CN111615735B - 电解电容器 - Google Patents

电解电容器 Download PDF

Info

Publication number
CN111615735B
CN111615735B CN201880083059.8A CN201880083059A CN111615735B CN 111615735 B CN111615735 B CN 111615735B CN 201880083059 A CN201880083059 A CN 201880083059A CN 111615735 B CN111615735 B CN 111615735B
Authority
CN
China
Prior art keywords
ion conductor
mass
electrolytic capacitor
acid
component
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201880083059.8A
Other languages
English (en)
Other versions
CN111615735A (zh
Inventor
椿雄一郎
齐藤佳津代
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Original Assignee
Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd filed Critical Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Publication of CN111615735A publication Critical patent/CN111615735A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN111615735B publication Critical patent/CN111615735B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01G—CAPACITORS; CAPACITORS, RECTIFIERS, DETECTORS, SWITCHING DEVICES, LIGHT-SENSITIVE OR TEMPERATURE-SENSITIVE DEVICES OF THE ELECTROLYTIC TYPE
    • H01G9/00—Electrolytic capacitors, rectifiers, detectors, switching devices, light-sensitive or temperature-sensitive devices; Processes of their manufacture
    • H01G9/0029—Processes of manufacture
    • H01G9/0036—Formation of the solid electrolyte layer
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01G—CAPACITORS; CAPACITORS, RECTIFIERS, DETECTORS, SWITCHING DEVICES, LIGHT-SENSITIVE OR TEMPERATURE-SENSITIVE DEVICES OF THE ELECTROLYTIC TYPE
    • H01G11/00—Hybrid capacitors, i.e. capacitors having different positive and negative electrodes; Electric double-layer [EDL] capacitors; Processes for the manufacture thereof or of parts thereof
    • H01G11/22—Electrodes
    • H01G11/30—Electrodes characterised by their material
    • H01G11/48—Conductive polymers
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01G—CAPACITORS; CAPACITORS, RECTIFIERS, DETECTORS, SWITCHING DEVICES, LIGHT-SENSITIVE OR TEMPERATURE-SENSITIVE DEVICES OF THE ELECTROLYTIC TYPE
    • H01G11/00—Hybrid capacitors, i.e. capacitors having different positive and negative electrodes; Electric double-layer [EDL] capacitors; Processes for the manufacture thereof or of parts thereof
    • H01G11/22—Electrodes
    • H01G11/24—Electrodes characterised by structural features of the materials making up or comprised in the electrodes, e.g. form, surface area or porosity; characterised by the structural features of powders or particles used therefor
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01G—CAPACITORS; CAPACITORS, RECTIFIERS, DETECTORS, SWITCHING DEVICES, LIGHT-SENSITIVE OR TEMPERATURE-SENSITIVE DEVICES OF THE ELECTROLYTIC TYPE
    • H01G11/00—Hybrid capacitors, i.e. capacitors having different positive and negative electrodes; Electric double-layer [EDL] capacitors; Processes for the manufacture thereof or of parts thereof
    • H01G11/54—Electrolytes
    • H01G11/58—Liquid electrolytes
    • H01G11/60—Liquid electrolytes characterised by the solvent
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01G—CAPACITORS; CAPACITORS, RECTIFIERS, DETECTORS, SWITCHING DEVICES, LIGHT-SENSITIVE OR TEMPERATURE-SENSITIVE DEVICES OF THE ELECTROLYTIC TYPE
    • H01G9/00—Electrolytic capacitors, rectifiers, detectors, switching devices, light-sensitive or temperature-sensitive devices; Processes of their manufacture
    • H01G9/004—Details
    • H01G9/022—Electrolytes; Absorbents
    • H01G9/025—Solid electrolytes
    • H01G9/028—Organic semiconducting electrolytes, e.g. TCNQ
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01G—CAPACITORS; CAPACITORS, RECTIFIERS, DETECTORS, SWITCHING DEVICES, LIGHT-SENSITIVE OR TEMPERATURE-SENSITIVE DEVICES OF THE ELECTROLYTIC TYPE
    • H01G9/00—Electrolytic capacitors, rectifiers, detectors, switching devices, light-sensitive or temperature-sensitive devices; Processes of their manufacture
    • H01G9/004—Details
    • H01G9/022—Electrolytes; Absorbents
    • H01G9/035—Liquid electrolytes, e.g. impregnating materials
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01G—CAPACITORS; CAPACITORS, RECTIFIERS, DETECTORS, SWITCHING DEVICES, LIGHT-SENSITIVE OR TEMPERATURE-SENSITIVE DEVICES OF THE ELECTROLYTIC TYPE
    • H01G9/00—Electrolytic capacitors, rectifiers, detectors, switching devices, light-sensitive or temperature-sensitive devices; Processes of their manufacture
    • H01G9/004—Details
    • H01G9/07—Dielectric layers
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01G—CAPACITORS; CAPACITORS, RECTIFIERS, DETECTORS, SWITCHING DEVICES, LIGHT-SENSITIVE OR TEMPERATURE-SENSITIVE DEVICES OF THE ELECTROLYTIC TYPE
    • H01G9/00—Electrolytic capacitors, rectifiers, detectors, switching devices, light-sensitive or temperature-sensitive devices; Processes of their manufacture
    • H01G9/15—Solid electrolytic capacitors
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01G—CAPACITORS; CAPACITORS, RECTIFIERS, DETECTORS, SWITCHING DEVICES, LIGHT-SENSITIVE OR TEMPERATURE-SENSITIVE DEVICES OF THE ELECTROLYTIC TYPE
    • H01G9/00—Electrolytic capacitors, rectifiers, detectors, switching devices, light-sensitive or temperature-sensitive devices; Processes of their manufacture
    • H01G9/145—Liquid electrolytic capacitors

