KR20220086613A - 조성물, 커패시터용 중합체 및 커패시터 - Google Patents
조성물, 커패시터용 중합체 및 커패시터 Download PDFInfo
- Publication number
- KR20220086613A KR20220086613A KR1020227016295A KR20227016295A KR20220086613A KR 20220086613 A KR20220086613 A KR 20220086613A KR 1020227016295 A KR1020227016295 A KR 1020227016295A KR 20227016295 A KR20227016295 A KR 20227016295A KR 20220086613 A KR20220086613 A KR 20220086613A
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- capacitor
- phosphate
- ethylenedioxythiophene
- composition
- carboxylate
- Prior art date
Links
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 title claims abstract description 115
- 239000000203 mixture Substances 0.000 title claims abstract description 42
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 title claims abstract description 34
- 238000006116 polymerization reaction Methods 0.000 claims abstract description 52
- 239000000178 monomer Substances 0.000 claims abstract description 43
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 claims abstract description 33
- -1 phosphoric acid ester compound Chemical class 0.000 claims abstract description 32
- GKWLILHTTGWKLQ-UHFFFAOYSA-N 2,3-dihydrothieno[3,4-b][1,4]dioxine Chemical compound O1CCOC2=CSC=C21 GKWLILHTTGWKLQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 21
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 claims abstract description 12
- 125000004432 carbon atom Chemical group C* 0.000 claims abstract description 7
- 125000001183 hydrocarbyl group Chemical group 0.000 claims abstract description 7
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 18
- 239000007787 solid Substances 0.000 claims description 18
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 claims description 17
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 17
- DEZUSZMWEWAYSI-UHFFFAOYSA-N methyl 2,3-dihydrothieno[3,4-b][1,4]dioxine-5-carboxylate Chemical group O1CCOC2=C(C(=O)OC)SC=C21 DEZUSZMWEWAYSI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- STCOOQWBFONSKY-UHFFFAOYSA-N tributyl phosphate Chemical compound CCCCOP(=O)(OCCCC)OCCCC STCOOQWBFONSKY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- RXPQRKFMDQNODS-UHFFFAOYSA-N tripropyl phosphate Chemical compound CCCOP(=O)(OCCC)OCCC RXPQRKFMDQNODS-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- UAEWCWCMYQAIDR-UHFFFAOYSA-N diethyl methyl phosphate Chemical compound CCOP(=O)(OC)OCC UAEWCWCMYQAIDR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- WGKIXRIZQOQWTB-UHFFFAOYSA-N ethyl 2,3-dihydrothieno[3,4-b][1,4]dioxine-5-carboxylate Chemical compound O1CCOC2=C(C(=O)OCC)SC=C21 WGKIXRIZQOQWTB-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- FCTINJHSYHFASK-UHFFFAOYSA-N tris(prop-2-ynyl) phosphate Chemical compound C#CCOP(=O)(OCC#C)OCC#C FCTINJHSYHFASK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- BNMJSBUIDQYHIN-UHFFFAOYSA-N butyl dihydrogen phosphate Chemical compound CCCCOP(O)(O)=O BNMJSBUIDQYHIN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- JQVXMIPNQMYRPE-UHFFFAOYSA-N ethyl dimethyl phosphate Chemical compound CCOP(=O)(OC)OC JQVXMIPNQMYRPE-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 239000007773 negative electrode material Substances 0.000 claims description 4
- DQWPFSLDHJDLRL-UHFFFAOYSA-N triethyl phosphate Chemical compound CCOP(=O)(OCC)OCC DQWPFSLDHJDLRL-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- BTVLERZSQCGLGL-UHFFFAOYSA-N CC(C)OC(=O)C1=C2C(=CS1)OCCO2 Chemical compound CC(C)OC(=O)C1=C2C(=CS1)OCCO2 BTVLERZSQCGLGL-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- MLXAPRJMRAWNHH-UHFFFAOYSA-N CCCCOC(=O)C1=C2C(=CS1)OCCO2 Chemical compound CCCCOC(=O)C1=C2C(=CS1)OCCO2 MLXAPRJMRAWNHH-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- JYFHYPJRHGVZDY-UHFFFAOYSA-N Dibutyl phosphate Chemical compound CCCCOP(O)(=O)OCCCC JYFHYPJRHGVZDY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- KKUKTXOBAWVSHC-UHFFFAOYSA-N Dimethylphosphate Chemical compound COP(O)(=O)OC KKUKTXOBAWVSHC-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 125000003118 aryl group Chemical group 0.000 claims description 3
- 125000002915 carbonyl group Chemical group [*:2]C([*:1])=O 0.000 claims description 3
- UCQFCFPECQILOL-UHFFFAOYSA-N diethyl hydrogen phosphate Chemical compound CCOP(O)(=O)OCC UCQFCFPECQILOL-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- QVKQJEWZVQFGIY-UHFFFAOYSA-N dipropyl hydrogen phosphate Chemical compound CCCOP(O)(=O)OCCC QVKQJEWZVQFGIY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 125000001033 ether group Chemical group 0.000 claims description 3
- XMNQCSOOUOJOLR-UHFFFAOYSA-N ethyl methyl hydrogen phosphate Chemical compound CCOP(O)(=O)OC XMNQCSOOUOJOLR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 125000004435 hydrogen atom Chemical group [H]* 0.000 claims description 3
- 229910052715 tantalum Inorganic materials 0.000 claims description 3
- GUVRBAGPIYLISA-UHFFFAOYSA-N tantalum atom Chemical compound [Ta] GUVRBAGPIYLISA-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- WVLBCYQITXONBZ-UHFFFAOYSA-N trimethyl phosphate Chemical compound COP(=O)(OC)OC WVLBCYQITXONBZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- QJAVUVZBMMXBRO-UHFFFAOYSA-N tripentyl phosphate Chemical compound CCCCCOP(=O)(OCCCCC)OCCCCC QJAVUVZBMMXBRO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- RUIKQPWKVGWNHX-UHFFFAOYSA-N CCCOC(C1=C2OCCOC2=CS1)=O Chemical compound CCCOC(C1=C2OCCOC2=CS1)=O RUIKQPWKVGWNHX-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 150000007942 carboxylates Chemical class 0.000 claims 1
- 239000011888 foil Substances 0.000 abstract description 21
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 abstract description 12
- 239000002184 metal Substances 0.000 abstract description 12
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 abstract description 10
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 abstract description 10
- 230000000379 polymerizing effect Effects 0.000 abstract description 3
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 13
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 12
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 11
- NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-N Phosphoric acid Chemical compound OP(O)(O)=O NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 10
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 8
