用于固體電解電容器的導(dǎo)電性聚合物分散體的制作方法
【專利摘要】一種電容器，其具有陽極和在所述陽極之上的電介質(zhì)。在所述電介質(zhì)上具有第一導(dǎo)電聚合物層，其中所述第一導(dǎo)電聚合物層包含聚陰離子以及第一粘結(jié)劑。在所述第一導(dǎo)電聚合物層上具有第二導(dǎo)電聚合物層，其中所述第二導(dǎo)電聚合物層包含聚陰離子以及第二粘結(jié)劑，其中所述第一粘結(jié)劑比第二粘結(jié)劑更親水。
【專利說明】用于固體電解電容器的導(dǎo)電性聚合物分散體
[0001]相關(guān)申請(qǐng)的交叉引用
[0002]本申請(qǐng)要求于2011年5月24日提交的美國(guó)待審臨時(shí)申請(qǐng)N0.61/489571的優(yōu)先權(quán),其內(nèi)容通過引用的方式并入本文。
【背景技術(shù)】
[0003]本發(fā)明涉及一種改進(jìn)的形成固體電解電容器的方法以及由此形成的改進(jìn)的電容器。更具體地說，本發(fā)明涉及一種改進(jìn)的陰極，其中所述陰極包括具有增強(qiáng)的可靠性的高度導(dǎo)電的聚合物分散體涂層。本發(fā)明還公開了制造固有導(dǎo)電性聚合物分散體的方法。本發(fā)明涉及一種改進(jìn)的形成固體電解電容器的方法以及由此形成的改進(jìn)的電容器。更具體地說，本發(fā)明涉及一種具有改善的泄露穩(wěn)定性(leakage stability)的電容器。
[0004]固體電解電容器的構(gòu)造和制造在文獻(xiàn)中有充分的記載。在固體電解電容器的構(gòu)造中使用閥金屬作為陽極。陽極體可為多孔小球(其是通過對(duì)高純度粉體進(jìn)行壓制和燒結(jié)而形成的)或箔(其被蝕刻以提供更大的陽極表面積)。閥金屬的氧化物是通過電解形成的，其覆蓋陽極的所有表面并充當(dāng)電容器的電介質(zhì)。固態(tài)陰極電解質(zhì)通常選自很有限的材料種類，其包含二氧化錳或?qū)щ娦杂袡C(jī)材料，如聚苯胺、聚吡咯、聚亞乙基二氧噻吩以及它們的衍生物。具有固有導(dǎo)電性聚合物作為陰極材料的固體電解電容器已經(jīng)被廣泛應(yīng)用在電子工業(yè)中，這是因?yàn)槠渚哂袃?yōu)良的低等效串聯(lián)電阻(ESR)以及“非燃燒/非點(diǎn)火”失效模式(〃non-burning/non_ignition〃failure mode)。在導(dǎo)電聚合物陰極的情況下，所述導(dǎo)電聚合物通常是通過化學(xué)氧化聚合、電化學(xué)氧化聚合或噴涂技術(shù)而施加的，此外還報(bào)道了其它一些不太理想的技術(shù)。
[0005]導(dǎo)電聚合物的骨架是由共軛鍵結(jié)構(gòu)組成的。所述聚合物可以以兩種常規(guī)狀態(tài)存在:非摻雜非導(dǎo)電狀態(tài)，以及摻雜導(dǎo)電狀態(tài)。在摻雜狀態(tài)中，所述聚合物是導(dǎo)電的，但由于沿聚合物鏈具有高度共軛性所以其加工性能差；在處于非摻雜形式時(shí)，該聚合物失去其導(dǎo)電性，但可以更容易地加工，因?yàn)槠涓兹芙?。摻雜后，所述聚合物在其帶正電荷的骨架上引入了作為構(gòu)成部分的陰離子部分。為了獲得高導(dǎo)電性，電容器中所用的導(dǎo)電聚合物在加工完成后必須是摻雜形式的，但是在加工過程中，該聚合物可以是非摻雜/摻雜的，以實(shí)現(xiàn)某些加工優(yōu)點(diǎn)。
[0006]不同種類的導(dǎo)電聚合物(包括聚吡咯、聚苯胺以及聚亞乙基二氧噻吩)被用于鉭(Ta)電容器。無論采用的導(dǎo)電聚合物是何種類型，導(dǎo)電聚合物電容器的主要缺點(diǎn)是:與采用MnO2的相應(yīng)物相比，導(dǎo)電聚合物電容器具有相對(duì)較低的工作電壓。當(dāng)額定電壓超過25V時(shí)，聚合物電容器存在不同程度的可靠性問題。據(jù)信這是由相對(duì)較差的電介質(zhì)-聚合物界面引起的，其具有差的“自愈合”(self-healing)能力。電容器的擊穿電壓(BDV)可以最好地表征其承受高電壓的能力。BDV越高，可靠性越好。出于之前不可知的原因，包含導(dǎo)電聚合物的電容器的擊穿電壓被限制在約55V，因此導(dǎo)致該電容器被額定為只能在大約25V下使用。這一局限性對(duì)更廣泛地使用導(dǎo)電聚合物產(chǎn)生阻礙作用。
[0007]美國(guó)專利N0.7563290 (其內(nèi)容通過引用的方式并入本文)描述了漿料/分散工藝。所得電容器顯示出有益的高電壓性能、降低的DC泄露(DCL)以及改善的長(zhǎng)期可靠性。
[0008]十分理想的是，電容器設(shè)備具有高可靠性以及其可耐受應(yīng)力環(huán)境。因此，陽極的完整性以及導(dǎo)電聚合物陰極的魯棒性(robustness)對(duì)高質(zhì)量電容器產(chǎn)品而言是必要的。然而，要在陽極上形成沒有缺陷的導(dǎo)電聚合物涂層、并且該導(dǎo)電聚合物涂層在陽極樹脂包封和表面安裝過程中能夠耐受熱機(jī)械應(yīng)力，這是具有挑戰(zhàn)性的難題。聚合物漿料使用不當(dāng)通常會(huì)導(dǎo)致在所形成的聚合物涂層中產(chǎn)生裂紋和分層。
[0009]在制造導(dǎo)電聚合物基閥金屬電容器的生產(chǎn)工藝中，將閥金屬粉末(如鉭)機(jī)械壓制成陽極，隨后進(jìn)行燒結(jié)形成多孔體。將該陽極在液態(tài)電解質(zhì)中陽極化至預(yù)定電壓以形成電介質(zhì)層，隨后在所述電介質(zhì)層上通過原位聚合反應(yīng)工序形成導(dǎo)電聚合物陰極層，所述原位聚合反應(yīng)工序包括多次氧化劑/單體涂覆和聚合反應(yīng)的循環(huán)。然后用石墨和Ag涂覆所述陽極，之后將其組裝和成型為成品設(shè)備。
[0010]如今，幾乎所有的電子組件都是通過以下方式安裝在電路板的表面上:對(duì)電路板和組件進(jìn)行紅外(IR)或?qū)α骷訜?，達(dá)到足以使施加在所述電路板的銅墊與表面安裝技術(shù)(SMT)組件的可焊性接線端之間的焊接膏回流的溫度。表面安裝技術(shù)會(huì)導(dǎo)致電路板上的各個(gè)SMT組件暴露在焊接溫度下達(dá)到近一分鐘，所述焊接溫度通常高于180°C、典型的為超過230°C、通常峰值為高于250°C。如果電容器的構(gòu)造中所用的材料對(duì)這樣的高溫敏感，那么ESR和泄露特性發(fā)生顯著改變的現(xiàn)象并不罕見，這會(huì)導(dǎo)致電路性能變差。
[0011]當(dāng)具有導(dǎo)電聚合物分散體的固體電解電容器暴露于SMT條件下時(shí),現(xiàn)有技術(shù)狀態(tài)的固有導(dǎo)電性聚合物(ICP)分散體存在許多問題。
