包含本征导电聚合物的固体电解电容器的制作方法

背景技术：

1、固体电解电容器(例如，钽电容器)典型地是通过以下方法制成的：围绕金属引线压制金属粉末(例如，钽)，烧结经压制的部件，对经烧结的阳极进行阳极化，且其后，施用固体电解质。本征导电聚合物由于其有利的低等效串联电阻(“esr”)和“不燃烧/不着火”的故障模式而常被用作固体电解质。举例来说，这样的电解质可在催化剂和掺杂剂的存在下通过3,4-二氧噻吩单体(“edot”)的原位化学聚合形成。然而，采用经原位聚合的聚合物的常规电容器往往具有相对高的漏电流(“dcl”)且在高电压下失效，如在快速接通或操作电流尖波期间所遇到的那样。为了克服这些问题，还已经采用了由聚(3,4-亚乙基二氧噻吩)和聚(苯乙烯磺酸)的配合物(“pedot:pss”)形成的分散体。虽然pedot:pss分散体能够导致经改善的漏电流值，但是，仍然存在其它问题。例如，使用基于聚合物浆料的电容器的一个问题在于它们只能实现其湿电容的相对低的百分比，这意味着它们在大气湿度的存在下具有相对大的电容损失和/或波动。

2、因此，需要呈现出相对稳定的电学性质的经改进的固体电解电容器。

技术实现思路

1、根据本发明的一个实施方式，公开了包含电容器元件的固体电解电容器。该电容器元件包含：经烧结的多孔阳极体；位于阳极体上方的电介质；位于电介质上方的固体电解质；以及，位于固体电解质上方且包括导电聚合物颗粒的外部聚合物包覆物。固体电解质包括本征导电聚合物，该本征导电聚合物含有以下通式(i)的重复噻吩单元：

2、

3、其中，

4、a为0至10；

5、b为1至18；

6、r为任选地经取代的c1-c6直链或支化的烷基或卤素原子；且

7、m为氢原子、碱金属、nh(r1)3、或hnc5h5，其中r1各自独立地为氢原子或任选地经取代的c1-c6烷基。

8、本发明的其它特征和方面在下面更详细地阐述。

技术特征：

1.含有电容器元件的固体电解电容器，其中，电容器元件包含：

2.权利要求1的固体电解电容器，其中，a为1且b为3或4。

3.权利要求1的固体电解电容器，其中，r为甲基。

4.权利要求1的固体电解电容器，其中，m为碱金属。

5.权利要求1的固体电解电容器，其中，噻吩重复单元由以下形成：3-[(2,3-二氢噻吩并[3,4-b][1,4]二氧芑-2-基)甲氧基]-1-甲基-1-丙烷磺酸钠、3-[(2,3-二氢噻吩并[3,4-b]-[1,4]二氧芑-2-基)甲氧基]-1-乙基-1-丙烷磺酸钠、3-[(2,3-二氢噻吩并[3,4-b]-[1,4]二氧芑-2-基)甲氧基]-1-丙基-1-丙烷磺酸钠、3-[(2,3-二氢噻吩并[3,4-b]-[1,4]二氧芑-2-基)甲氧基]-1-丁基-1-丙烷磺酸钠、3-[(2,3-二氢噻吩并[3,4-b]-[1,4]二氧芑-2-基)甲氧基]-1-戊基-1-丙烷磺酸钠、3-[(2,3-二氢噻吩并[3,4-b]-[1,4]二氧芑-2-基)甲氧基]-1-己基-1-丙烷磺酸钠、3-[(2,3-二氢噻吩并[3,4-b]-[1,4]二氧芑-2-基)甲氧基]-1-异丙基-1-丙烷磺酸钠、3-[(2,3-二氢噻吩并[3,4-b]-[1,4]二氧芑-2-基)甲氧基]-1-异丁基-1-丙烷磺酸钠、3-[(2,3-二氢噻吩并[3,4-b]-[1,4]二氧芑-2-基)甲氧基]-1-异戊基-1-丙烷磺酸钠、3-[(2,3-二氢噻吩并[3,4-b]-[1,4]二氧芑-2-基)甲氧基]-1-氟-1-丙烷磺酸钠、3-[(2,3-二氢噻吩并[3,4-b]-[1,4]二氧芑-2-基)甲氧基]-1-甲基-1-丙烷磺酸钾、3-[(2,3-二氢噻吩并[3,4-b]-[1,4]二氧芑-2-基)甲氧基]-1-甲基-1-丙烷磺酸、3-[(2,3-二氢噻吩并[3,4-b]-[1,4]二氧芑-2-基)甲氧基]-1-甲基-1-丙烷磺酸铵、3-[(2,3-二氢噻吩并[3,4-b]-[1,4]二氧芑-2-基)甲氧基]-1-甲基-1-丙烷磺酸三乙铵、或其组合。

