CN107210132B - 分隔件和铝电解电容器 - Google Patents
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Abstract
提供:撕裂强度和致密性、阻抗性能优异的分隔件;和,具备该分隔件的铝电解电容器。构成如下分隔件:其由能够打浆的再生纤维素纤维形成,CSF值X[ml]与撕裂指数Y[mN·m2/g]处于满足下式的范围。另外,构成如下铝电解电容器:其是使用至少一张该分隔件,使分隔件夹设于阳极与阴极之间而成的。式1:0≤X≤300式2:15≤Y≤100式3:Y≥0.175X‑2.5。
Description
技术领域
本发明涉及适合用于铝电解电容器的分隔件、和使用该分隔件的铝电解电容器。
背景技术
近年来,电子学化发展的汽车相关设备、数码设备中,节约能源化在推进,对搭载于这些设备的部件要求低阻抗化·长寿命化等。而且,通过搭载于这些设备的部件的低阻抗化而可以得到电力损失的减少、对半导体工作电力的低电压化·高速化的应对、频率特性的提高等较多的优点。
另外,由于不仅日本而且世界各国的节约能源政策、石油代替能源政策,而在风力发电、太阳能电池、混合动力车、电动汽车、各种节约能源设备等与环境相关的一切领域中,能源效率良好的倒相电路等的利用扩大正在持续。家庭用制品中,以节约能源化为目的,空调、电冰箱、洗衣机、照明设备等大量设备也具备倒相电路。
倒相电路中,以从整流器输出的直流中所含的变动成分的平滑化为目的,使用了铝电解电容器。
铝电解电容器在倒相电路的构成构件中占较大的体积比率,因此,对铝电解电容器的进一步小形化的期望强烈。
另外,对铝电解电容器施加波纹电流的情况下,由于损失而自发热。铝电解电容器的阻抗低,从而可以抑制由波纹电流所导致的发热。对于铝电解电容器来说,发热是直接对寿命有影响的因素,发热小直接与长寿命化相关,因此,对低阻抗化的要求进一步变高。
一般来说,铝电解电容器等电解电容器如下制作:使分隔件夹设于阳极铝箔与阴极铝箔之间,将它们卷绕而形成电容器元件,使电解液浸渗于该电容器元件,将其插入至壳体并封口,从而制作。
已知电解液和分隔件对铝电解电容器的阻抗有较大影响。为了改善铝电解电容器的阻抗,对电解液、分隔件来说,低阻抗化的要求也提高。
另外,为了铝电解电容器的小型化,减薄分隔件是有效的。
使用相同面积的铝箔的情况下,如果使用薄的分隔件形成电容器元件,则可以制作外径小的电容器元件。因此,寻求薄的分隔件。
铝电解电容器中,分隔件的主要作用是两电极箔的隔离和电解液的保持。对分隔件的原材料要求电绝缘性,而且为了保持各种种类的电解液,要求亲水性、亲油性。因此,使用了兼具这些特性的、以纤维素为原料的分隔件。
作为分隔件原料的纤维素的原材料,一般使用的是,针叶树牛皮纸浆、马尼拉麻浆、西班牙草浆等天然纤维素纤维、溶剂纺丝纤维素纤维那样的再生纤维素纤维。
对分隔件的低阻抗化有效的方法是,降低分隔件的每平方米质量、减小密度、减薄厚度。
然而,单纯地降低分隔件的每平方米质量、减小密度、减薄厚度时,会产生各种问题。
降低分隔件的每平方米质量、减小密度、减薄厚度的情况下,分隔件的致密性也降低。因此,用于铝电解电容器时,元件短路不良率、老化短路不良率增大,假定即使没有发生短路的情况下,也有如下难点:进行制品化而向市场出售后的短路不良率变高。
另外,降低分隔件的每平方米质量、减小密度、减薄厚度的情况下,分隔件的撕裂强度的值也降低。其结果,铝电解电容器的制造工序中,产生分隔件的断裂,生产率、成品率降低。
由于这些理由,对于分隔件要求即使每平方米质量低、密度低、厚度薄也不会增加短路不良率的高致密性、和各工序中不产生断纸的强度。
为了提高分隔件的致密性、减少铝电解电容器的短路不良率,已知的是,加厚分隔件的厚度、或者减小表示作为原料的纸浆的打浆程度的基于JIS P 8121的CSF(加拿大标准游离度(Canadian Standard Freeness))的数值来提高密度。
然而,加厚分隔件的厚度、增大密度时,阻抗会恶化。
另外,铝电解电容器元件卷绕时,对分隔件、阳极箔、阴极箔主要沿长度方向施加应力。然而,由于输送辊上的分隔件位置左右摇动,因此有时也沿分隔件的宽度方向施加应力。此时,如果分隔件的撕裂强度弱,则有时分隔件断裂,成品率会降低。
因此,对铝电解电容器用分隔件也要求分隔件的撕裂强度强。
如以上述那样,对铝电解电容器用分隔件要求阻抗性能优异、能够改善短路不良率、且提高成品率的、薄的分隔件。
一直以来,铝电解电容器用分隔件中,为了实现特性的提高,提出了各种构成(例如参照专利文献1~专利文献7)。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:日本特开平5-267103号公报
专利文献2:日本特开2010-239094号公报
专利文献3:日本特开2009-158811号公报
专利文献4:日本特开2006-253728号公报
专利文献5:日本特开2012-221567号公报
专利文献6:日本特开昭53-142652号公报
专利文献7:日本特开平6-168848号公报
发明内容
发明要解决的问题
专利文献1中,为了提高分隔件的致密性、且改善阻抗性能,提出了使用经过打浆的溶剂纺丝纤维素纤维的方法。使用打浆程度高的溶剂纺丝纤维素纤维的分隔件的致密性高,且形成微多孔状的纸质,使用该分隔件制作的铝电解电容器的阻抗和短路不良率这两种特性得到提高。
然而,如专利文献1那样,使用能够打浆的再生纤维素纤维100质量%的分隔件的情况下,撕裂强度低,因此,铝电解电容器的制造工序中,有时产生分隔件的断裂。
认为该分隔件的断裂的产生源于以下的理由。
通过提高能够打浆的再生纤维素纤维的打浆程度,可以得到几10nm~几μm的微细的原纤维。所得原纤化微细纤维的刚性高而不易压扁,因此,制成纸时,不会像天然纤维的原纤化微细纤维那样以薄膜状结合。因此,通过分隔件中使用将再生纤维素纤维打浆而得到的原纤化微细纤维,可以得到彼此独立的微细纤维通过无数点粘接(氢键)而构成的、致密性极高的分隔件。如此得到的分隔件虽然致密性高,但是其结构上成为微多孔状的纸质,而且原纤维截面为接近正圆的形状,因此,与较扁平的天然纤维不同,不会妨碍离子的流动。其结果,使用配混有再生纤维素纤维的打浆原料的分隔件而制作的铝电解电容器的阻抗和短路不良率这两种特性得到改善。
然而,能够打浆的再生纤维素纤维通过进行打浆而纤维间结合增加,拉伸强度提高,但进一步提高纤维的打浆程度时,撕裂强度急剧降低。即,基于纤维间结合的拉伸强度与撕裂强度处于相反关系,打浆程度越高,拉伸强度越提高,但撕裂强度会降低。
此处,为了提高撕裂强度而抑制打浆时,不仅拉伸强度降低而且致密性也降低,因此,铝电解电容器的短路不良率增加。
专利文献2中,为了提高分隔件的撕裂强度、抑制铝电解电容器制造工序中的分隔件的断裂,提出了将再生纤维素纤维与经过打浆的天然纤维素纤维混抄的方法。通过使天然纤维素纤维为10~30质量%、余量为经过打浆的再生纤维素纤维,从而天然纤维素纤维成为骨架,在该骨架之间嵌入经过打浆的再生纤维素纤维,由此可以得到撕裂强度与致密性优异的分隔件。
然而,如专利文献2那样,配混有天然纤维素纤维的情况下,存在阻抗恶化这样的问题。
认为其源于以下的理由。
如前述那样,可以由再生纤维素纤维得到刚性高、且截面接近正圆的形状的原纤维。另一方面,天然纤维素纤维与再生纤维素纤维相比,截面扁平且大,因此,妨碍离子的流动。其结果,使用配混有再生纤维素纤维的打浆原料和天然纤维素纤维的分隔件而制作的铝电解电容器的阻抗会恶化。
