TW202414466A

TW202414466A - 固體電解電容器

Info

Publication number: TW202414466A
Application number: TW112133567A
Authority: TW
Inventors: 佐藤健太; 町田健治; 茂垣克己; 吉岡恭平
Original assignee: 日商日本貴彌功股份有限公司
Priority date: 2022-09-29
Filing date: 2023-09-05
Publication date: 2024-04-01

Abstract

本發明提供一種兼具低ESR及高耐電壓的固體電解電容器。固體電解電容器包括具有陽極箔、陰極體及電解質的電容器元件。陽極箔藉由隧道狀的蝕刻坑而表面被擴面化，於表面具有電介質皮膜。陰極體與陽極箔相向。電解質包括包含導電性高分子的固體電解質層。導電性高分子的重量相對於電容器元件的每單位體積而為11 mg/cm ³以下。

Description

固體電解電容器

本發明是有關於一種電解質為固體電解質層或固體電解質層與液狀成分的固體電解電容器。

電解電容器包括如鉭或鋁等般的閥作用金屬作為陽極箔及陰極箔。陽極箔藉由將閥作用金屬製成燒結體或蝕刻箔等形狀而被擴面化，於被擴面化後的表面藉由陽極氧化等處理而具有電介質皮膜。於陽極箔與陰極箔之間介隔存在電解質。

該電解電容器藉由陽極箔的擴面化可增大比表面積，與其他種類的電容器相比具有容易獲得大的靜電電容的優點。另外，電解電容器以電解液的形態包括電解質。電解液與陽極箔的電介質皮膜的接觸面積增加。因此，電解電容器的靜電電容更容易變大。然而，電解液隨著時間的經過向外部蒸發揮散，電解電容器經時性地引起靜電電容的降低或介電損耗正切的增大，從而迎來乾燥。

因此，於電解電容器中，使用固體電解質的固體電解電容器備受矚目。作為固體電解質，已知有二氧化錳或7,7,8,8-四氰基醌二甲烷（7,7,8,8-tetracyanoquinodimethane，TCNQ）錯合物。近年來，反應速度緩慢且與電介質皮膜的密接性優異的聚(3,4-伸乙基二氧噻吩)（poly(3,4-ethylenedioxythiophene)，PEDOT）等由具有π共軛雙鍵的單體衍生的導電性高分子作為固體電解質迅速普及。導電性高分子使用聚陰離子等酸化合物作為摻雜劑，或者於單體分子內具有作為摻雜劑發揮作用的部分結構，而顯現出高導電性。因此，固體電解電容器具有等效串聯電阻（equivalent series resistance，ESR）變低的優點。

固體電解電容器與使電解液含浸於電容器元件中的液體型電解電容器相比，缺乏作為電介質的陽極氧化皮膜的缺陷部的修復作用，有漏電流增大之虞。因此，亦提出了所謂混合型固體電解電容器，混合型固體電解電容器於介隔存在隔板而使陽極箔與陰極箔相向的電容器元件形成固體電解質層，並且於電容器元件的空隙中含浸驅動用電解液。 [現有技術文獻] [專利文獻]

[專利文獻1]日本專利特開2008-109068號公報 [專利文獻2]日本專利第4536625號公報

[發明所欲解決之課題]

電容器被用於各種用途中。例如，於電力電子技術領域中，於利用轉換器電路將交流電源的電力轉換為直流電並利用反相器電路將該直流電轉換為所期望的交流電的電源電路中，為了對自轉換器電路輸出的直流脈動進行抑制並平滑化後輸入至反相器電路，而設置平滑電容器。另外，為了氮化鎵等半導體開關元件的穩定動作或雜訊去除，去耦電容器被設置於所述半導體開關元件的附近。

伴隨著此種近年來的大電力化，對固體電解電容器要求更高的耐電壓。例如，根據電力電子技術等領域的不同，可期待至少超過200 V般的高耐電壓的電容器。然而，並不容易於維持作為固體電解電容器的優點的低ESR的同時實現高耐壓化。

本發明是為了解決所述課題而提出，其目的在於提供一種兼具低ESR及高耐電壓的固體電解電容器。 [解決課題之手段]

