JP2014183235A

JP2014183235A - コンデンサ用セパレータおよび該セパレータよりなるコンデンサ

Info

Publication number: JP2014183235A
Application number: JP2013057349A
Authority: JP
Inventors: Norihiro Wada; 典弘和田; Motoi Yamanoue; 基山野上; Takumi Ichimura; 拓己市村
Original assignee: Nippon Kodoshi Corp
Current assignee: Nippon Kodoshi Corp
Priority date: 2013-03-19
Filing date: 2013-03-19
Publication date: 2014-09-29
Anticipated expiration: 2033-03-19
Also published as: JP6313930B2

Abstract

【課題】基盤実装時におけるリフロー炉の高温に耐える、高耐熱性のコイン型電気二重層コンデンサにも用いることができるセパレータを提供することを目的とする。
【解決手段】一対の分極性電極をセパレータによって隔離してなる電気二重層コンデンサにおいて、前記セパレータは、ポリフェニレンサルファイド繊維、アラミドパルプ、ポリビニルアルコール繊維を以下の割合で配合して、円網抄紙機で混抄して湿式不織布を製作し、セパレータとしてシート化し、該セパレータを用いるコイン型電気二重層コンデンサを作製した。ポリフェニレンサルファイド繊維：重量比５２〜７８％、アラミドパルプ：重量比２０〜４０％、ポリビニルアルコール繊維：重量比２〜８％
【選択図】なし

Description

本発明は、コンデンサ用セパレータおよび該セパレータよりなるコンデンサに関し、例えば、リフローはんだ付けに対応する高耐熱性のコイン型電気二重層コンデンサ用セパレータおよび電気二重層コンデンサに関するものである。

電気二重層コンデンサは、分極性電極と電解液を接触させたときに、分極性電極表面と電解液界面に相対する電荷が蓄積される電気二重層現象を利用したコンデンサであり、一般的には対向する一対の分極性電極と、この一対の分極性電極を電気的、機械的に隔離するセパレータ及び有機電解液で構成されている。分極性電極としては、電荷蓄積界面の大きい、即ち比表面積の大きい活性炭粉末などが使用されている。

この電気二重層コンデンサは電極面積が広く、コンデンサの中では大容量であるアルミ電解コンデンサ等と比較してもはるかに大容量が得られるため、主として家庭用電化製品のメモリーバックアップ用途などに使用されてきた。近年、大容量の電気二重層コンデンサが着目されて、ＯＡ機器や産業機械向けに加え、車両用や太陽光・風力発電など、さまざまな製品に用途が拡大してきている。

この電気二重層コンデンサには構造別にコイン型と捲回型と積層型があり、その容量は電荷蓄積界面として作用する電極の表面積により容量が決定される。
コイン型は、微細な活性炭素繊維や活性炭粉末をバインダーにより結着し、マット状にして円形に打抜いた一対の分極性電極の間に平行して介在させたセパレータに電解液を含浸させた後に外装材を兼ねる金属ケースと金属蓋内に収納し、ガスケットを介してかしめることによって密封形成している。

捲回型は、電極物質の表面積を大きくするために微粉末状にした活性炭をバインダーにより集電体である金属箔表面に塗布結着させて電極を構成し、この電極一対を、セパレータを介在させて捲回してコンデンサ素子とし、電解液を含浸させた後、金属ケースに収納し、封止したものである。
積層型は、電極とセパレータを交互に積層してコンデンサ素子とし、金属ケースまたはラミネートフィルムに収納し、電解液を注液したのち封止したものである。

家庭用電化製品のメモリーバックアップ用途に使用されているコイン型電気二重層コンデンサは、最近では携帯電話やデジタルカメラなどのモバイル機器の小型化、高性能化に伴い超小型のコイン型が開発され、生産数量は年々、急増している。

特に超小型のコイン型は面実装のリフロータイプが主流となってきており、リフロー実装時の熱に対して安定で性能劣化の少ない部材の選択が必要となる。また、近年では環境問題から鉛フリーはんだが使用されることから、リフロー炉の温度が従来よりも高く瞬間的に２６０℃もの高温になってきており、コンデンサ素子の内部温度も２００℃近傍の高温になる。

従来のリフローはんだ付けに対応するコイン型電気二重層コンデンサに用いられるセパレータとしては、特許文献１に記載されたガラス繊維セパレータ、特許文献２に記載された再生セルロース配合セパレータ、特許文献３に記載されたアラミドセパレータ等がある。

特開平１−３０４７１９号公報特開２０００−３８３４号公報特開２００３−１３３１８０号公報

しかしながら、特許文献１のように、コイン型電気二重層コンデンサにガラス繊維セパレータを用いると、セパレータをコイン型に打抜こうとしても、セパレータにコシがないため、打抜き刃に押されてセパレータをうまく打抜くことができないという問題があった。