进一步,专利文献2的分隔件与如专利文献1所示那样的、仅由打浆程度高的再生纤维素纤维构成的分隔件相比,致密性降低。因此,专利文献2的分隔件用于铝电解电容器的情况下,短路不良率也增加。
专利文献3中提出了一种分隔件,其是通过湿式纺粘法制作的、由纤维直径0.5~8.0μm的再生纤维素连续长纤维形成的,用于铝电解电容器时,可以降低阻抗和短路不良率。
然而,如专利文献3中记载那样,湿式纺粘法在纤维排列上存在各向异性,难以构成抄纸法那样的致密的网。专利文献3中,通过使用均匀的细的连续长纤维来解决其课题,但尽管如此,也不及由打浆程度高的再生纤维素的原纤维形成的分隔件的致密性。特别是,在低于专利文献3中记载的每平方米质量的范围的、低每平方米质量的区域中,短路不良增加,无法应对近年来期望那样的、铝电解电容器的低阻抗化。
进一步,构成专利文献3的分隔件的纤维是在原材料的制作阶段使用铜氨溶液而成的铜氨人造丝,因此,在纤维内部含有铜离子。因此,铝电解电容器出售至市场后,具有铜离子在铝电解电容器的内部析出时的短路的危险性。
专利文献4中提出了一种分隔件,其通过以经过打浆的纤维素纤维为原料进行抄纸、浸渗涂布纸力增强剂,从而阻抗低且改善了拉伸强度。如果将该分隔件用于铝电解电容器,则可以实现短路不良率和阻抗均低的电容器。
然而,专利文献4中记载的分隔件由于再生纤维素纤维的CSF值高,因此,分隔件的致密性不能说是充分的。近年来,由于要求短路不良率的进一步降低,因此,需要提高分隔件的致密性。
此处,为了提高分隔件的致密性,降低再生纤维素纤维的CSF值时,撕裂强度会降低。
专利文献5中提出了,使用控制了游离度的再生纤维素纤维、附着有电解液时的强度优异的分隔件。
然而,专利文献5中记载的分隔件与专利文献1中记载那样的分隔件相比,纤维的打浆程度低。因此,低于专利文献5的实施例中记载的每平方米质量的范围的、低的每平方米质量的区域中,分隔件的致密性不足。其结果,铝电解电容器的短路不良会增加。
进一步,专利文献5中记载的分隔件与专利文献2中记载那样的分隔件相比,纤维间的结合力弱。因此,能够耐受形成电容器元件使电解液浸渗后的、例如由热而导致的膨胀收缩那样的不伴随着激烈动作的变形,但在电容器元件的卷取工序那样的动作大的工序中,分隔件会断裂。
专利文献6中提出了通过配混作为截面直径小且接近圆形的天然纤维的西班牙草纤维,从而同时改善致密性和阻抗特性的分隔件。
然而,由西班牙草纤维的纸浆形成的分隔件的致密性不及由打浆程度高的再生纤维素纤维的原纤维形成的分隔件的致密性。因此,专利文献6中记载的分隔件中,对于近年来的短路不良率降低的期望,分隔件的致密性不能说是充分的。
专利文献7中提出了一种分隔件,通过制成打浆程度高的天然纤维素层与打浆程度少的层的双层的分隔件,从而降低短路不良并且改善阻抗特性。
专利文献7中记载的分隔件中,由于具有打浆程度高的天然纤维素的层,因此,对短路不良率的降低是有效的,但是,与专利文献1中记载的分隔件等相比,阻抗特性容易恶化。因此,寻求阻抗的进一步降低。
以上那样,分隔件所要求的、致密性、阻抗性能、撕裂强度等各自处于复杂相关的相反关系,难以同时提高全部这些性能。
本发明是鉴于上述问题而作出的,其目的在于,提供撕裂强度和致密性、阻抗性能优异的分隔件。另外,其目的在于,通过使用该分隔件,提供阻抗性能优异、能够改善短路不良率且提高成品率的铝电解电容器。
用于解决问题的方案
本发明的分隔件为夹设于阳极与阴极之间的分隔件,由能够打浆的再生纤维素纤维形成,分隔件的CSF值X[ml]与撕裂指数Y[mN·m2/g]处于同时满足下述式1至式3的范围。
式1:0≤X≤300
式2:15≤Y≤100
式3:Y≥0.175X-2.5
本发明的分隔件中,更优选的是,分隔件的CSF值X与撕裂指数Y处于满足下述式1至式4的范围。
式1:0≤X≤300
式2:15≤Y≤100
式3:Y≥0.175X-2.5
式4:Y≤0.05X+45
本发明的分隔件中,进一步优选的是,分隔件的CSF值X与撕裂指数Y处于同时满足下述式2至式5的范围。
式2:15≤Y≤100
式3:Y≥0.175X-2.5
式4:Y≤0.05X+45
式5:0≤X≤100
本发明的分隔件中,更优选的是,厚度为10~50μm。
本发明的分隔件中,进一步优选的是,密度为0.25~0.70g/cm3。
需要说明的是,本发明中,“CSF值”是指,依据“JIS P8121-2纸浆-游离度试验法-第2部:加拿大标准游离度法”测定的值。
另外,“撕裂指数”是指,将撕裂强度除以每平方米质量而算出的值,此处,是指“JIS P 8116《纸-撕裂强度试验方法-埃尔门多夫型撕裂试验机法》”中规定的、横向(CD)的撕裂指数。
而且,例如,通过使前述分隔件为由纤维A与纤维B这两种打浆程度不同的再生纤维素纤维的混合原料形成的构成,可以使得分隔件的CSF值X与撕裂指数Y成为满足式1至式3的范围。
本发明的铝电解电容器是在阳极与阴极之间夹设分隔件而成的,作为分隔件,使用了上述本发明的分隔件。
发明的效果
根据本发明,可以提供:撕裂强度和致密性、阻抗性能优异的铝电解电容器用分隔件。
另外,通过使用该分隔件,从而可以提供:阻抗性能优异、能够改善短路不良率且提高成品率的、铝电解电容器。
附图说明
图1为对于构成本发明的分隔件的纤维示出打浆处理的能量的总和与CSF值的关系的图。
图2为对于实施例和比较例的各例标绘分隔件的CSF值与撕裂指数而得到的图。
具体实施方式
以下,也参照附图等,对本发明的一个实施方式进行详细说明。
对于本实施方式的分隔件,在夹设于阳极与阴极之间的分隔件中,由能够打浆的再生纤维素纤维形成,分隔件的CSF值X[ml]与撕裂指数Y[mN·m2/g]处于同时满足如下所示的式1至式3的范围,更优选处于同时满足式1至式4的范围,进一步优选处于同时满足式2至式5的范围。
式1:0≤X≤300
式2:15≤Y≤100
式3:Y≥0.175X-2.5
式4:Y≤0.05X+45
式5:0≤X≤100
另外,本实施方式的铝电解电容器为如下构成:作为分隔件,使用上述构成的分隔件,使分隔件夹设于阳极与阴极之间。
已知的是,撕裂强度与纸的每1m2的质量即每平方米质量成比例。
因此,将撕裂强度的值除以每平方米质量而得到的撕裂指数作为排除了纸的每平方米质量、厚度等因素的、用于比较撕裂强度的指标而使用。
撕裂强度主要源自原料的特性。通过比较撕裂指数,不仅可以进行分隔件的纸的特性的比较,而且还可以同时进行原料特性的比较,在这一点上撕裂指数优异。
撕裂指数根据原料的打浆程度而有较大变化。随着打浆程度变高,撕裂指数缓慢增加,但打浆程度进一步变高时,其会降低。
需要说明的是,纤维的打浆中使用的设备只要为通常抄纸原料的制备中使用的设备即可。一般可以举出:打浆机、锥形磨浆机、盘磨机、高压均化器等。
纤维通过打浆而被微细化。
要将通过打浆而被微细化的再生纤维素在筛板上进行过滤时,受到筛板上初期堆积的纤维毡的影响。之后,要通过筛板的悬浮液的阻力变大。因此,通过打浆使再生纤维素微细化时,CSF值逐渐变低,达到下限。
根据供至打浆的纤维的纤度、以及打浆处理条件,而游离度的下限值发生变动。因此,有时CSF值在变小至0ml前(即,+的值)达到下限,也有时CSF值达到0ml后,CSF值不会立即变大,而是在暂时显示0ml后,CSF值变大。
从CSF值达到下限的状态起进一步打浆时,通过筛板的孔的程度的微细的纤维增加,CSF值转变为上升。
将以上叙述的状态的变化示于图1。图1为对于构成本发明的分隔件的纤维(再生纤维素纤维)示出打浆处理的能量的总和(kWh)与CSF值(ml)的关系的图。