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 8
- 239000004815 dispersion polymer Substances 0.000 description 6
- 229910000147 aluminium phosphate Inorganic materials 0.000 description 5
- 238000005470 impregnation Methods 0.000 description 5
- 239000000463 material Substances 0.000 description 5
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 4
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 4
- 238000011056 performance test Methods 0.000 description 3
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 3
- 229920000144 PEDOT:PSS Polymers 0.000 description 2
- 239000010405 anode material Substances 0.000 description 2
- DRSDCRSCGFTJCE-UHFFFAOYSA-N ethanol;4-methylbenzenesulfonic acid Chemical compound CCO.CC1=CC=C(S(O)(=O)=O)C=C1 DRSDCRSCGFTJCE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 2
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 2
- 239000007800 oxidant agent Substances 0.000 description 2
- TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N oxo(oxoalumanyloxy)alumane Chemical compound O=[Al]O[Al]=O TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229920001467 poly(styrenesulfonates) Polymers 0.000 description 2
- 239000002861 polymer material Substances 0.000 description 2
- 239000007784 solid electrolyte Substances 0.000 description 2
- 239000002904 solvent Substances 0.000 description 2
- 238000013268 sustained release Methods 0.000 description 2
- 239000012730 sustained-release form Substances 0.000 description 2
- 238000010998 test method Methods 0.000 description 2
- QERYCTSHXKAMIS-UHFFFAOYSA-M thiophene-2-carboxylate Chemical compound [O-]C(=O)C1=CC=CS1 QERYCTSHXKAMIS-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 2
- NWUYHJFMYQTDRP-UHFFFAOYSA-N 1,2-bis(ethenyl)benzene;1-ethenyl-2-ethylbenzene;styrene Chemical compound C=CC1=CC=CC=C1.CCC1=CC=CC=C1C=C.C=CC1=CC=CC=C1C=C NWUYHJFMYQTDRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- DCCRIIFBJZOPAV-UHFFFAOYSA-N 2,3-dihydrothieno[3,4-b][1,4]dioxine-5-carboxylic acid Chemical compound O1CCOC2=C(C(=O)O)SC=C21 DCCRIIFBJZOPAV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910019142 PO4 Inorganic materials 0.000 description 1
- YTPLMLYBLZKORZ-UHFFFAOYSA-N Thiophene Chemical group C=1C=CSC=1 YTPLMLYBLZKORZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000002378 acidificating effect Effects 0.000 description 1
- 239000003957 anion exchange resin Substances 0.000 description 1
- 150000001450 anions Chemical class 0.000 description 1
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 125000003178 carboxy group Chemical group [H]OC(*)=O 0.000 description 1
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 1
- 239000003729 cation exchange resin Substances 0.000 description 1
- 229920001940 conductive polymer Polymers 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 239000003792 electrolyte Substances 0.000 description 1
- 239000008151 electrolyte solution Substances 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 1
- 229910052736 halogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 125000005843 halogen group Chemical group 0.000 description 1
- 125000002887 hydroxy group Chemical group [H]O* 0.000 description 1
- 229910000358 iron sulfate Inorganic materials 0.000 description 1
- BAUYGSIQEAFULO-UHFFFAOYSA-L iron(2+) sulfate (anhydrous) Chemical compound [Fe+2].[O-]S([O-])(=O)=O BAUYGSIQEAFULO-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 125000001449 isopropyl group Chemical group [H]C([H])([H])C([H])(*)C([H])([H])[H] 0.000 description 1
- 230000000116 mitigating effect Effects 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 239000012299 nitrogen atmosphere Substances 0.000 description 1
- NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-K phosphate Chemical compound [O-]P([O-])([O-])=O NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-K 0.000 description 1
- 239000010452 phosphate Substances 0.000 description 1
- 150000003014 phosphoric acid esters Chemical class 0.000 description 1
- 229940113116 polyethylene glycol 1000 Drugs 0.000 description 1
- MHZDONKZSXBOGL-UHFFFAOYSA-N propyl dihydrogen phosphate Chemical compound CCCOP(O)(O)=O MHZDONKZSXBOGL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 125000001436 propyl group Chemical group [H]C([*])([H])C([H])([H])C([H])([H])[H] 0.000 description 1
- 230000001681 protective effect Effects 0.000 description 1
- 238000010526 radical polymerization reaction Methods 0.000 description 1
- 238000007789 sealing Methods 0.000 description 1
- 229940006186 sodium polystyrene sulfonate Drugs 0.000 description 1
- 125000001424 substituent group Chemical group 0.000 description 1
- 238000006467 substitution reaction Methods 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01G—CAPACITORS; CAPACITORS, RECTIFIERS, DETECTORS, SWITCHING DEVICES, LIGHT-SENSITIVE OR TEMPERATURE-SENSITIVE DEVICES OF THE ELECTROLYTIC TYPE
- H01G9/00—Electrolytic capacitors, rectifiers, detectors, switching devices, light-sensitive or temperature-sensitive devices; Processes of their manufacture
- H01G9/004—Details
- H01G9/04—Electrodes or formation of dielectric layers thereon
- H01G9/042—Electrodes or formation of dielectric layers thereon characterised by the material
- H01G9/0425—Electrodes or formation of dielectric layers thereon characterised by the material specially adapted for cathode
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08G—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
- C08G61/00—Macromolecular compounds obtained by reactions forming a carbon-to-carbon link in the main chain of the macromolecule
- C08G61/12—Macromolecular compounds containing atoms other than carbon in the main chain of the macromolecule
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08G—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
- C08G61/00—Macromolecular compounds obtained by reactions forming a carbon-to-carbon link in the main chain of the macromolecule
- C08G61/12—Macromolecular compounds containing atoms other than carbon in the main chain of the macromolecule
- C08G61/122—Macromolecular compounds containing atoms other than carbon in the main chain of the macromolecule derived from five- or six-membered heterocyclic compounds, other than imides
- C08G61/123—Macromolecular compounds containing atoms other than carbon in the main chain of the macromolecule derived from five- or six-membered heterocyclic compounds, other than imides derived from five-membered heterocyclic compounds
