KR102337435B1 - Electrolytic capacitor and manufacturing method thereof - Google Patents

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Abstract

높은 용량을 발현하는 음극을 구비한 전해 콘덴서를 제공한다. 도전성 기체와, 상기 도전성 기체의 표면에 설치된 도전성 고분자층을 갖는 음극과, 밸브 금속으로 이루어지는 기체와, 상기 기체의 표면에 설치된 상기 밸브 금속의 산화물로 이루어지는 유전체층을 갖고, 상기 유전체층과 상기 음극의 도전성 고분자층이 공간을 두고 대향하도록 배치되어 있는 양극과, 상기 공간에 충전되어 있는 이온 전도성 전해질을 구비한 전해 콘덴서로서, 상기 양극과 상기 음극 사이에 전압을 인가함으로써 상기 이온 전도성 전해질과 접촉하고 있는 상기 음극의 도전성 고분자층이 레독스 용량을 발현하는 것을 특징으로 하는 전해 콘덴서이다.An electrolytic capacitor having a negative electrode exhibiting high capacity is provided. A conductive base, a cathode having a conductive polymer layer provided on a surface of the conductive base, a base made of a valve metal, and a dielectric layer comprising an oxide of the valve metal provided on the surface of the base, wherein the dielectric layer and the cathode are conductive An electrolytic capacitor comprising an anode in which polymer layers are disposed to face each other and an ion conductive electrolyte filled in the space, wherein the electrolytic capacitor is in contact with the ion conductive electrolyte by applying a voltage between the anode and the cathode It is an electrolytic capacitor characterized by the conductive polymer layer of a negative electrode expressing redox capacity.

Description

전해 콘덴서 및 그 제조 방법Electrolytic capacitor and manufacturing method thereof

본 발명은 높은 용량을 발현하는 음극을 구비한 전해 콘덴서 및 그 제조 방법에 관한 것이다.The present invention relates to an electrolytic capacitor having a negative electrode exhibiting high capacity and a method for manufacturing the same.

이온 전도성 전해질(전해액을 포함함)을 갖는 전해 콘덴서는 일반적으로 알루미늄, 탄탈, 니오브 등의 밸브 금속박의 표면에 유전체층으로서의 산화 피막이 설치되어 있는 양극과, 밸브 금속박 등에 의해 구성된 집전용의 음극(외관상의 음극)과, 양극과 음극 사이에 배치된 진정한 음극으로서의 이온 전도성 전해질을 유지한 세퍼레이터가 밀봉 케이스 내에 수용된 구조를 갖고 있으며, 권회형, 적층형 등의 형상의 것이 널리 사용되어 있다.An electrolytic capacitor having an ion-conducting electrolyte (including electrolyte) is generally an anode in which an oxide film as a dielectric layer is provided on the surface of a valve metal foil such as aluminum, tantalum, niobium, etc. negative electrode) and a separator holding an ion conductive electrolyte as a true negative electrode disposed between the positive electrode and the negative electrode are accommodated in a sealed case, and those of a wound type, stacked type, etc. are widely used.

이 전해 콘덴서는 플라스틱 콘덴서, 마이카 콘덴서 등과 비교해서 소형이며 대용량을 갖는다는 이점을 갖고, 양극의 산화 피막을 두껍게 함으로써 콘덴서의 절연 파괴 전압을 향상시킬 수 있다. 그러나 양극의 산화 피막을 두껍게 하면 전해 콘덴서의 용량이 저하되어버려 소형 대용량이라고 하는 이점의 일부가 손실되어버린다. 그래서 전해 콘덴서의 절연 파괴 전압을 저하시키는 일 없이 용량을 향상시키는 것을 목적으로 하여 여러 가지의 검토가 이루어져 있으며, 예를 들면 양극 및 음극을 구성하는 밸브 금속박에 화학적 또는 전기 화학적인 에칭 처리를 실시하기 위한 조건을 제어함으로써 이들 밸브 금속박의 표면적을 효과적으로 증대시켜 양극뿐만 아니라 음극의 용량도 증가시키는 검토가 행해져 있다.This electrolytic capacitor has the advantage of being small and having a large capacity compared to a plastic capacitor, a mica capacitor, etc., and by thickening the oxide film of the anode, the breakdown voltage of the capacitor can be improved. However, if the oxide film of the anode is thickened, the capacity of the electrolytic capacitor is lowered, and some of the advantages of small size and large capacity are lost. Therefore, various studies have been made for the purpose of improving the capacity without lowering the breakdown voltage of the electrolytic capacitor, for example, chemical or electrochemical etching treatment on the valve metal foil constituting the anode and cathode It has been studied to effectively increase the surface area of these valve metal foils by controlling the conditions for that, thereby increasing the capacity of not only the positive electrode but also the negative electrode.

또한, 특허문헌 1(일본 특허공고 평 3-37293호 공보)에는 알루미늄 전해 콘덴서에 있어서, 에칭이 과대해지면 알루미늄박 표면의 에칭액으로의 용해가 동시에 진행되어 도리어 박의 표면적의 증대가 방해되고, 에칭이 의한 음극의 용량 증대에 한계가 있다고 하는 문제를 해결하는 음극 재료로서 적절하게 조면화된 알루미늄박의 표면을 아르곤, 헬륨 등의 불활성 분위기 중에서 형성된 평균 입자 지름 0.02~1.0㎛의 티탄 미립자로 이루어지는 두께 0.2~5.0㎛의 티탄 증착막으로 피복한 음극 재료가 개시되어 있다. 이 음극 재료에 의하면 티탄 증착막의 표면이 미세하게 조면화되기 때문에 음극 재료의 표면적 증대가 달성되고, 나아가서는 알루미늄 전해 콘덴서의 용량의 증대가 달성되어 있다. 또한, 티탄 증착막에 의해 내구성이 우수한 음극 재료가 얻어져 있다.In addition, in Patent Document 1 (Japanese Patent Publication No. 3-37293), in an aluminum electrolytic capacitor, if the etching is excessive, the dissolution of the surface of the aluminum foil into the etching solution proceeds at the same time, and on the contrary, the increase of the surface area of the foil is prevented, and etching As a negative electrode material that solves the problem that the capacity increase of the negative electrode is limited by this, the thickness consisting of titanium fine particles with an average particle diameter of 0.02 to 1.0 µm formed in an inert atmosphere such as argon or helium on the surface of an appropriately roughened aluminum foil A cathode material coated with a 0.2-5.0 μm titanium vapor deposition film is disclosed. According to this cathode material, since the surface of the titanium deposition film is finely roughened, an increase in the surface area of the cathode material is achieved and, further, an increase in the capacity of the aluminum electrolytic capacitor is achieved. Moreover, the cathode material excellent in durability is obtained by the titanium vapor deposition film.

일본 특허공고 평 3-37293호 공보Japanese Patent Publication No. Hei 3-37293

그러나 전해 콘덴서에 대한 절연 파괴 전압을 저하시키는 일 없이 단위 체적당 용량을 더 향상시키는 것으로의 요청은 항상 존재한다. 음극의 용량을 현저하게 증대시킬 수 있으면 이 요청에 답할 수 있다. 동일 정격 용량값의 전해 콘덴서이면 음극 또는 양극의 사이즈를 감소시킬 수 있기 때문에 전해 콘덴서의 소형화가 달성된다. 또한, 동일 체적의 전해 콘덴서이면 전해 콘덴서의 용량을 증대시킬 수 있어 고용량화가 달성된다.However, there is always a request for further improving the capacity per unit volume without lowering the breakdown voltage for the electrolytic capacitor. This request can be answered if the capacity of the anode can be significantly increased. If it is an electrolytic capacitor of the same rated capacity value, since the size of the cathode or the anode can be reduced, miniaturization of the electrolytic capacitor is achieved. Moreover, if it is an electrolytic capacitor of the same volume, the capacity|capacitance of an electrolytic capacitor can be increased, and high capacity|capacitance is achieved.

그래서 본 발명의 목적은 전해 콘덴서의 단위 체적당 용량을 증대시켜 소형화 고용량화의 요청에 답하는 것이 가능한, 높은 용량을 발현하는 음극을 구비한 전해 콘덴서 및 그 제조 방법을 제공하는 것이다.Accordingly, it is an object of the present invention to provide an electrolytic capacitor having a negative electrode that exhibits a high capacity and a method for manufacturing the same, which can meet the request for miniaturization and high capacity by increasing the capacity per unit volume of the electrolytic capacitor.

발명자들은 예의 검토한 결과, 도전성 기체 상에 도전성 고분자층을 형성한 음극을 사용하여 전해 콘덴서를 구성하면 콘덴서 중의 이온 전도성 전해질과 접촉한 도전성 고분자층이 레독스 용량을 발현하고, 콘덴서의 단위 체적당 용량이 현저하게 증대하는 것을 발견하여 발명을 완성시켰다.As a result of diligent studies by the inventors, when an electrolytic capacitor is constructed using a cathode in which a conductive polymer layer is formed on a conductive substrate, the conductive polymer layer in contact with the ion conductive electrolyte in the capacitor exhibits redox capacity, and per unit volume of the capacitor is used. The invention was completed by discovering that the capacity was significantly increased.

따라서, 본 발명은 우선,Therefore, the present invention first

도전성 기체와, 상기 도전성 기체의 표면에 설치된 도전성 고분자층을 갖는 음극과,A cathode having a conductive substrate and a conductive polymer layer provided on a surface of the conductive substrate;

밸브 금속으로 이루어지는 기체와, 상기 기체의 표면에 설치된 상기 밸브 금속의 산화물로 이루어지는 유전체층을 갖고, 상기 유전체층과 상기 음극의 도전성 고분자층이 공간을 두고 대향하도록 배치되어 있는 양극과,an anode having a base made of a valve metal and a dielectric layer made of an oxide of the valve metal provided on a surface of the base, wherein the dielectric layer and the conductive polymer layer of the cathode are disposed to face each other with a space;

상기 공간에 충전되어 있는 이온 전도성 전해질을 구비한 전해 콘덴서로서,An electrolytic capacitor having an ion conductive electrolyte filled in the space,

상기 양극과 상기 음극 사이에 전압을 인가함으로써 상기 이온 전도성 전해질과 접촉하고 있는 상기 음극의 도전성 고분자층이 레독스 용량을 발현하는 것을 특징으로 하는 전해 콘덴서에 관한 것이다.It relates to an electrolytic capacitor characterized in that the conductive polymer layer of the negative electrode in contact with the ion conductive electrolyte by applying a voltage between the positive electrode and the negative electrode expresses a redox capacity.

본 발명의 전해 콘덴서에 있어서의 도전성 고분자층을 갖는 음극은 도전성 고분자층을 갖고 있지 않는 음극과 비교해서 레독스 용량의 발현에 의해 현저하게 증대한 용량을 나타내고, 나아가서는 전해 콘덴서의 단위 체적당 용량을 현저하게 증대시킨다. 레독스 용량의 발현을 위해 음극의 도전성 고분자층은 이온 전도성 전해질과 직접 접촉하고 있을 필요가 있지만, 양극의 유전체층은 이온 전도성 전해질과 직접 접촉하고 있어도 좋고, 다른 도전성 재료를 통해 이온 전도성 전해질과 간접적으로 접속하고 있어도 좋다. 또한, 이온 전도성 전해질은 세퍼레이터에 유지 되어 있어도 좋다. 상기 음극의 도전성 기체가 티탄 증착막을 갖고 있으며, 상기 티탄 증착막의 표면에 상기 도전성 고분자층이 설치되어 있는 것이 바람직하다. 티탄 증착막은 내구성이 우수한 음극을 부여한다.The negative electrode which has a conductive polymer layer in the electrolytic capacitor of this invention shows the capacity|capacitance which increased remarkably by expression of redox capacity compared with the negative electrode which does not have a conductive polymer layer, Furthermore, the capacity per unit volume of an electrolytic capacitor significantly increases For the redox capacity to be expressed, the conductive polymer layer of the anode needs to be in direct contact with the ion conductive electrolyte, but the dielectric layer of the anode may be in direct contact with the ion conductive electrolyte or indirectly with the ion conductive electrolyte through another conductive material. You may be connected. In addition, the ion conductive electrolyte may be held in the separator. It is preferable that the conductive substrate of the cathode has a titanium vapor deposition film, and the conductive polymer layer is provided on the surface of the titanium vapor deposition film. The titanium-deposited film provides a cathode with excellent durability.

상기 음극의 도전성 기체의 표면에 형성되는 도전성 고분자층을 위해서는 공지의 π-공역 2중 결합을 갖는 모노머로부터 유도된 도전성 고분자를 특별히 한정 없이 사용할 수 있지만, 도전성 고분자층이 폴리(3,4-에틸렌디옥시티오펜)(이하, 3,4-에틸렌디옥시티오펜을 「EDOT」라고 나타내고, 폴리(3,4-에틸렌디옥시티오펜)을 「PEDOT」라고 나타낸다)에 의해 구성되어 있는 것이 바람직하다. PEDOT는 높은 레독스 활성을 나타내고, 내열성도 우수하기 때문에 본 발명에 있어서 바람직하게 사용할 수 있다.For the conductive polymer layer formed on the surface of the conductive base of the negative electrode, a known conductive polymer derived from a monomer having a π-conjugated double bond can be used without particular limitation, but the conductive polymer layer is poly(3,4-ethylene). dioxythiophene) (hereinafter, 3,4-ethylenedioxythiophene is denoted as "EDOT" and poly(3,4-ethylenedioxythiophene) is denoted as "PEDOT"). Since PEDOT shows high redox activity and is excellent also in heat resistance, it can be used preferably in this invention.

얇은 도전성 고분자층을 구비한 음극의 사용에 의해 음극 또는 양극의 사이즈를 감소시킬 수 있고, 나아가서는 전해 콘덴서의 단위 체적당 용량을 향상시킬 수 있다. 음극의 도전성 고분자층의 두께는 200~2450㎚의 범위인 것이 바람직하다. 도전성 고분자층의 두께가 200㎚ 미만이면 고온 내구성이 저하되는 경향이 확인되고, 또한 도전성 고분자층의 두께가 2450㎚보다 두꺼우면 용량의 온도 의존성이 커지고, 또한 전해 콘덴서의 소형화에 기여하기 어려워진다.By using the negative electrode provided with the thin conductive polymer layer, the size of the negative electrode or the positive electrode can be reduced, and further, the capacity per unit volume of the electrolytic capacitor can be improved. It is preferable that the range of the thickness of the conductive polymer layer of a cathode is 200-2450 nm. When the thickness of the conductive polymer layer is less than 200 nm, the tendency for high temperature durability to decrease is confirmed, and when the thickness of the conductive polymer layer is thicker than 2450 nm, the temperature dependence of the capacity becomes large, and it becomes difficult to contribute to the miniaturization of the electrolytic capacitor.

