(57)【要約】      （修正有）【課題】電解質材料調製物及びそれから重合されたポリマーが提供される。【解決手段】該調製物は、（ａ）化学式（Ｉ）のモノマー2013139543.tif 000084及び特定の複素環含有モノマー（ｂ）を含むことを特徴とする。該ポリマーは、固体コンデンサの電解質材料として有用である。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
（ａ）化学式（Ｉ）のモノマー
【化１】
2013139543.tif 000072
及び
（ｂ）化学式（ＩＩ）のモノマー
【化２】
2013139543.tif 000073
を含む電解質材料調製物であって、
Ａは、（Ｒｘ）ｐで置換された炭素数１から４のアルキレン基であり；
Ｘは、Ｏ又はＳであり；
Ｂ１は、Ｏ、Ｓ、又はＮであり；
Ｂ２は、Ｎ又はＣであり；
Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、及びＲＸは独立して、Ｈ、置換若しくは非置換の炭素数１から２０のアルキル若しくはアルコキシ、又は置換若しくは非置換の炭素数６から２０のアリールであり；
ｐは、０から２の範囲の整数であり；
ｑ及びｗは独立して、０又は１の整数であり、
モノマー（ｂ）の量は、モノマー（ａ）の１００重量部に基づき、約１重量部から約８００重量部である、
ことを特徴とする電解質材料調製物。
【請求項２】
モノマー（ａ）は、
【化３】
2013139543.tif 000074
、
【化４】
2013139543.tif 000075
、
【化５】
2013139543.tif 000076
及び
【化６】
2013139543.tif 000077
からなる群より選択され、
Ｒ４及びＲ５は独立して、Ｈ、置換若しくは非置換の炭素数１から１５のアルキル若しくはアルコキシ、又は置換若しくは非置換の炭素数６から１５のアリールである、
ことを特徴とする請求項１に記載の電解質材料調製物。
【請求項３】
モノマー（ｂ）は、
【化７】
2013139543.tif 000078
、
【化８】
2013139543.tif 000079
、
【化９】
2013139543.tif 000080
、
【化１０】
2013139543.tif 000081
、
【化１１】
2013139543.tif 000082
、
【化１２】
2013139543.tif 000083
及びこれらの組み合わせからなる群より選択され、
Ｒ１、Ｒ２及びＲ３は独立して、Ｈ、又は炭素数１から３のアルキル若しくはアルコキシである、
ことを特徴とする請求項１に記載の電解質材料調製物。
【請求項４】
アルカリ金属過硫酸塩、アンモニウム塩、ペルオキシド、有機酸の鉄酸、１又は２以上の有機基を含む無機酸、及びこれらの組み合わせからなる群より選択される酸化剤をさらに含む、請求項１に記載の電解質材料調製物。
【請求項５】
酸化剤の量は、モノマー（ａ）とモノマー（ｂ）との全量の１００重量部につき、約５重量部から約３０００重量部である、
ことを特徴とする請求項４に記載の電解質材料調製物。
【請求項６】
請求項１乃至５のいずれか１項に記載の電解質材料調製物を重合することにより得られる電解質材料として有用なポリマー。
【請求項７】
ポリマーの分子量は、約１，０００から約５００，０００の範囲である、
ことを特徴とする請求項６に記載のポリマー。
【請求項８】
ポリマーの平均粒子径は、約１０ｎｍから約５００ｎｍの範囲である、
ことを特徴とする請求項６に記載のポリマー。
【請求項９】
ポリマーのスパン値は、約０．１から約２の範囲である、
ことを特徴とする請求項６に記載のポリマー。
【請求項１０】
陽極と、
陽極上に形成された誘電体層と、
陰極と、
誘電体層と陰極との間の固体状態電解質と、
を含む固体状態コンデンサであって、
固体状態電解質は、請求項６乃至９のいずれか１項に記載のポリマーである、
ことを特徴とする固体状態コンデンサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電解質材料調製物、電解質材料調製物より形成された電解質材料ポリマーに関する。具体的には、本発明は、電解質材料ポリマーを用いた固体コンデンサに関する。
【背景技術】
【０００２】
コンデンサは、種々の電子製品に広く用いられる電子部品である。小型化及び軽量化された電子製品の開発に起因して、より小さいサイズ、より高い電容量を有し、及び高電圧下でも使用可能なコンデンサが求められている。
【０００３】
