JP3264688B2 - Electrolytic capacitor - Google Patents

Electrolytic capacitor

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JP3264688B2
JP3264688B2 JP08287092A JP8287092A JP3264688B2 JP 3264688 B2 JP3264688 B2 JP 3264688B2 JP 08287092 A JP08287092 A JP 08287092A JP 8287092 A JP8287092 A JP 8287092A JP 3264688 B2 JP3264688 B2 JP 3264688B2
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Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は陽極箔と陰極箔との間に
電解紙を介在させて構成した電解コンデンサにかかり、
特には中高圧用の電解コンデンサにおいて、ウィスカー
を混抄した電解紙を用いることによって、その耐電圧を
落とすことなくインピーダンス特性を改善するものであ
る。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an electrolytic capacitor having electrolytic paper interposed between an anode foil and a cathode foil.
Particularly, in an electrolytic capacitor for medium and high pressure, the use of electrolytic paper mixed with whiskers improves the impedance characteristic without lowering the withstand voltage.

【0002】[0002]

【従来の技術】一般に電解コンデンサ、特にアルミ電解
コンデンサは、陽極アルミ箔と陰極アルミ箔との間にセ
パレータとして電解紙を介在させて巻付け形成してコン
デンサ素子を作成し、このコンデンサ素子を液状の電解
液中に浸漬して電解質を含浸させ、封口して製作してい
る。電解液としては通常エチレングリコール(EG),
ジメチルホルムアミド(DMF)又はγ−ブチロラクト
ン(GBL)等を溶媒とし、これらの溶媒に硼酸やアジ
ピン酸アンモニウム,マレイン酸水素アンモニウム等の
有機酸塩を溶解したものを用いてコンデンサ素子の両端
から浸透させて製作している。
2. Description of the Related Art In general, an electrolytic capacitor, particularly an aluminum electrolytic capacitor, is formed by winding an electrolytic paper as a separator between an anode aluminum foil and a cathode aluminum foil to form a capacitor element. It is immersed in the electrolyte solution of the above to impregnate the electrolyte, and sealed. As the electrolyte, ethylene glycol (EG) is usually used.
Using dimethylformamide (DMF) or γ-butyrolactone (GBL) as a solvent, and dissolving an organic acid salt such as boric acid, ammonium adipate or ammonium hydrogen maleate in such a solvent, penetrate from both ends of the capacitor element. I make it.

【0003】これら従来のアルミ電解コンデンサは電解
紙中に電解液を含浸させているため、コンデンサとして
のインピーダンス特性、特に等価直列抵抗(以下ESR
と略する)が高くなり易く、そのためインピーダンス特
性を良くするために電解液の抵抗を下げたり、電解紙を
薄くするか密度を低くすることが考えられる。しかしな
がら、電解液の抵抗値を下げると、アルミ箔に対して腐
蝕性を与える原因となり、一方、電解紙を薄くしたり密
度を低くすると、コンデンサ素子に巻き取る際にショー
ト不良率が増大し、仮にショートしなかった場合でも製
品化されて市場に出された後のショート不良率が高くな
る難点がある。
[0003] In these conventional aluminum electrolytic capacitors, an electrolytic solution is impregnated in electrolytic paper, so that the impedance characteristics of the capacitor, particularly the equivalent series resistance (hereinafter referred to as ESR), are obtained.
Therefore, in order to improve impedance characteristics, it is conceivable to lower the resistance of the electrolytic solution or to make the electrolytic paper thinner or lower in density. However, lowering the resistance value of the electrolytic solution causes corrosiveness to the aluminum foil.On the other hand, if the electrolytic paper is made thinner or lower in density, the short-circuit defect rate increases when winding it on the capacitor element, Even if short-circuiting does not occur, there is a problem that the short-circuit defect rate after being commercialized and put on the market increases.

【0004】そこで、インピーダンス特性を良くするた
めに電解紙については構成する繊維の形状や配向性が検
討されてきた。同一厚さ、同一密度の場合、電解紙中の
空隙が電解紙の表面から裏面に対して効率良く貫通して
いることが望ましい。そのため電解紙の原料には繊維
径ができるだけ小さく、かつ、円形に近いこと、繊維
の剛性が高いことの2点が求められている。これらの点
から、電解紙の原料を通常の木材クラフトパルプから合
成繊維やマニラ麻パルプ、エスパルトパルプに変更する
手段が用いられている。
Therefore, in order to improve impedance characteristics, the shape and orientation of the constituent fibers of electrolytic paper have been studied. In the case of the same thickness and the same density, it is desirable that voids in the electrolytic paper efficiently penetrate from the front surface to the back surface of the electrolytic paper. Therefore, the raw material of the electrolytic paper is required to have two points, that is, the fiber diameter is as small as possible and close to a circle, and the fiber has high rigidity. From these points, means for changing the raw material of the electrolytic paper from ordinary wood kraft pulp to synthetic fiber, manila hemp pulp, and esparto pulp has been used.