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Electric Double-Layer Capacitors Or The Like (AREA)
  • Fixed Capacitors And Capacitor Manufacturing Machines (AREA)

Abstract

本申请的电解电容器具备：在表面形成了电介质层的阳极体、与电介质层接触且包含导电性高分子的固体电解质层、和室温下为液体的离子导体。离子导体包含溶剂、酸成分和碱成分。离子导体中的溶剂的含量大于10质量％且为60质量％以下，离子导体中的酸成分和碱成分的合计含量为40质量％以上且小于90质量％。离子导体的熔点为‑10℃以下。

Description

电解电容器
技术领域
本发明涉及具备包含导电性高分子的固体电解质层的电解电容器。
背景技术
作为小型且大容量的等效串联电阻(ESR)低的电容器，具备形成了电介质层的阳极体、和以覆盖电介质层的至少一部分的方式形成的固体电解质层的电解电容器被认为是有前景的。
专利文献1中公开了为了提高上述电解电容器的耐电压性，使用有机酸鎓盐作为电解质。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2003-22938号公报
发明内容
发明要解决的课题
专利文献1中提出了以包含溶剂的电解液的形式使用有机酸鎓盐的情况下，将溶剂量设为电解液的10质量％以下的少量。
然而，专利文献1所记载的电解液由于溶剂量少，因此有时在低温环境下电解液凝固，由此电解电容器的低温特性降低。
用于解决课题的手段
鉴于上述情况，本发明的一个方案的电解电容器具备：在表面形成了电介质层的阳极体、与上述电介质层接触且包含导电性高分子的固体电解质层、和室温下为液体的离子导体。上述离子导体包含溶剂、酸成分和碱成分。上述离子导体中的上述溶剂的含量大于10质量％且为60质量％以下，上述离子导体中的上述酸成分和上述碱成分的合计含量为40质量％以上且小于90质量％。上述离子导体的熔点为-10℃以下。
发明效果
根据本发明，能够提供低温特性优异的电解电容器。
附图说明
图1是本发明的一个实施方式的电解电容器的截面示意图。
图2是用于说明该实施方式的电容器元件的构成的概略图。
具体实施方式
本发明所述的电解电容器具备：在表面形成了电介质层的阳极体、与电介质层接触且包含导电性高分子的固体电解质层、和室温下为液体的离子导体。离子导体包含溶剂、酸成分和碱成分。离子导体中的溶剂的含量大于10质量％且为60质量％以下，离子导体中的酸成分和碱成分的合计含量为40质量％以上且小于90质量％。离子导体的熔点为-10℃以下。
离子导体中的溶剂的含量大于10质量％(离子导体中的酸成分和碱成分的合计含量小于90质量％)，且离子导体的熔点为-10℃以下的情况下，低温环境下的离子导体的凝固受到抑制，电解电容器的低温特性得以提高。例如，低温环境下的离子导体的凝固所导致的容量的降低、电介质层的修复性降低受到抑制。此外，低温环境下(例如-55℃)的容量出现率得以提高。离子导体的熔点优选为-40℃以下，更优选为-55℃以下。
通过电解电容器具备离子导体，从而电介质层的修复性得以改善，且耐电压性提高。
离子导体中的酸成分和碱成分的合计含量为40质量％以上(离子导体中的溶剂的含量为60质量％以下)的情况下，解离的阴离子(来自酸成分的阴离子)的数量增加，因此可充分得到电介质层的修复性提高的效果。
从低温特性的提高的观点出发，离子导体中的溶剂的含量优选为11质量％以上且60质量％以下，更优选为20质量％以上且60质量％以下，进一步优选为40质量％以上且60质量％以下。此外，离子导体中的酸成分和碱成分的合计含量优选为40质量％以上且89质量％以下，更优选为40质量％以上且80质量％以下，进一步优选为40质量％以上且60质量％以下。
(酸成分和碱成分)
优选酸成分包含羧酸，碱成分包含脒化合物。此外，优选酸成分包含磺酸，碱成分包含选自胺化合物(伯胺、仲胺、叔胺)和脒化合物中的至少1种。
包含上述的酸成分和碱成分的盐在中和盐的状态下能在室温(24℃)下以液体形式存在，即使在以高浓度被包含在离子导体中的情况下，也不易在低温环境下析出。因此，离子导体的凝固进一步受到抑制，电解电容器的低温特性进一步提高。
即使溶剂因透过密封部件蒸发至电解电容器外部而减少，包含上述的酸成分和碱成分的盐也能以液体形式存在，因此固体电解质可被离子导体充分地覆盖。因此，伴随着溶剂的减少，固体电解质层(导电性高分子)与水分、氧接触所导致的固体电解质层的劣化、和由此导致的电解电容器的寿命降低受到抑制。即使在伴随着从电解电容器外部赋予热或因纹波电流而导致发热从而溶剂减少的情况下，由于上述的酸成分和碱成分的存在，固体电解质层的劣化也受到抑制。因此，耐热性、对纹波电流的耐性也得到提高。
