JP2018206910A - アルミニウム電解コンデンサ用電極材及びその製造方法 - Google Patents
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Abstract
Description
1.アルミニウム及びアルミニウム合金からなる群より選択される少なくとも1種の粉末の焼結体、及び前記焼結体を支持するアルミニウム箔基材を備えるアルミニウム電解コンデンサ用電極材であって
(1)前記アルミニウム箔基材の片面又は両面に前記焼結体を有し、前記焼結体の合計厚さは40〜400μmであり、
(2)前記焼結体は空孔を有し、
(3)前記空孔の大きさは、前記粉末の平均粒子径以上である、
ことを特徴とするアルミニウム電解コンデンサ用電極材。
2.前記アルミニウム箔基材の少なくとも片面の前記焼結体の表面に、個数密度が1個/(128μm×96μm)以上の前記空孔を有する、項1に記載のアルミニウム電解コンデンサ用電極材。
3.前記粉末の平均粒子径が1.5〜15μmである、項1又は2に記載のアルミニウム電解コンデンサ用電極材。
4.前記アルミニウム箔基材の厚さが15〜80μmである、項1〜3のいずれかに記載のアルミニウム電解コンデンサ用電極材。
5.前記焼結体の表面に、更に陽極酸化皮膜を有する、項1〜4のいずれかに記載のアルミニウム電解コンデンサ用電極材。
6.下記工程1〜3を含む、アルミニウム電解コンデンサ用電極材の製造方法;
(1)アルミニウム及びアルミニウム合金からなる群より選択される少なくとも1種の粉末と、空孔形成用樹脂粒子とを含む組成物からなる皮膜をアルミニウム箔基材に積層する工程1であって、
前記皮膜は、前記アルミニウム箔基材の片面又は両面に形成されており、前記皮膜の合計厚さは40〜400μmであり、
前記空孔形成用樹脂粒子の平均粒子径は、前記粉末の平均粒子径以上である工程1、
(2)前記皮膜を200〜500℃の温度で加熱し前記空孔形成用樹脂粒子を気化させ空孔を形成する工程2、
(3)前記皮膜を560〜660℃の温度で焼結することにより焼結体を得る工程3。
7.前記粉末の平均粒子径が1.5〜15μmである、項6に記載の製造方法。
8.前記アルミニウム箔基材の厚さが15〜80μmである、項6又は7に記載の製造方法。
9.前記第3工程の後に、更に陽極酸化工程を有する、項6〜8のいずれかに記載の製造方法
10.エッチング工程を含まない、項6〜9のいずれかに記載の製造方法。
本発明のアルミニウム電解コンデンサ用電極材(本明細書において、単に「電極材」と表現することがある。)は、アルミニウム及びアルミニウム合金からなる群より選択される少なくとも1種の粉末の焼結体、及び前記焼結体を支持するアルミニウム箔基材を備えるアルミニウム電解コンデンサ用電極材であって
(1)前記アルミニウム箔基材の片面又は両面に前記焼結体を有し、前記焼結体の合計厚さは40〜400μmであり、
(2)前記焼結体は空孔を有し、
(3)前記空孔の大きさは、前記粉末の平均粒子径以上である、
ことを特徴とする。
本発明の電極材が備える焼結体は、アルミニウム及びアルミニウム合金からなる群より選択される少なくとも1種の粉末の焼結体である。
本発明の電極材は、上記焼結体を支持する基材としてアルミニウム箔基材を有する。上記アルミニウム箔基材は、上記焼結体を形成するに先立って、予め表面が粗面化されていてもよい。粗面化方法は特に限定されず、洗浄、酸やアルカリによる洗浄、ブラスト等の公知の方法を用いることができる。
本発明のアルミニウム電解コンデンサ用電極材の製造方法は、下記工程1〜3を含む製造方法である。
(1)アルミニウム及びアルミニウム合金からなる群より選択される少なくとも1種の粉末と、空孔形成用樹脂粒子とを含む組成物からなる皮膜をアルミニウム箔基材に積層する工程1であって、
前記皮膜は、前記アルミニウム箔基材の片面又は両面に形成されており、前記皮膜の合計厚さは40〜400μmであり、
前記空孔形成用樹脂粒子の平均粒子径は、前記粉末の平均粒子径以上である工程1、
(2)前記皮膜を200〜500℃の温度で加熱し前記空孔形成用樹脂粒子を気化させ空孔を形成する工程2、
(3)前記皮膜を560〜660℃の温度で焼結することにより焼結体を得る工程3。
工程1は、アルミニウム及びアルミニウム合金からなる群より選択される少なくとも1種の粉末と、空孔形成用樹脂粒子とを含む組成物からなる皮膜をアルミニウム箔基材に積層する工程である。
工程2は、上記皮膜を200〜500℃の温度で加熱し上記空孔形成用樹脂粒子を気化させ空孔を形成する工程である。工程2により、皮膜に空孔が形成され、後述する工程3で皮膜を焼結することにより、焼結体に空孔が形成される。上記加熱温度が200℃未満であると、空孔形成用樹脂が気化せず空孔を形成することができない。上記熱温度が500℃を超えると、粉末の表面が酸化され、焼結し難くなる。上記加熱温度は、250〜460℃が好ましく、280〜430℃がより好ましい。
