TW201617354A - 鐵鹽氧化劑組合物、固態電容器、及其製造方法 - Google Patents

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Abstract

本發明提供一種鐵鹽氧化劑組合物、固態電容器、及其製造方法。根據本發明一實施例，該鐵鹽氧化劑組合物，包含一含鐵化合物；以及一促進劑。其中，該其中該促進劑具有公式(I)所示結構： □其中R1及R4係獨立為C1-10烷基、C2-10烯基、C2-10烷氧烷基、C5-12芳香基、或C5-12烷芳基(alkaryl)，或R1及R4連接在一起而與其分別所連接之氧原子共同形成一C2-5雜環基；R2及R3係獨立為氫、羥基、C1-10烷氧基、C1-10烷基、C2-10烯基、C2-10烯氧基、C2-10烷氧烷基、C2-10烷氧烷氧基、C5-12芳香基、C5-12芳氧基、C5-12烷芳基、或C5-12烷芳氧基；以及，A係為C2-15二價脂肪族基、或 C5-15二價芳基；以及，n係0、1、或2。

Description

鐵鹽氧化劑組合物、固態電容器、及其製造方法
本發明是有關於一種鐵鹽氧化劑組合物、及固態電容器。
電容器為一廣泛使用於各類電子產品中的電子元件，隨著科技的發展，電子產品的趨向小型化、輕量化的發展，對其中使用的電容器，提出小型化、大容量、在高頻使用下低阻抗等特性要求。
電容器依電解質型態可分為傳統之液態電容及新開發之固態電容。傳統的液態電容，雖以較低的成本滿足大容量的需求，但由於使用的電解液為液體，因而存在著導電率較低、不耐高溫等缺點。雖然液態電解液可添加吸氫劑來降低容爆之可能性，但其並沒有自根本解決問題。
固態電解質由導電高分子所組成，具有較傳統電解質電容器所用的液態電解液更高的導電度，且具有適度的高溫絕緣化特性。在目前固態電容之製造中，一般係利用反應單體以及鐵鹽氧化劑進行聚合，得到導電高分 子。然而，由於一般鐵鹽氧化劑屬於強酸，容易使電容器陽極鋁箔的介電層(例如：氧化鋁)被腐蝕而受損，導致漏電流上升，並降低耐電壓。
基於上述，開發出新穎之鐵鹽氧化劑組合物，來避免介電層被鐵鹽氧化劑腐蝕，改善電容器漏電流與耐電壓的特性，係為目前固態電容技術的重要課題。
根據本發明之實施例，一種鐵鹽氧化劑組合物係被提供。該鐵鹽氧化劑組合物，包含：一含鐵化合物；以及，一促進劑。其中，該促進劑具有公式(I)所示結構：
其中，R1及R4係獨立為C1-10烷基(alkyl group)、C2-10烯基(alkenyl group)、C2-10烷氧烷基(alkoxyalkyl group)、C5-12芳香基(aryl group)、或C5-12烷芳基(alkaryl group)，或R1及R4連接在一起而與其分別所連接之氧原子共同形成一C2-5雜環基(heterocyclic group)；R2及R3係獨立為氫、羥基、C1-10烷氧基(alkoxy group)、C1-10烷基(alkyl group)、C2-10烯基(alkenyl group)、C2-10烯氧基(alkenyloxy group)、C2-10烷氧烷基(alkoxyalkyl)、C2-10烷氧烷氧基(alkoxyalkoxy)、C5-12芳香基(aryl group)、C5-12芳氧基(aryloxy group)、C5-12烷芳基(alkaryl)、或C5-12烷芳氧基 (alkaryloxy group)；以及，A係為C2-15二價脂肪族基(divalent aliphatic group)、或C5-15二價芳基(divalent aryl group；)；以及，n係0、1、或2。
根據本發明另一實施例，本發明亦提供利用上 述鐵鹽氧化劑組合物所形成之固態電容器。該固態電容器，包含：一電容素子；以及一電解質，配置於該電容素子內。其中，該電解質係由對塗佈於電容素子上的一導電聚合物單體、以及上述鐵鹽氧化劑組合物進行聚合所形成。