在酸成分包含羧酸，碱成分包含脒化合物的情况等情况下，优选离子导体以摩尔比计包含比碱成分更多的酸成分，离子导体的pH为4.5以下。该情况下，固体电解质层所包含的掺杂剂从导电性高分子的脱掺杂受到抑制，掺杂剂的脱掺杂所导致的ESR的增大受到抑制。
在酸成分包含羧酸，碱成分包含脒化合物的情况等情况下，优选离子导体中的碱成分的含量为10质量％以上，离子导体中的酸成分的含量为30质量％以上。该情况下，固体电解质层所包含的掺杂剂从导电性高分子的脱掺杂受到抑制，掺杂剂的脱掺杂所导致的ESR的增大受到抑制。
在酸成分包含磺酸、碱成分包含选自胺化合物和脒化合物的至少一者的情况下，优选离子导体以摩尔比计包含与碱成分相同、或比碱成分更多的酸成分，离子导体的pH小于7.0。该情况下，固体电解质层所包含的掺杂剂从导电性高分子的脱掺杂受到抑制，掺杂剂的脱掺杂所导致的ESR的增大受到抑制。
羧酸优选包含具有2个以上羧基的芳香族羧酸(芳香族二羧酸)。作为芳香族羧酸，可举出例如邻苯二甲酸(邻位体)、间苯二甲酸(间位体)、对苯二甲酸(对位体)、马来酸、安息香酸、水杨酸、偏苯三酸、均苯四酸。其中，更优选邻苯二甲酸(邻位体)、马来酸等芳香族二羧酸。芳香族二羧酸的羧基稳定，使副反应不易进行。因此，在长时间内发挥使导电性高分子稳定化的效果，对电解电容器的长寿命化是有利的。从电介质层的修复性和热稳定性的观点出发，进一步优选邻苯二甲酸(邻位体)。
此外，羧酸也可以为己二酸等脂肪族羧酸。
作为磺酸，可举出例如苯磺酸、烷基苯磺酸(例如甲苯磺酸)、萘磺酸、烷基萘磺酸(例如乙基萘磺酸、丁基萘磺酸)等芳香族磺酸，或者烷基磺酸(例如甲磺酸、乙磺酸)等脂肪族磺酸。其中，从电介质层的修复性、分子结构的热稳定性的观点出发，优选萘磺酸、1，4-萘二磺酸。磺酸具有烷基的情况下，烷基的碳数优选为1以上且10以下。
羧酸可能会在回流时等非常高的温度环境下发生热分解而产生二氧化碳，由此使电容器的封口部膨胀。另一方面，就磺酸而言，不会产生上述那样的二氧化碳。就该点而言，磺酸在回流时等非常高的温度环境下是有利的。
作为胺化合物(伯胺～叔胺)，可举出例如甲胺、二甲胺、三甲胺、乙胺、二乙胺、三乙胺、乙二胺、N，N-二异丙基乙胺、四甲基乙二胺、六亚甲基二胺、亚精胺、精胺、金刚烷胺、苯胺、苯乙胺、甲苯胺、吡咯烷、哌啶、哌嗪、吗啉、咪唑、吡啶、哒嗪、嘧啶、吡嗪、4-二甲基氨基吡啶。它们可以单独使用，也可以组合使用2种以上。其中，优选叔胺，特别优选三乙胺、单乙基二甲胺。
脒化合物为具有烷基取代的脒基的化合物，可举出例如环状的脒化合物或其季铵化物(脒鎓化合物)。具体而言，可举出1，2，3，4-四甲基咪唑啉鎓、1-乙基-2，3-二甲基咪唑啉鎓、1-乙基-3-甲基咪唑鎓等。
(溶剂)
从电解电容器的低温特性提高的观点出发，溶剂的熔点优选为-10℃以下。该情况下，容易将离子导体的熔点调节至-10℃以下。
从容易将溶剂的熔点调节至-10℃以下的方面出发，溶剂优选包含亚烷基二醇和聚亚烷基二醇的至少一者的二醇化合物。二醇化合物不易透过电解电容器的封口部件，因此溶剂向电解电容器外部的蒸发受到抑制，溶剂的蒸发所伴随的固体电解质层(导电性高分子)的劣化和由此导致的电解电容器的寿命降低受到抑制。即使在回流等从电解电容器外部赋予热或因纹波电流而导致发热时，溶剂向电解电容器外部的蒸发也受到抑制。因此，耐热性和对纹波电流的耐性也得到提高。
从封口部件的透过抑制的观点出发，优选亚烷基二醇的碳数为5以下。
从电解电容器的低温特性的提高和溶剂的蒸发抑制的观点出发，亚烷基二醇优选包含丙二醇(熔点-50℃以下)和丁二醇(熔点-50℃以下)的至少一者。此外，亚烷基二醇也可以包含乙二醇(熔点-12.9℃)等。
从电解电容器的低温特性的提高和溶剂的蒸发抑制的观点出发，聚亚烷基二醇优选包含乙二醇(EG)与丙二醇(PG)的共聚物。乙二醇与丙二醇的共聚物的数均分子量为例如88以上且5000以下。作为构成上述共聚物的单体所使用的乙二醇与丙二醇的质量比，优选相对于乙二醇100质量份，丙二醇为10质量份以上且10000质量份以下。
此外，亚烷基二醇也可以包含聚乙二醇、聚丙二醇等。聚乙二醇的数均分子量为例如300以下。聚丙二醇的数均分子量为例如102以上且5000以下。
从电解电容器的低温特性的提高和溶剂的蒸发抑制的观点出发，优选将上述的二醇化合物用作主溶剂。溶剂中二醇化合物所占的含有比例优选为20质量％以上，更优选为40质量％以上。
除二醇化合物以外，溶剂还可以包含砜化合物、内酯化合物、碳酸酯化合物等其它成分。作为砜化合物，能够使用环丁砜、二甲基亚砜、二乙基亚砜等。作为内酯化合物，能够使用γ-丁内酯、γ-戊内酯等。作为碳酸酯化合物，能够使用碳酸二甲酯(DMC)、碳酸二乙酯(DEC)、碳酸甲乙酯(EMC)、碳酸亚乙酯(EC)、碳酸亚丙酯(PC)、氟代碳酸亚乙酯(FEC)等。
