CN116235265A - 电解电容器及电解电容器的制造方法 - Google Patents

电解电容器及电解电容器的制造方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种改善了包含碳层的阴极体与引出端子的连接性的电解电容器及所述电解电容器的制造方法。电解电容器1包括：阳极体2，在表面形成有电介质氧化皮膜5；阴极体3，具有阴极箔31及形成于所述阴极箔31的碳层32；电解液6，介于阳极体2与阴极体3之间；以及各极的引出端子7，与阳极体2及阴极体3冷压接。阴极体3的碳层32的表面的最大静止摩擦系数为0.6以上。

Description

电解电容器及电解电容器的制造方法
技术领域
本发明涉及一种电解电容器及电解电容器的制造方法。
背景技术
电解电容器包括如钽或铝等那样的阀作用金属作为阳极箔及阴极箔。阳极箔通过将阀作用金属制成烧结体或蚀刻箔等形状而扩面化，且在扩面化的表面具有电介质氧化皮膜层。电解液介于阳极箔与阴极箔之间。电解液与阳极箔的凹凸面密接，作为真正的阴极发挥功能。所述电解电容器通过电介质氧化皮膜层的介电极化作用而获得阳极侧电容。
电解电容器可被视为在阳极侧及阴极侧显现出电容的串联电容器。因此，为了效率良好地利用阳极侧电容，阴极侧电容也非常重要。阴极箔也通过蚀刻处理而使表面积增大，但就阴极箔的厚度的观点而言，阴极箔的扩面化也有限度。
因此，提出有在阴极箔形成氮化钛等金属氮化物的皮膜的电解电容器(参照专利文献1)。在氮气环境下，通过作为离子镀敷(ion plating)法的一种的真空电弧蒸镀法而使钛蒸发，在阴极箔的表面堆积氮化钛。金属氮化物为惰性，难以形成自然氧化皮膜。另外，蒸镀皮膜形成微细的凹凸，阴极的表面积扩大。然而，金属氮化物的蒸镀工艺复杂，导致电解电容器的成本高。
因此，本发明者等考量在阴极箔上形成碳层。碳层位于阴极体的最外表面。所述电解电容器的阴极侧电容通过形成在极化电极与电解质的边界面的电双层(electricdouble layer)的蓄电作用来显现。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本专利特开平4-61109号公报
发明内容
发明所要解决的问题
从电解电容器引出引出端子，经由所述引出端子将电解电容器与电路电性连接。引出端子例如是包含铝制的平坦部的接头形状。平坦部通过各种连接方法与电容器元件的阳极体及阴极体的各极分别连接，引出端子从电解电容器主体引出。
作为引出端子与阳极体或阴极体的连接方法，已知有冷压接。冷压接是将阳极体或阴极体与引出端子的平坦部重合，在非加热状态下，将阳极体或阴极体与引出端子的平坦部沿层叠方向加压。由此，可谓阳极体或阴极体与引出端子的平坦部在相互之间引起原子结合。
通过所述冷压接，确认到若将在阴极箔上形成碳层而成的阴极体与引出端子连接，则与将未形成有碳层的阴极体与引出端子冷压接的情况相比，连接性差。即，确认到阴极体与引出端子的物理性连接强度变低，另外阴极体与引出端子之间的电阻变高。
本发明是为解决所述课题而提出，其目的在于提供一种改善了包含碳层的阴极体与引出端子的连接性的电解电容器及所述电解电容器的制造方法。
解决问题的技术手段
为解决所述课题，实施方式的电解电容器的特征在于包括：阳极体，在表面形成有电介质层；阴极体，具有阴极箔及形成于所述阴极箔的碳层；电解质，介于所述阳极体与所述阴极体之间；以及各极的引出端子，与所述阳极体及所述阴极体冷压接，且所述阴极体的所述碳层的表面的最大静止摩擦系数为0.6以上。
另外，为解决所述课题，实施方式的电解电容器的制造方法使表面形成有电介质层的阳极体与阴极体夹着电解质而相向，所述电解电容器的制造方法的特征在于包括：冷压接工序，将引出端子冷压接于所述阴极体，所述阴极体在阴极箔上形成有表面的最大静止摩擦系数为0.6以上的碳层。
