JP3297067B2 - アルミ電解コンデンサの製造方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はアルミ電解コンデンサの
製造方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、アルミ電解コンデンサでは陽極箔
と陰極箔の間に電解紙などのセパレーターを介在させ、
かつこのセパレーターに電解液を含浸させてコンデンサ
素子を構成している。このため、アルミ電解コンデンサ
を長期あるいは高温で使用していると、電解液が封口体
を通過して徐々に蒸発してしまい、性能の劣化が起こる
という問題点がある。これらの問題点を改良する方法は
種々提案されており、例えば（１）の方法として、特開
昭６３−１０４３１７号公報、特開昭６３−２５４７１
７号公報に示されているように、セルロース繊維に化学
反応によって有機置換基を導入した電解紙を用いる方法
が提案されている。また（２）の方法として、特公昭６
３−５４２０８号公報に示されているように、電解液を
ゲル化する方法が提案されている。そしてこれに加え
て、近年、過電圧印加時に短絡が生じないアルミ電解コ
ンデンサが求められており、この要望を満たすため、
（３）の方法として、例えば、特開平２−１００３０８
号公報に示されているように、高電圧印加時の電気化学
的動揺を抑制する目的で、チタンポリマー構造を有する
化合物を添加した電解液を用いる方法が提案されてい
る。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記に
提案されている（１）、（２）のセルロース誘導体はア
ルカリ金属を多く含有するため、アルミ電解コンデンサ
の性能を劣化させる。セルロース誘導体からアルカリ金
属の経済的な除去は極めて困難である。また（３）の方
法では、高電圧印加時の短絡を防止するにはまだ不十分
である。

【０００４】本発明はこのような課題を解決するもの
で、性能の劣化が少なく、かつイオン伝導度、等価直列
抵抗およびｔａｎδにおいて優れ、しかも高電圧印加時
の短絡が生じにくいアルミ電解コンデンサの製造方法を
提供することを目的とするものである。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に本発明のアルミ電解コンデンサの製造方法は、陽極
箔、陰極箔およびセパレーターの少なくとも１つに分子
中に酸基を含有する高分子を付着させたコンデンサ素子
をアミン化合物と多価アルコール系溶媒を含む駆動用電
解液に接触させて駆動用電解液をゲル化させるようにし
たものである。また、本発明のアルミ電解コンデンサの
製造方法は、陽極箔、陰極箔およびセパレーターの少な
くとも１つにアミン化合物を付着させたコンデンサ素子
を分子中に酸基を含有する高分子と多価アルコール系溶
媒を含む駆動用電解液に接触させて駆動用電解液をゲル
化させるようにしたものである。

【０００６】

【作用】上記方法によれば、陽極箔、陰極箔およびセパ
レーターの少なくとも１つに分子中に酸基を含有する高
分子を付着させたコンデンサ素子をアミン化合物と多価
アルコール系溶媒を含む駆動用電解液に接触させて駆動
用電解液をゲル化させる、もしくは、陽極箔、陰極箔お
よびセパレーターの少なくとも１つにアミン化合物を付
着させたコンデンサ素子を分子中に酸基を含有する高分
子と多価アルコール系溶媒を含む駆動用電解液に接触さ
せて駆動用電解液をゲル化させているため、これにより
高温中での多価アルコール系溶媒の揮散を抑制すること
ができ、その結果、イオン伝導度、等価直列抵抗および
ｔａｎδの経時変化の少ないアルミ電解コンデンサを得
ることができる。また、本発明の製造方法により得られ
るアルミ電解コンデンサは、アルミニウム箔との反応性
も低く、かつ高電圧印加時の短絡が生じにくいものとな
る。