一般に、コンデンサは、液体状態コンデンサと固体状態コンデンサとに分類され得る。アルミニウム液体コンデンサといった液体状態コンデンサは、電荷伝導媒体として液体電解質を用いる。該液体電解質は、一般に、高い沸点を有するアルコール、イオン液体、ホウ酸、リン酸、有機カルボン酸、アンモニウム塩、高極性有機溶媒、少量の水等を含む。上述の成分は、電荷伝導媒体として機能し、そのうえコンデンサの陽極表面上のダメージを受けた誘電体層を修復することができる。アルミニウム及び酸化アルミニウムが各々陽極及び誘電体層として用いられたアルミニウム液体状態コンデンサの場合、誘電体層に欠陥が生じ漏電電流が生じた場合、アルミニウム層が露出するだろう。液体電解質は、露出したアルミニウム金属と反応して、充電／放電プロセスの間酸化アルミニウムを形成し、その結果、誘電体層は修復されるだろう。しかしながら、液体状態コンデンサはたいてい、低い伝導性及び弱い熱抵抗性といった弱点を有する。加えて、誘電体層の修復の間、水素が発生し、これによりコンデンサの破裂がもたらされ、電子製品にダメージを与え得る。
【０００４】
固体状態コンデンサは、電荷伝導媒体として固体状態電解質を用い、その例としては、有機半導体複合塩（例えば、テトラシアノキノジメタン（ＴＣＮＱ））、無機半導体（例えば、ＭｎＯ２）、及び伝導性ポリマーが含まれ、優れた熱抵抗性及び高い伝導性を有する伝導性ポリマーが好適である。固体状態コンデンサは、長い寿命、優れた安定性、低い等価直列抵抗（ＥＳＲ）、低いキャパシタンス充電率、並びに優れた熱抵抗性及び電流耐久性といった利点を有する。液体状態コンデンサと比較すると、固体状態コンデンサは、電解質の漏出又はコンデンサの破裂のリスクを有しない。上述の観点において、産業界は、固体状態コンデンサの研究及び開発に全力を注いでいる。
【０００５】
特許文献１は、伝導性ポリマーを用いた固体状態コンデンサを開示している。固体状態コンデンサは、伝導性ポリアニリンポリマーを含み、コンデンサの陽極アルミニウムホイルを伝導性ポリアニリン粉末及びＬｉＣｌＯ４ドーパントを含む溶液に含浸させ、アルミニウムホイルから溶媒を除去することで得られる。しかしながら、ポリアニリンの分子サイズが大きすぎるために陽極アルミニウムホイルの微小孔に浸透せず、そのため、含浸効率が悪くなり、得られるコンデンサの抵抗性が高くなる。特許文献２は、より容易に陽極アルミニウムホイルの微小孔にポリマーを浸透させるように、化学的酸化重合により電解質としての伝導性ポリマーを用いた固体状態コンデンサを調製する方法を開示している。該方法は、陽極アルミニウムホイルを、伝導性ポリマーモノマーを含有する溶液及び酸化剤を含有する溶液の各々に含浸させ、伝導性ポリマーモノマーを重合することで行われる。該方法では、含浸及び重合プロセスを複数回繰り返し、伝導性ポリマー電解質を十分に形成させる。特許文献３は、電解質としてポリ−３，４−エチレンジオキシチオフェン（ＰＥＤＯＴ）を用いたアルミニウム固体状態コンデンサを開示しており、該電解質は、鉄（ＩＩＩ）ｐ−トルエンスルフォネート（酸化剤）に加えて３，４−エチレンジオキシチエオフェン（ＥＤＯＴ）を用いて調製される。ＰＥＤＯＴは、優れた熱抵抗性、高い伝導性、高い電荷電動率、無毒性、長い寿命等の利点を有する観点で、固体状態コンデンサの電解質として広く用いられる。しかしながら、形成される伝導性ポリマーの粒子径は均一ではなく、広い分布を有する（すなわち、広いスパン値を有する）。はじめに形成された伝導性ポリマー分子は、相互に凝集し、未反応のモノマー及び酸化剤分子のモビリティを弱め、不完全な重合を引き起こすだろう。結果として、電極（例えば、アルミニウムホイル）の表面及び微小孔において完全かつ高度に重合されたポリマー構造を提供することは困難となる。ポリマーは主に粉末の形態で存在し、表面に付着することは難しく、むしろ電極の微小孔に落ちてしまう。結果として、ＰＥＤＯＴを用いた固体状態コンデンサは、高電圧（例えば、１６Ｖ以上）及び制限された使用電圧で弱い安定性を有する。したがって、産業界は、優れた耐電圧及び安定性を有する固体コンデンサを開発するようにすべての期待を担っている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】米国特許第４，６０９，９７１号明細書
【特許文献２】米国特許第４，８０３，５９６号明細書
【特許文献３】米国特許第４，９１０，６４５号明細書
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の目的は、
