KR101799348B1 - 전도성 재료 제제 및 그 용도 - Google Patents
전도성 재료 제제 및 그 용도 Download PDFInfo
- Publication number
- KR101799348B1 KR101799348B1 KR1020140060235A KR20140060235A KR101799348B1 KR 101799348 B1 KR101799348 B1 KR 101799348B1 KR 1020140060235 A KR1020140060235 A KR 1020140060235A KR 20140060235 A KR20140060235 A KR 20140060235A KR 101799348 B1 KR101799348 B1 KR 101799348B1
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- conductive polymer
- polymer material
- minutes
- solid
- capacitor
- Prior art date
Links
- 239000000203 mixture Substances 0.000 title claims abstract description 22
- 239000004020 conductor Substances 0.000 title claims abstract description 19
- 238000009472 formulation Methods 0.000 title claims abstract description 15
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 claims abstract description 183
- 239000002861 polymer material Substances 0.000 claims abstract description 125
- 229920001940 conductive polymer Polymers 0.000 claims abstract description 111
- 239000007787 solid Substances 0.000 claims abstract description 75
- 239000011810 insulating material Substances 0.000 claims abstract description 67
- 239000007784 solid electrolyte Substances 0.000 claims description 63
- 239000000178 monomer Substances 0.000 claims description 37
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 27
- 229920000447 polyanionic polymer Polymers 0.000 claims description 17
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 claims description 16
- 125000003118 aryl group Chemical group 0.000 claims description 12
- 125000003545 alkoxy group Chemical group 0.000 claims description 11
- XLOMVQKBTHCTTD-UHFFFAOYSA-N Zinc monoxide Chemical compound [Zn]=O XLOMVQKBTHCTTD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 10
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N aluminium oxide Inorganic materials [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 9
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- 125000000217 alkyl group Chemical group 0.000 claims description 8
- 229920002134 Carboxymethyl cellulose Polymers 0.000 claims description 6
- GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N Titan oxide Chemical compound O=[Ti]=O GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 239000001768 carboxy methyl cellulose Substances 0.000 claims description 6
- 235000010948 carboxy methyl cellulose Nutrition 0.000 claims description 6
- 239000008112 carboxymethyl-cellulose Substances 0.000 claims description 6
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 claims description 6
- -1 polyethylene Polymers 0.000 claims description 6
- 229910052717 sulfur Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 229910052809 inorganic oxide Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 239000011787 zinc oxide Substances 0.000 claims description 5
- 239000004372 Polyvinyl alcohol Substances 0.000 claims description 4
- AMGQUBHHOARCQH-UHFFFAOYSA-N indium;oxotin Chemical compound [In].[Sn]=O AMGQUBHHOARCQH-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 229920002401 polyacrylamide Polymers 0.000 claims description 4
- 229920001223 polyethylene glycol Polymers 0.000 claims description 4
- 229920002451 polyvinyl alcohol Polymers 0.000 claims description 4
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 claims description 4
- 239000002202 Polyethylene glycol Substances 0.000 claims description 3
- 239000004408 titanium dioxide Substances 0.000 claims description 3
- 239000004698 Polyethylene Substances 0.000 claims description 2
- 239000004743 Polypropylene Substances 0.000 claims description 2
- 229920000547 conjugated polymer Polymers 0.000 claims description 2
- 239000012774 insulation material Substances 0.000 claims description 2
- 229920000573 polyethylene Polymers 0.000 claims description 2
- 229920001155 polypropylene Polymers 0.000 claims description 2
- 229920001343 polytetrafluoroethylene Polymers 0.000 claims 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 abstract description 27
- 229920000831 ionic polymer Polymers 0.000 abstract 1
- MHAJPDPJQMAIIY-UHFFFAOYSA-N Hydrogen peroxide Chemical compound OO MHAJPDPJQMAIIY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 50
- 238000006116 polymerization reaction Methods 0.000 description 42
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 40
- 239000011888 foil Substances 0.000 description 39
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 27
- 229920000172 poly(styrenesulfonic acid) Polymers 0.000 description 24
- 229940005642 polystyrene sulfonic acid Drugs 0.000 description 24
- 230000001590 oxidative effect Effects 0.000 description 23
- 238000007789 sealing Methods 0.000 description 23
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 18
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 13
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 13
- 230000008569 process Effects 0.000 description 13
- OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N Methanol Chemical compound OC OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 12
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 11
- GKWLILHTTGWKLQ-UHFFFAOYSA-N 2,3-dihydrothieno[3,4-b][1,4]dioxine Chemical compound O1CCOC2=CSC=C21 GKWLILHTTGWKLQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 10
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 10
- UHOVQNZJYSORNB-UHFFFAOYSA-N Benzene Chemical compound C1=CC=CC=C1 UHOVQNZJYSORNB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 9
- 239000007800 oxidant agent Substances 0.000 description 9
- 238000007654 immersion Methods 0.000 description 8
- 239000002904 solvent Substances 0.000 description 8
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 7
- 239000011244 liquid electrolyte Substances 0.000 description 7
- 239000000463 material Substances 0.000 description 7
- 239000011259 mixed solution Substances 0.000 description 7
- WYURNTSHIVDZCO-UHFFFAOYSA-N Tetrahydrofuran Chemical compound C1CCOC1 WYURNTSHIVDZCO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 239000003792 electrolyte Substances 0.000 description 6
- 238000011065 in-situ storage Methods 0.000 description 6
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 6
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 6
- 230000000704 physical effect Effects 0.000 description 6
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical group [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 230000002378 acidificating effect Effects 0.000 description 5
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 5
- 125000004432 carbon atom Chemical group C* 0.000 description 5
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 5
- 238000009413 insulation Methods 0.000 description 5
- WHRAZOIDGKIQEA-UHFFFAOYSA-L iron(2+);4-methylbenzenesulfonate Chemical compound [Fe+2].CC1=CC=C(S([O-])(=O)=O)C=C1.CC1=CC=C(S([O-])(=O)=O)C=C1 WHRAZOIDGKIQEA-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 5
- 239000000693 micelle Substances 0.000 description 5
- ZWEHNKRNPOVVGH-UHFFFAOYSA-N 2-Butanone Chemical compound CCC(C)=O ZWEHNKRNPOVVGH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- LRHPLDYGYMQRHN-UHFFFAOYSA-N N-Butanol Chemical compound CCCCO LRHPLDYGYMQRHN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000011148 porous material Substances 0.000 description 4
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 125000002947 alkylene group Chemical group 0.000 description 3
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 3
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 3
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 3
- 229920000767 polyaniline Polymers 0.000 description 3
- 230000000379 polymerizing effect Effects 0.000 description 3
- 229920002635 polyurethane Polymers 0.000 description 3
- 239000004814 polyurethane Substances 0.000 description 3
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 3
- 125000006413 ring segment Chemical group 0.000 description 3
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 description 3
- YLQBMQCUIZJEEH-UHFFFAOYSA-N tetrahydrofuran Natural products C=1C=COC=1 YLQBMQCUIZJEEH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000010936 titanium Substances 0.000 description 3
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 description 3
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 3
- 239000004593 Epoxy Substances 0.000 description 2
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-N Phosphoric acid Chemical compound OP(O)(O)=O NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000004642 Polyimide Substances 0.000 description 2
- DKGAVHZHDRPRBM-UHFFFAOYSA-N Tert-Butanol Chemical compound CC(C)(C)O DKGAVHZHDRPRBM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N Tin Chemical compound [Sn] ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N Zinc Chemical compound [Zn] HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 150000003863 ammonium salts Chemical class 0.000 description 2
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 2
- ZUOUZKKEUPVFJK-UHFFFAOYSA-N diphenyl Chemical compound C1=CC=CC=C1C1=CC=CC=C1 ZUOUZKKEUPVFJK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000002019 doping agent Substances 0.000 description 2
- 229910052738 indium Inorganic materials 0.000 description 2
- APFVFJFRJDLVQX-UHFFFAOYSA-N indium atom Chemical compound [In] APFVFJFRJDLVQX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 2
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 2
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 2
- 229910052758 niobium Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010955 niobium Substances 0.000 description 2
- GUCVJGMIXFAOAE-UHFFFAOYSA-N niobium atom Chemical compound [Nb] GUCVJGMIXFAOAE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000004848 polyfunctional curative Substances 0.000 description 2
- 229920001721 polyimide Polymers 0.000 description 2
- BDERNNFJNOPAEC-UHFFFAOYSA-N propan-1-ol Chemical compound CCCO BDERNNFJNOPAEC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 2
- 125000006850 spacer group Chemical group 0.000 description 2
- 229910052715 tantalum Inorganic materials 0.000 description 2
- GUVRBAGPIYLISA-UHFFFAOYSA-N tantalum atom Chemical compound [Ta] GUVRBAGPIYLISA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- PCCVSPMFGIFTHU-UHFFFAOYSA-N tetracyanoquinodimethane Chemical compound N#CC(C#N)=C1C=CC(=C(C#N)C#N)C=C1 PCCVSPMFGIFTHU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000012719 thermal polymerization Methods 0.000 description 2
- 229910052718 tin Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910052725 zinc Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000011701 zinc Substances 0.000 description 2
- YJTKZCDBKVTVBY-UHFFFAOYSA-N 1,3-Diphenylbenzene Chemical group C1=CC=CC=C1C1=CC=CC(C=2C=CC=CC=2)=C1 YJTKZCDBKVTVBY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- YBYIRNPNPLQARY-UHFFFAOYSA-N 1H-indene Natural products C1=CC=C2CC=CC2=C1 YBYIRNPNPLQARY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- GDDNTTHUKVNJRA-UHFFFAOYSA-N 3-bromo-3,3-difluoroprop-1-ene Chemical compound FC(F)(Br)C=C GDDNTTHUKVNJRA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-O Ammonium Chemical compound [NH4+] QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-O 0.000 description 1
- OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N Calcium Chemical compound [Ca] OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M Ilexoside XXIX Chemical compound C[C@@H]1CC[C@@]2(CC[C@@]3(C(=CC[C@H]4[C@]3(CC[C@@H]5[C@@]4(CC[C@@H](C5(C)C)OS(=O)(=O)[O-])C)C)[C@@H]2[C@]1(C)O)C)C(=O)O[C@H]6[C@@H]([C@H]([C@@H]([C@H](O6)CO)O)O)O.[Na+] DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M 0.000 description 1
- 229910013684 LiClO 4 Inorganic materials 0.000 description 1
- WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N Lithium Chemical compound [Li] WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- MUBZPKHOEPUJKR-UHFFFAOYSA-N Oxalic acid Chemical compound OC(=O)C(O)=O MUBZPKHOEPUJKR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229920002845 Poly(methacrylic acid) Polymers 0.000 description 1
- ZLMJMSJWJFRBEC-UHFFFAOYSA-N Potassium Chemical compound [K] ZLMJMSJWJFRBEC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229920002125 Sokalan® Polymers 0.000 description 1
- 239000004809 Teflon Substances 0.000 description 1
- 229920006362 Teflon® Polymers 0.000 description 1
- QCWXUUIWCKQGHC-UHFFFAOYSA-N Zirconium Chemical compound [Zr] QCWXUUIWCKQGHC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000002745 absorbent Effects 0.000 description 1
- 239000002250 absorbent Substances 0.000 description 1
- 238000009825 accumulation Methods 0.000 description 1
- 150000001335 aliphatic alkanes Chemical class 0.000 description 1
- 239000003513 alkali Substances 0.000 description 1
- 229910000147 aluminium phosphate Inorganic materials 0.000 description 1
