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ニオブコンデンサ用固体電解質の誘電体皮膜修復性能の評価


立花和宏,○岡田和正,遠藤孝志,仁科辰夫,尾形健明, 2002年電気化学秋季大会 , 横浜,



Nb1)2)コンデンサはNb酸化皮膜の誘電率の大きさという性能面ばかりでなくコストや埋蔵量の多さなど供給安定性の面からも注目浴びているさらに電子部品の小型化に対する要求に答え等価直列抵抗低減すべく新たなNb電解コンデンサ用の固体電解質の研究が進められている
般に固体電解質は電解コンデンサの誘電体皮膜の欠陥部の修復作用有しそれにより絶縁性耐電圧信頼性向上させると考えられているが実際は固体電解コンデンサ耐電圧は化成電圧より低いそこで本研究ではNb上に固体電解質圧着した電極による評価法考案し固体電解質誘電体皮膜修復性能評価した
実験方法



Fig.1 1M LiBF4/PC+DME中での20V化成皮膜Nbらせん状電極のクロノポテンショグラム Fig.2 20wt%リン酸中での20V化成皮膜Nbらせん状電極のクロノポテンショグラム
Nbワイヤ(日本ケミコン提供純度99.9 φ0.3mm)らせん状に巻き約φ0.7mmの円形電極作成したアルカリ脱脂20wt%リン酸中でアノ酸化20V化成皮膜形成させ固体電解質してポリチオフェン(日本ケミコン提供)30mg圧着させたこれ180℃で4h乾燥させたもの試料極した
対極にはPt照極にはAg擬似照極+3.0V vs.Li/Li+用いた1M LiBF4/PC+DME5050キシダ化学有機電解液中でクロノポテンショメトリ-により電気化学的特性評価したセル組み立て電気化学測定は全てAr置換グロブボクス中で行ったなお20wt%リン酸中でのクロノポテンショメトリ-も行い固体電解質圧着したときのNb誘電体皮膜の耐電圧評価した
結果
Fig.1にNb電極にポリチオフェン圧着したものとしていないものの有機電解液中でのクロノポテンショグラム示す圧着していないNb電極は0s~200s間で5.5V付近から急激に減少して2.0V付近まで下がりその後1200sまで定値示したこれは電解液中に酸素供給源がないためNbの不働態皮膜が形成されず腐食が起こったこと示しているそれに対しポリチオフェン圧着したものは0s~500s間で2V付近から3V付近まで緩やかに電圧は上がりその後1200sまで定値示したポリチオフェン圧着した電極の場合電解液無色から黄色に変化し電解液分解起った
これらの結果はNb酸化皮膜表面の欠陥部にポリチオフェンが接触し皮膜の絶縁性小さくするため電解液分解すること示唆しているFig.2示した水溶液系においても同様な現象が見られ何も圧着しないものが300sまでに100Vまで皮膜成長するのに対しポリチオフェン圧着したものは1200sでも5.5V程度であった即ちポリチオフェン皮膜絶縁性小さくしそれ以上は皮膜成長しないと考えられる

発展3)4)
2002平成14年度ノート5)



Nbの窒化によるアノード酸化皮膜の絶縁性向上
立花和宏,○岡田和正,遠藤孝志,仁科辰夫,尾形健明,平成14年度化学系7学協連合東北地方大会講演要旨集 (2002).

◆2002年(平成14)研究ノート
立花 和宏, 研究ノート, (2011).

(1ニオブNiobiumNb, = 92.9064 g/mol, (化学種).
(2ニオブワイヤー, 仁科研究室(南東側)たたみ部屋, 立花 和宏, (2003).
(3Nbの窒化によるアノード酸化皮膜の絶縁性向上
立花和宏,○岡田和正,遠藤孝志,仁科辰夫,尾形健明,平成14年度化学系7学協連合東北地方大会講演要旨集 (2002).
(4ニオブ皮膜の研究プロジェクト.
(5◆2002年(平成14)研究ノート
立花 和宏, 研究ノート, (2011).



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