JPWO2016194277A1 - 電解コンデンサおよび導電性高分子分散体 - Google Patents
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Abstract
Description
本開示の一実施形態に係る電解コンデンサは、陽極体、陽極体上に形成された誘電体層、および誘導体層の少なくとも一部を覆う導電性高分子層を含む。導電性高分子層は、導電性高分子と、高分子ドーパントとを含む。
体(第3共重合体)として、高分子ドーパント(第2高分子ドーパント)に含ませてもよい。後者の場合、第2高分子ドーパントには、さらに、スルホン酸基を有する第1aモノマーとカルボキシ基を有する第2モノマーとの共重合体(第2共重合体)を含ませる。
(陽極体)
陽極体2としては、表面積の大きな導電性材料が使用できる。導電性材料としては、弁作用金属、弁作用金属を含む合金、および弁作用金属を含む化合物などが例示できる。これらの材料は一種を単独でまたは二種以上を組み合わせて使用できる。弁作用金属としては、例えば、チタン、タンタル、アルミニウム、および/またはニオブが好ましく使用される。これらの金属は、その酸化物も含め、誘電率が高いため、陽極体2の構成材料として適している。陽極体2は、例えば、導電性材料で形成された基材(箔状または板状の基材など)の表面を粗面化したもの、および導電性材料の粒子の成形体またはその焼結体などが挙げられる。
(誘電体層)
誘電体層3は、陽極体2表面の導電性材料を、化成処理などにより陽極酸化することで形成される。そのため、誘電体層3は、導電性材料(特に、弁作用金属)の酸化物を含む。例えば、弁作用金属としてタンタルを用いた場合、誘電体層3はTa2O5を含み、弁作用金属としてアルミニウムを用いた場合、誘電体層3はAl2O3を含む。なお、誘電体層3はこれに限らず、誘電体として機能するものであればよい。陽極体2が箔状または板状であり、その表面が粗面化されている場合、誘電体層3は、図2に示すように、陽極体2の表面の孔や窪み(ピット)の内壁面に沿って形成される。
(導電性高分子層)
導電性高分子層4は、誘電体層3の少なくとも一部を覆うように形成されていればよく、誘電体層3の表面全体を覆うように形成されていてもよい。陽極体2は、大きな表面積を有しており、外表面だけでなく、より内側の表面の孔や窪みの内壁面にも誘電体層3が形成される。このような内壁面に形成された誘電体層3上にも導電性高分子層4を形成し、導電性高分子層4による被覆率を高めることが好ましい。
導電性高分子としては、電解コンデンサに使用される公知のもの、例えば、π共役系導電性高分子などが使用できる。このような導電性高分子としては、例えば、ポリピロール、ポリチオフェン、ポリフラン、ポリアニリン、ポリアセチレン、ポリフェニレン、ポリフェニレンビニレン、ポリアセン、および/またはポリチオフェンビニレンなどを基本骨格とする高分子が挙げられる。
(第1高分子ドーパント)
第1高分子ドーパントは、第1モノマーと第2モノマーと第3モノマーとの第1共重合体を含む。第1モノマーは、重合性基およびスルホン酸基を有する。第2モノマーは、重合性基およびカルボキシ基を有する。第3モノマーは、重合性基およびヒドロキシ基を有する。
−CO−R1−COOH
(式中、R1は、炭素数が1〜8の脂肪族炭化水素基、芳香族基、または二価基−OR2−を示し、R2は、炭素数が1〜8の脂肪族炭化水素基、または芳香族基を示す。)
で表わされるカルボキシ基と、を有することが好ましい。
−CH2−CR3R4−
(式中、R3は、水素原子またはメチル基であり、R4は、−CO−(OCH2CH2)n1−O−CO−R1a−COOHであり、n1は、1〜10の整数であり、R1aは、炭素数が1〜8の脂肪族炭化水素基、または芳香族基である。)
で表されるユニット、または下記式(1b):
−CHR5−CHR6−
(式中、R5は、カルボキシ基、または−CO−(OCH2CH2)n2−O−CO−R1b−COOHであり、R6は、−CO−(OCH2CH2)n3−O−CO−R1c−COOHであり、n2およびn3は、それぞれ、1〜10の整数であり、R1bおよびR1cは、それぞれ、炭素数が1〜8の脂肪族炭化水素基、または芳香族基である。)
で表されるユニットなどが好ましい。
−(O−R7)n−OH
(式中、R7は、炭素数が2〜10の脂肪族炭化水素基であり、nは1〜10を表す。)
で表されるヒドロキシ基、または、下記式(2b):
−NH−R8−OH
(式中、R8は、炭素数が1〜10の脂肪族炭化水素基である。)
で表されるヒドロキシ基を有することが好ましい。
(第2高分子ドーパント)
第2高分子ドーパントは、第1aモノマーと第2モノマーとの第2共重合体、および、第1bモノマーと第3モノマーとの第3共重合体を含む。第1aおよび第1bモノマーとしては、上記第1モノマーと同じモノマーが例示される。第1aモノマーと第1bモノマーとは、同じであってもよいし、異なっていてもよい。以下、第1モノマー、第1aモノマーおよび第1bモノマーを、併せて第1モノマーと称す場合がある。第2モノマーおよび第3モノマーとしては、それぞれ上記第2モノマーおよび第3モノマーと同じモノマーが例示される。
のが例示される。
(その他)
導電性高分子層4に含まれる第1/第2高分子ドーパントの量は、導電性高分子100質量部に対して、10〜1000質量部であることが好ましく、50〜200質量部であることがさらに好ましい。