為了解決所述課題，本實施方式的固體電解電容器包括具有陽極箔、陰極體及電解質的電容器元件，所述陽極箔藉由隧道狀的蝕刻坑而表面被擴面化，於表面具有電介質皮膜，所述陰極體與所述陽極箔相向，所述電解質包括包含導電性高分子的固體電解質層，所述導電性高分子的重量相對於所述電容器元件的每單位體積而為11 mg/cm ³以下。

亦可為，所述導電性高分子的重量相對於所述電容器元件的每單位體積而為2 mg/cm ³以上且11 mg/cm ³以下。

亦可為，所述導電性高分子的重量相對於所述電容器元件的每單位體積而為6.2 mg/cm ³以上且9.0 mg/cm ³以下。

亦可為，包含填充於所述電容器元件的空隙中的液狀成分。

亦可為，包含分散或溶解所述導電性高分子的導電性高分子液內的所述導電性高分子及溶媒的一部分或全部而成。

亦可為，所述固體電解質層包含具有羥基的化合物。 [發明的效果]

根據本發明，固體電解電容器兼具低ESR及高耐電壓。

（固體電解電容器）固體電解電容器具有一對電極體及電解質層。其中一個電極體是陽極箔，於箔表面形成有電介質皮膜。另一個電極體是陰極體。陰極體與陽極箔相向配置。所述一對電極體夾著電解質層而相向配置。將所述一對電極體與電解質層組合而成的組件稱為電容器元件。

電容器元件有時包括隔板。隔板介隔存在於一對電極體之間，藉此將陽極箔與陰極體隔離，阻止短路，且保持電解質層。於電解質層的形狀可自行保持且可藉由電解質層隔離一對電極體的情況下，可自電容器元件中省略隔板。

陽極引線連接於陽極箔，陰極引線連接於陰極體。固體電解電容器經由所述陽極引線及陰極引線而電連接於安裝電路。藉由與安裝電路導通，固體電解電容器成為藉由電介質皮膜的介電極化作用而獲得靜電電容並進行電荷的蓄電及放電的被動元件。

（電極體）於此種固體電解電容器中，電極體是以閥作用金屬為材料的箔體。於捲繞型中，大多使用將閥作用金屬延伸而成的長條帶形狀，於平板型中，大多使用將閥作用金屬延伸而成的平板。閥作用金屬為鋁、鉭、鈮、氧化鈮、鈦、鉿、鋯、鋅、鎢、鉍及銻等。關於純度，陽極箔理想為99.9%以上，陰極體理想為99%以上，亦可包含矽、鐵、銅、鎂、鋅等雜質。

於陽極箔的單面或兩面形成有擴面層。擴面層是具有多個隧道狀的蝕刻坑的蝕刻層。隧道狀的蝕刻坑是於箔厚度方向上挖入的孔。隧道狀的坑可貫通箔，亦可為最深部停留在箔內的長度。隧道狀的蝕刻坑典型而言藉由在鹽酸等存在鹵素離子的酸性水溶液中流通直流電流而形成。隧道狀的蝕刻坑進而藉由在硝酸等酸性水溶液中流通直流電流而擴徑。

作為陰極體，例如亦可使用為箔狀的陰極箔。除此以外，陰極體亦可為銀等金屬層與碳層的積層體。亦可於陰極箔的單面或兩面形成擴面層。亦可使用無擴面層的平面箔作為陰極箔。陰極箔的擴面層是蝕刻層、將閥作用金屬的粉體燒結而成的燒結層、或者於箔上蒸鍍閥作用金屬粒子而成的蒸鍍層。即，陰極箔的擴面層包含隧道狀的坑（pit）、海綿狀的坑、或密集的粉體或粒子間的空隙。

電介質皮膜形成於擴面層的凹凸表面。電介質皮膜典型而言為形成於陽極箔的表層的氧化皮膜，若陽極箔為鋁箔，則是使擴面層的表面氧化的氧化鋁層。於形成電介質皮膜的化學轉化處理中，於化學轉化液中對陽極箔以所期望的耐電壓為目標施加電壓。化學轉化液是不存在鹵素離子的溶液，例如是磷酸二氫銨等磷酸系的化學轉化液、硼酸銨等硼酸系的化學轉化液、己二酸銨等己二酸系的化學轉化液。