离子导体可以包含大于1质量％且小于10质量％的水。离子导体中的水的含量大于1质量％的情况下，电介质层的修复性得以确保。离子导体中的水的含量小于10质量％的情况下，阳极体的腐蚀等受到抑制。离子导体中的水的含量更优选大于1质量％且为5质量％以下。
固体电解质层所包含的导电性高分子为π共轭系导电性高分子，优选为聚吡咯、聚噻吩和聚苯胺等。需要说明的是，本说明书中，聚吡咯、聚噻吩、聚苯胺等分别是指以聚吡咯、聚噻吩、聚苯胺等为基本骨架的高分子。因此，聚吡咯、聚噻吩、聚苯胺等也可包括各自的衍生物。例如，聚噻吩包括作为其衍生物的聚(3，4-乙烯二氧噻吩)(PEDOT)等。它们可以单独使用，可以组合使用2种以上，也可以是2种以上单体的共聚物。导电性高分子的重均分子量没有特别限定，为例如1000～100000。固体电解质层可以进一步包含掺杂剂。
以下，基于实施方式更具体地说明本发明。但是，以下的实施方式并不限定本发明。
图1是本实施方式的电解电容器的截面示意图，图2是将该电解电容器的电容器元件的一部分展开的概略图。
电解电容器具备例如：电容器元件10；容纳电容器元件10的有底壳体11；封住有底壳体11的开口的密封部件12；覆盖密封部件12的座板13；从密封部件12导出且贯穿座板13的引线14A、14B；将引线与电容器元件10的电极连接的引线接头15A、15B；以及离子导体(未图示)。有底壳体11的开口端附近向内侧进行了缩颈加工，开口端以铆接于密封构件12的方式进行了卷曲加工。
电容器元件10由如图2所示的卷绕体制作。卷绕体具备：与引线接头15A连接的阳极体21、与引线接头15B连接的阴极体22、以及间隔件23。卷绕体是在阳极体21与阴极体22之间未形成固体电解质层的半成品。
阳极体21和阴极体22夹着间隔件23进行了卷绕。卷绕体的最外周由封卷胶带24进行固定。需要说明的是，图2示出将卷绕体的最外周固定之前的、一部分被展开的状态。间隔件23的材料能够使用例如以纤维素、聚对苯二甲酸乙二醇酯、维尼纶、芳纶纤维等为主成分的无纺布。
阳极体21具备经粗糙化而使表面具有凹凸的金属箔，且在具有凹凸的金属箔上形成有电介质层。使导电性高分子附着于电介质层的表面的至少一部分，从而形成固体电解质层。固体电解质层可以覆盖阴极体22的表面和/或间隔件23的表面的至少一部分。形成有固体电解质层的电容器元件10与电解液一同容纳在有底壳体11中。
以下，对本实施方式所述的电解电容器的制造方法的一例，分工序进行说明。
(i)准备具有电介质层的阳极体21的工序
首先，准备作为阳极体21原料的金属箔。金属的种类没有特别限定，从易于形成电介质层的方面出发，优选使用铝、钽、铌等阀作用金属或包含阀作用金属的合金。
接着，对金属箔的表面粗糙化。通过粗糙化，在金属箔的表面形成多个凹凸。粗糙化优选通过对金属箔进行蚀刻处理来进行。蚀刻处理可以通过例如直流电解法、交流电解法来进行。
接着，在经粗糙化的金属箔的表面形成电介质层。形成方法没有特别限定，能够通过对金属箔进行化成处理来形成。化成处理中，例如将金属箔浸渍于己二酸铵溶液等化成液中并进行热处理。此外，也可以将金属箔浸渍于化成液中并施加电压。
通常，从批量生产性的观点出发，对大张的阀作用金属等的箔(金属箔)进行粗面化处理和化成处理。该情况下，将处理后的箔裁切成期望的大小，由此准备阳极体21。
(ii)准备阴极体22的工序
阴极体22也可以与阳极体同样地使用金属箔。金属的种类没有特别限定，优选使用铝、钽、铌等阀作用金属或包含阀作用金属的合金。根据需要，也可以对阴极体22的表面进行粗糙化。
(iii)卷绕体的制作
接着，使用阳极体21和阴极体22制作卷绕体。
首先，将阳极体21与阴极体22夹着间隔件23进行卷绕。此时，通过一边卷入引线接头15A、15B一边进行卷绕，可以如图2所示地从卷绕体竖立设置引线接头15A、15B。
间隔件23的材料能够使用例如以天然纤维素、合成纤维素、聚对苯二甲酸乙二醇酯、维尼纶、芳纶纤维等为主成分的无纺布。
引线接头15A、15B的材料也没有特别限定，只要为导电性材料即可。对于引线接头15A、15B各自所连接的引线14A、14B的材料也没有特别限定，只要为导电性材料即可。
接着，在经卷绕的阳极体21、阴极体22和间隔件23中位于最外层的阴极体22的外侧表面配置封卷胶带24，将阴极体22的端部用封卷胶带24固定。需要说明的是，通过裁切大张的金属箔来准备阳极体21的情况下，为了在阳极体21的裁切面设置电介质层，可以进一步对卷绕体进行化成处理。
(iv)形成电容器元件10的工序
接着，使高分子分散体浸渗至电介质层，形成覆盖电介质层的至少一部分的膜。高分子分散体包含液状成分和分散于液状成分中的导电性高分子。高分子分散体可以是液状成分中溶解了导电性高分子的溶液，也可以是液状成分中分散了导电性高分子的颗粒的分散液。接着，通过干燥而使液状成分从形成的膜中挥发，由此形成覆盖电介质层的至少一部分的致密的固体电解质层。高分子分散体均匀地分布在液状成分中，因此易于形成均匀的固体电解质层。由此，得到电容器元件10。
