[发明专利]导电聚合物组合物，其制备方法和使用导电聚合物组合物的固体电解电容器

说明书

发明背景

发明领域

本发明的示例性实施方案涉及导电聚合物组合物，用于制备它的方法，以及使用导电聚合物组合物的固体电解电容器。

相关技术描述

导电聚合物材料被用于电容器的电极、染料敏化太阳能电池的电极、电致发光显示器的电极等。对于这种导电聚合物材料，已知的是通过聚合吡咯、噻吩、3，4-乙撑二氧基噻吩、苯胺等得到的聚合物材料。特别是，专利文件1和2中公开的导电聚合物材料显示出高电导率，从而在电子材料等领域中引起了极大的关注，该导电聚合物材料是使用以聚阴离子作为掺杂剂的导电聚合物悬浮溶液形成的。

专利文件1涉及聚噻吩的溶液(分散体)及其制备方法，以及使用盐进行塑料模制品的抗静电处理。专利文件2涉及聚(3，4-二烷氧基噻吩)与聚阴离子之间复合物的水分散体及其制备方法，以及含有水分散体的涂料组合物，以及具有通过涂覆所述组合物形成的透明导电膜的涂布基板。上面提到的专利文件1和2都涉及：由3，4-二烷氧基噻吩结构单元组成的聚噻吩，含有衍生自聚苯乙烯磺酸的聚酸离子的聚噻吩溶液，及其制备方法，以及使用盐进行塑料模制品的抗静电处理。

在上述的通过使用导电聚合物悬浮溶液形成导电聚合物组合物的方法中，有一个益处是：可以仅通过干燥溶液简单地获得具有高电导率的导电聚合物组合物。因而，该方法逐渐地被用于使用导电聚合物组合物作为固体电解质的固体电解电容器，取代通过传统化学氧化聚合或电聚合方法形成导电聚合物的方法。如果使用导电聚合物组合物作为固体电解电容器的固体电解质，当如专利文件3中所述将电容器安装(implement)在基板上时，在电介质膜上需要具有一定水平以上厚度的导电聚合物层以抑制漏电流(在下文中称为LC)。专利文件3涉及通过使用化学氧化聚合方法形成5μm以上的聚吡咯层作为固体电解电容器的固体电解质的方法。

当将电容器安装在基板上时，外包装树脂的热压力施加于氧化物膜并且所述氧化物膜损伤，并且因而LC可能增加。然而，如果在氧化物膜上形成导电聚合物层，氧化物膜随LC增加而在局部发热，并且将其上形成的导电聚合物层热氧化并且不久其电导率损失。因而，电流在氧化物膜的缺陷部中断，并且从而LC回到正常水平，即使它暂时增加。

然而，如果在氧化物膜上没有导电聚合物层，当然，前述绝缘恢复不会发生，并且因此LC增加成为现实并且成为问题。同样，即使在氧化物膜上形成了导电聚合物层，如果膜较薄，在基板安装后产生LC增加的缺点，并且必须确保足够的膜的厚度。

在薄导电聚合物层的情况下在基板安装后LC增加的原因不明。然而，作为一个原因，LC被认为是由于上述原因而增加，因为在基板安装时热压力使导电聚合物层滑移并且产生在氧化物膜上未形成导电聚合物层的微观区域。

关于上述的电解电容器的问题不仅存在于通过化学氧化聚合获得的导电聚合物中，而且存在于通过干燥导电聚合物悬浮溶液获得的导电聚合物中。

作为用于在电解电容器的氧化物膜上形成通过干燥导电聚合物悬浮溶液获得的导电聚合物组合物的简单方法，进行以下形成方法：将其上形成了氧化物膜的阀金属粉末烧结体或其上进行了侵蚀处理的阀金属体浸入导电聚合物悬浮溶液并且随后干燥。

在该方法的情况下，如果导电聚合物悬浮溶液不具有一定水平的粘度，仅有少量的导电聚合物悬浮溶液可以粘附于其上形成了氧化物膜的阀金属粉末烧结体或其上进行了侵蚀处理的阀金属体，从而存在的问题是：仅形成了少量的导电聚合物且导电聚合物层变得较薄。尤其是，在边缘部分形成的导电聚合物层形成得较薄。

可以通过进行多次浸入导电聚合物悬浮溶液和干燥步骤而较厚地形成导电聚合物层。然而，所形成的导电聚合物层具有分层结构，并且从而存在以下问题：在数层之间产生界面电阻，并且所获得的固体电解电容器具有高等效串联电阻(在下文中，ESR)。因此，期待开发一种具有高粘度的导电聚合物悬浮溶液，其使得可以通过一组浸入导电聚合物悬浮溶液和干燥步骤获得具有一定水平以上厚度的导电聚合物层。

作为用于增加导电聚合物悬浮溶液的粘度的方法，开发了如专利文件4中所述加入增稠剂的方法。专利文件4涉及一种导电组合物，其含有具有磺酸基和/或羧基的水溶性导电聚合物、交联剂、水、有机溶剂和增稠剂。然而，专利文件4中描述的增稠剂是绝缘水溶性聚合物；并且因而带来的问题是：如果导电聚合物组合物中存在这样的绝缘成分，导电聚合物组合物的电导率受损。同样，在固体电解电容器的导电聚合物层中使用含有绝缘增稠剂的导电聚合物组合物的情况下，也有着类似的问题：固体电解电容器的ESR变得更高。

现有技术文件

专利文件