- ROOXNKNUYICQNP-UHFFFAOYSA-N ammonium peroxydisulfate Substances [NH4+].[NH4+].[O-]S(=O)(=O)OOS([O-])(=O)=O ROOXNKNUYICQNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- VAZSKTXWXKYQJF-UHFFFAOYSA-N ammonium persulfate Chemical compound [NH4+].[NH4+].[O-]S(=O)OOS([O-])=O VAZSKTXWXKYQJF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910001870 ammonium persulfate Inorganic materials 0.000 description 1
- BFNBIHQBYMNNAN-UHFFFAOYSA-N ammonium sulfate Chemical compound N.N.OS(O)(=O)=O BFNBIHQBYMNNAN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052921 ammonium sulfate Inorganic materials 0.000 description 1
- 235000011130 ammonium sulphate Nutrition 0.000 description 1
- 150000001450 anions Chemical class 0.000 description 1
- 125000005428 anthryl group Chemical group [H]C1=C([H])C([H])=C2C([H])=C3C(*)=C([H])C([H])=C([H])C3=C([H])C2=C1[H] 0.000 description 1
- 229910052787 antimony Inorganic materials 0.000 description 1
- WATWJIUSRGPENY-UHFFFAOYSA-N antimony atom Chemical compound [Sb] WATWJIUSRGPENY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 125000003828 azulenyl group Chemical group 0.000 description 1
- 125000002619 bicyclic group Chemical group 0.000 description 1
- 239000004305 biphenyl Substances 0.000 description 1
- 235000010290 biphenyl Nutrition 0.000 description 1
- 238000009835 boiling Methods 0.000 description 1
- KGBXLFKZBHKPEV-UHFFFAOYSA-N boric acid Chemical compound OB(O)O KGBXLFKZBHKPEV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000004327 boric acid Substances 0.000 description 1
- 125000000484 butyl group Chemical group [H]C([*])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])[H] 0.000 description 1
- 229910052791 calcium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011575 calcium Substances 0.000 description 1
- 150000001735 carboxylic acids Chemical class 0.000 description 1
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 1
- 238000011109 contamination Methods 0.000 description 1
- 238000007796 conventional method Methods 0.000 description 1
- 229920001577 copolymer Polymers 0.000 description 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 125000004639 dihydroindenyl group Chemical group C1(CCC2=CC=CC=C12)* 0.000 description 1
- 125000005046 dihydronaphthyl group Chemical group 0.000 description 1
- 238000007598 dipping method Methods 0.000 description 1
- 238000007599 discharging Methods 0.000 description 1
- 229920001746 electroactive polymer Polymers 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 239000003822 epoxy resin Substances 0.000 description 1
- 125000001495 ethyl group Chemical group [H]C([H])([H])C([H])([H])* 0.000 description 1
- 238000004880 explosion Methods 0.000 description 1
- 125000003983 fluorenyl group Chemical group C1(=CC=CC=2C3=CC=CC=C3CC12)* 0.000 description 1
- 230000014509 gene expression Effects 0.000 description 1
- LNEPOXFFQSENCJ-UHFFFAOYSA-N haloperidol Chemical compound C1CC(O)(C=2C=CC(Cl)=CC=2)CCN1CCCC(=O)C1=CC=C(F)C=C1 LNEPOXFFQSENCJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 125000004051 hexyl group Chemical group [H]C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])* 0.000 description 1
- 229920001519 homopolymer Polymers 0.000 description 1
- 238000005470 impregnation Methods 0.000 description 1
- 125000003454 indenyl group Chemical group C1(C=CC2=CC=CC=C12)* 0.000 description 1
- 239000002608 ionic liquid Substances 0.000 description 1
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 1
- FYMCOOOLDFPFPN-UHFFFAOYSA-K iron(3+);4-methylbenzenesulfonate Chemical compound [Fe+3].CC1=CC=C(S([O-])(=O)=O)C=C1.CC1=CC=C(S([O-])(=O)=O)C=C1.CC1=CC=C(S([O-])(=O)=O)C=C1 FYMCOOOLDFPFPN-UHFFFAOYSA-K 0.000 description 1
- 150000002576 ketones Chemical class 0.000 description 1
- 229910052744 lithium Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- 125000002496 methyl group Chemical group [H]C([H])([H])* 0.000 description 1
- 125000002950 monocyclic group Chemical group 0.000 description 1
- 125000001624 naphthyl group Chemical group 0.000 description 1
- 229910000484 niobium oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- URLJKFSTXLNXLG-UHFFFAOYSA-N niobium(5+);oxygen(2-) Chemical compound [O-2].[O-2].[O-2].[O-2].[O-2].[Nb+5].[Nb+5] URLJKFSTXLNXLG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 231100000252 nontoxic Toxicity 0.000 description 1
- 230000003000 nontoxic effect Effects 0.000 description 1
- 231100000956 nontoxicity Toxicity 0.000 description 1
- 150000007524 organic acids Chemical class 0.000 description 1
- 235000005985 organic acids Nutrition 0.000 description 1
- 239000003960 organic solvent Substances 0.000 description 1
- TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N oxo(oxoalumanyloxy)alumane Chemical compound O=[Al]O[Al]=O TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 125000004430 oxygen atom Chemical group O* 0.000 description 1
- BPUBBGLMJRNUCC-UHFFFAOYSA-N oxygen(2-);tantalum(5+) Chemical compound [O-2].[O-2].[O-2].[O-2].[O-2].[Ta+5].[Ta+5] BPUBBGLMJRNUCC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000035515 penetration Effects 0.000 description 1
- 125000001147 pentyl group Chemical group C(CCCC)* 0.000 description 1
- 150000002978 peroxides Chemical class 0.000 description 1
- JRKICGRDRMAZLK-UHFFFAOYSA-L persulfate group Chemical group S(=O)(=O)([O-])OOS(=O)(=O)[O-] JRKICGRDRMAZLK-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 125000005561 phenanthryl group Chemical group 0.000 description 1
- 125000001997 phenyl group Chemical group [H]C1=C([H])C([H])=C(*)C([H])=C1[H] 0.000 description 1
- 239000004584 polyacrylic acid Substances 0.000 description 1
- 125000003367 polycyclic group Chemical group 0.000 description 1
- 229920000647 polyepoxide Polymers 0.000 description 1
- 239000005518 polymer electrolyte Substances 0.000 description 1
- 229920000123 polythiophene Polymers 0.000 description 1
- 229920000915 polyvinyl chloride Polymers 0.000 description 1
- 239000004800 polyvinyl chloride Substances 0.000 description 1
- 229910052700 potassium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011591 potassium Substances 0.000 description 1
- 125000001436 propyl group Chemical group [H]C([*])([H])C([H])([H])C([H])([H])[H] 0.000 description 1
- 239000011241 protective layer Substances 0.000 description 1
- 125000001725 pyrenyl group Chemical group 0.000 description 1
- 230000004044 response Effects 0.000 description 1
- 229920006395 saturated elastomer Polymers 0.000 description 1
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 1
- 229910052708 sodium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011734 sodium Substances 0.000 description 1
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
- 230000002194 synthesizing effect Effects 0.000 description 1
- 229910001936 tantalum oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 125000004213 tert-butoxy group Chemical group [H]C([H])([H])C(O*)(C([H])([H])[H])C([H])([H])[H] 0.000 description 1
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 1
- 125000001712 tetrahydronaphthyl group Chemical group C1(CCCC2=CC=CC=C12)* 0.000 description 1
- 125000005329 tetralinyl group Chemical group C1(CCCC2=CC=CC=C12)* 0.000 description 1
- 125000000383 tetramethylene group Chemical group [H]C([H])([*:1])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])[*:2] 0.000 description 1
- AVBCFBRGFCGJKX-UHFFFAOYSA-N thieno[3,4-d][1,3]dioxole Chemical compound S1C=C2OCOC2=C1 AVBCFBRGFCGJKX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052726 zirconium Inorganic materials 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01G—CAPACITORS; CAPACITORS, RECTIFIERS, DETECTORS, SWITCHING DEVICES, LIGHT-SENSITIVE OR TEMPERATURE-SENSITIVE DEVICES OF THE ELECTROLYTIC TYPE
- H01G9/00—Electrolytic capacitors, rectifiers, detectors, switching devices, light-sensitive or temperature-sensitive devices; Processes of their manufacture
- H01G9/004—Details
- H01G9/022—Electrolytes; Absorbents
- H01G9/025—Solid electrolytes
- H01G9/028—Organic semiconducting electrolytes, e.g. TCNQ
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01B—CABLES; CONDUCTORS; INSULATORS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR CONDUCTIVE, INSULATING OR DIELECTRIC PROPERTIES
- H01B1/00—Conductors or conductive bodies characterised by the conductive materials; Selection of materials as conductors
- H01B1/14—Conductive material dispersed in non-conductive inorganic material
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01B—CABLES; CONDUCTORS; INSULATORS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR CONDUCTIVE, INSULATING OR DIELECTRIC PROPERTIES
- H01B1/00—Conductors or conductive bodies characterised by the conductive materials; Selection of materials as conductors
- H01B1/06—Conductors or conductive bodies characterised by the conductive materials; Selection of materials as conductors mainly consisting of other non-metallic substances
- H01B1/12—Conductors or conductive bodies characterised by the conductive materials; Selection of materials as conductors mainly consisting of other non-metallic substances organic substances
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01G—CAPACITORS; CAPACITORS, RECTIFIERS, DETECTORS, SWITCHING DEVICES, LIGHT-SENSITIVE OR TEMPERATURE-SENSITIVE DEVICES OF THE ELECTROLYTIC TYPE
- H01G9/00—Electrolytic capacitors, rectifiers, detectors, switching devices, light-sensitive or temperature-sensitive devices; Processes of their manufacture
- H01G9/0029—Processes of manufacture
- H01G9/0036—Formation of the solid electrolyte layer
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01G—CAPACITORS; CAPACITORS, RECTIFIERS, DETECTORS, SWITCHING DEVICES, LIGHT-SENSITIVE OR TEMPERATURE-SENSITIVE DEVICES OF THE ELECTROLYTIC TYPE
- H01G9/00—Electrolytic capacitors, rectifiers, detectors, switching devices, light-sensitive or temperature-sensitive devices; Processes of their manufacture
- H01G9/004—Details
- H01G9/022—Electrolytes; Absorbents
- H01G9/025—Solid electrolytes
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01G—CAPACITORS; CAPACITORS, RECTIFIERS, DETECTORS, SWITCHING DEVICES, LIGHT-SENSITIVE OR TEMPERATURE-SENSITIVE DEVICES OF THE ELECTROLYTIC TYPE
- H01G9/00—Electrolytic capacitors, rectifiers, detectors, switching devices, light-sensitive or temperature-sensitive devices; Processes of their manufacture
- H01G9/004—Details
- H01G9/022—Electrolytes; Absorbents
- H01G9/025—Solid electrolytes
- H01G9/032—Inorganic semiconducting electrolytes, e.g. MnO2
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01G—CAPACITORS; CAPACITORS, RECTIFIERS, DETECTORS, SWITCHING DEVICES, LIGHT-SENSITIVE OR TEMPERATURE-SENSITIVE DEVICES OF THE ELECTROLYTIC TYPE
- H01G9/00—Electrolytic capacitors, rectifiers, detectors, switching devices, light-sensitive or temperature-sensitive devices; Processes of their manufacture
- H01G9/15—Solid electrolytic capacitors
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
- Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
- Y10T428/00—Stock material or miscellaneous articles
- Y10T428/29—Coated or structually defined flake, particle, cell, strand, strand portion, rod, filament, macroscopic fiber or mass thereof
- Y10T428/2982—Particulate matter [e.g., sphere, flake, etc.]
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Dispersion Chemistry (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
- Polyoxymethylene Polymers And Polymers With Carbon-To-Carbon Bonds (AREA)
- Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)
- Conductive Materials (AREA)
Abstract
본 발명은 (a) 전도성 폴리머 재료; 및 (b) 절연 재료를 포함하며, 상기 전도성 폴리머 재료는 전도성 폴리머 및 폴리음이온으로부터 유래되고, 3,000 내지 30,000 범위의 중량평균분자량을 가지며, 상기 (b) 절연 재료는 (a) 전도성 폴리머 재료 100 중량부를 기준으로 0.01 내지 200 중량부의 양으로 존재하는 전도성 재료 제제에 관한 것이다. 본 발명에 따른 전도성 재료 제제는 고체 커패시터의 제조에 이용될 수 있다.
Description
본 발명은 전도성 재료 제제(conductive material formulation), 특히 고체 커패시터(solid capacitor)에 이용되는 전도성 재료 제제에 관한 것이다. 또한, 본 발명은 이 전도성 재료 제제를 이용하는 고체 커패시터에 관한 것이다.
커패시터는 다양한 전자 제품에 널리 이용되는 전자 소자의 한 형태이다. 기술 발전에 따라, 전자 제품은 소형화 및 경량화되는 경향에 있다. 따라서, 그러한 전자 제품에 이용되는 커패시터는 소형화되고, 높은 주파수에서 높은 커패시티(capacity) 및 낮은 임피던스(impedance)를 가져야 하는 것으로 예측된다.
전해질의 형태 측면에서, 커패시터는 통상적인 액체 커패시터와 새롭게 개발된 고체 커패시터로 분류된다. 종래기술의 알루미늄 액체 커패시터에 있어서, 액체 전해질이 전하 이동 물질로 이용되었다. 액체 전해질의 주요 구성요소는 끓는점이 높은 알코올, 이온성 액체(ionic liquid), 붕산, 인산, 유기 카르복실산, 암모늄염, 고극성 유기 용매 및 소량의 물을 포함한다. 전하 전달 물질로 작용하는 것에 더하여, 전술한 구성요소들은 알루미늄 포일(foil)에 알루미나 유전체층(알루미나 dielectric layer)을 패칭(patching)하는 기능을 갖는다. 알루미나 유전체층 상의 결함 때문에 내부층의 알루미늄 금속이 노출되는 경우, 알루미나 유전체층의 패칭은 커패시터의 충전 및 방전 과정 중에 전해질과 노출된 알루미늄 금속의 반응으로부터 형성된 알루미나에 의해 이루어진다. 그러나, 통상적인 알루미늄 액체 커패시터에 대한 비용이 저렴하기는 하지만, 이러한 커패시터에 액체 전해질의 이용은 낮은 전도도(conductivity) 및 나쁜 고온 저항(high temperature resistance)과 같은 문제점을 일으킨다. 또한, 알루미나 생성 중에, 수소도 생성된다. 커패시터에서 과량의 수소 축적은 커패시터 파열(rupture)을 일으키고 전자 제품을 손상시킨다. 커패시터 파열의 위험성을 감소시키기 위하여 수소 흡수제가 액체 전해질에 첨가될 수 있기는 하지만, 문제가 근본적으로 제거되지는 않는다. 통상적인 액체 전해질의 적용은 높은 커패시티에 무관하게 높은 등가직렬저항(equivalent series resistance, ESR) 때문에 제한적이다.
