CN118077025A - 电解电容器用电极箔、电解电容器、电解电容器用电极箔的制造方法和电解电容器用电极箔的制造系统 - Google Patents
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Abstract
电解电容器用电极箔具备:金属箔,其具有第1主面和与第1主面相反侧的第2主面,且具有第1主面侧的第1多孔质部和第2主面侧的第2多孔质部;第1电介质层,其覆盖第1多孔质部的表面;以及第2电介质层,其覆盖第2多孔质部的表面。第1电介质层的厚度F1和上述第2电介质层的厚度F2满足0.75≤F1/F2≤0.97的关系。
Description
技术领域
本发明涉及电解电容器用电极箔、电解电容器、电解电容器用电极箔的制造方法和电解电容器用电极箔的制造系统。
背景技术
电解电容器电极箔具备通过蚀刻而使两个表面粗糙化的金属箔(蚀刻箔)和覆盖蚀刻箔的两个表面的电介质层。基于蚀刻箔的化学转化处理(阳极氧化)形成电介质层在量产化方面是有利的。另一方面,研究了与基于原子层沉积法等形成电介质层相关的技术,但在量产化方面存在课题。
在专利文献1中提出了一种电极的制造方法,其包括:(i)准备芯材部和由上述第1金属与上述芯材部一体地形成的多孔质体的工序;(ii)对上述多孔质体进行化学转化,形成包含上述第1金属的氧化物的第1电介质层以覆盖上述多孔质体的至少一部分的工序;以及(iii)通过原子层沉积法,形成包含与上述第1金属不同的第2金属的氧化物的第2电介质层以覆盖上述第1电介质层的至少一部分的工序。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:国际公开第2018/180029号小册子
发明内容
发明要解决的课题
在电解电容器(或电极箔)的制造过程中,有时使电极箔弯曲。电极箔的弯曲例如在构成卷绕体时、利用辊进行电极箔的输送或卷取时产生。
在电极箔弯曲时成为凸形状的电极箔的一个表面侧产生拉伸应力,由此容易产生裂纹,一个表面侧的电介质层容易损伤。另外,有时以该裂纹(电介质层的损伤部位)为起点而产生箔断裂。
另一方面,近年来,对于电极箔的高容量化的要求日益提高。作为有利于高容量化的电介质层的形成方法,可以考虑通过原子层沉积法在蚀刻箔的表面形成高介电常数的金属氧化物的层,通过热处理来提高该层的结晶性的方法。但是,通过该方法形成的电介质层比通过化学转化处理形成的电介质层(化学转化被膜)脆,与蚀刻箔的密合性低,在电极箔弯曲时成为凸形状的一个表面侧电介质层容易损伤,电极箔的可靠性容易降低。
用于解决课题的手段
本发明的一个方面涉及一种电解电容器用电极箔(第1电极箔),其具备:金属箔,其具有第1主面和与上述第1主面相反侧的第2主面,且具有上述第1主面侧的第1多孔质部和上述第2主面侧的第2多孔质部;第1电介质层,其覆盖上述第1多孔质部的表面;以及第2电介质层,其覆盖上述第2多孔质部的表面,上述第1电介质层的厚度F1和上述第2电介质层的厚度F2满足0.75≤F1/F2≤0.97的关系。
本发明的另一个方面涉及一种电解电容器用电极箔(第2电极箔),其具备:金属箔,其具有第1主面和与上述第1主面相反侧的第2主面,且具有上述第1主面侧的第1多孔质部和上述第2主面侧的第2多孔质部;第1电介质层,其覆盖上述第1多孔质部的表面;以及第2电介质层,其覆盖上述第2多孔质部的表面,在具有上述第1电介质层的上述第1主面侧显现的静电容量C1和在具有上述第2电介质层的上述第2主面侧显现的静电容量C2满足0.80≤C2/C 1≤0.99的关系。
本发明又一方面涉及一种电解电容器用电极箔(第3电极箔),其中,上述第1电极箔或第2电极箔的上述金属箔具有阳极引出部和阴极形成部,在上述阴极形成部中,上述第1多孔质部和上述第2多孔质部的表面分别被上述第1电介质层和上述第2电介质层覆盖。
本发明的又一方面涉及一种电解电容器,其具备卷绕体和电解质,上述卷绕体是将阳极箔、阴极箔、以及配置在上述阳极箔与上述阴极箔之间的间隔件卷绕而构成的,上述阳极箔为上述第1电极箔或第2电极箔。
本发明的又一方面涉及一种电解电容器,其具备层叠有多个电容器元件的层叠体,所述电容器元件具备具有阳极引出部和阴极形成部的阳极体、以及覆盖上述阴极形成部的阴极部,上述层叠体具有层叠有多个上述阳极引出部的阳极层叠部和层叠有多个被上述阴极部覆盖的上述阴极形成部的阴极层叠部,上述多个电容器元件的上述阳极体中的至少1个为上述第3电极箔。
本发明的又一方面涉及一种电解电容器用电极箔的制造方法,其包括:第1工序,准备金属箔,所述金属箔具有第1主面和与上述第1主面相反侧的第2主面,且具有上述第1主面侧的第1多孔质部和上述第2主面侧的第2多孔质部;以及第2工序,分别独立地形成覆盖上述第1多孔质部的表面的第1电介质层和覆盖上述第2多孔质部的表面的第2电介质层。
本发明的又一方面涉及一种电解电容器用电极箔的制造系统,其具备成膜部,所述成膜部通过原子层沉积法,对具有第1主面和与上述第1主面相反侧的第2主面、且具有上述第1主面侧的第1多孔质部和上述第2主面侧的第2多孔质部的金属箔各自独立地形成覆盖上述第1多孔质部的表面的第1电介质层和覆盖上述第2多孔质部的表面的第2电介质层。
发明效果
根据本发明,能够提供一种容量大、可靠性优异的电解电容器用电极箔。
将本发明的新的特征记述在所附的要求保护的范围中,但关于本发明的构成和内容这两者,与本发明的其他目的和特征一起,通过对照附图的以下的详细的说明能够更好地理解。
附图说明
图1是在本发明的实施方式的电解电容器用电极箔的制造方法的第1工序中准备的金属箔的截面示意图。
图2是表示本发明的实施方式的电解电容器用电极箔的制造系统的一个例子的构成图。
图3是表示本发明的实施方式的电解电容器用电极箔的制造系统的另一个例子的构成图。
图4是本发明的实施方式的电解电容器的截面示意图。
图5是示意地表示图4的卷绕体的构成的立体图。
具体实施方式
以下,举例说明本发明的实施方式,但本发明并不限定于以下说明的例子。在以下的说明中,有时例示出具体的数值、材料,但只要能够得到本发明的效果,则也可以应用其他数值、材料。在本说明书中,“数值A~数值B”这样的记载包含数值A和数值B,能够替换为“数值A以上且数值B以下”。在以下的说明中,在关于特定的物性、条件等的数值例示出下限和上限的情况下,只要下限不为上限以上,就可以将例示出的下限中的任一个与例示出的上限中的任一个任意地组合。在例示多种材料的情况下,可以从其中选择1种而单独使用,也可以组合使用2种以上。
另外,本发明包含从所附的要求保护的范围所记载的多个技术方案中任意选择的2个以上技术方案所记载的事项的组合。即,只要不产生技术上的矛盾,就可以将从所附的要求保护的范围所记载的多个技术方案中任意选择的2个以上技术方案所记载的事项组合。
[电解电容器用电极箔的制造方法]
