JP2020088329A - 電解コンデンサ - Google Patents
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Abstract
Description
前記封口部材は、前記開口部にはめ込まれた弾性部材を備え、
前記弾性部材は、高分子成分と、粒子とを含み、
前記高分子成分は、少なくともブチルゴムを含み、
前記粒子は、少なくともカオリンを含み、
前記カオリンの平均粒子径は、4μm以下である、電解コンデンサに関する。
封口部材は、弾性部材12を備えており、コンデンサ素子10を収容するケースの開口部に弾性部材12をはめ込んだ状態で開口部を封口する。弾性部材12は、高分子成分と、粒子とを含む。粒子は、少なくともカオリンを含み、カオリンの平均粒子径は4μm以下である。
なお、分子量は、GC−MS分析またはLC−MS分析により求められる。なお、比較的高分子量の化合物では、平均分子量(重量平均分子量)が上記の分子量の範囲であればよい。
Hr(kcal/mol)=Er−(E0+Ep)
(式中、Erは、ヒンダードフェノール化合物のラジカル状態のエネルギーであり、E0は、ヒンダードフェノール化合物がラジカルになる前の状態のエネルギーであり、Epは、プロトンラジカルのエネルギーである。)
安定化エネルギーは、各エネルギーの単位Haを、kcal/molに換算して求められる。
ヒンダードフェノール化合物は、一種を単独で用いてもよく、二種以上を組み合わせて使用してもよい。
コンデンサ素子10を収容するケース11の材料としては、例えば、アルミニウム、ステンレス鋼、銅、鉄、真鍮などの金属あるいはこれらの合金が挙げられる。コンデンサ素子10を収容した後、ケース11の開口部は、封口部材で封止される。ケース11は、円筒形などの筒型であり、図示例のように底部を有するものであってもよい。有底ケースを用いる場合には、1つの開口部を封口部材で封止すればよい。また、筒型のケースの両端部(つまり、筒型の長さ方向(または軸方向)の両端部)が開口している場合には、双方の開口部を封口部材で封止してもよい。
コンデンサ素子10は、誘電体層(化成皮膜)を有する陽極部と、陰極部と、陽極部と陰極部との間に介在するセパレータと、誘電体層に接触した電解質と、を備える。
陽極部としては、例えば、表面が粗面化された金属箔や金属焼結体が挙げられる。陽極部を構成する金属の種類は特に限定されないが、誘電体層の形成が容易である点から、アルミニウム、タンタル、ニオブ、チタンなどの弁作用金属、または弁作用金属を含む合金を用いることが好ましい。
誘電体層は、陽極部の表面に形成される。具体的には、誘電体層は、粗面化された金属箔の表面に形成されるため、陽極部の表面の孔や窪み(ピット)の内壁面に沿って形成される。
陰極部には、例えば、金属箔が使用される。金属の種類は特に限定されないが、アルミニウム、タンタル、ニオブなどの弁作用金属または弁作用金属を含む合金を用いることが好ましい。陰極部には、必要に応じて、粗面化および/または化成処理を行ってもよい。粗面化および化成処理は、例えば、陽極部について記載した方法などにより行なうことができる。
セパレータとしては、特に制限されず、例えば、セルロース、ポリエチレンテレフタレート、ビニロン、ポリアミド(例えば、脂肪族ポリアミド、アラミドなどの芳香族ポリアミド)の繊維を含む不織布などを用いてもよい。
以下、本発明を実施例および比較例に基づいて具体的に説明するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。
本サンプルでは、定格電圧35V、定格静電容量270μFの巻回型の電解コンデンサ(直径10mm×長さ10mm)を作製した。以下に、電解コンデンサの具体的な製造方法について説明する。
表面を粗面化したAl箔に、アジピン酸アンモニウム溶液を用いて化成処理し、誘電体層を形成した。得られた陽極部を所定サイズに裁断した。陽極部と陰極部としてのAl箔に、それぞれ、リードタブを接続し、陽極部と陰極部とをセパレータを介して巻回し、外側表面を巻止めテープで固定することで巻回体を作製した。このとき、リードタブおよびリードタブと一体化したリード線は、巻回体より引き出した状態で、リードタブを巻き込みながら巻回した。巻回体に、さらにアジピン酸アンモニウム溶液を用いて再度化成処理した。
ケース内に電解液を注液し、減圧雰囲気(40kPa)中でコンデンサ素子に電解液を5分間含浸させた。電解液は、γ−ブチロラクトンおよびとエチレングリコールとを含む溶媒に、フタル酸とトリエチルアミンとを溶解させることにより調製した。