전술한 측면에서, 새로운 세대의 고체 커패시터가 개발되었으며, 액체 전해질은 고체 전해질로 대체된다. 전도성 폴리머는 개발된 고체 전해질의 하나이다. 전도성 폴리머의 전도도는 산화제의 음이온을 도펀트로서 폴리머 구조에 혼합함으로써 형성된 홀로부터 나온다. 액체 전해질 또는 테트라시아노퀴노디메탄(tetracyanoquinodimethane, TCNQ) 착염과 같은 고체 반도체 착염 및 통상적인 전해질 커패시터에 이용되는 무기 반도체 MnO2 와 비교하여, 전도성 폴리머는 더 높은 전도도 및 적합한 고온 절연 특성을 갖는다. 따라서, 전도성 폴리머는 현재 전해질 커패시터에 이용되는 고체 전해질 개발의 유행을 이끌었다.
일반적인 커패시터보다 6배 더 긴 수명에 더하여, 고체 커패시터는 향상된 안정성 및 커패시턴스를 가져, 주위 온도 및 습도에 쉽게 영향을 받지 않는다. 또한, 고체 커패시터는 낮은 ESR, 낮은 커패시턴스 변화율, 우수한 주파수 응답(frequency response(고주파 저항(high frequency resistance)), 고온 저항 및 높은 전류 저항(current resistance)과 같은 이점을 가지며, 누설 및 플라즈마 폭발의 문제가 없다.
Jesse S. Shaffer et al은 미국특허 제4,609,971호에서 처음으로 전해 커패시터의 전해질에 전도성 폴리머를 이용하는 방법을 개시한다. 이 방법은 커패시터의 애노드 알루미늄 포일을, 전도성 폴리머 폴리 아닐린 분말 및 도펀트 LiClO4에 의해 형성된 혼합 용액에 침지시킨 후, 알루미늄 포일에서 용매를 제거하는 것을 포함한다. 폴리아닐린의 과도하게 큰 분자 크기 때문에, 폴리아닐린은 애노드 포일의 미세기공으로 침투할 수 없다. 이 방법을 통하여 얻어진 커패시터의 함침율(impregnation rate)은 나쁘고, 임피던스는 높다. 애노드 포일의 미세기공으로 폴리머의 침투를 용이하게 하기 위하여, Gerhard Hellwig et al은 미국특허 제4,803,596호에서 커패시터의 전해질로 전도성 폴리머를 이용하는 화학적 산화 중합 방법(chemical oxidation polymerization method)을 개시한다. 이 방법은 커패시터를 전도성 폴리머와 산화제의 용액에 각각 침지시키고, 다수회의 침지를 통하여 전도성 폴리머 전해질이 충분한 두께로 축적되는 적합한 조건하에서 전도성 폴리머 모노머를 중합시키는 것을 포함한다. 그 후, 독일 Bayer Corporation의 Friedrich Jonas et al은 미국특허 제4,910,645호에서 처음으로 3,4-에틸렌디옥시티오펜(EDOT) 모노머를 산화제인 철(Ⅲ) p-톨루엔설포네이트와 함께 이용함으로써 전해질로 폴리-3,4-에틸렌디옥시티오펜(PEDOT)을 갖는 알루미늄 고체 커패시터의 제조방법을 개시한다. 또한, EDOT와 유사한 구조를 갖는 3,4-에틸렌디티아티오펜(EDTT)이 전기적 활성 폴리머로 변환될 수 있음이 알려졌다(Lambertus Groenendaal et al. Adv . Mater . 2000, 12, No.7).
전도성 폴리머 PEDOT는 높은 열 저항성, 높은 전도도, 높은 전하 전달 속도, 비독성, 긴 수명 및 커패시터에 적용되는 경우 커패시터 파열을 일으키지 않는 것과 같은 이점을 갖는다. PEDOT는 커패시터에서 EDOT 모노머와 철 p-톨루엔설포네이트의 직접적 중합을 수행함으로써 제조된다. 상기 공정은 인 시츄 반응에 속하며, 침지 공정 측면에서 1액체 방법, 2액체 방법 또는 다중 액체 방법에 의해 수행될 수 있다. 1액체 방법은 열 중합 전에 EDOT와 철 p-톨루엔설포네이트의 혼합 용액에 커패시터 소자를 침지시키는 것을 포함한다. 2액체 방법은 열 중합 전에, EDOT 및 철 p-톨루엔설포네이트 각각에 커패시터 소자를 침지시키는 것을 포함한다. 그러나, 1액체 방법에서, 침지 전에 EDOT가 중합되는 것을 방지하기 위하여 공정 변수의 신중한 제어가 필요하며, 2액체 방법은 용액 오염 문제가 있다.
또한, 애노드 포일의 유전체층의 표면 또는 기공에서 인 시츄 중합으로부터 생성된 PEDOT는 분말 구조를 가지며, 이러한 분말 구조는 낮은 중합도, 나쁜 물리적 특성, 전극 표면 또는 표면 기공에의 불량한 부착에 의해 쉽게 차단(shedding)됨, 및 제한적인 내 동작전압(limited tolerant operating voltage)을 갖는 경향이 있다. PEDOT의 분말 구조의 이러한 단점 때문에, 16 V 이상의 고체 커패시터는 달성될 수 없다.
전술한 문제점을 해결하기 위하여, Stephan Kirchmeyer et al은 전도성 폴리머를 합성하기 위하여 비-인 시츄 중합을 제안하였으나(J. Mater . Chem . 2005, 15, 2077-2088), 비-인 시츄 중합에 의해 합성된 전도성 폴리머는 일반적으로 짧은 반복 단위(약 6 내지 18 반복 단위) 및 낮은 중합도(약 2500 이하의 중량평균분자량)와 같은 단점을 갖는다. 낮은 중합도에 기인하는 불량한 물리적 특성 때문에, 낮은 중합도를 갖는 폴리머는 고전압 작동 환경에 있어서 이용될 수 없다.
따라서, 소형화, 높은 커패시티, 고온 저항성 및 높은 주파수의 필요조건을 충족하기 위하여, 향상된 물리적 특성을 갖고 더 높은 전압 저항 및 우수한 안정성을 갖는 고체 커패시터에 적용될 수 있는 전도성 물질이 통상적인 액체 커패시터에 대한 대안이 될 것으로 예측된다.
전자 돌파(electron breakthrough)의 기회를 감소시키고, 고체 커패시터의 캐소드와 애노드 사이의 절연을 증강시키고, 고체 커패시터의 내전압을 향상시키기 위하여 향상된 물리적 특성을 갖는 고체 전해질을 구비한 고체 커패시터가 제공된다.
일 측면에서, (a) 전도성 폴리머 재료(conductive polymer material) 및 (b) 절연 재료(insulation material)를 포함하는 전도성 재료 제제(conductive material formulation)가 제공된다.
다른 측면에서,
애노드(anode);
상기 애노드 상에 형성된 유전체층(dielectric layer);
캐소드(cathode); 및
상기 유전체층과 상기 캐소드 사이에 위치하는 고체 전해질(solid electrolyte)을 포함하며,
상기 고체 전해질은 본 발명에 따른 전도성 재료 제제를 포함하는
고체 커패시터가 제공된다.
도 1은 통상적인 고체 커패시터 어셈블리를 나타낸다.
도 2는 통상적인 고체 커패시터를 나타낸다.
도 3은 본 발명에 따른 실시예의 고체 커패시터를 나타낸다.
도 4는 본 발명에 따른 실시예의 고체 커패시터를 나타낸다.
도 5는 본 발명에 따른 실시예의 고체 커패시터를 나타낸다.
도 2는 통상적인 고체 커패시터를 나타낸다.
도 3은 본 발명에 따른 실시예의 고체 커패시터를 나타낸다.
도 4는 본 발명에 따른 실시예의 고체 커패시터를 나타낸다.
도 5는 본 발명에 따른 실시예의 고체 커패시터를 나타낸다.
본 명세서의 개시된 내용을 쉽게 이해하기 위하여, 용어들은 하기에 정의된다.
용어 "약"은 부분적으로 값을 측정 또는 결정하는 방법에 따라 달라지는, 당해 기술분야의 통상의 기술자에 의해 측정된 소정 값의 허용가능한 편차를 나타낸다.
용어 "알킬"은 직쇄 또는 가지달린 탄소 사슬기를 나타낸다. 임의의 실시예에서, 알킬은 1 내지 20개의 탄소 원자 (C1 -20), 1 내지 15개의 탄소 원자 (C1 -15), 1 내지 10개의 탄소 원자 (C1 -10) 또는 1 내지 6개의 탄소 원자 (C1 -6)를 갖는 탄소 사슬기이다. 알킬의 예는 메틸, 에틸, 프로필(모든 이성질체 형태를 포함), 부틸(모든 이성질체 형태를 포함), 펜틸(모든 이성질체 형태를 포함) 및 헥실(모든 이성질체 형태를 포함)을 포함하나, 이에 제한되는 것은 아니다.
용어 "알킬렌"은 직쇄 또는 가지달린 2가 탄소 사슬기를 나타낸다. 임의의 실시예에서, 알킬렌은 1 내지 4개의 탄소 원자 (C1 -4)를 갖는 탄소 사슬기이다. 알킬렌의 예는 메틸렌, 에틸렌, 프로필렌(모든 이성질체 형태를 포함), 및 부틸렌(모든 이성질체 형태를 포함)을 포함하나, 이에 제한되는 것은 아니다.
용어 "알콕시"는 산소 원자를 통하여 분자의 나머지 부분에 결합된 전술한 알킬을 나타낸다. 알콕시의 예는 메톡시, 에톡시, 프로폭시, n-프로폭시, 2-프로폭시, n-부톡시, 이소부톡시, 및 tert-부톡시를 포함하나, 이에 제한되는 것은 아니다.
용어 "아릴"은 모노사이클릭 또는 폴리사이클릭의 1가 방향족기를 나타낸다. 임의의 실시예에서, 아릴은 6 내지 20개의 고리 원자 (C6 -20), 6 내지 15개의 고리 원자 (C6 -15) 또는 6 내지 10개의 고리 원자 (C6 -10)를 갖는다. 아릴기의 예는 페닐, 나프틸, 플루오레닐, 아줄레닐, 안트릴, 페난트릴, 피레닐, 비페닐릴 및 테르페닐릴을 포함하나, 이에 제한되는 것은 아니다. 아릴은 또한 고리의 하나가 방향족 고리이고, 다른 것은 포화, 부분적 불포화 또는 방향족 고리인 비사이클릭 또는 트리사이클릭 탄소 고리, 예를 들어 디하이드로나프틸, 인데닐, 디하이드로인데닐 또는 테트라하이드로나프틸(테트랄리닐)을 나타낸다.
하기에서, 본 발명에 따른 일부 실시예가 상세하게 기술되나, 본 발명은 본 발명의 정신으로부터 벗어나지 않고 다양한 측면에서 실시될 수 있으며, 본 발명의 범위는 명세서에 기재된 것에 대한 제한으로 이해되어서는 안된다. 또한, 본 명세서에 다르게 특정되지 않으면, 본 명세서(특히 청구항)에 이용된 표현 "a/an", "the" 등은 단수형 및 복수형을 포함하는 것으로 여겨져야 하며, 단어 "치환된"은 치환기에 의한 수소의 치환을 나타낸다. 또한, 명확성을 위하여, 각각의 구성요소 및 영역은 도면에서 크기가 과장될 수 있으며, 크기에 맞게 도시되지 않았다.
전도성 재료 제제
본 발명의 전도성 재료 제제는 (a) 전도성 폴리머 재료, 및 (b) 절연 재료를 포함한다.
전도성
폴리머
재료
본 발명에 따른 전도성 폴리머 재료는 전도성 폴리머 및 폴리음이온(polyanion)으로부터 유래되며, 전도성 폴리머는 화학식 (Ⅰ)의 모노머:
로부터 유래된 중합 단위를 포함하며, 상기 식에서 A는 (R)p로 치환된 C1 내지 C4 알킬렌; X는 O 또는 S; R은 H, 비치환 또는 치환 C1 내지 C20 알킬 또는 알콕시, 또는 비치환 또는 치환 C6 내지 C20 아릴; p는 0, 1 또는 2이다.
화학식 (Ⅰ)의 모노머는 바람직하게
본 발명의 특정 실시예에 따르면, 화학식 (Ⅰ)의 모노머는 
(3,4-에틸렌디옥시티오펜(3,4-ethylenedioxythiophene), EDOT), 
(티에노[3,4-d][1,3]디옥솔(thieno[3,4-d][1,3]dioxole)) 또는 
(3-메틸-3,4-디하이드로-2H-티에노[3,4-b][1,4]디옥세핀(3-methyl-3,4-dihydro-2H-thieno[3,4-b][1,4]dioxepine) ) 또는 그 조합일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
전도성 폴리머는 호모폴리머 또는 코폴리머일 수 있다. 전도성 폴리머를 형성하기 위하여 중합 모노머로서 단독으로 이용되는 것에 더하여, 화학식 (Ⅰ)의 모노머는 다른 모노머(예를 들어, 하기 화학식 (Ⅱ)의 모노머)와 함께 이용될 수 있다.