高分子分散体能够通过例如使导电性高分子分散在液状成分中的方法、在液状成分中使前体单体聚合而生成导电性高分子的颗粒的方法等来得到。作为优选的高分子分散体，可举出例如掺杂了聚苯乙烯磺酸(PSS)的聚(3，4-乙烯二氧噻吩)(PEDOT)，即PEDOT/PSS。
液状成分可以是水，可以是水与非水溶剂的混合物，也可以是非水溶剂。非水溶剂没有特别限定，能够使用例如质子性溶剂、非质子性溶剂。作为质子性溶剂，能够示例甲醇、乙醇、丙醇、丁醇、乙二醇、丙二醇等醇类，甲醛，1，4-二噁烷等醚类等。作为非质子性溶剂，能够示例N-甲基乙酰胺、N，N-二甲基甲酰胺、N-甲基-2-吡咯烷酮等酰胺类；乙酸甲酯等酯类；甲乙酮等酮类等。
作为对电介质层的表面赋予(浸渗)高分子分散体的方法，例如使卷绕体浸渍在容纳于容器的高分子分散体中的方法简易而优选。浸渍时间根据卷绕体的尺寸而不同，为例如1秒～5小时，优选为1分钟～30分钟。此外，浸渗优选在减压下，例如10～100kPa，优选40～100kPa的气氛中进行。从高分子分散体中提起卷绕体后的干燥优选在例如50～300℃下进行，更优选在100～200℃下进行。
对电介质层的表面赋予高分子分散体的工序、使卷绕体干燥的工序可以反复进行2次以上。通过多次进行这些工序，能够提高固体电解质层对电介质层的覆盖率。此时，可以不仅在电介质层的表面，还在阴极体22和间隔件23的表面也形成固体电解质层。
通过以上操作，在阳极体21与阴极体22之间形成固体电解质层，制作电容器元件10。需要说明的是，在电介质层的表面所形成的固体电解质层作为实际上的阴极材料发挥功能。
(v)制备离子导体，对电容器元件10浸渗离子导体的工序
接着，使酸成分和碱成分溶解在溶剂中从而制备离子导体后，对电容器元件10浸渗离子导体。对电容器元件10浸渗离子导体的方法没有特别限定。例如使电容器元件10浸渍在容纳于容器的离子导体中的方法简易而优选。浸渍时间根据电容器元件10的尺寸而不同，为例如1秒～5分钟。浸渗优选在减压下，例如10～100kPa，优选40～100kPa的气氛中进行。
(vi)将电容器元件进行密封的工序
然后，将电容器元件10进行密封。具体而言，首先，以引线14A、14B位于有底壳体11的开口的上表面的方式，将电容器元件10容纳于有底壳体11中。作为有底壳体11的材料，能够使用铝、不锈钢、铜、铁、黄铜等金属或它们的合金。
接着，将以引线14A、14B贯穿的方式形成的密封部件12配置在电容器元件10的上方，并将电容器元件10密封在有底壳体11内。接着，对有底壳体11的开口端附近实施横向缩颈加工，将开口端铆接于密封部件12而进行卷曲加工。然后，在卷曲部分配置座板13，由此完成如图1所示的电解电容器。其后，可以一边施加额定电压，一边进行老化处理。
上述的实施方式中，对卷绕型的电解电容器进行了说明，但本发明的应用范围并不限定于上述那些，也可以应用于其它电解电容器，例如使用金属的烧结体作为阳极体的芯片型的电解电容器、使用金属板作为阳极体的层叠型的电解电容器。
实施例
以下，基于实施例，更详细地说明本发明，但本发明不限定于实施例。
《电解电容器A1》
制作额定电压25伏、额定静电容量330μF的卷绕型的电解电容器(Φ(直径)10.0mm×L(长度)10.0mm)。以下，对电解电容器的具体的制造方法进行说明。
(阳极体的准备)
对厚105μm的铝箔进行蚀刻处理，使铝箔的表面粗糙化。其后，通过对铝箔的表面进行化成处理来形成电介质层。化成处理通过将铝箔浸渍于己二酸铵溶液中并对其施加45伏的电压来进行。其后，按照(纵)5.3mm×(横)180mm的大小裁切铝箔，从而准备阳极体。
(阴极体的准备)
对厚50μm的铝箔进行蚀刻处理，使铝箔的表面粗糙化。其后，按照(纵)5.3mm×(横)180mm的大小裁切铝箔，从而准备阴极体。
(卷绕体的制作)
对阳极体和阴极体连接阳极引线接头和阴极引线接头，一边卷入引线接头一边将阳极体与阴极体夹着间隔件进行卷绕。在从卷绕体突出的各引线接头的端部分别连接阳极引线和阴极引线。然后，对制作的卷绕体再次进行化成处理，在阳极体被切割的端部形成电介质层。接着，将卷绕体的外侧表面的端部用封卷胶带固定，从而制作卷绕体。
(高分子分散体的制备)
将3，4-乙烯二氧噻吩和作为高分子掺杂剂的聚苯乙烯磺酸(PSS、重均分子量10万)溶解于离子交换水(液状成分)，制备混合溶液。一边搅拌混合溶液，一边添加溶解于离子交换水的硫酸铁(III)(氧化剂)，进行聚合反应。反应后，将得到的反应液进行透析，去除未反应单体和过量的氧化剂，得到包含掺杂了约5质量％的PSS的聚(3，4-乙烯二氧噻吩)(PEDOT/PSS)的高分子分散体。
(固体电解质层的形成)
