RU2500682C2 - Триалкоксисиланы, способ получения катодной обкладки на основе полиэтилендиокситиофена с силановым подслоем и оксидный конденсатор с такой катодной обкладкой - Google Patents
Триалкоксисиланы, способ получения катодной обкладки на основе полиэтилендиокситиофена с силановым подслоем и оксидный конденсатор с такой катодной обкладкой Download PDFInfo
- Publication number
- RU2500682C2 RU2500682C2 RU2011133761/04A RU2011133761A RU2500682C2 RU 2500682 C2 RU2500682 C2 RU 2500682C2 RU 2011133761/04 A RU2011133761/04 A RU 2011133761/04A RU 2011133761 A RU2011133761 A RU 2011133761A RU 2500682 C2 RU2500682 C2 RU 2500682C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- minutes
- sections
- cathode plate
- temperature
- trialkoxysilanes
- Prior art date
Links
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 title claims abstract description 30
- BLRPTPMANUNPDV-UHFFFAOYSA-N Silane Chemical compound [SiH4] BLRPTPMANUNPDV-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims description 18
- 229910000077 silane Inorganic materials 0.000 title claims description 16
- 229920001609 Poly(3,4-ethylenedioxythiophene) Polymers 0.000 title claims description 8
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title abstract description 8
- GUVRBAGPIYLISA-UHFFFAOYSA-N tantalum atom Chemical compound [Ta] GUVRBAGPIYLISA-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 13
- 229910052715 tantalum Inorganic materials 0.000 claims abstract description 11
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims abstract description 8
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims abstract description 8
- 239000005518 polymer electrolyte Substances 0.000 claims abstract description 7
- 239000002356 single layer Substances 0.000 claims abstract description 6
- 239000007784 solid electrolyte Substances 0.000 claims abstract description 6
- ZRQAIBMAFLMIND-UHFFFAOYSA-N triethoxy(thiophen-2-yl)silane Chemical compound CCO[Si](OCC)(OCC)C1=CC=CS1 ZRQAIBMAFLMIND-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 5
- 239000000654 additive Substances 0.000 claims abstract description 4
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 3
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 claims abstract description 3
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 claims abstract description 3
- 239000010703 silicon Substances 0.000 claims abstract description 3
- 239000010410 layer Substances 0.000 claims description 27
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 15
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 11
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 claims description 9
- 238000001035 drying Methods 0.000 claims description 7
- 238000000465 moulding Methods 0.000 claims description 7
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 claims description 6
- 238000000576 coating method Methods 0.000 claims description 6
- 239000008367 deionised water Substances 0.000 claims description 6
- 229910021641 deionized water Inorganic materials 0.000 claims description 6
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Chemical compound O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 claims description 5
- 238000005406 washing Methods 0.000 claims description 5
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N Silver Chemical compound [Ag] BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 239000004033 plastic Substances 0.000 claims description 3
- 229920003023 plastic Polymers 0.000 claims description 3
- 229910052709 silver Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 239000004332 silver Substances 0.000 claims description 3
- 239000004593 Epoxy Substances 0.000 claims description 2
- 238000002788 crimping Methods 0.000 claims description 2
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 2
- 230000007704 transition Effects 0.000 claims description 2
- YNSWQNGOEHAVGV-UHFFFAOYSA-N trimethoxy(thiophen-2-yl)silane Chemical compound CO[Si](OC)(OC)C1=CC=CS1 YNSWQNGOEHAVGV-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 4
- 239000002344 surface layer Substances 0.000 abstract 1
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 11
- YTPLMLYBLZKORZ-UHFFFAOYSA-N Thiophene Chemical compound C=1C=CSC=1 YTPLMLYBLZKORZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 7
- JOXIMZWYDAKGHI-UHFFFAOYSA-N toluene-4-sulfonic acid Chemical compound CC1=CC=C(S(O)(=O)=O)C=C1 JOXIMZWYDAKGHI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 7
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 6
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 238000006116 polymerization reaction Methods 0.000 description 6
- 235000019441 ethanol Nutrition 0.000 description 5
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 5