本发明的实施方式的电解电容器用电极箔的制造方法包括:第1工序,准备金属箔,所述金属箔具有第1主面和与第1主面相反侧的第2主面,且具有第1主面侧的第1多孔质部和第2主面侧的第2多孔质部;以及第2工序,分别独立地形成覆盖第1多孔质部的表面的第1电介质层和覆盖第2多孔质部的表面的第2电介质层。
(第1工序)
第1多孔质部和第2多孔质部通过利用蚀刻对包含第1金属的基材片的两个表面进行粗糙化而同时形成,未被蚀刻的部分作为芯部而残留。即,金属箔具有第1多孔质部和第2多孔质部、以及与第1多孔质部和第2多孔质部连续的芯部。金属箔是第1多孔质部和第2多孔质部与芯部的一体化物。通过蚀刻,基材片的两个表面同时被粗糙化。蚀刻可以是化学蚀刻,也可以是电解蚀刻。以下,有时将第1多孔质部和第2多孔质部一并简称为“多孔质部”。
多孔质部的厚度T没有特别限定,根据电解电容器的用途、所要求的耐电压、额定电容等适当选择即可。多孔质部的厚度T例如从10μm以上且160μm以下的范围选择即可。另外,多孔质部的厚度T例如可以设为金属箔的厚度的1/10以上且5/10以下。关于多孔质部的厚度T,切断电极箔(或金属箔)以得到芯部和多孔质部的厚度方向的截面,拍摄截面的电子显微镜照片,以多孔质部的任意10点的厚度的平均值的形式求出即可。
多孔质部具有被金属部分包围的多个凹坑(或细孔)。多孔质部所具有的凹坑的凹坑直径峰(或细孔的细孔径峰)没有特别限定,从增大表面积并且将电介质层形成至多孔质部的深部的观点出发,例如可以设为50nm~2000nm,也可以设为100nm~300nm。凹坑直径(细孔径)峰例如是利用水银测孔仪(日文:水銀ポロシメータ)测定的体积基准的细孔径分布的最高频率孔径。
在此,图1是示意地表示在本发明的实施方式的电解电容器用电极箔的制造方法的第1工序中准备的金属箔的截面图。
金属箔300具有第1主面S1和与第1主面相反侧的第2主面S2。金属箔300具有第1主面S1侧的第1多孔质部310a、第2主面S2侧的第2多孔质部310b、以及与第1多孔质部310a和第2多孔质部310b连续的芯部320。第1多孔质部310a和第2多孔质部310b具有被金属部分包围的多个凹坑(未图示)。第1多孔质部310a和第2多孔质部310b分别具有厚度T。
(第2工序)
在第2工序中,分别独立地形成覆盖第1多孔质部的表面的第1电介质层和覆盖第2多孔质部的表面的第2电介质层。即,在第2工序中,第2电介质层的形成工序与第1电介质层的形成工序分开设置,在第1电介质层的形成工序中不形成第2电介质层,在第2电介质层的形成工序中不形成第1电介质层。以下,有时将第1电介质层和第2电介质层一并简称为“电介质层”。
电介质层以覆盖构成多孔质部的金属部分的表面的至少一部分的方式设置。电介质层例如可以通过原子层沉积法(ALD法)来形成。电介质层可以包含构成多孔质部的金属部分(第1工序的基材片)中所含的第1金属的氧化物。电介质层可以包含与第1金属不同的第2金属的氧化物。在通过ALD法形成电介质层的情况下,能够不受第1金属的限制地适当选择第2金属,能够形成介电常数比第1金属的氧化物高的第2金属的氧化物,对电解电容器的高容量化有利。另外,由于第2金属的选择范围扩大,所以能够不受第1金属的限制地赋予电介质层各种性能。
第1金属的种类没有特别限定,作为第1金属,可以使用铝(Al)、钽(Ta)、铌(Nb)等阀作用金属或包含阀作用金属的合金。
作为第2金属,可举出Al、Ta、Nb、硅(Si)、钛(Ti)、锆(Zr)、铪(Hf)等。它们可以单独使用,或者组合使用2种以上。即,电介质层中,Al2O3、Ta2O5、Nb2O5、SiO2、TiO2、ZrO2、HfO2等可以单独含有或含有2种以上。在电介质层包含2种以上的第2金属的氧化物的情况下,2种以上的氧化物可以混合存在,也可以分别配置成层状。从增加电解电容器的容量的观点出发,优选第2金属的氧化物具有比第1金属的氧化物高的相对介电常数。
通过第2工序,能够在第1电介质层和第2电介质层中的一者形成有利于高容量化的电介质层A,在第1电介质层和第2电介质层中的另一者形成对于拉伸应力的耐性优异的电介质层B。在该情况下,通过电介质层A的形成,能够使电极箔高容量化。另外,通过使电极箔弯曲以使得具有电介质层A的主面侧成为凹形状,能够抑制电极箔弯曲时的电介质层的损伤。即,在电极箔弯曲时,电极箔的一个表面侧成为凸形状,产生拉伸应力,但通过将该一个表面侧设为具有电介质层B的主面侧,由拉伸应力导致的电介质层的损伤受到抑制。另一方面,电极箔的另一个表面侧成为凹形状,产生压缩应力,因此即使在电介质层A与电介质层B相比,强度和与多孔质部的密合性较低的情况下,通过将该另一个表面侧设为具有电介质层A的主面侧,也能够避免由拉伸应力导致的电介质层的损伤。因此,电极箔的可靠性提高。
分别独立地形成第1电介质层和第2电介质层的第2工序例如可以使用后述的制造系统来进行。假设在通过化学转化处理形成电介质层的情况下,在化学转化液中在金属箔的两面同时形成化学转化被膜。另外,通常而言,在通过ALD法形成电介质层的情况下,使用成膜装置在收纳于反应室内的金属箔的两面同时形成金属氧化物的膜。在这些情况下,金属箔的一个表面侧的电介质层的形成工序兼作另一个表面侧的电介质层的形成工序,难以分别独立地形成第1电介质层和第2电介质层。
第2工序可以包括通过ALD法在第1温度TA1下形成第1电介质层的第2A工序和通过ALD法在第2温度TA2下形成第2电介质层的第2B工序。第1温度TA1可以与第2温度TA2相同,也可以不同。通过适当调整第1温度TA1和第2温度TA2,能够控制基于ALD法的向第1主面和第2主面的成膜性。
第1电介质层中所含的金属M1可以与第2电介质层中所含的金属M2相同,也可以不同。金属M1和金属M2可以是与构成多孔质部的金属部分中所含的第1金属不同的第2金属。从高容量化的观点出发,在第1金属为A1的情况下,第2金属优选Ti、Si、Hf、Nb。金属M2可以包含A1和除了A1以外的金属。
原子层沉积法(Atomic Layer Deposition:ALD法)是向配置有对象物的反应室交替地供给包含金属M的原料气体和氧化剂从而在对象物的表面形成包含金属M的氧化物的电介质层的制膜法。在ALD法中,自停止(Self-limiting)作用发挥功能,因此金属M以原子层单位堆积于对象物的表面。因此,通过将原料气体的供给→原料气体的排气(吹扫)→氧化剂的供给→氧化剂的排气(吹扫)作为1个循环的循环数可控制电介质层的厚度。即,ALD法能够容易地控制所形成的电介质层的厚度。
作为ALD法中使用的氧化剂,可举出例如水、氧、臭氧等。氧化剂可以以将氧化剂作为原料的等离子体的形式供给至反应室。
金属M可以包含第1金属,也可以包含第2金属。金属M以包含金属M的前体(precursor)的气体(原料气体)的形式供给至反应室。前体例如是包含第2金属的有机金属化合物,由此,金属M容易化学吸附于对象物。作为前体,可以使用以往ALD法中使用的各种有机金属化合物。
