JP2009016770A - 電解コンデンサの製造方法及び電解コンデンサ - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 陽極箔と陰極箔とからなる一対の電極箔がセパレータを介して巻回されたコンデンサ素子を形成し、前記コンデンサ素子に、導電性固体の粒子またはその凝集体が溶媒に分散された分散液を含浸させることにより、前記電極箔上に導電性固体の粒子またはその凝集体を有する平面状の導電性固体層を形成し、前記導電性固体層が形成されたコンデンサ素子に電解液を含浸させる電解コンデンサの製造方法。
【選択図】図1
Description
このため、導電性高分子からなる導電性固体層と電解液の両方をコンデンサ素子内に充填した巻回形の固体電解コンデンサが提案されている(例えば、特許文献2)。
前記コンデンサ素子に、導電性固体の粒子またはその凝集体(以下、粒子等という)が溶媒に分散された分散液を含浸させることにより、前記電極箔及びセパレータの表面上に導電性固体の粒子等を有する平面状の導電性固体層を形成し、
前記導電性固体層が形成されたコンデンサ素子に電解液を含浸させる電解コンデンサの製造方法である。
上記製造方法によれば、予め形成された導電性固体の粒子等を分散させた分散液がコンデンサ素子に含浸されるため、コンデンサ素子内での酸化重合により導電性固体層を形成する場合と比べて、電極箔及びセパレータの表面上に導電性固体の粒子等を有する導電性固体層を均一に形成することができ、高い導電性を確保することができる。また、コンデンサ素子内で導電性固体層が形成されないため、誘電体皮膜上での酸化重合による損傷部が生ずることがなく、損傷部が生じても電解液による高い修復作用を確保することができる。すなわち、コンデンサ素子内での酸化重合により導電性固体層を形成する方法では、重合液の含浸初期に酸化剤が誘電体皮膜と接触して誘電体皮膜が損傷するだけでなく、電極箔及びセパレータの表面上に導電性固体層を均一に形成することができないため、繰り返し酸化重合が行なわれると、誘電体皮膜の導電性固体層が形成されていない部分にも酸化剤が接触するため、損傷が大きくなる。このため、電解液による修復作用でも十分に損傷部を修復できなくなる。これに対し、上記製造方法では予め形成された導電性固体の粒子等の固体がコンデンサ素子に含浸されるため、酸化剤により誘電体皮膜が損傷することがなく、また誘電体皮膜全体を均一に導電性固体層が被覆するため、導電性固体層が誘電体皮膜を保護することができ、熱等により誘電体皮膜の損傷が生じても損傷の程度を抑えることができる。このため、電解液による高い修復作用を確保することができる。そして、コンデンサ素子内で導電性固体層が形成されないため酸化重合後の洗浄、乾燥工程も不要となる。
前記導電性固体層は、前記コンデンサ素子に導電性固体の粒子等が溶媒に分散された分散液を含浸させることにより、前記電極箔及びセパレータの表面上に平面状に形成されている電解コンデンサである。
以下、実施例を挙げて本発明をさらに詳細に説明するが、本発明はこれら実施例に限定されるものではない。
誘電体皮膜を有する陽極箔と、陰極箔とからなる一対の電極箔をセパレータを介して巻回して、完成寸法(アルミニウム製ケースに収納した状態での電解コンデンサの外形寸法)がφ10mm×H10.5mmとなる、定格10V−680μFのコンデンサ素子を作製した。このコンデンサ素子に減圧下で、水を含浸させて空隙量を測定したところ、空隙量は0.21mlであった。上記のようにして作製したコンデンサ素子を、ドーパント剤を含有するポリエチレンジオキシチオフェン粒子を水に分散させた分散液(濃度:10質量%)に、25℃で1分間、89kPaの減圧下で浸漬し、分散液をコンデンサ素子に含浸させた。含浸後、コンデンサ素子を分散液から取り出し、125℃の乾燥炉に入れ、コンデンサ素子を乾燥させた。次に、導電性固体層を形成したコンデンサ素子を、ボロジサリチル酸トリメチルアミンを含有するγ−ブチロラクトン電解液(濃度:18質量%)に、25℃で10秒間浸漬し、電解液をコンデンサ素子に含浸させた。
ついで、導電性固体層及び電解液を充填したコンデンサ素子をアルミニウム製ケースに収納した。そして、アルミニウム製ケースの開口部にゴムパッキングを装着し、アルミニウム製ケースに絞り加工及びカーリング加工を施した後、定格電圧の1.15倍の電圧を印加しながら、約125℃で約1時間エージングすることにより、電解コンデンサを作製した。
コンデンサ素子の分散液への含浸、乾燥を3回繰り返した以外は、実施例1と同様にして、電解コンデンサを作製した。
コンデンサ素子の分散液への含浸、乾燥を5回繰り返した以外は、実施例1と同様にして、電解コンデンサを作製した。
実施例1と同様の定格10V−680μFのコンデンサ素子を、エチレンジオキシチオフェンを20質量%含有するエタノール溶液に25℃で10秒間浸漬した。溶液からコンデンサ素子を取り出し、50℃で30分間放置して乾燥させた。乾燥後、コンデンサ素子を、ドーパント剤兼酸化剤であるパラトルエンスルホン酸鉄を50質量%含有するエタノール溶液に25℃で3分間浸漬した。溶液からコンデンサ素子を取り出し、50℃で60分間放置して、ポリエチレンジオキシチオフェンからなる導電性固体層を形成した。ついで、コンデンサ素子を2時間水洗し、不純物及び酸化剤を除去した後、コンデンサ素子を100℃で60分間乾燥した。
