具体实施方式
下面,参照附图,对本发明涉及的电解电容器的实施方式进行说明。以下的实施方式仅是一例,在本发明的范围内可以以各种实施方式来实施。另外,在本发明的附图中,相同的参照标记表示相同部分或相当部分。
(第一实施方式)
使用图1~图4,对本发明的第一实施方式的电解电容器进行说明。
如图1所示,电解电容器具备:电容器元件10、有底壳体11、密封构件12、座板13、引线14A、14B、引线片15A、15B。
如图2所示,电容器元件10通过带状的阳极体21与带状的阴极体22隔着间隔件23沿着阳极体21的长边方向卷绕而构成。电容器元件10的最外周被止卷带24止住。如图3所示,在电容器元件10的横剖面中,在电容器元件10的径向上,阳极体21与阴极体22交替排列,且在该阳极体21与阴极体22之间设有间隔件23。另外,在图3中,图中上下方向为带状的阳极体21的宽度方向,从纸面上方朝向纸面背面方向为阳极体21的长边方向。
返回图2,在电容器元件10中,引线片15A以与阳极体21的表面相接的方式而配置在阳极体21和间隔件23之间。此外,引线片15B以与阴极体22的表面相接的方式配置在阴极体22和间隔件23之间。即,各引线片15A、15B以分别与阳极体21及阴极体22相连接的状态卷绕在电容器元件10内。引线14A及14B分别连接于引线片15A及15B。另外,在图2中,表示了将电容器元件10的最外周展开一部分后的状态。
阳极体21由带状的金属箔和设置于该金属箔的表面的电介质覆膜构成。带状的金属箔的表面通过蚀刻等而被粗面化,阳极体21具有大的表面积。金属箔并不特别限定,例如,为由铝、钽或铌等阀金属构成的金属箔即可。电介质覆膜例如通过对金属箔的表面进行化成处理而形成,该情况下的电介质覆膜成为构成金属箔的金属的氧化物。此外,电介质覆膜也可层叠在金属箔上而形成。
阴极体22并不特别限定,例如、为由铝、钽或铌等阀金属构成的金属箔即可。构成阳极体21和阴极体22的金属可以相同,也可不同。
间隔件23并不特别限定,例如,以合成纤维素、聚对苯二甲酸乙二醇酯、维尼纶、芳族聚酰胺纤维等为主成分的无纺布等即可。引线14A、14B及引线片15A、15B的各自的材料也并不特别限定,公知的材料即可。
在阳极体21和阴极体22之间存在未图示的导电性高分子层。由于该导电性高分子层的存在,发挥作为电容器的作用。本实施方式的电解电容器的特征尤其是在于阳极体21上的导电性高分子层。以下,使用附图4,对于阳极体21上的导电性高分子层进行说明。
图4中,从纸面上方朝向纸面背面方向为阳极体21的长边方向,图中上下方向(L方向)为阳极体21的宽度方向,图中左右方向为阳极体21的厚度方向。此外,以下在图4中,将阳极体21的表面中的位于阳极体的宽度方向上的中心部分(图中L0的范围)的部分作为中心部21a,将阳极体21的表面中的位于阳极体的宽度方向上的端部分(图中L1及L2的范围)的各部分作为端部21b。而且,为了易于理解,图4中由粗线表示相当于端部21b的阳极体21的表面。
参照图4,在阳极体21的表面设有包括第一导电性高分子层32a和第二导电性高分子层32b的导电性高分子层32,进而第一导电性高分子层32a设置为,在阳极体21的表面中,存在于端部21b的第一导电性高分子层32a比存在于中心部21a的第一导电性高分子层32a厚。此处的“厚度”是指第一导电性高分子层32a中从与阳极体21相接的表面侧至相反的表面侧的距离。
第二导电性高分子层32b设置在第一导电性高分子层32a上。第二导电性高分子层32b可以设置于第一导电性高分子层32a上的至少一部分,也可如图4所示,设置成覆盖第一导电性高分子层32a的表面整体。只要阳极体21的表面整体被第一导电性高分子层32a及第二导电性高分子层32b中的至少一方覆盖即可。
根据本实施方式,在阳极体21的表面中的电介质覆膜存在较多缺损部的端部21b处设置较厚的第一导电性高分子层32a,由此能够局部地修复电介质覆膜的缺损部。其理由如下。
即,在对具有电介质覆膜的缺损部的电解电容器施加有电压的情况下,电流集中在缺损部。与之相伴地,存在较多缺损部的阳极体21的端部21b的温度上升。由于端部21b的温度上升,端部21b上的第一导电性高分子层32a热分解而变化为绝缘层。但是,由于第一导电性高分子层32a在端部21b上较厚地存在,因此能够形成足够厚度的绝缘层。由此,能够由绝缘层充分地覆盖缺损部,因此能够抑制缺损部所导致的静电电容的降低、ESR的增加及漏电流的增加等电特性的降低。
尤其是,第一导电性高分子层32a优选使用由包含导电性固体的粒子的分散液及溶解有导电性固体的溶液的至少一方构成的液状组合物来形成。在此,导电性固体是指能够以粒子的状态分散在溶剂中的导电性高分子、或者能够溶解在溶剂中的导电性高分子。液状组合物具体来说既可是由导电性固体分散到溶剂中而得到的分散液、及导电性固体溶解于溶剂中而得到的溶液中的任一种构成的液状组合物,也可是由上述分散液和上述溶液构成的液状组合物。另外,在分散液中,粒子以凝集的状态分散在溶剂中也可。