作为包含Al的前体,可举出例如三甲基铝((CH3)3Al)等。作为包含Ta的前体,可举出例如(叔丁基酰亚胺)三(甲基乙基氨基)钽(V)(C13H33N4Ta、TBTEMT)、五乙醇钽(V)(Ta(OC2H5)5)等。
作为包含Nb的前体,可举出例如乙醇铌(V)(Nb(OCH2CH3)5、三(二乙基酰胺)(叔丁基酰亚胺)铌(V)(C16H39N4Nb)等。作为包含Si的前体,可举出例如N-仲丁基(三甲基甲硅烷基)胺(C7H19NSi)、四乙基硅烷(Si(C2H5)4)、四乙氧基硅烷(Si(OC2H5)4)、四氯化硅(SiCl4)等。
作为包含Ti的前体,可举出例如四(二甲基氨基)钛(IV)([(CH3)2N]4Ti、TDMAT)、四氯化钛(TiCl4)、乙醇钛(IV)(Ti[O(C2H5)]4)等。作为包含Zr的前体,可举出例如四(乙基甲基氨基)锆(IV)(Zr(NCH3C2H5)4)、叔丁醇锆(IV)(Zr[OC(CH3)3]4)等。
作为包含Hf的前体,可举出例如四氯化铪(HfCl4)、四(二甲基氨基)铪(Hf[N(CH3)2]4)、叔丁醇铪(Hf[OC(CH3)3]4)等。
在第2A工序(第2B工序)中,可以通过第1温度TA1(第2温度TA2)来控制第1电介质层(第2电介质层)的厚度。也可以通过成膜时间、吹扫时间、循环数等与第1温度TA1(第2温度TA2)一起来控制第1电介质层(第2电介质层)的厚度。
在第2A工序和第2B工序中,可以改变成膜时的温度和压力、原料气体(金属M)的种类、循环数等成膜条件。
在第2A工序之后可以进行第2B工序。在该情况下,第2A工序优选兼作在第1温度TAl下对第2主面进行热处理的工序。在该情况下,在第2A工序中,利用向第1主面成膜时的热对第2主面进行热处理。通过该热处理,能够在第2多孔质部的表面形成构成第2多孔质部的金属部分的氧化被膜。在该情况下,在第2B工序中,隔着与该金属部分的密合性优异的该氧化被膜而在第2多孔质部的表面形成第2电介质层。在该情况下,第2电介质层与该金属部分的密合性提高,第2电介质层从第2多孔质部的表面的剥离受到抑制。另外,通过该氧化被膜的形成,能够降低漏电流,但另一方面,存在第2主面侧的容量降低的趋势。因此,在第2主面侧能够形成第2电介质层作为对于拉伸应力的耐性优异的电介质层B。通过适当调整第1温度TA1,能够控制该氧化被膜的厚度。该氧化被膜例如具有第2电介质层的厚度F2的90%~97%的厚度。氧化被膜也与通过ALD法形成的膜一起作为电介质发挥功能。
在为耐电压小的(例如小于16V的)电解电容器中使用的电极箔的情况下,形成厚度小的(例如小于16nm的)电介质层,所以该氧化被膜的影响大,可显著地得到漏电流的降低效果,但另一方面,容量容易降低。因此,能够显著地得到各自独立地形成第1电介质层和第2电介质层所带来的效果。
在为耐电压大的(例如16V以上的)电解电容器中使用的电极箔的情况下,形成厚度大的(例如16nm以上的)电介质层,所以该氧化被膜的影响得以降低,容量的降低相对受到抑制。此外,在耐电压大的(例如20V以上的)混合电解电容器的情况下,效果更大。
在第2A工序之后进行第2B工序的情况下,第2B工序优选兼作在第2温度TA2下对具有第1电介质层的第1主面进行热处理的工序。在这种情况下,在第2B工序中,利用向第2主面成膜时的热对第1主面进行热处理。通过该热处理,能够提高第1电介质层的结晶性。因此,在第1主面侧能够形成第1电介质层作为有利于高容量化的电介质层A。通过适当调整第2温度TA2,能够控制第1电介质层的结晶性。作为电介质层A的第1电介质层与作为电介质层B的第2电介质层相比,有利于高容量化,但另一方面,存在脆、与多孔质部的密合性低的趋势。
在形成第1电介质层作为电介质层A的情况下,优选在第1电介质层与构成多孔质部的金属部分之间实质上不形成薄的氧化被膜。在第1电介质层与构成多孔质部的金属部分之间也可以存在薄的自然氧化被膜,但优选与第2电介质层侧的氧化被膜相比厚度非常薄。
另外,在第2B工序之后可以进行第2A工序,也可以将第1电介质层和第2电介质层分别形成为电介质层B和电介质层A。
第1温度TA1和第2温度TA2例如优选满足下述的式(i)~(iii)的关系。可以在90℃以上且400℃以下进行基于ALD法的成膜、以及利用成膜时的热的热处理,能够抑制对金属箔的热损伤。
(i)0≤|TA1-TA2|≤50
(ii)90≤TA1≤400
(iii)90≤TA2≤400
[电解电容器用电极箔的制造系统]
本发明的实施方式的电解电容器用电极箔的制造系统具备成膜部,所述成膜部通过原子层沉积法,对具有第1主面和与第1主面相反侧的第2主面、且具有第1主面侧的第1多孔质部和第2主面侧的第2多孔质部的金属箔各自独立地形成覆盖第1多孔质部的表面的第1电介质层和覆盖第2多孔质部的表面的第2电介质层。即,在成膜部中,形成覆盖第2多孔质部的表面的第2电介质层的第2成膜部与形成覆盖第1多孔质部的表面的第1电介质层的第1成膜部分开设置,在第1成膜部中不形成第2电介质层,在第2成膜部中不形成第1电介质层。通过该成膜部,能够将第1电介质层和第2电介质层中的一者形成为电介质层A,能够将第1电介质层和第2电介质层中的另一者形成为电介质层B。
成膜部可以具备多个第1喷嘴和多个第2喷嘴,所述多个第1喷嘴在第1成膜区域中与第1主面对置并向第1主面供给第1原料气体,所述多个第2喷嘴在与第1成膜区域隔离的第2成膜区域中与第2主面对置并向第2主面供给第2原料气体。在该情况下,该制造系统可以具备使多个第1喷嘴在第1成膜区域中沿着第1主面移动的第1移动机构和使多个第2喷嘴在第2成膜区域中沿着第2主面移动的第2移动机构。
在第1成膜区域中,可以通过第1移动机构使多个第1喷嘴(后述的喷嘴a~d)相对于金属箔的第1主面移动来进行规定的循环数的成膜,形成第1电介质层。在第2成膜区域中,可以通过第2移动机构使多个第2喷嘴(后述的喷嘴a~d)相对于金属箔的第2主面移动来进行规定的循环数的成膜,形成第2电介质层。
该制造系统可以具备在第1成膜区域和第2成膜区域中输送金属箔的输送机构。在该情况下,可以是第1移动机构使多个第1喷嘴沿着第1成膜区域内的金属箔的输送路径移动,第2移动机构使多个第2喷嘴沿着第2成膜区域内的金属箔的输送路径移动。可以一边利用输送机构输送金属箔,一边利用移动机构使多个喷嘴移动从而进行规定的循环数的成膜。输送机构可以使用输送辊。在该情况下,可以采用卷对卷方式,能够提高生产率。
金属箔的输送路径在第1成膜区域和第2成膜区域中可以各自包括直线路径和/或将金属箔弯曲地进行输送的曲线路径。在该情况下,第1移动机构和第2移动机构各自使多个第1喷嘴和多个第2喷嘴沿着直线路径和/或曲线路径移动即可。
可以通过第1移动机构在第1成膜区域中使多个第1喷嘴向与金属箔的输送方向相同的方向或其相反方向移动、或者在输送路径上往复。也可以通过第2移动机构在第2成膜区域中使多个第2喷嘴向与金属箔的输送方向相同的方向或其相反方向移动、或者在输送路径上往复。