（ａ）化学式（Ｉ）のモノマー
【化１】
2013139543.tif 000002
及び
（ｂ）化学式（ＩＩ）のモノマー
【化２】
2013139543.tif 000003
を含む電解質材料調製物であって、
Ａは、（Ｒｘ）ｐで置換された炭素数１から４のアルキレン基であり；
Ｘは、Ｏ又はＳであり；
Ｂ１は、Ｏ、Ｓ、又はＮであり；
Ｂ２は、Ｎ又はＣであり；
Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、及びＲＸは独立して、Ｈ、置換又は非置換の炭素数１から２０のアルキル又はアルコキシ、置換又は非置換の炭素数６から２０のアリールであり；
ｐは、０から２の範囲の整数であり；及び
ｑ及びｗは独立して、０又は１の整数であり、
モノマー（ｂ）の量は、モノマー（ａ）の１００重量部に基づき、約１重量部から約８００重量部である、
ことを特徴とする電解質材料調製物を提供することである。
【０００８】
本発明の他の目的は、上述の電解質材料調製物を重合することにより得ることのできる、電解質材料として有用なポリマーを提供することである。
【０００９】
本発明のさらなる他の目的は、陽極、陽極上に形成された誘電体層、陰極、誘電体層と陰極との間の固体状態電解質を含み、固体状態電解質は上述のポリマーであることを特徴とする固体状態コンデンサを提供することである。
【００１０】
上述の目的、本発明の技術的特徴及び利点をより明確にするために、後述のいくつかの実施形態を参照に、本発明の詳細が記載されるだろう。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の固体状態コンデンサを形成するためのコンデンサ部品の実施形態の概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以後、本発明のいくつかの実施形態が詳細に記載される。しかしながら、本発明は、本発明の精神から逸脱することなく、種々の実施形態において実施され得、本明細書に記載された実施態様に限定されるべきではない。さらに、図面における各々の部品及び領域のサイズは、明確にするために、縮尺通りに書かれるよりもむしろ実際より大きく書かれているかもしれない。加えて、いくつかの表現は、内容の開示をより良く理解するために下記に規定される。
【００１３】
まず、付加的に説明されない限り、本明細書（特に、特許請求の範囲）に記載された“ａ”、“ｔｈｅ”、又は同様の用語の表現は、単数及び複数の形態を含むべきであり、本明細書に記載された“置換”の表現は、Ｈが“Ｈ”以外の基又は原子であり得る置換基により置換されることを意味する。本明細書に記載された“約”の表現は、本技術分野における当業者により決定される特定の値の許容可能な誤差であり、測定方法に依存する。
【００１４】
本明細書において、“アルキル”は、直鎖又は分岐した炭素鎖基を含む。本発明のいくつかの実施形態において、アルキルは、１から２０の炭素原子（炭素数１から２０）、１から１５の炭素原子（炭素数１から１５）、１から１０の炭素原子（炭素数１から１０）又は１から６の炭素原子（炭素数１から６）を有する炭素鎖基である。アルキルの具体例は、限定されることなく、メチル、エチル、プロピル（すべての異性体）、ｎ−プロピル、イソプロピル、ブチル（すべての異性体）、ｎ−ブチル、イソブチル、ｔｅｒｔ−ブチル、ペンチル（すべての異性体）、及びヘキシル（すべての異性体）を含む。
【００１５】
“アルキレン”は、直鎖又は分岐した二価炭素鎖基を意味し、任意に置換基で置換されていてもよい。本発明のいくつかの実施形態において、アルキレンは、１から４の炭素原子（炭素数１から４）を有する二価炭素鎖基である。アルキレンの具体例は、限定されることなく、メチレン、エチレン、プロピレン（すべての異性体）、ｎ−プロピレン、イソプロピレン、ブチレン（すべての異性体）、ｎ−ブチレン、イソブチレン及びｔｅｒｔ−ブチレンを含む。
【００１６】
“アルコキシ”は、酸素原子を介して分子（例えば、前述のアルキル）の残りの部分に結合している基を意味する。アルコキシの具体例は、限定されることなく、メトキシ、エトキシ、プロポキシ、ｎ−プロポキシ、２−プロポキシ、ｎ−ブトキシ、イソブトキシ、ｔｅｒｔ−ブトキシ、シクロヘキシルオキシ、フェノキシ、ベンジルオキシ、及び２−ナフトキシを含む。
【００１７】