[0012]在電容器中所用的材料內(nèi)存在水汽可導(dǎo)致包裝完整性變差，這歸因于SMT回流條件。與原位聚合導(dǎo)電聚合物相比，導(dǎo)電性聚合物分散體具有相對(duì)較高的吸濕性。親水性聚陰離子的存在(特別是聚苯乙烯磺酸)是高吸濕性的原因之一。與分散體中所用的聚合物摻雜劑聚陰離子不同的是，原位聚合的部件使用單體摻雜劑。在通過焊劑回流將電容器安裝在安裝基體上的過程中進(jìn)行加熱使得溫度高于水的沸點(diǎn)時(shí)，包含在電容器的電容器元件中的水分被蒸發(fā)，這使成型樹脂的內(nèi)壓升高。由于電容器被迅速加熱至焊劑回流溫度(顯著高于水的沸點(diǎn))，因此電容器的內(nèi)壓顯著并迅速升高。在這種情況下，由于電容器元件被耐濕性的成型樹脂(如環(huán)氧樹脂)完全包封，因此在電容器中產(chǎn)生的水汽不能從所述成型樹脂逸出，使得由水汽引起的所有高壓都施加至所述成型樹脂上。結(jié)果，成型樹脂的某些部分開裂，成型樹脂中的水蒸汽從裂縫釋放出來。這在薄的樹脂部位(例如靠近連接處的部分和下表面?zhèn)?特別成問題。
[0013]美國(guó)專利N0.6229688公開了一種通過提供水釋放機(jī)構(gòu)來降低外殼完整性/外殼裂紋的方法。該固體電解電容器的特征為在成型樹脂中形成的水蒸汽通道。所述水蒸汽排放通道是由具有比成型樹脂更高的水蒸汽滲透性的材料形成的，并且起到將成型樹脂內(nèi)部與大氣連通的作用。
[0014]現(xiàn)已報(bào)導(dǎo)了許多提高電容器中材料的抗?jié)裥缘姆桨?。美?guó)公開的專利申請(qǐng)N0.20100254072提供了一種提高抗?jié)裥缘姆桨?，其中教?dǎo)了:由于在導(dǎo)電聚合物中摻入了磺酸酯化合物，使得導(dǎo)電聚合物分散體和固體電解電容器具有低ESR以及優(yōu)異的抗?jié)裥浴?br> [0015]美國(guó)公開的專利申請(qǐng)N0.2011/0019340提供了另一種方案，其中導(dǎo)電聚合物懸浮體包含:由多元酸或其鹽構(gòu)成的摻雜劑；選自赤丁四醇、木糖醇以及季戊四醇中的至少一種化合物；以及分散介質(zhì)。美國(guó)公開的專利申請(qǐng)N0.20060223976提供了一種具有優(yōu)異的導(dǎo)電性、耐熱性以及抗?jié)裥缘膶?dǎo)電聚合物，這是通過包含至少一種具有有機(jī)磺酸陰離子的有機(jī)磺酸鹽以及除過渡金屬以外的陽離子而實(shí)現(xiàn)的，所述磺酸鹽與摻入導(dǎo)電聚合物中作為摻雜劑的有機(jī)磺酸相同或不同。
[0016]美國(guó)公開的專利申請(qǐng)N0.2010/0091432公開了另一種方案，其中導(dǎo)電聚合物包含導(dǎo)電聚合物以及含有親水基團(tuán)的聚陰離子，其中聚陰離子作為導(dǎo)電聚合物的摻雜劑。另外，聚陰離子中的至少部分親水基團(tuán)與具有一個(gè)環(huán)氧基團(tuán)的化合物中的環(huán)氧基縮合。
[0017]含有導(dǎo)電聚合物的固體電解電容器存在的另一個(gè)問題是:在高溫下以及在經(jīng)受表面安裝條件之后會(huì)發(fā)生高泄露的問題。理論認(rèn)為在所述這些條件下發(fā)生高泄露的原因之一是:在ICP涂層中缺少足夠的水分。在加工過程中(如表面安裝過程中)ICP材料缺少水分可導(dǎo)致固體電解電容器泄露。
[0018]美國(guó)專利N0.7773366公開了一種通過并入水保持層來提高固體電解電容器的泄露特性以及其他電學(xué)特性的方法。在所述方法中，具有比殼體更高的吸水性的水保持層被放置在導(dǎo)電聚合物層與殼體之間。殼體的吸水率優(yōu)選為0.04%或更少。因此，可抑制水分通過殼體向外散逸，并且可防止內(nèi)部水分含量減少。對(duì)于水保持層，可以使用環(huán)氧樹脂，可通過施用液態(tài)環(huán)氧樹脂來形成水保持層。
[0019]美國(guó)公開的專利申請(qǐng)N0.2006/0240593公開了一種通過摻入沸點(diǎn)不低于150°C且熔點(diǎn)不高于150°C的有機(jī)化合物來改善泄露電流的方法。上述文獻(xiàn)中有一些文獻(xiàn)聲稱提高了抗?jié)裥?，其它文獻(xiàn)則聲稱通過水保持層提供了改善的性能。然而，這些方案并不能解決對(duì)于具有改善的可靠性的固體電解電容器來說所需要的抗?jié)裥?低吸濕性與保水性之間的平衡。上述方案也不能解決與SMT回流暴露相關(guān)的問題。
[0020]因而，需要一種用于形成具有改善的泄露性和泄露穩(wěn)定性的固體電解電容器的方法。特別需要在表面安裝溫度期間具有穩(wěn)定的泄露性的電容器部件。
[0021]因而，需要對(duì)水分進(jìn)行適當(dāng)?shù)墓芾硪垣@得具有優(yōu)異的可靠性的固體電解電容器。在此之前人們還沒有認(rèn)識(shí)到需要使水分含量與保水性之間達(dá)到精細(xì)的平衡，從而同時(shí)避免在經(jīng)受SMT條件之后包裝完整性變差以及產(chǎn)生高的泄露電流。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0022]本發(fā)明的一個(gè)目的是提供一種改進(jìn)的固體電解電容器。
[0023]本發(fā)明的另一目的是提供一種改進(jìn)的用于制備具有優(yōu)良可靠性的固體電解電容器的方法。
[0024]本發(fā)明的另一目的是提供一種改進(jìn)的用于制造在暴露于高溫條件下時(shí)具有優(yōu)良的泄露電流的固體電解電容器的方法。
[0025]本發(fā)明的另一目的是提供一種改進(jìn)的用于制備在暴露于SMT條件下時(shí)具有優(yōu)良的包裝完整性的固體電解電容器的方法。
[0026]所實(shí)現(xiàn)的這些以及其他優(yōu)點(diǎn)體現(xiàn)于電容器。所述電容器具有陽極以及在所述陽極之上的電介質(zhì)。在所述電介質(zhì)上具有導(dǎo)電聚合物層，其中所述導(dǎo)電聚合物層的水分含量為至少16重量％、并且在從125°C加熱至175°C時(shí)水分損失不高于5重量％。
[0027]另外一種實(shí)施方案提供的電容器具有陽極以及在所述陽極之上的電介質(zhì)。在所述電介質(zhì)之上具有第一導(dǎo)電聚合物層，其中所述第一導(dǎo)電聚合物層包含聚陰離子以及第一粘結(jié)劑。在第一導(dǎo)電聚合物層之上具有第二導(dǎo)電聚合物層，其中所述第二導(dǎo)電聚合物層包含聚陰離子以及第二粘結(jié)劑，并且其中第一粘結(jié)劑比第二粘結(jié)劑更加親水。
[0028]另外一種實(shí)施方案提供的電容器具有陽極以及在所述陽極之上的電介質(zhì)。在所述電介質(zhì)之上具有第一導(dǎo)電聚合物層，其中所述第一導(dǎo)電聚合物層具有第一水分含量。在第一導(dǎo)電聚合物層之上具有第二導(dǎo)電聚合物層，其中所述第二導(dǎo)電聚合物層具有第二水分含量。所述第一水分含量比所述第二水分含量高至少5重量％。