在引出端子与阴极体冷压接时，阴极体的阴极箔由于是铝箔等金属制，因此富有延伸性，容易通过按压而被拉伸。另一方面，与阴极箔相比，碳层本就缺乏延伸性，但若进而最大静止摩擦系数达到0.6以上，则碳层会卡于按压构件，在冷压接时，越来越无法追随阴极箔的延伸。如此，碳层容易产生大量裂纹，阴极箔从裂纹中露出。因此，可经由碳层的裂纹将引出端子的平坦部与阴极箔的表面压接，从而改善引出端子与阴极体的连接性。
另外，若碳层表面的摩擦力低，则在冷压接时按压构件表面与碳层表面会滑动。在冷压接时，在碳层及阴极箔产生与按压构件接触而受到压力的按压区域，但在所述按压区域中的外侧范围，通过按压构件表面与碳层表面滑动，欲向按压区域的外侧移动的力起作用。因此，按压区域中的外侧范围不会随着按压而变薄，按压区域容易成为外侧范围与其他中心区域的厚度急剧变化的形状。所述形状中，厚度急剧变化的部分的应力容易集中，阴极体与引出端子的连接有可能不充分。但是，若将碳层表面的最大静止摩擦系数设为0.6以上，则按压构件不会在碳层表面的表面滑动，碳层及阴极箔的按压区域整个区域随着按压而变薄。因此，成为应力难以集中的结构，可提高阴极体与引出端子的连接力。
所述碳层也可相对于所述碳层中的全部碳原材料的合计量，以包含不添加在内的18wt％以下的比例包含石墨。石墨具有滑动性能，因此若将石墨的含量设为不添加或18wt％以下，则可使碳层的表面的最大静止摩擦系数增大至0.6以上。再者，所述碳层也可包含球状碳作为所述碳原材料。
在所述冷压接工序中，将所述阴极体与所述引出端子重叠并利用按压构件进行按压，所述按压构件可具有平坦面以及与所述平坦面所成的角度倾斜成120度以上的侧面。另外，也可在所述阴极体与所述引出端子的边界面具有冷压接区域，所述冷压接区域具有平坦面以及与所述平坦面所成的角度为120度以上的倾斜面。
若利用侧面倾斜成120度以上的按压构件来按压阴极体与引出端子，则阴极体难以被剪切，阴极体与引出端子的连接性得到改善。另外，冷压接区域具有平坦面以及120度以上的倾斜面而区域变广，接合面积变大，因此阴极体与引出端子的连接性得到改善。
发明的效果
根据本发明，包含碳层的阴极体与引出端子的连接性得到改善。
附图说明
图1是电解电容器的模型图。
图2是表示阴极体的剖面的示意图。
图3是表示使用冷压接的连接工序的示意图。
图4是表示利用具有120度倾斜角的侧面的梯形形状的按压构件进行冷压接时的、各最大静止摩擦系数的连接强度的曲线图。
图5是表示利用具有120度倾斜角的侧面的梯形形状的按压构件进行冷压接时的、各最大静止摩擦系数的接触电阻的曲线图。
图6是表示利用具有150度倾斜角的侧面的梯形形状的按压构件进行冷压接时的、各最大静止摩擦系数的连接强度的曲线图。
图7是表示利用具有150度倾斜角的侧面的梯形形状的按压构件进行冷压接时的、各最大静止摩擦系数的接触电阻的曲线图。
具体实施方式
对本发明的实施形态的电极体及将所述电极体用于阴极的电解电容器进行说明。在本实施形态中，例示具有电解液的卷绕型的电解电容器来进行说明，但并不限定于此。如电解液、导电性聚合物等固体电解质层、凝胶电解质、或者对固体电解质层及凝胶电解质并用电解液的电解质那样，可应用于具有各种电解质的电解电容器的任一种中，另外，例如也可应用于层叠型的电解电容器中。
(电解电容器概要)
图1是本实施方式的电解电容器的模型图。所述电解电容器1是进行与静电电容对应的电荷的蓄电及放电的被动元件。所述电解电容器1包括：表面形成有电介质氧化皮膜5的阳极体2、在阴极箔31的表面形成碳层32而成的阴极体3、以及隔板4。再者，碳层32形成在阴极箔31的两面。另外，阳极体2与阴极体3为带状，隔着隔板4相向配置，带长度方向呈螺旋状地卷绕。
在阳极体2与阴极体3之间充满电解液6。电解液6与阳极体2的电介质氧化皮膜5密接，另外与阴极体3的碳层32密接。所述电解电容器1通过在阴极体3的碳层32与电解液6的界面产生的电双层作用而产生阴极侧电容，另外，在阳极体2产生由介电极化作用产生的阳极侧电容。
图2是阴极体3的剖面图。如图2所示，在阴极体3，通过冷压接而电性连接及机械性连接有引出端子7。在阳极体2也同样地通过冷压接而电性连接及机械性连接有另一引出端子7。通过所述引出端子7，电解电容器1被安装于电气电路或电子电路。