【0005】しかしながら、合成繊維は円形で最も理想
的な繊維形態を有するものであるが、マニラ麻パルプ等
のセルロース系繊維との混抄時においては、合成繊維と
セルロースとの馴染みが悪く地合が悪いことや引張強度
が低いなどの問題がある。一方、マニラ麻パルプやエス
パルトパルプを原料とすれば、低密度紙を簡単に抄紙す
ることができるため、インピーダンス特性が良く、しか
も低密度紙であっても十分な引張強度を有しているため
広く使用されており、相応の効果を挙げている。
[0005] However, synthetic fibers are circular and have the most ideal fiber form. However, when mixed with cellulosic fibers such as manila hemp pulp, the synthetic fibers and cellulose are poorly blended with each other and the formation is poor. And low tensile strength. On the other hand, if manila hemp pulp or esparto pulp is used as a raw material, low-density paper can be easily made, so that the impedance characteristics are good, and the low-density paper has sufficient tensile strength. It is widely used and has a corresponding effect.

【0006】しかし、これらはいずれも低密度紙であ
り、中高圧用電解コンデンサのインピーダンス特性を改
善するには不向きであった。従来、中高圧用電解コンデ
ンサにおいては耐電圧を確保のために充分な高い密度と
厚さを有する電解紙が電気特性を犠牲にしても使用され
ているのである。
However, these are all low-density papers and are not suitable for improving the impedance characteristics of a medium-to-high pressure electrolytic capacitor. Conventionally, in a medium-to-high voltage electrolytic capacitor, electrolytic paper having a density and a thickness high enough to secure a withstand voltage has been used even if electric characteristics are sacrificed.

【0007】[0007]

【発明が解決しようとする課題】一般に製作したいコン
デンサの定格電圧が高くなると陽極箔同志の接触による
短絡事故の防止、陽極で発生する酸素ガス、陰極で発生
する水素ガスの通過阻止等の目的のために電解紙の密度
を高め、厚さも厚くするのが通例である。また、電解紙
自体の耐電圧を高くするためにも密度を高め、厚さを厚
くすることは有効である。
In general, when the rated voltage of a capacitor to be manufactured is increased, short circuit accidents caused by contact between anode foils are prevented, and oxygen gas generated at the anode and hydrogen gas generated at the cathode are prevented from passing therethrough. For this purpose, it is customary to increase the density and thickness of the electrolytic paper. It is also effective to increase the density and increase the thickness in order to increase the withstand voltage of the electrolytic paper itself.

【0008】電解紙の高密度化は電解紙原料の叩解の程
度を示すJIS P8121によるCSF(Canad
ian Standard Freeness)の数値を
下げて繊維のフィブリル化を促進して繊維間の接触点を
増加させ空隙率を下げて得られる電解紙を緻密化させる
ことによって実現させている。
[0008] Densification of electrolytic paper is achieved by CSF (Canad) according to JIS P8121, which indicates the degree of beating of raw material of electrolytic paper.
This is achieved by lowering the value of ian Standard Freeness to promote the fibrillation of the fibers, increase the contact points between the fibers, and reduce the porosity to densify the obtained electrolytic paper.

【0009】しかしながら、一方において叩解の程度を
進めCSFの数値を小さくすることは、電解コンデンサ
の電気特性を悪化させることになる。即ち、電解紙の気
密度が増すことによるイオン伝導の阻害、イオン電流経
路の冗長によるESRの上昇及び空隙率低下に伴う含浸
保持できる電解液量の減少によるESRの上昇である。
また含浸保持できる電解液の減少は長時間使用した場
合、電解液の経時的減少による特性劣化を速めることに
もなる。そのため、これら電気特性が悪化するにもかか
わらず、特に中高圧電解コンデンサでは、電極箔の短絡
による事故防止、コンデンサ内部で発生する酸素ガス、
水素ガスの混合による小爆発防止及び耐電圧の確保が最
優先されるため、電解紙の密度を高め、厚さを厚くする
ことが行われている。耐電圧確保のため、インピーダン
ス特性や寿命は犠牲にされているのである。
However, on the other hand, reducing the numerical value of CSF by advancing the degree of beating deteriorates the electrical characteristics of the electrolytic capacitor. That is, the increase in the air density of the electrolytic paper impairs ion conduction, the increase in ESR due to the redundancy of the ion current path, and the increase in ESR due to the decrease in the amount of electrolyte that can be impregnated and held due to the decrease in porosity.
In addition, the decrease in the amount of the electrolyte solution that can be impregnated and held also accelerates the characteristic deterioration due to the decrease with time of the electrolyte solution when used for a long time. Therefore, in spite of the deterioration of these electrical characteristics, especially in medium-to-high voltage electrolytic capacitors, accident prevention due to short-circuit of electrode foil, oxygen gas generated inside the capacitor,
Since the top priority is to prevent small explosion and ensure withstand voltage by mixing hydrogen gas, the density and thickness of electrolytic paper have been increased. To ensure the withstand voltage, the impedance characteristics and the life are sacrificed.

