CN105393320B - 铝电解电容器用电极材料及其制造方法 - Google Patents

铝电解电容器用电极材料及其制造方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种电极材料，其是具有铝及铝合金中的至少一种粉末的烧结层的铝电解电容器用电极材料，即使在用于低压的电容器用途中使用时，也能够确保优异的静电容量。具体而言，本发明提供一种铝电解电容器用电极材料，其具有将铝及铝合金中的至少一种粉末经由电绝缘粒子进行烧结而成的烧结层。

Description

铝电解电容器用电极材料及其制造方法
技术领域
本发明涉及用于铝电解电容器的电极材料，尤其是用于低压用的铝电解电容器的阳极用电极材料及其制造方法。
背景技术
由于铝电解电容器可以以较低的价格得到较高的容量，因此广泛使用于各种领域。一般而言，使用铝箔作为铝电解电容器用电极材料。
铝箔可以通过进行蚀刻处理形成蚀刻坑来增大其表面积。并且，通过在其表面实施阳极氧化处理，形成氧化膜，其作为电介质发挥作用。因此，通过对铝箔进行蚀刻处理，并在其表面根据使用电压在各种电压下实施阳极氧化处理，能够制造出对应用途的电解电容器用铝电极箔(阳极箔)。
在铝箔的蚀刻处理中，以形成对应阳极酸化电压的最优蚀刻坑的方式来进行蚀刻处理。具体而言，在用于中高电压的电容器用途中，需要形成厚的氧化膜。由此，为避免厚的氧化膜掩埋蚀刻坑，主要通过进行直流蚀刻将蚀刻坑的形状制成隧道型，并处理为对应阳极酸化电压的粗细。另一方面，在用于低压用的电容器用途中，需要纤细的蚀刻坑，主要通过交流蚀刻形成海绵状的蚀刻坑。
在蚀刻处理中，主要使用向盐酸中添加了硫酸、磷酸、硝酸等的盐酸水溶液。然而，由于盐酸对环境方面的影响较大，因此期望开发出不依赖于蚀刻处理增加铝箔的表面积的方法。
涉及于此，在专利文献1中提出了一种铝电解电容器，其使用在其表面附着有微小铝粉的铝箔。另外，在专利文献2中，公开了一种使用电极箔的电解电容器，所述电极箔在箔厚为15μm以上且不足35μm的平滑铝箔的单面或双面上，在2μm～0.01μm的长度范围内，附着有由自相似的铝及/或在表面上形成有氧化铝层的铝所构成的微粒聚集体。
然而，在这些文献中，通过镀敷及/或蒸镀使铝粉等附着在铝箔上，因此，至少不能说可以充分代替用于中高电压的电容器用途的粗大的蚀刻坑。
另外，在专利文献3中，公开了一种铝电解电容器用电极材料，其特征在于，该电极材料由铝及铝合金中的至少一种的烧结体构成，可以确认其可获得优于通过现有的蚀刻处理所获得的电极材料的性能。
然而，在专利文献3中所公开的电极材料可以在用于中高电压的电容器用途中发挥优异的性能，但在低压区域使用时并不能发挥出优于通过现有的蚀刻处理所获得的电极材料的性能。
为了即使在低压区域使用时仍发挥出优于通过现有的蚀刻处理获得的电极材料的性能，例如，考虑在对铝及铝合金中的至少一种的粉末进行烧结时，通过尽可能抑制过度缩颈(过度烧结)，尽可能减少粉末间的接触面积，由此来确保有效表面积，但并未报告解决这种技术问题的电极材料。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本专利公开平成2-267916号公报
专利文献2：日本专利公开2006-108159号公报
专利文献3：日本专利公开2008-98279号公报
发明内容
(一)要解决的技术问题
本发明的目的在于提供一种电极材料，其为具有铝及铝合金中的至少一种粉末的烧结层的铝电解电容器用电极材料，即使在用于低压的电容器用途中使用时，仍能够确保优异的静电容量。
(二)技术方案
本发明人为实现上述目的进行了深入研究，结果发现：在通过将铝及铝合金中的至少一种的粉末与特定的物质一起烧结形成烧结层时能够实现上述目的，至此完成了本发明。
即本发明涉及下述的铝电解电容器用电极材料及其制造方法。
1.一种铝电解电容器用电极材料，其特征在于，具有将铝及铝合金中的至少一种的粉末经由电绝缘粒子烧结而成的烧结层。
2.上述技术方案1所述的铝电解电容器用电极材料，所述粉末与所述电绝缘粒子的含量的重量比为1:2～200:1。
