导电材料与电容器制造技术

本发明专利技术提供了一种导电材料及电容器。该导电材料至少包括：导电性共轭高分子与混合物，其中混合物包括：(a)氧化硼；以及(b)含硫化合物、含氮化合物、或上述的组合。本发明专利技术提供的电容器包括正极；介电层位于正极上；负极；以及电解质，位于介电层与负极之间，其中电解质包括上述的导电材料。

Conductive materials and capacitors

The present invention provides a conductive material and capacitor. The conductive material includes at least a conductive conjugated polymer and a mixture wherein the mixture comprises: (a) boron oxide; and (b) a sulfur-containing compound, a nitrogen-containing compound, or a combination of the aforementioned. The capacitor provided by the invention comprises an anode, a dielectric layer positioned on the positive electrode, a negative electrode, and an electrolyte, between the dielectric layer and the negative electrode, wherein the electrolyte comprises the conductive material.

【技术实现步骤摘要】
导电材料与电容器
本专利技术是关于导电材料，更特别关于导电材料于电容器的应用。
技术介绍
长期以来，电解电容器发展的主要课题之一为提高电解质的导电度，以降低电容器的等效串联电阻，达到高频低阻抗并具高可靠度的特性。由于导电性共轭高分子的导电度高于传统电解电容器所用的液态电解液或是固态有机半导体错盐(如TCNQ复合盐)的导电度，且具有适度的高温绝缘化特性，因此导电性共轭高分子成为现今电解电容器所使用的固态电解质的开发主流。相比于传统液态电解质，导电性共轭高分子作为电解质的电容器具有低阻抗与热稳定佳等优点，但是导电性共轭高分子电解质在介电层微孔的渗透性不如体积更小的离子，因此电容器的静电容量表现率不如液态电解质，且导电性共轭高分子的耐电压特性远不如液态电解质。因此低电容量与耐电压不佳成为导电性共轭高分子应用于电解电容器的最大阻碍。综上所述，目前亟需调整上述电解质组成，在克服导电性共轭高分子的缺点时仍能维持其优点，以进一步改善电解电容器的效能。
技术实现思路
本专利技术一实施例提供的导电材料，包括：导电性共轭高分子与混合物，其中混合物包括：(a)氧化硼；以及(b)含硫化合物、含氮化合物、或上述的组合。本专利技术一实施例提供的电容器，包括：正极；介电层，位于正极上；负极；以及电解质，位于介电层与负极之间，其中该电解质包括前述的导电材料。附图说明图1为本专利技术一实施例中，电容器的示意图。【符号说明】10电容；11A正极；11B介电层；13电解质；15负极。具体实施方式如图1所示的实施例中，电容10包括正极11A、正极11A上的介电层11B、负极15、与夹设于介电层11B与负极15之间的电解质13。在一实施例中，正极11A可为铝、铌、钽、钛、锆、或上述的合金。在一实施例中，正极11A的形状可为片状或颗粒烧结而成的多孔锭状。在一实施例中，可视情况刻蚀正极11A以增加其比表面积。在一实施例中，介电层11B可为氧化正极11A所产生的氧化物。举例来说，可采用电化学电解反应处理正极11A如铝箔，以形成介电层11B如氧化铝于正极11A上。在其他实施例中，可采用其他方式形成介电层11B，比如溅射无机氧化物、有机无机复合物、或上述的多层结构于正极11A上。在一实施例中，负极15可为金属箔如铝箔。在一实施例中，可视情况电化学刻蚀负极15(如铝箔)增加其比表面积。在某些实施例中，可将其他物质如碳或钛附着于铝箔表面成为负极15，以增加其化学稳定性或电容量。在某些实施例中，负极15可为导电银胶或碳胶。接着可视情况在正极11与负极15之间夹设隔离纸(未图示)，再卷绕成电容器素子(element)。在某些实施例中，可采用有机酸水溶液处理上述电容器素子，以修补破损的介电层11B。在一实施例中，有机酸可为草酸或醋酸。接着将上述电容器素子含浸导电性共轭高分子的前驱物中，再聚合前驱物以形成导电性共轭高分子于介电层11B与负极15之间。接着将上述含有导电性共轭高分子的电容器素子，浸入含有(a)氧化硼与(b)含硫化合物、含氮化合物、或上述的混合物中，使导电性共轭高分子含浸上述混合物以形成导电材料，即夹设于介电层11B与负极15之间的电解质13。经上述含浸步骤后，即完成电容。经实验证明，(a)氧化硼与(b)含硫化合物、含氮化合物、或上述的混合物可有效提升混成电容器的静电容量、耐电压、与热稳定性。本专利技术的导电材料亦可依实际使用需求，改变各组成成份的混合顺序。举例来说，可先将如含氮化合物或含硫化合物与单体或氧化剂混合后，再添加氧化硼悬浮液。本专利技术的导电性共轭高分子可为聚噻吩、聚吡咯、聚对苯乙烯、聚苯硫醚或聚苯胺及其衍生物，如聚(3，4-亚烷基二氧噻吩)(poly(3，4-alkylenedioxythiophene))、聚(3，4-乙烯二氧噻吩)(poly(3，4-ethylenedioxythiophene)，PEDOT)、聚(3，4-丙烯二氧噻吩)(poly(3，4-propylenedioxythiophene)，PProDOT)、聚(3，4-乙烯二氧噻吩-甲醇){poly(Thieno[3，4-b]-1，4-dioxin-2-methanol)}、或含有上述结构的共聚合物，如聚(3，4-乙烯二氧噻吩)-共-聚乙二醇(PEDOT-co-polyethyleneglycol)、或上述的掺混物，如聚(3，4-乙烯二氧噻吩)-聚(乙烯吡咯烷酮)掺混物、聚(3，4-乙烯二氧噻吩)-聚乙二醇掺混物、或聚(3，4-乙烯二氧噻吩)-聚乙烯醇掺混物。为使导电材料中的导电共轭高分子具有优良的导电度，可采用掺杂态的导电共轭高分子。在一实施例中，掺杂剂可为磺酸类化合物如甲烷磺酸、苯磺酸、或对甲苯磺酸；磺酸类高分子，如聚苯乙烯磺酸(poly(styrenesulfonicacid)，PSA)、聚苯乙烯磺酸钠(PSS)、磺化聚醚醚酮(sulfonatedpolyetheretherketone)或其共聚物如聚苯乙烯磺酸-共-聚(乙烯吡咯烷酮)、聚苯乙烯磺酸-共-聚乙二醇；羧酸类化合物如苯甲酸、苯二甲酸、或琥珀酸(succinicacid)；羧酸类高分子如聚丙烯酸或其共聚物；胺基酸如甘胺酸；磷酸类化合物如磷酸、依替磷酸(Etidronicacid)、磷酸二苯酯；或上述的组合。上述导电共轭高分子的掺杂方式可为先聚合成共轭高分子后再添加掺杂剂进行掺杂、在导电共轭高分子聚合过程中即添加掺杂剂、或以氧化剂引发共轭高分子聚合时所产生的副产物作为掺杂剂进行掺杂。举例来说，在以对甲苯磺酸铁引发共轭高分子聚合时，产生的对甲苯磺酸可作为掺杂剂。本专利技术的导电性共轭高分子可采用下列方式获得：以原位(in-situ)化学聚合法将导电性共轭高分子的前驱物在电容器的介电层表面聚合成为导电性共轭高分子；以电化学聚合法将导电共轭高分子单体在介电层表面进行电化学聚合；将水溶性导电高分子(如Poly(3，4-ethylenedioxythiophene)-poly(styrenesulfonate)，PEDOT：PSS)水溶液涂布或含浸于电容器介电层表面，作为本专利技术的导电性共轭高分子。上述原位化学聚合法所使用的氧化剂可为含铁离子的盐类、含铜离子的盐类、或过硫酸盐。上述含铁离子的盐类可为苯磺酸铁、对甲苯磺酸铁、氯化铁、硝酸铁、硫酸铁、或上述的组合。前述混合物中的氧化硼以颗粒状为佳，其颗粒大小并无限制。在一实施例中，氧化硼的粒径小于1000μm。在一实施例中，氧化硼的平均粒径为4.3μm。氧化硼在混合物中的含量并无特别限制。在一实施例中，氧化硼在混合物中的含量小于60wt％，比如介于5wt％至20wt％之间。混合物中的含硫化合物可为砜类(sulfone)化合物如环丁砜、二甲基亚砜、或上述的组合；噻吩类(thiophene)化合物如3，4-二甲氧基噻吩；硫醇(thiol)，如1-乙基-1H-咪唑-2-硫醇；或上述的组合。本专利技术所揭露的含硫化合物的用量并无特别限制。含硫化合物与氧化硼的摩尔比介于1∶100～100∶1。在一实施例中，含硫化合物与氧化硼的摩尔比介于11∶1～2∶1。含硫化合物与氧化硼的重量比介于100∶1～1∶100。在一实施例中，含硫化合物与氧化硼的重量比为20∶1至4∶1之间。混合物中的含氮化合本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种导电材料，其特征在于，包括：一导电性共轭高分子与一混合物，其中该混合物包括：(a)氧化硼；以及(b)含硫化合物、含氮化合物、或上述的组合。