[0029]另外一種實(shí)施方案提供的電容器具有陽極以及在所述陽極上的電介質(zhì)。在所述電介質(zhì)上具有第一聚合物層，在所述第一聚合物層上具有第二聚合物。所述第一聚合物層和所述第二聚合物層在從125°C加熱至175°C時(shí)具有小于5重量％的水分損失。
[0030]另外一種實(shí)施方案提供了一種形成電容器的方法，包括:
[0031]提供在其上具有電介質(zhì)覆層的陽極；
[0032]在所述電介質(zhì)上施加第一分散體從而在所述電介質(zhì)覆層上形成第一導(dǎo)電聚合物層，其中所述第一導(dǎo)電聚合物層包含親水性材料；以及
[0033]在所述第一導(dǎo)電聚合物層上施加第二分散體從而在所述第一導(dǎo)電聚合物層上形成第二導(dǎo)電聚合物層。
[0034]另外一種實(shí)施方案提供的電容器具有陽極以及在所述陽極之上的電介質(zhì)。在所述電介質(zhì)之上具有第一導(dǎo)電聚合物層，其中所述第一導(dǎo)電聚合物層具有至少20重量％的水分含量。在所述第一導(dǎo)電聚合物層之上具有第二導(dǎo)電聚合物層，其中所述第二導(dǎo)電聚合物層包含至少一種選自疏水性材料和保水性化合物中的材料。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0035]圖1是本發(fā)明實(shí)施方案的示意性橫截面圖。
[0036]圖2是本發(fā)明實(shí)施方案的示意性流程圖。
[0037]圖3通過圖形顯示了在模擬SMT之后水分對(duì)泄漏電流的影響。
【具體實(shí)施方式】
[0038]本發(fā)明涉及一種改進(jìn)的電容器以及制造該改進(jìn)型電容器的方法。更具體地說，本文提供了一種能夠制備具有改善的可靠性的電容器的方法。
[0039]以下參照附圖對(duì)本發(fā)明進(jìn)行說明，所述附圖形成說明書的非限制性組成部分。
[0040]以下將參照?qǐng)D1來說明本發(fā)明的實(shí)施方案。在圖1中示出了總體上以10表示的電容器的示意性橫截面圖。所述電容器包括陽極12，本文將對(duì)其作更充分的說明。在所述陽極上形成電介質(zhì)14，其優(yōu)選為陽極的氧化物。在所述電介質(zhì)上形成第一導(dǎo)電聚合物層16。所述第一導(dǎo)電聚合物層可以是單層(如通過單次施加而獲得的單層)或具有相似組成的多層。在所述第一導(dǎo)電聚合物層上形成第二導(dǎo)電聚合物層18。所述第二導(dǎo)電聚合物層可以是單層(如通過單次施加而獲得的單層)或具有相似組成的多層。本文將更詳細(xì)地描述第一導(dǎo)電聚合物層和第二導(dǎo)電聚合物層。粘合層20提供這樣的表面:外部陰極接線端22可連接(例如通過焊劑24連接)至該表面。所述粘合層通常包括多個(gè)亞層，所述多個(gè)亞層包括:至少一個(gè)碳層，其易于粘附到第二導(dǎo)電聚合物層；接下來有至少一個(gè)含金屬層，其易于粘附到所述碳層并且可被焊接。陽極引線26從陽極延伸出來并且與外部陽極接線端28電接觸。除外部陰極接線端和外部陽極接線端的下部以外，整個(gè)電容器優(yōu)選被包封在非導(dǎo)電性樹脂30內(nèi)。
[0041]以下將參照?qǐng)D2對(duì)本發(fā)明的實(shí)施方案進(jìn)行描述。圖2提供了形成電容器的流程圖。200為形成陽極?？梢酝ㄟ^將粉體壓制成單片或通過形成導(dǎo)電材料片來形成陽極。如果使用單片，優(yōu)選的是將陽極引線與陽極相連。202為在陽極上形成電介質(zhì)。為了便于制造，所述電介質(zhì)優(yōu)選為陽極的氧化物，但不限于此。204為形成至少一層第一導(dǎo)電聚合物層。所述聚合物層可以通過原位聚合反應(yīng)或浸潰于導(dǎo)電聚合物的分散體或漿料中而形成。這里最優(yōu)選的是浸潰于導(dǎo)電聚合物的漿料中，因?yàn)檫@樣可以有意地?fù)饺胗H水性增強(qiáng)材料。206為形成至少一層第二導(dǎo)電聚合物層。所述第二導(dǎo)電聚合物層可以通過原位聚合反應(yīng)或浸潰于導(dǎo)電聚合物的分散體或漿料中而形成。這里最優(yōu)選為浸潰于導(dǎo)電聚合物的漿料中，因?yàn)檫@樣可以有意地?fù)饺胗H水性增強(qiáng)材料。208為施加粘合層。所述粘合層提供這樣的表面:外部引線可連接至該表面。至少一層碳層接著有至少一層含金屬的層通常足以作為本發(fā)明的示例，但不限于此。210為施加外部接線端，如果需要的話。一方面，外部接線端與陰極電接觸，另一方面，外部接線端與陽極電接觸，從而在電容器的導(dǎo)體與電子裝置的電路布線(circuittrace)之間形成電接觸。212為完成電容器，可包括樹脂包封、測(cè)試、包裝等。
[0042]與本領(lǐng)域的預(yù)期直接相對(duì)立的是，本發(fā)明針對(duì)的是使導(dǎo)電聚合物層在通過SMT工序時(shí)保持水分含量的方法。本領(lǐng)域的技術(shù)人員一直面對(duì)的難題是:選擇具有相對(duì)較高的水分含量對(duì)泄漏電流是有益的，但在SMT工序中卻會(huì)導(dǎo)致嚴(yán)重的問題；或者選擇具有低的水分含量對(duì)于在SMT工序中應(yīng)用而言是有益的，但是會(huì)使電容器產(chǎn)生高的泄漏電流。本發(fā)明通過構(gòu)造導(dǎo)電聚合物層而解決了本領(lǐng)域的所述問題，其中所述導(dǎo)電聚合物層具有所需的水分水平并且能夠在SMT實(shí)施期間使水分保留于所述層中。
[0043]第一導(dǎo)電聚合物層和第二導(dǎo)電聚合物層協(xié)同發(fā)揮作用使得水分保持處于預(yù)定的水平。
[0044]在一個(gè)實(shí)施方案中，第一導(dǎo)電聚合物層中的水分含量高于第二導(dǎo)電聚合物層的水分含量，并且第二導(dǎo)電聚合物層抑制水分從中逸出。這可以通過所述這些層的差別式硬化、差別式表面張力或者差別式親水性/疏水性來實(shí)現(xiàn)。優(yōu)選第一導(dǎo)電聚合物層的水分含量為第二導(dǎo)電聚合物層水分含量的至少110%(以重量計(jì))。更優(yōu)選的是，第一導(dǎo)電聚合物層的水分含量為第二導(dǎo)電聚合物層水分含量的至少200% (以重量計(jì))。
[0045]在一個(gè)實(shí)施方案中，第一導(dǎo)電聚合物層和第二導(dǎo)電聚合物層具有至少10重量％至30重量％的水分含量以及在從125°C加熱至175°C時(shí)不高于5%的水分損失。
[0046]在一個(gè)實(shí)施方案中，第一導(dǎo)電聚合物層在從125°C加熱至175°C時(shí)損失的水分不高于5重量％。特別優(yōu)選的是，所述第一導(dǎo)電聚合物層具有如下定義的保水性:在從125°C加熱至175 °C時(shí)水分損失不高于3重量％，更優(yōu)選為不高于2重量％，甚至更優(yōu)選為不高于I重量％。通過控制所述這些層的相對(duì)保水性，處于與電介質(zhì)最近的第一導(dǎo)電聚合物層中的水分不會(huì)釋放出來，這是因?yàn)榈诙?dǎo)電聚合物層有效地形成了阻擋層。