在减压气氛(40kPa)中，将卷绕体在容纳于规定容器的高分子分散体中浸渍5分钟，其后，从高分子分散体中提起卷绕体。接着，使浸渗了高分子分散体的卷绕体在150℃的干燥炉内干燥20分钟，形成覆盖电介质层的至少一部分的固体电解质层，得到电容器元件。
(离子导体的制备)
制备包含溶剂、酸成分和碱成分的离子导体。溶剂使用丙二醇。酸成分使用邻苯二甲酸，碱成分使用1，2，3，4-四甲基咪唑啉鎓。将离子导体中的溶剂的含量设为11质量％，并将离子导体中的酸成分和碱成分的合计含量设为89质量％。将酸成分相对于碱成分的摩尔比：(酸成分/碱成分)设为2.5。需要说明的是，酸成分的至少一部分以与碱成分的盐的形式添加。离子导体的pH为4.5，离子导体的熔点为-10℃以下。
(离子导体的浸渗)
在减压气氛(40kPa)中，将电容器元件在离子导体中浸渍5分钟，对电容器元件浸渗离子导体。
(电容器元件的密封)
将浸渗了离子导体的电容器元件密封，从而完成电解电容器A1。具体而言，以引线位于有底壳体的开口侧的方式将电容器元件容纳于有底壳体，将以引线贯穿的方式形成的密封部件(包含丁基橡胶作为橡胶成分的弹性材料)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，对有底壳体的开口端附近实施缩颈加工，进而将开口端进行卷曲加工，在卷曲部分配置座板，由此完成如图1所示的电解电容器A1。其后，一边施加39V的电压，一边在100℃下进行老化处理2小时。
[评价]
(a)初始的低温容量出现率的测定
对于形成固体电解质层后且浸渗离子导体前的电容器元件，在15质量％的己二酸铵水溶液中，在30℃的环境下，测定静电容量C1。
对于老化处理后的电解电容器A1，在-55℃的环境下测定静电容量C2。
使用上述得到的容量C1和容量C2，通过下式求出初始的低温容量出现率。
初始的低温容量出现率(％)＝(C2/C1)×100
初始的低温容量出现率为70％以上的情况下，评价为初始的低温特性良好。
(b)高温放置后的低温容量出现率的测定
对于老化处理后的电解电容器A1，在145℃的高温环境下放置4000小时。对于在高温环境下放置后的电解电容器A1，在-55℃的环境下测定静电容量C3。
使用上述得到的容量C3和上述(a)中得到的容量C1，通过下式求出高温放置后的低温容量出现率。
高温放置后的低温容量出现率(％)＝(C3/C1)×100
高温放置后的低温容量出现率为30％以上的情况下，评价为高温放置后的低温特性良好。就高温放置后的低温容量出现率而言，在与初始的低温容量出现率的测定相比溶剂容易减少的严峻条件下进行测定。
(c)离子导体的放电电压的测定(耐电压性的评价)
使用经蚀刻处理和化成处理的高压用铝箔(面积10cm2)作为阳极，使用表面平坦的铝箔(面积10cm2)作为阴极，将该阳极和阴极浸渍在离子导体中，制作离子导体的耐电压性评价用样品。在25℃下，在样品的电极间基于恒定电流法(2mA)施加负载，测定电压的经时变化，求出开始观测到连续的火花或闪烁时的电压作为离子导体的放电电压。表1中，将离子导体的放电电压大于100V的情况表示为“○”，将离子导体的放电电压为100V以下的情况表示为“△”。
《电解电容器A2～A8、B1～B3》
制备包含表1所示的溶剂、酸成分和碱成分的离子导体。将离子导体中的溶剂的含量、以及离子导体中的酸成分和碱成分的合计含量设为表1所示的值。离子导体的pH为表1所示的值。
除上述以外，与电解电容器A1同样地制作电解电容器A2～A8、B1～B3并进行评价。
《电解电容器B4》
未对电容器元件浸渗溶剂而仅浸渗酸成分和碱成分，除此以外，与电解电容器A1同样地制作电解电容器B4并进行评价。
将评价结果示于表1。需要说明的是，在表1中，将离子导体的熔点为-10℃以下的情况表示为“○”，将离子导体的熔点高于-10℃的情况表示为“×”。
[表1]
Figure GDA0002550253930000151
就电解电容器A1～A8而言，与电解电容器B1、B3、B4相比，初始的低温容量出现率和高温保存后的低温容量出现率高，得到了初始和高温放置后优异的低温特性。此外，就电解电容器A1～A8而言，也得到了优异的耐电压性。
就离子导体中的溶剂含量少至10质量％以下的电解电容器B1而言，在低温环境下离子导体凝固，初始和高温放置后的低温特性降低。就电解电容器B4而言，由于未对电容器元件浸渗溶剂，因此初始和高温放置后的低温特性降低。就离子导体中的酸成分和碱成分的合计含量为小于40质量％的少量的电解电容器B2而言，耐电压性比电解电容器A1～A8低。就电解电容器B3而言，虽然离子导体中的溶剂的含量大于10质量％，但离子导体的熔点高于-10℃，因此高温放置后的低温特性降低。
产业上的可利用性
本发明能够应用于要求低温环境下良好的性能的电解电容器。
附图标记说明
10：电容器元件；11：有底壳体；12：密封部件；13：座板；14A、14B：引线；15A、15B：引线接头；21：阳极体；22：阴极体；23：间隔件；24：封卷胶带。