- NLZUEZXRPGMBCV-UHFFFAOYSA-N Butylhydroxytoluene Chemical compound CC1=CC(C(C)(C)C)=C(O)C(C(C)(C)C)=C1 NLZUEZXRPGMBCV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 description 4
- 238000005470 impregnation Methods 0.000 description 4
- 239000010955 niobium Substances 0.000 description 4
- GUCVJGMIXFAOAE-UHFFFAOYSA-N niobium atom Chemical compound [Nb] GUCVJGMIXFAOAE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- -1 3-triethoxysilylpropylimino Chemical group 0.000 description 3
- 229910052758 niobium Inorganic materials 0.000 description 3
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 description 3
- PCCVSPMFGIFTHU-UHFFFAOYSA-N tetracyanoquinodimethane Chemical compound N#CC(C#N)=C1C=CC(=C(C#N)C#N)C=C1 PCCVSPMFGIFTHU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229930192474 thiophene Natural products 0.000 description 3
- GKWLILHTTGWKLQ-UHFFFAOYSA-N 2,3-dihydrothieno[3,4-b][1,4]dioxine Chemical compound O1CCOC2=CSC=C21 GKWLILHTTGWKLQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- LRHPLDYGYMQRHN-UHFFFAOYSA-N N-Butanol Chemical compound CCCCO LRHPLDYGYMQRHN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-N Phosphoric acid Chemical compound OP(O)(O)=O NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000004698 Polyethylene Substances 0.000 description 2
- 229920001940 conductive polymer Polymers 0.000 description 2
- 239000011888 foil Substances 0.000 description 2
- 238000007654 immersion Methods 0.000 description 2
- 239000000178 monomer Substances 0.000 description 2
- 229920000767 polyaniline Polymers 0.000 description 2
- 229920000573 polyethylene Polymers 0.000 description 2
- 230000000379 polymerizing effect Effects 0.000 description 2
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 2
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 description 2
- 229910001936 tantalum oxide Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000004809 thin layer chromatography Methods 0.000 description 2
- WYTZZXDRDKSJID-UHFFFAOYSA-N (3-aminopropyl)triethoxysilane Chemical compound CCO[Si](OCC)(OCC)CCCN WYTZZXDRDKSJID-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 0 *c1ccc[s]1 Chemical compound *c1ccc[s]1 0.000 description 1
- GNVXYRDVJKJZTO-UHFFFAOYSA-N 2,3-dihydrothieno[3,4-b][1,4]dioxine-5-carbaldehyde Chemical compound O1CCOC2=C(C=O)SC=C21 GNVXYRDVJKJZTO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- OYGWFVROBNGWOY-UHFFFAOYSA-N CCO[Si](CCCN=C1C2C(=CS1)OCCO2)(OCC)OCC Chemical compound CCO[Si](CCCN=C1C2C(=CS1)OCCO2)(OCC)OCC OYGWFVROBNGWOY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 1
- 229910000147 aluminium phosphate Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 1
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 238000010528 free radical solution polymerization reaction Methods 0.000 description 1
- 210000004907 gland Anatomy 0.000 description 1
- 239000003999 initiator Substances 0.000 description 1
- WHRAZOIDGKIQEA-UHFFFAOYSA-L iron(2+);4-methylbenzenesulfonate Chemical compound [Fe+2].CC1=CC=C(S([O-])(=O)=O)C=C1.CC1=CC=C(S([O-])(=O)=O)C=C1 WHRAZOIDGKIQEA-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 229910044991 metal oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000004706 metal oxides Chemical class 0.000 description 1
- 229910000484 niobium oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011368 organic material Substances 0.000 description 1
- 150000003961 organosilicon compounds Chemical class 0.000 description 1
- 239000007800 oxidant agent Substances 0.000 description 1
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 1
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 1
- BPUBBGLMJRNUCC-UHFFFAOYSA-N oxygen(2-);tantalum(5+) Chemical class [O-2].[O-2].[O-2].[O-2].[O-2].[Ta+5].[Ta+5] BPUBBGLMJRNUCC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229920000128 polypyrrole Polymers 0.000 description 1
- 229920000123 polythiophene Polymers 0.000 description 1
- 230000002035 prolonged effect Effects 0.000 description 1
- 239000012266 salt solution Substances 0.000 description 1
- 239000013545 self-assembled monolayer Substances 0.000 description 1
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
- 239000002904 solvent Substances 0.000 description 1
- 239000003381 stabilizer Substances 0.000 description 1
- 239000004094 surface-active agent Substances 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- 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
- H01G9/0029—Processes of manufacture
- H01G9/0036—Formation of the solid electrolyte layer
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C07—ORGANIC CHEMISTRY
- C07D—HETEROCYCLIC COMPOUNDS
- C07D495/00—Heterocyclic compounds containing in the condensed system at least one hetero ring having sulfur atoms as the only ring hetero atoms
- C07D495/02—Heterocyclic compounds containing in the condensed system at least one hetero ring having sulfur atoms as the only ring hetero atoms in which the condensed system contains two hetero rings