使用此种液状组合物而形成的第一导电性高分子层32a是通过各导电性高分子在阳极体21的表面上相互缠结或相互粘结而构成的层,换言之,第一导电性高分子层32a是包含导电性固体的层。导电性固体呈现分子量比通过化学聚合或电解聚合而形成的导电性高分子层的分子量小的倾向,其重量平均分子量例如为103以上106以下。
第一导电性高分子层32a是包含导电性固体的层,因此与通过化学聚合或电解聚合等而形成的导电性高分子层相比,具有与阳极体的高密接性。因此,由于第一导电性高分子层32a热分解而形成的绝缘层与阳极体21的密接性也提高,因此能够进一步提高电介质覆膜的缺损部的覆盖性。
作为导电性固体,例如可以使用多吡咯、聚噻吩、聚苯胺或聚呋喃、或它们的衍生物等高分子中赋予了掺杂剂的导电性固体。作为高分子,聚噻吩或其衍生物的导电性良好,故而优选,更优选聚乙烯二氧噻吩。作为掺杂剂,可以使用聚苯乙烯磺酸、聚磺酸、聚乙烯基磺酸等。尤其是,聚苯乙烯磺酸可以给上述高分子赋予高的导电性,因此优选。作为市售的导电性固体,可以使用BaytronP(Starck V tech株式会社制)、Denatron#5002LA(长濑产业株式会社制)、聚苯胺(出光兴产株式会社制)等。
此外,作为将导电性固体分散的溶剂及/或将导电性固体溶解的溶剂,只要是能够使导电性固体分散的溶剂、或者能够溶解的溶剂即可。例如可以使用:水、甲醇、乙醇、乙二醇、丁醇、异丙醇、丙三醇、乙二醇二甲基醚、乙二醇单甲基醚、乙二醇单丁基醚、甲酰胺、N-甲基乙酰胺、N,N-二甲基乙酰胺、N-甲基吡咯烷酮、N-甲基己内酰胺或N-甲基甲酰胺等,也可将它们混合使用。
第二导电性高分子层32b既可是与第一导电性高分子层32a相同,也可是通过化学氧化聚合或电解聚合而形成的导电性高分子层。作为通过化学氧化聚合及电解聚合而形成的导电性高分子层,可以举出:多吡咯、聚噻吩、聚苯胺或聚呋喃、或它们的衍生物等的基本骨架上赋予了掺杂剂的导电性高分子层。作为掺杂剂,既可是烷基磺酸、芳香族磺酸或多环芳香族磺酸等磺酸化合物,也可是硝酸或硫酸等。尤其是,对甲苯磺酸能够赋予高的导电性,故而优选。
返回图1,电容器元件10以引线片15A、15B被导出的上表面露出的方式收纳于有底壳体11。在有底壳体11内的电容器元件10的上表面配置有以引线14A、14B贯通的方式形成的密封构件12,利用该结构,电容器元件10密封在有底壳体11内。此外,有底壳体11的开口端附近被横挤而卷曲加工,且在被卷曲加工的部分配置有座板13。
有底壳体11的材料并不特别限定,例如既可是铝、不锈钢、铜、铁或黄铜等金属、也可是上述材料的合金。此外,密封构件12的材料只要是具有绝缘性即可,并不特别限定。密封构件12的材料例如为绝缘性的弹性体,尤其是耐热性及密封性比较高的材料,硅橡胶、含氟橡胶、乙烯-丙烯橡胶、high-pyrone橡胶、丁基橡胶或异戊二烯橡胶等绝缘橡胶即可。
根据本第一实施方式的电解电容器,在阳极体21的表面设有导电性高分子层32,且第一导电性高分子层32a设置为,与位于阳极体21的表面中的中心部21a的第一导电性高分子层32a相比,位于端部21b的第一导电性高分子层32a更厚。根据该结构,如上所述,能够利用由第一导电性高分子层32a改性所形成的绝缘层来覆盖在阳极体21的端部21b存在较多的电介质覆膜的缺损部。由此,能够抑制缺损部所导致的静电电容的降低及ESR的增加等电特性的降低。因此,本发明的电解电容器的电特性优良。
以往,对于阳极体的表面的电介质覆膜的缺损部尝试通过再化成处理来修复,但在现有的技术中,难以充分修复容易集中在阳极体的端面的缺损部,有时在电解电容器中残留有缺损部。相对于此,在本发明中,可以代替通过再化成处理所进行的电介质覆膜的修复,或者在通过再化成处理所进行的电介质覆膜的修复的基础上,利用第一导电性高分子层32a由于热分解而改性构成的绝缘层来覆盖缺损部。
尤其是,端部21b上的第一导电性高分子层32a的厚度厚,由此能够利用绝缘层(该绝缘层由第一导电性高分子层32a形成)来充分覆盖缺损部。此外,即使第一导电性高分子层32a的阳极体21附近的部分改性为绝缘层,在该绝缘层上也能够残留有第一导电性高分子层32a,此外在第一导电性高分子层32a上具有第二导电性高分子层32b,因此能够防止电解电容器的功能降低。
由于第一导电性高分子层32a是包含导电性固体的层,因此第一导电性高分子层32a与阳极体的密接性、粘接性提高。如此,若第一导电性高分子层32a为包含导电性固体的层,则进一步提高缺损部的覆盖性。
优选第一导电性高分子层32a的分解温度为200℃以上280℃以下。第一导电性高分子层32a的分解温度为280℃以下,更优选为250℃以下,由此在缺损部的温度过度上升之前就能够修复缺损部,因此能够抑制温度的上升导致的缺损部的扩大化。由于第一导电性高分子层32a的分解温度为200℃以上,因此能够抑制第一导电性高分子层32a被过度改性。需要说明的是,分解温度是指构成第一导电性高分子层32a的导电性固体的重量成为在室温(25℃左右)环境下的重量的95%以下的温度。
