【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于固体电解电容器中的导电聚合物的聚阴离子共聚物相关申请交叉引用本申请要求2016年5月19日提交的待决美国临时专利申请No.62/338,778的优先权,该美国临时专利申请通过引用并入本文中。
技术介绍
本专利技术涉及改进的聚阴离子,其特别适用于导电聚合物,并且特别是作为固体电解电容器的阴极的一部分。固体电解电容器广泛用于整个电子工业中。在高压应用中,与原位形成的导电聚合物阴极相比,由导电聚合物分散体形成的具有固体电解质的固体电解电容器具有优异的高压性能。这些导电聚合物分散体是通过多个方法步骤制备的,这些方法步骤包括聚合、纯化、过滤、均化、蒸发等。美国专利No.5,300,575、No.7,990,684、No.7,270,871、No.6,000,840和No.9,030,806、美国专利公开No.2011/0049433和PCT公开WO2010/089111提供了这些方法的描述,这些专利中的每一者都通过引用并入本文中。美国专利No.7,990,683、No.7,754,276和No.7,563,290提供了电容器和制造电容器的方法,这些专利中的每一者都通过引用并入本文中。包含导电聚合物作为阴极的固体电解电容器具有若干缺点。例如,固体电解电容器具有差的等效串联电阻(ESR),特别是在高湿度和高温条件下。此外,导电聚合物在经阳极化处理的阳极的角落和边缘上的不良覆盖导致高的DC漏电流。国际申请WO2010089111A1提供了一种改善角落和边缘的覆盖率的方法,并描述了一组称为交联剂或引物的化合物(其主要是多阳离子盐或胺),该国际申请通过引用并入本文中。国际申请W ...
【技术保护点】
1.一种电容器,包括:阳极;位于所述阳极上的电介质;和位于所述电介质上的阴极,其中阴极包含:导电聚合物;和聚阴离子,其中所述聚阴离子是这样的共聚物,该共聚物包含由式A的比例表示的基团A、基团B和基团C:AxByCz式A其中:A是聚苯乙烯磺酸或聚苯乙烯磺酸盐;B和C分别表示被选自以下的基团取代的聚合单元:‑羧基;‑C(O)OR6其中R6选自由以下组成的组:氢或1至20个碳的烷基,该烷基任选地被选自由以下组成的组中的官能团取代:羟基、羧基、胺、环氧基、硅烷、酰胺、磷酸酯、酰亚胺、硫醇、烯烃、炔烃、叠氮化物、丙烯酸酯、酸酐和‑(CHR7CH2O)b‑R8,其中:R7选自氢或1至7个碳的烷基;b是1至这样的数字的整数,该数字足以使‑CHR7CH2O‑基团具有高达200,000的分子量;R8选自由氢、1至9个碳的烷基组成的组,该烷基任选地被选自由羟基、羧基、胺、环氧基、硅烷、酰胺、磷酸酯、酰亚胺、硫醇、烯烃、炔烃、叠氮化物、丙烯酸酯和酸酐组成的组中的官能团取代;‑C(O)‑NHR9其中:R9是氢或1至20个碳的烷基,该烷基任选地被选自由羟基、羧基、胺、环氧基、硅烷、酰胺、醇、磷酸酯、酰亚胺、硫醇 ...
