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制造技术

本发明专利技术提供一种电解质材料调配物，其包含：(a)具有式(I)结构的单体，(b)具有式(II)结构的单体及(c)可聚合化合物，式中的A、X、B1、B2、R1至R3、q及w如说明书中所定义，且以100重量份的(a)单体计，该(b)单体的含量为约1重量份至约800重量份，且该(c)可聚合化合物的含量为约1重量份至约10000重量份。本发明专利技术还提供一种由该电解质材料调配物经聚合反应形成的电解质材料组合物；以及包含该电解质材料组合物的固态电容。

【技术实现步骤摘要】
本申请为申请日为2012年5月15日、申请号为201210150594.5的中国专利申请的分案申请。
本专利技术涉及电解质材料调配物；本专利技术还涉及由该电解质材料调配物所形成的电解质材料组合物；本专利技术还涉及利用该电解质材料组合物的固态电容。
技术介绍
电容器为一广泛使用于各类电子产品中的电子组件。随着科技的发展，电子产品具有小型化及轻量化的趋势，因此，电子产品必须要求其中所使用的电容器具有小型化、大容量及在高频使用下低阻抗等特性。电容器依电解质型态可分为传统的液态电容及新开发的固态电容。早期铝质液态电容的电解质以液态电解液作为电荷传导的物质。液态电解液主要成份包含高沸点醇类、离子液体、硼酸、磷酸、有机羧酸、铵盐、高极性有机溶剂及少量的水。上述成份除作为电荷传导的物质外，也有修补铝箔上介电层氧化铝的功能。若氧化铝介电层有缺陷而导致内层铝金属裸露，该电解液在电容充放电的过程中，可与裸露的铝金属反应产生氧化铝，进而达到修补的功能。然而，传统的铝液态电容虽以较低的成本满足大容量的需求，但由于使用的电解液为液体，因而存在着导电率较低、不耐高温等缺点；且在产生氧化铝的过程中还会产生氢气，若累积在电容中的氢气过多，易导致电容爆裂，损坏电子产品。虽然液态电解液可添加吸氢剂来降低电容爆裂的可能性，但其并未自根本解决问题。有鉴于此，便有新一代固态电容的产生，直接将电解质由液态电解质换成固态电解质。固态电解质由导电聚合物所组成，该聚合物具有导电性是因为氧化剂的阴离子作为掺杂剂(dopant)混入聚合物结构中而形成空穴之故。由于导电聚合物较传统电解质电容器所用的液态电解液或是如四氰基对苯醌二甲烷(tetracyanoquinodimethane,TCNQ)复合盐及无机半导体MnO2的固态有机半导体络盐有更高的导电度，且具有适度的高温绝缘化特性，因此导电聚合物成为现今电解电容器所使用的固态电解质的开发潮流。除比一般电容拥有高达6倍的使用寿命外，固态电容具有较高的稳定性，且电容量不易受使用时周围温度和湿度的影响，此外，其还具有低ESR、低容变率、优良的频率响应(耐高频)、耐高温且耐高电流的性质，并可杜绝所有漏液及爆浆问题。传统液态电容虽有高容量，却因高ESR而使其应用受限。JesseS.Shaffer等人于美国专利第4,609,971号首次揭露了将导电性高分子应用于电解电容器的电解质。其方法是将电容器的阳极铝箔浸渍于由导电高分子聚苯胺(polyaniline)粉末及掺杂剂LiClO4所组成的混合溶液，随后将铝箔上的溶剂驱除。由于聚苯胺分子体积太大，不易渗入阳极箔的微孔中，因此，此法所得电容器的浸渍率差、阻抗高。其后，为了使高分子更易渗入阳极箔的微孔中，GerhardHellwig等人于美国专利第4,803,596号揭露以化学氧化聚合法将导电性高分子作为电容器的电解质。其方法是将电容器阳极箔分别浸渍在导电性高分子单体及氧化剂溶液后，于适当条件下使导电性高分子单体聚合，通过反复多次浸渍以累积足够的导电性高分子电解质的厚度。之后，德国Bayer公司的FriedrichJonas等人于美国专利第4,910,645首度揭露使用单体3,4-亚乙基二氧噻吩(3,4-ethylenedioxythiophene,EDOT)搭配氧化剂对甲苯磺酸铁(iron(III)p-toluenesulphonate)成功制作以聚3,4-亚乙基二氧噻吩(poly-3,4-ethylenedioxythiophene,PEDOT)为电解质的铝固态电容。此外，与EDOT具有相关结构的3,4-亚乙基二硫噻吩(3,4-ethylenedithiathiophene,EDTT)也已发现可转换为电活性聚合物(LambertusGroenendaal等人，Adv.Mater.2000,12,No.7)。导电高分子PEDOT具有耐热性佳、导电度高、电荷传导速度快、无毒、寿命长及应用于电容不会发生电容爆裂等优点。目前几乎所有的固态电容制造商皆是用以上二种材料生产铝或钽固态电容，然而，将电容元件(capacitorelement)浸渍在含有单体EDOT和对甲苯磺酸铁的混合溶液中，在铝箔表面或孔隙中所聚合成的PEDOT多为粉体结构，此粉体结构聚合度低、本身物理性质较差且不易粘着于铝箔表面或孔隙，易于脱落，因此不易在铝箔表面或孔隙上形成高聚合度的PEDOT高分子结构，故应用在16V以上的固态电容稳定性差，导致在16V以上的固态电容的制造工艺无法使用或制造工艺合格率低。再者，导电高分子PEDOT形成的粉体状结构不易粘着于铝箔孔隙，有易脱落问题，故其可耐受的工作电压有限。日本专利公报2010-129651揭示，将电容元件直接浸渍在含有聚合物PEDOT的高分子溶液中，可在铝箔表面或孔隙形成完整的PEDOT高分子结构，故此固态电容可应用在50V电压的工作环境，然而，聚合物PEDOT材料比单体EDOT成本高、保存不易，而且其制造工艺比起传统制造工艺时间长而不易控制。据上，若能开发耐更高电压(例如50V以上)、具有较佳稳定度且成本较低的固态电容，对于有耐高温及高频需求的3C产品而言，则更有机会取代液态电容。
技术实现思路
本专利技术的主要目的为提供一种电解质材料调配物，其包含：(a)具有式(I)结构的单体(b)具有式(II)结构的单体及(c)可聚合化合物，其中，A为经(RX)p取代的C1至C4亚烷基；X为O或S；B1为O、S或N；B2为N或C；R1、R2、R3及RX各自独立为H、经取代或未经取代的C1至C20烷基或烷氧基或经取代或未经取代的C6至C20芳基；p为0至2的整数；及q及w各自独立为0或1的整数，其中，以100重量份的(a)单体计，该(b)单体的含量为约1重量份至约800重量份，且该(c)可聚合化合物的含量为约1重量份至约10000重量份。本专利技术的另一目的为提供一种由本专利技术电解质材料调配物经聚合反应而形成的电解质材料组合物。本专利技术的再一目的为提供一种固态电容，其包含：阳极；介电层，其形成于该阳极上；阴极；及固态电解质，其位于该介电层与该阴极之间，其中该固态电解质包含上述根据本专利技术的电解质材料组合物。本专利技术的电解质材料组合物具有较佳的结构稳定性，由该组合物所制成的固态电容因而具有高耐电压(withsta本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电解质材料调配物，其特征在于，其包含：(a)具有式(I)结构的单体(b)具有式(II)结构的单体及(c)可聚合化合物，其中该(c)可聚合化合物选自以下所组成的组：其中，A为经(RX)p取代的C1至C4亚烷基；X为O或S；B1为O、S或N；B2为N或C；R1、R2、R3及RX各自独立为H、经取代或未经取代的C1至C20烷基或烷氧基或经取代或未经取代的C6至C20芳基；p为0至2的整数；及q及w各自独立为0或1的整数，n为大于或等于3的整数，m为大于或等于2的整数，G为有机基团、无机基团或其混合物，其中，以100重量份的(a)单体计，该(b)单体的含量为1重量份至800重量份，且该(c)可聚合化合物的含量为1重量份至10000重量份。