【０００７】

【実施例】以下、本発明の実施例について説明する。本
発明実施例の基本は、陽極箔、陰極箔およびセパレータ
ーヘの少なくとも１つに分子中に酸基を含有する高分子
を付着させたコンデンサ素子をアミン化合物と多価アル
コール系溶媒を含む駆動用電解液に接触させて、駆動用
電解液をゲル化させるか、もしくは陽極箔、陰極箔およ
びセパレーターの少なくとも１つにアミン化合物を付着
させたコンデンサ素子を分子中に酸基を含有する高分子
と多価アルコール系溶媒を含む駆動用電解液に接触させ
て駆動用電解液をゲル化させることによりアルミ電解コ
ンデンサを製造するようにしたものである。

【０００８】本発明実施例における陽極箔、陰極箔は、
通常アルミ電解コンデンサに使用するアルミニウム箔で
あればよい。本発明実施例において、駆動用電解液は下
記の溶媒に電解質塩を溶解したものである。

【０００９】本発明実施例において、溶媒は多価アルコ
ール系溶媒と必要により多価アルコール系溶媒と相溶す
る他の溶媒からなる。多価アルコール系溶媒としてはエ
チレングリコール、プロピレングリコール、ジエチレン
グリコール、１，４−ブタンジオール、グリセリン、ポ
リオキシアルキレンポリオールなどが挙げられる。これ
らのうちではエチレングリコール、プロピレングリコー
ル、分子量４００以下のポリオキシアルキレンポリオー
ルおよびこれらの混合物が好ましい。多価アルコール系
溶媒と相溶する他の溶媒としては水、アミド溶媒（Ｎ−
メチルホルムアミド、Ｎ，Ｎ−ジメチルホルムアミド、
Ｎ−メチルアセトアミド、Ｎ−メチルピロジリノンな
ど）、エーテル溶媒（メチラール、１，２−ジメトキシ
エタン、１−エトキシ−２−メトキシエタン、１，２−
ジエトキシエタンなど）、ラクトン溶媒（γ−ブチロラ
クトン、γ−バレロラクトン、δ−バレロラクトン、３
−メチル−１，３−オキサゾリジン−２−オン、３−エ
チル−１，３−オキサゾリジン−２−オンなど）、ニト
リル溶媒（アセトニトリル、３−メトキシプロピオニト
リルなど）、フラン溶媒（２，５−ジメトキシテトラヒ
ドロフランなど）、２−イミダゾリジノン類（１，３−
ジメチル−２−イミダゾリジノンなど）、ピロリドン類
の単独あるいは混合溶媒が使用できる。これらのうちで
はアミド溶媒、エーテル溶媒、ニトリル溶媒、フラン溶
媒が好ましい。多価アルコール系溶媒１００重量部に対
する他の溶媒の添加量は５０重量部以下である。この範
囲外では良好なコンデンサ性能が得られない。

【００１０】本発明実施例において電解質塩の例として
は、アミン塩および第４級アンモニウム塩とジアザビシ
クロアルケン塩が挙げられる。アミン塩はアミンと酸と
の塩からなり、アミンとしては１級アミン（メチルアミ
ン、エチルアミン、プロピルアミン、ブチルアミン、エ
チレンジアミンなど）、２級アミン（ジメチルアミン、
ジエチルアミン、ジプロピルアミン、メチルエチルアミ
ン、ジフェニルアミンなど）、３級アミン（トリメチル
アミン、トリエチルアミン、トリプロピルアミン、トリ
フェニルアミンなど）が挙げられる。第４級アンモニウ
ム塩は第４級アンモニウムと酸との塩であり、第４級ア
ンモニウムとしてはテトラ（アルキル）アンモニウム
（テトラメチルアンモニウム、テトラエチルアンモニウ
ム、テトラプロピルアンモニウム、テトラブチルアンモ
ニウム、メチルトリエチルアンモニウム、ジメチルジエ
チルアンモニウムなど）、ピリジウム（１−メチルピリ
ジウム、１−エチルピリジウム、１，３−ジエチルピリ
ジウムなど）が挙げられる。ジアザビシクロアルケン塩
はジアザビシクロアルケンと酸との塩であり、ジアザビ
シクロアルケンとしては１，５−ジアザビシクロ（４，
３，０）ノネン−５、１，８−ジアザビシクロ（５，
４，０）ウンデセン−７などが挙げられる。酸としては
ホウ酸、リン酸およびカルボン酸（ギ酸、酢酸、プロピ
オン酸、マレイン酸、シトラコン酸、フタル酸、アジピ
ン酸、アゼライン酸、安息降香、ブチルオクタニン酸、
蟻酸、デカンジカルボン酸など）が挙げられる。これら
の電解質塩として例示したもののうち好ましいものは２
級アミン、３級アミンもしくはテトラアルキルアンモニ
ウムとカルボン酸もしくはホウ酸との塩である。これら
は混合して使用してもよい。