引出端子7是包括平坦部71的金属构件，例如为铝制，具有平板形状或扁线形状。以平坦部71与阴极体3的单面进行面接触的方式，使引出端子7的一端侧与阴极体3接触。另外，以与阴极体3的带长边正交的方式，使引出端子7从阴极体3突出。然后，通过冷压接将引出端子7与阴极体3连接。阳极体2与另一引出端子7的连接方法也同样。再者，引出端子7只要包括平坦部71即可，也可通过压制加工将圆棒部的其中一端部压溃而形成平坦部71，并通过电弧焊接等将金属线连接于圆棒部的另一端部。
(阴极体)
阴极体3具有阴极箔31与碳层32的层叠结构。阴极箔31成为集电体，优选为在其表面形成有扩面层。碳层32含有碳原材料作为主要材料。通过所述碳层32与扩面层密接，而形成阴极箔31与碳层32的层叠结构。碳层32位于阴极体3的最外表面。
阴极箔31是以阀作用金属为材料的长条的箔体。阀作用金属为铝、钽、铌、钛、铪、锆、锌、钨、铋及锑等。纯度理想为大致99％以上，也可含有硅、铁、铜、镁、锌等杂质。作为阴极箔31，例如可使用由日本工业标准(Japanese Industrial Standard，JIS)规格H0001所规定的调质符号为H的铝材、所谓的H材；由JIS规格H0001所规定的调质符号为O的铝材、所谓的O材。若使用包含H材的刚性高的金属箔，则可抑制由压制加工所致的阴极箔31的变形。
所述阴极箔31对将阀作用金属延伸而成的金属箔实施了扩面处理。扩面层是通过电解蚀刻或化学蚀刻、喷砂等而形成，或者是通过在金属箔蒸镀或烧结金属粒子等而形成。作为电解蚀刻，可列举直流蚀刻或交流蚀刻等方法。另外，在化学蚀刻中，将金属箔浸渍于酸溶液或碱溶液中。所形成的扩面层是具有从箔表面向箔芯部刻入的隧道状的蚀刻坑或海绵状的蚀刻坑的层区域。再者，蚀刻坑也可以贯通阴极箔31的方式形成。
在扩面层，也可有意或自然地形成有氧化皮膜。自然氧化皮膜是通过阴极箔31与空气中的氧反应而形成，化学皮膜是通过在己二酸或硼酸等水溶液等卤素离子不存在的溶液中施加电压的化学转化处理而有意地形成的氧化皮膜。在金属箔例如为铝箔的情况下，利用所述方法得到的氧化皮膜是扩面层氧化而成的氧化铝。
碳层32含有产生电双层作用的碳原材料作为主要材料。所述碳层32的表面以最大静止摩擦系数为0.6以上的方式进行调整。通过将碳层32的表面的最大静止摩擦系数设为0.6以上，具有碳层32的阴极体3与引出端子7的连接性得到改善。接下来的机制为推测，并不限定于所述机制，但基于以下理由而认为具有碳层32的阴极体3与引出端子7的连接性将得到改善。
即，在引出端子7与阴极体3通过冷压接来加压时，阴极体3的阴极箔31由于是铝箔等金属制，因此富有延伸性，容易通过按压而被拉伸。另一方面，与阴极箔31相比，碳层32本就缺乏延伸性，但若进而最大静止摩擦系数达到0.6以上，则碳层32会卡于按压构件，在冷压接时，越来越无法追随阴极箔31的延伸。如此，碳层32产生大量裂纹，阴极箔31从碳层32的裂纹中露出。因此，可经由碳层32的裂纹将引出端子7的平坦部71与阴极箔31的表面进行接合，从而改善引出端子7与阴极体3的连接性。如此，为了使碳层32的表面容易卡于引出端子7，以碳层32的表面的最大静止摩擦系数达到0.6以上的方式调整碳层32。
另外，若碳层32的表面的摩擦力低，则在冷压接时按压构件表面与碳层32的表面会滑动。在冷压接时，在碳层32及阴极箔31产生与按压构件接触而受到压力的按压区域，但在所述按压区域中的外侧范围，通过按压构件表面与碳层32的表面滑动，欲向按压区域的外侧移动的力起作用。因此，按压区域中的外侧范围不会随着按压而变薄，按压区域容易成为外侧范围与其他中心区域的厚度急剧变化的形状。所述形状中，厚度急剧变化的部分的应力容易集中，阴极体3与引出端子7的连接有可能不充分。但是，若将碳层32的表面的最大静止摩擦系数设为0.6以上，则按压构件不会在碳层32的表面滑动，碳层32及阴极箔31的按压区域整个区域随着按压而变薄。因此，成为应力难以集中的结构，可提高阴极体3与引出端子7的连接力。
