[发明专利]含有顺序气相沉积的内部导电聚合物膜的固体电解电容器

说明书

提供了电容器，其包含固体电解电容器元件，所述固体电解电容器元件含有烧结的多孔阳极体、覆盖在阳极体上方的电介质和固体电解质。该固体电解质含有覆盖在电介质上方的内部导电聚合物膜，其可通过顺序气相沉积形成。此外，外部导电聚合物层覆盖在内部导电聚合物膜上方。

相关申请的交叉引用

本申请要求享有申请日为2018年4月13日的美国临时专利申请序列No.62/657,144的申请权益，其全部内容通过引用的方式纳入本文。

背景技术

固体电解电容器(例如，钽电容器)典型地通过如下制成：将金属粉末(例如，钽)压在金属引线周围，烧结被压的部分，使烧结的阳极阳极化，以及此后施加固体电解质。本征导电(conductive，传导)聚合物由于其有利的低等效串联电阻(“ESR”)和“不燃烧/不着火”故障模式而经常被用作固体电解质。这样的电解质可在氧化剂(例如，甲苯磺酸铁(III)或氯化铁(III))和溶剂(例如，丁醇)的存在下通过液体单体(例如，3,4-亚乙基二氧噻吩，EDOT)的溶液相聚合来形成。采用溶液聚合的导电聚合物的常规电容器的问题之一是它们倾向于在高电压(例如在快速开启或运行电流尖峰期间经历的高电压)下失效。为了克服这些问题中的一些，预制的导电聚合物浆料还已在某些应用中用作替代的固体电解质材料。虽然使用这些电容器在高电压环境中已经获得了一些益处，但是仍然存在问题。例如，使用基于聚合物浆料的电容器的一个问题是：内部聚合物层，无论是原位聚合的还是由聚合物浆料制成，通常都难以渗透和均匀地涂覆阳极的孔隙。这不仅减少了电解质和电介质之间的接触点，而且还可导致聚合物在安装或使用期间从电介质上分层。由于这些问题，通常难以实现超低ESR和/或漏电流值，特别是在相对高的电压下。

因此，目前需要含有导电聚合物固体电解质的改进的电解电容器。

发明内容

根据本发明的一个实施方式，公开了包含固体电解电容器元件的电容器，所述固体电解电容器元件含有烧结的多孔阳极体、覆盖在阳极体上方的电介质、和固体电解质。固体电解质含有覆盖在电介质上方的通过顺序气相沉积形成的内部导电聚合物膜，和覆盖在内部导电聚合物膜上方的外部导电聚合物层。

根据本发明的另一个实施方式，公开了包含固体电解电容器元件的电容器，所述固体电解电容器元件含有烧结的多孔阳极体、覆盖在阳极体上方的电介质、和固体电解质。固体电解质含有覆盖在电介质上方的内部导电聚合物膜和覆盖在内部导电聚合物膜上方的外部导电聚合物层，其中内部膜的厚度为约10纳米或更大，并且在约25℃的温度下测定的本征电导率为约1,000S/cm或更大。

根据本发明的又一个实施方式，公开了用于形成固体电解电容器元件的方法。该方法包括：将电容器元件与反应器容器一起放置，所述电容器元件包含烧结的多孔阳极体和覆盖在阳极体上方的电介质；通过顺序气相沉积方法在电容器元件上形成膜，该过程包括使电容器元件经历反应循环，所述反应循环包括使电容器元件与结合至电容器元件的表面的气态前体化合物接触和此后使电容器元件与气态氧化剂接触以使前体化合物氧化和/或聚合；以及在膜上方施加外部导电聚合物层。

以下更详细地阐述本发明的其它特征和方面。

附图说明

针对本领域普通技术人员的本发明的完整且能够实现的公开内容(包括其最佳模式)更特别地在说明书的其余部分中阐述，其参考附图，其中：

图1是可根据本发明形成的电容器的一个实施方式的示意图；并且

图2是可在本发明中采用的顺序气相沉积系统的一个实施方式的横截面图。

在本说明书和附图中的附图标记的重复使用旨在表示本发明的相同或类似的特征或要素(元件)。

具体实施方式

本领域普通技术人员应理解，本讨论仅是对示例性实施方式的描述，并不旨在限制本发明的更宽泛的方面，该更宽泛的方面体现在示例性构造中。