(陰極層)
カーボン層5aは、導電性を有していればよく、例えば、黒鉛などの導電性炭素材料を用いて構成することができる。銀ペースト層5bには、例えば、銀粉末とバインダ樹脂(エポキシ樹脂など)を含む組成物を用いることができる。なお、陰極層5の構成は、これに限られず、集電機能を有する構成であればよい。陽極端子13および陰極端子14は、例えば銅または銅合金などの金属で構成することができる。また、樹脂外装体12の素材としては、例えばエポキシ樹脂を用いることができる。
[電解コンデンサの製造方法]
電解コンデンサは、陽極体2を準備する第1工程と、陽極体2上に誘電体層3を形成する第2工程と、誘電体層3が形成された陽極体2を導電性高分子およびドーパント(第1/第2高分子ドーパントなど)を含む処理液で処理する第3工程と、を経ることにより製造できる。電解コンデンサの製造方法は、さらに陰極層5を形成する工程(第4工程)を含んでもよい。以下、各工程について詳細に説明する。
第1工程では、陽極体2の種類に応じて、公知の方法により陽極体2を形成する。陽極体2は、例えば、導電性材料で形成された箔状または板状の基材の表面を粗面化することにより準備することができる。粗面化は、基材表面に凹凸を形成できればよく、例えば、基材表面をエッチング(例えば、電解エッチング)することにより行ってもよく、蒸着などの気相法を利用して、基材表面に導電性材料の粒子を堆積させることにより行ってもよい。
第2工程では、陽極体2上に誘電体層3を形成する。誘電体層3は、陽極体2の表面を陽極酸化することにより形成される。陽極酸化は、公知の方法、例えば、化成処理などにより行うことができる。化成処理は、例えば、陽極体2を化成液中に浸漬することにより、陽極体2の表面(より内側の表面の孔や窪みの内壁面)まで化成液を含浸させ、陽極体2をアノードとして、化成液中に浸漬したカソードとの間に電圧を印加することにより行うことができる。化成液としては、例えば、リン酸水溶液、リン酸アンモニウム水溶液、またはアジピン酸アンモニウム水溶液などを用いることが好ましい。
第3工程では、導電性高分子と第1/第2高分子ドーパントとを含む処理液を用いて導電性高分子層4を形成する。必要に応じて、処理液に、他のドーパントを添加してもよい。また、組成(もしくは、導電性高分子の濃度または粘度など)が異なる第1処理液および第2処理液を用いて、第1導電性高分子層4aおよび第2導電性高分子層4bを形成してもよい。他のドーパントを含む第1処理液を用いて第1導電性高分子層4aを形成し、第1/第2高分子ドーパントを含む第2処理液を用いて、第1導電性高分子層4aを覆うように第2導電性高分子層4bを形成してもよい。
導電性高分子分散体において、導電性高分子および第1/第2高分子ドーパントは、第3溶媒中に分散している。導電性高分子分散体に含まれる第1/第2高分子ドーパントの量は、導電性高分子100質量部に対して、10〜1000質量部であることが好ましく、50〜200質量部であることがさらに好ましい。
第4工程では、第3工程で得られた陽極体2(好ましくは形成された導電性高分子層4)の表面に、カーボン層5aと銀ペースト層5bとを順次積層することにより陰極層5が形成される。
(製造例1)
(1)第1高分子ドーパントの合成
2Lの攪拌機付セパラブルフラスコに1Lの純水を添加し、フラスコ内に、第1モノマーであるスチレンスルホン酸ナトリウムと、下記式(1A)で表わされる第2モノマーと、下記式(2A)で表わされる第3モノマーと、を添加し、均一なモノマー溶液を得た。第1モノマーと第2モノマーと第3モノマーとのモル比(=第1ユニット:第2ユニット:第3ユニット)は80:10:10とした。
(2)導電性高分子の合成
1Lの攪拌機付容器に、第1高分子ドーパントA1の水分散液(固形分濃度3質量%)を投入した。次に、上記水分散液100質量部に対して、酸化剤として過硫酸ナトリウム2質量部、触媒として硫酸第二鉄0.2質量部を添加し、その後、3,4−エチレンジオキシチオフェン1質量部を徐々に滴下して化学酸化重合を行った。得られた第1高分子ドーパントA1および導電性高分子(ポリ3,4−エチレンジオキシチオフェン)含む水分散液にイオン交換樹脂を添加し、撹拌し、濾過する操作を繰り返し、液中の不純物を除去して、第1高分子ドーパントA1がドープされた導電性高分子(導電性高分子A1)を得た。
(製造例2)
第3モノマーとして、下記式(2B)で表わされる化合物を使用したこと以外、製造例1の(1)と同様にして、これらモノマーの共重合体である第1高分子ドーパントA2を得た。第1高分子ドーパントとして第1高分子ドーパントA2を用いたこと以外、製造例1の(2)と同様にして、第1高分子ドーパントA2がドープされた導電性高分子(導電性高分子A2)を得た。
第3モノマーとして、下記式(2C)で表わされる化合物を使用し、第1モノマーと第2モノマーと第3モノマーとのモル比(=第1ユニット:第2ユニット:第3ユニット)を76:12:12としたこと以外、製造例1の(1)と同様にして、これらモノマーの共重合体である第1高分子ドーパントA3を得た。第1高分子ドーパントとして第1高分子ドーパントA3を用いたこと以外、製造例1の(2)と同様にして、第1高分子ドーパントA3がドープされた導電性高分子(導電性高分子A3)を得た。