【技术特征摘要】
2011.12.30 TW 1001500781.一种电解质材料调配物，其特征在于，其包含：
(a)具有式(I)结构的单体
(b)具有式(II)结构的单体
及
(c)可聚合化合物，其中该(c)可聚合化合物选自以下所组成的组：
其中，
A为经(RX)p取代的C1至C4亚烷基；
X为O或S；
B1为O、S或N；
B2为N或C；
R1、R2、R3及RX各自独立为H、经取代或未经取代的C1至C20烷基
或烷氧基或经取代或未经取代的C6至C20芳基；
p为0至2的整数；及
q及w各自独立为0或1的整数，
n为大于或等于3的整数，
m为大于或等于2的整数，
G为有机基团、无机基团或其混合物，
其中，以100重量份的(a)单体计，该(b)单体的含量为1重量份至800
重量份，且该(c)可聚合化合物的含量为1重量份至10000重量份。
2.如权利要求1所述的电解质材料调配物，其特征在于，其中该(a)
单体选自以下所组成的组：
其中，
R4及R5各自独立为H、经取代或未经取代的C1至C15烷基或烷氧基
或经取代或未经取代的C6至C15芳基。
3.如权利要求1所述的电解质材料调配物，其特征在于，其中该(b)
单体选自以下所组成的组：
及
其组合，其中R1、R2及R3各自独立为H或C1至C3烷基或烷氧基。
4.如权利要求1所述的电解质材料调配物，其特征在于，其中该(c)
可聚合化合物的重均分子量介于40至1000000之间。
5.如权利要求1所述的电解质材料调配物，其特征在于，其中以
100重量份的(a)单体计，该(b)单体...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈信宏，林杰夫，
申请(专利权)人：长兴材料工业股份有限公司，至美电器股份有限公司，
类型：发明
国别省市：中国台湾;71