JP5492595B2 - Capacitor and manufacturing method thereof - Google Patents
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Description
本発明は、アルミ電解キャパシタ、タンタル電解キャパシタ、ニオブ電解キャパシタなどキャパシタ及びその製造方法に関する。 The present invention relates to a capacitor such as an aluminum electrolytic capacitor, a tantalum electrolytic capacitor, a niobium electrolytic capacitor, and a method for manufacturing the same.
近年、電子機器のデジタル化に伴い、電子機器に用いられるキャパシタは高周波領域におけるインピーダンス(等価直列抵抗)を低下させることが要求されている。従来から、この要求に対応すべく、アルミニウム、タンタル、ニオブなどの弁金属の酸化皮膜を誘電体とした、所謂、機能性キャパシタ(以下、キャパシタと略す。)が使用されている。 In recent years, with the digitization of electronic devices, capacitors used in electronic devices are required to reduce impedance (equivalent series resistance) in a high frequency region. Conventionally, so-called functional capacitors (hereinafter abbreviated as “capacitors”) using an oxide film of a valve metal such as aluminum, tantalum, or niobium as a dielectric have been used to meet this requirement.
このキャパシタの構造は、特許文献1に示されるように、弁金属の多孔質体からなる陽極と、陽極の表面を酸化して形成した誘電体層と、導電性の固体電解質層と、カーボン層、銀層などが積層された陰極とを有するものが一般的である。固体電解質層としては、π共役系導電性高分子を含有する導電性膜を用いることがある。 As shown in Patent Document 1, this capacitor has an anode made of a porous body of valve metal, a dielectric layer formed by oxidizing the surface of the anode, a conductive solid electrolyte layer, and a carbon layer. And a cathode having a silver layer or the like laminated thereon. As the solid electrolyte layer, a conductive film containing a π-conjugated conductive polymer may be used.
このようなπ共役系導電性高分子を含有する導電性膜を用いた技術としては、前記構成の固体電解質を含むキャパシタにおいて、該固体電解質が窒素含有芳香族環式化合物を添加したπ共役系導電性高分子を必須成分とする組成物から成るものが提案されている(特許文献2)。この固体電解質を構成する組成物は、キャパシタの等価直列抵抗(以下、ESRという。)低下に寄与し、キャパシタを簡便に製造できるという特徴を有する。また、該固体電解質が中和されpH3〜13に調整されたπ共役系導電性高分子を必須成分とする組成物であるキャパシタも提案され、漏れ電流が小さく、静電容量が大きいという特徴を有する(特許文献3)。 As a technique using a conductive film containing such a π-conjugated system conductive polymer, in a capacitor including the solid electrolyte having the above-described configuration, the solid electrolyte is a π-conjugated system in which a nitrogen-containing aromatic cyclic compound is added. A composition comprising a composition containing a conductive polymer as an essential component has been proposed (Patent Document 2). The composition constituting the solid electrolyte contributes to lowering the equivalent series resistance (hereinafter referred to as ESR) of the capacitor and has a feature that the capacitor can be easily manufactured. In addition, a capacitor which is a composition containing a π-conjugated conductive polymer whose pH is adjusted to 3 to 13 by neutralizing the solid electrolyte is also proposed, and has a feature that the leakage current is small and the capacitance is large. (Patent Document 3)
さらに、中和されpH3〜9に調整されたπ共役系導電性高分子、ポリエーテル、低抵抗化剤を必須成分とする組成物を誘電体外層に直接接させるキャパシタ用の固体電解質も提案されている(特許文献4)。この組成物は、キャパシタの低ESR化、高容量化と共に、従来の電解若しくは化学重合における固体電解質の作成方法では達し得なかった高耐圧素子が実現できるという特徴を有する。 Further, a solid electrolyte for a capacitor in which a composition containing π-conjugated conductive polymer, polyether, and low resistance agent, which are neutralized and adjusted to pH 3 to 9, as essential components, is in direct contact with the outer dielectric layer is also proposed. (Patent Document 4). This composition is characterized in that, together with the low ESR and high capacity of the capacitor, it is possible to realize a high breakdown voltage device that could not be achieved by the conventional method for producing a solid electrolyte in electrolysis or chemical polymerization.
なお、特許文献5及び特許文献6にも、固体電解質としてπ共役系導電性高分子を用いる技術が開示されているが、具体的な実施例としては従来のエチレンジオキシチオフェン(EDOT)の化学重合によって得られる性能に比して大幅な向上は得られていない。 Patent Documents 5 and 6 also disclose a technique using a π-conjugated conductive polymer as a solid electrolyte. As a specific example, the chemistry of conventional ethylenedioxythiophene (EDOT) is disclosed. There is no significant improvement over the performance obtained by polymerization.
一方、固体電解質の導電性を向上させる高導電化剤として、ソルビトール及びマンニトールを使用する技術が提案されている(引用文献7、引用文献8)。しかし、これらの技術は、ハンダリフローなどの実装工程の高温プロセスでのキャパシタの特性変化について課題があった。 On the other hand, a technique using sorbitol and mannitol as a highly conductive agent for improving the conductivity of the solid electrolyte has been proposed (Cited document 7, Cited document 8). However, these techniques have a problem with respect to changes in capacitor characteristics in a high-temperature process such as solder reflow.
また、インシツ(in−situ)重合法で固体電解質を形成させる固体電解キャパシタにおいて、高温での面実装における水分による圧力上昇を低減するための技術が提案されている(特許文献9参照)。 In addition, in a solid electrolytic capacitor in which a solid electrolyte is formed by an in-situ polymerization method, a technique for reducing pressure increase due to moisture in surface mounting at a high temperature has been proposed (see Patent Document 9).
本願発明はこれらの発明を踏まえなされたものであり、列記した静電容量が大きくかつESRが低くまた、漏れ電流が小さい、耐電圧が高いという特徴を維持させ、更にリフロー工程における高温度処理プロセスを経てもキャパシタとしての特性変化が少ない、耐熱性をも向上させたキャパシタとその製造方法を提供することを目的とする。 The present invention is based on these inventions, and maintains the characteristics that the listed capacitance is large, the ESR is low, the leakage current is small, the withstand voltage is high, and the high temperature treatment process in the reflow process An object of the present invention is to provide a capacitor with little change in characteristics as a capacitor and improved heat resistance even after passing through and a method for manufacturing the same.
上述の課題を解決するために、本発明の一態様によれば、弁金属の多孔質体からなる陽極と、陽極表面が酸化されて形成された誘電体層と、誘電体層表面に形成された固体電解質層とを具備するキャパシタにおいて、固体電解質層は、カチオン化された導電性高分子(a)と、ポリマーアニオン塩(b)、又はポリマーアニオン塩(b)及びアニオン塩(c)と、ポリエステル類、ポリウレタン類、アクリル類、エポキシ類、ポリアミド類、ポリアクリルアミド類及びシランカップリング剤類から選ばれる1種類以上の結合剤(d)と、糖類及び/または糖アルコール類からなる酸化阻害成分(e)と、を含み、固体電解質層は、導電性高分子(a)とポリマーアニオン塩(b)、又は導電性高分子(a)、ポリマーアニオン塩(b)及びアニオン塩(c)の総量100質量部に対して、10〜200質量部の結合剤(d)、50質量部以上の酸化阻害成分(e)を含むキャパシタを提供する。 In order to solve the above problems, according to one aspect of the present invention, an anode made of a porous body of valve metal, a dielectric layer formed by oxidizing the anode surface, and formed on the surface of the dielectric layer. The solid electrolyte layer includes a cationized conductive polymer (a), a polymer anion salt (b), or a polymer anion salt (b) and an anion salt (c). An oxidation inhibitor comprising at least one binder (d) selected from polyesters, polyurethanes, acrylics, epoxies, polyamides, polyacrylamides and silane coupling agents, and saccharides and / or sugar alcohols A solid electrolyte layer comprising a conductive polymer (a) and a polymer anion salt (b), or a conductive polymer (a), a polymer anion salt (b) and an a Based on 100 parts by weight of the on-salt (c), 10 to 200 parts by weight of binder (d), provides a capacitor comprising 50 parts by mass or more of the oxidation inhibiting component (e).
本発明の他の態様によれば、弁金属の多孔質体からなる陽極と、陽極表面が酸化されて形成された誘電体層と、誘電体層表面に形成された固体電解質層とを具備するキャパシタの製造方法において、固体電解質層は、カチオン化された導電性高分子(a)と、ポリマーアニオン塩(b)、又はポリマーアニオン塩(b)及びアニオン塩(c)と、ポリエステル類、ポリウレタン類、アクリル類、エポキシ類、ポリアミド類、ポリアクリルアミド類及びシランカップリング剤類から選ばれる1種類以上の結合剤(d)と、糖類及び/または糖アルコール類からなる酸化阻害成分(e)と、溶媒とを含み、固体電解質層は、導電性高分子(a)とポリマーアニオン塩(b)、又は導電性高分子(a)、ポリマーアニオン塩(b)及びアニオン塩(c)の総量100質量部に対して、10〜200質量部の結合剤(d)、50質量部以上の酸化阻害成分(e)を含み、pH3〜12に調整された導電性高分子溶液を、浸漬または塗布し、乾燥することによって、7質量%以下の水分(f)を含むように形成されたキャパシタの製造方法を提供する。 According to another aspect of the present invention, the anode includes a valve metal porous body, a dielectric layer formed by oxidizing the anode surface, and a solid electrolyte layer formed on the surface of the dielectric layer. In the method for producing a capacitor, the solid electrolyte layer comprises a cationized conductive polymer (a), a polymer anion salt (b), a polymer anion salt (b) and an anion salt (c), polyesters, polyurethane One or more binders (d) selected from styrene, acrylics, epoxies, polyamides, polyacrylamides and silane coupling agents, and an oxidation-inhibiting component (e) comprising saccharides and / or sugar alcohols , A solvent, and the solid electrolyte layer comprises a conductive polymer (a) and a polymer anion salt (b), or a conductive polymer (a), a polymer anion salt (b) and an anion salt ( The conductive polymer solution containing 10 to 200 parts by weight of the binder (d) and 50 parts by weight or more of the oxidation-inhibiting component (e) and adjusted to pH 3 to 12 with respect to 100 parts by weight of the total amount of Provided is a method for producing a capacitor formed so as to contain 7% by mass or less of moisture (f) by dipping or coating and drying.
本発明は、キャパシタの高い静電容量、低いESR、高い耐電圧等の優れた特徴を維持させ、更に耐熱性をも向上させることを可能にする。 The present invention makes it possible to maintain excellent characteristics such as a high capacitance, low ESR, and high withstand voltage of a capacitor, and to improve heat resistance.
次に、図面を参照して、本発明の実施形態を説明する。以下の図面の記載において、同一又は類似の部分には同一又は類似の符号を付している。ただし、図面は模式的なものであり、図面における寸法、比率等は現実のものとは異なり、以下の説明を参酌して判断すべきことに留意すべきである。 Next, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. In the following description of the drawings, the same or similar parts are denoted by the same or similar reference numerals. However, it should be noted that the drawings are schematic, and dimensions, ratios, and the like in the drawings are different from actual ones and should be determined in consideration of the following description.
又、以下に示す実施の形態は、この発明の技術的思想を具体化するための構成や方法を例示するものであって、この発明の実施の形態は、発明の内容を下記のものに特定するものでない。この発明の実施の形態は、特許請求の範囲において、種々の変更を加えることができる。 Further, the following embodiments exemplify configurations and methods for embodying the technical idea of the present invention, and the embodiments of the present invention specify the contents of the invention as follows. Not what you want to do. Various modifications can be made to the embodiment of the present invention within the scope of the claims.
<キャパシタ>
本発明のキャパシタの一実施形態について説明する。
<Capacitor>
One embodiment of the capacitor of the present invention will be described.
図1は、本実施形態のキャパシタの構成を示す図である。本実施形態のキャパシタ10は、弁金属の多孔質体からなる陽極11と、陽極11の表面が酸化されて形成された誘電体層12と、誘電体層12の表面に形成された固体電解質層13と、陰極14とを有して概略構成されている。
FIG. 1 is a diagram illustrating a configuration of a capacitor according to the present embodiment. The
(陽極)
陽極11をなす弁金属としては、例えば、アルミニウム、タンタル、ニオブ、チタン、ハフニウム、ジルコニウム、亜鉛、タングステン、ビスマス、アンチモンなどが挙げられる。これらのうち、アルミニウム、タンタル、ニオブが好適である。
(anode)
Examples of the valve metal forming the
陽極11の具体例としては、アルミニウム箔をエッチングして表面積を増加させた後、その表面を酸化処理したものや、タンタル粒子やニオブ粒子の焼結体表面を酸化処理してペレットにしたものが挙げられる。このように酸化処理された陽極11は表面に凹凸が形成されている。
Specific examples of the
(誘電体層)
誘電体層12は、例えば、アジピン酸ジアンモニウム水溶液などの電解液中にて、陽極11の表面を陽極酸化することで形成することにより得られる。そのため、図1に示すように、誘電体層12は、陽極11の凹凸の表面に沿っている。
(Dielectric layer)
The
(固体電解質層)
固体電解質層13は、カチオン化された導電性高分子(a)と、ポリマーアニオン塩(b)、又はポリマーアニオン塩(b)及びアニオン塩(c)と、ポリエステル類、ポリウレタン類、アクリル類、エポキシ類、ポリアミド類、ポリアクリルアミド類及びシランカップリング剤類から選ばれる1種類以上の結合剤(d)と、糖類及び/または糖アルコール類からなる酸化阻害成分(e)とを含み、固体電解質層は、導電性高分子(a)とポリマーアニオン塩(b)、又は導電性高分子(a)、ポリマーアニオン塩(b)及びアニオン塩(c)の総量100質量部に対して、10〜200質量部の結合剤(d)、50質量部以上の酸化阻害成分(e)を含むものである。固体電解質層13の厚さとしては、1〜100μmが好ましい。
(Solid electrolyte layer)
The solid electrolyte layer 13 includes a cationized conductive polymer (a) and a polymer anion salt (b), or a polymer anion salt (b) and an anion salt (c), polyesters, polyurethanes, acrylics, A solid electrolyte comprising one or more binders (d) selected from epoxies, polyamides, polyacrylamides and silane coupling agents, and an oxidation inhibitory component (e) comprising saccharides and / or sugar alcohols The layer is 10 to 10 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the total amount of the conductive polymer (a) and the polymer anion salt (b), or the conductive polymer (a), the polymer anion salt (b) and the anion salt (c). It contains 200 parts by weight of the binder (d) and 50 parts by weight or more of the oxidation inhibitory component (e). The thickness of the solid electrolyte layer 13 is preferably 1 to 100 μm.
[導電性高分子]
導電性高分子には、主鎖がπ共役系で構成されている有機高分子であれば使用できる。例えば、ポリピロール類、ポリチオフェン類、ポリアセチレン類、ポリフェニレン類、ポリフェニレンビニレン類、ポリアニリン類、ポリアセン類、ポリチオフェンビニレン類、及びこれらの共重合体等が挙げられる。重合の容易さ、空気中での安定性の点からは、ポリピロール類、ポリチオフェン類及びポリアニリン類が好ましい。
[Conductive polymer]
As the conductive polymer, any organic polymer having a π-conjugated main chain can be used. Examples thereof include polypyrroles, polythiophenes, polyacetylenes, polyphenylenes, polyphenylene vinylenes, polyanilines, polyacenes, polythiophene vinylenes, and copolymers thereof. From the viewpoint of easy polymerization and stability in air, polypyrroles, polythiophenes and polyanilines are preferred.
導電性高分子は無置換のままでも、充分な導電性を得ることができるが、導電性をより高めるためには、アルキル基、カルボキシ基、スルホ基、アルコキシ基、ヒドロキシ基、シアノ基等の官能基を導電性高分子に導入することが好ましい。 Even if the conductive polymer is not substituted, sufficient conductivity can be obtained. However, in order to further improve the conductivity, an alkyl group, a carboxy group, a sulfo group, an alkoxy group, a hydroxy group, a cyano group, etc. It is preferable to introduce a functional group into the conductive polymer.
このような導電性高分子の具体例としては、ポリピロール、ポリ(3−メチルピロール)、ポリ(3−エチルピロール)、ポリ(3−n−プロピルピロール)、ポリ(3−ブチルピロール)、ポリ(3−オクチルピロール)、ポリ(3−デシルピロール)、ポリ(3−ドデシルピロール)、ポリ(3,4−ジメチルピロール)、ポリ(3,4−ジブチルピロール)、ポリ(3−カルボキシピロール)、ポリ(3−メチル−4−カルボキシピロール)、ポリ(3−メチル−4−カルボキシエチルピロール)、ポリ(3−メチル−4−カルボキシブチルピロール)、ポリ(3−ヒドロキシピロール)、ポリ(3−メトキシピロール)、ポリ(3−エトキシピロール)、ポリ(3−ブトキシピロール)、ポリ(3−ヘキシルオキシピロール)、ポリ(3−メチル−4−ヘキシルオキシピロール)、ポリ(3−メチル−4−ヘキシルオキシピロール)、ポリ(チオフェン)、ポリ(3−メチルチオフェン)、ポリ(3−エチルチオフェン)、ポリ(3−プロピルチオフェン)、ポリ(3−ブチルチオフェン)、ポリ(3−ヘキシルチオフェン)、ポリ(3−ヘプチルチオフェン)、ポリ(3−オクチルチオフェン)、ポリ(3−デシルチオフェン)、ポリ(3−ドデシルチオフェン)、ポリ(3−オクタデシルチオフェン)、ポリ(3−ブロモチオフェン)、ポリ(3−クロロチオフェン)、ポリ(3−ヨードチオフェン)、ポリ(3−シアノチオフェン)、ポリ(3−フェニルチオフェン)、ポリ(3,4−ジメチルチオフェン)、ポリ(3,4−ジブチルチオフェン)、ポリ(3−ヒドロキシチオフェン)、ポリ(3−メトキシチオフェン)、ポリ(3−エトキシチオフェン)、ポリ(3−ブトキシチオフェン)、ポリ(3−ヘキシルオキシチオフェン)、ポリ(3−ヘプチルオキシチオフェン)、ポリ(3−オクチルオキシチオフェン)、ポリ(3−デシルオキシチオフェン)、ポリ(3−ドデシルオキシチオフェン)、ポリ(3−オクタデシルオキシチオフェン)、ポリ(3,4−ジヒドロキシチオフェン)、ポリ(3,4−ジメトキシチオフェン)、ポリ(3,4−ジエトキシチオフェン)、ポリ(3,4−ジプロポキシチオフェン)、ポリ(3,4−ジブトキシチオフェン)、ポリ(3,4−ジヘキシルオキシチオフェン)、ポリ(3,4−ジヘプチルオキシチオフェン)、ポリ(3,4−ジオクチルオキシチオフェン)、ポリ(3,4−ジデシルオキシチオフェン)、ポリ(3,4−ジドデシルオキシチオフェン)、ポリ(3,4−エチレンジオキシチオフェン)、ポリ(3,4−プロピレンジオキシチオフェン)、ポリ(3,4−ブテンジオキシチオフェン)、ポリ(3−メチル−4−メトキシチオフェン)、ポリ(3−メチル−4−エトキシチオフェン)、ポリ(3−カルボキシチオフェン)、ポリ(3−メチル−4−カルボキシチオフェン)、ポリ(3−メチル−4−カルボキシエチルチオフェン)、ポリ(3−メチル−4−カルボキシブチルチオフェン)、ポリアニリン、ポリ(2−メチルアニリン)、ポリ(3−イソブチルアニリン)、ポリ(2−アニリンスルホン酸)、ポリ(3−アニリンスルホン酸)等が挙げられる。 Specific examples of such conductive polymers include polypyrrole, poly (3-methylpyrrole), poly (3-ethylpyrrole), poly (3-n-propylpyrrole), poly (3-butylpyrrole), poly (3-octylpyrrole), poly (3-decylpyrrole), poly (3-dodecylpyrrole), poly (3,4-dimethylpyrrole), poly (3,4-dibutylpyrrole), poly (3-carboxypyrrole) , Poly (3-methyl-4-carboxypyrrole), poly (3-methyl-4-carboxyethylpyrrole), poly (3-methyl-4-carboxybutylpyrrole), poly (3-hydroxypyrrole), poly (3 -Methoxypyrrole), poly (3-ethoxypyrrole), poly (3-butoxypyrrole), poly (3-hexyloxypyrrole), poly 3-methyl-4-hexyloxypyrrole), poly (3-methyl-4-hexyloxypyrrole), poly (thiophene), poly (3-methylthiophene), poly (3-ethylthiophene), poly (3-propyl Thiophene), poly (3-butylthiophene), poly (3-hexylthiophene), poly (3-heptylthiophene), poly (3-octylthiophene), poly (3-decylthiophene), poly (3-dodecylthiophene) , Poly (3-octadecylthiophene), poly (3-bromothiophene), poly (3-chlorothiophene), poly (3-iodothiophene), poly (3-cyanothiophene), poly (3-phenylthiophene), poly (3,4-dimethylthiophene), poly (3,4-dibutylthiophene), poly (3-hydride) Xylthiophene), poly (3-methoxythiophene), poly (3-ethoxythiophene), poly (3-butoxythiophene), poly (3-hexyloxythiophene), poly (3-heptyloxythiophene), poly (3- Octyloxythiophene), poly (3-decyloxythiophene), poly (3-dodecyloxythiophene), poly (3-octadecyloxythiophene), poly (3,4-dihydroxythiophene), poly (3,4-dimethoxythiophene) ), Poly (3,4-diethoxythiophene), poly (3,4-dipropoxythiophene), poly (3,4-dibutoxythiophene), poly (3,4-dihexyloxythiophene), poly (3,4 4-diheptyloxythiophene), poly (3,4-dioctyloxythiophene) ), Poly (3,4-didecyloxythiophene), poly (3,4-didodecyloxythiophene), poly (3,4-ethylenedioxythiophene), poly (3,4-propylenedioxythiophene), Poly (3,4-butenedioxythiophene), poly (3-methyl-4-methoxythiophene), poly (3-methyl-4-ethoxythiophene), poly (3-carboxythiophene), poly (3-methyl- 4-carboxythiophene), poly (3-methyl-4-carboxyethylthiophene), poly (3-methyl-4-carboxybutylthiophene), polyaniline, poly (2-methylaniline), poly (3-isobutylaniline), Examples include poly (2-aniline sulfonic acid), poly (3-aniline sulfonic acid), and the like.
