JP2017147466A - 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】表面に誘電体層を有する陽極箔12Aと誘電体層121に接触した固体電解質層122とを有するコンデンサ素子12を形成する工程と、コンデンサ素子12に電解液16を含浸させる工程と、を備え、固体電解質層122は、ポリチオフェン又はその誘導体が分散した分散液を前記誘電体層に接触させて形成し、電解液16は、ポリアルキレングリコール又はその誘導体からなる第1溶媒と、ジフェニルアミン、ナフトール、ニトロフェノール、カテコール、レゾルシノール、ヒドロキノン、ピロガロール、のうち少なくともひとつと、を含む構成とする。
【選択図】図3
Description
解コンデンサ(巻回型コンデンサ素子タイプ)の構成を示す断面図、図2は、このハイブリッド型電解コンデンサのコンデンサ素子の展開斜視図である。
ミノメタンなどの化合物が挙げられる。アルキル置換アミジン塩またはその4級化物としては、1,2,3,4−テトラメチルイミダゾリニウムの4級化物や1−エチル−2,3−ジメチルイミダゾリニウム、1−エチル−3−メチルイミダゾリウムなどの化合物が挙げられる。
1、図2を用いて説明する。まず、酸化皮膜の誘電体層121を表面に有するアルミニウム等の弁金属からなる陽極箔12Aと、陰極箔12Bと、セパレータ12Cとを一定の幅と長さに切断する。そして、リード線11A、11Bの一方の端部をそれぞれ陽極箔12Aと陰極箔12Bにカシメ、超音波などの方法によって接続する。その後、図2に示すように、陽極箔12Aと陰極箔12Bとの間にセパレータ12Cを介在させてロール状に巻回して略円筒形にし、その外周側面を絶縁テープ等(図示せず)で巻き止めて固定する。このようにしてコンデンサ素子12を形成する。
その絶縁端子板に設けた一対の貫通孔(図示せず)に挿通する。その後、リード線11A、11Bを、互いに相反する方向へ略直角に折り曲げて、絶縁端子板の外表面に設けた溝部(図示せず)に収納する。
本発明の実施の形態における電解コンデンサのサンプルE1として、定格電圧35V、静電容量27μFの巻回型コンデンサ素子タイプのハイブリッド型電解コンデンサ(直径6.3mm、高さ5.8mm、保証寿命105℃5000時間)を作製する。
サンプルE2では、サンプルE1に用いた電解液Bの代わりに、(表1)に示した電解液Cを用いている。電解液Cは、フタル酸エチルジメチルアミン塩、ニトロ安息香酸を含んでおり、かつ溶媒としてポリエチレングリコール(分子量300)を10重量%含んでいる。これ以外はサンプルE1と同様にして、定格電圧35V、静電容量27μFの巻回型コンデンサ素子タイプのハイブリッド型電解コンデンサを作製する。
サンプルE3では、サンプルE1に用いた電解液Bの代わりに、(表1)に示した電解液Dを用いている。電解液Dは、フタル酸エチルジメチルアミン塩、ニトロ安息香酸を含んでおり、かつ溶媒としてポリエチレングリコール(分子量300)を15重量%含んでいる。これ以外はサンプルE1と同様にして、定格電圧35V、静電容量27μFの巻回型コンデンサ素子タイプのハイブリッド型電解コンデンサを作製する。
サンプルE4では、サンプルE1に用いた電解液Bの代わりに、(表1)に示した電解液Eを用いている。電解液Eは、フタル酸エチルジメチルアミン塩、ニトロ安息香酸を含んでおり、かつ溶媒としてポリエチレングリコール(分子量300)を50重量%含んで
いる。これ以外はサンプルE1と同様にして、定格電圧35V、静電容量27μFの巻回型コンデンサ素子タイプのハイブリッド型電解コンデンサを作製する。
サンプルE5では、サンプルE1に用いた電解液Bの代わりに、(表1)に示した電解液Fを用いている。電解液Fは、フタル酸エチルジメチルアミン塩、ニトロ安息香酸を含んでおり、かつ溶媒としてポリエチレングリコール(分子量300)を75重量%含んでいる。これ以外はサンプルE1と同様にして、定格電圧35V、静電容量27μFの巻回型コンデンサ素子タイプのハイブリッド型電解コンデンサを作製する。