【００１１】本発明実施例において、セパレーターは連
通多孔質基材から構成される。この連通多孔質基材とし
ては、例えば合成高分子（ポリオレフィン、ポリエステ
ル、ナイロン、ポリアミド、ポリイミド、フッ素化ポリ
オレフィンなど）製の連通多孔質基材、セルロース繊維
［再生セルロース繊維（ビスコースレーヨン、キュプラ
レーヨンなど）、非木材パルプ繊維（マニラ麻、紅麻、
サイザル麻、エスパルト草など）、木材パルプ繊維（針
葉樹、広葉樹など）など］製の連通多孔質基材およびガ
ラス繊維製の連通多孔質基材や不織布が挙げられる。ま
た、ポリエチレン多孔膜にアクリル酸やメタアクリル酸
をグラフト重合したものやポリアミド不織布とポリプロ
ピレン不織布をラミネートしたものも使用できる。これ
らのうちで好ましい連通多孔質基材はポリオレフィンお
よびセルロース繊維を使用したものである。連通多孔質
基材の孔径は限定はないが、通常０．０１〜１０００μ
ｍ、好ましくは０．１〜１００μｍであり、厚みも限定
はないが、通常０．０１〜１ｍｍ、好ましくは０．０１
〜０．５ｍｍである。

【００１２】本発明実施例において、連通多孔質基材の
密度は、通常０．０１〜０．９ｇ／ｃｍ³ であり、好ま
しくは、０．０１〜０．６ｇ／ｃｍ³ である。この範囲
以下では基材の強度が不充分であり、またこの範囲以上
では、コンデンサのｔａｎδが増大するなどの問題を生
じる。

【００１３】本発明実施例において、酸基を含有する高
分子としてはカルボン酸基を含有する高分子｛（メタ）
アクリル酸重合体およびその共重合体など｝、スルホン
酸基を含有する高分子（スチレンスルフォン酸重合体お
よびその共重合体など）、リン酸基を含有する高分子
（２−アクリロイルオキシエチルアシッドホスフェート
重合体およびその共重合体など）が挙げられる。これら
のうちで好ましいのはカルボン酸基を含有する高分子で
ある。

【００１４】本発明実施例において、酸基を含有する高
分子の分子量は特に限定はないが、通常１０万〜１００
０万であり、好ましくは４０万〜７００万である。この
範囲外では好ましいコンデンサ性能は得られない。

【００１５】本発明実施例において、アミン化合物とし
ては１級アミン（メチルアミン、エチルアミン、プロピ
ルアミン、ブチルアミン、エチレンジアミンなど）、２
級アミン（ジメチルアミン、ジエチルアミン、ジプロピ
ルアミン、メチルエチルアミン、ジフェニルアミンな
ど）、３級アミン（トリメチルアミン、トリエチルアミ
ン、トリプロピルアミン、トリフェニルアミン、トリエ
チレンジアミン、テトラメチルヘキサメチレンジアミ
ン、テトラメチルトリメチレンジアミン、ピペラジン、
ヒドラジン、モルフォリン、ビス（２−ジメチルアミノ
エチル）エーテル、１，８ジアザビシクロ（５，４，
０）−ウンデセン７など）が挙げられる。これらのうち
で好ましいものはピペラジン、トリエチレンジアミン、
ヒドラジンである。