“アリール”は、単環式又は多環式（例えば、二環式又は三環式）の芳香族基を意味し、１又は２以上の環が芳香族環である。本発明のいくつかの実施形態において、アリールは、６から２０の炭素原子（炭素数６から２０）、６から１５の炭素原子（炭素数６から１５）又は６から１０の炭素原子（炭素数６から１０）を有する一価芳香族基である。アリールの具体例は、限定されることなく、フェニル、ナフチル、フルオレニル、アントリル、フェナントリル、ピレニル、ビフェニリル、テルフェニリル、ジヒドロナフチル、インデニル、インダニル、又はテトラリルを含む。
【００１８】
本発明の電解質材料調製物は、固体状態コンデンサの電解質材料として有用なポリマーを形成するように重合され得る。該ポリマーは、耐電圧（火花電圧）において優れており、その結果、同様物を用いた固体状態コンデンサは、固体状態コンデンサの安定性が高電圧（例えば、１６Ｖより高い）でさえも優れているというように、より高い使用電圧に耐えることができる。加えて、本発明の電解質材料調製物を用いて固体状態コンデンサの電解質材料を提供する場合、より低い耐電圧特性を有するアルミニウムホイルが固体状態コンデンサの電極として用いられ得る。該調製物から重合されたポリマーの耐電圧特性が優れているからである。このコンディションにおいて、コンデンサのキャパシタンスは、増大する。より低い耐電圧特性を有するアルミニウムホイルはその大きな孔に起因してより大きい表面積を有するからである；さらに、アルミニウムホイル表面及びその孔における完全な（すなわち、重合化の度合いが高い）ポリマー構造を形成することができるように、アルミニウムホイルの大きな孔は、コンデンサの生成プロセスの間調製物のモノマーの浸透を助ける。したがって、（電解質材料としての）ポリマーは、孔と同様に表面にも十分に付着し得、落ちにくい。
【００１９】
具体的には、本発明は、（ａ）化学式（Ｉ）のモノマー
【化３】
2013139543.tif 000004
及び（ｂ）化学式（ＩＩ）のモノマー
【化４】
2013139543.tif 000005
を含む電解質材料調製物に関し、モノマー（ａ）においては、Ａは、（Ｒｘ）ｐで置換された炭素数１から４のアルキレンであり；Ｘは、Ｏ又はＳであり；ＲＸは、Ｈ、置換若しくは非置換の炭素数１から２０のアルキル若しくはアルコキシ、又は置換若しくは非置換の炭素数６から２０のアリールであり；及びｐは、０から２の範囲の整数である。例えば、モノマー（ａ）は、限定されることなく、
【化５】
2013139543.tif 000006
、
【化６】
2013139543.tif 000007
、
【化７】
2013139543.tif 000008
及び
【化８】
2013139543.tif 000009
からなる群より選択され得、Ｒ４及びＲ５は独立して、Ｈ、置換若しくは非置換の炭素数１から１５のアルキル若しくはアルコキシ、又は置換若しくは非置換の炭素数６から１５のアリールであり；及び好ましくはＲ４及びＲ５は独立して、Ｈ又は炭素数１から３のアルキル若しくはアルコキシである。本発明のいくつかの実施形態において、モノマー（ａ）は、
【化９】
2013139543.tif 000010
（３，４−エチレンジオキシチオフェン、ＥＤＯＴ）、
【化１０】
2013139543.tif 000011
（チエノ［３，４−ｄ］［１，３］ジオキソール）、又は
【化１１】
2013139543.tif 000012
（３−メチル−３，４−ジヒドロ−２Ｈ−チエノ［３，４−ｂ］［１，４］ジオキセピン）である。
【００２０】
本発明の調製物のモノマー（ｂ）は、モノマー（ａ）と反応して、重合の度合いが高く均一な粒子径分布を有するポリマー構造を形成し得る。モノマー（ｂ）において、Ｂ１は、Ｏ、Ｓ、又はＮであり；Ｂ２は、Ｎ又はＣであり；ｑ及びｗは独立して、０又は１の整数であり；Ｒ１、Ｒ２及びＲ３は独立して、Ｈ、置換又は非置換の炭素数１から２０のアルキル若しくはアルコキシ、又は置換若しくは非置換の炭素数６から２０のアリール（Ｂ１がＯの場合、ｑは０であり、Ｂ２がＮの場合、ｗは０である）である。具体的には、モノマー（ｂ）は、限定されることなく、
【化１２】
2013139543.tif 000013
、
【化１３】
2013139543.tif 000014
、
【化１４】
2013139543.tif 000015
、
【化１５】
2013139543.tif 000016
、
【化１６】
2013139543.tif 000017
、
【化１７】
2013139543.tif 000018
及びこれらの組み合わせからなる群より選択され得、Ｒ１、Ｒ２及びＲ３は独立して、Ｈ、炭素数１から３のアルキル又はアルコキシである。本発明のいくつかの実施形態において、モノマー（ｂ）は、
