WO2024143419A1 - Solid electrolytic capacitor and method for producing same - Google Patents
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-
- H—ELECTRICITY
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- H01G—CAPACITORS; CAPACITORS, RECTIFIERS, DETECTORS, SWITCHING DEVICES, LIGHT-SENSITIVE OR TEMPERATURE-SENSITIVE DEVICES OF THE ELECTROLYTIC TYPE
- H01G9/00—Electrolytic capacitors, rectifiers, detectors, switching devices, light-sensitive or temperature-sensitive devices; Processes of their manufacture
- H01G9/15—Solid electrolytic capacitors
Definitions
- This disclosure relates to a solid electrolytic capacitor and a method for manufacturing the same.
- a solid electrolytic capacitor includes a solid electrolyte layer formed on a dielectric layer.
- Various solid electrolyte layers and methods for forming them have been proposed.
- Patent document 1 JP Patent Publication 2001-102255 A describes claim 1 of a tantalum solid electrolytic capacitor in which "an anode body is formed by sintering a compact of tantalum powder in which an anode lead wire is embedded with one end exposed, and is laminated with a dielectric oxide film layer, a layer containing a conductive polymer made of polystyrene sulfonic acid and its derivatives, and a chemically polymerizable conductive polymer layer formed by impregnating the anode body with a solution containing a heterocyclic monomer and a solution containing an oxidizer individually, or with a mixed liquid containing a heterocyclic monomer and an oxidizer.”
- Claim 1 of Patent Document 3 describes an electrolytic capacitor including a capacitor element having an anode body having a plurality of holes on its surface, a dielectric film formed on the surface of the anode body, and a cathode body formed on the dielectric film, the cathode body including a conductive solid layer, the conductive solid layer being a layer including conductive solid particles and/or aggregates thereof formed using a dispersion including conductive solid particles and/or aggregates thereof and a solvent, the conductive solid particles and/or aggregates thereof contained in the dispersion having a first particle size distribution peak and a second particle size distribution peak satisfying the following formula (1) in particle size distribution measurement by a dynamic laser light scattering method.
- ⁇ 1> ⁇ 2 (1)
- [In formula (1), ⁇ 1 and ⁇ 2 represent the average particle diameters of the first and second particle diameter distribution peaks, respectively.]" is described.
- Claim 1 of Patent Document 4 (WO 2022/220235) describes an "electrolytic capacitor comprising an anode body, a dielectric layer covering the anode body, a first solid electrolyte layer covering the dielectric layer, and a second solid electrolyte layer covering the first solid electrolyte layer, the first solid electrolyte layer including a first conductive polymer having a polythiophene skeleton, the second solid electrolyte layer including a second conductive polymer having a polypyrrole skeleton, and the conductivity of the first solid electrolyte layer being 2 S/cm or less.”
- the porous portion of the surface of the anode body has minute pores (pits). With conventional manufacturing methods, it has been difficult to form a solid electrolyte layer deep within the pores.
- One of the purposes of this disclosure is to improve the problems with conventional solid electrolytic capacitors and their manufacturing methods, and to provide a solid electrolytic capacitor with superior characteristics.
- the electrolytic capacitor includes an anode-side member including an anode body having a porous surface and a dielectric layer formed on the porous surface, and a solid electrolyte layer, the anode-side member having a porous portion formed on the surface by the anode body and the dielectric layer, the solid electrolyte layer includes a first solid electrolyte layer formed on the dielectric layer and containing a first conductive polymer, and a second solid electrolyte layer formed on the first solid electrolyte layer and containing a second conductive polymer, the first solid electrolyte layer is a layer formed using a dispersion liquid in which particles of the first conductive polymer are dispersed, the second solid electrolyte layer contains an oxidizing agent and/or a residue of the oxidizing agent, the average particle size of the particles is smaller than the average pore size of the porous portion, and the ratio ⁇ 1/ ⁇ 2 of the conductivity ⁇ 1
- the solid electrolytic capacitor according to the present embodiment may be referred to as a solid electrolytic capacitor (S) below.
- the solid electrolytic capacitor (S) includes an anode-side member including an anode body having a porous surface and a dielectric layer formed on the porous surface, and a solid electrolyte layer.
- the anode-side member has a porous portion formed by the anode body and the dielectric layer on its surface.
- the solid electrolyte layer includes a first solid electrolyte layer formed on the dielectric layer and containing a first conductive polymer, and a second solid electrolyte layer formed on the first solid electrolyte layer and containing a second conductive polymer.
- the first solid electrolyte layer is a layer formed using a dispersion liquid in which particles of the first conductive polymer are dispersed.
- the particles may be referred to as "particles (P)" below.
- the second solid electrolyte layer includes an oxidizing agent and/or a residue of the oxidizing agent. That is, the second solid electrolyte layer includes at least one of an oxidizing agent and a residue of the oxidizing agent.
- the average particle diameter Dp of the particles (P) is smaller than the average pore diameter Sp of the porous portion.
- the ratio ⁇ 1/ ⁇ 2 of the electrical conductivity ⁇ 1 of the first solid electrolyte layer to the electrical conductivity ⁇ 2 of the second solid electrolyte layer is 0.1 or less.
- the first solid electrolyte layer of the solid electrolytic capacitor (S) is formed using a dispersion of particles (P) whose average particle size Dp is smaller than the average pore size Sp of the porous part, so that a sufficient solid electrolyte layer can be formed in the pores of the porous part.
- the electrolyte layer can then be formed by chemical polymerization using a polymerization solution with a high concentration of oxidizing agent. As a result, the capacity extraction property is improved and a low equivalent series resistance (ESR) can be achieved. Furthermore, in the solid electrolytic capacitor (S), the first solid electrolyte layer is formed and then the second solid electrolyte layer is formed by chemical polymerization. Therefore, it is possible to prevent the polymerization solution used in forming the second solid electrolyte layer from coming into contact with the dielectric layer. As a result, it is possible to prevent the dielectric layer from being damaged by substances (high boiling point solvent, oxidizing agent, oxidizing agent residue, etc.) contained in the polymerization solution of the chemical polymerization.
- substances high boiling point solvent, oxidizing agent, oxidizing agent residue, etc.
- the first conductive polymer and the second conductive polymer are different.
- the first conductive polymer is poly(3,4-ethylenedioxythiophene) (PEDOT) doped with polystyrene sulfonate (PSS), and the second conductive polymer is polythiophene.
- PEDOT poly(3,4-ethylenedioxythiophene)
- PSS polystyrene sulfonate
- the second conductive polymer is polythiophene.
- the solid electrolytic capacitor (S) includes a capacitor element.
- An example of a capacitor element includes an anode side member (anode foil with a dielectric layer formed thereon), a cathode foil, a separator, and a solid electrolyte layer (first and second solid electrolyte layers).
- the separator is disposed between the anode side member and the cathode foil.
- the anode side member, the cathode foil, and the separator form a laminate.
- An example of a laminate is the wound body described above.
- the solid electrolytic capacitor 100 includes a capacitor element 10, a bottomed case 101, a sealing member 102, a seat plate 103, lead wires 104A and 104B, and lead tabs 105A and 105B.
- the bottomed case 101 houses the capacitor element 10.
- the sealing member 102 covers the opening of the bottomed case 101.
- the seat plate 103 covers the sealing member 102.
- the lead wires 104A and 104B pass through the seat plate 103.
- the lead tab 105A connects the lead wire 104A to the anode foil of the capacitor element 10.
- the lead tab 105B connects the lead wire 104B to the cathode foil of the capacitor element 10.
- the vicinity of the open end of the bottomed case 101 is drawn inward.
- the open end of the bottomed case 101 is curled to crimp the sealing member 102.
- the capacitor element 10 is a wound body.
- the capacitor element 10 is formed by winding the anode side member 11, the cathode foil 12, and the separator 13 so that the separator 13 is disposed between the anode side member 11 and the cathode foil 12.
- the outermost circumference of the wound body is fixed with tape 14.
- the anode side member 11 includes an anode foil and a dielectric layer formed on the surface of the anode foil.
- the anode side member 11 has a porous portion on its surface.
- a first solid electrolyte layer and a second solid electrolyte layer are laminated on the anode side member 11 (on the dielectric layer). Note that the solid electrolyte layers are not shown in FIG. 2.
- Capacitor A1 The capacitor A1 was produced by the following method. First, an aluminum etched foil was subjected to a chemical conversion treatment to form a dielectric layer on the surface of the aluminum foil. This resulted in an anode-side member including an anode body having a porous surface and a dielectric layer formed on the porous surface. The average pore diameter of the porous portion present on the surface of the anode-side member was measured and found to be 145 nm. Next, leads were connected to each of the anode-side member and the cathode foil (aluminum foil). Next, the anode-side member, the cathode foil, and the separator were wound to form a wound body.
- Capacitors A2 to A3 and C1 to C6 were produced in the same manner and under the same conditions as those for the production of capacitor A1, except that the average pore diameter Sp of the porous portion and the conditions for forming the solid electrolyte layer were changed as shown in Table 1.
- the average pore diameter Sp of the porous portion was changed by changing the chemical formation voltage when forming the dielectric layer. Specifically, when the average pore diameter Sp was to be reduced, the chemical formation voltage was increased.
- the solid electrolyte layers of capacitors C1 to C3 were formed only by chemical polymerization.
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Abstract
Disclosed is a solid electrolytic capacitor (100) that comprises: a positive electrode-side member (11) which comprises a positive electrode body (11a) that has a porous surface, and a dielectric layer (11b) that is formed on the porous surface; and a solid electrolyte layer (15). The positive electrode-side member (11) has a porous part (11p) in the surface. The solid electrolyte layer (15) comprises: a first solid electrolyte layer (15a) which is formed on the dielectric layer (11b) and contains a first conductive polymer; and a second solid electrolyte layer (15b) which is formed on the first solid electrolyte layer (15a) and contains a second conductive polymer. The first solid electrolyte layer (15a) is formed using a dispersion liquid in which particles of the first conductive polymer are dispersed. The second solid electrolyte layer (15b) contains an oxidant and/or a residue of an oxidant. The average particle diameter of the above-described particles is smaller than the average pore diameter of the porous part (11p). The ratio σ1/σ2 of the conductivity σ1 of the first solid electrolyte layer (15a) to the conductivity σ2 of the second solid electrolyte layer (15b) is 0.1 or less.
Description
本開示は、固体電解コンデンサおよびその製造方法に関する。
This disclosure relates to a solid electrolytic capacitor and a method for manufacturing the same.
固体電解コンデンサは、誘電体層上に形成された固体電解質層を含む。従来から、様々な固体電解質層およびその形成方法が提案されてきた。
A solid electrolytic capacitor includes a solid electrolyte layer formed on a dielectric layer. Various solid electrolyte layers and methods for forming them have been proposed.
特許文献1(特開2001-102255号公報)の請求項1には、「陽極導出線をその一端部が表出するように埋設したタンタル粉末の成形体を焼結した陽極体に、誘電体酸化皮膜層と、ポリスチレンスルホン酸およびその誘導体からなる導電性高分子を含有する層と、複素環式モノマを含有する溶液と酸化剤を含有する溶液とを個々に含浸又は複素環式モノマと酸化剤とを含有する混合液を含浸することにより形成された化学重合性導電性高分子層を積層して設けたタンタル固体電解コンデンサ」が記載されている。
Patent document 1 (JP Patent Publication 2001-102255 A) describes claim 1 of a tantalum solid electrolytic capacitor in which "an anode body is formed by sintering a compact of tantalum powder in which an anode lead wire is embedded with one end exposed, and is laminated with a dielectric oxide film layer, a layer containing a conductive polymer made of polystyrene sulfonic acid and its derivatives, and a chemically polymerizable conductive polymer layer formed by impregnating the anode body with a solution containing a heterocyclic monomer and a solution containing an oxidizer individually, or with a mixed liquid containing a heterocyclic monomer and an oxidizer."
特許文献2(特開2003-100561号公報)の請求項1には、「誘電体酸化皮膜層を形成した陽極箔とエッチング処理あるいはエッチング後化成処理された陰極箔とをその間にセパレータを介在させて巻回することによりコンデンサ素子を形成する工程と、このコンデンサ素子に導電性高分子の微粒子を分散させた導電性高分子分散水溶液を含浸させて第1の固体電解質層を形成する工程と、この第1の固体電解質層の表面に複素環式モノマを含有する溶液と酸化剤を含有する溶液を個々に含浸または複素環式モノマと酸化剤を含有する混合溶液を含浸することにより第2の固体電解質層を形成する工程とを具備した固体電解コンデンサの製造方法」が記載されている。
Patent document 2 (JP Patent Publication 2003-100561 A) describes claim 1 of a solid electrolytic capacitor comprising the steps of: forming a capacitor element by winding an anode foil having a dielectric oxide film layer formed thereon and a cathode foil that has been etched or chemically treated after etching, with a separator between them; forming a first solid electrolyte layer by impregnating the capacitor element with an aqueous solution of a conductive polymer in which fine particles of a conductive polymer are dispersed; and forming a second solid electrolyte layer by impregnating the surface of the first solid electrolyte layer with a solution containing a heterocyclic monomer and a solution containing an oxidizer individually, or with a mixed solution containing a heterocyclic monomer and an oxidizer.
特許文献3(特開2008-258307号公報)の請求項1には、「表面に複数の孔を有する陽極体と、該陽極体の表面に形成された誘電体皮膜と、該誘電体皮膜上に形成された陰極体とを有するコンデンサ素子を備えた電解コンデンサであって、前記陰極体は、導電性固体層を含有し、前記導電性固体層は、導電性固体の粒子および/またはその凝集体と溶媒とを含む分散体を用いて形成される、前記導電性固体の粒子および/またはその凝集体を含む層であり、前記分散体に含有される導電性固体の粒子および/またはその凝集体は、動的レーザ光散乱法による粒径分布測定において、下記式(1)を満足する第1の粒径分布ピークと第2の粒径分布ピークとを有することを特徴とする電解コンデンサ。
μ1>μ2 (1)
[式(1)中、μ1、μ2は、それぞれ第1の粒径分布ピーク、第2の粒径分布ピークの平均粒径を表す。]」が記載されている。 Claim 1 of Patent Document 3 (JP 2008-258307 A) describes an electrolytic capacitor including a capacitor element having an anode body having a plurality of holes on its surface, a dielectric film formed on the surface of the anode body, and a cathode body formed on the dielectric film, the cathode body including a conductive solid layer, the conductive solid layer being a layer including conductive solid particles and/or aggregates thereof formed using a dispersion including conductive solid particles and/or aggregates thereof and a solvent, the conductive solid particles and/or aggregates thereof contained in the dispersion having a first particle size distribution peak and a second particle size distribution peak satisfying the following formula (1) in particle size distribution measurement by a dynamic laser light scattering method.
μ1>μ2 (1)
[In formula (1), μ1 and μ2 represent the average particle diameters of the first and second particle diameter distribution peaks, respectively.]" is described.
μ1>μ2 (1)
[式(1)中、μ1、μ2は、それぞれ第1の粒径分布ピーク、第2の粒径分布ピークの平均粒径を表す。]」が記載されている。 Claim 1 of Patent Document 3 (JP 2008-258307 A) describes an electrolytic capacitor including a capacitor element having an anode body having a plurality of holes on its surface, a dielectric film formed on the surface of the anode body, and a cathode body formed on the dielectric film, the cathode body including a conductive solid layer, the conductive solid layer being a layer including conductive solid particles and/or aggregates thereof formed using a dispersion including conductive solid particles and/or aggregates thereof and a solvent, the conductive solid particles and/or aggregates thereof contained in the dispersion having a first particle size distribution peak and a second particle size distribution peak satisfying the following formula (1) in particle size distribution measurement by a dynamic laser light scattering method.
μ1>μ2 (1)
[In formula (1), μ1 and μ2 represent the average particle diameters of the first and second particle diameter distribution peaks, respectively.]" is described.