在金属箔的输送路径包含将金属箔弯曲地进行输送的曲线路径的情况下,优选在通过金属箔的弯曲而形成凸部的主面侧形成电介质层B,在通过金属箔的弯曲而形成凹部的主面侧形成电介质层A。通过电介质层B的形成来抑制由拉伸应力导致的电介质层的损伤。
另外,该制造系统可以具备输送辊,所述输送辊在第1成膜区域和与第1成膜区域隔离的第2成膜区域中输送金属箔。在该情况下,成膜部可以具备:第1成膜装置,其在第1成膜区域中向第1主面供给第1原料气体;以及第2成膜装置,其在第2成膜区域中向第2主面供给第2原料气体。成膜装置可以具备移动机构,也可以构成为能够通过移动机构进行移动。
更具体而言,成膜部可以在第J成膜区域(第1成膜装置)和第2成膜区域(第2成膜装置)中各自具备多个喷嘴。多个喷嘴包括:向金属箔的主面(多孔质部)供给原料气体的喷嘴a;从金属箔的主面(多孔质部)排出原料气体的喷嘴b;向金属箔的主面(多孔质部)供给氧化剂(或等离子体气体)的喷嘴c;以及从金属箔的主面(多孔质部)排出氧化剂(或等离子体气体)的喷嘴d。上述第1喷嘴和第2喷嘴为喷嘴a。
多个喷嘴在长条状的金属箔的长度方向(金属箔的输送方向)上按照喷嘴a~d的顺序反复排列。各喷嘴具有与长条状的金属箔的宽度方向对应的宽度尺寸的开口。喷嘴的开口和与喷嘴的开口对置的金属箔的主面的距离非常近,在与喷嘴的开口对置的区域高效地进行原料气体(氧化剂或等离子体气体)的供给或排气。在成膜区域内,通过多个喷嘴(成膜装置)的移动或往复运动使喷嘴a~d依次移动到金属箔的主面的任意点上,进行成膜。
可以先在第1成膜区域进行成膜,然后在第2成膜区域进行成膜。在该情况下,能够将通过第1成膜装置(第1成膜区域内的多个喷嘴)向第1主面成膜时的热用在第2主面的热处理中。即,第1成膜装置(第1成膜区域内的多个喷嘴)能够兼作在第1成膜区域中对第2主面进行热处理的第1热处理装置。通过该热处理,能够在第2主面侧的第2多孔质部的表面形成构成第2多孔质部的金属部分的氧化被膜(该金属部分所含的第1金属的氧化物)。在该情况下,通过第2成膜装置(第2成膜区域内的多个喷嘴),隔着与该金属部分的密合性优异的该氧化被膜在第2多孔质部的表面形成第2电介质层。在该情况下,第2电介质层从第2多孔质部的表面的剥离受到抑制。另外,通过该氧化被膜的形成,能够降低漏电流,但另一方面,存在第2主面侧的容量降低的趋势。因此,能够在第2主面侧得到第2电介质层作为对于拉伸应力的耐性优异的电介质层B。
另外,在第1成膜区域成膜后,在第2成膜区域进行成膜的情况下,能够将通过第2成膜装置(第2成膜区域内的多个喷嘴)向第2主面成膜时的热用在第1主面的热处理中。即,第2成膜装置(第2成膜区域内的多个喷嘴)能够兼作在第2成膜区域中对具有第1电介质层的第1主面进行热处理的第2热处理装置。通过该热处理,能够提高第1电介质层的结晶性。由此,能够在第1主面侧得到第1电介质层作为有利于高容量化的电介质层A。作为电介质层A的第1电介质层与作为电介质层B的第2电介质层相比,有利于高容量化,但另一方面,存在脆、与多孔质部的密合性低的趋势。
在第2成膜装置(第2成膜区域内的多个喷嘴)兼作上述第2热处理装置的情况下,在第2主面的成膜时的热经由芯部向第1主面传导,能够利用该传导的热对第1主面进行热处理。在因散热、导热性的影响而向第1主面传导的热不充分的情况下,除了在第2主面的成膜时的热源以外,也可以另外设置从第1主面侧对第1主面进行加热的机构。此外,优选设置对第1主面的温度进行测定的机构。进一步优选设置通过对第1主面的温度进行测定的机构测定第1主面的温度,并反馈到对第1主面进行加热的机构来控制第1主面的温度的机构。
通过第1成膜装置(第1成膜区域内的多个喷嘴)进行成膜时(或作为第1热处理装置的热处理时)的第1温度TA1与通过第2成膜装置(第2成膜区域内的多个喷嘴)进行成膜时(或作为第2热处理装置的热处理时)的第2温度TA2可以彼此相同,也可以彼此不同。TA1和TA2例如优选满足上述的式(i)~(iii)的关系。
第1喷嘴的个数X1可以与第2喷嘴的个数X2相同,也可以不同。在形成第1电介质层作为电介质层A的情况下,第1喷嘴的个数X1可以少于第2喷嘴的个数X2。
通过第1成膜装置(第1成膜区域内的多个喷嘴)进行的成膜的循环数N1与通过第2成膜装置(第2成膜区域内的多个喷嘴)进行的成膜的循环数N2可以相同,也可以不同。在形成第1电介质层作为电介质层A的情况下,循环数N1可以小于循环数N2。成膜的循环数小能够减小电介质层A的厚度,在高容量化方面是有利的。
第1原料气体中所含的金属M1可以与第2原料气体中所含的金属M2相同,也可以不同。金属M1和金属M2可以是与构成多孔质部的金属部分中所含的第1金属不同的第2金属。从高容量化的观点出发,在第1金属为Al的情况下,第2金属可以为选自Ti、Si、Hf和Nb中的至少1种。
通过输送辊,金属箔可以按照第1成膜区域和第2成膜区域的顺序输送,也可以按照第2成膜区域和第1成膜区域的顺序输送。
在此,图2是表示本发明的实施方式的电解电容器用电极箔的制造系统的一个例子的构成图。
制造系统400具备将金属箔300从第1成膜区域430a输送到与第1成膜区域430a隔离的第2成膜区域430b的辊410a~410c。
另外,制造系统400具备成膜部。成膜部具备一边在第1成膜区域430a中摆动一边向金属箔300的第1主面S1供给第1原料气体的第1成膜装置420a、以及一边在第2成膜区域430b中摆动一边向金属箔300的第2主面S2供给第2原料气体的第2成膜装置420b。
以下,对图2所示的制造系统400的成膜工序(第2工序)进行详述。
通过辊将金属箔300输送到第1成膜区域430a。在金属箔300的任意的点P1通过第1成膜区域430a(第1成膜区域430a内的距离L1的金属箔300的输送路径)的期间,第1成膜装置420a在第1成膜区域430a中摆动。即,第1成膜装置420a沿着第1成膜区域430a内的金属箔300的输送路径往复运动距离L1。第1成膜装置420a一边进行该往复运动,一边对金属箔300的任意的点P1的第1主面S1进行循环数N1的成膜。根据所期望的循环数N1,第1成膜装置420a可以在去路和回路这两者进行成膜,也可以在去路和回路中的一者进行成膜。
第1成膜装置420a具备向第1主面S1供给第1原料气体的多个第1喷嘴。循环数N1的成膜通常通过使第1喷嘴通过第1成膜装置420a的往复运动而沿着输送路径移动的速度V2a大于金属箔300的任意的点P1在输送路径上移动的速度V1a来进行。V1a和V2a根据所期望的循环数N1和第1喷嘴的个数X1适当设定即可。如果为50次循环以上,则优选V2a/V1a≥2。从生产率的观点出发,优选V2a/V1a≥5。