【0010】そこで、本発明は従来の中高圧電解コンデ
ンサの宿命であった高インピーダンスを電解コンデンサ
の耐電圧を下げることなく、かつ、ショート不良率を増
加させることなく、単に電解紙を変更するだけで低減
し、電気特性の良い新規な電解コンデンサを提供するこ
とを目的とする。
Therefore, the present invention simply changes the electrolytic paper without changing the withstand voltage of the electrolytic capacitor and increasing the short-circuit failure rate without changing the high impedance which was the fate of the conventional medium-to-high voltage electrolytic capacitor. And to provide a new electrolytic capacitor having good electric characteristics.

【0011】[0011]

【課題を解決するための手段】本発明は上記課題を解決
するため、陽極箔と陰極箔との間に電解紙を介在させて
なる電解コンデンサにおいて、前記電解紙に、直径0.
1〜10μmの硼酸アルミニウムウィスカーを混抄内添
した電解コンデンサを提供する。前記硼酸アルミニウム
ウィスカーの混抄率は1〜60重量%とする。
According to the present invention, there is provided an electrolytic capacitor in which electrolytic paper is interposed between an anode foil and a cathode foil.
Provided is an electrolytic capacitor in which aluminum borate whiskers of 1 to 10 µm are mixed and internally added. The mixing ratio of the aluminum borate whiskers is 1 to 60% by weight.

【0012】[0012]

【作用】上記構成の本発明によれば、直径0.1〜10
μmの硼酸アルミニウムウィスカーは円形で極めて微小
な断面を持ち、剛性も高いことから、パルプと混抄する
ことにより得られる電解紙の表面から裏面に対し空隙が
効率良く貫通し、かつ、緻密な紙質を得ることができる
ため、同一厚さ、同一密度の従来の天然パルプよりなる
電解紙と比較して、インピーダンス特性を改善できる。
しかも、硼酸アルミニウムウィスカー自体の電気抵抗が
高いため、高い耐電圧を維持することができる。そのた
め特に中高圧用の電解コンデンサにおいて耐電圧を落と
すことなく、インピーダンス特性を改善することができ
る。
According to the present invention having the above construction, the diameter is 0.1 to 10 mm.
μm aluminum borate whiskers are circular, have a very small cross section, and have high rigidity, so that voids can efficiently penetrate from the surface to the back of the electrolytic paper obtained by blending with pulp, and achieve dense paper quality. As a result, impedance characteristics can be improved as compared with electrolytic paper made of conventional natural pulp having the same thickness and the same density.
In addition, since the aluminum borate whisker itself has a high electric resistance, a high withstand voltage can be maintained. Therefore, the impedance characteristic can be improved without lowering the withstand voltage particularly in the electrolytic capacitor for medium and high voltage.

【0013】[0013]

【実施例】以下に本発明の構成を各種実施例と共に説明
する。本発明にかかる電解紙には直径0.1〜10μm
のウィスカーが混抄内添されていることが特徴となって
いる。電解コンデンサのインピーダンスを低減するため
には電解紙の原料繊維には繊維径ができるだけ小さ
く、かつ、円形に近いこと、繊維の剛性が高いことの
2点が求められる。そこで、発明者はこのような要求か
ら無機材料としてのウィスカーに着目し、電解紙として
ウィスカーとパルプとの混抄紙を発明した。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The construction of the present invention will be described below together with various embodiments. The electrolytic paper according to the present invention has a diameter of 0.1 to 10 μm.
It is characterized that the whiskers are added in混抄
I have . In order to reduce the impedance of the electrolytic capacitor, the raw material fibers of the electrolytic paper are required to have as small a fiber diameter as possible, close to a circle, and high rigidity of the fibers. Therefore, the inventor paid attention to whiskers as an inorganic material from such a demand, and invented a mixed paper of whiskers and pulp as electrolytic paper.

【0014】ウィスカーとは針状結晶構造を持つものの
総称であり、ヒゲ状物質などと呼ばれている。その引張
強度は他のどのような材料よりも大きい。これはウィス
カーが理想的な結晶構造を持ち、素材として欠陥がない
からと考えられている。そして、ウィスカーの繊維は断
面は小さく円形に近く、繊維径が1μm程度のウィスカ
ーもあり、繊維径が10μm程度のエスパルトパルプに
比べて極小である。また、針状結晶であるため剛性も高
い。そのため、前記電解紙の原料繊維に求められる2つ
の要件を高いレベルで満足している。また、このように
微小なものは叩解の進んだパルプ原料に混合しても馴染
みが良い。従って抄紙性も良好である。よって、ウィス
カーは円形で極めて微小な断面を持ち、剛性も高いこと
から、パルプと混抄することにより表面から裏面に対し
空隙が効率良く貫通し、かつ、緻密な紙質を得ることが
できる。
A whisker is a general term for a substance having a needle-like crystal structure, and is called a whisker-like substance. Its tensile strength is greater than any other material. This is thought to be because the whiskers have an ideal crystal structure and have no defects as a material. The fibers of the whiskers are small in cross section and nearly circular, and some whiskers have a fiber diameter of about 1 μm, which is extremely small as compared with esparto pulp having a fiber diameter of about 10 μm. In addition, since it is an acicular crystal, the rigidity is high. Therefore, the two requirements required for the raw material fiber of the electrolytic paper are satisfied at a high level. In addition, such fine particles are well-known even when mixed with the pulp raw material that has been beaten. Therefore, the papermaking properties are also good. Therefore, since the whisker has a circular and extremely minute cross section and a high rigidity, the whisker can efficiently penetrate the void from the front surface to the back surface by mixing with pulp, and can obtain dense paper quality.

