JP2965335B2 - Electrolytic capacitor - Google Patents

Electrolytic capacitor

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誠 清水
健太郎 仲秋
晶弘 島田
隆人 伊藤
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Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明は、独特のセパレータを備える電解コンデンサ
に関し、更に詳しくは、コンデンサの長寿命化を実現で
きる化学的にも熱的にも安定な素材からなり、所定の処
理によって引張り強度を向上させて低密度化を可能とす
ることにより、コンデンサの低インピーダンス化を図る
ことができるセパレータを備える電解コンデンサに関す
る。
Description: BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an electrolytic capacitor having a unique separator, and more particularly, to a chemically and thermally stable material capable of realizing a long life of the capacitor. The present invention relates to an electrolytic capacitor provided with a separator capable of lowering the impedance of a capacitor by improving the tensile strength by a predetermined process and reducing the density.

[従来の技術] 電解コンデンサは、小形、大容量、安価で整流出力の
平滑化等に優れた特性を示し、各種電気・電子機器の重
要な構成要素の1つである。一般に電解コンデンサには
電解液式と固体式とがあり、前者が、陽極と陰極との間
に電解液を介在させるのに対し、後者は、二酸化マンガ
ン、二酸化鉛、テトラシアノキノジメタン錯塩またはポ
リピロールのような導電性の酸化物または有機物を固体
電解質として介在させる。
2. Description of the Related Art Electrolytic capacitors are small, large-capacity, inexpensive, and have excellent characteristics such as smoothing of rectified output, and are one of important components of various electric and electronic devices. In general, electrolytic capacitors are classified into an electrolytic solution type and a solid type. A conductive oxide or organic substance such as polypyrrole is interposed as a solid electrolyte.

電解液式または固体式の電解コンデンサいずれの場合
にあっても、陽極箔と集電陰極箔との間に一般に多孔質
の素材からなるセパレータを挾持させることにより、電
解液または固体電解質の浸漬および保持を確実にし、製
品における陽極箔と陰極箔との隔離を確実にする手段が
しばしば用いられる。
Regardless of the type of electrolyte or solid electrolytic capacitor, a separator made of a generally porous material is sandwiched between the anode foil and the current collector cathode foil to immerse the electrolyte or solid electrolyte. Means are often used to ensure retention and to separate the anode and cathode foils in the product.

電解コンデンサ用セパレータとしては、マニラ紙、ク
ラフト紙等のセルロース系繊維が広く使用されている
が、従来のセパレータを用いた電解コンデンサにおいて
は、長期間コンデンサを使用すると電解液とセパレータ
との化学反応等が生じ、安定した特性を十分に維持でき
ない欠点があった。すなわち、従来のセパレータを用い
た電解コンデンサにおいては、例えば、苛酷な条件で長
期間使用した場合における静電容量(Cop.)、誘電正接
(tanδ)、インピーダンス(Imp.)等の電解コンデン
サ特性の低下が顕著に認められ、これらの特性低下を回
避または緩和することが望まれていた。
Cellulose-based fibers such as manila paper and kraft paper are widely used as separators for electrolytic capacitors.However, in the case of conventional electrolytic capacitors using separators, the chemical reaction between the electrolytic solution and the separator will occur if the capacitor is used for a long time. And the like, and there is a disadvantage that stable characteristics cannot be sufficiently maintained. That is, in a conventional electrolytic capacitor using a separator, for example, when used under severe conditions for a long period of time, the capacitance (Cop.), Dielectric loss tangent (tan δ), and impedance (Imp.) The decline is remarkably recognized, and it has been desired to avoid or alleviate these degradations.