陰極體可具有自然氧化皮膜或藉由化學轉化處理形成的薄的氧化皮膜（1 V～10 V左右）。自然氧化皮膜藉由陰極體與空氣中的氧反應而形成。

（電解質層）電解質層至少附著於陽極箔的電介質皮膜的一部分，成為固體電解電容器的真正的陰極。較佳為，電解質層與電介質皮膜整個區域密接，並與陰極體的表面連接。該電解質層是固體電解質層，或者包含固體電解質層與液狀成分。固體電解質層含有導電性高分子。液狀成分是含浸於形成有固體電解質層的電容器元件的空隙中的驅動用電解液或該電解液的溶媒部。

（固體電解質層）導電性高分子是由分子內的摻雜劑分子摻雜的自摻雜型或由外部摻雜劑分子摻雜的共軛系高分子。共軛系高分子是藉由對具有π共軛雙鍵的單體或其衍生物進行化學氧化聚合或電解氧化聚合而獲得。經摻雜的共軛系高分子顯現出高的導電性。即，藉由於共軛系高分子中添加少量的容易接受電子的受體、或容易賦予電子的施體等摻雜劑來顯現出導電性。

固體電解質層使用導電性高分子液而形成。導電性高分子液是分散或溶解有導電性高分子的粒子或粉末的液體。於導電性高分子液中視需要添加添加劑。於導電性高分子液中至少浸漬陽極箔、一對電極體及隔板各者或電容器元件，於浸漬後使其乾燥。導電性高分子液除了浸漬以外，亦可進行滴加塗佈或噴霧塗佈。藉此，附著導電性高分子及添加劑，構成固體電解質層。固體電解質層亦可包含自導電性高分子液中未揮發的溶媒的一部分或全部。

固體電解質層中所含的導電性高分子的重量相對於電容器元件的每單位體積而為11 mg/cm ³以下。若相對於電容器元件的每單位體積而為11 mg/cm ³以下，則兼具低ESR及高耐電壓。另外，導電性高分子的重量相對於電容器元件的每單位體積而較佳為2 mg/cm ³以上。若為2 mg/cm ³以上且11 mg/cm ³以下的範圍內，則ESR特別低。

特別是，導電性高分子的重量相對於電容器元件的每單位體積而較佳為6.2 mg/cm ³以上且9 mg/cm ³以下。若導電性高分子的重量處於該範圍內，則ESR變得特別低而極小化，且耐電壓變得特別高而極大化。若上下脫離該範圍，則雖然作為絕對值為低ESR及高耐電壓，但與該範圍相比ESR增加，且與該範圍相比耐電壓降低。

關於固體電解質層中的導電性高分子的重量調整，只要調整分散或溶解於導電性高分子液中的導電性高分子的量、或者分散介質或溶媒的量即可。關於實際上包含於固體電解質層中的導電性高分子的重量，首先，於固體電解質層形成前後測量電容器元件的重量並計算差分。然後，只要根據差分值、及導電性高分子液中所含的導電性高分子的濃度來計算固體電解質層中所含的導電性高分子的重量即可。另外，亦可對固體電解電容器進行分解，僅提取導電性高分子。

於此種固體電解質層中，作為共軛系高分子，可無特別限定地使用公知者。例如可列舉：聚吡咯、聚噻吩、聚呋喃、聚苯胺、聚乙炔、聚伸苯、聚伸苯伸乙烯（polyphenylene vinylene）、多並苯（polyacene）、聚噻吩伸乙烯等。該些共軛系高分子可單獨使用，亦可組合兩種以上，進而亦可為兩種以上單體的共聚物。

於所述共軛系高分子中，較佳為噻吩或其衍生物聚合而成的共軛系高分子，較佳為3,4-伸乙基二氧噻吩（即2,3-二氫噻吩並[3,4-b][1,4]二噁英）、3-烷基噻吩、3-烷氧基噻吩、3-烷基-4-烷氧基噻吩、3,4-烷基噻吩、3,4-烷氧基噻吩或該些的衍生物聚合而成的共軛系高分子。作為噻吩衍生物，較佳為選自於3位及4位具有取代基的噻吩中的化合物，噻吩環的3位及4位的取代基可與3位及4位的碳一同形成環。烷基或烷氧基的碳數適合為1～16。