第2モノマーとして下記式(1B)で表わされる化合物を使用したこと以外、製造例1の(1)と同様にして、これらモノマーの共重合体である第1高分子ドーパントA4を得た。第1高分子ドーパントとして第1高分子ドーパントA4を用いたこと以外、製造例1の(2)と同様にして、第1高分子ドーパントA4がドープされた導電性高分子(導電性高分子A4)を得た。
第2モノマーとして上記式(1B)で表わされる化合物を使用し、第3モノマーとして上記式(2B)で表わされる化合物を使用したこと以外、製造例1の(1)と同様にして、これらモノマーの共重合体である第1高分子ドーパントA5を得た。第1高分子ドーパントとして第1高分子ドーパントA5を用いたこと以外、製造例1の(2)と同様にして、第1高分子ドーパントA5がドープされた導電性高分子(導電性高分子A5)を得た。
(製造例6)
第2モノマーとして上記式(1B)で表わされる化合物を使用し、第3モノマーとして下記式(2D)で表わされる化合物を使用し、第1モノマーと第2モノマーと第3モノマーとのモル比(=第1ユニット:第2ユニット:第3ユニット)を85:8:7としたこと以外、製造例1の(1)と同様にして、これらモノマーの共重合体である第1高分子ドーパントA6を得た。第1高分子ドーパントとして第1高分子ドーパントA6を用いたこと以外、製造例1の(2)と同様にして、第1高分子ドーパントA6がドープされた導電性高分子(導電性高分子A6)を得た。
第2モノマーとして下記式(1C)で表わされる化合物を使用し、第3モノマーとして上記式(2C)で表わされる化合物を使用し、第1モノマーと第2モノマーと第3モノマーとのモル比(=第1ユニット:第2ユニット:第3ユニット)を90:5:5としたこと以外、製造例1の(1)と同様にして、これらモノマーの共重合体である第1高分子ドーパントA7を得た。第1高分子ドーパントとして第1高分子ドーパントA7を用いたこと以外、製造例1の(2)と同様にして、第1高分子ドーパントA7がドープされた導電性高分子(導電性高分子A7)を得た。
第2モノマーとして下記式(1D)で表わされる化合物を使用し、第3モノマーとして上記式(2D)で表わされる化合物を使用し、第1モノマーと第2モノマーと第3モノマーとのモル比(=第1ユニット:第2ユニット:第3ユニット)を60:20:20としたこと以外、製造例1の(1)と同様にして、これらモノマーの共重合体である第1高分子ドーパントA8を得た。第1高分子ドーパントとして第1高分子ドーパントA8を用いたこと以外、製造例1の(2)と同様にして、第1高分子ドーパントA8がドープされた導電性高分子(導電性高分子A8)を得た。
第1モノマーと第2モノマーと第3モノマーとのモル比(=第1ユニット:第2ユニット:第3ユニット)を70:15:15としたこと以外、製造例8の(1)と同様にして、これらモノマーの共重合体である第1高分子ドーパントA9を得た。第1高分子ドーパントとして第1高分子ドーパントA9を用いたこと以外、製造例1の(2)と同様にして、第1高分子ドーパントA9がドープされた導電性高分子(導電性高分子A9)を得た。
(製造例10)
第2モノマーとして下記式(1E)で表わされる化合物を使用し、第3モノマーとして下記式(2E)で表わされる化合物を使用し、第1モノマーと第2モノマーと第3モノマーとのモル比(=第1ユニット:第2ユニット:第3ユニット)を95:3:2としたこと以外、製造例1の(1)と同様にして、これらモノマーの共重合体である第1高分子ドーパントA10を得た。第1高分子ドーパントとして第1高分子ドーパントA10を用いたこと以外、製造例1の(2)と同様にして、第1高分子ドーパントA10がドープされた導電性高分子(導電性高分子A10)を得た。
第2モノマーとして下記式(1F)で表わされる化合物を使用し、第3モノマーとして下記式(2F)で表わされる化合物を使用し、第1モノマーと第2モノマーと第3モノマーとのモル比(=第1ユニット:第2ユニット:第3ユニット)を50:25:25としたこと以外、製造例1の(1)と同様にして、これらモノマーの共重合体である第1高分子ドーパントA11を得た。第1高分子ドーパントとして第1高分子ドーパントA11を用いたこと以外、製造例1の(2)と同様にして、第1高分子ドーパントA11がドープされた導電性高分子(導電性高分子A11)を得た。
第1モノマーであるスチレンスルホン酸ナトリウムだけを用い、第2モノマーおよび第3モノマーを用いなかったこと以外、製造例1と同様にして、第3高分子ドーパントB1を得た。第1高分子ドーパントA1に代えて、第3高分子ドーパントB1を用いたこと以外、製造例1の(2)と同様にして、第3高分子ドーパントB1がドープされた導電性高分子(導電性高分子B1)を得た。
(製造例13)
第3モノマーを用いず、第1モノマーと第2モノマーとのモル比(=第1ユニット:第2ユニット)を50:50としたこと以外、製造例1と同様にして、第3高分子ドーパントB2を得た。
(製造例14)
第2モノマーを用いず、第3モノマーとして上記式(2C)を用いて、第1モノマーと第3モノマーとのモル比(=第1ユニット:第3ユニット)を50:50としたこと以外、製造例1と同様にして、第3高分子ドーパントB3を得た。第1高分子ドーパントAに代えて、第3高分子ドーパントB3を用いたこと以外、製造例1の(2)と同様にして、第3高分子ドーパントB3がドープされた導電性高分子(導電性高分子B3)を得た。
《実施例1》
下記の要領で、電解コンデンサを作製し、その特性を評価した。
基材としてのアルミニウム箔(厚み:100μm)の両方の表面をエッチングにより粗面化することで、陽極体を作製した。