【技术特征摘要】
2015.12.24 TW 1041435231.一种导电材料，其特征在于，包括：一导电性共轭高分子与一混合物，其中该混合物包括：(a)氧化硼；以及(b)含硫化合物、含氮化合物、或上述的组合。2.根据权利要求1所述的导电材料，其中该导电性共轭高分子包括聚噻吩、聚吡咯、聚对苯乙烯、聚苯硫醚、聚苯胺、上述的共聚物、或上述的混掺物。3.根据权利要求1所述的导电材料，其中该含硫化合物包括砜类化合物、噻吩类化合物、硫醇、或上述的组合。4.根据权利要求3所述的导电材料，其中该砜类化合物包括环丁砜、二甲基亚砜、或上述的组合。5.根据权利要求3所述的导电材料，其中该噻吩类化合物包括二甲氧基噻吩。6.根据权利要求1所述的导电材料，其中该含氮化合物包括酰胺类化合物、酰亚胺类化合物、氨酯类化合物、咪唑类化合物、三氮唑类化合物、吡啶类化合物、吡咯烷酮类化合物、脲烷类化合物、尿素、或上述的组合。7.根据权利要求6所述的...

【专利技术属性】
技术研发人员：杜佾璋，蔡丽端，
申请(专利权)人：财团法人工业技术研究院，
类型：发明
国别省市：中国台湾,71