上記のようにして作製したポリエチレンジオキシチオフェンからなる導電性固体層を充填したコンデンサ素子を用いた以外は、実施例1と同様にして、該コンデンサ素子に電解液を含浸した後、アルミニウム製ケースに収納し、電解コンデンサを作製した。
コンデンサ素子の分散液への含浸、乾燥を2回繰り返した以外は、比較例1と同様にして、電解コンデンサを作製した。
上記のようにして作製した実施例及び比較例の各電解コンデンサについて、静電容量(測定周波数:120Hz)、ESR(測定周波数:100kHz)、tanδ(損失角の正接)、及び漏れ電流を測定した。また、実施例及び比較例の各電解コンデンサを用いて半田耐熱性試験(ピーク温度265℃、200℃以上に曝される時間70秒の条件)を行い、試験後の静電容量、ESR、tanδ、及び漏れ電流を上記と同様の条件で測定した。さらに、実施例及び比較例の各電解コンデンサに125℃で500時間定格電圧を印加した後の静電容量、ESR、tanδ、及び漏れ電流を上記と同様の条件で測定した。
なお、導電性固体層が形成されたコンデンサ素子の陽極箔を走査型電子顕微鏡により観察し、導電性固体層の被覆状態を観察した。また、導電性固体層の厚さを(株)キーエンス製マイクロスコープ:型番VHX−100、高倍率ズームレンズ:VH−Z450により測定した。上記導電性固体層の表面状態及び厚さは、陽極箔とセパレータが接触している部分に形成されている導電性固体層は剥離しやすいことから、セパレータとの接触が少ない陽極箔の自由表面(セパレータと直接接触していない部分の表面)を測定した。さらに、コンデンサ素子内の導電性固体の粒子等の充填量を測定するため、導電性固体層を形成したコンデンサ素子に減圧下で水を含浸させ、該水の含浸量と上記空隙量との差から、充填された導電性固体層の体積を求めて、上記空隙量に対する導電性固体の粒子等の体積割合を算出した。表1はこれらの結果を示す。
実施例1と同様にして、定格35V−150μFのコンデンサ素子を作製し、該コンデンサ素子を用いて分散液の含浸、乾燥回数をそれぞれ調整して、表2に示すように導電性固体の粒子等の充填量及び導電性固体層の厚さの異なる電解コンデンサを作製した。
2 陰極箔
3 セパレータ
4 巻き止めテープ
7 コンデンサ素子
8 アルミニウム製ケース
9 ゴムパッキング
51、52 リード線
61、62 リードタブ
Claims (11)
- 陽極箔と陰極箔とからなる一対の電極箔がセパレータを介して巻回されたコンデンサ素子を形成し、
前記コンデンサ素子に、導電性固体の粒子またはその凝集体が溶媒に分散された分散液を含浸させることにより、前記電極箔及びセパレータの表面上に導電性固体の粒子またはその凝集体を有する平面状の導電性固体層を形成し、
前記導電性固体層が形成されたコンデンサ素子に電解液を含浸させる電解コンデンサの製造方法。 - 前記導電性固体の粒子または凝集体の充填量が、前記コンデンサ素子の空隙量に対して5〜55体積%である請求項1に記載の電解コンデンサの製造方法。
- 前記導電性固体層は、10μm以下の厚さを有する請求項1または2に記載の電解コンデンサの製造方法。
- 前記導電性固体は、ポリチオフェン及びその誘導体からなる群から選ばれる少なくとも1種を含有する請求項1〜3のいずれか1項に記載の電解コンデンサの製造方法。
- 前記電解液は、非水系溶媒として、γ−ブチロラクトン及びスルホランからなる群から選ばれる少なくとも1種と、溶質として、有機アミン塩とを含有する請求項1〜4のいずれか1項に記載の電解コンデンサの製造方法。
- 減圧下、超音波処理を行いながら、前記コンデンサ素子に前記導電性固体の粒子またはその凝集体が溶媒に分散された分散液を含浸させる請求項1〜5のいずれか1項に記載の電解コンデンサの製造方法。
- 陽極箔と陰極箔とからなる一対の電極箔がセパレータを介して巻回されたコンデンサ素子と、前記コンデンサ素子内に、導電性固体の粒子またはその凝集体を有する導電性固体層と、電解液とが充填された電解コンデンサあって、
前記導電性固体層は、前記コンデンサ素子に導電性固体の粒子またはその凝集体が溶媒に分散された分散液を含浸させることにより、前記電極箔及びセパレータの表面上に平面状に形成されている電解コンデンサ。 - 前記導電性固体の粒子または凝集体の充填量が、前記コンデンサ素子の空隙量に対して5〜55体積%である請求項7に記載の電解コンデンサ。
- 前記導電性固体層は、10μm以下の厚さを有する請求項7または8に記載の電解コンデンサ。
- 前記導電性固体は、ポリチオフェン及びその誘導体からなる群から選ばれる少なくとも1種を含有する請求項7〜9のいずれか1項に記載の電解コンデンサ。
- 前記電解液は、非水系溶媒として、γ−ブチロラクトン及びスルホランからなる群から選ばれる少なくとも1種と、溶質として、有機アミン塩とを含有する請求項7〜10のいずれか1項に記載の電解コンデンサ。
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