JP2023029570A - Electrolytic capacitor - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、電解コンデンサに関し、より詳細には、高信頼性を有する電解コンデンサに関する。 The present invention relates to electrolytic capacitors, and more particularly to electrolytic capacitors with high reliability.
電子機器のデジタル化に伴い、それに使用されるコンデンサにも、小型かつ大容量で、高周波領域における等価直列抵抗(ESR)の小さいものが求められるようになってきている。 With the digitization of electronic equipment, there is a growing demand for capacitors used therein to be small, large in capacity, and low in equivalent series resistance (ESR) in the high frequency region.
小型かつ大容量で、低ESRのコンデンサとしては、ポリピロール、ポリチオフェン、ポリフラン、ポリアニリン等の導電性高分子を陰極材として用いた電解コンデンサが有望である。例えば、誘電体層を形成した陽極箔(陽極体)に、陰極材料として導電性高分子層を設けた電解コンデンサが提案されている。 Electrolytic capacitors using conductive polymers such as polypyrrole, polythiophene, polyfuran, and polyaniline as cathode materials are promising as small-sized, large-capacity, and low-ESR capacitors. For example, an electrolytic capacitor has been proposed in which a conductive polymer layer is provided as a cathode material on an anode foil (anode body) on which a dielectric layer is formed.
特許文献1には、セパレータを備えた素子に導電性高分子の分散体を含浸させて導電性固体層を形成し、ついで、電解液を含浸させて、導電性固体層と電解液とを備える電解コンデンサを製造する方法が提案されている。 In Patent Document 1, an element provided with a separator is impregnated with a conductive polymer dispersion to form a conductive solid layer, and then impregnated with an electrolytic solution to provide a conductive solid layer and an electrolytic solution. Methods have been proposed for manufacturing electrolytic capacitors.
近年では、電子機器のみならず自動車電装機器にも電解コンデンサが使用されている。特に、自動車電装機器に使用される電解コンデンサは高温環境化で長期間使用されるため、従来よりもさらに長期にわたる高信頼性が電解コンデンサには要求される。そこで、本発明は、さらなる高信頼性を有する電解コンデンサを提供することを目的とする。 In recent years, electrolytic capacitors have been used not only in electronic equipment but also in automotive electrical equipment. In particular, since electrolytic capacitors used in automobile electrical equipment are used for a long period of time in a high-temperature environment, electrolytic capacitors are required to have higher reliability over a longer period of time than ever before. SUMMARY OF THE INVENTION Accordingly, an object of the present invention is to provide an electrolytic capacitor having higher reliability.
本発明の一局面は、誘電体層が形成された陽極体を備えたコンデンサ素子と、
前記誘電体層の少なくとも一部の表面を覆う導電性高分子と、
非水溶媒、グリセリン化合物およびイオン性溶質を含む電解液と、を備え、
前記非水溶媒は、ラクトン類、グリコール類、環状カーボネート類、およびスルホン類からなる群より選択される少なくとも一種であり、
前記電解液中の前記グリセリン化合物の含有量は、10質量%以上50質量%以下である、電解コンデンサに関する。
One aspect of the present invention provides a capacitor element comprising an anode body having a dielectric layer formed thereon;
a conductive polymer covering at least a portion of the surface of the dielectric layer;
an electrolytic solution comprising a non-aqueous solvent, a glycerin compound and an ionic solute;
The non-aqueous solvent is at least one selected from the group consisting of lactones, glycols, cyclic carbonates, and sulfones,
It relates to the electrolytic capacitor, wherein the content of the glycerin compound in the electrolytic solution is 10% by mass or more and 50% by mass or less.
本発明によれば、高信頼性を有する電解コンデンサが得られる。 According to the present invention, an electrolytic capacitor having high reliability can be obtained.
以下に、図面を適宜参照しながら、本発明の電解コンデンサの実施形態について説明する。ただし、以下の実施形態は本発明を限定するものではない。 EMBODIMENT OF THE INVENTION Below, embodiment of the electrolytic capacitor of this invention is described, referring drawings suitably. However, the following embodiments do not limit the present invention.
≪電解コンデンサ≫
図1は、本発明の一実施形態に係る電解コンデンサの断面模式図である。図2は、同電解コンデンサが含むコンデンサ素子の一部を展開した概略図である。
≪Electrolytic Capacitor≫
FIG. 1 is a schematic cross-sectional view of an electrolytic capacitor according to one embodiment of the present invention. FIG. 2 is a schematic diagram showing a part of a capacitor element included in the same electrolytic capacitor.
図1において、電解コンデンサは、誘電体層が形成された陽極体21を備えるコンデンサ素子10と、誘電体層の少なくとも一部の表面を覆う(または少なくとも一部の表面に付着した)導電性高分子(図示せず)と、電解液(図示せず)とを含む。そして、コンデンサ素子10は、誘電体層の少なくとも一部の表面が導電性高分子に覆われた状態で、電解液とともに、外装ケースに収容されている。外装ケースは、内部にコンデンサ素子10を収容する有底ケース11と、有底ケース11の開口を塞ぐ絶縁性の封止部材12と、封止部材12を覆う座板13とを備える。有底ケース11の開口端近傍は、内側に絞り加工されており、開口端は封止部材12に加締めるようにカール加工されている。
In FIG. 1, an electrolytic capacitor comprises a
例えば、図2に示すようなコンデンサ素子10は、巻回体と呼ばれる。このコンデンサ素子10は、リードタブ15Aに接続された陽極体21と、リードタブ15Bに接続された陰極体22と、セパレータ23とを備える。陽極体21および陰極体22は、セパレータ23を介して巻回されている。コンデンサ素子10の最外周は、巻止めテープ24により固定される。なお、図2は、コンデンサ素子10の最外周を止める前の、一部が展開された状態を示している。
For example, a
陽極体21は、表面が凹凸を有するように粗面化された金属箔を具備し、凹凸を有する金属箔上に誘電体層が形成されている。
電解コンデンサにおいて、導電性高分子は、陽極体21に形成された誘電体層の表面の少なくとも一部を覆うように付着しているが、この場合に限らず、陽極体21と陰極体22との間のどの位置に付着していてもよい。例えば、導電性高分子は、陽極体21上に形成された誘電体層の表面の少なくとも一部を被覆し、さらに、陰極体22の表面の少なくとも一部および/またはセパレータ23の表面の少なくとも一部を被覆していてもよい。なお、電解コンデンサにおいては、一般に、陽極体、陰極体およびセパレータなどの表面の少なくとも一部を覆う導電性高分子(具体的には、導電性高分子を含む被膜)を、導電性高分子層と称することがある。
In the electrolytic capacitor, the conductive polymer adheres so as to cover at least a part of the surface of the dielectric layer formed on
以下に、本発明の実施形態に係る電解コンデンサの構成について、より詳細に説明する。
コンデンサ素子は、誘電体層が形成された陽極体を備えている。誘電体層の表面に付着した導電性高分子は、事実上の陰極材料として機能する。コンデンサ素子は、必要に応じて、さらに陰極体および/またはセパレータを含んでもよい。
Below, the configuration of the electrolytic capacitor according to the embodiment of the present invention will be described in more detail.
A capacitor element includes an anode body having a dielectric layer formed thereon. A conductive polymer adhered to the surface of the dielectric layer effectively functions as a cathode material. The capacitor element may optionally further include a cathode body and/or separator.