[0047]為了達(dá)到第一導(dǎo)電層和第二導(dǎo)電層的差別式水分含量和保水性，特別優(yōu)選的是:第一導(dǎo)電聚合物層是相對(duì)親水的，而第二導(dǎo)電聚合物層是相對(duì)疏水的。由于希望第二導(dǎo)電聚合物層不含水分，因此更加希望第一導(dǎo)電聚合物層包含并保持水分。通過仔細(xì)加以平衡的層的組合，可以實(shí)現(xiàn)這樣的水分含量，該水分含量可使得泄漏電流低同時(shí)能夠確保在SMT操作中水分能被保留。通過將吸水且保水的材料摻入導(dǎo)電聚合物層中來加強(qiáng)保水性。特別合適的材料包括水凝膠、分子篩以及分子容器。
[0048]術(shù)語分子篩和分子容器涉及這些材料的特殊性能，即，能夠主要基于尺寸排阻過程(size exclusion process)對(duì)分子進(jìn)行選擇性分類。分子篩是含有尺寸精確且均一的小孔的材料，其被用作氣體和液體的吸附劑。足夠小而能通過該孔的分子被吸附，而較大的分子不被吸附。其與普通過濾器的區(qū)別在于:其在分子水平上工作并捕集被吸附的物質(zhì)。例如，水分子可能足夠小而能通過該孔，而較大的分子不能通過該孔，因此水被強(qiáng)制吸入孔中，該孔對(duì)滲入的水分子起到捕獲器的作用，使水分子保持處于所述孔中。因此，它們經(jīng)常起到干燥劑的作用。分子篩可以吸附高達(dá)其自身重量22%的水。
[0049]分子篩顆粒的吸附原理有些類似于尺寸排阻層析的吸附原理，不同之處在于沒有變化的溶液組成，被吸附的產(chǎn)物保持被捕獲(因?yàn)闆]有其他能夠滲入該孔并填充該空間的分子)，通過解吸附將形成真空。這歸因于十分規(guī)則的分子尺度的孔結(jié)構(gòu)。分子篩的一個(gè)例子是沸石。沸石是被稱為“分子篩”的微孔固體家族中的硅鋁酸鹽成員?？蛇M(jìn)入沸石的孔中的分子或離子物質(zhì)的最大尺寸由通道的尺寸控制。這通常是由孔的環(huán)尺寸限定的，其中(例如)術(shù)語“8環(huán)”是指由8個(gè)四面體配位的硅(或鋁)原子與8個(gè)氧原子構(gòu)建的閉合環(huán)。這些環(huán)由于各種影響而并非總是完美對(duì)稱的，所述影響包括由產(chǎn)生整體結(jié)構(gòu)所需的單元之間的鍵合而誘發(fā)的應(yīng)力，或由環(huán)中的一些氧原子對(duì)結(jié)構(gòu)中的陽離子的配位而誘發(fā)的應(yīng)力。因此，許多沸石中的孔并不是圓筒狀的。
[0050]除分子篩外，可以通過摻入特定的無機(jī)顆粒(如天然的或合成的粘土及其衍生物、環(huán)糊精及其衍生物)來進(jìn)一步加強(qiáng)保水性能。任何具有特定孔尺寸(優(yōu)選為1-30埃)和有助于保持水分的極性的無機(jī)或有機(jī)顆粒都能用于此應(yīng)用。任何具有特定孔尺寸和氫鍵的有機(jī)或無機(jī)顆粒都可用于保持水分。
[0051]水凝膠為一類可以吸收大量的水而不會(huì)溶解的聚合物材料。通過親水性聚合物中的物理或化學(xué)交聯(lián)來抑制溶解性。水凝膠被定義為由聚合物鏈的三維網(wǎng)絡(luò)以及填充大分子之間的空間的水構(gòu)成的二組分或多組分體系。根據(jù)所用聚合物的性能以及網(wǎng)絡(luò)連接點(diǎn)的性質(zhì)和密度，這種結(jié)構(gòu)在平衡時(shí)可包含不同量的水；通常，在溶脹狀態(tài)下水凝膠中的水的質(zhì)量份數(shù)遠(yuǎn)大于聚合物的質(zhì)量份數(shù)?？啥x兩種常規(guī)類型的水凝膠。物理凝膠或假凝膠(pseudogel)具有通過靜電力、氫鍵、疏水作用或鏈纏結(jié)而連接的鏈。物理凝膠是非永久性的，并且通常它們可以通過加熱而轉(zhuǎn)變?yōu)榫酆衔锶芤?。化學(xué)水凝膠具有連接鏈的共價(jià)鍵。
[0052]水凝膠是親水性聚合物鏈網(wǎng)絡(luò)，有時(shí)為膠態(tài)凝膠，其中水是分散介質(zhì)。水凝膠為高吸附性的天然或合成的聚合物，其可含有超過99重量％的水。水凝膠材料包含親水性交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)聚合物，其可與水分形成氫鍵。水凝膠材料還包括水凝膠材料的顆粒。
[0053]適合于實(shí)施本發(fā)明的交聯(lián)水凝膠材料的例子為包含交聯(lián)聚合物和顆粒的材料，其由以下物質(zhì)形成:乙烯基吡咯烷酮聚合物和共聚物、殼聚糖聚合物和共混物、乙烯基醇聚合物和共聚物、醋酸乙烯酯聚合物和共聚物、羥基官能的纖維素聚合物、丙烯酸聚合物及其共聚物、丙烯酰胺聚合物及其共聚物、以及可與其他親水性粘結(jié)劑形成交聯(lián)的各種親水性聚合物的功能化納米顆粒?；趯?dǎo)電聚合物的水凝膠可以通過在導(dǎo)電性聚合物分散體的粘結(jié)劑體系中進(jìn)行極少量的改性而形成。方法包括:由自交聯(lián)的親水性粘結(jié)劑形成交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)；由ICP分散組分和非常親水的粘結(jié)劑形成交聯(lián)；由兩種或更多種親水性粘結(jié)劑形成的雜化交聯(lián)；由兩種或更多種彼此互穿的聚合物網(wǎng)絡(luò)形成的半互穿網(wǎng)絡(luò)；通過一種或多種能夠彼此離子交聯(lián)的或能夠與ICP分散組分離子交聯(lián)的親水性粘結(jié)劑之間的交聯(lián)形成的離子交聯(lián)水凝膠。
[0054]在平衡狀態(tài)時(shí)，水凝膠必須能夠保持一定量的水。這意味著這些材料中所用的聚合物必須具有至少中度的親水性能。實(shí)際上，為實(shí)現(xiàn)高溶脹度，通常使用在非交聯(lián)的形式下為水溶性的合成的聚合物。用于通用型水凝膠的典型而簡(jiǎn)單的材料為聚(氧化乙烯)、聚(乙烯醇)、聚乙烯基吡咯烷酮以及聚(甲基丙烯酸羥乙酯)。水凝膠材料的例子為聚氨酯、聚(乙二醇)、聚(丙二醇)、聚(乙烯吡咯烷酮)、羥乙基纖維素、黃原膠、甲基纖維素、淀粉、聚(乙烯基吡咯烷酮)、聚(丙烯酸)、羧甲基纖維素、羥丙基甲基纖維素、聚乙烯醇、丙烯酸、甲基丙烯酸、殼聚糖、α 甘油磷酸酯、親水性聚酯、聚磷嗪、多肽、殼聚糖、聚(乙烯基甲醚)和聚(N-異丙基丙烯酰胺)。用于實(shí)施本發(fā)明的特別合適的組合為聚氧化乙烯、聚乙烯醇以及羥乙基纖維素。
[0055]可以將水凝膠材料與沸石顆粒的混合物組合以得到協(xié)同增效的保水性能。