根據本發明另一實施例，本發明亦提供上述固 態電容器的製造方法，包含：提供一電容素子；以及將該電容素子含浸於一導電聚合物單體、以及上述鐵鹽氧化劑組合物中，並聚合該導電聚合物單體，以形成一電解質於該電容素子上。
為讓本發明之上述和其他目的、特徵、和優點能更明顯易懂，下文特舉出較佳實施例，並配合所附圖式，作詳細說明如下：
10‧‧‧電容素子
12‧‧‧陽極金屬箔
14‧‧‧陰極金屬箔
16‧‧‧隔離紙
18‧‧‧金屬氧化物層
20‧‧‧電解質
第1圖係本發明一實施例所述之固態電容器的部份剖面結構示意圖。
本發明係揭露一種鐵鹽氧化劑組合物、及利用其所製備之固態電容器。該鐵鹽氧化劑組合物之特徵在 於，除了包含一含鐵化合物外，更包含具有極性端官能基與非極性端官能基的促進劑，達到界面阻蝕的功能。因此，當一電容素子含浸於該鐵鹽氧化劑組合物中時，促進劑的親水端可與含鐵化合物產生氫鍵或離子鍵，而疏水端則吸附在非極性的電容素子介電層(例如金屬氧化物)表面，如此一來可保護介電層表面不被含鐵化合物腐蝕，使所得之固態電容器具有低漏電流以及高耐電壓的特性。
本發明所述之鐵鹽氧化劑組合物，可包含一含 鐵化合物；以及，一促進劑。其中，該含鐵化合物可為芳香族磺酸鐵鹽，例如：對甲苯磺酸鐵鹽(iron p-toluenesulfonate)、苯磺酸鐵鹽(iron benzenesulfonate)、萘磺酸鐵鹽(iron naphthalenesulfonate)、或甲氧基苯磺酸鐵鹽(iron methoxybenzenesulfonate)。此外，該促進劑係具有極性端官能基與非極性端官能基的含磷化合物，可具有公式(I)所示結構：
其中，R1及R4係獨立為C1-10烷基(alkyl group)、C2-10烯基(alkenyl group)、C2-10烷氧烷基(alkoxyalkyl group)、C5-12芳香基(aryl group)、或C5-12烷芳基(alkaryl group)，或R1及R4連接在一起而與其分別所連接之氧原子共同形成一C2-5雜環基(heterocyclic group)；R2及 R3係獨立為氫、羥基、C1-10烷氧基(alkoxy group)、C1-10烷基(alkyl group)、C2-10烯基(alkenyl group)、C2-10烯氧基(alkenyloxy group)、C2-10烷氧烷基(alkoxyalkyl)、C2-10烷氧烷氧基(alkoxyalkoxy)、C5-12芳香基(aryl group)、C5-12芳氧基(aryloxy group)、C5-12烷芳基(alkaryl)、或C5-12烷芳氧基(alkaryloxy group)；以及，A係為C2-15二價脂肪族基(divalent aliphatic group)、或C5-15二價芳基(divalent aryl group；)；以及，n係0、1、或2。
根據本發明實施例，R1及R4可各自獨立為甲基 (methyl group)、乙基(ethyl group)、丙基(propyl group)、異丙基(isopropyl group)、丁基(butyl group)、異丁基(isobutyl group)、叔丁基(tertbutyl group)、戊基(pentyl group)、己基(hexyl group)、乙烯基(vinyl group)、丙烯基(propenyl group)、烯丙基(allyl group)、丁烯基(butenyl)、甲氧甲基(methoxymethyl group)、乙氧甲基(ethoxymethyl group)、乙氧乙基(ethoxyethyl group)、丙氧乙基(propoxyethyl group)、丁氧乙基(butoxyethyl group)、苯基(phenyl)、聯苯基(biphenyl group)、萘基(naphthyl group)、2-甲基苯基(2-methyl-phenyl group)、3-甲基苯基(3-methyl-phenyl group)、4-甲基苯基(4-methyl-phenyl group)、2,6-二甲基苯基(2,6-dimethyl-phenyl group)、2,4-二甲基苯基(2,4-dimethyl-phenyl group)、或3,4-二甲基苯基(3,4-dimethyl-phenyl group)。