(コンデンサ素子)
(陽極体)
陽極体としては、例えば、表面が粗面化された金属箔が挙げられる。金属箔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。
(capacitor element)
(Anode body)
Examples of the anode body include a metal foil having a roughened surface. The type of metal that constitutes the metal foil is not particularly limited, but it is preferable to use a valve metal such as aluminum, tantalum, or niobium, or an alloy containing a valve metal, because the dielectric layer can be easily formed.
金属箔表面の粗面化は、公知の方法により行うことができる。粗面化により、金属箔の表面に、複数の凹凸が形成される。粗面化は、例えば、金属箔をエッチング処理することにより行うことが好ましい。エッチング処理は、例えば、直流電解法または交流電解法などにより行ってもよい。 Roughening of the metal foil surface can be performed by a known method. A plurality of irregularities are formed on the surface of the metal foil by roughening. Roughening is preferably performed by etching the metal foil, for example. The etching treatment may be performed by, for example, a DC electrolysis method or an AC electrolysis method.
(誘電体層)
誘電体層は、陽極体の表面(具体的には、粗面化された金属箔の表面)に形成される。
誘電体層の形成方法は特に限定されないが、金属箔を化成処理することにより形成することができる。化成処理は、例えば、金属箔をアジピン酸アンモニウム溶液などの化成液に浸漬することにより行ってもよい。化成処理では、必要に応じて、金属箔を化成液に浸漬した状態で、電圧を印加してもよい。
(dielectric layer)
The dielectric layer is formed on the surface of the anode body (specifically, the surface of the roughened metal foil).
Although the method of forming the dielectric layer is not particularly limited, it can be formed by chemically converting a metal foil. The chemical conversion treatment may be performed, for example, by immersing the metal foil in a chemical conversion solution such as an ammonium adipate solution. In the chemical conversion treatment, if necessary, voltage may be applied while the metal foil is immersed in a chemical conversion solution.
通常は、量産性の観点から、大判の弁作用金属などで形成された金属箔に対して、粗面化処理および化成処理が行われる。その場合、処理後の箔を所望の大きさに裁断することによって、陽極体21が準備される。
Generally, from the viewpoint of mass production, a metal foil made of a large-sized valve metal or the like is subjected to roughening treatment and chemical conversion treatment. In that case,
(陰極体)
陰極体22にも、陽極体と同様、金属箔を用いてもよい。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。必要に応じて、金属箔の表面を粗面化してもよい。
また、陰極体22の表面には、化成皮膜が設けられていてもよく、陰極体を構成する金属とは異なる金属(異種金属)や非金属の被膜が設けられていてもよい。異種金属や非金属としては、例えば、チタンのような金属やカーボンのような非金属などを挙げることができる。
(Cathode body)
A metal foil may be used for the
Moreover, the surface of the
(セパレータ)
セパレータ23としては、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。
(separator)
As the
コンデンサ素子10は、公知の方法により作製することができる。例えば、コンデンサ素子10は、陽極体21と陰極体22とを、セパレータ23を介して重ね合わせることにより作製してもよい。陽極体21と陰極体22とを、セパレータ23を介して巻回することにより、図2に示されるような巻回体を形成してもよい。このとき、リードタブ15A,15Bを巻き込みながら巻回することにより、図2に示すように、リードタブ15A,15Bを巻回体から植立させてもよい。
リードタブ15A,15Bの材料も特に限定されず、導電性材料であればよい。リードタブ15A、15Bは、その表面が化成処理されていてもよい。また、リードタブ15A、15Bの封止部材12と接触する部分や、リード線14A、14Bとの接続部分が、樹脂材料で覆われていてもよい。
リードタブ15A,15Bの各々に接続されるリード線14A,14Bの材料についても、特に限定されず、導電性材料などを用いてもよい。
The material of the
The material of the
陽極体21、陰極体22およびセパレータ23のうち、巻回体の最外層に位置するもの(図2では、陰極体22)の外側表面の端部は、巻止めテープ24で固定される。なお、陽極体21を大判の金属箔を裁断することによって準備した場合には、陽極体21の裁断面に誘電体層を設けるために、巻回体などの状態のコンデンサ素子に対し、さらに化成処理を行ってもよい。
Of the
(導電性高分子)
導電性高分子としては、ポリピロール、ポリチオフェン、ポリフラン、ポリアニリン、ポリアセチレン、ポリフェニレン、ポリフェニレンビニレン、ポリアセン、ポリチオフェ
ンビニレンなどが挙げられる。これらは単独で用いてもよく、2種以上を組み合わせて用いてもよく、2種以上のモノマーの共重合体でもよい。
(Conductive polymer)
Examples of conductive polymers include polypyrrole, polythiophene, polyfuran, polyaniline, polyacetylene, polyphenylene, polyphenylenevinylene, polyacene, and polythiophenevinylene. These may be used alone, may be used in combination of two or more, or may be a copolymer of two or more monomers.
なお、本明細書では、ポリピロール、ポリチオフェン、ポリフラン、ポリアニリンなどは、それぞれ、ポリピロール、ポリチオフェン、ポリフラン、ポリアニリンなどを基本骨格とする高分子を意味する。したがって、ポリピロール、ポリチオフェン、ポリフラン、ポリアニリンなどには、それぞれの誘導体も含まれ得る。例えば、ポリチオフェンには、ポリ(3,4-エチレンジオキシチオフェン)などが含まれる。 In this specification, polypyrrole, polythiophene, polyfuran, polyaniline and the like mean polymers having polypyrrole, polythiophene, polyfuran, polyaniline and the like as basic skeletons, respectively. Therefore, polypyrrole, polythiophene, polyfuran, polyaniline, etc. may also include their respective derivatives. For example, polythiophenes include poly(3,4-ethylenedioxythiophene) and the like.
導電性高分子は、ドーパントを含んでいてもよい。ドーパントとしては、ポリアニオンを用いることができる。ポリアニオンの具体例としては、ポリビニルスルホン酸、ポリスチレンスルホン酸、ポリアリルスルホン酸、ポリアクリルスルホン酸、ポリメタクリルスルホン酸、ポリ(2-アクリルアミド-2-メチルプロパンスルホン酸)、ポリイソプレンスルホン酸、ポリアクリル酸などのアニオンが挙げられる。なかでも、ポリスチレンスルホン酸由来のポリアニオンが好ましい。これらは単独で用いてもよく、2種以上を組み合わせて用いてもよい。また、これらは単独モノマーの重合体であってもよく、2種以上のモノマーの共重合体であってもよい。 The conductive polymer may contain a dopant. Polyanions can be used as dopants. Specific examples of polyanions include polyvinylsulfonic acid, polystyrenesulfonic acid, polyallylsulfonic acid, polyacrylsulfonic acid, polymethacrylsulfonic acid, poly(2-acrylamido-2-methylpropanesulfonic acid), polyisoprenesulfonic acid, poly Anions such as acrylic acid are included. Among them, polyanions derived from polystyrene sulfonic acid are preferred. These may be used alone or in combination of two or more. Moreover, these may be polymers of a single monomer, or copolymers of two or more monomers.
ポリアニオンの重量平均分子量は、特に限定されないが、例えば1,000~1,000,000である。このようなポリアニオンを含む導電性高分子は、液体溶媒中に均質に分散し易く、誘電体層の表面に均一に付着しやすい。 Although the weight average molecular weight of the polyanion is not particularly limited, it is, for example, 1,000 to 1,000,000. A conductive polymer containing such a polyanion is easily dispersed homogeneously in a liquid solvent and easily adheres uniformly to the surface of the dielectric layer.
