一种在潮湿条件下具有良好性能的电容器组件。在潮湿环境中具有良好性能是部分由于在固体电解质中使用了含下述式(I)重复单元的固有导电聚合物：其中：R是(CH2)a‑O‑(CH2)b；a是0–10；b是1–18；Z是阴离子；及X是阳离子。由于其独特结构，这种聚合物对水分不是很敏感。因此，即使暴露于较高湿度水平时，所得电容器组件仍具有优异的电气性能。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种电容器，尤其是一种潮湿环境用固体电解电容器。
技术介绍
固体电解电容器(如钽电容器)通常是将金属粉末(如钽)在金属引线周围压紧、烧结压紧部件、对烧结阳极进行阳极氧化，然后涂覆固体电解质形成的。由于固有导电聚合物的等效串联电阻(“ESR”)低，失效模式是“非燃烧/非点燃”模式，因此，通常被用作固体电解质。例如，这类电解质可以在催化剂和掺杂剂存在下通过3,4-二氧噻吩(“EDOT”)单体的原位化学聚合形成。例如，这类电解质可以在催化剂和掺杂剂存在下通过3,4-二氧噻吩(“EDOT”)单体的原位化学聚合形成。但是，采用原位聚合聚合物的传统电容器的漏电流(“DCL”)相对较高，高电压(例如快速通电或操作电流尖峰)时出现故障。在试图克服这些问题时，人们也采用由聚(3,4-乙烯二氧噻吩)和聚(苯乙烯磺酸)的复合物(“PEDOT:PSS”)形成的分散体。虽然PEDOT:PSS分散体可以改善某些性能，但是，这种聚合物暴露于潮湿环境(例如，85％相对湿度)时容易氧化，因此，降低了电容器组件的热稳定性。因此，目前需要一种高湿度环境中性能改进的电容器。
技术实现思路
根据本专利技术的一个实施例，公开了一种与相对湿度大约40％或以上环境接触的电容器组件。所述电容器组件包括电容器元件，所述电容器元件包括含烧结多孔体上形成的介质的阳极和覆盖在阳极上的固体电解质。固体电解质包括含下述式(I)重复单元的固有导电聚合物：其中：R是(CH2)a-O-(CH2)b；a是0–10；b是1–18；Z是阴离子；及X是阳离子。本专利技术的其它特点和方面将在下文进行更详细的说明。附图说明本专利技术的完整和具体说明，包括对于本领域技术人员而言的最佳实施例，在具体实施方式中结合附图作进一步描述。图1是本专利技术电容器组件一个实施例的剖视图；图2是本专利技术电容器组件另一个实施例的剖视图；图3是本专利技术电容器组件另一个实施例的剖视图；及图4是本专利技术电容器组件另一个实施例的剖视图。在本专利技术说明书和附图中，重复使用参考符号用于表示本专利技术相同或类似的特点或元件。具体实施方式对于本领域技术人员来说，下面的内容仅作为本专利技术的具体实施例，并不是对本专利技术保护范围的限制，保护范围在示范性结构中得到体现。一般说来，本专利技术涉及一种在潮湿环境中具有良好性能的电容器组件。在潮湿环境中具有良好性能是部分由于在固体电解质中使用了含下述式(I)重复单元的固有导电聚合物：其中：R是(CH2)a-O-(CH2)b；a是0-10，在一些实施例中，是0-6，在一些实施例中，是1–4(例如，1)；b是1-18，在一些实施例中，是1-10，在一些实施例中，是2–6(例如，3、4或5)；Z是阴离子，如SO3-、C(O)O-、BF4-、CF3SO3-、SbF6-、N(SO2CF3)2-、C4H3O4-、ClO4-等；X是阳离子，如氢离子、碱金属离子(如锂、钠、铷、铯或钾)、铵离子等。由于其独特结构，这种聚合物对水分不是很敏感。因此，得到的电容器组件即使暴露
于高湿度环境，例如，置于相对湿度大约40％或更高，在一些实施例中，相对湿度大约45％或更高，在一些实施例中，大约50％或更高，及在一些实施例中，大约70％或更高(例如，大约85％至100％)的环境中时也具有优异的电性能。相对湿度可以，例如，按照ASTM E337-02的方法A(2007)测定。潮湿环境可以是电容器组件本身的内部环境，或可以是电容器组件贮存与/或使用期间暴露的外部环境。电容器还具有较低的等效串联电阻(“ESR”)，例如，工作频率100kHz时测定的等效串联电阻是大约200毫欧，在一些实施例中，大约低于150毫欧，在一些实施例中，约为0.01–125毫欧，在一些实施例中约为0.1–100毫欧。电容器还具有相对较高的湿电容百分数，使其在大气湿度存在条件下仅有较小的电容损失与/或波动。这种性能特点可通过用下式确定的“湿-干电容百分数”定量：湿-干电容百分数＝(干电容/湿电容)×100例如，电容器的湿-干电容百分数是大约50％或更高，在一些实施例中是大约60％或更高，在一些实施例中，是大约70％或更高，在一些实施例中，是大约80％至100％。在频率120Hz测定的干电容可以是大约30纳法拉/平方厘米(“nF/cm2”)或更高，在一些实施例中，是大约100nF/cm2或更高，在一些实施例中，是大约200至大约3000nF/cm2，在一些实施例中，是大约400至大约2000nF/cm2。甚至在高温维持较长时间后，以上ESR和电容值仍然能够得到保持。