본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 전도성 폴리머의 중합도 및 그의 커패시티를 향상시키기 위하여, 전도성 폴리머는 화학식 (Ⅱ)의 모노머:
로부터 유래된 중합 단위를 더 포함하며, 상기 식에서, B1은 O, S 또는 N; B2는 N 또는 C; 각각의 R1, R2 및 R3은 독립적으로 H, 비치환 또는 치환 C1 내지 C20 알킬 또는 알콕시, 또는 비치환 또는 치환 C6 내지 C20 아릴; 각각의 q 및 w는 독립적으로 0 또는 1이다(B1이 O 또는 S인 경우, q는 0이고; B2가 N인 경우, w는 0이다).
화학식 (Ⅱ)의 모노머는 바람직하게
본 발명의 일부 실시예에서, 화학식 (Ⅱ)의 모노머는
본 발명의 전도성 폴리머는 높은 중합도 및 3,000 내지 30,000, 바람직하게 4,000 내지 18,000 범위, 더욱 바람직하게 5,000 내지 16,000 범위의 중량평균분자량을 갖는다.
본 발명에 따른 전도성 폴리머의 형성을 위하여, 화학식 (Ⅱ)의 모노머에 대한 화학식 (Ⅰ)의 모노머의 비는 특히 제한되지 않는다. 이 비는 필요에 따라 조절될 수 있다. 화학식 (Ⅱ)의 모노머가 과량으로 이용되면, 이용된 고체 커패시터의 커패시티가 부정적으로 영향받는다. 따라서, 일반적으로, 화학식 (Ⅱ)의 모노머가 존재하는 경우, 화학식 (Ⅱ)의 모노머는 화학식 (Ⅰ)의 모노머 100 중량부를 기준으로 약 1 내지 약 800 중량부, 바람직하게 약 5 내지 약 400 중량부의 양으로 이용된다. 본 발명의 일부 실시예에서, 화학식 (Ⅱ)의 모노머는 화학식 (Ⅰ)의 모노머 100 중량부를 기준으로 약 5 내지 약 50 중량부의 양으로 이용된다.
본 발명에 이용되는 폴리음이온에 대한 특별한 제한은 없다. 본 발명에 이용되는 폴리음이온은 당해 기술분야에 공지된 것일 수 있다. 중합에 있어서 이러한 폴리음이온의 이용은 본래 수-불용성 폴리티오펜 화합물을 분산가능하게(dispersible) 또는 수화가능하게(hydratable) 만든다. 본 발명에 이용되는 폴리음이온은 유리산 형태의 산성 폴리머일 수 있으며, 예를 들어, 폴리카르복실산(polycarboxylic acid), 폴리설폰산(polysulfonic acid) 또는 조합이나, 이에 제한되는 것은 아니다. 폴리카르복실산은 예를 들어, 폴리아크릴산(polyacrylic acid), 폴리메타크릴산(polymethacrylic acid) 또는 폴리말레산(polymaliec acid)일 수 있다. 폴리설폰산은 예를 들어, 폴리스티렌설폰산(polystyrenesulfonic acid) 또는 폴리비닐설폰산(polyvinylsulfonic acid)일 수 있다. 전도도 측면에서, 폴리스티렌설폰산이 가장 바람직하다. 중화된 유리산 모이어티를 갖는 염 형태의 폴리음이온이 본 발명에 이용될 수 있다.
폴리음이온으로 이용되기 위하여 폴리카르복실산 또는 폴리설폰산의 분자량에 대한 특별한 제한은 없다. 전도도를 위하여, 중량평균분자량은 바람직하게 약 10,000 내지 약 150,000의 범위이며, 더욱 바람직하게 약 70,000 내지 약 100,000의 범위이다.
본 발명에 따르면, 폴리음이온에 대한 전도성 폴리머의 중량비는 약 0.05 내지 약 10의 범위이며, 바람직하게 약 0.1 내지 약 8의 범위이며, 더욱 바람직하게 약 0.2 내지 약 5의 범위이다.
본 발명에 따른 전도성 폴리머 재료는 약 10 내지 약 1000 나노미터 범위, 바람직하게 약 30 내지 약 500 나노미터 범위, 더욱 바람직하게 약 50 내지 약 300 나노미터 범위의 크기를 갖는다.
본 발명에 따른 전도성 폴리머 재료는 약 100 내지 약 1,000 Ω/□ 범위(Ω/□는ohm/square를 나타낸다), 바람직하게 약 150 내지 약 850 Ω/□ 범위, 더욱 바람직하게 약 200 내지 약 750 Ω/□ 범위의 표면저항값을 갖는다.
절연 재료
본 발명에 따른 절연 재료는 고체 커패시터 재료의 구조에 있어서 보호층으로서 작용하는 다른 유전체층으로서 이용될 수 있다(예를 들면, 도 3에 있어서 D1). 고체 커패시터의 캐소드와 애노드 사이의 절연성이 향상되며, 전자 돌파(electron breakthrough)의 기회가 감소되고, 고체 커패시터의 내전압이 증가한다. 본 발명에 따른 절연 재료는 103 내지 1012 Ω·m의 저항율(resistivity)을 가지며, 무기 산화물(inorganic oxide), 비공액 폴리머(non-conjugated polymer) 및 및 그 조합으로부터 선택된다.
무기 산화물은 리튬, 소듐, 포타슘, 칼슘, 티타늄, 아연, 지르코늄, 안티몬, 인듐, 주석, 알루미늄, 철 및 실리콘, 바람직하게 티타늄, 아연, 인듐, 주석, 알루미늄 및 실리콘으로 이루어진 군으로부터 선택되는 적어도 하나의 원소의 산화물을 포함한다. 본 발명의 특정 실시예에 따르면, 무기 산화물은 이산화티타늄, 알루미나, 산화아연, 인듐 주석 산화물 및 실리카일 수 있다.
비공액 폴리머는 구조 내에 단일 결합 및 이중 결합의 변형이 없는 폴리머를 나타낸다. 비공액 폴리머는 일 이상의 모노머, 올리고머 또는 폴리머로부터 유래되며, 바람직하게 에폭시 모노머, 에폭시 올리고머, 에폭시 수지, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리비닐알코올, 폴리비닐클로라이드, 폴리우레탄, 폴리이미드, 카르복시메틸셀룰로오스, 폴리에틸렌 글리콜, 폴리아크릴아미드 및 테프론(Teflon)으로 이루어진 군으로부터 선택된다.
본 발명에 따르면, (b) 절연 재료는 (a) 전도성 폴리머 재료 100 중량부를 기준으로, 약 0.01 내지 약 200 중량부, 바람직하게 약 0.1 내지 약 50 중량부, 더욱 바람직하게 약 1 내지 약 20 중량부의 함량을 갖는다.
본 발명에 따른 전도성 재료 제제는 (a) 전도성 폴리머 재료 및 (b) 절연 재료를 포함한다. 그 사이에 화학반응이 일어나지 않는다. 전도성 폴리머 재료는 우수한 열 저항성, 높은 전기전도도, 빠른 전하 전달, 긴 수명을 가지며, 커패시터에 적용되는 경우 커패시터 파열이 발생하지 않고, 비독성이다. 또한, 본 발명에 따른 전도성 폴리머 재료는 나노미터 수준의 크기, 높은 분자량 및 우수한 전기전도도를 가지므로, 애노드 포일 상의 유전체층의 표면에, 또는 기공 내에 효과적으로 채워질 수 있다. 본 발명에 따른 전도성 폴리머 재료로 제조된 고체 커패시터는 높은 내전압(180 V 이상) 및 높은 커패시티를 갖는다. 절연 재료는 고체 커패시터에서 캐소드와 애노드 사이의 절연성을 향상시키고, 전자 돌파의 기회를 감소시키며, 고체 커패시터의 내전압을 향상시킨다. 따라서, 본 발명에 따른 전도성 재료 제제로부터 제조된 고체 커패시터는 200 V 이상, 바람직하게 270 V 이상의 고전압 작동 환경에서 이용될 수 있다.
전도성
폴리머
재료의 제조
본 출원은 또한 전술한 전도성 폴리머 재료의 제조방법을 제공하며, 이는 하기 단계를 포함한다:
(a) 화학식 (Ⅰ)의 모노머:
선택적으로 화학식 (Ⅱ)의 모노머:
를 폴리음이온과 혼합하는 단계,
상기 식에서,
A는 (R)p로 치환된 C1 내지 C4 알킬렌,
X는 O 또는 S,
B1은 O, S 또는 N,
B2는 N 또는 C,
각각의 R1, R2, R3 및 R은 독립적으로 H, 비치환 또는 치환 C1 내지 C20 알킬 또는 알콕시, 또는 비치환 또는 치환 C6 내지 C20 아릴,
p는 0, 1 또는 2, 및
각각의 q 및 w는 독립적으로 0 또는 1임;
(b) 단계 (a)로부터의 혼합물을 제1 초음파 진동(supersonic vibration)시켜 미셀(micelles)을 형성하는 단계;
(c) 산화제를 첨가하여, 상기 모노머의 산화 중합(oxidation polymerization)이 템플레이트(template)로 작용하는 폴리음이온(polyanion)에 기반하여 이루어져, 폴리음이온과의 복합체를 형성할 수 있도록 하는 단계; 및
(d) 단계 (c)에서 얻어진 생성물을 제2 초음파 진동시키는 단계.
단계 (a)에서 이용되는 화학식 (Ⅰ)의 모노머, 화학식 (Ⅱ)의 모노머 및 폴리음이온의 종류, 바람직한 형태 및 용량은 본 명세서에 전술하여 정의된 바와 같다.
본 발명에 따르면, 단계 (a)는 실온에서 수행될 수 있다. 폴리음이온은 유리 형태(free form)의 산성 폴리머이며, 산성 폴리머를 용매에 첨가하여 용액을 제공하고, 용액에서 산성 폴리머를 해리(dissociation)시킴으로써 제조된다. 산성 폴리머는 본 명세서에 전술하여 정의된 바와 같다.
본 발명에 이용될 수 있는 용매는 특히 제한되지 않으며, 예를 들면, 물, 알코올, 벤젠 또는 그 조합, 바람직하게 메탄올, 에탄올, 프로판올, n-부탄올, tert-부탄올, 물 또는 그 조합, 더욱 바람직하게 물을 포함하나, 이에 제한되는 것은 아니다.
본 발명에서, 폴리음이온은 템플레이트로 이용될 수 있다. 폴리음이온을 화학식 (Ⅰ)의 모노머 및 선택적으로 화학식 (Ⅱ)의 모노머와 완전히 혼합하고, 혼합물을 제1 초음파 진동시켜 모노머를 캡슐화하는 미셀을 형성한다.
본 발명에서 단계 (a)에 의해 제조된 미셀(micelles)은 마이크로미터 수준 또는 그 이상의 크기이다. 그러나, 너무 큰 미셀은 너무 큰 전도성 폴리머를 야기하고, 이는 침지 중에 전극 포일의 마이크로기공 내로 침투하기 어렵다. 본 발명의 발명자는 얼음욕(약 0℃의 온도)에서 제1 초음파 진동(단계 (b)) 및 제2 초음파 진동(단계 (d))를 각각 수행하였다. 폴리머 재료의 크기는 나노미터 수준으로 바람직하게 감소하며, 우수한 전기전도도를 갖는 전도성 폴리머 재료가 얻어진다.
본 발명의 단계 (b)에서, 미셀의 크기는 산화 중합 전에 제1 초음파 진동에 의해 감소된다. 초음파 진동이 산화 중합 후에 수행되면, 형성된 폴리머 재료의 크기가 나노미터 수준에 도달할 수 없다.
제1 초음파 진동은 약 10 kHz 내지 약 50 kHz 범위, 바람직하게 약 20 kHz 내지 약 40 kHz 범위의 진동수를 갖는다. 제1 초음파 진동은 약 1 분 내지 약 100 분의 범위, 바람직하게 약 20 분 내지 약 40 분 범위의 시간 동안 지속된다.
단계 (c)에서, 전도성 폴리머는, 모노머를 산화제 존재 하에 산화 중합시킴으로써 형성될 수 있다. 수득된 전도성 폴리머는 산화 중합으로부터 발생된 양전하를 가지므로, 음전하를 갖는 폴리음이온을 함유하는 폴리머 재료를 형성할 수 있다.
본 발명에 이용되는 산화제에 대한 특별한 제한은 없다. 산화제는 당해 기술분야에 잘 알려질 수 있으며, 예를 들면, 알칼리 퍼설페이트, 암모늄염, 퍼옥사이드, 유기산의 제2철염 또는 그 조합, 바람직하게 철 p-톨루엔설포네이트, 암모늄 설페이트, 암모늄 퍼설페이트, 암모늄 옥살레이트, 암모늄 퍼클로레이트, 과산화수소 또는 그 혼합물, 더욱 바람직하게 철 p-톨루엔설포네이트 또는 과산화수소를 포함하나, 이에 제한되는 것은 아니다. 본 발명의 실시예를 따르면, 본 발명에 이용된 산화제는 과산화수소이다.
산화제는 총 모노머(화학식 (Ⅰ)의 모노머 및 선택적으로 화학식 (Ⅱ)의 모노머) 100 중량부를 기준으로 약 5 내지 약 3000 중량부 범위, 바람직하게 약 50 내지 약 1000 중량부 범위, 가장 바람직하게 약 100 내지 약 300 중량부 범위의 양으로 이용된다.
