用于电容器的具有双交联剂体系的导电聚合物组合物的制作方法_3

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质,另一面附着至阴极引线。将高导电性金属引线框用作用于负极接线端的阴极引线。运 些层将固体电解质连接至外部电路,并且还用于保护电介质不受在后续的加工、板安装、或 者用户使用过程中可能发生的热-机械损伤。
[0080] 在导电聚合物阴极的情况中,导电聚合物通常通过W下技术进行施加,运些技术 为:化学氧化聚合、电化学氧化聚合、或者预聚合分散体的浸溃、喷涂或印刷。
[0081] 在一个实施方案中,添加浆料作为导电聚合物层,其中通过浸溃或涂覆来施加浆 料。浆料包含溶剂(优选为水)、导电聚合物(优选为聚(3, 4-乙撑二氧嚷吩)、有机官能 硅烷和第二交联剂,其中第二交联剂为具有选自环氧基和簇酸中的至少两个官能团的有机 化合物。溶剂优选为极性溶剂,如水、醇或乙腊,W及水和极性溶剂的混合物,其中水是最优 选的溶剂。溶剂的比例应足W获得适于实现充分涂覆的粘度,而不期望包含多余的溶剂,运 是因为在施加浆料之后通常会除去溶剂。相对于每克的导电聚合物分散体而言,有机官能 硅烷的含量优选为0. 0005克至0. 1000克。更优选的是,相对于每克的导电聚合物分散体 而言,有机官能硅烷的含量优选为0.OOl克至0. 050克。相对于每克的导电聚合物而言,第 二交联剂的含量优选为0.OOl克至0. 100克。更优选的是,相对于每克的导电聚合物而言, 环氧基交联化合物或簇基交联化合物的含量优选为0. 002克至0. 050克。
[0082] 除了导电聚合物、溶剂、有机官能硅烷和第二交联剂之外,浆料可还包含其他添加 剂,如导电性增强添加剂、表面活性物质、覆盖率增强添加剂W及可任选的聚合粘结剂。
[0083]在浆料的一些实施方案W及由该浆料形成的电容器中,有机酸、尤其是芳香族有 机酸是有益的。有机酸的例子可W包括蚁酸、乙酸、丙酸、草酸、丙二酸、班巧酸、戊二酸、己 二酸、庚二酸、辛二酸、壬二酸、癸二酸、十二烧二酸、苯甲酸、苯二甲酸、马来酸、粘康酸等。 尤其优选的有机酸为苯二甲酸,尤其是邻苯二甲酸和苯甲酸,运两种酸均能够进一步降低 ESR并提高覆盖率。相对于每克的导电聚合物分散体而言,浆料中可包含0至0. 10克的有 机酸。
[0084]浆料可包含表面活性添加剂,如烘二醇、烷基簇酸醋、烷基硫酸醋、烷基横酸醋、氣 烷基表面活性剂或其他任何表面活性物质。 阳0财浆料可含有导电性增强添加剂,如二甲基亚讽值MS0)、二甲基甲酯胺值MF)、二甲 基乙酷胺值MAc)、乙二醇和丙二醇等。
[0086]导电聚合物层优选包含渗杂剂,更优选包含聚阴离子渗杂剂。聚阴离子渗杂剂的 含量可高达90重量%,不过并非全部的聚阴离子均起到渗杂剂的作用。优选的是,渗杂剂 浓度为约5重量%至约30重量%,更优选为12重量%至约25重量%,最优选为约21重 量%。可使用任何适当的渗杂剂,如5-横基水杨酸、十二烷基苯横酸盐、对甲苯横酸盐或氯 化物。尤其优选的示例性渗杂剂为对甲苯横酸盐。尤其优选的聚阴离子渗杂剂为聚苯乙締 横酸。
[0087]碳层用作固体电解质与银层之间的化学屏障。该层的重要特性包括与底层的附着 性、对底层的润湿性、均匀覆盖性、向底层渗透的性能、体电导率、界面阻力、与银层的相容 性、装配化Uil化P)性能、W及机械性能。
[008引阴极导电层(优选为银层)用于将电流从引线框传导至阴极,并且环绕阴极到达 未直接与引线框连接的侧边。该层的重要特征为高导电性、与碳层的粘合强度、对碳层的润 湿性、W及合适的机械性能。
[0089]在本说明书中,所描述的范围(如0至6或0. 1至0. 6)是指所有具有相同位数的 有效数作为最高有效数的中间范围。 阳〇9〇] 实施例