【0015】混抄するウィスカーの繊維径は小さすぎる
とインピーダンスの改善効果が少なく、逆に大きすぎる
と抄紙性が悪い。そのため、ウィスカーの繊維径は0.
1〜10μmの範囲が最適であり、電解紙に対する該ウ
ィスカーの混抄率は1〜60重量%とする。ウィスカー
繊維長は1〜400μmのものが使用できるが、短く
ても長くても抄紙性が悪くショート不良率が増加する。
そのため、ウィスカーの長さは5〜50μmが最適であ
る。
If the fiber diameter of the whisker to be mixed is too small, the effect of improving the impedance is small, and if it is too large, the papermaking properties are poor. Therefore, the fiber diameter of the whisker is 0.1.
Range of 1~10μm is Ri optimum der,該U for the electrolytic paper
The mixing rate of the whiskers is 1 to 60% by weight. Whiskers
A fiber length of 1 to 400 μm can be used, but if the fiber length is short or long, the papermaking property is poor and the short defect rate increases.
Therefore, the length of the whisker is optimally 5 to 50 μm.

【0016】これらの条件から混抄するウィスカーとし
てはAl23、BeO、Cr23、MgO、ZnO、C
dS、B4C、SiC、Si34、AlN、BN、Cr2
N、TiN、Mg225、NaCa2218、CaC
3、硼酸アルミニウム及びチタン酸カリウムが使用さ
れる。なお、本発明に用いられるウィスカーは前記した
繊維径及び長さの範囲で、かつ、電解コンデンサに対す
る不純物を含まないものであれば何ら限定されない。例
えば、天然物であるセピオライト、クリソタイル及びワ
ラストライトも使用できる。しかし、この場合不純物除
去のための水洗等の前処理が必要となる。これらの中か
ら不純物が少ないことや入手しやすいことから、Al2
3、MgO、SiC、Si34、硼酸アルミニウム、
チタン酸カリウムが特に好ましい。
Whiskers mixed under these conditions include Al 2 O 3 , BeO, Cr 2 O 3 , MgO, ZnO, C
dS, B 4 C, SiC, Si 3 N 4 , AlN, BN, Cr 2
N, TiN, Mg 2 B 2 O 5 , NaCa 2 P 2 O 18 , CaC
O 3 , aluminum borate and potassium titanate are used. The whiskers used in the present invention are not particularly limited as long as the whiskers are in the above-described fiber diameter and length range and do not contain impurities for the electrolytic capacitor. For example, natural products such as sepiolite, chrysotile and wallastrite can also be used. However, in this case, pretreatment such as washing with water for removing impurities is required. Among these, Al 2
O 3 , MgO, SiC, Si 3 N 4 , aluminum borate,
Potassium titanate is particularly preferred.

【0017】そして、ウィスカーの混抄率により紙質は
次のように変わる。混抄率を高くすると耐電圧を下げる
ことなくESRを低下させて良好となる。しかし、混抄
率を高くしすぎると一方において引張強度も低くなる。
そのため、実用的な引張強度を持つためには混抄率は6
0%迄とする必要がある。しかし、引張強度よりも電気
特性を重視することもあり、その場合には混抄率に制限
はない。
The paper quality changes as follows depending on the mixing ratio of whiskers. When the mixing ratio is increased, the ESR is lowered without lowering the withstand voltage, and the mixture becomes favorable. However, if the mixing ratio is too high, on the other hand, the tensile strength also decreases.
Therefore, in order to have a practical tensile strength, the mixing rate is 6%.
It must be up to 0%. However, the electrical characteristics may be more important than the tensile strength, in which case there is no limitation on the mixing ratio.

【0018】ウィスカーを混抄内添する原料パルプはそ
のの種類、CSFの数値に特に限定はなく、マニラ麻パ
ルプ、サイザルパルプ、クラフトパルプ、エスパルトパ
ルプもしくはこれらのパルプ原料の混合物の何れであっ
ても良い。そして、ウィスカーの混抄率は原料パルプの
CSFの数値、求める電解紙の厚さ、密度により決定さ
れるものである。
The raw material pulp to which whiskers are mixed and incorporated is not particularly limited in its kind and CSF value, and may be any of manila hemp pulp, sisal pulp, kraft pulp, esparto pulp or a mixture of these pulp raw materials. good. The mixing ratio of whiskers is determined by the numerical value of the CSF of the raw pulp and the thickness and density of the electrolytic paper to be obtained.