尤其是特佳為被稱為EDOT的3,4-伸乙基二氧噻吩的聚合物，即被稱為PEDOT的聚(3,4-伸乙基二氧噻吩)。另外，亦可於3,4-伸乙基二氧噻吩上加成取代基。例如，亦可使用加成了碳數為1～5的烷基作為取代基的烷基化伸乙基二氧噻吩。作為烷基化伸乙基二氧噻吩，例如可列舉：甲基化伸乙基二氧噻吩（即2-甲基-2,3-二氫-噻吩並〔3,4-b〕〔1,4〕二噁英）、乙基化伸乙基二氧噻吩（即2-乙基-2,3-二氫-噻吩並〔3,4-b〕〔1,4〕二噁英）、丁基化伸乙基二氧噻吩（即2-丁基-2,3-二氫-噻吩並〔3,4-b〕〔1,4〕二噁英）、2-烷基-3,4-伸乙基二氧噻吩等。

摻雜劑可無特別限定地使用公知者。摻雜劑可單獨使用，亦可將兩種以上組合使用。另外，亦可使用高分子或單量體。例如，作為摻雜劑，可列舉：聚陰離子、硼酸、硝酸、磷酸等無機酸；乙酸、草酸、檸檬酸、酒石酸、方酸（squaric acid）、玫棕酸（rhodizonic acid）、克酮酸（croconic acid）、水楊酸、對甲苯磺酸、1,2-二羥基-3,5-苯二磺酸、甲磺酸、三氟甲磺酸、硼合二水楊酸（borodisalicylic acid）、雙草酸硼酸、磺醯基醯亞胺酸、十二烷基苯磺酸、丙基萘磺酸、丁基萘磺酸等有機酸。

聚陰離子例如是經取代或未經取代的聚伸烷基、經取代或未經取代的聚伸烯基、經取代或未經取代的聚醯亞胺、經取代或未經取代的聚醯胺、經取代或未經取代的聚酯，可列舉僅包含具有陰離子基的結構單元的聚合物、包含具有陰離子基的結構單元及不具有陰離子基的結構單元的聚合物。具體而言，作為聚陰離子，可列舉：聚乙烯磺酸、聚苯乙烯磺酸、聚烯丙基磺酸、聚丙烯酸磺酸、聚甲基丙烯酸磺酸、聚(2-丙烯醯胺-2-甲基丙磺酸)、聚異戊二烯磺酸、聚丙烯酸、聚甲基丙烯酸、聚馬來酸等。

導電性高分子液的溶媒、即固體電解質層內的殘留溶媒只要分散或溶解導電性高分子即可，較佳為水或水與有機溶媒的混合物。作為有機溶媒，可列舉：極性溶媒、醇類、酯類、烴類、碳酸酯化合物、醚化合物、鏈狀醚類、雜環化合物、腈化合物等。

作為極性溶媒，可列舉：N-甲基-2-吡咯啶酮、N,N-二甲基甲醯胺、N,N-二甲基乙醯胺、二甲基亞碸等。作為醇類，可列舉：甲醇、乙醇、丙醇、丁醇等。作為酯類，可列舉：乙酸乙酯、乙酸丙酯、乙酸丁酯等。作為烴類，可列舉：己烷、庚烷、苯、甲苯、二甲苯等。作為碳酸酯化合物，可列舉碳酸伸乙酯、碳酸伸丙酯等。作為醚化合物，可列舉二噁烷、二乙醚等。作為鏈狀醚類，可列舉：乙二醇二烷基醚、丙二醇二烷基醚、聚乙二醇二烷基醚、聚丙二醇二烷基醚等。作為雜環化合物，可列舉3-甲基-2-噁唑啶酮等。作為腈化合物，可列舉：乙腈、戊二腈、甲氧基乙腈、丙腈、苯甲腈等。