参照图4,在第一实施方式的电解电容器中,阳极体21的端部21b的宽度L1及L2优选分别为阳极体的宽度(L)的5%以上。由此,能够有效地进行缺损部的保护或修复等。更优选,阳极体21的端部21b的宽度L1或L2为阳极体的宽度(L)的20%以上。
以上,使用图1~图4对第一实施方式的电解电容器进行了说明,但本发明的电解电容器并不限定于上述实施方式。例如,可以如图5所示,导电性高分子层32中的第一导电性高分子层32a仅设置在阳极体21的表面中的端部21b,第二导电性高分子层32b设置在第一导电性高分子层32a上和从第一导电性高分子层32a露出的阳极体21的中心部21a的表面上。在该情况下,与第一实施方式同样地也能够提高电解电容器的电特性。
即使第一导电性高分子层32a以散布于阳极体21的表面的中心部21a的方式或者以使中心部21a局部露出的方式而不均匀地设置在中心部21a上,且与中心部21a相比,在端部21b设置得较厚的情况下,与上述同样,能够提高电解电容器的电特性。
(第二实施方式)
本发明的电解电容器的制造方法是具备沿长边方向卷绕阳极体而成的卷绕元件的电解电容器的制造方法,所述阳极体由带状的金属箔和设置在该金属箔的表面的电介质覆膜构成,该电解电容器的制造方法包括:以在阳极体的表面中,存在于阳极体的宽度方向上的端部处的第一导电性高分子层的厚度比存在于阳极体的宽度方向上的中心部处的第一导电性高分子层的厚度厚的方式来形成第一导电性高分子层的工序;在第一导电性高分子层上形成第二导电性高分子层的工序,在形成第一导电性高分子层的工序中,使用由包含导电性固体的粒子的分散液及溶解有导电性固体的溶液的至少一方构成的液状组合物,形成包含导电性固体的第一导电性高分子层。由此,能够制造上述的本发明涉及的电解电容器。
以下,使用图1、2、4、6及图7,对上述制造方法的一实施方式具体地说明。
首先,如图6所示,形成阳极体21(步骤S11)。具体来说,首先将大片金属箔的表面粗面化。构成金属箔的金属的种类并不特别限定,但从容易形成电介质覆膜的观点来看,为铝、钽、铌等阀金属即可。粗面化是指在金属箔的表面设置多个凹部而增大金属箔的表面积,例如,通过蚀刻处理金属箔而在金属箔的表面形成多个凹部即可。
接着,在粗面化后的金属箔的表面形成电介质覆膜。电介质覆膜的形成方法并不特别限定,但在例如金属箔由阀金属构成的情况下,通过对金属箔进行化成处理,可以将金属箔的表面形成为电介质覆膜。化成处理可以将金属箔浸渍于己二酸铵溶液或磷酸水溶液等化成液而进行热处理,也可将金属箔浸渍于上述化成液并施加电压。
接着,将形成有电介质覆膜的大片的金属箔裁剪为规定的尺寸,并形成阳极体21。根据本工序(步骤S11),形成在金属箔上设有电介质覆膜的阳极体21。
接着,以在阳极体21的表面中、阳极体21的宽度方向的端部21b处的第一导电性高分子层32a的厚度比阳极体21的宽度方向上的中心部21a处的第一导电性高分子层32a的厚度厚的方式来形成第一导电性高分子层32a。具体来说,进行以下的步骤S12~S14。
即,首先,如图6及图7所示,制作卷绕元件20(步骤S12)。图7所示的卷绕元件20相当于电容器元件10中未形成有导电性高分子层32的状态的构造体,具备:上表面20a、底面20b和侧面20c。卷绕后的阳极体21、阴极体22及间隔件23的端面(边缘)在上表面20a及底面20b露出。
在卷绕元件20的制作中,首先隔着间隔件23来卷绕阳极体21和阴极体22。此时,将引线片15A、15B分别卷入阳极体21与间隔件23之间及阴极体22与间隔件23之间并进行卷绕,其中引线片15A、15B分别连接有引线14A、14B。由此,如图7所示,能够使引线片15A、15B竖立设置在卷绕元件20中。此外,在卷绕后的阳极体21、阴极体22及间隔件23中的位于最外层的阴极体22的外侧表面配置止卷带24,并由止卷带24来止住阴极体22的端部。由此制作卷绕元件20。此外,将卷绕元件20浸渍于化成液,进行阳极体21的再化成处理。需要说明的是,也可不进行再化成处理。
接着,如图6所示,使第一液状组合物向卷绕元件20浸渗(步骤S13)。具体来说,使制作得到的卷绕元件20浸渍于第一液状组合物,并使第一液状组合物向卷绕元件20内浸渗。由此,第一液状组合物附着到卷绕元件20内的阳极体21的表面。
如第一实施方式中所述,第一液状组合物是由包含导电性固体的粒子的分散液及溶解有导电性固体的溶液的至少一方构成的液状组合物。如上所述,导电性固体既可是能够以粒子的状态或以凝集体的状态分散于溶剂中的导电性高分子,也可是能够溶解在溶剂中的导电性高分子。具体来说,作为能够分散或溶解于溶剂中的导电性固体,例如可以举出向多吡咯、聚噻吩、聚苯胺或聚呋喃、或它们的衍生物等高分子赋予掺杂剂而得到的导电性固体。如上所述,作为市售的导电性固体,可以使用BaytronP(StarckV tech株式会社制)、Denatron#5002LA(长濑产业株式会社制)或聚苯胺(出光兴产株式会社制)等。