陽極体の一端部側(分離部から一端部までの部分)を、化成液に浸漬し、70Vの直流電圧を、20分間印加して、酸化アルミニウムを含む誘電体層を形成した。
導電性高分子B1を1質量%含む水分散液(第1処理液)に、誘電体層を有する陽極体を浸漬した後、第1処理液から取り出し、120℃で10〜30分の乾燥を行った。第1処理液への浸漬と、乾燥とをさらに1回ずつ繰り返すことで、誘電体層の表面の少なくとも一部を覆うように第1導電性高分子層を形成した。なお、第1導電性高分子層の平均厚みを走査型電子顕微鏡(SEM)により測定したところ、約1μmであった。
第1および第2導電性高分子層で覆われた誘電体層を有する陽極体を、黒鉛粒子を水に分散した分散液に浸漬し、分散液から取り出し後、乾燥することによりカーボン層を形成した。乾燥は、130〜180℃で10〜30分間行った。
コンデンサ素子の陰極層と、陰極端子の一端部(第1端部)とを導電性接着剤で接合した。コンデンサ素子から突出した陽極体の他端部と、陽極端子の一端部(第1端部)とをレーザ溶接により接合した。
4端子測定用のLCRメータを用いて、電解コンデンサの周波数100kHzにおける初期のESR値(E0)を測定した。電解コンデンサを、温度60℃、湿度90%の恒温恒湿室で500時間静置した後、再び、上記の方法によりESR値(EX)を測定した。初期のESR値(E0)に対する、ESR値(EX)の上昇率(△E={(EX−E0)/E0}×100%)を算出した。結果を表1に示す。なお、ESR値は、それぞれ、ランダムに選択した120個の電解コンデンサについて測定し、平均値を算出した。
電解コンデンサの陽極体2と陰極層5との間に10Vの電圧を印加し、40秒後の漏れ電流を測定した。そして、漏れ電流量が100μAを超えるものを不良品と判断して、LC不良品率(=(不良品の数/120)×100%)を算出し、漏れ電流の指標とした。結果を表1に示す。
《実施例2〜11》
第2処理液として、導電性高分子A2〜A11をそれぞれ4質量%含む水分散液を用いたこと以外、実施例1と同様にして、各実施例の電解コンデンサA2〜A11を各250個作製し、評価した。結果を表1に示す。
《比較例1〜3》
第2処理液として、導電性高分子B1〜B3をそれぞれ4質量%含む水分散液を用いたこと以外、実施例1と同様にして、電解コンデンサB1〜B3を各250個作製し、評価した。結果を表1に示す。
(製造例15)
(1)第2高分子ドーパントの合成
2Lの攪拌機付セパラブルフラスコに1Lの純水を添加し、フラスコ内に、スチレンスルホン酸ナトリウム(第1aモノマー)と、上記式(1A)で表わされる第2モノマーと、を添加し、均一なモノマー溶液を得た。第1aモノマーと第2モノマーとのモル比(=第1aユニット:第2ユニット)は80:20とした。
(2)導電性高分子の合成
1Lの攪拌機付容器に、第2共重合体A1の水分散液(固形分濃度3質量%)を投入した。次に、上記水分散液100質量部に対して、酸化剤として過硫酸ナトリウム2質量部、触媒として硫酸第二鉄0.2質量部を添加し、その後、3,4−エチレンジオキシチオフェン1質量部を徐々に滴下して化学酸化重合を行った。得られた第2共重合体A1と導
電性高分子(ポリ3,4−エチレンジオキシチオフェン)とを含む水分散液にイオン交換樹脂を添加し、撹拌し、濾過する操作を繰り返し、液中の不純物を除去して、第2共重合体A1がドープされた導電性高分子P2−1を得た。
(製造例16)
第3モノマーとして、上記式(2B)で表わされる化合物を使用したこと以外、製造例15の(1)と同様にして、第2共重合体P2−1および第3共重合体P3−2を得た。第2共重合体P2−1および第3共重合体P3−2を用いたこと以外、製造例15の(2)と同様にして、第2共重合体P2−1および第3共重合体P3−2を含む導電性高分子A13(第2高分子ドーパント)の分散液を調整した。
(製造例17)
第1モノマーと第2モノマーとのモル比(=第1ユニット:第2ユニット)を76:24としたこと以外、製造例15の(1)と同様にして、第2共重合体P2−2を得た。第3モノマーとして、上記式(2C)で表わされる化合物を使用し、第1モノマーと第3モノマーとのモル比(=第1ユニット:第3ユニット)を76:24としたこと以外、製造例15の(1)と同様にして、第3共重合体P3−3を得た。第2共重合体P2−2および第3共重合体P3−3を用いたこと以外、製造例15の(2)と同様にして、第2共重合体P2−2および第3共重合体P3−3を含む導電性高分子A14(第2高分子ドーパント)の分散液を調整した。
(製造例18)
第2モノマーとして上記式(1B)で表わされる化合物を使用したこと以外、製造例15の(1)と同様にして、第2共重合体P2−3および第3共重合体P3−1を得た。第2共重合体P2−3および第3共重合体P3−1を用いたこと以外、製造例15の(2)と同様にして、第2共重合体P2−3および第3共重合体P3−1を含む導電性高分子A15(第2高分子ドーパント)の分散液を調整した。
(製造例19)
第2モノマーとして上記式(1B)で表わされる化合物を使用し、第3モノマーとして上記式(2B)で表わされる化合物を使用したこと以外、製造例15の(1)と同様にして、第2共重合体P2−3および第3共重合体P3−2を得た。第2共重合体P2−3および第3共重合体P3−2を用いたこと以外、製造例15の(2)と同様にして、第2共重合体P2−3および第3共重合体P3−2を含む導電性高分子A16(第2高分子ドーパント)の分散液を調整した。