在通过第1成膜装置420a在第1主面S1上成膜后,通过辊将金属箔300输送到第2成膜区域430b。在金属箔300的第2主面S2的任意的点P2通过第2成膜区域430b(第2成膜区域430b内的距离L2的金属箔300的输送路径)的期间,第2成膜装置420b在第2成膜区域430b中摆动。即,第2成膜装置420b沿着第2成膜区域430b内的金属箔300的输送路径往复运动距离L2。第2成膜装置420b一边进行该往复运动,一边对金属箔300的第2主面S2的任意的点P2的第2主面S2进行循环数N2的成膜。根据所期望的循环数N2,第2成膜装置420b可以在去路和回路这两者进行成膜,也可以在去路和回路中的一者进行成膜。
第2成膜装置420b具备向第2主面S2供给第2原料气体的多个第2喷嘴。循环数N2的成膜通常通过使第2喷嘴通过第2成膜装置420b的往复运动而沿着输送路径移动的速度V2b大于金属箔300的任意的点P2在输送路径上移动的速度V1b来进行。V1b和V2b根据所期望的循环数N2和第2喷嘴的个数X2适当设定即可。如果为50次循环以上,则优选V2b/V1b≥2。从生产率的观点出发,优选V2b/V1b≥5。
更具体而言,成膜装置420a(420b)具备上述喷嘴a~d。在图2所示的制造系统的情况下,在金属箔的主面上的任意的点在成膜区域移动的期间,通过成膜装置的摆动(往复运动),使喷嘴a~d依次移动到金属箔的主面上的任意的点P上,进行成膜。
在此,图3是表示本发明的实施方式的电解电容器用电极箔的制造系统的另一个例子的构成图。
制造系统500具备辊510a~510c,所述辊510a~510c将金属箔300从第1成膜区域530a输送到与第J成膜区域530a隔离的第2成膜区域530b,并且使金属箔300在第1成膜区域530a和第2成膜区域530b的各个区域中往复运动。
另外,制造系统500具备成膜部。成膜部具备:第1成膜装置520a,其在第1成膜区域530a中向金属箔300的第1主面S1供给第1原料气体;以及第2成膜装置520b,其在第2成膜区域400b中向金属箔300的第2主面S2供给第2原料气体。第1成膜装置520a具备向第1主面S1供给第1原料气体的多个第1喷嘴。第2成膜装置520b具备向第2主面S2供给第2原料气体的多个第2喷嘴。
以下,对图3所示的基于制造系统500的成膜工序(第2工序)进行详述。
通过辊510a~510c,金属箔300被输送到第1成膜区域530a,金属箔300的任意的点P1在第1成膜区域530a内在距离L3的输送路径上往复。在此期间,第1成膜装置520a对金属箔300的任意的点P1的第1主面S1进行循环数N1的成膜。
在通过第1成膜装置520a在第1主面S1上成膜后,通过辊510a~510c将金属箔300输送到第2成膜区域530b,金属箔300的任意的点P2在第2成膜区域530b内在距离L4的输送路径上往复。在此期间,第2成膜装置520b对金属箔300的任意的点P2的第2主面S2进行循环数N2的成膜。
更具体而言,成膜装置520a(520b)具备上述喷嘴a~d。在图3所示的制造系统的情况下,通过金属箔的在成膜区域内的往复运动,使金属箔的主面上的任意的点P依次移动到与喷嘴a~d对置的位置,进行成膜。
在图2所示的制造系统中,与图3所示的制造系统相比,施加于金属箔和辊的应力小。然而,在所期望的循环数N1(N2)多的情况下,需要增多成膜装置420a(420b)的喷嘴的个数X1(X2),或者增长移动距离L1(L2),或者增大V2a/V1a(V2b/V1b)。因此,有时装置变大,装置成本变高。另一方面,与图2所示的制造系统相比,在图3所示的制造系统的情况下,从成膜装置被固定来看能够减小装置成本。然而,由于金属箔通过辊而往复,所以有时施加于金属箔的应力变大。另外,在为了使金属箔往复而需要改变辊的旋转方向这一点上,有时施加于辊的应力也变大。也可以将图2的制造系统与图3的制造系统组合,有时组合更有效。
以下,对图2的制造系统400和图3的制造系统500中共通的事项进行说明。
第1成膜装置420a(520a)在第1成膜区域430a(530a)内配置于由辊输送的金属箔300的第1主面S1侧。第2成膜装置420b(520b)在第2成膜区域430b(530b)内配置于由辊输送的金属箔300的第2主面S2侧。
通过使第1成膜区域430a(530a)和第2成膜区域430b(530b)相互隔离,从而第1成膜装置420a(520a)和第2成膜装置420b(520b)相互隔离。因此,在第1成膜区域430a(530a)中,不从第2成膜装置420b(520b)向金属箔300的第1主面S1和第2主面S2供给第2原料气体。在第2成膜区域430b(530b)中,不从第1成膜装置420a(520a)向金属箔300的第1主面S1和第2主面S2供给第1原料气体。
在第1成膜区域430a(530a)中,第1成膜装置420a(520a)向金属箔300的第1主面S1供给第1原料气体,不向金属箔300的第2主面S2供给第1原料气体。在第2成膜区域430b(530b)中,第2成膜装置420b(520b)向金属箔300的第2主面S2供给第2原料气体,不向金属箔300的第1主面S1供给第2原料气体。
图2(图3)所示的输送辊410a~410c(510a~510c)将金属箔300按照第1成膜区域430a(530a)和第2成膜区域430b(530b)的顺序进行输送。
第1成膜装置420a(520a)能够兼作在第1成膜区域430a(530a)中对第2主面S2进行热处理的第1热处理装置。通过该热处理,能够在第2主面S2侧的第2多孔质部的表面形成构成第2多孔质部的金属部分的氧化被膜(该金属部分中所含的第1金属的氧化物)。在该情况下,通过第2成膜装置420b(520b),隔着与该金属部分的密合性优异的该氧化被膜在第2多孔质部的表面形成第2电介质层。在该情况下,第2电介质层从第2多孔质部的表面剥离受到抑制。另外,通过形成该氧化被膜,能够降低漏电流,但另一方面,存在第2主面侧的容量降低的趋势。因此,能够在第2主面侧得到第2电介质层作为对于拉伸应力的耐性优异的电介质层B。
另外,第2成膜装置420b(520b)能够兼作在第2成膜区域430b(530b)中对具有第1电介质层的第1主面S1进行热处理的第2热处理装置。通过该热处理,能够提高第1电介质层的结晶性。由此,能够在第1主面侧得到第1电介质层作为有利于高容量化的电介质层A。作为电介质层A的第1电介质层与作为电介质层B的第2电介质层相比,有利于高容量化,但另一方面,存在脆、与多孔质部的密合性低的趋势。
通过第1成膜装置420a(520a)进行成膜时(或作为第1热处理装置的热处理时)的第1温度TA1与通过第2成膜装置420b(520b)进行成膜时(或作为第2热处理装置的热处理时)的第2温度TA2可以彼此相同,也可以彼此不同。TA1和TA2例如优选满足上述式(i)~(iii)的关系。
第1喷嘴的个数X1与第2喷嘴的个数X2可以相同,也可以不同。从将第1电介质层形成为电介质层A的观点出发,第1喷嘴的个数X1可以少于第2喷嘴的个数X2。