作为第一液状组合物的溶剂,只要是能够使导电性固体分散的溶剂、或者能够使其溶解的溶剂即可。例如可以使用:水、甲醇、乙醇、乙二醇、丁醇、异丙醇、丙三醇、乙二醇二甲基醚、乙二醇单甲基醚、乙二醇单丁基醚、甲酰胺、N-甲基乙酰胺、N,N-二甲基乙酰胺、N-甲基吡咯烷酮、N-甲基己内酰胺、或N-甲基甲酰胺等,也可将它们混合使用。
其中,第一液状组合物的溶剂优选在后述的减压下的加热处理中能够快速地移动(流动),此外能够快速蒸发而被除去。因此,第一液状组合物的溶剂优选沸点低的溶剂,本发明者发现尤其可以适合使用具有100℃以下的沸点的甲醇、乙醇、异丙醇等来作为第一液状组合物的溶剂。
第一液状组合物中的导电性固体的含有量优选0.5重量%以上20重量%以下。通过使第一液状组合物中的导电性固体的含有量为0.5重量%以上,在后述的步骤S14中,能够使足够量的导电性固体附着于端部21b上。通过使第一液状组合物中的导电性固体的含有量为20重量%以下,能够使导电性固体均匀地分散或溶解于溶剂中。
接着,如图6所示,在大气压以下的减压环境下,以第一液状组合物的溶剂的沸点以上的温度,对浸渗有第一液状组合物的卷绕元件20进行加热处理(步骤S14)。另外,在本说明书中,大气压表示标准大气压即101.3kPa(误差小于±5kPa),减压环境下是指比101.3kPa减小5kPa以上压力的环境下,即96.3kPa以下。
在减压环境下,以第一液状组合物的溶剂的沸点以上的温度来对浸渗有第一液状组合物的卷绕元件20进行加热。由此,在卷绕元件20内比较均匀地存在的第一液状组合物向卷绕元件20的上表面20a侧和底面20b侧移动(流动)。利用该移动,均匀地附着于阳极体21的表面整体上的第一液状组合物集中于端部21b的表面,并且第一液状组合物的溶剂被蒸发除去。由此,能够使包含导电性固体的第一导电性高分子层32a在阳极体21的表面的端部21b形成得比中心部21a更厚(参照图4)。如此,通过上述步骤S12~S14,形成第一导电性高分子层32a。
接着,如图6所示,在第一导电性高分子层32a上形成第二导电性高分子层32b(步骤S15)。如第一液状组合物那样,第二导电性高分子层32b既可使用由包含导电性固体的粒子的分散液及溶解有导电性固体的溶液的至少一方而构成的第二液状组合物来形成,也可进行化学聚合或电解聚合来形成。
作为使用第二液状组合物而形成第二导电性高分子层32b的方法,例如,首先将形成有第一导电性高分子层32a的卷绕元件20浸渍于第二液状组合物,并使第二液状组合物向卷绕元件20浸渗。由此,在阳极体21上的第一导电性高分子层32a上附着第二液状组合物。接着,对该卷绕元件20进行加热,从第二液状组合物中除去溶剂,形成包含导电性固体的第二导电性高分子层32b。此时的加热温度没有特别限制,例如,可以小于第二液状组合物的溶剂的沸点。此外,环境压力也没有特别限制,例如为大气压即可。
第二液状组合物的组成既可与第一液状组合物相同,也可不同。在使用第二液状组合物形成第二导电性高分子层32b的情况下,由于不需要如步骤S13那样,在减压下且高温下快速地除去第二液状组合物的溶剂,因此第二液状组合物的溶剂的沸点也可以不低。但是,在第二液状组合物的溶剂的沸点低的情况下,第二导电性高分子层32b的形成工序所需的时间变短,在这点上优选。
进行化学聚合而形成第二导电性高分子层32b的方法并未特别限制。例如,可以通过将卷绕元件20浸渍到混合有氧化剂、构成第二导电性高分子层32b的高分子层的前驱体单体及掺杂剂的混合液之后提起,并静置规定时间。
进行电解聚合而形成第二导电性高分子层32b的方法也未特别限制。例如,可以将卷绕元件20浸渍于混合有上述前驱体单体及掺杂剂的电解液中,并使电流流过第一导电性高分子层32a即可。
上述前驱体单体只要是通过聚合而成为多吡咯、聚噻吩、聚苯胺或聚呋喃、或者成为它们的衍生物的化合物即可。作为上述前驱体单体,例如,可以使用3,4-乙烯二氧噻吩、3-烷基噻吩、N-甲基吡咯、N,N-二甲基苯胺、N-烷基苯胺等。作为上述前驱体单体,若使用聚噻吩的一个前驱体单体即3,4-乙烯二氧噻吩,则能够形成导电性高的第二导电性高分子层32b。从而,上述前驱体单体更优选3,4-乙烯二氧噻吩。
利用本工序(步骤S15),在第一导电性高分子层32a上设有第二导电性高分子层32b的导电性高分子层32形成在阳极体21上,利用以上的各工序(步骤S11~15),制作在阳极体21上形成有导电性高分子层32的电容器元件10(参照图2)。
