混合型电解电容器及其制造方法技术

本发明专利技术提供一种具有高静电电容、低ESR、优异的高频特性及高的高温耐久性的混合型电解电容器。本发明专利技术的混合型电解电容器(1)具备：阴极(10)，其具有由阀金属形成的阴极基体(11)、设于阴极基体(11)的表面的氧化物层(12)、设于氧化物层(12)的表面的包含无机导电性材料的无机导电层(13)和设于无机导电层(13)的表面的包含导电性高分子的有机导电层(14)；阳极(20)，其具有由阀金属形成的阳极基体(21)和设于该阳极基体的表面的电介质层(22)；以及复合电解质层(30)，其具有设于阴极(10)的有机导电层(14)与阳极(20)的电介质层(22)之间并与它们接触的包含导电性高分子的粒子(31a)的固体电解质层(31)和填充于固体电解质层(31)的导电性高分子的粒子(31a)之间的电解液(32)。电性高分子的粒子(31a)之间的电解液(32)。电性高分子的粒子(31a)之间的电解液(32)。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】混合型电解电容器及其制造方法


[0001]本专利技术涉及具备复合电解质层的混合型电解电容器及其制造方法，所述复合电解质层具有包含导电性高分子的固体电解质层和浸渗于该固体电解质层的间隙的电解液。