碳层32中含有的碳原材料为纤维状碳、碳粉末、或这些的混合。也可为实施了活化处理或形成孔的开口处理等多孔质化处理的纤维状碳或碳粉末。纤维状碳为碳纳米管、碳纳米纤维等。碳纳米管可为石墨烯片为一层的单层碳纳米管，也可为两层以上的石墨烯片呈同轴状卷曲、管壁呈多层的多层碳纳米管(多壁碳纳米管(multi-wall carbannanotubes，MWCNT))。碳粉末是以源自椰壳等天然植物组织、苯酚等合成树脂、煤炭、焦炭、沥青等化石燃料的粉末为原料的活性碳、科琴黑(ketjen black)、乙炔黑(acetyleneblack)、槽黑(channel black)等碳黑、碳纳米角、无定形碳、介孔碳等。在使用电解液6作为电解质的电解电容器1中，碳原材料优选为表现出电双层作用的碳原材料。
作为碳原材料，特别优选为球状碳。优选为在碳层32中包含一种或两种以上的球状碳作为碳原材料。球状碳的粒径小，且容易进入形成于阴极箔31的扩面层的更深部，碳层32与阴极箔31密接。作为球状碳，例如可列举碳黑。作为碳黑，可列举科琴黑、乙炔黑、槽黑及热碳黑(thermal black)等，优选为一次粒径平均为100nm以下，另外优选为根据布厄特(Brunauer-Emmett-Teller，BET)理论计算的比表面积(以下称为BET比表面积)为200m2/g以下。BET比表面积为200m2/g以下的碳黑例如为乙炔黑。
作为碳原材料，也可将石墨与其他碳原材料一起加入至碳层32中。作为与石墨一起加入的其他碳原材料，优选为球状碳。作为石墨，优选为鳞片状或鳞状，且短径与长径的纵横尺寸比为1：5～1：100的范围。在将含有所述组合的碳原材料的碳层32层叠于阴极箔31的情况下，球状碳容易通过石墨而擦入扩面层的细孔。石墨容易沿着扩面层的凹凸面变形，容易堆积于凹凸面上。然后，石墨成为按压盖，压住擦入细孔的球状碳。因此，碳层32与阴极箔31的密接性及固着性进一步提高。
此处，石墨的滑动性能高，因此可通过调整石墨的含量来调整碳层32的表面的最大静止摩擦系数。相对于碳层32，石墨设为未添加，或者相对于碳层32中含有的全部碳原材料的合计量，设为至少18wt％以下的含量。由此，碳层32的表面的最大静止摩擦系数变为0.6以上。
此种阴极体3通过阴极体制作工序来制作。在阴极体制作工序中，只要制作含有碳层32的材料的浆料，另外，预先在阴极箔31形成扩面层，在扩面层涂布浆料进行干燥及压制即可。关于碳层32，使碳原材料分散在溶剂中，加入粘合剂，制作浆料。在制作所述浆料前，也可通过利用珠磨机或球磨机等粉碎手段进行粉碎来预先调整碳原材料的平均粒径。溶剂为甲醇、乙醇或2-丙醇等醇、烃系溶剂、芳香族系溶剂、N-甲基-2-吡咯烷酮(N-methyl-2-pyrrolidone，NMP)或N,N-二甲基甲酰胺(N,N-dimethyl formamide，DMF)等酰胺系溶剂、水及这些的混合物等。作为分散方法，使用混合器、喷射混合(喷流混合)、或超离心处理、其他超声波处理等。在分散工序中，将混合溶液中的石墨、球状碳与粘合剂细分化及均匀化，分散于溶液中。作为粘合剂，例如可列举苯乙烯丁二烯橡胶、聚偏二氟乙烯、或聚四氟乙烯。
浆料通过浆料浇铸法、刮刀法或喷雾法等涂布于阴极箔31。涂布后通过干燥使溶剂挥发。或者，将碳层32抄纸成型为片状而载置于阴极箔31。抄纸成型片是使碳层32中含有的碳原材料分散在分散溶剂中，根据需要加入粘合剂后，在减压过滤及干燥之后，将堆积物从滤纸剥离来制作。
除此之外，作为碳层32在阴极箔31上的形成方法，可列举真空蒸镀、溅射法、离子镀、化学气相沉积(chemical vapor deposition，CVD)法、电解镀、无电解镀等。在采用蒸镀法的情况下，通过在真空中对碳原材料进行通电加热而使其蒸发，或者在真空中使电子束照射至碳原材料使其蒸发，在阴极箔上成膜碳原材料。另外，在采用溅射法的情况下，将包含碳原材料的靶材与阴极箔配置于真空容器中，向真空容器内导入惰性气体并施加电压，由此使等离子体化的惰性气体与靶材碰撞，使从靶材敲击出的碳原材料的粒子堆积于阴极箔。