導電性高分子は、陽極体21において、誘電体層の少なくとも一部の表面に、誘電体層を覆うように付着させればよいが、できるだけ多くの領域を覆うように付着させることが望ましい。コンデンサ素子が、陰極体および/またはセパレータを含む場合、導電性高分子は、誘電体層の表面の表面だけでなく、陰極体および/またはセパレータの表面に付着していてもよい。すなわち、導電性高分子は、セパレータおよび/または陰極体に接触していてもよい。
The conductive polymer may be attached to at least a portion of the surface of the dielectric layer of the
導電性高分子は、誘電体層が形成された陽極体を備えるコンデンサ素子に導電性高分子を含む第1処理液を含浸させる工程(第1工程)、および、必要に応じて、第1工程の後、コンデンサ素子に第2処理液を含浸させる工程(第2工程)を経ることにより付着させることができる。第1工程、または第1および第2工程を経ることにより、誘電体層の表面に導電性高分子を付着させる。電解コンデンサの製造方法は、第1工程の後に、第1処理液に含まれる溶媒成分の少なくとも一部を除去する工程(第3工程)を含んでもよく、第2工程の後に、第1処理液および/または第2処理液に含まれる溶媒成分の少なくとも一部を除去する工程(第4工程)を含んでもよい。 The conductive polymer is obtained by a step of impregnating a capacitor element having an anode body on which a dielectric layer is formed with a first treatment liquid containing a conductive polymer (first step), and, if necessary, a first step. After that, the capacitor element can be adhered through a step (second step) of impregnating the second treatment liquid. A conductive polymer is adhered to the surface of the dielectric layer through the first step or the first and second steps. The method for manufacturing an electrolytic capacitor may include a step (third step) of removing at least part of the solvent component contained in the first treatment liquid after the first step, and removing the first treatment liquid after the second step. and/or a step of removing at least part of the solvent component contained in the second treatment liquid (fourth step).
(i)コンデンサ素子(巻回体)10に第1処理液を含浸させる工程(第1工程)
コンデンサ素子10への第1処理液の含浸は、少なくとも陽極体(特に、少なくとも誘電体層)に第1処理液を付与できる限り特に制限されず、例えば、第1処理液にコンデンサ素子を浸漬させてもよく、コンデンサ素子に第1処理液を注液してもよい。含浸は、大気圧下で行ってもよいが、減圧下、例えば、10kPa~100kPa、好ましくは40kPa~100kPaの雰囲気下で行ってもよい。含浸は、必要に応じて、超音波振動下で行ってもよい。含浸時間は、コンデンサ素子10のサイズにもよるが、例えば1秒~5時間、好ましくは1分~30分である。この工程により、コンデンサ素子10に第1処理液が付与される。
(i) Step of impregnating the capacitor element (wound body) 10 with the first treatment liquid (first step)
Impregnation of the
第1処理液は、導電性高分子および液体溶媒を含んでもよい。第1処理液は、導電性高分子が液体溶媒に溶解した溶液および導電性高分子が液体溶媒に分散した分散液のいずれであってもよい。分散液では、導電性高分子は、粒子の状態で液体溶媒中に分散している。分散液としては、液体溶媒中で、ドーパントの存在下、導電性高分子の原料(例えば、導電性高分子のモノマーおよび/またはオリゴマーなどの前駆体)を重合させ、ドーパントを含む導電性高分子の粒子を生成させることにより得られるものを用いてもよい。また、分散液として、液体溶媒中で、導電性高分子の原料を重合させ、導電性高分子の粒子を生成させることにより得られるもの、または、液体溶媒中に、予め合成した導電性高分子の粒子を分散させることで得られるものを用いてもよい。 The first treatment liquid may contain a conductive polymer and a liquid solvent. The first treatment liquid may be either a solution of a conductive polymer dissolved in a liquid solvent or a dispersion of a conductive polymer dispersed in a liquid solvent. In a dispersion, the conductive polymer is dispersed in the form of particles in a liquid solvent. As a dispersion, a conductive polymer raw material (for example, a precursor such as a monomer and/or oligomer of a conductive polymer) is polymerized in a liquid solvent in the presence of a dopant to obtain a conductive polymer containing the dopant. You may use the thing obtained by producing|generating the particle|grains of. In addition, as the dispersion liquid, a material obtained by polymerizing a conductive polymer raw material in a liquid solvent to generate conductive polymer particles, or a previously synthesized conductive polymer in a liquid solvent You may use the thing obtained by dispersing the particle|grains of.
第1処理液の液体溶媒は、第1溶媒を含んでいてもよく、第1溶媒と第1溶媒以外の溶媒とを含んでいてもよい。第1処理液に含まれる液体溶媒は、種類の異なる複数の第1溶媒を含んでいてもよい。第1溶媒は、例えば、第1処理液の液体溶媒の30質量%以上、好ましくは50質量%以上、より好ましくは70質量%以上を占めていてもよい。 The liquid solvent of the first treatment liquid may contain the first solvent, or may contain the first solvent and a solvent other than the first solvent. The liquid solvent contained in the first treatment liquid may contain a plurality of first solvents of different types. The first solvent may account for, for example, 30% by mass or more, preferably 50% by mass or more, more preferably 70% by mass or more of the liquid solvent of the first treatment liquid.
第1溶媒は、特に限定されず、水でもよく、非水溶媒でもよい。なお、非水溶媒とは、水および水を含む液体を除く液体の総称であり、有機溶媒やイオン性液体が含まれる。なかでも、第1溶媒は、極性溶媒であることが好ましい。極性溶媒は、プロトン性溶媒であっても、非プロトン性溶媒であってもよい。 The first solvent is not particularly limited, and may be water or a non-aqueous solvent. The non-aqueous solvent is a general term for liquids other than water and liquids containing water, and includes organic solvents and ionic liquids. Among them, the first solvent is preferably a polar solvent. A polar solvent may be a protic solvent or an aprotic solvent.
プロトン性溶媒としては、例えば、メタノール、エタノール、プロパノール、ブタノール、エチレングリコール(EG)、プロピレングリコール、ポリエチレングリコール、ジエチレングリコールモノブチルエーテル、グリセリン、1-プロパノール、ブタノール、ポリグリセリンなどのアルコール類、ホルムアルデヒドおよび水などが挙げられる。 Examples of protic solvents include alcohols such as methanol, ethanol, propanol, butanol, ethylene glycol (EG), propylene glycol, polyethylene glycol, diethylene glycol monobutyl ether, glycerin, 1-propanol, butanol, polyglycerin, formaldehyde and water. etc.
非プロトン性溶媒としては、例えば、N-メチルアセトアミド、N,N-ジメチルホルムアミド、N-メチル-2-ピロリドンなどのアミド類や、酢酸メチルなどのエステル類、メチルエチルケトン、γ-ブチロラクトン(γBL)などのケトン類、1,4-ジオキサンなどのエーテル類、ジメチルスルホキシド、スルホランなどの硫黄含有化合物、炭酸プロピレンなどのカーボネート化合物などが挙げられる。 Examples of aprotic solvents include amides such as N-methylacetamide, N,N-dimethylformamide and N-methyl-2-pyrrolidone, esters such as methyl acetate, methyl ethyl ketone, γ-butyrolactone (γBL) and the like. ketones, ethers such as 1,4-dioxane, sulfur-containing compounds such as dimethylsulfoxide and sulfolane, and carbonate compounds such as propylene carbonate.