これを解決するために、打抜き刃を押す力を高めると、ガラス繊維の剛性の高さのために打抜き刃自体が削られたり、刃欠けしたりなどの懸念がある。また、ガラス繊維そのものは機械的強度と伸びがないため、セル組み立てが難しく、カシメ時に破れてしまうという問題点があった。
また、ガラス繊維はアスベスト同様に発がん性が疑われており、さらに、作業者が吸気すると肺にガラスが突き刺さるという健康上の懸念もあった。

特許文献２のように再生セルロース繊維配合セパレータは、コイン型電気二重層コンデンサに用いると、低ＥＳＲや高遮蔽性は満足するものの、伸びがないため、カシメ時に破れてしまうおそれがあった。

また、再生セルロース繊維配合セパレータは、リフローはんだ付け時に高温に曝されるとセルロース分子の熱分解により、セパレータの機械的強度が低下し、ショートしてしまうおそれがあった。

特許文献３のようにアラミド繊維セパレータを用いると、ガラス繊維セパレータと同様に、アラミド繊維の剛性の高さのために打抜き刃自体が削られたり、刃欠けしたりなどの懸念がある。

本発明は、上記問題点に鑑みなされたもので、カシメ時に破れない程度の機械的強度と伸びを有し、良好な打抜き特性を持ち、リフローはんだ付けに対応することができる高耐熱性のセパレータ及び該セパレータを用いたコンデンサ、たとえばコイン型電気二重層コンデンサを提供することを目的とする。

本発明は、上述した問題点を解決し、上述した目的を達成するためになされたもので、係る目的を達成する一手段として例えば以下の構成を備える。
すなわち、コンデンサの一対の分極性電極の間に介在し、電解質を含有した電解液を保持可能なコンデンサ用セパレータであって、少なくとも２種以上の耐熱性成分を９２〜９８重量％含有し、前記耐熱性成分が、耐熱性繊維と、耐熱性パルプとから選択され、残部がバインダー成分で構成されるコンデンサ用セパレータであること特徴とする。

そして例えば、コンデンサ用セパレータの前記耐熱性繊維と、耐熱性パルプと、バインダー成分との構成比が、それぞれ、５２〜７８：２０〜４０：２〜８重量％であることを特徴とする。

また例えば、前記耐熱性繊維が、ポリフェニレンサルファイド繊維、アラミド繊維から選択される１種以上であることを特徴とする。
更に例えば、前記耐熱性パルプが、アラミドパルプであることを特徴とする。また例えば、前記アラミドパルプが、ＣＳＦ値が２００〜５０ｍｌまで叩解されていることを特徴とする。
更に例えば、前記コンデンサ用セパレータの厚さが、１００〜３００μｍであることを特徴とする。

または、以上のいずれかの構成よりなるコンデンサ用セパレータを用いたことを特徴とするコンデンサとする。
そして例えば、前記コンデンサは電気二重層コンデンサであることを特徴とする。更に例えば、前記コンデンサは電気二重層コンデンサがコイン型であり、リフローはんだ付け対応であることを特徴とする。

本発明によれば、カシメ時に破れない程度の機械的強度と伸びを有し、高耐熱性を有するコンデンサ用セパレータ及び該セパレータを用いたコンデンサを提供することができる。

以下、表なども参照して本発明に係る一発明の実施の形態例について詳細に説明する。本実施の形態例は、コンデンサ用セパレータに、人体に対して有害となるおそれのあるガラス繊維を使用することなく、従来のセパレータと同様あるいはより優れた特性を実現している。

本発明に係る一発明の実施の形態例によれば、カシメ時に破れない程度の機械的強度と伸びを有し、良好な打抜き特性を有し、リフローはんだ付けにも対応する高耐熱性を有するコンデンサ用セパレータ及び該セパレータを用いたコンデンサを提供することができる。特に、電気二重層コンデンサ用に最適なセパレータを提供できる。

本実施の形態例及び実施例に示す例のほか種々の材料、構成割合についての試験研究を行った結果、ポリフェニレンサルファイド繊維とアラミドパルプとポリビニルアルコール繊維とで構成したセパレータとすることにより、良好な結果が得られることが判明した。

本実施の形態例のセパレータを用いた電気二重層コンデンサは、セパレータ部分に有機電解液を含浸保持させ、一対の分極性電極を該セパレータで隔離して電気二重層コンデンサとしている。