[0091] 阳DOT-PSSA和导电聚合物分散体的制备
[0092] 首先将125g的PSSA、2531g的去离子水、28. 5g的1%硫酸铁(III)、和21.5g的 过硫酸钢投入装配有冷却夹套的化塑料广口瓶中。使用转子-定子混合系统将内容物混 合,其中该混合系统具有圆孔直径为1.6mm的多孔定子筛(perforatedstatorscreen)。 接下来,滴加11. 25g的聚(3,4-乙撑二氧嚷吩)(P邸OT)。利用该转子-定子混合系统,W 8000RPM的剪切速度将该反应混合物继续连续剪切23小时。用阳离子和阴离子交换树脂处 理该分散体并过滤,W获得PED0T-PSSA基浆料。
[0093]通过将PED0T-PSSA基浆料与其他添加剂和交联剂混合,从而制备导电聚合物分 散体。
[0094] 电容器制造例1
[00巧]制备一系列粗阳极(33微法拉,25V)。对粗进行阳极化处理W在粗阳极上形成电 介质。将由此形成的阳极在对甲苯横酸铁(III)氧化剂溶液中浸溃1分钟,随后在乙撑二 氧嚷吩单体中浸溃1分钟。在完成了 60分钟聚合之后洗涂阳极W除去多余的单体W及反 应副产物,该聚合反应在阳极的电介质上形成了导电聚合物(PEDOT)薄层。重复该工序,直 至获得足够大的厚度。施加导电聚合物分散体,W形成外部聚合物层。在干燥后,交替施加 癸二胺对甲苯横酸盐(decanediaminetoluenesulfonate)层和导电聚合物分散体层,并继 续重复4-5次。洗涂具有导电聚合物层的阳极并使其干燥,随后依次涂覆石墨层和银层,W 制造固体电解电容器。组装各部件并进行封装和表面安装。在表面安装前后测量ESR。
[0096] 电容器制造例2
[0097] 制备一系列粗阳极(330微法拉,6V)。对粗进行阳极化处理W在粗阳极上形成电 介质。将由此形成的阳极在对甲苯横酸铁(III)氧化剂的溶液中浸溃1分钟,随后在乙撑 二氧嚷吩单体中浸溃1分钟。在完成了 60分钟聚合之后洗涂阳极W除去多余的单体W及 反应副产物,该聚合反应在阳极的电介质上形成了导电聚合物(P邸OT)薄层。重复该工序, 直至获得足够大的厚度。施加导电聚合物分散体,W形成外部聚合物层。在干燥后,将该工 序继续重复两次,随后依次涂覆石墨层和银层,W制造固体电解电容器。组装各部件并进行 封装和表面安装。在表面安装前后测量ESR。 阳〇9引 比较例1
[0099] 向120g的阳DOT-PSSA导电聚合物中加入4.Sg的DMSO和0. 48g的3-缩水甘油 氧基丙基=甲氧基硅烷(硅烷A)。将导电聚合物分散体在容器中通过旋转混合过夜W将其 分散。按照电容器制造例1中的工序来制造固体电容器。
[0100] 比较例2 阳101] 与比较例1相同,不同之处在于:使用0. 96g的硅烷AW制备导电聚合物分散体。
[0102] 比较例3 阳103] 与比较例1相同,不同之处在于:使用1. 44g的硅烷AW制备导电聚合物分散体。
[0104] 发明例1 阳105] 向120g的阳DOT-PSSA导电聚合物中加入4.Sg的DMS0、0. 48g的硅烷A和0. 96g 的EGDGE。将导电聚合物分散体在容器中通过旋转混合过夜W将其分散。按照电容器制造 例1中的工序来制造固体电容器。