3.上述技术方案1或2所述的铝电解电容器用电极材料，所述粉末的长宽比为1～1000。
4.上述技术方案1至3中任意一项所述的铝电解电容器用电极材料，所述粉末的平均粒径为1～80μm。
5.上述技术方案1至4中任意一项所述的铝电解电容器用电极材料，所述粉末的平均厚度为0.01～80μm。
6.上述技术方案1至5中任意一项所述的铝电解电容器用电极材料，所述电绝缘粒子为金属氧化物或金属氮化物。
7.上述技术方案1至6中任意一项所述的铝电解电容器用电极材料，所述电绝缘粒子为从由氧化铝、二氧化钛、氧化锆及二氧化硅构成的集合中选择的至少一种。
8.上述技术方案1至7中任意一项所述的铝电解电容器用电极材料，所述电绝缘粒子的平均粒径为0.01～10μm。
9.上述技术方案1至8中任意一项所述的铝电解电容器用电极材料，所述烧结层的平均厚度为5～1000μm。
10.上述技术方案1至9中任意一项所述的铝电解电容器用电极材料，具有支承所述烧结层的基材。
11.一种铝电解电容器用电极材料的制造方法，其特征在于，包含：
第一工序，其形成由含有铝及铝合金中的至少一种粉末以及电绝缘粒子的糊状组合物构成的膜；以及
第二工序，其通过以400～660℃的温度烧结所述膜来形成烧结层；
并且不包含蚀刻工序。
12.上述技术方案11中所述的制造方法，还具有对所述烧结层进行阳极氧化处理的第三工序。
下面，对本发明的电极材料及其制造方法进行详细说明。
铝电解电容器用电极材料
本发明的铝电解电容器用电极材料的特征在于，具有将铝及铝合金中的至少一种的粉末经由电绝缘粒子(起到隔离材料的作用)烧结而成的烧结层。下面，将铝及铝合金中的至少一种的粉末简称为“粉末”。
具有上述特征的本发明的铝电解电容器用电极材料，由于通过将铝及铝合金中的至少一种的粉末经由电绝缘粒子进行烧结而形成烧结层，因此能够尽可能抑制烧结层中的所述粉末彼此之间的过度缩颈(过度烧结)，尽可能减少粉末的接触面积，从而确保有效表面积。因此，本发明的铝电解电容器用电极材料，即使在100V以下的低电压下所使用的用于低电压的电容器用途中使用，也能够发挥出优于通过现有的蚀刻处理所获得的电极材料的性能。
作为原料的铝粉优选例如为铝纯度在99.8重量％以上的铝粉。另外，作为原料的铝合金粉优选例如含有硅(Si)、铁(Fe)、铜(Cu)、锰(Mn)、镁(Mg)、铬(Cr)、锌(Zn)、钛(Ti)、钒(V)、镓(Ga)、镍(Ni)、硼(B)、锆(Zr)等元素中的一种或两种以上的合金。优选将铝合金中这些元素的含量分别设为100重量ppm以下，尤其设为50重量ppm以下。
作为所述粉末，优选平均粒径为1～80μm。尤其在所述粉末的平均粒径为1～10μm的情况下，能够将得到的电极材料作为100V以下的低压用途的铝电解电容器的电极材料来适当利用。
此外，本说明书中的烧结前的所述粉末的平均粒径为，在通过激光衍射法求取粒径和符合该粒径的粒子数从而得到的粒度分布曲线中，相当于全部粒子数的50％时的粒子的粒径。另外，烧结后的所述粉末的平均粒径是通过用扫描电子显微镜对烧结层的截面进行观察来测量的。在对上述截面的观察中，将各自的所述粉末粒子中的最大直径(长径)作为该粉末的粒径，对任意五十个粉末的粒径进行测量，将其算术平均值设为烧结后的所述粉末的平均粒径。
所述粉末的形状没有特别限定，可以适当使用球状、不定形状、鱼鳞状(碎片状)、纤维状等任意形状。一般在使用鱼鳞状的粉末时，难以确保易于发生过度烧结的电极材料的有效表面积，但在本发明中，由于经由电绝缘粒子进行烧结，即使在使用鱼鳞状的粉末时，也将抑制过度烧结，并易于确保电极材料的有效表面积。
所述粉末可以使用通过公知的方法制得的产品。例如可以列举有喷雾法、熔融纺丝法、旋转圆盘法、旋转电极法、急冷凝固法等，但在工业生产中，优选喷雾法，尤其是气体喷雾法。即优选使用通过对熔融金属进行喷雾所得的粉末。
在球状粒子的情况下，所述粉末的平均粒径优选为1～80μm，尤其优选为1～10μm。在平均粒径小于1μm的情况下，有可能无法得到所期望的耐电压。另外，在平均粒径大于80μm的情况下，有可能无法得到所期望的静电容量。