〔セパレータの説明〕
本実施の形態例のセパレータは、耐熱性繊維と耐熱性パルプとを主材料として構成されている。耐熱性繊維の含有率は、５２〜７８重量％が好ましい。耐熱性繊維の含有率が５２重量％未満であるとフィブリル化された芳香族ポリアミド繊維であるアラミドパルプの配合量が多くなることになり、セパレータの遮蔽性が高くなりすぎ、電気二重層コンデンサの内部抵抗が高くなるという問題が生じる。一方、耐熱性繊維の含有率が７８重量％を超過するとフィブリル化された芳香族ポリアミド繊維であるアラミドパルプの配合が少なくなり、遮蔽性に乏しく電気二重層コンデンサの漏れ電流が大きくなるという問題が生じる。

尚、耐熱性繊維としては、ポリフェニレンサルファイド繊維を用いることが望ましい。ポリフェニレンサルファイド繊維はベンゼン環とイオウが交互に繰り返される分子構造を持った高性能エンジニアリングプラスチックである。
連続使用温度は２００〜２２０℃、高荷重での荷重たわみ温度が２６０℃以上と耐熱性に優れ、しかも引張強さや曲げ強さが大きい。難燃性や耐薬品性の点でも優れている。

ポリフェニレンサルファイド繊維の繊度は０．４〜３．０ｄｔｅｘが望ましい。０．４ｄｔｅｘ未満であると、セパレータが高密度になり、抵抗が悪化する。また、３ｄｔｅｘより太くなると、セパレータの遮蔽性が劣り、電気二重層コンデンサの漏れ電流が大きくなるおそれがある。

この耐熱性繊維と混抄する耐熱性パルプの含有率は、２０〜４０重量％が好ましい。耐熱性パルプの含有率が２０重量％未満であると、セパレータの遮蔽性が劣るため、電気二重層コンデンサの漏れ電流が大きくなる。耐熱性パルプの含有率が４０重量％を超過するとセパレータの抵抗が高く、電気二重層コンデンサの内部抵抗も高くなるという問題が生じる。

また、耐熱性パルプとしては、アラミドパルプを採用することが望ましい。
アラミドパルプはフィブリル化された芳香族ポリアミド繊維である。フィブリル化された芳香族ポリアミド繊維とは、芳香族ポリアミド繊維をリファイナー、ビーター、高圧ホモジナイザーなどによりフィブリル化したものである。

アラミドパルプはＪＩＳＰ８１２１に規定される叩解の程度を示す値であるＣＳＦ値が２００〜５０ｍｌまで叩解されていることが望ましい。アラミドパルプはセパレータの遮蔽性に寄与する。ＣＳＦが２００ｍｌより大きいと、セパレータの遮蔽性が十分取れない。また、ＣＳＦが５０ｍｌ未満であると、セパレータの遮蔽性が高くなりすぎ、抵抗が悪化するおそれがある。

本実施の形態例では、更に、バインダー成分を混抄することで、セパレータの強度を確保できる。バインダー成分としては、取り扱い、入手のし易さ等の観点からポリビニルアルコール繊維が好ましい。

一般的に、ポリビニルアルコール繊維は、不織布の強度向上を目的に配合され、繊維の交点を結着させて乾紙強度や湿潤強度を向上させるためのバインダーとして用いられる。
セパレータを製造時には、６０℃〜９０℃の熱水に溶解する易溶解性のポリビニルアルコール繊維を、不織布重量の１０重量％〜３０重量％添加する。この易溶解性のポリビニルアルコール繊維は、上記した他の原料繊維と混抄されて湿紙に抄き上げられ、湿紙の乾燥工程における加熱によって、湿紙に含有した水に溶解して湿紙を構成する繊維の間に溶けて広がっていく。

次いで、乾燥の進行に伴って水分が湿紙から蒸発し、繊維間に広がったポリビニルアルコール樹脂が繊維と繊維の交点を相互に結着させる。このようにポリビニルアルコール樹脂で繊維間が結着されることにより、乾紙状態でのセパレータの強度を高めることができる。

しかしながら、一方において、抄紙の乾燥工程で溶解したポリビニルアルコール樹脂は、繊維間に膜状に広がっていき、セパレータの空隙を埋めて多くの孔を塞ぐこととなり、その結果セパレータの抵抗を不必要に大きくするという問題点を有している。

上記観点に鑑み、本発明のセパレータとして、バインダー成分にポリビニルアルコール繊維を用いる場合、２〜８重量％が好ましい。ポリビニルアルコール繊維が２重量％未満であると、バインダー効果が低く、セパレータの機械強度特性が得られない。また、８重量％を超過すると、上記した造膜効果により、セパレータの抵抗が高くなりすぎる。

セパレータの厚さは、１００〜３００μｍの範囲が好ましい。より好ましくは１００〜２００μｍの範囲が好ましい。
セパレータの厚さが１００μｍ未満では、セパレータの強度が弱く、カシメ時において破れによる不良が発生するおそれがあり、また、セパレータの遮蔽性が乏しいため、漏れ電流が大きい電気二重層コンデンサとなるからである。又、セパレータの厚さが３００μｍを超過すると、セパレータの強度は十分であるがセパレータの坪量自体が大きくなり、電気二重層コンデンサの内部抵抗が高くなりすぎるという問題が生じるからである。