【0019】本発明にかかる電解紙は、先ず従来の電解
紙の原料であるマニラ麻パルプやエスパルトパルプ、ク
ラフトパルプ等に洗浄、脱水、叩解等の公知の調整を施
し、そこで不純物を除去した直径0.1〜10μmの
ィスカーを電解紙に対して1〜60重量%となるように
添加して混合する。次にこの調整原料で所定の厚さの電
解紙を円網抄紙機や長網抄紙機、長網円網コンビネーシ
ョンマシン、円網円網コンビネーションマシン等の抄紙
機にて抄造する。このようにして得られた電解紙陽極箔
と陰極箔との間に介在させて巻取り、コンデンサ素子を
製作した後、液状の電解質を含浸させ、封口して電解コ
ンデンサを製作する。
The electrolytic paper according to the present invention is prepared by subjecting a conventional raw material for electrolytic paper, such as manila hemp pulp, esparto pulp and kraft pulp, to a known adjustment such as washing, dehydration, beating, etc., and removing impurities therefrom. Whiskers of 0.1 to 10 μm are added and mixed so as to be 1 to 60% by weight based on the electrolytic paper. Next, electrolytic paper having a predetermined thickness is formed from the adjusted raw material on a paper machine such as a round paper machine, a fourdrinier machine, a fourdrinier combination machine, or a round net combination machine. The electrolytic paper thus obtained is interposed between the anode foil and the cathode foil and wound up to produce a capacitor element, then impregnated with a liquid electrolyte and sealed to produce an electrolytic capacitor.

【0020】このウィスカーとパルプとの混抄紙からな
る電解紙は次のような特徴を有する。従来の電解紙の耐
電圧は純粋なセルロースの耐電圧に負うことが大であ
る。即ち、従来の電解紙は原料調整段階で導電性のイオ
ンや微粒子を除去し、純粋なセルロース繊維で抄紙する
ことにより大きな耐電圧を持つことができる。本発明で
はセルロース以外のウィスカーを混抄するが、直径0.
1〜10μmのウィスカー自体の電気抵抗が高く、しか
も紙の緻密さを維持できるため、耐電圧の高い混抄紙が
得られる。このウィスカーは円形で極めて微小な断面を
持ち、剛性も高いことから、パルプと混抄することによ
り得られる電解紙の表面から裏面に対し空隙が効率良く
貫通し、かつ、緻密な紙質を得ることができて、インピ
ーダンス特性を改善できる。また、電解紙のショート不
良率は強度、厚さ、密度、緻密さ及びピンホールの有無
により左右される。一般に強度が小さいとショート不良
率は高くなり、ピンホールが大きい或は多いとショート
不良率も高くなる。本発明においてはウィスカー混抄紙
の強度の低下も小さく、又ウィスカーの抄紙性も良いた
め、混抄紙は緻密さを保つことができ、ピンホールもな
い。その結果同じ厚さ、密度で比べると天然パルプ10
0%で抄いた紙に対し、ショート不良率も良好な結果を
得ることができる。
The electrolytic paper made of the mixed paper of whiskers and pulp has the following characteristics. The withstand voltage of conventional electrolytic paper depends largely on the withstand voltage of pure cellulose. That is, the conventional electrolytic paper can have a large withstand voltage by removing conductive ions and fine particles at the raw material adjustment stage and making the paper with pure cellulose fiber. In the present invention, whiskers other than cellulose are mixed, but the whiskers have a diameter of 0.1 .
The electric resistance of the whisker itself of 1 to 10 μm is high,
Since the density of the paper can be maintained, a mixed paper having a high withstand voltage can be obtained. Since this whisker has a circular, extremely minute cross section and high rigidity, it is possible to efficiently penetrate voids from the front side to the back side of the electrolytic paper obtained by mixing with pulp, and obtain dense paper quality. As a result, the impedance characteristics can be improved. Further, the short-circuit failure rate of the electrolytic paper depends on strength, thickness, density, denseness, and the presence or absence of pinholes. In general, when the strength is small, the short-circuit failure rate increases, and when the pinhole is large or large, the short-circuit failure rate increases. In the present invention, the decrease in the strength of the whisker-mixed paper is small and the whisker has good paper-making properties, so that the mixed paper can maintain its denseness and has no pinholes. As a result, natural pulp 10
With respect to paper made at 0%, a good short defect rate can be obtained.

【0021】以下表1から表3に具体的な実施例及び実
施例と略同一厚さ、同一密度に抄造した比較例について
の厚さ,密度,引張強度,耐電圧,混抄率,ショート不
良率,ESRを測定した結果を示す。なお、上記実施例
における電解コンデンサの作成方法及び測定方法は以下
の通りである。
Tables 1 to 3 show the thickness, density, tensile strength, withstand voltage, blending ratio, and short-circuit defect ratio of specific examples and comparative examples which were formed to have substantially the same thickness and the same density as the examples. , ESR are shown. In addition, the manufacturing method and the measuring method of the electrolytic capacitor in the said Example are as follows.

