JPH07130580A - 電解質並びにその製造方法及びその電解質を用いた電解コンデンサ - Google Patents

電解質並びにその製造方法及びその電解質を用いた電解コンデンサ

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JPH07130580A
JPH07130580A JP5271820A JP27182093A JPH07130580A JP H07130580 A JPH07130580 A JP H07130580A JP 5271820 A JP5271820 A JP 5271820A JP 27182093 A JP27182093 A JP 27182093A JP H07130580 A JPH07130580 A JP H07130580A
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JP
Japan
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electrolyte
fine particles
medium
conductive polymer
electrolyte according
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JP5271820A
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Inventor
Yasuo Kudo
康夫 工藤
Koichi Yoshida
浩一 吉田
Ryuichi Yamamoto
隆一 山本
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Panasonic Holdings Corp
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Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 本発明は、電解コンデンサ等に使用される新
規電解質、その製造方法、それを用いた電解コンデンサ
に関するもので、本質的にイオン伝導に起因する電解質
の低い電気伝導度を電子伝導性物質を添加して向上させ
ること、ひいては損失特性、高周波特性の優れた電解コ
ンデンサを実現することを目的とする。 【構成】 有機媒体にイオン伝導性塩を溶解し、さらに
導電性高分子が表面に形成された微粒子を分散させてな
る電解質、その製造方法を提供し、電子伝導性で本質的
に高い電気伝導度を有する導電性高分子の存在により、
高導電性の電解質が得られ、電解コンデンサに好適に適
用できる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、電界質並びにその製造
方法及びその電解質を用いた電解コンデンサに関し、特
に電解コンデンサに使用するに好適な電解質とその製造
方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】一般的に、電解コンデンサは、弁金属か
らなる陽極と、その陽極表面に形成された極めて薄い陽
極酸化皮膜(誘電体)と、真の陰極を兼ねた電解質と
が、必須の構成要件である。
【0003】また、電解質には、陽極酸化皮膜の修復作
用があるために、その厚さを極めて薄く構成でき、これ
が電解コンデンサの大容量化が容易で、かつ安価という
特長の最大の要因となっており、民生用産業用問わず広
く利用されている。
【0004】近年、電子機器の小型化、高機能化及び高
信頼性化に伴い、アルミニウム電解コンデンサにも小型
化、高機能化及び高信頼性化に対する要求が強くなって
きている。
【0005】一般的に、電解コンデンサでは、使用され
る電解質の電気伝導度及び高温安定性により、周波数特
性及び信頼性が大きく左右されるため、それらの向上の
ための検討が盛んに進められている。
【0006】このような状況下で、γ−ブチロラクトン
に、ジカルボン酸塩を溶解して得られる電解質が、従来
のエチレングリコ−ルに有機及び無機酸塩を溶解して得
られる電界質よりも、高導電性で耐熱性も高いために、
使用されるようになってきている。
【0007】これらについては、例えば、特開昭61−
182212号公報、特開昭63−169016号公報
に開示されている。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
従来の構成では、その電気伝導度が室温領域で10mS