中でも、ポリピロール、ポリチオフェン、ポリ(N−メチルピロール)、ポリ(3−メチルチオフェン)、ポリ(3−メトキシチオフェン)、ポリ(3,4−エチレンジオキシチオフェン)から選ばれる1種又は2種からなる(共)重合体が抵抗値、反応性の点から好適に用いられる。さらには、ポリピロール、ポリ(3,4−エチレンジオキシチオフェン)は、導電性がより高い上に、耐熱性が向上する点から、より好ましい。 Among them, from one or two kinds selected from polypyrrole, polythiophene, poly (N-methylpyrrole), poly (3-methylthiophene), poly (3-methoxythiophene), and poly (3,4-ethylenedioxythiophene). The (co) polymer is preferably used from the viewpoints of resistance and reactivity. Furthermore, polypyrrole and poly (3,4-ethylenedioxythiophene) are more preferable because they have higher conductivity and improved heat resistance.
上記導電性高分子は、溶媒中、導電性高分子を形成する前駆体モノマーを、適切な酸化剤と酸化触媒と後述のポリマーアニオンの存在下で化学酸化重合することによって容易に製造できる。 The conductive polymer can be easily produced by chemical oxidative polymerization of a precursor monomer that forms the conductive polymer in a solvent in the presence of a suitable oxidizing agent, an oxidation catalyst, and a polymer anion described below.
[前駆体モノマー]
前駆体モノマーは、分子内にπ共役系を有し、適切な酸化剤の作用によって高分子化した際にもその主鎖にπ共役系が形成されるものである。例えば、ピロール類及びその誘導体、チオフェン類及びその誘導体、アニリン類及びその誘導体等が挙げられる。
[Precursor monomer]
The precursor monomer has a π-conjugated system in the molecule, and a π-conjugated system is formed in the main chain even when polymerized by the action of an appropriate oxidizing agent. Examples thereof include pyrroles and derivatives thereof, thiophenes and derivatives thereof, anilines and derivatives thereof, and the like.
前駆体モノマーの具体例としては、ピロール、3−メチルピロール、3−エチルピロール、3−n−プロピルピロール、3−ブチルピロール、3−オクチルピロール、3−デシルピロール、3−ドデシルピロール、3,4−ジメチルピロール、3,4−ジブチルピロール、3−カルボキシピロール、3−メチル−4−カルボキシピロール、3−メチル−4−カルボキシエチルピロール、3−メチル−4−カルボキシブチルピロール、3−ヒドロキシピロール、3−メトキシピロール、3−エトキシピロール、3−ブトキシピロール、3−ヘキシルオキシピロール、3−メチル−4−ヘキシルオキシピロール、3−メチル−4−ヘキシルオキシピロール、チオフェン、3−メチルチオフェン、3−エチルチオフェン、3−プロピルチオフェン、3−ブチルチオフェン、3−ヘキシルチオフェン、3−ヘプチルチオフェン、3−オクチルチオフェン、3−デシルチオフェン、3−ドデシルチオフェン、3−オクタデシルチオフェン、3−ブロモチオフェン、3−クロロチオフェン、3−ヨードチオフェン、3−シアノチオフェン、3−フェニルチオフェン、3,4−ジメチルチオフェン、3,4−ジブチルチオフェン、3−ヒドロキシチオフェン、3−メトキシチオフェン、3−エトキシチオフェン、3−ブトキシチオフェン、3−ヘキシルオキシチオフェン、3−ヘプチルオキシチオフェン、3−オクチルオキシチオフェン、3−デシルオキシチオフェン、3−ドデシルオキシチオフェン、3−オクタデシルオキシチオフェン、3,4−ジヒドロキシチオフェン、3,4−ジメトキシチオフェン、3,4−ジエトキシチオフェン、3,4−ジプロポキシチオフェン、3,4−ジブトキシチオフェン、3,4−ジヘキシルオキシチオフェン、3,4−ジヘプチルオキシチオフェン、3,4−ジオクチルオキシチオフェン、3,4−ジデシルオキシチオフェン、3,4−ジドデシルオキシチオフェン、3,4−エチレンジオキシチオフェン、3,4−プロピレンジオキシチオフェン、3,4−ブテンジオキシチオフェン、3−メチル−4−メトキシチオフェン、3−メチル−4−エトキシチオフェン、3−カルボキシチオフェン、3−メチル−4−カルボキシチオフェン、3−メチル−4−カルボキシエチルチオフェン、3−メチル−4−カルボキシブチルチオフェン、アニリン、2−メチルアニリン、3−イソブチルアニリン、2−アニリンスルホン酸、3−アニリンスルホン酸等が挙げられる。 Specific examples of the precursor monomer include pyrrole, 3-methylpyrrole, 3-ethylpyrrole, 3-n-propylpyrrole, 3-butylpyrrole, 3-octylpyrrole, 3-decylpyrrole, 3-dodecylpyrrole, 3, 4-dimethylpyrrole, 3,4-dibutylpyrrole, 3-carboxypyrrole, 3-methyl-4-carboxypyrrole, 3-methyl-4-carboxyethylpyrrole, 3-methyl-4-carboxybutylpyrrole, 3-hydroxypyrrole 3-methoxypyrrole, 3-ethoxypyrrole, 3-butoxypyrrole, 3-hexyloxypyrrole, 3-methyl-4-hexyloxypyrrole, 3-methyl-4-hexyloxypyrrole, thiophene, 3-methylthiophene, 3 -Ethylthiophene, 3-propylthiophene, -Butylthiophene, 3-hexylthiophene, 3-heptylthiophene, 3-octylthiophene, 3-decylthiophene, 3-dodecylthiophene, 3-octadecylthiophene, 3-bromothiophene, 3-chlorothiophene, 3-iodothiophene, 3 -Cyanothiophene, 3-phenylthiophene, 3,4-dimethylthiophene, 3,4-dibutylthiophene, 3-hydroxythiophene, 3-methoxythiophene, 3-ethoxythiophene, 3-butoxythiophene, 3-hexyloxythiophene, 3 -Heptyloxythiophene, 3-octyloxythiophene, 3-decyloxythiophene, 3-dodecyloxythiophene, 3-octadecyloxythiophene, 3,4-dihydroxythiophene, 3,4-dimethoxy Offene, 3,4-diethoxythiophene, 3,4-dipropoxythiophene, 3,4-dibutoxythiophene, 3,4-dihexyloxythiophene, 3,4-diheptyloxythiophene, 3,4-dioctyloxythiophene 3,4-didecyloxythiophene, 3,4-didodecyloxythiophene, 3,4-ethylenedioxythiophene, 3,4-propylenedioxythiophene, 3,4-butenedioxythiophene, 3-methyl- 4-methoxythiophene, 3-methyl-4-ethoxythiophene, 3-carboxythiophene, 3-methyl-4-carboxythiophene, 3-methyl-4-carboxyethylthiophene, 3-methyl-4-carboxybutylthiophene, aniline, 2-methylaniline, 3-isobutylaniline, Examples include 2-aniline sulfonic acid and 3-aniline sulfonic acid.
[溶媒]
導電性高分子の製造で使用する溶媒としては特に制限されず、前記前駆体モノマーを溶解又は分散しうる溶媒であり、酸化剤及び酸化触媒の酸化力を維持させることができるものであればよい。例えば、水、N−メチル−2−ピロリドン、N,N−ジメチルホルムアミド、N,N−ジメチルアセトアミド、ジメチルスルホキシド、ヘキサメチレンホスホルトリアミド、アセトニトリル、ベンゾニトリル等の極性溶媒、クレゾール、フェノール、キシレノール等のフェノール類、メタノール、エタノール、プロパノール、ブタノール等のアルコール類、アセトン、メチルエチルケトン等のケトン類、ヘキサン、ベンゼン、トルエン等の炭化水素類、ギ酸、酢酸等のカルボン酸、エチレンカーボネート、プロピレンカーボネート等のカーボネート化合物、ジオキサン、ジエチルエーテル等のエーテル化合物、エチレングリコールジアルキルエーテル、プロピレングリコールジアルキルエーテル、ポリエチレングリコールジアルキルエーテル、ポリプロピレングリコールジアルキルエーテル等の鎖状エーテル類、3−メチル−2−オキサゾリジノン等の複素環化合物、アセトニトリル、グルタロジニトリル、メトキシアセトニトリル、プロピオニトリル、ベンゾニトリル等のニトリル化合物等が挙げられる。これらの溶媒は、単独で用いてもよいし、2種類以上の混合物としてもよいし、他の有機溶媒との混合物としてもよい。
[solvent]
The solvent used in the production of the conductive polymer is not particularly limited, and may be any solvent that can dissolve or disperse the precursor monomer and can maintain the oxidizing power of the oxidizing agent and the oxidation catalyst. . For example, polar solvents such as water, N-methyl-2-pyrrolidone, N, N-dimethylformamide, N, N-dimethylacetamide, dimethyl sulfoxide, hexamethylene phosphortriamide, acetonitrile, benzonitrile, cresol, phenol, xylenol, etc. Phenols, alcohols such as methanol, ethanol, propanol and butanol, ketones such as acetone and methyl ethyl ketone, hydrocarbons such as hexane, benzene and toluene, carboxylic acids such as formic acid and acetic acid, ethylene carbonate, propylene carbonate, etc. Carbonate compounds, ether compounds such as dioxane, diethyl ether, ethylene glycol dialkyl ether, propylene glycol dialkyl ether, polyethylene glycol dialkyl ether Chain ethers such as polypropylene glycol dialkyl ether, 3-methyl-2-oxazolidinone heterocyclic compounds such as, acetonitrile, glutarodinitrile, methoxy acetonitrile, propionitrile, nitrile compounds such as benzonitrile and the like. These solvents may be used alone, as a mixture of two or more kinds, or as a mixture with other organic solvents.
[水分]
本実施形態の固体電解質には、水分が含まれる。適量の水分の存在によって、静電容量が向上すると共に、ESRを低くすることができる。これは、本実施形態の固体電解質が、ポリスチレンスルホン酸などのポリマーアニオンを多量に含んでいることに関係するものと推察される。水分の含有量は7質量%以下であれば、好適に使用することができる。好ましくは5質量%以下である。4質量%以下がより好ましい。水分の含有量が7質量%より多くなると固体電解質の膜質が弱くなる傾向があり、固体電解キャパシタの高温耐熱が悪くなり、長期耐久で静電容量とESRが劣化しやすくなる。また、水分が0.1質量%以下になると静電容量の低下が見られる。本発明では水分量が0.1〜7質量%の範囲であれば、静電容量とESRが両立することが可能である。さらに、水分量が4質量%以下に調整することで、優れた長期耐久性が発現できる。
[moisture]
The solid electrolyte of this embodiment contains moisture. The presence of an appropriate amount of moisture can improve the capacitance and lower the ESR. This is presumably related to the fact that the solid electrolyte of this embodiment contains a large amount of polymer anions such as polystyrene sulfonic acid. A moisture content of 7% by mass or less can be preferably used. Preferably it is 5 mass% or less. 4 mass% or less is more preferable. If the moisture content is more than 7% by mass, the film quality of the solid electrolyte tends to be weak, the high temperature heat resistance of the solid electrolytic capacitor is deteriorated, and the electrostatic capacity and ESR are liable to deteriorate with long-term durability. Further, when the water content is 0.1% by mass or less, a decrease in capacitance is observed. In the present invention, if the water content is in the range of 0.1 to 7% by mass, it is possible to achieve both capacitance and ESR. Furthermore, the outstanding long-term durability can be expressed by adjusting the water content to 4% by mass or less.
固体電解質中の水分量の調整は、乾燥条件や乾燥雰囲気等によって制御することが可能である。例えば、乾燥温度を100〜300℃の温度範囲において行うことが可能である。また、減圧雰囲気においても好適に水分の含有量調整が可能である。 The adjustment of the amount of water in the solid electrolyte can be controlled by the drying conditions, the drying atmosphere, and the like. For example, the drying temperature can be performed in a temperature range of 100 to 300 ° C. In addition, the moisture content can be suitably adjusted even in a reduced pressure atmosphere.
[酸化剤及び酸化触媒]
酸化剤、酸化触媒としては、前記前駆体モノマーを酸化させて導電性高分子を得ることができるものであればよく、例えば、ぺルオキソ二硫酸アンモニウム、ぺルオキソ二硫酸ナトリウム、ぺルオキソ二硫酸カリウム等のぺルオキソ二硫酸塩、塩化第二鉄、硫酸第二鉄、硝酸第二鉄、塩化第二銅等の遷移金属化合物、三フッ化ホウ素、塩化アルミニウムなどの金属ハロゲン化合物、酸化銀、酸化セシウム等の金属酸化物、過酸化水素、オゾン等の過酸化物、過酸化ベンゾイル等の有機過酸化物、酸素等が挙げられる。
[Oxidizing agent and oxidation catalyst]
The oxidizing agent and the oxidation catalyst are not particularly limited as long as they can oxidize the precursor monomer to obtain a conductive polymer. Examples thereof include ammonium peroxodisulfate, sodium peroxodisulfate, and potassium peroxodisulfate. Peroxodisulfate, ferric chloride, ferric sulfate, ferric nitrate, transition metal compounds such as cupric chloride, metal halides such as boron trifluoride, aluminum chloride, silver oxide, cesium oxide Metal oxides such as hydrogen peroxide and ozone, organic peroxides such as benzoyl peroxide, oxygen and the like.
[ポリマーアニオン]
ポリマーアニオンは、高分子の側鎖にアニオン基を有する高分子を指す。
[Polymer anion]
The polymer anion refers to a polymer having an anion group in the side chain of the polymer.
アニオン基としては、導電性高分子への化学酸化ドープが起こりうる官能基であればよいが、中でも、製造の容易さ及び安定性の観点からは、一置換硫酸エステル基、一置換リン酸エステル基、リン酸基、カルボキシ基、スルホ基等が好ましい。さらに、官能基のπ共役系導電性高分子へのドープ効果の観点より、スルホ基、一置換硫酸エステル基、カルボキシ基がより好ましい。 The anionic group may be any functional group that can cause chemical oxidation doping to the conductive polymer. Among these, from the viewpoint of ease of production and stability, a monosubstituted sulfate group and a monosubstituted phosphate ester Group, phosphoric acid group, carboxy group, sulfo group and the like are preferable. Furthermore, from the viewpoint of the doping effect of the functional group on the π-conjugated conductive polymer, a sulfo group, a monosubstituted sulfate group, and a carboxy group are more preferable.
高分子としては、置換若しくは未置換のポリアルキレン、置換若しくは未置換のポリアルケニレン、置換若しくは未置換のポリイミド、置換若しくは未置換のポリアミド、置換若しくは未置換のポリエステル及びこれらの共重合体であって、アニオン基を有する構成単位からなるもの、またはアニオン基を有する構成単位とアニオン基を有さない構成単位とからなるものである。 Examples of the polymer include substituted or unsubstituted polyalkylene, substituted or unsubstituted polyalkenylene, substituted or unsubstituted polyimide, substituted or unsubstituted polyamide, substituted or unsubstituted polyester, and copolymers thereof. , Comprising a structural unit having an anionic group, or comprising a structural unit having an anionic group and a structural unit having no anionic group.
このポリマーアニオンのアニオン基は、導電性高分子に対するドーパントとして機能して、導電性高分子の導電性と耐熱性を向上させる。 The anion group of the polymer anion functions as a dopant for the conductive polymer, and improves the conductivity and heat resistance of the conductive polymer.
ポリマーアニオンの具体例としては、ポリビニルスルホン酸、ポリスチレンスルホン酸、ポリアリルスルホン酸、ポリアクリルスルホン酸、ポリメタクリルスルホン酸、ポリ−2−アクリルアミド−2−メチルプロパンスルホン酸、ポリイソプレンスルホン酸、ポリビニルカルボン酸、ポリスチレンカルボン酸、ポリアリルカルボン酸、ポリアクリルカルボン酸、ポリメタクリルカルボン酸、ポリ−2−アクリルアミド−2−メチルプロパンカルボン酸、ポリイソプレンカルボン酸、ポリアクリル酸等が挙げられる。これらの単独重合体であってもよいし、2種以上の共重合体であってもよい。 Specific examples of the polymer anion include polyvinyl sulfonic acid, polystyrene sulfonic acid, polyallyl sulfonic acid, polyacryl sulfonic acid, polymethacryl sulfonic acid, poly-2-acrylamido-2-methylpropane sulfonic acid, polyisoprene sulfonic acid, polyvinyl Examples thereof include carboxylic acid, polystyrene carboxylic acid, polyallyl carboxylic acid, polyacryl carboxylic acid, polymethacryl carboxylic acid, poly-2-acrylamido-2-methylpropane carboxylic acid, polyisoprene carboxylic acid, and polyacrylic acid. These homopolymers may be sufficient and 2 or more types of copolymers may be sufficient.
これらのうち、ポリスチレンスルホン酸、ポリアクリルスルホン酸、ポリメタクリルスルホン酸が好ましい。ポリアクリルスルホン酸、ポリメタクリルスルホン酸は、熱エネルギーを吸収して自ら分解することにより、π共役系導電性高分子成分の熱分解が緩和されるため、耐熱性、耐環境性に優れる。 Of these, polystyrene sulfonic acid, polyacryl sulfonic acid, and polymethacryl sulfonic acid are preferable. Polyacrylsulfonic acid and polymethacrylsulfonic acid are excellent in heat resistance and environmental resistance because thermal decomposition of the π-conjugated conductive polymer component is relaxed by absorbing thermal energy and decomposing by itself.
ポリマーアニオンの重合度は、モノマー単位が10〜100,000個の範囲であることが好ましく、溶媒溶解性及び導電性の点からは、50〜10,000個の範囲がより好ましい。 The degree of polymerization of the polymer anion is preferably in the range of 10 to 100,000 monomer units, and more preferably in the range of 50 to 10,000 from the viewpoint of solvent solubility and conductivity.
ポリマーアニオンの製造方法としては、例えば、酸を用いてアニオン基を有さないポリマーにアニオン基を直接導入する方法、アニオン基を有さないポリマーをスルホ化剤によりスルホン酸化する方法、アニオン基含有重合性モノマーの重合により製造する方法が挙げられる。 Examples of the method for producing a polymer anion include a method of directly introducing an anion group into a polymer having no anion group using an acid, a method of sulfonating a polymer having no anion group with a sulfonating agent, and an anion group containing The method of manufacturing by superposing | polymerizing a polymerizable monomer is mentioned.
アニオン基含有重合性モノマーの重合により製造する方法は、溶媒中、アニオン基含有重合性モノマーを、酸化剤及び/又は重合触媒の存在下で、酸化重合又はラジカル重合によって製造する方法が挙げられる。具体的には、所定量のアニオン基含有重合性モノマーを溶媒に溶解させ、これを一定温度に保ち、それに予め溶媒に所定量の酸化剤及び/又は重合触媒を溶解した溶液を添加し、所定時間で反応させる。その反応により得られたポリマーは溶媒によって一定の濃度に調整される。この製造方法において、アニオン基含有重合性モノマーにアニオン基を有さない重合性モノマーを共重合させてもよい。 Examples of the method for producing an anion group-containing polymerizable monomer by polymerization include a method for producing an anion group-containing polymerizable monomer in a solvent by oxidative polymerization or radical polymerization in the presence of an oxidizing agent and / or a polymerization catalyst. Specifically, a predetermined amount of the anionic group-containing polymerizable monomer is dissolved in a solvent, kept at a constant temperature, and a solution in which a predetermined amount of an oxidizing agent and / or a polymerization catalyst is dissolved in the solvent is added to the predetermined amount. React with time. The polymer obtained by the reaction is adjusted to a certain concentration by the solvent. In this production method, an anionic group-containing polymerizable monomer may be copolymerized with a polymerizable monomer having no anionic group.
アニオン基含有重合性モノマーの重合に際して使用する酸化剤及び酸化触媒、溶媒は、π共役系導電性高分子を形成する前駆体モノマーを重合する際に使用するものと同様である。得られたポリマーがポリマーアニオン塩である場合には、ポリマーアニオン酸に変質させることが好ましい。アニオン酸に変質させる方法としては、イオン交換樹脂を用いたイオン交換法、限外ろ過法等が挙げられ、これらの中でも、作業が容易な点から限外ろ過法が好ましい。 The oxidizing agent, oxidation catalyst, and solvent used in the polymerization of the anionic group-containing polymerizable monomer are the same as those used in the polymerization of the precursor monomer that forms the π-conjugated conductive polymer. When the obtained polymer is a polymer anion salt, it is preferably transformed into a polymer anion acid. Examples of the method for changing to an anionic acid include an ion exchange method using an ion exchange resin, an ultrafiltration method, and the like. Among these, an ultrafiltration method is preferable from the viewpoint of easy work.
アニオン基含有重合性モノマーは、モノマーの一部が一置換硫酸エステル基、カルボキシ基、スルホ基等で置換されたものであり、例えば、置換若しくは未置換のエチレンスルホン酸化合物、置換若しくは未置換のスチレンスルホン酸化合物、置換若しくは未置換のアクリレートスルホン酸化合物、置換若しくは未置換のメタクリレートスルホン酸化合物、置換若しくは未置換のアクリルアミドスルホン酸化合物、置換若しくは未置換のシクロビニレンスルホン酸化合物、置換若しくは未置換のブタジエンスルホン酸化合物、置換若しくは未置換のビニル芳香族スルホン酸化合物が挙げられる。 The anionic group-containing polymerizable monomer is one in which a part of the monomer is substituted with a mono-substituted sulfate group, a carboxy group, a sulfo group, etc., for example, a substituted or unsubstituted ethylene sulfonic acid compound, a substituted or unsubstituted Styrene sulfonic acid compound, substituted or unsubstituted acrylate sulfonic acid compound, substituted or unsubstituted methacrylate sulfonic acid compound, substituted or unsubstituted acrylamide sulfonic acid compound, substituted or unsubstituted cyclovinylene sulfonic acid compound, substituted or unsubstituted And a substituted or unsubstituted vinyl aromatic sulfonic acid compound.