【0022】電解紙の評価方法 電解紙の厚さ,密度,引張強度はJIS C2301
(電解コンデンサ紙)に規定された方法で測定した。電
解紙の耐電圧はJIS C2111(電気絶縁紙試験方
法)に規定された方法により測定した。
Evaluation method of electrolytic paper The thickness, density and tensile strength of electrolytic paper were measured according to JIS C2301.
(Electrolytic capacitor paper). The withstand voltage of the electrolytic paper was measured by a method specified in JIS C2111 (electrical insulating paper test method).

【0023】電解コンデンサの評価方法 エージングショート不良率 電解紙を陽極箔及び陰極箔とともに巻取りして電解コン
デンサ素子を作成した後、所定の電解液を含浸し封口し
て、電解コンデンサを製作した。この電解コンデンサ略
100個を定格電圧の1.1倍でエージングを行い、そ
の際ショートした電解コンデンサの供試電解コンデンサ
の数に対する割合を以てエージングショート率とした。
Evaluation Method of Electrolytic Capacitor Aging Short Failure Rate Electrolytic paper was wound together with an anode foil and a cathode foil to form an electrolytic capacitor element, which was then impregnated with a predetermined electrolytic solution and sealed to produce an electrolytic capacitor. About 100 electrolytic capacitors were aged at 1.1 times the rated voltage. At that time, the ratio of the short-circuited electrolytic capacitors to the number of test electrolytic capacitors was defined as the aging short ratio.

【0024】ESR(等価直列抵抗) エージング処理した電解コンデンサの20℃・1kHz
でのESRをLCRメータによって測定した。
ESR (Equivalent Series Resistance) Aged electrolytic capacitor at 20 ° C., 1 kHz
Was measured by an LCR meter.

【0025】実施例1〜6はマニラ麻パルプ50重量%
にエスパルトパルプ50重量%を混合した原料をCSF
500ccまで叩解し、平均直径1μm、平均ウィスカ
ー長が20μmの硼酸アルミニウムウィスカーを1〜6
0重量%混抄した電解紙2枚をセパレータとした定格4
00Vのコンデンサである。比較例1はマニラ麻パルプ
50重量%とエスパルトパルプ50重量%を混合した原
料をCSF500ccまで叩解し、平均直径1μm、平
均ウィスカー長が20μmの硼酸アルミニウムウィスカ
ーを70重量%混抄した電解紙2枚をセパレータとした
定格400Vのコンデンサである。比較例2は比較例1
の原料にウィスカーを混抄していないものである。
In Examples 1 to 6, 50% by weight of manila hemp pulp was used.
Raw material obtained by mixing 50% by weight of esparto pulp with CSF
Beat to 500 cc, and add aluminum borate whiskers having an average diameter of 1 μm and an average whisker length of 20 μm to 1 to 6
Rated 4 using 2 sheets of electrolytic paper mixed with 0% by weight as separator
It is a 00V capacitor. In Comparative Example 1, a raw material obtained by mixing 50% by weight of Manila hemp pulp and 50% by weight of esparto pulp was beaten to 500 cc of CSF, and two electrolytic papers each containing 70% by weight of aluminum borate whiskers having an average diameter of 1 μm and an average whisker length of 20 μm were prepared. This is a 400V rated capacitor used as a separator. Comparative Example 2 is Comparative Example 1
The whisker is not mixed with the raw material.

【0026】[0026]

【表1】 [Table 1]

【0027】表1より明らかなように、略同一厚さ、同
一密度の電解紙であるにもか変わらず、コンデンサの電
気特性に大きな差が表われている。即ち、ウィスカーを
混抄した電解紙を用いたコンデンサの電気特性が比較例
2に示すウィスカーを混抄していない電解紙を用いたコ
ンデンサに比べ格段に改善されている。例えば混抄率1
0%の実施例3のESRは0.454Ωであり、混抄し
ていない比較例2の0.664Ωより大きく低下してい
る。しかも、耐電圧は実施例3が632V、比較例2が
633Vであり、ウィスカーを混抄しても耐電圧は低下
していない。引張強度も3.5Kgであり同等である。
即ち、略同一厚さ、同一密度であってもウィスカーを混
抄することにより、耐電圧に影響を与えることなくES
Rを改善できるのである。そして、混抄率が1重量%か
ら改善効果が見られ、混抄率が高くなるに従いその効果
は大きくなることが判る。しかし、比較例1に示すよう
にウィスカーの混抄率が70重量%になるとコンデンサ
のエージングショート不良率が高くなった。これは混抄
率が高くなると引張強度などの機械的な強度が低下する
ためと考えられる。よって、最適な混抄率は電気特性の
改善効果とその他の諸特性を勘案し決定されなければな
らないが、1重量%から60重量%までの範囲が適当で
ある。60重量%迄の混抄であれば引張強度もほとんど
低下していない。
As is evident from Table 1, there is a large difference in the electrical characteristics of the capacitors despite the fact that they are electrolytic papers having substantially the same thickness and the same density. That is, the electrical characteristics of the capacitor using electrolytic paper mixed with whiskers are remarkably improved as compared with the capacitor using electrolytic paper not mixed with whiskers shown in Comparative Example 2. For example, mixing rate 1
The ESR of Example 3 at 0% is 0.454Ω, which is much lower than 0.664Ω of Comparative Example 2 which is not mixed. Moreover, the withstand voltage was 632 V in Example 3 and 633 V in Comparative Example 2, and the withstand voltage did not decrease even when whiskers were mixed. The tensile strength is also 3.5 Kg, which is equivalent.
That is, even if the whiskers are mixed even if they have substantially the same thickness and the same density, the ES can be formed without affecting the withstand voltage.
R can be improved. The improvement effect can be seen from the blending rate of 1% by weight, and it can be seen that the effect increases as the blending rate increases. However, as shown in Comparative Example 1, when the mixing ratio of whiskers was 70% by weight, the aging short defect rate of the capacitor was increased. This is considered to be because mechanical strength such as tensile strength decreases when the mixing ratio increases. Therefore, the optimum blending ratio must be determined in consideration of the effect of improving the electrical characteristics and other various characteristics, but a range of 1% by weight to 60% by weight is appropriate. If mixed up to 60% by weight, the tensile strength hardly decreases.