通过第1成膜装置420a(520a)进行成膜的循环数N1与通过第2成膜装置420b(520b)进行成膜的循环数N2可以相同,也可以不同。从将第1电介质层形成为电介质层A的观点出发,循环数N1可以小于循环数N2。成膜的循环数小能够减小电介质层A的厚度,在高容量化方面是有利的。
在制造系统400(500)中,在成膜时,可以通过辊410c(510a、510c)使金属箔300弯曲。由于金属箔300以形成有第2电介质层作为电介质层B的第2主面S2侧形成凸部、形成有第1电介质层作为电介质层A的第1主面S1侧形成凹部的方式弯曲,所以由拉伸应力导致的电介质层的损伤受到抑制。
在制造系统400(500)中,金属箔300按照第1成膜区域和第2成膜区域的顺序被输送,但也可以按照第2成膜区域和第1成膜区域的顺序被输送。也可以将第1电介质层和第2电介质层分别形成为电介质层B和电介质层A。
在上述的制造方法(或上述的制造系统)中,在第2工序(或成膜部)中,可以将第1电介质层和第2电介质层分别形成为电介质层A和电介质层B。在该情况下,可以以第1电介质层的厚度F1与第2电介质层的厚度F2满足下述的式(1)的关系的方式形成第1电介质层和第2电介质层。
0.75≤F1/F2≤0.97 (1)
或者,在上述的情况下,可以以在具有第1电介质层的第1主面侧显现的静电电容C1与在具有第2电介质层的第2主面侧显现的静电电容C2满足下述的式(2)的关系的方式形成第1电介质层和第2电介质层。
0.80≤C2/C 1≤0.99(2)
[电解电容器用电极箔]
电解电容器用电极箔具备金属箔、覆盖第1多孔质部的表面的第1电介质层、以及覆盖第2多孔质部的表面的第2电介质层,所述金属箔具有第1主面和与第1主面相反侧的第2主面,且具有第1主面侧的第1多孔质部和第2主面侧的第2多孔质部。
本发明的一个实施方式的电解电容器用电极箔(以下,也称为“第1电极箔”。)的第1电介质层的厚度F1与第2电介质层的厚度F2满足上述的式(1)的关系。即,F 1/F2为0.75以上且0.97以下。F 1/F2可以为0.85以上且0.95以下。
需要说明的是,此处所说的电介质层的厚度F1、F2是指覆盖多孔质部(金属箔)的外表面的电介质层的厚度。电介质层的厚度F 1、F2是使用基于SEM或TEM的电极箔的厚度方向的截面图像测定任意10点的电介质层的厚度,并将它们平均而求出的。
另外,在本发明的另一实施方式的电解电容器用电极箔(以下,也称为“第2电极箔”。)中,在具有第1电介质层的第1主面侧显现的静电电容C1与在具有第2电介质层的第2主面侧显现的静电电容C2满足上述的式(2)的关系。即,C2/C 1为0.8以上且0.99以下。C2/C1可以为0.8以上且0.97以下,也可以为0.8以上且0.95以下。
需要说明的是,上述的静电电容C1和C2是通过对电极箔的第1主面和第2主面中的一个主面进行密封(或涂覆),并在电解液中对未密封的另一个主面进行测定而求出的。
通过上述制造方法(制造系统)将第1电介质层和第2电介质层分别独立地形成为电介质层A和电介质层B,由此能够得到上述的电极箔。
第1电极箔或第2电极箔的金属箔具有阳极引出部和阴极形成部,在阴极形成部中,第1多孔质部和第2多孔质部的表面分别被第1电介质层和第2电介质层覆盖。以下,也将这样的电极箔称为“第3电极箔”。
[电解电容器]
本发明的一个实施方式的电解电容器具备卷绕体和电解质,卷绕体是将阳极箔、阴极箔、以及配置在阳极箔与阴极箔之间的间隔件卷绕而构成的。阳极箔为上述第1电极箔或第2电极箔。通过使用第1电极箔或第2电极箔,能够得到高容量和高可靠性的电解电容器。
卷绕体是通过隔着间隔件将带状的阳极箔和阴极箔卷绕于卷芯并卷绕成柱状而构成的。在卷绕体中,第1电极箔或第2电极箔优选以第1主面(作为电介质层A而形成的第1电介质层侧的主面)朝向卷绕体的轴心侧(卷芯侧)的方式配置。
电解电容器可以进一步具备与阳极箔连接的引线构件。在该情况下,阳极箔与引线构件优选在阳极箔的第2主面与引线构件重叠的重叠部通过铆接部连接。在重叠部(铆接部)中,优选在阳极箔的第2主面侧配置引线构件。在将引线构件铆接于阳极箔时,阳极箔具有在与引线构件重叠的一个主面侧容易产生拉伸应力的趋势。因此,从抑制电介质层的损伤的观点出发,优选使具有作为电介质层B而形成的第2电介质层的第2主面与引线构件重叠。另外,从以电介质层的损伤部位为起点产生裂纹受到抑制、降低接触电阻的观点出发,也优选上述方式。
铆接部以如下方式形成。在阳极箔的一个主面上重叠引线构件,使用针状构件从引线构件侧对重叠部分的规定位置进行穿孔。此时,引线构件的一部分被引出到阳极箔的另一个表面侧。使引出的部分密合在阳极箔的另一个主面上。
(阴极箔)
阴极箔可以使用包含Al、Ta、Nb等阀作用金属的金属箔。根据需要,金属箔的表面可以通过蚀刻处理进行粗糙化。即,阴极箔可以是具有多孔质部和与多孔质部连续的芯部的金属箔。
(间隔件)
作为间隔件30,没有特别限制,例如可以使用包含纤维素、聚对苯二甲酸乙二醇酯、维尼纶、聚酰胺(例如,脂肪族聚酰胺、芳族聚酰胺等芳香族聚酰胺)的纤维的无纺布等。
(电解质)
电解质包含固体电解质和电解液中的至少一者。阴极部可以包含固体电解质和电解液,也可以包含固体电解质和非水溶剂。以下,也将电解液和非水溶剂统称为“液态成分”。电介质层的利用固体电解质(或电解液)的被覆例如通过使包含导电性高分子的处理液(或电解液)浸渗至电极箔(或卷绕体)来进行。处理液可以包含非水溶剂。
固体电解质包含导电性高分子。作为导电性高分子,可举出例如π共轭系高分子。作为导电性高分子,可举出聚吡咯、聚噻吩、聚呋喃、聚苯胺等。导电性高分子可以单独使用1种,也可以组合使用2种以上,还可以是2种以上单体的共聚物。导电性高分子的重均分子量例如为1000~100000。
需要说明的是,在本说明书中,聚吡咯、聚噻吩、聚呋喃、聚苯胺等分别是指以聚吡咯、聚噻吩、聚呋喃、聚苯胺等为基本骨架的高分子。因此,聚吡咯、聚噻吩、聚呋喃、聚苯胺等也可以包括各自的衍生物。例如,聚噻吩包括聚(3,4-亚乙基二氧噻吩)等。
导电性高分子可以掺杂掺杂剂。固体电解质可以包含导电性高分子与掺杂剂。作为掺杂剂,可举出聚苯乙烯磺酸等。固体电解质可以根据需要进一步包含添加剂。
液态成分与电介质层直接接触或隔着导电性高分子接触。液态成分可以是非水溶剂,也可以是电解液。电解液包含非水溶剂和溶解于其中的离子性物质(溶质(例如有机盐))。非水溶剂可以是有机溶剂,也可以是离子液体。
作为非水溶剂,优选高沸点溶剂。例如,可以使用乙二醇等多元醇化合物、环丁砜等砜化合物、γ-丁内酯等内酯化合物、乙酸甲酯等酯化合物、碳酸亚丙酯等碳酸酯化合物、1,4-二噁烷等醚化合物、甲乙酮等酮化合物等。
液态成分可以包含酸成分(阴离子)和碱成分(阳离子)。可以由酸成分和碱成分形成盐(溶质)。酸成分有助于被膜修复功能。作为酸成分,可举出有机羧酸、无机酸等。作为无机酸,可举出例如磷酸、硼酸、硫酸等。作为碱成分,可举出例如伯胺~叔胺化合物等。