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.05.19 US 62/338,7781.一种电容器,包括:阳极;位于所述阳极上的电介质;和位于所述电介质上的阴极,其中阴极包含:导电聚合物;和聚阴离子,其中所述聚阴离子是这样的共聚物,该共聚物包含由式A的比例表示的基团A、基团B和基团C:AxByCz式A其中:A是聚苯乙烯磺酸或聚苯乙烯磺酸盐;B和C分别表示被选自以下的基团取代的聚合单元:-羧基;-C(O)OR6其中R6选自由以下组成的组:氢或1至20个碳的烷基,该烷基任选地被选自由以下组成的组中的官能团取代:羟基、羧基、胺、环氧基、硅烷、酰胺、磷酸酯、酰亚胺、硫醇、烯烃、炔烃、叠氮化物、丙烯酸酯、酸酐和-(CHR7CH2O)b-R8,其中:R7选自氢或1至7个碳的烷基;b是1至这样的数字的整数,该数字足以使-CHR7CH2O-基团具有高达200,000的分子量;R8选自由氢、1至9个碳的烷基组成的组,该烷基任选地被选自由羟基、羧基、胺、环氧基、硅烷、酰胺、磷酸酯、酰亚胺、硫醇、烯烃、炔烃、叠氮化物、丙烯酸酯和酸酐组成的组中的官能团取代;-C(O)-NHR9其中:R9是氢或1至20个碳的烷基,该烷基任选地被选自由羟基、羧基、胺、环氧基、硅烷、酰胺、醇、磷酸酯、酰亚胺、硫醇、烯烃、炔烃、叠氮化物、丙烯酸酯和酸酐组成的组中的官能团取代;-C6H4-R10其中:R10选自:氢或烷基,该烷基任选地被选自由羟基、羧基、胺、环氧基、硅烷、酰胺、磷酸酯、酰亚胺、硫醇、烯烃、炔烃、叠氮化物、丙烯酸酯和酸酐组成的组中的官能团取代;反应性基团,其选自由以下组成的组:羟基、羧基、胺、环氧基、硅烷、酰胺、磷酸酯、酰亚胺、硫醇、烯烃、炔烃、叠氮化物、丙烯酸酯、酸酐和-(O(CHR11CH2O)d-R12,其中:R11为氢或1至7个碳的烷基;d是1至这样的数字的整数,该数字足以使-CHR11CH2O-基团具有高达200,000的分子量;R12选自由氢、1至9个碳的烷基组成的组,该烷基任选地被选自由羟基、羧基、胺、环氧基、硅烷、酰胺、磷酸酯、酰亚胺、硫醇、烯烃、炔烃、叠氮化物、丙烯酸酯和酸酐组成的组中的官能团取代;-C6H4-O-R13其中:R13选自:氢、任选地被选自由羟基、羧基、胺、环氧基、硅烷、酰胺、醇、磷酸酯和酸酐组成的组中的反应性基团取代的烷基;反应性基团,其选自由以下组成的组:环氧基、硅烷、磷酸酯、烯烃、炔烃、叠氮化物、丙烯酸酯、酸酐和-(CHR14CH2O)e-R15,其中:R14是氢或1至7个碳的烷基;e是1至这样的数字的整数,该数字足以使-CHR14CH2O-基团具有高达200,000的分子量;R15选自由氢和1至9个碳的烷基组成的组,该烷基任选地被选自由羟基、羧基、胺、环氧基、硅烷、酰胺、磷酸酯、酰亚胺、硫醇、烯烃、炔烃、叠氮化物、丙烯酸酯和酸酐组成的组中的官能团取代;x、y和z合起来足以形成分子量为至少100至不大于500,000的聚阴离子;并且y/x为0.01至100;z为0至比值z/x不大于100;并且条件是C与B不同且当B被选自以下的基团取代时,z不为零:-C(O)OR6,其中:R6为H或被羟基、环氧基或硅烷基取代的烷基,-(CHR7CH2O)b-R8,其中:R7为H且R8为磷酸酯基团;-C6H4-R10,其中:R10是氢或1至30个碳的烷基。2.根据权利要求1所述的电容器,其中所述聚阴离子是无规共聚物。3.根据权利要求1所述的电容器,其中R7、R11或R14中的至少一者选自氢和甲基。4.根据权利要求1所述的电容器,其中x占x+y+z的总和的50%至99%,y占x+y+z的总和的1%至50%,并且z占x+y+z的总和的0至49%。5.根据权利要求4所述的电容器,其中x占x+y+z的总和的70%至90%,y占x+y+z的总和的10%至30%,并且z占x+y+z的总和的0至20%。6.根据权利要求1所述的电容器,其中x占x+y+z的总和的1%至40%,y占x+y+z的总和的60%至99%,并且z占x+y+z的总和的0至39%。7.根据权利要求6所述的电容器,其中x占x+y+z的总和的5%至40%,y占x+y+z的总和的60%至95%,并且z占x+y+z的总和的0至35%。