- C08G61/126—Macromolecular compounds containing atoms other than carbon in the main chain of the macromolecule derived from five- or six-membered heterocyclic compounds, other than imides derived from five-membered heterocyclic compounds with a five-membered ring containing one sulfur atom in the ring
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01G—CAPACITORS; CAPACITORS, RECTIFIERS, DETECTORS, SWITCHING DEVICES, LIGHT-SENSITIVE OR TEMPERATURE-SENSITIVE DEVICES OF THE ELECTROLYTIC TYPE
- H01G9/00—Electrolytic capacitors, rectifiers, detectors, switching devices, light-sensitive or temperature-sensitive devices; Processes of their manufacture
- H01G9/004—Details
- H01G9/022—Electrolytes; Absorbents
- H01G9/025—Solid electrolytes
- H01G9/028—Organic semiconducting electrolytes, e.g. TCNQ
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01G—CAPACITORS; CAPACITORS, RECTIFIERS, DETECTORS, SWITCHING DEVICES, LIGHT-SENSITIVE OR TEMPERATURE-SENSITIVE DEVICES OF THE ELECTROLYTIC TYPE
- H01G9/00—Electrolytic capacitors, rectifiers, detectors, switching devices, light-sensitive or temperature-sensitive devices; Processes of their manufacture
- H01G9/004—Details
- H01G9/04—Electrodes or formation of dielectric layers thereon
- H01G9/042—Electrodes or formation of dielectric layers thereon characterised by the material
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01G—CAPACITORS; CAPACITORS, RECTIFIERS, DETECTORS, SWITCHING DEVICES, LIGHT-SENSITIVE OR TEMPERATURE-SENSITIVE DEVICES OF THE ELECTROLYTIC TYPE
- H01G9/00—Electrolytic capacitors, rectifiers, detectors, switching devices, light-sensitive or temperature-sensitive devices; Processes of their manufacture
- H01G9/15—Solid electrolytic capacitors
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08G—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
- C08G2261/00—Macromolecular compounds obtained by reactions forming a carbon-to-carbon link in the main chain of the macromolecule
- C08G2261/10—Definition of the polymer structure
- C08G2261/11—Homopolymers
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08G—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
- C08G2261/00—Macromolecular compounds obtained by reactions forming a carbon-to-carbon link in the main chain of the macromolecule
- C08G2261/30—Monomer units or repeat units incorporating structural elements in the main chain
- C08G2261/32—Monomer units or repeat units incorporating structural elements in the main chain incorporating heteroaromatic structural elements in the main chain
- C08G2261/324—Monomer units or repeat units incorporating structural elements in the main chain incorporating heteroaromatic structural elements in the main chain condensed
- C08G2261/3242—Monomer units or repeat units incorporating structural elements in the main chain incorporating heteroaromatic structural elements in the main chain condensed containing one or more oxygen atoms as the only heteroatom, e.g. benzofuran
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08G—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
- C08G2261/00—Macromolecular compounds obtained by reactions forming a carbon-to-carbon link in the main chain of the macromolecule
- C08G2261/30—Monomer units or repeat units incorporating structural elements in the main chain
- C08G2261/32—Monomer units or repeat units incorporating structural elements in the main chain incorporating heteroaromatic structural elements in the main chain
- C08G2261/324—Monomer units or repeat units incorporating structural elements in the main chain incorporating heteroaromatic structural elements in the main chain condensed
- C08G2261/3243—Monomer units or repeat units incorporating structural elements in the main chain incorporating heteroaromatic structural elements in the main chain condensed containing one or more sulfur atoms as the only heteroatom, e.g. benzothiophene
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Medicinal Chemistry (AREA)
- Polymers & Plastics (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Fixed Capacitors And Capacitor Manufacturing Machines (AREA)
- Polyoxymethylene Polymers And Polymers With Carbon-To-Carbon Bonds (AREA)
- Polymerisation Methods In General (AREA)
Abstract
종래의 전해 커패시터에 금속박 산화막 부식으로 인한 전압 저항 강하 및 누설 전류 증가의 문제를 극복하기 위해, 본 발명은 중합 단량체, 인산 에스테르류 화합물 및 말단 캡핑제를 포함하는 조성물을 제공한다. 상기 중합 단량체는 3,4-에틸렌디옥시티오펜류 중합 단량체를 포함하며, 상기 말단 캡핑제는 구조식 1로 표시되는 화합물을 포함한다.
구조식 1
여기에서 R4는 H 또는 탄소 원자수가 1 내지 6인 탄화수소기이다. 동시에 본 발명은 상기 조성물을 중합하여 획득한 커패시터용 중합체 및 상기 커패시터용 중합체를 포함하는 커패시터를 더 개시한다. 본 발명에서 제공하는 조성물 중합에 의해 획득된 중합체는 금속박 상의 산화막에 대해 복구 및 보호의 역할을 하므로, 커패시터 금속박 상의 산화막이 파손되는 것을 현저하게 감소시킨다.
구조식 1
여기에서 R4는 H 또는 탄소 원자수가 1 내지 6인 탄화수소기이다. 동시에 본 발명은 상기 조성물을 중합하여 획득한 커패시터용 중합체 및 상기 커패시터용 중합체를 포함하는 커패시터를 더 개시한다. 본 발명에서 제공하는 조성물 중합에 의해 획득된 중합체는 금속박 상의 산화막에 대해 복구 및 보호의 역할을 하므로, 커패시터 금속박 상의 산화막이 파손되는 것을 현저하게 감소시킨다.
Description
본 발명은 고체 상태 커패시터 재료 기술 분야에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 조성물, 커패시터용 중합체 및 커패시터에 관한 것이다.
고체 상태 전해 커패시터는 전도율이 높고 열안정성이 우수한 전도성 고분자를 전해질로 사용하여, 일반적인 액체 상태 커패시터에 비해 높은 신뢰성, 긴 사용 수명, 고주파의 낮은 임피던스, 초대형 리플 전류 내성 등의 특징을 가지고 있다. 또한 액체 상태 전해 커패시터 전해액이 액체가 누출되기 쉬운 단점을 극복하였다. 국내 전자 정보 산업이 급성장하면서 최근 몇 년간의 발전 추세에서 고체 상태 전해 커패시터가 점차 액체 상태 저전압 전해 커패시터를 대체하며 21세기 전자 정보 산업의 주류 제품 중 하나가 되고 있음을 알 수 있다.
사람들이 고체 상태 전해 커패시터 성능에 대한 요건이 증가함에 따라, 고전도성 고분자 커패시터에 내전압이 더욱 향상되고 누설 전류가 낮아져 커패시터 성능 및 사용 수명을 향상시키는 것은 연구원들의 공통 목표가 되었다. 알루미늄 전해 커패시터의 내전압은 산화알루미늄 산화막층의 두께에 비례하므로, 산화알루미늄 산화막층이 얇아지면 알루미늄박의 내전압이 낮아짐을 의미한다. 알루미늄박 산화막층 두께가 어느 정도까지 얇아지면, 양극박 내전압은 성능 요건을 충족하지 못하게 되며, 커패시터 사용 과정에서 양음극 도통, 소위 절연파괴(electrical breakdown) 현상이 발생한다. 부식이 상술한 가혹한 조건에 도달하지 않으면 누설 전류가 커질 수 있다. 누설 전류 크기 제어는 주요 고체 상태 알루미늄 전해 커패시터 제조업체가 제어해야 할 핵심이 되었다. 동시에, 최근 몇 년 동안 커패시터를 축소하려는 시장 수요 및 알루미늄 고체 상태 전해 커패시터 비용 절감에 대한 수요로 인해, 커패시터 제조업체에서 사용하는 양극박 내전압이 더욱 낮아지는 추세이다. 따라서 양극박의 부식을 완화시키고 커패시터 누설 전류 등 측면의 성능을 낮추기 위한 요건이 더욱 높아졌다.
현재, 고체 상태 알루미늄 전해 커패시터에는 3,4-에틸렌디옥시티오펜을 단량체로 사용하여 제조된 폴리-3,4-에틸렌디옥시티오펜(PEDOT) 중합체 재료가 일반적으로 사용된다. 상술한 중합체 재료는 우수한 도전성과 우수한 환경 안정성으로 인해 고체 상태 전해 커패시터 음극으로 널리 사용된다. 그러나 중합 반응에 사용되는 강산성 물질은 생성된 중합체 재료에 잔류할 수 있다. 커패시터 사용 시, 알루미늄박 산화막층을 부식시켜 이를 얇아지게 만들어 커패시터 내전압 강하 및 누설 전류 증가 문제를 야기할 수 있다. 따라서 단순히 3,4-에틸렌디옥시티오펜 단량체를 사용하여 제조된 고체 상태 알루미늄 전해 커패시터는 그 내전압 및 누설 전류 성능이 사람들의 증가하는 요건을 충족시킬 수 없다.