- C07D495/04—Ortho-condensed systems
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C07—ORGANIC CHEMISTRY
- C07F—ACYCLIC, CARBOCYCLIC OR HETEROCYCLIC COMPOUNDS CONTAINING ELEMENTS OTHER THAN CARBON, HYDROGEN, HALOGEN, OXYGEN, NITROGEN, SULFUR, SELENIUM OR TELLURIUM
- C07F7/00—Compounds containing elements of Groups 4 or 14 of the Periodic Table
- C07F7/02—Silicon compounds
- C07F7/08—Compounds having one or more C—Si linkages
- C07F7/18—Compounds having one or more C—Si linkages as well as one or more C—O—Si linkages
- C07F7/1804—Compounds having Si-O-C linkages
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01G—CAPACITORS; CAPACITORS, RECTIFIERS, DETECTORS, SWITCHING DEVICES, LIGHT-SENSITIVE OR TEMPERATURE-SENSITIVE DEVICES OF THE ELECTROLYTIC TYPE
- H01G11/00—Hybrid capacitors, i.e. capacitors having different positive and negative electrodes; Electric double-layer [EDL] capacitors; Processes for the manufacture thereof or of parts thereof
- H01G11/22—Electrodes
- H01G11/30—Electrodes characterised by their material
- H01G11/48—Conductive polymers
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- 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
- H01G9/004—Details
- H01G9/022—Electrolytes; Absorbents
- H01G9/025—Solid electrolytes
- H01G9/028—Organic semiconducting electrolytes, e.g. TCNQ
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- 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
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Polyoxymethylene Polymers And Polymers With Carbon-To-Carbon Bonds (AREA)
- Primary Cells (AREA)
- Laminated Bodies (AREA)
- Treatments Of Macromolecular Shaped Articles (AREA)
- Polyethers (AREA)
- Silicon Polymers (AREA)
Abstract
Изобретение относится к производству изделий электронной техники, конкретно - к производству оксидных конденсаторов с твердым электролитом на основе полимера. Предложены триалкоксисиланы общей формулы I, где R1 - Si(OAlk)3 или R1=-CH=N-CH2CH2CH2Si(OAlk)3, R2=R3=-OCH2CH2O-, в качестве кремнийсодержащих добавок для образования монослоя на поверхности танталового анода из спрессованного порошка тантала, а также применение триэтокси-2-тиенилсилана по тому же назначению. Предложены также способ получения катодной обкладки из полимерного электролита с использованием заявленных триалкоксисиланов и оксидный конденсатор с твердым электролитом, содержащий секцию из объемно-пористого анода из вентильных металлов с поверхностным слоем, полученным с использованием заявленных триалкоксисиланов. Технический результат - получение конденсатоорв с улучшенными техническими и эксплуатационными характеристиками. 4 н.п. ф-лы, 1 ил., 1 табл., 3 пр.
Description
Изобретение относится к области органической и физической химии, а именно к использованию новых тиофенсодержащих кремнийорганических соединений, образующих на поверхности оксидов металлов, таких как алюминий, ниобий и тантал, самособирающиеся монослои, которые на следующей стадии являются основой роста политиофеновой цепочки при химической полимеризации в присутствии тозилата железа. Изобретение также относится к производству изделий электронной техники, конкретно - к производству оксидных конденсаторов с твердым электролитом на основе полимера.
В последние годы оцифровка электронного оборудования сопровождается ростом спроса на конденсаторы небольшого размера с уменьшенным внутренним эквивалентным последовательным сопротивлением (ЭПС), или equivalent series resictance (ESR), в области высоких частот. Одними из первых органических материалов, использованных в производстве конденсаторов, были соли 7,7,8,8-тетрацианохинодиметана (TCNQ), растворы которых использовались для пропитки алюминиевых конденсаторов с сепаратором между слоями фольги или изготовленных из прессованных порошков танталовых анодов.
Широко известен также метод формирования проводящей полимерной пленки на поверхности оксидированных алюминия, ниобия и тантала, который может осуществляться электрохимической полимеризацией или химической полимеризацией соответствующих мономеров. В последние годы в большинстве патентов описано использование полианилина (PANI), полипиррола (Ppyrr) и бисэтилендиокситиофеиа (EDOT). Окисление последнего тозилатом железа в различных спиртовых растворах - этанол, бутанол - применяется наиболее широко. Важным моментом для образования устойчивых пленок является введение различных добавок - силанов, поверхностно-активных веществ, стабилизаторов.
В качестве структурного аналога предлагаемых соединений взят 3-триалкоксисилилпропилиминотиофеиов, описанный в патенте US 6729694, представляющий собой аминопропилтриалкилоксисилаи, который образует на поверхности оксидов алюминия, ниобия или тантала пленки, значительно снижающие ЭПС, токи утечки и повышающие надежность полученных конденсаторов.