8.根据权利要求1所述的电容器,其中所述聚阴离子选自由以下组成的组:9.根据权利要求1所述的电容器,其中所述阴极包括至少一个内层和至少一个外层。10.根据权利要求9所述的电容器,其中至少一个所述外层包含所述聚阴离子。11.根据权利要求9所述的电容器,其中所述阴极包括多个外层。12.根据权利要求11所述的电容器,其中所述多个外层的每个所述外层包含所述聚阴离子。13.根据权利要求1所述的电容器,其中所述导电聚合物选自由聚苯胺、聚吡咯和聚噻吩组成的组。14.根据权利要求13所述的电容器,其中所述导电聚合物是包含式1的重复单元的导电聚合物:其中:R1和R2独立地表示直链或支链C1-C16烷基或C2-C18烷氧基烷基;或者R1和R2独立地是C3-C8环烷基、苯基或苄基,其中该C3-C8环烷基、苯基或苄基是未取代的或被C1-C6烷基、C1-C6烷氧基、卤素或OR3取代;或者R1和R2合起来是直链C1-C6亚烷基,该直链C1-C6亚烷基是未取代的或被C1-C6烷基、C1-C6烷氧基、卤素、C3-C8环烷基、苯基、苄基、C1-C4烷基苯基、C1-C4烷氧基苯基、卤代苯基、C1-C4烷基苄基、C1-C4烷氧基苄基或卤代苄基、含有两个氧元素的5-、6-或7-元杂环结构取代,R3优选表示氢、直链或支链C1-C16烷基或C2-C18烷氧基烷基;或者R1和R2合起来是C3-C8环烷基、苯基或苄基,其中该C3-C8环烷基、苯基或苄基是未取代的或被C1-C6烷基取代;并且X是S、N或O。15.根据权利要求14所述的电容器,其中X是S。16.根据权利要求14所述的电容器,其中R1和R2合起来表示-O-(CHR4)n-O-,其中:n是1至5的整数;R4独立地选自氢;直链或支链C1至C18烷基、C5至C12环烷基、C6至C14芳基、C7至C18芳烷基或C1至C4羟烷基,这些基团任选地被选自羧酸、羟基、胺、取代的胺、烯烃、丙烯酸酯、硫醇、炔烃、叠氮化物、硫酸盐、磺酸盐、磺酸、酰亚胺、酰胺、环氧基、酸酐、硅烷和磷酸酯的官能团取代;羟基;或R4选自-(CHR5)a-R16、-O(CHR5)aR16、-CH2O(CHR5)aR16、-CH2O(CH2CHR5O)aR16;或者R4是选自由羟基、羧基、胺、环氧基、酰胺、酰亚胺、酸酐、羧酸、羟甲基、烯烃、硫醇、炔烃、叠氮化物、硫酸盐、磺酸、苯磺酸、SO3M、酸酐、硅烷和磷酸酯组成的组中的官能团;R5是H或1至5个碳的烷基链,该烷基链任选地被选自羧酸、羟基、胺、烯烃、硫醇、炔烃、叠氮化物、酰亚胺、环氧基、硅烷、磷酸酯、丙烯酸酯和酸酐的官能团取代;R16为H或SO3M或1至5个碳的烷基链,该烷基链任选地被选自羧酸、羟基、胺、取代的胺、烯烃、硫醇、炔烃、叠氮化物、酰胺、酰亚胺、硫酸盐、SO3M、酰胺、环氧基、酸酐、硅烷、丙烯酸酯和磷酸酯的官能团取代;a是0到10的整数;并且M是H或优选选自氨、钠或钾的阳离子。17.根据权利要求16所述的电容器,其中n为2。18.根据权利要求17所述的电容器,其中所述聚合物是3,4-聚乙烯二氧噻吩。19.根据权利要求1所述的电容器,其中所述阳极包含阀金属。20.根据权利要求19所述的电容器,其中所述阀金属选自由铌、铝、钽和NbO组成的组。21.一种形成电容器的方法,包括:形成阳极;在所述阳极上形成电介质;在所述电介质上形成阴极,其中所述阴极包括:导电聚合物;和聚阴离子,其中所述聚阴离子是这样的共聚物,该共聚物包含由式A的比例表示的基团A、基团B和基团C:AxByCz式A其中:A是聚苯乙烯磺酸或聚苯乙烯磺酸盐;B和C分别表示被选自以下的基团取代的聚合单元:-羧基;-C(O)OR6,其中R6选自由以下组成的组:氢或1至20个碳的烷基,该烷基任选地被选自由以下组成的组中的官能团取代:羟基、羧基、胺、环氧基、硅烷、酰胺、醇、磷酸酯、酰亚胺、硫醇、烯烃、炔烃、叠氮化物、丙烯酸酯、酸酐和-(CHR7CH2O)b-R8,其中:R7选自氢或1至7个碳的烷基;b是1至这样的数字的整数,该数字足以使-CHR7CH2O-基团具有高达200,000的分子量;R8选自由氢、1至9个碳的烷基组成的组,该烷基任选地被选自由羟基、羧基、胺、环氧基、硅烷、酰胺、磷酸酯