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公開番号2025032805
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-03-12
出願番号2023138287
出願日2023-08-28
発明の名称コンデンサ用導電性高分子溶液、固体電解コンデンサ及び製造方法
出願人日本ケミコン株式会社
代理人個人,個人,個人,個人
主分類H01G 9/028 20060101AFI20250305BHJP(基本的電気素子)
要約【課題】固体電解コンデンサの静電容量を高めるためのコンデンサ用導電性高分子溶液、静電容量を高めた固体電解コンデンサ及び製造方法を提供する。
【解決手段】コンデンサ用導電性高分子溶液は、エチレンジオキシ骨格にメチレンホスホン酸基が導入された3,4-エチレンジオキシチオフェンの重合体(ホスホン酸基導入PEDOT)と、アミン及びアンモニアを含む。固体電解コンデンサは、このようなコンデンサ用導電性高分子溶液を、陽極箔、陰極箔、セパレータ、又はこれらの複数に付着及び乾燥させる固体電解質層形成工程を含み製造される。この固体電解コンデンサは、誘電体酸化皮膜が形成された陽極箔と、導電性高分子を含む固体電解質層と、固体電解質層を介して陽極箔と対向する陰極箔とを備える。そして、導電性高分子は、ホスホン酸基導入PEDOTであり、固体電解質層は、アミンとアンモニアを含有する。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
エチレンジオキシ骨格にメチレンホスホン酸基が導入された３，４－エチレンジオキシチオフェンの重合体と、
アミン及びアンモニアと、
を含むこと、
を特徴とするコンデンサ用導電性高分子溶液。
続きを表示（約 670 文字）【請求項２】
前記アミンは、第二級アミン又は第三級アミンであること、
を特徴とする請求項１記載のコンデンサ用導電性高分子溶液。
【請求項３】
ｐＨが１０未満であること、
を特徴とする請求項２記載のコンデンサ用導電性高分子溶液。
【請求項４】
ｐＨが９以上であること、
を特徴とする請求項３記載のコンデンサ用導電性高分子溶液。
【請求項５】
ｐＨが９近傍であること、
を特徴とする請求項３記載のコンデンサ用導電性高分子溶液。
【請求項６】
前記アミンは、質量比で前記アンモニアの含有量以上に含まれていること、
を特徴とする請求項１記載のコンデンサ用導電性高分子溶液。
【請求項７】
誘電体酸化皮膜が形成された陽極箔と、
導電性高分子を含む固体電解質層と、
を備え、
前記導電性高分子は、エチレンジオキシ骨格にメチレンホスホン酸基が導入された３，４－エチレンジオキシチオフェンの重合体であり、
前記固体電解質層は、アミンとアンモニアを含有すること、
を特徴とする固体電解コンデンサ。
【請求項８】
誘電体酸化皮膜が形成された陽極箔を有する固体電解コンデンサの製造方法であって、
請求項１乃至６の何れかに記載のコンデンサ用導電性高分子溶液を、陽極箔に付着及び乾燥させる固体電解質層形成工程を含むこと、
を特徴とする固体電解コンデンサの製造方法。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、固体電解コンデンサに固体電解質層を形成するためのコンデンサ用導電性高分子溶液、陽極箔と陰極箔との間に固体電解質層が介在する固体電解コンデンサ、及びコンデンサ用導電性高分子溶液を用いた固体電解コンデンサの製造方法に関する。
続きを表示（約 1,700 文字）【背景技術】
【０００２】
電解コンデンサは、タンタルあるいはアルミニウム等のような弁作用金属を陽極箔及び陰極箔として備えている。陽極箔は、弁作用金属を焼結体あるいはエッチング箔等の形状にすることで拡面化され、拡面化された表面に陽極酸化等の処理によって誘電体酸化皮膜を有する。陽極箔と陰極箔との間には電解質が介在する。
【０００３】
電解コンデンサは、陽極箔の拡面化により比表面積を大きくすることができ、他種のコンデンサと比べて大きな静電容量を得やすいメリットがある。電解コンデンサは、電解液の形態で電解質を備えている。電解液は、陽極箔の誘電体酸化皮膜との接触面積が増える。そのため、電解コンデンサの静電容量は更に大きくし易い。
【０００４】
近年では、導電性が電解液より高い固体電解質を電解質に用いた固体電解コンデンサも注目されている。固体電解コンデンサは、導電性が電解液より高い固体電解質を用いており、低等価直列抵抗（ＥＳＲ）を実現できる。固体電解質としては、二酸化マンガンや７，７，８，８－テトラシアノキノジメタン（ＴＣＮＱ）錯体が知られている。
【０００５】
また誘電体酸化皮膜との密着性に優れたポリ（３，４－エチレンジオキシチオフェン）（ＰＥＤＯＴ）等の、π共役二重結合を有するモノマーから誘導された導電性高分子が固体電解質として急速に普及している。導電性高分子は、ポリスチレンスルホン酸（ＰＳＳ）がドーパントとして用いられ、高い導電性が発現する。そのため、固体電解コンデンサは、等価直列抵抗（ＥＳＲ）が低くなる利点を有する。
【０００６】
導電性高分子を含む固体電解質は、導電性高分子分散液を陽極箔と陰極箔との間に塗布又は含浸し、分散媒を乾燥させることで形成される。導電性高分子分散液は、導電性高分子の分散液であり、例えば水を分散媒として用い、導電性高分子を水中に分散させる。導電性高分子は、導電性高分子の単量体ユニットになるモノマー、ドーパント及び酸化剤を混合し、化学酸化重合により生成される。
【０００７】
ＰＳＳがドープされたＰＥＤＯＴを含有する導電性高分子分散液は、アルカリ化合物によってｐＨ３～１３に調整される（例えば特許文献１参照。）。ｐＨが３未満であると、酸性度が強すぎて、誘電体酸化皮膜及び陰極箔の腐食が防止できず、ｐＨが１３を超えると導電性高分子が脱ドープを引き起こして、固体電解質層の導電性が不足するためである。
【０００８】
しかしながら、導電性高分子分散液のｐＨを３～１３に調整しても、ＥＳＲと静電容量が性能面で十分でないと更に指摘が続く（例えば特許文献２参照）。そこで、アルカリ化合物の含有量を、導電性高分子の中和当量を基準にして調整する案が提示されている。もっとも、導電性高分子分散液のｐＨをアルカリ側にシフトさせてしまうと、ＰＳＳの脱ドープが生じ易くなるので、近年では、やはり、最大でもｐＨ８を上限とする弱酸性から中性の範囲が好ましいとされている（例えば特許文献３参照。）。
【０００９】
アルカリ化合物の目的はｐＨ調整であるため、この目的に限った場合、理論的にはあらゆるアルカリ化合物が考え得る。しかしながら、導電性高分子分散液に添加されるアルカリ化合物として、実際にはアンモニアが多く採用される。アンモニアは、塩基性が弱く、ＰＥＤＯＴからＰＳＳを脱ドープさせ難いが、アンモニアよりも塩基性が強い場合、ＰＳＳの脱ドープが多くなり、ｐＨ８以下であっても、ＥＳＲが上昇するためである（例えば特許文献３参照。）。
【００１０】
また、アンモニアは揮発しやすく、加熱を伴う工程により容易に除去できることから、ＰＳＳの脱ドープをさせ難い。さらに、アンモニアは分子サイズが小さく、ＰＳＳとイオン対を形成した場合であっても、ＰＥＤＯＴ主鎖骨格のねじれに伴う有効共役長の縮小を抑制でき、ＰＳＳの脱ドープをさせ難い。
（【００１１】以降は省略されています）

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