サンプルE6では、サンプルE3に用いた電解液Dの代わりに、(表2)に示した電解液Gを用いている。電解液Gでは、電解液Dと比較して、ポリエチレングリコールの分子量を300から200へ変えている。これ以外はサンプルE3と同様にして、定格電圧35V、静電容量27μFの巻回型コンデンサ素子タイプのハイブリッド型電解コンデンサを作製する。
サンプルE7では、サンプルE3に用いた電解液Dの代わりに、(表2)に示した電解液Hを用いている。電解液Hでは、電解液Dと比較して、ポリエチレングリコールの分子量を300から400へ変えている。これ以外はサンプルE3と同様にして、定格電圧35V、静電容量27μFの巻回型コンデンサ素子タイプのハイブリッド型電解コンデンサを作製する。
サンプルE8では、サンプルE3に用いた電解液Dの代わりに、(表2)に示した電解液Iを用いている。電解液Iでは、電解液Dと比較して、ポリエチレングリコールの分子量を300から600へ変えている。これ以外はサンプルE3と同様にして、定格電圧35V、静電容量27μFの巻回型コンデンサ素子タイプのハイブリッド型電解コンデンサを作製する。
サンプルE9では、サンプルE3に用いた電解液Dの代わりに、(表2)に示した電解液Jを用いている。電解液Jでは、電解液Dと比較して、ポリエチレングリコールの分子量を300から1000へ変えている。これ以外はサンプルE3と同様にして、定格電圧35V、静電容量27μFの巻回型コンデンサ素子タイプのハイブリッド型電解コンデンサを作製する。
サンプルE10では、サンプルE3に用いた電解液Dの代わりに、(表2)に示した電解液Kを用いている。電解液Kでは、電解液Dと比較して、ポリエチレングリコールの分子量を300から1500へ変えている。これ以外はサンプルE3と同様にして、定格電圧35V、静電容量27μFの巻回型コンデンサ素子タイプのハイブリッド型電解コンデンサを作製する。
サンプルE11では、サンプルE3に用いた電解液Dの代わりに、(表2)に示した電解液Lを用いている。電解液Lでは、電解液Dと比較して、ポリエチレングリコールの分子量を300から2000へ変えている。これ以外はサンプルE3と同様にして、定格電圧35V、静電容量27μFの巻回型コンデンサ素子タイプのハイブリッド型電解コンデ
ンサを作製する。
サンプルE12では、サンプルE3に用いた電解液Dの代わりに、(表3)に示した電解液Mを用いている。電解液Mは、電解液Dと比較して、ホウ酸(4重量%)を追加して含んでおり、このホウ酸の重量分をフタル酸エチルジメチルアミン塩の重量を減じて調整している。これ以外はサンプルE3と同様にして、定格電圧35V、静電容量27μFの巻回型コンデンサ素子タイプのハイブリッド型電解コンデンサを作製する。
サンプルE13では、サンプルE3に用いた電解液Dの代わりに、(表3)に示した電解液Nを用いている。電解液Nは、電解液Dと比較して、ピロメリット酸(4重量%)を追加して含んでおり、このピロメリット酸の重量分をフタル酸エチルジメチルアミン塩の重量を減じて調整している。これ以外はサンプルE3と同様にして、定格電圧35V、静電容量27μFの巻回型コンデンサ素子タイプのハイブリッド型電解コンデンサを作製する。
サンプルE14では、サンプルE3に用いた電解液Dの代わりに、(表3)に示した電解液Oを用いている。電解液Oは、電解液Dと比較して、ピロメリット酸(4重量%)およびピロガロール(4重量%)を追加して含んでおり、このピロメリット酸およびピロガロールの重量分をフタル酸エチルジメチルアミン塩の重量を減じて調整している。これ以外はサンプルE3と同様にして、定格電圧35V、静電容量27μFの巻回型コンデンサ素子タイプのハイブリッド型電解コンデンサを作製する。
サンプルE15では、サンプルE3に用いた電解液Dの代わりに、(表4)に示した電解液Pを用いている。電解液Pでは、電解液Dと比較して、電解液中に含まれるポリアルキレングリコールをポリエチレングリコール(分子量300)からポリプロピレングリコール(分子量100)へ変えている。これ以外はサンプルE3と同様にして、定格電圧35V、静電容量27μFの巻回型コンデンサ素子タイプのハイブリッド型電解コンデンサを作製する。