具体的には、ビニルスルホン酸及びその塩類、アリルスルホン酸及びその塩類、メタリルスルホン酸及びその塩類、スチレンスルホン酸及びその塩類、メタリルオキシベンゼンスルホン酸及びその塩類、アリルオキシベンゼンスルホン酸及びその塩類、α−メチルスチレンスルホン酸及びその塩類、アクリルアミド−t−ブチルスルホン酸及びその塩類、2−アクリルアミド−2−メチルプロパンスルホン酸及びその塩類、シクロブテン−3−スルホン酸及びその塩類、イソプレンスルホン酸及びその塩類、1,3−ブタジエン−1−スルホン酸及びその塩類、1−メチル−1,3−ブタジエン−2−スルホン酸及びその塩類、1−メチル−1,3−ブタジエン−4−スルホン酸及びその塩類、アクリル酸エチルスルホン酸(CH2CH−COO−(CH2)2−SO3H)及びその塩類、アクリル酸プロピルスルホン酸(CH2CH−COO−(CH2)3−SO3H)及びその塩類、アクリル酸−t−ブチルスルホン酸(CH2CH−COO−C(CH3)2CH2−SO3H)及びその塩類、アクリル酸−n−ブチルスルホン酸(CH2CH−COO−(CH2)4−SO3H)及びその塩類、アリル酸エチルスルホン酸(CH2CHCH2−COO−(CH2)2−SO3H)及びその塩類、アリル酸−t−ブチルスルホン酸(CH2CHCH2−COO−C(CH3)2CH2−SO3H)及びその塩類、4−ペンテン酸エチルスルホン酸(CH2CH(CH2)2−COO−(CH2)2−SO3H)及びその塩類、4−ペンテン酸プロピルスルホン酸(CH2CH(CH2)2−COO−(CH2)3−SO3H)及びその塩類、4−ペンテン酸−n−ブチルスルホン酸(CH2CH(CH2)2−COO−(CH2)4−SO3H)及びその塩類、4−ペンテン酸−t−ブチルスルホン酸(CH2CH(CH2)2−COO−C(CH3)2CH2−SO3H)及びその塩類、4−ペンテン酸フェニレンスルホン酸(CH2CH(CH2)2−COO−C6H4−SO3H)及びその塩類、4−ペンテン酸ナフタレンスルホン酸(CH2CH(CH2)2−COO−C10H8−SO3H)及びその塩類、メタクリル酸エチルスルホン酸(CH2C(CH3)−COO−(CH2)2−SO3H)及びその塩類、メタクリル酸プロピルスルホン酸(CH2C(CH3)−COO−(CH2)3−SO3H)及びその塩類、メタクリル酸−t−ブチルスルホン酸(CH2C(CH3)−COO−C(CH3)2CH2−SO3H)及びその塩類、メタクリル酸−n−ブチルスルホン酸(CH2C(CH3)−COO−(CH2)4−SO3H)及びその塩類、メタクリル酸フェニレンスルホン酸(CH2C(CH3)−COO−C6H4−SO3H)及びその塩類、メタクリル酸ナフタレンスルホン酸(CH2C(CH3)−COO−C10H8−SO3H)及びその塩類、ポリビニルカルボン酸、ポリスチレンカルボン酸、ポリアリルカルボン酸、ポリアクリルカルボン酸、ポリメタクリルカルボン酸、ポリ−2−アクリルアミド−2−メチルプロパンカルボン酸、ポリイソプレンカルボン酸、ポリアクリル酸等が挙げられる。また、これらを2種以上含む共重合体であってもよい。 Specifically, vinyl sulfonic acid and its salts, allyl sulfonic acid and its salts, methallyl sulfonic acid and its salts, styrene sulfonic acid and its salts, methallyloxybenzene sulfonic acid and its salts, allyloxybenzene sulfonic acid and Salts thereof, α-methylstyrenesulfonic acid and salts thereof, acrylamide-t-butylsulfonic acid and salts thereof, 2-acrylamido-2-methylpropanesulfonic acid and salts thereof, cyclobutene-3-sulfonic acid and salts thereof, isoprenesulfone Acid and salts thereof, 1,3-butadiene-1-sulfonic acid and salts thereof, 1-methyl-1,3-butadiene-2-sulfonic acid and salts thereof, 1-methyl-1,3-butadiene-4-sulfone acid and salts thereof, ethyl acrylate sulfonic acid (CH 2 CH-C OO- (CH 2) 2 -SO 3 H) and its salts, acrylic acid propyl sulfonic acid (CH 2 CH-COO- (CH 2) 3 -SO 3 H) and its salts, acrylic acid -t- butyl sulfonic acid (CH 2 CH-COO-C (CH 3) 2 CH 2 -SO 3 H) and its salts, acrylic acid -n- butyl sulfonic acid (CH 2 CH-COO- (CH 2) 4 -SO 3 H) and its salts, allyl ethyl sulfonic acid (CH 2 CHCH 2 -COO- (CH 2) 2 -SO 3 H) and its salts, allyl acid -t- butyl sulfonic acid (CH 2 CHCH 2 -COO-C (CH 3 ) 2 CH 2 -SO 3 H) and salts thereof, 4-pentenoic acid ethyl sulfonic acid (CH 2 CH (CH 2) 2 -COO- (CH 2) 2 -SO 3 H) and its salts, 4 Pentenoic acid propyl sulfonic acid (CH 2 CH (CH 2) 2 -COO- (CH 2) 3 -SO 3 H) and salts thereof, 4-pentenoic acid -n- butyl sulfonic acid (CH 2 CH (CH 2) 2 -COO- (CH 2) 4 -SO 3 H) and salts thereof, 4-pentenoic acid -t- butyl sulfonic acid (CH 2 CH (CH 2) 2 -COO-C (CH 3) 2 CH 2 -SO 3 H) and its salts, 4-pentenoic acid phenylene sulfonic acid (CH 2 CH (CH 2) 2 -COO-C 6 H 4 -SO 3 H) and salts thereof, 4-pentenoic acid naphthalenesulfonic acid (CH 2 CH ( CH 2) 2 -COO-C 10 H 8 -SO 3 H) and salts thereof, ethyl methacrylate sulfonic acid (CH 2 C (CH 3) -COO- (CH 2) 2 -SO 3 H) and Salts, propyl methacrylate sulfonic acid (CH 2 C (CH 3) -COO- (CH 2) 3 -SO 3 H) and its salts, methacrylic acid -t- butyl sulfonic acid (CH 2 C (CH 3) - COO-C (CH 3) 2 CH 2 -SO 3 H) and its salts, methacrylic acid -n- butyl sulfonic acid (CH 2 C (CH 3) -COO- (CH 2) 4 -SO 3 H) and its salts, methacrylic acid phenylene sulfonic acid (CH 2 C (CH 3) -COO-C 6 H 4 -SO 3 H) and its salts, methacrylic acid naphthalenesulfonic acid (CH 2 C (CH 3) -COO-C 10 H 8 -SO 3 H) and salts thereof, polyvinyl carboxylic acid, polystyrene carboxylic acid, polyallyl carboxylic acid, polyacrylic acid, polymethacrylic acid, Li-2-acrylamido-2-methylpropanesulfonic acid, polyisoprene carboxylic acid, polyacrylic acid and the like. Moreover, the copolymer containing 2 or more types of these may be sufficient.
アニオン基を有さない重合性モノマーとしては、エチレン、プロぺン、1−ブテン、2−ブテン、1−ペンテン、2−ペンテン、1−ヘキセン、2−ヘキセン、スチレン、p−メチルスチレン、p−エチルスチレン、p−ブチルスチレン、2,4,6−トリメチルスチレン、p−メトキシスチレン、α−メチルスチレン、2−ビニルナフタレン、6−メチル−2−ビニルナフタレン、1−ビニルイミダゾール、ビニルピリジン、ビニルアセテート、アクリルアルデヒド、アクリルニトリル、N−ビニル−2−ピロリドン、N−ビニルアセトアミド、N−ビニルホルムアミド、N−ビニルイミダゾ−ル、アクリルアミド、N,N−ジメチルアクリルアミド、アクリル酸、アクリル酸メチル、アクリル酸エチル、アクリル酸プロピル、アクリル酸n−ブチル、アクリル酸i−ブチル、アクリル酸t−ブチル、アクリル酸イソオクチル、アクリル酸イソノニルブチル、アクリル酸ラウリル、アクリル酸アリル、アクリル酸ステアリル、アクリル酸イソボニル、アクリル酸シクロヘキシル、アクリル酸ベンジル、アクリル酸エチルカルビトール、アクリル酸フェノキシエチル、アクリル酸ヒドロキシエチル、アクリル酸メトキシエチル、アクリル酸エトキシエチル、アクリル酸メトキシブチル、メタクリル酸、メタクリル酸メチル、メタクリル酸エチル、メタクリル酸n−ブチル、メタクリル酸i−ブチル、メタクリル酸t−ブチル、メタクリル酸2−エチルヘキシル、メタクリル酸ラウリル、メタクリル酸トリデシル、メタクリル酸ステアリル、メタクリル酸シクロヘキシル、メタクリル酸ベンジル、メタクリル酸2−ヒドロキシエチル、メタクリル酸2−ヒドロキシプロピル、アクリロイルモルホリン、ビニルアミン、N,N−ジメチルビニルアミン、N,N−ジエチルビニルアミン、N,N−ジブチルビニルアミン、N,N−ジ−t−ブチルビニルアミン、N,N−ジフェニルビニルアミン、N−ビニルカルバゾール、ビニルアルコール、塩化ビニル、フッ化ビニル、メチルビニルエーテル、エチルビニルエーテル、シクロプロペン、シクロブテン、シクロペンテン、シクロヘキセン、シクロヘプテン、シクロオクテン、2−メチルシクロヘキセン、ビニルフェノール、1,3−ブタジエン、1−メチル−1,3−ブタジエン、2−メチル−1,3−ブタジエン、1,4−ジメチル−1,3−ブタジエン、1,2−ジメチル−1,3−ブタジエン、1,3−ジメチル−1,3−ブタジエン、1−オクチル−1,3−ブタジエン、2−オクチル−1,3−ブタジエン、1−フェニル−1,3−ブタジエン、2−フェニル−1,3−ブタジエン、1−ヒドロキシ−1,3−ブタジエン、2−ヒドロキシ−1,3−ブタジエン等が挙げられる。 Examples of the polymerizable monomer having no anionic group include ethylene, propene, 1-butene, 2-butene, 1-pentene, 2-pentene, 1-hexene, 2-hexene, styrene, p-methylstyrene, p. -Ethylstyrene, p-butylstyrene, 2,4,6-trimethylstyrene, p-methoxystyrene, α-methylstyrene, 2-vinylnaphthalene, 6-methyl-2-vinylnaphthalene, 1-vinylimidazole, vinylpyridine, Vinyl acetate, acrylaldehyde, acrylonitrile, N-vinyl-2-pyrrolidone, N-vinylacetamide, N-vinylformamide, N-vinylimidazole, acrylamide, N, N-dimethylacrylamide, acrylic acid, methyl acrylate, Ethyl acrylate, propyl acrylate, acrylic acid -Butyl, i-butyl acrylate, t-butyl acrylate, isooctyl acrylate, isononyl butyl acrylate, lauryl acrylate, allyl acrylate, stearyl acrylate, isobornyl acrylate, cyclohexyl acrylate, benzyl acrylate, acrylic Ethyl carbitol, phenoxyethyl acrylate, hydroxyethyl acrylate, methoxyethyl acrylate, ethoxyethyl acrylate, methoxybutyl acrylate, methacrylic acid, methyl methacrylate, ethyl methacrylate, n-butyl methacrylate, i methacrylate -Butyl, t-butyl methacrylate, 2-ethylhexyl methacrylate, lauryl methacrylate, tridecyl methacrylate, stearyl methacrylate, cyclohexyl methacrylate, methacrylic acid Benzyl, 2-hydroxyethyl methacrylate, 2-hydroxypropyl methacrylate, acryloylmorpholine, vinylamine, N, N-dimethylvinylamine, N, N-diethylvinylamine, N, N-dibutylvinylamine, N, N-di -T-butylvinylamine, N, N-diphenylvinylamine, N-vinylcarbazole, vinyl alcohol, vinyl chloride, vinyl fluoride, methyl vinyl ether, ethyl vinyl ether, cyclopropene, cyclobutene, cyclopentene, cyclohexene, cycloheptene, cyclooctene, 2-methylcyclohexene, vinylphenol, 1,3-butadiene, 1-methyl-1,3-butadiene, 2-methyl-1,3-butadiene, 1,4-dimethyl-1,3-butadiene, 1,2- Dimethyl , 3-butadiene, 1,3-dimethyl-1,3-butadiene, 1-octyl-1,3-butadiene, 2-octyl-1,3-butadiene, 1-phenyl-1,3-butadiene, 2-phenyl -1,3-butadiene, 1-hydroxy-1,3-butadiene, 2-hydroxy-1,3-butadiene and the like.
これらアニオン基を有さない重合性モノマーを共重合することで溶媒溶解性をコントロールすることができる。 Solvent solubility can be controlled by copolymerizing these polymerizable monomers having no anionic group.
導電性複合粒子中のポリマーアニオン量は、導電性高分子を溶媒に安定して溶解又は分散させることが可能であれば、好適に使用でき、特に限定しない。好ましくは、ポリマーアニオン中のアニオン基のモル量が導電性高分子のモル量に対し、1〜5倍の範囲である。この範囲であれば、導電性複合粒子が高い導電性と安定した分散性が両立可能となる。1倍より少なくなると分散性が悪くなる傾向があり、5倍より多くなると導電性が低下する傾向がある。 The amount of the polymer anion in the conductive composite particles can be suitably used as long as the conductive polymer can be stably dissolved or dispersed in the solvent, and is not particularly limited. Preferably, the molar amount of the anion group in the polymer anion is in the range of 1 to 5 times the molar amount of the conductive polymer. Within this range, the conductive composite particles can achieve both high conductivity and stable dispersibility. When the amount is less than 1 times, the dispersibility tends to deteriorate, and when the amount is more than 5 times, the conductivity tends to decrease.
[モノマーアニオン]
モノマーアニオンは、アニオン基を有し、導電性高分子のドーパントとして機能する。
[Monomer anion]
The monomer anion has an anion group and functions as a conductive polymer dopant.
有機カルボン酸としては、脂肪族、芳香族、環状脂肪族等にカルボキシ基を一つ又は二つ以上を含むものを使用できる。例えば、ギ酸、酢酸、シュウ酸、安息香酸、フタル酸、マレイン酸、フマル酸、マロン酸、酒石酸、クエン酸、乳酸、コハク酸、モノクロロ酢酸、ジクロロ酢酸、トリクロロ酢酸、トリフルオロ酢酸、ニトロ酢酸、トリフェニル酢酸等が挙げられる。 As the organic carboxylic acid, aliphatic, aromatic, cycloaliphatic and the like containing one or more carboxy groups can be used. For example, formic acid, acetic acid, oxalic acid, benzoic acid, phthalic acid, maleic acid, fumaric acid, malonic acid, tartaric acid, citric acid, lactic acid, succinic acid, monochloroacetic acid, dichloroacetic acid, trichloroacetic acid, trifluoroacetic acid, nitroacetic acid, And triphenylacetic acid.
有機スルホン酸としては、脂肪族、芳香族、環状脂肪族等にスルホ基を一つ又は二つ以上含むもの、又は、スルホ基を含む高分子を使用できる。 As the organic sulfonic acid, aliphatic, aromatic, cycloaliphatic or the like containing one or more sulfo groups, or a polymer containing sulfo groups can be used.
スルホ基を一つ含むものとして、例えば、メタンスルホン酸、エタンスルホン酸、1−プロパンスルホン酸、1−ブタンスルホン酸、1−ヘキサンスルホン酸、1−ヘプタンスルホン酸、1−オクタンスルホン酸、1−ノナンスルホン酸、1−デカンスルホン酸、1−ドデカンスルホン酸、1−テトラデカンスルホン酸、1−ペンタデカンスルホン酸、2−ブロモエタンスルホン酸、3−クロロ−2−ヒドロキシプロパンスルホン酸、トリフルオロメタンスルホン酸、トリフルオロエタンスルホン酸、コリスチンメタンスルホン酸、2−アクリルアミド−2−メチルプロパンスルホン酸、アミノメタンスルホン酸、1−アミノ−2−ナフトール−4−スルホン酸、2−アミノ−5−ナフトール−7−スルホン酸、3−アミノプロパンスルホン酸、N−シクロヘキシル−3−アミノプロパンスルホン酸、ベンゼンスルホン酸、アルキルベンゼンスルホン酸、p−トルエンスルホン酸、キシレンスルホン酸、エチルベンゼンスルホン酸、プロピルベンゼンスルホン酸、ブチルベンゼンスルホン酸、ペンチルベンゼンスルホン酸、ヘキチルベンゼンスルホン酸、ヘプチルベンゼンスルホン酸、オクチルベンゼンスルホン酸、ノニルベンゼンスルホン酸、デシルベンゼンスルホン酸、ウンデシルベンゼンスルホン酸、ドデシルベンゼンスルホン酸、ペンタデシルベンゼンスルホン酸、ヘキサデシルベンゼンスルホン酸、2,4−ジメチルベンゼンスルホン酸、ジプロピルベンゼンスルホン酸、4−アミノベンゼンスルホン酸、o−アミノベンゼンスルホン酸、m−アミノベンゼンスルホン酸、4−アミノ−2−クロロトルエン−5−スルホン酸、4−アミノ−3−メチルベンゼン−1−スルホン酸、4−アミノ−5−メトキシ−2−メチルベンゼンスルホン酸、2−アミノ−5−メチルベンゼン−1−スルホン酸、4−アミノ−2−メチルベンゼン−1−スルホン酸、5−アミノ−2−メチルベンゼン−1−スルホン酸、4−アミノ−3−メチルベンゼン−1−スルホン酸、4−アセトアミド−3−クロロベンゼンスルホン酸、4−クロロ−3−ニトロベンゼンスルホン酸、p−クロロベンゼンスルホン酸、ナフタレンスルホン酸、メチルナフタレンスルホン酸、プロピルナフタレンスルホン酸、ブチルナフタレンスルホン酸、ペンチルナフタレンスルホン酸、4−アミノ−1−ナフタレンスルホン酸、8−クロロナフタレン−1−スルホン酸、ナフタレンスルホン酸ホルマリン重縮合物、メラミンスルホン酸ホルマリン重縮合物、アントラキノンスルホン酸、ピレンスルホン酸等が挙げられる。また、これらの金属塩も使用できる。 As one containing one sulfo group, for example, methanesulfonic acid, ethanesulfonic acid, 1-propanesulfonic acid, 1-butanesulfonic acid, 1-hexanesulfonic acid, 1-heptanesulfonic acid, 1-octanesulfonic acid, 1 -Nonanesulfonic acid, 1-decanesulfonic acid, 1-dodecanesulfonic acid, 1-tetradecanesulfonic acid, 1-pentadecanesulfonic acid, 2-bromoethanesulfonic acid, 3-chloro-2-hydroxypropanesulfonic acid, trifluoromethanesulfone Acid, trifluoroethanesulfonic acid, colistin methanesulfonic acid, 2-acrylamido-2-methylpropanesulfonic acid, aminomethanesulfonic acid, 1-amino-2-naphthol-4-sulfonic acid, 2-amino-5-naphthol- 7-sulfonic acid, 3-aminopropanesulfone N-cyclohexyl-3-aminopropanesulfonic acid, benzenesulfonic acid, alkylbenzenesulfonic acid, p-toluenesulfonic acid, xylenesulfonic acid, ethylbenzenesulfonic acid, propylbenzenesulfonic acid, butylbenzenesulfonic acid, pentylbenzenesulfonic acid, hex Tylbenzenesulfonic acid, heptylbenzenesulfonic acid, octylbenzenesulfonic acid, nonylbenzenesulfonic acid, decylbenzenesulfonic acid, undecylbenzenesulfonic acid, dodecylbenzenesulfonic acid, pentadecylbenzenesulfonic acid, hexadecylbenzenesulfonic acid, 2, 4-dimethylbenzenesulfonic acid, dipropylbenzenesulfonic acid, 4-aminobenzenesulfonic acid, o-aminobenzenesulfonic acid, m-aminobenzenesulfonic acid 4-amino-2-chlorotoluene-5-sulfonic acid, 4-amino-3-methylbenzene-1-sulfonic acid, 4-amino-5-methoxy-2-methylbenzenesulfonic acid, 2-amino-5-methyl Benzene-1-sulfonic acid, 4-amino-2-methylbenzene-1-sulfonic acid, 5-amino-2-methylbenzene-1-sulfonic acid, 4-amino-3-methylbenzene-1-sulfonic acid, 4 -Acetamide-3-chlorobenzenesulfonic acid, 4-chloro-3-nitrobenzenesulfonic acid, p-chlorobenzenesulfonic acid, naphthalenesulfonic acid, methylnaphthalenesulfonic acid, propylnaphthalenesulfonic acid, butylnaphthalenesulfonic acid, pentylnaphthalenesulfonic acid, 4 -Amino-1-naphthalenesulfonic acid, 8-chloronaphthalene-1- Examples include sulfonic acid, naphthalene sulfonic acid formalin polycondensate, melamine sulfonic acid formalin polycondensate, anthraquinone sulfonic acid, and pyrene sulfonic acid. These metal salts can also be used.
スルホ基を二つ以上含むものとしては、例えば、エタンジスルホン酸、ブタンジスルホン酸、ペンタンジスルホン酸、デカンジスルホン酸、o−ベンゼンジスルホン酸、m−ベンゼンジスルホン酸、p−ベンゼンジスルホン酸、トルエンジスルホン酸、キシレンジスルホン酸、クロロベンゼンジスルホン酸、フルオロベンゼンジスルホン酸、ジメチルベンゼンジスルホン酸、ジエチルベンゼンジスルホン酸、アニリン−2,4−ジスルホン酸、アニリン−2,5−ジスルホン酸、3,4−ジヒドロキシ−1,3−ベンゼンジスルホン酸、ナフタレンジスルホン酸、メチルナフタレンジスルホン酸、エチルナフタレンジスルホン酸、ペンタデシルナフタレンジスルホン酸、3−アミノ−5−ヒドロキシ−2,7−ナフタレンジスルホン酸、1−アセトアミド−8−ヒドロキシ−3,6−ナフタレンジスルホン酸、2−アミノ−1,4−ベンゼンジスルホン酸、1−アミノ−3,8−ナフタレンジスルホン酸、3−アミノ−1,5−ナフタレンジスルホン酸、8−アミノ−1−ナフトール−3,6−ジスルホン酸、4−アミノ−5−ナフトール−2,7−ジスルホン酸、4−アセトアミド−4’−イソチオ−シアノトスチルベン−2,2’−ジスルホン酸、4−アセトアミド−4’−イソチオシアナトスチルベン−2,2’−ジスルホン酸、4−アセトアミド−4’−マレイミジルスチルベン−2,2’−ジスルホン酸、ナフタレントリスルホン酸、ジナフチルメタンジスルホン酸、アントラキノンジスルホン酸、アントラセンスルホン酸等が挙げられる。また、これらの金属塩も使用できる。 Examples of those containing two or more sulfo groups include ethanedisulfonic acid, butanedisulfonic acid, pentanedisulfonic acid, decanedisulfonic acid, o-benzenedisulfonic acid, m-benzenedisulfonic acid, p-benzenedisulfonic acid, and toluenedisulfonic acid. , Xylene disulfonic acid, chlorobenzene disulfonic acid, fluorobenzene disulfonic acid, dimethylbenzene disulfonic acid, diethylbenzene disulfonic acid, aniline-2,4-disulfonic acid, aniline-2,5-disulfonic acid, 3,4-dihydroxy-1,3 Benzene disulfonic acid, naphthalene disulfonic acid, methyl naphthalene disulfonic acid, ethyl naphthalene disulfonic acid, pentadecyl naphthalene disulfonic acid, 3-amino-5-hydroxy-2,7-naphthalene disulfonic acid, 1- Cetamide-8-hydroxy-3,6-naphthalenedisulfonic acid, 2-amino-1,4-benzenedisulfonic acid, 1-amino-3,8-naphthalenedisulfonic acid, 3-amino-1,5-naphthalenedisulfonic acid, 8-Amino-1-naphthol-3,6-disulfonic acid, 4-amino-5-naphthol-2,7-disulfonic acid, 4-acetamido-4'-isothio-cyanotostilbene-2,2'-disulfonic acid 4-acetamido-4′-isothiocyanatostilbene-2,2′-disulfonic acid, 4-acetamido-4′-maleimidylstilbene-2,2′-disulfonic acid, naphthalenetrisulfonic acid, dinaphthylmethanedisulfone An acid, anthraquinone disulfonic acid, anthracene sulfonic acid, etc. are mentioned. These metal salts can also be used.