根據本發明實施例，R2及R3係可各自獨立為甲 基(methyl group)、乙基(ethyl group)、丙基(propyl group)、異丙基(isopropyl group)、丁基(butyl group)、異丁基(isobutyl group)、叔丁基(tertbutyl group)、戊基(pentyl group)、己基(hexyl group)、甲氧基(methoxy group)、乙氧基(ethoxy group)、丙氧基(propoxy group)、異丙氧基(isopropoxy group)、丁氧基(butoxy group)、異丁氧基(isobutoxy group)、叔丁氧基(tertbutoxy group)、戊氧基(pentyloxy group)、己氧基(hexyloxy group)、乙烯基(vinyl group)、丙烯基(propenyl group)、烯丙基(allyl group)、丁烯基(butenyl)、乙烯氧基(vinyloxy group)、丙烯氧基(propenyloxy group)、烯丙氧基(allyloxy group)、丁烯氧基(butenyloxy)、甲氧甲基(methoxymethyl group)、乙氧甲基(ethoxymethyl group)、乙氧乙基(ethoxyethyl group)、丙氧乙基(propoxyethyl group)、丁氧乙基(butoxyethyl group)、甲氧甲氧基(methoxymethoxy)、乙氧甲氧基(ethoxymethoxy group)、乙氧乙氧基(ethoxyethoxy group)、丙氧乙氧基(propoxyethoxy group、丁氧乙氧基(butoxyethoxy group)、苯基(phenyl group)、聯苯基(biphenyl group)、萘基(naphthyl)、2-甲基苯基(2-methyl-phenyl group)、3-甲基苯基(3-methyl-phenyl group)、4-甲基苯基(4-methyl-phenyl group)、2,6-二甲基苯基(2,6-dimethyl-phenyl group)、2,4-二甲基苯基(2,4-dimethyl-phenyl group)、3,4-二甲基苯基(3,4-dimethyl-phenyl group)、苯氧基(phenoxy group)、聯苯氧基(biphenoxy group)、萘氧基(naphthoxy group)、2-甲 基苯氧基(2-methyl-phenoxy group)、3-甲基苯氧基(3-methyl-phenoxy group)、4-甲基苯氧基(4-methyl-phenoxy group)、2,6-二甲基苯氧基(2,6-dimethyl-phenoxy group)、2,4-二甲基苯氧基(2,4-dimethyl-phenoxy group)、或3,4-二甲基苯基(3,4-dimethyl-phenoxy group)。
根據本發明實施例，當n係為1或2時，A可獨立 為、或(該基團係以*所 標示的碳原子與相鄰的兩個氧原子連接)。
根據本發明實施例，本發明所述的促進劑可為