特許文献4(国際公開第2022/220235号)の請求項1には、「陽極体と、前記陽極体を覆う誘電体層と、前記誘導体層を覆う第1固体電解質層と、前記第1固体電解質層を覆う第2固体電解質層と、備え、前記第1固体電解質層は、ポリチオフェンを基本骨格とする第1導電性高分子を含み、前記第2固体電解質層は、ポリピロールを基本骨格とする第2導電性高分子を含み、前記第1固体電解質層の導電率は、2S/cm以下である、電解コンデンサ」が記載されている。
Claim 1 of Patent Document 4 (WO 2022/220235) describes an "electrolytic capacitor comprising an anode body, a dielectric layer covering the anode body, a first solid electrolyte layer covering the dielectric layer, and a second solid electrolyte layer covering the first solid electrolyte layer, the first solid electrolyte layer including a first conductive polymer having a polythiophene skeleton, the second solid electrolyte layer including a second conductive polymer having a polypyrrole skeleton, and the conductivity of the first solid electrolyte layer being 2 S/cm or less."
陽極体の表面の多孔質部には、微細な細孔(ピット)が存在する。従来の製造方法では、細孔の深部にまで充分に固体電解質層を形成することが難しかった。本開示の目的の1つは、従来の固体電解コンデンサおよびその製造方法の問題点を改善し、特性がより高い固体電解コンデンサを提供することである。
The porous portion of the surface of the anode body has minute pores (pits). With conventional manufacturing methods, it has been difficult to form a solid electrolyte layer deep within the pores. One of the purposes of this disclosure is to improve the problems with conventional solid electrolytic capacitors and their manufacturing methods, and to provide a solid electrolytic capacitor with superior characteristics.
本開示の一局面は、固体電解コンデンサに関する。当該電解コンデンサは、多孔質表面を有する陽極体と前記多孔質表面に形成された誘電体層とを含む陽極側部材と、固体電解質層とを含み、前記陽極側部材は、前記陽極体と前記誘電体層とによって形成された多孔質部を表面に有し、前記固体電解質層は、前記誘電体層上に形成され且つ第1の導電性高分子を含有する第1の固体電解質層と、前記第1の固体電解質層上に形成され且つ第2の導電性高分子を含有する第2の固体電解質層とを含み、前記第1の固体電解質層は、前記第1の導電性高分子の粒子が分散された分散液を用いて形成された層であり、前記第2の固体電解質層は、酸化剤および/または前記酸化剤の残渣を含み、前記粒子の平均粒径は、前記多孔質部の平均細孔径よりも小さく、前記第2の固体電解質層の導電率σ2に対する前記第1の固体電解質層の導電率σ1の比σ1/σ2は0.1以下である。
One aspect of the present disclosure relates to a solid electrolytic capacitor. The electrolytic capacitor includes an anode-side member including an anode body having a porous surface and a dielectric layer formed on the porous surface, and a solid electrolyte layer, the anode-side member having a porous portion formed on the surface by the anode body and the dielectric layer, the solid electrolyte layer includes a first solid electrolyte layer formed on the dielectric layer and containing a first conductive polymer, and a second solid electrolyte layer formed on the first solid electrolyte layer and containing a second conductive polymer, the first solid electrolyte layer is a layer formed using a dispersion liquid in which particles of the first conductive polymer are dispersed, the second solid electrolyte layer contains an oxidizing agent and/or a residue of the oxidizing agent, the average particle size of the particles is smaller than the average pore size of the porous portion, and the ratio σ1/σ2 of the conductivity σ1 of the first solid electrolyte layer to the conductivity σ2 of the second solid electrolyte layer is 0.1 or less.
本開示の他の一局面は、固体電解コンデンサの製造方法に関する。当該製造方法は、多孔質表面を有する陽極体と前記多孔質表面に形成された誘電体層とを含む陽極側部材を備える固体電解コンデンサの製造方法であって、前記陽極側部材は、前記陽極体と前記誘電体層とによって形成された多孔質部を表面に有し、前記製造方法は、第1の導電性高分子の粒子が分散された分散液を前記多孔質部に配置し、配置された前記分散液を乾燥させることによって、前記誘電体層上に前記第1の導電性高分子を含む第1の固体電解質層を形成する工程(i)と、酸化剤を含む重合液を用いた化学重合によって前記第1の固体電解質層上に第2の導電性高分子を形成し、それによって前記第2の導電性高分子を含む第2の固体電解質層を形成する工程(ii)とを含み、前記粒子の平均粒径は、前記多孔質部の平均細孔径よりも小さく、前記第2の固体電解質層の導電率σ2に対する前記第1の固体電解質層の導電率σ1の比σ1/σ2は0.1以下である。
Another aspect of the present disclosure relates to a method for manufacturing a solid electrolytic capacitor. The manufacturing method is a method for manufacturing a solid electrolytic capacitor having an anode side member including an anode body having a porous surface and a dielectric layer formed on the porous surface, the anode side member having a porous portion formed by the anode body and the dielectric layer on the surface, the manufacturing method includes a step (i) of forming a first solid electrolyte layer including the first conductive polymer on the dielectric layer by disposing a dispersion liquid in which particles of a first conductive polymer are dispersed in the porous portion and drying the disposed dispersion liquid, and a step (ii) of forming a second conductive polymer on the first solid electrolyte layer by chemical polymerization using a polymerization liquid including an oxidizing agent, thereby forming a second solid electrolyte layer including the second conductive polymer, the average particle size of the particles being smaller than the average pore size of the porous portion, and the ratio σ1/σ2 of the conductivity σ1 of the first solid electrolyte layer to the conductivity σ2 of the second solid electrolyte layer being 0.1 or less.
本開示によれば、高い特性を有する固体電解コンデンサを得ることが可能である。
本発明の新規な特徴を添付の請求の範囲に記述するが、本発明は、構成および内容の両方に関し、本発明の他の目的および特徴と併せ、図面を照合した以下の詳細な説明によりさらによく理解されるであろう。 According to the present disclosure, it is possible to obtain a solid electrolytic capacitor having excellent characteristics.
The novel features of the present invention are set forth in the appended claims, but the present invention, both in terms of structure and content, together with other objects and features of the present invention, will be better understood from the following detailed description taken in conjunction with the drawings.
本発明の新規な特徴を添付の請求の範囲に記述するが、本発明は、構成および内容の両方に関し、本発明の他の目的および特徴と併せ、図面を照合した以下の詳細な説明によりさらによく理解されるであろう。 According to the present disclosure, it is possible to obtain a solid electrolytic capacitor having excellent characteristics.
The novel features of the present invention are set forth in the appended claims, but the present invention, both in terms of structure and content, together with other objects and features of the present invention, will be better understood from the following detailed description taken in conjunction with the drawings.
以下では、本開示に係る実施形態について例を挙げて説明するが、本開示は以下で説明する例に限定されない。以下の説明では、具体的な数値や材料を例示する場合があるが、本開示の効果が得られる限り、他の数値や他の材料を適用してもよい。この明細書において、「数値A~数値B」という記載は、数値Aおよび数値Bを含み、「数値A以上で数値B以下」と読み替えることが可能である。以下の説明において、特定の物性や条件などに関する数値の下限と上限とを例示した場合、下限が上限以上とならない限り、例示した下限のいずれかと例示した上限のいずれかとを任意に組み合わせることができる。以下の説明において、構成要素の例を列挙する場合、特に記載がない限り、列挙された例のうちの1つのみを用いてもよいし、列挙された例のうちの複数を併用してもよい。
Below, the embodiments of the present disclosure are described using examples, but the present disclosure is not limited to the examples described below. In the following description, specific numerical values and materials may be exemplified, but other numerical values and other materials may be applied as long as the effects of the present disclosure are obtained. In this specification, the expression "numerical value A to numerical value B" includes numerical value A and numerical value B and can be read as "numerical value A or more and numerical value B or less." In the following description, when a lower limit and an upper limit of a numerical value related to a specific physical property or condition are exemplified, any of the exemplified lower limits and any of the exemplified upper limits can be arbitrarily combined, as long as the lower limit is not equal to or greater than the upper limit. In the following description, when examples of components are listed, only one of the listed examples may be used, or multiple of the listed examples may be used in combination, unless otherwise specified.
(電解コンデンサ)
本実施形態に係る固体電解コンデンサを、以下では固体電解コンデンサ(S)と称する場合がある。固体電解コンデンサ(S)は、多孔質表面を有する陽極体と多孔質表面に形成された誘電体層とを含む陽極側部材と、固体電解質層とを含む。陽極側部材は、陽極体と誘電体層とによって形成された多孔質部を表面に有する。固体電解質層は、誘電体層上に形成され且つ第1の導電性高分子を含有する第1の固体電解質層と、第1の固体電解質層上に形成され且つ第2の導電性高分子を含有する第2の固体電解質層とを含む。第1の固体電解質層は、第1の導電性高分子の粒子が分散された分散液を用いて形成された層である。当該粒子を以下では、「粒子(P)」と称する場合がある。第2の固体電解質層は、酸化剤および/または酸化剤の残渣を含む。すなわち、第2の固体電解質層は、酸化剤および酸化剤の残渣の少なくとも一方を含む。粒子(P)の平均粒径Dpは、多孔質部の平均細孔径Spよりも小さい。第2の固体電解質層の導電率σ2に対する第1の固体電解質層の導電率σ1の比σ1/σ2は0.1以下である。 (Electrolytic capacitor)
The solid electrolytic capacitor according to the present embodiment may be referred to as a solid electrolytic capacitor (S) below. The solid electrolytic capacitor (S) includes an anode-side member including an anode body having a porous surface and a dielectric layer formed on the porous surface, and a solid electrolyte layer. The anode-side member has a porous portion formed by the anode body and the dielectric layer on its surface. The solid electrolyte layer includes a first solid electrolyte layer formed on the dielectric layer and containing a first conductive polymer, and a second solid electrolyte layer formed on the first solid electrolyte layer and containing a second conductive polymer. The first solid electrolyte layer is a layer formed using a dispersion liquid in which particles of the first conductive polymer are dispersed. The particles may be referred to as "particles (P)" below. The second solid electrolyte layer includes an oxidizing agent and/or a residue of the oxidizing agent. That is, the second solid electrolyte layer includes at least one of an oxidizing agent and a residue of the oxidizing agent. The average particle diameter Dp of the particles (P) is smaller than the average pore diameter Sp of the porous portion. The ratio σ1/σ2 of the electrical conductivity σ1 of the first solid electrolyte layer to the electrical conductivity σ2 of the second solid electrolyte layer is 0.1 or less.
本実施形態に係る固体電解コンデンサを、以下では固体電解コンデンサ(S)と称する場合がある。固体電解コンデンサ(S)は、多孔質表面を有する陽極体と多孔質表面に形成された誘電体層とを含む陽極側部材と、固体電解質層とを含む。陽極側部材は、陽極体と誘電体層とによって形成された多孔質部を表面に有する。固体電解質層は、誘電体層上に形成され且つ第1の導電性高分子を含有する第1の固体電解質層と、第1の固体電解質層上に形成され且つ第2の導電性高分子を含有する第2の固体電解質層とを含む。第1の固体電解質層は、第1の導電性高分子の粒子が分散された分散液を用いて形成された層である。当該粒子を以下では、「粒子(P)」と称する場合がある。第2の固体電解質層は、酸化剤および/または酸化剤の残渣を含む。すなわち、第2の固体電解質層は、酸化剤および酸化剤の残渣の少なくとも一方を含む。粒子(P)の平均粒径Dpは、多孔質部の平均細孔径Spよりも小さい。第2の固体電解質層の導電率σ2に対する第1の固体電解質層の導電率σ1の比σ1/σ2は0.1以下である。 (Electrolytic capacitor)
The solid electrolytic capacitor according to the present embodiment may be referred to as a solid electrolytic capacitor (S) below. The solid electrolytic capacitor (S) includes an anode-side member including an anode body having a porous surface and a dielectric layer formed on the porous surface, and a solid electrolyte layer. The anode-side member has a porous portion formed by the anode body and the dielectric layer on its surface. The solid electrolyte layer includes a first solid electrolyte layer formed on the dielectric layer and containing a first conductive polymer, and a second solid electrolyte layer formed on the first solid electrolyte layer and containing a second conductive polymer. The first solid electrolyte layer is a layer formed using a dispersion liquid in which particles of the first conductive polymer are dispersed. The particles may be referred to as "particles (P)" below. The second solid electrolyte layer includes an oxidizing agent and/or a residue of the oxidizing agent. That is, the second solid electrolyte layer includes at least one of an oxidizing agent and a residue of the oxidizing agent. The average particle diameter Dp of the particles (P) is smaller than the average pore diameter Sp of the porous portion. The ratio σ1/σ2 of the electrical conductivity σ1 of the first solid electrolyte layer to the electrical conductivity σ2 of the second solid electrolyte layer is 0.1 or less.
固体電解コンデンサの特性向上(低ESR、高信頼性など)を図るために、重合液中の酸化剤の濃度を高めていくと、重合液の粘度が上昇していく。そのため、化学重合では、多孔質部の細孔の深部に充分な固体電解質を形成することは難しい。固体電解コンデンサ(S)の第1の固体電解質層は、多孔質部の平均細孔径Spよりも平均粒径Dpが小さい粒子(P)の分散液を用いて形成されるため、多孔質部の細孔に充分な固体電解質層を形成できる。その後、酸化剤の濃度が高い重合液を用いた化学重合で電解質層を形成できる。その結果、容量引き出し性が向上するとともに、低い等価直列抵抗(ESR)を実現できる。さらに、固体電解コンデンサ(S)では、第1の固体電解質層を形成してから第2の固体電解質層を化学重合によって形成する。そのため、第2の固体電解質層を形成する際に用いられる重合液が誘電体層に接触することを抑制できる。その結果、化学重合の重合液に含まれる物質(高沸点溶媒、酸化剤、酸化剤の残渣など)によって誘電体層が損傷することを抑制できる。その結果、酸化剤や酸化剤の残渣による、初期特性および長期特性の低下を抑制できる。酸化剤として室温(25℃)で固体のものを用いた重合液は、粘度が高まる恐れがある。そのため、室温で固体である酸化剤を用いて化学重合を行う場合、本開示による効果が特に期待される。
In order to improve the characteristics of the solid electrolytic capacitor (low ESR, high reliability, etc.), if the concentration of the oxidizing agent in the polymerization solution is increased, the viscosity of the polymerization solution will increase. Therefore, it is difficult to form a sufficient solid electrolyte deep in the pores of the porous part by chemical polymerization. The first solid electrolyte layer of the solid electrolytic capacitor (S) is formed using a dispersion of particles (P) whose average particle size Dp is smaller than the average pore size Sp of the porous part, so that a sufficient solid electrolyte layer can be formed in the pores of the porous part. The electrolyte layer can then be formed by chemical polymerization using a polymerization solution with a high concentration of oxidizing agent. As a result, the capacity extraction property is improved and a low equivalent series resistance (ESR) can be achieved. Furthermore, in the solid electrolytic capacitor (S), the first solid electrolyte layer is formed and then the second solid electrolyte layer is formed by chemical polymerization. Therefore, it is possible to prevent the polymerization solution used in forming the second solid electrolyte layer from coming into contact with the dielectric layer. As a result, it is possible to prevent the dielectric layer from being damaged by substances (high boiling point solvent, oxidizing agent, oxidizing agent residue, etc.) contained in the polymerization solution of the chemical polymerization. As a result, it is possible to suppress the deterioration of initial and long-term properties due to the oxidizing agent or oxidizing agent residue. A polymerization liquid using an oxidizing agent that is solid at room temperature (25°C) may have an increased viscosity. Therefore, the effects of the present disclosure are particularly expected when chemical polymerization is performed using an oxidizing agent that is solid at room temperature.