[pH調整剤]
前記ポリマーアニオン塩、モノマーアニオン塩は、pH調整剤を用いて構成することができ、pHを3〜9に調整されている。pH調整は、pH調整剤により適宜行えばよく、pH調整剤としては、例えばアルカリ類、アミン類、イミダソール類、ピリジン類等が使用できる。
[PH adjuster]
The polymer anion salt and the monomer anion salt can be configured using a pH adjuster, and the pH is adjusted to 3 to 9. The pH adjustment may be appropriately performed using a pH adjuster. Examples of the pH adjuster include alkalis, amines, imidazoles, pyridines, and the like.
アルカリ類としては、例えば、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、水酸化カルシウム、アンモニアなどが挙げられる。また、アミン類としては、例えば、エチルアミン、ジエチルアミン、メチルエチルアミン、トリエチルアミンのような脂肪族アミン、アニリン、ベンジルアミン、ピロール、イミダゾール、ピリジンのような芳香族アミンもしくはこれらの誘導体、ピロール、ナトリウムメトキシド、ナトリウムエトキシド等のナトリウムアルコキシド、カリウムアルコキシド、カルシウムアルコキシド等の金属アルコキシドなどが挙げられる。 Examples of the alkali include sodium hydroxide, potassium hydroxide, calcium hydroxide, and ammonia. Examples of amines include aliphatic amines such as ethylamine, diethylamine, methylethylamine, and triethylamine, aromatic amines such as aniline, benzylamine, pyrrole, imidazole, and pyridine, or derivatives thereof, pyrrole, sodium methoxide, and the like. And metal alkoxides such as sodium alkoxide such as sodium ethoxide, potassium alkoxide and calcium alkoxide.
これらの中でも、弱塩基の脂肪族アミン類、イミダゾール類、ピリジン類、金属アルコキシド類が好ましい。 Among these, weakly basic aliphatic amines, imidazoles, pyridines, and metal alkoxides are preferable.
イミダゾール類及びその誘導体の具体的な例としては、イミダゾール、2−メチルイミダゾール、2−プロピルイミダゾール、2−ウンデジルイミダゾール、2−フェニルイミダゾール、N−メチルイミダゾール、1−(2−ヒドロキシエチル)イミダゾール、2−エチル−4−メチルイミダゾール、1,2−ジメチルイミダゾール、1−ベンジル−2−メチルイミダゾール、1−ベンジル−2−フェニルイミダゾール、1−シアノエチル−2−メチルイミダゾール、1−シアノエチル−2−エチル−4−メチルイミダゾール、2−フェニル−4,5−ジヒドロキシメチルイミダゾール、1−アセチルイミダゾール、4,5−イミダゾールジカルボン酸、4,5−イミダゾールジカルボン酸ジメチル、ベンズイミダゾール、2−アミノべンズイミダゾール、2−アミノべンズイミダゾール−2−スルホン酸、2−アミノ−1−メチルべンズイミダゾール、2−ヒドロキシべンズイミダゾール、2−(2−ピリジル)べンズイミダゾール等が挙げられる。 Specific examples of imidazoles and derivatives thereof include imidazole, 2-methylimidazole, 2-propylimidazole, 2-undecylimidazole, 2-phenylimidazole, N-methylimidazole, 1- (2-hydroxyethyl) imidazole. 2-ethyl-4-methylimidazole, 1,2-dimethylimidazole, 1-benzyl-2-methylimidazole, 1-benzyl-2-phenylimidazole, 1-cyanoethyl-2-methylimidazole, 1-cyanoethyl-2- Ethyl-4-methylimidazole, 2-phenyl-4,5-dihydroxymethylimidazole, 1-acetylimidazole, 4,5-imidazole dicarboxylic acid, dimethyl 4,5-imidazole dicarboxylate, benzimidazole, 2-aminobenz Imidazole, 2-amino-base lens imidazole-2-sulfonic acid, 2-amino-1-methyl-base lens imidazole, 2-hydroxy-base lens imidazole, 2- (2-pyridyl) base lens and imidazole.
ピリミジン類及びその誘導体の具体的な例としては、2−アミノ−4−クロロ−6−メチルピリミジン、2−アミノ−6−クロロ−4−メトキシピリミジン、2−アミノ−4,6−ジクロロピリミジン、2−アミノ−4,6−ジヒドロキシピリミジン、2−アミノ−4,6−ジメチルピリミジン、2−アミノ−4,6−ジメトキシピリミジン、2−アミノピリミジン、2−アミノ−4−メチルピリミジン、4,6−ジヒドロキシピリミジン、2,4−ジヒドロキシピリミジン−5−カルボン酸、2,4,6−トリアミノピリミジン、2,4−ジメトキシピリミジン、2,4,5−トリヒドロキシピリミジン、2,4−ピリミジンジオール等が挙げられる。 Specific examples of pyrimidines and derivatives thereof include 2-amino-4-chloro-6-methylpyrimidine, 2-amino-6-chloro-4-methoxypyrimidine, 2-amino-4,6-dichloropyrimidine, 2-amino-4,6-dihydroxypyrimidine, 2-amino-4,6-dimethylpyrimidine, 2-amino-4,6-dimethoxypyrimidine, 2-aminopyrimidine, 2-amino-4-methylpyrimidine, 4,6 -Dihydroxypyrimidine, 2,4-dihydroxypyrimidine-5-carboxylic acid, 2,4,6-triaminopyrimidine, 2,4-dimethoxypyrimidine, 2,4,5-trihydroxypyrimidine, 2,4-pyrimidinediol, etc. Is mentioned.
[導電性向上剤]
固体電解質層は、導電性がより高くなることから、導電性向上剤をさらに含有することが好ましい。ここで、導電性向上剤は、導電性高分子又は導電性高分子のドーパントと相互作用して、導電性高分子の電気伝導度を向上させるものである。
[Conductivity improver]
Since the solid electrolyte layer has higher conductivity, it is preferable to further contain a conductivity improver. Here, the conductivity improver interacts with the conductive polymer or the dopant of the conductive polymer to improve the electrical conductivity of the conductive polymer.
導電性向上剤としては、固体電解質層13の導電性がより向上するため、窒素含有芳香族性環式化合物、2個以上のヒドロキシ基を有する化合物、2個以上のカルボキシ基を有する化合物、1個以上のヒドロキシ基及び1個以上のカルボキシ基を有する化合物、アミド基を有する化合物、イミド基を有する化合物、ラクタム化合物、グリシジル基を有する化合物からなる群より選ばれる1種類以上の化合物であることが好ましい。また、該導電性向上剤が、導電性高分子、ポリマーアニオン塩及び/又はアニオン塩の総量より多く含まれることが好ましい。 As the conductivity improver, since the conductivity of the solid electrolyte layer 13 is further improved, a nitrogen-containing aromatic cyclic compound, a compound having two or more hydroxy groups, a compound having two or more carboxy groups, 1 It is one or more compounds selected from the group consisting of compounds having one or more hydroxy groups and one or more carboxy groups, compounds having amide groups, compounds having imide groups, lactam compounds, and compounds having glycidyl groups. Is preferred. Moreover, it is preferable that this electroconductivity improvement agent is contained more than the total amount of a conductive polymer, a polymer anion salt, and / or an anion salt.
・窒素含有芳香族性環式化合物
窒素含有芳香族性環式化合物とは、少なくとも1個以上の窒素原子を含む芳香族性環を有し、芳香族性環中の窒素原子が芳香性環中の他の原子と共役関係を持つものである。
-Nitrogen-containing aromatic cyclic compound A nitrogen-containing aromatic cyclic compound has an aromatic ring containing at least one nitrogen atom, and the nitrogen atom in the aromatic ring is in the aromatic ring. It has a conjugated relationship with other atoms.
このような窒素含有芳香族性環式化合物としては、例えば、一つの窒素原子を含有するピリジン類及びその誘導体、二つの窒素原子を含有するイミダゾール類及びその誘導体、ピリミジン類及びその誘導体、ピラジン類及びその誘導体、三つの窒素原子を含有するトリアジン類及びその誘導体等が挙げられる。溶媒溶解性等の観点からは、ピリジン類及びその誘導体、イミダゾール類及びその誘導体、ピリミジン類及びその誘導体が好ましい。 Examples of such nitrogen-containing aromatic cyclic compounds include pyridines and derivatives thereof containing one nitrogen atom, imidazoles and derivatives thereof containing two nitrogen atoms, pyrimidines and derivatives thereof, and pyrazines. And derivatives thereof, triazines containing three nitrogen atoms, and derivatives thereof. From the viewpoint of solvent solubility and the like, pyridines and derivatives thereof, imidazoles and derivatives thereof, and pyrimidines and derivatives thereof are preferable.
また、窒素含有芳香族性環式化合物は、アルキル基、ヒドロキシ基、カルボキシ基、シアノ基、フェニル基、フェノール基、エステル基、アルコキシル基、カルボニル基等の置換基が環に導入されたものでもよいし、導入されていないものでもよい。また、環は多環であってもよい。 The nitrogen-containing aromatic cyclic compound may be one in which a substituent such as an alkyl group, a hydroxy group, a carboxy group, a cyano group, a phenyl group, a phenol group, an ester group, an alkoxyl group, or a carbonyl group is introduced into the ring. It may be good or not introduced. The ring may be polycyclic.
ピリジン類及びその誘導体の具体的な例としては、ピリジン、2−メチルピリジン、3−メチルピリジン、4−メチルピリジン、4−エチルピリジン、N−ビニルピリジン、2,4−ジメチルピリジン、2,4,6−トリメチルピリジン、3−シアノ−5−メチルピリジン、2−ピリジンカルボン酸、6−メチル−2−ピリジンカルボン酸、4−ピリジンカルボキシアルデヒド、4−アミノピリジン、2,3−ジアミノピリジン、2,6−ジアミノピリジン、2,6−ジアミノ−4−メチルピリジン、4−ヒドロキシピリジン、4−ピリジンメタノール、2,6−ジヒドロキシピリジン、2,6−ピリジンジメタノール、6−ヒドロキシニコチン酸メチル、2−ヒドロキシ−5−ピリジンメタノール、6−ヒドロキシニコチン酸エチル、4−ピリジンメタノール、4−ピリジンエタノール、2−フェニルピリジン、3−メチルキノリン、3−エチルキノリン、キノリノール、2,3−シクロペンテノピリジン、2,3−シクロヘキサノピリジン、1,2−ジ(4−ピリジル)エタン、1,2−ジ(4−ピリジル)プロパン、2−ピリジンカルボキシアルデヒド、2−ピリジンカルボン酸、2−ピリジンカルボニトリル、2,3−ピリジンジカルボン酸、2,4−ピリジンジカルボン酸、2,5−ピリジンジカルボン酸、2,6−ピリジンジカルボン酸、3−ピリジンスルホン酸等が挙げられる。 Specific examples of pyridines and derivatives thereof include pyridine, 2-methylpyridine, 3-methylpyridine, 4-methylpyridine, 4-ethylpyridine, N-vinylpyridine, 2,4-dimethylpyridine, 2,4. , 6-trimethylpyridine, 3-cyano-5-methylpyridine, 2-pyridinecarboxylic acid, 6-methyl-2-pyridinecarboxylic acid, 4-pyridinecarboxaldehyde, 4-aminopyridine, 2,3-diaminopyridine, 2 , 6-diaminopyridine, 2,6-diamino-4-methylpyridine, 4-hydroxypyridine, 4-pyridinemethanol, 2,6-dihydroxypyridine, 2,6-pyridinedimethanol, methyl 6-hydroxynicotinate, 2 -Hydroxy-5-pyridinemethanol, ethyl 6-hydroxynicotinate, 4- Lysine methanol, 4-pyridineethanol, 2-phenylpyridine, 3-methylquinoline, 3-ethylquinoline, quinolinol, 2,3-cyclopentenopyridine, 2,3-cyclohexanopyridine, 1,2-di (4- Pyridyl) ethane, 1,2-di (4-pyridyl) propane, 2-pyridinecarboxaldehyde, 2-pyridinecarboxylic acid, 2-pyridinecarbonitrile, 2,3-pyridinedicarboxylic acid, 2,4-pyridinedicarboxylic acid, Examples include 2,5-pyridinedicarboxylic acid, 2,6-pyridinedicarboxylic acid, and 3-pyridinesulfonic acid.
イミダゾール類及びその誘導体の具体的な例としては、イミダゾール、2−メチルイミダゾール、2−プロピルイミダゾール、2−ウンデジルイミダゾール、2−フェニルイミダゾール、N−メチルイミダゾール、N−ビニルイミダゾール、N−アリルイミダゾール、1−(2−ヒドロキシエチル)イミダゾール、2−エチル−4−メチルイミダゾール、1,2−ジメチルイミダゾール、1−ベンジル−2−メチルイミダゾール、1−ベンジル−2−フェニルイミダゾール、1−シアノエチル−2−メチルイミダゾール、1−シアノエチル−2−エチル−4−メチルイミダゾール、2−フェニル−4,5−ジヒドロキシメチルイミダゾール、1−アセチルイミダゾール、4,5−イミダゾールジカルボン酸、4,5−イミダゾールジカルボン酸ジメチル、ベンズイミダゾール、2−アミノべンズイミダゾール、2−アミノべンズイミダゾール−2−スルホン酸、2−アミノ−1−メチルべンズイミダゾール、2−ヒドロキシべンズイミダゾール、2−(2−ピリジル)べンズイミダゾール等が挙げられる。 Specific examples of imidazoles and derivatives thereof include imidazole, 2-methylimidazole, 2-propylimidazole, 2-undecylimidazole, 2-phenylimidazole, N-methylimidazole, N-vinylimidazole, and N-allylimidazole. 1- (2-hydroxyethyl) imidazole, 2-ethyl-4-methylimidazole, 1,2-dimethylimidazole, 1-benzyl-2-methylimidazole, 1-benzyl-2-phenylimidazole, 1-cyanoethyl-2 -Methylimidazole, 1-cyanoethyl-2-ethyl-4-methylimidazole, 2-phenyl-4,5-dihydroxymethylimidazole, 1-acetylimidazole, 4,5-imidazole dicarboxylic acid, 4,5-imidazole dicarboxylic acid Dimethyl, benzimidazole, 2-aminobenzimidazole, 2-aminobenzimidazole-2-sulfonic acid, 2-amino-1-methylbenzimidazole, 2-hydroxybenzimidazole, 2- (2-pyridyl) benzene And imidazole.
ピリミジン類及びその誘導体の具体的な例としては、2−アミノ−4−クロロ−6−メチルピリミジン、2−アミノ−6−クロロ−4−メトキシピリミジン、2−アミノ−4,6−ジクロロピリミジン、2−アミノ−4,6−ジヒドロキシピリミジン、2−アミノ−4,6−ジメチルピリミジン、2−アミノ−4,6−ジメトキシピリミジン、2−アミノピリミジン、2−アミノ−4−メチルピリミジン、4,6−ジヒドロキシピリミジン、2,4−ジヒドロキシピリミジン−5−カルボン酸、2,4,6−トリアミノピリミジン、2,4−ジメトキシピリミジン、2,4,5−トリヒドロキシピリミジン、2,4−ピリミジンジオール等が挙げられる。 Specific examples of pyrimidines and derivatives thereof include 2-amino-4-chloro-6-methylpyrimidine, 2-amino-6-chloro-4-methoxypyrimidine, 2-amino-4,6-dichloropyrimidine, 2-amino-4,6-dihydroxypyrimidine, 2-amino-4,6-dimethylpyrimidine, 2-amino-4,6-dimethoxypyrimidine, 2-aminopyrimidine, 2-amino-4-methylpyrimidine, 4,6 -Dihydroxypyrimidine, 2,4-dihydroxypyrimidine-5-carboxylic acid, 2,4,6-triaminopyrimidine, 2,4-dimethoxypyrimidine, 2,4,5-trihydroxypyrimidine, 2,4-pyrimidinediol, etc. Is mentioned.
ピラジン類及びその誘導体の具体的な例としては、ピラジン、2−メチルピラジン、2,5−ジメチルピラジン、ピラジンカルボン酸、2,3−ピラジンジカルボン酸、5−メチルピラジンカルボン酸、ピラジンアミド、5−メチルピラジンアミド、2−シアノピラジン、アミノピラジン、3−アミノピラジン−2−カルボン酸、2−エチル−3−メチルピラジン、2−エチル−3−メチルピラジン、2,3−ジメチルピラジン、2,3−ジエチルピラジン等が挙げられる。 Specific examples of the pyrazines and derivatives thereof include pyrazine, 2-methylpyrazine, 2,5-dimethylpyrazine, pyrazinecarboxylic acid, 2,3-pyrazinedicarboxylic acid, 5-methylpyrazinecarboxylic acid, pyrazineamide, 5 -Methylpyrazineamide, 2-cyanopyrazine, aminopyrazine, 3-aminopyrazine-2-carboxylic acid, 2-ethyl-3-methylpyrazine, 2-ethyl-3-methylpyrazine, 2,3-dimethylpyrazine, 2, Examples include 3-diethylpyrazine.
トリアジン類及びその誘導体の具体的な例としては、1,3,5−トリアジン、2−アミノ−1,3,5−トリアジン、3−アミノ−1,2,4−トリアジン、2,4−ジアミノ−6−フェニル−1,3,5−トリアジン、2,4,6−トリアミノ−1,3,5−トリアジン、2,4,6−トリス(トリフルオロメチル)−1,3,5−トリアジン、2,4,6−トリ−2−ピリジン−1,3,5−トリアジン、3−(2−ピリジン)−5,6−ビス(4−フェニルスルホン酸)−1,2,4―トリアジン二ナトリウム、3−(2−ピリジン)−5,6−ジフェニル−1,2,4−トリアジン、3−(2−ピリジン)−5,6−ジフェニル−1,2,4―トリアジン−ρ,ρ’−ジスルホン酸二ナトリウム、2−ヒドロキシ−4,6−ジクロロ−1,3,5−トリアジン等が挙げられる。 Specific examples of triazines and derivatives thereof include 1,3,5-triazine, 2-amino-1,3,5-triazine, 3-amino-1,2,4-triazine, and 2,4-diamino. -6-phenyl-1,3,5-triazine, 2,4,6-triamino-1,3,5-triazine, 2,4,6-tris (trifluoromethyl) -1,3,5-triazine, 2,4,6-tri-2-pyridine-1,3,5-triazine, 3- (2-pyridine) -5,6-bis (4-phenylsulfonic acid) -1,2,4-triazine disodium 3- (2-pyridine) -5,6-diphenyl-1,2,4-triazine, 3- (2-pyridine) -5,6-diphenyl-1,2,4-triazine-ρ, ρ′- Disodium disulphonate, 2-hydroxy-4,6-dichloro -1,3,5-triazine and the like.
このようなことから、窒素含有芳香族性環式化合物は、窒素原子に置換基が導入されて窒素含有芳香族性環式化合物カチオンを形成していてもよい。さらに、そのカチオンとアニオンとが組み合わされて塩が形成されていてもよい。塩であっても、カチオンでない窒素含有芳香族性環式化合物と同様の効果を発揮する。 For this reason, in the nitrogen-containing aromatic cyclic compound, a substituent may be introduced into the nitrogen atom to form a nitrogen-containing aromatic cyclic compound cation. Further, a salt may be formed by combining the cation and the anion. Even if it is a salt, the same effect as a nitrogen-containing aromatic cyclic compound which is not a cation is exhibited.
窒素含有芳香族性環式化合物の窒素原子に導入される置換基としては、水素原子、アルキル基、ヒドロキシ基、カルボキシ基、シアノ基、フェニル基、フェノール基、エステル基、アルコキシル基、カルボニル基等が挙げられる。置換基の種類は前記に示される置換基を導入することができる。 Examples of the substituent introduced into the nitrogen atom of the nitrogen-containing aromatic cyclic compound include a hydrogen atom, alkyl group, hydroxy group, carboxy group, cyano group, phenyl group, phenol group, ester group, alkoxyl group, carbonyl group, etc. Is mentioned. As the kind of the substituent, the substituent shown above can be introduced.
窒素含有芳香族性環式化合物の含有量は、ポリマーアニオン及び/又はアニオンのアニオン基単位1モルに対して0.1〜100モルの範囲であることが好ましく、0.5〜30モルの範囲であることがより好ましく、固体電解質層13の物性及び導電性の観点からは、1〜10モルの範囲が特に好ましい。窒素含有芳香族性環式化合物の含有率が0.1モルより少なくなると、窒素含有芳香族性環式化合物とポリマーアニオン及び/又はアニオン及び導電性高分子との相互作用が弱くなる傾向にあり、導電性が不足することがある。また、窒素含有芳香族性環式化合物が100モルを超えて含まれると導電性高分子の含有量が少なくなり、やはり充分な導電性が得られにくく、固体電解質層13の物性が変化することがある。 The content of the nitrogen-containing aromatic cyclic compound is preferably in the range of 0.1 to 100 mol, preferably in the range of 0.5 to 30 mol, per 1 mol of the polymer anion and / or anion group unit of the anion. From the viewpoint of the physical properties and conductivity of the solid electrolyte layer 13, the range of 1 to 10 mol is particularly preferable. When the content of the nitrogen-containing aromatic cyclic compound is less than 0.1 mol, the interaction between the nitrogen-containing aromatic cyclic compound and the polymer anion and / or the anion and the conductive polymer tends to be weak. , Conductivity may be insufficient. In addition, when the nitrogen-containing aromatic cyclic compound exceeds 100 mol, the content of the conductive polymer is reduced, and it is difficult to obtain sufficient conductivity, and the physical properties of the solid electrolyte layer 13 change. There is.