음극의 도전성 기체 상의 도전성 고분자층은 전해 중합에 의해 형성해도 좋고, 화학 중합에 의해 형성해도 좋고, 또한 도전성 고분자의 입자를 포함하는 분산액을 상기 도전성 기체의 표면에 적용함으로써 형성해도 좋지만, 전해 중합에 의해 형성하는 것이 바람직하다. 전해 중합에 의해 상기 기체의 표면에 소량의 모노머로부터 기계적 강도가 우수한 도전성 고분자층을 단시간으로 형성할 수 있다. 또한, 전해 중합은 얇고 치밀하며, 균일한 도전성 고분자층을 부여하고, 200~2450㎚의 범위의 두께를 갖는 적합한 도전성 고분자층을 용이하게 얻을 수 있다.The conductive polymer layer on the conductive substrate of the negative electrode may be formed by electrolytic polymerization, may be formed by chemical polymerization, or may be formed by applying a dispersion liquid containing particles of the conductive polymer to the surface of the conductive substrate. It is preferable to form by By electrolytic polymerization, a conductive polymer layer excellent in mechanical strength can be formed on the surface of the substrate from a small amount of monomer in a short time. Moreover, electrolytic polymerization can provide a thin, dense, uniform conductive polymer layer, and can obtain easily the suitable conductive polymer layer which has a thickness in the range of 200-2450 nm.

본 발명은 또한 상술한 본 발명의 전해 콘덴서를 제조하는 방법으로서,The present invention also provides a method for manufacturing the electrolytic capacitor of the present invention as described above,

도전성 기체의 표면에 도전성 고분자층을 형성하여 상기 전해 콘덴서를 위한 음극을 얻는 음극 형성 공정,A cathode forming step of forming a conductive polymer layer on the surface of a conductive substrate to obtain a cathode for the electrolytic capacitor;

밸브 금속으로 이루어지는 기체의 표면을 산화해서 상기 밸브 금속의 산화물로 이루어지는 유전체층을 형성하여 상기 전해 콘덴서를 위한 양극을 얻는 양극 형성 공정, 및an anode forming step of oxidizing the surface of a substrate made of a valve metal to form a dielectric layer made of an oxide of the valve metal to obtain an anode for the electrolytic capacitor; and

상기 음극의 도전성 고분자층과 상기 양극의 유전체층을 공간을 두고 대향시켜 상기 공간에 이온 전도성 전해질을 충전하는 전해질 충전 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 전해 콘덴서의 제조 방법에 관한 것이다. 이 방법에 있어서, 상기 음극 형성 공정에 있어서의 도전성 고분자층의 형성을 전해 중합에 의해 행하는 것이 바람직하다.It relates to a method of manufacturing an electrolytic capacitor, comprising an electrolyte charging step of filling the space with an ion conductive electrolyte by opposing the conductive polymer layer of the negative electrode and the dielectric layer of the positive electrode with a space therebetween. In this method, it is preferable to perform formation of the conductive polymer layer in the said cathode formation process by electrolytic polymerization.

(발명의 효과)(Effects of the Invention)

본 발명의 전해 콘덴서에 의하면 양극과 음극 사이에 전압을 인가함으로써 이온 전도성 전해질과 접촉하고 있는 음극의 도전성 고분자층이 레독스 용량을 발현하여 전해 콘덴서의 단위 체적당 용량이 현저하게 증대한다. 따라서, 전해 콘덴서의 소형화 고용량화를 달성할 수 있다.According to the electrolytic capacitor of the present invention, by applying a voltage between the positive electrode and the negative electrode, the conductive polymer layer of the negative electrode in contact with the ion conductive electrolyte expresses a redox capacity, and the capacity per unit volume of the electrolytic capacitor is remarkably increased. Accordingly, it is possible to achieve miniaturization and high capacity of the electrolytic capacitor.

도 1은 음극에 있어서의 PEDOT 전해 중합막의 막 두께와 용량의 관계를 나타내는 도면이다.
도 2는 PEDOT 전해 중합막을 갖는 음극의 전해액 중에서의 사이클릭 볼타모그램을 나타내는 도면이다.
도 3은 전해 콘덴서에 있어서의 음극의 PEDOT 전해 중합막의 막 두께와 콘덴서 용량의 온도 변화의 관계를 나타내는 도면이다.
BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS It is a figure which shows the relationship between the film thickness of the PEDOT electrolytic polymerization film in a cathode, and capacity|capacitance.
Fig. 2 is a diagram showing a cyclic voltammogram in an electrolyte solution of a negative electrode having a PEDOT electrolytic polymerization film.
It is a figure which shows the relationship between the film thickness of the PEDOT electrolytic polymerization film of the negative electrode in an electrolytic capacitor, and the temperature change of capacitor|capacitor capacity|capacitance.

본 발명의 전해 콘덴서는 도전성 기체와, 상기 도전성 기체의 표면에 설치된 도전성 고분자층을 갖는 음극과, 밸브 금속으로 이루어지는 기체와, 상기 기체의 표면에 설치된 상기 밸브 금속의 산화물로 이루어지는 유전체층을 갖고, 상기 유전체층과 상기 음극의 도전성 고분자층이 공간을 두고 대향하도록 배치되어 있는 양극과, 상기 공간에 충전되어 있는 이온 전도성 전해질을 구비한 전해 콘덴서이며, 상기 양극과 상기 음극 사이에 전압을 인가함으로써 상기 이온 전도성 전해질과 접촉하고 있는 상기 음극의 도전성 고분자층이 레독스 용량을 발현함으로써 전해 콘덴서의 단위 체적당 용량이 현저하게 증가한다. 이 콘덴서는 이하에 나타내는 음극 형성 공정, 양극 형성 공정, 및 전해질 충전 공정에 의해 제조할 수 있다. 이하, 각 공정에 대해서 상세하게 설명한다.The electrolytic capacitor of the present invention has a conductive base, a cathode having a conductive polymer layer provided on the surface of the conductive base, a base made of a valve metal, and a dielectric layer made of an oxide of the valve metal provided on the surface of the base, An electrolytic capacitor comprising: an anode in which a dielectric layer and a conductive polymer layer of the cathode are disposed to face each other with a space; When the conductive polymer layer of the negative electrode in contact with the electrolyte expresses redox capacity, the capacity per unit volume of the electrolytic capacitor remarkably increases. This capacitor can be manufactured by the negative electrode formation process, positive electrode formation process, and electrolyte filling process shown below. Hereinafter, each process is demonstrated in detail.

(1) 음극 형성 공정(1) cathode forming process

본 발명의 전해 콘덴서에 있어서의 음극은 도전성 기체와, 상기 도전성 기체의 표면에 설치된 도전성 고분자층을 갖는다. 도전성 기체로서는 집전체로서 사용 가능한 것이면 특별히 한정 없이 사용할 수 있다. 예를 들면, 종래의 전해 콘덴서에 있어서 음극을 위해 사용되어 있는 알루미늄, 탄탈, 니오브, 티탄, 지르코늄 등의 밸브 금속의 박 또는 이들 밸브 금속박에 화학적 또는 전기 화학적인 에칭 처리를 실시함으로써 표면적을 증대시킨 박을 기체로서 사용할 수 있고, 이들 박의 표면에는 산화 피막이 존재하고 있어도 좋다. 또한, 이들 밸브 금속박의 표면에 또는 산화 피막을 갖는 밸브 금속박의 산화 피막의 표면에 탄소, 티탄, 백금, 금, 은, 코발트, 니켈, 철 등의 도전성 재료를 진공 증착, 스퍼터링, 이온 플레이팅, 도포 등의 수단에 의해 적층한 구조의 기체도 적합하게 사용할 수 있다. 밸브 금속박 상의 산화 피막은 자연 산화 피막이어도 좋고, 또한 붕산 암모늄 수용액, 아디프산 암모늄 수용액, 인산 암모늄 수용액 등의 화성액을 사용한 화성 처리에 의해 형성한 피막이어도 좋다. 또한, 알루미늄-구리 합금 등의 합금을 도전성 기체로 할 수도 있다.The cathode in the electrolytic capacitor of this invention has an electroconductive base and the electroconductive polymer layer provided in the surface of the said electroconductive base. The conductive substrate can be used without particular limitation as long as it can be used as a current collector. For example, a valve metal foil such as aluminum, tantalum, niobium, titanium, or zirconium used for a cathode in a conventional electrolytic capacitor, or a valve metal foil to increase the surface area by chemical or electrochemical etching treatment Foil can be used as a base|substrate, and the oxide film may exist on the surface of these foils. In addition, a conductive material such as carbon, titanium, platinum, gold, silver, cobalt, nickel, iron is vacuum deposited, sputtering, ion plating, A base having a structure laminated by means of application or the like can also be suitably used. The oxide film on the valve metal foil may be a natural oxide film or a film formed by chemical conversion treatment using a chemical solution such as an aqueous ammonium borate solution, an aqueous ammonium adipate solution, or an aqueous ammonium phosphate solution. In addition, an alloy such as an aluminum-copper alloy may be used as the conductive substrate.

밸브 금속으로서는 알루미늄이 바람직하다. 또한, 필요에 따라 에칭 처리를 실시한 알루미늄박의 표면에 또는 산화알루미늄 피막을 구비한 알루미늄박의 산화알루미늄 피막의 표면에 티탄막을 적층한 기체는 내구성이 우수한 음극을 부여하기 때문에 바람직하다. 티탄막의 형성 방법으로서는 증착 방법이 바람직하며, 티탄 증착막은 증착 처리에 있어서의 주위 분위기 중의 원자를 포함할 수 있고, 예를 들면 질소나 탄소를 포함할 수 있다. 그 중에서도 탄소를 포함하는 티탄 증착막은 이하에 나타내는 전해 중합에 있어서 안정된 특성을 나타내는 중합막을 부여하기 때문에 바람직하다.Aluminum is preferable as the valve metal. In addition, a substrate in which a titanium film is laminated on the surface of an aluminum foil subjected to an etching treatment as necessary or on the surface of an aluminum oxide film of an aluminum foil provided with an aluminum oxide film is preferable because it provides a cathode with excellent durability. A vapor deposition method is preferable as the formation method of the titanium film, and the titanium vapor deposition film may contain atoms in the ambient atmosphere in the vapor deposition process, and may contain, for example, nitrogen or carbon. Among them, a titanium-deposited film containing carbon is preferable because it provides a polymer film exhibiting stable characteristics in electrolytic polymerization shown below.

상기 기체의 표면에는 도전성 고분자층이 설치된다. 이 도전성 고분자층은 전해 중합막이어도 좋고, 화학 중합막이어도 좋고, 도전성 고분자의 입자와 분산매를 적어도 포함하는 분산액을 사용하여 형성해도 좋다.A conductive polymer layer is provided on the surface of the substrate. An electrolytic polymerization film or a chemical polymerization film may be sufficient as this conductive polymer layer, and it may form using the dispersion liquid containing at least the particle|grains of a conductive polymer and a dispersion medium.

전해 중합막의 형성은 모노머와 지지 전해질과 용매를 적어도 포함하는 중합액에 상기 기체와 대극(對極)을 도입하고, 상기 기체와 대극 사이에 전압을 인가함으로써 행해진다. 대극으로서는 백금, 니켈, 강 등의 판이나 망을 사용할 수 있다. 전해 중합의 과정에서 지지 전해질로부터 방출되는 음이온이 도펀트로서 도전성 고분자층에 포함된다.The electrolytic polymerization film is formed by introducing the gas and a counter electrode into a polymerization solution containing at least a monomer, a supporting electrolyte, and a solvent, and applying a voltage between the substrate and the counter electrode. As the counter electrode, a plate or a mesh made of platinum, nickel, or steel can be used. Anions released from the supporting electrolyte in the course of electrolytic polymerization are included in the conductive polymer layer as a dopant.

전해 중합용 중합액의 용매로서는 소망량의 모노머 및 지지 전해질을 용해할 수 있어 전해 중합에 악영향을 끼치지 않는 용매를 특별히 한정 없이 사용할 수 있다. 예로서는 물, 메탄올, 에탄올, 이소프로판올, 부탄올, 에틸렌글리콜, 아세토니트릴, 부티로니트릴, 아세톤, 메틸에틸케톤, 테트라히드로푸란, 1,4-디옥산, γ-부티로락톤, 아세트산 메틸, 아세트산 에틸, 벤조산 메틸, 벤조산 에틸, 에틸렌카보네이트, 프로필렌카보네이트, 니트로메탄, 니트로벤젠, 술포란, 디메틸술포란을 들 수 있다. 이들 용매는 단독으로 사용해도 좋고, 2종 이상을 혼합해서 사용해도 좋다. 물을 용매 전체의 80질량% 이상의 양으로 포함하는 용매, 특히 물만으로 이루어지는 용매를 사용하면 치밀하며 안정된 전해 중합막이 얻어지기 때문에 바람직하다.As the solvent of the polymerization liquid for electrolytic polymerization, a solvent capable of dissolving a desired amount of a monomer and a supporting electrolyte and not adversely affecting the electrolytic polymerization can be used without any particular limitation. Examples include water, methanol, ethanol, isopropanol, butanol, ethylene glycol, acetonitrile, butyronitrile, acetone, methyl ethyl ketone, tetrahydrofuran, 1,4-dioxane, γ-butyrolactone, methyl acetate, ethyl acetate, and methyl benzoate, ethyl benzoate, ethylene carbonate, propylene carbonate, nitromethane, nitrobenzene, sulfolane, and dimethyl sulfolane. These solvents may be used independently and may mix and use 2 or more types. The use of a solvent containing water in an amount of 80% by mass or more of the total solvent, particularly a solvent consisting only of water, is preferable because a dense and stable electrolytic polymerization film can be obtained.

전해 중합용 중합액에 포함되는 모노머로서는 종래 도전성 고분자의 제조를 위해 사용되어 있는 π-공역 2중 결합을 갖는 모노머를 특별히 한정 없이 사용할 수 있다. 이하에 대표적인 모노머를 예시한다. 이들 모노머는 단독으로 사용해도 좋고, 2종 이상의 혼합물로서 사용해도 좋다.As a monomer contained in the polymerization liquid for electrolytic polymerization, a monomer having a π-conjugated double bond, which has been conventionally used for the production of a conductive polymer, can be used without particular limitation. Representative monomers are exemplified below. These monomers may be used independently and may be used as a mixture of 2 or more types.