此外，根據本發明實施例，在該鐵鹽氧化劑組 合物中，該促進劑與該含鐵化合物之重量比可介於0.01至0.49之間，例如0.01至0.45、0.01至0.40、或0.01至0.35之間。 若重量比低於0.01則促進劑吸附於介電層的濃度不足，保護效果降低，漏電流及耐電壓特性提升之效果不明顯；相反的若重量比高於0.49，則易使鐵鹽氧化劑組合物黏度上升，流動性變差，無法滲入介電層所形成的孔洞中，導致電容器性質(電容值(Cs)、能耗係數(DF)、以及等效串聯電阻(ESR))降低。
根據本發明其他實施例，該鐵鹽氧化劑組合物 可更包含一溶劑，而該含鐵化合物及該促進劑係均勻分散 於該溶劑中。其中，該溶劑可為醇類溶劑，例如甲醇、乙醇、丁醇、或其組合。此外，該溶劑與該含鐵化合物之重量比可介於0.2至2.0之間，例如0.2至1.5之間。
根據本發明其他實施例，該鐵鹽氧化劑組合物 可更包含一多元醇。由於多元醇與鐵鹽氧化劑分子間的作用力，且多元醇與促進劑的相容性佳，因此少量多元醇的添加可增加促進劑在鐵鹽氧化劑分散性，提升促進劑界面阻蝕的功能。舉例來說，該多元醇可例如丙三醇、聚乙二醇、或其組合。此外，該多元醇與該含鐵化合物之重量比可介於0.01至0.70之間。
本發明亦提供一種電容器，可包含一電容素 子，以及一電解質配置於該電容素子內。其中，該電解質係由對塗佈於電容素子上的一導電聚合物單體、以及本發明所述之鐵鹽氧化劑組合物進行聚合所形成。舉例來說，該電容素子係指電容器的半成品，即尚未塗佈電解質之電容器。該電容素子的製造方法可例如，將陽極金屬箔(例如鋁箔)與陰極金屬箔(例如鋁箔)分別釘上導針，在兩電極中間以隔離紙隔開，並將兩電極與隔離紙進行捲繞，最後以膠帶固定。該電容素子可進一步於1-20%己二酸二銨水溶液中施加一電壓進行氧化處理，使表面形成介電層(該電壓可例如為10V至100V)，並利用純水清洗。接著，在120℃下烘乾30分鐘，並在250℃將隔離紙進行碳化，冷卻後備用。
該導電聚合物單體可為一反應單體，聚合後可形成一導電聚合物。舉例來說，該反應單體可具有公式(II) 所示結構
其中，X1、及X2係獨立為O或S；Y係為 、或；而R係獨立為氫、或C1-6烷基。 根據本發明實施例，該具有公式(II)所示結構之單體可為 、或。此外，該導電聚合物單體在使用 前，可先溶於一溶劑中，得到一固含量介於10-60%的導電聚合物單體溶液，再利用該溶液進行電容素子的含浸。該溶劑可為醇類溶劑，例如甲醇、乙醇、丁醇、或其組合。
請參照第1圖，係為本發明一實施例所述固態電容器的部份放大示意圖。該電容素子10包含一陽極金屬箔12(例如鋁箔)、及一陰極金屬箔14(例如鋁箔)，在該陽極金屬箔12及該陰極金屬箔14中間以隔離紙16隔開，且在陽極金屬箔12上形成有金屬氧化物層18(例如氧化鋁(Al2O3))，而該金屬氧化物層18可包含複數之凹槽。在形成該電解質20於該電容素子內後，該電解質20係填入該金屬氧化物層18所形成的凹槽內。
本發明實施例亦提供一種固態電容器的製造 方法，包含提供一電容素子，並形成一電解質於該電容素子內。根據本發明一實施例，形成該電解質的方式可包含：將該電容素子同時含浸於該導電聚合物單體以及該鐵鹽氧化劑組合物中，並對含浸後的該電容素子進行一加熱製程以聚合該單體。根據本發明另一實施例，形成該電解質的方式可包含：將該電容素子含浸於該導電聚合物單體；接著，對該電容素子進行一第一加熱製程；接著，將該電容素子含浸於該鐵鹽氧化劑組合物；以及，對該電容素子進行一第二加熱製程。根據本發明又一實施例，形成該電解質的方式可包含：將該電容素子含浸於該鐵鹽氧化劑組合物；接著，對該電容素子進行一第一加熱製程；接著，將該電容素子含浸於該導電聚合物單體；以及，對該電容素子進行一第二加熱製程。
值得注意的是，該電容素子在含浸於該鐵鹽氧 化劑組合物時，該鐵鹽氧化劑組合物必需同時包含該鐵化合物及該促進劑。換言之，該電容素子係在該促進劑的存在下含浸於該含鐵化合物(例如對甲苯磺酸鐵鹽)。因此，當該電容素子含浸於該鐵鹽氧化劑組合物中時，促進劑的親水端可與含鐵化合物產生氫鍵或離子鍵，而疏水端則吸附在非極性的電容素子介電層表面，如此一來該促進劑可達到界面阻蝕的功能，保護介電層表面不被該含鐵化合物腐蝕。
