专利名称：电解质材料调配物、由其形成的电解质材料组合物及其用途的制作方法
技术领域：
本发明涉及电解质材料调配物，由该电解质材料调配物所形成的电解质材料组合物，及利用该电解质材料组合物的固态电容。
背景技术：
电容器为广泛使用于各类电子产品中的电子组件，随着科技的发展，电子产品趋向小型化、轻量化的发展，对其中使用的电容器，提出小型化、大容量、在高频使用下低阻抗等特性要求。电容器依电解质形态可分为传统的液态电容及新开发的固态电容。早期铝质液态 电容的电解质以液态电解液作为电荷传导物质。液态电解液的主要成分包含高沸点醇类、离子液体、硼酸、磷酸、有机羧酸、铵盐、高极性有机溶剂及少量的水。上述成分除作为电荷传导物质外，也有修补铝箔上氧化铝介电层的功能。若氧化铝介电层有缺陷导致内层铝金属裸露，则该电解液在电容充放电的过程中，可与裸露的铝金属反应产生氧化铝，达到修补的功能。然而，传统的铝液态电容，虽以较低的成本满足大容量的需求，但由于使用的电解液为液体，因而存在着导电率较低、不耐高温等缺点；且在产生氧化铝的过程中还会产生氢气，若累积在电容中的氢气过多，易导致电容爆裂，损坏电子产品。虽然液态电解液可添加吸氢剂来降低电容爆裂的可能性，但其并没有从根本上解决问题。有鉴于此，便有新一代的固态电容产生，直接将电解质由液态电解质换成固态电解质。固态电解质由导电高分子所组成，该高分子具有导电性是因为氧化剂的阴离子作为掺杂剂(dopant)混入高分子结构中而形成空穴。由于导电高分子较传统电解质电容器所用的液态电解液或固态有机半导体络盐，如四氰基对苯醌二甲烷(tetracyanoquinodimethane, TCNQ)复合盐及无机半导体MnO2,有更高的导电度,且具有适度的高温绝缘化特性，因此导电高分子成为现今电解电容器所使用的固态电解质的开发潮流。固态电容的特色除使用寿命加长，比一般电容拥有高达6倍的使用寿命外，稳定性增高，电容量不易受使用时周围温度和湿度的影响，另外，低等效串联电阻(ESR)、低电容变化率、优良的频率响应(耐高频)、耐高温且耐高电流，杜绝所有漏液及电容爆裂问题。传统液态电容虽有高容量，却因高ESR而使其应用受限。Jesse S. Shaffer等人于美国专利第4，609，971号首次揭露了将导电性高分子应用于电解电容器的电解质。其方法是将电容器的阳极铝箔浸溃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除去。由于聚苯胺分子体积太大，不易渗入阳极箔的微孔中，因此，此法所得电容器的浸溃率差、阻抗高。其后，为了使高分子更易渗入阳极箔的微孔中，Gerhard Hellwig等人于美国专利第4，803，596号揭露以化学氧化聚合法将导电性高分子作为电容器的电解质。其方法是将电容器阳极箔分别浸溃于导电性高分子单体及氧化剂的溶液后，于适当条件下使导电性高分子单体聚合，通过反复多次浸溃以累积足够的导电性高分子电解质的厚度。之后，德国Bayer公司的Friedrich Jonas等人于美国专利第4，910, 645首度揭露使用单体3，4-乙烯二氧噻吩(3，4-ethylenedioxythiophene, ED0T)搭配氧化剂对甲苯横酸铁(iron (III)p-toluenesulphonate)成功制作以聚 3，4_ 乙烯二氧噻吩(poly-3, 4~ethyIenedioxythiophene, PED0T)为电解质的铝固态电容。导电高分子PEDOT具有耐热性佳、导电度高、电荷传导速度快、无毒、寿命长及应用于电容不会发生电容爆裂等优点。目前几乎所有的固态电容制造商皆是用以上二种材料生产招或钽固态电容，然而，将电容元件(capacitor element)浸溃在含有单体EDOT和对甲苯磺酸铁的混合溶液中，在铝箔表面或孔隙中所聚合成的PEDOT多为粉体结构，此粉体结构不但本身物理性质较差且不易粘着于铝箔表面或孔隙，易于脱落，因此不易在铝箔表面或孔隙上形成完整的PEDOT高分子结构，故应用在16V以上的固态电容稳定性差，导致在16V以上的固态电容的制造工艺无法使用或制造工艺合格率低。再者，导电高分子PEDOT形成的粉体状结构不易粘着于铝箔孔隙，有易脱落问题，故其可耐受的工作电压有限。
日本专利公开2010-129651号公报揭不，将电容兀件直接浸溃在含有聚合物PEDOT的高分子溶液中，可在铝箔表面或孔隙形成完整的PEDOT高分子结构，故此固态电容可应用在50V电压的工作环境，然而，聚合物PEDOT材料比单体EDOT成本高、保存不易，而且其制造工艺比起传统制造工艺时间长而不易控制。据上,若能开发耐更高电压、具有较佳稳定度而成本较低的固态电容，对于有耐高温、高频需求的3C产品，则其有机会取代液态电容。
发明内容
