DE69514052T2 - Festelektrolytkondensator mit leitendem Polymer als Festelektrolyt und Herstellungsverfahren - Google Patents

Festelektrolytkondensator mit leitendem Polymer als Festelektrolyt und Herstellungsverfahren

Info

Publication number
DE69514052T2
DE69514052T2 DE69514052T DE69514052T DE69514052T2 DE 69514052 T2 DE69514052 T2 DE 69514052T2 DE 69514052 T DE69514052 T DE 69514052T DE 69514052 T DE69514052 T DE 69514052T DE 69514052 T2 DE69514052 T2 DE 69514052T2
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
oxidizing agent
pyrrole
polypyrrole
electrolytic capacitor
solid electrolytic
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
DE69514052T
Other languages
English (en)
Other versions
DE69514052D1 (de
Inventor
Kosuke Amano
Takashi Fukaumi
Hitoshi Ishikawa
Atsushi Kobayashi
Masaharu Satoh
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Tokin Corp
Original Assignee
NEC Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by NEC Corp filed Critical NEC Corp
Application granted granted Critical
Publication of DE69514052D1 publication Critical patent/DE69514052D1/de
Publication of DE69514052T2 publication Critical patent/DE69514052T2/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01GCAPACITORS; CAPACITORS, RECTIFIERS, DETECTORS, SWITCHING DEVICES, LIGHT-SENSITIVE OR TEMPERATURE-SENSITIVE DEVICES OF THE ELECTROLYTIC TYPE
    • H01G9/00Electrolytic capacitors, rectifiers, detectors, switching devices, light-sensitive or temperature-sensitive devices; Processes of their manufacture
    • H01G9/004Details
    • H01G9/022Electrolytes; Absorbents
    • H01G9/025Solid electrolytes
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01GCAPACITORS; CAPACITORS, RECTIFIERS, DETECTORS, SWITCHING DEVICES, LIGHT-SENSITIVE OR TEMPERATURE-SENSITIVE DEVICES OF THE ELECTROLYTIC TYPE
    • H01G9/00Electrolytic capacitors, rectifiers, detectors, switching devices, light-sensitive or temperature-sensitive devices; Processes of their manufacture
    • H01G9/004Details
    • H01G9/02Diaphragms; Separators
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01GCAPACITORS; CAPACITORS, RECTIFIERS, DETECTORS, SWITCHING DEVICES, LIGHT-SENSITIVE OR TEMPERATURE-SENSITIVE DEVICES OF THE ELECTROLYTIC TYPE
    • H01G11/00Hybrid capacitors, i.e. capacitors having different positive and negative electrodes; Electric double-layer [EDL] capacitors; Processes for the manufacture thereof or of parts thereof
    • H01G11/22Electrodes
    • H01G11/30Electrodes characterised by their material
    • H01G11/48Conductive polymers
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01GCAPACITORS; CAPACITORS, RECTIFIERS, DETECTORS, SWITCHING DEVICES, LIGHT-SENSITIVE OR TEMPERATURE-SENSITIVE DEVICES OF THE ELECTROLYTIC TYPE
    • H01G11/00Hybrid capacitors, i.e. capacitors having different positive and negative electrodes; Electric double-layer [EDL] capacitors; Processes for the manufacture thereof or of parts thereof
    • H01G11/54Electrolytes
    • H01G11/56Solid electrolytes, e.g. gels; Additives therein

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Polyoxymethylene Polymers And Polymers With Carbon-To-Carbon Bonds (AREA)