有机盐是指阴离子和阳离子中的至少一者包含有机物的盐。作为有机盐,例如可以使用马来酸三甲胺、硼二水杨酸三乙胺、邻苯二甲酸乙基二甲胺、邻苯二甲酸单1,2,3,4-四甲基咪唑啉鎓、邻苯二甲酸单1,3-二甲基-2-乙基咪唑啉鎓等。
从抑制掺杂剂从导电性高分子脱掺杂(固体电解质的劣化)的观点出发,液态成分优选包含比碱成分更多的酸成分。另外,从有助于液态成分的被膜修复功能的方面出发,酸成分也优选包含比碱成分更多的酸成分。酸成分相对于碱成分的摩尔比:(酸成分/碱成分)例如为1.1以上。从抑制掺杂剂从导电性高分子的脱掺杂等观点出发,液态成分的pH可以为6以下,也可以为1以上且5以下。
在此,图4是示意地表示本发明的一个实施方式的电解电容器的截面图。在图4中示出具备卷绕型的电容器元件的电解电容器的一个例子。图5是示意地表示图4的卷绕体的构成的立体图。
电解电容器200具备卷绕体100。卷绕体100是将阳极箔10和阴极箔20隔着间隔件30卷绕而构成的。
在阳极箔10和阴极箔20上分别连接有引线接头50A和50B的一个端部,一边卷入引线接头50A和50B一边构成卷绕体100。在引线接头50A和50B的另一个端部分别连接有引线60A和60B。
在位于卷绕体100的最外层的阴极箔20的外侧表面配置有止卷带40,阴极箔20的端部被止卷带40固定。需要说明的是,在从大片的箔裁切而准备阳极箔10的情况下,为了在裁切面设置电介质层,可以对卷绕体100进一步进行化学转化处理。
卷绕体100包含电解质,电解质介于阳极箔10(电介质层)与阴极箔20之间。包含电解质的卷绕体100例如通过使包含导电性高分子的处理液(或电解液)浸渗至卷绕体100来进行。浸渗可以在减压下、例如10kPa~100kPa的气氛下进行。
以引线60A、60B位于有底壳体211的开口侧的方式将卷绕体100收纳于有底壳体211。作为有底壳体211的材料,可以使用铝、不锈钢、铜、铁、黄铜等金属或它们的合金。
在收纳有卷绕体100的有底壳体211的开口部配置密封构件212,将有底壳体211的开口端凿紧于密封构件212而进行卷曲加工,在卷曲部分配置座板213,由此将卷绕体100密封在有底壳体211内。
密封构件212以供引线60A、60B贯通的方式形成。密封构件212只要是绝缘性物质即可,优选弹性体。其中,优选耐热性高的有机硅橡胶、氟橡胶、乙丙橡胶、海帕伦橡胶、丁基橡胶、异戊二烯橡胶等。
本发明的另一实施方式的电解电容器具备层叠有多个电容器元件的层叠体,所述电容器元件具备具有阳极引出部和阴极形成部的阳极体、以及覆盖阴极形成部的阴极部。层叠体具有层叠有多个阳极引出部的阳极层叠部和层叠有多个被阴极部覆盖的阴极形成部的阴极层叠部。多个电容器元件的阳极体的至少1个为上述的第3电极箔。通过使用第3电极箔,能够得到高容量和高可靠性的电解电容器。
如果构成层叠体,则有在阴极层叠部的与层叠方向垂直的面的中央部处阴极层叠部的层叠方向的厚度变大,在其周边缘部处阴极层叠部的层叠方向的厚度变小的趋势,电极箔容易弯曲。即,在电极箔中,层叠体的层叠方向的中心侧的表面容易成为凹形状。因此,在层叠体中,第3电极箔优选配置为第1主面(作为电介质层A而形成的第1电介质层侧的主面)朝向层叠体的层叠方向的中心侧。
层叠型的电解电容器例如具备上述层叠体和将该层叠体密封的树脂制的外装体。阴极部具备覆盖阴极形成部的至少一部分的固体电解质层和覆盖固体电解质层的至少一部分的阴极引出层。阴极引出层例如具备银糊层和碳层。在阳极层叠部连接有阳极引线。在层叠体的层叠方向的-个端部的阴极引出层连接有阴极引线。阳极引线和阴极引线的一部分从外装体露出。
产业上的可利用性
本发明的电解电容器用电极箔适合用于要求高容量和高可靠性的电解电容器。
对本发明目前优选的实施方式进行了说明,但不应限定性地解释这样的公开。通过阅读上述公开,各种变形和改变对于本发明所属技术领域的技术人员而言无疑是显而易见的。因此,所附的要求保护的范围应解释为在不脱离本发明的真正的精神和范围的情况下包含所有的变形和改变。
附图标记说明
10:阳极箔,20:阴极箔,30:间隔件,40:止卷带,60A、60B:引线,50A、50B:引线接头,100:卷绕体,200:电解电容器,211:有底壳体,212:密封构件,213:座板,300:金属箔,S1:第1主面,S2:第2主面,310a:第1多孔质部,310b:第2多孔质部,320:芯部,400、400:电极箔的制造系统,410a~410c、510a~510c:辊,420a、520a:第1成膜装置,420b、520b:第2成膜装置,430a、530a:第1成膜区域,430b、530b:第2成膜区域
Claims (28)
1.一种电解电容器用电极箔,其具备:
金属箔,其具有第1主面和与所述第1主面相反侧的第2主面,且具有所述第1主面侧的第1多孔质部和所述第2主面侧的第2多孔质部;
第1电介质层,其覆盖所述第1多孔质部的表面;以及
第2电介质层,其覆盖所述第2多孔质部的表面,
所述第1电介质层的厚度F1和所述第2电介质层的厚度F2满足0.75≤F1/F2≤0.97的关系。
2.一种电解电容器用电极箔,其具备:
金属箔,其具有第1主面和与所述第1主面相反侧的第2主面,且具有所述第1主面侧的第1多孔质部和所述第2主面侧的第2多孔质部;
第1电介质层,其覆盖所述第1多孔质部的表面;以及
第2电介质层,其覆盖所述第2多孔质部的表面,
在具有所述第1电介质层的所述第1主面侧显现的静电电容C 1和在具有所述第2电介质层的所述第2主面侧显现的静电电容C2满足0.80≤C2/C 1≤0.99的关系。
3.根据权利要求1或2所述的电解电容器用电极箔,其中,所述金属箔具有阳极引出部和阴极形成部,
在所述阴极形成部中,所述第1多孔质部和所述第2多孔质部的表面分别被所述第1电介质层和所述第2电介质层覆盖。
4.一种电解电容器,其具备卷绕体和电解质,
所述卷绕体是将阳极箔、阴极箔、以及配置在所述阳极箔与所述阴极箔之间的间隔件卷绕而构成的,
所述阳极箔为权利要求1或2所述的电极箔。
5.根据权利要求4所述的电解电容器,其中,在所述卷绕体中,所述电极箔以所述第1主面朝向所述卷绕体的轴心侧的方式配置。
6.根据权利要求4所述的电解电容器,其还具备与所述阳极箔连接的引线构件,
所述阳极箔与所述引线构件在所述阳极箔的所述第2主面与所述引线构件重叠的重叠部通过铆接部连接。
7.一种电解电容器,其具备层叠有多个电容器元件的层叠体,所述电容器元件具备具有阳极引出部和阴极形成部的阳极体、以及覆盖所述阴极形成部的阴极部,
所述层叠体具有层叠有多个所述阳极引出部的阳极层叠部和层叠有多个被所述阴极部覆盖的所述阴极形成部的阴极层叠部,
所述多个电容器元件的所述阳极体中的至少1个为权利要求3所述的电极箔。