接着,如图6所示,密封电容器元件10(步骤S16)。具体来说,首先,以使引线14A、14B位于有底壳体11的开口端的方式而将电容器元件10收纳在有底壳体11内。接着,将以引线14A、14B贯通的方式而形成的密封构件12配置在电容器元件10的上方,将电容器元件10密封在有底壳体11内。接着,对于密封电容器元件10的有底壳体11的开口端附近进行横挤加工及卷曲加工。另外,通过在卷曲加工后的部分配置座板13而制造图1所示的电解电容器。
根据该第二实施方式的电解电容器的制造方法,能够容易且材料利用率高地将第一导电性高分子层32a在阳极体21的端部21b比在阳极体21的中心部21a形成得更厚。因此,偏向该端部21b上而存在的第一导电性高分子层32a改性而形成的绝缘层能够充分地覆盖电介质覆膜。故而,根据该第二实施方式的电解电容器的制造方法,能够制造电特性优良的电解电容器,即抑制了缺损部所导致的静电电容的降低、ESR的增加及漏电流的增加等电特性的降低。
参照图4,在该第二实施方式的电解电容器的制造方法中,优选进行步骤S13及S14,以使形成有第一导电性高分子层32a的部分,即阳极体21的端部21b的宽度L1及L2分别达到阳极体的宽度(L)的5%以上。通过将阳极体21的宽度方向上的第一导电性高分子层32a的宽度确保在5%以上,能够有效地进行上述那样的电介质覆膜的缺损部的保护或修复等。更优选进行步骤S13及S14,以使阳极体21的端部21b的宽度L1或L2达到阳极体的宽度(L)的20%以上。
根据该第二实施方式的电解电容器的制造方法,通过使第一导电性高分子层32a偏向地存在,而修复电介质覆膜的缺损部,因此能够利用简单的制造工序来制造电特性优良的电解电容器。
(第三实施方式)
以下,使用图5及图8,对上述制造方法的另一实施方式进行具体的说明。在第三实施方式中,形成阳极体工序(步骤S11)、制作卷绕元件的工序(步骤S12)、形成第二导电性高分子层的工序(步骤S15)及密封电容器元件的工序(步骤S16)与第二实施方式相同,因此省略其说明,以下,对步骤S23及步骤S24进行说明。
如图8所示,在通过步骤S12制作卷绕元件20之后,将第一液状组合物向阳极体21的端部21b涂敷(步骤S23)。具体来说,在位于卷绕元件20的上表面20a侧及底面20b侧的阳极体21的端部21b涂敷第一液状组合物。第一液状组合物的涂敷方法并不特别限定,例如,既可朝向上表面20a侧及底面20b侧喷雾涂敷第一液状组合物,也可利用刷子等将第一液状组合物涂敷于阳极体21的端部。由此,第一液状组合物附着于在卷绕元件20内卷绕的阳极体21的端部21b上。
接着,如图8所示,对第一液状组合物附着于阳极体21的端部21b的卷绕素子20进行加热处理(步骤S24)。由此,除去第一液状组合物中的溶剂,形成包含导电性固体的第一导电性高分子层32a(参照图5)。此时的加热温度并未特别限制,可以是小于溶剂的沸点的温度。此外,环境压力也未特别限制,大气压即可。
通过以上的工序(步骤S23及S24),与阳极体21的表面中的中心部21a相比,能够在阳极体21的表面的端部21b形成更厚的包含导电性固体的第一导电性高分子层32a。
根据该第三实施方式的电解电容器的制造方法,能够容易且材料利用率高地将第一导电性高分子层32a在阳极体21的端部21b比在阳极体21的中心部21a形成得更厚。因此,通过偏向该端部21b上而存在的第一导电性高分子层32a改性而形成的绝缘层能够充分地覆盖电介质覆膜的缺损部。故而,根据该第三实施方式的电解电容器的制造方法,能够制造电特性优良的电解电容器,即抑制了缺损部所导致的静电电容的降低、ESR的增加及漏电流的增加等电特性的降低。
除上述说明以外,该第三实施方式与第二实施方式相同,因此省略其说明。
(第四实施方式)
使用图5及图9,对上述制造方法的另一实施方式进行具体的说明。在第四实施方式中,形成阳极体的工序(步骤S11)、形成第二导电性高分子层的工序(步骤S15)及密封电容器元件的工序(步骤S16)与第二实施方式相同,故而省略其说明,以下,对步骤S32~S34进行说明。
如图9所示,通过步骤S11形成阳极体21之后,将第一液状组合物向阳极体21的端部21b涂敷(步骤S32)。具体来说,以与卷绕之前的阳极体21的表面的中心部21a相比、使第一液状组合物更厚地存在于卷绕之前的阳极体21的表面的端部21b的方式,在阳极体21上涂敷第一液状组合物。另外,在中心部21a不涂敷第一液状组合物也可。此外,在本工序中使用的阳极体21是在化成处理及裁剪处理之后且涂敷第一液状组合物之前被再化成处理,且在其表面配置有引线片15A的阳极体。另外,不进行再化成处理也可。
接着,如图9所示,对附着有第一液状组合物的阳极体21进行加热处理(步骤S33)。由此,除去第一液状组合物中的溶剂,形成包含导电性固体的第一导电性高分子层32a(参照图5)。此时的加热温度并未特别限制,可以是小于溶剂的沸点。此外,环境压力也未特别限制,大气压即可。通过以上的工序,与阳极体21的表面的中心部21a相比,能够在阳极体21的表面的端部21b形成更厚的第一导电性高分子层32a。
