、固体電解コンデンサを得た。得られた固体電解コンデンサのＥＳＲ（等価直列抵抗）を、比較例３と同様の方法で測定した。また、８５℃８５％ＲＨの恒温恒湿槽に２５０時間放置後のＥＳＲも同様に測定した。結果を表２に示す。
「実施例２５」（タンタルコンデンサ製造）
弁作用金属からなる陽極導体として多孔質性のタンタルを用いた以外は、実施例２４と同様に実施して、固体電解コンデンサを製造し、その固体電解コンデンサのＥＳＲ（等価直列抵抗）を比較例３と同様の方法で測定した。また、８５℃８５％ＲＨの恒温恒湿槽に２５０時間放置後のＥＳＲも同様に測定した。結果を表２に示す。
弁作用金属からなる陽極導体として多孔質性のタンタルを用いた以外は、実施例２４と同様に実施して、固体電解コンデンサを製造し、その固体電解コンデンサのＥＳＲ（等価直列抵抗）を比較例３と同様の方法で測定した。また、８５℃８５％ＲＨの恒温恒湿槽に２５０時間放置後のＥＳＲも同様に測定した。結果を表２に示す。
１：陽極導体（弁作用金属）
２：誘電体酸化皮膜層
３：導電性高分子層
３Ａ：第一の導電性高分子層
３Ｂ：第二の導電性高分子層
４：グラファイト層
５：銀層
６：導電性接着剤
７：電極
８：弁作用金属リード
９：外装樹脂
２：誘電体酸化皮膜層
３：導電性高分子層
３Ａ：第一の導電性高分子層
３Ｂ：第二の導電性高分子層
４：グラファイト層
５：銀層
６：導電性接着剤
７：電極
８：弁作用金属リード
９：外装樹脂
Claims (7)
- ドーパント分子でドープされた導電性高分子と、溶媒と、ｐＨ緩衝剤と、を含み、金属量が５０００ｍｇ／ｋｇ以下であり、
前記ｐＨ緩衝剤が、アミノエタンスルホン酸、アミノプロパンスルホン酸、トリシン、若しくはグリシン、又はそれらの誘導体であることを特徴とする導電性高分子溶液。 - 前記金属量が５００ｍｇ／ｋｇ以下である請求項１に記載の導電性高分子溶液。
- ｐＨが１〜１０の範囲に調整されている請求項１または２に記載の導電性高分子溶液。
- 前記導電性高分子はモノマーの重合体であり、前記モノマーがピロール、チオフェン、アニリン又はそれらの誘導体である請求項１乃至３のいずれかに記載の導電性高分子溶液。
- 前記ドーパント分子でドープされた導電性高分子が、ポリスチレンスルホン酸、アルキルスルホン酸、ベンゼンスルホン酸、ナフタレンスルホン酸、アントラキノンスルホン酸、カンファースルホン酸、および、それらの誘導体、並びに、それらの塩から選ばれる１種以上の存在下でのモノマーの酸化重合物である請求項１乃至４のいずれかに記載の導電性高分子溶液。
- 前記ドーパント分子でドープされた導電性高分子が、１−ナフタレンスルホン酸、２−ナフタレンスルホン酸、１，３，６−ナフタレントリスルホン酸、アントラキノンジスルホン酸、ｐ−トルエンスルホン酸、および、カンファースルホン酸、並びに、これらの鉄（ＩＩＩ）塩から選ばれる1種以上の存在下でのモノマーの酸化重合物である請求項５に記載の導電性高分子溶液。
- 固体電解コンデンサの固体電解質層の形成に用いられる請求項１〜６のいずれかに記載の導電性高分子溶液。
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