【化１８】
2013139543.tif 000019
、
【化１９】
2013139543.tif 000020
、
【化２０】
2013139543.tif 000021
、
【化２１】
2013139543.tif 000022
、
【化２２】
2013139543.tif 000023
、
【化２３】
2013139543.tif 000024
、
【化２４】
2013139543.tif 000025
、
【化２５】
2013139543.tif 000026
又は
【化２６】
2013139543.tif 000027
である。
【００２１】
本発明の電解質材料調製物において、モノマー（ａ）とモノマー（ｂ）との間の比率は、特に限定されることなく、ユーザーにより任意に調節され得る。しかしながら、モノマー（ｂ）の量が少なすぎると、それから調製された固体状態コンデンサの耐電圧に不利益を与え得；及びモノマー（ｂ）の量が多すぎると、それから調製された固体状態コンデンサのキャパシタンスに不利益を与え得る。この観点において、モノマー（ｂ）の量は概して、モノマー（ａ）の１００重量部につき約１重量部から約８００重量部であり、好ましくは、モノマー（ａ）の１００重量部につき約５重量部から約４００重量部である。本発明のいくつかの実施形態において、モノマー（ｂ）の量は、モノマー（ａ）の１００重量部につき約５重量部から約４００重量部である。
【００２２】
本発明の電解質材料調製物において、モノマー（ａ）とモノマー（ｂ）とは、相互に反応して、酸化重合を経て伝導性ポリマーを形成し得る。酸化重合を経て生成された伝導性ポリマーは、高い耐電圧特性を有し、固体状態コンデンサの電解質材料として特に有用である。酸化重合は、酸化剤の存在下で行われる重合であり、概して、酸化剤の種類及び反応時間の条件に基づき、約２５℃から約２６０℃の温度、好ましくは約８５℃から約１６０℃の温度で行われる。本発明の電解質材料調製物が固体状態コンデンサの調製に適用される場合、モノマー（ａ）とモノマー（ｂ）とは、相互に酸化的に重合されて、“一溶液法”又は“二溶液法”によりコンデンサ部品においてポリマーを形成する。
【００２３】
“一溶液法”は、下記工程を表す：モノマー（ａ）、モノマー（ｂ）、及び選択された酸化剤を溶媒に溶解させて、反応溶液を作り、その後、コンデンサ部品を既定時間で反応溶液に含浸させ、最後に、含浸させたコンデンサ部品を加熱して、モノマー（ａ）とモノマー（ｂ）とを重合させて、ポリマーを形成させる。“二溶液法”は、下記工程を表す：モノマー（ａ）とモノマー（ｂ）とを溶媒に溶解させて、第一反応溶液を作り、選択された酸化剤を、第二溶媒に溶解させて、第二反応溶液を作り、その後、コンデンサ部品を既定時間で第一反応溶液及び第二反応溶液に順に含浸させ、最後に、含浸させたコンデンサ部品を加熱して、モノマー（ａ）とモノマー（ｂ）とを重合させて、ポリマーを形成する。
【００２４】
したがって、本発明の電解質材料調製物は、固体状態コンデンサが“一溶液法”により調製され得るように、任意に酸化剤を含んでいてもよい。その場合、調製物は好ましくは、調製物の保存期間が延びるように、冷却環境下（例えば、０℃）で保存される。
【００２５】
固体状態コンデンサの電解質材料を提供するように本発明の電解質材料調製物を用いる適用においては、溶媒は、酸化重合コンディション下においてモノマー（ａ）とモノマー（ｂ）とは反応しないが、モノマー（ａ）及びモノマー（ｂ）、任意に酸化剤を溶解させ得る、不活性溶媒であってもよい。例えば、溶媒は、水、アルコール、ベンゼン、又はこれらの組み合わせであってもよく、好ましくは、メタノール、エタノール、プロパノール、ｎ−ブタノール、ｔｅｒｔ−ブタノール、水又はこれらの組み合わせである。
【００２６】
モノマー（ａ）とモノマー（ｂ）との酸化重合に用いられる酸化剤は、酸化重合を促進し得る限り、特に制限されない。例えば、酸化剤は、限定されることなく、アルカリ金属過硫酸塩、アンモニウム塩、ペルオキシド、有機酸の鉄（ＩＩＩ）塩、及びこれらの組み合わせからなる群より選択されてもよい。好ましくは、酸化剤は、鉄（ＩＩＩ）ｐ−トルエンスルホン酸塩、ペルオキシド、アンモニウム硫酸塩、アンモニウム過硫酸塩、アンモニウムシュウ酸塩、アンモニウム過塩素酸塩、過酸化水素、及びこれらの組み合わせからなる群より選択されてもよい。本明細書の下記の実施例に従えば、酸化剤は、鉄（ＩＩＩ）ｐ−トルエンスルホン酸塩である。
【００２７】
加えて、本発明の電解質材料調製物が酸化剤を含む場合において、酸化剤の量は、モノマー（ａ）とモノマー（ｂ）とが完全に重合され得る限り、特に制限されない。概して、酸化剤の量は、モノマー（ａ）とモノマー（ｂ）との全量の１００重量部につき、約５重量部から約３０００重量部、好ましくは約１００重量部から約１０００重量部、より好ましくは約１００重量部から約３００重量部である。本発明のいくつかの実施形態において、酸化剤として鉄（ＩＩＩ）ｐ−トルエンスルホン酸塩が用いられ、酸化剤の量は、モノマー（ａ）とモノマー（ｂ）との全量の１００重量部につき、約１１０重量部から約１４０重量部である。
【００２８】
本発明はまた、本発明の電解質材料調製物の酸化重合から得られ得る電解質材料として有用なポリマーを提供する。本発明のポリマーは、高重合ポリマー構造を有し、約１，０００から５００，０００の分子量を、好ましくは約１，０００から５０，０００の分子量を有する。本発明のポリマーの平均粒子径は、約１０ｎｍから約５００ｎｍであり、好ましくは約１０ｎｍから約３００ｎｍである。ポリマーの分子サイズ分布（スパン値）は、約０．１から約２の範囲である。加えて、本発明のポリマーが電解質材料として用いられる場合、高重合のポリマー構造は、例えば漏電電流が陽極を破壊したり、ポリマーが電極の壁に付着させ得るようにする、短絡（ｓｈｏｒｔ−ｃｉｒｃｕｉｔｉｎｇ）を防ぐことができる。さらに、調製物由来の重合されたポリマーの耐電圧特性は優れているため、比較的低い耐電圧特性を有する金属ホイルは、電極の表面積を増大させ、金属ホイルの孔を介してコンデンサのキャパシタンスを向上させるように、固体状態コンデンサの電極として用いられてもよい。
【００２９】
本発明はまた、陽極、陽極に形成された誘電体層、陰極、誘電体層と陰極との間の固体状態電解質を含む、固体状態コンデンサを提供し、固体状態電解質は上述のポリマーである。本発明の固体状態コンデンサは、高電圧（５０ボルトより高電圧）に耐えることができ、高いキャパシタンスを有する。
【００３０】
図１は、本発明の固体状態コンデンサを形成するためのコンデンサ部品１の実施形態の概略図である。図１に示すように、コンデンサ部品１は、陽極ホイル１３１としてエッチングされた金属ホイル（例えば、アルミニウムホイル、タンタルホイル、ニオブホイル等）、陰極ホイル１５１として金属ホイル、陽極ホイル１３１と陰極ホイル１５１との間の絶縁紙１７１を含み、陽極ホイル１３１の表面は、誘電体層（図示せず）により覆われ、陽極ワイヤ１３３に電気的に接続されている。陰極ホイル１５１は、陰極ワイヤ１５３に電気的に接続されている。コンデンサ部品１は、陽極ホイル１３１、陰極ホイル１５１、及び絶縁紙１７１を巻いて、円筒状に形成して得られる。本発明の固体状態コンデンサは、上述の“一溶液法”又は“二溶液法”を用いて調製されてもよい。詳細には、固体状態コンデンサは、コンデンサ部品１を反応溶液に含浸させ（又はコンデンサ部品１を第一反応溶液及び第二反応溶液に順に含浸させ）、含浸させたコンデンサ部品１を加熱処理して陽極ホイル１３１と陰極ホイル１５１との間に固体状態電解質を形成し、その後固体状態コンデンサを得るように公知のアセンブリ操作を行うことで、調製され得る。本発明の固体状態コンデンサにおいて、陽極ホイル１３１及び陰極ホイル１５１の数は、特に制限されず、陽極ホイル１３１及び陰極ホイル１５１の数は、同じであってもよく又は異なっていてもよい。陽極ワイヤ１３３及び陰極ワイヤ１５３の数は、陽極１３１及び陰極１５１の各々がワイヤで接続されている限り、どちらも特に制限されない。加えて、陽極１３１の表面上の誘電体層は、事前に陽極１３１の表面を酸化することによって形成されてもよく、さらには他の電解質材料により提供されてもよい。上述の構成の材料及び調製方法は、本明細書の記載に基づき、本技術分野の当業者によって容易に実施され得る。
【００３１】
本発明は、下記の実施例に基づきさらに説明されるが、それは説明のためのものにすぎず、本発明の範囲はそれに限定されるべきではない。
【実施例】
【００３２】
（電解質材料調製物の調製）
（実施例１）
３０ｇの
【化２７】
2013139543.tif 000028
と、２．６ｇの
【化２８】
2013139543.tif 000029
を１００ｇの４０％鉄（ＩＩＩ）ｐ−トルエンスルホン酸塩エタノール溶液に溶解させ、電解質材料調製物１を得た。
【００３３】
（実施例２）
３０ｇの
【化２９】
2013139543.tif 000030
と、５．３ｇの
【化３０】