なかでも、第1溶媒は、プロトン性溶媒であることが好ましい。特に、第1溶媒が、水であることが好ましい。この場合、第1処理液の取扱い性、導電性高分子の分散性が向上する。また、水は低粘度であることから、後工程である第2工程において、導電性高分子と第2処理液との接触性が向上することが期待できる。第1溶媒が水である場合、水は、第1処理液の液体溶媒の50質量%以上を占めることが好ましく、さらには70質量%以上、特には90質量%以上を占めることが好ましい。 Among them, the first solvent is preferably a protic solvent. In particular, it is preferred that the first solvent is water. In this case, the handleability of the first treatment liquid and the dispersibility of the conductive polymer are improved. In addition, since water has a low viscosity, it can be expected that the contact between the conductive polymer and the second treatment liquid is improved in the second step, which is a subsequent step. When the first solvent is water, water preferably accounts for 50% by mass or more, more preferably 70% by mass or more, and particularly preferably 90% by mass or more of the liquid solvent of the first treatment liquid.
分散液中に分散している導電性高分子の粒子は、動的光散乱法による粒径測定装置により測定される体積粒度分布におけるメディアン径(以下、単に、動的光散乱法によるメディアン径と称す)が、0.01μm~0.5μmであることが好ましい。導電性高分子の粒子径は、重合条件や分散条件などにより調整することができる。 The conductive polymer particles dispersed in the dispersion have a median diameter in the volume particle size distribution measured by a particle size measuring device using dynamic light scattering (hereinafter simply referred to as the median diameter according to dynamic light scattering). ) is preferably 0.01 μm to 0.5 μm. The particle size of the conductive polymer can be adjusted by polymerization conditions, dispersion conditions, and the like.
第1処理液における導電性高分子(ドーパントもしくはポリアニオンを含む)の濃度は、0.5~10質量%であることが好ましい。このような濃度の第1処理液は、適度な量の導電性高分子を付着させるのに適するとともに、コンデンサ素子10に対して含浸されやすいため、生産性を向上させる上でも有利である。
The concentration of the conductive polymer (including dopants or polyanions) in the first treatment liquid is preferably 0.5 to 10% by mass. The first treatment liquid having such a concentration is suitable for adhering an appropriate amount of conductive polymer, and is easily impregnated into the
(ii)コンデンサ素子に第2処理液を含浸させる工程(第2工程)
第2工程では、第1処理液が付与されたコンデンサ素子に、第2処理液を含浸させる。第2工程は任意工程である。
(ii) Step of impregnating the capacitor element with the second treatment liquid (second step)
In the second step, the capacitor element applied with the first treatment liquid is impregnated with the second treatment liquid. The second step is an optional step.
第2工程では、コンデンサ素子(特に、陽極体)に第1処理液の液体溶媒(第1溶媒など)の少なくとも一部が残存した状態で、第2処理液を含浸させることが好ましい。液体溶媒が残存した状態の陽極体を備えるコンデンサ素子は、第2処理液の浸透性が極めて高い。そのため、このような状態のコンデンサ素子に、第2処理液を付与すると、より内部にまで第2処理液を浸透させることができる。このような効果は、特に少なくとも水が残存した状態で行う場合に得られ易い。そのため、第1処理液には、少なくとも第1溶媒として水を含む液体溶媒を用いることが好ましい。第1溶媒として水を含む液体溶媒を用いる場合、第1処理液の安定性も高くなるため、このような観点からも有利である。 In the second step, it is preferable to impregnate the capacitor element (especially the anode body) with the second treatment liquid while at least part of the liquid solvent (such as the first solvent) of the first treatment liquid remains. A capacitor element having an anode body in which a liquid solvent remains has extremely high permeability to the second treatment liquid. Therefore, when the second treatment liquid is applied to the capacitor element in such a state, the second treatment liquid can penetrate further into the inside. Such an effect is particularly likely to be obtained when at least water remains. Therefore, it is preferable to use a liquid solvent containing water as at least the first solvent for the first treatment liquid. When a liquid solvent containing water is used as the first solvent, the stability of the first treatment liquid is also enhanced, which is also advantageous from this point of view.
第2工程に供されるコンデンサ素子において、液体溶媒の残存量は、5質量%以上(例えば、5~100質量%)であることが好ましく、20質量%以上(例えば、20~100質量%)または50質量%以上(例えば、50~100質量%)であることがより好ましい。液体溶媒の残存量がこのような範囲である場合、第2工程において第2処理液が導電性高分子とコンデンサ素子内で均一に混ざりやすくなるため、誘電体層の表面に導電性高分子をより均一に付着させ易くなる。 In the capacitor element subjected to the second step, the residual amount of the liquid solvent is preferably 5% by mass or more (eg, 5 to 100% by mass), and 20% by mass or more (eg, 20 to 100% by mass). Alternatively, it is more preferably 50% by mass or more (eg, 50 to 100% by mass). When the residual amount of the liquid solvent is within such a range, the second treatment liquid tends to be uniformly mixed with the conductive polymer in the capacitor element in the second step. It becomes easy to make it adhere more uniformly.
なお、液体溶媒の残存量とは、第1工程でコンデンサ素子に含浸させた第1処理液に含まれる液体溶媒の質量に対する、第2工程に供されるコンデンサ素子に含まれる液体溶媒の質量の割合(質量%)である。 The remaining amount of the liquid solvent is the ratio of the mass of the liquid solvent contained in the capacitor element subjected to the second step to the mass of the liquid solvent contained in the first treatment liquid with which the capacitor element is impregnated in the first step. It is a ratio (% by mass).
第2処理液としては、溶媒(第2溶媒)を用いる。コンデンサ素子への第2処理液の含浸は、第1処理液の場合に準じて行うことができる。第2溶媒としては、極性溶媒および非極性溶媒が挙げられる。非極性溶媒としては、例えば、炭化水素、酢酸エチル、ジエチルエーテルなどが挙げられる。 A solvent (second solvent) is used as the second treatment liquid. The impregnation of the capacitor element with the second treatment liquid can be carried out in the same manner as in the case of the first treatment liquid. The second solvent includes polar solvents and non-polar solvents. Non-polar solvents include, for example, hydrocarbons, ethyl acetate, diethyl ether and the like.
第2溶媒としては、極性溶媒が好ましい。極性溶媒としては、例えば、第1溶媒について例示したプロトン性溶媒の他、非プロトン性溶媒が挙げられる。
非プロトン性溶媒としては、例えば、第1溶媒について例示したもののうち、アミド類、γBLなどのラクトン、1,4-ジオキサンなどの環状エーテル類、ジメチルスルホキシド、スルホランなどのスルホン類、炭酸プロピレンなどの環状カーボネートなどが挙げられる。第2処理液は、1種の第2溶媒を含んでもよく、2種以上の第2溶媒を含んでもよい。
A polar solvent is preferable as the second solvent. Examples of polar solvents include protic solvents exemplified for the first solvent, as well as aprotic solvents.
Examples of the aprotic solvent include, among those exemplified for the first solvent, amides, lactones such as γBL, cyclic ethers such as 1,4-dioxane, sulfones such as dimethylsulfoxide and sulfolane, and propylene carbonate. Cyclic carbonate etc. are mentioned. The second treatment liquid may contain one second solvent, or two or more second solvents.