在阴极箔31上形成碳层32后，以规定的压制压力使阴极箔31与碳层32压接。在压制加工中，利用压制辊来夹持例如包含碳层32与阴极箔31的阴极体3，施加压制线压。压制压力理想为0.01t/cm～100t/cm左右。通过所述压制，若碳层32的碳原材料为石墨及球状碳，则石墨及球状碳被铺满并排列。另外，通过压制，碳层32的石墨以沿着扩面层的凹凸面的方式变形。另外，通过压制，对沿着扩面层的凹凸面变形的石墨施加压接的应力，石墨与扩面层之间的球状碳被压入细孔内。由此，碳层32与阴极箔31的密接性提高。
所得的阴极体3经过冷压接工序与引出端子7连接。图3是表示所得的阴极体3与引出端子7的冷压接的示意图。如图3所示，使所得的阴极体3与引出端子7的平坦部71重合。然后，在非加热状态下，从阴极体3侧对阴极体3与引出端子7的平坦部71按压按压构件200，利用按压构件200在层叠方向上对阴极体3与引出端子7的平坦部71进行加压。
按压构件200优选为具有梯形形状的前端。即，按压构件200的前端由平坦面210与侧面220划分而成。侧面220与所述平坦面210连接，向按压构件200的外侧倾倒，与所述平坦面210所成的角度α优选为倾斜成120度以上。若侧面220倾斜成120度以上，则降低对所述按压构件200所按压的冷压接区域33的剪应力。即，阴极体3在冷压接区域33与其周围之间不会在一部分或全部地断裂，可良好地保持阴极体3与引出端子7的连接性。
再者，冷压接区域33是阴极体3与引出端子7的边界中通过冷压接而接合的区域，是在阴极体3与引出端子7的边界投影有按压构件200的区域。
所述冷压接区域33通过具有倾斜角为120度以上的梯形形状的按压构件200而具有平坦面33a及倾斜面33b。平坦面33a是按压构件200的平坦面210碰撞而形成的区域，倾斜面33b是按压构件200的侧面220碰撞而形成的区域。因此，倾斜面33b向外侧倾倒，与平坦面33a所成的角度成为与按压构件200相同的120度以上的角度α。因此，冷压接区域33的面积扩大，阴极体3与引出端子7的连接性得到进一步改善。
(阳极体2)
其次，阳极体2是以阀作用金属为材料的长条的箔体。关于阳极体2，纯度理想为大致99.9％以上。所述阳极体2是对延伸的箔实施蚀刻处理而成，或者是将阀作用金属的粉体烧结而成，或者是使金属粒子等的皮膜蒸镀于箔来形成皮膜而成。阳极体2在表面具有蚀刻层或多孔质结构层。
形成于阳极体2的电介质氧化皮膜5典型而言为形成于阳极体2的表层的氧化皮膜，若阳极体2为铝制，则是使多孔质结构区域氧化而得的氧化铝层。所述电介质氧化皮膜5是通过在硼酸铵、磷酸铵、己二酸铵等酸或这些酸的水溶液等不存在卤素离子的溶液中施加电压的化学转化处理而形成。
(隔板)
隔板4可列举：牛皮纸(kraft)、马尼拉麻(Manila hemp)、茅草(esparto)、大麻(hemp)、人造丝(rayon)等纤维素及这些的混合纸；聚对苯二甲酸乙二酯、聚对苯二甲酸丁二酯、聚萘二甲酸乙二酯、这些的衍生物等聚酯系树脂；聚四氟乙烯系树脂；聚偏二氟乙烯系树脂；维尼纶(vinylon)系树脂；脂肪族聚酰胺、半芳香族聚酰胺、全芳香族聚酰胺等聚酰胺系树脂；聚酰亚胺系树脂；聚乙烯树脂；聚丙烯树脂；三甲基戊烯树脂；聚苯硫醚树脂；丙烯酸树脂等，可将这些树脂单独或混合使用，而且可与纤维素混合使用。
(电解液)
电解液6是对溶剂溶解溶质，且根据需要添加添加剂而得的混合液。溶剂可为质子性的极性溶剂或者非质子性的极性溶剂中的任一种。作为质子性的极性溶剂，可列举一元醇类、及多元醇类、氧基醇化合物类、水等作为代表。作为非质子性的极性溶剂，可列举砜系、酰胺系、内酯类、环状酰胺系、腈系、亚砜系等作为代表。
电解液6中所含的溶质含有阴离子及阳离子的成分，典型而言为有机酸或其盐、无机酸或其盐、或者有机酸与无机酸的复合化合物或具有其离子离解性的盐，可单独使用或组合使用两种以上。也可将成为阴离子的酸及成为阳离子的碱作为溶质成分分别添加至电解液中。