在所述粉末为不定形状、鱼鳞状(碎片状)或纤维状的情况下，长宽比(平均粒径/平均厚度)优选为1～1000。在长宽比大于1000的情况下，容易造成后述的制造方法的第一工序中的膜干燥不良或在脱脂工序中产生不良。即使在上述长宽比中，尤其在100～1000的情况下，即使在低压区域也能够得到比通过现有的蚀刻处理所得到的电极材料更高的静电容量，因此优选。所述粉末的平均厚度可以通过由扫描电子显微镜对所述粉末的截面进行观察来测量。在烧结前，将所述粉末与适当的树脂或溶剂混合后做成涂膜，对该涂膜的截面进行观察。另外，在烧结后，对烧结层的截面进行观察。在对这些截面进行观察中，将各自的粉末最小直径作为该粉末厚度，对任意五十个粉末的厚度进行测量，将其算术平均值作为所述粉末的平均厚度。所述粉末的平均厚度优选为0.01～80μm。在粉末的平均厚度小于0.01μm的情况下，有可能无法得到所期望的耐电压。另外，在所述粉末的平均厚度大于80μm的情况下，有可能无法得到所期望的静电容量。
作为所述电绝缘粒子，只要在所述粉末进行烧结时作为隔离材料介于粉末彼此之间由此来抑制所述粉末的过度烧结，能够确保电极材料的有效表面积及静电容量的粒子即可。作为这样的电绝缘粒子，例如优选为金属化合物粒子(氧化物、氮化物等)，具体而言，优选为从氧化铝、二氧化钛、氧化锆及二氧化硅中选择的至少一种金属化合物粒子。
这些粒子具有电气绝缘性及高融点(2000℃左右)，其自身并不与粉末进行烧结，而能够在粉末烧结时作为隔离材料存在，而且不会对电极材料的电气特性产生不利影响，因而被优选。
所述电绝缘粒子的平均粒径没有特别限定，但优选为0.01～10μm，特别是更优选为0.1～1μm。所述电绝缘粒子的平均粒径可以通过与所述粉末同样的方法进行测量。
烧结层中的所述粉末与所述电绝缘粒子的含量的重量比没有特别限定，但优选例如所述粉末∶所述电绝缘粒子＝1:2～200:1，更加优选为2:1～20:1，尤其优选为3:1～10:1。作为所述粉末与所述电绝缘粒子的含量的体积比，优选为所述粉末∶所述电绝缘粒子＝3:4～300:1，更加优选为3:1～30:1，尤其优选为9:2～15:1。
通过将含量的比(重量比、体积比)设定在所述范围内，易于确保电极材料的有效表面积。此外，在所述粉末的长宽比为3～1000的情况下，所述重量比优选在1:2～200:1的范围内，在所述粉末的长宽比不足3(即在1以上且不足3)的情况下，所述重量比优选在2:1～200:1的范围内。这被认为是通过使所述粉末的长宽比在3以上来增加所述电绝缘粒子所容许的含量的理由。
若上述重量比超过1:2，电绝缘粒子增多，则电绝缘粒子的比例变得过多，可能导致使粉末之间的烧结变得困难。另外，若上述重量比为250:1左右，粉末增多，则电绝缘粒子变得过少，可能无法充分得到提高静电容量的效果。
如前所述，过去在使用鱼鳞状粉末(片状铝粉)的情况下，由于相较于球状粉末的表面积大，或涂覆含有片状铝粉的糊状物后的片状铝粉之间的取向性易于形成面接触，因此认为在烧结时易于过度烧结，从而难以确保有效比表面积。然而，如下所述，通过经由电绝缘粒子进行烧结，能够在烧结时抑制过度烧结。
使用片状铝粉的现有的烧结层(不含电绝缘粒子)截面的扫描电子显微镜图像示于图1。另外，使用片状铝粉及电绝缘粒子的本发明的电极材料的烧结层截面的扫描电子显微镜图像示于图2。
图1表示片状铝粉间的间隙被压瘪，形成片状铝粉的表面积未充分使用的状态。另一方面，在图2中，能够确认在片状铝粉之间有电绝缘粒子进入，从而保证片间有适当空间的状态。由此，有效利用片状铝粉的较大比表面积，即使在用于低压用途的情况下，也可以极大提高静电容量。此外，将电绝缘粒子用作隔离材料从而能够提高静电容量的效果，并不限定于使用鱼鳞状粉末的情况，在使用其他各种形状的粉末时也确认到有效。
所述烧结层的形状没有特别限定，但通常优选平均厚度为5～1000μm，尤其优选5～50μm的箔状。平均厚度为通过千分尺测量出的10个测量值的平均值。
本发明的电极材料可以具有支承烧结层的基材。作为基材例如可以适当使用铝箔。