安定した特性を十分に維持できない原因として、特性
低下の際に何らかの不都合な化学反応が生起し、結果的
にセパレータの劣化を招くことが考えられるが、この際
に起こり得る化学反応としては、セルロース系繊維の水
酸基と特に電解液式コンデンサの電解液の成分であるカ
ルボン酸とのエステル化反応を挙げることができる。こ
のエステル化反応は、特性を維持するのに有効なイオン
の消費を招き、コンデンサ特性を特に低下させると考え
られる。
The reason why the stable characteristics cannot be sufficiently maintained may be that some inconvenient chemical reaction occurs at the time of the characteristic deterioration, resulting in deterioration of the separator, but a possible chemical reaction at this time is cellulose. An esterification reaction between a hydroxyl group of the system fiber and a carboxylic acid, which is a component of the electrolytic solution of the electrolytic capacitor, can be mentioned. It is considered that this esterification reaction causes consumption of ions effective for maintaining the characteristics, and particularly deteriorates the characteristics of the capacitor.

[発明が解決しようとする課題] 本発明は、電解コンデンサのセパレータを改良して、
コンデンサの長寿命化を実現できる化学的にも熱的にも
安定な素材からなり、所定の処理によって引張り強度を
向上させて低密度化を可能とし、コンデンサの低インピ
ーダンス化を実現するセパレータを提供し、これを備え
る電解コンデンサを提供することを目的とする。
[Problems to be solved by the invention] The present invention is to improve the separator of the electrolytic capacitor,
A separator made of a chemically and thermally stable material that can extend the life of the capacitor, improves tensile strength by a predetermined process, enables low density, and provides a low impedance capacitor It is another object of the present invention to provide an electrolytic capacitor including the same.

[課題を解決するための手段] 本発明によれば、陽極箔と陰極箔との間にセパレータ
が介在する電解コンデンサにおいて、前記セパレータ
が、ガラス繊維と、ガラス転移温度130℃以上を有し融
点もしくはガラス転移温度以上の温度にて融着性を有す
る耐熱性有機高分子繊維との混抄不織布からなる電解コ
ンデンサ用セパレータであることを特徴とする電解コン
デンサが提供される。
[Means for Solving the Problems] According to the present invention, in an electrolytic capacitor having a separator interposed between an anode foil and a cathode foil, the separator has a glass fiber, a glass transition temperature of 130 ° C. or higher, and a melting point. Alternatively, there is provided an electrolytic capacitor characterized by being a separator for an electrolytic capacitor comprising a nonwoven fabric mixed with a heat-resistant organic polymer fiber having a fusion property at a temperature equal to or higher than the glass transition temperature.

耐熱性有機高分子繊維が、芳香族ポリアミド(アラミ
ド)またはポリフェニレンサルファイド(PPS)であれ
ば好適である。
It is preferable that the heat-resistant organic polymer fiber be an aromatic polyamide (aramid) or polyphenylene sulfide (PPS).

ガラス繊維糸の太さは好ましくは1〜10μmとし、太
さの異なる繊維糸を適宜混合して使用することができ
る。また、耐熱性有機高分子繊維糸の太さは好ましくは
0.5〜5μmとし、太さの異なる繊維糸を適宜混合して
使用することができる。ガラス繊維糸と耐熱性有機高分
子繊維糸とを混抄するに際し、これらの割合を重量比で
4:6〜8:12とすれば好適である。
The thickness of the glass fiber yarn is preferably 1 to 10 μm, and fiber yarns having different thicknesses can be used by appropriately mixing. The thickness of the heat-resistant organic polymer fiber yarn is preferably
It is 0.5-5 μm, and fiber yarns having different thicknesses can be appropriately mixed and used. When mixing glass fiber yarn and heat-resistant organic polymer fiber yarn, these ratios are
4: 6 to 8:12 is preferable.

混抄不織布を構成する耐熱性有機高分子繊維が、融点
もしくはガラス転移温度以上の温度で処理され、ガラス
繊維と耐熱性有機高分子繊維との間および耐熱性有機高
分子繊維同士の間の繊維間交錯部にて融着もしくは接着
されていれば好適である。
The heat-resistant organic polymer fibers constituting the mixed nonwoven fabric are treated at a temperature equal to or higher than the melting point or the glass transition temperature, and between the glass fibers and the heat-resistant organic polymer fibers and between the heat-resistant organic polymer fibers. It is preferable that they are fused or adhered at the intersection.

