JP2018164024A - 電解コンデンサ - Google Patents
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Abstract
Description
さらに、上記化学式1では、電極等に含まれるアルミニウムが結合しようとしても安定な構造が形成されない。したがって、高温高湿環境下のようにコンデンサ外部からの水分がコンデンサ内部に侵入し、電解液に水分が混合された状態になっても、アルミニウムが電解液へ溶出する反応がさらに起こりにくくなり、アルミニウムは殆ど溶出しない状態となっている。
上記より、本発明の電解コンデンサは、低温環境下から高温環境下までESRを低くすることができるとともに、高温高湿環境下においても電極等に用いられたアルミニウムが電解液へ溶出しにくい。
R1はCXH2Xで表され、Xは1以上の整数であり、nは1以上の整数である。
また、R2,R3,R4,R5,R6及びR7はH又はCYH2Yで表され、Yは1以上の整数である。
陽極箔に用いられるアルミニウムの純度は99.9%以上であり、リードタブに用いられているアルミニウムの純度は99.8%以上である。そこで、陰極箔に銅を0.05〜0.50%含有する純度99.8%未満のアルミニウム箔を用いることで陰極箔との間に電位差が発生し、アルミニウムの溶出を抑制していると考えられる。
また、R2,R3,R4,R5,R6及びR7はH又はCYH2Yで表され、Yは1以上の整数である。
酸素原子が1つのモノアルコール類では揮発性が高いため、溶媒が揮発蒸散しやすい。したがってコンデンサの長期に亘る電気特性の信頼性が低い。また、酸素原子が3つ以上のポリオール類では、溶媒分子間で水素結合が起こりやすいため、ESRが高くなる。
一方、上記化学式1に示す酸素原子が2つのジオール類では、揮発性が低く且つ溶媒分子間の水素結合が起こりにくいことがわかった。したがって、化学式1で表される化合物を含有した第2溶媒(難揮発性溶媒)を用いたコンデンサでは、長期に亘る電気特性の信頼性が高い。また難揮発性溶媒を長期信頼性に必要な高配合比率としても、低温域から高温域に亘ってESRの上昇を抑えることができる。
ポリアルキレングリコール又はその誘導体は、通常、2つの酸素原子間に2つの炭素原子を含んだ構造を有している。この2つの酸素原子がアルミニウムに配位すると、下記化学式2に示すような安定な五角形の構造が形成され、アルミニウムが電解液に溶出しやすくなる。これが原因で、アルミニウムが電解液に溶け出したと考えられる。しかし、アルミニウムが溶け出すことで、電極とリードタブが溶解(腐食)し、リード線が断線する。
所定の幅に切断されたアルミニウム純度が99.9%以上の陽極箔及び陰極箔に外部引き出し電極用のアルミニウム純度が99.8%以上のリードタブを接続した。ここで、実施例は銅を0.30%含有する純度99.4%のアルミニウム箔をエッチングにより粗面化した陰極箔を用い、比較例はアルミニウム純度99.8%以上(銅を0.001%含有)のアルミニウム箔をエッチングにより粗面化した陰極箔を用いた。陽極箔は、弁作用金属であるアルミニウム箔をエッチング処理にて粗面化した後、化成処理を施すことにより、誘電体酸化皮膜が形成されたものを用いた。陽極箔及び陰極箔を、エスパルトパルプなど天然繊維を主体としたセパレータを介して巻回することにより、巻回素子を作製した。
次に、減圧下で、PEDOT/PSSを含むポリマ分散体水溶液を巻回素子に30分間浸漬・含浸させた後、乾燥して水分を除去した。これによりコンデンサの陰極層となる導電性高分子層を形成した。
コンデンサの初期のESR(−55℃、25℃)を測定した。また、コンデンサを135℃の高温下に500時間放置し、コンデンサのESR(25℃)を測定した。表1には測定結果を示している。ESRは、周波数100kHzで測定した値である。
リード端子を封口ゴム(封口体)の孔に通して外部に引き出した状態で、加速高温高湿負荷試験(n=10個)を実施した。その後、拡大鏡を用いて陽極のアルミニウム箔の端面及びリードタブ(特に巻回素子から出ている部分)を目視観察し、溶解(腐食)の有無を確認した。加速高温高湿負荷試験では、85℃、相対湿度が85%の高温高湿下でコンデンサに定格電圧を12時間印加した。表2には、10個の試料のうち、溶解(腐食)が確認された個数を示している。
2 外装ケース
3 コンデンサ素子
4 封口体
11 陽極箔(陽極)
12 陰極箔(陰極)
21,22 リード端子
Claims (4)
- 誘電体酸化皮膜を有する陽極及び陰極と、前記陽極及び陰極の間に配置されたセパレータと、前記セパレータに保持された導電性高分子及び電解液とを備えたコンデンサにおいて、
前記陰極は銅を0.05〜0.50%含有するアルミニウムであることを特徴とする電解コンデンサ。 - 前記第2溶媒は、1,3−プロピレングリコール、1,4−ブタンジオール、1,5−ペンタンジオール、1,6−ヘキサンジオール及びこれらの誘導体、並びに、1,3−ブタンジオール、2−メチル−1,3−プロパンジオール、3−メチル−1,5−ペンタンジオール、2−メチルペンタン−2,4−ジオール、2,4−ジエチル−1,5−ペンタンジオール及びこれらの誘導体の少なくとも一つを含有した請求項2に記載の電解コンデンサ。
- 前記第1溶媒は、γ−ブチロラクトン及びγ−バレロラクトンの少なくとも一つを含有した請求項2又は3に記載の電解コンデンサ。
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