종래의 전해 커패시터에 금속박 산화막 부식으로 인해 내전압 강하 및 누설 전류 증가의 문제를 해결하기 위해, 본 발명은 조성물, 커패시터용 중합체 및 커패시터를 제공한다.
본 발명은 상기 기술적 문제를 해결하기 위해 하기 기술적 해결책을 채택한다.
일 양상에 있어서, 본 발명은 중합 단량체, 인산 에스테르류 화합물 및 말단 캡핑제를 포함하는 조성물을 제공한다.
상기 중합 단량체는 3,4-에틸렌디옥시티오펜류 중합 단량체이다.
상기 말단 캡핑제는 구조식 1로 표시되는 화합물을 포함한다.
구조식 1
여기에서 R4는 H 또는 탄소 원자수가 1 내지 6인 탄화수소기이다.
선택적으로, 상기 조성물은,
중합 단량체 96 내지 99.9998부, 말단 캡핑제 0.0001 내지 1부, 인산 에스테르류 화합물 0.0001 내지 3부의 중량 성분을 포함한다.
선택적으로, 상기 말단 캡핑제는 메틸 3,4-에틸렌디옥시티오펜-2-카르복실레이트(methyl 3,4-ethylenedioxythiophene-2-carboxylate), 에틸 3,4-에틸렌디옥시티오펜-2-카르복실레이트(ethyl 3,4-ethylenedioxythiophene-2-carboxylate), 프로필 3,4-에틸렌디옥시티오펜-2-카르복실레이트(propyl 3,4-ethylenedioxythiophene-2-carboxylate), 이소프로필 3,4-에틸렌디옥시티오펜-2-카르복실레이트(ispropyl 3,4-ethylenedioxythiophene-2-carboxylate), 부틸 3,4-에틸렌디옥시티오펜-2-카르복실레이트(butyl 3,4-ethylenedioxythiophene-2-carboxylate) 중 하나 이상을 포함한다.
선택적으로, 상기 인산 에스테르류 화합물은 구조식 2로 표시되는 화합물을 포함한다.
구조식 2
여기에서 R1, R2 및 R3은 H 또는 수소 원자가 치환 또는 비치환된 탄소 원자수가 1 내지 6인 탄화수소기, 에테르기, 카르보닐기 또는 방향족기로부터 선택되고, R1, R2 및 R3은 동시에 H가 아니다.
선택적으로, R1, R2 및 R3 중 2개는 서로 연결되어 고리를 형성한다.
선택적으로, 상기 인산 에스테르류 화합물은 트리메틸 포스페이트(trimethyl phosphate), 디메틸 포스페이트(ditrimethyl phosphate), 메틸 에틸 포스페이트(methyl ethyl phosphate), 트리에틸 포스페이트(triethyl phosphate), 디에틸 포스페이트(diethyl phosphate), 디메틸 에틸 포스페이트(dimethyl ethyl phosphate), 메틸 디에틸 포스페이트(methyl diethyl phosphate), 트리프로필 포스페이트(tripropyl phosphate), 트리프로파길 포스페이트(tripropargyl phosphate), 디프로필 포스페이트(dipropyl phosphate), 트리부틸 포스페이트(tripropyl phosphate), 디부틸 포스페이트(dibutyl phosphate), 모노부틸 포스페이트(monobutyl phosphate) 및 트리펜틸 포스페이트(tripentyl phosphate) 중 하나 이상을 포함한다.
선택적으로, 상기 중합 단량체는 구조식 3으로 표시되는 화합물을 포함한다.
구조식 3
다른 일 양상에 있어서, 본 발명은 커패시터용 중합체를 제공하며, 이는 상술한 조성물을 중합하여 획득한다.
다른 일 양상에 있어서, 본 발명은 커패시터 소자 및 커패시터 소자에 부착된 양극 재료를 포함하는 알루미늄 전해 커패시터를 제공한다. 상기 음극 재료는 상술한 바와 같은 커패시터용 중합체를 포함한다.
선택적으로, 상기 커패시터는 고체 상태 알루미늄 전해 커패시터 또는 고체 상태 탄탈륨 전해 커패시터이다.
본 발명에서 제공하는 조성물은 인산 에스테르류 화합물, 중합 단량체 및 말단 캡핑제를 중합 원료로 사용한다. 인산 에스테르류 화합물은 일정한 윤활성을 가지므로 금속박과 직접 접촉시키기 용이하며 어느 정도 금속박 서방제로 사용되어 부식을 방지하고 금속박 상의 산화막에 대해 복구 및 보호의 역할을 수행하여 커패시터 금속박 상의 산화막이 파손되는 것을 현저하게 감소시킬 수 있다. 또한 구조식 1로 표시되는 화합물을 말단 캡핑제로 사용하면 중합 단량체의 중합 반응에서 중합도를 낮추고 단량체 중합 속도를 완화시켜 시스템의 산도를 낮춰 부식이 발생하는 것을 더욱 방지할 수 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제, 기술적 해결책 및 유익한 효과를 보다 명확하게 설명하기 위하여, 이하에서는 실시예를 참조하여 본 발명을 더욱 상세하게 설명한다. 본원에 설명된 구체적인 실시예는 본 발명을 설명하기 위해 사용된 것일 뿐, 본 발명을 제한하지 않음을 이해해야 한다.
본 발명의 일 실시예는 중합 단량체, 인산 에스테르류 화합물 및 말단 캡핑제를 포함하는 조성물을 제공한다.
상기 중합 단량체는 3,4-에틸렌디옥시티오펜류 중합 단량체이다.
상기 말단 캡핑제는 구조식 1로 표시되는 화합물을 포함한다.
구조식 1
여기에서 R4는 H 또는 탄소 원자수가 1 내지 6인 탄화수소기이다.
인산 에스테르류 화합물은 일정한 윤활성을 가지므로 금속박과 직접 접촉시키기 용이하며 어느 정도 금속박 서방제로 사용되어 부식을 방지하고 금속박 상의 산화막에 대해 복구 및 보호의 역할을 수행하여 커패시터 금속박 상의 산화막이 파손되는 것을 현저하게 감소시킬 수 있다. 또한 구조식 1로 표시되는 화합물을 말단 캡핑제로 사용하면 중합 단량체의 중합 반응에서 중합도를 낮추고 단량체 중합 속도를 완화시켜 시스템의 산도를 낮춰 부식이 발생하는 것을 더욱 방지할 수 있다.
일부 실시예에 있어서, 상기 조성물은,
중합 단량체 96 내지 99.9998부, 말단 캡핑제 0.0001 내지 1부, 인산 에스테르류 화합물 0.0001 내지 3부의 중량 성분을 포함한다.
보다 바람직한 실시예에 있어서, 상기 조성물은,
중합 단량체 98 내지 99.9899부, 말단 캡핑제 0.0001 내지 0.5부, 인산 에스테르류 화합물 0.01 내지 1.5부의 중량 성분을 포함한다.
