CN115136266A - 铝电解电容器用分隔件及铝电解电容器 - Google Patents

铝电解电容器用分隔件及铝电解电容器 Download PDF

Info

Publication number
CN115136266A
CN115136266A CN202180014505.1A CN202180014505A CN115136266A CN 115136266 A CN115136266 A CN 115136266A CN 202180014505 A CN202180014505 A CN 202180014505A CN 115136266 A CN115136266 A CN 115136266A
Authority
CN
China
Prior art keywords
separator
tensile strength
fibers
fibrillated
electrolytic capacitor
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.)
Granted
Application number
CN202180014505.1A
Other languages
English (en)
Other versions
CN115136266B (zh
Inventor
村冈拓也
越智贵史
石休正树
熊冈弘伦
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.)
Nippon Kodoshi Corp
Original Assignee
Nippon Kodoshi Corp
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 Nippon Kodoshi Corp filed Critical Nippon Kodoshi Corp
Publication of CN115136266A publication Critical patent/CN115136266A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN115136266B publication Critical patent/CN115136266B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01GCAPACITORS; CAPACITORS, RECTIFIERS, DETECTORS, SWITCHING DEVICES, LIGHT-SENSITIVE OR TEMPERATURE-SENSITIVE DEVICES OF THE ELECTROLYTIC TYPE
    • H01G9/00Electrolytic capacitors, rectifiers, detectors, switching devices, light-sensitive or temperature-sensitive devices; Processes of their manufacture
    • H01G9/004Details
    • H01G9/022Electrolytes; Absorbents
    • H01G9/025Solid electrolytes
    • H01G9/028Organic semiconducting electrolytes, e.g. TCNQ
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01GCAPACITORS; CAPACITORS, RECTIFIERS, DETECTORS, SWITCHING DEVICES, LIGHT-SENSITIVE OR TEMPERATURE-SENSITIVE DEVICES OF THE ELECTROLYTIC TYPE
    • H01G9/00Electrolytic capacitors, rectifiers, detectors, switching devices, light-sensitive or temperature-sensitive devices; Processes of their manufacture
    • H01G9/004Details
    • H01G9/02Diaphragms; Separators
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01GCAPACITORS; CAPACITORS, RECTIFIERS, DETECTORS, SWITCHING DEVICES, LIGHT-SENSITIVE OR TEMPERATURE-SENSITIVE DEVICES OF THE ELECTROLYTIC TYPE
    • H01G9/00Electrolytic capacitors, rectifiers, detectors, switching devices, light-sensitive or temperature-sensitive devices; Processes of their manufacture
    • H01G9/145Liquid electrolytic capacitors
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01GCAPACITORS; CAPACITORS, RECTIFIERS, DETECTORS, SWITCHING DEVICES, LIGHT-SENSITIVE OR TEMPERATURE-SENSITIVE DEVICES OF THE ELECTROLYTIC TYPE
    • H01G11/00Hybrid capacitors, i.e. capacitors having different positive and negative electrodes; Electric double-layer [EDL] capacitors; Processes for the manufacture thereof or of parts thereof
    • H01G11/52Separators

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • Electric Double-Layer Capacitors Or The Like (AREA)
  • Paper (AREA)

Abstract

提供一种铝电解电容器用分隔件,其为夹设于一对电极之间、具有导电性高分子作为阴极材料的铝电解电容器中使用的分隔件,分隔件包含原纤维化纤维素纤维和原纤维化合成纤维,使用20℃、65%RH下调湿30分钟后的拉伸强度和270℃、热处理20分钟后的拉伸强度通过下述式(1)表示的拉伸强度降低率为10~90%,式(1):(X1‑X2)/X1×100X1:20℃、65%RH下调湿30分钟后的拉伸强度X2:270℃、热处理20分钟后的拉伸强度。