工程3は、上記皮膜を560〜660℃の温度で焼結することにより焼結体を得る工程である。工程3により、上記空孔が形成された皮膜が焼結されて、空孔を有する焼結体が形成される。上記加熱温度が560℃未満であると、焼結が進まず焼結体の強度が弱くなり破断を生じる。上記加熱温度が660℃を超えると、粉末が溶融して、電解コンデンサの電極材として使用した場合に十分な容量が得られない。上記焼結温度は、570〜650℃が好ましく、580〜620℃がより好ましい。
本発明の製造方法は、工程3の後に、更に陽極酸化処理工程を有していてもよい。本発明の製造方法が陽極酸化処理工程を有することにより、焼結体の表面に酸化皮膜が形成され、これが誘電体として機能し、上記電極材を、アルミニウム電解コンデンサ用電極材としてより有用に用いることができる。
本発明の電極材を用いて、電解コンデンサを製造することができる。上記電解コンデンサを製造する方法としては、例えば、本発明の電極材を陽極箔として用い、当該陽極箔と、陰極箔とをセパレータを介在させて積層し、巻回してコンデンサ素子を形成する。当該コンデンサ素子を電解液に含浸させ、電解液を含んだコンデンサ素子を外装ケースに収納し、封口体で外装ケースを封口することによって、電解コンデンサを製造する方法が挙げられる。
(電極材の製造)
平均粒子径が1.5〜15μmのアルミニウム粉末(JIS A1080、東洋アルミニウム(株)製)100質量部、及び、空孔形成用樹脂粒子として平均粒子径が1.0〜16μmのでん粉1質量部を用意した。これらをエチルセルロース系バインダー60質量部(内7質量%が樹脂分、93重量%が溶剤(酢酸ブチル))と混合し、ペースト組成物を得た。
電極材に、陽極酸化処理ラインにて所定の電圧で化成処理(陽極酸化処理)を施した。化成処理は、電圧700Vの条件で、90℃のホウ酸水溶液(50g/L)中で30分間行った。
基材、焼結層を形成する粉末、樹脂粒子、化成条件を表1のようにした以外は試験例1と同様にして、電極材を作製し、陽極酸化処理を施した。
・でん粉:平均粒子径が1.0〜16μmのでん粉
・PE:平均粒子径が3〜16μmのポリエチレン製粉末
また、表1中の試験例10の化成処理は、50V、200V、700Vのそれぞれの電圧で行った。
化成処理後の電極材の折り曲げ強度を、日本電子機械工業会規定のMIT型自動折り曲げ試験法(EIAJ RC-2364A)に従って測定した。MIT型自動折り曲げ試験装置はJIS P8115で規定された装置を使用し、折り曲げ回数は、各電極材が破断する折り曲げ回数とし、図1に示すように90°曲げて1回、元に戻して2回、反対方向に90°曲げて3回、元に戻して4回…、と数えた。結果を表2〜10に示す。
化成処理後の電極材の静電容量を、ホウ酸アンモニウム水溶液(3g/L)中で、測定投影面積10cm2の測定条件で測定した。なお、静電容量測定は、試験例1、2、5及び10について行った。結果を表11〜14に示す。
Claims (10)
- アルミニウム及びアルミニウム合金からなる群より選択される少なくとも1種の粉末の焼結体、及び前記焼結体を支持するアルミニウム箔基材を備えるアルミニウム電解コンデンサ用電極材であって
(1)前記アルミニウム箔基材の片面又は両面に前記焼結体を有し、前記焼結体の合計厚さは40〜400μmであり、
(2)前記焼結体は空孔を有し、
(3)前記空孔の大きさは、前記粉末の平均粒子径以上である、
ことを特徴とするアルミニウム電解コンデンサ用電極材。 - 前記アルミニウム箔基材の少なくとも片面の前記焼結体の表面に、個数密度が1個/(128μm×96μm)以上の前記空孔を有する、請求項1に記載のアルミニウム電解コンデンサ用電極材。
- 前記粉末の平均粒子径が1.5〜15μmである、請求項1又は2に記載のアルミニウム電解コンデンサ用電極材。
- 前記アルミニウム箔基材の厚さが15〜80μmである、請求項1〜3のいずれかに記載のアルミニウム電解コンデンサ用電極材。
- 前記焼結体の表面に、更に陽極酸化皮膜を有する、請求項1〜4のいずれかに記載のアルミニウム電解コンデンサ用電極材。
- 下記工程1〜3を含む、アルミニウム電解コンデンサ用電極材の製造方法;
(1)アルミニウム及びアルミニウム合金からなる群より選択される少なくとも1種の粉末と、空孔形成用樹脂粒子とを含む組成物からなる皮膜をアルミニウム箔基材に積層する工程1であって、
前記皮膜は、前記アルミニウム箔基材の片面又は両面に形成されており、前記皮膜の合計厚さは40〜400μmであり、
前記空孔形成用樹脂粒子の平均粒子径は、前記粉末の平均粒子径以上である工程1、
(2)前記皮膜を200〜500℃の温度で加熱し前記空孔形成用樹脂粒子を気化させ空孔を形成する工程2、
(3)前記皮膜を560〜660℃の温度で焼結することにより焼結体を得る工程3。 - 前記粉末の平均粒子径が1.5〜15μmである、請求項6に記載の製造方法。
- 前記アルミニウム箔基材の厚さが15〜80μmである、請求項6又は7に記載の製造方法。
- 前記第3工程の後に、更に陽極酸化工程を有する、請求項6〜8のいずれかに記載の製造方法
- エッチング工程を含まない、請求項6〜9のいずれかに記載の製造方法。
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