上記したセパレータの構成により、組立てとコンデンサ特性の双方において良好なセパレータを見出した。すなわち、カシメ時に破れない程度の機械的強度と伸び、良好な打抜き特性、リフローはんだ付けに対応できる高耐熱性と、コンデンサとしての電気特性とを兼ね備えた良好なセパレータである。各繊維を以下の範囲で混合することにより、満足のいく特性を得ることができた。

〔セパレータの評価方法〕
セパレータの試験方法は、ＪＩＳＣ２３００（電気用セルロース紙試験方法）に準ずるが具体的には以下の通りである。
〔試験条件〕
試験は特に指定のない限り、温度２０±５℃、相対湿度６５±２％の条件下で試験片が平衡に達した後行った。

〔厚さ〕
シワのない長さ５００ｍｍの試験片をとり、これを折り目がセパレータの縦方向と直角になるように折り重ね、セパレータ端から１５ｍｍ以上内側のところから、おおむね均等な間隔で５箇所の厚さを測定しその平均値をとり、さらに折り重ねた枚数で割って１枚あたりの厚さを求めセパレータの厚さとした。なお、測定器は、ダイヤルシックネスゲ−ジＧタイプ（測定反力２Ｎ，測定子：φ１０ｍｍ）を用いて測定した。

〔坪量〕
１０００ｃｍ²以上の面積の試験片をとり、試験片の重量の０．２５％より優れた感量を有する秤で重量を測定し、１ｍ²あたりの重量（ｇ）に換算した。
〔引張強さ〕
大きさ１５×２５０ｍｍの試験片をセパレータの縦方向にとり、万能引張試験機またはこれに準ずるものを用い、ツカミの間隔１８０ｍｍ、毎分約２００ｍｍの速さで試験片を引張り、その引張り強さを測定し、単位はＮ／１５ｍｍで表わした。

〔伸び〕
伸びは、前記引張強さ測定時に同時に測定することができ、引張強さ測定時に、測定の開始位置から試験片の切断地点までの長さ（ｍｍ）を求め、これをツカミ間隔の１８０ｍｍで割り、１００分率を求め、単位は％で表わした。

〔電解液吸液度〕
大きさ１５×２５０ｍｍの試験片をセパレータの縦方向にとり、これをそれぞれ垂直に吊るし、プロピレンカーボネート液中に下端を３ｍｍ以上浸して３分後、試験片の液面より液の浸透した部分までの最大の高さを測り、単位はｍｍ／３分で表し電解液吸液度とした。

〔ＥＳＲ〕
セパレータを３８ｍｍφに打ち抜き、試験片を採取し、所定の電解液に含浸させ、３８ｍｍφの電極間に挟み２０℃、１ｋＨｚの周波数でＬＣＲメーターによって測定し、単位はΩで表わした。

〔気密度〕
ＪＩＳＰ８１１７に規定された方法に従い、Ｂ型試験器（ガーレーデンソメータ）によって測定した。ただし、気密度が低いセパレータの測定となるため、直径６ｍｍΦの孔径を有するアダプターを使用した。測定は、試験片をアダプターに挟み込み、これをＢ型試験器の測定口部分に固定して１００ｍｌの空気が通過するのに要する時間を測定し、単位はｓｅｃ／１００ｍｌで表わした。

〔セパレータを使用した電気二重層コンデンサの製作〕
電気二重層コンデンサに本実施の形態例のセパレータを適用した例を以下に説明する。
本実施の形態例の電気二重層コンデンサの電極としては、例えば、粉末活性を導電助剤とバインダーを用いてシート化したものや、フェノール繊維を活性炭化して得られた活性炭素繊維などを用いる。

電解液では、テトラエチルアンモニウムテトラフルオロボレートやトリエチルメチルアンモニウムテトラフルオロボレートなどの第４級アンモニウム塩を電解質とし、プロピレンカーボネートなどの非水系極性溶媒に溶解したものを主に電解液として用いる。この電解液を用いた系での耐電圧は２．３〜２．７Ｖ程度である。

〔電気二重層コンデンサの製造方法〕
以下、本実施の形態例のセパレータを用いた電気二重層コンデンサの製造方法を更に詳しく説明する。
粉末活性炭をシート化した電極を用いた場合にはシートを円形に打ち抜き、導電性接着剤を用いて金属ケースと金属蓋とを接続する方法をとる。活性炭素繊維電極を用いた場合には、活性炭繊維の片面に集電体として、アルミニウムをプラズマ溶射した電極体を円形に打ち抜き金属ケースと金属蓋とを溶接する方法をとる。