Description

铝电解电容器用分隔件及铝电解电容器
技术领域
本发明涉及铝电解电容器用分隔件以及使用了该分隔件的铝电解电容器。
背景技术
铝电解电容器被用于汽车电子仪器元件、电子仪器等很多领域。
铝电解电容器之中,阴极材料使用了导电性高分子的铝固体电解电容器(以下称为“固体电解电容器”),与阴极材料仅使用电解液的通常的铝电解电容器相比,频率特性良好、等效串联电阻(以下称为“ESR”)小,因此也被用于个人计算机、计算机的CPU外围电路等。
另外,阴极材料同时使用了导电性高分子和电解液的导电性高分子混合铝电解电容器(以下称为“混合电解电容器”),与阴极材料仅使用电解液的通常的铝电解电容器相比,ESR低,因此也被用于汽车电子仪器用途。
通常,固体电解电容器如下制作:在阳极铝箔与阴极铝箔之间夹设分隔件进行卷绕,浸渗含有导电性高分子的单体和氧化剂的聚合液,将含有单体聚合得到的导电性高分子的元件插入到壳体后封口;或者在阳极铝箔与阴极铝箔之间夹设分隔件进行卷绕,浸渗导电性高分子的分散体并干燥,得到含有导电性高分子的元件,将该元件插入到壳体后封口,由此制作固体电解电容器。
混合电解电容器如下制作:在含有导电性高分子的元件进一步浸渗电解液,插入到壳体后封口,或者向壳体注入电解液后,将元件插入到壳体,浸渗电解液并封口,由此制作混合电解电容器。
仅使用了电解液的通常的铝电解电容器的传导机理为离子传导,但是含有导电性高分子的固体电解电容器、混合电解电容器的传导机理为电子传导。因此,固体电解电容器、混合电解电容器与通常的铝电解电容器相比,响应性高,ESR低,因此可以抑制发热,被用于耐热性要求高的汽车电子仪器元件等。
如上所述,含有导电性高分子的固体电解电容器或混合电解电容器(以下将固体电解电容器和混合电解电容器总称为“导电性高分子电容器”),适用范围也扩展到以个人计算机、家庭用游戏机为代表,要求高耐热性、长期可靠性的汽车用电子仪器元件等。特别是在作为汽车用电子仪器元件使用的用途中,作为电容器的保证时间,要求对150℃、2千小时的适应等。
另外,在计算机用途中,作为对电容器进行回流焊接时的要求,对于比以往的260℃高的270℃适应的要求也升高。因此,对于分隔件要求进一步的耐热性改善。
作为构成包括导电性高分子电容器用分隔件的以往的电化学元件用分隔件的纤维,使用纤维素纤维、合成纤维,单独使用了纤维素纤维或合成纤维的分隔件、混合它们的分隔件得到使用。其中,纤维素纤维不仅对于水,对于乙二醇、γ-丁内酯等电解液溶剂、单体液、醇系溶剂等电容器制作工序中使用的各种液体的亲和性也高,也不会溶解于电解液溶剂。因此,含有纤维素纤维的分隔件被用于导电性高分子电容器用分隔件。
为了含有纤维素纤维的导电性高分子电容器用分隔件的耐热性改善,提出了专利文献1~4等。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:日本特开2017-119941
专利文献2:日本特开2019-176073
专利文献3:日本特开2006-245550
专利文献4:日本再表2005/101432
发明内容
发明要解决的问题
专利文献1中,作为电化学元件用分隔件,提出了由纤维素纤维组成的分隔件。通过使用专利文献1中记载的分隔件,能够提高耐热性。但是,仅由纤维素纤维组成的分隔件若在纤维素的热分解温度以上高温暴露,则缓慢地促进纤维素的分解。因此,分隔件的强度降低,有可能产生短路不良。也就是说,寻求耐热性进一步改善了的分隔件。
专利文献2中记载了,含有合成树脂纤维,通过控制孔隙率、平均孔径、克拉克刚度而控制分隔件的柔软度,ESR特性和长期可靠性改善了的分隔件,也公开了含有纤维素纤维的技术。如此控制了柔软度的分隔件可以抑制高温环境下的分隔件的收缩。因此,即使对电容器施加振动等外力的情况下,分隔件也会适当柔软,因此不易产生元件的偏移,可以改善长期可靠性。但是,即使是这种分隔件,在近年要求那样的150℃、2千小时这种长时间的高温暴露,270℃下的回流焊接那样的短时间的急剧的高温暴露时,分隔件的耐热性也有可能不充分,有可能导致短路不良的增加、ESR的增大。也就是说,要求进一步改善分隔件的耐热性。
专利文献3中提出了,在热膨胀测定时不易产生大幅伸缩、切断的分隔件,记载了通过使用这种分隔件,可以提供耐热性良好、且可靠性高的电子元件。该专利文献3中记载的分隔件在缓慢的温度变化的情况下稳定性高。但是,如270℃下的回流焊接那样元件产生急剧的温度升高的情况下,有可能产生分隔件的伸缩、切断。因此,有可能产生短路不良。
专利文献4中记载了热处理后的尺寸变化率低的分隔件。公开了通过使用该专利文献4中记载的分隔件,即使高温暴露后也可以使电化学元件的内部电阻低。该分隔件通过抑制高温暴露时的收缩,保持表面平滑性,可以抑制内部电阻的升高。但是,即使是这种收缩小的分隔件,高温暴露时也不能避免分隔件的强度降低。因此,分隔件的遮蔽性有可能降低。
专利文献3及专利文献4为由原纤维化耐热性纤维、非原纤维化纤维、和原纤维化纤维素纤维这三种成分组成的分隔件。据称通过配混非原纤维化纤维,捕捉原纤维化耐热性纤维和原纤维化纤维素纤维,可以形成分隔件的基本骨架。
但是,若非原纤维化纤维与原纤维化纤维合在一起,则容易形成捆扎纤维,存在纤维的分散性差等问题,分隔件的质地容易变差。含有非原纤维化纤维的分隔件的质地容易变差,纸层中的纤维的分布变得不均匀。纸层中的纤维的分布不均匀的情况下,施加热时,在纤维素纤维多的部分局部地容易产生强度降低。假设若在专利文献3及专利文献4中,为了抑制分隔件的伸缩、变形而想要提高纤维素纤维的配混量,则进而纤维素纤维的分布变得不均匀,强度降低变得显著。因此,由于分隔件部分地变脆、强度降低等影响,而有可能产生短路不良。另外,为了提高对高温的耐性而升高原纤维化耐热性纤维的配混量的情况下,同样地质地变差,有可能产生短路不良。
如此含有纤维素纤维的分隔件被广泛用作电化学元件用分隔件,但是对于以往的分隔件而言,在对于150℃、2千小时这种长时间的高温暴露、270℃下的回流焊接这种短时间的急剧的高温暴露的耐热性方面存在问题。将纤维素纤维暴露于热分解温度以上的情况下,不易产生收缩这种形状的变化,但是不能避免产生热分解。因此,为了改善含有纤维素纤维的分隔件的耐热性,改善实际上纤维素纤维热分解的条件下的耐性是重要的。同样地,为了改善导电性高分子电容器的耐热性,需要进一步改善实际上高温暴露分隔件时的耐热性。
因此,本发明人等深入研究,结果判明,高温暴露分隔件时,分隔件阶段性地产生各种劣化,但是其中特别是将分隔件的拉伸强度的降低抑制于最小限度是重要的。
本发明是鉴于上述问题而提出的,其目的在于,提供通过将高温暴露分隔件时产生的阶段性的劣化中、特别是在分隔件产生的拉伸强度的降低抑制于最小限度,耐热性良好的高可靠性的分隔件以及使用了该分隔件的导电性高分子电容器。
用于解决问题的方案
本发明解决上述问题,其目的在于,提供可以将高温暴露分隔件时产生的阶段性的劣化中、特别是拉伸强度的降低抑制于最小限度的分隔件。作为达成上述目的的一手段,本发明的实施方式例如具有以下的技术特征。
即,特征在于,为夹设于一对电极之间、具有导电性高分子作为阴极材料的铝电解电容器中使用的分隔件,前述分隔件包含原纤维化纤维素纤维和原纤维化合成纤维,使用20℃、65%RH下调湿30分钟后的拉伸强度和270℃、热处理20分钟后的拉伸强度通过下述式(1)表示的拉伸强度降低率为10~90%。
式(1):(X1-X2)/X1×100
X1:20℃、65%RH下调湿30分钟后的拉伸强度
X2:270℃、热处理20分钟后的拉伸强度
进而,前述分隔件的特征在于,前述拉伸强度降低率为20~80%。
另外,进而特征在于,270℃、热处理20分钟后的拉伸强度为160~1600N/m。
另外,前述分隔件的特征在于,含有平均纤维直径为6~12μm的纤维作为原纤维化纤维素纤维。
另外,一种铝电解电容器,其特征在于,其使用了由以上的技术特征构成的铝电解电容器用分隔件。
并且例如特征在于,含有全芳香族聚酰胺、全芳香族聚酯中的至少一种的纤维作为原纤维化合成纤维。
另外例如特征在于,含有平均纤维直径为13~22μm的纤维作为原纤维化合成纤维。
另外例如一种铝电解电容器,其特征在于,作为前述一对电极中的阴极材料,使用导电性高分子。
发明的效果
根据本发明,可以提供通过将高温暴露分隔件时产生的阶段性的劣化中、在分隔件产生的拉伸强度的降低抑制于最小限度,耐热性良好的高可靠性的分隔件以及使用了该分隔件的导电性高分子电容器。
具体实施方式
以下对本发明的一实施方式例进行详细说明。
通常的铝电解电容器在比回流焊接的峰温度和时间更苛刻的条件下进行热处理时,分隔件的劣化在比较短的时间内急剧进行。劣化阶段性地进行,但是其中特别是分隔件的拉伸强度急剧降低。
本发明人等发现,若可以抑制在分隔件产生的急剧的拉伸强度的降低则不仅可以担保回流焊接这种短时间的急剧的高温暴露时的耐热性,还可以担保电容器的使用环境中的长时间的高温暴露时的耐热性。