混抄不織布の密度が0.05〜50g/cm3であり、厚さが10
〜200μmであれば好適である。
Density of混抄nonwoven is 0.05 to 50 g / cm 3, a thickness of 10
It is preferable that the thickness be 200 μm.

[作用] 前記したように、電解コンデンサ用セパレータとして
は、マニラ紙、クラフト紙等のセルロース系繊維が広く
使用されている。この種の先行技術としては、特開昭50
−12262号、特開昭52−366号、特開昭63−207114号、実
開昭61−27328号、特開昭61−38926号並びに実開昭62−
162830号に記載された技術がある。
[Operation] As described above, cellulosic fibers such as manila paper and kraft paper are widely used as separators for electrolytic capacitors. Japanese Patent Application Laid-Open No.
-12262, JP-A-52-366, JP-A-63-207114, JP-A-61-27328, JP-A-61-38926 and JP-A-62
There is a technique described in 162830.

しかしながら、このような従来のセパレータを用いた
電解コンデンサにおいては、長期間コンデンサを使用す
ると電解液とセパレータとの化学反応等が生じ、安定し
た特性を十分に維持できない等の欠点があった。この化
学反応の原因として、セルロース系繊維の水酸基の寄与
が考えられるが、本発明は、このような従来のセパレー
タの化学反応性を抑制する観点から検討を行った結果完
成されたものである。
However, such a conventional electrolytic capacitor using a separator has a drawback that if the capacitor is used for a long period of time, a chemical reaction between the electrolytic solution and the separator occurs, and stable characteristics cannot be sufficiently maintained. The hydroxyl group of the cellulosic fiber may contribute to the chemical reaction, but the present invention has been completed as a result of a study from the viewpoint of suppressing the chemical reactivity of the conventional separator.

化学反応の抑制という観点からは、セルロース系繊維
と性質を全く異にするガラス繊維を単独で電解コンデン
サのセパレータに使用する手段もあるが、ガラス繊維単
独では繊維間のからみ合いが殆ど無いため、ガラス繊維
にPPSあるいはアラミド繊維を混抄して抄紙したものを
熱処理(加熱加圧処理)することにより繊維間を融着
(あるいは接着)させて不織布の強度を向上させる。
From the viewpoint of suppressing the chemical reaction, there is also a means of using a glass fiber having completely different properties from the cellulosic fiber alone for the separator of the electrolytic capacitor, but since the glass fiber alone has almost no entanglement between the fibers, Heat treatment (heating and pressurizing treatment) of a paper made by mixing PPS or aramid fiber with glass fiber causes the fibers to be fused (or bonded) to improve the strength of the nonwoven fabric.

本発明で用いるガラス、アラミド、ポリフェニレンサ
ルファイドは、化学的にも熱的にも安定であり、電解コ
ンデンサの長寿命化を実現することができるものであ
る。また、繊維間交錯部で融着することにより、不織布
の引張り強度を高くすることができるため、セパレータ
の低密度化が可能となり、これによりコンデンサの低イ
ンピーダンス化の実現を図ることができる。
The glass, aramid, and polyphenylene sulfide used in the present invention are chemically and thermally stable, and can extend the life of an electrolytic capacitor. In addition, since the tensile strength of the nonwoven fabric can be increased by fusing at the inter-fiber intersecting portion, the density of the separator can be reduced, and thereby the impedance of the capacitor can be reduced.