(製造例20)
第2モノマーとして上記式(1B)で表わされる化合物を使用し、第1モノマーと第2モノマーとのモル比(=第1ユニット:第2ユニット)を84:16としたこと以外、製造例15の(1)と同様にして、第2共重合体P2−4を得た。第3モノマーとして上記式(2D)で表わされる化合物を使用し、第1モノマーと第3モノマーとのモル比(=第1ユニット:第3ユニット)を84:16としたこと以外、製造例15の(1)と同様にして、第3共重合体P3−4を得た。第2共重合体P2−4および第3共重合体P3−4を用いたこと以外、製造例15の(2)と同様にして、第2共重合体P2−4および第3共重合体P3−4を含む導電性高分子A17(第2高分子ドーパント)の分散液を調整した。
(製造例21)
第2モノマーとして上記式(1C)で表わされる化合物を使用し、第1モノマーと第2モノマーとのモル比(=第1ユニット:第2ユニット)を90:10としたこと以外、製造例15の(1)と同様にして、第2共重合体P2−5を得た。第3モノマーとして上記式(2C)で表わされる化合物を使用し、第1モノマーと第3モノマーとのモル比(=第1ユニット:第3ユニット)を90:10としたこと以外、製造例15の(1)と同様にして、第3共重合体P3−5を得た。第2共重合体P2−5および第3共重合体P3−5を用いたこと以外、製造例15の(2)と同様にして、第2共重合体P2−5および第3共重合体P3−5を含む導電性高分子A18(第2高分子ドーパント)の分散液を調整した。
(製造例22)
第2モノマーとして上記式(1D)で表わされる化合物を使用し、第1モノマーと第2モノマーとのモル比(=第1ユニット:第2ユニット)を60:40としたこと以外、製造例15の(1)と同様にして、第2共重合体P2−6を得た。第3モノマーとして上記式(2D)で表わされる化合物を使用し、第1モノマーと第3モノマーとのモル比(=第1ユニット:第3ユニット)を60:40としたこと以外、製造例15の(1)と同様にして、第3共重合体P3−6を得た。第2共重合体P2−6および第3共重合体P3−6を用いたこと以外、製造例15の(2)と同様にして、第2共重合体P2−6および第3共重合体P3−6を含む導電性高分子A19(第2高分子ドーパント)の分散液を調整した。
(製造例23)
第1モノマーと第2モノマーとのモル比(=第1ユニット:第2ユニット)を70:30としたこと以外、製造例22と同様にして、第2共重合体P2−7を得た。第1モノマーと第3モノマーとのモル比(=第1ユニット:第2ユニット)を70:30としたこと以外、製造例22と同様にして、第3共重合体P3−7を得た。第2共重合体P2−7および第3共重合体P3−7を用いたこと以外、製造例15の(2)と同様にして、第2共重合体P2−7および第3共重合体P3−7を含む導電性高分子A20(第2高分子ドーパント)の分散液を調整した。
(製造例24)
第2モノマーとして上記式(1E)で表わされる化合物を使用し、第1モノマーと第2モノマーとのモル比(=第1ユニット:第2ユニット)を94:6としたこと以外、製造例15の(1)と同様にして、第2共重合体P2−8を得た。第3モノマーとして上記式(2E)で表わされる化合物を使用し、第1モノマーと第3モノマーとのモル比(=第1ユニット:第3ユニット)を96:4としたこと以外、製造例15の(1)と同様にして、第3共重合体P3−8を得た。第2共重合体P2−8および第3共重合体P3−8を用いたこと以外、製造例15の(2)と同様にして、第2共重合体P2−8および第3共重合体P3−8を含む導電性高分子A21(第2高分子ドーパント)の分散液を調整した。
(製造例25)
第2モノマーとして上記式(1F)で表わされる化合物を使用し、第1モノマーと第2モノマーとのモル比(=第1ユニット:第2ユニット)を50:50としたこと以外、製造例15の(1)と同様にして、第2共重合体P2−9を得た。第3モノマーとして上記式(2F)で表わされる化合物を使用し、第1モノマーと第3モノマーとのモル比(=第1ユニット:第3ユニット)を50:50としたこと以外、製造例15の(1)と同様にして、第3共重合体P3−9を得た。第2共重合体P2−9および第3共重合体P3−9を用いたこと以外、製造例15の(2)と同様にして、第2共重合体P2−9および第3共重合体P3−9を含む導電性高分子A22(第2高分子ドーパント)の分散液を調整した。
(製造例26)
第2モノマーとして上記式(1A)で表わされる化合物を使用し、第1モノマーと第2モノマーとのモル比(=第1ユニット:第2ユニット)を50:50としたこと以外、製造例15の(1)と同様にして、第2共重合体P2−10を得た。第3モノマーを用いなかったこと以外は、製造例15の(1)と同様にして、第1bモノマーの重合体P1bを得た。第2共重合体P2−10および重合体P1bを用いたこと以外、製造例15の(2)と同様にして、第2共重合体P2−10および重合体P1bを含む導電性高分子B4の分散液を調整した。
(製造例27)
第2モノマーを用いなかったこと以外は、製造例15の(1)と同様にして、第1aモノマーの重合体P1aを得た。第3モノマーとして上記式(2C)で表わされる化合物を使用し、第1モノマーと第3モノマーとのモル比(=第1ユニット:第3ユニット)を50:50としたこと以外、製造例15の(1)と同様にして、第3共重合体P3−10を得た。重合体P1aおよび第3共重合体P3−10を用いたこと以外、製造例15の(2)と同様にして、重合体P1aおよび第3共重合体P3−10を含む導電性高分子B5の分散液を調整した。