[0056]為了在較高的溫度(例如高于200°C)下保持水分，可將沸石或水凝膠包封在高溫聚合物或粘結(jié)劑中。選擇所述包封聚合物或粘結(jié)劑使得其能夠在低于特定的高溫下防止水分釋放、并且在高于所述高溫下促進(jìn)水分逐漸釋放。該溫度是由粘結(jié)劑的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度或軟化溫度決定的。包封粘結(jié)劑的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度優(yōu)選為高于100°c，更優(yōu)選為高于1500C，最優(yōu)選為高于200°C。在高于玻璃化轉(zhuǎn)變溫度或軟化溫度的條件下，水分滲透通過粘結(jié)劑膜的能力逐漸提高。這種受控的釋放能夠防止水分快速釋放，而保證有足夠的水分得以保留，從而為所述設(shè)備提供所需的性能。可使用高性能高Tg聚合物，如聚酰亞胺以及共聚物、聚醚醚酮(PEEK)以及共聚物、聚苯砜以及共聚物、聚砜以及共聚物、聚鄰苯二甲酰胺(PPA)以及共聚物、聚酰胺酰亞胺(PAI)以及共聚物、液晶聚合物(LCP)、酚醛基環(huán)氧樹脂、甲酚醛環(huán)氧樹脂等。另外，還可以使用高阻隔聚合物作為包封材料，所述高阻隔聚合物例如為聚偏二氯乙烯。
[0057]通過向第一導(dǎo)電聚合物層中摻入親水性材料使該第一導(dǎo)電聚合物層具有相對(duì)親水性。所述親水性材料優(yōu)選的添加水平為5重量％至不高于70重量％。低于大約5重量％時(shí)，保水性能不足以實(shí)現(xiàn)所述優(yōu)點(diǎn)。高于大約70重量％，則該層的導(dǎo)電性下降，這是不利的。第一導(dǎo)電聚合物層優(yōu)選地具有選自親水性聚合物和水凝膠的親水性增強(qiáng)材料。所述聚合物可以是交聯(lián)的，并且在某些情況下交聯(lián)聚合物是優(yōu)選的。特別優(yōu)選的親水性增強(qiáng)材料包括聚(氧化乙烯)、聚(乙烯醇)、聚(甲基丙烯酸羥乙酯)、聚氧化乙烯-聚乙烯醇-纖維素、聚氨酯、聚(乙二醇)、聚(丙二醇)、聚(乙烯吡咯烷酮)、黃原膠、甲基纖維素、淀粉、聚(乙烯吡咯烷酮)、聚丙烯酸、羧甲基纖維素、羥丙基甲基纖維素、聚乙烯醇、丙烯酸、甲基丙烯酸、殼聚糖、α 甘油磷酸酯、聚磷嗪、多肽、聚(乙烯基甲醚)或聚(N-異丙基丙烯酰胺)。對(duì)于這些材料的理想要求之一是:具有良好的成膜性能以及能形成在機(jī)械或熱應(yīng)力下具有抗裂性的柔性膜。一些用于導(dǎo)電聚合物的聚陰離子是親水性的，但是它們?cè)趹?yīng)力作用下往往易碎，不能可靠地用于增強(qiáng)親水性。
[0058]通過在第二導(dǎo)電聚合物層中摻入疏水性材料使該第二導(dǎo)電聚合物層相對(duì)疏水。所述疏水性材料優(yōu)選的添加水平為5重量％至不高于70重量％。低于大約5重量％，則作為阻隔層以阻隔水分從第一導(dǎo)電聚合物層遷移出來的能力不足以實(shí)現(xiàn)所述優(yōu)點(diǎn)。高于大約70重量％，則該層導(dǎo)電性下降，這是不利的。第二導(dǎo)電聚合物層優(yōu)選具有疏水性增強(qiáng)材料，其選自熱固性材料、含氟聚合物及其共聚物、有機(jī)硅聚合物及其共聚物、環(huán)氧有機(jī)硅、有機(jī)硅聚酯、有機(jī)硅改性聚酰亞胺、氟化聚酰亞胺、可交聯(lián)丙烯酸類樹脂、可交聯(lián)聚酯、可交聯(lián)聚乙烯醇縮丁醛、可交聯(lián)環(huán)氧樹脂、超支化疏水性聚合物、疏水性硅烷或疏水改性的有機(jī)或無機(jī)顆粒。
[0059]第二導(dǎo)電聚合物層優(yōu)選具有疏水性以及低的水分滲透性，并且可被用于阻止水分從第一保水層釋放出來。通過形成致密的交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)可以降低第二導(dǎo)電聚合物層的水分滲透性，所述交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)是通過粘結(jié)劑、聚陰離子以及流變添加劑之間的交聯(lián)而形成的。兩種或更多種聚合物鏈彼此互穿形成的這些材料的互穿網(wǎng)絡(luò)也可降低水分滲透性。在導(dǎo)電性聚合物分散體中摻入納米顆粒也可降低水分透過這些膜的滲透性。
[0060]可以通過摻入有機(jī)硅和各種材料以得到臨界表面張力來對(duì)導(dǎo)電性聚合物分散體的疏水性進(jìn)行調(diào)節(jié)。開發(fā)了多種改善疏水性的方法。所述方法之一為在導(dǎo)電聚合物分散體中使用疏水性互穿網(wǎng)絡(luò)?？梢酝ㄟ^引入氧化乙烯官能性使有機(jī)硅聚合物變?yōu)樗苄缘摹．?dāng)這些具有輕基的有機(jī)娃-氧化乙烯共聚物與助粘結(jié)劑(co-binder)反應(yīng)時(shí),疏水性的有機(jī)硅基團(tuán)向外朝著界面延伸，由此賦予疏水性。全氟和辛基官能化的硅烷在被用作添加劑時(shí)也表現(xiàn)出相似的行為。硅烷醇基與體系中的羥基反應(yīng)并且疏水性的全氟或辛基基團(tuán)向外朝著界面延伸而賦予疏水性。存在這樣的互穿網(wǎng)絡(luò)體系，其中在導(dǎo)電性聚合物分散體中可得的一些親水性官能團(tuán)(如聚陰離子、流變添加劑以及粘結(jié)劑)與羥基官能的疏水性有機(jī)硅-氧化乙烯共聚物交聯(lián)。這些多重聚合物鏈的多重交聯(lián)產(chǎn)生出具有低的水分滲透性的互穿網(wǎng)絡(luò)。另外，所述組合物中還可包含由全氟和辛基官能化的硅烷以及多官能硅烷或雙足娃燒(dipodal silane)形成的混合物,其中所述娃燒的臨界表面張力小于35達(dá)因/厘米。
[0061]在一個(gè)實(shí)施方案中，導(dǎo)電性聚合物分散體包含導(dǎo)電聚合物和聚陰離子混合物、聚合物粘結(jié)劑、流變添加劑、硅烷與雙足硅烷偶聯(lián)劑的混合物以及交聯(lián)劑，其中所述聚陰離子之一包含至少一種磺酸以及一種羧酸，所述聚合物粘結(jié)劑包含羥基官能團(tuán)，所述粘結(jié)劑之一優(yōu)選為羥基官能有機(jī)硅-氧化乙烯共聚物，所述流變添加劑包含羧基和羥基官能團(tuán)，所述硅烷之一具有小于35達(dá)因/厘米的臨界表面張力，所述交聯(lián)劑包含至少一個(gè)羧基，其中所述交聯(lián)反應(yīng)使得在聚陰離子和粘結(jié)劑和流變添加劑以及交聯(lián)劑之間形成酯，其中所存在的多重聚合物鏈的多重交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)形成疏水性互穿網(wǎng)絡(luò)。
[0062]向?qū)щ娦跃酆衔锓稚Ⅲw中既摻入有機(jī)硅共聚物又摻入疏水性硅烷可得到具有適合于第二導(dǎo)電聚合物層的臨界表面張力的導(dǎo)電聚合物分散體涂料。
[0063]所述陽極為導(dǎo)體，更優(yōu)選為閥金屬或其導(dǎo)電性氧化物，其中鉭、鋁、鈮以及鈮氧化物是特別優(yōu)選的。高表面積的優(yōu)點(diǎn)在于可以獲得非常高的電容密度。