金属ケースと金属蓋とを接続された電極に電解液を含浸し、プラス・マイナスの両電極の物理的な接触による短絡を防止するため、電気絶縁性があり、イオン透過性を有するセパレータを両電極の間に介在させ、金属蓋と金属ケースとの間に樹脂製パッキンを介し、かしめることで、密封してコイン型電気二重層コンデンサを製作する。

〔電気二重層コンデンサの評価方法〕
定格電圧２．５Ｖ、定格容量０．２Ｆのコイン型電気二重層コンデンサ（６．８ｍｍφ×１．８ｍｍL）を製作し、耐熱性評価としてリフロー炉を想定した２６０℃の電気炉内に入れて１分後に取り出し、室温まで冷却した後、コンデンサ特性として静電容量（Ｃ）、内部抵抗（Ｚ）、漏れ電流（ＬＣ）を測定した。

以下に、以上に説明した本発明に係る一発明の実施の形態例のセパレータに関する具体的な実施例を説明する。
本実施例のセパレータは、前記したポリフェニレンサルファイド繊維とアラミドパルプとポリビニルアルコール繊維を配合して、円網抄紙機で混抄して湿式不織布を製作し、セパレータとしてシート化した。即ち、湿式不織布でセパレータを構成した。

〔実施例１〕
セパレータの原料として、ポリフェニレンサルファイド繊維（１．１ｄｔｅｘ×５ｍｍ）６５重量％＋アラミドパルプ（ＣＳＦ１５０ｍｌ）３０重量％＋ポリビニルアルコール繊維５％を混抄して、厚さ２００μｍ、坪量４０ｇ／ｍ²のセパレータとした。

〔実施例２〕
セパレータの原料として、ポリフェニレンサルファイド繊維（３．０ｄｔｅｘ×５ｍｍ）６５重量％＋アラミドパルプ（ＣＳＦ１５０ｍｌ）３０重量％＋ポリビニルアルコール繊維５％を混抄して、厚さ２３０μｍ、坪量４０ｇ／ｍ²のセパレータとした。

〔実施例３〕
セパレータの原料として、ポリフェニレンサルファイド繊維（０．４ｄｔｅｘ×５ｍｍ）６５重量％＋アラミドパルプ（ＣＳＦ１５０ｍｌ）３０重量％＋ポリビニルアルコール繊維５％を混抄して、厚さ１８０μｍ、坪量４０ｇ／ｍ²のセパレータとした。

〔実施例４〕
セパレータの原料として、ポリフェニレンサルファイド繊維（１．１ｄｔｅｘ×５ｍｍ）７８重量％＋アラミドパルプ（ＣＳＦ１５０ｍｌ）２０重量％＋ポリビニルアルコール繊維２％を混抄して、厚さ３００μｍ、坪量５０ｇ／ｍ²のセパレータとした。

〔実施例５〕
セパレータの原料として、ポリフェニレンサルファイド繊維（１．１ｄｔｅｘ×５ｍｍ）５２重量％＋アラミドパルプ（ＣＳＦ１５０ｍｌ）４０重量％＋ポリビニルアルコール繊維８％を混抄して、厚さ１００μｍ、坪量３０ｇ／ｍ²のセパレータとした。

〔実施例６〕
セパレータの原料として、ポリフェニレンサルファイド繊維（１．１ｄｔｅｘ×５ｍｍ）６５重量％＋アラミドパルプ（ＣＳＦ２００ｍｌ）３０重量％＋ポリビニルアルコール繊維５％を混抄して、厚さ２００μｍ、坪量４０ｇ／ｍ²のセパレータとした。

〔実施例７〕
セパレータの原料として、ポリフェニレンサルファイド繊維（１．１ｄｔｅｘ×５ｍｍ）６５重量％＋アラミドパルプ（ＣＳＦ５０ｍｌ）３０重量％＋ポリビニルアルコール繊維５％を混抄して、厚さ１８０μｍ、坪量４０ｇ／ｍ²のセパレータとした。

〔比較例１〕
セパレータの原料として、ポリフェニレンサルファイド繊維（１．１ｄｔｅｘ×５ｍｍ）６０重量％＋アラミドパルプ（ＣＳＦ５０ｍｌ）３０重量％＋ポリビニルアルコール繊維１０％を混抄して、厚さ２００μｍ、坪量４０ｇ／ｍ²のセパレータとした。

〔比較例２〕
セパレータの原料として、ポリフェニレンサルファイド繊維（１．１ｄｔｅｘ×５ｍｍ）６０重量％＋アラミドパルプ（ＣＳＦ１５０ｍｌ）４０重量％を混抄して、厚さ２００μｍ、坪量４０ｇ／ｍ²のセパレータとした。