우선, 티오펜 및 티오펜 유도체, 예를 들면 3-메틸티오펜, 3-에틸티오펜 등의 3-알킬티오펜, 3,4-디메틸티오펜, 3,4-디에틸티오펜 등의 3,4-디알킬티오펜, 3-메톡시티오펜, 3-에톡시티오펜 등의 3-알콕시티오펜, 3,4-디메톡시티오펜, 3,4-디에톡시티오펜 등의 3,4-디알콕시티오펜, 3,4-메틸렌디옥시티오펜, EDOT, 3,4-(1,2-프로필렌디옥시)티오펜 등의 3,4-알킬렌디옥시티오펜, 3,4-메틸렌옥시티아티오펜, 3,4-에틸렌옥시티아티오펜, 3,4-(1,2-프로필렌옥시티아)티오펜 등의 3,4-알킬렌옥시티아티오펜, 3,4-메틸렌디티아티오펜, 3,4-에틸렌디티아티오펜, 3,4-(1,2-프로필렌디티아)티오펜 등의 3,4-알킬렌디티아티오펜, 티에노[3,4-b]티오펜, 이소프로필티에노[3,4-b]티오펜, t-부틸-티에노[3,4-b]티오펜 등의 알킬티에노[3,4-b]티오펜을 들 수 있다.First, thiophene and thiophene derivatives, for example, 3-alkylthiophene such as 3-methylthiophene and 3-ethylthiophene, 3,4-dimethylthiophene, 3,4-diethylthiophene, etc. 3-alkoxythiophene such as ,4-dialkylthiophene, 3-methoxythiophene and 3-ethoxythiophene, 3,4-dimethoxythiophene, 3,4-diethoxythiophene, etc. 3,4-alkylenedioxythiophene, 3,4-methyleneoxythiophene, such as dialkoxythiophene, 3,4-methylenedioxythiophene, EDOT, and 3,4-(1,2-propylenedioxy)thiophene 3,4-alkyleneoxythiathiophene, 3,4-methylenedithiathiophene, such as athiophene, 3,4-ethyleneoxythiathiophene, 3,4-(1,2-propyleneoxythia)thiophene, 3 3,4-alkylenedithiathiophene, such as ,4-ethylenedithiathiophene, 3,4-(1,2-propylenedithia)thiophene, thieno[3,4-b]thiophene, isopropylthiene and alkylthieno[3,4-b]thiophenes such as no[3,4-b]thiophene and t-butyl-thieno[3,4-b]thiophene.

또한, 피롤 및 피롤 유도체, 예를 들면 N-메틸피롤, N-에틸피롤 등의 N-알킬피롤, 3-메틸피롤, 3-에틸피롤 등의 3-알킬피롤, 3-메톡시피롤, 3-에톡시피롤 등의 3-알콕시피롤, N-페닐피롤, N-나프틸피롤, 3,4-디메틸피롤, 3,4-디에틸피롤 등의 3,4-디알킬피롤, 3,4-디메톡시피롤, 3,4-디에톡시피롤 등의 3,4-디알콕시피롤을 들 수 있다. 또한, 아닐린 및 아닐린 유도체, 예를 들면 2,5-디메틸아닐린, 2-메틸-5-에틸아닐린 등의 2,5-디알킬아닐린, 2,5-디메톡시아닐린, 2-메톡시-5-에톡시아닐린 등의 2,5-디알콕시아닐린, 2,3,5-트리메톡시아닐린, 2,3,5-트리에톡시아닐린 등의 2,3,5-트리알콕시아닐린, 2,3,5,6-테트라메톡시아닐린, 2,3,5,6-테트라에톡시아닐린 등의 2,3,5,6-테트라알콕시아닐린, 및 푸란 및 푸란 유도체, 예를 들면 3-메틸푸란, 3-에틸푸란 등의 3-알킬푸란, 3,4-디메틸푸란, 3,4-디에틸푸란 등의 3,4-디알킬푸란, 3-메톡시푸란, 3-에톡시푸란 등의 3-알콕시푸란, 3,4-디메톡시푸란, 3,4-디에톡시푸란 등의 3,4-디알콕시푸란을 들 수 있다.In addition, pyrrole and pyrrole derivatives, for example, N-alkylpyrrole such as N-methylpyrrole and N-ethylpyrrole, 3-alkylpyrrole such as 3-methylpyrrole and 3-ethylpyrrole, 3-methoxypyrrole, 3- 3,4-dialkylpyrrole, 3,4-dialkylpyrrole, such as 3-alkoxypyrrole such as ethoxypyrrole, N-phenylpyrrole, N-naphthylpyrrole, 3,4-dimethylpyrrole, and 3,4-diethylpyrrole 3,4-dialkoxypyrroles such as methoxypyrrole and 3,4-diethoxypyrrole are exemplified. In addition, aniline and aniline derivatives such as 2,5-dialkylaniline such as 2,5-dimethylaniline and 2-methyl-5-ethylaniline, 2,5-dimethoxyaniline, 2-methoxy-5- 2,3,5-trialkoxyaniline, such as 2,5-dialkoxyaniline, such as ethoxyaniline, 2,3,5-trimethoxyaniline, 2,3,5-triethoxyaniline, 2,3, 2,3,5,6-tetraalkoxyaniline such as 5,6-tetramethoxyaniline, 2,3,5,6-tetraethoxyaniline, and furan and furan derivatives such as 3-methylfuran, 3 - 3-alkylfuran such as ethylfuran, 3,4-dialkylfuran such as 3,4-dimethylfuran and 3,4-diethylfuran, 3-alkoxyfuran such as 3-methoxyfuran and 3-ethoxyfuran 3,4-dialkoxyfuran such as furan, 3,4-dimethoxyfuran, and 3,4-diethoxyfuran;

모노머로서는 3위치와 4위치에 치환기를 갖는 티오펜으로 이루어지는 군으로부터 선택된 모노머를 사용하는 것이 바람직하다. 티오펜환의 3위치와 4위치의 치환기는 3위치와 4위치의 탄소와 함께 환을 형성하고 있어도 좋다. 특히, EDOT는 높은 레독스 활성을 나타내고, 내열성도 우수한 PEDOT를 부여하기 때문에 바람직하다.As the monomer, it is preferable to use a monomer selected from the group consisting of thiophenes having a substituent at the 3-position and the 4-position. The substituents at the 3rd and 4th positions of the thiophene ring may form a ring together with the carbons at the 3rd and 4th positions. In particular, EDOT is preferable because it exhibits high redox activity and provides PEDOT excellent in heat resistance.

전해 중합용 중합액에 포함되는 지지 전해질로서는 종래의 도전성 고분자에 포함되는 도펀트를 방출하는 화합물을 특별히 한정 없이 사용할 수 있다. 예를 들면, 붕산, 질산, 인산, 텅스토인산, 몰리브도인산 등의 무기산, 아세트산, 옥살산, 시트르산, 애스코트산, 타르타르산, 스쿠아린산, 로디존산, 크로콘산, 살리실산 등의 유기산에 추가하여 메탄술폰산, 도데실술폰산, 트리플루오로메탄술폰산, p-톨루엔술폰산, 도데실벤젠술폰산, 1,2-디히드록시-3,5-벤젠디술폰산, 나프탈렌술폰산, 나프탈렌디술폰산, 프로필나프탈렌술폰산, 부틸나프탈렌술폰산 등의 술폰산 및 이들의 염이 예시된다. 또한, 폴리아크릴산, 폴리메타크릴산, 폴리말레산 등의 폴리카르복실산, 폴리스티렌술폰산, 폴리비닐술폰산 등의 폴리술폰산 및 이들의 염도 지지 전해질로서 사용 가능하다.As a supporting electrolyte contained in the polymerization liquid for electrolytic polymerization, the compound which discharge|releases the dopant contained in the conventional conductive polymer can be used without limitation in particular. For example, in addition to inorganic acids such as boric acid, nitric acid, phosphoric acid, tungstophosphoric acid, molybdophosphoric acid, and organic acids such as acetic acid, oxalic acid, citric acid, ascortic acid, tartaric acid, squaric acid, rhodizonic acid, croconic acid, and salicylic acid methanesulfonic acid, dodecylsulfonic acid, trifluoromethanesulfonic acid, p-toluenesulfonic acid, dodecylbenzenesulfonic acid, 1,2-dihydroxy-3,5-benzenedisulfonic acid, naphthalenesulfonic acid, naphthalenedisulfonic acid, propylnaphthalenesulfonic acid , sulfonic acids such as butylnaphthalenesulfonic acid, and salts thereof. In addition, polycarboxylic acids such as polyacrylic acid, polymethacrylic acid, and polymaleic acid, polysulfonic acids such as polystyrenesulfonic acid and polyvinylsulfonic acid, and salts thereof can also be used as the supporting electrolyte.

또한, 보로디살리실산, 보로디옥살산, 보로디말론산, 보로디숙신산, 보로디아디프산, 보로디말레산, 보로디글리콜산, 보로디락트산, 보로디히드록시이소부티르산, 보로디말산, 보로디타르타르산, 보로디시트르산, 보로디프탈산, 보로디히드록시벤조산, 보로디만델산, 보로디벤질산 등의 붕소 착체, 식(I) 또는 식(Ⅱ)In addition, borodisalicylic acid, borodioxalic acid, borodimalonic acid, borodisuccinic acid, borodiadipic acid, borodimaleic acid, borodiglycolic acid, borodilactic acid, borodihydroxyisobutyric acid, borodimalic acid, borodimalic acid Boron complexes, such as rhoditartaric acid, borodistric acid, borodiphthalic acid, borodihydroxybenzoic acid, borodimandelic acid, and borodibenzylic acid, Formula (I) or Formula (II)

Figure 112018100472007-pct00001
Figure 112018100472007-pct00001

[식 중, m이 1~8의 정수, 바람직하게는 1~4의 정수, 특히 바람직하게는 2를 의미하고, n이 1~8의 정수, 바람직하게는 1~4의 정수, 특히 바람직하게는 2를 의미하고, o가 2 또는 3의 정수를 의미한다]으로 나타내어지는 술포닐이미드산 및 이들의 염도 지지 전해질로서 사용 가능하다.[In the formula, m is an integer of 1 to 8, preferably an integer of 1 to 4, particularly preferably 2, and n is an integer of 1 to 8, preferably an integer of 1 to 4, particularly preferably means 2, and o means an integer of 2 or 3] and salts thereof can also be used as the supporting electrolyte.

염으로서는 리튬염, 나트륨염, 칼륨염 등의 알칼리금속염, 암모늄염, 에틸암모늄염, 부틸암모늄염 등의 알킬암모늄염, 디에틸암모늄염, 디부틸암모늄염 등의 디알킬암모늄염, 트리에틸암모늄염, 트리부틸암모늄염 등의 트리알킬암모늄염, 테트라에틸암모늄염, 테트라부틸암모늄염 등의 테트라알킬암모늄염이 예시된다.Examples of the salt include alkali metal salts such as lithium salts, sodium salts and potassium salts, ammonium salts, ethylammonium salts and butylammonium salts, dialkylammonium salts such as diethylammonium salts and dibutylammonium salts, triethylammonium salts, tributylammonium salts, etc. Tetraalkylammonium salts, such as an alkylammonium salt, a tetraethylammonium salt, and a tetrabutylammonium salt, are illustrated.

이들의 지지 전해질은 단독으로 사용해도 좋고, 2종 이상을 혼합해서 사용해도 좋고, 지지 전해질의 종류에 의존하여 중합액에 대한 포화 용해도 이하의 양이며, 또한 전해 중합을 위해 충분한 전류가 얻어지는 농도, 바람직하게는 물 1ℓ에 대하여 10mM 이상의 농도로 사용된다. 물을 많이 포함하는 용매, 바람직하게는 물만으로 이루어지는 용매 중에서 3위치와 4위치에 치환기를 갖는 티오펜모노머, 바람직하게는 EDOT를 전해 중합할 때에 상기 붕소 착체 및 그 염, 바람직하게는 보로디살리실산 및 그 염을 사용하면 열안정성이 우수한 도전성 고분자층이 형성되기 때문에 바람직하다.These supporting electrolytes may be used alone or in mixture of two or more, depending on the type of supporting electrolyte, in an amount equal to or less than the saturation solubility in the polymerization solution, and a concentration at which a sufficient current for electrolytic polymerization is obtained; Preferably, it is used at a concentration of 10 mM or more with respect to 1 liter of water. When electrolytic polymerization of a thiophene monomer having substituents at the 3rd and 4th positions, preferably EDOT, in a solvent containing a lot of water, preferably only water, the boron complex and its salt, preferably borodisalicylic acid And when the salt is used, since the conductive polymer layer excellent in thermal stability is formed, it is preferable.

전해 중합에 있어서의 전해 중합은 정전위법, 정전류법, 전위 소인(掃引)법 중 어느 하나의 방법에 의해 행해진다. 정전위법에 의한 경우에는 모노머의 종류에 의존하지만, 포화 칼로멜 전극에 대하여 1.0~1.5V의 전위가 적합하며, 정전류법에 의한 경우에는 모노머의 종류에 의존하지만, 1~10000㎂/㎠의 전류값이 적합하며, 전위 소인법에 의한 경우에는 모노머의 종류에 의존하지만, 포화 칼로멜 전극에 대하여 0~1.5V의 범위를 5~200㎷/초의 속도로 소인하는 것이 적합하다. 전해 중합에 의해 도전성 고분자층이 바람직하게는 200~2450㎚의 두께로 기체 상에 형성된다. 중합 온도에는 엄밀한 제한이 없지만, 일반적으로는 10~60℃의 범위이다. 중합 시간에도 엄밀한 제한은 없지만, 일반적으로는 1분~10시간의 범위이다.Electrolytic polymerization in electrolytic polymerization is performed by any one of a potential method, a constant current method, and a potential sweep method. In the case of the potentiostatic method, although it depends on the type of monomer, a potential of 1.0 to 1.5 V is suitable for a saturated calomel electrode. In the case of the constant current method, although it depends on the type of the monomer, a current value of 1 to 10000 μA/cm2 This is suitable, and in the case of the potential sweep method, it depends on the type of monomer, but it is suitable to sweep the range of 0 to 1.5 V with respect to the saturated calomel electrode at a rate of 5 to 200 mV/sec. The conductive polymer layer is preferably formed on the substrate with a thickness of 200 to 2450 nm by electrolytic polymerization. The polymerization temperature is not strictly limited, but is generally in the range of 10 to 60°C. The polymerization time is also not strictly limited, but is generally in the range of 1 minute to 10 hours.