向導電性高分子液中的添加劑可列舉：多元醇、有機黏合劑、界面活性劑、分散劑、消泡劑、偶合劑、抗氧化劑、紫外線吸收劑等。作為多元醇，可列舉：山梨糖醇、乙二醇、丙二醇、丁二醇、戊二醇、己二醇、庚二醇、辛二醇、二乙二醇、三乙二醇、聚氧伸烷基二醇、甘油、聚甘油、聚氧伸烷基甘油、木糖醇、赤藻糖醇、甘露醇、二季戊四醇、季戊四醇、環丁碸、甲基環丁碸或該些的兩種以上的組合。

作為構成此種導電性高分子液的溶媒、添加劑或該些的兩者，較佳為具有羥基等親水性基或親水性分子的化合物。作為具有羥基的化合物，例如可列舉乙二醇及甘油等多元醇。藉由具有羥基的化合物，會引起導電性高分子的高階結構的變化，可獲得固體電解電容器的ESR減少或耐電壓提高效果。另外，多元醇的沸點高，殘留於電解質層中，容易構成固體電解質層。

（液狀成分）液狀成分是驅動用電解液或驅動用電解液的溶媒部。作為驅動用電解液的溶媒，可列舉質子性的有機極性溶媒或非質子性的有機極性溶媒，可單獨或組合兩種以上。

作為溶媒的質子性的有機溶媒可列舉一元醇類、多元醇類及氧基醇化合物類等。作為一元醇類，可列舉：乙醇、丙醇、丁醇、戊醇、己醇、環丁醇、環戊醇、環己醇、苄醇等。作為多元醇類及氧基醇化合物類，可列舉：乙二醇、二乙二醇、丙二醇、甘油、甲基溶纖劑、乙基溶纖劑、甲氧基丙二醇、二甲氧基丙醇、聚甘油、聚乙二醇或聚氧乙烯甘油、聚丙二醇等多元醇的環氧烷加成物等。

作為溶媒的非質子性的有機極性溶媒可列舉碸系、醯胺系、內酯類、環狀醯胺系、腈系、亞碸系等作為代表。作為碸系，可列舉：二甲基碸、乙基甲基碸、二乙基碸、環丁碸、3-甲基環丁碸、2,4-二甲基環丁碸等。作為醯胺系，可列舉：N-甲基甲醯胺、N,N-二甲基甲醯胺、N-乙基甲醯胺、N,N-二乙基甲醯胺、N-甲基乙醯胺、N,N-二甲基乙醯胺、N-乙基乙醯胺、N,N-二乙基乙醯胺等。作為內酯類、環狀醯胺系，可列舉：γ-丁內酯、γ-戊內酯、δ-戊內酯、N-甲基-2-吡咯啶酮、碳酸伸乙酯、碳酸伸丙酯、碳酸伸丁酯、碳酸伸異丁酯等。作為腈系，可列舉：乙腈、3-甲氧基丙腈、戊二腈等。作為亞碸系，可列舉二甲基亞碸等。

於在液狀成分中添加驅動用電解液的溶質的情況下，溶質為陰離子成分及陽離子成分。溶質典型而言為有機酸的鹽、無機酸的鹽、或有機酸與無機酸的複合化合物的鹽，可單獨使用或組合使用兩種以上。亦可將作為陰離子的酸及作為陽離子的鹼分別添加於溶媒中。

作為溶質而成為陰離子成分的有機酸可列舉：草酸、琥珀酸、戊二酸、庚二酸、辛二酸、癸二酸、鄰苯二甲酸、間苯二甲酸、對苯二甲酸、馬來酸、己二酸、苯甲酸、甲苯酸、庚酸、丙二酸、1,6-癸烷二羧酸、1,7-辛烷二羧酸、壬二酸、十一烷二酸、十二烷二酸、十三烷二酸、第三丁基己二酸、11-乙烯基-8-十八烯二酸、間苯二酚酸、均苯三酚酸、五倍子酸、龍膽酸、原兒茶酸、兒茶酚甲酸、偏苯三甲酸、均苯四甲酸等羧酸、或苯酚類、磺酸。