鉴于以上,本实施方式的分隔件例如设为以下的技术特征。
一种铝电解电容器用分隔件,其特征在于,其为夹设于一对电极之间、具有导电性高分子作为阴极材料的铝电解电容器中使用的分隔件,前述分隔件包含原纤维化纤维素纤维和原纤维化合成纤维,使用20℃、65%RH下调湿30分钟后的拉伸强度和270℃、热处理20分钟后的拉伸强度通过下述式(1)表示的拉伸强度降低率为10~90%。
式(1):(X1-X2)/X1×100
X1:20℃、65%RH下调湿30分钟后的拉伸强度
X2:270℃、热处理20分钟后的拉伸强度
需要说明的是,本发明中,以后将X1:20℃、65%RH下调湿30分钟后的拉伸强度称为“调湿后的拉伸强度”、将X2:270℃、热处理20分钟后的拉伸强度称为“热处理后的拉伸强度”。
本发明中,使用拉伸强度降低率作为分隔件的耐热性的指标。若对分隔件如270℃、热处理20分钟那样进行过度的热处理,则产生构成分隔件的纤维的热分解、熔融等变化。而由于这些变化复合地作用,分隔件的拉伸强度急剧降低。通过求出分隔件的拉伸强度降低率,可以推定分隔件由于热处理而以哪种程度变化。也就是说,拉伸强度降低率过高的情况下,可以推定构成分隔件的纤维产生过度的热分解、熔融等变化。因此,通过求出拉伸强度降低率,推定由于热处理所导致的分隔件的变化程度,可以作为分隔件的耐热性的指标。需要说明的是,本发明的拉伸强度降低率设想调湿后的拉伸强度的值大于热处理后的拉伸强度的值的情况,拉伸强度降低率为正的值。
本实施方式的分隔件如上述式(1)所示那样,拉伸强度降低率为10~90%。若拉伸强度降低率为10~90%则即使对分隔件进行了长时间的高温暴露的情况以及进行了短时间的急剧的高温暴露的情况下,拉伸强度也不会降低。也就是说,将构成分隔件的纤维的由于热分解、熔融所导致的变化抑制于最低限度,热处理后也可以维持分隔件的遮蔽性和导电性高分子的连续性。若可以将纤维的热分解、熔融这种变化抑制于最低限度,则不会存在形成纤维脆而容易不成形的状态、或者纸层中产生纤维局部少的区域的情况。因此,使用了该分隔件的电容器的回流焊接后的短路不良率降低,可以使设想长期可靠性的高温负荷试验后的ESR的升高率降低。优选的是,通过拉伸强度降低率设为20~80%以下,可以进一步抑制构成分隔件的纤维的由于热分解、熔融所导致的变化。
优选拉伸强度降低率低,但是作为对于本发明的分隔件而言能够实现的范围,10%为上限。但是,若考虑到元件卷的制作时所需要的分隔件的强度等,则优选将20%作为上限。另外,优选热处理后的分隔件没有收缩、皱折等变形。
拉伸强度降低率超过90%的情况下,长时间的高温暴露或短时间的急剧的高温暴露时,分隔件的分解急剧进行,构成分隔件的纤维彼此的缠绕、结合受损,不能保持分隔件的遮蔽性。也就是说,构成分隔件的纤维的热分解、熔融过度进行,因此形成纤维脆而容易不成形的状态、或者纸层中产生纤维局部少的区域。因此,对于使用了该分隔件的电容器而言,有可能产生下述问题:进行回流焊接、长期可靠性试验的情况下,由于电极箔等的毛刺贯穿分隔件而产生短路不良,由于在形成于纤维表面或纤维之间的导电性高分子层产生裂纹等而ESR升高等。
[热处理]
以下对本实施方式中的热处理进行说明。
本实施方式中的“270℃、热处理20分钟”指的是在预先升温至270℃的装置(例如库内温度升温至270℃的恒温槽、烘箱等)装入分隔件后放置20分钟。作为对分隔件在270℃下进行热处理时使用的装置,可以使用恒温槽、烘箱等。试验时的气氛存在空气中、非活性气体中等,但是优选在空气中实施。若在空气中则对构成分隔件的纤维也施加由于氧化所导致的劣化,可以作为苛刻条件下的评价。若即使该条件下也可以使拉伸强度降低率为90%以下则在非活性气体中也会同样地使拉伸强度降低率为90%以下。
混合电解电容器的情况下,分隔件以含有电解液的湿润状态存在于元件内。纤维的热分解在湿润状态时缓慢进行,因此若在空气中、拉伸强度降低率为90%以下则湿润状态下也可以保持分隔件的拉伸强度,可以形成耐热性优异的分隔件。
本发明的实施方式的分隔件优选热处理后的拉伸强度为160N/m以上。即使由于热处理而构成分隔件的纤维产生热分解、熔融等变化,若热处理后的拉伸强度为160N/m以上则也可以最低限度地保持分隔件的功能。更优选的是,若热处理后的拉伸强度为200N/m以上则可以进一步抑制构成分隔件的纤维的热分解、熔融等变化。热处理后的拉伸强度越高越良好,但是若考虑到作为本发明的铝电解电容器用分隔件能够实现的范围则1600N/m为上限。
本发明的实施方式的分隔件考虑到制作电容器元件卷时的作业性,优选调湿后的拉伸强度为330N/m以上、进一步优选520N/m以上。若调湿后的拉伸强度为520N/m以上则制作元件卷时的生产率不易变差。
本发明的分隔件含有原纤维化纤维素纤维。纤维素纤维由于在纤维素分子之间形成氢键,因此形成分隔件的骨架、可以提高调湿后的拉伸强度。另外,纤维素纤维不易由于热而收缩,因此容易保持热处理后的分隔件的形状。另外,配混通过打浆处理而产生了原纤维的原纤维化纤维素纤维,由此可以控制分隔件的强度、遮蔽性。进而,通过配混原纤维化纤维素纤维,容易形成质地良好的分隔件,另外容易进一步升高调湿后的拉伸强度。
作为本发明的分隔件中能够使用的纤维素纤维,可列举出天然纤维素纤维、再生纤维素纤维等。作为天然纤维素纤维,可以使用作为木材浆粕的针叶树、阔叶树,非木材浆粕中、马尼拉麻、剑麻等叶脉纤维、黄麻、洋麻等韧皮纤维、细茎针茅、竹、稻草、龙须草等禾本科植物纤维、棉绒等种毛纤维等。作为再生纤维素纤维,可以合适地使用溶剂纺丝纤维素纤维。天然纤维素纤维,与再生纤维素纤维相比,纤维素的聚合度高,即使高温暴露时也不易产生纤维的强度降低,因此优选。若考虑到与合成纤维合在一起时的分散性,则天然纤维素纤维之中,优选含有剑麻、黄麻、洋麻、细茎针茅、竹、稻草、白茅、龙须草、甘蔗渣等的纤维。这些纤维由于纤维长度短、纤维直径也细,因此分散性良好。因此即使与合成纤维合在一起时也均匀地分散、容易形成质地良好的分隔件。
本发明的分隔件除了原纤维化纤维素纤维之外,还含有原纤维化合成纤维。通过配混合成纤维,与单独纤维素纤维的情况相比,可以抑制拉伸强度降低率。具体不明确,但是认为,通过合成纤维和纤维素纤维均匀地互相缠绕,不易由于热处理而局部地产生强度低的区域,从而得到抑制强度降低的效果。另外,通过配混利用打浆处理而产生了原纤维的原纤维化合成纤维,容易形成质地良好的分隔件,容易进一步升高热处理后的拉伸强度。
合成纤维之中,若考虑到高温下的稳定性、耐化学性等,优选含有作为全芳香族聚酰胺纤维的芳族聚酰胺纤维、作为全芳香族聚酯纤维的聚芳酯纤维。作为芳族聚酰胺纤维,可列举出间位芳族聚酰胺、对位芳族聚酰胺,其中,更优选对位芳族聚酰胺。这些全芳香族聚酰胺纤维、全芳香族聚酯纤维由于构成纤维的分子具有高的取向性,可以通过打浆处理来原纤维化。因此可以控制分隔件的强度、遮蔽性。
对于使用原纤维化纤维素纤维和原纤维化合成纤维、使拉伸强度降低率为10~90%而言,两纤维的互相缠绕的平衡是重要的。本发明中,作为互相缠绕的指标,使用平均纤维直径。本发明的分隔件优选原纤维化纤维素纤维的平均纤维直径为6~12μm、原纤维化合成纤维的平均纤维直径为13~22μm。通过两纤维的平均纤维直径处于上述范围内,将两纤维合在一起时,纤维彼此均匀地分散,容易形成质地良好的分隔件。
原纤维化纤维素纤维的平均纤维直径超过12μm、或者原纤维化合成纤维的平均纤维直径超过22μm的情况下,两纤维的互相缠绕弱,存在分隔件的质地变差的情况、调湿后的拉伸强度降低的情况。另外,原纤维化纤维素纤维的平均纤维直径小于6μm、或者原纤维化合成纤维的平均纤维直径小于13μm的情况下,微细的纤维过度增加,由此分隔件内部的空隙减小,导电性高分子的浸渗性变差。进而,由于微细的纤维过度增加,抄纸机中的脱水变差,生产率降低。
需要说明的是,在此所称的平均纤维直径并非通过打浆处理产生的原纤维部分、而是表示芯部分的纤维直径。原纤维化纤维素纤维和原纤维化合成纤维的平均纤维直径若利用扫描电子显微镜观察分隔件则可以测定。
为了使原纤维化纤维素纤维的平均纤维直径为6~12μm,若使纤维素纤维的CSF值处于300ml~0ml的范围内即可。另外,为了使原纤维化合成纤维的平均纤维直径为13~22μm,若使用纤维长为0.5~5.0mm、纤维直径为15~24μm的合成纤维、使CSF值处于700ml~50ml的范围内即可。需要说明的是,作为合成纤维,可以使用如浆粕那样具有枝叶状的原纤维的纤维,即使这种情况下,若纤维长和纤维直径处于上述范围内,则通过使CSF值处于700ml~50ml的范围内,也可以使平均纤维直径为13~22μm。
若原纤维化纤维素纤维和原纤维化合成纤维的CSF值处于该范围内,则可以使两纤维的平均纤维直径处于上述范围内,可以形成分隔件中的纤维的分布均匀的、质地良好的分隔件。
本发明的纤维素纤维和合成纤维的打浆中使用设备若为通常的抄纸原料的制造中使用的设备则可以任意。通常可列举出打浆机、锥形磨浆机、盘磨机、高压均化器等。
