[发明专利]导电性高分子组合物、固体电解质以及使用该导电性高分子的固体电解电容器

说明书

技术领域

本发明涉及导电性高分子组合物，以及用于固体电解电容器(electrolytic capacitor)中的固体电解质，还涉及使用该固体电解质的固体电解电容器和表面装配传输线元件。

背景技术

包括导电性高分子的导电性高分子组合物有望应用于：导电用途，导电涂料，防静电剂，电磁波屏蔽材料，透明性导电材料，电池材料，电容器材料，传感器，电子设备材料，半导电材料，静电式复印部件，转印部件，太阳能电池，有机发光二极管，场发射型显示器(FED)，触摸屏，电致发光片(Electroluminance)，有机薄膜晶体管(Organic thin-film transistor)，电子纸(epaper)，电子照相材料等。

近年来，随着电子仪器的数字化，逐渐要求降低所使用的电容器在高频区域的阻抗。为适应该要求，逐渐使用了具有例如由铝，钽(Ta)，铌(Nb)等阀作用的金属的多孔体构成的阳极，由所述阀作用的金属的氧化膜构成的介电氧化物膜，然后在该氧化物膜上形成作为固体电解质的导电性高分子层，碳层，以及银层而成的阴极来获得。

作为该功能性电容器的固体电解质的导电性高分子层，使用吡咯，噻吩，苯胺等作为单体。当形成所述电容器固体电解质的导电性高分子时，主要使用化学氧化聚合方法，该方法通过向导电性高分子中添加氧化剂和掺杂剂，从而在金属多孔体的氧化物膜上引起反应形成导电性高分子层(参见专利文献1，例如日本未审专利申请公开专利特开平05-166681)。

另一方面，还使用下列技术，不在金属多孔体的氧化物膜上进行聚合，而是通过独立地制备可溶性导电性高分子溶液，浸渍该导电性高分子溶液进入金属多孔体，然后干燥成涂膜，从而在氧化物膜上形成导电性高分子层(参见专利文献2，日本未审专利申请公开2001-023437)。

在专利文献2的技术中，可溶性导电性高分子的分子量与其进入多孔体内部的渗透性通常成反比关系，而涂膜的电阻与导电性高分子的分子量则倾向于成比例。因此，如果只用可溶性导电性高分子溶液来形成电容器的固体电解质，则电容器的ESR和电容具有两者选一的关系，因此使用的实例很少。

通常采取如下方法使用可溶性导电性高分子溶液：

(1)尽管其进入多孔体的渗透性低，分子量大的可溶性聚合物被用以制备能够形成具有低电阻的导电性高分子的可溶性导电性高分子溶液，从而与化学氧化聚合方法结合在多孔体的最外层表面附近形成较厚的导电性高分子层。

(2)尽管其电阻高，分子量小的可溶性导电性高分子被用以制备甚至在多孔体内部也可促进导电性高分子层形成的可溶性导电性高分子溶液，从而与电解聚合方法结合将导电性高分子层用作电解聚合中的基质。

3，4-乙烯二氧噻吩(以下称作“EDOT”)是已经开始得到广泛应用的单体，其一大特点就是能获得低电阻导电性高分子，因此，当“EDOT”用于可溶性导电性高分子中时，常使用类似于(1)的使用方法。现在，使用类似(1)的方法时，与仅由化学氧化聚合形成的导电性高分子相比，由可溶性导电性高分子溶液形成的导电性高分子只能形成具有几倍至100倍或更高电阻率的聚合物层，此外，其在高温下的稳定性也差，而且电阻会在短时间内升高，在固体电解电容器应用中是一个问题。

通常，所谓导电性高分子是聚吡咯类，聚噻吩类，聚乙炔类，聚亚苯类，聚亚苯基1，2-亚乙烯类，聚苯胺类，聚乙醛类，聚1，2-亚乙烯基噻吩类，以及这些物质的共聚物等。这些导电性高分子可以通过化学氧化聚合法和电解聚合法制备。

电解聚合法是用可导电性高分子的单体和掺杂剂组成的固体电解质混合溶液，加入预先制成的电极材料，在电极上形成导电性高分子薄膜。因此，很难大量地制备。

与此相比，在化学氧化聚合法中没有这样的限制，导电性高分子的单体和合适的氧化剂及催化剂，就可以得到大量的导电性高分子。但是，在化学氧化聚合法中，随着导电性高分子主链的生长，有机溶剂的溶解性将降低。因此，得到的多为不溶的固形粉体，这种状态很难应用。

为解决以上问题，提出了如下方案：通过导入适当的取代基或用聚阴离子化合物进行增大有机溶剂的溶解性。作为可溶性导电性高分子的例子，在市场上有H.C.Starck-VTECHLtd.生产的Baytron-P等。此导电性高分子具有高电阻并且在高温度下电阻显著增大的问题。

发明内容

本发明为解决导电性高分子的高电阻问题，在高温度下电阻显著增大问题。而且解决使用导电性高分子的固体电解电容器的性能，以及解决高温环境下的性能低下等问题。