《実施例12〜22》
第2処理液として、上記導電性高分子A12〜A22をそれぞれ4質量%含む水分散液を用いたこと以外、実施例1と同様にして電解コンデンサを各250個作製し、その特性を評価した。結果を表2に示す。
《比較例4および5》
第2処理液として、上記導電性高分子B4およびB5をそれぞれ4質量%含む水分散液を用いたこと以外、実施例1と同様にして電解コンデンサを各250個作製し、その特性を評価した。結果を表2に示す。
2:陽極体
3:誘電体層
4:導電性高分子層(固体電解質層)
4a:第1導電性高分子層
4b:第2導電性高分子層
5:陰極層
5a:カーボン層
5b:銀ペースト層
11:コンデンサ素子
12:樹脂外装体
13:陽極端子
13a:陽極端子の第1端部
13b:陽極端子の第2端部
14:陰極端子
14a:陰極端子の第1端部
14b:陰極端子の第2端部
15:陰極部
16:分離部
17:導電性接着剤
(製造例16)
第3モノマーとして、上記式(2B)で表わされる化合物を使用したこと以外、製造例15の(1)と同様にして、第2共重合体P2−1および第3共重合体P3−2を得た。第2共重合体P2−1および第3共重合体P3−2を用いたこと以外、製造例15の(2)と同様にして、第2共重合体P2−1および第3共重合体P3−2を含む導電性高分子A13(第2高分子ドーパント)の分散液を調整した。
(製造例17)
第1モノマーと第2モノマーとのモル比(=第1ユニット:第2ユニット)を76:24としたこと以外、製造例15の(1)と同様にして、第2共重合体P2−2を得た。第3モノマーとして、上記式(2C)で表わされる化合物を使用し、第1モノマーと第3モノマーとのモル比(=第1ユニット:第3ユニット)を76:24としたこと以外、製造例15の(1)と同様にして、第3共重合体P3−3を得た。第2共重合体P2−2および第3共重合体P3−3を用いたこと以外、製造例15の(2)と同様にして、第2共重合体P2−2および第3共重合体P3−3を含む導電性高分子A14(第2高分子ドーパント)の分散液を調整した。
(製造例18)
第2モノマーとして上記式(1B)で表わされる化合物を使用したこと以外、製造例15の(1)と同様にして、第2共重合体P2−3および第3共重合体P3−1を得た。第2共重合体P2−3および第3共重合体P3−1を用いたこと以外、製造例15の(2)と同様にして、第2共重合体P2−3および第3共重合体P3−1を含む導電性高分子A15(第2高分子ドーパント)の分散液を調整した。
(製造例19)
第2モノマーとして上記式(1B)で表わされる化合物を使用し、第3モノマーとして上記式(2B)で表わされる化合物を使用したこと以外、製造例15の(1)と同様にして、第2共重合体P2−3および第3共重合体P3−2を得た。第2共重合体P2−3および第3共重合体P3−2を用いたこと以外、製造例15の(2)と同様にして、第2共重合体P2−3および第3共重合体P3−2を含む導電性高分子A16(第2高分子ドーパント)の分散液を調整した。
(製造例20)
第2モノマーとして上記式(1B)で表わされる化合物を使用し、第1モノマーと第2モノマーとのモル比(=第1ユニット:第2ユニット)を84:16としたこと以外、製造例15の(1)と同様にして、第2共重合体P2−4を得た。第3モノマーとして上記式(2D)で表わされる化合物を使用し、第1モノマーと第3モノマーとのモル比(=第1ユニット:第3ユニット)を84:16としたこと以外、製造例15の(1)と同様にして、第3共重合体P3−4を得た。第2共重合体P2−4および第3共重合体P3−4を用いたこと以外、製造例15の(2)と同様にして、第2共重合体P2−4および第3共重合体P3−4を含む導電性高分子A17(第2高分子ドーパント)の分散液を調整した。
(製造例21)
第2モノマーとして上記式(1C)で表わされる化合物を使用し、第1モノマーと第2モノマーとのモル比(=第1ユニット:第2ユニット)を90:10としたこと以外、製造例15の(1)と同様にして、第2共重合体P2−5を得た。第3モノマーとして上記式(2C)で表わされる化合物を使用し、第1モノマーと第3モノマーとのモル比(=第1ユニット:第3ユニット)を90:10としたこと以外、製造例15の(1)と同様にして、第3共重合体P3−5を得た。第2共重合体P2−5および第3共重合体P3−5を用いたこと以外、製造例15の(2)と同様にして、第2共重合体P2−5および第3共重合体P3−5を含む導電性高分子A18(第2高分子ドーパント)の分散液を調整した。
(製造例22)
第2モノマーとして上記式(1D)で表わされる化合物を使用し、第1モノマーと第2モノマーとのモル比(=第1ユニット:第2ユニット)を60:40としたこと以外、製造例15の(1)と同様にして、第2共重合体P2−6を得た。第3モノマーとして上記式(2D)で表わされる化合物を使用し、第1モノマーと第3モノマーとのモル比(=第1ユニット:第3ユニット)を60:40としたこと以外、製造例15の(1)と同様にして、第3共重合体P3−6を得た。第2共重合体P2−6および第3共重合体P3−6を用いたこと以外、製造例15の(2)と同様にして、第2共重合体P2−6および第3共重合体P3−6を含む導電性高分子A19(第2高分子ドーパント)の分散液を調整した。