為了讓本發明之上述和其他目的、特徵、和優 點能更明顯易懂，下文特舉數實施例，來說明本發明所述 之鐵鹽氧化劑組合物、及利用其所製備之固態電容器。
鐵鹽氧化劑組合物的製備
實施例1： 取100重量份對甲苯磺酸鐵(由駿瀚公司製造及販售)、以及66.7重量份的乙醇加入於一反應瓶中。接著，將反應瓶加熱至約70℃，於轉速400rpm下，攪拌30分鐘使對甲苯磺酸鐵溶解。降至室溫後，以1μm過濾膜過濾移除不溶物，並收集濾液，得到鐵鹽氧化劑組合物(1)。
實施例2： 取100重量份對甲苯磺酸鐵(由駿瀚公司製造及販售)、65重量份的乙醇、以及1.7重量份磷酸三乙酯(triethyl phosphate、TEP)加入於一反應瓶中。接著，將反應瓶加熱至約70℃，於轉速400rpm下，攪拌30分鐘使對甲苯磺酸鐵溶解。降至室溫後，以1μm過濾膜過濾移除不溶物，並收集濾液，得到鐵鹽氧化劑組合物(2)。
實施例3： 如實施例2所述的方式進行，除了將乙醇由65重量份改為58.3重量份，並將磷酸三乙酯由1.7重量份改為8.3重量份。得到鐵鹽氧化劑組合物(3)。
實施例4： 如實施例2所述的方式進行，除了將乙醇由65重量份改為50重量份，並將磷酸三乙酯由1.7重量份改為16.7重量份。得到鐵鹽氧化劑組合物(4)。
實施例5： 如實施例2所述的方式進行，除了將乙醇由65重量份改為33.3重量份，並將磷酸三乙酯由1.7重量份改為33.3重量份。得到鐵鹽氧化劑組合物(5)。
實施例6： 如實施例4所述的方式進行，除了將磷酸三乙酯由16.7重量份改為8.3重量份，並添加8.3重量份聚乙二醇(分子量約為600)至反應瓶中。得到鐵鹽氧化劑組合物(6)。
實施例7： 如實施例5所述的方式進行，除了將磷酸三乙酯由33.3重量份改為16.7重量份，並添加16.7重量份丙三醇至反應瓶中。得到鐵鹽氧化劑組合物(7)。
實施例8： 如實施例2所述的方式進行，除了將磷酸三乙酯改為間苯二酚-雙-二(2,6-二甲基苯基)磷酸酯(tetrakis(2,6-dimethylphenyl)1,3-phenylene biphosphate,TDPB)(由豪元實業股份有限公司製造及販售，結構為 )。得到鐵鹽氧化 劑組合物(8)。
實施例9：取100重量份對甲苯磺酸鐵(由駿瀚公司製造
及販售)、63.3重量份的乙醇、以及3.3重量份OP1312(次磷酯衍生物、由豪元實業股份有限公司製造及販售)加入於一反應瓶中。接著，將反應瓶加熱至約70℃，於轉速400rpm下，攪拌30分鐘使對甲苯磺酸鐵溶解。降至室溫後，以1μm過濾膜過濾移除不溶物，並收集濾液，得到鐵鹽氧化劑組合物(9)。
實施例10： 如實施例4所述的方式進行，除了將磷酸三乙酯改為ADK STAP FP-700(由長春化工製造及販售、化學結構為 )。得 到鐵鹽氧化劑組合物(10)。
實施例11：如實施例4所述的方式進行，除了將磷酸三乙酯改為磷酸三丁酯(tributyl phosphate、TBP)。得到鐵鹽氧化劑組合物(11)。
實施例12：如實施例2所述的方式進行，除了將乙醇由65重量份改為17.3重量份，並將磷酸三乙酯由1.7重量份改為49.4重量份。得到鐵鹽氧化劑組合物(12)。
請參照表1，係顯示實施例1-12所製備而得之鐵鹽氧化劑組合物(1)-(12)的成份及重量比例。
電容素子的製備
製備例1：高電壓化成的電容素子
將陽極鋁箔與陰極鋁箔分別釘上導針，在兩電極中間以一隔離紙隔開，並將兩電極與隔離紙進行捲繞，最後以膠帶固定，得到未化成之電容素子。接著，將未化成之電容素子於10%己二酸二銨水溶液中施加80V電壓進 行氧化處理，使表面形成介電層(材質為氧化鋁(Al2O3))，利用純水清洗後，接著在120℃下烘乾30分鐘，並在250℃加熱3小時將隔離紙進行碳化，並進行冷卻，得到經化成後的電容素子(1)。