일반적으로, 비-인 시츄 중합에 의해 제조된 전도성 폴리머는 높은 중합도를 갖지 못하고, 2500 이하의 중량평균분자량을 갖는다. 이와 달리, 본 발명에 따른 전도성 폴리머는 높은 중합도 및 3,000 내지 30,000 범위, 바람직하게 5,000 내지 16,000 범위의 중량평균분자량을 갖는다.
본 발명에서, 단계 (c)로부터 얻어진 폴리머 재료의 크기는 단계 (d)에서 제2 초음파 진동에 의해 더 감소된다. 전도성 고분자는 후속되는 커패시터의 침지 중에 유전체층 표면에 또는 기공 내에 효과적인 충진을 위하여 템플레이트 외부에 노출될 수 있다.
제2 초음파 진동은 약 10 kHz 내지 약 50 kHz 범위, 바람직하게 약 20 kHz 내지 약 40 kHz 범위의 진동수를 갖는다. 제2 초음파 진동은 약 1 분 내지 약 100 분, 바람직하게 약 20 분 내지 약 40 분 범위의 시간 동안 지속된다.
본 발명의 방법에 의해 제조된 전도성 폴리머 재료는 약 10 내지 약 1000 나노미터 범위, 바람직하게 약 30 내지 약 500 나노미터 범위, 더욱 바람직하게 약 50 내지 약 300 나노미터 범위의 크기를 갖는다.
본 발명의 전도성 재료 제제에 커패시터 몸체(body)를 침지시키는 방법에 대한 특별한 제한은 없다. 예를 들면, 전도성 폴리머 재료는 절연 재료와 혼합되고, 커패시터 몸체의 침지를 위한 단일 용액으로 포뮬레이트될 수 있다. 대안으로, 커패시터 몸체는 우선 순서 없이, 전도성 폴리머 재료 용액 및 절연 재료 용액에 각각 침지될 수 있다. 커패시터 몸체는 바람직한 시간 동안 침지되고, 꺼내어진 후, 특정 온도에서 가열 건조된다. 전술한 단계는 고체 전해질을 형성하기 위하여 몇회 반복될 수 있다. 전술한 용액에 이용되는 용매에 대한 특별한 제한은 없다. 예를 들면, 용매는 물, 알코올, 벤젠, 알칸, 케톤 또는 그 조합, 바람직하게 메탄올, 에탄올, 프로판올, n-부탄올, tert-부탄올, 2-부탄온 (메틸에틸케톤), 물 또는 그 조합, 더욱 바람직하게 물을 포함하나, 이에 제한되는 것은 아니다. 따라서, 본 발명에 따른 고체 전해질은 작동 시에 전자 돌파 기회를 감소시키고, 고체 커패시터의 내전압을 향상시킨다.
인 시츄 공정과 달리, 본 발명은 침지 전에 전도성 폴리머 재료를 제조한다. 따라서, 공정 시에 폴리머 재료의 중합도는 쉽게 제어될 수 있으며, 1액체 방법 또는 2액체 방법과 같은 인 시츄 공정에 관련된 문제점은 없어진다. 예를 들면, 침지 중에 공정 변수의 신중한 제어는 본 발명에 있어서 더 이상 요구되지 않는다.
본 발명은 애노드; 상기 애노드 상에 형성된 유전체층; 캐소드; 및 상기 유전체층과 상기 캐소드 사이의 고체 전해질을 포함하며, 상기 고체 전해질은 본 발명에 따른 전도성 재료 제제를 포함하며, 상기 전도성 재료 제제는 절연 재료를 포함하는 고체 커패시터를 제공한다.
특히, 고체 커패시터의 주요 몸체로서 애노드는 애노드 포일로 에칭된 전도성 금속 포일을 이용하고, 애노드 포일의 표면을 양극 산화(anode oxidation)시키고, 애노드 포일로부터 와이어(wire)를 뽑음으로써 형성되고; 캐소드는 캐소드 포일로 다른 금속 포일을 이용하고, 캐소드 포일로부터 와이어를 뽑음으로써 형성된다. 산화물 등으로 이루어진 유전체층은 애노드 포일의 표면, 및 애노드 포일과 캐소드 포일 사이에 형성된다. 애노드 포일 및 캐소드 포일은 알루미늄, 탄탈륨, 니오브, 산화알루미늄, 산화탄탈륨, 산화니오브, 티타늄-코팅된 알루미늄 또는 탄소-코팅된 알루미늄으로 이루어진다. 애노드 필름 및 캐소드 필름이 실린더에 감아진 후에, 커패시터 몸체는 전도성 폴리머 재료 및 절연 재료의 혼합물에 침지되며, 흡입 및 가열에 의한 제거와 같은 단계가 용매를 제거하기 위하여 이용된다. 전술한 단계는 2회 또는 3회 이상 선택적으로 반복될 수 있다. 대안으로, 커패시터 몸체는 바람직한 시간 동안 전도성 폴리머 재료 및 절연 재료의 하나에 침지된 후, 흡입 및 가열에 의한 제거와 같은 단계가 용매를 제거하기 위하여 이용된다. 전술한 단계는 2회 또는 3회 이상 선택적으로 반복될 수 있다. 커패시터 몸체는 본 발명의 전도성 폴리머 재료 및 절연 재료의 다른 하나에 더 침지된 후, 흡입 및 가열에 의한 제거와 같은 단계가 용매를 제거하기 위하여 이용된다. 전술한 단계는 2회 또는 3회 이상 선택적으로 반복될 수 있다. 고체 커패시터의 유전체층과 캐소드 포일 사이에 고체 전해질이 형성된다.
고체 커패시터는 알루미늄 고체 커패시터, 탄탈륨 고체 커패시터, 또는 니오브 고체 커패시터일 수 있다.
커패시터 어셈블리 내에 고체 전해질이 형성된 후, 고체 커패시터는 통상적인 기술에 의해 통상적인 재료로부터 형성될 수 있다. 예를 들면, 커패시터 어셈블리는 하부(bottom)를 갖는 박스 내에 설치되고, 배선을 노출하기 위한 개구부(opening)를 갖는 실 요소(seal element)가 박스의 상부에 배치될 수 있다. 고체 커패시터는 실링 후에 형성된다.
하기에서, 통상적인 고체 커패시터 및 본 발명의 바람직한 실시예의 고체 커패시터의 제조방법을 도면에 의해 설명하며, 이러한 도면은 본 발명의 범위를 제한하기 위한 것이 아니다. 당해 기술분야의 통상의 기술자에 의해 쉽게 이루어지는 수정 및 변형은 본 명세서의 개시 내에 포함된다.
도 1은 통상적인 고체 커패시터 어셈블리를 나타낸다. 도 1에 나타내어진 바와 같이, 애노드 포일(1) 및 캐소드 포일(3)은 스페이서 부재(5a, 5b)와 함께 감겨져서 커패시터 어셈블리(9)를 형성한다. 리드선(7a, 7b)은 각각 캐소드 포일(3) 애노드 포일(1)의 외부 와이어와의 접속을 위한 단자로 이용되었다.
캐소드 포일 및 애노드 포일에 대한 접속을 위한 와이어의 수는 캐소드 포일 및 애노드 포일이 와이어와 접속되는한 특별히 제한되지 않는다. 캐소드 포일 및 애노드 포일의 수는 특별히 제한되지 않는다. 예를 들면, 캐소드 포일의 수는 애노드 포일의 수와 동일하거나, 또는 더 많을 수 있다. 산화물 등으로 이루어진 유전체층(도시되지 않음)은 애노드 포일의 표면에 형성되며, 애노드 포일과 캐소드 포일 사이에 위치한다. 애노드 포일(1), 캐소드 포일(3), 스페이서 부재(5a, 5b), 및 리드선(7a, 7b)은 공지된 기술에 의해 공지된 재료로부터 만들어진다.
도 2에 도시된 바와 같이, 통상적인 고체 커패시터는 애노드(A); 애노드(A)에 형성된 유전체층(D); 고체 전해질(E); 및 캐소드(C)를 포함하며, 고체 커패시터의 유전체층과 캐소드 포일 사이의 고체 전해질은 커패시터 어셈블리(9)를 통상적인 전도성 폴리머 재료에 침지시킴으로써 형성된다.
본 발명의 실시예에서, 커패시터 어셈블리(9)는 절연 재료에 침지되고, 고온에서 가열건조되어, 캐소드의 표면 및 유전체층의 표면에 각각 절연 재료 층을 형성한다. 커패시터 어셈블리(9)는 전도성 폴리머 재료에 침지되고, 고온에서 가열건조되어, 고체 전해질 층을 형성한다. 도 3에 도시된 바와 같은 본 발명의 고체 커패시터는 하기 구성요소: 애노드(A); 유전체층(D); 절연 재료(D1); 전도성 폴리머 재료(E1); 절연 재료(D1); 및 캐소드(C)를 순서대로 구성(configuring) 및 실링(sealing)한 후에 형성된다.
본 발명의 실시예에서, 커패시터 어셈블리(9)는 전도성 폴리머 재료에 침지되고, 고온에서 가열건조되어 캐소드의 표면 및 유전체층의 표면에 각각 전도성 폴리머 재료 층을 형성한다. 커패시터 어셈블리(9)는 절연 재료에 침지되고, 고온에서 가열건조되어 고체 전해질 층을 형성한다. 도 4에 도시된 바와 같은 본 발명의 고체 커패시터는 하기 구성요소: 애노드(A); 유전체층(D); 전도성 폴리머 재료(E1); 절연 재료(D1); 전도성 폴리머 재료(E1); 및 캐소드(C)를 순서대로 구성 및 실링한 후에 형성된다.
본 발명의 실시예에서, 커패시터 어셈블리(9)는 전도성 폴리머 재료 및 절연 재료의 혼합물에 침지되고, 고온에서 가열건조되어 고체 전해질 층을 형성한다. 도 5에 도시된 바와 같은 본 발명의 고체 커패시터는 하기 구성요소: 애노드(A); 유전체층(D); 전도성 폴리머 재료(E1) 및 절연 재료(D1)의 혼합물; 및 캐소드(C)를 순서대로 구성 및 실링한 후에 형성된다.
본 발명에 의해 형성된 고체 커패시터는 높은 내전압 및 높은 커패시티를 가지며, 270 V 이상의 내전압을 갖는 것으로서 이용될 수 있다. 본 발명은 산업계에러 요구되는 고체 커패시터의 물성에 대한 필요조건을 만족한다. 따라서, 본 발명의 고체 커패시터는 고전압 커패시터를 필요로 하는 산업, 예를 들면, LED 램프의 구동 전력, 전기에너지 절약 램프 및 정류기, 차량용 전자 장치, 컴퓨터 마더보드, 주파수 변환기, 네트워크 커뮤니케이션, 의료 장비 전력, UPS 및 다른 선진 분야에 널리 이용될 수 있다.
본 발명은 하기 실시예에 더 예시되며, 이러한 실시예는 본 발명의 실제 예일 뿐이며, 본 발명의 범위에 대한 어떠한 제한도 부여하지 않는다. 당해 기술분야의 통상의 기술자에 의해 쉽게 이루어지는 수정 및 변형은 본 명세서의 개시 및 첨부된 청구항의 범위 내에 포함된다.
실시예
고체 커패시터의 제조
실시예
1
1 g 
를 100 ml 물 중의 0.3 g 폴리스티렌설폰산[Alfa Acsar, CAS NO:28210-41-5, 30% aq. Mw: 75000]에 첨가하고, 균일하게 교반한 후, 30분 동안 30 kHz에서 초음파 진동시켰다. 1.55 g 과산화수소를 산화 중합을 위하여 첨가하여, 폴리머 재료를 형성하였다. 폴리머 재료를 30 분 동안 30 kHz에서 초음파 진동시켜, 전도성 폴리머 재료 1을 형성하였다.
0.5 g 
, 경화제로서 0.3 g 
및 촉매로서 0.01g 
를 20 g 메탄올에 용해하여, 절연 재료 1을 형성하였다.
도 1에 도시된 커패시터 어셈블리(9)를 5 분 동안 전도성 폴리머 재료 1에 침지시킨 후, 꺼내어, 130℃의 온도에서 가열건조하였다. 전술한 이전 단계를 3회 반복하였다. 커패시터 어셈블리(9)를 5 분 동안 절연 재료 1에 침지시키고, 130℃의 온도에서 가열건조하였다. 전술한 이전 단계를 3회 반복하였다. 고체 전해질이 형성되었다.
고체 커패시터의 제조는 고체 전해질을 포함하는 커패시터 어셈블리(9)를 하부를 갖는 박스 내에 배치한 후, 박스를 실링하고, 와이어를 노출시킴으로써 완료되었다.
실시예
2
1 g 
를 100 ml 물 중의 3.3 g 폴리스티렌설폰산에 첨가하고, 균일하게 교반한 후, 30분 동안 30 kHz에서 초음파 진동시켰다. 1.55 g 과산화수소를 산화 중합을 위하여 첨가하여, 폴리머 재료를 형성하였다. 폴리머 재료를 30 분 동안 30 kHz에서 초음파 진동시켜, 전도성 폴리머 재료 2를 제공하였다.