8.根据权利要求7所述的电解电容器,其中,在所述层叠体中,所述电极箔以所述第1主面朝向所述层叠体的层叠方向的中心侧的方式配置。
9.一种电解电容器用电极箔的制造方法,其包括:
第1工序,准备金属箔,所述金属箔具有第1主面和与所述第1主面相反侧的第2主面,且具有所述第1主面侧的第1多孔质部和所述第2主面侧的第2多孔质部;以及
第2工序,分别独立地形成覆盖所述第1多孔质部的表面的第1电介质层和覆盖所述第2多孔质部的表面的第2电介质层。
10.根据权利要求9所述的电解电容器用电极箔的制造方法,其中,所述第2工序包括:
第2A工序,通过原子层沉积法,在第1温度TA1℃下形成所述第1电介质层;以及
第2B工序,通过原子层沉积法,在第2温度TA2℃下形成所述第2电介质层。
11.根据权利要求10所述的电解电容器用电极箔的制造方法,其中,在所述第2A工序之后进行所述第2B工序,
所述第2B工序兼作在所述第2温度TA2下对具有所述第1电介质层的所述第1表面进行热处理来提高所述第1电介质层的结晶性的工序。
12.根据权利要求11所述的电解电容器用电极箔的制造方法,其中,所述第2A工序兼作在所述第1温度TA1下对所述第2主面进行热处理而在所述第2多孔质部的表面形成构成所述第2多孔质部的金属部分的氧化被膜的工序,
在所述第2B工序中,隔着所述氧化被膜在所述第2多孔质部的表面形成所述第2电介质层。
13.根据权利要求10~12中任一项所述的电解电容器用电极箔的制造方法,其中,所述第1温度TA1和所述第2温度TA2满足0≤|TA1-TA2|≤50、90≤TA1≤400且90≤TA2≤400的关系。
14.根据权利要求9~13中任一项所述的电解电容器用电极箔的制造方法,其中,所述第1电介质层的厚度F1和所述第2电介质层的厚度F2满足0.75≤F1/F2≤0.97的关系。
15.根据权利要求9~13中任一项所述的电解电容器用电极箔的制造方法,其中,在具有所述第1电介质层的所述第1主面侧显现的静电电容C1和在具有所述第2电介质层的所述第2主面侧显现的静电电容C2满足0.80≤C2/C 1≤0.99的关系。
16.一种电解电容器用电极箔的制造系统,其具备成膜部,所述成膜部通过原子层沉积法,对具有第1主面和与所述第1主面相反侧的第2主面、且具有所述第1主面侧的第1多孔质部和所述第2主面侧的第2多孔质部的金属箔各自独立地形成覆盖所述第1多孔质部的表面的第1电介质层和覆盖所述第2多孔质部的表面的第2电介质层。
17.根据权利要求16所述的电解电容器用电极箔的制造系统,其中,所述成膜部具备:
多个第1喷嘴,其在第1成膜区域中与所述第1主面对置并向所述第1主面供给第1原料气体;以及
多个第2喷嘴,其在与所述第1成膜区域隔离的第2成膜区域中与所述第2主面对置并向所述第2主面供给第2原料气体,
所述电解电容器用电极箔的制造系统具备:
第1移动机构,使所述多个第1喷嘴在所述第1成膜区域中沿着所述第1主面移动;以及
第2移动机构,使所述多个第2喷嘴在所述第2成膜区域中沿着所述第2主面移动。
18.根据权利要求17所述的电解电容器用电极箔的制造系统,其具备在所述第1成膜区域和所述第2成膜区域中输送所述金属箔的输送机构,
所述第1移动机构使所述多个第1喷嘴沿着所述第1成膜区域内的所述金属箔的输送路径移动,
所述第2移动机构使所述多个第2喷嘴沿着所述第2成膜区域内的所述金属箔的输送路径移动。
19.根据权利要求18所述的电解电容器用电极箔的制造系统,其中,所述金属箔的输送路径在所述第1成膜区域和所述第2成膜区域的各个区域中包括直线路径和/或将所述金属箔弯曲地进行输送的曲线路径,
所述第1移动机构和所述第2移动机构各自使所述多个第1喷嘴和所述多个第2喷嘴沿着所述直线路径和/或所述曲线路径移动。
20.根据权利要求18或19所述的电解电容器用电极箔的制造系统,其中,通过所述第1移动机构,在所述第1成膜区域中,所述多个第1喷嘴向与所述金属箔的输送方向相同的方向或其相反方向移动、或者在所述输送路径上往复。
21.根据权利要求18~20中任一项所述的电解电容器用电极箔的制造系统,其中,通过所述第2移动机构,在所述第2成膜区域中,所述多个第2喷嘴向与所述金属箔的输送方向相同的方向或其相反方向移动、或者在所述输送路径上往复。
22.根据权利要求16所述的电解电容器用电极箔的制造系统,其具备输送辊,所述输送辊在第1成膜区域和与所述第1成膜区域隔离的第2成膜区域中输送所述金属箔,
所述成膜部具备:
第1成膜装置,其在所述第1成膜区域中向所述第1主面供给第1原料气体;以及
第2成膜装置,其在所述第2成膜区域中向所述第2主面供给第2原料气体。
23.根据权利要求22所述的电解电容器用电极箔的制造系统,其具备输送辊,所述输送辊在第1成膜区域和与所述第1成膜区域隔离的第2成膜区域中输送所述金属箔,
所述第1成膜装置在所述第1成膜区域中一边摆动一边向所述第1主面供给所述第1原料气体,
所述第2成膜装置在所述第2成膜区域中一边摆动一边向所述第2主面供给所述第2原料气体。
24.根据权利要求16所述的电解电容器用电极箔的制造系统,其具备输送辊,所述输送辊在第1成膜区域和与所述第1成膜区域隔离的第2成膜区域中输送所述金属箔,并且在所述第1成膜区域和所述第2成膜区域的各个区域中使所述金属箔往复运动,
所述成膜部具备:
第1成膜装置,其在所述第1成膜区域中向所述第1主面供给第1原料气体;以及
第2成膜装置,其在所述第2成膜区域中向所述第2主面供给第2原料气体。
25.根据权利要求22~24中任一项所述的电解电容器用电极箔的制造系统,其中,所述第1成膜装置具备向所述第1主面供给所述第1原料气体的多个第1喷嘴,
所述第2成膜装置具备向所述第2主面供给所述第2原料气体的多个第2喷嘴,
所述第1喷嘴的个数与所述第2喷嘴的个数互不相同。
26.根据权利要求22~25中任一项所述的电解电容器用电极箔的制造系统,其中,所述输送辊将所述金属箔依次输送至所述第1成膜区域和所述第2成膜区域,
所述第1成膜装置兼作第1热处理装置,所述第1热处理装置在所述第1成膜区域中对所述第2主面进行热处理,在所述第2多孔质部的表面形成构成所述第2多孔质部的金属部分的氧化被膜,
所述第2成膜装置兼作第2热处理装置,所述第2热处理装置在所述第2成膜区域中对具有所述第1电介质层的所述第1主面进行热处理,提高所述第1电介质层的结晶性。
27.根据权利要求16~26中任一项所述的电解电容器用电极箔的制造系统,其中,所述第1电介质层的厚度F1和所述第2电介质层的厚度F2满足0.75≤F1/F2≤0.97的关系。
28.根据权利要求16~26中任一项所述的电解电容器用电极箔的制造系统,其中,在具有所述第1电介质层的所述第1主面侧显现的静电电容C1和在具有所述第2电介质层的所述第2主面侧显现的静电电容C2满足0.80≤C2/C 1≤0.99的关系。
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