作为基材的铝箔没有特别限定，可以使用纯铝或铝合金。本发明中所使用的铝箔，作为其组成还含有在需要范围内添加有硅(Si)、铁(Fe)、铜(Cu)、锰(Mn)、镁(Mg)、铬(Cr)、锌(Zn)、钛(Ti)、钒(V)、镓(Ga)、镍(Ni)、硼(B)中的至少一种合金元素的铝合金，或限定了上述不可避免的杂质元素含量的铝。
铝箔的厚度没有特别限定，但优选为5～100μm，尤其优选为10～50μm的范围内。
上述铝箔可以使用通过公知的方法制得的产品。例如调制具有上述规定的组分的铝或铝合金的熔融液，将对其铸造得到的铸锭进行适当的均质化处理。然后，通过对该铸锭实施热轧和冷轧，能够得到铝箔。
此外，在上述冷轧工序的过程中，还可以在50～500℃，尤其是在150～400℃的范围内实施中间退火处理。另外，在上述冷轧工序之后，还可以在150～650℃，尤其是在350～550℃的范围内实施退火处理，制得软质箔。
本发明的电极材料在使用基材的情况下，烧结层在基材的单面或双面形成。在基材的双面形成烧结层时，优选使上述平均厚度的烧结层分别以对称形状形成在基材的双面。
本发明的电极材料即使是在100V以下的低电压条件下使用的用于低压的电容器用途时，也能够发挥出优于通过现有的蚀刻处理所得到的电极材料的性能，因此能够适当利用于低压用铝电解电容器的用途。
本发明的电极材料在用作铝电解电容器用电极时，可以不对该电极材料进行蚀刻处理就能使用。即本发明的电极材料不必蚀刻处理，可以直接或通过阳极氧化处理用作电极(电极箔)。
对使用本发明的电极材料的阳极箔和阴极箔，中间填充隔离物进行层压并卷绕，形成电容元件，将该电容元件浸泡到电解液中，将含有电解液的电容元件收纳于外壳中，用封口材料对外壳密封，从而得到电解电容器。
铝电解电容器用电极材料的制造方法
本发明的铝电解电容器用电极材料的制造方法，其特征在于，包括：
第一工序，形成由包含铝及铝合金中的至少一种的粉末以及电绝缘粒子的糊状组合物构成的膜；以及
第二工序，通过以400～660℃的温度烧结所述膜来形成烧结层；
并且不包含蚀刻工序。
下面，对各工序分别进行说明。
(第一工序)
第一工序形成由含有铝及铝合金中的至少一种的粉末以及电绝缘粒子的糊状组合物构成的膜。
作为铝及铝合金的组分(成分)，可以使用前面记载的成分。作为所述粉末，优选例如使用铝纯度为99.8重量％以上的纯铝粉。另外，作为电绝缘粒子，可以使用前面记载的金属化合物粒子。而且，在形成膜时，使用基材的情况下，可以使用前面记载的铝箔。
所述糊状组合物除了粉末及电绝缘粒子以外，根据需要还可以含有树脂粘合剂、溶剂、烧结助剂、界面活性剂等。这些均可使用公知或市售的产品。尤其优选含有树脂粘合剂及溶剂中的至少一种而作为糊状组合物来使用，由此能够有效形成膜。
树脂粘合剂没有特别限定，例如可以适合使用羧基改性聚烯烃树脂、醋酸乙烯树脂、氯化乙烯树脂、氯化乙烯-醋酸共聚树脂、乙烯醇树脂、缩丁醛树脂、氟乙烯树脂、丙烯酸树脂、聚酯树脂、聚氨酯树脂、环氧树脂、尿素树脂、酚醛树脂、丙烯腈树脂、硝化纤维素树脂、石蜡和聚乙烯蜡等合成树脂或合成蜡、焦油、胶、漆、松脂、蜂蜡等天然树脂或蜡。
这些树脂粘合剂根据分子量、树脂的种类等，具有加热时挥发的产物、以及通过热分解所残存有其残渣和铝粉的产物，可以根据所希望的静电特性等区分使用。
另外，溶剂可以使用公知的溶剂。例如，除了水，还可以使用乙醇、甲苯、酮类、酯类等有机溶剂。
在膜形成时，可以使用例如辊涂、刷涂、喷涂、浸涂等涂布方法将糊状组合物形成膜，除此之外，还可以通过丝网印刷等公知的印刷方法来形成。
在使用基材的情况下，膜在基材的单面或双面形成。在双面上形成的情况下，优选夹着基材而对称配置膜。膜的厚度没有特别限定，但烧结后得到的烧结层的平均厚度优选形成为5～1000μm，尤其优选形成为5～50μm的箔状。
根据需要，可以在20～300℃温度范围内使膜干燥。
(第二工序)
第二工序通过将膜在400～660℃的温度下烧结形成烧结层。
烧结温度设为400～660℃，优选为450～600℃。烧结时间根据烧结温度等有所不同，但通常可以在5～24小时左右的范围内做出适当的决定。