〔比較例３〕
セパレータの原料として、ポリフェニレンサルファイド繊維（１．１ｄｔｅｘ×５ｍｍ）８０重量％＋アラミドパルプ（ＣＳＦ１５０ｍｌ）１５重量％＋ポリビニルアルコール繊維５％を混抄して、厚さ３００μｍ、坪量５０ｇ／ｍ²のセパレータとした。

〔比較例４〕
セパレータの原料として、ポリフェニレンサルファイド繊維（１．１ｄｔｅｘ×５ｍｍ）４７重量％＋アラミドパルプ（ＣＳＦ１５０ｍｌ）４５重量％＋ポリビニルアルコール繊維８％を混抄して、厚さ１００μｍ、坪量３５ｇ／ｍ²のセパレータとした。

〔比較例５〕
セパレータの原料として、ポリフェニレンサルファイド繊維（１．１ｄｔｅｘ×５ｍｍ）６５重量％＋アラミドパルプ（ＣＳＦ２５０ｍｌ）３０重量％＋ポリビニルアルコール繊維５％を混抄して、厚さ２５０μｍ、坪量４０ｇ／ｍ²のセパレータとした。

〔比較例６〕
セパレータの原料として、ポリフェニレンサルファイド繊維（１．１ｄｔｅｘ×５ｍｍ）６５重量％＋アラミドパルプ（ＣＳＦ２０ｍｌ）３０重量％＋ポリビニルアルコール繊維５％を混抄して、厚さ１６０μｍ、坪量４０ｇ／ｍ²のセパレータとした。

〔比較例７〕
セパレータの原料として、ポリフェニレンサルファイド繊維（１．１ｄｔｅｘ×５ｍｍ）６５重量％＋アラミドパルプ（ＣＳＦ１５０ｍｌ）３０重量％＋ポリビニルアルコール繊維５％を混抄して、厚さ５０μｍ、坪量１２ｇ／ｍ²のセパレータとした。

〔比較例８〕
セパレータの原料として、ポリフェニレンサルファイド繊維（１．１ｄｔｅｘ×５ｍｍ）６５重量％＋アラミドパルプ（ＣＳＦ１５０ｍｌ）３０重量％＋ポリビニルアルコール繊維５％を混抄して、厚さ３５０μｍ、坪量６５ｇ／ｍ²のセパレータとした。

〔従来例１〕
ガラス繊維１００重量％を湿式抄紙で制作し、厚さ３００μｍ、坪量４０ｇ／ｍ²のセパレータとした。
〔従来例２〕
リヨセル１００重量％を、長網抄紙機で抄紙した紙製セパレータ（セルロースセパレータ）であり、厚さ１１０μｍ、坪量４０ｇ／ｍ²のセパレータとした。

以上の構成よりなる、本実施の形態例のセパレータ、比較例１乃至８のセパレータ、従来例１乃至２のセパレータにおける測定結果を表１に示す。

表１において、ポリフェニレンサルファイド繊維、及びポリビニルアルコール繊維は、それぞれ「ＰＰＳ」、「ＰＶＡ」と略記する。
表に示すように、本実施の形態例のセパレータは、従来のガラス繊維セパレータ等と同等あるいはそれ以上の特性を有しながら、更に優れた機械的強度を達成している。

実施例１乃至７のセパレータは、従来から使用されているセパレータに比べ、強度や電解液吸液度は十分にある。また、ＥＳＲも低く問題ない。
また、実施例１乃至３において、ポニフェニレンサルファイド繊維の繊度を０．４〜３ｄｔｅｘの大きさに変更したが、この大きさの繊度であれば問題がないことが判明した。

比較例１のセパレータは気密度が高く、ＥＳＲが高いという結果となった。これはポリビニルアルコール繊維が１０％であり、セパレータ中でポリビニルアルコール成分が極度に造膜し、セパレータの遮蔽性を上げ過ぎたためと考えられる。

比較例２のセパレータはポリビニルアルコール繊維が含まれていないため、セパレータの強度は従来のものより劣る結果となった。電気二重層コンデンサの組立工程において、セパレータの破れが懸念される。

比較例３のセパレータは、引張強さは問題なかったが、気密度が低いことからセパレータ自体の遮蔽性が低いことが判明した。フィブリル化された芳香族ポリアミド繊維であるアラミドパルプの配合量が少ないためであると考えられる。このことから電気二重層コンデンサを作製した際、漏れ電流の増加が懸念される。

比較例４のセパレータは、引張強さは問題なかったが、気密度が高いことからセパレータ自体の遮蔽性は高いことが判明した。フィブリル化された芳香族ポリアミド繊維であるアラミドパルプの配合量が多過ぎるためであると考えられる。このことから電気二重層コンデンサを作製した際、内部抵抗の増大が懸念される。

