[发明专利]导电性聚合物溶液及其制备方法，导电性聚合物材料，以及使用所述导电性聚合物材料的固体电解电容器及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及导电性聚合物溶液及其制备方法，导电性聚合物材料，以及使用所述导电性聚合物材料的固体电解电容器及其制备方法。更具体地，本发明涉及含有碳材料的导电性聚合物溶液，具有高导电率的导电性聚合物材料，以及使用所述导电性聚合物材料的固体电解电容器和用于制备所述固体电解电容器的方法，所述固体电解电容器具有低的等效串联电阻(在下文中，称为ESR)而不增加泄露电流。

背景技术

导电性有机材料被用于抗静电材料、电磁屏蔽材料、压缩器和电化学电容器的电极、染料增感太阳能电池和有机薄膜太阳能电池等的电极，电致发光显示器的电极等。作为导电性有机材料，已知通过将吡咯、噻吩、3，4-亚乙二氧基噻吩、苯胺等聚合获得的导电性聚合物。

导电性聚合物通常在市场中作为其中将导电性聚合物分散或熔融在水性溶剂或有机溶剂中的导电性聚合物溶液提供，并且将溶剂在使用时移除，并且使用导电性聚合物材料。在近年来，需要具有更高的导电率的导电性聚合物材料，并且进行了多种研究。

而且，开发了通过下列方法获得的固体电解电容器：在阀金属如钽或铝的多孔体上通过阳极氧化方法形成电介质氧化物膜，并且其后在该氧化物膜上形成导电性聚合物层以用作固体电解质层。

用于形成成为固体电解电容器的固体电解质层的导电性聚合物层的方法的实例包括用于将单体通过化学氧化和电解氧化聚合的方法和用于使用导电性聚合物溶液形成导电性聚合物层的方法。作为成为导电性聚合物层的导电性聚合物材料，已知吡咯、噻吩、3，4-亚乙二氧基噻吩、苯胺等的聚合物。

因为固体电解电容器具有比其中使用二氧化锰作为固体电解质层的电容器的ESR更低的ESR，开始将其用于多种目的。近年来，随着电子器件的尺寸减小和重量降低以及集成电路的更高频率，需要具有小尺寸、大电容和小损耗的固体电解电容器，并且对于进一步降低ESR的研究尚在进行。

专利文献1公开了，在其中将导电性聚合物膜层压在其中将氧化物膜形成在阀金属上的元件上的固体电解电容器中，涂布含有碳的导电性聚合物溶液以在至少表面部分上提供导电性聚合物膜，并且从而可以提高固体电解电容器的性质如tanδ和泄露电流。

专利文献2公开了具有出色的导电性和耐热性的固体电解质层可以通过使用含有导电混合物的导电组合物通过简单的步骤如涂布和干燥形成，所述导电混合物含有含氰基聚合物化合物和π共轭导电性聚合物和导电填充剂。

专利文献3公开了ESR可以通过具有以下电容器元件降低而不改变泄露电流，其中依次层叠阳极主体、形成在阳极的表面上的电介质涂布膜、形成在电介质涂布膜上的导电性聚合物层，以及形成在导电性聚合物层上的含有导电基体和碳纳米管的混合物层，并且可以获得具有高可靠性的固体电解电容器。

专利文献4公开了含有胶体导电性聚合物和碳的混合物的组合物，通过所述组合物可以形成涂层，用于制备所述组合物的方法，以及所述组合物用于双电层电容器的用途。其公开了用于将胶体导电性聚合物与碳材料混合的方法，所述碳材料通过球磨等细粉化作为预处理，并且之后混合，所述碳材料预先分散在介质如水或有机溶剂中并且加入至导电性聚合物的胶体分散液，或其在球磨中在导电性聚合物的胶体分散液的存在下分散。所公开的是所述组合物可以通过该方法重复制备。

专利文献5公开了关于含有π共轭导电性聚合物、聚阴离子、导电炭黑、溶剂的导电性聚合物溶液的技术，其中当π共轭导电性聚合物和聚阴离子的总量为100质量％时，导电炭黑的含量为0.01至10质量％。它公开了通过该导电性聚合物溶液可以提供适合用于触摸板用电极片的透明电极的具有出色的透明性的导电涂布膜。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：JP9-320902A

专利文献2：JP2005-206657A

专利文献3：JP2010-153454A

专利文献4：JP2007-529586A

专利文献5：JP2009-93873A

发明概述

本发明所解决的问题

然而，在专利文献1、2、3和4中公开的方法中，使用导电性聚合物如聚苯胺并且使用质子酸或低分子有机磺酸作为对其的掺杂剂。在这些情况下，难以将碳材料稳定均匀地分散在导电性聚合物溶液中。此外，在通过将导电性聚合物溶液与碳材料物理混合的方法中，如专利文献4中所公开的方法中，例如，必须将碳材料细粉化以控制碳材料的粒径，这使得生产过程复杂化。