烧结气氛没有特殊限定，例如可以为真空气氛、惰性气体气氛、氧化性气体气氛(空气)、还原性气氛等任意一种，但尤其优选设为真空气氛或还原性气氛。另外，压力条件可以为常压、减压或加压的任意一种。
此外，优选在第一工序后，第二工序前，预先在100～600℃的温度范围内进行保持时间为五小时以上的加热处理(脱脂处理)。加热处理气氛没有特别限定，例如可以为真空气氛、惰性气体气氛或氧化性气体气氛中的任意一种。另外，压力条件也可以为常压、减压或加压中的任意一种。
(第三工序)
在所述第二工序中，可以得到本发明的电极材料。该电极材料不需要实施蚀刻处理，可以直接用作铝电解电容器用电极(电极箔)。另一方面，可以根据需要，通过对所述电极材料实施阳极氧化处理作为第三工序，从而形成电介质，并将其作为电极。
对阳极氧化处理条件没有特别限定，但通常可以在浓度为0.01摩尔以上5摩尔以下，温度在30℃以上100℃以下的硼酸溶液或己二酸铵水溶液中，施加5分钟以上的10mA/cm2～400mA/cm2左右的电流。(三)有益效果
本发明的铝电解电容器用电极材料，由于将铝及铝合金中的至少一种的粉末经由电绝缘粒子进行烧结形成烧结层，因此能够尽可能抑制烧结层中的所述粉末间的过度缩颈(过度烧结)，尽可能减少粉末之间的接触面积，从而确保有效表面积。因此，本发明的铝电解电容器用电极材料即使在100V以下的低电压下所使用的低压用电容器用途中使用的时，也能够发挥出优于通过现有的蚀刻处理获得的电极材料的性能。
附图说明
图1为表示使用鱼鳞状粉末(片状铝粉)的现有的烧结层(不含电绝缘粒子)截面的扫描电子显微镜图像的图。
图2为表示使用鱼鳞状粉末(片状铝粉)及电绝缘粒子的本发明的烧结层截面的扫描电子显微镜图像的图。
具体实施方式
下面，示出实施例及比较例，并对本发明进行具体说明，但本发明并不限定于此。
实施例1-1～1-5及比较例1-1
制作出将平均粒径为3μm的铝粉(99.99％以上的高纯度铝粉，长宽比(平均粒径/平均厚度)为1)与平均粒径为0.5μm的氧化铝粒子按照下述比例均匀分散得到的涂膜，在20μm的铝箔基材(99.99％以上的高纯度铝箔)上以每50μm进行双面层压的烧结体。使用日机装株式会社制微磁道仪(日機装株式会社製マイクロトラック)对平均粒径进行测量。
另外，使用己二酸铵水溶液实施阳极氧化处理。阳极氧化处理的条件是，上述水溶液的浓度为0.3摩尔，温度为60℃，并施加10分钟25mA/cm2的电流。
铝粉与氧化铝粒子的比例(铝粉∶氧化铝粒子)
实施例1-1 200∶1(重量比)、300∶1(体积比)
实施例1-2 20∶1(重量比)、30∶1(体积比)
实施例1-3 10∶1(重量比)、15∶1(体积比)
实施例1-4 5∶1(重量比)、15∶2(体积比)
实施例1-5 2∶1(重量比)、3∶1(体积比)
比较例1-1(对照试验∶以下为“BL”)铝粉100％
将各电极材料的静电容量示于下述表1。
[表1]
表示在铝粉∶氧化铝粒子的重量比为2:1～200:1的范围内，与BL相比，在所有电压区域均具有较高的容量。
实施例2-1～2-5及比较例2-1
制作出将平均粒径为80μm的铝粉(99.99％以上的高纯度铝粉，长宽比(平均粒径/平均厚度)为1)与平均粒径为5μm的氧化铝粒子按照下述比例均匀分散得到的涂膜，在20μm的铝箔基材(99.99％以上的高纯度铝箔)上以每100μm进行双面层压的烧结体。
另外，使用己二酸铵水溶液实施阳极氧化处理。阳极氧化处理的条件是，上述水溶液的浓度为0.3摩尔，温度为60℃，并施加10分钟25mA/cm2的电流。
铝粉与氧化铝粒子的比例(铝粉∶氧化铝粒子)
实施例2-1 200∶1(重量比)、300∶1(体积比)
实施例2-2 20∶1(重量比)、30∶1(体积比)
实施例2-3 10∶1(重量比)、15∶1(体积比)
实施例2-4 5∶1(重量比)、15∶2(体积比)
实施例2-5 2∶1(重量比)、3∶1(体积比)
比较例2-1(BL)铝粉100％
各电极材料的静电容量如下述的表2所示。
[表2]
即使是改变粒径、层压厚度的烧结体，也可以得到与实施例1-1～1-5同样的趋势。