/cm程度の領域に留まっており、電解コンデンサの周
波数特性向上のためさらに高い電気電導度を有し、かつ
酸化皮膜修復能力にも優れた電解質の実現が望まれてい
た。
【0009】本発明は、上記従来技術の課題を解決する
もので、周波数特性及び信頼性の向上した電解コンデン
サの実現するための電気的特性及び安定性の優れた新規
な電解質を提供することを目的とする。
【0010】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記従来技術
の課題を解決するためになされたもので、本発明に係る
電解質は、有機媒体とその有機媒体に溶解可能なイオン
伝導性塩と表面に導電性高分子を形成した微粒子とから
構成される。
【0011】また、その電解質の製造方法は、所定媒体
中に分散させた微粒子表面に導電性高分子層を形成する
工程と、前記導電性高分子が形成された微粒子を前記所
定媒体から分離する工程と、前記導電性高分子が形成さ
れた微粒子とイオン伝導性塩を有機媒体に混合分散させ
る工程を主に有する。
【0012】また、本発明の電解コンデンサは、そのよ
うな電解質を有する。
【0013】
【作用】本発明は上記構成によって、電解液中に導電性
高分子が表面に形成された微粒子を分散しているため
に、電子・イオン混合伝導体として機能し、電解質の高
導電化が達成できる。
【0014】また、ポリピロ−ル及びポリアニリン等の
導電性高分子は、弁金属の酸化皮膜からなる誘電体皮膜
の修復機能をも有するために、この添加により電解質の
修復機能が低下することもない。
【0015】一方、本電解質の製造方法においては、微
粒子表面に導電性高分子皮膜を形成するための媒体と電
解質として使用するための媒体とを分けており、さらに
導電性高分子が形成された微粒子を分離する工程を含む
ため、導電性高分子の微粒子表面への形成時用いられた
モノマー、酸化剤等の残存物、あるいは反応副生成物等
の電解質の機能上望ましくない不純物の混入の発生を実
質的に防止する。
【0016】さらに、本発明の電解コンデンサでは、漏
れ電流特性を維持したままで、損失、高周波インピーダ
ンスが減少する。
【0017】
【実施例】(実施例1)以下、本発明の第1の実施例に
ついて説明する。
【0018】平均粒径0.22μmのスチレン/メチル
メタクリレート/ブタジエンからなる共重合体(平均粒
径0.22μm)を48.5重量%含有するラテックス
(A)、平均粒径0.3μmのポリ(p−ジビニルベン
ゼン)を20.1%含むラテックス(B)、及び平均粒
径0.12μmのスチレン/ブタジエン/メチルメタク
リレート共重合体を51%含むラテックス(C)(いず
れも日本合成ゴム製)を、それぞれポリマ−含量が5重
量%になるように水で希釈する。
【0019】しかる後、それぞれにピロールモノマー
0.24M、過酸化水素0.28M、第二鉄0.001
2M及び硫酸0.18M添加し室温で攪拌した。
【0020】この攪拌直後からラテックスが黒く着色
し、時間経過と共に濃くなりポリピロ−ル生成反応の進
行が認められた。
【0021】一時間後、それぞれのラテックスを濾過
し、濾液が中性を示すまで水で洗浄後乾燥して3種類
の、表面にポリピロ−ルが形成された微粒子粉末を得
た。
【0022】この微粒子粉末を、約3600kg/cm
2の圧力でペレットに成型し、4端子法で電気伝導度を
測定したところ(表1)に示す結果が得られた。
【0023】また、これらの微粒子粉末を、5、10、
15、20重量部と比率を変化させて、フタル酸水素メ
チルトリエチルアンモニウムの20%γ−ブチロラクト
ン溶液(電気伝導度:9mS/cm)に添加し、超音波
分散して作製した電解質の電気伝導度を交流インピーダ
ンス法により測定した。
【0024】その結果も(表1)に示す。
【0025】
【表1】
【0026】この(表1)から明らかなように、本実施
例による電解質は導電性高分子が表面に形成された微粒
子を10重量部以上含有させることにより、元のイオン
伝導性塩のみが溶解された場合よりも電気伝導度を高く
することができるという点で優れた効果が得られる。
【0027】以上のように本実施例によれば、導電性高
分子が表面に形成された微粒子をイオン伝導性塩と有機
媒体から構成される従来の電解質に添加することによ
り、電子伝導性を付与できるため、系全体の電気伝導度
を高くすることができる。
【0028】(実施例2)平均粒径37nmのシリカが
2.7重量%含まれるコロイダルシリカに、アニリンモ
ノマー20ml/l、過硫酸アンモニウム32g/l及
び塩酸1.2Mを添加し20時間攪拌したところ、濃緑
色のコロイドが得られた。
【0029】これを遠心分離機で分離後洗浄液が中性を