화학 중합막의 형성은 용매에 모노머와 산화제의 양쪽을 용해시킨 액을 준비하고, 이 액을 솔 도포, 적하 도포, 침지 도포, 스프레이 도포 등에 의해 상기 도전성 기체의 표면에 적용하여 건조하는 방법 또는 용매에 모노머를 용해시킨 액과, 용매에 산화제를 용해시킨 액을 준비하고, 이들 액을 교대로 솔 도포, 적하 도포, 침지 도포, 스프레이 도포 등에 의해 상기 도전성 기체의 표면에 적용하여 건조하는 방법에 의해 행할 수 있다. 용매로서는, 예를 들면 물, 메탄올, 에탄올, 이소프로판올, 부탄올, 에틸렌글리콜, 아세토니트릴, 부티로니트릴, 아세톤, 메틸에틸케톤, 테트라히드로푸란, 1,4-디옥산, γ-부티로락톤, 아세트산 메틸, 아세트산 에틸, 벤조산 메틸, 벤조산 에틸, 에틸렌카보네이트, 프로필렌카보네이트, 니트로메탄, 니트로벤젠, 술포란, 디메틸술포란을 사용할 수 있다. 이들 용매는 단독으로 사용해도 좋고, 2종 이상을 혼합해서 사용해도 좋다. 모노머로서는 π-공역 2중 결합을 갖는 모노머, 예를 들면 전해 중합을 위해 예시한 모노머를 사용할 수 있다. 이들 모노머는 단독으로 사용해도 좋고, 2종 이상의 혼합물로서 사용해도 좋다. 모노머로서는 3위치와 4위치에 치환기를 갖는 티오펜으로부터 선택된 모노머가 바람직하며, 특히 EDOT가 바람직하다. 산화제로서는 p-톨루엔술폰산 철(Ⅲ), 나프탈렌술폰산 철(Ⅲ), 안트라퀴논술폰산 철(Ⅲ) 등의 3가의 철염 또는 퍼옥소2황산 암모늄, 퍼옥소2황산 나트륨 등의 과황산염 등을 사용할 수 있고, 단독의 화합물을 사용해도 좋고, 2종 이상의 화합물을 사용해도 좋다. 중합 온도에는 엄밀한 제한이 없지만, 일반적으로는 10~60℃의 범위이다. 중합 시간에도 엄밀한 제한은 없지만, 일반적으로는 1분~10시간의 범위이다.The chemical polymerization film is formed by preparing a solution in which both a monomer and an oxidizing agent are dissolved in a solvent, and applying this solution to the surface of the conductive substrate by brush coating, drip coating, immersion coating, spray coating, etc. A liquid in which a monomer is dissolved and a liquid in which an oxidizing agent is dissolved in a solvent are prepared, and these liquids are alternately applied to the surface of the conductive substrate by brush application, drip application, immersion application, spray application, etc. can Examples of the solvent include water, methanol, ethanol, isopropanol, butanol, ethylene glycol, acetonitrile, butyronitrile, acetone, methyl ethyl ketone, tetrahydrofuran, 1,4-dioxane, γ-butyrolactone, acetic acid. Methyl, ethyl acetate, methyl benzoate, ethyl benzoate, ethylene carbonate, propylene carbonate, nitromethane, nitrobenzene, sulfolane, and dimethyl sulfolane can be used. These solvents may be used independently and may mix and use 2 or more types. As the monomer, a monomer having a ?-conjugated double bond, for example, a monomer exemplified for electrolytic polymerization can be used. These monomers may be used independently and may be used as a mixture of 2 or more types. As the monomer, a monomer selected from thiophenes having a substituent at the 3-position and the 4-position is preferable, and EDOT is particularly preferable. As the oxidizing agent, a trivalent iron salt such as iron(III) p-toluenesulfonate, iron(III) naphthalenesulfonate, or iron(III) anthraquinonesulfonate, or a persulfate such as ammonium peroxodisulfate or sodium peroxodisulfate, etc. can be used. and a single compound may be used and 2 or more types of compounds may be used. The polymerization temperature is not strictly limited, but is generally in the range of 10 to 60°C. The polymerization time is also not strictly limited, but is generally in the range of 1 minute to 10 hours.

또한, 도전성 고분자의 입자와 분산매를 적어도 포함하는 분산액을 상기 도전성 기체의 표면에 도포, 적하 등의 수단에 의해 적용하고, 건조함으로써 도전성 고분자층을 형성할 수도 있다. 상기 분산액에 있어서의 분산매로서는, 예를 들면 물, 메탄올, 에탄올, 이소프로판올, 부탄올, 에틸렌글리콜, 아세토니트릴, 부티로니트릴, 아세톤, 메틸에틸케톤, 테트라히드로푸란, 1,4-디옥산, γ-부티로락톤, 아세트산 메틸, 아세트산 에틸, 벤조산 메틸, 벤조산 에틸, 에틸렌카보네이트, 프로필렌카보네이트, 니트로메탄, 니트로벤젠, 술포란, 디메틸술포란을 사용할 수 있지만, 물을 분산매로서 사용하는 것이 바람직하다. 상기 분산액은, 예를 들면 물에 모노머와, 도펀트를 방출하는 산 또는 그 염과, 산화제를 첨가하고, 화학 산화 중합이 완료할 때까지 교반하고, 이어서 한외 여과, 양이온 교환, 및 음이온 교환 등의 정제 수단에 의해 산화제 및 잔류 모노머를 제거한 후 필요에 따라 초음파 분산 처리, 고속 유체 분산 처리, 고압 분산 처리 등의 분산 처리를 실시함으로써 얻을 수 있다. 또한, 물에 모노머와, 도펀트를 방출하는 산 또는 그 염을 첨가하여 교반하면서 전해 산화 중합하고, 이어서 한외 여과, 양이온 교환, 및 음이온 교환 등의 정제 수단에 의해 잔류 모노머를 제거한 후 필요에 따라 초음파 분산 처리, 고속 유체 분산 처리, 고압 분산 처리 등의 분산 처리를 실시함으로써 얻을 수 있다. 또한, 상술한 화학 산화 중합법 또는 전해 중합법에 의해 얻어진 액을 여과해서 응집체를 분리하고, 충분히 세정한 후 물에 첨가하여 초음파 분산 처리, 고속 유체 분산 처리, 고압 분산 처리 등의 분산 처리를 실시함으로써 얻을 수 있다. 분산액 중의 도전성 고분자의 입자의 함유량은 일반적으로는 1.0~3.0질량%의 범위이며, 바람직하게는 1.5질량%~2.0질량%의 범위이다.In addition, the conductive polymer layer can also be formed by applying the dispersion liquid containing at least particle|grains of a conductive polymer and a dispersion medium to the surface of the said conductive base by means, such as application|coating and dripping, and drying. Examples of the dispersion medium in the dispersion liquid include water, methanol, ethanol, isopropanol, butanol, ethylene glycol, acetonitrile, butyronitrile, acetone, methyl ethyl ketone, tetrahydrofuran, 1,4-dioxane, γ- Butyrolactone, methyl acetate, ethyl acetate, methyl benzoate, ethyl benzoate, ethylene carbonate, propylene carbonate, nitromethane, nitrobenzene, sulfolane and dimethyl sulfolane can be used, but water is preferably used as the dispersion medium. The dispersion is, for example, added to water, a monomer, an acid or a salt thereof releasing a dopant, and an oxidizing agent, stirred until chemical oxidation polymerization is complete, followed by ultrafiltration, cation exchange, anion exchange, etc. It can be obtained by removing an oxidizing agent and a residual monomer by a purification means, and then performing dispersion treatment such as ultrasonic dispersion treatment, high-speed fluid dispersion treatment, high-pressure dispersion treatment, etc. if necessary. In addition, a monomer and an acid or a salt thereof that releases a dopant are added to water, electrolytic oxidation polymerization is carried out while stirring, and then residual monomers are removed by purification means such as ultrafiltration, cation exchange, and anion exchange, followed by ultrasonication if necessary. It can obtain by performing dispersion processing, such as a dispersion process, a high-speed fluid dispersion process, and a high pressure dispersion process. In addition, the liquid obtained by the chemical oxidation polymerization method or the electrolytic polymerization method described above is filtered to separate the aggregates, and after sufficient washing, it is added to water and subjected to dispersion treatment such as ultrasonic dispersion treatment, high-speed fluid dispersion treatment, high-pressure dispersion treatment, etc. can be obtained by Content of the particle|grains of the conductive polymer in a dispersion liquid is generally the range of 1.0-3.0 mass %, Preferably it is the range of 1.5 mass % - 2.0 mass %.

얇은 도전성 고분자층을 구비한 음극의 사용에 의해 음극의 사이즈를 감소시킬 수 있고, 나아가서는 콘덴서의 단위 체적당 용량을 향상시킬 수 있다. 음극의 도전성 고분자층의 두께는 200~2450㎚의 범위인 것이 바람직하다. 도전성 고분자층의 두께가 200㎚ 미만이면 고온 내구성이 저하되는 경향이 확인되고, 또한 도전성 고분자층의 두께가 2450㎚보다 두꺼우면 용량의 온도 의존성이 커지며, 또한 전해 콘덴서의 소형화에 기여하기 어려워진다.By using the negative electrode provided with the thin conductive polymer layer, the size of the negative electrode can be reduced, and furthermore, the capacity per unit volume of the capacitor can be improved. It is preferable that the range of the thickness of the conductive polymer layer of a cathode is 200-2450 nm. When the thickness of the conductive polymer layer is less than 200 nm, a tendency for high temperature durability to decrease is confirmed, and when the thickness of the conductive polymer layer is thicker than 2450 nm, the temperature dependence of the capacity becomes large, and it becomes difficult to contribute to the miniaturization of the electrolytic capacitor.

음극의 도전성 고분자층은 전해 중합에 의해 형성하는 것이 바람직하다. 전해 중합에 의해 상기 도전성 기체의 표면에 소량의 모노머로부터 기계적 강도가 우수한 도전성 고분자층을 단시간으로 형성할 수 있다. 또한, 전해 중합은 얇고 치밀하며 균일한 도전성 고분자층을 부여하고, 200~2450㎚의 범위의 두께를 갖는 적합한 도전성 고분자층을 용이하게 얻을 수 있다. 한편, 화학 중합막은 막질이 불균일하고, 또한 얇아도 3㎛ 정도의 두께를 갖기 때문에 콘덴서의 소형화에 적합하지 않다. 또한, 분산액을 사용하여 200~2450㎚의 범위의 두께를 갖는 적합한 도전성 고분자층을 얻기 위해서는 일반적으로 상기 도전성 기체에 대한 분산액의 적용 및 건조의 공정을 반복하여 행하지 않으면 안되어 번잡하다. 또한, 현재 이유는 명백하지 않지만, 분산액으로부터 얻어진 도전성 고분자층을 갖는 음극을 구비한 전해 콘덴서는 동일 두께를 갖는 전해 중합막을 갖는 음극을 구비한 전해 콘덴서와 비교해서 낮은 용량과 높은 등가 직렬 저항을 갖는 것을 알 수 있었다.It is preferable to form the conductive polymer layer of a cathode by electrolytic polymerization. A conductive polymer layer excellent in mechanical strength can be formed on the surface of the conductive base by electrolytic polymerization from a small amount of monomer in a short time. In addition, electrolytic polymerization provides a thin, dense, and uniform conductive polymer layer, and a suitable conductive polymer layer having a thickness in the range of 200 to 2450 nm can be easily obtained. On the other hand, since the chemical polymerization film has a non-uniform film quality and has a thickness of about 3 μm even when thin, it is not suitable for downsizing the capacitor. In addition, in order to obtain a suitable conductive polymer layer having a thickness in the range of 200 to 2450 nm using the dispersion, it is complicated in general that the process of applying and drying the dispersion to the conductive substrate must be repeated. Further, although the reason is not clear at present, the electrolytic capacitor having a negative electrode having a conductive polymer layer obtained from the dispersion has a lower capacity and higher equivalent series resistance compared with an electrolytic capacitor having a negative electrode having an electrolytic polymerization film having the same thickness. could see that

(2) 양극 형성 공정(2) anode forming process

본 발명의 전해 콘덴서에 있어서의 양극은 알루미늄, 탄탈, 니오브, 티탄, 지르코늄 등의 밸브 금속으로 이루어지는 기체와, 상기 기체의 표면에 설치된 상기 밸브 금속의 산화물로 이루어지는 유전체층을 갖는다. 양극을 위한 기체로서는 밸브 금속의 박에 공지의 방법에 의해 화학적 또는 전기 화학적인 에칭 처리를 실시함으로써 표면적을 증대시킨 것이 바람직하며, 에칭 처리를 실시한 알루미늄박이 특히 바람직하다. 기체의 표면의 유전체층은 기체에 붕산 암모늄 수용액, 아디프산 암모늄 수용액, 인산 암모늄 수용액 등의 화성액을 사용한 화성 처리를 실시하는 공지의 방법에 의해 형성할 수 있다.The anode in the electrolytic capacitor of the present invention has a base made of a valve metal such as aluminum, tantalum, niobium, titanium, or zirconium, and a dielectric layer made of an oxide of the valve metal provided on the surface of the base. As the substrate for the anode, it is preferable to increase the surface area by chemically or electrochemically etching the valve metal foil by a known method, and an aluminum foil to which the etching treatment is performed is particularly preferable. The dielectric layer on the surface of the substrate can be formed by a known method in which the substrate is subjected to chemical conversion treatment using a chemical solution such as an aqueous ammonium borate solution, an aqueous ammonium adipate solution, or an aqueous ammonium phosphate solution.

(3) 전해질 충전 공정(3) Electrolyte filling process

이 공정에서는 상기 음극 형성 공정에 있어서 얻어진 음극과, 상기 양극 형성 공정에 있어서 얻어진 양극을 음극의 도전성 고분자층과 양극의 유전체층이 공간을 두고 대향하도록 배치하여 조합시킨 후 상기 공간에 이온 전도성 전해질을 충전한다.In this step, the negative electrode obtained in the above negative electrode forming step and the positive electrode obtained in the above positive electrode forming step are arranged and combined so that the conductive polymer layer of the negative electrode and the dielectric layer of the positive electrode face each other with a space, and then the space is filled with an ion conductive electrolyte do.