原纤维化纤维素纤维在本发明的分隔件整体中所占的含有比率优选为30~70质量%、进一步优选40~60质量%。另外,原纤维化合成纤维的含有比率优选为30~70质量%、进一步优选40~60质量%。
原纤维化纤维素纤维的含量小于30质量%的情况下、即、原纤维化合成纤维的含量超过70质量%的情况下,难以提高分隔件的调湿后的拉伸强度。进而,原纤维化合成纤维与原纤维化纤维素纤维相比,在水中分散时容易聚集,因此分隔件的质地容易变差。另外,原纤维化纤维素纤维的含量超过70质量%的情况下、即、原纤维化合成纤维的含量小于30质量%的情况下,导电性高分子的浸渗性容易变差。
本发明的实施方式例中,分隔件采用使用抄纸法形成的湿式非织造布。分隔件的抄纸形式没有特别限定,可以使用圆网抄纸、短网抄纸、长网抄纸等抄纸形式,另外,也可以将利用这些抄纸法形成的层多层合在一起。另外,抄纸时,若为不会对电容器用分隔件造成影响的程度的杂质含量,则可以加入分散剂、消泡剂、纸力增强剂等添加剂。进而,纸层形成后可以实施纸力增强加工、亲液加工、轧光加工、压花加工等后加工。但是,不限于利用抄纸法形成的湿式非织造布,即使是制膜法中使用那样的利用流延来将纤维分散液制膜等方法,也没有问题。
本发明的实施方式中,分隔件的厚度和密度没有特别限定。若考虑到分隔件的遮蔽性、强度等使用时的处理性则通常厚度为25~80μm、密度为0.250~0.550g/cm3左右。
发现通过以上的分隔件的技术特征,将分隔件高温暴露时产生的阶段性的劣化中、特别是在分隔件产生的强度降低抑制于最小限度,由此得到耐热性良好的导电性高分子电容器用分隔件。
并且,对于本实施方式的铝电解电容器,作为包含原纤维化纤维素纤维和原纤维化合成纤维的分隔件,使用上述技术特征的分隔件,在一对电极之间夹设分隔件,作为阴极材料,使用导电性高分子。
[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的测定通过以下的条件和方法进行。
[厚度]
使用“JIS C 2300-2《电用纤维素纸-第2部:试验方法(電気用セルロース紙-第2部:試験方法)》5.1厚度”中规定的“5.1.1测定器和测定方法使用a外侧测微计的情况”的测微计,利用“5.1.3折叠纸并测定厚度的情况”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《电用纤维素纸-第2部:试验方法(電気用セルロース紙-第2部:試験方法)》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。
[CSF值]
CSF值根据JIS P8121-2《浆粕-滤水度试验法-第2部:加拿大标准滤水度法(パルプ-ろ水度試験法-第2部:カナダ標準ろ水度法)》(ISO5267-2《Pulps-Determination ofdrainability-Part2:“Canadian Standard”freeness method》)测定。
[拉伸强度降低率]
分隔件的拉伸强度降低率根据下述式(1)计算。
式(1):(X1-X2)/X1×100
X1:20℃、65%RH下调湿30分钟后的拉伸强度
X2:270℃、热处理20分钟后的拉伸强度
对于测定样品的准备和测定方法,利用“JIS C 2300-2《电用纤维素纸-第2部:试验方法(電気用セルロース紙-第2部:試験方法)》8.拉伸强度和伸长率”中规定的方法进行,测定分隔件的纵向的拉伸强度。
测定X1时,将所准备的分隔件的试验片在20℃、65%RH下调湿30分钟后,测定分隔件的拉伸强度。
测定X2时,将所准备的分隔件的试验片装入到预先将库内温度升温到270℃的恒温槽,进行20分钟的热处理后,测定分隔件的拉伸强度。
使用如此得到的X1和X2,如上述式(1)那样求出拉伸强度降低率。
[原纤维化纤维素纤维和原纤维化合成纤维的平均纤维直径]
使用扫描电子显微镜,以1000倍的倍率观察分隔件的表面,对100根的纤维的芯部分测定长度,求出其平均值。
[固体电解电容器的制作工序]
使用实施例、比较例、和现有例的分隔件,制作额定电压6.3V、直径8.0mm×高度7.0mm、和额定电压50V、直径8.0mm×高度10.0mm这两种固体电解电容器。
具体的固体电解电容器的制作方法如以下所述。
进行了蚀刻处理和氧化覆膜形成处理的阳极箔和阴极箔以不会接触的方式借由分隔件卷绕,从而制作电容器元件。将所制作的电容器元件进行再化学转化处理后干燥。
对于额定电压6.3V的固体电解电容器,在电容器元件浸渗导电性高分子的聚合液后,进行加热/聚合,使溶剂干燥,从而形成导电性高分子层。对于额定电压50V的固体电解电容器,在电容器元件浸渗导电性高分子分散液后,进行加热/干燥,从而形成导电性高分子层。接着在规定的壳体装入电容器元件,将开口部封口后,进行老化,得到各固体电解电容器。
[混合电解电容器的制作工序]
使用实施例、比较例、和现有例的分隔件,制作额定电压16V、直径10.0mm×高度10.5mm、和额定电压80V、直径8.0mm×高度10.0mm这两种混合电解电容器。
具体的混合电解电容器的制作方法如以下所述。
进行了蚀刻处理和氧化覆膜形成处理的阳极箔和阴极箔以不会接触的方式借由分隔件卷绕,从而制作电容器元件。将所制作的电容器元件进行再化学转化处理后干燥。
对于额定电压16V的混合电解电容器,在电容器元件浸渗导电性高分子聚合液后,进行加热/聚合,使溶剂干燥,从而形成导电性高分子层。对于额定电压80V的混合电解电容器,在电容器元件浸渗导电性高分子分散液后,进行加热/干燥,从而形成导电性高分子层。接着在上述电容器元件浸渗驱动用电解液,在规定的壳体装入电容器元件,将开口部封口后,进行老化,得到各混合电解电容器。
[初始ESR]
所制作的电容器的ESR在温度20℃、频率100kHz的条件下使用LCR测试仪测定。
[回流焊接后的短路不良率]
对于回流焊接后的短路不良率,首先使用所制作的电容器,进行峰温度设为270℃、超过230℃的时间为30秒的回流焊接1分钟。然后,对电容器施加额定电压,对所产生的短路不良数进行计数。形成短路不良的个数除以电容器的总数、以百分数作为回流焊接后的短路不良率。
[高温负荷试验后的ESR升高率]
对于高温负荷试验后ESR,在150℃加热500小时后,在温度20℃、频率100kHz的条件下使用LCR测试仪测定。
将该高温负荷试验后ESR除以高温负荷试验前的ESR,算出高温负荷试验后的ESR升高率。
[实施例、比较例和现有例]
以下对本发明的实施方式的分隔件的具体的实施例等进行说明。
表1表示各实施例、各比较例和各现有例中使用的合成纤维的一览表。表1表示各合成纤维(合成纤维1~合成纤维6)的纤维材料、平均纤维直径、纤维长。
[表1]
Figure BDA0003795898170000161
[实施例1]
对包含使用黄麻纤维打浆直至CSF值为200ml为止而成的原纤维化纤维素纤维60质量%、和使用合成纤维1打浆直至CSF值为100ml为止而成的原纤维化合成纤维40质量%的原料,利用圆网一层进行抄纸,得到实施例1的分隔件。原纤维化纤维素纤维的平均纤维直径为11.5μm、原纤维化合成纤维的平均纤维直径为13.4μm。
所完成的实施例1的分隔件的厚度为40μm、密度为0.453g/cm3、调湿后的拉伸强度为1020N/m、热处理后的拉伸强度为410N/m、拉伸强度降低率为60%。
[实施例2]
对包含使用以1:1的比率含有竹纤维和马尼拉麻纤维的纤维素纤维打浆直至CSF值为290ml为止而成的原纤维化纤维素纤维70质量%、和使用合成纤维1打浆直至CSF值为50ml为止而成的原纤维化合成纤维30质量%的原料,利用圆网一层进行抄纸,得到实施例2的分隔件。原纤维化纤维素纤维的平均纤维直径为11.8μm、原纤维化合成纤维的平均纤维直径为13.2μm。
所完成的实施例2的分隔件的厚度为25μm、密度为0.545g/cm3、调湿后的拉伸强度为1500N/m、热处理后的拉伸强度为170N/m、拉伸强度降低率为89%。
[实施例3]
对包含使用龙须草纤维打浆直至CSF值为20ml为止而成的原纤维化纤维素纤维30质量%、和使用合成纤维2打浆直至CSF值为110ml为止而成的原纤维化合成纤维70质量%的原料,利用圆网一层进行抄纸,得到实施例3的分隔件。原纤维化纤维素纤维的平均纤维直径为6.3μm、原纤维化合成纤维的平均纤维直径为14.2μm。
所完成的实施例3的分隔件的厚度为50μm、密度为0.260g/cm3、调湿后的拉伸强度为950N/m、热处理后的拉伸强度为160N/m、拉伸强度降低率为83%。
[实施例4]
对包含使用洋麻纤维打浆直至CSF值为240ml为止而成的原纤维化纤维素纤维60质量%、和使用合成纤维3打浆直至CSF值为670ml为止而成的原纤维化合成纤维40质量%的原料,利用圆网一层进行抄纸,得到实施例4的分隔件。原纤维化纤维素纤维的平均纤维直径为11.6μm、原纤维化合成纤维的平均纤维直径为21.4μm。