サンプルE16では、サンプルE15に用いた電解液Pの代わりに、(表4)に示した電解液Qを用いている。電解液Qでは、電解液Pと比較して、電解液中に含まれるポリアルキレングリコールをポリプロピレングリコール(分子量100)からポリプロピレングリコール(分子量200)へ変えている。これ以外はサンプルE15と同様にして、定格電圧35V、静電容量27μFの巻回型コンデンサ素子タイプのハイブリッド型電解コンデンサを作製する。
サンプルE17では、サンプルE15に用いた電解液Pの代わりに、(表4)に示した電解液Rを用いている。電解液Rでは、電解液Pと比較して、電解液中に含まれるポリアルキレングリコールをポリプロピレングリコール(分子量100)からポリプロピレングリコール(分子量5000)へ変えている。これ以外はサンプルE15と同様にして、定格電圧35V、静電容量27μFの巻回型コンデンサ素子タイプのハイブリッド型電解コンデンサを作製する。
サンプルE18では、サンプルE15に用いた電解液Pの代わりに、(表4)に示した電解液Sを用いている。電解液Sでは、電解液Pと比較して、電解液中に含まれるポリアルキレングリコールをポリプロピレングリコール(分子量100)からポリプロピレングリコール(分子量6000)へ変えている。これ以外はサンプルE15と同様にして、定格電圧35V、静電容量27μFの巻回型コンデンサ素子タイプのハイブリッド型電解コンデンサを作製する。
サンプルC1では、サンプルE1に用いた電解液Bの代わりに、(表1)に示した電解液Aを用いている。電解液Aは、電解液Bと比較して、溶媒にポリエチレングリコールを含んでおらず、その重量分を溶媒のγ−ブチロラクトンの重量を増加して調整している。これ以外はサンプルE1と同様にして、定格電圧35V、静電容量27μFの巻回型コンデンサ素子タイプのハイブリッド型電解コンデンサを作製する。
サンプルC2は、サンプルE1に用いた電解液Bを含まず、PEDOTからなる固体電解質のみとする。このような構成で定格電圧35V、静電容量27μFの巻回型コンデンサ素子タイプの固体型電解コンデンサを作製する。
サンプルC3では、サンプルE1に用いたPEDOTからなる固体電解質を含まず、さらに電解液Bの代わりに、(表1)に示した電解液Aを用いている。電解液Aは、電解液Bと比較して、溶媒にポリエチレングリコールを含んでおらず、その重量分を溶媒のγ−ブチロラクトンの重量を増加して調整している。これ以外はサンプルE1と同様にして、定格電圧35V、静電容量27μFの巻回型コンデンサ素子タイプのハイブリッド型電解コンデンサを作製する。
サンプルC4では、サンプルC3に用いた電解液Aの代わりに、(表1)に示した電解液Bを用いている。電解液Bは、電解液Aと比較して、溶媒にポリエチレングリコールを5重量%含んでおり、その重量分を溶媒のγ−ブチロラクトンの重量を減じて調整している。これ以外はサンプルC3と同様にして、定格電圧35V、静電容量27μFの巻回型コンデンサ素子タイプのハイブリッド型電解コンデンサを作製する。
サンプルC5では、サンプルC3に用いた電解液Aの代わりに、(表1)に示した電解液Cを用いている。電解液Cは、電解液Aと比較して、溶媒にポリエチレングリコールを10重量%含んでおり、その重量分を溶媒のγ−ブチロラクトンの重量を減じて調整して
いる。これ以外はサンプルC3と同様にして、定格電圧35V、静電容量27μFの巻回型コンデンサ素子タイプのハイブリッド型電解コンデンサを作製する。
サンプルC6では、サンプルC3に用いた電解液Aの代わりに、(表1)に示した電解液Dを用いている。電解液Dは、電解液Aと比較して、溶媒にポリエチレングリコールを15重量%含んでおり、その重量分を溶媒のγ−ブチロラクトンの重量を減じて調整している。これ以外はサンプルC3と同様にして、定格電圧35V、静電容量27μFの巻回型コンデンサ素子タイプのハイブリッド型電解コンデンサを作製する。
サンプルC7では、サンプルC3に用いた電解液Aの代わりに、(表1)に示した電解液Eを用いている。電解液Eは、電解液Aと比較して、溶媒にポリエチレングリコールを50重量%含んでおり、その重量分を溶媒のγ−ブチロラクトンの重量を減じて調整している。これ以外はサンプルC3と同様にして、定格電圧35V、静電容量27μFの巻回型コンデンサ素子タイプのハイブリッド型電解コンデンサを作製する。