进而，也可向电解液中添加其他添加剂。作为添加剂，可列举：聚乙二醇、硼酸与多糖类(甘露糖醇、山梨糖醇等)的络合化合物、硼酸与多元醇的络合化合物、硼酸酯、硝基化合物(邻硝基苯甲酸、间硝基苯甲酸、对硝基苯甲酸、邻硝基苯酚、间硝基苯酚、对硝基苯酚等)、磷酸酯、胶体二氧化硅等。这些可单独使用，也可组合使用两种以上。
以上，说明了使用电解液6的电解电容器，在使用固体电解质的情况下，通过碳层32而与固体电解质导通，通过由介电极化作用所产生的阳极侧电容而构成电解电容器的静电电容。另外，在使用固体电解质的情况下，可列举聚乙烯二氧噻吩等聚噻吩、或聚吡咯、聚苯胺等导电性聚合物。
实施例
以下，基于实施例来对本发明进行更详细的说明。再者，本发明并不限定于下述实施例。
(实施例1及实施例2)
(阴极体的制作)
以如下方式制作比较例1至比较例3以及实施例1及实施例2的电解电容器1用的阴极体3。首先，碳层32中所含的碳原材料为石墨及作为球状碳的一种的碳黑的混合，或仅为碳黑。将石墨的粉末、碳黑及作为粘合剂的苯乙烯丁二烯橡胶(styrene butadienerubber，SBR)添加至作为含分散剂水溶液的羧甲基纤维素钠(CMC-Na)水溶液中，进行混炼，由此制作浆料。碳原材料、粘合剂与含分散剂水溶液的调配比以重量比计设为84：10：6。
另行准备铝箔作为阴极箔31，将浆料均匀地涂布于所述阴极箔31。对于铝箔，预先通过在盐酸中施加电压而形成扩面层。阴极箔31的表面积通过扩面层被扩大为22倍。扩面层的深度在单面为4μm，两面合计为8μm，未形成有扩面层的箔芯部以12μm的厚度残留。再者，扩面层的深度是从阴极箔31的表面至蚀刻坑最深部的深度的平均。箔芯部的厚度是蚀刻坑未到达的层的厚度的平均。
对所述阴极箔31，涂布包含石墨及碳黑的浆料、或者仅为碳黑的浆料。浆料涂布于阴极箔31的扩面层上。在使浆料干燥后，以150kNcm-2的压力实施垂直压制，使碳层32固着于阴极箔31上。
比较例1至比较例3以及实施例1及实施例2的阴极体3中石墨与碳黑的混合比率如下表1所示不同。再者，比较例1至比较例3以及实施例1及实施例2的碳层32中含有的碳原材料仅为石墨与碳黑，下表1的石墨所涉及的数值可以说是以碳层32中所含的全部碳原材料为基准的重量比例。
(表1)
Figure BDA0004113851460000091
Figure BDA0004113851460000101
(最大摩擦系数的测量)
以如下方式测定比较例1至比较例3以及实施例1及实施例2的阴极体3的各碳层32的表面的最大静止摩擦系数μ。即，依据JIS标准P-8147《纸及纸板的摩擦系数试验方法》，利用水平直线往返滑动方式来测定最大静止摩擦系数μ。具体而言，在各阴极体3上按顺序载置溶剂纺丝人造丝(日本高度纸工业制造；TEF(厚度40μm及密度0.40g/cm3))、毛毡、200g的砝码，以100mm/min的速度拉伸溶剂纺丝人造丝。慢慢增加牵引力，将溶剂纺丝人造丝移动的瞬间的力作为最大静止摩擦力(N)，通过荷重元(load cell)(共和电业股份有限公司；型号LUX-B)进行检测。以通过砝码而溶剂纺丝人造丝从阴极体3受到的垂直阻力(N)除以最大静止摩擦力(N)，由此算出各阴极体3的碳层32的表面的最大静止摩擦系数。
将比较例1至比较例3以及实施例1及实施例2的阴极体3的各碳层32表面的最大静止摩擦系数μ示于下表2中。
(表2)
最大静止摩擦力(N) 最大静止摩擦系数μ
比较例1 0.65 0.33
比较例2 0.81 0.41
比较例3 0.99 0.51
实施例1 1.16 0.60
实施例2 1.40 0.71
如上表2所示，实施例1及实施例2的最大静止摩擦系数μ为0.6以上。在实施例1中，石墨的含量以石墨与碳黑的合计、即全部碳原材料为基准为18.75wt％，在实施例2中未添加石墨。因此可确认到，若将石墨相对于碳层32的含量以全部碳原材料为基准设为18wt％以下，则可使碳层32的表面的最大静止摩擦系数μ为0.6以上。
(冷压接)