所完成的实施例4的分隔件的厚度为35μm、密度为0.360g/cm3、调湿后的拉伸强度为940N/m、热处理后的拉伸强度为210N/m、拉伸强度降低率为78%。
[实施例5]
对包含使用以1:1的比率含有洋麻纤维和马尼拉麻纤维的纤维素纤维打浆直至CSF值为0ml为止而成的原纤维化纤维素纤维50质量%、和使用合成纤维4打浆直至CSF值为690ml为止而成的原纤维化合成纤维50质量%的原料,利用圆网两层进行抄纸,得到实施例5的分隔件。原纤维化纤维素纤维的平均纤维直径为6.7μm、原纤维化合成纤维的平均纤维直径为21.7μm。
所完成的实施例5的分隔件的厚度为80μm、密度为0.472g/cm3、调湿后的拉伸强度为2700N/m、热处理后的拉伸强度为1500N/m、拉伸强度降低率为44%。
[实施例6]
对包含使用剑麻纤维打浆直至CSF值为250ml为止而成的原纤维化纤维素纤维40质量%、和使用合成纤维5打浆直至CSF值为130ml为止而成的原纤维化合成纤维60质量%的原料,利用圆网一层进行抄纸,得到实施例6的分隔件。原纤维化纤维素纤维的平均纤维直径为11.1μm、原纤维化合成纤维的平均纤维直径为13.5μm。
所完成的实施例6的分隔件的厚度为40μm、密度为0.304g/cm3、调湿后的拉伸强度为350N/m、热处理后的拉伸强度为290N/m、拉伸强度降低率为17%。
[实施例7]
对包含使用黄麻纤维打浆直至CSF值为50ml为止而成的原纤维化纤维素纤维55质量%、和使用合成纤维5打浆直至CSF值为480ml为止而成的原纤维化合成纤维45质量%的原料,利用圆网一层进行抄纸,得到实施例7的分隔件。原纤维化纤维素纤维的平均纤维直径为8.6μm、原纤维化合成纤维的平均纤维直径为17.0μm。
所完成的实施例7的分隔件的厚度为50μm、密度为0.420g/cm3、调湿后的拉伸强度为810N/m、热处理后的拉伸强度为600N/m、拉伸强度降低率为26%。
[比较例1]
对包含使用剑麻纤维打浆直至CSF值为280ml为止而成的原纤维化纤维素纤维80质量%、和使用合成纤维1打浆直至CSF值为20ml为止而成的原纤维化合成纤维20质量%的原料,利用圆网一层进行抄纸,得到比较例1的分隔件。原纤维化纤维素纤维的平均纤维直径为11.3μm、原纤维化合成纤维的平均纤维直径为12.0μm。
所完成的比较例1的分隔件的厚度为50μm、密度为0.470g/cm3、调湿后的拉伸强度为1820N/m、热处理后的拉伸强度为150N/m、拉伸强度降低率为92%。
[比较例2]
对包含使用洋麻纤维打浆直至CSF值为330ml为止而成的原纤维化纤维素纤维70质量%、和使用合成纤维4打浆直至CSF值为460ml为止而成的原纤维化合成纤维30质量%的原料,利用圆网一层进行抄纸,得到比较例2的分隔件。原纤维化纤维素纤维的平均纤维直径为12.8μm、原纤维化合成纤维的平均纤维直径为19.0μm。
所完成的比较例2的分隔件的厚度为50μm、密度为0.378g/cm3、调湿后的拉伸强度为500N/m、热处理后的拉伸强度为40N/m、拉伸强度降低率为92%。
[比较例3]
对包含使用竹纤维打浆直至CSF值为210ml为止而成的原纤维化纤维素纤维20质量%、和使用合成纤维3打浆直至CSF值为740ml为止而成的原纤维化合成纤维80质量%的原料,利用圆网一层进行抄纸,得到比较例3的分隔件。原纤维化纤维素纤维的平均纤维直径为11.7μm、原纤维化合成纤维的平均纤维直径为22.9μm。
所完成的比较例3的分隔件的厚度为30μm、密度为0.390g/cm3、调湿后的拉伸强度为320N/m、热处理后的拉伸强度为20N/m、拉伸强度降低率为94%。
[比较例4]
对包含使用黄麻纤维打浆直至CSF值为0ml为止而成的原纤维化纤维素纤维70质量%、和使用合成纤维5打浆直至CSF值为360ml为止而成的原纤维化合成纤维30质量%的原料,利用圆网一层进行抄纸,得到比较例4的分隔件。原纤维化纤维素纤维的平均纤维直径为5.3μm、原纤维化合成纤维的平均纤维直径为17.0μm。
所完成的比较例4的分隔件的厚度为60μm、密度为0.460g/cm3、调湿后的拉伸强度为1600N/m、热处理后的拉伸强度为120N/m、拉伸强度降低率为93%。
[比较例5]
对包含使用细茎针茅纤维打浆直至CSF值为120ml为止而成的原纤维化纤维素纤维30质量%、和使用合成纤维6打浆直至CSF值为150ml为止而成的原纤维化合成纤维70质量%的原料,利用圆网一层进行抄纸,得到比较例5的分隔件。原纤维化纤维素纤维的平均纤维直径为9.6μm、原纤维化合成纤维的平均纤维直径为18.0μm。
所完成的比较例5的分隔件的厚度为40μm、密度为0.290g/cm3、调湿后的拉伸强度为530N/m、热处理后的拉伸强度为20N/m、拉伸强度降低率为96%。比较例5的分隔件在热处理后产生皱折。
[现有例1]
参考专利文献1的实施例1中记载的方法制作分隔件、作为现有例1的分隔件。
具体而言,使用涂抹器,将利用双盘磨和MASSCOLLOIDER处理的针叶树浆粕,以含有乙二醇醚系开孔材料和亲水性高分子粘结剂的状态涂布于PET薄膜上,进行干燥,从PET薄膜剥离,由此得到现有例1的分隔件。对于现有例1的分隔件,原纤维化纤维素纤维的平均纤维直径不能计测。
如此得到的现有例1的分隔件的厚度为30μm、密度为0.356g/cm3、调湿后的拉伸强度为2400N/m、热处理后的拉伸强度为130N/m、拉伸强度降低率为95%。
[现有例2]
参考专利文献2的实施例8中记载的方法制作分隔件、作为现有例2的分隔件。
具体而言,对包含使用马尼拉麻纤维打浆直至CSF值为350ml为止而成的原纤维化纤维素纤维45质量%、使用合成纤维1打浆直至CSF值为0ml为止而成的原纤维化合成纤维50质量%、和聚乙烯醇粘结剂纤维5质量%的原料,利用圆网一层进行抄纸,得到现有例2的分隔件。原纤维化纤维素纤维的平均纤维直径为14.1μm、原纤维化合成纤维的平均纤维直径为11.2μm。
所完成的现有例2的分隔件的厚度为50μm、密度为0.470g/cm3、调湿后的拉伸强度为1750N/m、热处理后的拉伸强度为140N/m、拉伸强度降低率为92%。
[现有例3]
对包含由竹纤维组成的CSF值为710ml的非原纤维化纤维素纤维70质量%、和使用合成纤维3打浆直至CSF值为600ml为止而成的原纤维化合成纤维30质量%的原料,利用圆网一层进行抄纸,得到现有例3的分隔件。非原纤维化纤维素纤维的平均纤维直径为12.7μm、原纤维化合成纤维的平均纤维直径为20.9μm。
所完成的现有例3的分隔件的厚度为40μm、密度为0.260g/cm3、调湿后的拉伸强度为320N/m、热处理后的拉伸强度为20N/m、拉伸强度降低率为94%。
[现有例4]
对包含使用黄麻纤维打浆直至CSF值为190ml为止而成的原纤维化纤维素纤维30质量%、和由合成纤维4组成的非原纤维化合成纤维70质量%的原料,利用圆网一层进行抄纸,得到现有例4的分隔件。原纤维化纤维素纤维的平均纤维直径为11.0μm、原纤维化合成纤维的平均纤维直径为23.5μm。
所完成的现有例4的分隔件的厚度为40μm、密度为0.340g/cm3、调湿后的拉伸强度为320N/m、热处理后的拉伸强度为30N/m、拉伸强度降低率为91%。
作为使用上述的各实施例、各比较例和各现有例的分隔件制作的铝电解电容器,制作低电压用的额定电压6.3V的固体电解电容器、和高电压用的额定电压50V的固体电解电容器。另外,作为混合电解电容器,制作低电压用的额定电压16V的电容器、和高电压用的额定电压80V的电容器。需要说明的是,比较例3、现有例3和现有例4的分隔件由于在元件卷制作时分隔件断裂、不能卷绕元件,因此没有测定使用了这些分隔件的电容器的特性。
对于各电容器,测定初始ESR、回流焊接后的短路不良率和高温负荷试验后的ESR升高率。
表2示出各实施例、各比较例和各现有例的分隔件的原料和配混、各分隔件单独的评价结果,表3及表4示出使用了各实施例、各比较例和各现有例的分隔件的导电性高分子电容器的性能评价结果。
[表2]
Figure BDA0003795898170000231
[表3]
Figure BDA0003795898170000241
[表4]
Figure BDA0003795898170000251
以下对各实施例、各比较例和各现有例的分隔件物性、以及使用了各分隔件的导电性高分子电容器的评价结果进行详细说明。需要说明的是,以下的说明中,回流焊接后的短路不良率表示为“短路不良率”、高温负荷试验后的ESR升高率表示为“ESR升高率”。
使用了实施例1~实施例7的分隔件的电容器与使用了各比较例、各现有例的分隔件的电容器相比,短路不良率低、ESR升高率低。认为使用了实施例1~实施例7的分隔件的电容器的短路不良率和ESR升高率低是由于,与各比较例、各现有例相比,拉伸强度降低率低、为17~89%,由于热处理所导致的纤维的分解、熔融等变化得到抑制。由此可知,通过使分隔件的拉伸强度降低率为90%以下,可以改善导电性高分子电容器的耐热性。