实施例3-1～3-7及比较例3-1
制作出将平均粒径为5μm、长宽比(平均粒径/平均厚度)＝5(5μm/1μm)的片状铝粉与平均粒径为0.5μm的氧化铝粒子按照下述比例均匀分散得到的涂膜，在20μm的铝箔基材(99.99％以上的高纯度铝箔)上以每50μm进行双面层压的烧结体。
另外，使用己二酸铵水溶液实施阳极氧化处理。阳极氧化处理的条件是，上述水溶液的浓度为0.3摩尔，温度为60℃，并施加10分钟25mA/cm2的电流。
片状铝粉与氧化铝粒子的比例(片状铝粉∶氧化铝粒子)
实施例3-1 200∶1(重量比)、300∶1(体积比)
实施例3-2 20∶1(重量比)、30∶1(体积比)
实施例3-3 10∶1(重量比)、15∶1(体积比)
实施例3-4 5∶1(重量比)、15∶2(体积比)
实施例3-5 2∶1(重量比)、3∶1(体积比)
实施例3-6 1∶1(重量比)、3∶2(体积比)
实施例3-7 1∶2(重量比)、3∶4(体积比)
比较例3-1(BL)片状铝粉100％
各电极材料的静电容量示于下述表3。
[表3]
在使用片状铝粉时，将容量由BL提高了最大80％左右。可知在使用鱼鳞状粉末(片状铝粉)的情况下，相较于使用球状粉末，并用电绝缘粒子(氧化铝粒子)的效果更好。
实施例4-1～4-7及比较例4-1
制作出将平均粒径为5μm、长宽比(平均粒径/平均厚度)＝100(5μm/0.05μm)的片状铝粉与平均粒径为0.01μm的氧化铝粒子按照下述比例均匀分散得到的涂膜，在20μm的铝箔基材(99.99％以上的高纯度铝箔)上以每50μm进行双面层压的烧结体。
另外，使用己二酸铵水溶液实施阳极氧化处理。阳极氧化处理的条件是，上述水溶液的浓度为0.3摩尔，温度为60℃，并施加十分钟25mA/cm2的电流。
片状铝粉与氧化铝粒子的比例(片状铝粉∶氧化铝粒子)
实施例4-1 200∶1(重量比)、300∶1(体积比)
实施例4-2 20∶1(重量比)、30∶1(体积比)
实施例4-3 10∶1(重量比)、15∶1(体积比)
实施例4-4 5∶1(重量比)、15∶2(体积比)
实施例4-5 2∶1(重量比)、3∶1(体积比)
实施例4-6 1∶1(重量比)、3∶2(体积比)
实施例4-7 1∶2(重量比)、3∶4(体积比)
比较例4-1(BL)片状铝粉100％
各电极材料的静电容量如下述的表4所示。
[表4]
长宽比非常大(厚度薄，比表面积大)的片状铝粉在BL的状态下，其容量较低。这是因为烧结层截面的状态如图1构成。然而，通过将氧化铝粒子作为隔离材料而使其分散，也可以使低压容量(5V)最大提高800倍。
该容量远远超过使用现有的蚀刻处理的铝箔(以下为“蚀刻箔”)的电极材料的最大容量(5V、3600μF/10cm2)。
100V容量的值较低，被认为是由于在厚度低于0.2μm的片状铝粉中，难以形成具有100V的耐电压的足够厚度的氧化膜。
实施例5-1～5-7及比较例5-1
制作出将平均粒径为3μm、长宽比(平均粒径/平均厚度)＝3(3μm/1μm)的片状铝粉与平均粒径为0.5μm的氧化铝粒子按照下述重量比均匀分散得到的涂膜，在20μm的铝箔基材(99.99％以上的高纯度铝箔)上以每50μm进行双面层压的烧结体。
另外，使用己二酸铵水溶液实施阳极氧化处理。阳极氧化处理的条件是，上述水溶液的浓度为0.3摩尔，温度为60℃，并施加10分钟25mA/cm2的电流。
片状铝粉与氧化铝粒子的比例(片状铝粉∶氧化铝粒子)
实施例5-1 200∶1(重量比)、300∶1(体积比)
实施例5-2 20∶1(重量比)、30∶1(体积比)
实施例5-3 10∶1(重量比)、15∶1(体积比)
实施例5-4 5∶1(重量比)、15∶2(体积比)
实施例5-5 2∶1(重量比)、3∶1(体积比)
实施例5-6 1∶1(重量比)、3∶2(体积比)
实施例5-7 1∶2(重量比)、3∶4(体积比)
比较例5-1(BL)片状铝粉100％
[表5]
即使使用相较于实施例3-1～3-7平均粒径小的片状铝粉，也可以得到同样的趋势。