プロトン性溶媒としては、水、アルコール類(具体的には、メタノール、エタノールなどのアルカノール、グリコール(EG、PEGなど)、グリセリン類(グリセリン、ポリセリンなど)などのポリオール化合物)、ジエチレングリコールモノブチルエーテルなどのグリコールモノエーテル類などのプロトン性有機溶媒が好ましい。
少なくとも1種の第2溶媒は、プロトン性溶媒であることが好ましく、第2処理液は、プロトン性溶媒と非プロトン性溶媒との混合物であってもよい。複数の第2溶媒を用いる場合、例えば、1分子当たり3個以上のヒドロキシル基を有するポリオール化合物と、ポリオール化合物以外の極性溶媒(プロトン性有機溶媒、および/または非プロトン性溶媒)とを組み合わせてもよい。プロトン性有機溶媒としては、ポリオール化合物以外のアルコール類(具体的には、アルカノール、グリコール)、グリコールモノエーテル類などが好ましい。
Examples of protic solvents include water, alcohols (specifically, alkanols such as methanol and ethanol, polyol compounds such as glycols (EG, PEG, etc.), glycerins (glycerin, polycerin, etc.)), diethylene glycol monobutyl ether, and the like. Protic organic solvents such as glycol monoethers are preferred.
The at least one second solvent is preferably a protic solvent, and the second processing liquid may be a mixture of protic and aprotic solvents. When using a plurality of second solvents, for example, combining a polyol compound having 3 or more hydroxyl groups per molecule and a polar solvent (protic organic solvent and/or aprotic solvent) other than the polyol compound good too. As protic organic solvents, alcohols other than polyol compounds (specifically, alkanols and glycols), glycol monoethers, and the like are preferable.
(iii)溶媒成分を除去する工程(第3工程、第4工程)
第1工程の後、コンデンサ素子に残存している溶媒成分を第3工程で除去することができる。また、第2工程の後、コンデンサ素子に残存している溶媒成分を第4工程で除去してもよい。第3工程または第4工程では、溶媒成分の少なくとも一部を除去すればよく、溶媒成分の全てを除去してもよい。第4工程で溶媒成分を除去することにより、誘電体層の表面に導電性高分子をより均一に付着させることができる。
なお、ここでいう溶媒成分とは、第1処理液に含まれる液体溶媒および第2処理液に含まれる第2溶媒をいう。この中でも、第4工程で、第1溶媒および/または第2溶媒(特に、第1溶媒)の少なくとも一部を除去することが好ましい。
(iii) Step of removing the solvent component (third step, fourth step)
After the first step, solvent components remaining in the capacitor element can be removed in a third step. After the second step, the solvent component remaining in the capacitor element may be removed in the fourth step. In the third or fourth step, at least part of the solvent component may be removed, or all of the solvent component may be removed. By removing the solvent component in the fourth step, the conductive polymer can be adhered more uniformly to the surface of the dielectric layer.
The solvent component here means the liquid solvent contained in the first treatment liquid and the second solvent contained in the second treatment liquid. Among these, it is preferable to remove at least part of the first solvent and/or the second solvent (especially the first solvent) in the fourth step.
第3工程および第4工程のそれぞれにおいて、溶媒成分は、加熱下で蒸発させることにより除去することができ、大気圧下で除去してもよく、必要に応じて、減圧下で除去してもよい。溶媒成分を除去する際の温度は、第1溶媒(または第2溶媒)の沸点以上であってもよい。溶媒成分の除去は、例えば、温度が異なる複数の段階(例えば、2段階または3段階以上)で行ってもよく、昇温しながら行ってもよい。
このようにして、陽極体21と陰極体22との間(特に、誘電体層の表面)に導電性高分子が付着し、導電性高分子が付着したコンデンサ素子10が作製される。
In each of the third step and the fourth step, the solvent component can be removed by evaporating under heating, may be removed under atmospheric pressure, or may be removed under reduced pressure if necessary. good. The temperature for removing the solvent component may be equal to or higher than the boiling point of the first solvent (or the second solvent). The solvent component may be removed, for example, in a plurality of stages with different temperatures (for example, 2 stages or 3 or more stages), or may be performed while increasing the temperature.
In this manner, the conductive polymer is attached between the
導電性高分子は、誘電体層の表面の少なくとも一部を覆うように付着することが好ましい。このとき、誘電体層の表面だけでなく、陰極体22および/またはセパレータ23の表面にも導電性高分子が付着してもよい。また、誘電体層を有する陽極体21を備えるコンデンサ素子10に第1処理液を含浸させる第1工程(i)、第1工程後に溶媒成分(第1溶媒などの液体溶媒など)を除去する第3工程(任意工程)、コンデンサ素子に第2処理液を含浸させる第2工程(ii)、および第2工程後に溶媒成分(第1溶媒などの液体溶媒および/または第2溶媒)を除去する第4工程(iv)(任意工程)からなる群より選択される少なくとも1つの工程を、必要に応じて、2回以上繰り返してもよい。これらの工程から選択される工程を一連の工程として、2回以上繰り返してもよい。例えば、第1工程を複数回繰り返した後、他の工程を行ってもよく、第1工程と、必要により第3工程と、第2工程とを一連の工程として複数回繰り返してもよい。誘電体層に対する導電性高分子の被覆率を高め易い観点から、少なくとも第1工程を複数回繰り返すことが有利である。
The conductive polymer is preferably attached so as to cover at least part of the surface of the dielectric layer. At this time, the conductive polymer may adhere not only to the surface of the dielectric layer but also to the surfaces of the
第2工程または第4工程で得られるコンデンサ素子10からは溶媒成分を全て除去してもよい。また、第2工程または第4工程で得られるコンデンサ素子10は、溶媒成分が残存した状態であってもよい。溶媒成分が残存した状態である場合、誘電体層の修復機能をさらに向上させることができる。また、残存した溶媒成分は、導電性高分子の粒子間に存在するため、コンデンサ素子に電解液を含浸させる際に、導電性高分子の粒子間に電解液が浸透し易い。よって、電解液による誘電体層の修復機能も得られ易くなる。誘電体層の修復機能が高まることで、電解コンデンサの保証寿命を過ぎた場合でも、短絡を効果的に抑制することもできる。
All solvent components may be removed from the
(電解液)
電解液は、γBLを含む非水溶媒と、グリセリンおよびポリグリセリンからなる群より選択される少なくとも一種のグリセリン化合物とを含む。また、電解液は、さらにイオン性物質(溶質)を含むものであってもよく、溶質を含まなくてもよい。イオン性物質としては、グリセリン化合物および/または非水溶媒に溶解するものが使用される。
(Electrolyte)
The electrolytic solution contains a non-aqueous solvent containing γBL and at least one glycerin compound selected from the group consisting of glycerin and polyglycerin. Moreover, the electrolytic solution may further contain an ionic substance (solute), or may contain no solute. As the ionic substance, one that dissolves in a glycerin compound and/or a non-aqueous solvent is used.
電解液がγBLを含むことで、粘度が比較的高いグリセリン化合物を用いるにも拘わらず、コンデンサ素子への電解液の含浸性を高めることができる。電解液がグリセリン化合物を含むことで、導電性高分子を膨潤化することができる。よって、陽極箔の粗面化で形成された複数の凹凸の隅々にまで導電性高分子を存在させることができる。その結果、充放電初期のESRを低減できることに加え、電解コンデンサを長期間使用しても低ESRを保持することができ高信頼性が得られる。 By including γBL in the electrolytic solution, it is possible to improve the impregnation of the electrolytic solution into the capacitor element despite the use of a relatively high-viscosity glycerin compound. The electrolytic solution containing a glycerin compound can swell the conductive polymer. Therefore, the conductive polymer can be present in every corner of the plurality of irregularities formed by roughening the anode foil. As a result, in addition to being able to reduce the ESR at the initial stage of charging and discharging, the low ESR can be maintained even when the electrolytic capacitor is used for a long period of time, and high reliability can be obtained.