Недостаток аналога - соединение химически реагирует с поверхностью окисленных алюминия, ниобия или тантала, однако в дальнейшем процессе полимеризации с молекулами EDOT не участвует.
Известен также структурный аналог 3-триалкоксисилилпропилиминотиофенов, описанный в патенте US 6920036, кл. H01G 9/02, H01G 5/013, H01G 9/04, опубл. 15.07.2005 г., представляющий собой аминофенилпропилтриалкилоксисилан, который образует на поверхности оксидов алюминия, ниобия или тантала пленки, значительно снижающие ЭПС, токи утечки и повышающие надежность полученных конденсаторов.
Известен также структурный аналог 3-триалкоксисилилпропилимииотиофеиов, описанный в патенте US 6072694, и в заявке EP 2309524, представляющий собой (3-глицидилоксипропил)триметоксисилан, который образует на поверхности оксидов алюминия, ниобия или тантала пленки, значительно снижающие ЭПС, токи утечки и повышающие надежность полученных конденсаторов.
Недостаток этого аналога тот же - соединение не участвует в дальнейшем процессе полимеризации.
Известен способ, описанный в патенте US 4009424, кл. H01G 9/02, H01G 9/032, H01G 9/04, B01J 17/00, H01G 9/00, опубл. 22.02.1977 г., согласно которому для пропитки конденсаторных элементов (секций) танталовых конденсаторов с анодами, изготовленными из прессованного порошка вентильного металла, например тантала, использовались растворы солей 7,7,8,8-тетрацианохинодиметана (TCNQ).
Недостаток способа - твердый электролит на основе полупроводникового комплекса органической соли TCNQ имеет не самую высокую удельную проводимость, что отражается на электрических параметрах конденсатора.
Известен способ, описанный в патенте JP 05817609, кл. H01G 9/02, H01G 5/013, H01G 9/04, опубл. 02.1983, согласно которому, для пропитки конденсаторных элементов (секций) алюминиевых конденсаторов с сепаратором между слоями фольги, использовались растворы солей 7,7,8,8-тетрацианохинодиметана (TCNQ).
Недостаток способа - тот же.
Задачей создания изобретения является синтез Триалкоксисиланов, например 3,4-этилеидиокси 2-(3-триэтоксисилилпропилимино)тиофера. Предлагаемые соединения за счет введения тиофеновых колец в триалкоксисиланы после реакции с поверхностью оксидированного металла становятся инициаторами роста полимерной цепи, которая является следующей стадией процесса образования полимерного твердого электролита в качестве катодной обкладки конденсатора. Поставленная задача решается с помощью Триалкоксисиланов общей формулы I
где R1 -Si(OAlk)3, R2=R3=H
R2=R3=--OCH2CH2O-, R1= --Si(OAlk)3
R2=R3=--OCH2CH2O-, R1=-CH=N-CH2CH2CH2Si(OAlk)3,
которые используются в качестве кремнийсодержащих добавок для образования монослоя на поверхности танталового анода из спрессованного порошка тантала.
Ниже на схеме приведена реакция полимеризации с участием монослоя тиофенсодержащего силана.
где 1) [R]n n=0, или [CH2]n n=3. 2) R1=H или -OCH2C2O-
Пример 1. Синтеза 3,4-этилендиокси 2-(3-триэтоксисилилпропилимино)тиофена
b) В затемненном пластиковом сосуде смешивали 3-аминопропилтриэтоксисилан (0.19 г, 0.2 мл, 0.0008 моль) и 3,4-этилендиокситиофенкарбальдегид (0.13 г, 0.0007 моль), оставили на 2 недели. Контролируя процесс с помощью тонкослойной хроматографии (ТСХ), получили продукт в виде желто-коричневого маслообразного вещества, не твердеющего при длительном стоянии).
1H ЯМР (CDCl3, Mercury-300, δ, м.д., J, Гц): 0.59 т (2H, CH2Si), 1.19 т (3Н, СН3), 1.70 м (2Н, СН2), 3.46 т (2Н, -NCH2), 3.77 к (6Н, CH2), 4,17 т (4Н, ОСН2СН2О), 6.30 с (1Н, Th), 8.21 с (1H, СН)
Задачей создания изобретения является разработка нового способа получения катодной обкладки из полимерного электролита на основе полиэтилендиокситиофена с силановым подслоем.
Поставленная задача решается с помощью признаков указанных в п.2 формулы изобретения общих с прототипом, таких как способ получения катодной обкладки из полимерного электролита, который заключается в нанесении 8 слоев полимеризующегося соединения на основе полиэтилендиокситиофена на секции из оксидированных объемно-пористых анодов из вентильных металлов и через каждые 4 нанесенных слоя тренировки-подформовки с последующей промывкой секций в деионизованной воде, и отличительных, существенных признаков таких как на секции предварительно наносят триалкоксисилан общей формулы по п.1 путем пропитки секций 5%-ным раствором, например, триэтокси-2-тиенилсилана в этиловом спирте в течение 5 минут при температуре 25±5°C с последующей сушкой в 2 этапа: при комнатной температуре в течение 15 минут и в сушильном шкафу при температуре 110±5°C в течение 15-20 минут.
Способ содержит следующие технологические этапы:
1-й. Нанесение силана на секции (здесь - оксидированные объемно-пористые аноды из вентильного металла) путем пропитки секций 5%-ным раствором триэтокси-2-тиенилсилана в этиловом спирте в течение 5-10 минут при температуре 25±5°C с последующей сушкой в 2 этапа: при комнатной температуре в течение 15-45 минут и в сушильном шкафу при температуре 110±5°C в течение 15-25 минут.
2-й. Нанесение 8 слоев полимерного электролита на основе полиэтилендиокситиофена (PEDOT), где нанесение каждых двух слоев включает в себя: пропитку секций с нанесенным силаном, предварительно просушенных при температуре 105±5°C в течение 20-30 минут и охлажденных до комнатной температуры; погружение медленное, в течение 2 минут, секций в полимеризующийся раствор (состоящий из мономера, окислителя и растворителя), при нормальных условиях с последующей просушкой в сушильном шкафу при температуре 25±5ºС и влажности 50-80% в течение 40-60 минут; повторную пропитку анодов в полимеризующемся растворе, сушку пропитанных секций в сушильном шкафу сначала при температуре 25±5°С и влажности 50-80% в течение 40 минут, затем - при температуре 70±5°С в течение 20 мим, затем - при температуре 105±5°С в течение 10-20 мин. с последующим охлаждением до комнатной температуры; 2-кратную промывку в свежеприготовленном 2%-ом водном растворе п-толуолсульфоновой кислоты при температуре 60±5°С в течение 20-40 мин. с последующей промывкой в проточной деиоиизированной воде при температуре 70-80°С в течение 30-40 мин. и оследующей сушкой в сушильном шкафу при температуре 110±5°С в течение 30-60 мин.
3-й. После четвертого и восьмого полимерных слоев проводится тренировка-подформовка секций в 1%-ном водном растворе п-толуолсульфоиовой кислоты, которая включает в себя выдерживание секций в этом растворе в течение 5 минут, подачу на ячейку с секциями начального тренировочного напряжения, равного 30% от номинального формовочного напряжения, которое дискретно повышают со скоростью 10% от номинального формовочного напряжения за 3 минуты до достижения конечного тренировочного напряжения, равного 60% от номинального формовочного напряжения, выдерживание секций под тренировочным напряжением в течение 1 часа и последующая промывка секций в деионизованной воде при температуре 70-80°С в течение 30-40 мин.
Пример 2. осуществления заявляемого способа получения катодной обкладки.
Для нанесения тиенилсилана пропитали секции (аноды оксидированы в растворе ортофосфорной кислоты на напряжение 75 В, емкость анодов составила от 18,3 до 18,9 мкФ) 5%-иым раствором триэтокси-2-тиенилсилана в этиловом спирте в течение 5-10 минут при температуре 25°С, затем сушили сначала при комнатной температуре (25°С) в течение 15-30 минут, а затем - в сушильном шкафу при температуре 110°С в течение 15-30 минут.
Далее для нанесения 1-4 слоев полимерного электролита на основе PEDOT секции просушили при температуре 105°С в течение 20 минут и охладили до комнатной температуры (20-25°С), пропитали, с медленным погружением, в течение 2-5 минут в растворе полимеризации при нормальных условиях (20°С) и просушили в сушильном шкафу при температуре 30°С и влажности 65% в течение 60 минут. Затем повторно пропитанные секции сушили в сушильном шкафу, сначала при температуре 30°С и влажности 65-75% в течение 40-60 минут, затем - при температуре 60-70°С в течение 20-30 мин, затем - при температуре 100-105°С в течение 10-20 мин. и охладили до комнатной температуры (20-25°С); промыли 2 раза в свежеприготовленном 1 -2%-ом водном растворе п-толуолсульфоновой кислоты при температуре 50-70°С в течение 25-40 мин. и затем промыли в проточной деионизированиой воде при температуре 60-80°С в течение 30-40 мин. и последующей сушкой в сушильном шкафу при температуре 110-115°С в течение 30-40 мин. Повторили процесс.
Далее провели тренировку-подформовку секций в 1-2%-ном водном растворе п-толуолсульфоновой кислоты, для чего выдержали секции в этом растворе в течение 5-10 минут, затем подали на ячейку с секциями начальное тренировочное напряжение величиной - 23 В, которое повышали со скоростью 7 В за 3 минуты до достижения конечного тренировочного напряжения, равного 45 В, выдержали секции под тренировочным напряжением в течение 1-1,5 часа и промыли секции в деионизованной воде при температуре 60-75°С в течение 30-40 мин.
Далее выполнили нанесение 5-8 слоев полимерного электролита на основе PEDOT - аналогично нанесению 1-4 слоев и после нанесения 8-ого слоя провели тренировку-подформовку секций, как указано выше.
Задачей изобретения является создание оксидного конденсатора с твердым электролитом, в том числе чип-конденсатора.
Изобретение иллюстрируется схемой (см. чертеж) где: 1 - Тантал, 2 - Оксид тантала, 3 - Слой тиофенсодержащего силана, 4 - Электропроводящий полимер, 5 - Слой углеродной пасты, 6 - Слой серебряной пасты, 7 - эноксидный компаунд.
Оксидный конденсатор (фиг) с твердым электролитом, содержит секцию из объемно-пористого анода из вентильных металлов, на поверхности которого последовательно созданы: оксидный слой (2), являющийся диэлектриком; моиослой силана (3) катодная обкладка в виде полимерного покрытия на основе полиэтилендиокситиофена (4), полученная способом по п.2; углеродный слой, являющийся катодным переходным покрытием (5); серебросодержащий слой, являющийся катодным контактным покрытием (6), и оболочку, созданную, например, путем опрессовки секции пластмассой или заливки секции эпоксидным компаундом (7).
Сравнительный пример 3. осуществления способа-прототипа получения катодной обкладки приведен ниже.
Здесь не наносили подслой из тиенилсилана, а выполнили нанесение 1-4 слоев, после 4-ого слоя тренировку-подформовку секций, нанесение 5-8 слоев и после 8-ого слоя тренировку-подформовку секций - как описано в примере выше.
Были изготовлены конденсаторы номинала 20 В × 22 мкФ с катодной обкладкой по заявляемому способу (с силановым подслоем) и по способу-прототипу (без силанового подслоя), при этом при проведении термоэлектротренировки тех и других конденсаторов было обнаружено, что в партии конденсаторов с силановым подслоем напряжение на конденсаторах восстанавливалось быстрее, чем в партии конденсаторов без силанового подслоя. Электрические характеристики конденсаторов, изготовленных без силанового подслоя, а также конденсаторов, изготовленных с силановым подслоем, - представлены в таблице.
| Таблица | ||||||||
| Образец № | Электрические характеристики конденсатора | |||||||
| С, мкФ | tg δ, % | Iут, мкА, 1 мин | ЭПС, мОм, на 100 кГц | |||||
| заявляемого | прототипа | заявляемого | прототипа | заявляемого | прототипа | заявляемого | прототипа | |
| 1 | 18,5 | 18,5 | 1,9 | 1,9 | 0,5 | 4,5 | 66 | 82 |
| 2 | 18,8 | 18,6 | 2,0 | 1,9 | 0,5 | 5,2 | 64 | 90 |
| 3 | 18,6 | 18,4 | 1,6 | 2,1 | 2,0 | 0,5 | 72 | 93 |
| 4 | 18,7 | 18,8 | 2,1 | 2,0 | 8,0 | 0,5 | 64 | 89 |
| 5 | 18,3 | 18,4 | 2,1 | 2,0 | 0,5 | 25,0 | 70 | 78 |
| 6 | 18,8 | 18,5 | 2,0 | 1,9 | 0,5 | 0,5 | 62 | 76 |
| 7 | 18,9 | 18,9 | 1,7 | 1,9 | 0,5 | 0,5 | 68 | 85 |
| 8 | 18,8 | 18,8 | 2,3 | 2,2 | 0,5 | 1,5 | 78 | 77 |
| 9 | 18,6 | 18,8 | 1,7 | 2,2 | 1,0 | 28,0 | 69 | 69 |
| 10 | 18,8 | 18,8 | 2,0 | 2,4 | 0,5 | 0,5 | 62 | 74 |
| 11 | 18,8 | 18,5 | 2,0 | 1,9 | 0,5 | 1,5 | 75 | 75 |
| 12 | 18,7 | 18,7 | 2,2 | 2,3 | 1,0 | 0,5 | 71 | 81 |
| 13 | 18,4 | 18,4 | 1,9 | 2,0 | 0,5 | 0,5 | 68 | 78 |
| 14 | 18,6 | - | 1,8 | - | 0,5 | Отказ по току утечки | 78 | - |
| 15 | 18,9 | - | 2,1 | - | 0,5 | Отказ по току утечки | 67 | - |
Из представленных в таблице данных видно, что конденсатор с силаном имеет существенно более низкие значения эквивалентного последовательного сопротивления и тока утечки, чем конденсатор без силана.