이온 전도성 전해질로서는 전자 전도성을 갖고 있지 않는 공지의 이온 전도성 전해질을 특별히 한정 없이 사용할 수 있다. 우선, 종래의 전해 콘덴서를 위해 사용되어 있는 전해액, 예를 들면 γ-부티로락톤, δ-발레로락톤, 에틸렌글리콜, 에틸렌글리콜모노메틸에테르, 술포란, 프로필렌카보네이트, 아세토니트릴, 물 등의 용매에 프탈산염, 살리실산염, 벤조산염, 아디프산염, 말레산염, 붕산염 등의 용질을 용해시킨 전해액을 사용할 수 있다. 염으로서는 아미디늄염, 이미다졸리늄염, 피리미디늄염, 포스포늄염, 암모늄염, 아민염, 알칼리금속염 등을 들 수 있다. 전해액의 용매는 단일의 화합물이어도 2종 이상의 혼합물이어도 좋고, 용질도 단일의 화합물이어도 좋고 2종 이상의 혼합물이어도 좋다. 이들 전해액에는 겔화제가 포함되어 있어도 좋다. 또한, 상온 용융염(이온 액체)을 이온 전도성 전해질로 할 수 있다.As the ion conductive electrolyte, a known ion conductive electrolyte that does not have electronic conductivity can be used without particular limitation. First, an electrolyte solution used for a conventional electrolytic capacitor, for example, γ-butyrolactone, δ-valerolactone, ethylene glycol, ethylene glycol monomethyl ether, sulfolane, propylene carbonate, acetonitrile, a solvent such as water An electrolytic solution in which a solute such as phthalate, salicylate, benzoate, adipate, maleate, or borate is dissolved can be used. Examples of the salt include amidinium salts, imidazolinium salts, pyrimidinium salts, phosphonium salts, ammonium salts, amine salts, and alkali metal salts. A single compound or a mixture of 2 or more types may be sufficient as the solvent of electrolyte solution, A single compound may be sufficient as a solute, or 2 or more types of mixture may be sufficient as it. A gelling agent may be contained in these electrolyte solutions. Moreover, room temperature molten salt (ionic liquid) can be used as an ion conductive electrolyte.

예를 들면, 띠상의 상기 음극과 상기 양극을 세퍼레이터를 통해 음극의 도전성 고분자층과 양극의 유전체층이 대향하도록 적층한 후 이것을 권회함으로써 형성한 콘덴서 소자에 상기 전해액 또는 이온 액체를 함침시킴으로써 이 공정을 실시할 수 있다. 또한, 소망형상의 상기 음극과 상기 양극을 세퍼레이터를 통해 음극의 도전성 고분자층과 양극의 유전체층이 대향하도록 적층함으로써 형성한 콘덴서 소자에 상기 전해액 또는 이온 액체를 함침시킴으로써 이 공정을 실시할 수 있다. 복수 세트의 음극과 양극을 세퍼레이터를 사이에 두고 음극의 도전성 고분자층과 양극의 유전체층이 대향하도록 교대로 적층한 콘덴서 소자에 상기 전해액 또는 이온 액체를 함침시켜도 좋다. 세퍼레이터로서는 셀룰로오스계 섬유로 구성된 직포 또는 부직포, 예를 들면 마닐라지, 크라프트지, 에스파르토지, 햄프지, 코튼지, 및 이들의 혼초지(混抄紙)에 추가하여 합성 섬유지, 유리 페이퍼, 유리 페이퍼와 마닐라지, 크라프트지와의 혼초지 등을 사용할 수 있다. 상기 전해액 또는 이온 액체의 함침은 개구부를 갖는 외장 케이스 내에 상기 콘덴서 소자를 수용한 후에 실시해도 좋다. 겔화제를 포함하는 전해액을 사용하면 상기 콘덴서 소자에 전해액을 함침시킨 후 가열함으로써 전해액을 겔상으로 할 수 있다.For example, this process is carried out by impregnating the electrolyte or ionic liquid in a capacitor element formed by laminating the strip-shaped cathode and the anode through a separator so that the conductive polymer layer of the cathode and the dielectric layer of the anode face each other, and then winding the same. can do. In addition, this step can be carried out by impregnating the electrolytic solution or the ionic liquid into a capacitor element formed by laminating the cathode and the anode having a desired shape through a separator so that the conductive polymer layer of the cathode and the dielectric layer of the anode face each other. The electrolytic solution or the ionic liquid may be impregnated into a capacitor element in which a plurality of sets of cathodes and anodes are alternately stacked with a separator interposed therebetween so that the conductive polymer layer of the cathode and the dielectric layer of the anode face each other. As the separator, in addition to woven or nonwoven fabrics composed of cellulose fibers, such as manila paper, kraft paper, esparto paper, hemp paper, cotton paper, and their blended paper, synthetic fiber paper, glass paper, glass paper and Manila paper, kraft paper and mixed paper, etc. can be used. The impregnation with the electrolytic solution or the ionic liquid may be performed after the capacitor element is accommodated in an external case having an opening. If an electrolyte containing a gelling agent is used, the electrolyte can be made into a gel by heating the capacitor element after impregnating it with the electrolyte.

또한, 음극의 도전성 고분자층과 양극의 유전체층을 절연성의 스페이서를 통해 대향시킴으로써 형성한 콘덴서 소자의 상기 스페이서에 의해 형성된 공간에 이온 전도성 전해질을 충전함으로써 이 공정을 실시해도 좋다. 이 형태의 경우에는 이온 전도성 전해질로서 상기 전해액 또는 이온 액체에 추가하여 상기 전해액을 폴리불화비닐리덴, 폴리아크릴로니트릴 등에 흡수시킨 겔상 전해질 또는 상술한 염과 폴리에틸렌옥사이드, 폴리메타크릴레이트, 폴리아크릴레이트 등의 고분자 화합물의 복합체로 이루어지는 고체상 전해질도 사용 가능하다. 음극의 도전성 고분자층의 상에 겔상 또는 고체상의 전해질을 적층하고, 이어서 이 전해질 상에 양극을 유전체층이 접촉하도록 적층해도 좋다.Further, this step may be carried out by filling the space formed by the spacer of a capacitor element formed by opposing the conductive polymer layer of the negative electrode and the dielectric layer of the positive electrode through an insulating spacer by filling the space formed by the spacer. In this form, as an ion conductive electrolyte, in addition to the electrolyte or ionic liquid, a gel electrolyte in which the electrolyte is absorbed, such as polyvinylidene fluoride, polyacrylonitrile, or the above-mentioned salt and polyethylene oxide, polymethacrylate, polyacrylate A solid electrolyte composed of a composite of a high molecular compound such as these can also be used. A gel or solid electrolyte may be laminated on the conductive polymer layer of the negative electrode, and then the positive electrode may be laminated on the electrolyte so that the dielectric layer is in contact.

본 발명에서는 음극의 도전성 고분자층은 이온 전도성 전해질과 직접 접촉하고 있을 필요가 있으며, 음극의 도전성 고분자층은 양극과 직접 접촉하지 않고 이온 전도성 전해질을 통해 양극과 접속(도통)하고 있지만, 양극의 유전체층은 이온 전도성 전해질과 직접 접촉하고 있어도 좋고, 다른 도전성 재료를 통해 이온 전도성 전해질과 간접적으로 접속하고 있어도 좋다. 적합한 다른 도전성 재료로서 도전성 고분자층을 들 수 있다. 이 도전성 고분자층은 상기 양극 형성 공정에 있어서 양극을 형성한 후 양극의 유전체층의 표면에 전해 중합법 또는 화학 중합법에 의해 형성할 수 있고, 또한 도전성 고분자의 입자와 분산매를 적어도 포함하는 분산액을 양극의 유전체층의 표면에 적용하여 건조함으로써 형성할 수도 있다. 이 도전성 고분자층에 대해서는 상술한 음극의 도전성 고분자층의 형성에 관한 설명이 그대로 적합하기 때문에 더 이상의 설명을 생략한다. 양극의 유전체층에 인접하여 도전성 고분자층이 설치되어 있을 경우에는 이 도전체층과 음극의 도전성 고분자층이 공간을 두고 대향하도록 배치해서 조합한 후 상기 공간에 이온 전도성 전해질을 충전하면 좋다.In the present invention, the conductive polymer layer of the negative electrode needs to be in direct contact with the ion conductive electrolyte, and the conductive polymer layer of the negative electrode is not in direct contact with the positive electrode but is connected (conducted) to the positive electrode through the ion conductive electrolyte, but the dielectric layer of the positive electrode The silver may be in direct contact with the ion conductive electrolyte, or may be indirectly connected to the ion conductive electrolyte through another conductive material. As another suitable conductive material, a conductive polymer layer is mentioned. This conductive polymer layer can be formed by electrolytic polymerization or chemical polymerization on the surface of the dielectric layer of the anode after the anode is formed in the anode forming step, and a dispersion containing at least particles of the conductive polymer and a dispersion medium is applied to the anode. It can also be formed by applying to the surface of the dielectric layer of About this conductive polymer layer, since description regarding formation of the conductive polymer layer of the negative electrode mentioned above is suitable as it is, further description is abbreviate|omitted. When the conductive polymer layer is provided adjacent to the dielectric layer of the positive electrode, the conductive layer and the conductive polymer layer of the negative electrode are arranged to face each other with a space therebetween and combined, and then the space may be filled with an ion conductive electrolyte.

외장 케이스 내에 수용되어 밀봉된 콘덴서 소자의 양극과 음극 사이에 전압이 인가되면 상기 이온 전도성 전해질과 접촉하고 있는 상기 음극의 도전성 고분자층에 레독스 용량이 발현되기 때문에 전해 콘덴서의 단위 체적당 용량이 현저하게 증대한다. 레독스 용량 발현의 과정에서 상기 음극의 도전성 고분자층에 이온 전도성 전해질 중의 음이온이 도펀트로서 도입된다.When a voltage is applied between the anode and the cathode of the capacitor element accommodated and sealed in the outer case, the redox capacity is expressed in the conductive polymer layer of the cathode in contact with the ion conductive electrolyte, so the capacity per unit volume of the electrolytic capacitor is remarkable. increase significantly An anion in the ion conductive electrolyte is introduced as a dopant into the conductive polymer layer of the negative electrode in the process of redox capacity expression.

실시예Example

본 발명을 이하의 실시예를 사용해서 설명하지만, 본 발명은 이하의 실시예에 한정되지 않는다.The present invention will be described using the following examples, but the present invention is not limited to the following examples.

(1) 음극의 제조 및 용량 평가(1) Preparation and capacity evaluation of negative electrode

음극 1cathode 1

유리 용기에 증류수 50㎖를 도입하고, 40℃로 가열했다. 이 액에 0.021M의 EDOT와 0.08M의 보로디살리실산 암모늄을 이 순서로 첨가해서 교반하고, 모든 EDOT가 용해된 전해 중합용의 중합액을 얻었다.50 ml of distilled water was introduced into a glass container and heated to 40°C. To this solution, 0.021 M EDOT and 0.08 M ammonium borodisalicylate were added in this order and stirred to obtain a polymerization solution for electrolytic polymerization in which all EDOT was dissolved.

산화알루미늄 피막을 구비한 알루미늄박을 투영 면적 1㎠로 구멍을 뚫고, 산화알루미늄 피막 상에 탄소를 포함하는 티탄 증착막을 형성했다. 이 티탄 증착막을 구비한 알루미늄박(기체, 작용극)과, 10㎠의 면적을 갖는 SUS 메시의 대극을 상술한 전해 중합용의 중합액에 도입하고, 100㎂/㎠의 조건에서 정전류 전해 중합을 3분간 행했다. 중합 후의 작용극을 물로 세정한 후 100℃에서 30분간 건조하여 티탄 증착막 상의 PEDOT층의 두께가 105㎚인 음극을 얻었다. 또한, PEDOT층의 두께는 100㎂/㎠의 조건에서의 정전류 전해 중합을 시간을 바꾸어 복수회 실시하고, 각 회의 실험에 있어서 얻어진 PEDOT층의 두께를 원자간력 현미경 또는 단차계를 사용하여 측정하고, PEDOT층의 두께와 전하량의 관계식을 도출한 후, 도출한 관계식을 사용하여 전해 중합의 전하량을 PEDOT층의 두께로 환산해서 구한 값이다. 이하의 전해 중합의 실험에 있어서도 동일 관계식을 사용하여 PEDOT층의 두께를 구했다.An aluminum foil provided with an aluminum oxide film was punched with a projected area of 1 cm 2 , and a titanium vapor deposition film containing carbon was formed on the aluminum oxide film. An aluminum foil (gas, working electrode) provided with this titanium deposition film and a counter electrode of a SUS mesh having an area of 10 cm 2 were introduced into the above-described polymerization solution for electrolytic polymerization, and electrolytic polymerization was carried out under a condition of 100 μA/cm 2 . It was carried out for 3 minutes. The working electrode after polymerization was washed with water and dried at 100° C. for 30 minutes to obtain a cathode having a PEDOT layer thickness of 105 nm on the titanium vapor deposition film. In addition, the thickness of the PEDOT layer was carried out a plurality of times by changing the time of constant current electrolytic polymerization under the condition of 100 μA / ㎠, and the thickness of the PEDOT layer obtained in each experiment was measured using an atomic force microscope or a step meter. , It is a value obtained by deriving the relational expression between the thickness of the PEDOT layer and the amount of charge, and converting the charge amount of the electrolytic polymerization into the thickness of the PEDOT layer using the derived relational expression. Also in the following electrolytic polymerization experiment, the thickness of the PEDOT layer was calculated|required using the same relational expression.

음극 2Cathode 2

100㎂/㎠의 조건에서 정전류 전해 중합을 3분간 행하는 대신에 100㎂/㎠의 조건에서 정전류 전해 중합을 6분간 행한 점을 제외하고, 음극 1의 제조 순서를 반복하여 티탄 증착막 상의 PEDOT층의 두께가 210㎚인 음극을 얻었다.The thickness of the PEDOT layer on the titanium deposition film by repeating the manufacturing procedure of the cathode 1, except that, instead of carrying out the galvanostatic electrolytic polymerization under the condition of 100㎂/cm2 for 3 minutes, the galvanostatic electrolytic polymerization was performed under the condition of 100㎂/cm2 for 6 minutes. A cathode having a 210 nm was obtained.

음극 3Cathode 3

100㎂/㎠의 조건에서 정전류 전해 중합을 3분간 행하는 대신에 100㎂/㎠의 조건에서 정전류 전해 중합을 10분간 행한 점을 제외하고, 음극 1의 제조 순서를 반복하여 티탄 증착막 상의 PEDOT층의 두께가 350㎚인 음극을 얻었다.The thickness of the PEDOT layer on the titanium-deposited film was repeated by repeating the manufacturing procedure of the cathode 1, except that, instead of carrying out the constant current electrolytic polymerization under the condition of 100 μA/cm 2 for 3 minutes, the constant current electrolytic polymerization was performed at the condition of 100 μA/cm 2 for 10 minutes. A negative electrode having a value of 350 nm was obtained.