技术介绍

[0002]随着电子设备的小型化、高速化，对于电源电路等中使用的电容器也逐渐要求高静电电容、低等效串联电阻(以下将等效串联电阻表示为“ESR”)、优异的高频特性及高的高温耐久性。在具备阳极、电解质、和阴极的电解电容器中，使用了由取代或未取代的噻吩、吡咯、苯胺等具有π
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共轭双键的单体衍生的具有高电导度和高热分解温度的导电性高分子作为电解质的固体电解电容器是适于响应上述要求的电容器，其中，所述阳极在由铝、钽、铌等阀金属形成并施加了扩面化处理的基体的表面设有作为电介质的氧化被膜，所述电解质与上述氧化被膜接触并作为真正的阴极发挥作用，所述阴极(表观的阴极)与该电解质接触并由阀金属形成。但是，上述的固体电解电容器存在如下的问题，即，缺乏对作为电介质的氧化被膜的缺陷部的修复作用，漏电流慢慢地增加。因而，为了解决该问题，提出过使氧化被膜的修复作用优异的电解液浸渗于固体电解质层的间隙的所谓的混合型电解电容器。以下，将具有仅由导电性高分子形成的电解质层的电解电容器表示为“固体电解电容器”，将具备具有包含导电性高分子的固体电解质层和浸渗于该固体电解质层的间隙的电解液的复合电解质层的电解电容器表示为“混合型电解电容器”。
[0003]例如，专利文献1(日本特开平11
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186110号公报)中，公开有通过在将阳极化成箔和对置阴极箔夹隔着间隔件卷绕而成的电容器元件内形成导电性高分子层后浸渗电解液而得的混合型电解电容器，该文献中利用化学聚合形成导电性高分子层。此外还显示出，该混合型电解电容器的漏电流与具有仅由导电性高分子形成的电解质层的固体电解电容器的漏电流相比，在105℃、1000小时的高温负载试验的前后均显著变小。另外，专利文献2(日本特开2008
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010657号公报)中，公开有通过如下操作得到的混合型电解电容器，即，在将形成有电介质氧化被膜的阳极箔与对置阴极箔夹隔着间隔件卷绕而成的电容器元件中浸渗包含导电性高分子的粒子和溶剂的分散体后进行干燥，由此形成导电性高分子层后，在该导电性高分子层的间隙浸渗电解液而得。此外还显示出，该混合型电解电容器的漏电流与利用化学聚合形成导电性高分子层的混合型电解电容器的漏电流相比变得非常小，作为其理由，可以举出如下的理由，即，进入电介质氧化被膜的缺陷部的不是导电性高分子，而是电解液，因此电介质氧化被膜的修复作用变高。另外，该文献中显示的混合型电解电容器中，由于导电性高分子的粒子进入到阳极的蚀刻的细孔中，因此频率120Hz下的静电电容增大，此外由于电解液的浸渗，还显示出频率100kHz下的ESR降低。
[0004]然而，在固体电解电容器的由阀金属形成的阴极的表面，即使不进行设置氧化被膜的处理，一般也存在有自然氧化被膜。因此，固体电解电容器的静电电容(C)如下式(1)所示，为阳极电容(Ca)与阴极电容(Cc)的合成电容，即使利用蚀刻处理来增大阳极电容，只要阴极具有电容，电容器的电容也会小于阳极电容。
[0005][数学式1][0006][0007]因此，出于增大固体电解电容器的阴极电容的目的，进行对阴极的阀金属箔也施加蚀刻处理的操作。但是，若蚀刻过大，则会同时地推进阀金属箔的表面的溶解，反而妨碍扩面率的增大，而且易于在阀金属箔的表面形成氧化被膜，因此在基于蚀刻处理的阴极电容的增大及阴极电容的维持方面存在有极限。因而，提出通过在阴极的阀金属箔的表面形成不易形成氧化被膜的导电性材料的被膜而增大阴极电容并且抑制氧化被膜的生长的方法。
[0008]例如，专利文献3(日本特开2000
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114109号公报)中，公开有具备如下得到的阴极箔的固体电解电容器，所述阴极箔在施加了蚀刻处理的阀金属箔的表面形成化成氧化被膜，继而在其上利用蒸镀法形成不易形成氧化被膜的由TiN、ZrN、TaN等金属氮化物形成的被膜。根据说明，由于利用金属氮化物的蒸镀将化成氧化被膜的一部分除去而使金属氮化物与阀金属箔导通，因此阴极电容变得无限大，上式所示的电容器的电容(C)等于阳极电容(Ca)而达到最大。另外，还已知有取代金属氮化物的被膜而使用其他的材料获得同样的效果的固体电解电容器，例如，专利文献4(日本特开2005
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109270号公报)中，公开有具备利用蒸镀法形成了由TiC、WC、ZrC等比电阻低的金属碳化物形成的被膜的阴极箔的固体电解电容器，专利文献5(日本特开2006
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190878号公报)中，公开有具备在阀金属的表面使用离子镀法之类的干式镀覆法形成了碳被膜的阴极的固体电解电容器，专利文献6(日本特开2007
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095865号公报)中，公开有利用涂布法形成了碳被膜的阴极箔。
[0009]此外，在混合型电解电容器中，由于电容器的静电电容(C)也如上面的式(1)所示为阳极电容(Ca)与阴极电容(Cc)的合成电容，因此提出过使用专利文献3～6中所示的方法使阴极电容接近无限大、使上式所示的电容器的电容(C)接近阳极电容(Ca)。例如，专利文献7(WO2016/174806A1)中，公开有具备如下所示的阴极箔的混合型电解电容器，所述阴极箔中利用蒸镀法、涂布法形成了包含碳、镍、镍的氮化物、镍的碳化物、钛、钛的氮化物、钛的碳化物之类的无机导电性材料的无机导电层。该文献中，作为问题点举出，若在阳极箔与阴极箔之间使用包含导电性高分子的原料的聚合液形成固体电解质层，则导电性高分子的被膜过于致密，因此电解液不易遍布阳极箔的表面，在对发生缺损的电介质层的修复性方面差，因而使用使导电性高分子的微粒分散于分散介质中的分散体或使导电性高分子溶解于溶剂中的溶液来形成固体电解质层。另外，作为问题点举出，虽然所得的固体电解质层均匀且柔软性高，电解液的保持性优异，然而固体电解质层与阳极箔、阴极箔的密合性低，特别是在使用电解液的情况下由于电解液渗入上述的无机导电层与固体电解质层之间而易于妨碍接触，因此难以实现电容器的高电容化及低ESR化，因而在将上述阴极箔的表面利用蚀刻等进行粗糙化后形成无机导电层，由此来提高固体电解质层与无机导电层的密合性。此外有过报告，对所得的混合型电解电容器测定频率120Hz下的静电电容及频率100kHz下的ESR，实现了电容器的高电容化及低ESR化。
[0010]现有技术文献
[0011]专利文献
[0012]专利文献1：日本特开平11
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186110号公报
[0013]专利文献2：日本特开2008
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010657号公报
[0014]专利文献3：日本特开2000
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114109号公报
[0015]专利文献4：日本特开2007
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095865号公报
[0016]专利文献5：日本特开2006
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种混合型电解电容器，其特征在于，具备：阴极，其具有由阀金属形成的阴极基体、设于所述阴极基体的表面的由所述阀金属的氧化物形成的氧化物层、设于所述氧化物层的表面的包含无机导电性材料的无机导电层和设于所述无机导电层的表面的包含导电性高分子的有机导电层；阳极，其具有由阀金属形成的阳极基体、和设于所述阳极基体的表面的由构成所述阳极基体的阀金属的氧化物形成的电介质层；以及复合电解质层，其具有设于所述阴极的有机导电层与所述阳极的电介质层之间并与它们接触的包含导电性高分子的粒子的固体电解质层、和填充于所述固体电解质层的导电性高分子的粒子之间的电解液。2.根据权利要求1所述的混合型电解电容器，其中，所述阴极的有机导电层具有1.15g/cm3～1.80g/cm3的范围的密度。3.根据权利要求1或2所述的混合型电解电容器，其中，所述阴极的有机导电层为电解聚合膜。4.根据权利要求1～3中任一项所述的混合型电解电容器，其中，所述阴极的有机导电层及所述复合电解质层的固体电解质层中的导电性高分子为聚(3，4
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亚乙二氧基噻吩)。5.根据权利要求1～4中任一项所述的混合型电解电...

【专利技术属性】
技术研发人员：小关良弥，长原和宏，町田健治，
申请(专利权)人：日本贵弥功株式会社，
类型：发明
国别省市：