比較例５のセパレータは、引張強さは問題なかったが、気密度が低いことからセパレータ自体の遮蔽性が低いことが判明した。これはアラミドパルプのＣＳＦが高いことが影響していると考えられる。このことから電気二重層コンデンサを作製した際、漏れ電流の増加が懸念される。

比較例６のセパレータは、引張強さは問題なかったが、気密度が高いことからセパレータ自体の遮蔽性は高いことが判明した。これはアラミドパルプのＣＳＦが低過ぎることが影響していると考えられる。このことから電気二重層コンデンサを作製した際、内部抵抗の増大が懸念される。

比較例７のセパレータは厚さが薄いため、引張強さが弱く、気密度が低い結果となった。このことから電気二重層コンデンサを作製した際、強度不足によるショートと漏れ電流の増加が懸念される。

比較例８のセパレータは厚さが厚いため、引張強さは問題なかったが、気密度が高いことからセパレータ自体の遮蔽性は高いことが判明した。このことから電気二重層コンデンサを作製した際、内部抵抗の増大が懸念される。

従来例１のセパレータは引張強さ及び伸びが低く、電気二重層コンデンサの組立工程において、セパレータの破れが懸念される。その他の物性は問題ないレベルであった。

従来例２のセパレータはリヨセル１００％を用いて作製しているので、ＥＳＲは低い値であった。また引張強さは使用に際し問題ないレベルである。しかしながら、伸びが低いため、電気二重層コンデンサの組立工程において、セパレータの破れが懸念される。

従来例と比較するため、実施例１乃至７、比較例１乃至８、従来例１乃至２のセパレータを用いて電気二重層コンデンサを作製して特性を比較した。本実施例と比較例の構成及び特性を表１に示す。

表１に示すように、コイン型電気二重層コンデンサを組み立て時において、本実施の形態例のセパレータは、セパレータの打抜き時及びカシメ時においても破損などの不具合は発生しなかった。
また、電気二重層コンデンサの性能も従来のセパレータを使用したものと比較しても良好な結果が得られた。

比較例１のセパレータは電気二重層コンデンサの組立工程において、問題なく電気二重層コンデンサを製造することができた。しかし、電気二重層コンデンサ性能では内部抵抗が高く、従来のものより劣る結果となった。ポリビニルアルコール繊維が多いことが、造膜により、電気二重層コンデンサの内部抵抗の悪化につながっている。

比較例２のセパレータは電気二重層コンデンサの組立工程において、打ち抜き性の不具合はなかったが、カシメ時において、セパレータの強度がないことから、セパレータが加圧された際、破れが発生し、不良率が９０％と高くなった。不良率が高いことから、電気二重層コンデンサ性能試験は行わなかった。

比較例３のセパレータは電気二重層コンデンサの組立工程において、問題なく電気二重層コンデンサを製造することができた。しかし、電気二重層コンデンサ性能では漏れ電流が大きく、従来のものより劣る結果となった。

比較例４のセパレータは電気二重層コンデンサの組立工程において、問題なく電気二重層コンデンサを製造することができた。しかし、電気二重層コンデンサ性能では内部抵抗が高く、従来のものより劣る結果となった。

比較例５のセパレータは電気二重層コンデンサの組立工程において、問題なく電気二重層コンデンサを製造することができた。しかし、電気二重層コンデンサ性能では漏れ電流が大きく、従来のものより劣る結果となった。
比較例６のセパレータは電気二重層コンデンサの組立工程において、問題なく電気二重層コンデンサを製造することができた。しかし、電気二重層コンデンサ性能では内部抵抗が高く、従来のものより劣る結果となった。

比較例７のセパレータは電気二重層コンデンサの組立工程において、打抜き性は不具合がなかったが、カシメ時においてセパレータの強度は低く、伸びが無いため、破れが発生し、不良率が８５％と高くなった。不良率が高いことから、電気二重層コンデンサ性能試験は行わなかった。

比較例８のセパレータは電気二重層コンデンサの組立工程において、打抜き性は不具合がなかった。しかし、電気二重層コンデンサ性能では内部抵抗が高く、従来のものより劣る結果となった。

従来例１のセパレータはこのセパレータを用いてコイン型電気二重層コンデンサを組み立てたが、セパレータの打ち抜き時に歯が摩耗してしまった。カシメ時においてはセパレータの強度がないことから、セパレータが加圧された際、破れが発生し、不良率が３０％と高くなった。

従来例２のセパレータは電気二重層コンデンサの組立工程において、打抜き性は不具合がなかったが、カシメ時においてセパレータの強度は高いが、伸びが無いため、破れが発生し、不良率が４０％と高くなった。不良率は高かったが、電気二重層コンデンサ性能は従来のものと同等の結果であった。