음극 4cathode 4

100㎂/㎠의 조건에서 정전류 전해 중합을 3분간 행하는 대신에 100㎂/㎠의 조건에서 정전류 전해 중합을 20분간 행한 점을 제외하고, 음극 1의 제조 순서를 반복하여 티탄 증착막 상의 PEDOT층의 두께가 700㎚인 음극을 얻었다.The thickness of the PEDOT layer on the titanium-deposited film was repeated by repeating the manufacturing procedure of the cathode 1, except that, instead of carrying out the constant current electrolytic polymerization under the condition of 100 μA/cm 2 for 3 minutes, the constant current electrolytic polymerization was performed under the condition of 100 μ A/cm 2 for 20 minutes. A negative electrode having a value of 700 nm was obtained.

음극 5cathode 5

100㎂/㎠의 조건에서 정전류 전해 중합을 3분간 행하는 대신에 100㎂/㎠의 조건에서 정전류 전해 중합을 30분간 행한 점을 제외하고, 음극 1의 제조 순서를 반복하여 티탄 증착막 상의 PEDOT층의 두께가 1050㎚인 음극을 얻었다.The thickness of the PEDOT layer on the titanium-deposited film was repeated by repeating the manufacturing procedure of the cathode 1, except that, instead of carrying out the galvanostatic electrolytic polymerization under the condition of 100 μA/cm 2 for 3 minutes, the galvanostatic electrolytic polymerization was performed under the condition of 100 μA/cm 2 for 30 minutes. A cathode having a 1050 nm was obtained.

음극 6cathode 6

100㎂/㎠의 조건에서 정전류 전해 중합을 3분간 행하는 대신에 100㎂/㎠의 조건에서 정전류 전해 중합을 50분간 행한 점을 제외하고, 음극 1의 제조 순서를 반복하여 티탄 증착막 상의 PEDOT층의 두께가 1750㎚인 음극을 얻었다.The thickness of the PEDOT layer on the titanium-deposited film was repeated by repeating the manufacturing procedure of the cathode 1, except that the galvanostatic electrolytic polymerization was performed for 50 minutes under the condition of 100 μA/cm 2 instead of the constant current electrolytic polymerization at the condition of 100 μA/cm 2 for 3 minutes A negative electrode with 1750 nm was obtained.

음극 7Cathode 7

100㎂/㎠의 조건에서 정전류 전해 중합을 3분간 행하는 대신에 100㎂/㎠의 조건에서 정전류 전해 중합을 70분간 행한 점을 제외하고, 음극 1의 제조 순서를 반복하여 티탄 증착막 상의 PEDOT층의 두께가 2450㎚인 음극을 얻었다.The thickness of the PEDOT layer on the titanium-deposited film was repeated by repeating the manufacturing procedure of the cathode 1, except that, instead of carrying out the galvanostatic electrolytic polymerization under the condition of 100㎂/cm2 for 3 minutes, the galvanostatic electrolytic polymerization was performed under the condition of 100㎂/cm2 for 70 minutes. A cathode was obtained with a value of 2450 nm.

음극 8cathode 8

100㎂/㎠의 조건에서 정전류 전해 중합을 3분간 행하는 대신에 100㎂/㎠의 조건에서 정전류 전해 중합을 100분간 행한 점을 제외하고, 음극 1의 제조 순서를 반복하여 티탄 증착막 상의 PEDOT층의 두께가 3500㎚인 음극을 얻었다.The thickness of the PEDOT layer on the titanium deposition film by repeating the manufacturing procedure of the cathode 1, except that, instead of carrying out the galvanostatic electrolytic polymerization under the condition of 100㎂/cm2 for 3 minutes, the galvanostatic electrolytic polymerization was performed under the condition of 100㎂/cm2 for 100 minutes. A cathode having a value of 3500 nm was obtained.

음극 9cathode 9

100㎂/㎠의 조건에서 정전류 전해 중합을 3분간 행하는 대신에 100㎂/㎠의 조건에서 정전류 전해 중합을 200분간 행한 점을 제외하고, 음극 1의 제조 순서를 반복하여 티탄 증착막 상의 PEDOT층의 두께가 7000㎚인 음극을 얻었다.The thickness of the PEDOT layer on the titanium-deposited film was repeated by repeating the manufacturing procedure of the cathode 1, except that, instead of carrying out the constant current electrolytic polymerization under the condition of 100 μA/cm 2 for 3 minutes, the constant current electrolytic polymerization was performed under the condition of 100 μ A/cm 2 for 200 minutes. A negative electrode with 7000 nm was obtained.

프탈산의 아미디늄염을 γ-부티로락톤에 15질량%의 농도로 용해시킨 전해액에 음극 1~9를 도입하고, 30℃ 및 70℃의 조건하 120㎐에 있어서의 각 음극의 용량을 측정했다. 도 1에 PEDOT층의 두께와 용량의 관계를 나타낸다. 또한, 티탄 증착막을 구비한 알루미늄박(기체)의 용량은 39㎌/㎠이었다.Anodes 1 to 9 were introduced into an electrolyte solution in which an amidinium salt of phthalic acid was dissolved in γ-butyrolactone at a concentration of 15% by mass, and the capacity of each cathode at 120 Hz under the conditions of 30 ° C and 70 ° C was measured. . 1 shows the relationship between the thickness of the PEDOT layer and the capacity. In addition, the capacity|capacitance of the aluminum foil (base) provided with a titanium vapor deposition film was 39 F/cm<2>.

도 1로부터 30℃의 측정에서도 70℃의 측정에서도 PEDOT층의 두께가 1050㎚에 도달할 때까지 용량이 증가하고, PEDOT층의 두께가 1050㎚~3500㎚의 범위에서는 대략 일정한 용량값이 얻어지고, PEDOT층의 두께가 3500㎚를 초과하면 용량이 약간 감소하는 것을 알 수 있다. 그리고 각 음극은 기체에 비교해서 현저하게 증대한 용량값을 나타내고, 음극 1(PEDOT층: 105㎚)이어도 30℃에서 기체 용량의 약 60배의 용량을 갖는 것을 알 수 있었다.From Fig. 1, the capacity increases until the thickness of the PEDOT layer reaches 1050 nm in the measurement at 30 ° C and the measurement at 70 ° C. In the range of 1050 nm to 3500 nm, an approximately constant capacity value is obtained, , it can be seen that the capacitance slightly decreases when the thickness of the PEDOT layer exceeds 3500 nm. In addition, it was found that each cathode exhibited a significantly increased capacity value compared to that of the gas, and that even the cathode 1 (PEDOT layer: 105 nm) had a capacity of about 60 times the capacity of the gas at 30°C.

PEDOT층을 구비한 음극의 용량 증대의 원인을 해명하기 위해서 PEDOT층을 구비한 음극의 전기 화학적 응답을 사이클릭 볼타모그램에 의해 평가했다. 상술한 전해액 중에 작용극으로서의 음극 2 및 상기 기체 중 어느 하나와, 대극으로서의 4㎠의 면적을 갖는 백금 메시와, 참조 전극으로서의 은-염화은 전극을 도입하고, 주사 전위 범위를 -0.8V~+0.4V로 하고, 주사 속도를 10㎷/s로 하여 평가했다. 결과를 도 2에 나타낸다. 도 2로부터 명백한 바와 같이 상기 기체의 사이클릭 볼타모그램에는 산화파도 환원파도 확인되지 않지만, 음극 2의 사이클릭 볼타모그램에는 -0.1V 부근의 매우 좁은 범위에 도핑을 나타내는 산화파와 탈도핑을 나타내는 환원파가 확인되었다. 이것은 빠른 충방전 반응이 발생하고 있는 것을 나타내고 있다. 따라서, PEDOT층을 구비한 음극의 용량의 증대는 이 레독스 용량의 발현에 의한 것으로 판단되었다.In order to elucidate the cause of the increase in the capacity of the negative electrode provided with the PEDOT layer, the electrochemical response of the negative electrode provided with the PEDOT layer was evaluated by a cyclic voltammogram. In the electrolyte solution described above, a cathode 2 as a working electrode and any one of the above gases, a platinum mesh having an area of 4 cm 2 as a counter electrode, and a silver-silver chloride electrode as a reference electrode were introduced, and the scanning potential range was changed to -0.8V to +0.4. It was set as V, and it evaluated by setting the scanning speed as 10 mV/s. The results are shown in FIG. 2 . As is evident from FIG. 2, neither oxidation nor reduction waves are confirmed in the cyclic voltammogram of the gas, but in the cyclic voltammogram of the cathode 2, oxidation waves and dedoping are shown in a very narrow range around -0.1 V. A reducing wave was confirmed. This indicates that a rapid charge/discharge reaction is occurring. Therefore, it was determined that the increase in the capacity of the negative electrode having the PEDOT layer was due to the expression of this redox capacity.

(2) 전해 콘덴서의 제조 및 용량 평가(2) Manufacturing and capacity evaluation of electrolytic capacitors

실시예 1Example 1

유리 용기에 증류수 50㎖를 도입하고, 40℃로 가열했다. 이 액에 0.021M의 EDOT와 0.08M의 보로디살리실산 암모늄을 이 순서로 첨가해서 교반하여 모든 EDOT가 용해된 전해 중합용의 중합액을 얻었다. 산화알루미늄 피막을 구비한 알루미늄박을 투영 면적 2㎠로 구멍을 뚫고, 산화알루미늄 피막 상에 탄소를 포함하는 티탄 증착막을 형성하여 음극 기체를 얻었다. 이어서, 이 음극 기체(작용극)와, 10㎠의 면적을 갖는 SUS 메시의 대극을 상술한 전해 중합용의 중합액에 도입하고, 100㎂/㎠의 조건에서 정전류 전해 중합을 3분간 행했다. 중합 후의 작용극을 물로 세정한 후 100℃에서 30분간 건조하여 티탄 증착막 상의 PEDOT층의 두께가 105㎚인 음극을 얻었다.50 ml of distilled water was introduced into a glass container and heated to 40°C. To this solution, 0.021 M EDOT and 0.08 M ammonium borodisalicylate were added in this order and stirred to obtain a polymerization solution for electrolytic polymerization in which all EDOT was dissolved. An aluminum foil provided with an aluminum oxide film was punched with a projected area of 2 cm 2 , and a titanium vapor deposition film containing carbon was formed on the aluminum oxide film to obtain a cathode substrate. Next, this cathode substrate (working electrode) and a counter electrode of SUS mesh having an area of 10 cm 2 were introduced into the above-described polymerization liquid for electrolytic polymerization, and constant current electrolytic polymerization was performed under the condition of 100 μA/cm 2 for 3 minutes. The working electrode after polymerization was washed with water and dried at 100° C. for 30 minutes to obtain a cathode having a PEDOT layer thickness of 105 nm on the titanium vapor deposition film.

에칭 처리를 실시하여 표면적을 증대시킨 알루미늄박의 표면에 화성 처리에 의해 산화알루미늄 피막을 형성한 후 투영 면적 2㎠로 구멍을 뚫어 양극(용량: 370㎌/㎠)을 얻었다. 이어서, 이 양극과 상기 음극을 셀룰로오스계 세퍼레이터를 통해 적층한 콘덴서 소자를 작성하고, 이 소자에 프탈산의 아미디늄염을 γ-부티로락톤에 15질량%의 농도로 용해시킨 전해액을 함침시켜 라미네이트 팩했다. 이어서, 110℃의 온도에서 2.9V의 전압을 60분 인가하는 에이징 처리를 행하여 평판형의 전해 콘덴서를 얻었다. 이 콘덴서에 대해서 120㎐의 조건하에서 용량과 등가 직렬 저항을 측정했다.After forming an aluminum oxide film by chemical conversion treatment on the surface of the aluminum foil subjected to etching treatment to increase the surface area, a hole was drilled with a projected area of 2 cm 2 to obtain an anode (capacity: 370 µF/cm 2 ). Next, a capacitor element in which the positive electrode and the negative electrode are laminated through a cellulosic separator is created, and the element is impregnated with an electrolyte solution obtained by dissolving amidinium salt of phthalic acid in γ-butyrolactone at a concentration of 15% by mass to laminate pack. did. Next, an aging treatment in which a voltage of 2.9 V was applied for 60 minutes was performed at a temperature of 110° C. to obtain a flat electrolytic capacitor. For this capacitor, the capacitance and equivalent series resistance were measured under the condition of 120 Hz.

실시예 2Example 2

100㎂/㎠의 조건에서 정전류 전해 중합을 3분간 행하는 대신에 100㎂/㎠의 조건에서 정전류 전해 중합을 6분간 행한 점을 제외하고, 실시예 1의 순서를 반복했다. 음극에 있어서의 티탄 증착막 상의 PEDOT층의 두께는 210㎚이다.The procedure of Example 1 was repeated, except that the galvanostatic electrolytic polymerization was carried out for 6 minutes under the condition of 100 μA/cm 2 instead of the constant current electrolytic polymerization under the condition of 100 μA/cm 2 for 3 minutes. The thickness of the PEDOT layer on the titanium vapor deposition film in the cathode is 210 nm.

실시예 3Example 3

100㎂/㎠의 조건에서 정전류 전해 중합을 3분간 행하는 대신에 100㎂/㎠의 조건에서 정전류 전해 중합을 10분간 행한 점을 제외하고, 실시예 1의 순서를 반복했다. 음극에 있어서의 티탄 증착막 상의 PEDOT층의 두께는 350㎚이다.The procedure of Example 1 was repeated, except that the galvanostatic electrolytic polymerization was carried out under the condition of 100 μA/cm 2 for 10 minutes instead of being carried out for 3 minutes under the condition of 100 μA/cm 2 . The thickness of the PEDOT layer on the titanium vapor deposition film in the cathode is 350 nm.

실시예 4Example 4

100㎂/㎠의 조건에서 정전류 전해 중합을 3분간 행하는 대신에 100㎂/㎠의 조건에서 정전류 전해 중합을 20분간 행한 점을 제외하고, 실시예 1의 순서를 반복했다. 음극에 있어서의 티탄 증착막 상의 PEDOT층의 두께는 700㎚이다.The procedure of Example 1 was repeated, except that the galvanostatic electrolytic polymerization was carried out under the condition of 100 μA/cm 2 for 20 minutes instead of being carried out for 3 minutes under the condition of 100 μA/cm 2 . The thickness of the PEDOT layer on the titanium vapor deposition film in the cathode is 700 nm.

실시예 5Example 5

100㎂/㎠의 조건에서 정전류 전해 중합을 3분간 행하는 대신에 100㎂/㎠의 조건에서 정전류 전해 중합을 30분간 행한 점을 제외하고, 실시예 1의 순서를 반복했다. 음극에 있어서의 티탄 증착막 상의 PEDOT층의 두께는 1050㎚이다.The procedure of Example 1 was repeated, except that the galvanostatic electrolytic polymerization was carried out under the condition of 100 μA/cm 2 for 30 minutes instead of being carried out for 3 minutes under the condition of 100 μA/cm 2 . The thickness of the PEDOT layer on the titanium vapor deposition film in the cathode is 1050 nm.

