JP5808796B2 - 導電性高分子溶液、導電性高分子材料およびその製造方法、並びに固体電解コンデンサ - Google Patents
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Description
本発明に係る導電性高分子溶液は、導電性高分子と、水溶性多価アルコールの少なくとも一種と、ヒドロキシ基を2つ以上持つオキソ酸の少なくとも一種と、を含む。なお、本発明における導電性高分子溶液とは、導電性高分子が溶媒に溶解または分散している状態を示す。
本発明に係る導電性高分子材料は、本発明に係る導電性高分子溶液を乾燥させて、溶媒を除去することで得られる。水溶性多価アルコールとヒドロキシ基を2つ以上持つオキソ酸は、溶媒に完全に溶解し、乾燥過程において縮重合反応するため、導電性高分子材料中に偏析なく非水溶性の樹脂を形成することができる。導電性高分子材料中に偏析なく形成された非水溶性の樹脂の効果により、基材への密着性と耐水性に優れた導電性高分子材料が得られる。該導電性高分子材料において、水溶性多価アルコールのヒドロキシ基とオキソ酸のヒドロキシ基とは縮重合して、エーテル結合を形成している。
本発明に係る固体電解コンデンサは、本発明に係る導電性高分子溶液を乾燥させて、溶媒を除去した導電性高分子材料を含む固体電解質を備える。以下に、本発明に係る固体電解コンデンサの構成および作製方法を説明する。図1は、本発明に係る固体電解コンデンサの構造を示す断面図である。図1において、陽極導体1上に、誘電体層2、固体電解質層3、陰極導体4がこの順に形成され、コンデンサ素子をなしている。
ポリチオフェン溶液は、重量平均分子量50,000のポリスチレンスルホン酸(5g)、3,4−エチレンジオキシチオフェン(1.25g)及び硫酸鉄(III)(0.125g)を水(50ml)に溶解させ、24時間にわたって空気を導入して製造した。製造したポリチオフェン溶液50gにエリスリトール(5g)、ペンタエリスリトール(1.25g)、ホウ酸(1.0g)を添加し、室温下、24時間攪拌して完全溶解させた。これにより、導電性高分子溶液を得た。得られた導電性高分子溶液を、ガラス基板上に15μl滴下し、90℃の恒温槽中で縮重合反応をさせた。その後、恒温槽の温度を125℃にして完全に溶媒を揮発させ乾燥し、導電性高分子膜を作製した。
実施例1と同様にして製造したポリチオフェン溶液50gに、エリスリトール(5g)、ホウ酸(1.0g)を添加した以外は、実施例1と同様にして導電性高分子溶液を調製し、導電性高分子膜を作製した。
実施例1と同様にして製造したポリチオフェン溶液50gに、ポリビニルアルコール(1.0g)、エリスリトール(5g)、ホウ酸(1.0g)を添加した以外は、実施例1と同様にして導電性高分子溶液を調製し、導電性高分子膜を作製した。
実施例1と同様にして製造したポリチオフェン溶液50gに、ポリビニルアルコール(1.0g)、ホウ酸(1.0g)を添加した以外は、実施例1と同様にして導電性高分子溶液を調製し、導電性高分子膜を形成した。
実施例1と同様にして製造したポリチオフェン溶液50gに、エリスリトール(5g)、ペンタエリスリトール(1.25g)およびホウ酸(1.0g)をいずれも添加しなかった以外は、実施例1と同様にして導電性高分子溶液を調製し、導電性高分子膜を形成した。
エッチングにより拡面処理された3×4mmの多孔質体アルミニウム箔からなる陽極体を、モノマーであるピロール10gを純水200mlに溶解させたモノマー液と、ドーパント兼酸化剤であるp−トルエンスルホン酸鉄(III)塩30gを純水200ml溶解させた溶液とに交互に浸漬し、引き上げた。これを10回繰り返し、化学酸化重合を行うことで、第一の導電性高分子化合物層3Aを形成した。続いて、実施例1において調製した導電性高分子溶液を第一の導電性高分子化合物層3A上に滴下後、90℃の恒温槽中で縮重合反応させた。更に、恒温槽の温度を125℃にして乾燥、固化させて、第二の導電性高分子化合物層3Bを形成した。その後、第二の導電性高分子化合物層3Bの上にグラファイト層と銀含有樹脂層とを順番に形成して、固体電解コンデンサを製造した。
実施例2において調製した導電性高分子溶液を用いて、実施例5と同様にして固体電解コンデンサを製造した。
実施例3において調製した導電性高分子溶液を用いて、実施例5と同様にして固体電解コンデンサを製造した。
実施例4において調製した導電性高分子溶液を用いて、実施例5と同様にして固体電解コンデンサを製造した。
比較例1において調製した導電性高分子溶液を用いて、実施例5と同様にして固体電解コンデンサを製造した。
2 誘電体層
3 固体電解質層
3A 第一の導電性高分子化合物層
3B 第二の導電性高分子化合物層
4 陰極導体
5 カーボン層
6 銀導電性樹脂層
Claims (11)
- 導電性高分子と、水溶性多価アルコールの少なくとも一種と、ヒドロキシ基を2つ以上持つオキソ酸の少なくとも一種と、を含む導電性高分子溶液であって、
前記水溶性多価アルコールが、多価アルコールのポリマー、エリスリトール及びペンタエリスリトールからなる群から選択される少なくとも一種である導電性高分子溶液。 - 前記オキソ酸が、ホウ酸、リン酸、硫酸、及びそれらの誘導体または塩からなる群から選択される少なくとも一種である請求項1に記載の導電性高分子溶液。
- 前記水溶性多価アルコールが、多価アルコールのポリマーと、エリスリトール及び/またはペンタエリスリトールとの混合物である請求項1または2に記載の導電性高分子溶液。
- 前記多価アルコールのポリマーがポリビニルアルコールである請求項1乃至3のいずれかに記載の導電性高分子溶液。
- 前記導電性高分子が3,4−エチレンジオキシチオフェンまたはその誘導体の繰り返し単位を含む重合体であり、さらにポリ酸を含む請求項1乃至4のいずれかに記載の導電性高分子溶液。
- 前記ポリ酸がポリスチレンスルホン酸である請求項5に記載の導電性高分子溶液。
- 前記ポリ酸が、GPC測定で算出された重量平均分子量が2,000〜500,000のポリスチレンスルホン酸である請求項6に記載の導電性高分子溶液。
- 請求項1乃至7のいずれかに記載の導電性高分子溶液を乾燥させて、溶媒を除去した導電性高分子材料。
- 前記水溶性多価アルコールのヒドロキシ基と前記オキソ酸のヒドロキシ基とが縮重合して、エーテル結合を形成している請求項8に記載の導電性高分子材料。
- 前記水溶性多価アルコールと、前記オキソ酸とを80℃〜130℃の範囲で縮重合反応させる工程を含む請求項8または9に記載の導電性高分子材料の製造方法。
- 請求項1乃至7のいずれかに記載の導電性高分子溶液を乾燥させて、溶媒を除去した導電性高分子材料を含む固体電解質を備える固体電解コンデンサ。
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