接着,如图9所示,使用形成有第一导电性高分子层32a的阳极体21,制作图7所示的卷绕元件20(步骤S34)。卷绕元件20的制作方法与第二实施方式的步骤S12相同。但是,对于本实施方式中的卷绕元件20,在阳极体21的表面已经形成有第一导电性高分子层32a这一点来说,与步骤S12不同。
通过以上的工序,与阳极体21的表面的中心部21a相比,能够在阳极体21的表面的端部21b形成更厚的包含导电性固体的第一导电性高分子层32a。
根据该第四实施方式的电解电容器的制造方法,能够容易且材料利用率高地将第一导电性高分子层32a在阳极体21的端部21b比在阳极体21的中心部21a形成得更厚。因此,通过偏向该端部21b上而存在的第一导电性高分子层32a改性形成的绝缘层能够充分地覆盖端部21b处的电介质覆膜的缺损部。故而,根据该第四实施方式的电解电容器的制造方法,能够制造电特性优良的电解电容器,即抑制了缺损部所导致的静电电容的降低、ESR的增加及漏电流的增加等电特性的降低。
该第四实施方式的除上述说明以外的说明与第二实施方式相同,因此省略其说明。
(第五实施方式)
使用图10,对本发明的第五实施方式的电解电容器进行说明。在本实施方式的电解电容器中,代替在阳极体上设置第二导电性高分子层,而在阳极体21与阴极体22之间填充电解液。以下,主要表示与上述第一实施方式的不同之处。
作为电解液并没有特别限制,可以使用能够用作电容器的电解液的溶液。具体来说,作为电解液的溶剂并没有特别限制,可以使用能够作为电容器的电解液的溶剂使用的溶剂,例如,可以使用γ丁内酯、乙二醇、环丁砜或碳酸亚丙酯等,也可将它们混合使用。
作为上述支持电解质并没有特别限制,可以使用能够作为电容器的电解液的支持电解质使用的支持电解质,例如,可以使用邻苯二甲酸脒盐、邻苯二甲酸四甲基铵、己二酸铵或邻苯二甲酸三甲基胺等,也可将它们混合使用。此外,上述电解液中实质上不含支持电解质也可。
电解液中的支持电解质的浓度依赖于溶剂及支持电解质的各材料,因此不能一概而论,但优选例如5mol/L以下。
除了支持电解质及溶剂以外,上述电解液中也可以包含如下所示的添加剂。作为添加剂并没有特别限制,可以使用能够作为对电容器的电解液添加的添加剂使用的添加剂,例如,可以使用磷酸酯等磷酸系化合物、硼酸等硼酸系化合物、对硝基苯酚等硝基化合物、或者甘露醇等多糖类,也可使用两种以上的上述物质。此外,上述电解液中也可以实质上不含添加剂。
在本实施方式的电解电容器中,不仅利用由第一导电性高分子层32a所产生的绝缘层,还利用电解液来覆盖在阳极体21的端部21b处存在较多的电介质覆膜的缺损部。如此,在本实施方式的电解电容器中,也可利用电解液来修复电介质覆膜的缺损部分,因此,与上述第一实施方式的电解电容器相比,能够进一步抑制电容的降低、ESR的增加以及漏电流的产生等。
另外,本实施方式的电解电容器并不限定于图10所示的结构。例如,如图11所示,也可使第一导电性高分子层32a仅设置在阳极体21的表面中的端部21b,并在阳极体21与阴极体22之间填充电解液。此外,在上述第一实施方式的电解电容器中,也可在阳极体21与阴极体22之间填充电解液。在哪种情况下均可得到与本实施方式同样的效果。
使用图12,对本发明的第五实施方式的电解电容器的制造方法进行说明。在本实施方式中,形成阳极体的工序(步骤S11)、制作卷绕元件的工序(步骤S12)、使第一液状组合物向卷绕元件浸渗的工序(步骤S13)、在减压下对阳极体进行加热处理的工序(步骤S14)及密封电容器元件的工序(步骤S16)与第二实施方式相同,故而省略其说明,以下,对步骤S45进行说明。
如图12所示,在通过步骤S14而在减压下对阳极体21进行加热处理之后,在形成有第一导电性高分子层32a的阳极体21与阴极体22之间填充电解液(步骤S45)。具体来说,首先使形成有第一导电性高分子层32a的卷绕元件20浸渍于电解液。此时,环境压力并未特别限制,例如可以为大气压。另外,对于电解液则如上所述。
根据本实施方式涉及的电解电容器的制造方法,由于在阳极体21与阴极体22之间填充有电解液,因此,也可由电解液覆盖在阳极体21的端部21b处存在较多的电介质覆膜的缺损部。从而,能够进一步抑制缺损部所导致的静电电容的降低、ESR的增加及漏电流的增加等电特性的降低,因此能够制造电特性更加优良的电解电容器。
另外,本实施方式的电解电容器的制造方法并不限定于图12所示的方法。例如,在上述第三实施方式或第四实施方式中,也可代替第二导电性高分子层的形成工序(步骤S15),而进行本实施方式中的电解液的填充工序(步骤S45)。此外,也可在上述第二实施方式、上述第三实施方式或上述第四实施方式中,在第二导电性高分子层的形成工序(步骤S15)之后且电容器元件的密封工序(步骤S16)之前,进行本实施方式中的电解液的填充工序(步骤S45)。