实施例1及实施例4~实施例7的分隔件与使用了实施例2及实施例3的分隔件的电容器相比,短路不良率低。认为使用了实施例1及实施例4~实施例7的分隔件的电容器的短路不良率低是由于,拉伸强度降低率低、为17~78%,由于热处理所导致的纤维的分解、熔融等变化得到进一步抑制。由此可知,通过使分隔件的拉伸强度降低率为80%以下,可以进一步改善导电性高分子电容器的耐热性。
另外,实施例1及实施例4~实施例7的分隔件与实施例2及实施例3的分隔件相比,热处理后的拉伸强度也高、为210~1500N/m。也就是说,认为即使分隔件暴露于高温、也可以保持分隔件的遮蔽性。由此可知,通过使分隔件的热处理后的拉伸强度为200N/m以上,可以进一步改善导电性高分子电容器的耐热性。
进而,实施例1及实施例4~实施例7的分隔件含有原纤维化纤维素纤维40~60质量%、含有原纤维化合成纤维40~60质量%。由实施例2及实施例3和实施例1及实施例4~实施例7的结果可知,为了控制原纤维化纤维素纤维和原纤维化合成纤维的互相缠绕的平衡,优选原纤维化纤维素纤维的含量为40~60质量%、原纤维化合成纤维的含量为40~60质量%。
实施例6的分隔件的拉伸强度降低率低、为17%,但是调湿后的拉伸强度降低、为350N/m。因此,虽然可以卷绕元件,但是对于改善生产率而言强度低。另一方面,实施例7的分隔件的拉伸强度降低率为26%、调湿后的拉伸强度为810N/m,与实施例6相比调湿后的拉伸强度高。由此认为,为了不仅得到对于元件的卷绕而言充分的拉伸强度、还得到对于改善生产率而言必要的拉伸强度,优选拉伸强度降低率的上限设为20%。
比较例1的分隔件的厚度、密度和调湿后的拉伸强度的水平与实施例的分隔件相同,但是拉伸强度降低率高、为92%,使用了比较例1的分隔件的电容器与各实施例相比,初始ESR、短路不良率和ESR升高率升高。认为短路不良率和ESR升高率高是由于,拉伸强度降低率高、为92%,进而热处理后的拉伸强度也低、为150N/m,由此由于高温暴露而纤维产生过度的变化。认为比较例1的分隔件由于原纤维化合成纤维的平均纤维直径细、为12.0μm,因此由于原纤维化纤维素纤维和原纤维化合成纤维的互相缠绕的平衡差,而拉伸强度降低率和热处理后的拉伸强度降低。另外认为,由于原纤维化合成纤维的平均纤维直径细,微细的纤维增多,初始ESR升高。进而,比较例1的分隔件的原纤维化合成纤维的含量低、为20质量%。因此认为,导电性高分子的浸渗性容易变差,成为初始ESR降低的一个原因。
由以上可知,通过使原纤维化合成纤维的平均纤维直径为13μm以上,与原纤维化纤维素纤维的互相缠绕的平衡变得良好,可以提高高温暴露时的耐热性。另外可知,通过使原纤维化合成纤维的含量为30质量%以上、即、原纤维化纤维素纤维的含量为70质量%以下,容易进一步控制两纤维的缠绕,提高调湿后的拉伸强度,并且容易降低形成电容器时的ESR。
比较例3的分隔件的厚度、密度的水平与实施例的分隔件相同,但是拉伸强度降低率高、为94%,热处理后的拉伸强度也降低、为20N/m。比较例3的分隔件由于原纤维化合成纤维的平均纤维直径粗、为22.9μm,因此与纤维素纤维的缠绕不充分,分隔件中的纤维的分布变得不均匀。因此认为暴露于高温时的稳定性降低。另外,比较例3的分隔件的调湿后的拉伸强度低、为320N/m,元件卷绕时分隔件断裂、不能卷绕元件。认为调湿后的拉伸强度低除了原纤维化纤维素纤维与原纤维化合成纤维的互相缠绕不充分之外,原纤维化合成纤维的配混比率多、为80质量%也是一个理由。
由以上可知,通过使原纤维化合成纤维的平均纤维直径为22μm以下,与原纤维化纤维素纤维的互相缠绕的平衡变得良好,可以提高高温暴露时的耐热性。另外可知,通过使原纤维化合成纤维的含量为70质量%以下、即、原纤维化纤维素纤维的含量为30质量%以上,容易进一步控制两纤维的缠绕,提高调湿后的拉伸强度,并且容易降低形成电容器时的ESR。
比较例2的分隔件的厚度、密度的水平与实施例的分隔件相同,但是拉伸强度降低率高、为92%,热处理后的拉伸强度也低、为40N/m。使用了比较例2的分隔件的电容器与各实施例相比,初始ESR为相同水平,但是短路不良率和ESR升高率升高。认为短路不良率和ESR升高率高是由于,拉伸强度降低率高、为92%,另外热处理后的拉伸强度也低、为40N/m,因此由于高温暴露而纤维产生热分解、熔融等过度的变化。认为拉伸强度降低率、热处理后的拉伸强度差是由于,与实施例相比,原纤维化纤维素纤维的平均纤维直径粗、为12.8μm,原纤维化纤维素纤维与原纤维化合成纤维的互相缠绕的平衡差。另外,虽然可以卷绕元件,但是若与实施例相比则调湿后的拉伸强度低、为500N/m。
由以上可知,通过使原纤维化纤维素纤维的平均纤维直径为12μm以下,与原纤维化合成纤维的互相缠绕的平衡变得良好,可以提高调湿后的拉伸强度和高温暴露时的耐热性。
比较例4的分隔件的厚度、密度的水平与实施例的分隔件相同,但是拉伸强度降低率高、为93%,热处理后的拉伸强度也低、为120N/m。使用了比较例4的分隔件的电容器与各实施例相比,初始ESR、短路不良率和ESR升高率升高。认为短路不良率和ESR升高率高是由于,拉伸强度降低率高、为91%,另外热处理后的拉伸强度也降低、为120N/m,因此由于高温暴露而纤维产生过度的变化。认为比较例4的分隔件由于与实施例相比原纤维化纤维素纤维的平均纤维直径细、为5.3μm,原纤维化纤维素纤维与原纤维化合成纤维的互相缠绕的平衡差,由此拉伸强度降低率和热处理后的拉伸强度降低。另外认为,由于原纤维化纤维素纤维的平均纤维直径细,而微细的纤维增多、初始ESR升高。
由以上可知,通过使原纤维化纤维素纤维的平均纤维直径为6μm以上,与原纤维化合成纤维的互相缠绕的平衡变得良好,可以提高高温暴露时的耐热性。进而,容易降低形成电容器时的ESR。
比较例5的分隔件的厚度、密度和调湿后的拉伸强度的水平与实施例的分隔件相同,但是作为原纤维化合成纤维,含有原纤维化丙烯酸类纤维。使用了比较例5的分隔件的电容器与各实施例相比,短路不良率和ESR升高率高。认为短路不良率和ESR升高率高是由于,作为原纤维化合成纤维含有高温下的稳定性低的丙烯酸类纤维。因此认为,拉伸强度降低率高、为96%,热处理后的分隔件产生皱折。
由以上可知,作为原纤维化合成纤维,需要含有作为全芳香族聚酰胺纤维的芳族聚酰胺纤维或作为全芳香族聚酯纤维的聚芳酯纤维。
现有例1的分隔件的厚度、密度和调湿后的拉伸强度的水平与实施例相同,但是使用了现有例1的分隔件的电容器的初始ESR高、短路不良率和ESR升高率高。认为短路不良率和ESR升高率高是由于,仅由原纤维化纤维素纤维构成、不能抑制纤维的热分解。进而认为使用了现有例1的分隔件的电容器的初始ESR高是由于,现有例1的分隔件为仅由原纤维化纤维素纤维组成的分隔件,被打浆至不能计测平均纤维直径的程度。
由此可知,对于仅由原纤维化纤维素纤维组成的分隔件而言,不能改善导电性高分子电容器的耐热性,通过含有原纤维化纤维素纤维和原纤维化合成纤维,可以改善导电性高分子电容器的耐热性。
现有例2的分隔件的厚度、密度和调湿后的拉伸强度的水平与实施例相同,但是使用了现有例2的分隔件的电容器的短路不良率和ESR升高率高。认为使用了现有例2的分隔件的电容器的短路不良率和ESR升高率高是由于,含有聚乙烯醇粘结剂。聚乙烯醇这种粘结剂纤维与主体纤维相比有可能在低温度下融解、分解。因此使用了粘结剂纤维的分隔件难以抑制纤维的热分解、熔融等变化。由此可知,分隔件中不含有粘结剂纤维为宜。
另外,现有例2的分隔件作为原纤维化纤维素纤维仅含有马尼拉麻纤维,平均纤维直径大于实施例。马尼拉麻纤维由于纤维长度长,若单独使用则与原纤维化合成纤维合在一起时,纤维的分布容易变得不均匀。由现有例2和实施例2及实施例5的结果可知,使用马尼拉麻纤维的情况下,通过与纤维直径细的纤维合在一起,即使与原纤维化合成纤维合在一起,纤维的分布也变得均匀,得到耐热性提高了的分隔件。
现有例3及现有例4的分隔件的厚度、密度的水平与实施例相同,但是调湿后的拉伸强度低、元件卷绕时分隔件断裂、不能卷绕元件。认为调湿后的拉伸强度低是由于,现有例3及现有例4的分隔件包含非原纤维化纤维和原纤维化纤维。认为非原纤维化纤维由于不产生原纤维,难以与原纤维化纤维缠绕,调湿后的拉伸强度降低。进而认为,非原纤维化纤维由于平均纤维直径也比实施例粗,因此与原纤维化纤维相比难以缠绕。
由现有例3、现有例4和各实施例的比较可知,分隔件包含原纤维化纤维素纤维和原纤维化合成纤维为宜。
如以上说明那样,根据本实施方式例,可以提供具备对于长时间的高温暴露、短时间的急剧的高温暴露的稳定性的、包含原纤维化纤维素纤维和原纤维化合成纤维的铝电解电容器用分隔件。另外,通过使用该分隔件,可以提供即使高温暴露后短路不良率也低、抑制ESR的增大的铝电解电容器。