図1に示すような弾性部材12からなる封口部材の貫通孔12aに、コンデンサ素子10から導出されたリードタブ15A,15Bを貫通させ、リードタブ15A,15Bにそれぞれ一体化されたリード線14A,14Bを弾性部材12の外側に引き出した。この状態で、弾性部材12を、ケース11の開口部に嵌め込み、横絞り加工を施して、弾性部材12を固定した。ケース11の開口端部をカール加工することにより、コンデンサ素子10を弾性部材12からなる封口部材で封止した。
(熱劣化(耐クラック))
下記の手順で、弾性部材の熱劣化を評価した。
サンプルの電解コンデンサを、165℃の環境下に静置し、500時間経過した後に、弾性部材のクラック長を求めた。クラック長は、弾性部材12の、ケース11から外部に露出している表面において観察される最も長いクラックについて、両端部間の直線距離を計測することにより求めた。クラックの発生状態は、クラック長の大きさに基づき下記の基準で評価した。
○:クラック長が0.2mm以下である。
△:クラック長が0.2mmを超え0.7mm以下である。
×:クラック長が0.7mmを超える。
各サンプルの電解コンデンサを10個ずつ準備した。そして、各電解コンデンサについて、図1中のα1およびβ1の長さをマイクロゲージにより測定した。その後、電解コンデンサを、200℃に加熱した状態で5分間放置し、加熱後の図1中のα2およびβ2の長さを測定した。そして、下記式より封口部材の膨れ量を求めた。
膨れ量(mm)=(β2−β1)−(α2−α1)
10個の膨れ量の平均値を求め、下記の基準で耐膨れ性を評価した。
○:膨れ量が0.2mm以下である。
△:膨れ量が0.2mmを超え0.3mm以下である。
×:膨れ量が0.3mmを超える。
結果を表1に示す。
ブチルゴム100質量部に対する粒子(焼成カオリン)の量を、表2に示すように変更した。これ以外は、サンプルA1と同様に弾性部材および電解コンデンサを作製し、評価を行なった。
サンプルA5〜A7の結果を表2に示す。表2には、サンプルA1の結果も合わせて示す。
粒子として、焼成カオリンとタルク(D50:20.0μm)とを表3に示す質量比で用いた。これ以外は、サンプルA1と同様に弾性部材および電解コンデンサを作製し、評価を行なった。
サンプルA8〜A10の結果を表3に示す。表3には、サンプルA1およびB2の結果も合わせて示す。
ブチルゴム100質量部に対するヒンダードフェノール化合物(老化防止剤)の量を表4に示すように変更したこと以外、サンプルA1と同様に弾性部材および電解コンデンサを作製し、評価を行なった。
サンプルA11〜A15の結果を表4に示す。表4には、サンプルA1の結果も合わせて示す。
Claims (11)
- コンデンサ素子と、開口部を有し、かつ前記コンデンサ素子を収容するケースと、前記開口部を封口する封口部材とを備え、
前記封口部材は、前記開口部にはめ込まれた弾性部材を備え、
前記弾性部材は、高分子成分と、粒子とを含み、
前記高分子成分は、少なくともブチルゴムを含み、
前記粒子は、少なくともカオリンを含み、
前記カオリンの平均粒子径は、4μm以下である、電解コンデンサ。 - 前記カオリンの平均粒子径は、1.5μm以上である、請求項1に記載の電解コンデンサ。
- 前記カオリンの量は、前記高分子成分100質量部に対して、70質量部以上150質量部以下である、請求項1または2に記載の電解コンデンサ。
- 前記カオリンは、焼成カオリンである、請求項1〜3のいずれか1項に記載の電解コンデンサ。
- 前記弾性部材中の前記ブチルゴムの含有量は、20質量%以上60質量%以下である、請求項1〜4のいずれか1項に記載の電解コンデンサ。
- 前記粒子は、さらにタルクを含む、請求項1〜5のいずれか1項に記載の電解コンデンサ。
- 前記カオリンおよび前記タルクの総量に占める前記タルクの割合は、30質量%以下である、請求項6に記載の電解コンデンサ。
- 前記粒子中、前記カオリンの量が最も多い、請求項1〜7のいずれか1項に記載の電解コンデンサ。
- 前記弾性部材は、さらに老化防止剤を含み、
前記老化防止剤の量は、前記高分子成分100質量部に対して0.5質量部以上6.0質量部以下である、請求項1〜8のいずれか1項に記載の電解コンデンサ。 - 前記老化防止剤は、ヒンダードフェノール化合物を含む、請求項1〜9のいずれか1項に記載の電解コンデンサ。
- 前記コンデンサ素子は、導電性高分子を含む固体電解質を備える、請求項1〜10のいずれか1項に記載の電解コンデンサ。
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