接着，对比较例1至比较例3以及实施例1及实施例2的阴极体3，通过冷压接连接引出端子7。使阴极体3与引出端子7的平坦部71重合，利用按压构件200从阴极体3侧向层叠方向加压。按压构件200的前端具有梯形形状，平坦面210与侧面220所成的角度为120度。
(连接强度试验)
以引出端子7为上侧，固定阴极体3，将引出端子7中从阴极体3突出的前端侧拉起。而且，将在引出端子7的平坦部71从各阴极体3剥离之前产生的最大拉伸应力作为连接强度，利用荷重元(共和电业股份有限公司；型号LUX-B)进行测定。再者，力点的位置全部相同。
将所述连接强度试验的结果示于下表3中。另外，将下表3的平均值的结果示于图4的曲线图中。再者，各阴极体3各制作3个，对各自进行连接强度试验，也算出三次的平均值。在下表3中，×标记表示未能连接。
(表3)
Figure BDA0004113851460000111
首先，最大静止摩擦系数为0.33的比较例1的阴极体3在利用具有以120度倾斜的侧面220的按压构件200进行冷压接时，阴极体3完全被剪切，无法与引出端子7连接。在最大静止摩擦系数为0.41的比较例2的阴极体3中，三个中只有一个不剪切而与引出端子7连接。
而且，如上表3及图4所示，确认到在最大静止摩擦系数为0.51以下的比较例1至比较例3以及最大静止摩擦系数为0.6以上的实施例1及实施例2中，连接强度完全不同。最大静止摩擦系数至少为0.51以下时，即便提高最大静止摩擦系数也看不到连接强度的提高，但最大静止摩擦系数至少为0.6以上时，与最大静止摩擦系数至少为0.51以下的情况相比，连接强度得到大的改善。
(接触电阻试验)
引出端子7中从阴极体3突出的部分与阴极体3上连接有电阻计的各极端子。以引出端子7为上侧，固定阴极体3，在将引出端子7抬起0.8mm的状态及将引出端子7抬起0.0mm的状态、即未抬起引出端子7的状态下分别测定接触电阻。作为电阻计，使用日置电机股份有限公司制造的型号RM3545。测定结果显示出阴极体3的电阻值、引出端子7的电阻值与连接电阻的合计值。阴极体3的电阻值与引出端子7的电阻值在比较例1至比较例3以及实施例1及实施例2中为相同的值。
将所述接触电阻试验的结果示于下表4中。另外，将下表4的平均值的结果示于图5的曲线图中。再者，各阴极体3各制作三个，对于各个，在抬起0.0mm的状态及抬起0.8mm的状态下进行接触电阻试验，也算出三次的平均值。在下表3中，×标记表示由于剪切而无法连接，无法测定，各数值为通过试验得到的电阻值(mΩ)。
(表4)
Figure BDA0004113851460000121
阴极体3的电阻值与引出端子7的电阻值在比较例1至比较例3以及实施例1及实施例2中为相同的值，因此表4及图5中所示的测定结果的差为接触电阻的差。如表4及图5所示，至最大静止摩擦系数为0.51以下的比较例3为止，在抬起0.0mm的状态与抬起0.8mm的状态下，连接电阻的差大。但是，确认到若最大静止摩擦系数达到0.6以上，则抬起0.8mm状态时的接触电阻下降，与抬起0.0mm状态下的接触电阻的差变小。如此，若碳层32的表面的最大静止摩擦系数为0.6以上，则与最大静止摩擦系数至少为0.51以下的情况相比，接触电阻得到大的改善。
(按压构件的变形例)
使用侧面220的倾斜角不同的按压构件200，通过冷压接将比较例1至比较例3以及实施例1及实施例2的电解电容器1用的阴极体3与引出端子7连接。使阴极体3与引出端子7的平坦部71重合，利用平坦面210与侧面220所成的角度为150度的梯形形状的按压构件200从阴极体3侧沿层叠方向加压。
通过利用所述具有以150度倾斜的侧面220的按压构件200进行冷压接，在将阴极体3与引出端子7连接后，进行连接强度试验与接触电阻试验。连接强度试验与接触电阻试验的方法及条件与利用具有以120度倾斜的侧面220的按压构件200进行冷压接时相同。将连接强度试验的结果示于下表5中，将接触电阻试验的平均值的结果示于下表6中。另外，将下表5的平均值的结果示于图6的曲线图中，将下表6的结果示于图7的曲线图中。在下表5及下表6中，×标记表示由于剪切而无法连接，无法测定，在下表6中，各数值为通过试验得到的电阻值(mΩ)。