Данное описание и примеры рассматриваются как материал, иллюстрирующий изобретение, сущность которого и объем патентных притязаний определены в нижеследующей формуле изобретения, совокупностью существенных признаков и их эквивалентами.
Claims (4)
1. Триалкоксисиланы общей формулы I
,
где R2=R3=--OCH2CH2O-, R1=--Si(OAlk)3,
R2=R3=--OCH2CH2O-, R1=-CH=N-CH2CH2CH2Si(OAlk)3
в качестве кремнийсодержащих добавок для образования монослоя на поверхности танталового анода из спрессованного порошка тантала.
где R2=R3=--OCH2CH2O-, R1=--Si(OAlk)3,
R2=R3=--OCH2CH2O-, R1=-CH=N-CH2CH2CH2Si(OAlk)3
в качестве кремнийсодержащих добавок для образования монослоя на поверхности танталового анода из спрессованного порошка тантала.
2. Применение триэтокси-2-тиенилсилана формулы
R=-Si(OEt)3, в качестве материала, образующего монослой на поверхности оксидированного тантала для получения электролитических конденсаторов.
R=-Si(OEt)3, в качестве материала, образующего монослой на поверхности оксидированного тантала для получения электролитических конденсаторов.
3. Способ получения катодной обкладки из полимерного электролита, который заключается в нанесении 8 слоев полимеризующегося соединения на основе полиэтилендиокситиофена на секции из оксидированных объемно-пористых анодов из вентильных металлов и через каждые 4 нанесенных слоя тренировки-подформовки с последующей промывкой секций в деионизованной воде, отличающийся тем, что на секции предварительно нанесен триалкоксисилан общей формулы по п.1 и триметоксисилилтиофен по п.2 путем пропитки секций их 5%-ными растворами в этиловом спирте в течение 5 мин при температуре (25±5)°C с последующей сушкой в 2 этапа: при комнатной температуре в течение 15 мин и в сушильном шкафу при температуре, (110±5)°C в течение 15-20 мин.
4. Оксидный конденсатор с твердым электролитом, содержащий секцию из объемно-пористого анода из вентильных металлов, на поверхности которого последовательно созданы: оксидный слой (2), являющийся диэлектриком; монослой силана (3) и катодная обкладка в виде полимерного покрытия на основе полиэтилендиокситиофена (4), полученная способом по п.3; углеродный слой, являющийся катодным переходным покрытием (5); серебросодержащий слой, являющийся катодным контактным покрытием (6), и оболочку, созданную, например, путем опрессовки секции пластмассой или заливки секции эпоксидным компаундом (7).
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2011133761/04A RU2500682C2 (ru) | 2011-08-10 | 2011-08-10 | Триалкоксисиланы, способ получения катодной обкладки на основе полиэтилендиокситиофена с силановым подслоем и оксидный конденсатор с такой катодной обкладкой |
| PCT/RU2012/000647 WO2013022385A2 (ru) | 2011-08-10 | 2012-08-09 | Триалкоксисиланы, способ получения катодной обкладки на основе полиэтилендиокситиофена с силановым подслоем и оксидный конденсатор с такой катодной обкладкой |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2011133761/04A RU2500682C2 (ru) | 2011-08-10 | 2011-08-10 | Триалкоксисиланы, способ получения катодной обкладки на основе полиэтилендиокситиофена с силановым подслоем и оксидный конденсатор с такой катодной обкладкой |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2011133761A RU2011133761A (ru) | 2013-02-20 |
| RU2500682C2 true RU2500682C2 (ru) | 2013-12-10 |
Family
ID=47669129
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2011133761/04A RU2500682C2 (ru) | 2011-08-10 | 2011-08-10 | Триалкоксисиланы, способ получения катодной обкладки на основе полиэтилендиокситиофена с силановым подслоем и оксидный конденсатор с такой катодной обкладкой |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2500682C2 (ru) |