・2個以上のヒドロキシ基を有する化合物
2個以上のヒドロキシ基を有する化合物としては、例えば、プロピレングリコール、1,3−ブチレングリコール、1,4−ブチレングリコール、グリセリン、ジグリセリン、イソプレングリコール、ジメチロールプロピオン酸、ブタンジオール、1,5−ペンタンジオール、1,6−ヘキサンジオール、1,9−ノナンジオール、ネオペンチルグリコール、トリメチロールエタン、トリメチロールプロパン、チオジエタノール、酒石酸、D−グルカル酸、グルタコン酸等の多価脂肪族アルコール類; ポリビニルアルコール、セルロース、等の高分子アルコール; 1,4−ジヒドロキシベンゼン、1,3−ジヒドロキシベンゼン、2,3−ジヒドロキシ−1−ペンタデシルベンゼン、2,4−ジヒドロキシアセトフェノン、2,5−ジヒドロキシアセトフェノン、2,4−ジヒドロキシベンゾフェノン、2,6−ジヒドロキシベンゾフェノン、3,4−ジヒドロキシベンゾフェノン、3,5−ジヒドロキシベンゾフェノン、2,4’−ジヒドロキシジフェニルスルフォン、2,2’,5,5’−テトラヒドロキシジフェニルスルフォン、3,3’,5,5’−テトラメチル−4,4’−ジヒドロキシジフェニルスルフォン、ヒドロキシキノンカルボン酸及びその塩類、2,3−ジヒドロキシ安息香酸、2,4−ジヒドロキシ安息香酸、2,5−ジヒドロキシ安息香酸、2,6−ジヒドロキシ安息香酸、3,5−ジヒドロキシ安息香酸、1,4−ヒドロキノンスルホン酸及びその塩類、4,5−ヒドロキシベンゼン−1,3−ジスルホン酸及びその塩類、1,5−ジヒドロキシナフタレン、1,6−ジヒドロキシナフタレン、2,6−ジヒドロキシナフタレン、2,7−ジヒドロキシナフタレン、2,3−ジヒドロキシナフタレン、1,5−ジヒドロキシナフタレン−2,6−ジカルボン酸、1,6−ジヒドロキシナフタレン−2,5−ジカルボン酸、1,5−ジヒドロキシナフトエ酸、1,4−ジヒドロキシ−2−ナフトエ酸フェニルエステル、4,5−ジヒドロキシナフタレン−2,7−ジスルホン酸及びその塩類、1,8−ジヒドロキシ−3,6−ナフタレンジスルホン酸及びその塩類、6,7−ジヒドロキシ−2−ナフタレンスルホン酸及びその塩類、1,2,3−トリヒドロキシベンゼン(ピロガロール)、1,2,4−トリヒドロキシベンゼン、5−メチル−1,2,3−トリヒドロキシベンゼン、5−エチル−1,2,3−トリヒドロキシベンゼン、5−プロピル−1,2,3−トリヒドロキシベンゼン、トリヒドロキシ安息香酸、トリヒドロキシアセトフェノン、トリヒドロキシベンゾフェノン、トリヒドロキシベンゾアルデヒド、トリヒドロキシアントラキノン、2,4,6−トリヒドロキシベンゼン、テトラヒドロキシ−p−ベンゾキノン、テトラヒドロキシアントラキノン、ガーリック酸メチル(没食子酸メチル)、ガーリック酸エチル(没食子酸エチル)、ヒドロキノンスルホン酸カリウム等の芳香族化合物等が挙げられる。
-Compound having two or more hydroxy groups Examples of the compound having two or more hydroxy groups include propylene glycol, 1,3-butylene glycol, 1,4-butylene glycol, glycerin, diglycerin, isoprene glycol, di- Methylolpropionic acid, butanediol, 1,5-pentanediol, 1,6-hexanediol, 1,9-nonanediol, neopentyl glycol, trimethylolethane, trimethylolpropane, thiodiethanol, tartaric acid, D-glucaric acid, Polyhydric aliphatic alcohols such as glutaconic acid; polymeric alcohols such as polyvinyl alcohol and cellulose; 1,4-dihydroxybenzene, 1,3-dihydroxybenzene, 2,3-dihydroxy-1-pentadecylbenzene, 2, 4-jihi Roxyacetophenone, 2,5-dihydroxyacetophenone, 2,4-dihydroxybenzophenone, 2,6-dihydroxybenzophenone, 3,4-dihydroxybenzophenone, 3,5-dihydroxybenzophenone, 2,4′-dihydroxydiphenylsulfone, 2,2 ', 5,5'-tetrahydroxydiphenylsulfone, 3,3', 5,5'-tetramethyl-4,4'-dihydroxydiphenylsulfone, hydroxyquinonecarboxylic acid and its salts, 2,3-dihydroxybenzoic acid, 2,4-dihydroxybenzoic acid, 2,5-dihydroxybenzoic acid, 2,6-dihydroxybenzoic acid, 3,5-dihydroxybenzoic acid, 1,4-hydroquinonesulfonic acid and its salts, 4,5-hydroxybenzene- 1,3-disulfonic acid and its 1,5-dihydroxynaphthalene, 1,6-dihydroxynaphthalene, 2,6-dihydroxynaphthalene, 2,7-dihydroxynaphthalene, 2,3-dihydroxynaphthalene, 1,5-dihydroxynaphthalene-2,6-dicarboxylic acid 1,6-dihydroxynaphthalene-2,5-dicarboxylic acid, 1,5-dihydroxynaphthoic acid, 1,4-dihydroxy-2-naphthoic acid phenyl ester, 4,5-dihydroxynaphthalene-2,7-disulfonic acid and Salts thereof, 1,8-dihydroxy-3,6-naphthalenedisulfonic acid and salts thereof, 6,7-dihydroxy-2-naphthalenesulfonic acid and salts thereof, 1,2,3-trihydroxybenzene (pyrogallol), 1, 2,4-trihydroxybenzene, 5-methyl-1,2,3-tri Hydroxybenzene, 5-ethyl-1,2,3-trihydroxybenzene, 5-propyl-1,2,3-trihydroxybenzene, trihydroxybenzoic acid, trihydroxyacetophenone, trihydroxybenzophenone, trihydroxybenzoaldehyde, tri Aromatics such as hydroxyanthraquinone, 2,4,6-trihydroxybenzene, tetrahydroxy-p-benzoquinone, tetrahydroxyanthraquinone, methyl garlic acid (methyl gallate), ethyl garlic acid (ethyl gallate), potassium hydroquinone sulfonate Compounds and the like.
2個以上のヒドロキシ基を有する化合物の含有量は、ポリマーアニオン及び/又はアニオンのアニオン基単位1モルに対して0.05〜50モルの範囲であることが好ましく、0.3〜10モルの範囲であることがより好ましい。2個以上のヒドロキシ基を有する化合物の含有量が、ポリマーアニオン及び/又はアニオンのアニオン基単位1モルに対して0.05モルより少なくなると、導電性及び耐熱性が不足することがある。また、2個以上のヒドロキシ基を有する化合物の含有量が、ポリマーアニオン及び/又はアニオンのアニオン基単位1モルに対して50モルより多くなると、固体電解質層13中の導電性高分子の含有量が少なくなり、やはり充分な導電性が得られにくく、固体電解質層13の物性が変化することがある。 The content of the compound having two or more hydroxy groups is preferably in the range of 0.05 to 50 mol with respect to 1 mol of the anion group of the polymer anion and / or anion, A range is more preferable. If the content of the compound having two or more hydroxy groups is less than 0.05 mol relative to 1 mol of the polymer anion and / or anion group unit of the anion, conductivity and heat resistance may be insufficient. When the content of the compound having two or more hydroxy groups is more than 50 moles per mole of the polymer anion and / or anion group unit of the anion, the content of the conductive polymer in the solid electrolyte layer 13 However, it is difficult to obtain sufficient conductivity, and the physical properties of the solid electrolyte layer 13 may change.
・2個以上のカルボキシ基を有する化合物
2個以上のカルボキシ基を有する化合物としては、マレイン酸、フマル酸、イタコン酸、シトラコン酸、マロン酸、1,4−ブタンジカルボン酸、コハク酸、酒石酸、アジピン酸、D−グルカル酸、グルタコン酸、クエン酸等の脂肪族カルボン酸類化合物; フタル酸、テレフタル酸、イソフタル酸、テトラヒドロ無水フタル酸、5−スルホイソフタル酸、5−ヒドロキシイソフタル酸、メチルテトラヒドロ無水フタル酸、4,4’−オキシジフタル酸、ビフェニルテトラカルボン酸二無水物、ベンゾフェノンテトラカルボン酸二無水物、ナフタレンジカルボン酸、トリメリット酸、ピロメリット酸等の、芳香族性環に少なくとも一つ以上のカルボキシ基が結合している芳香族カルボン酸類化合物;ジグリコール酸、オキシ二酪酸、チオ二酢酸、チオ二酪酸、イミノ二酢酸、イミノ酪酸等が挙げられる。
-Compound having two or more carboxy groups Examples of the compound having two or more carboxy groups include maleic acid, fumaric acid, itaconic acid, citraconic acid, malonic acid, 1,4-butanedicarboxylic acid, succinic acid, tartaric acid, Aliphatic carboxylic acid compounds such as adipic acid, D-glucaric acid, glutaconic acid, citric acid; phthalic acid, terephthalic acid, isophthalic acid, tetrahydrophthalic anhydride, 5-sulfoisophthalic acid, 5-hydroxyisophthalic acid, methyltetrahydroanhydride At least one aromatic ring such as phthalic acid, 4,4′-oxydiphthalic acid, biphenyltetracarboxylic dianhydride, benzophenonetetracarboxylic dianhydride, naphthalenedicarboxylic acid, trimellitic acid, pyromellitic acid An aromatic carboxylic acid compound having a carboxy group bonded thereto; Recall acid, oxy two acid, thio-diacetic acid, thiodipropionic acid, iminodiacetic acid, etc. imino acid are exemplified.
2個以上のカルボキシ基を有する化合物は、ポリマーアニオン及び/又はアニオンのアニオン基単位1モルに対して0.1〜30モルの範囲であることが好ましく、0.3〜10モルの範囲であることがより好ましい。2個以上のカルボキシ基を有する化合物の含有量が、ポリマーアニオン及び/又はアニオンのアニオン基単位1モルに対して0.1モルより少なくなると、導電性及び耐熱性が不足することがある。また2個以上のカルボキシ基を有する化合物の含有量が、ポリマーアニオン及び/又はアニオンのアニオン基単位1モルに対して30モルより多くなると、固体電解質層13中の導電性高分子の含有量が少なくなり、やはり充分な導電性が得られにくく、固体電解質層13の物性が変化することがある。 The compound having two or more carboxy groups is preferably in the range of 0.1 to 30 mol, and in the range of 0.3 to 10 mol, with respect to 1 mol of the polymer anion and / or anion group unit of the anion. It is more preferable. When the content of the compound having two or more carboxy groups is less than 0.1 mol relative to 1 mol of the polymer anion and / or anion group unit of the anion, conductivity and heat resistance may be insufficient. When the content of the compound having two or more carboxy groups is more than 30 mol per mol of the polymer anion and / or anion group unit of the anion, the content of the conductive polymer in the solid electrolyte layer 13 is increased. As a result, it is difficult to obtain sufficient conductivity, and the physical properties of the solid electrolyte layer 13 may change.
・1個以上のヒドロキシ基及び1個以上のカルボキシ基を有する化合物
1個以上のヒドロキシ基及び1個以上のカルボキシ基を有する化合物としては、酒石酸、グリセリン酸、ジメチロールブタン酸、ジメチロールプロパン酸、D−グルカル酸、グルタコン酸等が挙げられる。
-A compound having one or more hydroxy groups and one or more carboxy groups As a compound having one or more hydroxy groups and one or more carboxy groups, tartaric acid, glyceric acid, dimethylolbutanoic acid, dimethylolpropanoic acid , D-glucaric acid, glutaconic acid and the like.
1個以上のヒドロキシ基及び1個以上のカルボキシ基を有する化合物の含有量は、ポリマーアニオン塩及び/又はアニオン塩と導電性高分子の合計100質量部に対して1〜5,000質量部であることが好ましく、50〜500質量部であることがより好ましい。1個以上のヒドロキシ基及び1個以上のカルボキシ基を有する化合物の含有量が1質量部より少なくなると、導電性及び耐熱性が不足することがある。また、1個以上のヒドロキシ基及び1個以上のカルボキシ基を有する化合物の含有量が5,000質量部より多くなると、固体電解質層13中の導電性高分子の含有量が少なくなり、やはり充分な導電性が得ることが難しい。 The content of the compound having one or more hydroxy groups and one or more carboxy groups is 1 to 5,000 parts by mass with respect to 100 parts by mass in total of the polymer anion salt and / or the anion salt and the conductive polymer. It is preferable that it is 50 to 500 parts by mass. When the content of the compound having one or more hydroxy groups and one or more carboxy groups is less than 1 part by mass, conductivity and heat resistance may be insufficient. In addition, when the content of the compound having one or more hydroxy groups and one or more carboxy groups is more than 5,000 parts by mass, the content of the conductive polymer in the solid electrolyte layer 13 is decreased, which is also sufficient. It is difficult to obtain high conductivity.
・アミド化合物
アミド基を有する化合物は、−CO−NH−(COの部分は二重結合)で表されるアミド結合を分子中に有する単分子化合物である。すなわち、アミド化合物としては、例えば、上記結合の両末端に官能基を有する化合物、上記結合の一方の末端に環状化合物が結合された化合物、上記両末端の官能基が水素である尿素及び尿素誘導体などが挙げられる。
Amide Compound A compound having an amide group is a monomolecular compound having an amide bond represented by —CO—NH— (the CO moiety is a double bond) in the molecule. That is, as the amide compound, for example, a compound having functional groups at both ends of the bond, a compound in which a cyclic compound is bonded to one end of the bond, urea and urea derivatives in which the functional groups at both ends are hydrogen Etc.
アミド化合物の具体例としては、アセトアミド、マロンアミド、スクシンアミド、マレアミド、フマルアミド、ベンズアミド、ナフトアミド、フタルアミド、イソフタルアミド、テレフタルアミド、ニコチンアミド、イソニコチンアミド、2−フルアミド、ホルムアミド、N−メチルホルムアミド、プロピオンアミド、プロピオルアミド、ブチルアミド、イソブチルアミド、メタクリルアミド、パルミトアミド、ステアリルアミド、オレアミド、オキサミド、グルタルアミド、アジプアミド、シンナムアミド、グルコールアミド、ラクトアミド、グリセルアミド、タルタルアミド、シトルアミド、グリオキシルアミド、プルブアミド、アセトアセトアミド、ジメチルアセトアミド、ベンジルアミド、アントラニルアミド、エチレンジアミンテトラアセトアミド、ジアセトアミド、トリアセトアミド、ジベンズアミド、トリベンズアミド、ローダニン、尿素、1−アセチル−2−チオ尿素、ビウレット、ブチル尿素、ジブチル尿素、1,3−ジメチル尿素、1,3−ジエチル尿素及びこれらの誘導体等が挙げられる。 Specific examples of amide compounds include acetamide, malonamide, succinamide, maleamide, fumaramide, benzamide, naphthamide, phthalamide, isophthalamide, terephthalamide, nicotinamide, isonicotinamide, 2-fluamide, formamide, N-methylformamide, propionamide , Propioluamide, butyramide, isobutylamide, methacrylamide, palmitoamide, stearylamide, oleamide, oxamide, glutaramide, adipamide, cinnamamide, glycolamide, lactamide, glyceramide, tartaramide, citrulamide, glyoxylamide, plubuamide, acetoacetamide, Dimethylacetamide, benzylamide, anthranilamide, ethylenediamine Laacetamide, diacetamide, triacetamide, dibenzamide, tribenzamide, rhodanine, urea, 1-acetyl-2-thiourea, biuret, butylurea, dibutylurea, 1,3-dimethylurea, 1,3-diethylurea and These derivatives are mentioned.
アミド化合物の分子量は46〜10,000であることが好ましく、46〜5,000であることがより好ましく、46〜1,000であることが特に好ましい。 The molecular weight of the amide compound is preferably 46 to 10,000, more preferably 46 to 5,000, and particularly preferably 46 to 1,000.
アミド化合物の含有量は、ポリマーアニオン塩及び/又はアニオン塩と導電性高分子の合計100質量部に対して1〜5,000質量部であることが好ましく、50〜500質量部であることがより好ましい。アミド化合物の含有量が1質量部より少なくなると、導電性及び耐熱性が不足することがある。また、アミド化合物の含有量が5,000質量部より多くなると、固体電解質層13中の導電性高分子の含有量が少なくなり、やはり充分な導電性が得ることが難しい。 The content of the amide compound is preferably 1 to 5,000 parts by mass, and preferably 50 to 500 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the polymer anion salt and / or the anion salt and the conductive polymer. More preferred. When the content of the amide compound is less than 1 part by mass, conductivity and heat resistance may be insufficient. On the other hand, when the content of the amide compound exceeds 5,000 parts by mass, the content of the conductive polymer in the solid electrolyte layer 13 decreases, and it is difficult to obtain sufficient conductivity.
・イミド化合物
イミド化合物としては、導電性がより高くなることから、イミド結合を有する単分子化合物(以下、イミド化合物という。)が好ましい。イミド化合物としては、その骨格より、フタルイミド及びフタルイミド誘導体、スクシンイミド及びスクシンイミド誘導体、ベンズイミド及びベンズイミド誘導体、マレイミド及びマレイミド誘導体、ナフタルイミド及びナフタルイミド誘導体などが挙げられる。
-Imide compound As an imide compound, since electroconductivity becomes higher, the monomolecular compound (henceforth an imide compound) which has an imide bond is preferable. Examples of the imide compound include phthalimide and phthalimide derivatives, succinimide and succinimide derivatives, benzimide and benzimide derivatives, maleimide and maleimide derivatives, naphthalimide and naphthalimide derivatives from the skeleton.
また、イミド化合物は両末端の官能基の種類によって、脂肪族イミド、芳香族イミド等に分類されるが、溶解性の観点からは、脂肪族イミドが好ましい。 Moreover, although an imide compound is classified into an aliphatic imide, an aromatic imide, etc. by the kind of functional group of both terminal, an aliphatic imide is preferable from a soluble viewpoint.
さらに、脂肪族イミド化合物は、分子内の炭素間に不飽和結合を有する飽和脂肪族イミド化合物と、分子内の炭素間に不飽和結合を有する不飽和脂肪族イミド化合物とに分類される。 Furthermore, the aliphatic imide compound is classified into a saturated aliphatic imide compound having an unsaturated bond between carbons in the molecule and an unsaturated aliphatic imide compound having an unsaturated bond between carbons in the molecule.
飽和脂肪族イミド化合物は、R1−CO−NH−CO−R2で表される化合物であり、R1,R2の両方が飽和炭化水素である化合物である。具体的には、シクロヘキサン−1,2−ジカルボキシイミド、アラントイン、ヒダントイン、バルビツル酸、アロキサン、グルタルイミド、スクシンイミド、5−ブチルヒダントイン酸、5,5−ジメチルヒダントイン、1−メチルヒダントイン、1,5,5−トリメチルヒダントイン、5−ヒダントイン酢酸、N−ヒドロキシ−5−ノルボルネン−2,3−ジカルボキシイミド、グルタルイミド、セミカルバジド、α,α−ジメチル−6−メチルスクシンイミド、ビス[2−(スクシンイミドオキシカルボニルオキシ)エチル]スルホン、α−メチル−α−プロピルスクシンイミド、シクロヘキシルイミドなどが挙げられる。 The saturated aliphatic imide compound is a compound represented by R 1 —CO—NH—CO—R 2 , and is a compound in which both R 1 and R 2 are saturated hydrocarbons. Specifically, cyclohexane-1,2-dicarboximide, allantoin, hydantoin, barbituric acid, alloxan, glutarimide, succinimide, 5-butylhydantoic acid, 5,5-dimethylhydantoin, 1-methylhydantoin, 1,5 , 5-trimethylhydantoin, 5-hydantoin acetic acid, N-hydroxy-5-norbornene-2,3-dicarboximide, glutarimide, semicarbazide, α, α-dimethyl-6-methylsuccinimide, bis [2- (succinimideoxy) Carbonyloxy) ethyl] sulfone, α-methyl-α-propylsuccinimide, cyclohexylimide and the like.
不飽和脂肪族イミド化合物は、R1−CO−NH−CO−R2で表される化合物であり、R1,R2の一方又は両方が1つ以上の不飽和結合である化合物である。具体例は、1,3−ジプロピレン尿素、マレイミド、N−メチルマレイミド、N−エチルマレイミド、N−ヒドロキシマレイミド、1,4−ビスマレイミドブタン、1,6−ビスマレイミドヘキサン、1,8−ビスマレイミドオクタン、N−カルボキシヘプチルマレイミドなどが挙げられる。 The unsaturated aliphatic imide compound is a compound represented by R 1 —CO—NH—CO—R 2 , and one or both of R 1 and R 2 are one or more unsaturated bonds. Specific examples are 1,3-dipropylene urea, maleimide, N-methylmaleimide, N-ethylmaleimide, N-hydroxymaleimide, 1,4-bismaleimide butane, 1,6-bismaleimide hexane, 1,8-bis. Maleimide octane, N-carboxyheptylmaleimide and the like can be mentioned.
イミド化合物の分子量は60〜5,000であることが好ましく、70〜1,000であることがより好ましく、80〜500であることが特に好ましい。 The molecular weight of the imide compound is preferably 60 to 5,000, more preferably 70 to 1,000, and particularly preferably 80 to 500.
イミド化合物の含有量は、導電性高分子とポリマーアニオン及び/又はアニオンの合計100質量部に対して10〜10,000質量部であることが好ましく、50〜5,000質量部であることがより好ましい。イミド化合物の添加量が前記下限値未満であると、イミド化合物添加による効果が低くなるため好ましくない。また、前記上限値を超えると、導電性高分子濃度の低下に起因する導電性の低下が起こるため好ましくない。 The content of the imide compound is preferably 10 to 10,000 parts by mass, and preferably 50 to 5,000 parts by mass with respect to 100 parts by mass in total of the conductive polymer and the polymer anion and / or anion. More preferred. If the amount of the imide compound added is less than the lower limit, the effect of adding the imide compound is reduced, which is not preferable. Moreover, when the said upper limit is exceeded, since the electroconductive fall resulting from the electroconductive polymer density | concentration fall will arise, it is unpreferable.