(製造例23)
第1モノマーと第2モノマーとのモル比(=第1ユニット:第2ユニット)を70:30としたこと以外、製造例22と同様にして、第2共重合体P2−7を得た。第1モノマーと第3モノマーとのモル比(=第1ユニット:第3ユニット)を70:30としたこと以外、製造例22と同様にして、第3共重合体P3−7を得た。第2共重合体P2−7および第3共重合体P3−7を用いたこと以外、製造例15の(2)と同様にして、第2共重合体P2−7および第3共重合体P3−7を含む導電性高分子A20(第2高分子ドーパント)の分散液を調整した。
(製造例24)
第2モノマーとして上記式(1E)で表わされる化合物を使用し、第1モノマーと第2モノマーとのモル比(=第1ユニット:第2ユニット)を94:6としたこと以外、製造例15の(1)と同様にして、第2共重合体P2−8を得た。第3モノマーとして上記式(2E)で表わされる化合物を使用し、第1モノマーと第3モノマーとのモル比(=第1ユニット:第3ユニット)を96:4としたこと以外、製造例15の(1)と同様にして、第3共重合体P3−8を得た。第2共重合体P2−8および第3共重合体P3−8を用いたこと以外、製造例15の(2)と同様にして、第2共重合体P2−8および第3共重合体P3−8を含む導電性高分子A21(第2高分子ドーパント)の分散液を調整した。
(製造例25)
第2モノマーとして上記式(1F)で表わされる化合物を使用し、第1モノマーと第2モノマーとのモル比(=第1ユニット:第2ユニット)を50:50としたこと以外、製造例15の(1)と同様にして、第2共重合体P2−9を得た。第3モノマーとして上記式(2F)で表わされる化合物を使用し、第1モノマーと第3モノマーとのモル比(=第1ユニット:第3ユニット)を50:50としたこと以外、製造例15の(1)と同様にして、第3共重合体P3−9を得た。第2共重合体P2−9および第3共重合体P3−9を用いたこと以外、製造例15の(2)と同様にして、第2共重合体P2−9および第3共重合体P3−9を含む導電性高分子A22(第2高分子ドーパント)の分散液を調整した。
(製造例26)
第2モノマーとして上記式(1A)で表わされる化合物を使用し、第1モノマーと第2モノマーとのモル比(=第1ユニット:第2ユニット)を50:50としたこと以外、製造例15の(1)と同様にして、第2共重合体P2−10を得た。第3モノマーを用いなかったこと以外は、製造例15の(1)と同様にして、第1bモノマーの重合体P1bを得た。第2共重合体P2−10および重合体P1bを用いたこと以外、製造例15の(2)と同様にして、第2共重合体P2−10および重合体P1bを含む導電性高分子B4の分散液を調整した。
(製造例27)
第2モノマーを用いなかったこと以外は、製造例15の(1)と同様にして、第1aモノマーの重合体P1aを得た。第3モノマーとして上記式(2C)で表わされる化合物を使用し、第1モノマーと第3モノマーとのモル比(=第1ユニット:第3ユニット)を50:50としたこと以外、製造例15の(1)と同様にして、第3共重合体P3−10を得た。重合体P1aおよび第3共重合体P3−10を用いたこと以外、製造例15の(2)と同様にして、重合体P1aおよび第3共重合体P3−10を含む導電性高分子B5の分散液を調整した。
《実施例12〜22》
第2処理液として、上記導電性高分子A12〜A22をそれぞれ4質量%含む水分散液を用いたこと以外、実施例1と同様にして電解コンデンサを各250個作製し、その特性を評価した。結果を表2に示す。
《比較例4および5》
第2処理液として、上記導電性高分子B4およびB5をそれぞれ4質量%含む水分散液を用いたこと以外、実施例1と同様にして電解コンデンサを各250個作製し、その特性を評価した。結果を表2に示す。
Claims (16)
- 陽極体、前記陽極体上に形成された誘電体層、および前記誘導体層の少なくとも一部を覆う導電性高分子層を含み、
前記導電性高分子層は、導電性高分子と、高分子ドーパントとを含み、
前記高分子ドーパントは、
(A)スルホン酸基を有する第1モノマーに由来する第1ユニットと、
(B)カルボキシ基を有する第2モノマーに由来する第2ユニットと、
(C)ヒドロキシ基を有する第3モノマーに由来する第3ユニットと、を含む第1共重合体を含む、
電解コンデンサ。 - 前記第1共重合体に含まれる前記第1ユニットと前記第2ユニットと前記第3ユニットとの合計に占める、前記第2ユニットと前記第3ユニットとの合計の割合r1が、5〜50モル%である、
請求項1に記載の電解コンデンサ。 - 陽極体、前記陽極体上に形成された誘電体層、および前記誘導体層の少なくとも一部を覆う導電性高分子層を含み、
前記導電性高分子層は、導電性高分子と、高分子ドーパントとを含み、
前記高分子ドーパントは、
(A1)スルホン酸基を有する第1aモノマーに由来する第1aユニットと、
(B)カルボキシ基を有する第2モノマーに由来する第2ユニットと、を含む第2共重合体、および、
(A2)スルホン酸基を有する第1bモノマーに由来する第1bユニットと、
(C)ヒドロキシ基を有する第3モノマーに由来する第3ユニットと、を含む第3共重合体を、含む、
電解コンデンサ。 - 前記第2共重合体に含まれる前記第1aユニットと前記第2ユニットとの合計に占める、前記第2ユニットの割合r2が、5〜50モル%であり、