製備例2：低電壓化成的電容素子
以製備例1所述的方式進行，但將未化成之電容素子於10%己二酸二銨水溶液中施加10V電壓進行氧化處理。得到經化成後的電容素子(2)。
EDOT溶液的製備
製備例3：將100重量份之3,4-乙烯二氧噻吩(3,4-ethylenedioxythiophene、EDOT)(由駿瀚公司製造及販售)、及300重量份之乙醇加入一反應瓶，於轉速400rpm下，攪拌5分鐘，得到EDOT溶液。
固態電容器的製備
實施例13-24
接著，將上述化成後的電容素子(1)，含浸於上述EDOT溶液30分鐘。取出電容素子後，於80℃下烘乾30分鐘。接著，取數個含浸於EDOT溶液並烘乾後的電容素子，分別於實施例1-12所述之鐵鹽氧化劑組合物(1)-(12)中進行含浸。含浸完成後在60℃下烘乾30分鐘、90℃下烘乾30分鐘、120℃下烘乾30分鐘。冷卻後，分別得到固態電容器I-XII(每種電容器分別製備三顆)。接著，在經以120℃通電老化測試(在120℃下通入電壓10V、15V、及20V，並分別維持1小時)後，對固態電容器I-XII進行電容特性(包含 電容值(Cs)、能耗係數(DF)以及等效串聯電阻(ESR))測試、漏電流分析、及耐電壓分析，結果如表2所示。
實施例25-26
取90重量份的乙醇、以及10重量份的磷酸三乙 酯(triethyl phosphate、TEP)加入於一反應瓶中。接著，將反應瓶於轉速400rpm下，攪拌5分鐘，得到磷酸三乙酯溶液。
取90重量份的乙醇、以及10重量份的ADK STAP FP-700加入於一反應瓶中。接著，將反應瓶於轉速400rpm下，攪拌5分鐘，得到ADK STAP FP-700溶液。
接著，將化成後的電容素子(1)，含浸於上述 EDOT溶液30分鐘。取出電容素子後，於80℃下烘乾30分鐘。接著，將含浸於EDOT溶液並烘乾後的電容素子，於實施例1所述之鐵鹽氧化劑組合物(1)(不含促進劑)中進行含浸。含浸完成後在60℃下烘乾30分鐘、90℃下烘乾30分鐘、120℃下烘乾30分鐘。接著，將所得之數顆電容素子進一步分別含浸於該磷酸三乙酯溶液、或ADK STAP FP-700溶液中，取出後在80℃下烘乾30分鐘。冷卻後，分別得到固態電容器XIII及XIV(各製備三顆)。接著，在經以120℃通電老化測試(在120℃下通入電壓10V、15V、及20V，並分別維持1小時)後，對固態電容器XIII及XIV進行電容特性(包含電容值(Cs)、能耗係數(DF)以及等效串聯電阻(ESR))測試、漏電流分析、及耐電壓分析，結果如表2所示。
備註：電容值測試、能耗係數測試、等效串聯電阻測試係以惠普(HP)公司製造之LCR Meter4263B測定。電容量(在頻率120Hz下量測)>20μF即為合格(O)、反之為不合格(X)；能耗係數(DF)(在頻率120Hz下量測)<10%即為合格(O)、反之為不合格(X)；以及，等效串聯電阻(ESR)(在頻率100kHz下量測)<40mΩ即為合格(O)、反之為不合格(X)。漏電流與耐電壓係以電容漏電流錶(Chroma capacitor leakage current/IR meter model 1120)進行量測。其中漏電流是在16V下充電60秒後進行量測，耐電壓為每分鐘上升1V，直到電壓崩潰即為其耐電壓。
由表2可知，當鐵鹽氧化劑組合物中添加磷酸酯化合物作為促進劑，再以此鐵鹽氧化劑組合物進行固態電容器製作，可降低所得電容器之漏電流，並提升耐電壓。依據不同添加濃度以及不同成促進劑的使用，本發明所得之固態電容器的耐電壓可提升19.6%~95.7%(與以未添加該促進劑之鐵鹽氧化劑組合物所製作出的固態電容器相比(固態電容器I))。此外，由實施例25-26可得知，若將含浸EDOT溶液及對甲苯磺酸鐵鹽溶液(實施例所述之鐵鹽氧化劑組合物(1))後並烘乾所製作出的固態電容器，再含浸磷酸酯化合物並烘乾(即在含浸該對甲苯磺酸鐵鹽時並未同時加入該促進劑)，則在降低固態電容器漏電流與增加耐電壓的特性上並無顯著的效果。此外，由表2可知，以添加多元醇之鐵鹽氧化劑組合物(6)及(7)所製備出的固態電容器VI及VII，其耐電壓提升比例可達80%。其原因係由於多元醇與鐵鹽氧化劑分子間作用力大且相容性佳，可增加促進劑(磷酸酯化合物)在鐵鹽氧化劑分散性，進一步提升促進劑界面阻蝕的功能。