なお、電解液とは、組み立てられた電解コンデンサ内(具体的には、外装ケース内)に収容されている電解液(溶媒成分)を指す。電解液には、電解コンデンサの製造過程で電解コンデンサ内に残存した溶媒成分も含まれる。このような溶媒成分としては、第1処理液および/または第2処理液に含まれる溶媒成分(例えば、第1処理液に含まれる液体媒体および/または第1溶媒、第2処理液に含まれる第2溶媒など)などが挙げられる。 The electrolytic solution refers to the electrolytic solution (solvent component) contained in the assembled electrolytic capacitor (specifically, in the exterior case). The electrolytic solution also contains a solvent component remaining in the electrolytic capacitor during the manufacturing process of the electrolytic capacitor. Such a solvent component includes a solvent component contained in the first treatment liquid and/or the second treatment liquid (for example, a liquid medium contained in the first treatment liquid and/or a liquid medium contained in the first solvent and the second treatment liquid). second solvent, etc.).
ポリグリセリンは、例えば、2~20個(好ましくは、2~12個、2~10個、または2~6個)のグリセリン単位を含む。ポリグリセリンとしては、ジグリセリン、トリグリセリンなども好ましい。 Polyglycerin, for example, contains 2 to 20 (preferably 2 to 12, 2 to 10, or 2 to 6) glycerin units. As polyglycerin, diglycerin, triglycerin and the like are also preferable.
グリセリン化合物は、導電性高分子に対する親和性が高く、導電性高分子の粒子間に安定に存在し易い。また、グリセリン化合物は、揮発性も低い。そのため、電解液がグリセリン化合物を含むことで、誘電体層の周辺に電解液を保持し易く、誘電体層の皮膜修復性を高めることができ、漏れ電流の抑制効果を高めることができる。従って、電解コンデンサの保証寿命を過ぎた場合でも、短絡を効果的に抑制することができる。 The glycerin compound has a high affinity for the conductive polymer and tends to stably exist between particles of the conductive polymer. Glycerin compounds also have low volatility. Therefore, when the electrolytic solution contains a glycerin compound, the electrolytic solution can be easily retained around the dielectric layer, the film repairability of the dielectric layer can be enhanced, and the effect of suppressing leakage current can be enhanced. Therefore, short circuits can be effectively suppressed even when the guaranteed life of the electrolytic capacitor has passed.
電解液中のグリセリン化合物の含有量は、例えば、5質量%以上であり、10質量%以上または20質量%以上であってもよい。電解液中のグリセリン化合物の含有量は、例えば、50質量%以下、好ましくは30質量%以下であってもよい。これらの下限値と上限値とは任意に組み合わせることができる。電解液中のグリセリン化合物の含有量は、例えば、5~50質量%、または10~30質量%であってもよい。
電解液中のグリセリン化合物の含有量が上記のような範囲である場合、より高い信頼性が得られる。
The content of the glycerin compound in the electrolytic solution is, for example, 5% by mass or more, and may be 10% by mass or more or 20% by mass or more. The content of the glycerin compound in the electrolytic solution may be, for example, 50% by mass or less, preferably 30% by mass or less. These lower and upper limits can be combined arbitrarily. The content of the glycerin compound in the electrolytic solution may be, for example, 5-50 mass %, or 10-30 mass %.
Higher reliability is obtained when the content of the glycerin compound in the electrolytic solution is within the above range.
電解コンデンサにおいて、電解液中に含まれるグリセリン化合物の質量は、コンデンサ素子に含浸された導電性高分子の質量に対して、2~100倍であってもよく、3~80倍であってもよい。質量比がこのような範囲である場合、導電性高分子を膨潤化する効果が得られ易い。 In the electrolytic capacitor, the mass of the glycerin compound contained in the electrolyte may be 2 to 100 times or 3 to 80 times the mass of the conductive polymer impregnated in the capacitor element. good. When the mass ratio is within such a range, the effect of swelling the conductive polymer is likely to be obtained.
非水溶媒は、γBL以外の非水溶媒(有機溶媒および/またはイオン液体)を含んでもよい。有機溶媒(γBL以外の有機溶媒)が好ましく使用される。このような非水溶媒としては、高沸点のものが望ましく、高沸点の非水溶媒としては、イオン液体、および/または高沸点の有機溶媒が挙げられる。非水溶媒の沸点は、例えば、100℃よりも高く、150℃以上であることが好ましく、200℃以上であることがさらに好ましい。有機溶媒としては、例えば、第1処理液の第1溶媒について例示した有機溶媒、ならびに第2処理液について例示した第2溶媒などが挙げられる。非水溶媒は、一種を単独でまたは二種以上を組み合わせて使用できる。 The non-aqueous solvent may include a non-aqueous solvent (organic solvent and/or ionic liquid) other than γBL. Organic solvents (organic solvents other than γBL) are preferably used. Such a nonaqueous solvent preferably has a high boiling point, and the high boiling point nonaqueous solvent includes an ionic liquid and/or a high boiling point organic solvent. The boiling point of the non-aqueous solvent is, for example, higher than 100°C, preferably 150°C or higher, and more preferably 200°C or higher. Examples of the organic solvent include the organic solvents exemplified for the first solvent of the first treatment liquid and the second solvents exemplified for the second treatment liquid. A non-aqueous solvent can be used individually by 1 type or in combination of 2 or more types.
非水溶媒としては、グリセリン化合物を溶解するもの(またはグリセリン化合物と混和または相溶するもの)を用いることが好ましい。このような非水溶媒としては、プロトン性有機溶媒の他、非プロトン性溶媒のうち、アミド類、ラクトン、環状エーテル類、スルホン類、環状カーボネートなどが挙げられる。プロトン性有機溶媒としては、グリセリン類以外のアルコール類(具体的には、アルカノール、グリコール)、グリコールモノエーテル類などが好ましい。非水溶媒のうち、グリコール、ラクトン、スルホン類、および環状カーボネートからなる群より選択される少なくとも一種が好ましい。非水溶媒は、γBLとともに、EG、スルホラン、およびPCからなる群より選択される少なくとも一種とを含んでもよい。 As the non-aqueous solvent, it is preferable to use one that dissolves the glycerin compound (or one that is miscible or compatible with the glycerin compound). Examples of such non-aqueous solvents include protic organic solvents and aprotic solvents such as amides, lactones, cyclic ethers, sulfones, and cyclic carbonates. As protic organic solvents, alcohols other than glycerins (specifically, alkanols and glycols), glycol monoethers, and the like are preferable. Among non-aqueous solvents, at least one selected from the group consisting of glycols, lactones, sulfones, and cyclic carbonates is preferred. The non-aqueous solvent may contain γBL and at least one selected from the group consisting of EG, sulfolane, and PC.
このような非プロトン性溶媒およびプロトン性有機溶媒は、グリセリン化合物との親和性が高く、グリセリン化合物と均一に混合することができる。そのため、このような溶媒を用いると、導電性高分子の粒子間に、電解液を浸透させ易い。 Such aprotic solvents and protic organic solvents have high affinity with glycerin compounds and can be uniformly mixed with glycerin compounds. Therefore, when such a solvent is used, the electrolytic solution can easily permeate between the particles of the conductive polymer.