さらに、固体電解コンデンサ(S)では、第2の固体電解質層の導電率σ2に対する第1の固体電解質層の導電率σ1の比σ1/σ2が0.1以下である。この構成によれば、誘電体層の欠損が生じたときでも、欠損が生じた部分の第1の固体電解質層が先に絶縁化されやすい。そのため、リーク電流を低減することができる。その結果、信頼性が高い固体電解コンデンサ(S)が得られる。固体電解コンデンサ(S)は電解液を含まないため、誘電体層の自己修復性が低い。そのため、誘電体層の欠損に対する対策が特に重要になる。
Furthermore, in the solid electrolytic capacitor (S), the ratio σ1/σ2 of the conductivity σ1 of the first solid electrolyte layer to the conductivity σ2 of the second solid electrolyte layer is 0.1 or less. With this configuration, even when a defect occurs in the dielectric layer, the first solid electrolyte layer in the portion where the defect occurs is likely to be insulated first. Therefore, it is possible to reduce leakage current. As a result, a highly reliable solid electrolytic capacitor (S) is obtained. Because the solid electrolytic capacitor (S) does not contain an electrolytic solution, the self-repairing ability of the dielectric layer is low. Therefore, measures against defects in the dielectric layer are particularly important.
分散液のみを用いて固体電解質層を形成する場合と比較して、第1の固体電解質層上に化学重合によって第2の固体電解質層を形成することは、少ない処理回数でより多くの固体電解質を形成できる点で好ましい。
Compared to forming a solid electrolyte layer using only a dispersion liquid, forming a second solid electrolyte layer on a first solid electrolyte layer by chemical polymerization is preferable because it allows more solid electrolyte to be formed with fewer treatments.
粒子(P)の平均粒径Dpは、体積基準の粒度分布において累積体積が50%になるメジアン径(D50)である。平均粒径Dpは、レーザ回折/散乱式粒度分布測定装置を用いて求められる。
The average particle size Dp of the particles (P) is the median diameter (D50) at which the cumulative volume is 50% in the volume-based particle size distribution. The average particle size Dp is determined using a laser diffraction/scattering particle size distribution measuring device.
多孔質部の平均細孔径Spは、水銀ポロシメータを用いて多孔質部の細孔径分布を測定することによって求められる。具体的には、測定によって得られる細孔分布曲線(縦軸:log微分細孔容積、横軸:細孔径)に現れるピーク(ピークが複数存在する場合、最大ピーク)の頂点に対応する細孔径(モード径)を平均細孔径Spとして求める。測定装置には、例えば、マイクロメリティックス社製のAutoPore Vシリーズが用いられる。
The average pore diameter Sp of the porous portion is determined by measuring the pore diameter distribution of the porous portion using a mercury porosimeter. Specifically, the pore diameter (mode diameter) corresponding to the apex of the peak (maximum peak if multiple peaks exist) that appears on the pore distribution curve (vertical axis: log differential pore volume, horizontal axis: pore diameter) obtained by measurement is determined as the average pore diameter Sp. For example, the AutoPore V series manufactured by Micromeritics is used as the measuring device.
多孔質部の平均細孔径Spに対する粒子(P)の平均粒径Dpの比Dp/Spは、0.1以上、0.14以上、または0.2以上であってもよい。比Dp/Spは、1未満であり、0.9以下、または0.8以下であってもよい。
The ratio Dp/Sp of the average particle size Dp of the particles (P) to the average pore size Sp of the porous portion may be 0.1 or more, 0.14 or more, or 0.2 or more. The ratio Dp/Sp may be less than 1, 0.9 or less, or 0.8 or less.
多孔質部の化成後の平均細孔径Spは、50nm以上、100nm以上、または150nm以上であってもよく、300nm以下、または200nm以下であってもよい。
The average pore diameter Sp of the porous portion after chemical conversion may be 50 nm or more, 100 nm or more, or 150 nm or more, and may be 300 nm or less, or 200 nm or less.
粒子(P)の平均粒径Dpは、第1の導電性高分子を合成する際の条件によって制御できる。現在、様々な平均粒径Dpを有する粒子(P)を市場で入手することが可能であるため、それらを用いることが可能である。
The average particle size Dp of the particles (P) can be controlled by the conditions for synthesizing the first conductive polymer. Currently, particles (P) having various average particle sizes Dp are available on the market, so they can be used.
多孔質部の平均細孔径Spは、誘電体層を形成する前の金属箔のエッチング条件、および、誘電体層を形成する際の化成処理の条件などによって制御できる。例えば、交流エッチング法を用いることによって、エッチングによって形成される細孔の径を小さくすることが可能である。また、化成電圧を高くすることによって、誘電体層を厚くすることができ、その結果、平均細孔径Spを小さくすることが可能である。
The average pore diameter Sp of the porous portion can be controlled by the etching conditions of the metal foil before forming the dielectric layer, and the conditions of the chemical conversion treatment when forming the dielectric layer. For example, by using an AC etching method, it is possible to reduce the diameter of the pores formed by etching. In addition, by increasing the chemical conversion voltage, the dielectric layer can be made thicker, and as a result, the average pore diameter Sp can be reduced.
第1の固体電解質層は、多孔質部の細孔を埋めるように形成されていてもよい。あるいは、第2の固体電解質層が、多孔質部の細孔の内部に入り込んでいてもよい。ただし、誘電体層と第2の固体電解質層との間には、第1の固体電解質層が配置されている。
The first solid electrolyte layer may be formed so as to fill the pores of the porous portion. Alternatively, the second solid electrolyte layer may penetrate into the pores of the porous portion. However, the first solid electrolyte layer is disposed between the dielectric layer and the second solid electrolyte layer.
第2の固体電解質層の導電率σ2に対する第1の固体電解質層の導電率σ1の比σ1/σ2は、0.1(3/30)以下であり、1/30以下(0.03以下)であってもよい。比σ1/σ2は、0.001/30以上、0.001/60以上、または0.01/30以上であってもよい。比σ1/σ2は、0.001/60~1/30の範囲(例えば0.001/60~1/30の範囲)にあってもよい。
The ratio σ1/σ2 of the conductivity σ1 of the first solid electrolyte layer to the conductivity σ2 of the second solid electrolyte layer is 0.1 (3/30) or less, and may be 1/30 or less (0.03 or less). The ratio σ1/σ2 may be 0.001/30 or more, 0.001/60 or more, or 0.01/30 or more. The ratio σ1/σ2 may be in the range of 0.001/60 to 1/30 (e.g., in the range of 0.001/60 to 1/30).
固体電解コンデンサ(S)は、セパレータと陰極箔とを含んでもよい。陽極側部材(誘電体層が形成された陽極箔)とセパレータと陰極箔とは、陽極側部材と陰極箔との間にセパレータが配置されるように巻回されていてもよい。すなわち、固体電解コンデンサ(S)は、陽極側部材とセパレータと陰極箔との巻回体を含んでもよい。
The solid electrolytic capacitor (S) may include a separator and a cathode foil. The anode side member (anode foil with a dielectric layer formed thereon), the separator, and the cathode foil may be wound such that the separator is disposed between the anode side member and the cathode foil. That is, the solid electrolytic capacitor (S) may include a wound body of the anode side member, the separator, and the cathode foil.
定格電圧が低くなると導電性高分子を絶縁化するためのジュール熱が小さくなる。そのため、使用する定格電圧が低くなる場合(例えば、定格電圧が50V以下の場合)には、第1の固体電解質層の導電率σ1は、1S/cm以下であってもよい。この構成によれば、リーク電流を抑制する機能が高まる。第1の固体電解質層の導電率σ1は、0.8S/cm以下であってもよい。第1の固体電解質層の厚さは非常に薄くESRに影響を及ぼさないため、第1の固体電解質層の導電率σ1は、0.001S/cm以上であればよい。第2の固体電解質層は、導電性高分子を絶縁化させる機能を持つ必要がないため、導電率σ2は、1S/cm以上、または10S/cm以上が好ましく、30S/cmがさらに好ましい。であってもよい。導電率σ2は、200S/cm以下であってもよく、150S/cm以下であってもよい。
When the rated voltage is lower, the Joule heat for insulating the conductive polymer is smaller. Therefore, when the rated voltage used is lower (for example, when the rated voltage is 50 V or less), the conductivity σ1 of the first solid electrolyte layer may be 1 S/cm or less. With this configuration, the function of suppressing leakage current is improved. The conductivity σ1 of the first solid electrolyte layer may be 0.8 S/cm or less. Since the thickness of the first solid electrolyte layer is very thin and does not affect the ESR, the conductivity σ1 of the first solid electrolyte layer may be 0.001 S/cm or more. Since the second solid electrolyte layer does not need to have the function of insulating the conductive polymer, the conductivity σ2 is preferably 1 S/cm or more, or 10 S/cm or more, and more preferably 30 S/cm. may be. The conductivity σ2 may be 200 S/cm or less, or 150 S/cm or less.
比σ1/σ2は、第2の固体電解質層を形成する際の化学重合において酸化剤とモノマとの配合比を変えたり、重合液中の成分の量を変えたりすることによって制御してもよい。あるいは、比σ1/σ2は、各固体電解質層における導電性高分子の量を変えることによって制御してもよい。例えば、固体電解質層に含まれる導電性高分子の量を増やすことによってその層の導電率を高めることが可能である。また、固体電解質層を形成する際に導電性を高める添加剤を添加することによって、当該固体電解質層の導電率を高めることが可能である。そのような添加剤の例には、アルコール類(特に、多価アルコール、糖アルコール類)、塩基成分などが含まれる。
The ratio σ1/σ2 may be controlled by changing the compounding ratio of the oxidizing agent and the monomer in the chemical polymerization when forming the second solid electrolyte layer, or by changing the amount of the components in the polymerization solution. Alternatively, the ratio σ1/σ2 may be controlled by changing the amount of conductive polymer in each solid electrolyte layer. For example, the conductivity of the solid electrolyte layer can be increased by increasing the amount of conductive polymer contained in the solid electrolyte layer. Also, the conductivity of the solid electrolyte layer can be increased by adding an additive that increases the conductivity when forming the solid electrolyte layer. Examples of such additives include alcohols (particularly polyhydric alcohols and sugar alcohols), base components, etc.
導電率σ1は、第1の固体電解質層を形成する条件と同じ条件で平らな絶縁性基板上に固体電解質層を形成し、その固体電解質層の導電率を測定することによって求められる。同様に、導電率σ2は、第2の固体電解質層を形成する条件と同じ条件で平らな絶縁性基板上に固体電解質層を形成し、その固体電解質層の導電率を測定することによって求められる。
The electrical conductivity σ1 is determined by forming a solid electrolyte layer on a flat insulating substrate under the same conditions as those for forming the first solid electrolyte layer, and measuring the electrical conductivity of the solid electrolyte layer. Similarly, the electrical conductivity σ2 is determined by forming a solid electrolyte layer on a flat insulating substrate under the same conditions as those for forming the second solid electrolyte layer, and measuring the electrical conductivity of the solid electrolyte layer.
第1の固体電解質層の平均厚さT1に対する第2の固体電解質層の平均厚さT2の比T2/T1は、10以上、または20以上であってもよく、400以下、または600以下であってもよい。比T2/T1は、20~400の範囲にあることが好ましい。この構成によれば、第1の固体電解質層が絶縁化しやすくなる。また、第1の固体電解質層の導電率を下げたときに、固体電解コンデンサ(S)のESRが上昇することを抑制できる。第1の固体電解質層の平均厚さT1は、50nm以上、または100nm以上であってもよく、2000nm以下、または4000nm以下であってもよい。
The ratio T2/T1 of the average thickness T2 of the second solid electrolyte layer to the average thickness T1 of the first solid electrolyte layer may be 10 or more, or 20 or more, and may be 400 or less, or 600 or less. The ratio T2/T1 is preferably in the range of 20 to 400. With this configuration, the first solid electrolyte layer is more likely to be insulated. In addition, when the conductivity of the first solid electrolyte layer is reduced, an increase in the ESR of the solid electrolytic capacitor (S) can be suppressed. The average thickness T1 of the first solid electrolyte layer may be 50 nm or more, or 100 nm or more, and may be 2000 nm or less, or 4000 nm or less.
平均厚さT1は、以下の手順によって測定できる(平均厚さT2についても同様である)。まず、対象となるコンデンサを樹脂で固める。次に、樹脂で固められたコンデンサの表面をイオンミリングなどで均一に研磨する。次に、露出した表面の画像を、走査電子顕微鏡(SEM)などで取得する。次に、画像において、第1の固体電解質層の任意の10点を選択し、その部分の厚さを求める。求められた10点の厚さを算術平均することによって、平均厚さT1が求められる。平均厚さT2も、同様の方法によって求められる。なお、第1の固体電解質層と第2の固体電解質層との境界は、画像から判定することが可能である。例えば、通常、第1の固体電解質層の表面が比較的滑らかであるのに対して、化学重合で形成される第2の固体電解質層は比較的粗い層である。そのため、固体電解質層の断面を観察することによって、第1の固体電解質層と第2の固体電解質層との境界を判定することが可能である。また、上述した画像を観察することによって、細孔への固体電解質層の充填の状況などを知ることができる。
The average thickness T1 can be measured by the following procedure (the same applies to the average thickness T2). First, the target capacitor is solidified with resin. Next, the surface of the resin-solidified capacitor is uniformly polished by ion milling or the like. Next, an image of the exposed surface is obtained by a scanning electron microscope (SEM) or the like. Next, 10 arbitrary points of the first solid electrolyte layer are selected in the image, and the thickness of each part is obtained. The average thickness T1 is obtained by arithmetically averaging the thicknesses of the 10 points obtained. The average thickness T2 is also obtained by a similar method. Note that the boundary between the first solid electrolyte layer and the second solid electrolyte layer can be determined from the image. For example, the surface of the first solid electrolyte layer is usually relatively smooth, whereas the second solid electrolyte layer formed by chemical polymerization is a relatively rough layer. Therefore, it is possible to determine the boundary between the first solid electrolyte layer and the second solid electrolyte layer by observing the cross section of the solid electrolyte layer. Also, by observing the above-mentioned image, it is possible to know the state of filling the pores with the solid electrolyte layer.
(固体電解コンデンサの製造方法)
本実施形態に係る製造方法を以下に説明する。当該製造方法を以下では、「製造方法(M)」と称する場合がある。製造方法(M)によれば、固体電解コンデンサ(S)を製造できる。固体電解コンデンサ(S)について説明した事項は、製造方法(M)に適用できるため、重複する説明を省略する場合がある。製造方法(M)について説明した事項を、固体電解コンデンサ(S)に適用してもよい。 (Method of manufacturing a solid electrolytic capacitor)
The manufacturing method according to this embodiment will be described below. This manufacturing method may be referred to as "manufacturing method (M)" below. According to the manufacturing method (M), the solid electrolytic capacitor (S) can be manufactured. The matters described for the solid electrolytic capacitor (S) may be applied to the manufacturing method (M), and therefore, duplicated descriptions may be omitted. The matters described for the manufacturing method (M) may be applied to the solid electrolytic capacitor (S).
本実施形態に係る製造方法を以下に説明する。当該製造方法を以下では、「製造方法(M)」と称する場合がある。製造方法(M)によれば、固体電解コンデンサ(S)を製造できる。固体電解コンデンサ(S)について説明した事項は、製造方法(M)に適用できるため、重複する説明を省略する場合がある。製造方法(M)について説明した事項を、固体電解コンデンサ(S)に適用してもよい。 (Method of manufacturing a solid electrolytic capacitor)
The manufacturing method according to this embodiment will be described below. This manufacturing method may be referred to as "manufacturing method (M)" below. According to the manufacturing method (M), the solid electrolytic capacitor (S) can be manufactured. The matters described for the solid electrolytic capacitor (S) may be applied to the manufacturing method (M), and therefore, duplicated descriptions may be omitted. The matters described for the manufacturing method (M) may be applied to the solid electrolytic capacitor (S).