0.5 g 
, 경화제로서 0.3 g 
및 촉매로서 
를 20 g 메탄올에 용해하여, 절연 재료 2를 제공하였다.
도 1에 도시된 커패시터 어셈블리(9)를 5 분 동안 전도성 폴리머 재료 2에 침지시키고, 꺼내어, 130℃의 온도에서 가열건조하였다. 전술한 이전 단계를 3회 반복하였다. 커패시터 어셈블리(9)를 5 분 동안 절연 재료 2에 침지시키고, 130℃의 온도에서 가열건조하였다. 전술한 이전 단계를 3회 반복하였다. 고체 전해질이 형성되었다.
고체 커패시터의 제조는 고체 전해질을 포함하는 커패시터 어셈블리(9)를 하부를 갖는 박스 내에 배치한 후, 박스를 실링하고, 와이어를 노출시킴으로써 완료되었다.
실시예
3
0.9 g 
및 0.1 g 
100 ml 물 중의 3.3 g 폴리스티렌설폰산에 첨가하고, 균일하게 교반한 후, 30분 동안 30 kHz에서 초음파 진동시켰다. 1.55 g 과산화수소를 산화 중합을 위하여 첨가하여, 폴리머 재료를 형성하였다. 폴리머 재료를 30 분 동안 30 kHz에서 초음파 진동시켜, 전도성 폴리머 재료 3을 제공하였다.
0.1 g 폴리에틸렌 글리콜을 10 g 물에 용해하여, 절연 재료 3을 제공한다.
도 1에 도시된 커패시터 어셈블리(9)를 5 분 동안 절연 재료 3에 침지시키고, 꺼내어, 130℃의 온도에서 가열건조하였다. 전술한 이전 단계를 3회 반복하였다. 커패시터 어셈블리(9)를 5 분 동안 전도성 폴리머 재료 3에 침지시키고, 130℃의 온도에서 가열건조하였다. 전술한 이전 단계를 3회 반복하였다. 고체 전해질이 형성되었다.
고체 커패시터의 제조는 고체 전해질을 포함하는 커패시터 어셈블리(9)를 하부를 갖는 박스 내에 배치한 후, 박스를 실링하고, 와이어를 노출시킴으로써 완료되었다.
실시예
4
0.9 g 
및 0.1 g 
를 100 ml 물 중의 3.3 g 폴리스티렌설폰산에 첨가하고, 균일하게 교반한 후, 30분 동안 30 kHz에서 초음파 진동시켰다. 1.55 g 과산화수소를 산화 중합을 위하여 첨가하여, 폴리머 재료를 형성하였다. 폴리머 재료를 30 분 동안 30 kHz에서 초음파 진동시켜, 전도성 폴리머 재료 4를 제공하였다.
0.1 g 폴리에틸렌 글리콜을 10 g 벤젠에 용해하여, 절연 재료 4를 제공하였다.
도 1에 도시된 커패시터 어셈블리(9)를 5 분 동안 절연 재료 4에 침지시키고, 꺼내어, 130℃의 온도에서 가열건조하였다. 전술한 이전 단계를 3회 반복하였다. 커패시터 어셈블리(9)를 5 분 동안 전도성 폴리머 재료 4에 침지시키고, 130℃의 온도에서 가열건조하였다. 전술한 이전 단계를 3회 반복하였다. 고체 전해질이 형성되었다.
고체 커패시터의 제조는 고체 전해질을 포함하는 커패시터 어셈블리(9)를 하부를 갖는 박스 내에 배치한 후, 박스를 실링하고, 와이어를 노출시킴으로써 완료되었다.
실시예
5
0.9 g 
및 0.1 g 
를 100 ml 물 중의 3.3 g 폴리스티렌설폰산에 첨가하고, 균일하게 교반한 후, 30분 동안 30 kHz에서 초음파 진동시켰다. 1.55 g 과산화수소를 산화 중합을 위하여 첨가하여, 폴리머 재료를 형성하였다. 폴리머 재료를 30 분 동안 30 kHz에서 초음파 진동시켜, 전도성 폴리머 재료 5를 제공하였다.
1 g 폴리우레탄을 10 g 테트라하이드로퓨란에 용해하여, 절연 재료 5를 제공하였다.
도 1에 도시된 커패시터 어셈블리(9)를 5 분 동안 전도성 폴리머 재료 5 및 절연 재료 5의 혼합 용액에 침지시키고, 꺼내어, 130℃의 온도에서 가열건조하였다. 전술한 이전 단계를 3회 반복하였다. 고체 전해질이 형성되었다.
고체 커패시터의 제조는 고체 전해질을 포함하는 커패시터 어셈블리(9)를 하부를 갖는 박스 내에 배치한 후, 박스를 실링하고, 와이어를 노출시킴으로써 완료되었다.
실시예
6
0.9 g 
및 0.1 g 
를 100 ml 물 중의 3.3 g 폴리스티렌설폰산에 첨가하고, 균일하게 교반한 후, 30분 동안 30 kHz에서 초음파 진동시켰다. 1.55 g 과산화수소를 산화 중합을 위하여 첨가하여, 폴리머 재료를 형성하였다. 폴리머 재료를 30 분 동안 30 kHz에서 초음파 진동시켜, 전도성 폴리머 재료 6을 제공하였다.
0.2 g 폴리이미드를 10 g 테트라하이드로퓨란에 용해하여, 절연 재료 6을 제공하였다.
도 1에 도시된 커패시터 어셈블리(9)를 5 분 동안 전도성 폴리머 재료 6 및 절연 재료 6의 혼합 용액에 침지시키고, 꺼내어, 130℃의 온도에서 가열건조하였다. 전술한 이전 단계를 3회 반복하였다. 고체 전해질이 형성되었다.
고체 커패시터의 제조는 고체 전해질을 포함하는 커패시터 어셈블리(9)를 하부를 갖는 박스 내에 배치한 후, 박스를 실링하고, 와이어를 노출시킴으로써 완료되었다.
실시예
7
0.9 g 
및 0.1 g 
를 100 ml 물 중의 3.3 g 폴리스티렌설폰산에 첨가하고, 균일하게 교반한 후, 30분 동안 30 kHz에서 초음파 진동시켰다. 1.55 g 과산화수소를 산화 중합을 위하여 첨가하여, 폴리머 재료를 형성하였다. 폴리머 재료를 30 분 동안 30 kHz에서 초음파 진동시켜, 전도성 폴리머 재료 7을 제공하였다.
0.2 g 카르복시메틸셀룰로오스를 15 g 물에 용해하여, 절연 재료 7을 제공하였다.
도 1에 도시된 커패시터 어셈블리(9)를 5 분 동안 전도성 폴리머 재료 7에 침지시키고, 꺼내어, 130℃의 온도에서 가열건조하였다. 전술한 이전 단계를 3회 반복하였다. 커패시터 어셈블리(9)를 5 분 동안 절연 재료 7에 침지시키고, 130℃의 온도에서 가열건조하였다. 전술한 이전 단계를 3회 반복하였다. 고체 전해질이 형성되었다.
고체 커패시터의 제조는 고체 전해질을 포함하는 커패시터 어셈블리(9)를 하부를 갖는 박스 내에 배치한 후, 박스를 실링하고, 와이어를 노출시킴으로써 완료되었다.
실시예 8
0.9 g 
및 0.1 g 
를 100 ml 물 중의 3.3 g 폴리스티렌설폰산에 첨가하고, 균일하게 교반한 후, 30분 동안 30 kHz에서 초음파 진동시켰다. 1.55 g 과산화수소를 산화 중합을 위하여 첨가하여, 폴리머 재료를 형성하였다. 폴리머 재료를 30 분 동안 30 kHz에서 초음파 진동시켜, 전도성 폴리머 재료 8을 제공하였다.
0.2 g 카르복시메틸셀룰로오스를 10 g 물에 용해하여, 절연 재료 8을 제공하였다.
도 1에 도시된 커패시터 어셈블리(9)를 5 분 동안 전도성 폴리머 재료 8에 침지시키고, 꺼내어, 130℃의 온도에서 가열건조하였다. 전술한 이전 단계를 3회 반복하였다. 커패시터 어셈블리(9)를 5 분 동안 절연 재료 8에 침지시키고, 130℃의 온도에서 가열건조하였다. 전술한 이전 단계를 3회 반복하였다. 고체 전해질이 형성되었다.
고체 커패시터의 제조는 고체 전해질을 포함하는 커패시터 어셈블리(9)를 하부를 갖는 박스 내에 배치한 후, 박스를 실링하고, 와이어를 노출시킴으로써 완료되었다.
실시예
9
0.9 g 
및 0.1 g 
를 100 ml 물 중의 3.3 g 폴리스티렌설폰산에 첨가하고, 균일하게 교반한 후, 30분 동안 30 kHz에서 초음파 진동시켰다. 1.55 g 과산화수소를 산화 중합을 위하여 첨가하여, 폴리머 재료를 형성하였다. 폴리머 재료를 30 분 동안 30 kHz에서 초음파 진동시켜, 전도성 폴리머 재료 9를 제공하였다.
0.01 g 폴리비닐알코올을 10 g 물에 용해하여, 절연 재료 9를 제공하였다.
도 1에 도시된 커패시터 어셈블리(9)를 5 분 동안 전도성 폴리머 재료 9에 침지시키고, 꺼내어, 130℃의 온도에서 가열건조하였다. 전술한 이전 단계를 3회 반복하였다. 커패시터 어셈블리(9)를 5 분 동안 절연 재료 9에 침지시키고, 130℃의 온도에서 가열건조하였다. 전술한 이전 단계를 3회 반복하였다. 고체 전해질이 형성되었다.
고체 커패시터의 제조는 고체 전해질을 포함하는 커패시터 어셈블리(9)를 하부를 갖는 박스 내에 배치한 후, 박스를 실링하고, 와이어를 노출시킴으로써 완료되었다.
실시예
10
0.9 g 
및 0.1 g 
를 100 ml 물 중의 3.3 g 폴리스티렌설폰산에 첨가하고, 균일하게 교반한 후, 30분 동안 30 kHz에서 초음파 진동시켰다. 1.55 g 과산화수소를 산화 중합을 위하여 첨가하여, 폴리머 재료를 형성하였다. 폴리머 재료를 30 분 동안 30 kHz에서 초음파 진동시켜, 전도성 폴리머 재료 10을 제공하였다.
0.1 g 폴리아크릴아미드를 10 g 물에 용해하여, 절연 재료 10을 제공하였다.
도 1에 도시된 커패시터 어셈블리(9)를 5 분 동안 절연 재료 10에 침지시키고, 꺼내어, 130℃의 온도에서 가열건조하였다. 전술한 이전 단계를 3회 반복하였다. 커패시터 어셈블리(9)를 5 분 동안 전도성 폴리머 재료 10에 침지시키고, 130℃의 온도에서 가열건조하였다. 전술한 이전 단계를 3회 반복하였다. 고체 전해질이 형성되었다.
고체 커패시터의 제조는 고체 전해질을 포함하는 커패시터 어셈블리(9)를 하부를 갖는 박스 내에 배치한 후, 박스를 실링하고, 와이어를 노출시킴으로써 완료되었다.
실시예
11
1 g 
를 100 ml 물 중의 0.3 g 폴리스티렌설폰산에 첨가하고, 균일하게 교반한 후, 30분 동안 30 kHz에서 초음파 진동시켰다. 1.55 g 과산화수소를 산화 중합을 위하여 첨가하여, 폴리머 재료를 형성하였다. 폴리머 재료를 30 분 동안 30 kHz에서 초음파 진동시켜, 전도성 폴리머 재료 11을 제공하였다.
0.5 g 이산화티타늄을 20 g 물에 분산시켜, 절연 재료 11을 제공하였다.
도 1에 도시된 커패시터 어셈블리(9)를 5 분 동안 절연 재료 11에 침지시키고, 꺼내어, 130℃의 온도에서 가열건조하였다. 전술한 이전 단계를 3회 반복하였다. 커패시터 어셈블리(9)를 5 분 동안 전도성 폴리머 재료 11에 침지시키고, 130℃의 온도에서 가열건조하였다. 전술한 이전 단계를 3회 반복하였다. 고체 전해질이 형성되었다.
고체 커패시터의 제조는 고체 전해질을 포함하는 커패시터 어셈블리(9)를 하부를 갖는 박스 내에 배치한 후, 박스를 실링하고, 와이어를 노출시킴으로써 완료되었다.
실시예
12
1 g 
를 100 ml 물 중의 0.3 g 폴리스티렌설폰산에 첨가하고, 균일하게 교반한 후, 30분 동안 30 kHz에서 초음파 진동시켰다. 1.55 g 과산화수소를 산화 중합을 위하여 첨가하여, 폴리머 재료를 형성하였다. 폴리머 재료를 30 분 동안 30 kHz에서 초음파 진동시켜, 전도성 폴리머 재료 12를 제공하였다.
0.1 g 실리카를 20 g 물에 분산시켜, 절연 재료 12를 제공하였다.