另外，作為無機酸，可列舉：硼酸、磷酸、亞磷酸、次磷酸、碳酸、矽酸等。作為有機酸與無機酸的複合化合物，可列舉：硼二水楊酸、硼二草酸、硼二乙醇酸、硼二丙二酸、硼二琥珀酸、硼二己二酸、硼二壬二酸、硼二苯甲酸、硼二馬來酸、硼二乳酸、硼二蘋果酸、硼二酒石酸、硼二檸檬酸、硼二鄰苯二甲酸、硼二(2-羥基)異丁酸、硼二間苯二酚酸、硼二甲基水楊酸、硼二萘甲酸、硼二苦杏仁酸及硼二(3-羥基)丙酸等。

另外，作為有機酸、無機酸、以及有機酸與無機酸的複合化合物中的至少一種鹽，例如可列舉：銨鹽、四級銨鹽、四級化脒鎓鹽、胺鹽、鈉鹽、鉀鹽等。作為四級銨鹽的四級銨離子，可列舉：四甲基銨、三乙基甲基銨、四乙基銨等。作為四級化脒鎓，可列舉：乙基二甲基咪唑啉鎓、四甲基咪唑啉鎓等。作為胺鹽，可列舉：一級胺、二級胺、三級胺的鹽。作為一級胺，可列舉：甲基胺、乙基胺、丙基胺等，作為二級胺，可列舉：二甲基胺、二乙基胺、乙基甲基胺、二丁基胺等，作為三級胺，可列舉：三甲基胺、三乙基胺、三丁基胺、乙基二甲基胺、乙基二異丙基胺等。

進而，亦可於電解液中添加其他添加劑。作為添加劑，可列舉：聚乙二醇或聚氧乙烯甘油等多元醇的環氧烷加成物、硼酸與多糖類（甘露醇、山梨糖醇等）的錯合化合物、硼酸與多元醇的錯合化合物、硼酸酯、硝基化合物（鄰硝基苯甲酸、間硝基苯甲酸、對硝基苯甲酸、鄰硝基苯酚、間硝基苯酚、對硝基苯酚、對硝基苄醇等）、磷酸酯等。該些可單獨使用，亦可將兩種以上組合使用。

（隔板）隔板可列舉牛皮紙、馬尼拉麻（Manila hemp）、西班牙草（esparto）、麻（hemp）、嫘縈等纖維素及該些的混合紙、聚對苯二甲酸乙二酯、聚對苯二甲酸丁二酯、聚萘二甲酸乙二酯、該些的衍生物等聚酯系樹脂、聚四氟乙烯系樹脂、聚偏二氟乙烯系樹脂、維尼綸（vinylon）系樹脂、脂肪族聚醯胺、半芳香族聚醯胺、全芳香族聚醯胺等聚醯胺系樹脂、聚醯亞胺系樹脂、聚乙烯樹脂、聚丙烯樹脂、三甲基戊烯樹脂、聚苯硫醚樹脂、丙烯酸樹脂、聚乙烯基醇樹脂等，該些樹脂可單獨使用或者混合使用。 [實施例]

以下，基於實施例更詳細地說明本發明。再者，本發明並不限定於下述實施例。

（實施例1-實施例8）以如下方式製作實施例1至實施例8的固體電解電容器。實施例1至實施例8的固體電解電容器為非混合型，電解質層中不含液狀成分。

首先，兩電極體設為長條帶形狀的鋁箔。於陽極箔的兩面藉由直流蝕刻而形成隧道狀的坑。另外，於陽極箔藉由化學轉化處理而形成電介質皮膜。於化學轉化處理中，使施加電壓達到650 V。關於陰極箔，於兩面藉由交流蝕刻而形成坑，藉由化學轉化處理以3 Vfs的化學轉化電壓形成氧化皮膜。於兩電極體上連接引線，介隔馬尼拉麻製的隔板使兩電極體相向地捲繞。然後，藉由硼酸銨水溶液實施修復化學轉化。

接著，於將電容器元件浸漬於導電性高分子液中且將導電性高分子液含浸於電容器元件中後，於110℃下對電容器元件進行乾燥。使作為導電性高分子的摻雜有聚苯乙烯磺酸的聚乙烯二氧噻吩（PEDOT/聚苯乙烯磺酸（polystyrene sulfonic acid，PSS））分散於導電性高分子液中。導電性高分子液的溶媒是90 wt%的水及10 wt%的乙二醇的混合液。