實施例27-28
接著，將上述化成後的電容素子(2)，含浸於上述EDOT溶液30分鐘。取出電容素子後，於80℃下烘乾30分鐘。接著，取數個含浸於EDOT溶液並烘乾後的電容素子，分別於鐵鹽氧化劑組合物(1)及(4)中進行含浸。含浸完成後在60℃下烘乾30分鐘、90℃下烘乾30分鐘、120℃下烘乾30分鐘。冷卻後，分別得到固態電容器XV及XVI(每種電 容器分別製備三顆)。接著，在經以120℃通電老化測試(在120℃下通入電壓10V、15V、及20V，並分別維持1小時)後，對固態電容器XV及XVI進行電容特性(包含電容值(Cs)、能耗係數(DF)以及等效串聯電阻(ESR))測試、及漏電流分析，結果如表3所示。
備註：電容量(在頻率120Hz下量測)>500μF即 為合格(O)、反之為不合格(X)；能耗係數(DF)(在頻率120Hz下量測)<10%即為合格(O)、反之為不合格(X)；以及，等效串聯電阻(ESR)(在頻率100kHz下量測)<10mΩ即為合格(O)、反之為不合格(X)。
由表3可得知，對於低化成電壓的電容素子， 使用本發明所述之鐵鹽氧化劑組合物進行固態電容器的製備，亦可降低所得之固態電容器的漏電流。
基於上述，本發明所述之鐵鹽氧化劑組合物， 由於促進劑的疏水端易與金屬氧化物介電層表面產生作用力，而自我組裝(self assembly)形成一保護膜，進而阻隔含鐵化合物與金屬氧化物介電層的接觸，因此可降低所得之固態電容器之漏電流並提升耐電壓特性。此外，該促進劑為分子級大小，故不會阻塞氧化鋁的腐蝕孔，造成電容量 的下降。在電容加工廠使用時，也只需利用原本的設備與製程進行生產，不會增加生產程序。
雖然本發明已以實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發明的精神和範圍內，當可作些許的更動與潤飾，故本發明的保護範圍當視後附的申請專利範圍所界定者為準。
10‧‧‧電容素子
12‧‧‧陽極金屬箔
14‧‧‧陰極金屬箔
16‧‧‧隔離紙
18‧‧‧金屬氧化物層
20‧‧‧電解質

Claims (20)

  1. 一種鐵鹽氧化劑組合物，包含：一含鐵化合物；以及一促進劑，其中該促進劑具有公式(I)所示結構： 其中R1及R4係獨立為C1-10烷基、C2-10烯基、C2-10烷氧烷基、C5-12芳香基、或C5-12烷芳基，或R1及R4連接在一起而與其分別所連接之氧原子共同形成一C2-5雜環基；R2及R3係獨立為氫、羥基、C1-10烷氧基、C1-10烷基、C2-10烯基、C2-10烯氧基、C2-10烷氧烷基、C2-10烷氧烷氧基、C5-12芳香基、C5-12芳氧基、C5-12烷芳基、或C5-12烷芳氧基；以及，A係為C2-15二價脂肪族基、或C5-15二價芳基；以及，n係0、1、或2。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之鐵鹽氧化劑組合物，其中該含鐵化合物係為芳香族磺酸鐵鹽。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之鐵鹽氧化劑組合物，其中該含鐵化合物係為對甲苯磺酸鐵鹽、甲基磺酸鐵鹽、苯磺酸鐵鹽、或甲氧基苯磺酸鐵鹽。
  4. 如申請專利範圍第1項所述之鐵鹽氧化劑組合物，其中R1及R4係獨立為甲基、乙基、丙基、異丙基、丁基、異丁基、叔丁基、戊基、己基、乙烯基、丙烯基、烯丙基、丁烯基、甲氧甲基、乙氧甲基、乙氧乙基、丙氧乙基、或丁氧乙基。