[発明の効果] 本発明によれば、電解コンデンサのセパレータを改良
して、コンデンサの長寿命化を実現できる化学的にも熱
的にも安定な素材からなり、所定の処理によって引張り
強度を向上させて低密度化を可能とし、コンデンサの低
インピーダンス化を実現するセパレータを備える電解コ
ンデンサが提供される。
[Effects of the Invention] According to the present invention, a separator of an electrolytic capacitor is improved to be made of a chemically and thermally stable material that can extend the life of the capacitor, and the tensile strength is improved by a predetermined treatment. Thus, an electrolytic capacitor provided with a separator capable of lowering the density and realizing a lower impedance of the capacitor is provided.

[実施例] 以下に実施例により本発明を更に詳細に説明するが、
本発明は以下の実施例にのみ限定されるものではない。
EXAMPLES Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to Examples.
The present invention is not limited only to the following examples.

電解コンデンサの作製 第1表に示す電解液およびセパレータを用い、これら
を組合せて常法によりサイズ10φ×20、定格電圧10
V、定格性容量1000μFの電解コンデンサを作製した。
表中の記号は次の電解液およびセパレータを示す。
Production of Electrolytic Capacitors The electrolytic solution and separator shown in Table 1 were used, and these were combined in a conventional manner to a size of 10φ × 20, rated voltage of 10
V, an electrolytic capacitor having a rated capacity of 1000 μF was produced.
The symbols in the table indicate the following electrolytes and separators.

電解液 A:γ−ブチロラクトン/マレイン酸テトラエチルアンモ
ニウム塩系電解液 B:γ−ブチロラクトン/フタル酸テトラメチルアンモニ
ウム塩系電解液 C:エチレングリコール/アジピン酸アンモニウム塩系電
解液 セパレータ MER:マニラ/エスパルト(重量比60:40)混抄紙 G1:ガラス繊維/PPS繊維混抄不織布 G2:ガラス繊維/アラミド繊維混抄不織布 G3:ガラス繊維/PPS繊維混抄不織布 なお、G1は9μmおよび6μmのガラス繊維糸(1:1
重量比)と3μmのPPS繊維糸とからなり(ガラス:PPS
=1:1重量比)、G2は9μmおよび3μmのガラス繊維
糸(4:6重量比)と2μmのアラミド繊維糸とからなり
(ガラス:アラミド=7:3重量比)、G3は6μmのガラ
ス繊維糸と2μmのPPS繊維糸とからなる(ガラス:PPS
=4:6重量比)。
Electrolyte A: γ-butyrolactone / tetraethylammonate maleate electrolyte B: γ-butyrolactone / tetramethylammonium phthalate electrolyte C: Ethylene glycol / ammonium adipate electrolyte Separator MER: Manila / Espart ( Weight ratio 60:40) Mixed paper G1: Glass fiber / PPS fiber mixed nonwoven fabric G2: Glass fiber / aramid fiber mixed nonwoven fabric G3: Glass fiber / PPS fiber mixed nonwoven fabric G1 is 9 μm and 6 μm glass fiber yarn (1: 1
(Weight ratio) and 3 μm PPS fiber yarn (glass: PPS
G2 is composed of 9 μm and 3 μm glass fiber yarns (4: 6 weight ratio) and 2 μm aramid fiber yarns (glass: aramid = 7: 3 weight ratio), and G3 is 6 μm glass. Consists of fiber yarn and 2 μm PPS fiber yarn (glass: PPS
= 4: 6 weight ratio).

表中、密度の単位はg/cm3であり、厚さの単位はμm
である。
In the table, the unit of density is g / cm 3 , and the unit of thickness is μm
It is.

試験結果 初期特性および105℃で5000時間使用後の特性として
静電容量、誘電正接並びにインピーダンスの測定値を第
2表に示す。表中、Cap.は120Hzにおける静電容量(μ
F)であり、ΔCapは静電容量変化率(%)であり、tan
δは120Hzにおける損失角の正接であり、IMP.は100KHz
におけるインピーダンス(Ω)である。
Table 2 shows the measured values of the capacitance, dielectric loss tangent, and impedance as initial characteristics and characteristics after 5,000 hours of use at 105 ° C. In the table, Cap. Is the capacitance at 120 Hz (μ
F), ΔCap is a capacitance change rate (%), and tan
δ is the tangent of the loss angle at 120 Hz, IMP. is 100 KHz
(Ω).