製造方法(M)は、多孔質表面を有する陽極体と多孔質表面に形成された誘電体層とを含む陽極側部材を備える固体電解コンデンサの製造方法である。当該陽極側部材は、陽極体と誘電体層とによって形成された多孔質部を表面に有する。製造方法(M)は、第1の導電性高分子の粒子(P)が分散された分散液を多孔質部に配置し、配置された分散液を乾燥させることによって、誘電体層上に第1の導電性高分子を含む第1の固体電解質層を形成する工程(i)と、酸化剤を含む重合液を用いた化学重合によって第1の固体電解質層上に第2の導電性高分子を形成し、それによって第2の導電性高分子を含む第2の固体電解質層を形成する工程(ii)とを含む。粒子(P)の平均粒径Dpは、多孔質部の平均細孔径Spよりも小さい。第2の固体電解質層の導電率σ2に対する第1の固体電解質層の導電率σ1の比σ1/σ2は0.1以下である。
The manufacturing method (M) is a method for manufacturing a solid electrolytic capacitor having an anode side member including an anode body having a porous surface and a dielectric layer formed on the porous surface. The anode side member has a porous portion formed by the anode body and the dielectric layer on its surface. The manufacturing method (M) includes a step (i) of forming a first solid electrolyte layer including the first conductive polymer on the dielectric layer by disposing a dispersion liquid in which particles (P) of a first conductive polymer are dispersed in the porous portion and drying the disposed dispersion liquid, and a step (ii) of forming a second conductive polymer on the first solid electrolyte layer by chemical polymerization using a polymerization liquid including an oxidizing agent, thereby forming a second solid electrolyte layer including the second conductive polymer. The average particle diameter Dp of the particles (P) is smaller than the average pore diameter Sp of the porous portion. The ratio σ1/σ2 of the conductivity σ1 of the first solid electrolyte layer to the conductivity σ2 of the second solid electrolyte layer is 0.1 or less.
(工程(i))
工程(i)では、第1の導電性高分子の粒子(P)が分散された分散液を用いて第1の固体電解質層が形成される。分散液の分散媒には、水、有機溶媒(例えば低級アルコールなど)、およびそれらの混合液が含まれる。 (Step (i))
In step (i), the first solid electrolyte layer is formed using a dispersion liquid in which the first conductive polymer particles (P) are dispersed. The dispersion medium of the dispersion liquid includes water, an organic solvent (e.g., a lower alcohol, etc.), and a mixture thereof.
工程(i)では、第1の導電性高分子の粒子(P)が分散された分散液を用いて第1の固体電解質層が形成される。分散液の分散媒には、水、有機溶媒(例えば低級アルコールなど)、およびそれらの混合液が含まれる。 (Step (i))
In step (i), the first solid electrolyte layer is formed using a dispersion liquid in which the first conductive polymer particles (P) are dispersed. The dispersion medium of the dispersion liquid includes water, an organic solvent (e.g., a lower alcohol, etc.), and a mixture thereof.
粒子(P)の分散液を多孔質部に配置した後に配置した分散液を乾燥させることによって、第1の固体電解質層を形成できる。分散液の配置と乾燥とを繰り返すことによって、多孔質部に充填される第1の導電性高分子の量を増やすこと、および、第1の固体電解質層を厚くすることが可能である。
The first solid electrolyte layer can be formed by placing a dispersion of particles (P) in the porous portion and then drying the placed dispersion. By repeating the process of placing and drying the dispersion, it is possible to increase the amount of the first conductive polymer filled in the porous portion and to thicken the first solid electrolyte layer.
第1の導電性高分子の例には、ポリピロール、ポリチオフェン、ポリアニリン、およびこれらの誘導体などが含まれる。これらは、単独で用いてもよいし、複数種を組み合わせて用いてもよい。また、第1の導電性高分子は、2種以上のモノマの共重合体であってもよい。なお、第1の導電性高分子の誘導体とは、第1の導電性高分子を基本骨格とする高分子を意味する。例えば、ポリチオフェンの誘導体の例には、ポリ(3,4-エチレンジオキシチオフェン)などが含まれる。
Examples of the first conductive polymer include polypyrrole, polythiophene, polyaniline, and derivatives thereof. These may be used alone or in combination. The first conductive polymer may also be a copolymer of two or more types of monomers. Note that a derivative of the first conductive polymer refers to a polymer that has the first conductive polymer as its basic skeleton. For example, an example of a derivative of polythiophene includes poly(3,4-ethylenedioxythiophene).
第1の導電性高分子はドーパントを含んでいてもよい。ドーパントは、第1の導電性高分子に応じて選択でき、公知のドーパントを用いてもよい。ドーパントの例には、ナフタレンスルホン酸、p-トルエンスルホン酸、ポリスチレンスルホン酸、およびこれらの塩などが含まれる。一例の導電性高分子は、ポリスチレンスルホン酸(PSS)がドープされたポリ(3,4-エチレンジオキシチオフェン)(PEDOT)である。
The first conductive polymer may include a dopant. The dopant may be selected depending on the first conductive polymer, and known dopants may be used. Examples of dopants include naphthalenesulfonic acid, p-toluenesulfonic acid, polystyrenesulfonic acid, and salts thereof. One example of a conductive polymer is poly(3,4-ethylenedioxythiophene) (PEDOT) doped with polystyrenesulfonic acid (PSS).
第1の導電性高分子の分散液の濃度は、0.1質量%以上、0.5質量%以上、または1質量%以上であってもよく、5質量%以下、3質量%以下、または2質量%以下であってもよい。当該濃度を0.1~2質量%の範囲とすることによって、第1の導電性高分子を多孔質部の細孔の深部に配置しやすくなる。
The concentration of the dispersion of the first conductive polymer may be 0.1% by mass or more, 0.5% by mass or more, or 1% by mass or more, and may be 5% by mass or less, 3% by mass or less, or 2% by mass or less. By setting the concentration in the range of 0.1 to 2% by mass, it becomes easier to place the first conductive polymer deep in the pores of the porous portion.
(工程(ii))
工程(ii)では化学重合によって第2の導電性高分子が形成される。化学重合の条件(重合液の成分、温度など)は特に限定されず、公知の化学重合の条件を用いてもよい。工程(ii)は、第1の固体電解質層上に化学重合用の重合液を配置し、重合液中で重合を進行させることによって行うことができる。重合液は、第2の導電性高分子の前駆体、酸化剤、および液媒体を含む。重合液は、ドーパントを含んでもよい。重合液は、その他の添加剤を含んでもよい。 (Step (ii))
In step (ii), the second conductive polymer is formed by chemical polymerization. The conditions of the chemical polymerization (components of the polymerization liquid, temperature, etc.) are not particularly limited, and known chemical polymerization conditions may be used. Step (ii) can be performed by disposing a polymerization liquid for chemical polymerization on the first solid electrolyte layer and allowing polymerization to proceed in the polymerization liquid. The polymerization liquid includes a precursor of the second conductive polymer, an oxidizing agent, and a liquid medium. The polymerization liquid may include a dopant. The polymerization liquid may include other additives.
工程(ii)では化学重合によって第2の導電性高分子が形成される。化学重合の条件(重合液の成分、温度など)は特に限定されず、公知の化学重合の条件を用いてもよい。工程(ii)は、第1の固体電解質層上に化学重合用の重合液を配置し、重合液中で重合を進行させることによって行うことができる。重合液は、第2の導電性高分子の前駆体、酸化剤、および液媒体を含む。重合液は、ドーパントを含んでもよい。重合液は、その他の添加剤を含んでもよい。 (Step (ii))
In step (ii), the second conductive polymer is formed by chemical polymerization. The conditions of the chemical polymerization (components of the polymerization liquid, temperature, etc.) are not particularly limited, and known chemical polymerization conditions may be used. Step (ii) can be performed by disposing a polymerization liquid for chemical polymerization on the first solid electrolyte layer and allowing polymerization to proceed in the polymerization liquid. The polymerization liquid includes a precursor of the second conductive polymer, an oxidizing agent, and a liquid medium. The polymerization liquid may include a dopant. The polymerization liquid may include other additives.
なお、第2の導電性高分子の前駆体を含む液体と、酸化剤とを別々に第1の固体電解質層上に供給してもよい。その場合でも、第1の固体電解質層上に化学重合用の重合液が配置された状態となる。
In addition, the liquid containing the precursor of the second conductive polymer and the oxidizing agent may be supplied separately onto the first solid electrolyte layer. Even in this case, the polymerization liquid for chemical polymerization is placed on the first solid electrolyte layer.
第2の導電性高分子の前駆体は、形成される第2の導電性高分子に応じて選択される。前駆体の例には、第2の導電性高分子のモノマ、オリゴマー、プレポリマーなどが含まれる。前駆体は、一種を単独で用いてもよく、二種以上を組み合わせて用いてもよい。第2の導電性高分子の例には、ポリピロール、ポリチオフェン、ポリアニリン、およびこれらの誘導体などが含まれる。第2の導電性高分子のモノマの例には、ピロール、チオフェン、アニリン、およびそれらの誘導体などが含まれる。
The precursor of the second conductive polymer is selected according to the second conductive polymer to be formed. Examples of the precursor include a monomer, oligomer, prepolymer, etc. of the second conductive polymer. The precursor may be used alone or in combination of two or more types. Examples of the second conductive polymer include polypyrrole, polythiophene, polyaniline, and derivatives thereof. Examples of the monomer of the second conductive polymer include pyrrole, thiophene, aniline, and derivatives thereof.
酸化剤は、第2の導電性高分子の前駆体を重合するために用いられる。酸化剤の例には、硫酸塩、スルホン酸、およびその塩が含まれる。酸化剤は、一種を単独で用いてもよいし、二種以上を組み合わせて用いてもよい。
The oxidizing agent is used to polymerize the precursor of the second conductive polymer. Examples of the oxidizing agent include sulfates, sulfonic acids, and their salts. The oxidizing agent may be used alone or in combination of two or more kinds.
硫酸塩の例には、硫酸類(硫酸や過硫酸など)と金属との塩が含まれ、例えば、硫酸第二鉄、過硫酸ナトリウムなどが含まれる。塩を構成する金属の例には、アルカリ金属(ナトリウム、カリウムなど)、鉄、銅、クロム、亜鉛などが含まれる。スルホン酸またはその塩は、酸化剤としての機能に加え、ドーパントとしての機能も有する。スルホン酸またはその塩の例には、低分子スルホン酸またはその塩などが含まれる。それらの例については、ドーパントの例として後述する。
Examples of sulfates include salts of sulfates (such as sulfuric acid and persulfuric acid) with metals, such as ferric sulfate and sodium persulfate. Examples of metals that make up the salts include alkali metals (sodium, potassium, etc.), iron, copper, chromium, and zinc. Sulfonic acids or their salts function as dopants in addition to functioning as oxidizing agents. Examples of sulfonic acids or their salts include low molecular weight sulfonic acids or their salts. Examples of these will be described later as examples of dopants.
重合液に使用される液媒体の例には、水、有機媒体、およびこれらの混合物が含まれる。有機媒体としては、例えば、炭素数1~5の脂肪族アルコール、脂肪族ケトン(アセトンなど)、ニトリル(アセトニトリル、ベンゾニトリルなど)、アミド(N,N-ジメチルホルムアミドなど)、スルホキシド(ジメチルスルホキシドなど)などが含まれる。炭素数1~5の脂肪族アルコールの例には、脂肪族モノオール(メタノール、エタノール、プロパノール、ブタノールなど)、および脂肪族ポリオール(エチレングリコール、グリセリンなど)が含まれる。
Examples of liquid media used in the polymerization liquid include water, organic media, and mixtures thereof. Examples of organic media include aliphatic alcohols having 1 to 5 carbon atoms, aliphatic ketones (e.g., acetone), nitriles (e.g., acetonitrile, benzonitrile), amides (e.g., N,N-dimethylformamide), and sulfoxides (e.g., dimethyl sulfoxide). Examples of aliphatic alcohols having 1 to 5 carbon atoms include aliphatic monools (e.g., methanol, ethanol, propanol, butanol), and aliphatic polyols (e.g., ethylene glycol, glycerin).
第2の導電性高分子の導電性を向上させるために、重合液には、ドーパントを添加してもよい。ドーパントの例には、高分子スルホン酸、低分子スルホン酸、およびそれらの塩が含まれる。高分子スルホン酸の例には、ポリスチレンスルホン酸、ポリビニルスルホン酸などが含まれる。低分子スルホン酸の例には、脂肪族スルホン酸(アルカンスルホン酸など)、芳香族スルホン酸(ベンゼンスルホン酸、トルエンスルホン酸、ナフタレンジスルホン酸など)が含まれる。塩の例には、金属塩、アンモニウム塩、ピペリジウム塩、ピロリジウム塩、ピロリニウム塩などが含まれる。金属塩の例には、アルカリ金属塩(ナトリウム塩、カリウム塩など)、鉄塩、銅塩、クロム塩、亜鉛塩などが含まれる。ドーパントは、一種を単独で用いてもよいし、二種以上を組み合わせて用いてもよい。
In order to improve the conductivity of the second conductive polymer, a dopant may be added to the polymerization liquid. Examples of dopants include polymeric sulfonic acids, low molecular weight sulfonic acids, and salts thereof. Examples of polymeric sulfonic acids include polystyrene sulfonic acid, polyvinyl sulfonic acid, and the like. Examples of low molecular weight sulfonic acids include aliphatic sulfonic acids (alkanesulfonic acids, etc.), aromatic sulfonic acids (benzenesulfonic acid, toluenesulfonic acid, naphthalenedisulfonic acid, etc.). Examples of salts include metal salts, ammonium salts, piperidium salts, pyrrolidium salts, pyrrolinium salts, and the like. Examples of metal salts include alkali metal salts (sodium salts, potassium salts, etc.), iron salts, copper salts, chromium salts, zinc salts, and the like. The dopants may be used alone or in combination of two or more.
化学重合を促進させるために、第1の固体電解質上に重合液を配置した後、それらを加熱してもよい。例えば、30~95℃の範囲にある温度で5~180分程度加熱してもよい。
In order to promote chemical polymerization, the polymerization liquid may be placed on the first solid electrolyte and then heated. For example, the liquid may be heated at a temperature in the range of 30 to 95°C for about 5 to 180 minutes.
第1の導電性高分子と第2の導電性高分子とは、同じ種類の高分子であってもよいし異なる種類の高分子であってもよい。第1の固体電解質層の形成に化学重合を用いた場合、重合液の粘度が経時的に急激に増加してしまうため、細孔への重合液の入り込み方に差が生じて特性のばらつきが大きくなるとともに、酸化剤の残留成分によって誘電体層へのダメージが生じる。これらの問題は、第1の固体電解質層を粒子(P)の分散液で形成することによって抑制できる。第2の固体電解質層を化学重合で形成することによって、1度の処理で充分な固体電解質層を形成できる。第1の固体電解質層を分散液で形成し、第2の固体電解質層を化学重合で形成する観点から、第1の導電性高分子と第2の導電性高分子とは、異なることが好ましい。好ましい一例では、第1の導電性高分子がポリスチレンスルホン酸(PSS)がドープされたポリ(3,4-エチレンジオキシチオフェン)(PEDOT)であり、第2の導電性高分子がポリチオフェンである。第1の導電性高分子および第2の導電性高分子の両方にチオフェン系の高分子を用いることによって、固体電解質層間の界面抵抗が非常に低くなることが期待できる。チオフェン系の高分子は、ピロール系の高分子に対して耐熱性が高いため、チオフェン系の高分子を用いた固体電解コンデンサ(S)は、使用温度範囲を広く設定した製品に用いることができる。
The first conductive polymer and the second conductive polymer may be the same type of polymer or different types of polymer. When chemical polymerization is used to form the first solid electrolyte layer, the viscosity of the polymerization liquid increases rapidly over time, which causes differences in the way the polymerization liquid enters the pores, resulting in large variations in characteristics, and damage to the dielectric layer due to residual components of the oxidizing agent. These problems can be suppressed by forming the first solid electrolyte layer from a dispersion liquid of particles (P). By forming the second solid electrolyte layer by chemical polymerization, a sufficient solid electrolyte layer can be formed with a single treatment. From the viewpoint of forming the first solid electrolyte layer from a dispersion liquid and forming the second solid electrolyte layer by chemical polymerization, it is preferable that the first conductive polymer and the second conductive polymer are different. In a preferred example, the first conductive polymer is poly(3,4-ethylenedioxythiophene) (PEDOT) doped with polystyrene sulfonate (PSS), and the second conductive polymer is polythiophene. By using thiophene-based polymers for both the first conductive polymer and the second conductive polymer, it is expected that the interfacial resistance between the solid electrolyte layers will be extremely low. Because thiophene-based polymers have higher heat resistance than pyrrole-based polymers, solid electrolytic capacitors (S) using thiophene-based polymers can be used in products with a wide operating temperature range.