实施例6-1～6-7及比较例6-1
将平均粒径为10μm、长宽比(平均粒径/平均厚度)＝10(10μm/1μm)的片状铝粉与平均粒径为0.5μm的氧化铝粒子按照下述重量比均匀分散得到涂膜，再将该涂膜在20μm的铝箔基材(99.99％以上的高纯度铝箔)双面每50μm进行层压从而制作出烧结体。
另外，使用己二酸铵水溶液实施阳极氧化处理。阳极氧化处理的条件是，上述水溶液的浓度为0.3摩尔，温度为60℃，并施加十分钟25mA/cm2的电流。
片状铝粉与氧化铝粒子的比例(片状铝粉∶氧化铝粒子)
实施例6-1 200∶1(重量比)、300∶1(体积比)
实施例6-2 20∶1(重量比)、30∶1(体积比)
实施例6-3 10∶1(重量比)、15∶1(体积比)
实施例6-4 5∶1(重量比)、15∶2(体积比)
实施例6-5 2∶1(重量比)、3∶1(体积比)
实施例6-6 1∶1(重量比)、3∶2(体积比)
实施例6-7 1∶2(重量比)、3∶4(体积比)
比较例6-1(BL)片状铝粉100％
[表6]
与实施例3-1～3-7相比，即使使用平均粒径大的片状铝粉，也可以得到同样的趋势。
实施例7-1～7-7及比较例7-1
制作出将平均粒径为5μm、长宽比(平均粒径/平均厚度)＝5(5μm/1μm)的片状铝粉与平均粒径为0.5μm的二氧化钛粒子按照下述重量比均匀分散得到的涂膜，在20μm的铝箔基材(99.99％以上的高纯度铝箔)上以每50μm进行双面层压的烧结体。
另外，使用己二酸铵水溶液实施阳极氧化处理。阳极氧化处理的条件是，上述水溶液的浓度为0.3摩尔，温度为60℃，并施加10分钟25mA/cm2的电流。
片状铝粉与二氧化钛粒子的比例(片状铝粉∶二氧化钛粒子)
实施例7-1 200∶1(重量比)、300∶1(体积比)
实施例7-2 20∶1(重量比)、30∶1(体积比)
实施例7-3 10∶1(重量比)、15∶1(体积比)
实施例7-4 5∶1(重量比)、15∶2(体积比)
实施例7-5 2∶1(重量比)、3∶1(体积比)
实施例7-6 1∶1(重量比)、3∶2(体积比)
实施例7-7 1∶2(重量比)、3∶4(体积比)
比较例7-1(BL)片状铝粉100％
[表7]
容量值与实施例3-1～3-7大致同等。可知即使不是氧化铝粒子，只要具有同粒径的电气绝缘性，也能够作为隔离材料发挥作用。
实施例8-1～8-9及比较例8-1～8-2
制作出将下述铝粉(1)～(9)与平均粒径为0.01μm的氧化铝粒子以10:1(重量比)的比率分散得到的涂膜，在20μm的铝箔基材(99.99％以上的高纯度铝箔)上以每50μm进行双面层压的烧结体。
(1)实施例8-1平均粒径＝3μm长宽比为1的铝粉
(2)实施例8-2平均粒径＝3μm长宽比为3(3μm/1μm)的片状铝粉
(3)实施例8-3平均粒径＝3μm长宽比为25(3μm/0.12μm)的片状铝粉
(4)实施例8-4平均粒径＝3μm长宽比为60(3μm/0.05μm)的片状铝粉
(5)实施例8-5平均粒径＝5μm长宽比为5(5μm/1μm)的片状铝粉
(6)实施例8-6平均粒径＝5μm长宽比为100(5μm/0.05μm)的片状铝粉
(7)实施例8-7平均粒径＝10μm长宽比为25(10μm/0.4μm)的片状铝粉
(8)实施例8-8平均粒径＝10μm长宽比为200(10μm/0.05μm)的片状铝粉
(9)实施例8-9平均粒径＝10μm长宽比为1000(10μm/0.01μm)的片状铝粉
比较例8-1蚀刻箔最高等级的容量
比较例8-2(BL)平均粒径为3μm长宽比为1的铝粉(仅有铝粉的现有层压箔)
[表8]
对于各种粒径、长宽比的铝粉，能够通过使平均粒径为0.01μm的氧化铝粒子分散而得到高容量。另外，可知长宽比越大，越能得到更好的效果。
比较例8-2(BL)虽然不及蚀刻箔的最高容量，但超过了实施例8-7中所有100V以下的电压区域的蚀刻箔的最高容量。实施例8-3、8-4、8-6、8-8在10V以下具有优异的容量。若如实施例8-9那样片状铝粉的厚度低于0.02μm，则无法形成充分厚度的耐电压膜，因此即使为10V，容量也变低。