実施例４、５と比較例１、２の結果から、ポリビニルアルコール繊維が８％を上回ると、セパレータの抵抗が高く、電気二重層コンデンサの内部抵抗も高くなり、従来のものより劣る結果となる。また、２％を下回ると、バインダー効果が低く、セパレータの強度がなく、コイン型電気二重層コンデンサに採用できないことが分かる。よって、ポリビニルアルコール繊維の含有量は２〜８重量％が好ましい。

実施例４、５と比較例３、４の結果から、アラミドパルプが２０％を下回ると、セパレータの遮蔽性が劣るため、電気二重層コンデンサの漏れ電流が大きく、従来のものより劣る結果となる。また、４０％を上回ると、セパレータの抵抗が高く、電気二重層コンデンサの内部抵抗も高くなり、従来のものより劣る結果となる。よって、アラミドパルプの含有量は２０〜４０重量％が好ましい。

実施例６、７と比較例５、６の結果から、アラミドパルプの叩解度ＣＳＦが２００ｍｌ以上である場合、セパレータの気密度が低くなる。つまり、セパレータ自体の遮蔽性が損なわれ、電気二重層コンデンサの漏れ電流が大きくなる可能性が高くなる。また、アラミドパルプのＣＳＦが５０ｍｌ以下である場合、セパレータ自体の遮蔽性が高くなりすぎ、電気二重層コンデンサの内部抵抗も高くなり、従来のものより劣る結果となる。よって、アラミドパルプはＣＳＦ値が２００〜５０ｍｌまで叩解されていることが好ましい。

実施例４、５と比較例７、８の結果から、セパレータの厚さは１００μｍを下回ると、強度が弱く、カシメ時において破れによる不良が発生するおそれがあり、コイン型電気二重層コンデンサに採用できないことが分かる。また、セパレータの厚さが３００μｍを上回ると、セパレータの坪量自体も大きくなり、電気二重層コンデンサの内部抵抗が高くなり、従来のものより劣る結果となる。よって、セパレータの厚さが１００〜３００μｍであることが好ましい。

以上から本例では、ポリフェニレンサルファイド繊維を重量比５２〜７８％、アラミドパルプを重量比２０〜４０％、ポリビニルアルコール繊維を重量比２〜８％の割合で混抄することにより、カシメ時に破れない程度の機械的強度と伸びを有し、良好な打抜き特性であり、リフローはんだ付けに対応する高耐熱性のセパレータ及び該セパレータを用いたコイン型電気二重層コンデンサを提供することができる。

以上の説明は本実施の形態例のセパレータを電気二重層コンデンサについて行ったが、この電気二重層コンデンサの詳細についての説明は省略したが、セパレータが適用可能な電気二重層コンデンサとしては、上記したコイン型電気二重層コンデンサにおいて、電極材料及び電解液に材料については、特別に限定を必要とすることはなく、種々のものを用いることができる。

更に、セパレータは、電気二重層コンデンサに適用できるほか、リチウム一次電池にも適用することが可能である。コイン型リチウム一次電池に適用した場合であっても、セパレータとしての性能が確保できる。

Claims

コンデンサの一対の分極性電極の間に介在し、電解質を含有した電解液を保持可能なコンデンサ用セパレータであって、
少なくとも２種以上の耐熱性成分を９２〜９８重量％含有し、
前記耐熱性成分が、耐熱性繊維と、耐熱性パルプとから選択され、
残部がバインダー成分で構成されることを特徴とするコンデンサ用セパレータ。
前記耐熱性繊維と、耐熱性パルプと、バインダー成分との構成比が、それぞれ、５２〜７８：２０〜４０：２〜８重量％であることを特徴とする請求項１記載のコンデンサ用セパレータ。
前記耐熱性繊維が、
ポリフェニレンサルファイド繊維、アラミド繊維から選択される１種以上であることを特徴とする請求項１又は請求項２記載のコンデンサ用セパレータ。
前記耐熱性パルプが、
アラミドパルプであることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載のコンデンサ用セパレータ。
前記アラミドパルプが、
ＣＳＦ値が２００〜５０ｍｌまで叩解されていることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれかに記載のコンデンサ用セパレータ。
厚さが１００〜３００μｍであることを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれかに記載のコンデンサ用セパレータ。
請求項１乃至請求項６のいずれか１項に記載のコンデンサ用セパレータを用いたことを特徴とするコンデンサ。
電気二重層コンデンサであることを特徴とする請求項７記載のコンデンサ。
前記電気二重層コンデンサがコイン型であり、リフローはんだ付け対応であることを特徴とする請求項８記載のコンデンサ。