第2の導電性高分子がポリスチレンスルホン酸(PSS)がドープされたポリ(3,4-エチレンジオキシチオフェン)(PEDOT)である場合、一例の重合液は、3,4-エチレンジオキシチオフェン(モノマ)と、ポリスチレンスルホン酸と、酸化剤(例えばp-トルエンスルホン酸第二鉄)とを含む。
When the second conductive polymer is poly(3,4-ethylenedioxythiophene) (PEDOT) doped with polystyrenesulfonic acid (PSS), an example polymerization liquid contains 3,4-ethylenedioxythiophene (monomer), polystyrenesulfonic acid, and an oxidizer (e.g., ferric p-toluenesulfonate).
化学重合による第2の固体電解質層の形成が終了した後は、必要に応じて乾燥処理などが行われる。第2の固体電解質層は、酸化剤および/または酸化剤の残渣(硫酸イオン、鉄イオンなど)を含む。第1の固体電解質層がない場合、それらの酸化剤等が誘電体層に接触して誘電体層に損傷を与える場合がある。しかし、製造方法(M)では第1の固体電解質層が存在するため、酸化剤等が誘電体層に損傷を与えることを抑制できる。
After the formation of the second solid electrolyte layer by chemical polymerization is completed, a drying process or the like is performed as necessary. The second solid electrolyte layer contains an oxidizing agent and/or oxidizing agent residues (sulfate ions, iron ions, etc.). In the absence of the first solid electrolyte layer, the oxidizing agent, etc. may come into contact with the dielectric layer and damage the dielectric layer. However, in manufacturing method (M), the presence of the first solid electrolyte layer makes it possible to prevent the oxidizing agent, etc. from damaging the dielectric layer.
製造方法(M)は、工程(i)の前に、陽極側部材とセパレータと陰極箔とを、陽極側部材と陰極箔との間にセパレータが配置されるように巻回することによって巻回体を形成する工程(a)を含んでもよい。その場合、工程(i)において、巻回体に分散液を含浸させることによって分散液を多孔質部に配置することができる。また、工程(ii)は、巻回体内に重合液を配置することによって実施できる。この場合、セパレータ上および陰極箔上にも、第1の固体電解質層と第2の固体電解質層とがこの順に積層される。
The manufacturing method (M) may include a step (a) of forming a wound body by winding the anode side member, the separator, and the cathode foil such that the separator is disposed between the anode side member and the cathode foil, prior to the step (i). In this case, in the step (i), the wound body is impregnated with the dispersion liquid, so that the dispersion liquid is disposed in the porous portion. Also, the step (ii) may be performed by disposing a polymerization liquid in the wound body. In this case, the first solid electrolyte layer and the second solid electrolyte layer are laminated in this order on the separator and the cathode foil as well.
上述したように、第1の固体電解質層の導電率は、1S/cm以下であってもよい。上述したように、第1の固体電解質層の平均厚さT1に対する第2の固体電解質層の平均厚さT2の比T2/T1は20~400の範囲にあってもよい。
As described above, the conductivity of the first solid electrolyte layer may be 1 S/cm or less. As described above, the ratio T2/T1 of the average thickness T2 of the second solid electrolyte layer to the average thickness T1 of the first solid electrolyte layer may be in the range of 20 to 400.
工程(ii)を行った後の工程は特に限定されず、公知の工程を適用してもよい。例えば、上述した巻回体を外装体に封入することによって固体電解コンデンサを得ることができる。
The steps following step (ii) are not particularly limited, and any known steps may be applied. For example, a solid electrolytic capacitor can be obtained by enclosing the above-mentioned wound body in an outer casing.
本実施形態に係る固体電解コンデンサ(S)の構成および構成要素の例を以下に説明する。なお、固体電解コンデンサ(S)の構成および構成要素は、以下の例に限定されない。
The following describes examples of the configuration and components of the solid electrolytic capacitor (S) according to this embodiment. Note that the configuration and components of the solid electrolytic capacitor (S) are not limited to the following examples.
固体電解コンデンサ(S)は、コンデンサ素子を含む。コンデンサ素子の一例は、陽極側部材(誘電体層が形成された陽極箔)、陰極箔、セパレータ、および固体電解質層(第1および第2の固体電解質層)を含む。セパレータは、陽極側部材と陰極箔との間に配置される。陽極側部材、陰極箔、およびセパレータは積層体を構成する。積層体の一例は、上述した巻回体である。
The solid electrolytic capacitor (S) includes a capacitor element. An example of a capacitor element includes an anode side member (anode foil with a dielectric layer formed thereon), a cathode foil, a separator, and a solid electrolyte layer (first and second solid electrolyte layers). The separator is disposed between the anode side member and the cathode foil. The anode side member, the cathode foil, and the separator form a laminate. An example of a laminate is the wound body described above.
コンデンサ素子の他の一例は、陽極側部材と、陽極側部材の誘電体層上に形成された固体電解質層(第1および第2の固体電解質層)と、固体電解質層上に形成された陰極引出層とを含む。
Another example of a capacitor element includes an anode side member, a solid electrolyte layer (first and second solid electrolyte layers) formed on the dielectric layer of the anode side member, and a cathode lead layer formed on the solid electrolyte layer.
(陽極体)
陽極体は、金属箔(陽極箔)であってもよい。陽極箔を構成する金属には、弁金属、または弁金属を含む合金を用いることが好ましい。弁金属の例には、アルミニウム、タンタル、ニオブ、チタンなどが含まれる。陽極箔は、アルミニウム箔であってもよい。陽極箔の表面は、粗面化されていることが好ましい。陽極箔の表面の粗面化は、公知の方法(例えばエッチング処理)によって行うことができる。陽極箔の厚さは、15μm~300μmの範囲(例えば50μm~200μmの範囲)にあってもよい。通常、陽極箔の両面が粗面化されており、陽極箔の両面に誘電体層が形成される。 (Anode body)
The anode body may be a metal foil (anode foil). The metal constituting the anode foil is preferably a valve metal or an alloy containing a valve metal. Examples of the valve metal include aluminum, tantalum, niobium, titanium, and the like. The anode foil may be an aluminum foil. The surface of the anode foil is preferably roughened. The surface of the anode foil can be roughened by a known method (e.g., etching treatment). The thickness of the anode foil may be in the range of 15 μm to 300 μm (e.g., 50 μm to 200 μm). Usually, both sides of the anode foil are roughened, and a dielectric layer is formed on both sides of the anode foil.
陽極体は、金属箔(陽極箔)であってもよい。陽極箔を構成する金属には、弁金属、または弁金属を含む合金を用いることが好ましい。弁金属の例には、アルミニウム、タンタル、ニオブ、チタンなどが含まれる。陽極箔は、アルミニウム箔であってもよい。陽極箔の表面は、粗面化されていることが好ましい。陽極箔の表面の粗面化は、公知の方法(例えばエッチング処理)によって行うことができる。陽極箔の厚さは、15μm~300μmの範囲(例えば50μm~200μmの範囲)にあってもよい。通常、陽極箔の両面が粗面化されており、陽極箔の両面に誘電体層が形成される。 (Anode body)
The anode body may be a metal foil (anode foil). The metal constituting the anode foil is preferably a valve metal or an alloy containing a valve metal. Examples of the valve metal include aluminum, tantalum, niobium, titanium, and the like. The anode foil may be an aluminum foil. The surface of the anode foil is preferably roughened. The surface of the anode foil can be roughened by a known method (e.g., etching treatment). The thickness of the anode foil may be in the range of 15 μm to 300 μm (e.g., 50 μm to 200 μm). Usually, both sides of the anode foil are roughened, and a dielectric layer is formed on both sides of the anode foil.
陽極体は、多孔質焼結体であってもよい。陽極側部材は、多孔質焼結体(陽極体)と、陽極ワイヤとを含んでもよい。陽極ワイヤの一部は多孔質焼結体に埋め込まれ、他の部分は多孔質焼結体から突出する。多孔質焼結体は、材料となる粒子を焼結することによって形成される。材料となる粒子の例には、上記弁金属(例えば、チタン、タンタル、ニオブなど)の粒子が含まれる。これらの粒子は、1種のみを用いてもよいし、2種以上を混合して用いてもよい。
The anode body may be a porous sintered body. The anode side member may include a porous sintered body (anode body) and an anode wire. A part of the anode wire is embedded in the porous sintered body, and another part protrudes from the porous sintered body. The porous sintered body is formed by sintering material particles. Examples of material particles include particles of the valve metals mentioned above (e.g., titanium, tantalum, niobium, etc.). Only one type of these particles may be used, or two or more types may be mixed and used.
(誘電体層)
誘電体層は、陽極体の多孔質表面(粗面化された表面)に形成される。誘電体層の形成方法は特に限定されず、陽極体の表面を酸化することによって形成してもよい。この場合、誘電体層は、弁金属の酸化物を含み得る。例えば、陽極体を化成処理することによって誘電体層を形成してもよい。陽極体がアルミニウム箔である場合、その表面を酸化することによって、酸化アルミニウム層(誘電体層)が形成される。 (Dielectric Layer)
The dielectric layer is formed on the porous surface (roughened surface) of the anode body. The method of forming the dielectric layer is not particularly limited, and the dielectric layer may be formed by oxidizing the surface of the anode body. In this case, the dielectric layer may contain an oxide of a valve metal. For example, the dielectric layer may be formed by chemically treating the anode body. When the anode body is an aluminum foil, the aluminum oxide layer (dielectric layer) is formed by oxidizing the surface.
誘電体層は、陽極体の多孔質表面(粗面化された表面)に形成される。誘電体層の形成方法は特に限定されず、陽極体の表面を酸化することによって形成してもよい。この場合、誘電体層は、弁金属の酸化物を含み得る。例えば、陽極体を化成処理することによって誘電体層を形成してもよい。陽極体がアルミニウム箔である場合、その表面を酸化することによって、酸化アルミニウム層(誘電体層)が形成される。 (Dielectric Layer)
The dielectric layer is formed on the porous surface (roughened surface) of the anode body. The method of forming the dielectric layer is not particularly limited, and the dielectric layer may be formed by oxidizing the surface of the anode body. In this case, the dielectric layer may contain an oxide of a valve metal. For example, the dielectric layer may be formed by chemically treating the anode body. When the anode body is an aluminum foil, the aluminum oxide layer (dielectric layer) is formed by oxidizing the surface.
(陰極箔)
陰極箔は、特に限定されない。陰極箔には、金属箔を用いることができる。金属箔(陰極箔)を構成する金属には、弁金属、または弁金属を含む合金を用いてもよい。弁金属の例には、上述した金属などが含まれる。陰極箔は、アルミニウム箔であってもよい。陰極箔の表面は、粗面化されていてもよい。陰極箔の厚さは、15μm~300μmの範囲(例えば50μm~200μmの範囲)にあってもよい。 (cathode foil)
The cathode foil is not particularly limited. A metal foil can be used for the cathode foil. A valve metal or an alloy containing a valve metal can be used as the metal constituting the metal foil (cathode foil). Examples of the valve metal include the metals mentioned above. The cathode foil can be an aluminum foil. The surface of the cathode foil can be roughened. The thickness of the cathode foil can be in the range of 15 μm to 300 μm (for example, in the range of 50 μm to 200 μm).
陰極箔は、特に限定されない。陰極箔には、金属箔を用いることができる。金属箔(陰極箔)を構成する金属には、弁金属、または弁金属を含む合金を用いてもよい。弁金属の例には、上述した金属などが含まれる。陰極箔は、アルミニウム箔であってもよい。陰極箔の表面は、粗面化されていてもよい。陰極箔の厚さは、15μm~300μmの範囲(例えば50μm~200μmの範囲)にあってもよい。 (cathode foil)
The cathode foil is not particularly limited. A metal foil can be used for the cathode foil. A valve metal or an alloy containing a valve metal can be used as the metal constituting the metal foil (cathode foil). Examples of the valve metal include the metals mentioned above. The cathode foil can be an aluminum foil. The surface of the cathode foil can be roughened. The thickness of the cathode foil can be in the range of 15 μm to 300 μm (for example, in the range of 50 μm to 200 μm).
陰極箔は、導電性の被覆層を含んでもよい。金属箔が弁金属を含む場合、被覆層は、カーボンを含んでもよく、弁金属よりもイオン化傾向の低い少なくとも1種の金属を含んでもよい。これにより、金属箔の耐酸性が向上し易くなる。金属箔がアルミニウムを含む場合、被覆層は、カーボン、ニッケル、チタン、タンタルおよびジルコニウムからなる群より選択される少なくとも1種を含んでもよい。被覆層の厚さは、5nm以上または10nm以上であってもよく、200nm以下であってもよい。
The cathode foil may include a conductive coating layer. When the metal foil includes a valve metal, the coating layer may include carbon, or at least one metal having a lower ionization tendency than the valve metal. This makes it easier to improve the acid resistance of the metal foil. When the metal foil includes aluminum, the coating layer may include at least one selected from the group consisting of carbon, nickel, titanium, tantalum, and zirconium. The thickness of the coating layer may be 5 nm or more, or 10 nm or more, or may be 200 nm or less.
(セパレータ)
セパレータには、多孔質のシートを用いることができる。セパレータの例には、織布、不織布、および微多孔膜が含まれる。セパレータの厚さは特に限定されず、10~300μmの範囲にあってもよい。セパレータの材料の例には、セルロース、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、ポリフェニレンサルファイド、ビニロン、ナイロン、芳香族ポリアミド、ポリイミド、ポリアミドイミド、ポリエーテルイミド、レーヨン、およびガラスなどが含まれる。 (Separator)
A porous sheet can be used as the separator. Examples of the separator include woven fabric, nonwoven fabric, and microporous membrane. The thickness of the separator is not particularly limited and may be in the range of 10 to 300 μm. Examples of the material of the separator include cellulose, polyethylene terephthalate, polybutylene terephthalate, polyphenylene sulfide, vinylon, nylon, aromatic polyamide, polyimide, polyamideimide, polyetherimide, rayon, glass, and the like.
セパレータには、多孔質のシートを用いることができる。セパレータの例には、織布、不織布、および微多孔膜が含まれる。セパレータの厚さは特に限定されず、10~300μmの範囲にあってもよい。セパレータの材料の例には、セルロース、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、ポリフェニレンサルファイド、ビニロン、ナイロン、芳香族ポリアミド、ポリイミド、ポリアミドイミド、ポリエーテルイミド、レーヨン、およびガラスなどが含まれる。 (Separator)
A porous sheet can be used as the separator. Examples of the separator include woven fabric, nonwoven fabric, and microporous membrane. The thickness of the separator is not particularly limited and may be in the range of 10 to 300 μm. Examples of the material of the separator include cellulose, polyethylene terephthalate, polybutylene terephthalate, polyphenylene sulfide, vinylon, nylon, aromatic polyamide, polyimide, polyamideimide, polyetherimide, rayon, glass, and the like.