示すまで水で洗浄し、さらに乾燥してポリアニリンが表
面に形成されたシリカ微粒子粉末を得た。
【0030】これを、実施例1と同様にして電気伝導度
を測定したところ(表1)に示す結果が得られた。
【0031】また、実施例1と同様にして、この微粒子
粉末の比率を変化させてγ−ブチロラクトンの20%フ
タル酸水素メチルトリエチルアンモニウム溶液に添加分
散させた電解質を作製し、電気伝導度を測定したところ
(表1)に示す結果が得られた。
【0032】この(表1)から明らかなように、本実施
例による電解質は導電性高分子が表面に形成された微粒
子を10重量部以上含有させることにより、元のイオン
伝導性塩のみが溶解された場合よりも電気伝導度を高く
することができるという点で優れた効果が得られる。
【0033】以上のように本実施例によれば、導電性高
分子が表面に形成された微粒子をイオン伝導性塩と有機
媒体から構成される従来の電解質に添加することによ
り、電子伝導性を付与できるため、系全体の電気伝導度
を高くすることができる。
【0034】(実施例3)実施例2と同組成のコロイダ
ルシリカに、10ml/lのピロ−ルモノマ−、塩化第
二鉄5.5g/l、p−トルエンスルフォン酸ナトリウ
ム28g/lを添加し20時間攪拌したところ、黒色の
コロイドが得られた。
【0035】実施例2と同様に分離洗浄乾燥して、シリ
カ表面にポリピロ−ルが形成された微粒子を得た。
【0036】また、実施例1と同様にして、この微粒子
粉末の比率を変化させてγ−ブチロラクトンの20%フ
タル酸水素メチルトリエチルアンモニウム溶液に添加分
散させた電解質を作製し、電気伝導度を評価したとこ
ろ、(表1)に示す結果が得られた。
【0037】この(表1)から明らかなように、本実施
例による電解質は、導電性高分子が表面に形成された微
粒子を10重量部以上含有させることにより、元のイオ
ン伝導性塩のみが溶解された場合よりも電気伝導度を高
くすることができるという点で優れた効果が得られる。
【0038】以上のように本実施例によれば、導電性高
分子が表面に形成された微粒子をイオン伝導性塩と有機
媒体から構成される従来の電解質に添加することによ
り、電子伝導性を付与できるため、系全体の電気伝導度
を高くすることができる。
【0039】(実施例4)実施例1、2、3で作製し
た、導電性高分子が表面に形成された微粒子が15重量
部含まれる電解質をそれぞれ用いて、定格電圧35Vの
巻回型アルミニウム電解コンデンサを10個ずつを作製
し、1kHzの容量と損失係数、漏れ電流(定格電圧印
加2分後の値)及び10kHzのインピーダンス測定を
行った。
【0040】その結果を(表2)に示す。また、比較の
ため、比較例1としてフタル酸水素メチルトリエチルア
ンモニウムの20%γ−ブチロラクトン溶液を用いた以
外実施例4と同様にして巻回型アルミニウム電解コンデ
ンサを10個作製し、評価を行った。
【0041】その結果も(表2)に示す。
【0042】
【表2】
【0043】この(表2)から明らかなように、本実施
例による電解質を用いたコンデンサは、漏れ電流特性を
劣化させることなく損失及び高周波インピーダンスが小
さくできるという点で優れた効果が得られる。
【0044】以上のように本実施例によれば、導電性高
分子が表面に形成された微粒子とイオン伝導性塩と有機
媒体中からなる高導電性の電解質を使用しているため、
アルミニウム電解コンデンサの損失係数と高周波域のイ
ンピーダンスを小さくすることができる。
【0045】なお、以上の実施例では、導電性高分子
が、ポリピロールまたはポリアニリンである場合につい
て述べたが、もちろんそれらの誘導体から形成されるも
のであってもよく、また他の種類のものであっても、共
役二重結合ポリマ−を形成する重合性モノマ−を繰り返
し単位とするものであれば使用可能である。
【0046】なお、以上の実施例では、微粒子が、ラテ
ックス、シリカである場合について述べたが、コロイド
状に反応系に分散可能なものであれば他の高分子、金属
酸化物、またはこれらの複合体であってもよい。
【0047】また、これらの微粒子は、電気的絶縁体で
あることが好適である。なお、以上の実施例では、電解
質がγ−ブチロラクトンとフタル酸水素メチルトリエチ
ルアンモニウムと導電性高分子が形成された微粒子から
構成される場合についてのみ述べたが、他の有機媒体及
びイオン伝導性塩を用いることも可能であり、本発明は
その種類に限定されない。
【0048】さらに、誘電体皮膜の修復性向上を目的と
したコントロールされた微量の水あるいは発生水素吸収
を目的とした微量の添加剤等を含む場合でも、本発明の