・ラクタム化合物
ラクタム化合物とは、アミノカルボン酸の分子内環状アミドであり、環の一部が−CO−NR−(Rは水素又は任意の置換基)である化合物である。ただし、環の一個以上の炭素原子が不飽和やヘテロ原子に置き換わっていてもよい。
-Lactam compound A lactam compound is an intramolecular cyclic amide of aminocarboxylic acid, and a part of the ring is -CO-NR- (R is hydrogen or an arbitrary substituent). However, one or more carbon atoms in the ring may be replaced with an unsaturated or heteroatom.
ラクタム化合物としては、例えば、ペンタノ−4−ラクタム、4−ペンタンラクタム−5−メチル−2−ピロリドン、5−メチル−2−ピロリジノン、ヘキサノ−6−ラクタム、6−ヘキサンラクタム等が挙げられる。 Examples of the lactam compound include pentano-4-lactam, 4-pentanelactam-5-methyl-2-pyrrolidone, 5-methyl-2-pyrrolidinone, hexano-6-lactam, 6-hexane lactam and the like.
・グリシジル基を有する化合物
グリシジル基を有する化合物としては、例えば、エチルグリシジルエーテル、ブチルグリシジルエーテル、t−ブチルグリシジルエーテル、アリルグリシジルエーテル、ベンジルグリシジルエーテル、グリシジルフェニルエーテル、ビスフェノールA、ジグリシジルエーテル、アクリル酸グリシジルエーテル、メタクリル酸グリシジルエーテル等のグリシジル化合物などが挙げられる。
-Compound having glycidyl group Examples of the compound having glycidyl group include ethyl glycidyl ether, butyl glycidyl ether, t-butyl glycidyl ether, allyl glycidyl ether, benzyl glycidyl ether, glycidyl phenyl ether, bisphenol A, diglycidyl ether, acrylic Examples thereof include glycidyl compounds such as acid glycidyl ether and methacrylic acid glycidyl ether.
・有機溶媒
また、一部の有機溶媒も固体電解質層13中に残存した場合に導電性向上剤として機能する。導電性向上剤になりうる有機溶媒としては、例えば、N−メチル−2−ピロリドン、N,N−ジメチルホルムアミド、N,N−ジメチルアセトアミド、ジメチルスルホキシド、ヘキサメチレンホスホルトリアミド、N−ビニルピロリドン、N−ビニルホルムアミド、N−ビニルアセトアミド等の極性溶媒、クレゾール、フェノール、キシレノール等のフェノール類、エチレングリコール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、プロピレングリコール、ジプロピレングリコール、1,3−ブチレングリコール、1,4−ブチレングリコール、グリセリン、ジグリセリン、イソプレングリコール、ブタンジオール、1,5−ペンタンジオール、1,6−ヘキサンジオール、1,9−ノナンジオール、ネオペンチルグリコール等の多価脂肪族アルコール類、エチレンカーボネート、プロピレンカーボネート等のカーボネート化合物、ジオキサン、ジエチルエーテル等のエーテル化合物、ジアルキルエーテル、プロピレングリコールジアルキルエーテル、ポリエチレングリコールジアルキルエーテル、ポリプロピレングリコールジアルキルエーテル等の鎖状エーテル類、3−メチル−2−オキサゾリジノン等の複素環化合物、アセトニトリル、グルタロジニトリル、メトキシアセトニトリル、プロピオニトリル、ベンゾニトリル等のニトリル化合物等が挙げられる。これらの溶媒は、単独で用いてもよいし、2種類以上の混合物としてもよい。
-Organic solvent Moreover, when a part of organic solvent remains in the solid electrolyte layer 13, it functions as a conductive improvement agent. Examples of the organic solvent that can be a conductivity improver include N-methyl-2-pyrrolidone, N, N-dimethylformamide, N, N-dimethylacetamide, dimethyl sulfoxide, hexamethylene phosphortriamide, N-vinylpyrrolidone, Polar solvents such as N-vinylformamide and N-vinylacetamide, phenols such as cresol, phenol and xylenol, ethylene glycol, diethylene glycol, triethylene glycol, propylene glycol, dipropylene glycol, 1,3-butylene glycol, 1,4 -Multivalents such as butylene glycol, glycerin, diglycerin, isoprene glycol, butanediol, 1,5-pentanediol, 1,6-hexanediol, 1,9-nonanediol, neopentyl glycol Aliphatic alcohols, carbonate compounds such as ethylene carbonate and propylene carbonate, ether compounds such as dioxane and diethyl ether, chain ethers such as dialkyl ether, propylene glycol dialkyl ether, polyethylene glycol dialkyl ether and polypropylene glycol dialkyl ether, 3- Examples include heterocyclic compounds such as methyl-2-oxazolidinone, and nitrile compounds such as acetonitrile, glutarodinitrile, methoxyacetonitrile, propionitrile, and benzonitrile. These solvents may be used alone or as a mixture of two or more.
・エーテル化合物
導電性向上材の中でも、キャパシタ10の耐電圧がより高くなることから、下記化学式(I)で表されるエーテル化合物であることが好ましい。
-Ether compound Among the conductivity improvers, an ether compound represented by the following chemical formula (I) is preferable because the withstand voltage of the
(I) X−(R−O)n−Y
式(I)中、Rは、置換又は未置換のアルキレン、置換又は未置換のアルケニレン、置換又は未置換のフェニレンからなる群より選ばれる1種以上を表す。
(I) X- (RO) n -Y
In formula (I), R represents one or more selected from the group consisting of substituted or unsubstituted alkylene, substituted or unsubstituted alkenylene, and substituted or unsubstituted phenylene.
Xは、水素原子、ヒドロキシ基、置換又は未置換のアルキル基、置換又は未置換のアルコキシル基、置換又は未置換のアルケニル基、置換又は未置換のアリール基からなる群より選ばれる1種以上を表す。 X represents one or more selected from the group consisting of a hydrogen atom, a hydroxy group, a substituted or unsubstituted alkyl group, a substituted or unsubstituted alkoxyl group, a substituted or unsubstituted alkenyl group, and a substituted or unsubstituted aryl group. Represent.
Yは、水素原子、置換又は未置換のアルキル基、置換又は未置換のアルケニル基、置換又は未置換のアリール基からなる群より選ばれる1種以上を表す。 Y represents one or more selected from the group consisting of a hydrogen atom, a substituted or unsubstituted alkyl group, a substituted or unsubstituted alkenyl group, and a substituted or unsubstituted aryl group.
X,Yが置換基で置換されたものである場合の置換基としては、例えば、アルキル基、ヒドロキシ基、ビニル基、アルキルアリール基、アクリロイル基、アミノ基、アミド基などが挙げられる。 Examples of the substituent in the case where X and Y are substituted with a substituent include an alkyl group, a hydroxy group, a vinyl group, an alkylaryl group, an acryloyl group, an amino group, and an amide group.
ここで、Rにおける置換又は未置換のアルキレンとしては、例えば、エチレン、プロピレン、ブチレンなどが挙げられる。 Here, examples of the substituted or unsubstituted alkylene in R include ethylene, propylene, and butylene.
置換又は未置換のアルケニレンとしては、プロペニレン、1−メチル−プロペニレン、1−ブチル−プロペニレン、1−デシル−プロペニレン、1−シアノ−プロペニレン、1−フェニル−プロペニレン、1−ヒドロキシ−プロペニレン、1−ブテニレンなどが挙げられる。 As substituted or unsubstituted alkenylene, propenylene, 1-methyl-propenylene, 1-butyl-propenylene, 1-decyl-propenylene, 1-cyano-propenylene, 1-phenyl-propenylene, 1-hydroxy-propenylene, 1-butenylene Etc.
Xにおけるアルキル基としては、例えば、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基などが挙げられる。 Examples of the alkyl group for X include a methyl group, an ethyl group, a propyl group, and a butyl group.
アルコキシ基としては、例えば、メトキシ基、エトキシ基、プロポキシ基、ブトキシ基などが挙げられる。 Examples of the alkoxy group include a methoxy group, an ethoxy group, a propoxy group, and a butoxy group.
アルケニル基としては、例えば、プロペニル基、ブテニル基などが挙げられる。 Examples of the alkenyl group include a propenyl group and a butenyl group.
アリール基としては、例えば、フェニル基、ナフチル基などが挙げられる。 Examples of the aryl group include a phenyl group and a naphthyl group.
nは、2〜2,000の整数であり、好ましくは3〜1,000の整数である。nが2,000より大きくなると、エーテル化合物の導電性高分子に対する相溶性が低くなる傾向にあり、均一なマトリクスを形成しにくくなる。 n is an integer of 2 to 2,000, preferably an integer of 3 to 1,000. When n is larger than 2,000, the compatibility of the ether compound with the conductive polymer tends to be low, and it becomes difficult to form a uniform matrix.
化学式(I)で表される高分子の具体例としては、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、オリゴポリエチレングリコール、トリエチレングリコールモノクロルヒドリン、ジエチレングリコールモノクロルヒドリン、オリゴエチレングリコールモノクロルヒドリン、トリエチレングリコールモノブロムヒドリン、ジエチレングリコールモノブロムヒドリン、オリゴエチレングリコールモノブロムヒドリン、ポリエチレングリコール、ポリエーテル、グリシジルエーテル類、ポリエチレングリコールグリシジルエーテル類、ポリエチレンオキシド、トリエチレングリコールモノブチルエーテル、トリエチレングリコールモノエチルエーテル、トリエチレングリコールモノメチルエーテル、テトラエチレングリコールモノブチルエーテル等、トリエチレングリコール・ジメチルエーテル、テトラエチレングリコール・ジメチルエーテル、ジエチレングリコール・ジメチルエーテル、ジエチレングリコール・ジエチルエーテル・ジエチレングリコール・ジブチルエーテル、ジプロピレングリコール、トリプロピレングリコール、ポリプロピレングリコール、ポリプロピレンジオキシド、ポリオキシエチレンアルキルエーテル、ポリオキシエチレングリセリン脂肪酸エステル、ポリオキシエチレン脂肪酸アミドなどが挙げられる。 Specific examples of the polymer represented by the chemical formula (I) include diethylene glycol, triethylene glycol, oligopolyethylene glycol, triethylene glycol monochlorohydrin, diethylene glycol monochlorohydrin, oligoethylene glycol monochlorohydrin, triethylene glycol monobromide. Dorin, diethylene glycol monobromohydrin, oligoethylene glycol monobromohydrin, polyethylene glycol, polyether, glycidyl ethers, polyethylene glycol glycidyl ethers, polyethylene oxide, triethylene glycol monobutyl ether, triethylene glycol monoethyl ether, triethylene glycol monomethyl Ether, tetraethylene glycol monobutyl ether Etc., Triethylene glycol / dimethyl ether, tetraethylene glycol / dimethyl ether, diethylene glycol / dimethyl ether, diethylene glycol / diethyl ether / diethylene glycol / dibutyl ether, dipropylene glycol, tripropylene glycol, polypropylene glycol, polypropylene dioxide, polyoxyethylene alkyl ether, poly Examples thereof include oxyethylene glycerin fatty acid ester and polyoxyethylene fatty acid amide.
エーテル化合物の含有量としては、導電性高分子とポリマーアニオン塩及び/又はアニオン塩との合計100質量部に対して1〜10,000質量部であることが好ましく、50〜1,500質量部であることがより好ましい。エーテル化合物の含有量が1質量部未満であると、キャパシタ10の耐電圧が高くならないことがあり、10,000質量部を超えると、固体電解質層13の導電性が低くなり、キャパシタ10のESRが高くなる傾向にある。
The content of the ether compound is preferably 1 to 10,000 parts by mass, and preferably 50 to 1,500 parts by mass with respect to 100 parts by mass in total of the conductive polymer and the polymer anion salt and / or anion salt. It is more preferable that When the content of the ether compound is less than 1 part by mass, the withstand voltage of the
[結合剤]
本実施形態に用いられる結合剤は、ポリエステル類、ポリウレタン類、アクリル類、エポキシ類、ポリアミド類、ポリアクリルアミド類、シランカップリング剤類より1種以上添加することができる。
[Binder]
One or more binders used in this embodiment can be added from polyesters, polyurethanes, acrylics, epoxies, polyamides, polyacrylamides, and silane coupling agents.
結合剤としては、導電性高分子又はポリマーアニオン及び/又はアニオンと相溶又は混合分散可能であれば特に制限はなく、熱硬化性樹脂であってもよいし、熱可塑性樹脂であってもよい。例えば、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート等のポリエステル、ポリイミド、ポリアミドイミド等のポリイミド、ポリアミド6、ポリアミド6,6、ポリアミド12、ポリアミド11等のポリアミド、ポリフッ化ビニリデン、ポリフッ化ビニル、ポリテトラフルオロエチレン、エチレンテトラフルオロエチレンコポリマー、ポリクロロトリフルオロエチレン等のフッ素樹脂、ポリビニルアルコール、ポリビニルエーテル、ポリビニルブチラール、ポリ酢酸ビニル、ポリ塩化ビニル等のビニル樹脂、エポキシ樹脂、キシレン樹脂、アラミド樹脂、ポリウレタン、ポリウレア、メラミン樹脂、フェノール系樹脂、ポリエーテル、アクリル系樹脂及びこれらの共重合体等が挙げられる。
The binder is not particularly limited as long as it is compatible or mixed and dispersed with the conductive polymer or polymer anion and / or anion, and may be a thermosetting resin or a thermoplastic resin. . For example, polyesters such as polyethylene terephthalate, polybutylene terephthalate and polyethylene naphthalate, polyimides such as polyimide and polyamideimide, polyamides such as polyamide 6, polyamide 6,6,
また、シランカップリング剤とは、下記化学式(I)で表される化合物である。 The silane coupling agent is a compound represented by the following chemical formula (I).
化学式(I) X3−Si−Y
式(I)中、Xは、アルコキシル基またはハロゲン原子を表す。アルコキシル基としては、メトキシ基、エトキシ基、プロポキシ基、ブトキシ基などが挙げられる。ハロゲン原子としては、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子が挙げられる。
Formula (I) X 3 -Si-Y
In formula (I), X represents an alkoxyl group or a halogen atom. Examples of the alkoxyl group include a methoxy group, an ethoxy group, a propoxy group, and a butoxy group. Examples of the halogen atom include a fluorine atom, a chlorine atom, a bromine atom, and an iodine atom.
Yは、置換又は未置換のビニル基、エポキシ基、スチリル基、メタクリロキシ基、アクリロキシ基、アミノ基、ウレイド基、クロロプロピル基、メルカプト基、スルフィド基、イソシアネート基からなる群より選ばれる1種類以上の基を表す。 Y is one or more selected from the group consisting of a substituted or unsubstituted vinyl group, epoxy group, styryl group, methacryloxy group, acryloxy group, amino group, ureido group, chloropropyl group, mercapto group, sulfide group, and isocyanate group. Represents a group of
シランカップリング剤の具体例としては、ビニルトリクロルシラン、ビニルトリメトキシシラン、ビニルトリエトキシシラン、2−(3,4−エポキシシクロヘキシル)エチルトリメトキシシラン、3−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、3−グリシドキシプロピルメチルジエトキシシラン、3−グリシドキシプロピルトリエトキシシラン、p−スチリルトリメトキシシラン、3−メタクリロキシプロピルメチルジメトキシシラン、3−メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン、3−メタクリロキシプロピルメチルジエトキシシラン、3−メタクリロキシプロピルトリエトキシシラン、3−アクリロキシプロピルトリメトキシシラン、N−2−(アミノエチル)−3−アミノプロピルメチルジメトキシシラン、N−2−(アミノエチル)−3−アミノプロピルトリエトキシシラン、N−2−(アミノエチル)−3−アミノプロピルトリメトキシシラン、3−アミノプロピルトリメトキシシラン、3−アミノプロピルトリエトキシシラン、3−トリエトキシシリル−N−(1,3−ジメエチル−ブチリデン)プロピルアミン、N−フェニル−3−アミノプロピルトリメトキシシラン、N−(ビニルベンジル)−2−アミノエチル−3−アミノプロピルトリメトキシシランの塩酸塩、3−ウレイドプロピルトリエトキシシラン、3−クロロプロピルトリメトキシシラン、3−メルカプトプロピルメチルジメトキシシラン、3−メルカプトプロピルトリメトキシシラン、ビス(トリエトキシシリルプロピル)テトラスルフィド、3−イソシアネートプロピルトリエトキシシランなどが挙げられる。 Specific examples of the silane coupling agent include vinyltrichlorosilane, vinyltrimethoxysilane, vinyltriethoxysilane, 2- (3,4-epoxycyclohexyl) ethyltrimethoxysilane, 3-glycidoxypropyltrimethoxysilane, 3 -Glycidoxypropylmethyldiethoxysilane, 3-glycidoxypropyltriethoxysilane, p-styryltrimethoxysilane, 3-methacryloxypropylmethyldimethoxysilane, 3-methacryloxypropyltrimethoxysilane, 3-methacryloxypropyl Methyldiethoxysilane, 3-methacryloxypropyltriethoxysilane, 3-acryloxypropyltrimethoxysilane, N-2- (aminoethyl) -3-aminopropylmethyldimethoxysilane, N-2- (amino Til) -3-aminopropyltriethoxysilane, N-2- (aminoethyl) -3-aminopropyltrimethoxysilane, 3-aminopropyltrimethoxysilane, 3-aminopropyltriethoxysilane, 3-triethoxysilyl- N- (1,3-dimethylethyl-butylidene) propylamine, N-phenyl-3-aminopropyltrimethoxysilane, N- (vinylbenzyl) -2-aminoethyl-3-aminopropyltrimethoxysilane hydrochloride, 3 -Ureidopropyltriethoxysilane, 3-chloropropyltrimethoxysilane, 3-mercaptopropylmethyldimethoxysilane, 3-mercaptopropyltrimethoxysilane, bis (triethoxysilylpropyl) tetrasulfide, 3-isocyanatopropyltriethoxysila And the like.
添加量としては、導電性高分子とポリマーアニオン塩及び/またはアニオン塩の複合導電体100質量部に対し、好ましくは10〜200質量部が好ましい。 The addition amount is preferably 10 to 200 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the conductive polymer and the polymer anion salt and / or the composite conductor of the anion salt.
[酸化阻害成分]
本実施形態に用いられる酸化阻害成分には、糖類、糖アルコール類、ポリヒドロキシ類等が挙げられる。
[Oxidation inhibiting component]
Examples of the oxidation inhibitory component used in the present embodiment include saccharides, sugar alcohols, polyhydroxys and the like.
具体的には、例えば、ショ糖、グルコース、ラクトース、マルトース、キシロース等の糖類及び糖誘導体;ソルビトール、キシリトール、エリスリトール、マンニトール、ジペンタエリスリトール、ペンタエリスリトール等の糖アルコール等が挙げられる。 Specific examples include sugars and sugar derivatives such as sucrose, glucose, lactose, maltose, and xylose; sugar alcohols such as sorbitol, xylitol, erythritol, mannitol, dipentaerythritol, and pentaerythritol.
中でも、マンニトール、エリスリトール、ペンタエリスリトール、ジペンタエリスリトール、キシロース、グルコースはその融点より、耐熱性に優れている。 Among them, mannitol, erythritol, pentaerythritol, dipentaerythritol, xylose, and glucose are superior in heat resistance from their melting points.
添加量としては、導電性高分子とポリマーアニオン塩及び/またはアニオン塩の複合導電体100質量部に対し、好ましくは10〜10,000質量部であり、50〜1,000質量部がより好ましい。固体電解質組成物の導電性と製膜性の観点から、100〜400質量部が最も好ましい。 The amount added is preferably 10 to 10,000 parts by weight, and more preferably 50 to 1,000 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the composite conductor of conductive polymer and polymer anion salt and / or anion salt. . 100-400 mass parts is the most preferable from a viewpoint of the electroconductivity and film forming property of a solid electrolyte composition.
添加量が10質量部より少なくなると所望の耐熱性能得られにくい。また、添加量が10,000質量部を超えると固体電解質組成物の導電性が悪くなる傾向があり、また、溶媒に溶解しなくなるため、好ましくない。 When the addition amount is less than 10 parts by mass, it is difficult to obtain desired heat resistance performance. On the other hand, when the addition amount exceeds 10,000 parts by mass, the conductivity of the solid electrolyte composition tends to deteriorate, and it is not preferable because it does not dissolve in the solvent.
[電解液]
必要に応じて、電解液を兼用してもよい。電解液としては導電性が高ければ特に限定されず、周知の溶媒中に周知の電解質を溶解させたものである。
[Electrolyte]
If necessary, an electrolytic solution may also be used. The electrolytic solution is not particularly limited as long as it has high conductivity, and a known electrolyte is dissolved in a known solvent.
電解液における溶媒としては、例えば、エチレングリコール、ジエチレングリコール、プロピレングリコール、1,4−ブタンジオール、グリセリン等のアルコール系溶媒、γ−ブチロラクトン、γ−バレロラクトン、δ−バレロラクトン等のラクトン系溶媒、N−メチルホルムアミド、N,N−ジメチルホルムアミド、N−メチルアセトアミド、N−メチルピロリジノン等のアミド系溶媒、アセトニトリル、3−メトキシプロピオニトリル等のニトリル系溶媒、水等が挙げられる。 Examples of the solvent in the electrolytic solution include alcohol solvents such as ethylene glycol, diethylene glycol, propylene glycol, 1,4-butanediol, and glycerin, lactone solvents such as γ-butyrolactone, γ-valerolactone, and δ-valerolactone, Examples thereof include amide solvents such as N-methylformamide, N, N-dimethylformamide, N-methylacetamide and N-methylpyrrolidinone, nitrile solvents such as acetonitrile and 3-methoxypropionitrile, water and the like.