Claims (8)

1.一种电解电容器，其具备：在表面形成了电介质层的阳极体、与所述电介质层接触且包含导电性高分子的固体电解质层、和室温下为液体的离子导体，
所述离子导体包含溶剂、酸成分和碱成分，
所述离子导体中的所述溶剂的含量大于10质量％且为60质量％以下，
所述离子导体中的所述酸成分和所述碱成分的合计含量为40质量％以上且小于90质量％，
所述溶剂含有选自乙二醇与丙二醇的共聚物、以及丙二醇中的至少1种，
所述离子导体的熔点为-10℃以下。
2.根据权利要求1所述的电解电容器，其中，
所述酸成分包含羧酸，
所述碱成分包含脒化合物。
3.根据权利要求1或2所述的电解电容器，其中，
以摩尔比计，所述离子导体包含比所述碱成分更多的所述酸成分，
所述离子导体的pH为4.5以下。
4.根据权利要求1或2所述的电解电容器，其中，
所述离子导体中的所述碱成分的含量为10质量％以上，
所述离子导体中的所述酸成分的含量为30质量％以上。
5.根据权利要求1所述的电解电容器，其中，
所述酸成分包含磺酸，
所述碱成分包含选自伯胺、仲胺、叔胺和脒化合物中的至少1种。
6.根据权利要求5所述的电解电容器，其中，
以摩尔比计，所述离子导体包含与所述碱成分相同、或比所述碱成分更多的所述酸成分，
所述离子导体的pH小于7.0。
7.根据权利要求1或2所述的电解电容器，其中，
所述溶剂的熔点为-10℃以下。
8.根据权利要求1或2所述的电解电容器，其中，
所述离子导体包含水，
所述离子导体中的所述水的含量大于1质量％且小于10质量％。
CN201880083059.8A 2017-12-28 2018-12-21 电解电容器 Active CN111615735B (zh)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2017-254980 2017-12-28
JP2017254980 2017-12-28
PCT/JP2018/047167 WO2019131478A1 (ja) 2017-12-28 2018-12-21 電解コンデンサ