실시예 6Example 6

100㎂/㎠의 조건에서 정전류 전해 중합을 3분간 행하는 대신에 100㎂/㎠의 조건에서 정전류 전해 중합을 50분간 행한 점을 제외하고, 실시예 1의 순서를 반복했다. 음극에 있어서의 티탄 증착막 상의 PEDOT층의 두께는 1750㎚이다.The procedure of Example 1 was repeated, except that the galvanostatic electrolytic polymerization was carried out for 50 minutes under the condition of 100 μA/cm 2 instead of the condition of 100 μA/cm 2 for 3 minutes. The thickness of the PEDOT layer on the titanium vapor deposition film in the cathode is 1750 nm.

실시예 7Example 7

100㎂/㎠의 조건에서 정전류 전해 중합을 3분간 행하는 대신에 100㎂/㎠의 조건에서 정전류 전해 중합을 70분간 행한 점을 제외하고, 실시예 1의 순서를 반복했다. 음극에 있어서의 티탄 증착막 상의 PEDOT층의 두께는 2450㎚이다.The procedure of Example 1 was repeated, except that the galvanostatic electrolytic polymerization was performed under the condition of 100 μA/cm 2 for 70 minutes instead of being carried out for 3 minutes under the condition of 100 μA/cm 2 . The thickness of the PEDOT layer on the titanium vapor deposition film in the cathode is 2450 nm.

실시예 8Example 8

100㎂/㎠의 조건에서 정전류 전해 중합을 3분간 행하는 대신에 100㎂/㎠의 조건에서 정전류 전해 중합을 100분간 행한 점을 제외하고, 실시예 1의 순서를 반복했다. 음극에 있어서의 티탄 증착막 상의 PEDOT층의 두께는 3500㎚이다.The procedure of Example 1 was repeated, except that the galvanostatic electrolytic polymerization was carried out under the condition of 100 μA/cm 2 for 100 minutes instead of being carried out for 3 minutes under the condition of 100 μA/cm 2 . The thickness of the PEDOT layer on the titanium vapor deposition film in the cathode is 3500 nm.

실시예 9Example 9

실시예 1에서 사용한 음극 기체 상에 시판된 PEDOT와 폴리스티렌술폰산 이온의 복합체의 입자를 포함하는 수성 분산액(상품명 BAYTRON P: H.C. Starck GmbH제)의 200㎕를 캐스트하고, 3000rpm의 회전수로 30초간 스핀코트를 행했다. 이어서, 150℃에서 30분간 건조하고, 티탄 증착막 상의 PEDOT층의 두께가 약 100㎚인 음극을 얻었다. 이어서, 실시예 1에 있어서 사용한 양극과 상기 음극을 셀룰로오스계 세퍼레이터를 통해 적층한 콘덴서 소자를 작성하고, 이 소자에 실시예 1에 있어서 사용한 전해액을 함침시켜 라미네이트 팩했다. 이어서, 110℃의 온도에서 2.9V의 전압을 60분 인가하는 에이징 처리를 행하여 평판형의 전해 콘덴서를 얻었다. 이 콘덴서에 대해서 120㎐의 조건하에서 용량과 등가 직렬 저항을 측정했다.200 μl of an aqueous dispersion (trade name: BAYTRON P: manufactured by HC Starck GmbH) containing commercially available particles of a complex of PEDOT and polystyrene sulfonate ions was cast on the negative electrode substrate used in Example 1, and spin at a rotation speed of 3000 rpm for 30 seconds did the coat. Then, it dried at 150 degreeC for 30 minutes, and obtained the cathode whose thickness of the PEDOT layer on a titanium vapor deposition film was about 100 nm. Next, a capacitor element in which the positive electrode used in Example 1 and the negative electrode were laminated via a cellulosic separator was created, and this element was impregnated with the electrolyte solution used in Example 1 and laminated. Next, an aging treatment in which a voltage of 2.9 V was applied for 60 minutes was performed at a temperature of 110° C. to obtain a flat electrolytic capacitor. The capacitance and equivalent series resistance were measured for this capacitor under the condition of 120 Hz.

실시예 10Example 10

실시예 1에서 사용한 음극 기체 상에 시판된 PEDOT와 폴리스티렌술폰산 이온의 복합체의 입자를 포함하는 수성 분산액(상품명 BAYTRON P: H.C. Starck GmbH제)의 200㎕를 캐스트하고, 3000rpm의 회전수로 30초간 스핀코트를 행하고, 이어서 150℃에서 30분간 건조했다. 이 캐스트~건조의 공정을 6회 더 반복하여 티탄 증착막 상의 PEDOT층의 두께가 약 700㎚인 음극을 얻었다. 이 음극을 실시예 9의 음극 대신에 사용한 점을 제외하고 실시예 9의 순서를 반복했다.200 μl of an aqueous dispersion (trade name: BAYTRON P: manufactured by HC Starck GmbH) containing commercially available particles of a complex of PEDOT and polystyrene sulfonate ions was cast on the negative electrode substrate used in Example 1, and spin at a rotation speed of 3000 rpm for 30 seconds Coating was performed, followed by drying at 150°C for 30 minutes. This cast-drying process was repeated 6 more times to obtain a cathode having a thickness of the PEDOT layer on the titanium vapor deposition film of about 700 nm. The procedure of Example 9 was repeated except that this negative electrode was used in place of the negative electrode of Example 9.

실시예 11Example 11

실시예 1에 있어서 사용한 음극 기체 상에 20질량%의 EDOT를 포함하는 에탄올 용액을 도포한 후 실온에서 건조했다. 이어서, 산화제인 p-톨루엔술폰산철(Ⅲ)을 20질량%의 농도로 포함하는 에탄올 용액을 도포하고, 실온에서의 10분간의 건조 후 고온 처리했다. 이 화학 산화 중합 공정을 반복하여 티탄 증착막 상의 PEDOT층의 두께가 약 5㎛인 음극을 얻었다. 이어서, 실시예 1에 있어서 사용한 양극과 상기 음극을 셀룰로오스계 세퍼레이터를 통해 적층한 콘덴서 소자를 작성하고, 이 소자에 실시예 1에 있어서 사용한 전해액을 함침시켜 라미네이트 팩했다. 이어서, 110℃의 온도에서 2.9V의 전압을 60분 인가하는 에이징 처리를 행하여 평판형의 전해 콘덴서를 얻었다. 이 콘덴서에 대해서 120㎐의 조건하에서 용량과 등가 직렬 저항을 측정했다.After apply|coating the ethanol solution containing 20 mass % EDOT on the negative electrode base|substrate used in Example 1, it dried at room temperature. Then, an ethanol solution containing iron(III) p-toluenesulfonate as an oxidizing agent at a concentration of 20% by mass was applied, dried at room temperature for 10 minutes, and then treated at a high temperature. This chemical oxidation polymerization process was repeated to obtain a cathode having a thickness of the PEDOT layer on the titanium vapor deposition film of about 5 μm. Next, a capacitor element in which the positive electrode used in Example 1 and the negative electrode were laminated via a cellulosic separator was created, and this element was impregnated with the electrolyte solution used in Example 1 and laminated. Next, an aging treatment in which a voltage of 2.9 V was applied for 60 minutes was performed at a temperature of 110° C. to obtain a flat electrolytic capacitor. For this capacitor, the capacitance and equivalent series resistance were measured under the condition of 120 Hz.

실시예 12Example 12

유리 용기에 증류수 50㎖를 도입하고, 상온에서 0.5M의 피롤과 0.08M의 보로디살리실산 암모늄을 이 순서로 첨가해서 교반하여 모든 피롤이 용해된 전해 중합용의 중합액을 얻었다. 산화알루미늄 피막을 구비한 알루미늄박을 투영 면적 2㎠로 구멍을 뚫고, 산화알루미늄 피막 상에 탄소를 포함하는 티탄 증착막을 형성하여 음극 기체를 얻었다. 이어서, 이 음극 기체(작용극)와, 10㎠의 면적을 갖는 SUS 메시의 대극을 상술한 전해 중합용의 중합액에 도입하고, 100㎂/㎠의 조건에서 정전류 전해 중합을 10분간 행했다. 중합 후의 작용극을 물로 세정한 후 100℃에서 30분간 건조하여 티탄 증착막 상의 폴리 피롤층의 두께가 350㎚인 음극을 얻었다. 이어서, 실시예 1에 있어서 사용한 양극과 상기 음극을 셀룰로오스계 세퍼레이터를 통해 적층한 콘덴서 소자를 작성하고, 이 소자에 실시예 1에 있어서 사용한 전해액을 함침시켜 라미네이트 팩했다. 이어서, 110℃의 온도에서 2.9V의 전압을 60분 인가하는 에이징 처리를 행하여 평판형의 전해 콘덴서를 얻었다. 이 콘덴서에 대해서 120㎐의 조건하에서 용량과 등가 직렬 저항을 측정했다.50 ml of distilled water was introduced into a glass container, and 0.5 M pyrrole and 0.08 M ammonium borodisalicylate were added in this order and stirred at room temperature to obtain a polymerization solution for electrolytic polymerization in which all pyrroles were dissolved. An aluminum foil provided with an aluminum oxide film was punched with a projected area of 2 cm 2 , and a titanium vapor deposition film containing carbon was formed on the aluminum oxide film to obtain a cathode substrate. Next, this cathode base (working electrode) and a counter electrode of SUS mesh having an area of 10 cm 2 were introduced into the above-described polymerization solution for electrolytic polymerization, and constant current electrolytic polymerization was performed under the conditions of 100 μA/cm 2 for 10 minutes. The working electrode after polymerization was washed with water and then dried at 100° C. for 30 minutes to obtain a cathode having a polypyrrole layer thickness of 350 nm on the titanium vapor deposition film. Next, a capacitor element in which the positive electrode used in Example 1 and the negative electrode were laminated via a cellulosic separator was created, and this element was impregnated with the electrolyte solution used in Example 1 and laminated. Next, an aging treatment in which a voltage of 2.9 V was applied for 60 minutes was performed at a temperature of 110° C. to obtain a flat electrolytic capacitor. For this capacitor, the capacitance and equivalent series resistance were measured under the condition of 120 Hz.

비교예 1Comparative Example 1

실시예 1에 있어서 사용한 음극 기체와 실시예 1에 있어서 사용한 양극을 셀룰로오스계 세퍼레이터를 통해 적층한 콘덴서 소자를 작성하고, 이 소자에 실시예 1에 있어서 사용한 전해액을 함침시켜 라미네이트 팩했다. 이어서, 110℃의 온도에서 2.9V의 전압을 60분 인가하는 에이징 처리를 행하여 평판형의 전해 콘덴서를 얻었다. 이 콘덴서에 대해서 120㎐의 조건하에서 용량을 측정했다.A capacitor element in which the negative electrode substrate used in Example 1 and the positive electrode used in Example 1 were laminated via a cellulosic separator was created, and this element was impregnated with the electrolyte solution used in Example 1 and laminated. Next, an aging treatment in which a voltage of 2.9 V was applied for 60 minutes was performed at a temperature of 110° C. to obtain a flat electrolytic capacitor. The capacity of this capacitor was measured under the condition of 120 Hz.

비교예 2Comparative Example 2

에칭을 실시한 알루미늄박을 투영 면적 2㎠로 구멍을 뚫어 음극을 형성했다. 이어서, 이 음극과 실시예 1에 있어서 사용한 양극을 셀룰로오스계 세퍼레이터를 통해 적층한 콘덴서 소자를 작성하고, 이 소자에 실시예 1에 있어서 사용한 전해액을 함침시켜 라미네이트 팩했다. 이어서, 110℃의 온도에서 2.9V의 전압을 60분 인가하는 에이징 처리를 행하여 평판형의 전해 콘덴서를 얻었다. 이 콘덴서에 대해서 120㎐의 조건하에서 용량과 등가 직렬 저항을 측정했다.The etched aluminum foil was punched in a projected area of 2 cm 2 to form a cathode. Next, a capacitor element in which this negative electrode and the positive electrode used in Example 1 were laminated via a cellulosic separator was created, and this element was impregnated with the electrolyte solution used in Example 1 and laminated. Next, an aging treatment in which a voltage of 2.9 V was applied for 60 minutes was performed at a temperature of 110° C. to obtain a flat electrolytic capacitor. For this capacitor, the capacitance and equivalent series resistance were measured under the condition of 120 Hz.

비교예 3Comparative Example 3

에칭을 실시한 알루미늄박을 투영 면적 2㎠로 구멍을 뚫고, 또한 질소 분위기하에서 티탄을 진공 증착하여 음극을 형성했다. 이어서, 이 음극과 실시예 1에 있어서 사용한 양극을 셀룰로오스계 세퍼레이터를 통해 적층한 콘덴서 소자를 작성하고, 이 소자에 실시예 1에 있어서 사용한 전해액을 함침시켜 라미네이트 팩했다. 이어서, 110℃의 온도에서 2.9V의 전압을 60분 인가하는 에이징 처리를 행하여 평판형의 전해 콘덴서를 얻었다. 이 콘덴서에 대해서 120㎐의 조건하에서 용량을 측정했다.The etched aluminum foil was punched with a projected area of 2 cm 2 , and titanium was vacuum-deposited under a nitrogen atmosphere to form a cathode. Next, a capacitor element in which this negative electrode and the positive electrode used in Example 1 were laminated via a cellulosic separator was created, and this element was impregnated with the electrolyte solution used in Example 1 and laminated. Next, an aging treatment in which a voltage of 2.9 V was applied for 60 minutes was performed at a temperature of 110° C. to obtain a flat electrolytic capacitor. The capacity of this capacitor was measured under the condition of 120 Hz.

표 1에 얻어진 용량값(Cap)과 등가 직렬 저항(ESR)을 정리해서 나타낸다.The capacitance value (Cap) and equivalent series resistance (ESR) obtained in Table 1 are collectively shown.