[0064]共軛聚合物特別適于用作導(dǎo)電固態(tài)陰極，最優(yōu)選為聚苯胺、聚吡咯以及聚噻吩。用作陰極的特別優(yōu)選的聚合物是聚噻吩。聚合物前體被聚合以形成充當(dāng)電容器陰極的導(dǎo)電層。所述聚合物前體優(yōu)選通過電化學(xué)或化學(xué)聚合技術(shù)聚合，最優(yōu)選為氧化化學(xué)聚合(oxidative chemical polymerization)。在一個(gè)實(shí)施方案中，通過將陽極化基體首先浸潰于氧化劑溶液中來形成導(dǎo)電層，所述氧化劑例如是(但并不限于)對(duì)甲苯磺酸鐵(III)。在干燥步驟后，將陽極體浸沒在包含導(dǎo)電聚合物的單體和低聚物以及包含溶劑的溶液中。[0065]如本領(lǐng)域所知，優(yōu)選的是在聚合物中包含摻雜劑。可以獨(dú)立地涂覆摻雜劑或?qū)诫s劑包含在聚合物漿料或單體溶液中。特別優(yōu)選的摻雜劑為聚苯乙烯磺酸鈉鹽(PSS)。
[0066]所述導(dǎo)電聚合物優(yōu)選為固有導(dǎo)電性聚合物,包括式I所示單體的重復(fù)單元以及任選的式II所示低聚物:
[0067]
【權(quán)利要求】
1.一種電容器,包括: 陽極； 在所述陽極之上的電介質(zhì)； 在所述電介質(zhì)之上的導(dǎo)電聚合物層； 其中，所述導(dǎo)電聚合物層具有至少16重量％的水分含量以及在從125°C加熱至175°C時(shí)具有不高于5重量％的水分損失。
2.權(quán)利要求1所述的電容器，其中所述水分含量為至少21重量％。
3.權(quán)利要求2所述的電容器，其中所述水分含量為至少24重量％。
4.權(quán)利要求3所述的電容器，其中所述水分含量為至少27重量％。
5.權(quán)利要求1所述的電容器，其中所述水分損失小于3重量％。
6.權(quán)利要求5所述的電容器，其中所述水分損失小于I重量％。
7.權(quán)利要求1所述的電容器，其中所述導(dǎo)電聚合物層包含保水性化合物。
8.權(quán)利要求7所述的電容器，其中所述保水性化合物選自由水凝膠、分子篩以及分子容器組成的組。
9.權(quán)利要求8所述的電容器，其中所述分子篩是沸石。
10.權(quán)利要求8所述的電容器，其中所述分子容器是環(huán)糊精或其衍生物。
11.權(quán)利要求8所述的電容器，其中所述水凝膠是交聯(lián)的。
12.權(quán)利要求11所述的電容器，其中所述水凝膠是與所述導(dǎo)電聚合物層的導(dǎo)電聚合物交聯(lián)的。
13.權(quán)利要求11所述的電容器，其中所述水凝膠是與交聯(lián)劑交聯(lián)的。
14.權(quán)利要求13所述的電容器，其中所述交聯(lián)劑包含選自羥基和羧基的官能團(tuán)。
15.權(quán)利要求7所述的電容器，其中至少所述保水性組分被包封在粘結(jié)劑中。
16.權(quán)利要求15所述的電容器，其中所述粘結(jié)劑具有至少100°C的Tg。
17.權(quán)利要求16所述的電容器，其中所述粘結(jié)劑具有至少150°C的Tg。
18.權(quán)利要求1所述的電容器，其進(jìn)一步包括粘合層，其中所述粘合層包括至少一層碳層，其中所述碳層包含至少一種選自由疏水性化合物和保水性化合物組成的組中的材料。
19.一種電容器,包括: 陽極； 在所述陽極之上的電介質(zhì)； 在所述電介質(zhì)之上的第一導(dǎo)電聚合物層，其中所述第一導(dǎo)電聚合物層包含聚陰離子和第一粘結(jié)劑；以及 在所述第一導(dǎo)電聚合物層之上的第二導(dǎo)電聚合物層，其中所述第二導(dǎo)電聚合物層包含聚陰離子和第二粘結(jié)劑，其中所述第一粘結(jié)劑比所述第二粘結(jié)劑更親水。
20.權(quán)利要求19所述的電容器，其中所述第一導(dǎo)電聚合物層具有至少21重量％的水分含量。
21.權(quán)利要求19所述的電容器，其中所述第二導(dǎo)電聚合物層在125°C下具有不大于15重量％的水分含量。
22.權(quán)利要求19所述的電容器，其中所述第一粘結(jié)劑為親水性聚合物。
23.權(quán)利要求19所述的電容器，其中所述第一粘結(jié)劑是親水性材料，所述親水性材料選自由聚(氧化乙烯)、聚(乙烯醇)、羥乙基纖維素、聚乙烯吡咯烷酮、聚(甲基丙烯酸羥乙酯)、聚氨酯、聚(乙二醇)、聚(丙二醇)、聚(乙烯基吡咯烷酮)、黃原膠、甲基纖維素、淀粉、聚(乙烯基吡咯烷酮)、聚(丙烯酸)、羧甲基纖維素、羥丙基甲基纖維素、聚乙烯醇、丙烯酸、甲基丙烯酸、殼聚糖、α 甘油磷酸酯、親水性聚酯、聚磷嗪、多肽、殼聚糖、聚(乙烯基甲醚)和聚(N-異丙基丙烯酰胺)組成的組。
24.權(quán)利要求23所述的電容器，其中所述第一粘結(jié)劑是選自由聚(氧化乙烯)、聚(乙烯醇)以及羥乙基纖維素組成的組中的至少一種親水性材料。
25.權(quán)利要求23所述的電容器，其中所述親水性材料是交聯(lián)的。
26.權(quán)利要求23所述的電容器，其中所述親水性材料是與交聯(lián)劑交聯(lián)的。
27.權(quán)利要求26所述的電容器，其中所述交聯(lián)劑包含選自羥基和羧基的官能團(tuán)。
28.權(quán)利要求25所述的電容器，其中所述親水性材料是與所述第一導(dǎo)電聚合物層的導(dǎo)電聚合物交聯(lián)的。
29.權(quán)利要求19所述的電容器，其中所述第二粘結(jié)劑是疏水性材料。
30.權(quán)利要求29所述的電容器，其中所述疏水性材料選自由熱固性材料、含氟聚合物及其共聚物、有機(jī)硅聚合物及其共聚物、有機(jī)硅聚酯、可交聯(lián)聚酯以及可交聯(lián)環(huán)氧樹脂組成的組。
31.權(quán)利要求30所述的電容器，其中所述疏水性材料是聚四氟乙烯。
32.權(quán)利要求19所述的電容器，其中所述第一導(dǎo)電聚合物層或所述第二導(dǎo)電聚合物層中的至少一者包含保水性組分。
33.權(quán)利要求32所述的電容器，其中所述保水性組分是選自由水凝膠、分子篩以及分子容器組成的組中的材料。
34.權(quán)利要求32所述的電容器，其中至少所述保水性組分被包封在聚合物包封劑中。
35.權(quán)利要求34所述的電容器，其中所述聚合物包封劑具有至少100°C的Tg。
36.權(quán)利要求35所述的電容器，其中所述聚合物包封劑具有至少150°C的Tg。
37.權(quán)利要求19所述的電容器，其中所述第一導(dǎo)電聚合物層或所述第二導(dǎo)電聚合物層中的至少一者在從125°C加熱至175°C時(shí)具有不大于5重量％的水分損失。
38.權(quán)利要求37所述的電容器，其中所述水分損失不大于3重量％。
39.權(quán)利要求37所述的電容器，其中所述水分損失不大于I重量％。