如图1所示那样,从CSF值大的a的状态起,通过打浆将再生纤维素微细化,从而CSF值逐渐变低,暂时降低至下限(b的状态)。之后,进一步进行打浆,从而通过筛板的孔的程度的微细的纤维增加,由此,CSF值转变为上升。然后,CSF值上升而CSF值变大时,成为c的状态。
例如,通过使用纤维A与纤维B这两种打浆程度不同的纤维(再生纤维素纤维)的混合原料,可以得到本实施方式的分隔件。
需要说明的是,以下,纤维A和纤维B中,使纤维A为打浆程度低的纤维,使纤维B为打浆程度高的纤维。
作为纤维A,采用CSF值为500~0ml的纤维。
另外,纤维A的配混比率设为20~80质量%。
作为纤维B,采用如下纤维:将CSF值暂时降低至下限值(0ml或者+的值)后,进一步进行打浆,转变为上升的CSF值为1~500ml的纤维。
另外,纤维B的配混比率设为20~80质量%。
通过采用以上的构成,本实施方式可以提供撕裂强度和致密性、阻抗性能优异的铝电解电容器用分隔件。如果将该分隔件用于铝电解电容器,则阻抗性能优异,可以改善短路不良率,并且提高铝电解电容器制作工序中的成品率。
而且,对各种材料、构成比率进行了试验,结果,如前述那样,将打浆至CSF值为500~0ml的再生纤维素纤维A与CSF值暂时降低至下限值后进一步进行打浆从而CSF值转变为上升的CSF值1~500ml的再生纤维素纤维B分别以20~80质量%的比率进行混合并抄纸,由此得到良好的结果。
即,将打浆程度不同的两种再生纤维素纤维即纤维A与纤维B以上述比率混合并进行抄纸,由此,可以同时实现处于相反关系的撕裂强度与致密性。
使用本实施方式例的分隔件的铝电解电容器可以如下构成:使电解液浸渗保持于分隔件部分,将阳极箔与阴极箔用该分隔件隔离。
需要说明的是,铝电解电容器中,在电容器元件外径的允许的范围内,根据需要,可以使多张分隔件夹设于两极间。
作为电解液,只要为通常使用的电解液就均可。作为电解液,一般有:以乙二醇(以下简称为EG)、γ-丁内酯(以下简称为GBL)、二甲基甲酰胺、环丁砜等为溶剂,在这些溶剂中溶解有硼酸、己二酸、马来酸或它们的铵盐等溶质而成的溶液等。
然而,电解液不限定于以上的例子和其组合,只要为通常使用的电解液就均可。
〔分隔件的说明〕
本实施方式的分隔件使用能够打浆的再生纤维素纤维,使分隔件的CSF值为X[ml]、横向(CD)的撕裂指数为Y[mN·m2/g]时,CSF值X与撕裂指数Y处于同时满足如下所示的式1至式3的范围。更优选处于同时满足式1至式4的范围。进一步优选为处于同时满足式2至式5的范围的分隔件。需要说明的是,分隔件的“横向(CD)”是指,以长条状卷绕的分隔件的宽度的方向。
式1:0≤X≤300
式2:15≤Y≤100
式3:Y≥0.175X-2.5
式4:Y≤0.05X+45
式5:0≤X≤100
同时满足式1至式3时,该分隔件的撕裂强度优异、且致密性也高,因此,用于铝电解电容器时,可以同时改善断裂不良率与短路不良率。
另外,同时满足式1至式4时,分隔件的致密性进一步提高,可以进一步降低短路不良率。
进一步同时满足式2至式5时,分隔件的致密性进一步提高,可以进一步降低短路不良率。
式1中,分隔件的CSF值X大于300ml时,分隔件的致密性降低,有铝电解电容器的短路不良增加的危险性。
式2中,撕裂指数Y超过式2的上限时,铝电解电容器的短路不良率会恶化。
另一方面,撕裂指数Y低于式2的下限时,铝电解电容器的制造工序中的、分隔件的断裂不良增加。
作为分隔件的厚度,优选10~50μm。厚度低于10μm时,短路不良增加。另外,厚度超过50μm时,元件的小型化有时变难、阻抗性能有时恶化。
作为分隔件的密度,优选0.25~0.70g/cm3。密度低于0.25g/cm3时,分隔件的致密性降低,短路不良增加。另外,密度超过0.70g/cm3时,阻抗性能恶化。
另外,如前述那样,使用将能够打浆的再生纤维素纤维打浆而成的原料,将打浆程度不同的、纤维A与纤维B这两种纤维混合并抄纸,由此可以得到本实施方式的分隔件。
将打浆程度不同的纤维A与纤维B混合的理由是为了兼顾纤维A与纤维B的特征。
单独使用打浆程度低的纤维A的分隔件的撕裂强度优异,但是缺乏致密性。
另一方面,单独使用打浆程度高的纤维B的分隔件的致密性优异,但是撕裂强度弱。
本发明的将纤维A与纤维B混合并进行片材化而成的分隔件跟使用单独打浆至相同CSF值的原料并进行片材化而成的分隔件相比时,本发明的分隔件的致密性或者撕裂强度中至少一个特性优异。进行了单独打浆的原料与纤维A相比进行了微细化,因此,撕裂强度弱,另外,与纤维B相比未进行微细化,因此,缺乏致密性。
纤维A所要求的作用是提高分隔件的撕裂强度。打浆程度比纤维B低的再生纤维素纤维彼此缠结而构成三维网状结构,由纤维A产生的原纤维、纤维B结合而支撑该网状结构的交织点,由此分隔件的撕裂强度提高。另外,由于为不及打浆程度高的纤维B但进行了打浆的再生纤维素纤维,因此不会破坏分隔件的致密性和阻抗。
作为纤维A的打浆程度,进行了打浆的原料的CSF值优选为500~0ml。CSF值大于500ml时,无法提高撕裂强度。即,CSF值大于500ml是指,打浆程度低的纤维大量存在的状态,纤维间的结合弱,因此,即使构成三维的网状结构,对纤维抽出的阻力也弱。另外,CSF值暂时降低至下限值(0ml或者+的值)后、提高打浆的程度直至转变为上升的情况下,纤维过度微细化,因此,与上述同样地,对纤维抽出的阻力弱,分隔件的撕裂强度明显降低。
作为纤维A的配混比率,优选20~80质量%。配混比率低于20质量%时,撕裂强度降低。配混比率超过80质量%时,通过抄纸得到的片材变得不均匀,铝电解电容器的短路不良增加。
纤维B所要求的作用在于提高分隔件的致密性。打浆程度高的再生纤维素纤维填埋分隔件的空隙,由此分隔件的致密性提高。
作为纤维B的打浆程度,优选的是,进行了打浆的原料的CSF值暂时降低至下限值(0ml或者+的值)后进一步进行打浆而转变为上升的CSF值1~500ml。纤维B的CSF值达到下限值前或下限值时,纤维B的微细化是不充分的,通过与纤维A的混合而得到的片材的质地变得不均匀,因此,铝电解电容器的短路不良增加。CSF值暂时降低至下限值,转变为上升后进一步打浆而CSF值超过500ml的情况下,纤维变得过度微细,不适合作为抄纸用原料。
作为纤维B的配混比率,优选20~80质量%。配混比率低于20质量%时,通过抄纸得到的片材的质地变得不均匀,铝电解电容器的短路不良增加。配混比率超过80质量%时,分隔件的撕裂强度降低。
另外,本发明的分隔件中,仅配混再生纤维素纤维而不配混天然纤维素纤维、其他合成纤维等的理由如以下所述。
对于通过再生纤维素纤维的打浆得到的原纤维,其纤维直径细、刚性高。因此,具有如下特征:纤维、原纤维在交织点利用氢键等结合,但纤维、原纤维彼此不会以面、线的形式粘结为薄膜状,因此阻抗不会恶化。
另一方面,天然纤维素纤维的刚性低、纤维间结合力强。即,在天然纤维素彼此的交织点,不仅发生缠结,而且在片材的干燥过程中,纤维彼此利用氢键等发生吸附,以面彼此、线彼此、和它们的组合的形式发生熔接。其结果,阻抗恶化。
合成纤维与纤维素纤维不同,在纤维的交织点仅发生缠结,纤维间结合力弱,引起各种问题。例如,配混合成纤维作为纤维A的情况下,撕裂强度弱。这是由于,对纤维抽出的阻力弱。另外,例如,配混经过微细化的合成纤维作为纤维B的情况下,短路不良增加。使用各种粘结剂纤维等,使其热熔接或粘接,由此可以使片材强度上升,但熔接部变多时,阻抗恶化。
再生纤维素纤维包括:基于湿式纺丝法的铜氨再生纤维素纤维、粘胶再生纤维素纤维、和以在N-甲基吗啉-N-氧化物等有机溶剂中以分子状溶解有纤维素的溶液为纺丝原液的溶剂纺丝再生纤维素纤维等。
