发明名称 制造固态电解电容器之配方及其制程
摘要 一种制造固态电解电容器之配方及其制程,系以导电性高分子作为固态电解电容器之电解质配方及电容器素子含浸此高分子电解质之制程,系采用高浓度氧化剂溶液,并于其中加入具有-C=N-官能基之五元环或六元环化合物作为聚合反应延缓剂,以此氧化剂溶液与导电性高分子单体所组成之混合液具有室温稳定性,并可使电容器素子在极少次的含浸此一混合液与聚合反应之后即能获得足够厚度的高分子电解质,达到简化制程并获得极佳的电容器特性;本发明所揭露的配方包含导电性高分子单体、掺杂剂以及由氧化剂、溶剂与具有-C=N-官能基之五元环或六元环之聚合反应延缓剂所配制之高浓度氧化剂溶液,其透过聚合反应延缓剂使导电性高分子单体以及氧化剂溶液混合后在室温环境下不会立刻发生聚合反应之特性,待此混合液被电容器素子充分含浸后,再以高于含浸温度的条件进行导电性高分子聚合,以完成电容器素子含浸高分子电解质之制程。
申请公布号 TW583226 申请公布日期 2004.04.11
申请号 TW091136357 申请日期 2002.12.17
申请人 财团法人工业技术研究院 发明人 蔡丽端;杜佾璋
分类号 C08G83/00 主分类号 C08G83/00
代理机构 代理人
主权项 1.一种制造固态电解电容器之配方,系预先混合下列成分成为一混合溶液,待电容器素子投入后进行含浸,藉以制造固态电解电容器,其中该成分包含:一导电性高分子单体、一氧化剂、一溶剂、以及一具有 一官能基之五元环或六元环化合物之聚合反应延缓剂;其中该聚合反应延缓剂致使该氧化剂与该导电性高分子单体混合后在室温环境下不会立刻发生聚合反应,待此混合液被电容器素子充分含浸后,在高于含浸温度下进行导电性高分子聚合。2.如申请专利范围第1项所述之制造固态电解电容器之配方,其中该导电性高分子单体系选自一吩(thiophene)、一咯(pyrrole)、苯基乙烯(phenylvinylene)以及一苯胺(Aniline)之组成群组中之一个,或其衍生物或其任意之组合。3.如申请专利范围第2项所述之制造固态电解电容器之配方,其中该导电性高分子单体可为3,4-乙烯二氧吩(3,4-ethylenedioxythiophene)。4.如申请专利范围第1项所述之制造固态电解电容器之配方,其中该氧化剂系选自含有一三价铁化合物。5.如申请专利范围第4项所述之制造固态电解电容器之配方,其中该三价铁化合物系可自甲苯磺酸铁、十二苯磺酸铁、有机磺酸铁、过氯酸铁及氯化铁之组成群组中之一个。6.如申请专利范围第1项所述之制造固态电解电容器之配方,其中该聚合反应延缓剂系选自一咪唑(imidazole)、一二甲基咪唑(2-methylimidazole)、一唑(pyrazole)、一三氮唑(triazole)、啶(pyridine)及一1,2-双氮(pyridazine)之组成群组中之一个,或其衍生物或其任意之组合。7.如申请专利范围第1项所述之制造固态电解电容器之配方,其中该溶剂系选自醇类、酮类以及水所组成之群组组合中之一个或者其任意之组合。8.如申请专利范围第7项所述之制造固态电解电容器之配方,其中该溶剂可为甲醇、异丙醇、丙酮以及水所组成之群组组合中之一个或者其任意之组合。9.如申请专利范围第1项所述之制造固态电解电容器之配方,其中该氧化剂与溶剂所组成之氧化剂溶液浓度高于50wt10.如申请专利范围第1项所述之制造固态电解电容器之配方,其中该聚合反应延缓剂与氧化剂之莫耳比例介于0.1~2.0。11.一种制造固态电解电容器之配方,系预先混合下列成分成为一混合溶液,待电容器素子投入后进行含浸,其中该成分包含:一导电性高分子单体、一氧化剂、一溶剂、一掺杂剂以及一具有官能基之五元环或六元环化合物之聚合反应延缓剂;其中该聚合反应延缓剂致使该氧化剂与该导电性高分子单体混合后在室温环境下不会立刻发生聚合反应,待此混合液被电容器素子充分含浸后,在较高温度下进行导电性高分子聚合。12.