溶質としては、アニオンおよびカチオンの塩が使用され、アニオンおよびカチオンの少なくとも一方が有機物である有機塩が好ましい。有機塩としては、マレイン酸トリメチルアミン、ボロジサリチル酸トリエチルアミン、フタル酸エチルジメチルアミン、フタル酸モノ1,2,3,4-テトラメチルイミダゾリニウム、フタル酸モノ1,3-ジメチル-2-エチルイミダゾリニウムなどが例示できる。溶質は、一種を単独でまたは二種以上を組み合わせて使用してもよい。 Salts of anions and cations are used as the solute, and organic salts in which at least one of the anions and cations is an organic substance are preferred. Examples of organic salts include trimethylamine maleate, triethylamine borodisalicylate, ethyldimethylamine phthalate, mono-1,2,3,4-tetramethylimidazolinium phthalate, and mono-1,3-dimethyl-2-ethylimidazolium phthalate. Linium and the like can be exemplified. A solute may be used singly or in combination of two or more.
コンデンサ素子10への電解液の含浸は、特に制限されず公知の方法で行うことができる。例えば、電解液にコンデンサ素子を浸漬させてもよく、コンデンサ素子を収容した容器内に電解液を注液してもよい。コンデンサ素子への電解液の含浸は、必要に応じて、減圧下(例えば、10~100kPa)で行ってもよい。
Impregnation of the electrolytic solution into the
(その他)
コンデンサ素子10は、封止してもよい。より具体的には、まず、リード線14A,14Bが有底ケース11の開口する上面に位置するように、コンデンサ素子10を有底ケース11に収納する。有底ケース11の材料としては、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を用いることができる。
(others)
次に、リード線14A,14Bが貫通するように形成された封止部材12を、コンデンサ素子10の上方に配置し、コンデンサ素子10を有底ケース11内に封止する。封止部材12は、絶縁性物質であればよい。絶縁性物質としては弾性体が好ましく、中でも耐熱性の高いシリコーンゴム、フッ素ゴム、エチレンプロピレンゴム、クロロスルホン化ポリエチレンゴム(ハイパロンゴムなど)、ブチルゴム、イソプレンゴムなどが好ましい。
Next, the sealing
次に、有底ケース11の開口端近傍に、横絞り加工を施し、開口端を封止部材12に加締めてカール加工する。そして、カール部分に座板13を配置することによって、図1に示すような電解コンデンサが完成する。その後、定格電圧を印加しながら、エージング処理を行ってもよい。
Next, the vicinity of the open end of the bottomed
上記の実施形態では、巻回型の電解コンデンサについて説明したが、本発明の適用範囲は上記に限定されず、他の電解コンデンサ、例えば、陽極体として金属の焼結体を用いるチップ型の電解コンデンサや、金属板を陽極体として用いる積層型の電解コンデンサにも適用することができる。 In the above embodiments, a wound type electrolytic capacitor has been described, but the scope of application of the present invention is not limited to the above. It can also be applied to capacitors and laminated electrolytic capacitors using a metal plate as an anode.
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。 EXAMPLES The present invention will be specifically described below based on examples and comparative examples, but the present invention is not limited to the following examples.
《実施例1》
下記の手順で、図1に示すような、定格電圧35V、定格静電容量47μFの巻回型の電解コンデンサ(直径6.3mm、長さ5.8mm)を作製し、評価を行った。
<<Example 1>>
A wound electrolytic capacitor (diameter 6.3 mm, length 5.8 mm) having a rated voltage of 35 V and a rated capacitance of 47 μF as shown in FIG. 1 was manufactured and evaluated by the following procedure.
(1)電解コンデンサの製造
(誘電体層を有する陽極体の準備)
厚さ100μmのアルミニウム箔にエッチング処理を行い、アルミニウム箔の表面を粗面化した。その後、アルミニウム箔の表面に、アジピン酸アンモニウム水溶液を用いる化成処理により、誘電体層を形成し、誘電体層を有する陽極体を準備した。
(1) Production of electrolytic capacitor (preparation of anode body having dielectric layer)
An aluminum foil having a thickness of 100 μm was subjected to an etching treatment to roughen the surface of the aluminum foil. Thereafter, a dielectric layer was formed on the surface of the aluminum foil by chemical conversion treatment using an aqueous solution of ammonium adipate to prepare an anode body having a dielectric layer.
(陰極体の準備)
厚さ50μmのアルミニウム箔にエッチング処理を行い、アルミニウム箔の表面を粗面化し、陰極体を準備した。
(Preparation of cathode body)
An aluminum foil having a thickness of 50 μm was etched to roughen the surface of the aluminum foil to prepare a cathode body.
(コンデンサ素子(巻回体)の作製)
陽極体および陰極体に陽極リードタブおよび陰極リードタブを接続し、陽極体と陰極体とを、リードタブを巻き込みながら、セパレータを介して巻回し、コンデンサ素子を得た。コンデンサ素子から突出する各リードタブの端部には、陽極リード線および陰極リード線をそれぞれ接続した。そして、作製されたコンデンサ素子に対して、再度化成処理を行い、陽極体の切断された端部に誘電体層を形成した。次に、コンデンサ素子の外側表面の端部を巻止めテープで固定した。
(Production of capacitor element (wound body))
An anode lead tab and a cathode lead tab were connected to the anode body and the cathode body, and the anode body and the cathode body were wound through a separator while winding the lead tab, to obtain a capacitor element. An anode lead wire and a cathode lead wire were connected to the ends of each lead tab protruding from the capacitor element. Then, the manufactured capacitor element was subjected to chemical conversion treatment again to form a dielectric layer on the cut end of the anode body. Next, the ends of the outer surface of the capacitor element were fixed with a winding tape.
(第1処理液の含浸)
3,4-エチレンジオキシチオフェンと、ドーパントとしてのポリスチレンスルホン酸とを、イオン交換水(第1溶媒)に溶かした混合溶液を調製した。得られた混合溶液を撹拌しながら、イオン交換水に溶解させた硫酸第二鉄および過硫酸ナトリウム(酸化剤)を添加し、重合反応を行った。反応後、得られた反応液を透析して、未反応モノマーおよび過剰な酸化剤を除去し、約5質量%のポリスチレンスルホン酸がドープされたポリ3,4-エチレンジオキシチオフェン(PEDOT)を含む分散液(第1処理液)を得た。
得られた第1処理液を、前記コンデンサ素子に5分間含浸させた。次いで、コンデンサ素子を、150℃で20分間加熱することにより、溶媒成分を除去した。
このようにして、導電性高分子が付着したコンデンサ素子を作製した。
(Impregnation of first treatment liquid)
A mixed solution was prepared by dissolving 3,4-ethylenedioxythiophene and polystyrene sulfonic acid as a dopant in ion-exchanged water (first solvent). While stirring the resulting mixed solution, ferric sulfate and sodium persulfate (oxidizing agent) dissolved in ion-exchanged water were added to carry out a polymerization reaction. After the reaction, the resulting reaction solution is dialyzed to remove unreacted monomers and excess oxidizing agent, and poly3,4-ethylenedioxythiophene (PEDOT) doped with about 5% by mass of polystyrenesulfonic acid is obtained. A dispersion liquid (first treatment liquid) containing
The obtained first treatment liquid was impregnated into the capacitor element for 5 minutes. The solvent component was then removed by heating the capacitor element at 150° C. for 20 minutes.
Thus, a capacitor element to which the conductive polymer was attached was produced.
(電解液の含浸)
次いで、コンデンサ素子に、減圧下で電解液を含浸させた。電解液としては、γBL:グリセリン:フタル酸モノ(エチルジメチルアミン)(溶質)=50:25:25(質量比)で含む溶液を用いた。
(Electrolyte impregnation)
Then, the capacitor element was impregnated with the electrolytic solution under reduced pressure. As the electrolytic solution, a solution containing γBL:glycerin:mono(ethyldimethylamine) phthalate (solute)=50:25:25 (mass ratio) was used.