電解質としては、アジピン酸、グルタル酸、コハク酸、安息香酸、イソフタル酸、フタル酸、テレフタル酸、マレイン酸、トルイル酸、エナント酸、マロン酸、蟻酸、1,6−デカンジカルボン酸、5,6−デカンジカルボン酸等のデカンジカルボン酸、1,7−オクタンジカルボン酸等のオクタンジカルボン酸、アゼライン酸、セバシン酸等の有機酸、あるいは、硼酸、硼酸と多価アルコールより得られる硼酸の多価アルコール錯化合物、りん酸、炭酸、けい酸等の無機酸などをアニオン成分とし、一級アミン(メチルアミン、エチルアミン、プロピルアミン、ブチルアミン、エチレンジアミン、アミノエタノール、アミノプロパンジオール、3−アミノ−1−プロパノール等)、二級アミン(ジメチルアミン、ジエチルアミン、ジプロピルアミン、メチルエチルアミン、ジフェニルアミン、イミノジエタノール、エチルアミノプロパノール等)、三級アミン(トリメチルアミン、トリエチルアミン、トリプロピルアミン、トリフェニルアミン、1,8−ジアザビシクロ(5,4,0)−ウンデセン−7、ニトリロエタノール等)、テトラアルキルアンモニウム(テトラメチルアンモニウム、テトラエチルアンモニウム、テトラプロピルアンモニウム、テトラブチルアンモニウム、メチルトリエチルアンモニウム、ジメチルジエチルアンモニウム等)などをカチオン成分とした電解質が挙げられる。添加量は特に限定しない。 Examples of the electrolyte include adipic acid, glutaric acid, succinic acid, benzoic acid, isophthalic acid, phthalic acid, terephthalic acid, maleic acid, toluic acid, enanthic acid, malonic acid, formic acid, 1,6-decanedicarboxylic acid, 5,6 -Decane dicarboxylic acid such as decanedicarboxylic acid, octane dicarboxylic acid such as 1,7-octane dicarboxylic acid, organic acid such as azelaic acid and sebacic acid, or boric acid, polyhydric alcohol of boric acid obtained from boric acid and polyhydric alcohol Complex compounds, inorganic acids such as phosphoric acid, carbonic acid and silicic acid are used as anionic components, and primary amines (methylamine, ethylamine, propylamine, butylamine, ethylenediamine, aminoethanol, aminopropanediol, 3-amino-1-propanol, etc. ), Secondary amines (dimethylamine, diethylamine, dipropy Amine, methylethylamine, diphenylamine, iminodiethanol, ethylaminopropanol, etc.), tertiary amine (trimethylamine, triethylamine, tripropylamine, triphenylamine, 1,8-diazabicyclo (5,4,0) -undecene-7, nitrilo Ethanol, etc.), tetraalkylammonium (tetramethylammonium, tetraethylammonium, tetrapropylammonium, tetrabutylammonium, methyltriethylammonium, dimethyldiethylammonium, etc.) and the like. The addition amount is not particularly limited.
(セパレータ)
本実施形態の固体電解キャパシタに使用するセパレータ15としては、周知の天然繊維、人工系繊維が好適に使用することができる。ここでは特に限定しない。
(Separator)
As the
(陰極)
陰極14は、例えば、カーボン、銀、アルミニウム等の層から構成されたものである。
(cathode)
The
陰極14が、カーボン、銀等で構成される場合には、カーボン、銀等の導電体を含む導電性ペーストから形成することができる。また、陰極14がアルミニウムで構成される場合には、アルミニウム箔からなる。
When the
以上説明したキャパシタ10の固体電解質層13は、ポリエステル類、ポリウレタン類、アクリル類、エポキシ類、ポリアミド類、ポリアクリルアミド類及びシランカップリング剤類から選ばれる1種類以上の結合剤と糖類及び/または糖アルコール類からなる酸化阻害成分とを用いる。このような固体電解質層13の組成物により、本実施形態のキャパシタは、静電容量が大きくかつESRが低くまた、漏れ電流が小さい、耐電圧が高いという優れた特徴を有するとともに、更にリフロー工程における高温度処理プロセスを経てもキャパシタとしての特性変化が少ない、耐熱性をも向上させたものである。
The solid electrolyte layer 13 of the
<キャパシタの製造方法>
次に、上記キャパシタ10の製造方法について説明する。
<Capacitor manufacturing method>
Next, a method for manufacturing the
本実施形態のキャパシタの製造方法は、弁金属の多孔質体からなる陽極11と陽極11の表面が酸化されて形成された酸化被膜の誘電体層12とを有するキャパシタ中間体の誘電体層12側表面に、導電性高分子溶液を塗布または浸漬、固体電解質層13を直接接するように形成する方法である。
The method of manufacturing a capacitor according to this embodiment includes a capacitor
この製造方法における導電性高分子溶液は、pH3〜9に調整されたポリマーアニオン及び/またはモノマーアニオンと導電性高分子と融点80℃以上、280℃未満であり、分子内に水酸基を4以上有する脂肪族化合物と溶媒とを含むものである。また、この範囲に限られず、pH3〜12とすることも好ましい。 The conductive polymer solution in this production method has a polymer anion and / or monomer anion adjusted to pH 3 to 9 and a conductive polymer, a melting point of 80 ° C. or higher and lower than 280 ° C., and has 4 or more hydroxyl groups in the molecule. An aliphatic compound and a solvent are included. Moreover, it is not restricted to this range, It is also preferable to set it as pH 3-12.
導電性高分子溶液を調製するには、まず、ポリマーアニオンを溶媒に溶解して得られた溶液に、導電性高分子を形成する無置換のアニリンやピロール、チオフェンなどの前駆体モノマーを添加する。次いで、酸化剤を添加してモノマーを重合させ、その後、余剰の酸化剤やモノマーを分離、精製して導電性高分子溶液を得る。 To prepare a conductive polymer solution, first, a precursor monomer such as unsubstituted aniline, pyrrole, or thiophene that forms a conductive polymer is added to a solution obtained by dissolving a polymer anion in a solvent. . Next, an oxidizing agent is added to polymerize the monomer, and then the excess oxidizing agent and monomer are separated and purified to obtain a conductive polymer solution.
導電性高分子溶液に含まれる溶媒としては特に限定されず、例えば、メタノール、エタノール、イソプロパノール(IPA)などのアルコール系溶媒、N−メチルピロリドン(NMP)、ジメチルアセトアミド(DMAc)、ジメチルホルムアミド(DMF)などのアミド系溶媒、メチルエチルケトン(MEK)、アセトン、シクロヘキサノンなどのケトン系溶媒、酢酸エチル、酢酸ブチルのようなエステル系溶媒、トルエン、キシレン、水などが挙げられる。これらは単独で使用してもよいし、混合して使用してもよい。中でも、近年の環境保護の観点から、環境負荷の小さい水やアルコール系溶媒が好ましい。 The solvent contained in the conductive polymer solution is not particularly limited. For example, alcohol solvents such as methanol, ethanol, isopropanol (IPA), N-methylpyrrolidone (NMP), dimethylacetamide (DMAc), dimethylformamide (DMF) Amide solvents such as methyl ethyl ketone (MEK), acetone and cyclohexanone, ester solvents such as ethyl acetate and butyl acetate, toluene, xylene and water. These may be used alone or in combination. Among these, from the viewpoint of environmental protection in recent years, water and alcohol solvents having a low environmental load are preferable.
導電性高分子溶液の塗布方法としては、例えば、コーティング、浸漬、スプレーなどの公知の手法が挙げられる。乾燥方法としては、熱風乾燥など公知の手法が挙げられる。 Examples of the method for applying the conductive polymer solution include known methods such as coating, dipping, and spraying. Examples of the drying method include known methods such as hot air drying.
固体電解質層13を形成した後には、カーボンペースト、銀ペーストによって陰極金属層14を形成したり、セパレータを介して陰極電極を対向したりする公知の手法により陰極金属層14を形成することができる。
After the solid electrolyte layer 13 is formed, the
上述した製造方法は、導電性高分子溶液を塗布、乾燥することにより固体電解質層13を形成するから、工程が簡便であり、大量生産に向いており、低コストである。 The manufacturing method described above forms the solid electrolyte layer 13 by applying and drying a conductive polymer solution, so that the process is simple, suitable for mass production, and low cost.
なお、工程の簡便さ、コストを考慮しなければ、固体電解質層13を化学酸化重合又は電解重合により形成してもよい。 The solid electrolyte layer 13 may be formed by chemical oxidative polymerization or electrolytic polymerization if the simplicity of the process and cost are not taken into consideration.
化学酸化重合では、導電性高分子を形成する置換若しくは無置換のアニリンやピロール、チオフェンなどの前駆体モノマー溶液と、酸化剤溶液を用意し、これらにキャパシタ中間体を交互に浸漬して、キャパシタ中間体の誘電体層側表面にて導電性高分子を形成させる。酸化剤としては上記製造方法と同様のものを使用できる。 In chemical oxidative polymerization, a precursor monomer solution such as substituted or unsubstituted aniline, pyrrole, or thiophene that forms a conductive polymer, and an oxidant solution are prepared, and a capacitor intermediate is alternately immersed in the capacitor. A conductive polymer is formed on the dielectric layer side surface of the intermediate. As the oxidizing agent, those similar to the above production method can be used.
ドーパントはモノマー溶液又は酸化剤溶液に同時に溶解させておいてもよいし、導電性高分子を形成した後にドーパントを溶媒に溶解した溶液を導電性高分子に浸透させて添加してもよい。 The dopant may be dissolved in the monomer solution or the oxidant solution at the same time, or after the conductive polymer is formed, a solution in which the dopant is dissolved in the solvent may be permeated into the conductive polymer and added.
電解重合では、まず、アセトニトリルなどの溶媒に導電性高分子を形成する無置換のアニリンやピロール、チオフェンなどの前駆体モノマーを添加し、ドーパントを電解質として添加した電解槽に、表面に導電層を形成したキャパシタ中間体を電極として仕込む。そして、前駆体モノマーの酸化電位よりも高い電圧を加えることにより重合して、キャパシタ中間体の誘電体層上にて導電性高分子を形成させる。 In electropolymerization, first, a precursor monomer such as unsubstituted aniline, pyrrole, or thiophene that forms a conductive polymer is added to a solvent such as acetonitrile, and a conductive layer is formed on the surface of the electrolytic cell to which a dopant is added as an electrolyte. The formed capacitor intermediate is charged as an electrode. Then, polymerization is performed by applying a voltage higher than the oxidation potential of the precursor monomer to form a conductive polymer on the dielectric layer of the capacitor intermediate.
固体電解質層13においては、導電性高分子が粒子径1〜500nmの粒子として形成することが多い。そのため、キャパシタ中間体の誘電体層表面における微細な空隙の最深部にまで導電性高分子が行き届かず、容量を引き出すことが難しくなることがある。このことから、固体電解質層13を形成した後に、必要に応じて電解液を浸透させることで、容量を補充することが好ましい。 In the solid electrolyte layer 13, the conductive polymer is often formed as particles having a particle diameter of 1 to 500 nm. For this reason, the conductive polymer does not reach the deepest part of the fine voids on the surface of the dielectric layer of the capacitor intermediate, and it may be difficult to draw out the capacitance. From this, it is preferable to replenish the capacity by forming a solid electrolyte layer 13 and then infiltrating an electrolyte as necessary.
乾燥条件としては、ここで特に限定せず、好ましくは主溶媒の沸点以上である。より好ましくは120℃以上である。乾燥温度が低すぎると溶媒の残留が多くなることがあり好ましくない。 Drying conditions are not particularly limited here, and are preferably equal to or higher than the boiling point of the main solvent. More preferably, it is 120 ° C. or higher. If the drying temperature is too low, the residual solvent may increase, which is not preferable.
上述したキャパシタの製造方法では、キャパシタ10の固体電解質層13は、融点40℃以上280℃以下であり、分子内に水酸基を4以上有する脂肪族化合物を用いる。このような方法で製造したキャパシタは、静電容量が大きくかつESRが低くまた、漏れ電流が小さい、耐電圧が高いという優れた特徴を有するとともに、更にリフロー工程における高温度処理プロセスを経てもキャパシタとしての特性変化が少ない、耐熱性をも向上させたものである。また、本実施形態の方法は、工程が簡便で生産性が高いという特徴を有する。
In the capacitor manufacturing method described above, the solid electrolyte layer 13 of the
なお、本発明のキャパシタ及びその製造方法は上述した実施形態に限定されない。例えば、本発明のキャパシタは、図2に示すように、誘電体層12と陰極14との間に、必要に応じて、セパレータ15を設けることができる。誘電体層12と陰極14との間にセパレータ15が設けられたキャパシタとしては、巻回型キャパシタが挙げられる。
The capacitor and the manufacturing method thereof according to the present invention are not limited to the above-described embodiment. For example, in the capacitor of the present invention, as shown in FIG. 2, a
セパレータ15としては、例えば、ポリビニルアルコール、ポリエステル、ポリエチレン、ポリスチレン、ポリプロピレン、ポリイミド、ポリアミド、ポリフッ化ビニリデンなどからなるシート(不織布を含む)、ガラス繊維の不織布などが挙げられる。
Examples of the
セパレータ15の密度は、0.1〜1g/cm3の範囲であることが好ましく、0.2〜0.8g/cm3の範囲であることがより好ましい。
The density of the
セパレータ15を設ける場合には、セパレータ15にカーボンペーストあるいは銀ペーストを含浸させて陰極14を形成する方法を適用することもできる。
When the
また、上述した実施形態は、陰極が設けられているが、固体電解質層を陰極として利用した場合には、必ずしも陰極を別途設けなくてもよい。その場合、本発明により陽極の損傷を防ぐことができ、耐電圧を高めることができる。 In the above-described embodiment, the cathode is provided. However, when the solid electrolyte layer is used as the cathode, the cathode is not necessarily provided separately. In that case, the anode can be prevented from being damaged by the present invention, and the withstand voltage can be increased.
以下、第1及び第2の実施の形態について説明する。 Hereinafter, the first and second embodiments will be described.
[第1の実施の形態]
(1)導電性高分子溶液の調製
(調製例1)導電性高分子溶液(I)の調製
14.2gの3,4−エチレンジオキシチオフェンと、2,000mlのイオン交換水に42.6gのポリスチレンスルホン酸(質量平均分子量;約300,000)を溶かした溶液とを20℃で混合した。
[First Embodiment]
(1) Preparation of conductive polymer solution (Preparation Example 1) Preparation of conductive polymer solution (I) 14.2 g of 3,4-ethylenedioxythiophene and 42.6 g of 2,000 ml of ion-exchanged water Of polystyrene sulfonic acid (mass average molecular weight; about 300,000) was mixed at 20 ° C.
これにより得られた混合溶液を20℃に保ち、掻き混ぜながら、200mlのイオン交換水に溶かした29.64gの過硫酸アンモニウムと8.0gの硫酸第二鉄の酸化触媒溶液とを添加し、15時間攪拌して反応させた。 While maintaining the mixed solution thus obtained at 20 ° C. and stirring, 29.64 g of ammonium persulfate and 8.0 g of ferric sulfate oxidation catalyst solution dissolved in 200 ml of ion-exchanged water were added. The reaction was stirred for an hour.
得られた反応液を透析して不純イオンを除去した後、イオン交換し、約1.6質量%のポリスチレンスルホン酸ドープポリ(3,4−エチレンジオキシチオフェン)を含む溶液(以下、PEDOT−PSS溶液という。)を得た。 The resulting reaction solution was dialyzed to remove impure ions, ion-exchanged, and a solution containing about 1.6% by mass of polystyrenesulfonic acid-doped poly (3,4-ethylenedioxythiophene) (hereinafter referred to as PEDOT-PSS). A solution).
そして、このPEDOT−PSS溶液100gに、イミダゾールを添加して、pH7の導電性高分子原料溶液(A)を得た。この導電性高分子原料溶液100gに、3.2gの分子量1000のポリエチレングリコール、3.2gのペンタエリスリトール、1.6gのポリエステルを混合し、分散して、導電性高分子溶液(I)を得た。 And imidazole was added to 100 g of this PEDOT-PSS solution, and the conductive polymer raw material solution (A) of pH 7 was obtained. To 100 g of this conductive polymer raw material solution, 3.2 g of polyethylene glycol having a molecular weight of 1000, 3.2 g of pentaerythritol, and 1.6 g of polyester are mixed and dispersed to obtain a conductive polymer solution (I). It was.
(調製例2)導電性高分子溶液(II)の調製
調製例1におけるPEDOT−PSS溶液100gにイミダゾールを添加してpH5の導電性高分子原料溶液(B)を得た。この導電性高分子原料溶液100gに4.8gのトリエチレングリコールモノブチルエーテル、3.2gのキシリトール、4.8gのペンタエリスリトール、0.8gのポリエステルを混合し、分散して、導電性高分子溶液(II)を得た。
(Preparation Example 2) Preparation of Conductive Polymer Solution (II) Imidazole was added to 100 g of the PEDOT-PSS solution in Preparation Example 1 to obtain a pH 5 conductive polymer raw material solution (B). 4.8 g of triethylene glycol monobutyl ether, 3.2 g of xylitol, 4.8 g of pentaerythritol, and 0.8 g of polyester are mixed and dispersed in 100 g of this conductive polymer raw material solution to obtain a conductive polymer solution. (II) was obtained.
(調製例3)導電性高分子溶液(III)の調製
調製例1におけるPEDOT−PSS溶液100gにイミダゾールを添加してpH10の導電性高分子原料溶液(C)を得た。この導電性高分子原料溶液100gに0.8gのヒドロキシエチルアクリレート、0.8gのペンタエリスリトール、0.8gのマルトース、0.48gのポリエステルを混合し、分散して、導電性高分子溶液(III)を得た。
Preparation Example 3 Preparation of Conductive Polymer Solution (III) Imidazole was added to 100 g of the PEDOT-PSS solution in Preparation Example 1 to obtain a conductive polymer raw material solution (C) having a pH of 10. To 100 g of this conductive polymer raw material solution, 0.8 g of hydroxyethyl acrylate, 0.8 g of pentaerythritol, 0.8 g of maltose, and 0.48 g of polyester are mixed and dispersed to obtain a conductive polymer solution (III )
(調製例4)導電性高分子溶液(IV)の調製
調製例1における導電性高分子原料溶液(A)100gに、3.2gの分子量1000のポリエチレングリコース、1.6gのペンタエリスリトール、0.8gのシランカップリング剤を混合し、分散して、導電性高分子溶液(IV)を得た。
(Preparation Example 4) Preparation of Conductive Polymer Solution (IV) To 100 g of the conductive polymer raw material solution (A) in Preparation Example 1, 3.2 g of polyethylene glycolose having a molecular weight of 1000, 1.6 g of pentaerythritol, 0.8 g 8 g of a silane coupling agent was mixed and dispersed to obtain a conductive polymer solution (IV).
(調製例5)導電性高分子溶液(V)の調製
調製例2における導電性高分子原料溶液(B)100gに、4.8gのgのペンタエリスリトール、0.16gのシランカップリング剤を混合し、分散して、導電性高分子溶液(V)を得た。
(Preparation Example 5) Preparation of Conductive Polymer Solution (V) 4.8 g of pentaerythritol and 0.16 g of silane coupling agent were mixed with 100 g of the conductive polymer raw material solution (B) in Preparation Example 2. And dispersed to obtain a conductive polymer solution (V).
(調製例6)導電性高分子溶液(VI)の調製
調製例3における導電性高分子原料溶液(C)100gに、0.8gのヒドロキシエチルアクリレート、3.2gのエリスリトール、1.44gのポリエステル、0.16gのシランカップリング剤を混合し、分散して、導電性高分子溶液(VI)を得た。
(Preparation Example 6) Preparation of Conductive Polymer Solution (VI) To 100 g of the conductive polymer raw material solution (C) in Preparation Example 3, 0.8 g of hydroxyethyl acrylate, 3.2 g of erythritol, 1.44 g of polyester 0.16 g of a silane coupling agent was mixed and dispersed to obtain a conductive polymer solution (VI).
(調製例7)導電性高分子溶液(VII)の調製
調製例1における導電性高分子原料溶液(A)100gに、3.2gの分子量1000のポリエチレングリコール、3.2gのマンニトール、1.6gのポリエステル、1.6gのシランカップリング剤を混合し、分散して、導電性高分子溶液(VII)を得た。
Preparation Example 7 Preparation of Conductive Polymer Solution (VII) To 100 g of the conductive polymer raw material solution (A) in Preparation Example 1, 3.2 g of polyethylene glycol having a molecular weight of 1000, 3.2 g of mannitol, 1.6 g Polyester and 1.6 g of a silane coupling agent were mixed and dispersed to obtain a conductive polymer solution (VII).
(調製例8)導電性高分子溶液(VIII)の調製
調製例2における導電性高分子原料溶液(B)100gに、4.8gのトリエチレングリコールモノブチルエーテル、0.96gのマンニトール、0.48gのポリエステルを混合し、分散して、導電性高分子溶液(VIII)を得た。
(Preparation Example 8) Preparation of Conductive Polymer Solution (VIII) To 100 g of the conductive polymer raw material solution (B) in Preparation Example 2, 4.8 g of triethylene glycol monobutyl ether, 0.96 g of mannitol, 0.48 g Were mixed and dispersed to obtain a conductive polymer solution (VIII).
(調製例9)導電性高分子溶液(IX)の調製
調製例3における導電性高分子原料溶液(C)100gに、0.8gのヒドロキシエチルアクリレート、0.96gのキシリトール、0.48gのポリエステルを混合し、分散して、導電性高分子溶液(IX)を得た。
(Preparation Example 9) Preparation of Conductive Polymer Solution (IX) To 100 g of the conductive polymer raw material solution (C) in Preparation Example 3, 0.8 g of hydroxyethyl acrylate, 0.96 g of xylitol, 0.48 g of polyester Were mixed and dispersed to obtain a conductive polymer solution (IX).
(調製例10)導電性高分子溶液(X)の調製
調製例1における導電性高分子原料溶液(A)100gに、3.2gの分子量1000のポリエチレングリコール、0.48gのソルビトール、1.6gのキシロース、0.48gのポリエステルを混合し、分散して、導電性高分子溶液(X)を得た。
(Preparation Example 10) Preparation of Conductive Polymer Solution (X) To 100 g of the conductive polymer raw material solution (A) in Preparation Example 1, 3.2 g of polyethylene glycol having a molecular weight of 1000, 0.48 g of sorbitol, 1.6 g Of xylose and 0.48 g of polyester were mixed and dispersed to obtain a conductive polymer solution (X).
(調製例11)導電性高分子溶液(XI)の調製
調製例2における導電性高分子原料溶液(B)100gに、4.8gのトリエチレングリコールモノブチルエーテル、4.8gのグルコース、0.48gのポリエステルを混合し、分散して、導電性高分子溶液(XI)を得た。
(Preparation Example 11) Preparation of Conductive Polymer Solution (XI) To 100 g of the conductive polymer raw material solution (B) in Preparation Example 2, 4.8 g of triethylene glycol monobutyl ether, 4.8 g of glucose, 0.48 g Were mixed and dispersed to obtain a conductive polymer solution (XI).