其中,作为能够打浆的再生纤维素纤维,可以举出:作为粘胶再生纤维素纤维的富强纤维(polynosic rayon)、和作为溶剂纺丝再生纤维素纤维的莱赛尔纤维(lyocell)作为代表性例子,通过使用这些再生纤维素纤维,可以容易地形成纤维层。
其中,作为铜氨再生纤维素纤维的铜氨人造丝在原材料的制作阶段使用铜氨溶液,在纤维的内部含有铜离子。因此,将铜氨人造丝用于铝电解电容器用分隔件的情况下,铝电解电容器出售至市场后,具有铜离子在电容器内部析出等短路的危险性。因此,铜氨人造丝不适于作为铝电解电容器用分隔件的材料。
然而,不限定于以上的例子,除了如铜氨再生纤维素那样在杂质的方面有问题的情况之外,只要为能够打浆的再生纤维素纤维就均可,例如,不限定于以下示出详细构成的富强纤维、莱赛尔纤维。
密度只要为0.25~0.70g/cm3的范围内即可,可以根据需要,利用压延加工来调整分隔件的厚度。
另外,可以根据需要,实施纸力增强加工。
进一步,可以根据需要,使用抄纸工序中通常使用的添加剂、例如分散剂、消泡剂等。
发现:通过上述分隔件的构成,在铝电解电容器的制造工序和铝电解电容器特性这两者上,可以得到良好的分隔件。即,为阻抗性能优异、能够改善短路不良率、并且提高电容器制造工序中的成品率的、良好的分隔件。
〔分隔件和铝电解电容器的特性的测定方法〕
本实施方式的分隔件和铝电解电容器的各特性的具体测定以以下的条件和方法进行。
〔分隔件的CSF〕
依据“JIS P8121-2纸浆-游离度试验法-第2部:加拿大标准游离度法”,测定分隔件的CSF值。
〔厚度〕
利用“JIS C 2300-2《电气用纤维素纸-第2部:试验方法》5.1厚度”中规定的、“5.1.1测定器和测定方法a使用外侧测微器的情况”的测微器,以“5.1.3折叠纸来测定厚度的情况”的折叠为10张的方法,测定分隔件的厚度。
〔密度〕
利用“JIS C 2300-2《电气用纤维素纸-第2部:试验方法》7.0A密度”的B法中规定的方法,测定绝干状态的分隔件的密度。
〔撕裂指数〕
利用“JIS P 8116《纸-撕裂强度试验方法-埃尔门多夫型撕裂试验机法》”中规定的方法,测定分隔件的横向(CD)的撕裂强度。接着,将所得撕裂强度的值除以分隔件的每平方米质量,从而算出分隔件的撕裂指数。
〔断裂不良率〕
使用各分隔件和以成为规定的静电容量的方式裁切的铝箔,用元件卷取机进行卷取,形成电容器元件。进行该操作1000次后,计数无分隔件断裂地进行卷取的电容器元件,从1000中减去,求出断裂不良数。将该断裂不良数除以1000,以百分率作为断裂不良率。
〔短路不良率〕
短路不良率为:使用无断裂不良地进行卷取的电容器元件,计数电解液浸渗前的卷取元件的导通短路和老化中的短路不良数,将成为这些短路不良的元件数除以无断裂不良地进行卷取的元件数,以百分率作为短路不良率。
〔阻抗〕
使用LCR仪,在20℃下,以100kHz的频率测定制作的铝电解电容器的阻抗。
实施例
以下,对本发明的具体的实施例、比较例和现有例进行说明。
需要说明的是,各实施例的分隔件如下:使用再生纤维素纤维、利用抄纸法构成分隔件。
〔实施例1〕
使用如下抄纸原料,利用长网抄纸法,得到厚度10.0μm、密度0.400g/cm3、撕裂指数17mN·m2/g的分隔件,所述抄纸原料是将作为纤维A的CSF值0ml的再生纤维素纤维的莱赛尔纤维20质量%、作为纤维B的CSF值暂时降低至0ml(下限值)后进一步打浆而转变为上升的CSF值500ml的再生纤维素纤维的莱赛尔纤维80质量%配混而成的。该分隔件的CSF值为10ml。
使用该分隔件,形成额定电压6.3V、容量1000μF、元件外径7.6mm的铝电解电容器元件,使GBL系电解液浸渗后,插入至壳体并封口,作为实施例1的铝电解电容器。
〔实施例2〕
使用如下抄纸原料,利用长网抄纸法,得到厚度20.0μm、密度0.450g/cm3、撕裂指数27mN·m2/g的分隔件,所述抄纸原料是将作为纤维A的CSF值0ml的再生纤维素纤维的莱赛尔纤维50质量%、作为纤维B的CSF值暂时降低至0ml(下限值)后进一步打浆而转变为上升的CSF值350ml的再生纤维素纤维的莱赛尔纤维50质量%配混而成的。该分隔件的CSF值为0ml。
使用该分隔件,形成额定电压6.3V、容量1000μF、元件外径7.9mm的铝电解电容器元件,使GBL系电解液浸渗后,插入至壳体并封口,作为实施例2的铝电解电容器。
〔实施例3〕
使用与实施例2的分隔件相同的抄纸原料,利用圆网抄纸法,得到厚度40.0μm、密度0.400g/cm3、撕裂指数52mN·m2/g的分隔件。该分隔件的CSF值为0ml。
使用该分隔件,形成额定电压6.3V、容量1000μF、元件外径8.5mm的铝电解电容器元件,使GBL系电解液浸渗后,插入至壳体并封口,作为实施例3的铝电解电容器。
〔比较例1〕
使用如下抄纸原料,利用长网抄纸法,得到厚度9.0μm、密度0.422g/cm3、撕裂指数13mN·m2/g的分隔件,所述抄纸原料是将作为纤维A的CSF值10ml的再生纤维素纤维的莱赛尔纤维50质量%、作为纤维B的CSF值暂时降低至0ml(下限值)后进一步打浆而转变为上升的CSF值350ml的再生纤维素纤维的莱赛尔纤维50质量%配混而成的。该分隔件的CSF值为0ml。
使用该分隔件,形成额定电压6.3V、容量1000μF、元件外径7.5mm的铝电解电容器元件,使GBL系电解液浸渗后,插入至壳体并封口,作为比较例1的铝电解电容器。
〔比较例2〕
使用与比较例1相同的抄纸原料,利用长网抄纸法得到片材。接着,依据日本特开2006-253728号公报的实施例1的方法,对该片材实施纸力增强加工,得到厚度16.0μm、密度0.238g/cm3、撕裂指数13mN·m2/g的分隔件。该分隔件的CSF值为0ml。
使用该分隔件,形成额定电压6.3V、容量1000μF、元件外径7.8mm的铝电解电容器元件,使GBL系电解液浸渗后,插入至壳体并封口,作为比较例2的铝电解电容器。
〔现有例1〕
使用将作为再生纤维素纤维的莱赛尔纤维在CSF值暂时降低至0ml(下限值)后进一步打浆而转变为上升的CSF值160ml的抄纸原料,利用长网抄纸法得到片材。接着,依据日本特开2006-253728号公报的实施例1的方法,对该片材实施纸力增强加工,得到厚度20.0μm、密度0.425g/cm3、撕裂指数6mN·m2/g的分隔件。该分隔件的CSF值为150ml。
使用该分隔件,形成额定电压6.3V、容量1000μF、元件外径7.9mm的铝电解电容器元件,使GBL系电解液浸渗后,插入至壳体并封口,作为现有例1的铝电解电容器。
〔现有例2〕
依据日本特开昭53-142652号公报的实施例1的方法,利用圆网抄纸法,得到厚度40.0μm、密度0.400g/cm3、撕裂指数43mN·m2/g的分隔件。该分隔件的CSF值为620ml。
使用该分隔件,形成额定电压6.3V、容量1000μF、元件外径8.5mm的铝电解电容器元件,使GBL系电解液浸渗后,插入至壳体并封口,作为现有例2的铝电解电容器。
〔实施例4〕
使用如下抄纸原料,利用长网抄纸法得到片材,所述抄纸原料是将作为纤维A的CSF值0ml的再生纤维素纤维的富强纤维20质量%、作为纤维B的CSF值暂时降低至0ml(下限值)后进一步打浆而转变为上升的CSF值1ml的再生纤维素纤维的富强纤维80质量%配混而成的。接着,对该片材实施压延加工,由此得到厚度25.0μm、密度0.540g/cm3、撕裂指数17mN·m2/g的分隔件。该分隔件的CSF值为0ml。