【００１６】本発明実施例において、陽極箔、陰極箔お
よびセパレーターの少なくとも１つに分子中に酸基を含
有する高分子を付着させるために、酸基を含有する高分
子を溶剤（水、メタノール、エタノール、ブタノール、
エチレングリコール、プロピレングリコール、アセト
ン、これらの混合物など）と混合し、陽極箔、陰極箔ま
たはセパレーターに塗布した後、溶剤を揮発させる方法
が用いられる。

【００１７】本発明実施例において、陽極箔、陰極箔ま
たはセパレーターに塗布する酸基を含有する高分子の塗
布量は陽極箔、陰極箔またはセパレーター１００重量部
に対し、通常０．０１〜１重量部であり、好ましくは
０．０３〜５０重量部である。この範囲外では良好なコ
ンデンサ性能が得られない。

【００１８】本発明実施例において、陽極箔、陰極箔お
よびセパレーターの少なくとも１つにアミン化合物を付
着させるために、アミン化合物を陽極箔、陰極箔もしく
はセパレーターにそのまま塗布するか、アミン化合物を
溶剤（水、メタノール、エタノールなど）に溶解した溶
液を陽極箔、陰極箔もしくはセパレーターに塗布した
後、溶剤を揮発させる方法が用いられる。

【００１９】本発明実施例において、アミン化合物は通
常、陽極箔、陰極箔もしくはセパレーターに付着させる
か、駆動用電解液に溶解させて使用するが、駆動用電解
液に溶解させて使用するのが好ましい。アミン化合物の
駆動用電解液への配合量は駆動用電解液１００重量部に
対し通常２〜３０重量部であり、好ましくは５〜２０重
量部である。この範囲外では良好なコンデンサ性能は得
られない。

【００２０】次に本発明実施例のアルミ電解コンデンサ
の製造方法を例示する。第１の製造方法はセパレータ
ー、陰極箔またはエッチング処理した陽極箔の少なくと
も１つに酸基を有する高分子を付着させ、そして規定の
寸法に裁断し、かつ陽極箔、陰極箔にリード線を付け、
その後、陽極箔と陰極箔の間にセパレーターを介在させ
て円筒型のコンデンサ素子を作成する。次にアミン化合
物を含有する駆動用電解液を含浸させたコンデンサ素子
をケース内に入れて封口材でシールし、そして高温下で
直流電流を印加する方法であり、また第２の製造方法は
セパレーター、陰極箔またはエッチング処理した陽極箔
の少なくとも１つにアミン化合物を付着させ、そして溶
媒に酸基を含有する高分子を添加して加熱溶解させ、つ
いで電解質塩を加えて加熱溶解した駆動用電解液をコン
デンサ素子に含浸させ、その後コンデンサ素子をケース
内に入れて封口材でシールし、そして高温下で直流電流
を印加する方法である。

【００２１】以下、実施例により本発明をさらに詳細に
説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。
以下、部は重量部を示す。実施例で使用したアルミ電解
コンデンサ駆動用電解液および酸基を含有する高分子の
組成は次の通りである。 カルボン酸系高分子Ａ：粉状で分子量１３０万のアクリ
ル酸重合体。 カルボン酸系高分子Ｂ：粉状で分子量４００万のアクリ
ル酸重合体。 電解液Ａ：エチレングリコール１００部にアゼライン酸
ジアンモニウム１４部を溶解したもの。 （実施例１）カルボン酸系高分子Ａの１％水溶液をセパ
レーター（マニラ繊維電解紙、密度０．４０ｇ／ｃｍ
³ ）に塗布し、加熱乾燥の工程を繰り返し、カルボン酸
系高分子Ａが連通多孔質基材に対し５重量％付着したセ
パレーターを得た。このセパレーターに電解液Ａ、１０
０部にジエチレントリアミン８部を溶解した液を含浸さ
せ、コンデンサ素子を構成した。 （実施例２）実施例１においてカルボン酸系高分子Ａの
代わりにカルボン酸系高分子Ｂを使用した以外は実施例
１と同様にして、コンデンサ素子を得た。カルボン酸系
高分子Ｂの付着量はセパレーターに対し５重量％であっ
た。 （実施例３）カルボン酸系高分子Ａの１％アセトン溶液
をセパレーター（マニラ繊維電解紙、密度０．４０ｇ／
ｃｍ³ ）に塗布し、加熱乾燥の工程を繰り返し、カルボ
ン酸系高分子Ａが連通多孔質基材に対し１０重量％付着
したセパレーターを得た。このセパレーターに電解液
Ａ、１００部にジエチレントリアミン１０部を溶解した
液を含浸させ、コンデンサ素子を構成した。 （実施例４）実施例３において、セパレーターの代わり
に陽極箔を使用した以外は実施例３と同様にしてコンデ
ンサ素子を得た。カルボン酸系高分子Ｂの付着量は陽極
箔に対し５重量％であった。 （実施例５）実施例３において、セパレーターの代わり
に陰極箔を使用した以外は実施例１と同様にしてコンデ
ンサ素子を得た。カルボン酸系高分子Ｂの付着量は陰極
箔に対し５重量％であった。 （比較例１）実施例１においてカルボン酸系高分子Ａを
セパレーターに塗布しない以外は実施例１と同様にし
た。