藉此，於電容器元件內形成固體電解質層。此處，實施例1至實施例8的固體電解質層內的導電性高分子的重量不同。導電性高分子的重量是相對於電容器元件的每單位體積而言的重量，以下簡稱為導電性高分子重量。導電性高分子重量藉由分散或溶解於導電性高分子液中的PEDOT/PSS的濃度而進行調整。

如此，實施例1至實施例8的固體電解電容器除了導電性高分子重量以外，於相同的結構、相同的組成、相同的製造方法及相同的製造條件下製作。

（耐電壓及ESR）對實施例1至實施例8的固體電解電容器的耐電壓進行測定。耐電壓的測定方法如下所示。即，於105℃下向固體電解電容器施加電壓。開始電壓為200 V，使施加電壓每10秒升壓各1 V。然後，將通入固體電解電容器的電流達到1 mA時的電壓作為耐電壓。

另外，對實施例1至實施例8的固體電解電容器的ESR進行測定。耐電壓的測定方法如下所示。ESR是使用NF迴路設計（NF CORPORATION）股份有限公司製造的LCR儀於室溫下進行測定。測定頻率為100 kHz，交流振幅為0.5 Vms的正弦波。

將耐電壓及ESR的測定結果與實施例1至實施例8的導電性高分子重量一起示於下表1中。表1中，導電性高分子重量表示為相對於元件的每單位體積而言的導電性高分子量。（表1）

導電性高分子量（電解質層：僅固體電解質層）
	實施例1	實施例2	實施例3	實施例4	實施例5	實施例6	實施例7	實施例8
相對於元件的每單位體積而言的導電性高分子量[mg/cm ³]	1.2	2.0	3.7	6.2	8.6	9.0	10.3	11.0
耐電壓[V]	568	568	568	558	553	515	403	331
ESR[Ω/100 kHz]	14.870	7.526	3.825	2.829	1.526	1.356	4.064	6.021

如表1所示，導電性高分子重量是換算成相對於電容器元件的每單位體積而言的重量（mg/cm ³），自1.2 mg/cm ³至11.0 mg/cm ³為止，以實施例1至實施例8取固有值的方式變化。再者，各導電性高分子重量藉由自浸漬於導電性高分子液中後及乾燥前的電容器元件的重量中減去浸漬前的電容器元件的重量並將差分值乘以PEDOT/PSS的濃度來計算。

基於該表1，將導電性高分子重量與耐電壓的關係、以及導電性高分子重量與ESR的關係示於圖1的圖表中。圖1中，黑色的繪圖為耐電壓，白色的繪圖為ESR。再者，ESR用對數表示。

如表1及圖1所示，關於耐電壓，若導電性高分子重量為至11.0 mg/cm ³為止的整個範圍，則耐電壓超過200 V。特別是，至9.0 mg/cm ³為止耐電壓維持超過500 V的高水準。另外，在至11.0 mg/cm ³為止的整個範圍內ESR良好，特別是2.0 mg/cm ³的ESR與1.2 mg/cm ³相比降低了近一半。而且，自6.2 mg/cm ³至9.0 mg/cm ³，ESR極小化，但在10.3 mg/cm ³以後，雖然作為絕對值良好，但與8.6 mg/cm ³至9.0 mg/cm ³的範圍相比，急劇上升。

如此，若導電性高分子重量為11 mg/cm ³以下，則固體電解電容器兼具低ESR及高耐電壓。另外，若導電性高分子重量為2 mg/cm ³以上且11 mg/cm ³以下，則非混合型固體電解電容器兼具更低的ESR及高耐電壓。另外，若導電性高分子重量為6.2 mg/cm ³以上且9.0 mg/cm ³以下，則正好可獲得極大化的耐電壓及極小化的ESR此兩者。

（實施例9-實施例17）進而，製作實施例9至實施例17的固體電解電容器。實施例9至實施例17的固體電解電容器為混合型，電解質層包含固體電解質層及液狀成分。液狀成分為59.4 wt%的乙二醇、39.6 wt%的聚乙二醇及1 wt%的壬二酸銨。聚乙二醇的平均分子量為1000。使液狀成分含浸於電容器元件中。除了導電性高分子重量以外，其他的相同結構、相同組成、相同製造方法及相同製造條件與實施例1至實施例8相同。