2013139543.tif 000031
を１００ｇの４５％鉄（ＩＩＩ）ｐ−トルエンスルホン酸塩エタノール溶液に溶解させ、電解質材料調製物２を得た。
【００３４】
（実施例３）
７．９ｇの
【化３１】
2013139543.tif 000032
と、３０ｇの
【化３２】
2013139543.tif 000033
を１００ｇの５０％鉄（ＩＩＩ）ｐ−トルエンスルホン酸塩エタノール溶液に溶解させ、電解質材料調製物３を得た。
【００３５】
（実施例４）
３０ｇの
【化３３】
2013139543.tif 000034
と、２．６ｇの
【化３４】
2013139543.tif 000035
を１００ｇの４０％鉄（ＩＩＩ）ｐ−トルエンスルホン酸塩エタノール溶液に溶解させ、電解質材料調製物４を得た。
【００３６】
（実施例５）
３０ｇの
【化３５】
2013139543.tif 000036
と、５．３ｇの
【化３６】
2013139543.tif 000037
を１００ｇの４５％鉄（ＩＩＩ）ｐ−トルエンスルホン酸塩エタノール溶液に溶解させ、電解質材料調製物５を得た。
【００３７】
（実施例６）
７．９ｇの
【化３７】
2013139543.tif 000038
と、３０ｇの
【化３８】
2013139543.tif 000039
を１００ｇの５０％鉄（ＩＩＩ）ｐ−トルエンスルホン酸塩エタノール溶液に溶解させ、電解質材料調製物６を得た。
【００３８】
（実施例７）
３０ｇの
【化３９】
2013139543.tif 000040
と、２．６ｇの
【化４０】
2013139543.tif 000041
を１００ｇの４０％鉄（ＩＩＩ）ｐ−トルエンスルホン酸塩エタノール溶液に溶解させ、電解質材料調製物７を得た。
【００３９】
（実施例８）
３０ｇの
【化４１】
2013139543.tif 000042
と、５．３ｇの
【化４２】
2013139543.tif 000043
を１００ｇの４５％鉄（ＩＩＩ）ｐ−トルエンスルホン酸塩エタノール溶液に溶解させ、電解質材料調製物８を得た。
【００４０】
（実施例９）
７．９ｇの
【化４３】
2013139543.tif 000044
と、３０ｇの
【化４４】
2013139543.tif 000045
を１００ｇの５０％鉄（ＩＩＩ）ｐ−トルエンスルホン酸塩エタノール溶液に溶解させ、電解質材料調製物９を得た。
【００４１】
（実施例１０）
３０ｇの
【化４５】
2013139543.tif 000046
と、２．６ｇの
【化４６】
2013139543.tif 000047
を１００ｇの４０％鉄（ＩＩＩ）ｐ−トルエンスルホン酸塩エタノール溶液に溶解させ、電解質材料調製物１０を得た。
【００４２】
（実施例１１）
３０ｇの
【化４７】
2013139543.tif 000048
と、５．３ｇの
【化４８】
2013139543.tif 000049
を１００ｇの４５％鉄（ＩＩＩ）ｐ−トルエンスルホン酸塩エタノール溶液に溶解させ、電解質材料調製物１１を得た。
【００４３】
（実施例１２）
７．９ｇの
【化４９】
2013139543.tif 000050
と、３０ｇの
【化５０】
2013139543.tif 000051
を１００ｇの５０％鉄（ＩＩＩ）ｐ−トルエンスルホン酸塩エタノール溶液に溶解させ、電解質材料調製物１２を得た。
【００４４】
（実施例１３）
３０ｇの
【化５１】
2013139543.tif 000052
と、２．６ｇの
【化５２】
2013139543.tif 000053
を１００ｇの４０％鉄（ＩＩＩ）ｐ−トルエンスルホン酸塩エタノール溶液に溶解させ、電解質材料調製物１３を得た。
【００４５】
（実施例１４）
３０ｇの
【化５３】
2013139543.tif 000054
と、５．３ｇの
【化５４】
2013139543.tif 000055
を１００ｇの４５％鉄（ＩＩＩ）ｐ−トルエンスルホン酸塩エタノール溶液に溶解させ、電解質材料調製物１４を得た。
【００４６】
（実施例１５）
７．９ｇの
【化５５】
2013139543.tif 000056
と、３０ｇの
【化５６】
2013139543.tif 000057
を１００ｇの５０％鉄（ＩＩＩ）ｐ−トルエンスルホン酸塩エタノール溶液に溶解させ、電解質材料調製物１５を得た。
【００４７】
（実施例１６）
３０ｇの
【化５７】
2013139543.tif 000058
と、２．６ｇの
【化５８】
2013139543.tif 000059
を１００ｇの４０％鉄（ＩＩＩ）ｐ−トルエンスルホン酸塩エタノール溶液に溶解させ、電解質材料調製物１６を得た。
