[发明专利]电解质电容器的制备方法

说明书

发明领域

本发明涉及具有高标称电压、低等效串联电阻和低剩余电流的电解质电容器的制备方法，由该方法制得的电解质电容器及所述电解质电容器的应用。

背景技术

市售固体电解质电容器通常包括：多孔金属电极、金属表面上的氧化物层、结合在多孔结构内的导电固体、外部电极(接头)如银层以及电接头和封套(encapsulation)

固体电解质电容器的例子有用电荷转移复合物、或软锰矿或聚合物固体电解质制备的钽、铝、铌和铌氧化物电容器。使用多孔主体的优点在于，高的表面积产生非常高的电容密度，即可在小空间内实现高电容。

π-共轭聚合物由于具有高的导电性而尤其适合用作固体电解质。π-共轭聚合物也称为导电聚合物或合成金属。因为聚合物在加工性能、重量以及通过化学修饰有目的地调节性质方面优于金属，所以它们在经济上的重要性日益突出。已知的π-共轭聚合物的例子有：聚吡咯、聚噻吩、聚苯胺、聚乙炔、聚亚苯基和聚(p-亚苯基-亚乙烯基)，尤其重要的是聚噻吩，其中工业上应用的为聚-3，4-(亚乙基-1，2-二氧代)噻吩，常常也称为聚(3，4-亚乙基二氧代噻吩)，因为其氧化形式具有非常高的导电性。

电子领域的技术发展越来越需要具有非常低的等效串联电阻(ESR)的固体电解质电容器。其原因在于逻辑电压降低、集成密度提高和集成电路中的循环频率增加等。而且，低ESR还能降低能耗，尤其适用于利用电池工作的应用。所以，人们希望尽可能降低固体电解质电容器的ESR。

欧洲专利说明书EP-A-340 512描述了从3，4-亚乙基-1，2-二氧代噻吩制备固体电解质以及通过氧化聚合反应制备的其阳离子聚合物在电解质电容器中作为固体电解质的应用。聚(3，4-亚乙基二氧代噻吩)在固体电解质电容器中用作二氧化锰或电荷转移复合物的替代品，由于其较高的导电性而能够降低等效串联电阻并改善频率性质。

采用化学原位聚合反应的方法其类似方法的缺点在于，不能产生具有高标称电压、低ESR和低剩余电流的固体电解质电容器。

聚合物固体电解质沉积之后，通常必须再形成电容器的氧化物层，以获得低剩余电流，如EP-A 899 757所述。为此，将电容器浸渍到电解液中，施加对应于氧化物薄膜的阳极化电压的电压。

在最低具有16伏标称电压的聚合物电解质电容器的制备过程中，随着标称电压的增加，再形成氧化物层变得越发困难，  而最低标称电压为25伏时，要再形成氧化物层将难免严重损害ESR。在弱条件下进行再形成过程，即在远低于阳极化电压下进行再形成是一种解决办法。但是，这将导致电容器的可靠性降低。

电容器的击穿电压(击穿电压)是对可靠性的一种量度。击穿电压是指，电容器的电介质(氧化物层)不再能抵抗电场强度而在阳极和阴极之间放电，从而导致电容器短路的电压。击穿电压越高，电介质的质量越好，因而电容器也越可靠。电容器的击穿电压越高，可采用的标称电压也越高。

在低标称电压的聚合物电容器中，击穿电压接近阳极化电压，因而远高于标称电压，标称电压通常比阳极化电压低2-4倍。但是，在高标称电压的聚合物固体电解质电容器中，由于再形成期间的上述问题，击穿电压下降到显著低于阳极化电压。结果，电容器的可靠性降低。因此，人们希望增加击穿电压，从而增加聚合物固体电解质电容器的可靠性。

电子器件，例如汽车电子或电源元件中的滤压片等许多应用领域都需要使用高度可靠的具有高标称电压、低ESR和剩余电流的固体电解质电容器。

因此，需要具有高标称电压、低等效串联电阻(ESR)、低剩余电流的固体电解质电容器的合适的制备方法。

因此，本发明的目的是提供所述方法及经该方式改进的电容器。

我们意外地发现，使用包含平均粒径为1-100nm的导电聚合物颗粒的分散体来形成固体电解质，可得到所述电容器。

意外地，如果使用这些颗粒，就需要进行氧化物薄膜再形成步骤，相应地电容器将具有非常低的剩余电流。

发明内容

因此，本发明提供了电解质电容器的制备方法，所述方法至少包括以下步骤：

a)电极材料的多孔电极体(2)经阳极氧化反应，形成覆盖电极材料表面的电介质(3)。

b)在多孔主体上施加分散体A)，所述多孔主体至少包括电极材料的多孔电极体(2)和电介质(3)，所述分散体A)至少包含导电聚合物的颗粒B)和分散剂D)，

c)为形成完全或部分覆盖电介质表面的固体电解质(4)，至少部分地去除和/或固化分散剂D)，