如申请专利范围第11项所述之制造固态电解电容器之配方,其中该导电性高分子单体系选自一吩(thiophene)、一咯(pyrrole)、一苯基乙烯(phenylvinylene)以及一苯胺(Aniline)之组成群组中之一个,或其衍生物或者其任意组合。13.如申请专利范围第12项所述之制造固态电解电容器之配方,其中该导电性高分子单体可为3,4-乙烯二氧吩(3,4-ethylenedioxythiophene)。14.如申请专利范围第11项所述之制造固态电解电容器之配方,其中该氧化剂系选自含有一三价铁化合物。15.如申请专利范围第14项所述之制造固态电解电容器之配方,其中该三价铁化合物可为甲苯磺酸铁、十二苯磺酸铁、有机磺酸铁、过氯酸铁、氯化铁、硫酸铁及硝酸铁之组成群组中之一个。16.如申请专利范围第11项所述之制造固态电解电容器之配方,其中该掺杂剂可选自甲苯磺酸(toluenesulfonic acid)、十二苯磺酸、有机磺酸、氯化铁(FeCl3)、氟化砷(AsF6-)、氟化硼(BF4-)、氟化磷(PF6-)、碘(I)、硫酸(H2SO4)、磷酸(H3PO4)、柠檬酸(H3C6H507.H20)、盐酸(HCl)、过氯酸(HClO4)、上述酸根之盐类以及其相关衍生物之组成群组中一个。17.如申请专利范围第11项所述之制造固态电解电容器之配方,其中该聚合反应延缓剂系选自一咪唑(imidazole)、一二甲基咪唑(2-methylimidazole)、一唑(pyrazole)、一三氮唑(triazole)、啶(pyridine)及一1,2-双氮(pyridazine)之组成群组中之一个,或其衍生物或其任意之组合。18.如申请专利范围第11项所述之制造固态电解电容器之配方,其中该溶剂系选自一醇类、一酮类以及水所组成之群组组合中之一个或者其任意之组合。19.如申请专利范围第18项所述之制造固态电解电容器之配方,其中该溶剂可为甲醇、异丙醇、丙酮以及水所组成之群组组合中之一个或者其任意之组合。20.如申请专利范围第11项所述之制造固态电解电容器之配方,其中该氧化剂与溶剂所组成之氧化剂溶液之浓度高于50wt%。21.如申请专利范围第11项所述之制造固态电解电容器之配方,其中该聚合反应延缓剂与氧化剂之莫耳比例介于0.1~2.0。22.一种制造固态电解电容器之制程,其中该制程包含下列步骤:提供一混合溶液,该混合溶液之成分包含:一导电性高分子单体、一氧化剂、一溶剂、以及一具有官能基之五元环或六元环化合物聚合反应延缓剂;其中该聚合反应延缓剂致使该氧化剂与该导电性高分子单体混合后在室温环境下不会立刻发生聚合反应;一电容器素子于室温环境下投入该混合溶液进行含浸;及提高该混合溶液之温度以加速该导电性高分子单体之聚合反应以完成含浸的作业。23.如申请专利范围第22项所述之制造固态电解电容器之制程,其中该导电性高分子单体系选自一吩(thiophene)、一咯(pyrrole)、苯基乙烯(phenylvinylene)以及一苯胺(Aniline)之组成群组中之一个,或其衍生物或者其任意组合。24.如申请专利范围第23项所述之制造固态电解电容器之制程,其中该导电性高分子单体可为3,4-乙烯二氧吩(3,4-ethylenedioxythiophene)。25.如申请专利范围第22项所述之制造固态电解电容器之制程,其中该氧化剂系选自含有一三价铁化合物。26.如申请专利范围第25项所述之制造固态电解电容器之制程,其中该氧化剂可为甲苯磺酸铁、十二苯磺酸铁、有机磺酸铁、过氯酸铁或氯化铁之群组组合中之一个。27.如申请专利范围第22项所述之制造固态电解电容器之制程,其中该聚合反应延缓剂系选自一咪唑(imidazole)、一二甲基咪唑(2-methylimidazole)、一唑(pyrazole)、一三氮唑(triazole)及一1,2-双氮(pyridazine)之组成群组中之一个,或其衍生物或其任一组合。28.