からなる封口体14とで密閉状態とした場合に封口体14から各電解液が透過拡散する温度・速度のデータとの相関関係から理解できる。
の難揮発性溶媒を用いてもよい。また溶媒の揮発性は電解液に含まれる他の成分との相互作用に影響されるので、難揮発性溶媒そのものの物性以外の要因として難揮発性溶媒以外の電解液の成分によりこの残存率を実現してもよい。
あることから、加速試験後、つまり保証寿命を越えた場合であってもこの酸化劣化を抑制する作用を持続することができる。この結果、サンプルE14では、ESR変化が抑制されている。すなわちサンプルE14は極めて高い信頼性を示す。
11B 第2リード線(リード線)
12 コンデンサ素子
12A 陽極箔
12B 陰極箔
12C セパレータ
13 ケース
13A 絞り加工部
14 封口体
14A,14B 貫通孔
15 外装体
16 電解液
121 誘電体層
122 固体電解質層
Claims (9)
- 表面に誘電体層を有する陽極部材と、前記誘電体層に接した陰極部材と、前記陰極部材に含浸された液状成分とを備え、
前記陰極部材は、導電性高分子を含み、
前記液状成分は、それぞれ平均分子量が100〜6000の、ポリエチレングリコール、ポリエチレングリコールの誘導体、ポリプロピレングリコール、ポリプロピレングリコールの誘導体、ポリブチレングリコール、ポリブチレングリコールの誘導体、エチレングリコールとプロピレングリコールとの共重合体、エチレングリコールとブチレングリコールとの共重合体、及びプロピレングリコールとブチレングリコールとの共重合体から選択される少なくとも1種を含む、電解コンデンサ。 - 前記液状成分は、それぞれ平均分子量が200〜5000の、ポリエチレングリコール、ポリエチレングリコールの誘導体、ポリプロピレングリコール、ポリプロピレングリコールの誘導体、及びエチレングリコールとプロピレングリコールとの共重合体から選択される少なくとも1種を含む、請求項1に記載の電解コンデンサ。
- 前記液状成分は、それぞれ平均分子量が300〜1000の、ポリエチレングリコール及びその誘導体から選択される少なくとも1種を含む、請求項2に記載の電解コンデンサ。
- 前記液状成分は、それぞれ平均分子量が200〜5000の、ポリプロピレングリコール及びその誘導体から選択される少なくとも1種を含む、請求項2に記載の電解コンデンサ。
- 前記液状成分は、γブチロラクトン、エチレングリコール、及びスルホランから選ばれる少なくとも1種を更に含む、請求項1〜4の何れかに記載の電解コンデンサ。
- 前記液状成分には、ジフェニルアミン、ナフトール、ニトロフェノール、カテコール、レゾルシノール、ヒドロキノン、ピロガロール、トリメリット酸、ピロメリット酸、ホウ酸、ホウ酸化合物、燐酸、燐酸化合物、及びマンニトールとホウ酸との錯体から選ばれる少なくとも1種が溶解している、請求項1〜5の何れかに記載の電解コンデンサ。
- 前記液状成分には、ピロガロール、ピロメリット酸、及びホウ酸から選ばれる少なくとも1種が溶解している、請求項6に記載の電解コンデンサ。
- 前記液状成分に含まれるポリエチレングリコール、ポリエチレングリコールの誘導体、ポリプロピレングリコール、ポリプロピレングリコールの誘導体、ポリブチレングリコール、ポリブチレングリコールの誘導体、エチレングリコールとプロピレングリコールとの共重合体、エチレングリコールとブチレングリコールとの共重合体、及びプロピレングリコールとブチレングリコールとの共重合体の重量の合計は、前記液状成分の総重量の15重量%以上である請求項1〜7の何れかに記載の電解コンデンサ。
- 前記液状成分に含まれるポリエチレングリコール、ポリエチレングリコールの誘導体、ポリプロピレングリコール、ポリプロピレングリコールの誘導体、及びエチレングリコールとプロピレングリコールとの共重合体の重量の合計は、前記液状成分の総重量の15重量%以上である請求項8に記載の電解コンデンサ。
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