40.權(quán)利要求19所述的電容器，其中所述第一導(dǎo)電聚合物層的水分含量為所述第二導(dǎo)電聚合物層水分含量的至少110重量％。
41.權(quán)利要求40所述的電容器，其中所述第一導(dǎo)電聚合物層的水分含量為所述第二導(dǎo)電聚合物層水分含量的至少150重量％。
42.權(quán)利要求41所述的電容器，其中所述第一導(dǎo)電聚合物層的水分含量為所述第二導(dǎo)電聚合物層水分含量的至少200重量％。
43.權(quán)利要求19所述的電容器，進(jìn)一步包括粘合層，其中所述粘合層包含至少一層碳層，其中所述碳層包含至少一種選自由疏水性化合物和保水性化合物組成的組中的材料。
44.一種電容器，包括: 陽極； 在所述陽極之上的電介質(zhì)；在所述電介質(zhì)之上的第一導(dǎo)電聚合物層，其中所述第一導(dǎo)電聚合物層包含粘結(jié)劑和聚陰離子，并且所述第一導(dǎo)電聚合物層具有第一水分含量； 在所述第一導(dǎo)電聚合物層之上的第二導(dǎo)電聚合物層，其中所述第二導(dǎo)電聚合物層包含粘結(jié)劑和聚陰離子，并且所述第二導(dǎo)電聚合物層具有第二水分含量；并且 其中所述第一水分含量比所述第二水分含量高至少5重量％。
45.權(quán)利要求44所述的電容器，其中所述第一導(dǎo)電聚合物層具有至少21重量％的水分含量。
46.權(quán)利要求44所述的電容器，其中所述第二導(dǎo)電聚合物層具有不大于15重量％的水分含量。
47.權(quán)利要求44所述的電容器，其中所述第一導(dǎo)電聚合物層含有親水性聚合物。
48.權(quán)利要求44所述的電容器，其中所述第一導(dǎo)電聚合物層包含親水性材料，所述親水性材料選自由聚(氧化乙烯)、聚(乙烯醇)、羥乙基纖維素、聚乙烯吡咯烷酮、聚(甲基丙烯酸羥乙酯)、聚氨酯、聚(乙二醇)、聚(丙二醇)、聚(乙烯基吡咯燒酮)、黃原膠、甲基纖維素、淀粉、聚(乙烯基吡咯烷酮)、聚(丙烯酸)、羧甲基纖維素、羥丙基甲基纖維素、聚乙烯醇、丙烯酸、甲基丙烯酸、殼聚糖、α 甘油磷酸酯、親水性聚酯、聚磷嗪、多肽、殼聚糖、聚(乙烯基甲醚)以及聚(N-異丙基丙烯酰胺)組成的組。
49.權(quán)利要求48所述的電容器，其中所述第一導(dǎo)電聚合物層包含至少一種親水性材料，所述親水性材料選自由聚(氧化乙烯)、聚(乙烯醇)以及羥乙基纖維素組成的組。
50.權(quán)利要求48所述的電容器，其中所述親水性材料是交聯(lián)的。
51.權(quán)利要求50所述的電`容器，其中所述親水性材料是與交聯(lián)劑交聯(lián)的。
52.權(quán)利要求51所述的電容器，其中所述交聯(lián)劑包含選自羥基和羧基的官能團(tuán)。
53.權(quán)利要求50所述的電容器，其中所述親水性材料是與所述第一導(dǎo)電聚合物層的導(dǎo)電聚合物交聯(lián)的。
54.權(quán)利要求44所述的電容器，其中所述第二導(dǎo)電聚合物包含疏水性材料。
55.權(quán)利要求54所述的電容器，其中所述疏水性材料選自由熱固性材料、含氟聚合物及其共聚物、有機(jī)硅聚合物及其共聚物、有機(jī)硅聚酯、可交聯(lián)聚酯以及可交聯(lián)環(huán)氧樹脂組成的組。
56.權(quán)利要求55所述的電容器，其中所述疏水性材料是聚四氟乙烯。
57.權(quán)利要求44所述的電容器，其中所述第一導(dǎo)電聚合物層或所述第二導(dǎo)電聚合物層中的至少一者包含保水性組分。
58.權(quán)利要求57所述的電容器，其中所述保水性組分是選自由水凝膠、分子篩以及分子容器組成的組中的材料。
59.權(quán)利要求57所述的電容器，其中至少所述保水性組分被包封在聚合物包封劑中。
60.權(quán)利要求59所述的電容器，其中所述聚合物包封劑具有至少100°C的Tg。
61.權(quán)利要求60所述的電容器，其中所述聚合物包封劑具有至少150°C的Tg。
62.權(quán)利要求44所述的電容器，其中所述第一導(dǎo)電聚合物層或所述第二導(dǎo)電聚合物層中的至少一者在從125°C加熱至175°C時(shí)具有不大于5重量％的水分損失。
63.權(quán)利要求62所述的電容器，其中所述水分損失不大于3重量％。
64.權(quán)利要求62所述的電容器，其中所述水分損失不大于I重量％。
65.權(quán)利要求44所述的電容器，其中所述第一導(dǎo)電聚合物層的水分含量為所述第二導(dǎo)電聚合物層水分含量的至少110重量％。
66.權(quán)利要求65所述的電容器，其中所述第一導(dǎo)電聚合物層的水分含量為所述第二導(dǎo)電聚合物層水分含量的至少150重量％。
67.權(quán)利要求66所述的電容器，其中所述第一導(dǎo)電聚合物層的水分含量為所述第二導(dǎo)電聚合物層水分含量的至少200重量％。
68.權(quán)利要求44所述的電容器，進(jìn)一步包含粘合層，其中所述粘合層包含至少一層碳層，其中所述碳層包含至少一種選自由疏水性化合物和保水性化合物組成的組中的材料。
69.—種電容器,包括: 陽極； 在所述陽極之上的電介質(zhì)； 在所述電介質(zhì)之上的第一聚合物層； 在所述第一聚合物層之上的第二聚合物，其中所述第一聚合物層和所述第二聚合物層在從125°C加熱至175°C時(shí)具有小于5重量％的水分損失。
70.權(quán)利要求69所述的電容器，其中所述水分損失小于3重量％。
71.權(quán)利要求70所述的電容器，其中所述水分損失小于I重量％。
72.權(quán)利要求69所述的電容器，其中所述第一聚合物層的水分含量大于所述第二聚合物層的水分含量。`
73.—種形成電容器的方法,包括: 提供陽極，在所述陽極上具有電介質(zhì)覆層； 在所述電介質(zhì)上施加第一分散體從而在所述電介質(zhì)覆層上形成第一導(dǎo)電聚合物層，其中所述第一導(dǎo)電聚合物層包含摻雜劑和親水性材料；以及 在所述第一導(dǎo)電聚合物層上施加第二分散體從而在所述第一導(dǎo)電聚合物層上形成第二導(dǎo)電聚合物層。
74.權(quán)利要求73所述的形成電容器的方法，其中所述第二導(dǎo)電聚合物層包含疏水性材料。
75.權(quán)利要求74所述的形成電容器的方法，其中所述疏水性材料選自由熱固性材料、含氟聚合物及其共聚物、有機(jī)硅聚合物及其共聚物、有機(jī)硅聚酯、可交聯(lián)聚酯以及可交聯(lián)環(huán)氧樹脂組成的組。
76.權(quán)利要求75所述的形成電容器的方法，其中所述疏水性材料是聚四氟乙烯。
77.權(quán)利要求73所述的形成電容器的方法，其中所述第一導(dǎo)電聚合物層具有至少21重量％的水分含量。
78.權(quán)利要求73所述的形成電容器的方法，其中所述第二導(dǎo)電聚合物層在125°C下具有不大于15重量％的水分含量。