Description

    HINTERGRUND DER ERFINDUNG (1) Gebiet der Erfindung
  • Die vorliegende Erfindung betrifft Festelektrolytkondensatoren, die leitende Polymerverbindungen als Festelektrolyt aufweisen, und Verfahren zum Herstellen derselben, und insbesondere Festelektrolytkondensatoren, die leitendes Polypyrrol in Form von Körnern mit mittleren Korngrößen, die nicht größer als 0,2 um sind, als das Festelektrolyt aufweisen und hohe Kapazitätswirkungsgradfaktoren (Bedeckungsfähigkeit) und ausgezeichnete Frequenzcharakteristiken aufweisen, und Verfahren zum Herstellen derselben.
  • (2) Beschreibung des Standes der Technik
  • Zusammen mit Fortschritten in Wissenschaft und Technik besteht eine Notwendigkeit, elektronische Einrichtungen zu verkleinern, und in bezug auf Kondensatoren besteht eine wachsende Nachfrage nach einem Festelektrolytkondensator mit großer Kapazität, der ausgezeichnete Frequenzcharakteristiken bis zum Hochfrequenzbereich aufweist.
  • Ein üblicher Festelektrolytkondensator hat einen Aufbau, der eine erste Elektrode (Anodenelektrode), die durch einen porösen Körper eines Ventilwirkungsmetalls, wie z. B. Tantal oder Aluminium gebildet ist, und eine zweite Elektrode (Kathodenelektrode) aufweist, die durch ein Festelektrolyt gebildet wird, das auf der Oberfläche eines Oxidfilms ausgebildet ist, der als Dielektrikum auf dem porösen Metallkörper ausgebildet ist. Das Festelektrolyt des Kondensators muß zwei Funktionen haben, d. h. eine Funktion, elektrisch das gesamte Dielektrikum innerhalb des porösen Metallkörpers und die Elektrodenzuleitungen zu verbinden, und die Funktion, elektrische Kurzschlüsse zu heilen, die sich aufgrund von Defekten im dielektrischen Oxidfilm entwickeln. Konventionell sind Mangandioxid, 7,7',8,8'-Tetracyanchinodimethan- Komplexsalz, leitendes Polypyrrol usw. als Festelektrolyt verwendet worden. Unter diesen Verbindungen hat leitendes Polypyrrol besonders ausgezeichnete Frequenzcharakteristiken, da seine Leitfähigkeit im Vergleich mit anderen Festelektrolyten hoch ist. Die japanische Patentanmeldung Kokoku Veröffentlichung Nr. Hei 4-56445 zeigt einen Festelektrolytkondensator, der Polypyrrol oder sein Alkyl-Substitutionsprodukt als Festelektrolyt aufweist, und lehrt ein Verfahren der Herstellung durch elektrolytische Polymerisation von Pyrrol und Eintauchen in eine Polypyrrol-Lösung. Auch gibt es einen Bericht über ein Verfahren der Pyrrolpolymerisation unter Verwendung eines Oxidationsmittels wie z. B. Eisen(III)-Salz für die Polypyrrolsynthese. Weiter zeigt Walker et al., "Journal of Polymer Science, Teil A, Polymer Chemistry", Band 26, 1988, Seite 1285 Beispiele von Pyrrolpolymerisation unter Verwendung von Eisen(III)-Dodecylbenzol-Sulfonsäure als Oxidationsmittel. Weiter zeigt die japanische Patentanmeldung Kokai Veröffentlichung Nr. Hei 3-46214 ein Verfahren zum Herstellen von Festelektrolytkondensatoren unter Verwendung eines Polypyrrolsyntheseverfahrens, bei dem Eisen(III)-Dodecylbenzol-Sulfonsäure und eine Methanol-Lösung von Pyrrol bei einer Temperatur, die nicht höher ist als -30ºC, miteinander vermischt werden, wobei anschließend die Temperatur auf mehr als -20ºC für die Polymerisation erhöht wird. Diese Veröffentlichung lehrt jedoch kein besonderes Verfahren zum Erhalten eines Festelektrolytkondensators, der hohe Kapazitätswirkungsgradfaktoren hat und auch in bezug auf thermische Beanspruchung stabil ist.
  • DE-A-42 43 091 beschreibt einen Festelektrolytkondensator, dessen anodisierte Al-Elektrodenfolie mit einer Pyrrol-Lösung imprägniert ist, die ein Sulfonsäuresalz und Wasser enthält, gefolgt von einem Eintauchen in ein Oxidationsbad, das ein auf Fe(III)-beruhendes Oxidationsmittel enthält.
  • Kondensatoren, die Mangandioxid als Elektrolyt aufweisen, haben ungenügend Hochfrequenzcharakteristiken aufgrund von hohem Elektrolytwiderstand. Kondensatoren, die 7,7',8,8'- Tetracyanchinodimethan-Komplexsalz als Festelektrolyt aufweisen, haben das Problem, daß die Lötwärmewiderstandsfähigkeit aufgrund eines niedrigen Schmelzpunktes fehlt. Weiter haben Kondensatoren, dessen Festelektrolyt durch leitendes Polypyrrol gebildet ist, das durch Synthese durch ein chemisches Polymerisationsverfahren erhalten wurde, das Problem der Trennung des Festelektrolyts von der dielektrischen Oberfläche aufgrund von thermischer Beanspruchung oder wiederholter Absorption und Trocknen von Flüssigkeit, obwohl das Elektrolyt hohe Leitfähigkeit hat und eine Lötwärmewiderstandsfähigkeit besteht. Wenn das Festelektrolyt getrennt wird, wird die Kapazität des Kondensators verringert, und der äquivalente Reihenwiderstand im Hochfrequenzbereich wird erhöht, wodurch die Impedanz erhöht wird. Polypyrrol kann andererseits auch durch ein elektrolytisches Polymerisationsverfahren synthetisiert werden. Bei leitendem Polypyrrol, das durch dieses Verfahren hergestellt ist, ist jedoch der dielektrische Kapazitätswirkungsgradfaktor aufgrund von thermischer Beanspruchung o. ä. klein. Was diese Probleme anbetrifft, so zeigen die oben erwähnten Veröffentlichungen nur Anfangscharakteristiken, und das Phänomen der Trennung des Festelektrolyten von der dielektrischen Oberfläche aufgrund von thermischer Beanspruchung oder dergleichen und ein Verfahren zum Lösen dieser Probleme sind nicht gezeigt.
  • ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
  • Ein Ziel der Erfindung ist es daher, die obigen dem Stand der Technik innewohnenden Probleme zu lösen und einen Festelektrolytkondensator zu schaffen, bei dem keine Trennung des Festelektrolyts von der dielektrischen Oberfläche durch thermische Belastung oder wiederholte Feuchtigkeitsabsorption und Trocknen auftritt und der eine hohe Kapazität und eine ausgezeichnete Stabilität liefert.