상기 인산 에스테르류 화합물의 첨가량이 너무 적으면 알루미늄박 산화막에 대한 보호 효과가 현저하지 않다. 반면 상기 인산 에스테르류 화합물의 첨가량이 너무 많으면 중합 후 중합체의 도전성이 열화되고 중합체와 금속박의 부착 효과가 떨어진다.
상기 말단 캡핑제의 첨가량이 너무 적으면 중합 반응의 중합도 저하는 현저하지 않다. 반면 상기 말단 캡핑제의 첨가량이 너무 많으면 중합 후 중합체의 중합도가 너무 낮아 중합체의 구조적 강도에 영향을 미치므로 커패시터의 안전 성능 향상에 도움이 되지 않는다.
일부 실시예에 있어서, 상기 말단 캡핑제는 메틸 3,4-에틸렌디옥시티오펜-2-카르복실레이트, 에틸 3,4-에틸렌디옥시티오펜-2-카르복실레이트, 프로필 3,4-에틸렌디옥시티오펜-2-카르복실레이트, 이소프로필 3,4-에틸렌디옥시티오펜-2-카르복실레이트, 부틸 3,4-에틸렌디옥시티오펜-2-카르복실레이트 중 하나 이상을 포함한다.
일부 실시예에 있어서, 상기 인산 에스테르류 화합물은 구조식 2로 표시되는 화합물을 포함한다.
구조식 2
여기에서 R1, R2 및 R3은 H 또는 수소 원자가 치환 또는 비치환된 탄소 원자수가 1 내지 6인 탄화수소기, 에테르기, 카르보닐기 또는 방향족기로부터 선택되고, 치환기는 할로겐, 히드록실 또는 카르복실이며, R1, R2 및 R3은 동시에 H가 아니다.
일부 실시예에 있어서, R1, R2 및 R3 중 2개는 서로 연결되어 고리를 형성한다.
보다 바람직한 실시예에 있어서, 상기 인산 에스테르류 화합물은 트리메틸 포스페이트, 디메틸 포스페이트, 메틸 에틸 포스페이트, 트리에틸 포스페이트, 디에틸 포스페이트, 디메틸 에틸 포스페이트, 메틸 디에틸 포스페이트, 트리프로필 포스페이트, 트리프로파길 포스페이트, 디프로필 포스페이트, 트리부틸 포스페이트, 디부틸 포스페이트, 모노부틸 포스페이트 및 트리펜틸 포스페이트 중 하나 이상을 포함한다.
본 발명의 설명에서 3,4-에틸렌디옥시티오펜류 중합 단량체는 티오펜 고리에서 2 및 5 위치에서 중합 반응을 일으킬 수 있는 3,4-에틸렌디옥시티오펜 및 그 유도체를 의미함에 유의한다.
일부 실시예에 있어서, 상기 중합 단량체는 구조식 3으로 표시되는 화합물을 포함한다.
구조식 3
본 발명의 다른 일 실시예는 커패시터용 중합체를 제공하며, 이는 상술한 조성물의 중합에 의해 획득된다.
종래의 커패시터용 중합체와 비교하여, 상기 조성물을 중합하여 획득한 커패시터용 중합체는 낮아진 금속박 부식성을 가지며, 커패시터의 누설 전류를 효과적으로 감소시킬 수 있으며, 고체 커패시터의 성능 안정성을 향상시킬 수 있다.
본 발명의 다른 일 실시예는 커패시터 소자 및 커패시터 소자에 부착된 양극 재료를 포함하는 알루미늄 전해 커패시터를 제공한다. 상기 음극 재료는 상술한 바와 같은 커패시터용 중합체를 포함한다.
일부 실시예에 있어서, 상기 커패시터는 고체 상태 알루미늄 전해 커패시터 또는 고체 상태 탄탈륨 전해 커패시터이다.
이하에서는 실시예를 참고하여 본 발명을 더욱 상세하게 설명한다.
실시예 1
본 실시예는 본 발명에서 개시하는 조성물, 커패시터용 중합체 및 커패시터의 제조 방법을 설명하기 위한 것이며, 여기에는 하기 조작 단계가 포함된다.
트리부틸 포스페이트 0.07중량%, 메틸 3,4-에틸렌디옥시티오펜-2-카르복실레이트 0.01중량%, 3,4-에틸렌디옥시티오펜 99.92중량%의 세 가지 물질을 균일하게 혼합하여 중합 단량체, 인산 에스테르류 화합물 및 말단 캡핑제를 함유하는 조성물을 제조한다.
상기 조성물을 중합 원료로 사용하여 자유기 중합 방식을 통해 중합체 수분산체를 제조한다. 구체적인 실시 공정은 다음과 같다. 즉, 물 1753g과 폴리스티렌 술폰산나트륨 90.32g을 취하여, 분산기에서 고속으로 균일하게 혼합하고, 질소 분위기 보호 하에서 반응기 내 온도를 22℃로 제어하며, 황산철 수용액(1.3% 농도) 17.54g 및 상술한 중합 원료 7.25g을 첨가하여 24시간 동안 계속해서 반응시켜, 중합체 분산체 PEDOT/PSS 중간체를 수득한다. 상기 중합체 분산체 PEDOT:PSS 중간체를 음이온 및 양이온 교환 수지와 혼합하여 불순물 이온을 제거한다. 불순물 이온이 제거된 중합체 분산체 PEDOT:PSS 중간체 500g에 폴리에틸렌글리콜 1000 53.2g을 첨가하고 8시간 동안 혼합 교반한 후 호모지나이저로 균질화하여 중합체 분산액을 수득한다.
건조된 커패시터 소자를 상온에서 진공도가 -0.09MPa인 조건에서 중합체 분산액을 20min 동안 함침시켜 소자를 꺼내고 그 표면의 중합체 분산액을 닦은 후 125℃에서 1시간 소성하여 함침시킨 후, 베이킹 공정을 3번 순환한다. 함침 완료 후, 커패시터 소자는 입구를 밀봉하여 고체 상태 전해 커패시터로 조립한다.
실시예 2
본 실시예는 본 발명에서 개시하는 조성물, 커패시터용 중합체 및 커패시터의 제조 방법을 설명하기 위한 것이며, 여기에는 실시예 1 중 대부분의 조작 단계가 포함된다. 차이점은 하기와 같다.
메틸 디에틸 포스페이트 0.2중량%, 에틸 3,4-에틸렌디옥시티오펜-2-카르복실레이트 0.1중량%, 3,4-에틸렌디옥시티오펜 99.7중량%의 세 가지 물질을 균일하게 혼합하여 중합 단량체, 인산 에스테르류 화합물 및 말단 캡핑제를 함유하는 조성물을 제조한다.
실시예 3
본 실시예는 본 발명에서 개시하는 조성물, 커패시터용 중합체 및 커패시터의 제조 방법을 설명하기 위한 것이며, 여기에는 실시예 1 중 대부분의 조작 단계가 포함된다. 차이점은 하기와 같다.
디메틸 에틸 포스페이트 1.0중량%, 프로필 3,4-에틸렌디옥시티오펜-2-카르복실레이트 0.3중량%, 3,4-에틸렌디옥시티오펜 98.7중량%의 세 가지 물질을 균일하게 혼합하여 중합 단량체, 인산 에스테르류 화합물 및 말단 캡핑제를 함유하는 조성물을 제조한다.