前記第3共重合体に含まれる前記第1bユニットと前記第3ユニットとの合計に占める、前記第3ユニットの割合r3が、5〜50モル%である、
請求項3に記載の電解コンデンサ。 - 前記第2ユニットは、下記式(1):
−CO−R1−COOH
(式中、R1は、炭素数が1〜8の脂肪族炭化水素基、芳香族基、または二価基−OR2−を示し、R2は、炭素数が1〜8の脂肪族炭化水素基、または芳香族基を示す。)
で表されるカルボキシ基を有する、
請求項1〜4のいずれか一項に記載の電解コンデンサ。 - 前記第2ユニットは、下記式(1a):
−CH2−CR3R4−
(式中、R3は、水素原子またはメチル基であり、R4は、−CO−(OCH2CH2)n1−O−CO−R1a−COOHであり、n1は、1〜10の整数であり、R1aは、炭素数が1〜8の脂肪族炭化水素基または芳香族基である。)
で表されるユニット、または下記式(1b):
−CHR5−CHR6−
(式中、R5は、カルボキシ基、または−CO−(OCH2CH2)n2−O−CO−R1b−
COOHであり、R6は、−CO−(OCH2CH2)n3−O−CO−R1c−COOHであ
り、n2およびn3は、それぞれ、1〜10の整数であり、R1bおよびR1cは、それぞれ、炭素数が1〜8の脂肪族炭化水素基または芳香族基である。)
で表されるユニットである、
請求項1〜5のいずれか一項に記載の電解コンデンサ。 - 前記第3ユニットは、下記式(2a):
−(O−R7)n−OH
(式中、R7は、炭素数が2〜10の脂肪族炭化水素基であり、nは1〜10を表す。)
で表されるヒドロキシ基、または下記式(2b):
−NH−R8−OH
(式中、R8は、炭素数が1〜10の脂肪族炭化水素基である。)
で表されるヒドロキシ基を有する、
請求項1〜6のいずれか一項に記載の電解コンデンサ。 - 前記第1ユニット、前記第1aユニットおよび前記第1bユニットは、スルホン酸基を有する芳香族ビニルモノマーに由来するユニットである、
請求項1〜7のいずれか1項に記載の電解コンデンサ。 - 導電性高分子と、高分子ドーパントと、溶媒とを含み、
前記高分子ドーパントは、
(A)スルホン酸基を有する第1モノマーに由来する第1ユニットと、
(B)カルボキシ基を有する第2モノマーに由来する第2ユニットと、
(C)ヒドロキシ基を有する第3モノマーに由来する第3ユニットと、を含む第1共重合体を含む、
導電性高分子分散体。 - 前記第1共重合体に含まれる前記第1ユニットと前記第2ユニットと前記第3ユニットとの合計に占める、前記第2ユニットと前記第3ユニットとの合計の割合r1が、5〜50モル%である、
請求項9に記載の導電性高分子分散体。 - 導電性高分子と、高分子ドーパントと、溶媒とを含み、
前記高分子ドーパントは、
(A1)スルホン酸基を有する第1aモノマーに由来する第1aユニットと、
(B)カルボキシ基を有する第2モノマーに由来する第2ユニットと、を含む第2共重合体、および、
(A2)スルホン酸基を有する第1bモノマーに由来する第1bユニットと、
(C)ヒドロキシ基を有する第3モノマーに由来する第3ユニットと、を含む第3共重合体を、含む、
導電性高分子分散体。 - 前記第2共重合体に含まれる前記第1aユニットと前記第2ユニットとの合計に占める、前記第2ユニットの割合r2が、5〜50モル%であり、
前記第3共重合体に含まれる前記第1bユニットと前記第3ユニットとの合計に占める、前記第3ユニットの割合r3が、5〜50モル%である、
請求項11に記載の導電性高分子分散体。 - 前記第2ユニットは、下記式(1):
−CO−R1−COOH
(式中、R1は、炭素数が1〜8の脂肪族炭化水素基、芳香族基、または二価基−OR2−を示し、R2は、炭素数が1〜8の脂肪族炭化水素基、または芳香族基を示す。)
で表されるカルボキシ基を有する、
請求項9〜12のいずれか一項に記載の導電性高分子分散体。 - 前記第2ユニットは、下記式(1a):
−CH2−CR3R4−
(式中、R3は、水素原子またはメチル基であり、R4は、−CO−(OCH2CH2)n1−O−CO−R1a−COOHであり、n1は、1〜10の整数であり、R1aは、炭素数が1〜8の脂肪族炭化水素基または芳香族基である。)
で表されるユニット、または下記式(1b):
−CHR5−CHR6−
(式中、R5は、カルボキシ基、または−CO−(OCH2CH2)n2−O−CO−R1b−
COOHであり、R6は、−CO−(OCH2CH2)n3−O−CO−R1c−COOHであ
り、n2およびn3は、それぞれ、1〜10の整数であり、R1bおよびR1cは、それぞれ、炭素数が1〜12の脂肪族炭化水素基または芳香族基である。)
で表されるユニットである、
請求項9〜13のいずれか一項に記載の導電性高分子分散体。 - 前記第3ユニットは、下記式(2a):
−(O−R7)n−OH
(式中、R7は、炭素数が2〜10の脂肪族炭化水素基であり、nは1〜10を表す。)で表されるヒドロキシ基、または下記式(2b):
−NH−R8−OH
(式中、R8は、炭素数が1〜10の脂肪族炭化水素基である。)
で表されるヒドロキシル基を有する、
請求項9〜14のいずれか一項に記載の導電性高分子分散体。 - 前記第1ユニット、前記第1aユニットおよび前記第1bユニットは、スルホン酸基を有する芳香族ビニルモノマーに由来するユニットである、
請求項9〜15のいずれか一項に記載の導電性高分子分散体。
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