如申请专利范围第22项所述之制造固态电解电容器之制程,其中该溶剂系选自一醇类、一酮类以及水所组成之群组组合中之一个或者其任意之组合。29.如申请专利范围第28项所述之制造固态电解电容器之制程,其中该溶剂可为甲醇、异丙醇、丙酮以及水所组成之群组组合中之一个或者其任意之组合。30.如申请专利范围第22项所述之制造固态电解电容器之制程,其中该氧化剂与溶剂所组成之氧化剂溶液之浓度高于50wt%。31.如申请专利范围第22项所述之制造固态电解电容器之制程,其中该聚合反应延缓剂与氧化剂之莫耳比例介于0.1~2.0。32.一种制造固态电解电容器之制程,其中该步骤流程包含:提供一混合溶液,该混合溶液之成分包含:一导电性高分子单体、一氧化剂、一掺杂剂、一溶剂、以及一具有 官能基之五元环或六元环化合物聚合反应延缓剂;其中该聚合反应延缓剂致使该氧化剂与该导电性高分子单体混合后在室温环境下不会立刻发生聚合反应;将一电容器素子于室温环境下投入该混合溶液进行含浸;及提高该混合溶液之温度藉以加速该导电性高分子单体之聚合反应以完成含浸的作业。33.如申请专利范围第32项所述之制造固态电解电容器之制程,其中该导电性高分子单体系选自一吩(thiophene)、一咯(pyrrole)、苯基乙烯(phenylvinylene)以及一苯胺(Aniline)之组成群组中之一个,或其衍生物或者其任意之组合。34.如申请专利范围第33项所述之制造固态电解电容器之制程,其中该导电性高分子单体可为3,4-乙烯二氧吩(3,4-ethylenedioxythiophene)。35.如申请专利范围第32项所述之制造固态电解电容器之制程,其中该氧化剂系选自含有一三价铁化合物。36.如申请专利范围第35项所述之制造固态电解电容器之制程,其中该三价铁化合物可为甲苯磺酸铁、十二苯磺酸铁、有机磺酸铁、过氯酸铁、氯化铁、硫酸铁、硝酸铁其中之一个或其任意之组合。37.如申请专利范围第32项所述之制造固态电解电容器之制程,其中该掺杂剂可选自甲苯磺酸(toluenesulfonic acid)、十二苯磺酸、有机磺酸、氯化铁(FeCl3)、氟化砷(AsF6-)、氟化硼(BF4-)、氟化磷(PF6-)、碘(I)、硫酸(H2SO4)、磷酸(H3PO4)、柠檬酸(H3C6H5O7.H2O)、盐酸(HCl)、过氯酸(HClO4)、上述酸根之盐类以及其相关衍生物之组成群组中之一个或其任意之组合。38.如申请专利范围第32项所述之制造固态电解电容器之制程,其中该聚合反应延缓剂系选自一咪唑(imidazole)、一二甲基咪唑(2-methylimidazole)、一唑(pyrazole)、一三氮唑(triazole)、啶(pyridine)及一1,2-双氮(pyridazine)之组成群组中之一个,或者其衍生物或者其任意之组合。39.如申请专利范围第32项所述之制造固态电解电容器之制程,其中该溶剂系选自一醇类、一酮类以及水所组成之群组组合中之一个或者其任意之组合。40.如申请专利范围第39项所述之制造固态电解电容器之制程,其中该溶剂可为甲醇、异丙醇、丙酮以及水所组成之组成组合中之一个或者其任意之组合。41.如申请专利范围第32项所述之制造固态电解电容器之制程,其中该氧化剂与溶剂所组成之氧化剂溶液之浓度高于50wt%。42.如申请专利范围第32项所述之制造固态电解电容器之制程,其中该聚合反应延缓剂与氧化剂之莫耳比例介于0.1~2.0。图式简单说明:第1图系本发明所提之3,4乙烯二氧吩(3,4-ethylenedioxythiophene) 导电性高分子单体,以甲苯磺酸铁为氧化剂的化学聚合;第2图系本发明所提之不同反应物、氧化剂、聚合反应延缓剂与溶剂之组成(wt)表示图;第3图系本发明所提之不同聚合延缓剂所组成之导电性高分子单体与氧化剂之混合溶液于室温下不同时间的粘度变化图;及第4图系本发明所提之实施例及比较例所制作之电容器特性表示图。
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