(調製例12)導電性高分子溶液(XII)の調製
調製例1における導電性高分子原料溶液(A)100gに、3.2gの分子量1000のポリエチレングリコール、3.2gのキシリトール、4.0gのポリエステルを混合し、分散して、導電性高分子溶液(XII)を得た。
(Preparation Example 12) Preparation of Conductive Polymer Solution (XII) To 100 g of the conductive polymer raw material solution (A) in Preparation Example 1, 3.2 g of polyethylene glycol having a molecular weight of 1000, 3.2 g of xylitol, 4.0 g Were mixed and dispersed to obtain a conductive polymer solution (XII).
(調製例13)導電性高分子溶液(XIII)の調製
調製例2における導電性高分子原料溶液(B)100gに、4.8gのトリエチレングリコールモノブチルエーテル、0.16gのペンタエリスリトール、0.08gのシランカップリング剤を混合し、分散して、導電性高分子溶液(XIII)を得た。
(Preparation Example 13) Preparation of Conductive Polymer Solution (XIII) To 100 g of the conductive polymer raw material solution (B) in Preparation Example 2, 4.8 g of triethylene glycol monobutyl ether, 0.16 g of pentaerythritol, 0. 08 g of a silane coupling agent was mixed and dispersed to obtain a conductive polymer solution (XIII).
(調製例14)導電性高分子溶液(XIV)の調製
調製例3における導電性高分子原料溶液(C)100gに、0.8gのヒドロキシアクリレート、0.16gのキシリトール、0.096gのポリエステルを混合し、分散して、導電性高分子溶液(XIV)を得た。
(Preparation Example 14) Preparation of Conductive Polymer Solution (XIV) To 100 g of the conductive polymer raw material solution (C) in Preparation Example 3, 0.8 g of hydroxyacrylate, 0.16 g of xylitol and 0.096 g of polyester were added. It mixed and disperse | distributed and the conductive polymer solution (XIV) was obtained.
(調製例15)導電性高分子溶液(XV)の調製
調製例1における導電性高分子原料溶液(A)100gに、3.2gの分子量1000のポリエチレングリコールを混合し、分散して、導電性高分子溶液(XV)を得た。
(Preparation Example 15) Preparation of Conductive Polymer Solution (XV) To 100 g of the conductive polymer raw material solution (A) in Preparation Example 1, 3.2 g of polyethylene glycol having a molecular weight of 1000 is mixed, dispersed, and conductive. A polymer solution (XV) was obtained.
(2)キャパシタの製造
エッチドアルミニウム箔(陽極箔)に陽極リード端子を接続した後、アジピン酸ジアンモニウム10質量%水溶液中で102Vの電圧を印加し、化成(酸化処理)したエッチドアルミニウム箔(陽極箔)とアルミニウム陰極箔を、セルロース製のセパレータを介して円筒状に巻き取ってキャパシタ素子を得た。
(2) Manufacture of capacitor Etched aluminum foil formed by connecting a positive electrode lead terminal to etched aluminum foil (anode foil) and then applying a voltage of 102 V in a 10% by mass aqueous solution of diammonium adipate to form (oxidize it) (Anode foil) and aluminum cathode foil were wound into a cylindrical shape via a cellulose separator to obtain a capacitor element.
(3)含水量の評価
約10cmの直径を有するシャーレに、下記実施例12〜24及び比較例6〜7に使用される導電性高分子溶液を3g其々量り、其々、実施例12〜24及び比較例6〜7の乾燥条件において、導電性高分子溶液を乾燥させて得られた其々の固体電解質(組成物)の水分測定用資料を作製した。
(3) Evaluation of water content In a petri dish having a diameter of about 10 cm, 3 g of the conductive polymer solution used in the following Examples 12 to 24 and Comparative Examples 6 to 7 were weighed, and Examples 12 to 24 and Comparative Examples 6 to 7 were prepared for measurement of moisture content of each solid electrolyte (composition) obtained by drying the conductive polymer solution.
作製した固体電解質を三菱化学社製の電量滴定式水分測定装置(CA−100型)を用いて追い出し温度を150℃に設定して行った。 The produced solid electrolyte was measured using a coulometric titration-type moisture measuring device (CA-100 type) manufactured by Mitsubishi Chemical Corporation with the expelling temperature set to 150 ° C.
(実施例1)
調製例1で調製した導電性高分子溶液(I)に、前記キャパシタの製造で得たキャパシタ素子を、減圧下で浸漬した後、150℃の熱風乾燥機により30分間乾燥した。さらに、この導電性高分子溶液(I)への浸漬を2回繰り返して、誘電体層と陰極との間に、固体電解質層を形成させた。
Example 1
The capacitor element obtained by manufacturing the capacitor was immersed in the conductive polymer solution (I) prepared in Preparation Example 1 under reduced pressure, and then dried by a hot air dryer at 150 ° C. for 30 minutes. Further, the immersion in the conductive polymer solution (I) was repeated twice to form a solid electrolyte layer between the dielectric layer and the cathode.
次いで、アルミニウム製のケースに、固体電解質層が形成されたキャパシタ素子を装填し、封口ゴムで封止した。 Next, the capacitor element on which the solid electrolyte layer was formed was loaded in an aluminum case and sealed with a sealing rubber.
次いで、印加工程にて、105℃の雰囲気中にて、陽極と陰極との間に60Vの直流電圧を60分間印加して、キャパシタを得た。 Next, in the applying process, a direct current voltage of 60 V was applied between the anode and the cathode in an atmosphere at 105 ° C. for 60 minutes to obtain a capacitor.
作製したキャパシタについて、LCZメータ2345(エヌエフ回路設計ブロック社製)を用いて、120Hzでの静電容量、100kHzでのESRの初期値を測定した。 About the produced capacitor, the initial value of the electrostatic capacity in 120 Hz and the ESR in 100 kHz was measured using LCZ meter 2345 (made by NF circuit design block company).
また、初期値測定後、プレッシャークッカー(温度121℃、圧力2atm、湿度100%、投入時間100h)内で促進試験後、破壊された素子の割合を求めた。それらの結果は表1に示す。なお、ESRはインピーダンスの指標となる。
なお、表1における添加量は、PEDOT−PSSの固形分を100とする時の比率である。 In addition, the addition amount in Table 1 is a ratio when the solid content of PEDOT-PSS is 100.
(実施例2〜11)
導電性高分子溶液(I)の代わりに、導電性高分子溶液(II)、導電性高分子溶液(III)、導電性高分子溶液(IV)、導電性高分子溶液(V)、導電性高分子溶液(VI)、導電性高分子溶液(VII)、導電性高分子溶液(VIII)、導電性高分子溶液(IX))、導電性高分子溶液(X)、導電性高分子溶液(XI)を用いたこと以外は実施例1と同様にして、其々実施例2、実施例3、実施例4、実施例5、実施例6、実施例7、実施例8、実施例9、実施例10、実施例11のキャパシタを作製した。また、実施例1と同様にして、静電容量、ESR、プレッシャークッカー破壊率を測定した。結果を表1に示す。
(Examples 2 to 11)
Instead of conductive polymer solution (I), conductive polymer solution (II), conductive polymer solution (III), conductive polymer solution (IV), conductive polymer solution (V), conductive Polymer solution (VI), conductive polymer solution (VII), conductive polymer solution (VIII), conductive polymer solution (IX)), conductive polymer solution (X), conductive polymer solution ( XI), except that Example 2, Example 3, Example 4, Example 5, Example 6, Example 7, Example 8, Example 9, Example 9, The capacitors of Example 10 and Example 11 were produced. Further, the capacitance, ESR, and pressure cooker breakdown rate were measured in the same manner as in Example 1. The results are shown in Table 1.
(比較例1〜4)
導電性高分子溶液(I)の代わりに、導電性高分子溶液(XII)、導電性高分子溶液(XIII)、導電性高分子溶液(XIV)、導電性高分子溶液(XV)を用いたこと以外は実施例1と同様にして、其々比較例1、比較例2、比較例3、比較例4のキャパシタを作製した。また、実施例1と同様にして、静電容量、ESR、プレッシャークッカー破壊率を測定した。結果を表1に示す。
(Comparative Examples 1-4)
Instead of the conductive polymer solution (I), a conductive polymer solution (XII), a conductive polymer solution (XIII), a conductive polymer solution (XIV), or a conductive polymer solution (XV) was used. Except for this, capacitors of Comparative Example 1, Comparative Example 2, Comparative Example 3, and Comparative Example 4 were produced in the same manner as Example 1. Further, the capacitance, ESR, and pressure cooker breakdown rate were measured in the same manner as in Example 1. The results are shown in Table 1.
[第2の実施の形態]
(1)導電性高分子溶液の調製
(調製例16)導電性高分子溶液(XVI)の調製
14.2gの3,4−エチレンジオキシチオフェンと、2,000mlのイオン交換水に42.6gのポリスチレンスルホン酸(質量平均分子量;約300,000)を溶かした溶液とを20℃で混合した。
[Second Embodiment]
(1) Preparation of conductive polymer solution (Preparation Example 16) Preparation of conductive polymer solution (XVI) 42.6 g in 14.2 g of 3,4-ethylenedioxythiophene and 2,000 ml of ion-exchanged water Of polystyrene sulfonic acid (mass average molecular weight; about 300,000) was mixed at 20 ° C.
これにより得られた混合溶液を20℃に保ち、掻き混ぜながら、200mlのイオン交換水に溶かした29.64gの過硫酸アンモニウムと8.0gの硫酸第二鉄の酸化触媒溶液とを添加し、15時間攪拌して反応させた。 While maintaining the mixed solution thus obtained at 20 ° C. and stirring, 29.64 g of ammonium persulfate and 8.0 g of ferric sulfate oxidation catalyst solution dissolved in 200 ml of ion-exchanged water were added. The reaction was stirred for an hour.
得られた反応液を透析して不純イオンを除去した後、イオン交換し、約1.6質量%のポリスチレンスルホン酸とポリ(3,4−エチレンジオキシチオフェン)との導電性複合体を含む溶液(以下、PEDOT−PSS溶液という。)を得た。 The resulting reaction solution is dialyzed to remove impure ions, and then ion-exchanged to contain a conductive complex of about 1.6% by mass of polystyrene sulfonic acid and poly (3,4-ethylenedioxythiophene). A solution (hereinafter referred to as a PEDOT-PSS solution) was obtained.
そして、このPEDOT−PSS溶液100gに、イミダゾールを添加して、pH7の導電性高分子原料溶液(MB)を得た。この導電性高分子原料溶液100gに、4.8gのヒドロキシエチルアクリレート、4.8gのペンタエリスリトールを混合し分散して、導電性高分子溶液(XVI)を得た。 And imidazole was added to 100 g of this PEDOT-PSS solution, and the conductive polymer raw material solution (MB) of pH 7 was obtained. In 100 g of this conductive polymer raw material solution, 4.8 g of hydroxyethyl acrylate and 4.8 g of pentaerythritol were mixed and dispersed to obtain a conductive polymer solution (XVI).
(調製例17)導電性高分子溶液(XVII)の調整
調製例16における導電性高分子原料溶液(MB)に、4.8gのヒドロキシエチルアクリレートを混合し分散して、導電性高分子溶液(XVII)を得た。
(Preparation Example 17) Preparation of Conductive Polymer Solution (XVII) 4.8 g of hydroxyethyl acrylate was mixed and dispersed in the conductive polymer raw material solution (MB) in Preparation Example 16 to obtain a conductive polymer solution ( XVII).
(調製例18)導電性高分子溶液(XVIII)の調製
調製例16における導電性高分子原料溶液(MB)100gに、4.8gのペンタエリスリトールを混合し分散して、導電性高分子溶液(XVIII)を得た。
(Preparation Example 18) Preparation of Conductive Polymer Solution (XVIII) 4.8 g of pentaerythritol was mixed and dispersed in 100 g of the conductive polymer raw material solution (MB) in Preparation Example 16 to obtain a conductive polymer solution ( XVIII) was obtained.
(2)キャパシタの製造
エッチドアルミニウム箔(陽極箔)に陽極リード端子を接続した後、アジピン酸ジアンモニウム10質量%水溶液中で102Vの電圧を印加し、化成(酸化処理)したエッチドアルミニウム箔(陽極箔)とアルミニウム陰極箔を、セルロース製のセパレータを介して円筒状に巻き取ってキャパシタを得た。
(2) Manufacture of capacitor Etched aluminum foil formed by connecting a positive electrode lead terminal to etched aluminum foil (anode foil) and then applying a voltage of 102 V in a 10% by mass aqueous solution of diammonium adipate to form (oxidize it) (Anode foil) and aluminum cathode foil were wound into a cylindrical shape through a cellulose separator to obtain a capacitor.
(3)含水量の評価
約10cmの直径を有するシャーレに、下記実施例12〜14及び比較例5、6に使用される導電性高分子溶液を3g其々量り、其々、実施例12〜14及び比較例5、6の乾燥条件において、導電性高分子溶液を乾燥させて得られた其々の固体電解質(組成物)の水分測定用資料を作製した。
(3) Evaluation of water content In a petri dish having a diameter of about 10 cm, 3 g of the conductive polymer solution used in the following Examples 12 to 14 and Comparative Examples 5 and 6 were weighed, respectively. 14 and Comparative Examples 5 and 6 were prepared for measurement of moisture content of each solid electrolyte (composition) obtained by drying the conductive polymer solution.
作製した固体電解質を三菱化学社製の電量滴定式水分測定装置(CA−100型)を用いて追い出し温度を150℃に設定して行った。 The produced solid electrolyte was measured using a coulometric titration-type moisture measuring device (CA-100 type) manufactured by Mitsubishi Chemical Corporation with the expelling temperature set to 150 ° C.
(耐電圧評価)
作製した固体電解キャパシタを室温において、安定化直流電源を用いて50Vから0.5V/秒の速度で昇圧し、電流値が100mAに達した時の電圧値を耐電圧とした。
(Withstand voltage evaluation)
The produced solid electrolytic capacitor was boosted at a rate of 50 V to 0.5 V / second using a stabilized DC power supply at room temperature, and the voltage value when the current value reached 100 mA was defined as a withstand voltage.
(実施例12)
調製例17で調製した導電性高分子溶液(XVI)に、前記キャパシタの製造で得たキャパシタを、減圧下で浸漬した後、125℃の熱風乾燥機により30分間乾燥した。さらに、この導電性高分子溶液(XVI)への浸漬を2回繰り返して、誘電体層と陰極との間に、固体電解質層を形成させた。
(Example 12)
The capacitor obtained by manufacturing the capacitor was immersed in the conductive polymer solution (XVI) prepared in Preparation Example 17 under reduced pressure, and then dried by a hot air dryer at 125 ° C. for 30 minutes. Further, the immersion in the conductive polymer solution (XVI) was repeated twice to form a solid electrolyte layer between the dielectric layer and the cathode.
次いで、アルミニウム製のケースに、固体電解質層が形成されたキャパシタを装填し、封口ゴムで封止した。 Next, a capacitor in which a solid electrolyte layer was formed was loaded in an aluminum case and sealed with a sealing rubber.
次いで、印加工程にて、150℃の雰囲気中にて、陽極と陰極との間に60Vの直流電圧を60分間印加して、固体電解キャパシタを得た。 Next, in the application step, a direct current voltage of 60 V was applied between the anode and the cathode in an atmosphere at 150 ° C. for 60 minutes to obtain a solid electrolytic capacitor.
作製したキャパシタについて、LCRメーター2345(エヌエフ回路設計ブロック社製)を用いて、120Hzでの静電容量、100kHzでのESRの初期値を測定した。それらの結果は表2に示す。なお、ESRはインピーダンスの指標となる。 About the produced capacitor, the electrostatic capacitance in 120 Hz and the initial value of ESR in 100 kHz were measured using LCR meter 2345 (made by NF circuit design block company). The results are shown in Table 2. Note that ESR is an index of impedance.
150℃の雰囲気中にて、陽極と陰極との間に50Vの直流電圧を500時間印加して、固体電解キャパシタの耐熱性評価を行った。静電容量の初期値からの変化率を表2に示す。260℃の雰囲気下において3分間放置し高温評価を行った。
なお、表2における添加量は、PEDOT−PSSの固形分を100とする時の比率である。また、静電容量は40未満を不合格、ESRは25以上を不合格、静電容量変化率は10%以上を不合格とすることができる。 In addition, the addition amount in Table 2 is a ratio when the solid content of PEDOT-PSS is 100. In addition, the capacitance can be less than 40, ESR can be 25 or less, and the capacitance change rate can be 10% or more.
(実施例13、14)
実施例12において125℃の熱風乾燥機により30分間乾燥したことを150℃、30分間、180℃、30分間で乾燥した以外実施例12と同様の方法で実施例13、実施例14の固体電解キャパシタを作製した。
(Examples 13 and 14)
The solid electrolysis of Example 13 and Example 14 was carried out in the same manner as in Example 12 except that drying in a hot air dryer at 125 ° C. for 30 minutes in Example 12 was performed at 150 ° C., 30 minutes, 180 ° C. and 30 minutes. A capacitor was produced.
実施例12と同様にして、静電容量、ESR、耐熱性を測定した。結果を表2に示す。 In the same manner as in Example 12, the capacitance, ESR, and heat resistance were measured. The results are shown in Table 2.
(比較例5、6)
其々、導電性高分子溶液(XVII)(比較例5)、導電性高分子溶液(XVIII)(比較例6)を用いて、実施例12と同様の方法で、100℃30分で乾燥し、比較例5、比較例6の固体電解キャパシタを作製した。
(Comparative Examples 5 and 6)
Using the conductive polymer solution (XVII) (Comparative Example 5) and the conductive polymer solution (XVIII) (Comparative Example 6), respectively, it was dried at 100 ° C. for 30 minutes in the same manner as in Example 12. The solid electrolytic capacitors of Comparative Example 5 and Comparative Example 6 were produced.
また、実施例12と同様にして、静電容量、ESR、耐熱性を測定した。結果を表2に示す。 Moreover, it carried out similarly to Example 12, and measured the electrostatic capacitance, ESR, and heat resistance. The results are shown in Table 2.
[その他の実施の形態]
上記のように、本発明は実施の形態及び実施例によって記載したが、この開示の一部をなす論述および図面は例示的なものであり、この発明を限定するものであると理解すべきではない。この開示から当業者には様々な代替実施の形態、実施例および運用技術が明らかとなろう。
[Other embodiments]
As described above, the present invention has been described by the embodiments and examples. However, it should be understood that the descriptions and drawings constituting a part of this disclosure are exemplary and limit the present invention. Absent. From this disclosure, various alternative embodiments, examples and operational techniques will be apparent to those skilled in the art.
このように、本発明はここでは記載していない様々な実施の形態などを含む。 As described above, the present invention includes various embodiments not described herein.
本願に係るキャパシタ及びその製造方法の発明は、デジタル機器を含むさまざまな電子機器に利用することができる。 The invention of the capacitor and the manufacturing method thereof according to the present application can be used for various electronic devices including digital devices.
10 キャパシタ
11 陽極
12 誘電体層
13 固体電解質層
14 陰極
15 セパレータ
10
Claims (6)
固体電解質層は、
カチオン化された導電性高分子(a)と、
ポリマーアニオン塩(b)、又はポリマーアニオン塩(b)及びアニオン塩(c)と、
ポリエステル類又はシランカップリング剤類の結合剤(d)と、
ペンタエリスリトールと、
導電性向上剤と、
を含み、固体電解質層は、導電性高分子(a)とポリマーアニオン塩(b)、又は導電性高分子(a)、ポリマーアニオン塩(b)及びアニオン塩(c)の総量100質量部に対して、30〜100質量部のポリエステル類又は10〜100質量部のシランカップリング剤類の結合剤(d)、50質量部以上のペンタエリスリトールを含み、
さらに、前記固体電解質の1.2質量%以上1.8質量%以下の水分(f)を含むことを特徴とするキャパシタ。 In a capacitor comprising an anode made of a porous body of valve metal, a dielectric layer formed by oxidizing the anode surface, and a solid electrolyte layer formed on the surface of the dielectric layer,
The solid electrolyte layer is
A cationized conductive polymer (a);
A polymer anion salt (b), or a polymer anion salt (b) and an anion salt (c);
A binder (d) of polyesters or silane coupling agents;
Pentaerythritol,
A conductivity improver;
And the solid electrolyte layer has a total amount of 100 parts by mass of the conductive polymer (a) and the polymer anion salt (b), or the conductive polymer (a), the polymer anion salt (b), and the anion salt (c). against it, 30 to 100 parts by weight of the polyesters or 10 to 100 parts by weight of the silane coupling agents of the binder (d), viewed contains more than 50 parts by weight of pentaerythritol,
Furthermore, a capacitor, characterized in including Mukoto 1.2 wt% to 1.8 wt% or less of moisture of the solid electrolyte (f).
固体電解質層は、
カチオン化された導電性高分子(a)と、
ポリマーアニオン塩(b)、又はポリマーアニオン塩(b)及びアニオン塩(c)と、
ポリエステル類又はシランカップリング剤類の結合剤(d)と、
ペンタエリスリトールと、
導電性向上剤と、
溶媒とを含み、
固体電解質層は、導電性高分子(a)とポリマーアニオン塩(b)、又は導電性高分子(a)、ポリマーアニオン塩(b)及びアニオン塩(c)の総量100質量部に対して、30〜100質量部のポリエステル類又は10〜100質量部のシランカップリング剤類の結合剤(d)、50質量部以上のペンタエリスリトールを含み、pH3〜12に調整された導電性高分子溶液を、浸漬または塗布し、乾燥することによって、1.2質量%以上1.8質量%以下の水分(f)を含むように形成されたことを特徴とするキャパシタの製造方法。 In a method of manufacturing a capacitor comprising an anode made of a porous body of valve metal, a dielectric layer formed by oxidizing the anode surface, and a solid electrolyte layer formed on the surface of the dielectric layer,
The solid electrolyte layer is
A cationized conductive polymer (a);
A polymer anion salt (b), or a polymer anion salt (b) and an anion salt (c);
A binder (d) of polyesters or silane coupling agents;
Pentaerythritol,
A conductivity improver;
A solvent,
The solid electrolyte layer is composed of 100 parts by mass of the total amount of the conductive polymer (a) and the polymer anion salt (b) or the conductive polymer (a), the polymer anion salt (b) and the anion salt (c). A conductive polymer solution containing 30 to 100 parts by weight of a polyester or 10 to 100 parts by weight of a silane coupling agent (d) and 50 parts by weight or more of pentaerythritol and adjusted to pH 3 to 12. A method for producing a capacitor, wherein the capacitor is formed so as to contain 1.2% by mass or more and 1.8% by mass or less of moisture (f) by dipping or coating and drying.
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