실시예 4
본 실시예는 본 발명에서 개시하는 조성물, 커패시터용 중합체 및 커패시터의 제조 방법을 설명하기 위한 것이며, 여기에는 실시예 1 중 대부분의 조작 단계가 포함된다. 차이점은 하기와 같다.
트리프로필 포스페이트 0.62중량%, 부틸 3,4-에틸렌디옥시티오펜-2-카르복실레이트 0.0002중량%, 3,4-에틸렌디옥시티오펜 99.3798중량%의 세 가지 물질을 균일하게 혼합하여 중합 단량체, 인산 에스테르류 화합물 및 말단 캡핑제를 함유하는 조성물을 제조한다.
실시예 5
본 실시예는 본 발명에서 개시하는 조성물, 커패시터용 중합체 및 커패시터의 제조 방법을 설명하기 위한 것이며, 여기에는 실시예 1 중 대부분의 조작 단계가 포함된다. 차이점은 하기와 같다.
트리프로파길 포스페이트 0.006중량%, 메틸 3,4-에틸렌디옥시티오펜-2-카르복실레이트 0.006중량%, 3,4-에틸렌디옥시티오펜 99.988중량%의 세 가지 물질을 균일하게 혼합하여 중합 단량체, 인산 에스테르류 화합물 및 말단 캡핑제를 함유하는 조성물을 제조한다.
실시예 6
본 실시예는 본 발명에서 개시하는 조성물, 커패시터용 중합체 및 커패시터의 제조 방법을 설명하기 위한 것이며, 여기에는 실시예 1 중 대부분의 조작 단계가 포함된다. 차이점은 하기와 같다.
트리에틸 포스페이트 0.05중량%, 이소프로필 3,4-에틸렌디옥시티오펜-2-카르복실레이트 0.024중량%, 3,4-에틸렌디옥시티오펜 99.926중량%의 세 가지 물질을 균일하게 혼합하여 중합 단량체, 인산 에스테르류 화합물 및 말단 캡핑제를 함유하는 조성물을 제조한다.
실시예 7
본 실시예는 본 발명에서 개시하는 조성물, 커패시터용 중합체 및 커패시터의 제조 방법을 설명하기 위한 것이며, 여기에는 실시예 1 중 대부분의 조작 단계가 포함된다. 차이점은 하기와 같다.
모노부틸 포스페이트 0.37중량%, 메틸 3,4-에틸렌디옥시티오펜-2-카르복실레이트 0.052중량%, 3,4-에틸렌디옥시티오펜 99.578중량%의 세 가지 물질을 균일하게 혼합하여 중합 단량체, 인산 에스테르류 화합물 및 말단 캡핑제를 함유하는 조성물을 제조한다.
실시예 8
본 실시예는 본 발명에서 개시하는 조성물, 커패시터용 중합체 및 커패시터의 제조 방법을 설명하기 위한 것이며, 여기에는 하기 조작 단계가 포함된다.
트리부틸 포스페이트 0.06중량%, 메틸 3,4-에틸렌디옥시티오펜-2-카르복실레이트 0.04중량%, 3,4-에틸렌디옥시티오펜 99.9중량%의 세 가지 물질을 균일하게 혼합하여 중합 단량체, 인산 에스테르류 화합물 및 말단 캡핑제를 함유하는 조성물을 제조한다.
에탄올을 용매로 사용하여 상기 조성물을 25% 단량체 용액으로 제조하고, 커패시터 소자를 사용하여 상기 단량체 용액을 2min 동안 함침시키며, 커패시터 소자를 꺼내 60℃ 오븐 내에서 30min 동안 건조한 후 상온으로 냉각한다.
상술한 단계를 처리한 커패시터 소자는 상온, 진공도가 -0.085MPa인 조건에서 60% 농도의 p-톨루엔술폰산 에탄올 산화제 용액을 함침시키며, 함침 시간은 5min이다.
함침이 완료되면 커패시터 소자를 꺼내어 항온항습 상자에 넣고 중합 반응을 수행한다. 온도 40℃, 습도 40% 조건에서 1h 동안 반응시킨다. 온도는 60℃, 습도는 25%로 조절하여 2h 동안 반응시킨다. 온도는 70℃, 습도는 20%로 조절하여 1h 동안 반응시킨다. 온도는 150℃, 습도는 0%로 조절하여 1h 동안 반응시킨다. 온도는 110℃, 습도는 0%로 조절하여 3h 동안 반응시킨다. 중합 반응을 완료하고, 커패시터를 고체 상태 전해 커패시터로 패키징한다.
비교예 1
본 비교예는 본 발명에서 개시하는 커패시터용 중합체 및 커패시터의 제조 방법을 비교하여 설명하기 위한 것이며, 여기에는 실시예 1 중 대부분의 조작 단계가 포함된다. 차이점은 하기와 같다.
순수한 단량체 3,4-에틸렌디옥시티오펜을 채택해 실시예 1의 중합 원료를 대체한다.
비교예 2
본 실시예는 본 발명에서 개시하는 커패시터용 중합체 및 커패시터의 제조 방법을 비교하여 설명하기 위한 것이며, 여기에는 하기 조작 단계가 포함된다.
에탄올을 용매로 사용하여 3,4-에틸렌디옥시티오펜을 25% 단량체 용액으로 제조하고, 커패시터 소자를 사용하여 단량체 용액을 2min 동안 함침시키며, 커패시터 소자를 꺼내 60℃ 오븐 내에서 30min 동안 건조한 후 상온으로 냉각한다.
상술한 단계를 처리한 커패시터 소자는 상온, 진공도가 -0.085MPa인 조건에서 60% 농도의 p-톨루엔술폰산 에탄올 산화제 용액을 함침시키며, 함침 시간은 5min이다.
함침이 완료되면 커패시터 소자를 꺼내어 항온항습 상자에 넣고 중합 반응을 수행한다. 온도 40℃, 습도 40% 조건에서 1h 동안 반응시킨다. 온도는 60℃, 습도는 25%로 조절하여 2h 동안 반응시킨다. 온도는 70℃, 습도는 20%로 조절하여 1h 동안 반응시킨다. 온도는 150℃, 습도는 0%로 조절하여 1h 동안 반응시킨다. 온도는 110℃, 습도는 0%로 조절하여 3h 동안 반응시킨다. 중합 반응을 완료하고, 커패시터를 고체 상태 전해 커패시터로 패키징한다.
비교예 3
본 비교예는 본 발명에서 개시하는 커패시터용 중합체 및 커패시터의 제조 방법을 비교하여 설명하기 위한 것이며, 여기에는 실시예 1 중 대부분의 조작 단계가 포함된다. 차이점은 하기와 같다.
트리부틸 포스페이트 0.07중량% 및 3,4-에틸렌디옥시티오펜 99.93 중량%으로 상기 두 물질을 균일하게 혼합하여 중합 단량체 및 인산 에스테르류 화합물을 함유하는 조성물을 제조한다.
비교예 4
본 비교예는 본 발명에서 개시하는 커패시터용 중합체 및 커패시터의 제조 방법을 비교하여 설명하기 위한 것이며, 여기에는 실시예 1 중 대부분의 조작 단계가 포함된다. 차이점은 하기와 같다.
메틸 3,4-에틸렌디옥시티오펜-2-카르복실레이트 0.01중량% 및 3,4-에틸렌디옥시티오펜 99.99중량%를 사용하여 상기 두 물질을 혼합하여 중합 단량체와 말단 캡핑제를 함유하는 중합체를 제조한다.
성능 테스트
상기 실시예 1 내지 7 및 비교예 1 내지 4에서 제조된 고체 상태 전해 커패시터에 대해 다음과 같은 성능 테스트를 수행하였다.
자동 전자 부품 분석기 및 누설 전류 시험기를 이용하여 고체 상태 전해 커패시터의 정전용량, 손실값, 등가 직렬 저항 및 누설 전류를 시험한다. 여기에서 용량 및 손실값은 120Hz 주파수에서 시험하고, 등가 직렬 저항은 100KHz의 주파수에서 시험하며, 누설 전류는 정격전압으로 1min 동안 충전한 후 누설 전류 시험기로 시험한다. 시험 방법은 일반적인 자동 전자 부품 분석기와 누설 전류 시험기의 시험 방법으로, 여기에서 반복하여 설명하지 않는다.
테스트 결과는 표 1과 같다.
표 1 고체 상태 알루미늄 전해 커패시터 각 항목 성능 테스트 결과(16V680μF 코어)
표 1의 시험 결과로부터 알 수 있듯이, 본 발명에서 제공하는 커패시터용 중합체로 제조된 고체 상태 전해 커패시터는 비교적 낮은 누설 전류값을 가지며, 최대가 7.3μA에 불과하다. 반면, 비교예 1 내지 4의 단량체로 제조된 고체 상태 전해 커패시터는 그 누설 전류값이 현저하게 크며 최소가 모두 12.5μA이다. 이는 인산 에스테르류 물질과 말단 캡핑제의 첨가가 고체 전해질의 알루미늄박에 대한 부식을 효과적으로 완화하며, 커패시터의 누설 전류를 낮추고 커패시터의 내전압 성능을 향상시켜 고체 상태 전해 커패시터의 성능 안정성을 보장하고 고체 상태 전해 커패시터의 사용 수명을 크게 향상시킬 수 있음을 설명한다.
비교예 1, 비교예 3 및 비교예 4의 시험 결과에서 알 수 있듯이, 인산 에스테르류 화합물과 말단 캡핑제는 모두 고체 전해질의 알루미늄박에 대한 부식을 완화하는 역할을 하며, 커패시터의 누설 전류를 낮춘다.
상기 내용은 본 발명의 비교적 바람직한 실시예일 뿐이므로 본 발명을 제한하지 않는다. 또한 본 발명의 사상과 원칙 내에서 이루어진 모든 수정, 동등한 대체, 개선 등은 본 발명의 보호 범위에 포함되어야 한다.
Claims (10)
- 조성물에 있어서,
중합 단량체, 인산 에스테르류 화합물 및 말단 캡핑제를 포함하고,
상기 중합 단량체는 3,4-에틸렌디옥시티오펜류 중합 단량체이고,
상기 말단 캡핑제는 구조식 1로 표시되는 화합물을 포함하고,
구조식 1
여기에서 R4는 H 또는 탄소 원자수가 1 내지 6인 탄화수소기인 것을 특징으로 하는 조성물. - 제1항에 있어서,
상기 조성물은,
중합 단량체 96 내지 99.9998부, 말단 캡핑제 0.0001 내지 1부, 인산 에스테르류 화합물 0.0001 내지 3부의 중량 성분을 포함하는 것을 특징으로 하는 조성물. - 제1항에 있어서,
상기 말단 캡핑제는 메틸 3,4-에틸렌디옥시티오펜-2-카르복실레이트, 에틸 3,4-에틸렌디옥시티오펜-2-카르복실레이트, 프로필 3,4-에틸렌디옥시티오펜-2-카르복실레이트, 이소프로필 3,4-에틸렌디옥시티오펜-2-카르복실레이트, 부틸 3,4-에틸렌디옥시티오펜-2-카르복실레이트 중 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 조성물. - 제1항에 있어서,
상기 인산 에스테르류 화합물은 구조식 2로 표시되는 화합물을 포함하고,
구조식 2
여기에서 R1, R2 및 R3은 H 또는 수소 원자가 치환 또는 비치환된 탄소 원자수가 1 내지 6인 탄화수소기, 에테르기, 카르보닐기 또는 방향족기로부터 선택되고, R1, R2 및 R3은 동시에 H가 아닌 것을 특징으로 하는 조성물. - 제4항에 있어서,
R1, R2 및 R3 중 2개는 서로 연결되어 고리를 형성하는 것을 특징으로 하는 조성물. - 제4항에 있어서,
상기 인산 에스테르류 화합물은 트리메틸 포스페이트, 디메틸 포스페이트, 메틸 에틸 포스페이트, 트리에틸 포스페이트, 디에틸 포스페이트, 디메틸 에틸 포스페이트, 메틸 디에틸 포스페이트, 트리프로필 포스페이트, 트리프로파길 포스페이트, 디프로필 포스페이트, 트리부틸 포스페이트, 디부틸 포스페이트, 모노부틸 포스페이트 및 트리펜틸 포스페이트 중 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 조성물. - 제1항에 있어서,
상기 중합 단량체는 구조식 3으로 표시되는 화합물을 포함하는 것을 특징으로 하는 조성물.
구조식 3 - 커패시터용 중합체에 있어서,
제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 따른 조성물 중합을 통해 획득하는 것을 특징으로 하는 커패시터용 중합체. - 커패시터에 있어서,
커패시터 소자와 상기 커패시터 소자 상에 부착된 음극 재료를 포함하고, 상기 음극 재료는 제8항에 따른 커패시터용 중합체를 포함하는 것을 특징으로 하는 커패시터. - 제9항에 있어서,
상기 커패시터는 고체 상태 알루미늄 전해 커패시터 또는 고체 상태 탄탈륨 전해 커패시터인 것을 특징으로 하는 커패시터.