  • Gemäß einem Gesichtspunkt der Erfindung wird ein Festelektrolytkondensator geschaffen, der als Elektrolyt Polypyrrol aufweist, das durch Kornform mit mittleren Korngrößen nicht größer als 0,2 um hat, das durch oxidatives Polymerisieren eines Oxidationsmittels zu erhalten ist, das aus einer Sulfonsäureverbindung als Anion und einem Metallkation besteht, das aus Ag&spplus;, Cu²&spplus;, Fe³&spplus;, Al³&spplus;, Ce&sup4;&spplus;, W&sup6;&spplus;, Cr&sup6;&spplus;, Mn&sup7;&spplus; und Sn&sup4;&spplus; ausgewählt ist, mit Pyrrol als Monomer, wobei die Polymerisation eine Polymerisationslösung verwendet, die eine Mischung aus dem Oxidationsmittel und dem Pyrrol und nicht weniger als 2 Gew.- % von Wasser enthält, wobei das Mittel die Einheit oder mehr ist. Es wurde durch die Erfinder herausgefunden, daß durch Auswählen der mittleren Korngröße, daß diese nicht größer ist als 0,2 um, es möglich ist, die oben erwähnte Aufgabe zu lösen. Dies ist ein Gesichtspunkt der Erfindung.
  • Gemäß einem anderen Gesichtspunkt schafft die Erfindung ein Verfahren, das durch die Merkmale von Anspruch 2 definiert wird.
  • Die Erfindung erfordert es, daß sich das Polypyrrol in der Form von Körnern befindet, deren Formen sind aber nicht besonders begrenzt. Wenn die mittleren Korngrößen klein und gleichförmig werden, besteht jedoch die Tendenz für die Entwicklung eines erhöhten Leckstroms im Kondensator. Daher ist ein bevorzugter Bereich der mittleren Korngrößen zwischen 0,01 und 0,2 um.
  • Bei der Ausführung der Erfindung kann irgendeine Sulfonsäureverbindung als ein das Anion darstellendes Oxidationsmittel verwendet werden, solange sie eine Sulfonsäuregruppe aufweist. Beispiele sind Alkylbenzolsulfonsäure-Ionen wie z. B. das p-Toluolsulfonsäure-Ion, Ethylbenzolsulfonsäure-lon, Octylbenzolsulfonsäure-Ion und Dodecylbenzolsulfonsäure-Ion; Naphthalinsulfonsäure-Ionen wie z. B. das β-Naphthalinsulfonsäure-lon und Butylnaphthalinsulfonsäure-Ion; organische Sulfonsäure-Ionen, z. B. das Sulfosuccinsäure-Ion und das N- Acylsulfonsäure-Ion; Alkansulfonsäure-lon von C&sub8; bis C&sub1;&sub2;; und α-Olefinsulfonsäure-Ion. Auch sind Übergangsmetall-Ionen hoher Valenz als Kationen, die die Oxidationsmittel bilden, Ag&spplus;, Cu²&spplus;, Fe³&spplus;, Al³&spplus;, Ce&sup4;&spplus;, W&sup6;&spplus;, Cr&sup6;&spplus;, Mn&sup7;&spplus; und Sn&sup4;&spplus;. Unter diesen Anionen-/Kationen-Kombinationen sind Eisen(III)-Alkylnaphtalinsulfonsäure, Kupfer(II)-Alkylnaphtalinsulfonsäure und Eisen(III)-Alkylbenzolsulfonsäure unter dem Gesichtspunkt der einfachen Herstellung von leitendem Polypyrrol mit kleiner Korngröße geeignet.
  • Bei der Erläuterung der Erfindung ist durch den Ausdruck "Pyrrol" eine Verbindung, die das Pyrrolskelett und eine Austauschgruppe am dritten, oder N-ten Ort oder eine Mischung von einer solchen Verbindung und Pyrrol gemeint. Beispiele der Substitutionsgruppe sind die Hydroxylgruppe, Acetylgruppe, Carboxylgruppe und die Alkylgruppe.
  • Erfindungsgemäß wird Polypyrrol mit dem obigen Oxidationsmittel durch das Verfahren gebildet, wie es in den Ansprüchen definiert ist. Unter dem Gesichtspunkt der Wirkungen der Erfindung wird ein Verfahren durchgeführt, in dem eine Polymerisationsreaktion in Lösung stattfindet. Beispiele solcher Verfahren sind solche, bei denen die Oxidationsmittel-Lösung und eine Pyrrol-Lösung aufeinander folgend auf die dielektrische Oberfläche des porösen Körpers zur Polymerisation aufgebracht werden, solche, bei denen das Oxidationsmittel und eine verdünnte Pyrrol-Lösung eingeführt werden, um Polymerisation unter Verwendung von Erhöhung der Konzentration mit Verdampfung des Lösungsmittels zu bewirken, und solche, bei denen das Oxidationsmittel und ein Monomer bei einer niedrigen Temperatur gemischt werden, und mit der Bedingung der unterdrückten Reaktionsgeschwindigkeit, wobei die so erhaltene Mischung auf die dielektrische Oberfläche aufgebracht wird und dann in der Temperatur für Polymerisation erhöht wird. Irgendein Lösungsmittel kann verwendet werden, solange es sowohl Pyrrol als auch das Oxidationsmittel lösen kann. Beispiele von Lösungen sind Methanol, Ethanol, Isopropylalkohol, Aceton, Methylethylketon, Diethylether, Acetonitril und Tetrahydrofuran.
  • Erfindungsgemäß wird Polypyrrol synthetisiert, indem das obige Oxidationsmittel und Pyrrol in einer polymerisierenden Lösung verwendet wird, die nicht weniger als 2 Gew.-% von Wasser enthält, mit der Bedingung, daß das Molverhältnis des Monomers zum Oxidationsmittel eins (I) ist oder mehr. Allgemein werden bei der oxidativen Polymerisation, die eine aromatische Verbindung als Monomer verwendet, zwei Mole eines Oxidationsmittels für ein Mol des Monomers benötigt. Wenn die Wirksamkeit der Herstellung des leitenden Polymers in Betracht gezogen wird, so wird angenommen, daß ein angemessenes Molverhältnis des Monomers ungefähr 0,5 in bezug auf das Oxidationsmittel sein muß. Im Verfahren der Erfindung ist das Molverhältnis des Monomers hoch, und die Polymerisationslösung enthält nicht weniger als 2 Gew.-% Wasser. So ist das synthetisierte Polypyrrol in der Form von Körnern mit mittleren Korngrößen, die nicht größer sind als 0,2 um. Es gibt keine obere Grenze im Wasseranteil der Polymerisationslösung. Der Wasseranteil kann daher ungefähr in einem Bereich bis zum Sättigungswassergehalt des Lösungsmittels ausgewählt werden.
  • KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
  • Die obigen und andere Ziele, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden aus der folgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen der Erfindung deutlich werden, die unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen erklärt wird. Es zeigen:
  • Fig. 1 eine Rasterelektronenmikroskop-Photographie eines Teils eines Festelektrolytkondensators in Beispiel 1 der Erfindung;
  • Fig. 2 eine Rasterelektronenmikroskop-Photographie eines Teils eines Festelektrolytkondensators in Vergleichsbeispiel 1;
  • Fig. 3 eine Rasterelektronenmikroskop-Photographie eines Teils eines Festelektrolytkondensators in Vergleichsbeispiel 1, die nach Wärmebehandlung des Kondensators bei 200ºC während 15 Minuten aufgenommen wurde;
  • Fig. 4 eine Darstellung, die Frequenzcharakteristiken der elektrostatischen Kapazität von Festelektrolytkondensatoren als Probe (1a) in Beispiel 1 gemäß der Erfindung und Vergleichsbeispiel (2c) in Vergleichsbeispiel 2 zeigen.
  • BEVORZUGTE AUSFÜHRUNGSFORMEN DER ERFINDUNG
  • Es soll nun die Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben werden. Insbesondere zeigt Fig. 1 die Oberflächenstruktur von Polypyrrol innerhalb eines Teilchens mit einer Oxidschicht, die nach Polymerisation erhalten wurde, die durch Eintauchen eines Tantalteilchens in eine Methanol- Lösung erreicht wurde, die durch Mischen von Eisen(III)- Dodecylbenzolsulfonsäure, Pyrrol und Wasser in Endverhältnissen von 25, 3,2 und 5 Gew.-% bei -70ºC erhalten wurde, wobei dann die Temperatur des Systems bis zu Zimmertemperatur erhöht wurde. Fig. 2 zeigt die Oberflächenstruktur von Polypyrrol innerhalb eines Teilchens mit einer Oxidschicht, die nach Polymerisation erhalten wurde, die durch Eintauchen ei nes Tantalteilchens in eine Methanol-Lösung erreicht wurde, die durch Mischen von Eisen(III)-Dodecylbenzolsulfonsäure, Pyrrol und Wasser in Verhältnissen von 25, 0,8 und 5 Gew.-% bei -70ºC erhalten wurde, wobei dann anschließend die Temperatur des Systems bis auf Zimmertemperatur erhöht wurde. Das Molverhältnis des Monomers zum Oxidationsmittel ist 2 im Falle von Fig. 1 und 0,5 in Fig. 2. In diesen Figuren können feine Tantalteilchen und eine umgebene Oxidfilmschicht beobachtet werden. Weiter wird Polypyrrol gebildet, so daß es in enger Berührung mit der Oxidschichtoberfläche ist. Es wird offensichtlich sein, daß dort, wo das Molverhältnis des Monomers zum Oxidationsmittel 2 ist, die mittleren Korngrößen von Polypyrrol nicht größer sind als 0,2 um.
  • Der Festelektrolytkondensator der Erfindung wird falls notwendig durch Anbringen von Elektroden in einem gut bekannten Verfahren fertiggestellt, in dem Silberpaste und Kohlenstoffpaste verwendet werden und dann das System geformt wird.
  • BEISPIEL 1
  • Eine Oxidationsmittel-Lösung wurde zubereitet, indem 5 Gramm destilliertes Wasser zu 95 Gramm einer Methanol-Lösung zugefügt wurden, die 31,6 Gew.-% Eisen(III)-Dodecylbenzol- Sulfonsäure enthielt, wobei dann die sich ergebende Lösung auf -70ºC abgekühlt wurde. Dieser Oxidationsmittel-Lösung wurden 20 Gramm einer Methanol-Lösung hinzugefügt, die 1,92 Gramm von gelöstem Pyrrol enthielt, und die sich ergebende Lösung wurde ausreichend umgerührt, wodurch eine Mischungslösung erhalten wurde, die aus Eisen(III)-Dodecylbenzol- Sulfonsäure und einem Mol von Pyrrol in bezug auf die Eisen(III)-Dodecylbenzol-Sulfonsäure bestand (Beispiel (1a) wie dies in Tabelle 1 gezeigt ist). Ähnlich wurden 20 Gramm von Methanol-Lösungen, die 2,88 bzw. 3,84 Gramm von gelöstem Pyrrol enthielten, der Oxidationsmittel-Lösung hinzugefügt, die auf -70ºC abgekühlt war, worauf anschließend gerührt wurde, wodurch die Mischungslösungen erhalten wurden, die aus Eisen(III)-Dodecylbezol-Sulfonsäure und Pyrrol bestanden, wobei das Pyrrol 1,5 bis 2 Mol in bezug auf die Eisen(III)- Dodecylbenzol-Sulfonsäure betrug (Beispiele (1b) und (lc) in Tabelle 1).
  • Es wurde dann ein rechteckiges gesintertes Tantalfeinpulverteilchen von 3 mm · 2 mm · 2,5 mm anodenoxidiert bei einer Formierungsspannung von 100 V unter Verwendung einer wäßrigen Lösung, die 0,05 Gew.-% von Phosphorsäure enthielt, wobei anschließend gereinigt und getrocknet wurde, wodurch ein Teilchen erhalten wurde, das eine Kapazität von 10 uF im Elektrolyt aufwies. Das so hergestellte Teilchen wurde in jede der drei unterschiedlichen Mischungslösungen getaucht, die auf - 70ºC gehalten wurden. Nach 60 Sekunden wurde das Teilchen herausgenommen und in Luft bei 25ºC während 30 Minuten für die Polymerisation von Pyrrol gehalten, wobei anschließend mit Methanol gereinigt und dann getrocknet wurde. Die obige Polymerisation, das Reinigen und das Trocknen wurden wiederholt vier Mal ausgeführt, und dann wurden Leitungselektroden von Silberpaste auf jedem Teilchen angebracht, wodurch ein Festelektrolytkondensator erhalten wurde, der Polypyrrol als Elektrolyt enthielt.
  • Die mittlere Korngröße der feinen Polypyrrolteilchen von jedem Kondensator, die aus einem Rasterelektronenmikroskop-Bild eines Teilchenschnitts bestimmt wurden, und die Kapazität des Kondensators bei 120 Hz sind in Tabelle 1 gezeigt. Es wurde herausgefunden, daß alle erhaltenen Kondensatoren Polypyrrol mit mittleren Korngrößen von nicht mehr als 0,2 um als Elektrolyt aufweisen. Sie hatten auch Kapazitäten, die nicht geringer sind als 9 uF, und zeigten so zufriedenstellende Kapazitätswirkungsgradfaktoren.
  • Kurve (1) in Fig. 4 stellt die Frequenzcharakteristiken der elektrostatischen Kapazität von Probe (1a) dar. Es gibt fast keine Änderung in der elektrostatischen Kapazität bis zum Hochfrequenzbereich, was zeigt, daß der Festelektrolytkondensator in diesem Beispiel ausgezeichnete Frequenzcharakteristiken hatte.
  • VERGLEICHSBEISPIEL 1
  • Eine Oxidationsmittel-Lösung wurde zubereitet, indem destilliertes Wasser einer Methanol-Lösung zugefügt wurde, die 30 Gewichtsprozent von gelöstem Eisen(III)-Dodecylbenzol- Sulfonsäure enthielt, wobei die sich ergebende Lösung in der Weise wie bei Beispiel 1 gekühlt wurde. Dieser Oxidationsmittel-Lösung wurden 20 Gramm von Mathanol-Lösungen hinzugefügt, die 0,77, 0,96 bzw. 1,44 Gramm Pyrrol enthielten, worauf anschließend ausreichend umgerührt wurde, wodurch die Mischungslösungen erhalten wurden, die aus Eisen(III)- Dodecylbenzol-Sulfonsäure und Pyrrol bestanden, wobei das Pyrrol 0,4, 0,5 bzw. 0,75 Mol in bezug auf die Eisen(III)- Dodecylbenzol-Sulfonsäure betrug (Vergleichsprobe (1a), (1b) und (1c)).
  • Es wurde dann unter Verwendung eines Tantalteilchens wie in Beispiel 1 die Polymerisierung, Reinigung und das Trocknen von Pyrrol wiederholt vier Mal durchgeführt, wobei anschließend Leitungselektroden von Silberpaste angebracht wurden, wodurch der Festelektrolytkondensator erhalten wurde, der Polypyrrol als Elektrolyt aufweist.
  • Die mittleren Korngrößen von feinen Polypyrrolteilchen von jedem Kondensator, die aus einer Rasterelektronenmikroskop- Photographie eines Teilchenquerschnitts bestimmt worden sind, und die Kapazität des Kondensators bei 120 Hz sind in Tabelle 1 gezeigt. Alle Kondensatoren, die erhalten wurden, wiesen Polypyrrol mit mittleren Korngrößen von nicht mehr als 0,2 um auf und hatten unzureichende Kapazitäten von nicht mehr als 7 uF. Diese Kondensatoren wurden jeweils bei 200ºC während 15 Minuten behandelt und dann mit dem Rasterelektronenmikroskop beobachtet. Die Trennung von Polypyrrol von der dielektrischen Oberfläche wurde beobachtet, wie dies in Fig. 3 gezeigt ist.
  • BEISPIEL 2
  • Eine Oxidationsmittel-Lösung wurde in der Weise wie bei Beispiel 1 zubereitet mit der Ausnahme, daß Eisen(III)- Butylnaphthalin-Sulfonsäure anstelle von Eisen(III)- Dodecylbenzol-Sulfonsäure verwendet wurde. Dieser Oxidationsmittel-Lösung wurden 20 Gramm von Methanol-Lösungen hinzugefügt, die 2,34, 3,51 bzw. 4,68 Gramm von gelöstem Pyrrol enthielten, worauf anschließend ausreichend gerührt wurde, wodurch die Mischungslösungen erhalten wurden, die Eisen(III)- Butylnaphthalin-Sulfonsäure und Pyrrol enthielten, wobei das Pyrrol 1,0, 1,5 bzw. 2,5 Mol in bezug auf die Eisen(III)- Butylnaphthalin-Sulfonsäure betrug (Proben (2a, (2b) und (2c)).
  • Dann wurde unter Verwendung eines Tantalteilchens wie bei Beispiel 1 die Polymerisation, das Reinigen und das Trocknen von Pyrrol vier Mal durchgeführt, wobei anschließend Leitungselektroden mit Silberpaste angebracht wurden, wodurch der Festelektrolytlondensator erhalten wurde, der Polypyrrol als Elektrolyt aufweist.
  • Die mittleren Korngrößen der feinen Teilchen von Polypyrrol jedes Kondensators, bestimmt aus einer Rasterelektronenmikroskop-Photographie eines Teilchenschnitts, und die Kapazität des Kondensators bei 120 Hz sind in Tabelle 1 gezeigt. Alle Kondensatoren, die erhalten wurden, wiesen Polypyrrol mit mittleren Korngrößen von nicht mehr als 0,2 um als Elektrolyt auf und hatten Kapazitäten von nicht weniger als 9 uF und wiesen so ausreichende Kapazitätswirkungsgradfaktoren auf.
  • VERGLEICHSBEISPIEL 2
  • Eine Oxidationsmittel-Lösung wurde zubereitet, indem destilliertes Wasser einer Methanol-Lösung zugefügt wurde, die 30 Gewichtsprozent von Eisen(III)-Butylnaphthalin-Sulfonsäure enthielt, wobei anschließend in der Weise wie bei Beispiel 2 gekühlt wurde. Dieser Oxidationsmittel-Lösung wurden 20 Gramm von Methanol-Lösungen zugefügt, die 0,93, 1,17 bzw. 1,76 Gramm von Pyrrol enthielten, woraufhin anschließend ausreichend gerührt wurde, wodurch die Mischungslösungen erhalten wurden, die aus Eisen(III)-Butylnaphthalin-Sulfonsäure und Pyrrol bestanden, wobei das Pyrrol 0,4, 0,5 bzw. 0,7 Mol in bezug auf die Eisen(III)-Butylnaphthalin-Sulfonsäure betrug (Vergleichsproben (2a), (2b) und (2c)).
  • Es wurde dann unter Verwendung eines Tantalteilchens wie bei Beispiel 1 die Polymerisation, das Reinigen und das Trocknen von Pyrrol wiederholt vier Mal in der Weise wie bei Beispiel 1 durchgeführt, wobei anschließend Leitungselektroden von Silberpaste angebracht wurden, wodurch der Festelektrolytkonsensator erhalten wurde, der Polypyrrol als Elektrolyt aufweist.
  • Die mittleren Korngrößen von feinen Teilchen von Pyrrol von jede Kondensator, wie sie aus einer Rasterelektronenmikroskopie-Photographie eines Teilchenschnitts bestimmt wurden, und die Kapazität des Kondensators bei 120 Hz sind in Tabelle 1 gezeigt. Alle erhaltenen Kondensatoren wiesen Polypyrrol mit mittleren Korngrößen von nicht mehr als 0,2 um als Elektrolyt auf und hatten unzureichende Kapazitäten von nicht mehr als 7 uF.
  • Die unterbrochene Kurve (2) in Fig. 4 stellt die Frequenzcharakteristiken der elektrostatischen Kapazität der Vergleichsprobe (2c) dar. Wie dies gezeigt ist, ist die elektrostatische Kapazität im Hochfrequenzbereich sehr stark reduziert, was zeigt, daß die Frequenzcharakteristiken der Festelektrolytkondensatoren in diesem Vergleichsbeispiel unzureichend sind.
  • BEISPIEL 3
  • Eine Oxidationsmittel-Lösung wurde in der Weise wie bei Beispiel 1 zubereitet mit der Ausnahme, daß Kupfer(II)-Butylnaphthalin-Sulfonsäure anstelle von Eisen(III)-Dodecylbenzol- Sulfonsäure verwendet wurde. Dieser Oxidationsmittel-Lösung wurden 20 Gramm von Methanol-Lösungen hinzugefügt, die 3,36, 5,03 bzw. 6,71 Gramm Pyrrol enthielten, wobei anschließend ausreichend gerührt wurde, wobei die Mischungslösungen erhalten wurden, die aus Kupfer(II)-Butylnaphthalin-Sulfonsäure und Pyrrol bestanden, wobei das Pyrrol 1,0, 1,5 bzw. 2,0 Mol in bezug auf die Kupfer(II)-Butylnaphthalin-Sulfonsäure betrug (Proben (3a), (3b) und (3c)).
  • Es wurde dann unter Verwendung eines Tantalteilchens wie in Beispiel 1 Polymerisation, das Reinigen und Trocknen von Pyrrol wiederholt vier Mal in der Weise wie bei Beispiel 1 durchgeführt, und es wurden dann Leitungselektroden von Silberpaste angebracht, wobei der Festelektroytkondensator mit Polypyrrol als Elektrolyt erhalten wurde.
  • Die mittleren Korngrößen der feinen Teilchen von Polypyrrol jedes Kondensators wie sie aus einer Rasterelektronenmikroskop-Photographie eines Teilchenschnitts bestimmt wurden, und die Kapazität des Kondensators bei 120 Hz sind in Tabelle 1 gezeigt. Alle Kondensatoren, die erhalten wurden, wiesen Polypyrrol mit mittleren Korngrößen von nicht mehr als 0,2 um als Elektrolyt auf und hatten Kapazitäten von nicht weniger als 9 uF, und zeigten so ausreichende Kapazitätswirkungsgradfaktoren.
  • VERGLEICHSBEISPIEL 3
  • Eine Oxidationsmittel-Lösung wurde zubereitet, indem destilliertes Wasser einer Methanol-Lösung hinzugefügt wurde, die 30 Gew.-% von gelöster Kupfer(II)-Butylnaphthalin-Sulfonsäure enthielt, wobei anschließend in der Weise wie bei Beispiel 2 gekühlt wurde. Dieser Oxidationsmittel-Lösung wurden 20 Gramm von Methanol-Lösungen hinzugefügt, die 1,34, 1,68 bzw. 2,52 Gramm Pyrrol enthielten, woraufhin anschließend ausreichend gerührt wurde, wodurch die Mischungslösungen erhalten wurden, die aus Kupfer(II)-Butylnaphthalin-Sulfonsäure und Pyrrol bestanden, wobei das Pyrrol 0,4, 0,5 bzw. 0,7 Mol in bezug auf die Kupfer(II)-Butylnaphthalin-Sulfonsäure betrug (Vergleichsbeispiele (3a), (3b) und (3c)).
  • Es wurde dann unter Verwendung eines Tantalteilchens wie bei Beispiel 1 die Polymerisation, das Reinigen und das Trocknen von Pyrrol wiederholt vier Male in der Weise wie bei Beispiel 1 durchgeführt, und es wurden dann Leitungselektroden von Silberpaste angebracht, wodurch der Festelektrolytkondensator mit Polypyrrol als Elektrolyt erhalten wurde.
  • Die mittleren Korngrößen von feinen Teilchen von Polypyrrol jedes Kondensators, wie sie aus einer Rasterelektronenmikroskopaufnahme eines Teilchenschnitts erhalten wurde, und die Kapazität des Kondensators 120 Hz sind in Tabelle 1 gezeigt. Alle Kondensatoren, die erhalten wurden, wiesen Polypyrrol mit mittleren Korngrößen von nicht weniger als 0,2 pPA als Elektrolyt auf und hatten unzureichende Kapazitäten von nicht mehr als 7 uF.
  • VERGLEICHSBEISPIEL 4
  • Eine Oxidationsmittel-Lösung wurde in der Weise wie bei Beispiel 1 zubereitet mit der Ausnahme, daß kein destilliertes Wasser hinzugefügt wurde. Dieser Oxidationsmittel-Lösung wurden 20 Gramm einer Methanol-Lösung hinzugefügt, die 3,84 Gramm von gelöstem Pyrrol enthielt, woraufhin anschließend ausreichend umgerührt wurde, wodurch eine Mischlösung erhal ten wurde, die aus Eisen(III)-Dodecylbenzol-Sulfonsäure und Pyrrol bestand, wobei Pyrrol 2,0 Mol in bezug auf die Eisen(III)-Dodecylbenzol-Sulfonsäure betrug. In diesem Falle trat eine Schwärzung der zur Reaktion gebrachten Lösung unmittelbar nach dem Zufügen von Pyrrollösung auf.
  • Es wurde dann unter Verwendung eines Tantalteilchens wie bei Beispiel 1 die Polymerisation, das Reinigen und Trocknen von Pyrrol wiederholt vier Mal in der Weise wie bei Beispiel 1 ausgeführt. In diesem Falle wurde keine Bildung von Polypyrrol in Teilchenporen beobachtet. Daher war es unmöglich, eine Auswertung des Festelektrolytkondensators zu erhalten.
  • Weiter wurde eine Oxidationsmittel-Lösung in der Weise wie bei Beispiel 1 in der Weise zubereitet mit der Ausnahme, daß 1 Gramm von destilliertem Wasser hinzugefügt wurde. Dieser Oxidationsmittel-Lösung wurden 20 Gramm einer Methanol-Lösung hinzugefügt, die 3,84 Gramm von gelöstem Pyrrol enthielt, wobei anschließend ausreichend gerührt wurde, wobei die Mischlösung erhalten wurde, die aus Eisen(III)-Dodecylbenzol- Sulfonsäure und Pyrrol bestand, wobei das Pyrrol 2,0 Mol in bezug auf Eisen(III)-Dodecylbenzol-Sulfonsäure betrug.
  • Es wurde dann unter Verwendung eines Tantalteilchens wie bei Beispiel 1 die Polymerisation, das Reinigen und das Trocknen von Pyrrol wiederholt vier Male in der Weise wie bei Beispiel 1 durchgeführt, und es wurden dann Leitungselektroden von Silberpaste angebracht, wodurch der Festelektrolytkondensator mit Polypyrrol als Elektrolyt erhalten wurde.
  • Die Kapazität des Kondensators 120 Hz ist in Tabelle 1 gezeigt. Bei dem erhaltenen Kondensator war das das Elektrolyt bildende Pyrrol nicht in Form von Körnern, sondern in einer verfestigten nicht gekörnten Form. Außerdem war die Kapazität nicht größer als 1 uF und damit unzureichend. TABELLE 1
  • Wie dies im Vorstehenden beschrieben wurde, ist es erfindungsgemäß möglich, einen Festelektrolytkondensator zu schaffen, der große Kapazitätswirkungsgradfaktoren, ausgezeichnete Frequenzcharakteristiken und verbesserte Zuverlässigkeit hat.
  • Außerdem wird ein vereinfachtes Verfahren der Herstellung desselben geschaffen, was sehr vorteilhaft ist.
  • Obwohl die Erfindung in Ihren bevorzugten Ausführungsformen beschrieben worden ist, muß man verstehen, daß die verwendeten Worte nur beschreibende Worte sind und keine Begrenzung des Bereiches der Erfindung, wie sie in den Ansprüchen definiert ist.

Claims (4)

1. Festelektrolytkonsensator, dadurch gekennzeichnet, daß er als Elektrolyt Polypyrrol in körniger Form mit mittleren Korngrößen von nicht mehr als 0,2 um aufweist, das durch oxidatives Polymerisieren eines Oxidationsmittels zu erhalten ist, das aus einer Sulfonsäureverbindung als Anion und einem Metall-Kation zusammengesetzt ist, das aus Ag&spplus;, Cu²&spplus;, Fe³&spplus;, Al³&spplus;, Ce&sup4;&spplus;, W&sup6;&spplus;, Cr&sup6;&spplus;, Mn&sup7;&spplus; und Sn&sup4;&spplus; ausgewählt ist, mit Pyrrol als Monomer, wobei die Polymerisation eine Polymerisationslösung verwendet, die eine Mischung eines Oxidationsmittels und des Pyrrols und nicht weniger als 2 Gewichtsprozent von Wasser enthält, wobei das Molverhältnis des Monomers zum Oxidationsmittel eins oder mehr beträgt.
2. Verfahren zum Herstellen eines Festelektrolytkondensators, der als Elektrolyt Polypyrrol in körniger Form mit mittleren Korngrößen von nicht mehr als 0,2 um aufweist, die durch oxidatives Polymerisieren eines Oxidationsmittels, das aus einer Sulfonsäureverbindung als Anion und einem Metallkation besteht, das aus Ag&spplus;, Cu²&spplus;, Fe³&spplus;, Al³&spplus;, Ce&sup4;&spplus;, W&sup6;&spplus;, Cr&sup6;&spplus;, Mn&sup7;&spplus; und Sn&sup4;&spplus; ausgewählt ist, mit Pyrrol als Monomer synthetisiert ist, welches Verfahren den Schritt der Polymerisation unter Verwendung einer Polymerisationslösung aufweist, die eine Mischung des Oxidationsmittels und des Pyrrols und nicht weniger als 2 Gewichtsprozent Wasser aufweist, wobei das Molverhältnis des Monomers zum Oxidationsmittel eins oder mehr beträgt.
3. Verfahren zum Herstellen eines Festelektrolytkondensators nach Anspruch 2, bei dem das Metall-Kation des Oxidationsmittels ein Eisen(III)-Ion oder ein Kupfer(II)- Ion ist und die Sulfonsäureverbindung als Anion des Oxidationsmittels ein Naphthalinsulfonsäure-Ion ist.
4. Verfahren zum Herstellen eines Festelektrolytkondensators nach Anspruch 2, in dem das Metall-Kation des Oxidationsmittels ein Eisen(III)-Ion ist und die Sulfonsäureverbindung als das Anion des Oxidationsmittels ein Bezosulfonsäure-Ion ist, das eine Alkylsubstitutionsproduktgruppe aufweist.
DE69514052T 1994-08-02 1995-07-28 Festelektrolytkondensator mit leitendem Polymer als Festelektrolyt und Herstellungsverfahren Expired - Fee Related DE69514052T2 (de)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP6211666A JP2778477B2 (ja) 1994-08-02 1994-08-02 固体電解コンデンサおよびその製造方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
DE69514052D1 DE69514052D1 (de) 2000-01-27
DE69514052T2 true DE69514052T2 (de) 2000-04-20

Family

ID=16609590

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE69514052T Expired - Fee Related DE69514052T2 (de) 1994-08-02 1995-07-28 Festelektrolytkondensator mit leitendem Polymer als Festelektrolyt und Herstellungsverfahren

Country Status (4)

Country Link
EP (1) EP0696037B1 (de)
JP (1) JP2778477B2 (de)
KR (1) KR0175418B1 (de)
DE (1) DE69514052T2 (de)

Families Citing this family (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3235475B2 (ja) 1996-07-16 2001-12-04 日本電気株式会社 固体電解コンデンサ及びその製造方法
JP3251208B2 (ja) * 1997-07-24 2002-01-28 富山日本電気株式会社 固体電解コンデンサの製造方法
JP3065286B2 (ja) 1997-09-24 2000-07-17 日本電気株式会社 固体電解コンデンサおよびその製造方法
JP3963561B2 (ja) * 1998-03-31 2007-08-22 ニチコン株式会社 固体電解コンデンサおよびその製造方法
KR20020084964A (ko) * 2001-05-03 2002-11-16 파츠닉(주) 탄탈 전해 캐패시터의 기상 중합 방법
US6671168B2 (en) 2001-11-30 2003-12-30 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Solid electrolytic capacitor and method for manufacturing the same
WO2004104071A1 (ja) 2003-05-22 2004-12-02 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. 導電性高分子の製造方法と製造装置
DE102005016727A1 (de) * 2005-04-11 2006-10-26 H.C. Starck Gmbh Elektrolytkondensatoren mit polymerer Außenschicht und Verfahren zu ihrer Herstellung
GB0607957D0 (en) * 2006-04-21 2006-05-31 Imp Innovations Ltd Energy storage device
JP2007318170A (ja) * 2007-08-06 2007-12-06 Sanyo Electric Co Ltd 固体電解コンデンサの製造方法及び製造装置
JP2012025919A (ja) * 2010-07-28 2012-02-09 Japan Carlit Co Ltd:The 導電性高分子製造用酸化剤溶液とそれを用いた固体電解コンデンサの製造方法
JP2013179292A (ja) * 2012-02-08 2013-09-09 Japan Carlit Co Ltd:The 導電性高分子製造用酸化剤溶液及びそれを用いた固体電解コンデンサの製造方法

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0346214A (ja) 1989-07-14 1991-02-27 Kao Corp 固体電解コンデンサの製造方法
JPH0456445A (ja) 1990-06-25 1992-02-24 Mitsubishi Electric Corp ネットワークシステム試験方式
JPH0494109A (ja) * 1990-08-09 1992-03-26 Kao Corp 固体電解コンデンサの製造方法
DE4243091A1 (de) * 1992-12-18 1994-06-23 Siemens Ag Festelektrolytkondensator
JP2586387B2 (ja) * 1993-09-03 1997-02-26 日本電気株式会社 導電性高分子の製造方法

Also Published As

Publication number Publication date
KR0175418B1 (ko) 1999-04-01
JP2778477B2 (ja) 1998-07-23
EP0696037A2 (de) 1996-02-07
EP0696037B1 (de) 1999-12-22
KR960008876A (ko) 1996-03-22
JPH0845790A (ja) 1996-02-16
DE69514052D1 (de) 2000-01-27
EP0696037A3 (de) 1996-07-03

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE69722849T2 (de) Festelektrolytkondensatoren mit aus einem Polymer von Pyrrol oder seinem Derivat bestehender leitfähiger Schicht und Herstellungsverfahren
DE69404821T2 (de) Festelektrolytkondensator und Herstellungsverfahren
DE69513128T2 (de) Festelektrolytkondensator mit zwei Elektrolytschichten und Herstellungsverfahren
DE60035785T2 (de) Elektrodenmaterial für einen kondensator und kondensatorelektrode
EP2283497B1 (de) Verfahren zur herstellung von festelektrolytkondensatoren
DE69201815T2 (de) Verbesserte feste Elektrolytkondensatoren und Verfahren zu ihrer Herstellung.
DE69514052T2 (de) Festelektrolytkondensator mit leitendem Polymer als Festelektrolyt und Herstellungsverfahren
DE69408284T2 (de) Festelektrolytkondensator
DE69834455T2 (de) Verfahren zur Herstellung eines Festelektrolytkondensators
DE102009048434A1 (de) Leitfähige Polymerzusammenfassung, Verfahren zu ihrer Herstellung und Festelektrolytkondensator
EP0264786A2 (de) Festkörperkondensator mit einem elektrisch leitfähigen Polymeren als Bestandteil des Festelektrolyten
DE69737225T2 (de) Herstellungverfahren für einen Festelektrolytkondensator
DE102011008307A1 (de) Leitfähige Polymersuspension und Verfahren zur ihrer Herstellung, leitfähiges Polymermaterial und Festelektrolyt-Kondensator und Verfahren zu ihrer Herstellung
DE19616200A1 (de) Festkörperelektrolytkondensator mit einem leitfähigen Polymer als Festkörperelektrolyt und ein Verfahren zu seiner Herstellung
DE3321281A1 (de) Verfahren zur erhoehung der elektrischen leitfaehigkeit impraegnierbarer materialien
DE10243795A1 (de) Abgeschirmte Streifenleitervorrichtung und Herstellungsverfahren dafür
DE69933792T2 (de) Niobkondensator und verfahren zu dessen herstellung
DE69511225T2 (de) Festelektrolytkondensator mit wärmebeständigem Polyanilin und Verfahren zur Herstellung desselben
DE69923121T2 (de) Herstellungsverfahren eines Elektrolytkondensators
DE102008059373A1 (de) Festelektrolytkondensator und Verfahren zu seiner Herstellung
DE102013101072A1 (de) Elektrisch leitende polymersuspensionslösung, elektrisch leitendes polymermaterial, und elektrolytkondensator und verfahren zur herstellung desselben
DE69834985T2 (de) Herstellungsverfahren für einen Festelektrolytkondensator unter Verwendung eines organischen, leitfähigen Polymers
DE69737335T2 (de) Festelektrolytkondensator und dessen Herstellungsverfahren
DE60119220T2 (de) Aluminium-Elektrolyt-Kondensator und Verfahren zu dessen Herstellung
DE112012001014T5 (de) Elektrisch leitende Polymerlösung und Verfahren zur Herstellung derselben, elektrisch leitendes Polymermaterial und dieses verwendender Festelektrolytkondensator und Verfahren zur Herstellung desselben

Legal Events

Date Code Title Description
8364 No opposition during term of opposition
8327 Change in the person/name/address of the patent owner

Owner name: NEC TOKIN CORP., SENDAI, MIYAGI, JP

8339 Ceased/non-payment of the annual fee