도 1에 도시된 커패시터 어셈블리(9)를 5 분 동안 전도성 폴리머 재료 12에 침지시키고, 꺼내어, 130℃의 온도에서 가열건조하였다. 전술한 이전 단계를 3회 반복하였다. 커패시터 어셈블리(9)를 5 분 동안 절연 재료 12에 침지시키고, 130℃의 온도에서 가열건조하였다. 전술한 이전 단계를 3회 반복하였다. 고체 전해질이 형성되었다.
고체 커패시터의 제조는 고체 전해질을 포함하는 커패시터 어셈블리(9)를 하부를 갖는 박스 내에 배치한 후, 박스를 실링하고, 와이어를 노출시킴으로써 완료되었다.
실시예
13
1 g 
를 100 ml 물 중의 0.3 g 폴리스티렌설폰산에 첨가하고, 균일하게 교반한 후, 30분 동안 30 kHz에서 초음파 진동시켰다. 1.55 g 과산화수소를 산화 중합을 위하여 첨가하여, 폴리머 재료를 형성하였다. 폴리머 재료를 30 분 동안 30 kHz에서 초음파 진동시켜, 전도성 폴리머 재료 13을 제공하였다.
0.2 g 알루미나를 20 g 물에 분산시켜, 절연 재료 13을 제공하였다.
도 1에 도시된 커패시터 어셈블리(9)를 5 분 동안 절연 재료 13에 침지시키고, 꺼내어, 130℃의 온도에서 가열건조하였다. 전술한 이전 단계를 3회 반복하였다. 커패시터 어셈블리(9)를 5 분 동안 전도성 폴리머 재료 13에 침지시키고, 130℃의 온도에서 가열건조하였다. 전술한 이전 단계를 3회 반복하였다. 고체 전해질이 형성되었다.
고체 커패시터의 제조는 고체 전해질을 포함하는 커패시터 어셈블리(9)를 하부를 갖는 박스 내에 배치한 후, 박스를 실링하고, 와이어를 노출시킴으로써 완료되었다.
실시예
14
1 g 
를 100 ml 물 중의 0.3 g 폴리스티렌설폰산에 첨가하고, 균일하게 교반한 후, 30분 동안 30 kHz에서 초음파 진동시켰다. 1.55 g 과산화수소를 산화 중합을 위하여 첨가하여, 폴리머 재료를 형성하였다. 폴리머 재료를 30 분 동안 30 kHz에서 초음파 진동시켜, 전도성 폴리머 재료 14를 제공하였다.
0.2 g 인듐 주석 산화물을 20 g 물에 분산시켜, 절연 재료 14를 제공하였다.
도 1에 도시된 커패시터 어셈블리(9)를 5 분 동안 전도성 폴리머 재료 14에 침지시키고, 꺼내어, 130℃의 온도에서 가열건조하였다. 전술한 이전 단계를 3회 반복하였다. 커패시터 어셈블리(9)를 5 분 동안 절연 재료 14에 침지시키고, 130℃의 온도에서 가열건조하였다. 전술한 이전 단계를 3회 반복하였다. 고체 전해질이 형성되었다.
고체 커패시터의 제조는 고체 전해질을 포함하는 커패시터 어셈블리(9)를 하부를 갖는 박스 내에 배치한 후, 박스를 실링하고, 와이어를 노출시킴으로써 완료되었다.
실시예
15
1 g 
를 100 ml 물 중의 0.3 g 폴리스티렌설폰산에 첨가하고, 균일하게 교반한 후, 30분 동안 30 kHz에서 초음파 진동시켰다. 1.55 g 과산화수소를 산화 중합을 위하여 첨가하여, 폴리머 재료를 형성하였다. 폴리머 재료를 30 분 동안 30 kHz에서 초음파 진동시켜, 전도성 폴리머 재료 15를 제공하였다
0.1 g 산화아연을 20 g 물에 분산시켜, 절연 재료 15를 제공하였다.
도 1에 도시된 커패시터 어셈블리(9)를 5 분 동안 절연 재료 15에 침지시키고, 꺼내어, 130℃의 온도에서 가열건조하였다. 전술한 이전 단계를 3회 반복하였다. 커패시터 어셈블리(9)를 5 분 동안 전도성 폴리머 재료 15에 침지시키고, 130℃의 온도에서 가열건조하였다. 전술한 이전 단계를 3회 반복하였다. 고체 전해질이 형성되었다.
고체 커패시터의 제조는 고체 전해질을 포함하는 커패시터 어셈블리(9)를 하부를 갖는 박스 내에 배치한 후, 박스를 실링하고, 와이어를 노출시킴으로써 완료되었다.
실시예
16
1 g 
를 100 ml 물 중의 0.3 g 폴리스티렌설폰산에 첨가하고, 균일하게 교반한 후, 30분 동안 30 kHz에서 초음파 진동시켰다. 1.55 g 과산화수소를 산화 중합을 위하여 첨가하여, 폴리머 재료를 형성하였다. 폴리머 재료를 30 분 동안 30 kHz에서 초음파 진동시켜, 전도성 폴리머 재료 16을 제공하였다.
0.1 g 폴리아크릴아미드를 20 g 물에 용해시켜 용액을 형성하고, 0.5 g 산화아연을 이 용액에 분산시켜, 절연 재료 16을 제공하였다.
도 1에 도시된 커패시터 어셈블리(9)를 5 분 동안 전도성 폴리머 재료 16 에 침지시키고, 꺼내어, 130℃의 온도에서 가열건조하였다. 전술한 이전 단계를 3회 반복하였다. 커패시터 어셈블리(9)를 5 분 동안 절연 재료 16에 침지시키고, 130℃의 온도에서 가열건조하였다. 전술한 이전 단계를 3회 반복하였다. 고체 전해질이 형성되었다.
고체 커패시터의 제조는 고체 전해질을 포함하는 커패시터 어셈블리(9)를 하부를 갖는 박스 내에 배치한 후, 박스를 실링하고, 와이어를 노출시킴으로써 완료되었다.
실시예
17
1 g 
를 100 ml 물 중의 0.3 g 폴리스티렌설폰산에 첨가하고, 균일하게 교반한 후, 30분 동안 30 kHz에서 초음파 진동시켰다. 1.55 g 과산화수소를 산화 중합을 위하여 첨가하여, 폴리머 재료를 형성하였다. 폴리머 재료를 30 분 동안 30 kHz에서 초음파 진동시켜, 전도성 폴리머 재료 17을 제공하였다.
0.2 g 폴리비닐알코올을 20 g 물에 용해시켜 용액을 형성하고, 0.5 g 실리카를 이 용액에 분산시켜, 절연 재료 17을 제공하였다.
도 1에 도시된 커패시터 어셈블리(9)를 5 분 동안 절연 재료 17에 침지시키고, 꺼내어, 130℃의 온도에서 가열건조하였다. 전술한 이전 단계를 3회 반복하였다. 커패시터 어셈블리(9)를 5 분 동안 전도성 폴리머 재료 17에 침지시키고, 130℃의 온도에서 가열건조하였다. 전술한 이전 단계를 3회 반복하였다. 고체 전해질이 형성되었다.
고체 커패시터의 제조는 고체 전해질을 포함하는 커패시터 어셈블리(9)를 하부를 갖는 박스 내에 배치한 후, 박스를 실링하고, 와이어를 노출시킴으로써 완료되었다.
실시예
18
1 g 
를 100 ml 물 중의 0.3 g 폴리스티렌설폰산에 첨가하고, 균일하게 교반한 후, 30분 동안 30 kHz에서 초음파 진동시켰다. 1.55 g 과산화수소를 산화 중합을 위하여 첨가하여, 폴리머 재료를 형성하였다. 폴리머 재료를 30 분 동안 30 kHz에서 초음파 진동시켜, 전도성 폴리머 재료 18을 제공하였다.
0.2 g 폴리우레탄을 10 g 테트라하이드로퓨란에 용해하여, 용액을 형성하고, 0.5 g 알루미나를 이 용액에 분산시켜, 절연 재료 18을 제공하였다.
도 1에 도시된 커패시터 어셈블리(9)를 5 분 동안 전도성 폴리머 재료 18에 침지시키고, 꺼내어, 130℃의 온도에서 가열건조하였다. 전술한 이전 단계를 3회 반복하였다. 커패시터 어셈블리(9)를 5 분 동안 절연 재료 18에 침지시키고, 130℃의 온도에서 가열건조하였다. 전술한 이전 단계를 3회 반복하였다. 고체 전해질이 형성되었다.
고체 커패시터의 제조는 고체 전해질을 포함하는 커패시터 어셈블리(9)를 하부를 갖는 박스 내에 배치한 후, 박스를 실링하고, 와이어를 노출시킴으로써 완료되었다.
실시예
19
1 g 
를 100 ml 물 중의 0.3 g 폴리스티렌설폰산에 첨가하고, 균일하게 교반한 후, 30분 동안 30 kHz에서 초음파 진동시켰다. 1.55 g 과산화수소를 산화 중합을 위하여 첨가하여, 폴리머 재료를 형성하였다. 폴리머 재료를 30 분 동안 30 kHz에서 초음파 진동시켜, 전도성 폴리머 재료 19를 제공하였다.
0.2 g 카르복시메틸셀룰로오스를 20 g 물에 용해시켜 용액을 형성하고, 0.5 g 인듐 주석 산화물을 이 용액에 분산시켜, 절연 재료 19를 제공하였다.
도 1에 도시된 커패시터 어셈블리(9)를 5 분 동안 전도성 폴리머 재료 19 및 절연 재료 19의 혼합 용액에 침지시키고, 꺼내어, 130℃의 온도에서 가열건조하였다. 전술한 이전 단계를 3회 반복하였다. 고체 전해질이 형성되었다.
고체 커패시터의 제조는 고체 전해질을 포함하는 커패시터 어셈블리(9)를 하부를 갖는 박스 내에 배치한 후, 박스를 실링하고, 와이어를 노출시킴으로써 완료되었다.
실시예
20
1 g 
를 100 ml 물 중의 0.3 g 폴리스티렌설폰산에 첨가하고, 균일하게 교반한 후, 30분 동안 30 kHz에서 초음파 진동시켰다. 1.55 g 과산화수소를 산화 중합을 위하여 첨가하여, 폴리머 재료를 형성하였다. 폴리머 재료를 30 분 동안 30 kHz에서 초음파 진동시켜, 전도성 폴리머 재료 20을 제공하였다.
0.2 g 카르복시메틸셀룰로오스를 20 g 물에 용해시켜 용액을 형성하고, 0.5 g 산화아연을 이 용액에 분산시켜, 절연 재료 20을 제공하였다.
도 1에 도시된 커패시터 어셈블리(9)를 5 분 동안 전도성 폴리머 재료 20 및 절연 재료 20의 혼합 용액에 침지시키고, 꺼내어, 130℃의 온도에서 가열건조하였다. 전술한 이전 단계를 3회 반복하였다. 고체 전해질이 형성되었다.
고체 커패시터의 제조는 고체 전해질을 포함하는 커패시터 어셈블리(9)를 하부를 갖는 박스 내에 배치한 후, 박스를 실링하고, 와이어를 노출시킴으로써 완료되었다.
비교예 1
1 g 
를 100 ml 물 중의 3.3 g 폴리스티렌설폰산에 첨가하고, 균일하게 교반한 후, 30분 동안 30 kHz에서 초음파 진동시켰다. 1.55 g 과산화수소 산화 중합을 위하여 첨가하여, 폴리머 복합체를 형성하였다. 폴리머 재료를 30 분 동안 30 kHz에서 초음파 진동시켜, 전도성 폴리머 재료 21을 제공하였다.
도 1에 도시된 커패시터 어셈블리(9)를 5 분 동안 전도성 폴리머 재료 21의 혼합 용액에 침지시키고, 꺼내어, 130℃의 온도에서 가열건조하였다. 전술한 이전 단계를 3회 반복하였다. 고체 전해질이 형성되었다.
고체 커패시터의 제조는 고체 전해질을 포함하는 커패시터 어셈블리(9)를 하부를 갖는 박스 내에 배치한 후, 박스를 실링하고, 와이어를 노출시킴으로써 완료되었다.
비교예
2
0.9 g 
, 및 0.1g 
를 100 ml 물 중의 3.3 g 폴리스티렌설폰산에 첨가하고, 균일하게 교반한 후, 30분 동안 30 kHz에서 초음파 진동시켰다. 1.55 g 과산화수소 산화 중합을 위하여 첨가하여, 폴리머 복합체를 형성하였다. 폴리머 재료를 30 분 동안 30 kHz에서 초음파 진동시켜, 전도성 폴리머 재료 22를 제공하였다.
도 1에 도시된 커패시터 어셈블리(9)를 5 분 동안 전도성 폴리머 재료 22에 침지시키고, 꺼내어, 130℃의 온도에서 가열건조하였다. 전술한 이전 단계를 3회 반복하였다. 고체 전해질이 형성되었다.
고체 커패시터의 제조는 고체 전해질을 포함하는 커패시터 어셈블리(9)를 하부를 갖는 박스 내에 배치한 후, 박스를 실링하고, 와이어를 노출시킴으로써 완료되었다.