Claims (7)

1.一种铝电解电容器用分隔件,其特征在于,其为夹设于一对电极之间、具有导电性高分子作为阴极材料的铝电解电容器中使用的分隔件,所述分隔件包含原纤维化纤维素纤维和原纤维化合成纤维,使用20℃、65%RH下调湿30分钟后的拉伸强度和270℃、热处理20分钟后的拉伸强度通过下述式(1)表示的拉伸强度降低率为10~90%,
式(1):(X1-X2)/X1×100
X1:20℃、65%RH下调湿30分钟后的拉伸强度
X2:270℃、热处理20分钟后的拉伸强度。
2.根据权利要求1所述的铝电解电容器用分隔件,其特征在于,所述拉伸强度降低率为20~80%。
3.根据权利要求1或权利要求2中任一项所述的铝电解电容器用分隔件,其特征在于,所述分隔件的270℃、热处理20分钟后的拉伸强度为160~1600N/m。
4.根据权利要求1所述的铝电解电容器用分隔件,其特征在于,所述分隔件含有平均纤维直径为6~12μm的纤维作为所述原纤维化纤维素纤维。
5.根据权利要求1所述的铝电解电容器用分隔件,其特征在于,所述分隔件含有全芳香族聚酰胺、全芳香族聚酯中的至少一种的纤维作为所述原纤维化合成纤维。
6.根据权利要求1所述的铝电解电容器用分隔件,其特征在于,所述分隔件含有平均纤维直径为13~22μm的纤维作为所述原纤维化合成纤维。
7.一种铝电解电容器,其特征在于,其使用了权利要求1~权利要求6中任一项所述的铝电解电容器用分隔件。
CN202180014505.1A 2020-02-21 2021-01-26 铝电解电容器用分隔件及铝电解电容器 Active CN115136266B (zh)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2020028871 2020-02-21
JP2020-028871 2020-02-21
PCT/JP2021/002664 WO2021166570A1 (ja) 2020-02-21 2021-01-26 アルミニウム電解コンデンサ用セパレータ及びアルミニウム電解コンデンサ