(陰極引出層)
陰極引出層は、固体電解質層の上に積層された導電層である。陰極引出層は、導電性を有する材料で形成される。陰極引出層は、カーボン層および金属粒子層を含んでもよい。カーボン層は、導電性の炭素質材料を含む層である。金属粒子層は、金属粒子(例えば銀粒子)を含む層である。カーボン層および金属粒子層は公知の方法で形成できる。例えば、金属粒子層は、金属粒子を含む金属ペースト(例えば銀ペースト)を用いて形成できる。 (Cathode extraction layer)
The cathode extraction layer is a conductive layer laminated on the solid electrolyte layer. The cathode extraction layer is formed of a material having electrical conductivity. The cathode extraction layer may include a carbon layer and a metal particle layer. The carbon layer is a layer containing a conductive carbonaceous material. The metal particle layer is a layer containing metal particles (e.g., silver particles). The carbon layer and the metal particle layer can be formed by a known method. For example, the metal particle layer can be formed using a metal paste containing metal particles (e.g., silver paste).
陰極引出層は、固体電解質層の上に積層された導電層である。陰極引出層は、導電性を有する材料で形成される。陰極引出層は、カーボン層および金属粒子層を含んでもよい。カーボン層は、導電性の炭素質材料を含む層である。金属粒子層は、金属粒子(例えば銀粒子)を含む層である。カーボン層および金属粒子層は公知の方法で形成できる。例えば、金属粒子層は、金属粒子を含む金属ペースト(例えば銀ペースト)を用いて形成できる。 (Cathode extraction layer)
The cathode extraction layer is a conductive layer laminated on the solid electrolyte layer. The cathode extraction layer is formed of a material having electrical conductivity. The cathode extraction layer may include a carbon layer and a metal particle layer. The carbon layer is a layer containing a conductive carbonaceous material. The metal particle layer is a layer containing metal particles (e.g., silver particles). The carbon layer and the metal particle layer can be formed by a known method. For example, the metal particle layer can be formed using a metal paste containing metal particles (e.g., silver paste).
(その他)
固体電解コンデンサ(S)は、必要に応じて、他の構成要素(リード、外装体など)を含んでもよい。リードおよび外装体は特に限定されず、公知のリードおよび外装体を用いてもよい。 (others)
The solid electrolytic capacitor (S) may include other components (leads, exterior body, etc.) as necessary. The leads and exterior body are not particularly limited, and known leads and exterior bodies may be used.
固体電解コンデンサ(S)は、必要に応じて、他の構成要素(リード、外装体など)を含んでもよい。リードおよび外装体は特に限定されず、公知のリードおよび外装体を用いてもよい。 (others)
The solid electrolytic capacitor (S) may include other components (leads, exterior body, etc.) as necessary. The leads and exterior body are not particularly limited, and known leads and exterior bodies may be used.
以下では、固体電解コンデンサ(S)の例について、図面を参照して具体的に説明する。以下で説明する例には、上述した説明を適用できる。また、以下で説明する例は、上述した記載に基づいて変更できる。また、以下で説明する事項を、上記の実施形態に適用してもよい。また、以下で説明する例において、本開示の固体電解コンデンサ(S)に必須ではない事項は省略してもよい。
Below, examples of the solid electrolytic capacitor (S) are specifically described with reference to the drawings. The above description can be applied to the examples described below. Furthermore, the examples described below can be modified based on the above description. Furthermore, the matters described below may be applied to the above embodiment. Furthermore, in the examples described below, matters that are not essential to the solid electrolytic capacitor (S) of the present disclosure may be omitted.
(実施形態1)
実施形態1では、固体電解コンデンサ(S)の一例について説明する。実施形態1の固体電解コンデンサ100の断面図を図1に模式的に示す。図2は、固体電解コンデンサ100に含まれるコンデンサ素子10(巻回体)の一部を展開した状態を模式的に示す図である。 (Embodiment 1)
In the embodiment 1, an example of a solid electrolytic capacitor (S) will be described. A cross-sectional view of a solidelectrolytic capacitor 100 of the embodiment 1 is shown typically in Fig. 1. Fig. 2 is a schematic diagram showing a state in which a part of a capacitor element 10 (wound body) included in the solid electrolytic capacitor 100 is developed.
実施形態1では、固体電解コンデンサ(S)の一例について説明する。実施形態1の固体電解コンデンサ100の断面図を図1に模式的に示す。図2は、固体電解コンデンサ100に含まれるコンデンサ素子10(巻回体)の一部を展開した状態を模式的に示す図である。 (Embodiment 1)
In the embodiment 1, an example of a solid electrolytic capacitor (S) will be described. A cross-sectional view of a solid
固体電解コンデンサ100は、コンデンサ素子10、有底ケース101、封止部材102、座板103、リード線104Aおよび104B、リードタブ105Aおよび105Bを含む。有底ケース101は、コンデンサ素子10を収容している。封止部材102は、有底ケース101の開口を塞ぐ。座板103は、封止部材102を覆う。リード線104Aおよび104Bは、座板103を貫通している。リードタブ105Aは、リード線104Aとコンデンサ素子10の陽極箔とを接続する。リードタブ105Bは、リード線104Bとコンデンサ素子10の陰極箔とを接続する。有底ケース101の開口端近傍は、内側に絞り加工されている。有底ケース101の開口端は、封止部材102をかしめるようにカール加工されている。
The solid electrolytic capacitor 100 includes a capacitor element 10, a bottomed case 101, a sealing member 102, a seat plate 103, lead wires 104A and 104B, and lead tabs 105A and 105B. The bottomed case 101 houses the capacitor element 10. The sealing member 102 covers the opening of the bottomed case 101. The seat plate 103 covers the sealing member 102. The lead wires 104A and 104B pass through the seat plate 103. The lead tab 105A connects the lead wire 104A to the anode foil of the capacitor element 10. The lead tab 105B connects the lead wire 104B to the cathode foil of the capacitor element 10. The vicinity of the open end of the bottomed case 101 is drawn inward. The open end of the bottomed case 101 is curled to crimp the sealing member 102.
コンデンサ素子10は、巻回体である。コンデンサ素子10は、陽極側部材11と陰極箔12との間にセパレータ13が配置されるように、陽極側部材11と陰極箔12とセパレータ13とを巻回することによって形成されている。巻回体の最外周は、テープ14によって固定されている。陽極側部材11は、陽極箔と、陽極箔の表面に形成された誘電体層とを含む。陽極側部材11は、表面に多孔質部を有する。陽極側部材11上(誘電体層上)には、第1の固体電解質層と第2の固体電解質層とが積層されている。なお、図2において、固体電解質層の図示は省略する。
The capacitor element 10 is a wound body. The capacitor element 10 is formed by winding the anode side member 11, the cathode foil 12, and the separator 13 so that the separator 13 is disposed between the anode side member 11 and the cathode foil 12. The outermost circumference of the wound body is fixed with tape 14. The anode side member 11 includes an anode foil and a dielectric layer formed on the surface of the anode foil. The anode side member 11 has a porous portion on its surface. A first solid electrolyte layer and a second solid electrolyte layer are laminated on the anode side member 11 (on the dielectric layer). Note that the solid electrolyte layers are not shown in FIG. 2.
陽極側部材11の表面の断面図を図3に模式的に示す。図3に示すように、陽極側部材11は、多孔質表面を有する陽極体(陽極箔)11aと多孔質表面に形成された誘電体層11bとを含む。陽極側部材11は、陽極体11aと誘電体層11bとによって形成された多孔質部11pを表面に有する。なお、図3では多孔質部11pの形状を簡略化して示しているが、実際には、多孔質部11pはより複雑な形状を有する。誘電体層11b上には、第1の固体電解質層15aと第2の固体電解質層15bとからなる固体電解質層15が形成されている。多孔質部11pの細孔は、第1の固体電解質層15aで充填されている。第2の固体電解質層15bは、第1の固体電解質層15a上に形成されている。
A cross-sectional view of the surface of the anode side member 11 is shown in FIG. 3. As shown in FIG. 3, the anode side member 11 includes an anode body (anode foil) 11a having a porous surface and a dielectric layer 11b formed on the porous surface. The anode side member 11 has a porous portion 11p formed by the anode body 11a and the dielectric layer 11b on its surface. Note that the shape of the porous portion 11p is simplified in FIG. 3, but in reality, the porous portion 11p has a more complicated shape. A solid electrolyte layer 15 consisting of a first solid electrolyte layer 15a and a second solid electrolyte layer 15b is formed on the dielectric layer 11b. The pores of the porous portion 11p are filled with the first solid electrolyte layer 15a. The second solid electrolyte layer 15b is formed on the first solid electrolyte layer 15a.
(付記)
以上の記載によって、下記の技術が開示される。
(技術1)
固体電解コンデンサであって、
多孔質表面を有する陽極体と前記多孔質表面に形成された誘電体層とを含む陽極側部材と、
固体電解質層とを含み、
前記陽極側部材は、前記陽極体と前記誘電体層とによって形成された多孔質部を表面に有し、
前記固体電解質層は、前記誘電体層上に形成され且つ第1の導電性高分子を含有する第1の固体電解質層と、前記第1の固体電解質層上に形成され且つ第2の導電性高分子を含有する第2の固体電解質層とを含み、
前記第1の固体電解質層は、前記第1の導電性高分子の粒子が分散された分散液を用いて形成された層であり、
前記第2の固体電解質層は、酸化剤および/または前記酸化剤の残渣を含み、
前記粒子の平均粒径は、前記多孔質部の平均細孔径よりも小さく、
前記第2の固体電解質層の導電率σ2に対する前記第1の固体電解質層の導電率σ1の比σ1/σ2は0.1以下である、固体電解コンデンサ。
(技術2)
セパレータと陰極箔とを含み、
前記陽極側部材と前記セパレータと前記陰極箔とは、前記陽極側部材と前記陰極箔との間に前記セパレータが配置されるように巻回されている、技術1に記載の固体電解コンデンサ。
(技術3)
前記第1の固体電解質層の導電率は、1S/cm以下である、技術1または2に記載の固体電解コンデンサ。
(技術4)
前記第1の固体電解質層の平均厚さT1に対する前記第2の固体電解質層の平均厚さT2の比T2/T1は20~400の範囲にある、技術1~3のいずれか1つに記載の固体電解コンデンサ。
(技術5)
多孔質表面を有する陽極体と前記多孔質表面に形成された誘電体層とを含む陽極側部材を備える固体電解コンデンサの製造方法であって、
前記陽極側部材は、前記陽極体と前記誘電体層とによって形成された多孔質部を表面に有し、
前記製造方法は、
第1の導電性高分子の粒子が分散された分散液を前記多孔質部に配置し、配置された前記分散液を乾燥させることによって、前記誘電体層上に前記第1の導電性高分子を含む第1の固体電解質層を形成する工程(i)と、
酸化剤を含む重合液を用いた化学重合によって前記第1の固体電解質層上に第2の導電性高分子を形成し、それによって前記第2の導電性高分子を含む第2の固体電解質層を形成する工程(ii)とを含み、
前記粒子の平均粒径は、前記多孔質部の平均細孔径よりも小さく、
前記第2の固体電解質層の導電率σ2に対する前記第1の固体電解質層の導電率σ1の比σ1/σ2は0.1以下である、固体電解コンデンサの製造方法。
(技術6)
前記工程(i)の前に、前記陽極側部材とセパレータと陰極箔とを、前記陽極側部材と前記陰極箔との間に前記セパレータが配置されるように巻回することによって巻回体を形成する工程(a)を含み、
前記工程(i)において、前記巻回体に前記分散液を含浸させることによって前記分散液を前記多孔質部に配置する、技術5に記載の製造方法。
(技術7)
前記第1の固体電解質層の導電率は、1S/cm以下である、技術5または6に記載の製造方法。
(技術8)
前記第1の固体電解質層の平均厚さT1に対する前記第2の固体電解質層の平均厚さT2の比T2/T1は20~400の範囲にある、技術5~7のいずれか1つに記載の製造方法。 (Additional Note)
Based on the above description, the following techniques are disclosed.
(Technique 1)
A solid electrolytic capacitor comprising:
an anode side member including an anode body having a porous surface and a dielectric layer formed on the porous surface;
a solid electrolyte layer;
the anode side member has a porous portion on a surface thereof formed by the anode body and the dielectric layer,
the solid electrolyte layer includes a first solid electrolyte layer formed on the dielectric layer and containing a first conductive polymer, and a second solid electrolyte layer formed on the first solid electrolyte layer and containing a second conductive polymer,
the first solid electrolyte layer is a layer formed using a dispersion liquid in which particles of the first conductive polymer are dispersed,
the second solid electrolyte layer comprises an oxidizing agent and/or a residue of the oxidizing agent;
The average particle size of the particles is smaller than the average pore size of the porous portion,
a ratio σ1/σ2 of the conductivity σ1 of the first solid electrolyte layer to the conductivity σ2 of the second solid electrolyte layer is 0.1 or less.
(Technique 2)
A separator and a cathode foil,
The solid electrolytic capacitor according to claim 1, wherein the anode side member, the separator, and the cathode foil are wound such that the separator is disposed between the anode side member and the cathode foil.
(Technique 3)
The solid electrolytic capacitor according to claim 1 or 2, wherein the electrical conductivity of the first solid electrolyte layer is 1 S/cm or less.
(Technique 4)
The solid electrolytic capacitor according to any one of the first to third aspects, wherein a ratio T2/T1 of an average thickness T2 of the second solid electrolyte layer to an average thickness T1 of the first solid electrolyte layer is in a range of 20 to 400.
(Technique 5)
A method for manufacturing a solid electrolytic capacitor having an anode-side member including an anode body having a porous surface and a dielectric layer formed on the porous surface, comprising:
the anode side member has a porous portion on a surface thereof formed by the anode body and the dielectric layer,
The manufacturing method includes:
(i) forming a first solid electrolyte layer containing the first conductive polymer on the dielectric layer by disposing a dispersion liquid in which particles of a first conductive polymer are dispersed in the porous portion and drying the disposed dispersion liquid;
and (ii) forming a second conductive polymer on the first solid electrolyte layer by chemical polymerization using a polymerization liquid containing an oxidizing agent, thereby forming a second solid electrolyte layer containing the second conductive polymer;
The average particle size of the particles is smaller than the average pore size of the porous portion,
a ratio σ1/σ2 of the electrical conductivity σ1 of the first solid electrolyte layer to the electrical conductivity σ2 of the second solid electrolyte layer is 0.1 or less.
(Technique 6)
a step (a) of winding the anode-side member, a separator, and a cathode foil such that the separator is disposed between the anode-side member and the cathode foil, before the step (i);
The manufacturing method according to Art 5, wherein in the step (i), the dispersion is disposed in the porous portion by impregnating the wound body with the dispersion.
(Technique 7)
The manufacturing method according to claim 5 or 6, wherein the electrical conductivity of the first solid electrolyte layer is 1 S/cm or less.
(Technique 8)
The manufacturing method according to any one of Techniques 5 to 7, wherein a ratio T2/T1 of an average thickness T2 of the second solid electrolyte layer to an average thickness T1 of the first solid electrolyte layer is in the range of 20 to 400.