| WO (1) | WO2013022385A2 (ru) |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2003125098A (ru) * | 2002-08-16 | 2005-03-20 | Х.К.Штарк ГмБХ (DE) | Электролитический конденсатор, способ его получения, применение политиофенов в качестве твердого электролита электрического конденсатора, способ получения электропроводящих слоев и их применение |
| US7374586B2 (en) * | 2003-12-26 | 2008-05-20 | Industrial Technology Research Institute | Solid electrolytic capacitor, fabrication method thereof, and coupling agent utilizing in the same |
| EP2309524A1 (en) * | 2009-10-06 | 2011-04-13 | Shin-Etsu Polymer Co. Ltd. | Solid electrolytic capacitor, method for producing same, and solution for solid electrolytic capacitor |
-
2011
- 2011-08-10 RU RU2011133761/04A patent/RU2500682C2/ru not_active IP Right Cessation
-
2012
- 2012-08-09 WO PCT/RU2012/000647 patent/WO2013022385A2/ru not_active Ceased
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2003125098A (ru) * | 2002-08-16 | 2005-03-20 | Х.К.Штарк ГмБХ (DE) | Электролитический конденсатор, способ его получения, применение политиофенов в качестве твердого электролита электрического конденсатора, способ получения электропроводящих слоев и их применение |
| US7374586B2 (en) * | 2003-12-26 | 2008-05-20 | Industrial Technology Research Institute | Solid electrolytic capacitor, fabrication method thereof, and coupling agent utilizing in the same |
| EP2309524A1 (en) * | 2009-10-06 | 2011-04-13 | Shin-Etsu Polymer Co. Ltd. | Solid electrolytic capacitor, method for producing same, and solution for solid electrolytic capacitor |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| Tinting Xu et al. Self-assembled thienylsilane molecule as interfacial layer for ZnO nanowire/polymer hybrid system. Journal of Photonics for Energy, 2011, vol.1, pp.011107/1-011107/9. * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| WO2013022385A2 (ru) | 2013-02-14 |
| RU2011133761A (ru) | 2013-02-20 |
| WO2013022385A3 (ru) | 2013-05-30 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US8724296B2 (en) | Solid electrolytic capacitor and fabrication method thereof | |
| JP4873572B2 (ja) | 固体電解コンデンサとその製造方法 | |
| JP4683318B2 (ja) | 固体電解コンデンサ及びその製造方法 | |
| JP6154461B2 (ja) | 導電性高分子製造用酸化剤溶液及びそれを用いた固体電解コンデンサ並びに固体電解コンデンサの製造方法 | |
| JP3454715B2 (ja) | 固体電解コンデンサの製造方法 | |
| RU2500682C2 (ru) | Триалкоксисиланы, способ получения катодной обкладки на основе полиэтилендиокситиофена с силановым подслоем и оксидный конденсатор с такой катодной обкладкой | |
| JP2000216061A (ja) | 固体電解コンデンサの製造方法 | |
| JP5145940B2 (ja) | 固体電解質の製造方法、および固体電解コンデンサ | |
| WO2007013456A1 (ja) | 固体電解コンデンサ素子及びそれを用いた固体電解コンデンサ | |
| KR102486550B1 (ko) | 3,4-에틸렌디옥시티오펜 공중합체, 이를 포함하는 고체 전해질, 이를 포함하는 고체 전해 캐패시터 및 그 제조 방법 | |
| JP3485848B2 (ja) | 固体電解コンデンサ | |
| JP4730654B2 (ja) | 固体電解質層形成方法及びこの方法を用いて製造される複合材料 | |
| JPH0442912A (ja) | 固体電解コンデンサの製造方法 | |
| JP2005109248A (ja) | 固体電解コンデンサの製造方法 | |
| JP4947431B2 (ja) | 固体電解コンデンサ及びその製造方法 | |
| JP3454733B2 (ja) | 固体電解コンデンサの製造方法 | |
| JP6100576B2 (ja) | 導電性高分子製造用酸化剤溶液及びそれを用いた固体電解コンデンサ並びに固体電解コンデンサの製造方法 | |
| JP2014175424A (ja) | 導電性高分子形成用電解重合液とそれを用いた固体電解コンデンサの製造方法 | |
| KR20030005708A (ko) | 전도성 고분자를 이용한 고체 전해 커패시터의 제조방법 | |
| JP2007305684A (ja) | 固体電解コンデンサ及びその製造方法 | |
| JPH0722284A (ja) | 固体電解コンデンサの製造方法 | |
| JP2013161842A (ja) | 重合性モノマー組成物及びそれを利用する固体電解コンデンサの製造方法 | |
| JP2010087215A (ja) | 固体電解コンデンサ | |
| JP2003297687A (ja) | 固体電解コンデンサの製造方法 | |
| JPH0393218A (ja) | 固体電解コンデンサおよびその製造方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PD4A | Correction of name of patent owner | ||
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20170811 |