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN115136266A true CN115136266A (zh) 2022-09-30
CN115136266B CN115136266B (zh) 2024-01-05

Family

ID=77390936

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202180014505.1A Active CN115136266B (zh) 2020-02-21 2021-01-26 铝电解电容器用分隔件及铝电解电容器

Country Status (7)

Country Link
US (1) US20230115245A1 (zh)
EP (1) EP4109478A1 (zh)
JP (1) JP7554812B2 (zh)
KR (1) KR20220137914A (zh)
CN (1) CN115136266B (zh)
TW (1) TW202137253A (zh)
WO (1) WO2021166570A1 (zh)

Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1942983A (zh) * 2004-04-16 2007-04-04 三菱制纸株式会社 电化学元件用隔膜
JP2010062312A (ja) * 2008-09-03 2010-03-18 Nippon Kodoshi Corp 固体電解コンデンサ
JP2010238640A (ja) * 2009-03-31 2010-10-21 Tomoegawa Paper Co Ltd 蓄電デバイス用セパレータ
JP2012104737A (ja) * 2010-11-12 2012-05-31 Nippon Kodoshi Corp セパレータ及び該セパレータを用いた固体電解コンデンサ
JP2013207250A (ja) * 2012-03-29 2013-10-07 Nippon Kodoshi Corp アルミ電解コンデンサ用セパレータ及びアルミ電解コンデンサ
CN107210132A (zh) * 2015-01-16 2017-09-26 日本高度纸工业株式会社 分隔件和铝电解电容器
CN108028132A (zh) * 2015-09-17 2018-05-11 日本高度纸工业株式会社 电化学元件用分隔件和电化学元件
JP6411620B1 (ja) * 2017-12-01 2018-10-24 ニッポン高度紙工業株式会社 固体電解コンデンサ又はハイブリッド電解コンデンサ用セパレータ及び固体電解コンデンサ又はハイブリッド電解コンデンサ。
CN109328408A (zh) * 2016-06-27 2019-02-12 日本高度纸工业株式会社 电化学元件用分隔件和电化学元件、汽车、电子设备
JP2019176073A (ja) * 2018-03-29 2019-10-10 ニッポン高度紙工業株式会社 固体電解コンデンサ又はハイブリッド電解コンデンサ用セパレータ及び固体電解コンデンサ又はハイブリッド電解コンデンサ。

Family Cites Families (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2001093350A1 (fr) * 2000-05-29 2001-12-06 Mitsubishi Paper Mills Limited Separateur pour dispositif electrochimique, procede de production de ce dernier et dispositif electrochimique
JP2005101432A (ja) 2003-09-26 2005-04-14 Sanyo Electric Co Ltd 光起電力装置
JP4739186B2 (ja) * 2004-03-12 2011-08-03 三菱製紙株式会社 耐熱性不織布
KR20050101432A (ko) 2004-04-19 2005-10-24 삼성에스디아이 주식회사 플라즈마 디스플레이 패널의 제조방법
JP4787473B2 (ja) * 2004-06-18 2011-10-05 ニッポン高度紙工業株式会社 アルカリ電池用セパレータ紙及びアルカリ電池
JP4648841B2 (ja) 2005-02-01 2011-03-09 三菱製紙株式会社 電子部品用セパレータ
JP2009267232A (ja) * 2008-04-28 2009-11-12 Shin Etsu Polymer Co Ltd コンデンサ及びその製造方法
JP2010087112A (ja) * 2008-09-30 2010-04-15 Mitsubishi Paper Mills Ltd セパレータ及びそれを具備してなる固体電解コンデンサ
JP2014067953A (ja) * 2012-09-27 2014-04-17 Mitsubishi Paper Mills Ltd キャパシタ用セパレータ及びそれを用いてなるキャパシタ
JP2014072361A (ja) 2012-09-28 2014-04-21 Asahi Kasei Fibers Corp 電解コンデンサ用セパレータ
JP6349021B1 (ja) * 2016-10-17 2018-06-27 三菱製紙株式会社 電気化学素子用セパレータ及びそれを含む電気化学素子
JP6305497B1 (ja) * 2016-11-18 2018-04-04 ニッポン高度紙工業株式会社 アルミニウム電解コンデンサ用セパレータ及びアルミニウム電解コンデンサ
JP6311904B2 (ja) 2017-03-14 2018-04-18 特種東海製紙株式会社 微多孔膜及びその製造方法、並びに、電気化学素子
JP6338759B1 (ja) * 2017-11-21 2018-06-06 ニッポン高度紙工業株式会社 電気化学素子用セパレータ及び電気化学素子

Patent Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1942983A (zh) * 2004-04-16 2007-04-04 三菱制纸株式会社 电化学元件用隔膜
JP2010062312A (ja) * 2008-09-03 2010-03-18 Nippon Kodoshi Corp 固体電解コンデンサ
JP2010238640A (ja) * 2009-03-31 2010-10-21 Tomoegawa Paper Co Ltd 蓄電デバイス用セパレータ
JP2012104737A (ja) * 2010-11-12 2012-05-31 Nippon Kodoshi Corp セパレータ及び該セパレータを用いた固体電解コンデンサ
JP2013207250A (ja) * 2012-03-29 2013-10-07 Nippon Kodoshi Corp アルミ電解コンデンサ用セパレータ及びアルミ電解コンデンサ
CN107210132A (zh) * 2015-01-16 2017-09-26 日本高度纸工业株式会社 分隔件和铝电解电容器
CN108028132A (zh) * 2015-09-17 2018-05-11 日本高度纸工业株式会社 电化学元件用分隔件和电化学元件
CN109328408A (zh) * 2016-06-27 2019-02-12 日本高度纸工业株式会社 电化学元件用分隔件和电化学元件、汽车、电子设备
JP6411620B1 (ja) * 2017-12-01 2018-10-24 ニッポン高度紙工業株式会社 固体電解コンデンサ又はハイブリッド電解コンデンサ用セパレータ及び固体電解コンデンサ又はハイブリッド電解コンデンサ。
JP2019176073A (ja) * 2018-03-29 2019-10-10 ニッポン高度紙工業株式会社 固体電解コンデンサ又はハイブリッド電解コンデンサ用セパレータ及び固体電解コンデンサ又はハイブリッド電解コンデンサ。

Also Published As

Publication number Publication date
KR20220137914A (ko) 2022-10-12
JP7554812B2 (ja) 2024-09-20
EP4109478A1 (en) 2022-12-28
US20230115245A1 (en) 2023-04-13
CN115136266B (zh) 2024-01-05
WO2021166570A1 (ja) 2021-08-26
JPWO2021166570A1 (zh) 2021-08-26
TW202137253A (zh) 2021-10-01

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6674956B2 (ja) 電気化学素子用セパレータおよび電気化学素子
US11063319B2 (en) Separator for electrochemical element and electrochemical element
TWI745480B (zh) 鋁電解電容器用隔膜以及鋁電解電容器
TWI778238B (zh) 鋁電解電容器用隔膜及使用該隔膜的鋁電解電容器
JP4794914B2 (ja) 電解コンデンサ
JP6411620B1 (ja) 固体電解コンデンサ又はハイブリッド電解コンデンサ用セパレータ及び固体電解コンデンサ又はハイブリッド電解コンデンサ。
CN115136266B (zh) 铝电解电容器用分隔件及铝电解电容器
JP2020088024A (ja) 固体電解コンデンサ又はハイブリッド電解コンデンサ用セパレータ及びそれを用いてなる固体電解コンデンサ又はハイブリッド電解コンデンサ
JP2024122009A (ja) 固体電解コンデンサ又はハイブリッド電解コンデンサ用セパレータ及び固体電解コンデンサ又はハイブリッド電解コンデンサ
CN113228212B (zh) 铝电解电容器用分隔件及铝电解电容器
JP2022035309A (ja) アルミニウム電解コンデンサ用セパレータ及びアルミニウム電解コンデンサ
JP2020053425A (ja) 固体電解コンデンサ又はハイブリッド電解コンデンサ用セパレータ及びそれを用いてなる固体電解コンデンサ又はハイブリッド電解コンデンサ
WO2020137675A1 (ja) アルミニウム電解コンデンサ用セパレータ及びアルミニウム電解コンデンサ
JP2024122008A (ja) 固体電解コンデンサ又はハイブリッド電解コンデンサ用セパレータ及び固体電解コンデンサ又はハイブリッド電解コンデンサ
JP2020088049A (ja) 固体電解コンデンサ又はハイブリッド電解コンデンサ用セパレータ及びそれを用いてなる固体電解コンデンサ又はハイブリッド電解コンデンサ

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