バリア皮膜とポーラス皮膜 -sllabus-pub.yz.ppt

アウトライン １. 緒言 ２. バルブメタルのアノード酸化 ２-１ バルブメタルの高電場機構による皮膜生成機構 ２-２ アノダイジングレシオ、絶縁性、耐電圧、漏れ電流 ２-３ アノード酸化皮膜の表面欠陥と電流集中 ３. カソード材料によるアノード酸化皮膜の表面欠陥の顕在化 ３-１ 非水溶液環境下におけるアノード酸化皮膜 ３-２ 炭素材料接触によるアノード酸化皮膜の漏れ電流 ３-３ アノード酸化皮膜の化成電圧と固体電解コンデンサの耐電圧 ４. カソード材料によるアノード酸化皮膜の表面欠陥の修復 ４-１ カソード材料としての二酸化マンガンと導電性高分子 ４-２ アノード酸化皮膜の修復とカソード材料の電位 ４-３ アノード酸化皮膜の修復と水分 ５. 結言 タンタル／二酸化マンガンコンデンサ バルブメタル（M）のアノード酸化 M＋ｎMH?O→MO　＋２ｎH?＋２ｎｅ 　MO　は酸化皮膜を示す。この反応と同時に金属のアノード溶解反応 M→M2??＋２ｎｅ 　および酸化物の溶解反応 MO　＋２ｎH?→M2??＋ｎH?O 線形と非線形な関数 高電場機構のモデル（ホッピング機構） 電流一定のアノード酸化 アノダイジングレシオ 電圧一定のアノード酸化 定電位印加時の高電場機構によるアルミニウムの不働態皮膜成長 絶縁性と漏洩電流－非線形関数 種々の電流担体による電流経路の並列接続 非線形抵抗を持つ電流経路の並列接続 電流経路?液体電解質 皮膜導電性と生成する皮膜 非線形抵抗の直列接続 バルクと界面－線形と非線形 電気二重層キャパシタの接触抵抗として測定 電気二重層キャパシタのシミュレーション 炭素とアノード酸化皮膜との接触抵抗 電流経路－炭素接触時 電流経路?二酸化マンガン 電流経路－導電性高分子 カソード材料の自然電位 水分濃度とクロノポテンショグラム まとめ １. 緒言 ２. バルブメタルのアノード酸化 ２-１ バルブメタルの高電場機構による皮膜生成機構 ２-２ アノダイジングレシオ、絶縁性、耐電圧、漏れ電流 ２-３ アノード酸化皮膜の表面欠陥と電流集中 ３. カソード材料によるアノード酸化皮膜の表面欠陥の顕在化 ３-１ 非水溶液環境下におけるアノード酸化皮膜 ３-２ 炭素材料接触によるアノード酸化皮膜の漏れ電流 ３-３ アノード酸化皮膜の化成電圧と固体電解コンデンサの耐電圧 ４. カソード材料によるアノード酸化皮膜の表面欠陥の修復 ４-１ カソード材料としての二酸化マンガンと導電性高分子 ４-２ アノード酸化皮膜の修復とカソード材料の電位 ４-３ アノード酸化皮膜の修復と水分 ５. 結言 電流経路 電解コンデンサと固体電解コンデンサの比較 アノード酸化皮膜 Ta5+ O2- e- h+ 導電性高分子 水分 OH- H+ O2 Ta5+ Ta 電気分解 腐食 電流リーク アノード酸化 欠陥部顕在化 e- * 固体電解コンデンサの耐電圧と漏れ電流－アノード酸化皮膜の表面欠陥とカソード材料の接触界面－ 山形大学工学部　物質化学工学科 助教授　工学博士　立花　和宏 〒992-8510 山形県 米沢市 城南4-3-16 TELFAX:0238-26-3137 mailto: c1_lab@yahoogroups.jp http://www.geocities.co.jp/CollegeLife-Library/2614/ アノード集電体 カソード集電体 タンタルワイヤ タンタル焼結体 0.5mm 高電場機構の概念図（アルミニウムの場合） 非線形 線形 電位 電流 溶液電位 Al3+ O2- 電場強度 j:電流密度 e:電場強度 δ:皮膜厚み q:電気量 エネルギーレベル 電場強度大 電場強度小 ホッピング 確率小 ホッピング 確率大 不働態皮膜 地金 高電場機構 ファラデーの法則 酸化物の 最上位エネルギー 電流密度一定 電場強度一定 定電流印加時の高電磁場機構によるアルミニウムの不働態皮膜成長 電位 距離 電流 電流 皮膜成長 溶液電位 電極電位 電位勾配 皮膜膜厚∝電気量 Al2O3 Al Al3+ O2- 電位勾配∝電流密度の対数 式量Mに102×10-3 kg mol-1、密度にρ=3.1×103 kg m-3、z=6、フファラデー定数にF=96485.309 C?mol-1、電位上昇速度1V/sを与える電流密度jとして24.7Am-1を与えると1.4nm/Vが得られる。 電場強度の逆数 ＝アノダイジングレシオ 電流密度一定 皮膜成長による 電場強度の減少 電場強度減少による 電流密度減少 アノダイジングレシオの増加 電位 時間 電流 皮膜溶解電流 ＆電子電流 溶液電位 電極電位 皮膜生成電流 電流 皮膜生成電流 漏れ電流（皮