これからの結果から、本発明による電解コンデンサに
あっては、コンデンサの長寿命化が実現されると共に、
低密度化およびコンデンサの低インピーダンス化が実現
されることが分る。
From the results, the electrolytic capacitor according to the present invention achieves a longer service life of the capacitor,
It can be seen that low density and low impedance of the capacitor are realized.

フロントページの続き (72)発明者 島田 晶弘 東京都青梅市東青梅1丁目167番地の1 日本ケミコン株式会社内 (72)発明者 伊藤 隆人 東京都青梅市東青梅1丁目167番地の1 日本ケミコン株式会社内 (56)参考文献 特開 昭62−162830(JP,A) 特開 平2−155217(JP,A) 特開 平2−213113(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) H01G 9/02 Continuation of the front page (72) Inventor Akihiro Shimada 1-167, Higashi-Ome, Ome-shi, Tokyo 1 Inside Nippon Chemi-Con Corporation (72) Inventor Takato Ito 1-167, Higashi-Ome, Ome-shi, Tokyo 1 Nippon Chemi-Con Corporation (56) References JP-A-62-162830 (JP, A) JP-A-2-155217 (JP, A) JP-A-2-213113 (JP, A) (58) Fields investigated (Int. 6 , DB name) H01G 9/02

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】陽極箔と陰極箔との間にセパレータが介在
する電解コンデンサにおいて、前記セパレータが、ガラ
ス繊維と、ガラス転移温度130℃以上を有し融点もしく
はガラス転移温度以上の温度にて融着性を有する耐熱性
有機高分子繊維との混抄不織布からなる電解コンデンサ
用セパレータであることを特徴とする電解コンデンサ。
1. An electrolytic capacitor having a separator interposed between an anode foil and a cathode foil, wherein the separator has a glass fiber having a glass transition temperature of 130 ° C. or higher and a melting point or a temperature higher than the glass transition temperature. An electrolytic capacitor characterized by being a separator for an electrolytic capacitor made of a nonwoven fabric mixed with a heat-resistant organic polymer fiber having adhesiveness.
【請求項2】耐熱性有機高分子繊維が、芳香族ポリアミ
ド(アラミド)またはポリフェニレンサルファイド(PP
S)である請求項1記載の電解コンデンサ。
2. The heat-resistant organic polymer fiber is made of aromatic polyamide (aramid) or polyphenylene sulfide (PP).
2. The electrolytic capacitor according to claim 1, which is S).
【請求項3】混抄不織布を構成する耐熱性有機高分子繊
維が、融点もしくはガラス転移温度以上の温度で処理さ
れ、ガラス繊維と耐熱性有機高分子繊維との間および耐
熱性有機高分子繊維同士の間の繊維間交錯部にて融着も
しくは接着されている請求項1記載の電解コンデンサ。
3. The heat-resistant organic polymer fibers constituting the mixed nonwoven fabric are treated at a temperature not lower than the melting point or the glass transition temperature, so that the heat-resistant organic polymer fibers are interposed between the glass fibers and the heat-resistant organic polymer fibers. The electrolytic capacitor according to claim 1, wherein the electrolytic capacitor is fused or adhered at the inter-fiber intersecting portion.
【請求項4】混抄不織布の密度が0.05〜50g/cm3であ
り、厚さが10〜200μmである請求項1記載の電解コン
デンサ。
4. The electrolytic capacitor according to claim 1, wherein the mixed nonwoven fabric has a density of 0.05 to 50 g / cm 3 and a thickness of 10 to 200 μm.
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