对于实施例8-2及8-5，也在100V区域内形成有超过蚀刻箔的值。从而确认到实施例8-1也比BL的容量有提高的趋势，例如在150V的容量值下达到51.2μF，超过蚀刻箔的容量(约为48μF)。
通过对适用于各铝粉的电压区域进行选择，无论在哪个电压区域都能得到比蚀刻箔更高容量的电极。此外，长宽比超过1000的片状铝粉，容易在层压箔的制造工序中引起刷涂的干燥不良或热处理中的脱脂不良，从而难以获得稳定的产品。
实施例9-1～9-9及比较例9-1～9-2
制作出将下述铝粉(1)～(9)与平均粒径为0.5μm的氧化铝粒子以10:1(重量比)的比率分散得到的涂膜，在20μm的铝箔基材(99.99％以上的高纯度铝箔)上以每50μm进行双面层压的烧结体。
(1)实施例9-1平均粒径＝3μm长宽比为1的铝粉
(2)实施例9-2平均粒径＝3μm长宽比为3(3μm/1μm)的片状铝粉
(3)实施例9-3平均粒径＝3μm长宽比为25(3μm/0.12μm)的片状铝粉
(4)实施例9-4平均粒径＝3μm长宽比为60(3μm/0.05μm)的片状铝粉
(5)实施例9-5平均粒径＝5μm长宽比为5(5μm/1μm)的片状铝粉
(6)实施例9-6平均粒径＝5μm长宽比为100(5μm/0.05μm)的片状铝粉
(7)实施例9-7平均粒径＝10μm长宽比为25(10μm/0.4μm)的片状铝粉
(8)实施例9-8平均粒径＝10μm长宽比为200(10μm/0.05μm)的片状铝粉
(9)实施例9-9平均粒径＝10μm长宽比为1000(10μm/0.01μm)的片状铝粉
比较例9-1蚀刻箔最高等级的容量
比较例9-2(BL)平均粒径为3μm长宽比为1的铝粉(仅有铝粉的现有层压箔)
[表9]
使用平均粒径为0.5μm的氧化铝粒子时的结果仍与实施例8-1～8-9相同。

Claims (11)

1.一种铝电解电容器用电极材料，其特征在于，具有将铝及铝合金中的至少一种的粉末经由电绝缘粒子烧结而成的烧结层，所述粉末的长宽比为3～1000，所述电绝缘粒子为金属化合物粒子，所述粉末与所述电绝缘粒子的含量的重量比为1:2～200:1，所述电绝缘粒子在所述粉末烧结时作为隔离材料存在，其本身不与所述粉末进行烧结。
2.根据权利要求1所述的铝电解电容器用电极材料，其特征在于，所述粉末的长宽比为100～1000。
3.根据权利要求1所述的铝电解电容器用电极材料，其特征在于，所述粉末的平均粒径为1～80μm。
4.根据权利要求1或2所述的铝电解电容器用电极材料，其特征在于，所述粉末的平均厚度为0.01～80μm。
5.根据权利要求1至3中任意一项所述的铝电解电容器用电极材料，其特征在于，所述电绝缘粒子为金属氧化物或金属氮化物。
6.根据权利要求1至3中任意一项所述的铝电解电容器用电极材料，其特征在于，所述电绝缘粒子为从由氧化铝、二氧化钛及氧化锆构成的集合中选择的至少一种。
7.根据权利要求1至3中任意一项所述的铝电解电容器用电极材料，其特征在于，所述电绝缘粒子的平均粒径为0.01～10μm。
8.根据权利要求1至3中任意一项所述的铝电解电容器用电极材料，其特征在于，所述烧结层的平均厚度为5～1000μm。
9.根据权利要求1至3中任意一项所述的铝电解电容器用电极材料，其特征在于，具有支承所述烧结层的基材。
10.一种铝电解电容器用电极材料的制造方法，其特征在于，包含：
第一工序，其形成由含有铝及铝合金中的至少一种粉末以及电绝缘粒子的糊状组合物构成的膜，所述粉末的长宽比为3～1000，所述电绝缘粒子为金属化合物粒子，所述粉末与所述电绝缘粒子的含量的重量比为1:2～200:1；以及
第二工序，其通过以400～660℃的温度烧结所述膜来形成烧结层，所述电绝缘粒子在所述膜烧结时作为隔离材料存在，其本身不与所述粉末进行烧结；
并且不包含蚀刻工序。
11.根据权利要求10中所述的铝电解电容器用电极材料的制造方法，其特征在于，还具有对所述烧结层进行阳极氧化处理的第三工序。
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