【0028】実施例7〜10はクラフトパルプをCSF
の数値で0ccまで叩解し、各種ウィスカーを10重量
%混抄した電解紙1枚をセパレータとした定格200V
のコンデンサである。なお、実施例7〜10で用いたウ
ィスカーの大きさは、チタン酸カリウムは平均直径1μ
m、平均ウィスカー長が30μm、アルミナは平均直径
1μm、平均ウィスカー長が25μm、シリコンカーバ
イトは平均直径0.1μm、平均ウィスカー長が15μ
m、窒化シリコンは平均直径1μm、平均ウィスカー長
が20μmである。比較例3はクラフトパルプをCSF
の数値で0ccまで叩解して抄紙した電解紙を用いた定
格200Vのコンデンサである。
In Examples 7 to 10, the kraft pulp was treated with CSF.
Beating to 0 cc with a numerical value of 200 V, with one sheet of electrolytic paper mixed with 10% by weight of various whiskers as a separator
Of the capacitor. The size of the whiskers used in Examples 7 to 10 was such that potassium titanate had an average diameter of 1 μm.
m, average whisker length is 30 μm, alumina has an average diameter of 1 μm, average whisker length is 25 μm, silicon carbide has an average diameter of 0.1 μm, and average whisker length is 15 μm.
m, silicon nitride has an average diameter of 1 μm and an average whisker length of 20 μm. Comparative Example 3 uses kraft pulp with CSF
This is a 200 V rated capacitor using electrolytic paper that has been beaten to 0 cc and made into paper.

【0029】[0029]

【表2】 [Table 2]

【0030】表2より明らかなように、ウィスカーを混
抄した実施例7〜10と混抄していない比較例3は、略
同一厚さ、同一密度であるにもかかわらず、実施例7〜
10の方がRSRが改善されている。例えば比較例3の
ESRは0.577Ωであるのに対し、実施例9のES
Rは0.413Ωと改善されている。
As is clear from Table 2, the whiskers of Examples 7 to 10 and the comparative examples 3 of which whiskers were not mixed were substantially the same in thickness and density, but were not mixed in Examples 7 to 10.
10 has improved RSR. For example, while the ESR of Comparative Example 3 is 0.577Ω, the ESR of Example 9 is
R is improved to 0.413Ω.

【0031】実施例11〜13は叩解の程度の違う2種
類のクラフトパルプに硼酸アルミニウムウィスカーを混
合し、長網円網コンビネーションマシンによって抄紙し
た2重紙1枚をセパレータとした定格450Vのコンデ
ンサである。クラフトパルプのCSFは長網側が0c
c、円網側が600ccである。なお、実施例11は長
網側、実施例12は円網側の原料に硼酸アルミニウムウ
ィスカーを10重量%、実施例13は長網及び円網側の
原料にそれぞれ硼酸アルミニウムウィスカーを5重量%
ずつ混合し、抄紙した電解紙を用いた例である。比較例
5は硼酸アルミニウムウィスカーを混合していないクラ
フトパルプを長網円網コンビネーションマシンで抄紙し
た2重紙である電解紙を用いた例である。
In Examples 11 to 13, two types of kraft pulp having different degrees of beating were mixed with aluminum borate whiskers, and a 450 V rated capacitor was used in which one sheet of double paper made by a fourdrinier combination machine was used as a separator. is there. Kraft pulp CSF is 0c on the fourdrinier side
c, 600cc on the mesh side. Example 11 is a fourdrinier side, Example 12 is a 10% by weight aluminum borate whisker as a raw material on the round side, and Example 13 is 5% by weight of an aluminum borate whisker as a raw material on the long net and the round net side.
This is an example in which electrolytic paper mixed and paper-formed is used. Comparative Example 5 is an example in which electrolytic paper which is a double paper made of kraft pulp in which aluminum borate whiskers are not mixed by a fourdrinier combination machine is used.