【００２２】実施例１〜５、比較例１のコンデンサ素子
を用いて、定格電圧３５Ｖ−静電容量１０００μＦの巻
き取り形アルミ電解コンデンサを作成した。これらに定
格電圧を印加し、１２５℃で２０００時間の高温負荷試
験を行った。その試験結果を表１に示した。なお、１２
５℃−２０００時間後のコンデンサ特性は、各々の初期
特性に対する変化量として、％で示した。試験数は各例
とも１０個とし、その特性は１０個のコンデンサの平均
値で示した。

【００２３】

【表１】

【００２４】実施例１〜５、比較例１のコンデンサ素子
を用いて作成したアルミ電解コンデンサに、５０Ｖの電
圧を印加し、１２５℃で５００時間の過電圧試験を行っ
た。その結果を表２に示した。なお、試験数は各例とも
１０個とし、試験後にショートや開弁が生じたコンデン
サの個数を表中に示した。

【００２５】

【表２】

【００２６】上記表１および表２から、本発明の各実施
例により得られるアルミ電解コンデンサは良好なコンデ
ンサ特性を示していることが明白である。

【００２７】

【発明の効果】以上のように本発明のアルミ電解コンデ
ンサの製造方法によれば、耐電圧が高く、イオン伝導
度、等価直列抵抗、ｔａｎδに優れ、かつ高温中で長時
間使用しても、これらの特性の劣化が少なく、また液漏
れもなく、しかも過電圧印加時のショートや、開弁に伴
う電解液の吹き出しも少ないアルミ電解コンデンサを得
ることができ、さらには従来のアルミ電解コンデンサの
製造工程がそのまま使用できるなどの優れた効果を奏す
るものである。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 佐村 徹也 京都府京都市東山区一橋野本町11番地の １ 三洋化成工業株式会社内 (56)参考文献 特開 昭59−117209（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H01G 9/035 H01G 9/02 301 H01G 9/055

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 陽極箔、陰極箔およびセパレーターの少
   なくとも１つに分子中に酸基を含有する高分子を付着さ
   せたコンデンサ素子をアミン化合物と多価アルコール系
   溶媒を含む駆動用電解液に接触させて駆動用電解液をゲ
   ル化させることを特徴とするアルミ電解コンデンサの製
   造方法。
2. 【請求項２】 陽極箔、陰極箔およびセパレーターの少
   なくとも１つにアミン化合物を付着させたコンデンサ素
   子を分子中に酸基を含有する高分子と多価アルコール系
   溶媒を含む駆動用電解液に接触させて駆動用電解液をゲ
   ル化させることを特徴とするアルミ電解コンデンサの製
   造方法。
3. 【請求項３】 セパレーターが連通多孔質基材から構成
   され、かつこの連通多孔質基材の密度が0.01〜0.9 ｇ／
   ｃｍ³ である請求項１または２記載のアルミ電解コンデ
   ンサの製造方法。