以上の記載によって、下記の技術が開示される。
(技術1)
固体電解コンデンサであって、
多孔質表面を有する陽極体と前記多孔質表面に形成された誘電体層とを含む陽極側部材と、
固体電解質層とを含み、
前記陽極側部材は、前記陽極体と前記誘電体層とによって形成された多孔質部を表面に有し、
前記固体電解質層は、前記誘電体層上に形成され且つ第1の導電性高分子を含有する第1の固体電解質層と、前記第1の固体電解質層上に形成され且つ第2の導電性高分子を含有する第2の固体電解質層とを含み、
前記第1の固体電解質層は、前記第1の導電性高分子の粒子が分散された分散液を用いて形成された層であり、
前記第2の固体電解質層は、酸化剤および/または前記酸化剤の残渣を含み、
前記粒子の平均粒径は、前記多孔質部の平均細孔径よりも小さく、
前記第2の固体電解質層の導電率σ2に対する前記第1の固体電解質層の導電率σ1の比σ1/σ2は0.1以下である、固体電解コンデンサ。
(技術2)
セパレータと陰極箔とを含み、
前記陽極側部材と前記セパレータと前記陰極箔とは、前記陽極側部材と前記陰極箔との間に前記セパレータが配置されるように巻回されている、技術1に記載の固体電解コンデンサ。
(技術3)
前記第1の固体電解質層の導電率は、1S/cm以下である、技術1または2に記載の固体電解コンデンサ。
(技術4)
前記第1の固体電解質層の平均厚さT1に対する前記第2の固体電解質層の平均厚さT2の比T2/T1は20~400の範囲にある、技術1~3のいずれか1つに記載の固体電解コンデンサ。
(技術5)
多孔質表面を有する陽極体と前記多孔質表面に形成された誘電体層とを含む陽極側部材を備える固体電解コンデンサの製造方法であって、
前記陽極側部材は、前記陽極体と前記誘電体層とによって形成された多孔質部を表面に有し、
前記製造方法は、
第1の導電性高分子の粒子が分散された分散液を前記多孔質部に配置し、配置された前記分散液を乾燥させることによって、前記誘電体層上に前記第1の導電性高分子を含む第1の固体電解質層を形成する工程(i)と、
酸化剤を含む重合液を用いた化学重合によって前記第1の固体電解質層上に第2の導電性高分子を形成し、それによって前記第2の導電性高分子を含む第2の固体電解質層を形成する工程(ii)とを含み、
前記粒子の平均粒径は、前記多孔質部の平均細孔径よりも小さく、
前記第2の固体電解質層の導電率σ2に対する前記第1の固体電解質層の導電率σ1の比σ1/σ2は0.1以下である、固体電解コンデンサの製造方法。
(技術6)
前記工程(i)の前に、前記陽極側部材とセパレータと陰極箔とを、前記陽極側部材と前記陰極箔との間に前記セパレータが配置されるように巻回することによって巻回体を形成する工程(a)を含み、
前記工程(i)において、前記巻回体に前記分散液を含浸させることによって前記分散液を前記多孔質部に配置する、技術5に記載の製造方法。
(技術7)
前記第1の固体電解質層の導電率は、1S/cm以下である、技術5または6に記載の製造方法。
(技術8)
前記第1の固体電解質層の平均厚さT1に対する前記第2の固体電解質層の平均厚さT2の比T2/T1は20~400の範囲にある、技術5~7のいずれか1つに記載の製造方法。 (Additional Note)
Based on the above description, the following techniques are disclosed.
(Technique 1)
A solid electrolytic capacitor comprising:
an anode side member including an anode body having a porous surface and a dielectric layer formed on the porous surface;
a solid electrolyte layer;
the anode side member has a porous portion on a surface thereof formed by the anode body and the dielectric layer,
the solid electrolyte layer includes a first solid electrolyte layer formed on the dielectric layer and containing a first conductive polymer, and a second solid electrolyte layer formed on the first solid electrolyte layer and containing a second conductive polymer,
the first solid electrolyte layer is a layer formed using a dispersion liquid in which particles of the first conductive polymer are dispersed,
the second solid electrolyte layer comprises an oxidizing agent and/or a residue of the oxidizing agent;
The average particle size of the particles is smaller than the average pore size of the porous portion,
a ratio σ1/σ2 of the conductivity σ1 of the first solid electrolyte layer to the conductivity σ2 of the second solid electrolyte layer is 0.1 or less.
(Technique 2)
A separator and a cathode foil,
The solid electrolytic capacitor according to claim 1, wherein the anode side member, the separator, and the cathode foil are wound such that the separator is disposed between the anode side member and the cathode foil.
(Technique 3)
The solid electrolytic capacitor according to claim 1 or 2, wherein the electrical conductivity of the first solid electrolyte layer is 1 S/cm or less.
(Technique 4)
The solid electrolytic capacitor according to any one of the first to third aspects, wherein a ratio T2/T1 of an average thickness T2 of the second solid electrolyte layer to an average thickness T1 of the first solid electrolyte layer is in a range of 20 to 400.
(Technique 5)
A method for manufacturing a solid electrolytic capacitor having an anode-side member including an anode body having a porous surface and a dielectric layer formed on the porous surface, comprising:
the anode side member has a porous portion on a surface thereof formed by the anode body and the dielectric layer,
The manufacturing method includes:
(i) forming a first solid electrolyte layer containing the first conductive polymer on the dielectric layer by disposing a dispersion liquid in which particles of a first conductive polymer are dispersed in the porous portion and drying the disposed dispersion liquid;
and (ii) forming a second conductive polymer on the first solid electrolyte layer by chemical polymerization using a polymerization liquid containing an oxidizing agent, thereby forming a second solid electrolyte layer containing the second conductive polymer;
The average particle size of the particles is smaller than the average pore size of the porous portion,
a ratio σ1/σ2 of the electrical conductivity σ1 of the first solid electrolyte layer to the electrical conductivity σ2 of the second solid electrolyte layer is 0.1 or less.
(Technique 6)
a step (a) of winding the anode-side member, a separator, and a cathode foil such that the separator is disposed between the anode-side member and the cathode foil, before the step (i);
The manufacturing method according to Art 5, wherein in the step (i), the dispersion is disposed in the porous portion by impregnating the wound body with the dispersion.
(Technique 7)
The manufacturing method according to claim 5 or 6, wherein the electrical conductivity of the first solid electrolyte layer is 1 S/cm or less.
(Technique 8)
The manufacturing method according to any one of Techniques 5 to 7, wherein a ratio T2/T1 of an average thickness T2 of the second solid electrolyte layer to an average thickness T1 of the first solid electrolyte layer is in the range of 20 to 400.
実施例によって、本開示に係る固体電解コンデンサをより詳細に説明する。
The solid electrolytic capacitor according to the present disclosure will be explained in more detail using examples.
(実験例1)
実験例1では、多孔質部の平均細孔径Spおよび固体電解質層が異なる複数の固体電解コンデンサを作製して評価した。 (Experimental Example 1)
In Experimental Example 1, a plurality of solid electrolytic capacitors having different average pore diameters Sp of the porous portion and different solid electrolyte layers were produced and evaluated.
実験例1では、多孔質部の平均細孔径Spおよび固体電解質層が異なる複数の固体電解コンデンサを作製して評価した。 (Experimental Example 1)
In Experimental Example 1, a plurality of solid electrolytic capacitors having different average pore diameters Sp of the porous portion and different solid electrolyte layers were produced and evaluated.
(コンデンサA1)
以下の方法でコンデンサA1を作製した。まず、アルミニウムエッチング箔を化成処理することによって、アルミニウム箔の表面に誘電体層を形成した。これによって、多孔質表面を有する陽極体と多孔質表面に形成された誘電体層とを含む陽極側部材を形成した。陽極側部材の表面に存在する多孔質部の平均細孔径を測定したところ、145nmであった。次に、陽極側部材と陰極箔(アルミニウム箔)のそれぞれにリードを接続した。次に、陽極側部材と陰極箔とセパレータとを巻回することによって、巻回体を形成した。 (Capacitor A1)
The capacitor A1 was produced by the following method. First, an aluminum etched foil was subjected to a chemical conversion treatment to form a dielectric layer on the surface of the aluminum foil. This resulted in an anode-side member including an anode body having a porous surface and a dielectric layer formed on the porous surface. The average pore diameter of the porous portion present on the surface of the anode-side member was measured and found to be 145 nm. Next, leads were connected to each of the anode-side member and the cathode foil (aluminum foil). Next, the anode-side member, the cathode foil, and the separator were wound to form a wound body.
以下の方法でコンデンサA1を作製した。まず、アルミニウムエッチング箔を化成処理することによって、アルミニウム箔の表面に誘電体層を形成した。これによって、多孔質表面を有する陽極体と多孔質表面に形成された誘電体層とを含む陽極側部材を形成した。陽極側部材の表面に存在する多孔質部の平均細孔径を測定したところ、145nmであった。次に、陽極側部材と陰極箔(アルミニウム箔)のそれぞれにリードを接続した。次に、陽極側部材と陰極箔とセパレータとを巻回することによって、巻回体を形成した。 (Capacitor A1)
The capacitor A1 was produced by the following method. First, an aluminum etched foil was subjected to a chemical conversion treatment to form a dielectric layer on the surface of the aluminum foil. This resulted in an anode-side member including an anode body having a porous surface and a dielectric layer formed on the porous surface. The average pore diameter of the porous portion present on the surface of the anode-side member was measured and found to be 145 nm. Next, leads were connected to each of the anode-side member and the cathode foil (aluminum foil). Next, the anode-side member, the cathode foil, and the separator were wound to form a wound body.
次に、第1の導電性高分子の粒子(P)を含む分散液に巻回体を含浸した後に乾燥させた。これによって、陽極側部材の多孔質部の誘電体層上に第1の固体電解質層を形成した。粒子(P)には、平均粒径が100nmである第1の導電性高分子の粒子を用いた。第1の導電性高分子には、ポリスチレンスルホン酸(PSS)がドープされたポリ(3,4-エチレンジオキシチオフェン)を用いた。分散媒には水を用いた。形成された第1の固体電解質層の導電率は、1S/cmであった。
Then, the wound body was immersed in a dispersion liquid containing particles (P) of a first conductive polymer and then dried. This formed a first solid electrolyte layer on the dielectric layer of the porous portion of the anode side member. For the particles (P), particles of a first conductive polymer with an average particle size of 100 nm were used. For the first conductive polymer, poly(3,4-ethylenedioxythiophene) doped with polystyrene sulfonate (PSS) was used. Water was used as the dispersion medium. The conductivity of the formed first solid electrolyte layer was 1 S/cm.
次に、巻回体を化学重合用の重合液に浸漬した後、チオフェンを重合することによって、第1の固体電解質層上に第2の固体電解質層を形成した。重合液には、モノマと、酸化剤と、液媒体とを含む重合液を用いた。モノマには、チオフェンを用いた。酸化剤には、芳香族スルホン酸を用いた。液媒体には、ブタノールを用いた。化学重合によって、ポリチオフェン(第2の導電性高分子)が合成された。形成された第2の固体電解質層の導電率は、30S/cmであった。すなわち、σ1/σ2=1/30であった。なお、上述したように、固体電解質層の導電率は、固体電解質層を形成する際の条件と同じ条件で絶縁性基板上に形成した固体電解質層の導電率から求めた。
Next, the wound body was immersed in a polymerization liquid for chemical polymerization, and then thiophene was polymerized to form a second solid electrolyte layer on the first solid electrolyte layer. The polymerization liquid used contained a monomer, an oxidizing agent, and a liquid medium. Thiophene was used as the monomer. Aromatic sulfonic acid was used as the oxidizing agent. Butanol was used as the liquid medium. Polythiophene (a second conductive polymer) was synthesized by chemical polymerization. The conductivity of the formed second solid electrolyte layer was 30 S/cm. In other words, σ1/σ2 = 1/30. As described above, the conductivity of the solid electrolyte layer was calculated from the conductivity of a solid electrolyte layer formed on an insulating substrate under the same conditions as those for forming the solid electrolyte layer.
次に、巻回体(コンデンサ素子)を外装体に収容することによって、コンデンサA1(固体電解コンデンサ)を得た。
(他のコンデンサ)
多孔質部の平均細孔径Spおよび固体電解質層の形成条件を表1に示すように変えたことを除いて、コンデンサA1の作製と同様の方法および条件で、コンデンサA2~A3およびC1~C6を作製した。多孔質部の平均細孔径Spは、誘電体層を形成する際の化成電圧を変化させることによって変化させた。具体的には、平均細孔径Spを小さくする場合には、化成電圧を大きくした。コンデンサC1~C3の固体電解質層は、化学重合のみによって形成した。化学重合の条件は、コンデンサA1の作製における化学重合の条件と同じとした。コンデンサC4~C6の作製に用いた分散液では、平均粒径Dpが200nmの導電性高分子の粒子を用いた。なお、コンデンサA2およびA3においても、σ1/σ2=1/30であった。 Next, the wound body (capacitor element) was housed in an outer casing to obtain a capacitor A1 (solid electrolytic capacitor).
(other capacitors)
Capacitors A2 to A3 and C1 to C6 were produced in the same manner and under the same conditions as those for the production of capacitor A1, except that the average pore diameter Sp of the porous portion and the conditions for forming the solid electrolyte layer were changed as shown in Table 1. The average pore diameter Sp of the porous portion was changed by changing the chemical formation voltage when forming the dielectric layer. Specifically, when the average pore diameter Sp was to be reduced, the chemical formation voltage was increased. The solid electrolyte layers of capacitors C1 to C3 were formed only by chemical polymerization. The conditions for chemical polymerization were the same as those for the production of capacitor A1. In the dispersion liquid used for the production of capacitors C4 to C6, conductive polymer particles with an average particle diameter Dp of 200 nm were used. In addition, σ1/σ2=1/30 was also true for capacitors A2 and A3.
(他のコンデンサ)
多孔質部の平均細孔径Spおよび固体電解質層の形成条件を表1に示すように変えたことを除いて、コンデンサA1の作製と同様の方法および条件で、コンデンサA2~A3およびC1~C6を作製した。多孔質部の平均細孔径Spは、誘電体層を形成する際の化成電圧を変化させることによって変化させた。具体的には、平均細孔径Spを小さくする場合には、化成電圧を大きくした。コンデンサC1~C3の固体電解質層は、化学重合のみによって形成した。化学重合の条件は、コンデンサA1の作製における化学重合の条件と同じとした。コンデンサC4~C6の作製に用いた分散液では、平均粒径Dpが200nmの導電性高分子の粒子を用いた。なお、コンデンサA2およびA3においても、σ1/σ2=1/30であった。 Next, the wound body (capacitor element) was housed in an outer casing to obtain a capacitor A1 (solid electrolytic capacitor).
(other capacitors)
Capacitors A2 to A3 and C1 to C6 were produced in the same manner and under the same conditions as those for the production of capacitor A1, except that the average pore diameter Sp of the porous portion and the conditions for forming the solid electrolyte layer were changed as shown in Table 1. The average pore diameter Sp of the porous portion was changed by changing the chemical formation voltage when forming the dielectric layer. Specifically, when the average pore diameter Sp was to be reduced, the chemical formation voltage was increased. The solid electrolyte layers of capacitors C1 to C3 were formed only by chemical polymerization. The conditions for chemical polymerization were the same as those for the production of capacitor A1. In the dispersion liquid used for the production of capacitors C4 to C6, conductive polymer particles with an average particle diameter Dp of 200 nm were used. In addition, σ1/σ2=1/30 was also true for capacitors A2 and A3.
作製されたコンデンサについて、初期の静電容量Caを測定した。また、各コンデンサを145℃の環境下において1000時間放置した後の静電容量Cbを測定した。そして、以下の式から容量低下率を求めた。
容量低下率(%)=100×(Ca-Cb)/Ca The initial capacitance Ca of each capacitor was measured. In addition, the capacitance Cb of each capacitor was measured after it was left in an environment of 145° C. for 1000 hours. The capacitance reduction rate was calculated using the following formula.
Capacity decrease rate (%) = 100 × (Ca - Cb) / Ca
容量低下率(%)=100×(Ca-Cb)/Ca The initial capacitance Ca of each capacitor was measured. In addition, the capacitance Cb of each capacitor was measured after it was left in an environment of 145° C. for 1000 hours. The capacitance reduction rate was calculated using the following formula.
