[发明专利]复合电极及电解电容器

说明书

技术领域

本发明是有关于一种复合电极及电解电容器。

背景技术

长期以来，提高电解质的导电度与增加电容器的合格率为电解电容器发展的主要课题。高导电度的电解质可以降低电容器的等效串联电阻，达到高频低阻抗并具有高可靠度的特性。由于导电高分子比传统电解电容器所用的液态电解液或是固态有机半导体错盐(如四氰代二甲基苯醌(TCNQ)复合盐)具有更高的导电度，且具有高温绝缘化特性，没有液态电容器因液体挥发造成的电容爆炸危险性，因此导电高分子已成为现今电解电容器所使用的固态电解质的开发潮流。

目前导电高分子高压电容器已经广泛应用于车辆中。然而，导电高分子高压电容器的可靠度因为一些因素而无法提升。其一，当氧化层为阳极氧化而成的氧化铝时，此氧化铝层为非均相(inhomogenous)，且其晶界(grain boundaries)处容易造成龟裂而衍生漏电流增加的问题。其二，由于导电高分子的膜层特性不佳，且易脆裂，长期使用容易因为来自环境的振动而使其本身变形，或造成氧化层损坏(breakdown)。其三，导电高分子的成膜性差，无法完全覆盖电容器的氧化层表面，导致电容器的漏电高、阻抗大与合格率偏低。上述这些因素往往会造成电容量偏低、漏电流大幅爬升甚至短路，使得高压电容器的合格率下降。

发明内容

本发明提供了一种具有含氮之高分子所组成的高分子介电层以及金属氧化物介电层所构成的复合电极，当其应用至电解电容器的阳极(正极)时，此一含氮高分子层与金属氧化物层有良好的表面接着特性可填补氧化铝介电层之缺陷，降低电容器之漏电流、提升耐电压。此外，此一含氮高分子层可使导电高分子均匀覆盖于复合介电层表面，提高电容器的静电容量表现率使电容器之静电容量不会因介电层整体厚度增厚而降低。

本发明另提供了一种电解电容器，其包括一层由含氮高分子组成的高分子介电层，因此可增加介电层的绝缘性以及导电高分子的披覆性，进而大幅降低固态电容器的漏电问题并使电容器之静电容量不会因介电层整体厚度增厚而降低。

本发明提供了一种复合电极，其包括金属层与复合介电层。复合介电层配置于所述金属层上且包括金属介电层与高分子介电层，其中所述高分子介电层包括含氮高分子且配置于所述金属介电层的表面上。

在本发明的一实施例中，所述含氮高分子包括一级胺高分子、二级胺高分子、三级胺高分子、四级铵高分子或其组合。

在本发明的一实施例中，所含氮高分子包括聚乙烯吡咯烷酮(polyvinylpyrrolidone)、聚乙烯吡啶(polyvinylpyridine)、聚丙烯酰胺(polyacrylamide)、聚乙烯亚胺(polyethyleneimine)、聚苯乙烯磺酸铵(ammonium polystyrene sulfonate)、聚丙烯腈(polyacrylonitrile)或含氮的交联态高分子(如含氮环氧树脂)、或含有至少一上述组成的共聚合物或衍生共聚合物。

在本发明的一实施例中，所述金属层的材料包括铝、钽、铌或其合金。

在本发明的一实施例中，所述金属介电层的材料包括氧化铝、氧化钽、氧化铌或其组合。

本发明另提供了一种电解电容器，其包括第一电极、复合介电层、固液态混合电解层以及第二电极。复合介电层配置于所述第一电极上，且包括金属介电层与高分子介电层，其中所述高分子介电层包括含氮高分子且配置于所述金属介电层的表面上。固液态混合电解层配置于所述高分子介电层上。第二电极配置于所述固液态混合电解层上。

在本发明的一实施例中，所述含氮高分子包括一级胺高分子、二级胺高分子、三级胺高分子、四级铵高分子或其组合。

在本发明的一实施例中，所述含氮高分子包括聚乙烯吡咯烷酮(polyvinylpyrrolidone)、聚乙烯吡啶(polyvinylpyridine)、聚丙烯酰胺(polyacrylamide)、聚乙烯亚胺(polyethyleneimine)、聚苯乙烯磺酸铵(ammonium polystyrene sulfonate)、聚丙烯腈(polyacrylonitrile)或含氮的交联态高分子(如含氮环氧树脂)、或含有至少一上述组成的共聚合物或衍生共聚合物。

在本发明的一实施例中，所述固液态混合电解层中的固态电解质具备电子导电功用，所述固态电解质包括聚噻吩、聚噻吩衍生物、聚吡咯、聚吡咯衍生物、聚苯胺、聚苯胺衍生物或其组合。