概念に包含されることはその主旨から明らかである。
【0049】なお、以上の実施例では、表面に導電性高
分子が形成された微粒子を分散して電解質を作製する際
に、超音波を用いる場合についてのみ述べたが、ホモジ
ナイザ等他の分散手段を用いることもでき、その手段に
限定されない。
【0050】
【発明の効果】以上のように本発明は、有機媒体とその
有機媒体に溶解可能なイオン伝導性塩と表面に導電性高
分子を形成した微粒子とから構成される電解質に関する
もので、高導電性の導電性高分子が表面に形成された微
粒子が分散されているため、イオン伝導性塩のみでは達
成し得ない高い電気伝導度を有する提供することができ
るものである。
【0051】また、高温安定性の優れた有機媒体とイオ
ン伝導性塩を用いているため、高い信頼性を有すること
ができる。
【0052】また、用いられる導電性高分子には、弁金
属の酸化皮膜修復機能があるために、本電解質は電解コ
ンデンサの電解質として優れた効果を発揮できる。
【0053】また、導電性高分子を微粒子表面に形成す
るための媒体と、実際に電解質として用いる媒体を別に
しているため、望ましくない不純物等の混入を防ぐこと
ができるという効果も有する。
【0054】また、微粒子表面層にのみ導電性高分子層
を形成し、核の部分が安価な素材で構成されているた
め、比較的高価な導電性高分子材料の使用量が少なくて
済むため、安価に提供できる利点をも有する。

Claims (11)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 導電性高分子が表面に形成された微粒子
    と、イオン伝導性塩と、前記イオン伝導性塩を溶解する
    有機媒体とを含む電解質。
  2. 【請求項2】 導電性高分子が、共役二重結合ポリマ−
    を形成する重合性モノマ−を繰り返し単位とするもので
    ある請求項1記載の電解質。
  3. 【請求項3】 導電性高分子が、ポリピロ−ル、ポリア
    ニリンまたはそれらの誘導体で構成される請求項2記載
    の電解質。
  4. 【請求項4】 微粒子が、電気絶縁性物質で構成される
    請求項1から3のいづれか記載の電解質。
  5. 【請求項5】 微粒子が、高分子または金属酸化物から
    選ばれる一種のもの、またはそれらの複合体で構成され
    る請求項4記載の電解質。
  6. 【請求項6】 イオン伝導性塩が、フタル酸テトラアル
    キルアンモニウム塩を含む請求項1から5のいづれか記
    載の電解質。
  7. 【請求項7】 有機媒体が、γ−ブチロラクトンを含む
    請求項1から6のいづれか記載の電解質。
  8. 【請求項8】 第1の媒体中に微粒子を分散させる工程
    と、前記分散された微粒子の表面に導電性高分子層を形
    成する工程と、前記導電性高分子が形成された微粒子を
    前記第1の媒体から分離する工程と、前記分離された微
    粒子とイオン伝導性塩を第2の媒体に混合分散させる工
    程とを有する電解質の製造方法。
  9. 【請求項9】 第1の媒体中で重合性モノマ−及び酸化
    剤を添加し、化学重合により導電性高分子を微粒子表面
    に形成する請求項8記載の電解質の製造方法。
  10. 【請求項10】 第1の媒体が水で、微粒子が前記第1
    の媒体中にコロイド分散された状態で表面に導電性高分
    子を形成される請求項8または9記載の電解質の製造方
    法。
  11. 【請求項11】 弁金属からなる陽極と、前記陽極上に
    形成された酸化皮膜からなる誘電体と、請求項1から7
    のいづれか記載の電解質とを有する電解コンデンサ。
JP5271820A 1993-10-29 1993-10-29 電解質並びにその製造方法及びその電解質を用いた電解コンデンサ Pending JPH07130580A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2012191197A (ja) * 2011-03-11 2012-10-04 Avx Corp コロイド分散液から形成されたコーティングを含む固体電解コンデンサ

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2012191197A (ja) * 2011-03-11 2012-10-04 Avx Corp コロイド分散液から形成されたコーティングを含む固体電解コンデンサ

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