（耐電壓及ESR）對實施例9至實施例17的固體電解電容器的耐電壓進行測定。耐電壓及ESR的測定方法及條件與實施例1至實施例8相同。各導電性高分子重量的確認方法亦與實施例1至實施例8相同。

將耐電壓及ESR的測定結果與實施例9至實施例17的導電性高分子重量一起示於下表2中。表2中，導電性高分子重量表示為相對於元件的每單位體積而言的固體電解質量。（表2）

導電性高分子量（電解質層：固體電解質層+液狀成分）
	實施例 9	實施例10	實施例11	實施例12	實施例13	實施例14	實施例15	實施例16	實施例17
相對於元件的每單位體積而言的導電性高分子量[mg/cm ³]	1.2	2.0	3.7	6.2	8.6	9.0	9.5	10.3	11.0
耐電壓[V]	571	552	535	534	549	532	421	356	312
ESR[Ω/100 kHz]	8.482	4.826	3.258	2.158	1.847	2.012	2.803	3.478	4.023

如表2所示，導電性高分子重量是換算成相對於電容器元件的每單位體積而言的重量（mg/cm ³），自1.2 mg/cm ³至11 mg/cm ³為止，以實施例9至實施例17取固有值的方式變化。基於該表2，將導電性高分子重量與耐電壓的關係、以及導電性高分子重量與ESR的關係示於圖2的圖表中。圖2中，黑色的繪圖為耐電壓，白色的繪圖為ESR。再者，ESR用對數表示。

如表2及圖2所示，關於耐電壓，若導電性高分子重量為至11.0 mg/cm ³為止的整個範圍，則耐電壓超過200 V。特別是，至9.0 mg/cm ³為止耐電壓維持超過500 V的高水準。另外，在至11.0 mg/cm ³為止的整個範圍內ESR良好，特別是2.0 mg/cm ³的ESR與1.2 mg/cm ³相比降低了近一半。而且，自6.2 mg/cm ³至9.0 mg/cm ³，ESR極小化。

如此，固體電解電容器即便是混合型，若導電性高分子重量為11 mg/cm ³以下，則亦兼具低ESR及高耐電壓。另外，即便是混合型，若導電性高分子重量為2 mg/cm ³以上且11 mg/cm ³以下，則亦兼具更低的ESR及高耐電壓，若導電性高分子重量為6.2 mg/cm ³以上且9.0 mg/cm ³以下，則正好可獲得極大化的耐電壓及極小化的ESR此兩者。

無

圖1是表示實施例1至實施例8的導電性高分子的重量與耐電壓的關係、以及導電性高分子的重量與ESR的關係的圖表。圖2是表示實施例9至實施例17的導電性高分子的重量與耐電壓的關係、以及導電性高分子的重量與ESR的關係的圖表。

Claims

一種固體電解電容器，其特徵在於，包括具有陽極箔、陰極體及電解質的電容器元件，所述陽極箔藉由隧道狀的蝕刻坑而表面被擴面化，於表面具有電介質皮膜，所述陰極體與所述陽極箔相向，所述電解質包括包含導電性高分子的固體電解質層，所述導電性高分子的重量相對於所述電容器元件的每單位體積而為11 mg/cm ³以下。
如請求項1所述的固體電解電容器，其中，所述導電性高分子的重量相對於所述電容器元件的每單位體積而為2 mg/cm ³以上且11 mg/cm ³以下。
如請求項1所述的固體電解電容器，其中，所述導電性高分子的重量相對於所述電容器元件的每單位體積而為6.2 mg/cm ³以上且9.0 mg/cm ³以下。
如請求項1至3中任一項所述的固體電解電容器，其中，包含填充於所述電容器元件的空隙中的液狀成分。
如請求項1至3中任一項所述的固體電解電容器，其中，所述固體電解質層包含分散或溶解所述導電性高分子的導電性高分子液內的所述導電性高分子及溶媒的一部分或全部而成。
如請求項5所述的固體電解電容器，其中，所述固體電解質層包含具有羥基的化合物。