Figure 112018100472007-pct00002
Figure 112018100472007-pct00002

표 1로부터 명백한 바와 같이 전해 중합에 의해 얻어진 PEDOT층을 갖는 음극을 구비한 실시예 1~8의 전해 콘덴서는 종래의 비교예 2 및 비교예 3의 전해 콘덴서와 비교해서 현저하게 증대한 용량을 나타내고, PEDOT층의 두께가 증가함에 따라 콘덴서의 용량도 증대하는 경향을 나타냈다. 이 결과는 도 1에 나타낸 결과와 잘 일치하고 있으며, 콘덴서의 용량의 증대가 음극의 레독스 용량에 기인하고 있는 것을 알 수 있다. 실시예 1~8의 전해 콘덴서의 등가 직렬 저항에 관해서는 종래의 비교예 2의 전해 콘덴서에 있어서의 등가 직렬 저항의 값과 동등하거나 또는 보다 큰 값을 나타내고, PEDOT층의 두께가 2450㎚까지는 두께가 증가함에 따라 등가 직렬 저항이 감소하는 경향을 나타냈지만, 두께가 더 증가하면 등가 직렬 저항도 증가했다. 또한, 실시예 1의 콘덴서의 등가 직렬 저항의 값이어도 실용상은 특별히 문제가 없다. 또한, 전해 중합에 의해 얻어진 폴리 피롤층을 갖는 음극을 구비한 실시예 12의 전해 콘덴서는 동일 두께의 PEDOT층을 갖는 음극을 구비한 실시예 3의 전해 콘덴서와 비교해서 동등의 용량을 나타내고, 보다 낮은 등가 직렬 저항을 나타냈다.As is apparent from Table 1, the electrolytic capacitors of Examples 1 to 8 having a cathode having a PEDOT layer obtained by electrolytic polymerization exhibit a significantly increased capacity compared with the conventional electrolytic capacitors of Comparative Examples 2 and 3, , showed a tendency to increase the capacitance of the capacitor as the thickness of the PEDOT layer increased. This result agrees well with the result shown in FIG. 1, and it can be seen that the increase in the capacitor capacity is due to the redox capacity of the negative electrode. Regarding the equivalent series resistance of the electrolytic capacitors of Examples 1 to 8, a value equal to or larger than the value of the equivalent series resistance in the conventional electrolytic capacitor of Comparative Example 2 is shown, and the thickness of the PEDOT layer is up to 2450 nm. Although the equivalent series resistance showed a tendency to decrease as the thickness increased, the equivalent series resistance also increased as the thickness increased. Moreover, even if it is the value of the equivalent series resistance of the capacitor|condenser of Example 1, there is no problem in particular practically. In addition, the electrolytic capacitor of Example 12 having a cathode having a polypyrrole layer obtained by electrolytic polymerization exhibited an equivalent capacity as compared with the electrolytic capacitor of Example 3 having a cathode having a PEDOT layer of the same thickness, and more It exhibited a low equivalent series resistance.

분산액으로부터 얻어진 PEDOT층을 갖는 음극을 구비한 실시예 9, 10의 전해 콘덴서는 종래의 비교예 2 및 비교예 3의 전해 콘덴서에 비교해서 증대한 용량을 나타내지만, 동등의 두께의 PEDOT층을 갖는 음극을 구비한 실시예 1, 4의 전해 콘덴서와 비교해서 작은 용량을 나타내는 것에 머물렀다. 또한, 실시예 9, 10의 전해 콘덴서의 등가 직렬 저항은 실시예 1, 4의 전해 콘덴서의 등가 직렬 저항과 비교해서 현저하게 증대하고 있었다. 화학 중합에 의해 얻어진 PEDOT층을 갖는 음극을 구비한 실시예 11의 전해 콘덴서는 가장 큰 용량을 나타냈지만, 두꺼운 음극을 갖기 때문에 소형의 전해 콘덴서의 제조에는 적합하지 않다. 이들의 점에서 전해 중합에 의해 음극의 도전성 고분자층을 형성하는 것이 유효하다고 판단되었다.The electrolytic capacitors of Examples 9 and 10 having a cathode having a PEDOT layer obtained from the dispersion exhibit increased capacity compared to the conventional electrolytic capacitors of Comparative Examples 2 and 3, but having a PEDOT layer of the same thickness Compared with the electrolytic capacitors of Examples 1 and 4 provided with a negative electrode, it was limited to exhibiting a small capacity. Moreover, the equivalent series resistance of the electrolytic capacitors of Examples 9 and 10 was significantly increased compared with the equivalent series resistance of the electrolytic capacitors of Examples 1 and 4. The electrolytic capacitor of Example 11 having a cathode having a PEDOT layer obtained by chemical polymerization exhibited the largest capacity, but because it had a thick cathode, it was not suitable for manufacturing a small electrolytic capacitor. From these points, it was judged effective to form the conductive polymer layer of a negative electrode by electrolytic polymerization.

소형 고용량의 전해 콘덴서의 제조에 적합한 전해 중합에 의해 얻어진 PEDOT층을 갖는 음극을 구비한 실시예 1~5의 전해 콘덴서에 대해서 105℃에서 2.5V의 전하를 인가하는 고온 부하 시험을 140시간 행했다. 표 2에 부하 시험 전의 용량에 대한 부하 시험 후의 용량의 변화의 비율을 나타낸다.The electrolytic capacitors of Examples 1 to 5 provided with a cathode having a PEDOT layer obtained by electrolytic polymerization suitable for the manufacture of a small high-capacity electrolytic capacitor were subjected to a high-temperature load test in which a charge of 2.5 V was applied at 105° C. for 140 hours. Table 2 shows the ratio of the change in capacity after the load test to the capacity before the load test.

Figure 112018100472007-pct00003
Figure 112018100472007-pct00003

표 2로부터 105㎚의 PEDOT층을 갖는 음극을 구비한 실시예 1의 전해 콘덴서는 큰 용량 변화를 나타냈지만, 210㎚의 PEDOT층을 갖는 음극을 구비한 실시예 2의 전해 콘덴서의 용량 변화율은 -3% 정도에 머무르고 있으며, 또한 350㎚의 PEDOT층을 갖는 음극을 구비한 실시예 3의 전해 콘덴서, 700㎚의 PEDOT층을 갖는 음극을 구비한 실시예 4의 전해 콘덴서, 및 1050㎚의 PEDOT층을 갖는 음극을 구비한 실시예 5의 전해 콘덴서의 용량 변화율은 -2% 이하에 머무르고 있어 충분한 내열성을 갖고 있는 것을 알 수 있었다.It can be seen from Table 2 that the electrolytic capacitor of Example 1 having a cathode having a PEDOT layer of 105 nm showed a large capacity change, but the capacity change rate of the electrolytic capacitor of Example 2 having a cathode having a PEDOT layer of 210 nm was - The electrolytic capacitor of Example 3 with a cathode having a PEDOT layer of 350 nm, the electrolytic capacitor of Example 4 with a cathode having a PEDOT layer of 700 nm, and a PEDOT layer of 1050 nm The capacity change rate of the electrolytic capacitor of Example 5 having a cathode having

이어서, 소형 고용량의 전해 콘덴서의 제조에 적합한 전해 중합에 의해 얻어진 PEDOT층을 갖는 음극을 구비한 실시예 1~8의 전해 콘덴서에 대해서 120㎐의 조건하에서 -40℃에 있어서의 용량값(Cap(-40℃))과 20℃에 있어서의 용량값(Cap(20℃))을 측정하고, Cap(20℃)에 대한 {Cap(-40℃)-Cap(20℃)}의 비율(이 비율을 「ΔCap(-40℃/20℃)」로 나타낸다)을 척도로서 용량의 온도 의존성을 조사했다. 얻어진 결과를 도 3에 나타낸다. ΔCap(-40℃/20℃)의 절대값이 클수록 용량의 온도 의존성이 크게 되지만, 도 3으로부터 명백한 바와 같이 PEDOT층의 두께가 2450㎚를 초과하면 용량의 온도 의존성이 증대했다.Next, for the electrolytic capacitors of Examples 1 to 8 having a cathode having a PEDOT layer obtained by electrolytic polymerization suitable for the production of a small-sized high-capacity electrolytic capacitor, the capacitance value (Cap( -40°C)) and the capacity value (Cap(20°C)) at 20°C, and the ratio of {Cap(-40°C)-Cap(20°C)} to Cap(20°C) (this ratio is expressed as "ΔCap(-40°C/20°C)") as a measure, and the temperature dependence of the capacity was investigated. The obtained result is shown in FIG. The larger the absolute value of ΔCap (-40°C/20°C), the greater the temperature dependence of the capacity.

따라서, 표 2 및 도 3에 나타낸 결과로부터 도전성 고분자층의 두께는 200~2450㎚인 것이 바람직하다고 판단되었다.Therefore, from the results shown in Table 2 and FIG. 3, it was judged that it is preferable that the thickness of a conductive polymer layer is 200-2450 nm.

(산업상 이용가능성)(industrial applicability)

본 발명에 의해 소형이며 대용량을 갖는 전해 콘덴서가 얻어졌다.An electrolytic capacitor having a small size and a large capacity was obtained by the present invention.

Claims (7)

박 형상을 갖는 도전성 기체와, 상기 도전성 기체의 표면에 설치된 도전성 고분자층을 갖는 음극과,
밸브 금속으로 이루어지고 박 형상을 갖는 기체와, 상기 기체의 표면에 설치된 상기 밸브 금속의 산화물로 이루어지는 유전체층을 갖고, 상기 유전체층과 상기 음극의 도전성 고분자층이 공간을 두고 대향하도록 배치되어 있는 양극과,
상기 공간에 충전되어 있는 이온 전도성 전해질을 구비한 전해 콘덴서로서,
상기 음극에 있어서의 도전성 고분자층이 200~2450nm의 범위의 두께를 갖는 전해 중합막이고,
상기 양극과 상기 음극 사이에 전압을 인가함으로써 상기 이온 전도성 전해질과 접촉하고 있는 상기 음극의 도전성 고분자층이 레독스 용량을 발현하는 것을 특징으로 하는 전해 콘덴서.
A conductive substrate having a foil shape, and a cathode having a conductive polymer layer provided on a surface of the conductive substrate;
an anode comprising a substrate made of a valve metal and having a foil shape, and a dielectric layer made of an oxide of the valve metal provided on the surface of the base, wherein the dielectric layer and the conductive polymer layer of the cathode are disposed to face each other with a space;
An electrolytic capacitor having an ion conductive electrolyte filled in the space,
The conductive polymer layer in the cathode is an electrolytic polymerization film having a thickness in the range of 200 to 2450 nm,
An electrolytic capacitor, characterized in that by applying a voltage between the positive electrode and the negative electrode, the conductive polymer layer of the negative electrode in contact with the ion conductive electrolyte expresses a redox capacity.
제 1 항에 있어서,
상기 음극에 있어서의 도전성 기체가, 밸브 금속박과, 상기 밸브 금속박의 표면에 설치된, 상기 밸브 금속박을 구성하고 있는 밸브 금속의 산화 피막과, 상기 산화 피막의 표면에 설치된, 탄소, 티탄, 백금, 금, 은, 코발트, 니켈, 철로 이루어진 군에서 선택된 도전성 재료에 의해 구성되어 있는 도전막을 구비하는 기체이고,
상기 도전막의 표면에 상기 도전성 고분자층이 설치되어 있는 전해 콘덴서.
The method of claim 1,
The conductive substrate in the cathode includes a valve metal foil, an oxide film of a valve metal constituting the valve metal foil provided on the surface of the valve metal foil, and carbon, titanium, platinum, gold, provided on the surface of the oxide film , silver, cobalt, nickel, a base having a conductive film composed of a conductive material selected from the group consisting of iron,
The electrolytic capacitor in which the said conductive polymer layer is provided in the surface of the said conductive film.
제 2 항에 있어서,
상기 밸브 금속박이 알루미늄박인 전해 콘덴서.
3. The method of claim 2,
The electrolytic capacitor wherein the valve metal foil is an aluminum foil.
제 3 항에 있어서,
상기 도전막이 질소 또는 탄소를 포함하는 티탄 증착막인 전해 콘덴서.
4. The method of claim 3,
The electrolytic capacitor wherein the conductive film is a titanium-deposited film containing nitrogen or carbon.
제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 음극의 도전성 고분자층이 폴리(3,4-에틸렌디옥시티오펜)에 의해 구성되어 있는 전해 콘덴서.
5. The method according to any one of claims 1 to 4,
An electrolytic capacitor in which the conductive polymer layer of the negative electrode is made of poly(3,4-ethylenedioxythiophene).
제 1 항의 전해 콘덴서의 제조 방법으로서,
박 형상을 갖는 도전성 기체의 표면에 전해 중합에 의해 200~2450nm의 범위의 두께의 도전성 고분자층을 형성하여 상기 전해 콘덴서를 위한 음극을 얻는 음극 형성 공정,
밸브 금속으로 이루어지고 박 형상을 갖는 기체의 표면을 산화해서 상기 밸브 금속의 산화물로 이루어지는 유전체층을 형성하여 상기 전해 콘덴서를 위한 양극을 얻는 양극 형성 공정, 및
상기 음극의 도전성 고분자층과 상기 양극의 유전체층을 공간을 두고 대향시켜 상기 공간에 이온 전도성 전해질을 충전하는 전해질 충전 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 전해 콘덴서의 제조 방법.
A method for manufacturing the electrolytic capacitor of claim 1, comprising:
A cathode forming step of forming a conductive polymer layer with a thickness in the range of 200 to 2450 nm by electrolytic polymerization on the surface of a conductive substrate having a foil shape to obtain a cathode for the electrolytic capacitor;
an anode forming step of oxidizing the surface of a substrate made of a valve metal and having a foil shape to form a dielectric layer made of an oxide of the valve metal to obtain an anode for the electrolytic capacitor; and
and an electrolyte charging step of filling the space with an ion conductive electrolyte by making the conductive polymer layer of the negative electrode and the dielectric layer of the positive electrode face each other with a space therebetween.
제 6 항에 있어서,
상기 음극 형성 공정에서 사용되는 도전성 기체가, 밸브 금속박과, 상기 밸브 금속박의 표면에 설치된, 상기 밸브 금속박을 구성하고 있는 밸브 금속의 산화 피막과, 상기 산화 피막의 표면에 설치된, 탄소, 티탄, 백금, 금, 은, 코발트, 니켈, 철로 이루어진 군에서 선택된 도전성 재료에 의해 구성되어 있는 도전막을 구비하는 기체이고,
상기 음극 형성 공정에서, 상기 도전막의 표면에 상기 도전성 고분자층을 형성하는 전해 콘덴서의 제조 방법.
7. The method of claim 6,
The conductive substrate used in the cathode forming step includes a valve metal foil, an oxide film of the valve metal constituting the valve metal foil provided on the surface of the valve metal foil, and carbon, titanium, platinum, provided on the surface of the oxide film , gold, silver, cobalt, nickel, a base having a conductive film composed of a conductive material selected from the group consisting of iron,
In the cathode forming step, a method for manufacturing an electrolytic capacitor in which the conductive polymer layer is formed on the surface of the conductive film.
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