  5. 如申請專利範圍第1項所述之鐵鹽氧化劑組合物，其中R1及R4係獨立為苯基、聯苯基、萘基、2-甲基苯基、3-甲基苯基、4-甲基苯基、2,6-二甲基苯基、2,4-二甲基苯基、或3,4-二甲基苯基。
  6. 如申請專利範圍第1項所述之鐵鹽氧化劑組合物，其中R2及R3係獨立為甲基、乙基、丙基、異丙基、丁基、異丁基、叔丁基、戊基、己基、甲氧基、乙氧基、丙氧基、異丙氧基、丁氧基、異丁氧基、叔丁氧基、戊氧基、己氧基、乙烯基、丙烯基、烯丙基、丁烯基、乙烯氧基、丙烯氧基、烯丙氧基、丁烯氧基、甲氧甲基、乙氧甲基、乙氧乙基、丙氧乙基、丁氧乙基、甲氧甲氧基、乙氧甲氧基、乙氧乙氧基、丙氧乙氧基、或丁氧乙氧基。
  7. 如申請專利範圍第1項所述之鐵鹽氧化劑組合物，其中R2及R3係獨立為苯基、聯苯基、萘基、2-甲基苯基、3-甲基苯基、4-甲基苯基、2,6-二甲基苯基、2,4-二甲基苯基、或3,4-二甲基苯基、苯氧基、聯苯氧基、萘氧基、2-甲基苯氧基、3-甲基苯氧基、4-甲基苯氧基、2,6-二甲基苯氧基、2,4-二甲基苯氧基、或3,4-二甲基苯基。
  8. 如申請專利範圍第1項所述之鐵鹽氧化劑組合物， 其中A係為、或
  9. 如申請專利範圍第1項所述之鐵鹽氧化劑組合物，其中該促進劑與該含鐵化合物之重量比係介於0.01至0.49 之間。
  10. 如申請專利範圍第1項所述之鐵鹽氧化劑組合物，更包含：一多元醇。
  11. 如申請專利範圍第10項所述之鐵鹽氧化劑組合物，其中該多元醇包含丙三醇、或聚乙二醇。
  12. 如申請專利範圍第10項所述之鐵鹽氧化劑組合物，其中該多元醇與該含鐵化合物之重量比係介於0.01至0.70之間。
  13. 如申請專利範圍第1項所述之鐵鹽氧化劑組合物， 其中該促進劑係為
  14. 一種固態電容器，包含：一電容素子；以及一電解質，配置於該電容素子內，其中該電解質係由對塗佈於電容素子上的一導電聚合物單體、以及申請專利範圍第1項所述之鐵鹽氧化劑組合物進行聚合所形成。
  15. 如申請專利範圍第14項所述之固態電容器，其中該導電聚合物單體具有公式(II)所示結構： 其中X1、及X2係獨立為O或S；Y係為、或 ；而R係獨立為氫、或C1-6烷基。
  16. 如申請專利範圍第14項所述之固態電容器，其中 該單體係為、或
  17. 一種固態電容器的製造方法，包含：提供一電容素子；以及將該電容素子含浸於一導電聚合物單體、以及申請專利範圍第1項所述之鐵鹽氧化劑組合物中，並聚合該導電聚合物單體，以形成一電解質於該電容素子上。
  18. 如申請專利範圍第17項所述之固態電容器的製造方法，其中將該電容素子含浸於該導電聚合物單體、以及該鐵鹽氧化劑組合物中，並聚合該導電聚合物單體的步驟包含：將該電容素子同時含浸於該導電聚合物單體以及該鐵鹽氧化劑組合物中；以及對含浸後的該電容素子進行一加熱製程。
  19. 如申請專利範圍第17項所述之固態電容器的製造方法，其中將該電容素子含浸於該導電聚合物單體、以及該鐵鹽氧化劑組合物中，並聚合該導電聚合物單體的步驟包含： 將該電容素子含浸於該導電聚合物單體；在該電容素子含浸於該導電聚合物單體後，對該電容素子進行一第一加熱製程；在進行該第一加熱製程後，將該電容素子含浸於該鐵鹽氧化劑組合物；以及在該電容素子含浸於該鐵鹽氧化劑組合物後，對該電容素子進行一第二加熱製程。
  20. 如申請專利範圍第17項所述之固態電容器的製造方法，其中將該電容素子含浸於該導電聚合物單體、以及該鐵鹽氧化劑組合物中，並聚合該導電聚合物單體的步驟包含：將該電容素子含浸於該鐵鹽氧化劑組合物；在該電容素子含浸於該鐵鹽氧化劑組合物後，對該電容素子進行一第一加熱製程；在進行該第一加熱製程後，將該電容素子含浸於該導電聚合物單體；以及在該電容素子含浸於該導電聚合物單體後，對該電容素子進行一第二加熱製程。
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