本发明的主要目的在于提供一种电解质材料调配物，其包含(al)导电化合物(conductive compound)；(bl)氧化剂(oxidant) '及(cl)可聚合化合物(curable compound)。本发明的另一目的在于提供一种由本发明电解质材料调配物经聚合反应而形成的电解质材料组合物，其可应用于固态电容。本发明的再一目的在于提供一种固态电容，其包含阳极；介电层，其形成于该阳极上；阴极；及固态电解质，其位于该介电层与该阴极之间，其中该固态电解质包含上述本发明的电解质材料组合物。由本发明的电解质材料调配物所制成的固态电容，容易施工，成本较低，制造工艺稳定性佳，且具有耐高电压，高电容量和低阻抗等特性。发明效果本发明的有益效果在于由可聚合化合物所形成的第二聚合物有助于提升第一聚合物的分子结构稳定性，当第一聚合物及第二聚合物所形成的混合物充当固态电解质，应用于固态电容时，可大幅提升固态电容耐电压值、提高电容量及延长使用寿命。
图I显示根据本发明的一个实施例的电容组件。
符号简单说明I阳极箔3阴极箔5a隔离组件5b隔离组件7a 导线几导线9电容器组件
具体实施例方式本发明提供一种电解质材料调配物，其包含(al)导电化合物；(bl)氧化剂；及(Cl)可聚合化合物。本发明所使用的导电化合物一般为单体或低聚物或其组合，可用于本发明中的导电化合物为相关技术领域中所已知的，举例言之，可选自由吡咯(pyrrole)、噻吩(thiophene)、苯胺(aniline)及苯硫醚(phenylenesulfide)及它们的衍生物所构成的组。本发明所使用的氧化剂，可与前述导电化合物形成导电高分子。可用于本发明中的氧化剂为相关技术领域中所已知的，举例言之，可选自由碱金属过硫酸盐、过硫酸铵盐、有机酸的三价铁盐类及含有机基团的无机酸所构成的组。根据本发明的具体实施方式
，该氧化剂可选自由对甲苯磺酸铁、硫酸铵盐、过硫酸铵盐、草酸铵盐及过氯酸铵盐及其混合物所构成的组，优选对甲苯磺酸铁。本发明的电解质材料调配物中的可聚合化合物，一般为单体或低聚物或其组合，上述可聚合化合物的重均分子量优选介于40至1，000，000之间。本发明的电解质材料调配物，其中以100重量份组分(al)计，所述组分(bl)的含量为1-10000重量份，且组分(Cl)的含量为O. 1-10000重量份。优选的情况为，以100重量份组分(al)计，所述组分(bl)的含量为10-2000重量份，且组分(cl)的含量为1-3000
重量份。本发明的电解质材料调配物中所使用的可聚合化合物，可为含环氧基可聚合化合物、含乙烯基不饱和基可聚合化合物、含丙烯酸酯不饱和基可聚合化合物或其混合物，优选可聚合化合物选自由下列通式表示的物质所构成的组
权利要求
1.一种电解质材料调配物，其特征在于，包含 (aI)导电化合物； (bl)氧化剂；及 (Cl)可聚合化合物。
2.如权利要求I所述的电解质材料调配物，其中该导电化合物选自由吡咯、噻吩、苯胺、苯硫醚及它们的衍生物所构成的组。
3.如权利要求I所述的电解质材料调配物，其中该氧化剂选自由碱金属过硫酸盐、过硫酸铵、有机酸的三价铁盐类及含有机基团的无机酸所构成的组。
4.如权利要求I所述的电解质材料调配物，其中该可聚合化合物包括含环氧基可聚合 化合物、含乙烯基不饱和基可聚合化合物、含丙烯酸酯不饱和基可聚合化合物或它们的混合物。
5.如权利要求I所述的电解质材料调配物，其中该可聚合化合物选自由下列通式表示的物质所构成的组
6.如请求项5的电解质材料调配物，其中该可聚合化合物选自由下列通式表示的物质所构成的组
7.如权利要求I所述的电解质材料调配物，其中该可聚合化合物的重均分子量介于40至 1,000，000 之间。
8.如权利要求I所述的电解质材料调配物，其中以100重量份组分(al)计，所述组分(bl)的含量为1-10000重量份，且组分(Cl)的含量为O. 1-10000重量份。
9.如权利要求8所述的电解质材料调配物，其中以100重量份组分(al)计，所述组分(bl)的含量为10-2000重量份，且组分(Cl)的含量为1-3000重量份。
10.如权利要求I所述的电解质材料调配物，进一步包含固化剂，其中该固化剂为胺类或酸酐类。
11.如权利要求10所述的电解质材料调配物，其中该固化剂为 O
12.—种电解质材料组合物，其由权利要求I至11中任一项所述的电解质材料调配物经聚合反应而形成。
13.如权利要求12所述的电解质材料组合物，其包含 (A)第一聚合物，由包含导电化合物和氧化剂的聚合单元聚合而成；及 (B)第二聚合物，由包含可聚合化合物的聚合单元聚合而成。
14.如权利要求13所述的电解质材料组合物，其中该第二聚合物由包含可聚合化合物和固化剂的聚合单元聚合而成。
15.一种固态电容，其包含 阳极； 介电层，其形成于该阳极上； 阴极；及 固态电解质，其位于该介电层与该阴极之间， 其中该固态电解质包含权利要求12-14中任一项所述的电解质材料组合物。
全文摘要
本发明提供一种电解质材料调配物，其包含(a1)导电化合物；(b1)氧化剂；及(c1)可聚合化合物。本发明还提供一种由该电解质材料调配物经聚合反应形成的电解质材料组合物，其可应用于固态电容，相较于传统液态电解电容，本发明所提供的固态电容具有寿命长、耐高电压及高电容量及不会发生电容爆裂等特性，特别适用于要求高温、高频的电子产品。
文档编号C08F130/08GK102723201SQ20121015098
公开日2012年10月10日 申请日期2012年5月15日 优先权日2011年7月8日
发明者林杰夫, 陈信宏 申请人:至美电器股份有限公司, 长兴化学工业股份有限公司