[发明专利]电解质材料调配物、由其形成的电解质材料聚合物及其用途

说明书

技术领域

本发明涉及电解质材料调配物；本发明还涉及由该电解质材料调配物所形成的电解质材料聚合物；本发明还涉及利用该电解质材料聚合物的固态电容。

背景技术

电容器为一种广泛使用于各类电子产品中的电子组件，而随着电子产品趋向小型化、轻量化的发展，电容器也存在小型化、大电容量及可在高电压下使用等需求。

一般而言，电容器可依电解质型态分为液态电容及固态电容。液态电容如铝质液态电容，其是采用液态电解质作为电荷传导的物质，液态电解质一般包含高沸点醇类、离子液体、硼酸、磷酸、有机羧酸、铵盐、高极性有机溶剂、以及少量水等成分。上述成分除作为电荷传导的物质外，也有修补电容器阳极表面的介电层破损的功能。以分别使用铝及氧化铝作为阳极及阳极表面的介电层的铝质液态电容为例，若介电层存在缺陷，则会使得铝层裸露（此将导致泄漏电流），此时液态电解质可于电容器充放电的过程中，与裸露的铝金属反应产生氧化铝，达到修补介电层的功能。然而，液态电容普遍存在导电率较低及不耐高温等缺点，且在修补介电层的过程中会产生氢气，易导致电容爆裂，损坏电子产品。

固态电容器是采用固态电解质作为电荷传导的物质，固态电解质的实例例如有机半导体络合物盐类（如四氰基对苯醌二甲烷（tetracyanoquinodimethane，TCNQ）、无机半导体（如MnO₂）或导电聚合物，其中又以具备高耐热性及高导电性能的导电聚合物为佳。固态电容具有使用寿命长、稳定性高、等效串联电阻（equivalent series resistance，ESR）低、容变率低、耐高温且耐高电流等优点，且相较于液态电容，不会有电解质泄漏或电容器爆裂的问题。因此，业界目前均致力于固态电容的研发。

US 4609971揭露一种采用导电性高分子的固态电容，其是将电容器的阳极铝箔含浸于由导电高分子聚苯胺（polyaniline）粉末及掺杂剂LiClO4所组成的混合溶液，随后将铝箔上的溶剂驱除，以制得含导电高分子聚苯胺的固态电容。然而，聚苯胺分子体积太大，不易渗入阳极铝箔的微孔中，故所制得的电容器的浸渍效果差且阻抗高。为了使高分子更易渗入阳极铝箔的微孔中，US 4803596揭露一种以化学氧化聚合法制备采用导电性高分子作为电解质的固态电容的方法，其是将阳极铝箔分别浸渍含导电性高分子单体的溶液及含氧化剂的溶液后，于适当条件下使导电性高分子单体聚合，并重复多次浸渍及聚合步骤，以形成足量的导电性高分子电解质。US 4910645则揭露以聚3,4-亚乙基二氧噻吩（poly-3,4-ethylenedioxythiophene，PEDOT）为电解质的铝固态电容，其是使用单体3,4-亚乙基二氧噻吩（3,4-ethylenedioxythiophene，EDOT）搭配氧化剂对甲苯磺酸铁（iron(III)p-toluenesulphonate）而制得。由于PEDOT具有耐热性佳、导电度高、电荷传导速度快、无毒、寿命长等优点，故被普遍使用于固态电容以作为电解质。然而，由此所形成的导电性高分子颗粒大小不一且粒径分布大（即跨度值（span值）大），且先形成的导电高分子之间会进一步形成凝集现象，此将造成未反应的单体分子及氧化剂分子的移动性变差，导致聚合反应无法完全，从而不易于电极（如铝箔）表面及孔隙上形成完整且聚合度高的高分子结构，而多以不易黏着于电极表面或表面孔隙而易于脱落的粉状结构存在，故由PEDOT所制得的固态电容于应用在高电压（如16V以上）情况下的稳定性差，可耐受的工作电压有限。因此，如何开发能耐电压更高且具有较佳稳定性的固态电容，实为业界所殷切企盼者。

发明内容

本发明的一个目的在于提供一种电解质材料调配物，包含：

（a）具有式（I）结构的单体；以及

（b）具有式（II）结构的单体，

其中，

A为经(R_X)p取代的C1至C4亚烷基；

X为O或S；

B1为O、S或N；

B2为N或C；

R1、R2、R3及R_X为各自独立为H、或经取代或未经取代的C1至C20烷基或烷氧基、或经取代或未经取代的C6至C20芳基；

p为0至2的整数；以及

q及w各自独立为0或1的整数；

其中，以100重量份的（a）单体计，（b）单体的含量为1重量份至800重量份。