使用该分隔件,形成额定电压16V、容量550μF、元件外径9.0mm的铝电解电容器元件,使GBL系电解液浸渗后,插入至壳体并封口,作为实施例4的铝电解电容器。
〔实施例5〕
使用如下抄纸原料,利用长网抄纸法,得到厚度30.0μm、密度0.400g/cm3、撕裂指数24mN·m2/g的分隔件,所述抄纸原料是将作为纤维A的CSF值100ml的再生纤维素纤维的莱赛尔纤维30质量%、作为纤维B的CSF值暂时降低至0ml(下限值)后进一步打浆而转变为上升的CSF值20ml的再生纤维素纤维的莱赛尔纤维70质量%配混而成的。该分隔件的CSF值为0ml。
使用该分隔件,形成额定电压16V、容量550μF、元件外径9.2mm的铝电解电容器元件,使GBL系电解液浸渗后,插入至壳体并封口,作为实施例5的铝电解电容器。
〔比较例3〕
使用如下抄纸原料,利用长网抄纸法,得到厚度30.0μm、密度0.400g/cm3、撕裂指数5mN·m2/g的分隔件,所述抄纸原料是将作为纤维A的CSF值暂时降低至0ml(下限值)后进一步打浆而转变为上升的CSF值20ml的再生纤维素纤维的莱赛尔纤维40质量%、作为纤维B的CSF值暂时降低至0ml(下限值)后进一步打浆而转变为上升的CSF值80ml的再生纤维素纤维的莱赛尔纤维60质量%配混而成的。该分隔件的CSF值为55ml。
使用该分隔件,形成额定电压16V、容量550μF、元件外径9.2mm的铝电解电容器元件,使GBL系电解液浸渗后,插入至壳体并封口,作为比较例3的铝电解电容器。
〔比较例4〕
使用如下抄纸原料,利用圆网抄纸法,得到厚度35.0μm、密度0.371g/cm3、撕裂指数105mN·m2/g的分隔件,所述抄纸原料是将作为纤维A的CSF值30ml的再生纤维素纤维的莱赛尔纤维20质量%、作为纤维B的CSF值5ml的再生纤维素纤维的莱赛尔纤维80质量%配混而成的。该分隔件的CSF值为20ml。
使用该分隔件,形成额定电压16V、容量550μF、元件外径9.3mm的铝电解电容器元件,使GBL系电解液浸渗后,插入至壳体并封口,作为比较例4的铝电解电容器。
〔比较例5〕
使用如下抄纸原料,利用圆网抄纸法,得到厚度35.0μm、密度0.400g/cm3、撕裂指数105mN·m2/g的分隔件,所述抄纸原料是将作为纤维A的CSF值0ml的再生纤维素纤维的莱赛尔纤维80质量%、作为纤维B的CSF值暂时降低至0ml(下限值)后进一步打浆而转变为上升的CSF值680ml的再生纤维素纤维的莱赛尔纤维20质量%配混而成的。该分隔件的CSF值为0ml。
使用该分隔件,形成额定电压16V、容量550μF、元件外径9.3mm的铝电解电容器元件,使GBL系电解液浸渗后,插入至壳体并封口,作为比较例5的铝电解电容器。
〔现有例3〕
作为抄纸原料,使用CSF值0ml的再生纤维素纤维的莱赛尔纤维,利用长网抄纸法,得到厚度30.0μm、密度0.400g/cm3、撕裂指数7mN·m2/g的分隔件。该分隔件的CSF值为0ml。
使用该分隔件,形成额定电压16V、容量550μF、元件外径9.2mm的铝电解电容器元件,使GBL系电解液浸渗后,插入至壳体并封口,作为现有例3的铝电解电容器。
〔现有例4〕
依据日本特开2009-158811号公报的实施例1的方法,得到厚度30.0μm、密度0.333g/cm3的分隔件。该分隔件的撕裂指数大至无法测定。另外,由连续长纤维形成,因此,也无法解离。
使用该分隔件,形成额定电压16V、容量550μF、元件外径9.2mm的铝电解电容器元件,使GBL系电解液浸渗后,插入至壳体并封口,作为现有例4的铝电解电容器。
该现有例4中,使用铜氨再生纤维素纤维即铜氨人造丝来制作分隔件。
〔实施例6〕
使用如下抄纸原料,利用长网抄纸法,得到厚度35.0μm、密度0.400g/cm3、撕裂指数30mN·m2/g的分隔件,所述抄纸原料是将作为纤维A的CSF值80ml的再生纤维素纤维的莱赛尔纤维40质量%、作为纤维B的CSF值暂时降低至0ml(下限值)后进一步打浆而转变为上升的CSF值500ml的再生纤维素纤维的莱赛尔纤维60质量%配混而成的。该分隔件的CSF值为0ml。
使用该分隔件,形成额定电压50V、容量150μF、元件外径9.5mm的铝电解电容器元件,使GBL系电解液浸渗后,插入至壳体并封口,作为实施例6的铝电解电容器。
〔实施例7〕
使用如下抄纸原料,利用长网抄纸法得到片材,所述抄纸原料是将作为纤维A的CSF值500ml的再生纤维素纤维的莱赛尔纤维60质量%、作为纤维B的CSF值暂时降低至0ml(下限值)后进一步打浆而转变为上升的CSF值20ml的再生纤维素纤维的莱赛尔纤维40质量%配混而成的。接着,对该片材实施压延加工,由此得到厚度35.0μm、密度0.486g/cm3、撕裂指数43mN·m2/g的分隔件。该分隔件的CSF值为56ml。
使用该分隔件,形成额定电压50V、容量150μF、元件外径9.5mm的铝电解电容器元件,使GBL系电解液浸渗后,插入至壳体并封口,作为实施例7的铝电解电容器。
〔实施例8〕
使用与实施例7相同的抄纸原料,利用圆网抄纸法,得到厚度40.0μm、密度0.375g/cm3、撕裂指数82mN·m2/g的分隔件。该分隔件的CSF值为56ml。
使用该分隔件,形成额定电压50V、容量150μF、元件外径9.6mm的铝电解电容器元件,使GBL系电解液浸渗后,插入至壳体并封口,作为实施例8的铝电解电容器。
〔比较例6〕
使用如下抄纸原料,利用圆网抄纸法,得到厚度40.0μm、密度0.425g/cm3、撕裂指数112mN·m2/g的分隔件,所述抄纸原料是将作为纤维A的CSF值350ml的再生纤维素纤维的莱赛尔纤维85质量%、作为纤维B的CSF值暂时降低至0ml(下限值)后进一步打浆而转变为上升的CSF值20ml的再生纤维素纤维的莱赛尔纤维15质量%配混而成的。该分隔件的CSF值为190ml。
使用该分隔件,形成额定电压50V、容量150μF、元件外径9.6mm的铝电解电容器元件,使GBL系电解液浸渗后,插入至壳体并封口,作为比较例6的铝电解电容器。
〔比较例7〕
使用如下抄纸原料,利用长网抄纸法,得到厚度35.0μm、密度0.400g/cm3、撕裂指数12mN·m2/g的分隔件,所述抄纸原料是将作为纤维A的CSF值0ml的再生纤维素纤维的莱赛尔纤维15质量%、作为纤维B的CSF值暂时降低至0ml(下限值)后进一步打浆而转变为上升的CSF值340ml的再生纤维素纤维的莱赛尔纤维85质量%配混而成的。该分隔件的CSF值为5ml。
使用该分隔件,形成额定电压50V、容量150μF、元件外径9.5mm的铝电解电容器元件,使GBL系电解液浸渗后,插入至壳体并封口,作为比较例7的铝电解电容器。
〔现有例5〕
使用如下抄纸原料,利用长网抄纸法,得到厚度30.0μm、密度0.400g/cm3、撕裂指数20mN·m2/g的分隔件,所述抄纸原料是将作为纤维A的CSF值500ml的天然纤维素纤维的针叶树牛皮纸浆纤维30质量%、作为纤维B的CSF值暂时降低至0ml(下限值)后进一步打浆而转变为上升的CSF值200ml的再生纤维素纤维的莱赛尔纤维70质量%配混而成的。该分隔件的CSF值为0ml。
使用该分隔件,形成额定电压50V、容量150μF、元件外径9.3mm的铝电解电容器元件,使GBL系电解液浸渗后,插入至壳体并封口,作为现有例5的铝电解电容器。
〔现有例6〕
使用如下抄纸原料,利用长网抄纸法,得到厚度35.0μm、密度0.371g/cm3、撕裂指数13mN·m2/g的分隔件,所述抄纸原料是将作为纤维A的CSF值625ml的合成纤维的丙烯腈系纤维25质量%、作为纤维B的CSF值0ml的再生纤维素纤维的莱赛尔纤维75质量%配混而成的。该分隔件的CSF值为5ml。