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201911303518.1 | 2019-12-17 | ||
| CN201911303518.1A CN112979927B (zh) | 2019-12-17 | 2019-12-17 | 一种组合物、电容器用聚合物及电容器 |
| PCT/CN2020/136011 WO2021121174A1 (zh) | 2019-12-17 | 2020-12-14 | 一种组合物、电容器用聚合物及电容器 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR20220086613A true KR20220086613A (ko) | 2022-06-23 |
| KR102591669B1 KR102591669B1 (ko) | 2023-10-20 |
Family
ID=76342423
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020227016295A KR102591669B1 (ko) | 2019-12-17 | 2020-12-14 | 조성물, 커패시터용 중합체 및 커패시터 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP7392143B2 (ko) |
| KR (1) | KR102591669B1 (ko) |
| CN (1) | CN112979927B (ko) |
| WO (1) | WO2021121174A1 (ko) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN113363078A (zh) * | 2021-07-28 | 2021-09-07 | 深圳市金富康电子有限公司 | 一种固液混合态卷绕型铝电解电容器及其制备方法 |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7361728B1 (en) * | 2004-09-30 | 2008-04-22 | Tda Research, Inc. | Electrically conducting materials from branched end-capping intermediates |
| JP5788127B1 (ja) * | 2014-02-27 | 2015-09-30 | テイカ株式会社 | 導電性高分子製造用酸化剤兼ドーパント、その溶液、それらのいずれかを用いて製造した導電性高分子およびその導電性高分子を電解質として用いた電解コンデンサ |
Family Cites Families (15)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1816535A (zh) * | 2003-06-30 | 2006-08-09 | 富士电机影像器材有限公司 | 醌基化合质,电子照相的光感受器及使用该光感受器的电子照相设备 |
| JP2005037903A (ja) * | 2003-06-30 | 2005-02-10 | Fuji Denki Gazo Device Kk | 電子写真用感光体およびそれを用いた電子写真装置 |
| CN101486839B (zh) * | 2008-01-18 | 2011-08-17 | 郑州泰达电子材料科技有限公司 | 导电性高分子组合物、固体电解质以及使用该固体电解质的固体电解电容器 |
| CN101350252B (zh) * | 2008-09-17 | 2012-06-27 | 中国振华（集团）新云电子元器件有限责任公司 | 一种常温稳定存放的导电高分子电解质聚合液配方及其应用 |
| JP2010095469A (ja) * | 2008-10-16 | 2010-04-30 | Tama Kagaku Kogyo Kk | ３，４−ジアルコキシ（またはアルキレンジオキシ）チオフェンの製造方法 |
| WO2012112680A2 (en) * | 2011-02-15 | 2012-08-23 | Kemet Electronics Corporation | Process for producing electrolytic capacitors and capacitors made thereby |
| CN103295785B (zh) * | 2012-02-22 | 2016-05-18 | 尼吉康株式会社 | 固体电解电容器 |
| CN102779653B (zh) * | 2012-07-18 | 2015-09-02 | 中国振华（集团）新云电子元器件有限责任公司 | 一种高导电率聚合物电解质电容器的两步制作方法 |
| JP6250340B2 (ja) * | 2013-09-18 | 2017-12-20 | テイカ株式会社 | 正孔輸送材料、エレクトロルミネッセンス素子および薄膜太陽電池 |
| TWI506031B (zh) * | 2014-11-05 | 2015-11-01 | Ind Tech Res Inst | 鐵鹽氧化劑組合物、固態電容器、及其製造方法 |
| JP2017101104A (ja) * | 2015-11-30 | 2017-06-08 | Ｎｅｃトーキン株式会社 | 導電性高分子、導電性高分子溶液、導電性高分子材料ならびに電解コンデンサおよびその製造方法 |
| JP6977246B2 (ja) * | 2015-12-04 | 2021-12-08 | 東ソー株式会社 | 帯電防止薄膜、及び帯電防止用水溶液 |
| US10737101B2 (en) * | 2016-11-14 | 2020-08-11 | Avx Corporation | Medical device containing a solid electrolytic capacitor |
| TW201908363A (zh) * | 2017-07-12 | 2019-03-01 | 鈺邦科技股份有限公司 | 用於固態電容器的高分子複合材料、使用高分子複合材料的電容器封裝結構以及其等的製造方法 |
| CN109741858B (zh) * | 2018-12-04 | 2020-07-14 | 广州中国科学院先进技术研究所 | 绿色印刷的全聚合物柔性透明电极及其制备方法 |
-
2019
- 2019-12-17 CN CN201911303518.1A patent/CN112979927B/zh active Active
-
2020
- 2020-12-14 KR KR1020227016295A patent/KR102591669B1/ko active IP Right Grant
- 2020-12-14 JP JP2022528069A patent/JP7392143B2/ja active Active
- 2020-12-14 WO PCT/CN2020/136011 patent/WO2021121174A1/zh active Application Filing
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7361728B1 (en) * | 2004-09-30 | 2008-04-22 | Tda Research, Inc. | Electrically conducting materials from branched end-capping intermediates |
| JP5788127B1 (ja) * | 2014-02-27 | 2015-09-30 | テイカ株式会社 | 導電性高分子製造用酸化剤兼ドーパント、その溶液、それらのいずれかを用いて製造した導電性高分子およびその導電性高分子を電解質として用いた電解コンデンサ |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| WO2021121174A1 (zh) | 2021-06-24 |
| KR102591669B1 (ko) | 2023-10-20 |
| JP7392143B2 (ja) | 2023-12-05 |
| CN112979927A (zh) | 2021-06-18 |
| CN112979927B (zh) | 2021-12-14 |
| JP2023502945A (ja) | 2023-01-26 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US11600449B2 (en) | Layer compositions with improved electrical parameters comprising PEDOT/PSS and a stabilizer | |
| EP2622616B1 (en) | A method for improving electrical parameters in capacitors comprising pedot/pss as a solid electrolyte through a polyalkylene glycol | |
| US9508491B2 (en) | Method for improving electrical parameters in capacitors comprising PEDOT/PSS as a solid electrolyte through a polyalkylene glycol | |
| US8420671B2 (en) | Stabilised thiophene derivatives | |
| CN112563033A (zh) | 一种新型固态铝电解电容器及其制备方法 | |
| KR102591669B1 (ko) | 조성물, 커패시터용 중합체 및 커패시터 | |
| JP2015129309A (ja) | 電解質材料配合物、該電解質材料配合物から形成される電解質材料組成物およびその使用 | |
| CN109786137B (zh) | 一种固态电容器制备方法 | |
| JP2019172770A (ja) | 導電性高分子組成物、導電性高分子薄膜の製造方法 | |
| US20220195111A1 (en) | Conductive polymer, capacitor and preparation method thereof | |
| JP5656127B2 (ja) | 電解質材料配合物、それから形成される電解質材料組成物、及びその使用 | |
| JP6030628B2 (ja) | 鉄塩酸化剤組成物、固体電解コンデンサ、およびその製造方法 | |
| CN112582175B (zh) | 一种固态铝电解电容器及其制备方法 | |
| CN102321341B (zh) | 导电高分子材料及包括其的电容器 | |
| CN116364436A (zh) | 一种固液混合型铝电解电容器的制造方法 | |
| JP2024509119A (ja) | アルミニウム電解コンデンサ用分散体及びアルミニウム電解コンデンサ | |
| CN113192757A (zh) | 一种降低pedot固体铝电解电容器芯子损耗和高频阻抗的方法 | |
| CN102321342B (zh) | 导电高分子材料及包括其的电容器 | |
| EP2305685B1 (en) | Stabilised thiophene derivatives | |
| CN111875935A (zh) | 导电聚合物组合物以及固态铝电解电容器 | |
| CN110853927A (zh) | 一种低漏电流固态铝电容器的制备方法 | |
| CN113113234A (zh) | 一种降低pedot固体铝电解电容器芯子损耗的方法 | |
| JP2020088332A (ja) | 電解コンデンサ用の電解液及び電解コンデンサ |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| E902 | Notification of reason for refusal | ||
| E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
| GRNT | Written decision to grant |