例如，在温度50℃-250℃，在一些实施例中，在70℃–200℃，在一些实施例中，在80℃–大约150℃(例如85℃)及高湿度水平时，这些数值可保持大约100小时或更长，在一些实施例中，可保持大约300小时-大约3000小时，一些实施例中，可保持大约400小时–大约2500小时(如500小时、600小时、700小时、800小时、900小时、1000小时、1100小时、1200小时或2000小时)。在一些实施例中，例如，在温度85℃时，这些数值可以保持1000小时。下面将更为详细地说明本专利技术的各种实施例。I.电容器元件A.阳极体电容器元件包括阳极，阳极包含在烧结多孔体上形成的介质。多孔阳极体可由包含一种阀金属(即能够氧化的金属)或基于阀金属的化合物，如钽、铌、铝、铪、钛及它们各自的合金、氧化物、氮化物等的粉末形成。粉末通常由其中钽盐(例如，氟钽酸钾(K2TaF7)、氟钽酸钠(Na2TaF7)、五氯化钽(TaCl5)等)与还原剂反应的还原工艺形成。还原剂可以是液体、气体(如氢气)或固体，如金属(如钠)、金属合金或金属盐的形式。在一个实施例中，例如，钽盐(如TaCl5)可在温度大约900℃至大约2000℃加热，在一些实施例中，大约1000℃至大约1800℃，在一些实施例中，大约1100℃至大约1600℃加热，形成蒸气，这些蒸气可在气体还原剂(如氢气)存在下被还原。关于所述还原反应的其它详细情况在Maeshima等的专利WO 2014/199480中进行了描述。还原后，可以将产品冷却、压碎，并清洗，形成粉末。根据应用，粉末的比电荷通常是大约2000至大约800000微法拉*伏特每克(“μF*V/g”)。例如，在一些实施例中，采用比电荷大约100000至大约800000μF*V/g，在一些实施例中，大约120000至大约700000μF*V/g，在一些实施例中，大约150000至大约600000μF*V/g的高电荷粉末。在一些实施例中，采用比电荷大约2000至大约100000μF*V/g，在一些实施例中，大约5000至大约80000μF*V/g，在实施例中，大约10000至大约70000μF*V/g的低电荷粉末。正如本领域所熟悉的那样，比电荷可以通过电容乘以施加的阳极氧化电压，然后将此乘积除以阳极氧化电极体的重量而确定。粉末可以是包含初级粒子的自由流动细粉末。粉末初级粒子的粒度中值(D50)是大约5至大约500纳米，在一些实施例中，是大约10至大约400纳米，在一些实施例中，是大约20至大约250纳米，例如，粒度中值采用BECKMAN COULTER Corpor本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种与相对湿度大约40％或以上环境接触的电容器组件，所述电容器组件包括电容器元件，所述电容器元件包括含烧结多孔体上形成的介质的阳极和覆盖在阳极上的固体电解质，其中所述固体电解质包括含下述式(I)重复单元的固有导电聚合物：其中：R是(CH2)a‑O‑(CH2)b；a是0–10；b是1–18；Z是阴离子；及X是阳离子。
【技术特征摘要】
2015.05.29 US 14/724,9181.一种与相对湿度大约40％或以上环境接触的电容器组件，所述电容器组件包括电容器元件，所述电容器元件包括含烧结多孔体上形成的介质的阳极和覆盖在阳极上的固体电解质，其中所述固体电解质包括含下述式(I)重复单元的固有导电聚合物：其中：R是(CH2)a-O-(CH2)b；a是0–10；b是1–18；Z是阴离子；及X是阳离子。2.根据权利要求1所述的电容器组件，其中所述电容器组件在工作频率100kHz测定的ESR值小于大约200mohms。3.根据权利要求2所述的电容器组件，其中所述电容器组件在温度大约85℃时在环境中暴露大约1000小时后的ESR值小于大约200mohms。4.根据权利要求1所述的电容器组件，其中所述电容器组件在频率120Hz测定的电容值是大约30纳法拉/平方厘米或更高。5.根据权利要求4所述的电容器组件，其中所述电容器组件在温度大约85℃暴露1000小时后的电容值是大约30纳法拉/平方厘米或更高。6.根据权利要求1所述的电容器组件，其中所述阳极体包括钽。7.根据权利要求1所述的电容器组件，其中a是1，b是3或4。8.根据权利要求1所述的电容器组件，其中Z是SO3。9.根据权利要求1所述的电容器组件，其中X是碱金属。10.根据权利要求1所述的电容器组件，其中固有导电聚合物是聚(4-(2,3-二氢噻吩-[3,4-b][1,4]二恶英-2-基甲氧基)-1-丁烷-磺酸或其盐)、聚(4-(2,3-二氢噻吩-[3,4-b][l,4]二恶英-2-基甲氧基)-1-丙烷磺酸或其盐)，...
【专利技术属性】
技术研发人员：M·乌赫尔，J·彼得日莱克，
申请(专利权)人：AVX公司，
类型：发明
国别省市：美国;US
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