(コンデンサ素子の封止)
電解液を含浸させたコンデンサ素子を、図1に示すような外装ケースに収容し、封止して、電解コンデンサを作製した。同様にして、合計300個の電解コンデンサを作製した。
(sealing of capacitor element)
The capacitor element impregnated with the electrolytic solution was housed in an exterior case as shown in FIG. 1 and sealed to produce an electrolytic capacitor. A total of 300 electrolytic capacitors were produced in the same manner.
(2)性能評価
(a)静電容量およびESR値
電解コンデンサの初期特性として、静電容量(μF)およびESR値(mΩ)を測定した。具体的には、電解コンデンサについて4端子測定用のLCRメータを用いて、周波数120Hzにおける初期静電容量(μF)を測定した。また、4端子測定用のLCRメータを用いて、電解コンデンサの周波数100kHzにおけるESR値(mΩ)を測定した。
加速試験として電解コンデンサを125℃で4000時間放置した後の静電容量(μF)およびESR値(mΩ)についても、上記の初期特性の場合と同様にして測定した。
静電容量およびESR値は、それぞれ、ランダムに選択した120個の電解コンデンサについて測定し、平均値を算出した。
(2) Performance Evaluation (a) Capacitance and ESR Values As initial characteristics of electrolytic capacitors, capacitance (μF) and ESR values (mΩ) were measured. Specifically, the initial capacitance (μF) at a frequency of 120 Hz was measured for the electrolytic capacitor using an LCR meter for four-terminal measurement. Also, the ESR value (mΩ) of the electrolytic capacitor at a frequency of 100 kHz was measured using an LCR meter for four-terminal measurement.
As an accelerated test, the capacitance (μF) and ESR value (mΩ) after leaving the electrolytic capacitor at 125° C. for 4000 hours were also measured in the same manner as the initial characteristics.
The capacitance and ESR values were each measured for 120 randomly selected electrolytic capacitors, and the average value was calculated.
《比較例1》
電解液として、γBL:フタル酸モノ(エチルジメチルアミン)(溶質)=75:25(質量比)で含む溶液を用いたこと以外は、実施例1と同様にして、電解コンデンサを作製し、性能評価を行った。
<<Comparative example 1>>
An electrolytic capacitor was produced in the same manner as in Example 1, except that a solution containing γBL: mono(ethyldimethylamine) phthalate (solute) = 75:25 (mass ratio) was used as the electrolytic solution. made an evaluation.
《実施例2》
電解液として、γBL:スルホラン:グリセリン:フタル酸モノ(エチルジメチルアミン)(溶質)=25:25:25:25(質量比)で含む溶液を用いたこと以外は、実施例1と同様にして、電解コンデンサを作製し、性能評価を行った。
<<Example 2>>
As the electrolytic solution, the same procedure as in Example 1 was performed except that a solution containing γBL: sulfolane: glycerin: mono(ethyldimethylamine) phthalate (solute) = 25:25:25:25 (mass ratio) was used. , electrolytic capacitors were fabricated and their performance was evaluated.
《実施例3》
電解液として、γBL:グリセリン:フタル酸モノ(エチルジメチルアミン)(溶質)=70:5:25(質量比)で含む溶液を用いたこと以外は、実施例1と同様にして、電解コンデンサを作製し、性能評価を行った。
実施例および比較例の結果を表1に示す。
<<Example 3>>
An electrolytic capacitor was fabricated in the same manner as in Example 1, except that a solution containing γBL: glycerin: phthalic acid mono(ethyldimethylamine) (solute) = 70:5:25 (mass ratio) was used as the electrolytic solution. It was produced and the performance was evaluated.
Table 1 shows the results of Examples and Comparative Examples.
表1に示されるように、実施例では加速試験後においても、静電容量を確保でき、またESRを低く保つことができる。一方、比較例1は、加速試験後において、静電容量が減少し、ESRが高くなった。 As shown in Table 1, in the example, the capacitance can be secured and the ESR can be kept low even after the accelerated test. On the other hand, in Comparative Example 1, the capacitance decreased and the ESR increased after the accelerated test.
本発明は、陰極材料として導電性高分子を用いる電解コンデンサに利用することができる。 INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention can be applied to electrolytic capacitors using conductive polymers as cathode materials.
10:コンデンサ素子、11:有底ケース、12:封止部材、13:座板、14A,14B:リード線、15A,15B:リードタブ、21:陽極体、22:陰極体、23:セパレータ、24:巻止めテープ
10: capacitor element, 11: bottomed case, 12: sealing member, 13: seat plate, 14A, 14B: lead wire, 15A, 15B: lead tab, 21: anode body, 22: cathode body, 23: separator, 24 : Winding stop tape
Claims (8)
前記誘電体層の少なくとも一部の表面を覆う導電性高分子と、
非水溶媒、グリセリン化合物およびイオン性溶質を含む電解液と、を備え、
前記陽極体の表面には、凹凸が形成されており、
前記導電性高分子はポリスチレンスルホン酸を含み、
前記非水溶媒は、ラクトン類、グリコール類、環状カーボネート類、およびスルホン類からなる群より選択される少なくとも一種であり、
前記電解液中の前記グリセリン化合物の含有量は、5質量%以上50質量%以下であり、
前記電解液中に含まれる前記非水溶媒の質量は、前記グリセリン化合物の質量より多い、電解コンデンサ。 a capacitor element having an anode body on which a dielectric layer is formed;
a conductive polymer covering at least a portion of the surface of the dielectric layer;
an electrolytic solution comprising a non-aqueous solvent, a glycerin compound and an ionic solute;
Concavities and convexities are formed on the surface of the anode body,
the conductive polymer comprises polystyrene sulfonic acid;
The non-aqueous solvent is at least one selected from the group consisting of lactones, glycols, cyclic carbonates, and sulfones,
The content of the glycerin compound in the electrolytic solution is 5% by mass or more and 50% by mass or less,
An electrolytic capacitor, wherein the mass of the non-aqueous solvent contained in the electrolytic solution is larger than the mass of the glycerin compound.
前記カチオン成分は、マレイン酸、ボロジサリチル酸およびフタル酸からなる群より選択される少なくとも一種であり、
前記アニオン成分は、アミン化合物およびアミジン化合物からなる群より選択される少なくとも一種である、請求項1または2に記載の電解コンデンサ。 the ionic solute comprises a cationic component and an anionic component;
The cation component is at least one selected from the group consisting of maleic acid, borodisalicylic acid and phthalic acid,
3. The electrolytic capacitor according to claim 1, wherein said anion component is at least one selected from the group consisting of amine compounds and amidine compounds.
前記ポリグリセリンは、2~20個のグリセリン単位を含む、請求項1~3の何れか1項に記載の電解コンデンサ。 the glycerin compound comprises polyglycerin;
The electrolytic capacitor according to any one of claims 1 to 3, wherein said polyglycerin contains 2 to 20 glycerin units.
前記導電性高分子を含む第1処理液を前記誘電体層が形成された前記陽極体に付与することによって形成される、請求項1~7のいずれか1項に記載の電解コンデンサ。 The conductive polymer covering at least a part of the surface of the dielectric layer,
8. The electrolytic capacitor according to claim 1, which is formed by applying a first treatment liquid containing said conductive polymer to said anode body having said dielectric layer formed thereon.
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