使用该分隔件,形成额定电压50V、容量150μF、元件外径9.5mm的铝电解电容器元件,使GBL系电解液浸渗后,插入至壳体并封口,作为现有例6的铝电解电容器。
〔实施例9〕
使用如下抄纸原料,利用长网抄纸法,得到厚度40.0μm、密度0.400g/cm3、撕裂指数30mN·m2/g的分隔件,所述抄纸原料是将作为纤维A的CSF值400ml的再生纤维素纤维的莱赛尔纤维80质量%、作为纤维B的CSF值暂时降低至0ml(下限值)后进一步打浆而转变为上升的CSF值1ml的再生纤维素纤维的莱赛尔纤维20质量%配混而成的。该分隔件的CSF值为140ml。
使用该分隔件,形成额定电压100V、容量50μF、元件外径11.1mm的铝电解电容器元件,使EG系电解液浸渗后,插入至壳体并封口,作为实施例9的铝电解电容器。
〔实施例10〕
使用如下抄纸原料,利用长网抄纸法,得到厚度40.0μm、密度0.400g/cm3、撕裂指数55mN·m2/g的分隔件,所述抄纸原料是将作为纤维A的CSF值500ml的再生纤维素纤维的莱赛尔纤维80质量%、作为纤维B的CSF值暂时降低至0ml(下限值)后进一步打浆而转变为上升的CSF值20ml的再生纤维素纤维的莱赛尔纤维20质量%配混而成的。该分隔件的CSF值为260ml。
使用该分隔件,形成额定电压100V、容量50μF、元件外径11.1mm的铝电解电容器元件,使EG系电解液浸渗后,插入至壳体并封口,作为实施例10的铝电解电容器。
〔实施例11〕
使用如下抄纸原料,利用长网抄纸法,得到厚度40.0μm、密度0.400g/cm3、撕裂指数43mN·m2/g的分隔件,所述抄纸原料是将作为纤维A的CSF值500ml的再生纤维素纤维的莱赛尔纤维60质量%、作为纤维B的CSF值暂时降低至0ml(下限值)后进一步打浆而转变为上升的CSF值20ml的再生纤维素纤维的莱赛尔纤维40质量%配混而成的。该分隔件的CSF值为56ml。
使用该分隔件,形成额定电压100V、容量50μF、元件外径11.1mm的铝电解电容器元件,使EG系电解液浸渗后,插入至壳体并封口,作为实施例11的铝电解电容器。
〔实施例12〕
使用与实施例9的分隔件相同的抄纸原料,利用圆网抄纸法,得到厚度45.0μm、密度0.356g/cm3、撕裂指数58mN·m2/g的分隔件。该分隔件的CSF值为140ml。
使用该分隔件,形成额定电压100V、容量50μF、元件外径11.2mm的铝电解电容器元件,使EG系电解液浸渗后,插入至壳体并封口,作为实施例12的铝电解电容器。
〔实施例13〕
使用与实施例10的分隔件相同的抄纸原料,利用圆网抄纸法,得到厚度45.0μm、密度0.378g/cm3、撕裂指数98mN·m2/g的分隔件。该分隔件的CSF值为260ml。
使用该分隔件,形成额定电压100V、容量50μF、元件外径11.2mm的铝电解电容器元件,使EG系电解液浸渗后,插入至壳体并封口,作为实施例13的铝电解电容器。
〔比较例8〕
使用如下抄纸原料,利用圆网抄纸法,得到厚度45.0μm、密度0.367g/cm3、撕裂指数105mN·m2/g的分隔件,所述抄纸原料是将作为纤维A的CSF值620ml的再生纤维素纤维的莱赛尔纤维70质量%、作为纤维B的CSF值暂时降低至0ml(下限值)后进一步打浆而转变为上升的CSF值10ml的再生纤维素纤维的莱赛尔纤维30质量%配混而成的。该分隔件的CSF值为120ml。
使用该分隔件,形成额定电压100V、容量50μF、元件外径11.2mm的铝电解电容器元件,使EG系电解液浸渗后,插入至壳体并封口,作为比较例8的铝电解电容器。
〔现有例7〕
作为抄纸原料,使用CSF值200ml的再生纤维素纤维的莱赛尔纤维,利用圆网抄纸法得到片材。接着,依据日本特开2006-253728号公报的实施例1的方法,对该片材实施纸力增强加工,得到厚度40.0μm、密度0.325g/cm3、撕裂指数107mN·m2/g的分隔件。该分隔件的CSF值为200ml。
使用该分隔件,形成额定电压100V、容量50μF、元件外径11.1mm的铝电解电容器元件,使EG系电解液浸渗后,插入至壳体并封口,作为现有例7的铝电解电容器。
〔实施例14〕
使用如下抄纸原料,利用长网抄纸法,得到厚度50.0μm、密度0.300g/cm3、撕裂指数48mN·m2/g的分隔件,所述抄纸原料是将作为纤维A的CSF值500ml的再生纤维素纤维的莱赛尔纤维70质量%、作为纤维B的CSF值暂时降低至0ml(下限值)后进一步打浆而转变为上升的CSF值1ml的再生纤维素纤维的莱赛尔纤维30质量%配混而成的。该分隔件的CSF值为95ml。
使用该分隔件,形成额定电压200V、容量120μF、元件外径15.5mm的铝电解电容器元件,使EG系电解液浸渗后,插入至壳体并封口,作为实施例14的铝电解电容器。
〔比较例9〕
使用如下抄纸原料,利用长网抄纸法,得到厚度55.0μm、密度0.364g/cm3、撕裂指数17mN·m2/g的分隔件,所述抄纸原料是将作为纤维A的CSF值550ml的再生纤维素纤维的莱赛尔纤维80质量%、作为纤维B的CSF值暂时降低至0ml(下限值)后进一步打浆而转变为上升的CSF值1ml的再生纤维素纤维的莱赛尔纤维20质量%配混而成的。该分隔件的CSF值为120ml。
使用该分隔件,形成额定电压200V、容量120μF、元件外径15.7mm的铝电解电容器元件,使EG系电解液浸渗后,尝试向壳体插入,但元件外径大,因此,无法插入至与实施例14相同尺寸的壳体。因此,插入至尺寸比实施例14大的壳体,作为比较例9的铝电解电容器。
〔现有例8〕
依据日本特开昭53-142652号公报的实施例1的方法,利用圆网抄纸法,得到厚度60.0μm、密度0.600g/cm3、撕裂指数35mN·m2/g的分隔件。该分隔件的CSF值为450ml。
使用该分隔件,形成额定电压200V、容量120μF、元件外径15.9mm的铝电解电容器元件,使EG系电解液浸渗后,尝试向壳体插入,但元件外径大,因此,无法插入至与实施例14相同尺寸的壳体。因此,插入至尺寸比实施例14大的壳体,作为现有例8的铝电解电容器。
〔现有例9〕
依据日本特开平6-168848号公报的实施例2的方法,得到具有厚度25.0μm、密度0.800g/cm3的高密度层、厚度15.0μm、密度0.367g/cm3的低密度层的、厚度40.0μm、密度0.638g/cm3、撕裂指数14mN·m2/g的分隔件。该分隔件的CSF值为0ml。
使用该分隔件,形成额定电压200V、容量120μF、元件外径15.2mm的铝电解电容器元件,使EG系电解液浸渗后,插入至壳体并封口,作为现有例9的铝电解电容器。
〔实施例15〕
使用如下抄纸原料,利用长网抄纸法,得到厚度35.0μm、密度0.457g/cm3、撕裂指数20mN·m2/g的分隔件,所述抄纸原料是将作为纤维A的CSF值200ml的再生纤维素纤维的莱赛尔纤维80质量%、作为纤维B的CSF值暂时降低至0ml(下限值)后进一步打浆而转变为上升的CSF值1ml的再生纤维素纤维的莱赛尔纤维20质量%配混而成的。该分隔件的CSF值为60ml。
两极间使用二张该分隔件,形成额定电压450V、容量50μF、元件外径17.6mm的铝电解电容器元件,使GBL系电解液浸渗后,插入至壳体并封口,作为实施例15的铝电解电容器。
〔比较例10〕