【0032】[0032]

【表3】 [Table 3]

【0033】表3から明らかなように、長網側、円網側
あるいはその両者の原料にウィスカーを混抄してもES
Rが改善されている。実施例11によれば、厚さ90.
3μm、密度0.603g/cm2という厚さの厚い高
密度紙であっても、ESRは0.497Ωであって、略
同一厚さ、密度の比較例5のESR0.748Ωを大き
く改善している。
As is evident from Table 3, even if whiskers are mixed with the raw material side, the circular net side, or both, the ES
R has been improved. According to the eleventh embodiment, the thickness 90.
Even with a high-density paper having a thickness of 3 μm and a density of 0.603 g / cm 2 , the ESR is 0.497Ω, which is a significant improvement over the ESR of 0.748Ω of Comparative Example 5 having substantially the same thickness and density. I have.

【0034】[0034]

【発明の効果】以上詳細に説明した通り、本発明にかか
る電解コンデンサは、直径0.1〜10μmの硼酸アル
ミニウムウィスカーを1〜60重量%の混抄率で混抄内
添した電解紙を使用することに特徴があり、該硼酸アル
ミニウムウィスカーは円形で極めて微小な断面を持ち、
剛性も高いことから、パルプと混抄することにより得ら
れる電解紙の表面から裏面に対し空隙が効率良く貫通
し、かつ、緻密な紙質を得ることができるため、同一厚
さ、同一密度の従来の天然パルプよりなる電解紙と比較
して、インピーダンス特性を改善できる。しかも、硼酸
アルミニウムウィスカー自体の電気抵抗が高いため、高
い耐電圧を維持することができる。更に、硼酸アルミニ
ウムウィスカーを混抄しても強度の低下も小さく、又
酸アルミニウムウィスカーの抄紙性も良いため、混抄紙
は緻密さを保つことができ、ピンホールもない。その結
果同じ厚さ、密度で比べると天然パルプ100%で抄い
た紙に対し、ショート不良率も良好な結果を得ることが
できる。そのため特に中高圧用の電解コンデンサにおい
て耐電圧を落とすことなく、インピーダンス特性を改善
することができる。
As described [Effect Invention above in detail, the electrolytic capacitor according to the present invention, the diameter 0.1~10μm borate al
There are characterized Miniumu whiskers on the use of electrolytic paper was混抄internally added in混抄rate of 1 to 60 wt%, the borate Al
Minium whiskers are circular and have a very small cross section,
Since the rigidity is high, voids can efficiently penetrate from the front surface to the back surface of the electrolytic paper obtained by blending with pulp, and it is possible to obtain dense paper quality, so that the conventional paper of the same thickness and the same density The impedance characteristics can be improved as compared with electrolytic paper made of natural pulp. And boric acid
Since the electrical resistance of the aluminum whisker itself is high, a high withstand voltage can be maintained. In addition, aluminum borate
Decrease in strength even if混抄Umm whisker is small, also boric
Since the papermaking properties of aluminum acid whiskers are also good, the mixed papermaking can keep its density and there are no pinholes. As a result, when compared with paper having the same thickness and density, natural short pulp can be used. Therefore, the impedance characteristic can be improved without lowering the withstand voltage particularly in the electrolytic capacitor for medium and high voltage.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭60−76114(JP,A) 特開 昭51−23660(JP,A) 特開 昭63−268214(JP,A) 特開 昭60−43811(JP,A) 特開 昭55−146872(JP,A) 特開 昭59−149017(JP,A) 特開 平5−74660(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H01G 9/00 - 9/02 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuation of front page (56) References JP-A-60-76114 (JP, A) JP-A-51-23660 (JP, A) JP-A-63-268214 (JP, A) JP-A-60-76 43811 (JP, A) JP-A-55-146872 (JP, A) JP-A-59-149017 (JP, A) JP-A-5-74660 (JP, A) (58) Fields investigated (Int. 7 , DB name) H01G 9/00-9/02

Claims (2)

(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電解紙を介在さ
せてなる電解コンデンサにおいて、前記電解紙に、直径
0.1〜10μmの硼酸アルミニウムウィスカーを混抄
内添したことを特徴とする電解コンデンサ。
1. An electrolytic capacitor having electrolytic paper interposed between an anode foil and a cathode foil, wherein aluminum borate whiskers having a diameter of 0.1 to 10 μm are mixed and added to the electrolytic paper. Electrolytic capacitor.
【請求項2】 前記硼酸アルミニウムウィスカーの混抄
率が1〜60重量%である請求項1に記載の電解コンデ
ンサ。
2. The electrolytic capacitor according to claim 1, wherein the mixing ratio of the aluminum borate whisker is 1 to 60% by weight.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP3171379A4 (en) * 2014-07-18 2018-01-03 Nippon Kodoshi Corporation Separator for power storage device, and power storage device using same

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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