、酰亚胺、硫醇、烯烃、炔烃、叠氮化物、丙烯酸酯和酸酐组成的组中的官能团取代;-C(O)-NHR9,其中:R9是氢或1至20个碳的烷基,该烷基任选地被选自由羟基、羧基、胺、环氧基、硅烷、酰胺、磷酸酯、酰亚胺、硫醇、烯烃、炔烃、叠氮化物、丙烯酸酯和酸酐组成的组中的官能团取代;-C6H4-R10其中:R10选自:氢或烷基,该烷基任选地被选自由羟基、羧基、胺、环氧基、硅烷、酰胺、磷酸酯、酰亚胺、硫醇、烯烃、炔烃、叠氮化物、丙烯酸酯和酸酐组成的组中的官能团取代;反应性基团,其选自由以下组成的组:羟基、羧基、胺、环氧基、硅烷、酰胺、醇、磷酸酯、酰亚胺、硫醇、烯烃、炔烃、叠氮化物、丙烯酸酯、酸酐和-(O(CHR11CH2O)d-R12其中:R11为氢或1至7个碳的烷基;d是1至这样的数字的整数,该数字足以使-CHR11CH2O-基团具有高达200,000的分子量;R12选自由氢、1至9个碳的烷基组成的组,该烷基任选地被选自由羟基、羧基、胺、环氧基、硅烷、酰胺、磷酸酯、酰亚胺、硫醇、烯烃、炔烃、叠氮化物、丙烯酸酯和酸酐组成的组中的官能团取代;-C6H4-O-R13其中:R13选自:氢或任选地被选自由羟基、羧基、胺、环氧基、硅烷、酰胺、磷酸酯、酰亚胺、硫醇、烯烃、炔烃、叠氮化物、丙烯酸酯和酸酐组成的组中的反应性基团取代的烷基;反应性基团,其选自由以下组成的组:环氧基、硅烷、磷酸酯、烯烃、炔烃、丙烯酸酯、酸酐和-(CHR14CH2O)e-R15其中:R14是氢或1至7个碳的烷基;e是1至这样的数字的整数,该数字足以使-CHR14CH2O-基团具有高达200,000的分子量;并且R15选自由氢和1至9个碳的烷基组成的组,该烷基任选地被选自由羟基、羧基、胺、环氧基、硅烷、酰胺、磷酸酯、酰亚胺、硫醇、烯烃、炔烃、叠氮化物、丙烯酸酯和酸酐组成的组中的官能团取代;x、y和z合起来足以形成分子量为至少100至不大于500,000的聚阴离子;并且y/x为0.01至100;z为0至比值z/x不大于100;并且条件是C与B不同且当B被选自以下的基团取代时,z不为零:-C(O)OR6,其中:R6为H或被羟基、环氧基或硅烷基取代的烷基,-(CHR7CH2O)b-R8,其中:R7为H且R8为磷酸酯基团;-C6H4-R10其中:R10是氢或1至30个碳的烷基。22.根据权利要求21所述的形成电容器的方法,其中所述共聚物是无规共聚物。23.根据权利要求21所述的形成电容器的方法,其中R7、R11或R14中的至少一者选自氢和甲基。24.根据权利要求21所述的形成电容器的方法,其中x占x+y+z的总和的50%至99%,y占x+y+z的总和的1%至50%,并且z占x+y+z的总和的0至49%。25.根据权利要求24所述的形成电容器的方法,其中x占x+y+z的总和的70%至90%,y占x+y+z的总和的10%至30%,并且z占x+y+z的总和的0至20%。26.根据权利要求21所述的形成电容器的方法,其中x占x+y+z的总和的1%至40%,y占x+y+z的总和的60%至99%,并且z占x+y+z的总和的0至39%。27.根据权利要求26所述的形成电容器的方法,其中x占x+y+z的总和的5%至40%,y占x+y+z的总和的60%至95%,并且z占x+y+z的总和的0至35%。28.根据权利要求21所述的形成电容器的方法,其中所述形成所述阴极还包括形成所述聚阴离子。29.根据权利要求28所述的形成电容器的方法,其中所述形成所述聚阴离子包括在引发剂的存在下使单体聚合。30.根据权利要求28所述的形成电容器的方法,其中所述形成所述阴极包括在所述聚阴离子的存在下形成所述导电聚合物。31.根据权利要求30所述的形成电容器的方法,还包括在所述形成所述导电聚合物之前纯化所述聚阴离子。32.根据权利要求30所述的形成电容器的方法,其中所述形成所述导电聚合物不包括在所述形成所述导...
【专利技术属性】
技术研发人员:阿贾伊库马尔·布恩哈,安东尼·P·查科,史亚茹,陈庆平,菲利普·M·莱斯纳,
申请(专利权)人:凯米特电子公司,
类型:发明
国别省市:美国,US
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