[0106] 向120g的阳DOT-PSSA导电聚合物中加入4.Sg的DMS0、0. 96g的硅烷A和0. 48g的EGDGE。将导电聚合物分散体在容器中通过旋转混合过夜W将其分散。按照电容器制造 例1中的工序来制造固体电容器。 阳107] 为了将双交联剂体系与使用缩水甘油基交联剂的单交联剂体系进行比较,准备了 一系列比较用聚合物浆料,该浆料含有表1中所示的不同量的3-缩水甘油氧基丙基=甲氧 基硅烷(比较例1-3)。使用该聚合物浆料形成聚合物阴极层,并形成粗电容器。通过利用常 规技术的相同方式形成阳极和阴极接线端。其中显示出了ESR随着交联剂的增加而升高, 运与本领域中所期望的相反。如表1中所示,使用各种量的硅烷交联剂W及各种量的邸DGE 交联剂来制备本发明样品。测量其ESR并且其结果示于表1中。结果明显示出了由本发明 的双交联剂体系得到的改善ESR的协同作用。 阳10引 表1 阳 109]

[0110] 比较例4 阳11U向80g的阳DOT-PSSA导电聚合物中加入3. 2g的DMS0、0. 32g的硅烷A和2. 56g 的市售聚醋粘结剂(44%的水性分散体)。将导电聚合物分散体在容器中通过旋转混合过 夜W将其分散。按照电容器制造例1中的工序来制造固体电容器。 阳112] 比较例5
[0113] 使用购自HeraeusofLeverkusen/Germany(KV2)的市售阳DOT-PSSA导电聚合物 分散体Clevios?K,按照电容器制造例1中的工序来制造固体电容器。
[0114] 发明例3
[0115] 向SOg的阳DOT-PSSA导电聚合物中加入3. 2g的DMS0、0. 32g的硅烷A和0. 64g 的PEGDGE。将导电聚合物分散体在容器中通过旋转混合过夜W将其分散。按照电容器制造 例1中的工序来制造固体电容器。
[0116] 发明例4
[0117] 与比较例4相同,不同之处在于:使用抓DGE代替阳GDGE来制备导电聚合物分散 体。 阳11引发明例5 阳119] 与比较例4相同,不同之处在于:使用GDGE代替阳GDGE来制备导电聚合物分散 体。 阳120] 发明例6 阳121] 与比较例4相同,不同之处在于:使用山梨醇-DGE代替阳GDGE来制备导电聚合物 分散体。 阳122] 在实施例3至6中准备一系列的二缩水甘油酸交联剂,其成分和含量示于表2中。 按照电容器制造例1中的方式,使用该浆料形成电容器,并利用常规表面安装技(SMT)术进 行常规安装,其中回流溫度为260°C,测量安装前后的ESR。使用硅烷A和市售聚醋粘结剂, 按照相同的方式制备比较例4。比较例5使用了市售的聚合物浆料KV2。在试验条件下,与 运两个比较例相比,所有发明例均类似地显示出更低的ESR值。在SMT安装之后,所有发明 例均未显示出不利的ESR偏移,并且与比较例相比,发明例的ESR更为稳定。 阳12引表2 阳 124]
[0125] 比较例6 阳126] 向200g的阳DOT-PSSA导电聚合物中加入Sg的DMSO和0.Sg的硅烷A。将导电聚 合物分散体在容器中通过旋转混合过夜W将其分散。按照电容器制造例1中的工序来制造 固体电容器。
[0127] 比较例7 阳128] 向200g的阳DOT-PSSA导电聚合物中加入Sg的DMSO和0.Sg的硅烷A。将导电聚 合物分散体在容器中通过旋转混合过夜W将其分散。按照电容器制造例2中的工序来制造 固体电容器。 阳129] 发明例7 阳130] 向200g的阳DOT-PSSA导电聚合物中加入Sg的DMS0、0.Sg的硅烷A和2g的邻苯 二甲酸(PA)。将导电聚合物分散体在容器中通过旋转混合过夜W将其分散。按照电容器制 造例1中的工序来制造固体电容器。
[0131] 发明例8 阳13引向200g的阳DOT-PSSA导电聚合物中加入Sg的DMS0、0.Sg的硅烷A和2g的邻苯 二甲酸(PA)。将导电聚合物分散体在容器中通过旋转混合过夜W将其分散。按照电容器制 造例2中的工序来制造固体
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