此外,本实施方式中的电解液的填充工序(步骤S45)并不限定于上述记载。例如,以引线14A、14B位于有底壳体11的开口端的方式而将形成有第一导电性高分子层32a的电容器元件10收纳在有底壳体11之后,向有底壳体11注入电解液也可。此时,在下一工序的电容器元件的密封工序中,在对密封电容器元件10的有底壳体11的开口端附近进行横挤加工及卷曲加工之后,在被卷曲加工的部分配置座板13即可。
【实施例】
以下,举出实施例来更详细地说明本发明,但本发明并不限定于此。
(实施例1)
在该实施例1中,使用第二实施方式的电解电容器的制造方法制作了卷绕型的电解电容器。以下,对于电解电容器的具体的制造方法进行说明。
首先,对铝箔进行蚀刻处理而使铝箔的表面粗面化之后,通过化成处理而在该铝箔的表面形成电介质覆膜。化成处理是通过将铝箔浸渍于己二酸铵溶液,并对其施加电压而进行的。另外,将该铝箔裁剪成纵×横为3mm×120mm,由此形成阳极体。
接着,准备与上述阳极体相同程度的面积的间隔件及阴极体,在阳极体的表面及阴极体的表面分别配置阳极引线片及阴极引线片,一边卷入阳极引线片及阴极引线片,一边卷绕阳极体、阴极体及间隔件,并利用止卷带粘贴卷绕体的外侧表面。由此,制作完成卷绕元件。另外,使用铝箔作为阴极体。而且,对于制作后的卷绕元件再次进行了化成处理。
接着,将制作完成的卷绕元件浸渍于包含导电性固体和溶剂的第一液状组合物中1分钟,使第一液状组合物向卷绕元件浸渗。作为导电性固体使用在聚乙烯二氧噻吩中掺杂有聚苯乙烯磺酸的导电性固体,作为溶剂使用乙醇(沸点:78.4度),溶剂中的导电性固体的浓度为3质量%。另外,聚乙烯二氧噻吩的分解温度为240℃。
然后,在-80kPa环境下,以150℃对从第一液状组合物中提起后的卷绕元件进行20分钟的加热处理,形成第一导电性高分子层。
接着,准备与第一液状组合物同样组成的第二液状组合物,将形成有第一导电性高分子层的卷绕元件浸渍于第二液状组合物中1分钟,使第二液状组合物向卷绕元件浸渗。接着,在大气压环境下,以75℃对从第二液状组合物提起的卷绕元件进行20分钟的加热处理,形成第二导电性高分子层。通过以上的工序,制作完成电容器元件。
接着,以使引线位于有底壳体的开口端的方式,将制作完成的电容器元件收纳于有底壳体,且将作为以引线贯通的方式形成的密封构件的橡胶垫圈配置在电容器元件的上方,从而将电容器元件密封在有底壳体内。然后,在对有底壳体的开口端附近进行横挤后进行卷曲加工,并在被卷曲加工的卷曲部分配置座板,由此制造卷绕型的电解电容器。
(实施例2)
除了在形成第一导电性高分子层的工序中,在-80kPa环境下以100℃进行20分钟的加热处理以外,利用与实施例1相同的方法制造电解电容器。
(实施例3)
除了在形成第一导电性高分子层的工序中,使第一液状组合物的溶剂为水(沸点:100℃)以外,利用与实施例1相同的方法制造电解电容器。
(实施例4)
除了在形成第一导电性高分子层的工序中,使第一液状组合物的溶剂为丁醇(沸点:117℃)以外,利用与实施例1相同的方法制造电解电容器。
(实施例5)
除了在形成第一导电性高分子层的工序中,作为导电性固体使用掺杂有二异辛基磺基琥珀酸钠的聚苯胺以外,利用与实施例1相同的方法制造电解电容器。另外,聚苯胺的分解温度为275℃。
(实施例6)
除了在形成第二导电性高分子层的工序中,进行化学聚合而形成第二导电性高分子层以外,利用与实施例1相同的方法制造电解电容器。第二导电性高分子层的形成方法如下所述。
即,将卷绕元件浸渍于分别含有3mol/L及1mol/L的3,4-乙烯二氧噻吩及对甲苯磺酸铁的混合液中10秒钟之后,将该卷绕元件从混合液中提起,并在室温下静置3小时,由此形成第二导电性高分子层。另外,以180℃对形成有第二导电性高分子层的卷绕元件进行加热,除去残留的溶剂。
(实施例7)
在本实施例7中,使用第三实施方式的电解电容器的制造方法来制作卷绕型的电解电容器。以下,对电解电容器的具体的制造方法进行说明。
首先,通过与实施例1相同的方法来制作卷绕元件,并对制作完成后的卷绕元件进行再次化成处理。接着,通过喷射喷雾,对位于制作完成的卷绕元件的上表面侧及底面侧的阳极体的端部涂敷第一液状组合物。第一液状组合物为与实施例1的第一液状组合物同样的组成。需要说明的是,对于卷绕元件的上表面侧及底面侧,各涂敷0.05ml的第一液状组合物。接着,在大气压环境下以75℃对涂敷有第一液状组合物的卷绕元件进行20分钟的加热处理,形成第一导电性高分子层。另外,利用与实施例1同样的方法,形成第二导电性高分子层,进而对制作完成的电容器元件进行密封,从而制造完成卷绕型的电解电容器。
(实施例8)
在本实施例8中,使用第四实施方式的电解电容器的制造方法制作卷绕型的电解电容器。以下,对电解电容器的具体的制造方法进行说明。