使用如下抄纸原料,利用长网抄纸法,得到厚度70.0μm、密度0.300g/cm3、撕裂指数28mN·m2/g的分隔件,所述抄纸原料是将作为纤维A的CSF值550ml的再生纤维素纤维的莱赛尔纤维80质量%、作为纤维B的CSF值暂时降低至0ml(下限值)后进一步打浆而转变为上升的CSF值1ml的再生纤维素纤维的莱赛尔纤维20质量%配混而成的。该分隔件的CSF值为220ml。
使用该分隔件,形成额定电压450V、容量50μF、元件外径17.6mm的铝电解电容器元件,使GBL系电解液浸渗后,插入至壳体并封口,作为比较例10的铝电解电容器。
〔比较例11〕
使用如下抄纸原料,利用长网抄纸法,得到厚度80.0μm、密度0.400g/cm3、撕裂指数50mN·m2/g的分隔件,所述抄纸原料是将作为纤维A的CSF值620ml的再生纤维素纤维的莱赛尔纤维80质量%、作为纤维B的CSF值暂时降低至0ml(下限值)后进一步打浆而转变为上升的CSF值1ml的再生纤维素纤维的莱赛尔纤维20质量%配混而成的。该分隔件的CSF值为310ml。
使用该分隔件,形成额定电压450V、容量50μF、元件外径17.9mm的铝电解电容器元件,使GBL系电解液浸渗后,插入至壳体并封口,作为比较例11的铝电解电容器。
〔比较例12〕
使用与比较例11的分隔件相同的抄纸原料,利用圆网抄纸法,得到厚度80.0μm、密度0.400g/cm3、撕裂指数95mN·m2/g的分隔件。该分隔件的CSF值为310ml。
使用该分隔件,形成额定电压450V、容量50μF、元件外径17.9mm的铝电解电容器元件,使GBL系电解液浸渗后,插入至壳体并封口,作为比较例12的铝电解电容器。
〔现有例11〕
依据日本特开昭53-142652号公报的实施例1的方法,利用圆网抄纸法,得到厚度90.0μm、密度0.600g/cm3、撕裂指数35mN·m2/g的分隔件。该分隔件的CSF值为450ml。
使用该分隔件,形成额定电压450V、容量50μF、元件外径18.2mm的铝电解电容器元件,使EG系电解液浸渗后,尝试向壳体插入,但元件外径大,因此,无法插入至与实施例15、比较例9至11相同尺寸的壳体。因此,插入至尺寸比实施例14大的壳体,作为现有例11的铝电解电容器。
以上,根据本实施方式,将用于提高撕裂强度的纤维A与用于提高致密性的纤维B配混,且纤维A和纤维B由再生纤维素纤维形成,纤维A的配混比率设为20~80%,纤维B的配混比率设为20~80%,由此可以提供分隔件的CSF值X与撕裂指数Y处于满足下式的范围的分隔件。
式1:0≤X≤300
式2:15≤Y≤100
式3:Y≥0.175X-2.5
将以上记载的本实施方式的实施例1至15、比较例1至12、现有例1至11的各分隔件单体的评价结果、和铝电解电容器的性能评价结果示于表1。
表1中,为了区别打浆程度的差异,对CSF值暂时降低至0ml(下限值)后进一步打浆而转变为上升的CSF值标注*进行记载。另外,两极间使用二张分隔件的铝电解电容器的情况下,将分隔件的厚度记载为“一张厚度的值×2”。各种测定值均表示多个试样的平均值。
[表1]
以下,对各实施例、比较例、现有例的评价结果进行详细说明。
使用实施例1至3的分隔件制作的铝电解电容器的断裂不良率低于1%,为0.0~0.4%。另外,短路不良率低于1%,为0.2~0.5%。进而,阻抗也充分低至0.110~0.140Ω。
另一方面,比较例1的分隔件的厚度薄至9.0μm,因此,断裂不良率高至1.1%、短路不良率高至8.5%。由此可知,分隔件的厚度优选10μm以上。
另外,比较例2的分隔件的密度低至0.238g/cm3,因此,断裂不良率高至1.1%、短路不良率高至8.0%。由此可知,分隔件的密度优选0.25g/cm3以上。
而且,现有例1的分隔件仅使用莱赛尔纤维的CSF值暂时降低至0ml(下限值)后进一步打浆从而转变为上升的CSF值160ml的原料。因此,分隔件的撕裂指数低于式2的范围,为6mN·m2/g,断裂不良率高至1.1%。
另外,关于现有例2的分隔件,分隔件的CSF值高至620ml。因此,分隔件的致密性低,短路不良高至11.5%。进一步,分隔件仅由天然纤维构成,阻抗恶化至实施例1的3倍以上。
使用实施例4和5的分隔件制作的铝电解电容器的断裂不良率低于1%,为0.1~0.2%。另外,短路不良率低于1%,为0.2~0.3%。进而,阻抗也充分低至0.120~0.125Ω。
对于比较例3的分隔件,纤维A的CSF值暂时降低至0ml(下限值)后进一步打浆而转变为上升的CSF值20ml。因此,分隔件的撕裂指数低于式2的范围,断裂不良率高至3.0%。
而且,比较例4的分隔件的纤维B的CSF值为5ml,打浆程度低。因此可知,撕裂指数超过式2的范围,分隔件的致密性变低。因此,铝电解电容器的短路不良率高至2.2%。
另外,对于比较例5的分隔件,纤维B的CSF值暂时降低至0ml(下限值)后进一步打浆而转变为上升的CSF值680ml。因此,分隔件的抄纸工序中,纤维B中的过度微细化的纤维从抄纸网穿过掉落。作为结果,比较例5的分隔件的撕裂指数超过式2的范围,短路不良率高至2.0%。
现有例3的分隔件的撕裂指数低于式2的范围,断裂不良率高至11.0%。另外,现有例3的分隔件的CSF值为0ml,实施例4和实施例5的分隔件的CSF值相同,但成为实施例4和实施例5的断裂不良率、短路不良率均更优异的结果。由此可知,与单一经过打浆的原料相比,如本发明那样,将打浆程度不同的原料混合并形成分隔件的情况下,可以同时提高致密性、撕裂强度,其结果,可以同时降低铝电解电容器的断裂不良率、短路不良率。
现有例4的分隔件为利用湿式纺粘法进行片材形成而得到的再生纤维素分隔件,且撕裂指数高至无法测定。因此,没有发生断裂不良。然而,现有例4的铝电解电容器的短路不良率高至10.0%。这是由于,纺粘法与抄纸法相比,片材容易变得不均匀,有损致密性。
另外,该现有例4使用铜氨再生纤维素纤维即铜氨人造丝来制作分隔件,因此,在纤维内部含有铜离子。因此,利用使用铜氨人造丝的分隔件的铝电解电容器进行长时间使用时,担心铜离子在电容器内部析出而发生短路不良的危险性。
使用实施例6至实施例8的分隔件制作的铝电解电容器的断裂不良率低于1%,为0.0~0.3%。另外,短路不良率低于1%,为0.1~0.3%。进而,阻抗也充分低至0.130~0.140Ω。
实施例7的分隔件是使用与实施例8相同的抄纸原料进行长网抄纸而得到的。实施例7的分隔件满足式4,实施例8的分隔件不满足式4。将实施例7与实施例8的电容器进行比较时,实施例7的电容器的短路不良率低。由此可知,不仅满足式2和式3还进一步满足式4的情况下,可以进一步降低短路不良率。
比较例6的分隔件是将纤维A 85质量%、纤维B 15质量%配混而成的,撕裂指数超过式2的范围。而且,比较例6的铝电解电容器的短路不良率高至1.1%。认为这是由于,纤维B的比率少,因此,致密性不会提高。
比较例7的分隔件是将纤维A15质量%、纤维B 85质量%配混而成的,撕裂指数低于式2的范围。而且,比较例7的分隔件的断裂不良率高至1.2%。认为这是由于,提高撕裂强度的纤维A的比率少。
现有例5中,将作为纤维A的CSF值500ml的针叶树牛皮纸浆、作为纤维B的CSF值暂时降低至0ml(下限值)后进一步打浆而转变为上升的CSF值200ml的再生纤维素纤维进行配混。与实施例6至实施例8比较时,由于针叶树牛皮纸浆的影响,阻抗值为0.200Ω,与实施例6至8相比高了30%以上。
现有例6是将丙烯腈系纤维配混而成的分隔件,撕裂指数低至13mN·m2/g,低于式2的范围。认为这是由于,配混了合成纤维,结果纤维间结合力降低。另外,出于相同理由,分隔件的遮蔽性也降低,形成断裂不良率、短路不良率分别高至1.2%、1.1%的结果。