고체 커패시터의 물리적 특성에 대한 시험
수득된 고체 커패시터의 커패시티를 HP4284A LCR 게이지에 의해 20℃의 온도 및 120 Hz의 주파수에서 측정하였다. Chroma Model 11200 커패시터 누설 전류/절연저항 게이지가 수득된 고체 커패시터의 내전압 및 특성을 측정하기 위하여 이용되었다. 측정 결과를 표 1에 나타낸다.
| 커패시티 스토리지 (Capacity Storage, CS) (μF,120Hz) |
내전압 |
|
| 실시예 1 | 6.5 | 276 |
| 실시예 2 | 6.3 | 278 |
| 실시예 3 | 6.8 | 288 |
| 실시예 4 | 6.6 | 285 |
| 실시예 5 | 6.2 | 290 |
| 실시예 6 | 6.1 | 270 |
| 실시예 7 | 5.7 | 272 |
| 실시예 8 | 6.3 | 270 |
| 실시예 9 | 5.8 | 280 |
| 실시예 10 | 6.0 | 283 |
| 실시예 11 | 5.9 | 281 |
| 실시예 12 | 6.2 | 275 |
| 실시예 13 | 6.1 | 280 |
| 실시예 14 | 6.9 | 270 |
| 실시예 15 | 7.0 | 270 |
| 실시예 16 | 5.7 | 285 |
| 실시예 17 | 6.1 | 276 |
| 실시예 18 | 5.9 | 276 |
| 실시예 19 | 6.5 | 272 |
| 실시예 20 | 6.8 | 275 |
| 비교예 1 | 5.1 | 185 |
| 비교예 2 | 5.2 | 190 |
실시예 1 내지 20, 및 비교예 1 내지 2의 결과로부터, 절연 재료를 포함하는 고체 커패시터가 높은 커패시터 및 높은 내전압을 나타내는 것을 확인할 수 있다.
Claims (10)
- 개별적인 구성요소로서,
(a) 전도성 폴리머 재료(conductive polymer material)를 포함하는 제1 용액, 및
(b) 절연 재료(insulation material)를 포함하는 제2 용액을 포함하고,
상기 전도성 폴리머 재료는 전도성 폴리머(conductive polymer) 및 폴리음이온(polyanion)으로부터 유래되며, 상기 전도성 폴리머는 화학식 (Ⅰ)의 모노머:
로부터 유래된 중합 단위를 포함하며,
상기 식에서,
A는 (R)p로 치환된 C1 내지 C4 알킬렌,
X는 O 또는 S,
R은 H, 비치환 또는 치환 C1 내지 C20 알킬 또는 알콕시, 또는 비치환 또는 치환 C6 내지 C20 아릴, 및
p는 0, 1 또는 2이며,
상기 전도성 폴리머는 하기:
,
,
,
,
,
, 및
로 이루어진 군으로부터 선택되는 모노머로부터 유래된 중합 단위를 더 포함하며, 상기에서, R1 및 R2는 각각 독립적으로 H, 또는 C1 내지 C3 알킬 또는 알콕시이며,
상기 전도성 폴리머는 3,000 내지 30,000 범위의 중량평균분자량을 가지며,
상기 (b) 절연 재료는 무기 산화물(inorganic oxide), 비공액 폴리머(non-conjugated polymer) 및 그 조합으로 이루어진 군으로부터 선택되고, 무기 산화물은 이산화티타늄, 알루미나, 산화아연, 인듐 주석 산화물 및 실리카로 이루어진 군으로부터 선택되고, 비공액 폴리머는 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리비닐알코올, 카르복시메틸셀룰로오스, 폴리에틸렌 글리콜, 폴리아크릴아미드 및 폴리테트라플루오로에틸렌(Teflon)으로 이루어진 군으로부터 선택되며,
상기 (b) 절연 재료는 (a) 전도성 폴리머 재료 100 중량부를 기준으로 0.01 내지 200 중량부의 함량을 가지며,
상기 전도성 폴리머 재료는 10 내지 1000 나노미터 범위의 크기를 갖는
전도성 재료 배합물(conductive material combination).
- 삭제
- 제1항에 있어서,
상기 화학식 (Ⅰ)의 모노머는
,
,
,
및 그 조합으로부터 선택되며,
상기 식에서, 각각의 R4 및 R5는 독립적으로 H, 비치환 또는 치환 C1 내지 C15 알킬 또는 알콕시, 또는 비치환 또는 치환 C6 내지 C15 아릴인
전도성 재료 배합물.
- 삭제
- 삭제
- 제1항에 있어서,
상기 절연 재료는 103 내지 1012 Ω·m의 저항율을 갖는
전도성 재료 배합물.
- 삭제
- 삭제
- 삭제
- 애노드;
상기 애노드 상에 형성된 유전체층;
캐소드; 및
상기 유전체층과 상기 캐소드 사이에 위치하는 고체 전해질을 포함하며,
상기 고체 전해질은 제1항, 제3항, 및 제6항 중 어느 한 항에 따른 전도성 재료 배합물을 포함하는
고체 커패시터.
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| TW102117785A TWI532783B (zh) | 2013-05-20 | 2013-05-20 | 導電性材料調配物及其用途 |
| TW102117785 | 2013-05-20 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR20140136395A KR20140136395A (ko) | 2014-11-28 |
| KR101799348B1 true KR101799348B1 (ko) | 2017-11-20 |
Family
ID=50529303
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020140060235A KR101799348B1 (ko) | 2013-05-20 | 2014-05-20 | 전도성 재료 제제 및 그 용도 |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| US (2) | US9997298B2 (ko) |
| JP (1) | JP6054907B2 (ko) |
| KR (1) | KR101799348B1 (ko) |
| CN (1) | CN103762080B (ko) |
| TW (1) | TWI532783B (ko) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2015020185A1 (ja) * | 2013-08-09 | 2015-02-12 | 昭和電工株式会社 | 固体電解コンデンサ素子 |
| TWI661436B (zh) * | 2017-12-15 | 2019-06-01 | 鈺邦科技股份有限公司 | 印刷型導電複合漿料、電容器及其製造方法 |
| JP7318247B2 (ja) * | 2019-03-20 | 2023-08-01 | 凸版印刷株式会社 | 複合膜、及び複合膜パターンの製造方法並びに製造装置 |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006005243A (ja) * | 2004-06-18 | 2006-01-05 | Shinko Electric Ind Co Ltd | 固体電解キャパシタ及びその製造方法 |
| JP2010043249A (ja) * | 2008-07-16 | 2010-02-25 | Nagase Chemtex Corp | 新規複素環式芳香族ポリマー |
| US20100165546A1 (en) * | 2006-02-21 | 2010-07-01 | Shin-Etsu Polymer Co., Ltd. | Capacitor and method for producing thereof |
| US20120181485A1 (en) * | 2009-04-21 | 2012-07-19 | E.I. Du Pont De Nemours And Company | Electrically conductive polymer compositions and films made therefrom |
| CN102751095A (zh) * | 2011-12-30 | 2012-10-24 | 长兴化学工业股份有限公司 | 电解质材料调配物、由其形成的电解质材料组合物及其用途 |
| JP2012241068A (ja) * | 2011-05-17 | 2012-12-10 | Nec Tokin Corp | 導電性高分子懸濁溶液およびその製造方法、導電性高分子材料、ならびに電解コンデンサおよびその製造方法 |
Family Cites Families (14)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3705306B2 (ja) | 1996-04-26 | 2005-10-12 | 日本ケミコン株式会社 | 固体電解コンデンサおよびその製造方法 |
| JP3356018B2 (ja) | 1997-08-26 | 2002-12-09 | 松下電器産業株式会社 | コンデンサ及びその製造方法 |
| US6426863B1 (en) * | 1999-11-25 | 2002-07-30 | Lithium Power Technologies, Inc. | Electrochemical capacitor |
| JP4806174B2 (ja) | 2003-10-20 | 2011-11-02 | 富士通株式会社 | 有機導電性組成物、透明導電膜、透明導電体、入力装置及びその製造方法 |
| JP2006241359A (ja) * | 2005-03-04 | 2006-09-14 | Mitsubishi Chemicals Corp | 導電***互共重合体及びその製造方法、並びにそれを用いた有機電子デバイス及び電界効果トランジスタ |
| JP5000330B2 (ja) | 2006-09-27 | 2012-08-15 | 信越ポリマー株式会社 | コンデンサの製造方法 |
| JP4730908B2 (ja) * | 2006-11-28 | 2011-07-20 | Ｎｅｃトーキン株式会社 | 固体電解コンデンサ |
| WO2010007648A1 (ja) | 2008-07-16 | 2010-01-21 | ナガセケムテックス株式会社 | 新規複素環式芳香族化合物及びポリマー |
| JP2010087401A (ja) * | 2008-10-02 | 2010-04-15 | Shin Etsu Polymer Co Ltd | コンデンサの製造方法 |
| DE102009036282A1 (de) * | 2009-08-06 | 2011-02-10 | H.C. Starck Clevios Gmbh | Neue Polymerbeschichtungen enthaltend leitfähige Polymere |
| US8259436B2 (en) * | 2010-08-03 | 2012-09-04 | Avx Corporation | Mechanically robust solid electrolytic capacitor assembly |
| TWI464934B (zh) * | 2011-12-30 | 2014-12-11 | Eternal Materials Co Ltd | 電解質材料調配物、由此形成之電解質材料聚合物及其用途 |
| JP5152882B1 (ja) * | 2012-03-07 | 2013-02-27 | Ｎｅｃトーキン株式会社 | 導電性高分子溶液、導電性高分子組成物、並びにそれを用いた固体電解コンデンサ及びその製造方法 |
| TWI591670B (zh) * | 2012-07-26 | 2017-07-11 | 財團法人工業技術研究院 | 電解質混合物、及用此電解質混合物之電解電容器、及其合成共軛高分子用之氧化劑混合物 |
-
2013
- 2013-05-20 TW TW102117785A patent/TWI532783B/zh active
- 2013-12-25 CN CN201310747060.5A patent/CN103762080B/zh active Active
-
2014
- 2014-05-15 US US14/278,311 patent/US9997298B2/en active Active
- 2014-05-19 JP JP2014103130A patent/JP6054907B2/ja active Active
- 2014-05-20 KR KR1020140060235A patent/KR101799348B1/ko active IP Right Grant
-
2018
- 2018-01-25 US US15/879,875 patent/US10504658B2/en active Active
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006005243A (ja) * | 2004-06-18 | 2006-01-05 | Shinko Electric Ind Co Ltd | 固体電解キャパシタ及びその製造方法 |
| US20100165546A1 (en) * | 2006-02-21 | 2010-07-01 | Shin-Etsu Polymer Co., Ltd. | Capacitor and method for producing thereof |
| JP2010043249A (ja) * | 2008-07-16 | 2010-02-25 | Nagase Chemtex Corp | 新規複素環式芳香族ポリマー |
| US20120181485A1 (en) * | 2009-04-21 | 2012-07-19 | E.I. Du Pont De Nemours And Company | Electrically conductive polymer compositions and films made therefrom |
| JP2012241068A (ja) * | 2011-05-17 | 2012-12-10 | Nec Tokin Corp | 導電性高分子懸濁溶液およびその製造方法、導電性高分子材料、ならびに電解コンデンサおよびその製造方法 |
| CN102751095A (zh) * | 2011-12-30 | 2012-10-24 | 长兴化学工业股份有限公司 | 电解质材料调配物、由其形成的电解质材料组合物及其用途 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2014227551A (ja) | 2014-12-08 |
| US20140340820A1 (en) | 2014-11-20 |
| JP6054907B2 (ja) | 2016-12-27 |
| CN103762080B (zh) | 2016-08-17 |
| CN103762080A (zh) | 2014-04-30 |
| TWI532783B (zh) | 2016-05-11 |
| US20180151299A1 (en) | 2018-05-31 |
| US9997298B2 (en) | 2018-06-12 |
| TW201444907A (zh) | 2014-12-01 |
| KR20140136395A (ko) | 2014-11-28 |
| US10504658B2 (en) | 2019-12-10 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| KR101567317B1 (ko) | 전도성 고분자 복합체 및 그 제조방법과 용도 | |
| KR20070011164A (ko) | 중합체 외층을 갖는 전해 커패시터 및 이의 제조 방법 | |
| JP5968485B2 (ja) | 電解質材料配合物、該電解質材料配合物から形成される電解質材料組成物およびその使用 | |
| US10504658B2 (en) | Conductive material formulation and use thereof | |
| KR101499289B1 (ko) | 전해질 물질 제제, 그로부터 형성된 전해질 물질 폴리머 및 그 이용 | |
| JP2003173932A (ja) | 固体コンデンサおよびその製造方法 | |
| JP5656127B2 (ja) | 電解質材料配合物、それから形成される電解質材料組成物、及びその使用 | |
| JP7072686B2 (ja) | 導電性ポリマー材料及びその使用 | |
| KR20160073318A (ko) | 3,4-에틸렌디옥시티오펜 공중합체, 이를 포함하는 고체 전해질, 이를 포함하는 고체 전해 캐패시터 및 그 제조 방법 | |
| JP2013179292A (ja) | 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 | |
| JPH10303075A (ja) | 固体電解コンデンサの製造方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A201 | Request for examination | ||
| AMND | Amendment | ||
| E902 | Notification of reason for refusal | ||
| AMND | Amendment | ||
| E601 | Decision to refuse application | ||
| AMND | Amendment | ||
| E902 | Notification of reason for refusal | ||
| AMND | Amendment | ||
| X701 | Decision to grant (after re-examination) |