首先,利用与实施例1相同的方法来形成阳极体,并利用与化成处理同样的方法来对阳极体进行再化成处理。接着,在该阳极体的表面配置引线片,并在阳极体的表面的端部涂敷第一液状组合物。第一液状组合物的组成为与实施例1的第一液状组合物同样的组成。另外,相对于阳极体的宽度100%,第一液状组合物的涂敷区域为各5%,即,在阳极体的宽度3mm中的、从两端起各0.15mm的宽度的区域内各涂敷0.05ml的第一液状组合物。接着,在大气压环境下以75℃对该阳极体进行20分钟的加热处理,形成第一导电性高分子层。另外,使用该阳极体,利用与实施例1相同的方法,进行卷绕元件的制作、第二导电性高分子层的形成及电容器元件的密封,从而制造完成卷绕型的电解电容器。另外,在本实施例中,不进行卷绕元件制作后的化成处理。
(实施例9)
除了代替形成第二导电性高分子层而使电解液向形成有第一导电性高分子层的卷绕元件浸渗以外,利用与实施例1相同的方法来制造电解电容器。在此,电解液以如下方式调制,即,溶剂使用γ丁内酯,支持电解质使用邻苯二甲酸四甲基铵,支持电解质的浓度为0.5mol/L。
(实施例10)
除了在形成第二导电性高分子层以后且密封电容器元件之前,使电解液向电容器元件浸渗以外,利用与实施例1相同的方法来制造电解电容器。在此,电解液与实施例9中使用的电解液相同。
(比较例1)
除了在形成第一导电性高分子层的工序中,在大气压环境下以75℃进行20分钟的加热処理以外,利用与实施例1相同的方法来制造电解电容器。
(比较例2)
除了在形成第一导电性高分子层的工序中,在-80kPa环境下以75℃进行20分钟的加热处理以外,利用与实施例1相同的方法来制造电解电容器。
(比较例3)
除了在形成第一导电性高分子层的工序中,在大气压环境下以75℃进行10分钟的加热处理,接着以150℃进行10分钟的加热处理以外,利用与实施例1相同的方法来制造电解电容器。
(比较例4)
除了代替形成第二导电性高分子层而使电解液向形成有第一导电性高分子层的电容器元件浸渗以外,利用与比较例1相同的方法来制造电解电容器。在此,电解液与实施例9中使用的电解液相同。
表1表示上述各实施例及比较例的各种制造条件的不同。各实施例及各比较例的电解电容器的外形为:直径为10mm、高度为8mm、额定电压为35RV、额定电容为18μF。
【表1】
(静电电容)
从各实施例及各比较例的各100个电解电容器中随机分别选择20个。对于选择出的各实施例及各比较例中的各20个电解电容器,使用4端子测定用的LCR测量计分别测定各电解电容器的频率120Hz下的初始静电电容(μF)。表2中示出测定得到的结果的各自的平均值。
(ESR)
对于选择出的各实施例及各比较例中的各20个电解电容器,使用4端子测定用的LCR测量计分别测定各电解电容器的频率100kHz下的ESR(mΩ)。表2中示出测定得到的结果的各自的平均值。
(漏电流)
从各实施例及各比较例的电解电容器中分别随机选择20个电解电容器,并对选择的电解电容器施加2分钟的额定电压。在施加之后,测定各电解电容器的漏电流量(μA)。表2中示出测定得到的结果的各自的平均值。
(耐电压)
从各实施例及各比较例的电解电容器中分别随机选择20个电解电容器。以1V/秒的速度提高施加于被选择的电解电容器上的直流电压,由此进行耐电压试验。将过电流变为0.5A以上时的电压作为耐电压(V)。表2中示出测定得到的结果的各自的平均值。
【表2】
参照表1及表2,对实施例1~10与比较例1~4进行比较可知,在实施例1~10中,漏电流特性和耐电压特性特别优良。在实施例1及比较例1中,在制作完成形成有第一导电性高分子层的卷绕元件之后,将卷绕元件分解,使用扫描型电子显微镜(SEM)对第一导电性高分子层的形成位置进行了确认。
在图13及图14中,观察到多孔质状的部分是形成有电介质覆膜的阳极体的表面,观察到平滑的层状及白的菌丝状的部分是第一导电性高分子层。对图13及图14进行比较可知,观察到在实施例1中形成的第一导电性高分子层较多(较厚)地存在于阳极体的端部(照片中上方侧),将阳极体的端面充分地覆盖。相对于此,在比较例1中形成的第一导电性高分子层例如虽然存在于位于图中右侧的阳极体的端部,但无法充分覆盖端面。
对实施例1~5进行比较可知,关于第一液状组合物的溶剂,与水相比,使用乙醇更能制造电特性优良的电解电容器。即,第一液状组合物的溶剂适用沸点低的醇。此外,由实施例1~4可知,形成第一导电性高分子层的工序的加热温度只要在溶剂的沸点的20℃以上即可,更优选50℃以上,更优选70℃以上。
由实施例9可知,在代替设置第二导电性高分子层而在阳极体21与阴极体22之间填充有电解液的情况下,能够制造电特性优良的电解电容器。
如上所述对本发明的实施方式及实施例进行了说明,但对各实施方式及实施例的特征进行适当的组合也包括在最初的预计中。此外,说明书中本次公开的实施方式及实施例在全部的方面只都是例示,不应被认为是限制性的表述。本发明的保护范围并非由上述实施方式及实施例表示,而是由权利要求的范围表示,且包括与权利要求的范围均等的意思以及范围内的全部的变更。