使用实施例9至实施例13的分隔件制作的铝电解电容器的断裂不良率低于1%,为0.0~0.2%。另外,短路不良率低于1%,为0.0~0.5%。进而,阻抗也充分低至0.255~0.280Ω。
实施例9至实施例13的铝电解电容器的阻抗与现有例7的铝电解电容器的阻抗相比稍高。然而,铝电解电容器的阻抗的值与根据电容器的额定电压、容量等而期待的值的范围不同,额定电压100V·容量50μF的铝电解电容器中,实施例9至实施例13的阻抗的值也是充分的。
与实施例12相比,使用实施例9的分隔件制作的铝电解电容器的短路不良率稍变低。另外,与实施例13相比,使用实施例10的分隔件制作的铝电解电容器的短路不良率稍变低。可知这是因为与实施例7和实施例8相同的理由,不仅满足式2和式3还进一步满足式4的分隔件的情况下,从改善短路不良率的方面出发,是优选的。
与实施例9相比,使用实施例11的分隔件制作的铝电解电容器的短路不良率稍变低。由此可知,不仅满足式1的范围还满足更窄的、式5的范围的分隔件的情况下,从改善短路不良率的方面出发,是优选的。
比较例8的分隔件的撕裂指数大至105mN·m2/g,超过式2的范围。其为纤维A的打浆程度低的结果,因此,短路不良率高至1.1%。
现有例7的分隔件是使用将再生纤维素纤维单独打浆为CSF值200ml的原料进行抄纸而成的分隔件。再生纤维素纤维的CSF值大,因此,撕裂指数非常高,没有发生断裂不良。然而,撕裂指数超过式2的范围,短路不良率高至1.4%。
使用实施例14的分隔件制作的铝电解电容器的断裂不良率低于1%,为0.1%。另外,短路不良率低于1%,为0.2%。进而,阻抗也充分低至0.440Ω。
比较例9的分隔件的撕裂指数小至17mN·m2/g,低于式3的范围。因此,断裂不良率高至1.9%。另外,比实施例14的分隔件厚,元件外径大,因此,插入至尺寸比实施例14大的壳体。由此可知,为了追求电容器的小型化,优选为厚度50μm以下。
现有例8的分隔件比实施例14的分隔件厚,元件外径大,因此,插入至尺寸比实施例14大的壳体。另外,分隔件的CSF值高至450ml。由此,分隔件的致密性低,短路不良高至15.2%。另外,仅由天然纤维构成,阻抗恶化至实施例14的2倍。根据该例可知,如果使用本实施方式的分隔件,则即使采用比现有薄的分隔件,短路不良也不会增加,同时也可以进行元件的小型化。
现有例9的分隔件具有打浆程度高的天然纤维的层。因此,没有发生短路不良,但阻抗性能显著恶化至2.110Ω。另外,纤维A、B均对纤维抽出的阻力弱,因此,撕裂指数的值也小,断裂不良率也高至2.5%。
使用实施例15的分隔件制作的铝电解电容器的断裂不良率低于1%,为0.7%。另外,短路不良率低于1%,为0.1%。进而,阻抗也充分低至0.052Ω。
比较例10的分隔件的撕裂指数小至28mN·m2/g,低于式3的范围。因此,断裂不良率高至1.0%。
比较例11和比较例12的分隔件的CSF值为310ml,超过式1的范围。因此,短路不良率均高至1%以上。
现有例11的分隔件比实施例15的分隔件厚,元件外径大,因此,插入至尺寸比实施例15大的壳体。另外,分隔件的CSF值高至450ml。因此,分隔件的致密性低,短路不良高至16.0%。另外,仅由天然纤维构成,阻抗恶化至实施例15的2倍以上。根据该例也可知,如果使用本实施方式的分隔件,则即使采用比现有薄的分隔件,短路不良也不会增加,同时也可以进行元件的小型化。
另外,对于实施例和比较例的各例,标绘分隔件的CSF值与撕裂指数,示于图2。图2中,与各例的值的标绘一起示出式1~式5的范围的边界的直线。
根据图2,各实施例落入式1至式3的范围,各比较例在式1至式3中的至少一者的范围之外。
另外,以相同额定电压、相同容量的电容器比较的情况下,不仅满足式1至3还进一步同时满足式4的情况下,短路不良率进一步降低。
进而还同时满足式5的情况下,短路不良率进一步降低。
以上,根据本实施方式,用于提高撕裂强度的纤维A与用于提高致密性的纤维B分别被打浆至下述范围,且纤维A与纤维B由再生纤维素纤维形成,纤维A的配混比率设为20~80质量%,纤维B的配混比率设为20~80质量%,由此,可以提供CSF值X与撕裂指数Y处于满足下式的范围的分隔件。此外,通过使分隔件的厚度为10~50μm、密度为0.25~0.70g/cm3,由此可以提供阻抗特性和致密性、撕裂强度优异的铝电解电容器用分隔件。
纤维A的CSF值:CSF500~0ml
纤维B的CSF值:暂时降低至0ml(下限值)后进一步打浆而转变为上升的CSF值1~500ml
式1:0≤X≤300
式2:15≤Y≤100
式3:Y≥0.175X-2.5
通过使用上述的分隔件,从而可以提供阻抗性能优异、短路不良率得到改善的铝电解电容器,并且可以提高铝电解电容器制作工序的成品率。
以上,对使用本实施方式的分隔件的铝电解电容器的例子进行了说明。
省略了对铝电解电容器的其他构成、制造方法的详细情况的说明,但本发明的铝电解电容器中,对于电极材料和电解液材料,无需特别限定,可以使用各种材料。
上述本实施方式中,使纤维A的CSF值为CSF500~0ml,使纤维B的CSF值为暂时降低至0ml(下限值)后进一步打浆而转变为上升的CSF值1~500ml。另外,各实施例中,纤维A和纤维B使用的是由同一种类的再生纤维素纤维制作的、打浆程度不同的纤维。
本发明中,对于构成分隔件的、能够打浆的再生纤维素纤维的构成,只要分隔件的特性同时满足式1至式3、或者同时满足式1至式4、或者同时满足式1至式5,就没有特别限定。只要同时满足式1至式3、或者同时满足式1至式4、或者同时满足式1至式5,例如也可以使用打浆程度不同的3种以上的再生纤维素纤维、使用CSF值在实施方式的CSF值的范围外的再生纤维素纤维、纤维A与纤维B以不同的再生纤维素纤维为原料。
另外,只要元件外径允许,可以使用多张本发明的分隔件、或使用一张以上本发明的分隔件进行多张重叠而使用。
产业上的可利用性
本发明的分隔件可以适用于铝电解电容器,此外,还可以适用于双电层电容器、锂离子电容器、锂离子电池、锂电池、钠离子电池、固体电解电容器等各种蓄电设备。
Claims (6)
1.一种分隔件,其特征在于,其为夹设于阳极与阴极之间的分隔件,
由能够打浆的再生纤维素纤维形成,
基于JIS P8121-2纸浆-游离度试验法-第2部:加拿大标准游离度法的CSF值X与基于JIS P 8116纸-撕裂强度试验方法-埃尔门多夫型撕裂试验机法的、横向的撕裂指数Y处于满足下述式1至式3的范围,其中,所述CSF值X的单位为ml,所述撕裂指数Y的单位为mN·m2/g,
式1:0≤X≤300
式2:15≤Y≤100
式3:Y≥0.175X-2.5。
2.根据权利要求1所述的分隔件,其特征在于,所述CSF值X与所述撕裂指数Y处于进一步满足下述式4的范围,
式4:Y≤0.05X+45。
3.根据权利要求2所述的分隔件,其特征在于,所述CSF值X处于进一步满足下述式5的范围,
式5:0≤X≤100。
4.根据权利要求1至权利要求3中任一项所述的分隔件,其特征在于,厚度为10~50μm。
5.根据权利要求1至权利要求3中任一项所述的分隔件,其特征在于,密度为0.25~0.70g/cm3。
6.一种铝电解电容器,其特征在于,其是在阳极与阴极之间夹设分隔件而成的铝电解电容器,
作为所述分隔件,使用至少一张的权利要求1至权利要求5中任一项所述的分隔件。
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