Capacity decrease rate (%) = 100 × (Ca - Cb) / Ca
各コンデンサの作製条件の一部と、各コンデンサの評価結果とを表1に示す。なお、表1に示す初期の静電容量は、平均細孔径が同一であるコンデンサ同士を比較したときの相対値である。具体的には、コンデンサA1、C1、およびC4の初期の静電容量は、コンデンサC1の初期の静電容量を100%としたときの相対値である。コンデンサA2、C2、およびC5の初期の静電容量は、コンデンサC2の初期の静電容量を100%としたときの相対値である。コンデンサA3、C3、およびC6の初期の静電容量は、コンデンサC3の初期の静電容量を100%としたときの相対値である。
Table 1 shows some of the manufacturing conditions for each capacitor and the evaluation results for each capacitor. Note that the initial capacitances shown in Table 1 are relative values when comparing capacitors with the same average pore diameter. Specifically, the initial capacitances of capacitors A1, C1, and C4 are relative values when the initial capacitance of capacitor C1 is set to 100%. The initial capacitances of capacitors A2, C2, and C5 are relative values when the initial capacitance of capacitor C2 is set to 100%. The initial capacitances of capacitors A3, C3, and C6 are relative values when the initial capacitance of capacitor C3 is set to 100%.
初期の静電容量は高い方が好ましい。また、容量低下率は小さいことが好ましい。コンデンサA1~A3は、本開示に係る固体電解コンデンサ(S)である。コンデンサC1~C6は比較例である。
The higher the initial capacitance, the better. Also, the smaller the rate of capacitance decrease is, the better. Capacitors A1 to A3 are solid electrolytic capacitors (S) according to the present disclosure. Capacitors C1 to C6 are comparative examples.
表1に示すように、コンデンサA1は、同じ平均細孔径Spを有するコンデンサC1と比較して、初期の静電容量が高かった。同様に、コンデンサA2およびA3は、同じ平均細孔径Spを有するコンデンサC2およびC3と比較して、初期の静電容量の低下が見られなかった。これは、コンデンサA1~A3の多孔質部の細孔内には第1の固体電解質層が充分に存在し、誘電体層と第2の固体電解質層との間に第1の固体電解質層が配置されるためであると考えられる。表1に示すように、コンデンサC4~C6の初期の静電容量は低かった。これは、導電性高分子が、多孔質部の細孔の内部に充分に配置されなかったためであると考えられる。
As shown in Table 1, capacitor A1 had a higher initial capacitance than capacitor C1, which had the same average pore diameter Sp. Similarly, capacitors A2 and A3 showed no decrease in initial capacitance compared to capacitors C2 and C3, which had the same average pore diameter Sp. This is believed to be because the first solid electrolyte layer was sufficiently present within the pores of the porous portion of capacitors A1 to A3, and the first solid electrolyte layer was disposed between the dielectric layer and the second solid electrolyte layer. As shown in Table 1, capacitors C4 to C6 had a low initial capacitance. This is believed to be because the conductive polymer was not sufficiently disposed inside the pores of the porous portion.
表1に示すように、コンデンサA1~A3は、コンデンサC1~C6と比較して、容量低下率が小さかった。
As shown in Table 1, capacitors A1 to A3 had a smaller rate of capacitance degradation than capacitors C1 to C6.
(実験例2)
実験例2では、固体電解質層が異なる複数の固体電解コンデンサを作製して評価した。 (Experimental Example 2)
In Experimental Example 2, a plurality of solid electrolytic capacitors having different solid electrolyte layers were fabricated and evaluated.
実験例2では、固体電解質層が異なる複数の固体電解コンデンサを作製して評価した。 (Experimental Example 2)
In Experimental Example 2, a plurality of solid electrolytic capacitors having different solid electrolyte layers were fabricated and evaluated.
(コンデンサA2)
実験例1で作製したコンデンサA2と同様の方法および条件でコンデンサA2を作製した。 (Capacitor A2)
Capacitor A2 was fabricated in the same manner and under the same conditions as capacitor A2 fabricated in experimental example 1.
実験例1で作製したコンデンサA2と同様の方法および条件でコンデンサA2を作製した。 (Capacitor A2)
Capacitor A2 was fabricated in the same manner and under the same conditions as capacitor A2 fabricated in experimental example 1.
(他のコンデンサ)
固体電解質層の導電率を表2に示すように変更したことを除いて、コンデンサA2の作製と同様の方法および条件でコンデンサA4~A6およびC7~C9を作製した。第1の固体電解質層の導電率σ1は、第1の固体電解質層に含まれる導電性高分子の量や導電性を向上させる添加剤の量を変更することによって変化させた。なお、上述したように、固体電解質層の導電率は、固体電解質層を形成する際の条件と同じ条件で絶縁性基板上に形成した固体電解質層の導電率から求めた。 (other capacitors)
Capacitors A4 to A6 and C7 to C9 were produced in the same manner and under the same conditions as those for producing capacitor A2, except that the conductivity of the solid electrolyte layer was changed as shown in Table 2. The conductivity σ1 of the first solid electrolyte layer was changed by changing the amount of conductive polymer contained in the first solid electrolyte layer and the amount of additive that improves conductivity. As described above, the conductivity of the solid electrolyte layer was determined from the conductivity of a solid electrolyte layer formed on an insulating substrate under the same conditions as those for forming the solid electrolyte layer.
固体電解質層の導電率を表2に示すように変更したことを除いて、コンデンサA2の作製と同様の方法および条件でコンデンサA4~A6およびC7~C9を作製した。第1の固体電解質層の導電率σ1は、第1の固体電解質層に含まれる導電性高分子の量や導電性を向上させる添加剤の量を変更することによって変化させた。なお、上述したように、固体電解質層の導電率は、固体電解質層を形成する際の条件と同じ条件で絶縁性基板上に形成した固体電解質層の導電率から求めた。 (other capacitors)
Capacitors A4 to A6 and C7 to C9 were produced in the same manner and under the same conditions as those for producing capacitor A2, except that the conductivity of the solid electrolyte layer was changed as shown in Table 2. The conductivity σ1 of the first solid electrolyte layer was changed by changing the amount of conductive polymer contained in the first solid electrolyte layer and the amount of additive that improves conductivity. As described above, the conductivity of the solid electrolyte layer was determined from the conductivity of a solid electrolyte layer formed on an insulating substrate under the same conditions as those for forming the solid electrolyte layer.
作製されたコンデンサについて、実験例1と同様の方法および条件で容量低下率(%)を求めた。固体電解質層の形成条件の一部、および、評価結果を表2に示す。
The capacitance loss rate (%) of the produced capacitor was determined using the same method and conditions as in Experimental Example 1. Some of the conditions for forming the solid electrolyte layer and the evaluation results are shown in Table 2.
コンデンサA2、A4~A6は、本開示に係る固体電解コンデンサ(S)である。コンデンサC7~C9は、比較例である。表2に示すように、コンデンサA2、A4~A6は、容量低下率が小さかった。一方、コンデンサC7は、初期に短絡した。また、コンデンサC8およびC9は、1000時間経過後には短絡していた。短絡が生じたのは、絶縁化によるリーク電流の抑制機能が充分に働いていないためであると考えられる。
Capacitors A2, A4 to A6 are solid electrolytic capacitors (S) according to the present disclosure. Capacitors C7 to C9 are comparative examples. As shown in Table 2, capacitors A2, A4 to A6 had a small rate of capacitance decrease. On the other hand, capacitor C7 was short-circuited in the early stages. Capacitors C8 and C9 were short-circuited after 1000 hours had passed. It is believed that the short-circuits occurred because the leakage current suppression function of insulation was not working sufficiently.
本開示は、固体電解コンデンサに利用できる。
本発明を現時点での好ましい実施態様に関して説明したが、そのような開示を限定的に解釈してはならない。種々の変形および改変は、上記開示を読むことによって本発明に属する技術分野における当業者には間違いなく明らかになるであろう。したがって、添付の請求の範囲は、本発明の真の精神および範囲から逸脱することなく、すべての変形および改変を包含する、と解釈されるべきものである。 The present disclosure can be used for solid electrolytic capacitors.
Although the present invention has been described with respect to the presently preferred embodiments, such disclosure should not be interpreted as limiting. Various variations and modifications will no doubt become apparent to those skilled in the art to which the present invention pertains upon reading the above disclosure. Accordingly, the appended claims should be interpreted to cover all variations and modifications without departing from the true spirit and scope of the present invention.
本発明を現時点での好ましい実施態様に関して説明したが、そのような開示を限定的に解釈してはならない。種々の変形および改変は、上記開示を読むことによって本発明に属する技術分野における当業者には間違いなく明らかになるであろう。したがって、添付の請求の範囲は、本発明の真の精神および範囲から逸脱することなく、すべての変形および改変を包含する、と解釈されるべきものである。 The present disclosure can be used for solid electrolytic capacitors.
Although the present invention has been described with respect to the presently preferred embodiments, such disclosure should not be interpreted as limiting. Various variations and modifications will no doubt become apparent to those skilled in the art to which the present invention pertains upon reading the above disclosure. Accordingly, the appended claims should be interpreted to cover all variations and modifications without departing from the true spirit and scope of the present invention.
10 :コンデンサ素子
11 :陽極側部材
11a :陽極体
11b :誘電体層
11p :多孔質部
12 :陰極箔
13 :セパレータ
15 :固体電解質層
15a :第1の固体電解質層
15b :第2の固体電解質層
100 :固体電解コンデンサ 10: Capacitor element 11:Anode side member 11a: Anode body 11b: Dielectric layer 11p: Porous portion 12: Cathode foil 13: Separator 15: Solid electrolyte layer 15a: First solid electrolyte layer 15b: Second solid electrolyte layer 100: Solid electrolytic capacitor
11 :陽極側部材
11a :陽極体
11b :誘電体層
11p :多孔質部
12 :陰極箔
13 :セパレータ
15 :固体電解質層
15a :第1の固体電解質層
15b :第2の固体電解質層
100 :固体電解コンデンサ 10: Capacitor element 11:
Claims (8)
- 固体電解コンデンサであって、
多孔質表面を有する陽極体と前記多孔質表面に形成された誘電体層とを含む陽極側部材と、
固体電解質層とを含み、
前記陽極側部材は、前記陽極体と前記誘電体層とによって形成された多孔質部を表面に有し、
前記固体電解質層は、前記誘電体層上に形成され且つ第1の導電性高分子を含有する第1の固体電解質層と、前記第1の固体電解質層上に形成され且つ第2の導電性高分子を含有する第2の固体電解質層とを含み、
前記第1の固体電解質層は、前記第1の導電性高分子の粒子が分散された分散液を用いて形成された層であり、
前記第2の固体電解質層は、酸化剤および/または前記酸化剤の残渣を含み、
前記粒子の平均粒径は、前記多孔質部の平均細孔径よりも小さく、
前記第2の固体電解質層の導電率σ2に対する前記第1の固体電解質層の導電率σ1の比σ1/σ2は0.1以下である、固体電解コンデンサ。 A solid electrolytic capacitor comprising:
an anode side member including an anode body having a porous surface and a dielectric layer formed on the porous surface;
a solid electrolyte layer;
the anode side member has a porous portion on a surface thereof formed by the anode body and the dielectric layer,
the solid electrolyte layer includes a first solid electrolyte layer formed on the dielectric layer and containing a first conductive polymer, and a second solid electrolyte layer formed on the first solid electrolyte layer and containing a second conductive polymer,
the first solid electrolyte layer is a layer formed using a dispersion liquid in which particles of the first conductive polymer are dispersed,
the second solid electrolyte layer comprises an oxidizing agent and/or a residue of the oxidizing agent;
The average particle size of the particles is smaller than the average pore size of the porous portion,
a ratio σ1/σ2 of the conductivity σ1 of the first solid electrolyte layer to the conductivity σ2 of the second solid electrolyte layer is 0.1 or less. - セパレータと陰極箔とを含み、
前記陽極側部材と前記セパレータと前記陰極箔とは、前記陽極側部材と前記陰極箔との間に前記セパレータが配置されるように巻回されている、請求項1に記載の固体電解コンデンサ。 A separator and a cathode foil,
2 . The solid electrolytic capacitor according to claim 1 , wherein the anode side member, the separator, and the cathode foil are wound such that the separator is disposed between the anode side member and the cathode foil. - 前記第1の固体電解質層の導電率は、1S/cm以下である、請求項1または2に記載の固体電解コンデンサ。 The solid electrolytic capacitor according to claim 1 or 2, wherein the electrical conductivity of the first solid electrolyte layer is 1 S/cm or less.
- 前記第1の固体電解質層の平均厚さT1に対する前記第2の固体電解質層の平均厚さT2の比T2/T1は20~400の範囲にある、請求項1または2に記載の固体電解コンデンサ。 The solid electrolytic capacitor according to claim 1 or 2, wherein the ratio T2/T1 of the average thickness T2 of the second solid electrolyte layer to the average thickness T1 of the first solid electrolyte layer is in the range of 20 to 400.
- 多孔質表面を有する陽極体と前記多孔質表面に形成された誘電体層とを含む陽極側部材を備える固体電解コンデンサの製造方法であって、
前記陽極側部材は、前記陽極体と前記誘電体層とによって形成された多孔質部を表面に有し、
前記製造方法は、
第1の導電性高分子の粒子が分散された分散液を前記多孔質部に配置し、配置された前記分散液を乾燥させることによって、前記誘電体層上に前記第1の導電性高分子を含む第1の固体電解質層を形成する工程(i)と、
酸化剤を含む重合液を用いた化学重合によって前記第1の固体電解質層上に第2の導電性高分子を形成し、それによって前記第2の導電性高分子を含む第2の固体電解質層を形成する工程(ii)とを含み、
前記粒子の平均粒径は、前記多孔質部の平均細孔径よりも小さく、
前記第2の固体電解質層の導電率σ2に対する前記第1の固体電解質層の導電率σ1の比σ1/σ2は0.1以下である、固体電解コンデンサの製造方法。 A method for manufacturing a solid electrolytic capacitor having an anode-side member including an anode body having a porous surface and a dielectric layer formed on the porous surface, comprising:
the anode side member has a porous portion on a surface thereof formed by the anode body and the dielectric layer,
The manufacturing method includes:
(i) forming a first solid electrolyte layer containing the first conductive polymer on the dielectric layer by disposing a dispersion liquid in which particles of a first conductive polymer are dispersed in the porous portion and drying the disposed dispersion liquid;
and (ii) forming a second conductive polymer on the first solid electrolyte layer by chemical polymerization using a polymerization liquid containing an oxidizing agent, thereby forming a second solid electrolyte layer containing the second conductive polymer;
The average particle size of the particles is smaller than the average pore size of the porous portion,
a ratio σ1/σ2 of the electrical conductivity σ1 of the first solid electrolyte layer to the electrical conductivity σ2 of the second solid electrolyte layer is 0.1 or less. - 前記工程(i)の前に、前記陽極側部材とセパレータと陰極箔とを、前記陽極側部材と前記陰極箔との間に前記セパレータが配置されるように巻回することによって巻回体を形成する工程(a)を含み、
前記工程(i)において、前記巻回体に前記分散液を含浸させることによって前記分散液を前記多孔質部に配置する、請求項5に記載の製造方法。 a step (a) of winding the anode-side member, a separator, and a cathode foil such that the separator is disposed between the anode-side member and the cathode foil, before the step (i);
The method according to claim 5 , wherein in the step (i), the dispersion is disposed in the porous portion by impregnating the wound body with the dispersion. - 前記第1の固体電解質層の導電率は、1S/cm以下である、請求項5または6に記載の製造方法。 The manufacturing method according to claim 5 or 6, wherein the electrical conductivity of the first solid electrolyte layer is 1 S/cm or less.
- 前記第1の固体電解質層の平均厚さT1に対する前記第2の固体電解質層の平均厚さT2の比T2/T1は20~400の範囲にある、請求項5または6に記載の製造方法。 The manufacturing method according to claim 5 or 6, wherein the ratio T2/T1 of the average thickness T2 of the second solid electrolyte layer to the average thickness T1 of the first solid electrolyte layer is in the range of 20 to 400.
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