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN111615735A CN111615735A (zh) 2020-09-01
CN111615735B true CN111615735B (zh) 2022-06-17

Family

ID=67066420

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201880083059.8A Active CN111615735B (zh) 2017-12-28 2018-12-21 电解电容器

Country Status (4)

Country Link
US (1) US11244792B2 (zh)
JP (1) JPWO2019131478A1 (zh)
CN (1) CN111615735B (zh)
WO (1) WO2019131478A1 (zh)

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS62145713A (ja) * 1985-12-20 1987-06-29 三菱油化株式会社 電解コンデンサ用電解液
CN1829828A (zh) * 2003-07-31 2006-09-06 株式会社钟化 使用离子性液体的金属表面氧化皮膜形成方法,电解电容器及其电解质
JP2007080888A (ja) * 2005-09-12 2007-03-29 Sanyo Chem Ind Ltd 電解コンデンサ用電解液及びそれを用いた電解コンデンサ
CN101847518A (zh) * 2009-03-23 2010-09-29 阿维科斯公司 包含液体电解质的电解电容
CN102763181A (zh) * 2010-02-15 2012-10-31 松下电器产业株式会社 电解电容器
CN104471661A (zh) * 2012-07-31 2015-03-25 日本贵弥功株式会社 固体电解电容器及其制造方法
JP2017069537A (ja) * 2015-09-30 2017-04-06 カーリットホールディングス株式会社 電解コンデンサ
WO2017056447A1 (ja) * 2015-09-28 2017-04-06 パナソニックＩｐマネジメント株式会社 電解コンデンサ

Family Cites Families (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6404619B1 (en) * 1999-12-09 2002-06-11 Pacesetter, Inc. Single, very high volt capacitor for use in an implantable cardioverter defibrillator
JP4070004B2 (ja) 2001-04-13 2008-04-02 三洋化成工業株式会社 電解コンデンサ
US8014128B2 (en) * 2003-07-31 2011-09-06 Kaneka Corporation Method for forming oxide film on metal surface using ionic liquid, electrolytic capacitor and electrolyte thereof
JP2006165001A (ja) 2004-12-02 2006-06-22 Nichicon Corp アルミニウム電解コンデンサ
TWI479509B (zh) * 2006-02-09 2015-04-01 信越聚合物股份有限公司 導電性高分子溶液、導電性塗膜、電容器，以及電容器之製造方法
JP5575505B2 (ja) 2010-02-26 2014-08-20 三洋電機株式会社 固体電解コンデンサの製造方法および固体電解コンデンサ
JP2014063915A (ja) 2012-09-21 2014-04-10 Japan Carlit Co Ltd 固体電解コンデンサ
US10777361B2 (en) * 2016-04-11 2020-09-15 Kemet Electronics Corporation Hybrid capacitor and method of manufacturing a capacitor
US10770240B2 (en) * 2015-02-13 2020-09-08 Kemet Electronics Corporation Hybrid capacitor and method of manufacturing a capacitor
US10068713B2 (en) * 2016-04-11 2018-09-04 Kemet Electronics Corporation Hybrid capacitor and method of manufacturing a capacitor
JP6883735B2 (ja) * 2015-07-29 2021-06-09 パナソニックＩｐマネジメント株式会社 電解コンデンサ
CN108713233B (zh) * 2016-03-16 2021-08-06 松下知识产权经营株式会社 电解电容器
WO2017163727A1 (ja) * 2016-03-24 2017-09-28 パナソニックＩｐマネジメント株式会社 電解コンデンサ
JP6893311B2 (ja) * 2016-10-31 2021-06-23 パナソニックＩｐマネジメント株式会社 電解コンデンサ

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS62145713A (ja) * 1985-12-20 1987-06-29 三菱油化株式会社 電解コンデンサ用電解液
CN1829828A (zh) * 2003-07-31 2006-09-06 株式会社钟化 使用离子性液体的金属表面氧化皮膜形成方法,电解电容器及其电解质
JP2007080888A (ja) * 2005-09-12 2007-03-29 Sanyo Chem Ind Ltd 電解コンデンサ用電解液及びそれを用いた電解コンデンサ
CN101847518A (zh) * 2009-03-23 2010-09-29 阿维科斯公司 包含液体电解质的电解电容
CN102763181A (zh) * 2010-02-15 2012-10-31 松下电器产业株式会社 电解电容器
CN104471661A (zh) * 2012-07-31 2015-03-25 日本贵弥功株式会社 固体电解电容器及其制造方法
WO2017056447A1 (ja) * 2015-09-28 2017-04-06 パナソニックＩｐマネジメント株式会社 電解コンデンサ
JP2017069537A (ja) * 2015-09-30 2017-04-06 カーリットホールディングス株式会社 電解コンデンサ

Also Published As

Publication number Publication date
CN111615735A (zh) 2020-09-01
JPWO2019131478A1 (ja) 2020-12-17
US11244792B2 (en) 2022-02-08
US20200294730A1 (en) 2020-09-17
WO2019131478A1 (ja) 2019-07-04

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US10865494B2 (en) Electrolytic capacitor
JP7407372B2 (ja) 電解コンデンサ
US10755863B2 (en) Electrolytic capacitor
CN111149183B (zh) 电解电容器
US20230109930A1 (en) Electrolytic capacitor
CN112335007B (zh) 电解电容器
CN112151277A (zh) 电解电容器和电解电容器的制造方法
JP2023169323A (ja) 電解コンデンサ
WO2023190203A1 (ja) 電解コンデンサ
CN111615735B (zh) 电解电容器

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant