KR20080036985A - 전기 소자를 위한 전극, 상기 전극을 갖는 소자, 그리고상기 전극과 소자의 제조 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 전기 소자를 위한 전극, 상기 전극을 갖는 소자, 그리고 상기 전극과 소자의 제조 방법에 관한 것이다.
본 발명은 유전체 표면(10), SiO2를 포함하는 비결정질 층(15)을 구비한 전기 전도체 몸체(5)를 갖는 전극(1A)을 포함하는 전기 소자(1)를 제공하는데, 상기 비결정질 층(15)은 상기 몸체(5) 상에 배치되는 약 50 내지 500 m2/g의 특정 표면 영역을 갖는다. 전기 전도적 코팅부(20)가 상기 비결정질 층(15) 상에 배치된다. 예를 들어 전극(1A)이 양극으로서 접속되고 전기 전도적 코팅부(20)가 음극으로서 접속되는 이러한 타입의 전기 소자로서 고체 전해질 커패시터는 특히 우수한 커패시턴스를 가지면서 동시에 낮은 ESR을 갖는다.

Description

전기 소자를 위한 전극, 상기 전극을 갖는 소자, 그리고 상기 전극과 소자의 제조 방법 {ELECTRODE FOR AN ELECTRICAL COMPONENT, COMPONENT WITH THE ELECTRODE, AND MANUFACTURING METHOD FOR THE COMPONENT}
본 특허 출원은 독일 특허 출원 10 2005 028 262.8에 대한 우선권을 주장하며, 이로써 개시 내용이 참조로서 통합된다.
유전체 필름, 상기 유전체 필름에 제공된 실록산 화합물(a siloxane compound)을 갖는 화합물로 코팅된 알루미늄 전극을 가지는 고체 전해질 커패시터가 미국 특허 US 6,483,694 B1에 개시되어 있다. 이 경우, 상기 실록산 화합물은 유전체 필름과 여전히 제공될 전기 전도적 중합체들 사이의 점착력을 향상시킬 것으로 여겨진다. 그러나, 이러한 타입의 고체 전해질 커패시터의 단점은 감소된 커패시턴스를 갖는다는 것이다.
본 발명의 목적은 전기 소자를 위한 전극, 상기 전극을 갖는 전기 소자, 그리고 전극 및 상기 언급된 단점들에 있어서 향상된 전기 소자의 제조 방법을 제공하는 것이다.
상기 목적은 본 발명에 따라 청구항 1에 따른 전극에 의해 달성된다. 전극과 상기 전극을 갖는 전기 소자 그리고 전극 및 소자의 제조 방법의 유용한 실시예들은 종속 청구항들의 목적이다.
본 발명은 전기 소자를 위한 전극을 기술하는데, 상기 전극은
- 유전체 표면을 갖는 전기 전도체 몸체, 및
- 상기 몸체에 배치되고, 약 50 내지 500 m2/g의 특정 표면 영역을 갖고, 이산화규소를 포함하는 비결정질 층을 포함한다.
특히, 본 발명에 따른 전극의 장점은 자주 또한 다공성인 비결정질 층이 본 발명에 따른 전극이 사용될 수 있는 전기 소자, 예를 들면 커패시터들에서 사용될 수 있는 입자들에 대한 장벽으로서 특히 우수하게 사용될 수 있다는 것이다. 따라서, 입자들과 유전체 물질의 접촉에 따른 누설 전류 및/또는 단락이 특히 유용하게 방지될 수 있다. 부가하여, 비결정질 층의 높은 특정 표면 영역 때문에, 상기 전극이 전기 소자들 내에 사용될 때, 예를 들면 본 발명에 따른 전극들과 함께 전기 소자들 내에서 상대 전극들로서 전기 전도적 중합체들 또는 금속산화물들과 같은 다른 전도적 물질들이 사용되는 경우 ESR에 대한 악영향이 예상되지 않는다. 본 발명에 따른 전극들은 액체 전해질과 고체 전해질 모두를 갖는 전기 소자들에서 사용될 수 있다. 소자들은 예를 들면 고체 전해질 커패시터들과 같은 커패시터들일 수 있다.
본 발명에 따른 전극의 몸체상에 배치되는 비결정질 층의 특정 표면 영역은 Brunauer, Emmett, Teller에 따른 BET 방법과 같은 종래 기술에 공지된 방법들 중의 하나에 의해 특히 용이하게 결정될 수 있다. 상기 방법에 의해, 비결정질 층의 다공 크기 분포가 또한 필요하다면 결정될 수 있다. BET 방법은 가스들 또는 증기들이 전극의 비결정질 층과 같은 고체 몸체들 상 분자 층에서 초기에 흡착되면서 동시에 측정 가능한 흡착 열을 방출하는 것을 가정한다. 예를 들면, 흡착제 상에서, 이 경우에 비결정질 층에서 제공된 압력에 따라 -196 ℃에서 흡착되는 질소의 부피가 그런 다음에 결정된다.
비결정질 층의 표면 영역은 바람직하게는 70 내지 380 m2/g이고, 더욱 바람직하게는 약 200 m2/g이다. 이러한 값들의 특정 표면 영역들에서, 본 발명에 따른 전극들의 비결정질 층은 예를 들어 전기 전도적 중합체들 또는 금속산화물들의 형태로 전기 전도적 코팅부들을 생성할 때 사용되는 용매들에 의해 특히 용이하게 관통될 수 있다. 비결정질 층의 상기 특성 때문에, 전기 전도적 코팅부는 ESR에 대한 악영향 없이 충분한 두께로 비결정질 층 상에서 더 적은 반응 주기들에 의해 생성될 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에서, 비결정질 층은 기껏해야 30 ㎛, 바람직하게는 약 20 내지 30 ㎛의 두께를 갖는다. 이러한 두께에서, 본 발명에 따른 전극들의 비결정질 층은 전도체 몸체의 유전체 표면과의 접촉시 단락 및/또는 누설 전류를 유발할 수 있는 전기 소자들 내 흑연과 같은 입자들에 대한 특히 효과적인 장벽을 의미한다.
본 발명의 다른 실시예에서, 본 발명에 따른 전극들의 전기 전도체 몸체는 소결 밸브 금속(a sintered valve metal)을 포함한다. 이 경우, 밸브 금속들은 양극성의 경우 산화물 층으로 코팅되고 높은 전압들 및 어쩌면 과전압에서도 전기 전도성을 띄지 않는 금속들로서 이해된다. 상기 밸브 금속들은 특히 탄탈, 니오브, 하프늄, 지르코늄, 티타늄, 바나듐, 텅스텐, 베릴륨, 및 알루미늄의 금속들을 포함한다. 따라서, 예를 들어 소결 형태의 탄탈 또는 니오브를 포함하는 전기 전도체 몸체의 경우, 전도체 몸체의 유전체 표면은 상응하게 탄탈 오산화물 Ta2O5 또는 니오브 오산화물 Nb2O5를 포함한다.
또한, 본 발명의 다른 목적은 본 발명에 따른 전극 그리고 본 발명에 따른 전극의 비결정질 층 상에 배치되는 전기 전도적 코팅부를 포함하는 전기 소자이다. 상기 전기 전도적 코팅부는 종종 본 발명에 따른 전극의 상대 전극을 나타낸다. 종종, 이러한 타입의 전기 소자의 예시로서 고체 전해질 커패시터들의 경우, 본 발명에 따른 전극은 양극으로서 접속되고 비결정질 층 상에 배치되는 전기 전도적 코팅부는 음극으로서 접속된다.
상기 전기 전도적 코팅부는 유용하게도 예를 들어 전기화학적 또는 화학적 중합에 의해 단위체들로부터 생성될 수 있는 전기 전도적 중합체들을 포함하는 물질을 갖는다. 상기 단위체들은 피롤, 티오펜, 아닐린, 각각의 유도체들로부터 선택될 수 있다. 또한, 전기 전도적 코팅부는 이산화망간 MnO2과 같은 전기 전도적 금속산화물들로부터 제조될 수 있다. 이러한 타입의 전기 소자의 경우, 비결정질 층의 다공성의 구성과 높은 표면 영역 때문에, 전기 전도적 중합체들 또는 전기 전도적 금속산화물들은 충분한 두께로 특히 용이하게 생성될 수 있다. 넓은 내부 표면 영역과 다공성 때문에, 비결정질 층은 전기 전도적 중합체들 또는 금속산화물들을 위한 원료들이 용해되거나 부유하는 용매들에 의해 용이하게 관통될 수 있다.
다른 실시예에서, 비결정질 층 상의 전기 전도적 코팅부는 피롤, 티오펜, 아닐린, 및 각각의 유도체들로부터 선택되는 적어도 두 개의 단위체들의 공중합체인 전기 전도적 중합체를 포함한다. 전극들로서 이러한 타입들의 전도적 코팅부들을 갖는 고체 전해질 커패시터들과 같은 전기 소자들은 향상된 노쇠를 가지면서 동시에 공지된 커패시터들에 비하여 더 낮은 누설 전류와 더 낮은 ESR 값들에 의하여 구분된다. 특히 유용한 공중합체는 이 경우 피롤, 티오펜의 단위체들로부터 제조될 수 있다. 이러한 타입의 전기 전도적 코팅부의 제조는 예를 들어 단위체들의 혼합물들을 이미 포함하고 후속하여 화학적으로 또는 전기화학적으로 산화적으로 중합되는 용매들이 사용되는 곳에서 수행될 수 있다. 그러나, 상이한 습윤 절차들에서 단위체들을 비결정질 층에 제공하는 것도 가능하다. 언급된 단위체들을 위한 바람직한 산화제들은 Fe(Ⅲ) 염들과 같은 금속 이온들의 산화염들이다. 언급된 단위체들의 전기 전도적 중합체들로의 화학적 중합은 또한 Cu(Ⅱ), Ce(Ⅳ), 과염소산염들, 및 과산화물들을 포함하는 다른 산화제들에 의해 수행될 수도 있다.
본 발명에 따른 전극의 비결정질 층 상에 위치되는 전기 전도적 코팅부는 동일하거나 상이한 전기 전도적 중합체들을 포함하는 다중 부분 층들을 가질 수 있다. 이 경우, 개별 부분 층들은 별개로 상기 언급된 제조 방법들에 의해 제공될 수 있다. 상이한 화학량론들 및/또는 몰비들(molar ratios)의 상이한 단위체들의 변형 및/또는 조합은 특정 단위체들의 원하는 특성들을 결합시키는 고객-맞춤식 전기 전도적 공중합체들의 합성을 허용한다. 전기 전도적 코팅부의 부분 층들은 하나의 단일 단위체로부터 단독으로 생성된 전기 전도적 단일 중합체들을 포함할 수 있다.
전기 전도적 코팅부가 전기 전도적 중합체를 포함하고 비결정질 층이 전기 전도체 몸체 상에 위치된 용액을 건조시킴으로써 획득될 수 있는 전기 소자가 특히 유용한데, 상기 용액은
- 실리카겔, 및
- 적어도 하나의 유기 치환체를 갖는 교차결합성 실란(a cross-linkable silane)을 포함한다.
상기 언급된 성분들을 포함하는 용액의 건조 동안에, 비결정질의 중합의 이산화규소(SiO2)x로의 규산 입자들의 응축(condensation)이 발생한다. 동시에, 개별 규산 입자들이 또한 교차결합성 실란을 통해 상호 결합됨으로써, 위에서 이미 기술된 비결정질의 다공성 이산화규소를 포함하는 상기 층은 50 내지 500 m2/g의 높은 특정 표면 영역을 갖도록 생성될 수 있다. 이 경우 교차결합성 실란 내에 존재하는 유기 치환체는 또한 비결정질 층의 성분이다. 전기 전도적 유기 중합체들은 그런 다음에 용이하게 상기 유기 치환체들을 통해 전기 전도적 코팅부로서 묶일(bound) 수 있다. 이 경우에 비결정질 층 상에서 중합체들의 교차결합을 통한 비결정질 층의 유기 치환체들에 대한 전기 전도적 중합체들의 특히 우수한 점착성(adhesion)이 유도된다. 교차결합성 실란의 유기 치환체들은 예를 들어 불포화 에틸렌 잔여물들 또는 에폭시드기들을 포함하고, 예를 들어 비닐기들, 글리시독시프로필기들(glycidoxypropyl groups), 및 메타크릴옥시알킬기들(methacryloxyalkyl groups)로부터 선택된다. 이러한 타입의 유기 치환체들을 갖는 교차결합성 실란들은 예를 들어 트리알콕시 글리시독시알킬 실란들(trialkoxy glycidoxyalkyl silanes), 트리알콕시 메타크릴옥시알킬 실란들(trialkoxy methacryloxyalkyl silanes), 트리알콕시 비닐 실란들(trialkoxy vinyl silanes)이다. 이러한 타입의 실란들의 구체적인 예시들로는 예를 들어 3-글리시독시프로필 트리메톡시 실란(3-glycidoxypropyl trimethoxy silane) 또는 (3-메타크릴옥시프로필(3-methacryloxypropyl)) 트리메톡시 실란을 들 수 있다. 그러나, 알킬 치환체들과 특히 나프틸기들과 유사한 아릴기와 같은 방향 치환체들이 또한 사용하기에 알맞다. 이러한 타입의 치환체들을 갖는 교차결합성 실란들은 전기 전도적 중합체들의 비편재화된 π-전자 시스템에 대한 그들의 높은 친화도 때문에 전기 전도적 중합체들이 전기 전도적 코팅부들로서 사용되는 경우 상기 중합체들에 대한 우수한 결합을 허용한다. 가수분해에 의해 규소 원자로부터 쪼개질 수 없는 유기 치환체들, 즉 상기 언급된 글리시독시알킬 잔여물과 같이 알킬렌 다리를 통해 규소 원자에 결합되는 유기 치환체들과 같이 가수분해될 수 없는 유기 치환체들을 갖는 교차결합성 실란들이 특히 유용하다.
본 발명의 다른 실시예에서, 상기 용액은 또한 약산, 바람직하게는 약유기산을 포함한다. 약산이 포함되는 경우, 규산의 교차결합이 더욱 신속하게 발생할 수 있다.
본 발명의 다른 목적은 전기 전도성 코팅부가 전기 전도성 금속산화물, 예를 들면 이산화망간을 포함하고 비결정질 층이 전기 전도체 몸체 상에 위치된 용액을 건조시킴으로써 획득될 수 있는 전기 전도적 소자이며, 상기 용액은
- 실리카겔, 및
- 무기 및 유기의 가수분해 가능 치환체들 및/또는 무기 치환체들을 배타적으로 갖는 교차결합성 실란을 포함한다.
이러한 용액을 건조시킴에 따라, 비결정질 층은 유기 치환체들을 갖지 않고 따라서 무기 성질을 갖는 표면상에서 발생한다. 이러한 타입의 비결정질 층에서는, 전기 전도적 무기 금속산화물들의 특히 우수한 점착성이 유도된다. 이러한 타입의 교차결합성 실란들의 예시로는 예를 들어 네 개의 유기 치환체들이 모두 가수분해 가능한 테트라에톡시 실란과 같은 테트라알콕시 실란들(tetraalkoxy silanes), 또는 배타적으로 무기 치환체들을 갖는 규소 사염화물(silicon tetrachloride)(SiCI4)과 같은 테트라할로겐화 실란들(tetrahalogenated silanes)을 들 수 있다. SiO2를 포함하는 비결정질 층의 교차결합성 정도는 또한 교차결합성 실란 상에서 가수분해 가능 치환체들의 개수를 통해 쉽게 영향받을 수 있다.
상기에서 이미 기술된 바와 같이, 상기 용액은 또한 유용하게도 약산을 포함한다.
또한, 본 발명의 목적은 전기 소자를 위한 전극의 제조 방법이며, 상기 방법에서는 방법 단계 A)에서 유전체 표면을 갖는 전기 전도체 몸체가 제공되고 후속하여 이산화규소를 포함하고 약 50 내지 500 m2/g의 특정 표면 영역을 갖는 비결정질 층이 상기 몸체상에 생성된다.
비결정질 층이 예를 들면 생성될 수 있는데, 전기 전도체 몸체가 방법 단계 A)에서 규산과 교차결합성 실란을 포함하는 용액과 접촉하게 되고 후속하여 그로부터 상기 비결정질 층이 건조를 통해 생성된다. 전극의 전기 전도체 몸체는 예를 들어 담금식 코팅 또는 분무식 코팅에 의해 용액과 접촉될 수 있다. 40 ℃ 내지 150 ℃ 사이의 온도에서 유용하게 수행되는 건조 동안에, 교차결합성 실란을 통해 상호 결합될 수 있는 비결정질의 다공성 이산화규소 입자들은 가수분해에 의해 개별 규산 입자들로부터 형성된다. 유리하게, 건조가 시작될 때, 40 내지 50 ℃ 사이의 낮은 온도들이 물 또는 수성 유기 용매들, 예를 들어 메탄올이나 에탄올과 같은 용액의 용매를 증발시키기 위해 사용된다. 후속하여, 개별 규산 입자들의 가수분해 및 결합이 약 100 내지 150 ℃의 더 높은 온도에서 수행된다.
또한, 상기 용액은 산, 무엇보다도 교차결합을 가속화하는 약유기산을 포함할 수 있다.
친수성 규산이 방법 단계 A)에서 사용될 수 있다. 이러한 타입의 친수성 규산은 본 발명에 따른 전극들 상에서 전기 전도적 코팅부들로서 전기 전도적 중합체들의 특히 우수한 점착성을 허용한다. 이는, 특히 전기적 중합체들이 이온적으로 구성되고 적당한 반대 이온들, 예를 들면 유기 술폰산들와 같은 음이온들에 의해 안정화되며 따라서 친수성의 규산들과 잘 상호작용할 수 있다고 생각될 수 있다.
그러나, 예를 들어 폴리디메틸 실록산(polydimethyl siloxane)과 같은 폴리디알킬 실록산들(polydialkyl siloxanes)로 처리된 친수성 규산들의 사용이 또한 가능하다.
사용된 규산들은 프레임 가수분해를 통해, 예를 들면 산수소 가스 프레임에서 SiCI4의 분해를 통해 생성되는 고분산 규산들로서 이해되는 예를 들어 발열성 규산들(pyrogenic silicic acids)일 수 있다. 그러나, 예를 들면, 수성의 알칼리 규산염 용액들로부터 침전(precipitation)을 통해 무기산들을 이용하여 제조되는 침전된 규산들을 사용하는 것도 가능하다.
바람직하게도, 아세트산과 같은 약유기산이 산으로서 사용된다. 상기 산은 이탈기들, 즉 교차결합성 실란들의 치환체들의 분할을 돕고, 부가하여 비결정질의 중합의 이산화규소로의 규산들의 응축을 돕는다.
방법 단계 A)에서 사용된 용액은 유용하게도 0.1 내지 10 중량-백분율 규산, 0.1 내지 10 중량-백분율의 약유기산, 0.1 내지 10 중량-백분율 교차결합성 실란, 및 약 10 중량-백분율 용매, 예를 들면 수성의 유기용매 또는 물 그 자체를 갖는다. 규산과 교차결합성 실란의 농도를 조절함으로써, 생성된 비결정질 층의 두께와 비결정질 층의 교차결합성 정도가 특히 용이하게 조절될 수 있다. 약산으로서 1 내지 4 중량-백분율 아세트산, 1 내지 4 중량-백분율 실리카겔, 및 1 내지 4 중량-백분율 교차결합성 실란, 예를 들면 3-글리시독시프로필 트리메톡시 실란, 및 5 내지 15 중량-백분율 에탄올을 갖는 용액이 특히 바람직하다.
또한, 본 발명의 목적은 전기 소자의 제조 방법으로서, 상기 방법에서는 방법 단계 A) 이후에 부가적인 방법 단계 B)에서, 전기 전도적 코팅부가 비결정질 층 상에서 생성된다. 상기에서 이미 언급된 바와 같이, 상기 전기 전도적 코팅부는 전기 전도적 중합체들 또는 예를 들어 이산화망간과 같은 전기 전도적 금속산화물들을 포함할 수 있다.
하기에서, 본 발명은 실시예들과 도면들에 기초하여 더욱 상세하게 설명될 것이다.
도 1은 고체 전해질 커패시터로서 구현되는 본 발명에 따른 전기 소자에 대한 도면, 및
도 2A 내지 도 2D는 전기 소자, 이 경우에는 고체 전해질 커패시터를 제조하기 위한 본 발명에 따른 방법의 변형예에 대한 도면.
도 1은 탄탈 고체 전해질 커패시터의 예를 이용하여, 양극선(5A)에 의해 전기적으로 접촉될 수 있는 소결 탄탈 금속을 포함하는 전기 전도체 몸체(5)를 나타낸다. 탄탈 오산화물 Ta2O5을 포함하는 유전체 표면(10)은 양극 산화에 의해 탄탈 전기 전도체 몸체(5) 상에서 생성되었다. 규산, 교차결합성 실란, 및 약산으로 이루어진 용액을 건조시킴으로써 생성된 높은 다공성의 이산화규소로 이루어진 비결 정질 층(15)은 탄탈 오산화물 유전체 표면(10) 상에 위치된다. 전기 전도적 중합체는 전기 전도적 코팅부(20)로서 상기 이산화규소 비결정질 층(15) 상에 위치된다. 이산화규소 비결정질 층(15)의 높은 특정 표면 영역과 다공성 때문에, 고체 전해질 커패시터에서 음극으로서 접속되는 전기 전도적 중합체는 용이하게 생성될 수 있다. 이 경우, 이산화규소 비결정질 층은 부가적으로 흑연 입자들의 이동을 차단할 수 있고 따라서 흑연 입자들과 유전체 층의 접촉시 발생하는 단락들 및/또는 누설 전류들을 방지할 수 있다. 흑연 입자들은 이 경우에 전기 접촉을 위해 전기 전도적 중합체들에 종종 제공되는 흑연 층의 성분이다.
도 2A는 본 발명에 따른 방법의 방법 단계 A) 동안에 탄탈 오산화물로 이루어진 유전체 층(10)을 갖는 다공성의 탄탈 소결체(5)를 나타낸다. 이 경우, 탄탈 소결체(5)는 규산, 교차결합성 실란, 용매, 및 약산을 포함하는 용액(50)으로 담그어진다. 용액(50)으로부터 탄탈 소결체(5)를 제거한 이후에, 용액 필름은 몸체의 표면에 남아있다. 이러한 타입의 표면 필름은 또한 예를 들어 분무식 코팅에 의해 생성될 수도 있다.
본 발명에 따른 전극이 방법 단계 A) 이후에 도 2B에서 나타난다. 도 2A에서 제공된 액체 필름은 건조에 의해 상기 언급된 높은 특정 표면 영역 및 다공성을 갖는 이산화규소 비결정질 코팅부(15)로 전환된다.
도 2C는 본 발명에 따른 방법의 방법 단계 B) 동안에 본 발명에 따른 소자를 나타낸다. 이 경우, 전기 전도적 중합체는 소자에서 음극으로서 사용될 수 있는 전기 전도적 코팅부(20)로서 이산화규소 비결정질 코팅부(15) 상에 생성되었다. 앞서 이미 언급된 바와 같이, 상기 전기 전도적 코팅부는 상이한 단위체들로 이루어진 단일 중합체들 또는 공중합체들을 포함할 수 있다. 비결정질 실리카 코팅부(15)의 특히 높은 내부 표면과 다공성 때문에, 상기 비결정질 실리카 코팅부(15)는 단위체 용액들의 용매에 의해 특히 잘 관통될 수 있음으로써, ESR에 대한 악영향 없이, 전기 전도적 중합체들로 이루어진 충분히 두꺼운 전도적 코팅부들(20)이 더 적은 반응 주기들에 의해 생성될 수 있도록 한다.
본 발명에 따른 탄탈 고체 전해질 커패시터가 도 2D에 도시되는데, 여기서는 전기 전도적 중합체들의 동일하거나 상이한 단일 중합체들 또는 공중합체들로 이루어진 두 개의 전기 전도적 부분 층들(20A, 20B)이 방법 단계 B) 동안에 이산화규소 비결정질 코팅부(15) 상에 생성되었다. 앞서 이미 언급된 바와 같이, 고체 전해질 커패시터들의 전기 특성들은 전기 전도적 중합체들의 상이하게 구성된 부분적 범위들에 의해 특히 용이하게 특정 조건들에 맞추어질 수 있다.
실시예 1
양극 처리된 탄탈 소결체는 0.1 내지 10 중량-백분율 아세트산, 데구사의 0.1 내지 10 중량-백분율 에어로질 R200, 0.1 내지 10 중량-백분율 3-글리시독시프로필 트리메톡시 실란, 및 10 중량-백분율 에탄올과 물을 포함하는 용액으로 담그어진다. 후속하여, 첫 번째로 가능한 한 조심스럽게 용매를 제거하기 위해 그리고 후속하여 더 높은 온도들에서 이산화규소 비결정질 층의 형성이 이루어지도록 하기 위해, 단계별 건조가 40 ℃에서 및 이어서 150 ℃에서 수행된다. 그러면 양극 처리된 탄탈 소결체는 두 개의 단위체들로 이루어진 혼합물을 포함하는 제1 용액으로 담그어진다. 상기 용액은 0.5 내지 5 중량-백분율 3, 4-에틸렌디옥시티오펜(3, 5-ethylenedioxythiophene), 0.5 내지 5 중량-백분율 피롤, 10 내지 20 중량 백분율 소듐 알킬 나프틸 술폰산염, 및 5 내지 25 중량-백분율 이소프로판올을 포함하고, 나머지는 물이다. 후속하여, 양극 처리된 탄탈 소결체는 10 내지 25 중량-백분율 철(Ⅲ) 황산염, 0.5 중량-백분율 황산, 및 물을 포함하는 산화제의 수성액으로 담그어진다. 피롤과 에틸렌 디옥시티오펜의 전기 전도적 공중합체로부터 음극의 형성이 후속하여 -5 내지 105 ℃ 사이의 온도에서 수행된다. 전기 소자는 후속하여 예를 들어 톨루올 술폰산, 인산, 시트르산을 포함할 수 있는 수성-산 용액으로 씻기고 재형성된다. 이러한 방식으로, 전기 전도적 중합체를 갖는 제1 부분 코팅부가 생성될 수 있다. 이러한 타입의 방법은 추가의 전기 전도적 중합체 부분 범위들을 제공하기 위해 5 내지 12 사이의 횟수로 반복될 수 있다. 이러한 방식으로 제조된 전기 소자는 5-15 mOhm의 ESR과 1-5 ㎂의 LC(누설 전류)를 갖는다.
실시예 2
실시예 1의 양극 처리된 탄탈 소결체를 대신하여, 양극 처리된 니오브 소결체가 사용되었다. 모든 다른 방법 단계들은 제1 예시적 실시예에 상응한다.
이러한 방식으로 제조된 전기 소자는 10-25 mOhm의 ESR과 5-10 ㎂의 LC(누설 전류)를 갖는다.
실시예 3
양극 처리된 탄탈 소결체를 대신하여, 양극 처리된 알루미늄 필름이 전기 전도체 몸체로서 사용되었다. 나머지 방법 단계들은 실시예 1에서 언급된 단계들에 상응한다.
이러한 방식으로 제조된 전기 소자는 5-10 mOhm의 ESR과 5-20 ㎂의 LC(누설 전류)를 갖는다.
본 발명은 여기에 기술된 예시적 실시예들로 제한되지 않는다. 예를 들어 전기 전도체 몸체를 위한 소결 금속들과 이산화규소 비결정질 코팅부가 제조되도록 하는 용액의 구성의 선택에 있어서 추가의 변형예들이 가능하다.
본 발명은, 각 특징 또는 특징들의 조합이 청구항들이나 예시들에서 명시적으로 언급되지 않을지라도, 각각의 새로운 특성 그리고 특히 청구항들에서 언급되는 임의의 특징들의 모든 조합을 포함하는 특성들의 각각의 조합에서 구현된다.

Claims (23)

  1. 전기 소자(1)를 위한 전극(1A)으로서,
    - 유전체 표면(10)을 갖는 전기 전도체 몸체(5), 및
    - SiO2를 포함하는 약 50 내지 500 m2/g의 특정 표면 영역을 가지면서, 상기 몸체(5) 상에 배치되는 비결정질 층(15)을 포함하는,
    전극.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 비결정질 층(15)은 최대 30 ㎛의 두께를 갖는,
    전극.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 전기 전도체 몸체(5)는 소결 밸브 금속(a sintered valve metal)을 포함하는,
    전극.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    세라믹체(5)의 유전체 표면(10)은 Ta2O5 또는 Nb2O5를 포함하는,
    전극.
  5. 전기 소자(1)로서,
    - 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 따른 전극(1A), 및
    - 비결정질 층(15) 상에 배치된 전기 전도적 코팅부(20)를 포함하는,
    전기 소자.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 전기 전도적 코팅부(20)는 전기 전도적 중합체들과 MnO2의 요소들을 포함하는 기(a group)로부터 선택되는 물질을 포함하는,
    전기 소자.
  7. 제 5 항 또는 제 6 항에 있어서,
    상기 전기 전도적 코팅부(20)는 피롤, 티오펜, 아닐린, 및 각각의 유도체들로부터 선택된 적어도 두 개의 단위체들로 이루어진 공중합체인 전기 전도적 중합체를 포함하는,
    전기 소자.
  8. 제 5 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 전기 전도적 코팅부(20)는 동일하거나 상이한 전기 전도적 중합체들을 포함하는 다중 부분 코팅부들(20A, 20B)을 갖는,
    전기 소자.
  9. 제 5 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 전기 전도적 코팅부(20)는 전기 전도적 중합체를 포함하고,
    상기 비결정질 층(15)은 적어도 하나의 유기 치환체를 갖는 교차결합성 실란과 실리카겔의 성분들을 포함하는 전기 전도체 몸체(5) 상에 위치된 용액(50)을 건조시킴으로써 획득될 수 있는,
    전기 소자.
  10. 제 5 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 전기 전도적 코팅부(20)는 전기 전도적 금속산화물을 포함하고,
    상기 비결정질 층(15)은 무기 및 유기 가수분해 가능 치환체들로부터 선택되는 치환체들을 갖는 교차결합성 실란과 실리카겔의 성분들을 포함하는 전기 전도체 몸체(5) 상에 위치된 용액(50)을 건조시킴으로써 획득될 수 있는,
    전기 소자.
  11. 전기 소자(1)를 위한 전극(1A)의 제조 방법으로서,
    A) 유전체 표면(10)을 갖는 전기 전도체 몸체(5)를 생성하고, SiO2를 포함하면서 약 50 내지 500 m2/g의 특정 표면 영역을 갖는 비결정질 층(15)을 상기 몸체(5) 상에 생성하는 단계를 포함하는,
    제조 방법.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 방법 단계 A)에서, 상기 전기 전도체 몸체(5)는 교차결합성 실란과 규산을 포함하는 용액(50)과 접촉되고, 후속하여 상기 비결정질 층(15)이 건조에 의해 생성되는,
    제조 방법.
  13. 제 12 항에 있어서,
    친수성 규산이 상기 방법 단계 A)에서 규산으로서 사용되는,
    제조 방법.
  14. 제 12 항 또는 제 13 항에 있어서,
    발열성 규산이 상기 방법 단계 A)에서 규산으로서 사용되는,
    제조 방법.
  15. 제 12 항 내지 제 14 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 방법 단계 A)에서, 테트라알콕시 실란(tetraalkoxy silane), 트리알콕시 글리시독시알킬 실란(trialkoxy glycidoxyalkyl silane)과 트리알콕시 메타크릴옥시알킬 실란(trialkoxy methacryloxyalkyl silane), 트리알콕시 비닐 실란(trialkoxy vinyl silane), 테트라할로겐화 실란(tetrahalogenated silane)으로부터 선택되는 화합물이 교차결합성 실란으로서 사용되는,
    제조 방법.
  16. 제 12 항 내지 제 15 항 중 어느 한 항에 있어서,
    약유기산이 부가적으로 상기 용액(50)에서 상기 방법 단계 A)에서 사용되는,
    제조 방법.
  17. 제 12 항 내지 제 16 항에 있어서,
    상기 방법 단계 A)에서, 0.1 내지 10 중량-백분율 규산, 0.1 내지 10 중량-백분율 약유기산, 0.1 내지 10 중량-백분율 교차결합성 실란, 및 약 10 중량-백분율 용매를 포함하는 용액이 사용되는,
    제조 방법.
  18. 제 12 항 내지 제 17 항 중 어느 한 항에 있어서,
    건조는 상기 방법 단계 A)에서 40 ℃ 내지 150 ℃의 온도에서 수행되는,
    제조 방법.
  19. 제 12 항 내지 제 18 항 중 어느 한 항에 있어서,
    추가 방법 단계 B)에서, 전기 소자(1)를 제조하기 위해, 전기 전도적 코팅부(20)가 비결정질 층(15) 상에 생성되는,
    제조 방법.
  20. 제 19 항에 있어서,
    상기 방법 단계 B)에서, 전기 전도적 코팅부는 피롤, 티오펜, 아닐린, 및 각각의 유도체들로부터 선택된 단위체들의 중합을 통해 생성되는,
    제조 방법.
  21. 제 20 항에 있어서,
    상기 방법 단계 B)에서 적어도 두 개의 상이한 단위체들로 이루어진 공중합체가 생성되는,
    제조 방법.
  22. 제 19 항 내지 제 21 항 중 어느 한 항에 있어서,
    동일하거나 상이한 전기 전도적 중합체들을 포함하는 다중 부분 층들을 갖는 전기 전도적 코팅부(20)가 생성되는,
    제조 방법.
  23. 제 9 항 또는 제 10 항에 있어서,
    상기 용액(50)은 부가적으로 약산을 포함하는,
    전기 소자.
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