【００４８】
（実施例１７）
３０ｇの
【化５９】
2013139543.tif 000060
と、５．３ｇの
【化６０】
2013139543.tif 000061
を１００ｇの４５％鉄（ＩＩＩ）ｐ−トルエンスルホン酸塩エタノール溶液に溶解させ、電解質材料調製物１７を得た。
【００４９】
（実施例１８）
７．９ｇの
【化６１】
2013139543.tif 000062
と、３０ｇの
【化６２】
2013139543.tif 000063
を１００ｇの５０％鉄（ＩＩＩ）ｐ−トルエンスルホン酸塩エタノール溶液に溶解させ、電解質材料調製物１８を得た。
【００５０】
（実施例１９）
３０ｇの
【化６３】
2013139543.tif 000064
と、２．６ｇの
【化６４】
2013139543.tif 000065
を１００ｇの４０％鉄（ＩＩＩ）ｐ−トルエンスルホン酸塩エタノール溶液に溶解させ、電解質材料調製物１９を得た。
【００５１】
（実施例２０）
３０ｇの
【化６５】
2013139543.tif 000066
と、５．３ｇの
【化６６】
2013139543.tif 000067
を１００ｇの４５％鉄（ＩＩＩ）ｐ−トルエンスルホン酸塩エタノール溶液に溶解させ、電解質材料調製物２０を得た。
【００５２】
（実施例２１）
７．９ｇの
【化６７】
2013139543.tif 000068
と、３０ｇの
【化６８】
2013139543.tif 000069
を１００ｇの５０％鉄（ＩＩＩ）ｐ−トルエンスルホン酸塩エタノール溶液に溶解させ、電解質材料調製物２１を得た。
【００５３】
（比較例２２）
３０ｇの
【化６９】
2013139543.tif 000070
を１００ｇの４０％鉄（ＩＩＩ）ｐ−トルエンスルホン酸塩エタノール溶液に溶解させ、比較例電解質材料調製物２２を得た。
【００５４】
（固体状態コンデンサの調製）
固体状態コンデンサ１−２１及び比較例固体状態コンデンサ２２を、下記の方法に従って電解質材料調製物１−２１及び比較例電解質材料調製物２２を各々用いて調製した。図１に示されるコンデンサ部品１を、５分間選択された電解質材料調製物に含浸させ、その後、含浸させたコンデンサ部品１を該調製物から取り出し、重合がなされるように約２５℃から約２６０℃の温度に加熱し、含浸させたコンデンサ部品１において固体状態電解質を形成させた。固体状態電解質の粒子径分布（スパン値）を測定し、その結果を表１で一覧とした。次に、固体状態電解質を含有するコンデンサ部品１を箱の底部に置き、箱を露出されたワイヤで密封し、固体状態コンデンサを得た。調製された固体状態コンデンサの特性を各々測定し、結果を表１で一覧とした。測定機器及び方法は、下記の通りである。
【００５５】
（キャパシタンス測定）
固体状態コンデンサのキャパシタンスを、２０℃及び１２０ＨｚでＨＰ４２８４Ａ  ＬＣＲの計測器で測定した。
【００５６】
（耐電圧／火花電圧の測定）
固体状態コンデンサの耐電圧を、Ｃｈｒｏｍａ  Ｍｏｄｅｌ  １１２００のコンデンサ漏電電流／絶縁抵抗計を用いて測定した。
【００５７】
（スパン値測定）
固体状態コンデンサの固体状態電解質のスパン値を、ＨＯＲＩＢＡ  ＬＡ−９５０Ｖ２レーザー粒子径アナライザーを用いて測定した。
【００５８】
【表１】
2013139543.tif 000071
【００５９】
表１に示されるように、本発明の電解質材料調製物の重合により得られた固体状態電解質の粒子径分布は、非常に均一であり（スパン値＜２）、それにより調製されたコンデンサ（固体状態コンデンサ１−２１）の各々は、突出したキャパシタンス及び火花電圧（＞５０ボルト）をもって提供され、それは、３，４−エチレンジオキシチオフェン単独を用いることにより調製された公知のコンデンサ（比較例固体状態コンデンサ２２）のそれよりも顕著に優れるものであった。
【００６０】
前述の開示は、詳細な技術の内容、及び発明の特徴に関連する。本技術分野における当業者であれば、本発明の特徴から逸脱することなく、本明細書における本発明の開示及び示唆に基づき、種々の変形及び置換を進め得る。それにもかかわらず、このような変形及び置換は前述において十分には開示されていないが、それらは実質的に下記に添付された特許請求の範囲に含まれる。
【００６１】
（関連する出願）
本出願は、台湾特許出願１００１５００８５（出願日２０１１年１２月３０日）に基づく優先権を主張しており、その内容は本明細書に参照として取り込まれる。
【図１】
2013139543.tif 000085