79.權(quán)利要求73所述的形成電容器的方法，其中所述親水性材料選自由以下物質(zhì)組成的組:聚(氧化乙烯)、聚(乙烯醇)、羥乙基纖維素、聚乙烯吡咯烷酮、聚(甲基丙烯酸羥乙酯)、聚氨酯、聚(乙二醇)、聚(丙二醇)、聚(乙烯基吡咯烷酮)、黃原膠、甲基纖維素、淀粉、聚(乙烯基吡咯烷酮)、聚(丙烯酸)、羧甲基纖維素、羥丙基甲基纖維素、聚乙烯醇、丙烯酸、甲基丙烯酸、殼聚糖、α 甘油磷酸酯、親水性聚酯、聚磷嗪、多肽、殼聚糖、聚(乙烯基甲醚)以及聚(N-異丙基丙烯酰胺)。
80.權(quán)利要求79所述的形成電容器的方法，其中所述第一導(dǎo)電聚合物層包含至少一種親水性材料，所述親水性材料選自由聚(氧化乙烯)、聚(乙烯醇)以及羥乙基纖維素組成的組。
81.權(quán)利要求79所述的形成電容器的方法，其中所述親水性材料是交聯(lián)的。
82.權(quán)利要求81所述的形成電容器的方法，其中所述親水性材料是與交聯(lián)劑交聯(lián)的。
83.權(quán)利要求82所述的形成電容器的方法，其中所述交聯(lián)劑包含選自羥基和羧基的官能團(tuán)。
84.權(quán)利要求81所述的形成電容器的方法，其中所述親水性材料是與所述第一導(dǎo)電聚合物層的導(dǎo)電聚合物交聯(lián)的。
85.權(quán)利要求73所述的形成電容器的方法，其中所述第一導(dǎo)電聚合物或所述第二導(dǎo)電聚合物中的至少一者包含保水性組分。
86.權(quán)利要求85所述的形成電容器的方法，其中所述保水性組分是選自由水凝膠、分子篩以及分子容器組成的組中的材料。
87.權(quán)利要求85所述的形成電容器的方法，其中至少所述保水性組分被包封在聚合物包封劑中。
88.權(quán)利要求87所述的形成電容器的方法，其中所述聚合物包封劑具有至少100°C的 Tg0
89.權(quán)利要求88所述的形成電容器的方法，其中所述聚合物包封劑具有至少150°C的Tg0
90.權(quán)利要求73所述的形成電容器的方法，其中所述第一導(dǎo)電聚合物層或所述第二導(dǎo)電聚合物層中的至少一者在從125°C加熱至175°C時(shí)具有不大于5重量％的水分損失。
91.權(quán)利要求90所述的形成電容器的方法，其中所述水分損失不大于3重量％。
92.權(quán)利要求90所述的形成電容器的方法，其中所述水分損失不大于I重量％。
93.權(quán)利要求73所述的形成電容器的方法，其中所述第一導(dǎo)電聚合物層的水分含量為所述第二導(dǎo)電聚合物層水分含量的至少110重量％。
94.權(quán)利要求93所述的形成電容器的方法，其中所述第一導(dǎo)電聚合物層的水分含量為所述第二導(dǎo)電聚合物層水分含量的至少150重量％。
95.權(quán)利要求94所述的形成電容器的方法，其中所述第一導(dǎo)電聚合物層的水分含量為所述第二導(dǎo)電聚合物層水分含量的至少200重量％。
96.—種電容器,包括: 陽極； 在所述陽極之上的電介質(zhì)； 在所述電介質(zhì)之上的第一導(dǎo)電聚合物層，其中所述第一導(dǎo)電聚合物層具有至少20重量％的水分含量；以及 在所述第一導(dǎo)電聚合物層之上的第二導(dǎo)電聚合物層，其中所述第二導(dǎo)電聚合物層包含至少一種選自疏水性化合物和保水性化合物的材料。
97.權(quán)利要求96所述的電容器，其中所述第一導(dǎo)電聚合物層具有至少21重量％的水分含量。
98.權(quán)利要求96所述的電容器，其中所述第二導(dǎo)電聚合物層在125°C下具有不大于15重量％的水分含量。
99.權(quán)利要求96所述的電容器，其中所述第一導(dǎo)電聚合物層包含親水性聚合物。
100.權(quán)利要求96所述的電容器，其中所述第一導(dǎo)電聚合物層包含親水性材料，所述親水性材料選自由以下物質(zhì)組成的組:聚(氧化乙烯)、聚(乙烯醇)、羥乙基纖維素、聚乙烯吡咯烷酮、聚(甲基丙烯酸羥乙酯)、聚氨酯、聚(乙二醇)、聚(丙二醇)、聚(乙烯基吡咯烷酮)、黃原膠、甲基纖維素、淀粉、聚(乙烯基吡咯烷酮)、聚(丙烯酸)、羧甲基纖維素、羥丙基甲基纖維素、聚乙烯醇、丙烯酸、甲基丙烯酸、殼聚糖、α 甘油磷酸酯、親水性聚酯、聚磷嗪、多肽、殼聚糖、聚(乙烯基甲醚)以及聚(N-異丙基丙烯酰胺)。
101.權(quán)利要求100所述的電容器，其中所述第一導(dǎo)電聚合物層包含至少一種選自由聚(氧化乙烯)、聚(乙烯醇)以及羥乙基纖維素組成的組中的親水性材料。
102.權(quán)利要求100所述的電容器，其中所述親水性材料是交聯(lián)的。
103.權(quán)利要求102所述的電容器，其中所述親水性材料是與交聯(lián)劑交聯(lián)的。
104.權(quán)利要求103所述的電容器，其中所述交聯(lián)劑包含選自羥基和羧基的官能團(tuán)。
105.權(quán)利要求102所述的電容器，其中所述親水性材料是與所述第一導(dǎo)電聚合物層的導(dǎo)電聚合物交聯(lián)的。
106.權(quán)利要求96所述的電容器，其中所述疏水性材料選自由熱固性材料、含氟聚合物及其共聚物、有機(jī)硅聚合物及其共聚物、有機(jī)硅聚酯、可交聯(lián)聚酯以及可交聯(lián)環(huán)氧樹脂組成的組。`
107.權(quán)利要求106所述的電容器，其中所述疏水性材料是聚四氟乙烯。
108.權(quán)利要求96所述的電容器，其中所述保水性組分是選自由水凝膠、分子篩以及分子容器組成的組中的材料。
109.權(quán)利要求96所述的電容器，其中至少所述保水性組分被包封在聚合物包封劑中。
110.權(quán)利要求109所述的電容器，其中所述聚合物包封劑具有至少100°C的Tg。
111.權(quán)利要求110所述的電容器，其中所述聚合物包封劑具有至少150°C的Tg。
112.權(quán)利要求96所述的電容器，其中所述第一導(dǎo)電聚合物層或所述第二導(dǎo)電聚合物層中的至少一者在從125°C加熱至175°C時(shí)具有不大于5重量％的水分損失。
113.權(quán)利要求112所述的電容器，其中所述水分損失不大于3重量％。
114.權(quán)利要求112所述的電容器，其中所述水分損失不大于I重量％。
115.權(quán)利要求96所述的電容器，其中所述第一導(dǎo)電聚合物層的水分含量為所述第二導(dǎo)電聚合物層水分含量的至少110重量％。
116.權(quán)利要求115所述的電容器，其中所述第一導(dǎo)電聚合物層的水分含量為所述第二導(dǎo)電聚合物層水分含量的至少150重量％。
117.權(quán)利要求116所述的電容器，其中所述第一導(dǎo)電聚合物層的水分含量為所述第二導(dǎo)電聚合物層水分含量的至少200重量％。
【文檔編號(hào)】H01G9/048GK103534773SQ201280023202
【公開日】2014年1月22日 申請(qǐng)日期:2012年5月24日 優(yōu)先權(quán)日:2011年5月24日
【發(fā)明者】安東尼·P·查科 申請(qǐng)人:凱米特電子公司