(表5)
Figure BDA0004113851460000131
(表6)
Figure BDA0004113851460000132
在利用具有以120度倾斜的侧面220的按压构件200进行冷压接时，一部分个体的阴极体3发生剪切的比较例2中，三个中三个个体不发生剪切，阴极体3与引出端子7可连接。另外，在利用具有以120度倾斜的侧面220的按压构件200进行冷压接时，全部个体的阴极体3发生剪切的比较例1中，三个中两个个体不发生剪切，阴极体3与引出端子7可连接。
另一方面，对比较例1至比较例3以及实施例1及实施例2的阴极体3，通过使用侧面220与平坦面210所成的角度为90度的按压构件200的冷压接，尝试了连接引出端子7。但是，比较例1至比较例3以及实施例1及实施例2的各三个个体的阴极体3均发生剪切，无法连接阴极体3与引出端子7。
即，确认到通过利用具有以120度以上倾斜的侧面220的按压构件200进行冷压接，碳层32的表面的最大静止摩擦系数为0.6以上的阴极体3不剪切，与引出端子7连接。
而且，如表5及图6所示，若使用具有以150度倾斜的侧面220的按压构件200，则关于最大静止摩擦系数为0.51以下的比较例1至比较例3，连接强度也得到改善。另外，最大静止摩擦系数为0.6以上的实施例1及实施例2与使用具有以120度倾斜的侧面220的按压构件200的情况相比，连接强度进一步提高。
如表5及图7所示，可确认到，若使用具有以150度倾斜的侧面220的按压构件200，则最大静止摩擦系数越上升，在抬起0.0mm的状态与抬起0.8mm的状态下连接电阻的差越小。而且，若使用具有以150度倾斜的侧面220的按压构件200，最大静止摩擦系数达到0.6以上，则在抬起0.0mm的状态与抬起0.8mm的状态下连接电阻的差几乎消失。
符号的说明
1：电解电容器
2：阳极体
3：阴极体
31：阴极箔
32：碳层
33：冷压接区域
33a：平坦面
33b：倾斜面
4：隔板
5：电介质氧化皮膜
6：电解液
7：引出端子
71：平坦部
200：按压构件
210：平坦面
220：侧面

Claims (8)

1.一种电解电容器，其特征在于包括：
阳极体，在表面形成有电介质层；
阴极体，具有阴极箔及形成于所述阴极箔的碳层；
电解质，介于所述阳极体与所述阴极体之间；以及
各极的引出端子，与所述阳极体及所述阴极体冷压接，且
所述阴极体的所述碳层的表面的最大静止摩擦系数为0.6以上。
2.根据权利要求1所述的电解电容器，其特征在于
相对于所述碳层中的全部碳原材料的合计量，所述碳层以包含不添加在内的18wt％以下的比例包含石墨。
3.根据权利要求2所述的电解电容器，其特征在于
所述碳层包含球状碳作为所述碳原材料。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的电解电容器，其特征在于
在所述阴极体与所述引出端子的边界面具有冷压接区域，
所述冷压接区域具有平坦面以及与所述平坦面所成的角度为120度以上的倾斜面。
5.一种电解电容器的制造方法，其使表面形成有电介质层的阳极体与阴极体夹着电解质而相向，所述电解电容器的制造方法的特征在于包括：
冷压接工序，将引出端子冷压接于所述阴极体，所述阴极体在阴极箔上形成有表面的最大静止摩擦系数为0.6以上的碳层。
6.根据权利要求5所述的电解电容器的制造方法，其特征在于
在所述冷压接工序中，将所述阴极体与所述引出端子重叠并利用按压构件进行按压，
所述按压构件具有平坦面以及与所述平坦面所成的角度倾斜成120度以上的侧面。
7.根据权利要求5或6所述的电解电容器的制造方法，其特征在于
在所述阴极体的制作工序中，相对于所述碳层中的全部碳原材料的合计量，以包含不添加在内的18wt％以下的比例包含石墨。
8.根据权利要求7所述的电解电容器，其特征在于
在所述阴极体制作工序中，在所述碳层中包含球状碳作为所述碳原材料。
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