6.权利要求1的固体电解电容器，其中，聚合物具有约20s/cm或更高的比电导率。

7.权利要求1的固体电解电容器，其中，固体电解质包含至少一个包括本征导电聚合物的内层。

8.权利要求7的固体电解电容器，其中，内层通常不含非本征导电聚合物。

9.权利要求1的固体电解电容器，其中，固体电解质至少包含外层。

10.权利要求9的固体电解电容器，其中，外层由含有聚合物型抗衡离子和非本征导电聚合物的颗粒形成。

11.权利要求1的固体电解电容器，其中，外层包含羟基官能化的非离子型聚合物。

12.权利要求1的固体电解电容器，其中，导电聚合物颗粒包括非本征导电噻吩聚合物和抗衡离子。

13.权利要求12的固体电解电容器，其中，外部聚合物包覆物进一步包含交联剂。

14.权利要求1的固体电解电容器，其中，导电聚合物颗粒具有约80至约600纳米的平均尺寸。

15.权利要求1的固体电解电容器，进一步包含从电容器元件延伸的阳极引线。

16.权利要求15的固体电解电容器，进一步包含：与阳极引线电接触的阳极端子；以及，与固体电解质电连接的阴极端子。

17.权利要求1的固体电解电容器，进一步包含壳体，在该壳体内包封电容器元件。

18.权利要求17的固体电解电容器，其中，壳体由封装电容器元件的树脂质材料形成。

19.权利要求17的固体电解电容器，其中，壳体限定了内部腔室，在该内部腔室内放置电容器元件，其中该内部腔室具有气态气氛。

20.权利要求1的固体电解电容器，其中，阳极体包括钽。

21.权利要求1的固体电解电容器，其中，电容器元件进一步包含阴极包覆物，该阴极包覆物包含位于固体电解质上方的金属颗粒层，其中该金属颗粒层包括多个导电金属颗粒。

22.权利要求1的固体电解电容器，其中，电容器呈现出约55伏特或更高的击穿电压。

23.权利要求1的固体电解电容器，其中，在暴露于105℃至约130℃的温度持续约200小时至约2500小时之后，电容器呈现出约0.1至约100毫欧姆的等效串联电阻，在100khz的运行频率和23℃的温度下测定。

24.权利要求1的固体电解电容器，其中，暴露于125℃持续240小时之后的电容器的等效串联电阻与电容器的初始的等效串联电阻的比例为约1.5或更低。

25.含有电容器元件的固体电解电容器，其中，电容器元件包含：

技术总结
本发明涉及包含本征导电聚合物的固体电解电容器。提供含有电容器元件的固体电解电容器。电容器元件包含经烧结的多孔阳极体、位于阳极体上方的电介质、位于电介质上方的固体电解质、以及位于固体电解质上方且包括导电聚合物颗粒的外部包覆物。固体电解质包括本征导电聚合物，该本征导电聚合物含有具有特定式的重复噻吩单元。

技术研发人员：M·乌赫,K·奥基,P·库查尔齐克
受保护的技术使用者：京瓷AVX元器件公司
技术研发日：
技术公布日：2024/4/22