JP6037198B2 - 電解コンデンサ - Google Patents

Description

本発明は、陰極電極と陽極電極の間にセパレータとナノファイバ層を積層したコンデンサにおいて、ナノファイバ層を陽極電極と隣接しないように配置したことを特徴とする電解コンデンサに関する。

電解コンデンサは、タンタル、アルミニウム等の弁作用金属からなる陽極電極と陰極電極とをセパレータを介してコンデンサ素子を形成する。このコンデンサ素子に、駆動用電解液または固体電解質を保持させて外装ケース内に収納して構成されている。このような電解コンデンサのセパレータとしては、木材クラフトパルプからなるクラフト紙、マニラ麻パルプからなるマニラ紙、溶剤紡糸レーヨンからなるレーヨン紙などが用いられている（例えば、特許文献１，２参照）。

クラフト紙は繊維系が大きく扁平なので耐電圧が高いが、抵抗が高いので、高圧用電解コンデンサに用いられている。一方、マニラ紙は繊維系が小さく円形なので耐電圧が低いが、抵抗が低いので、低圧用電解コンデンサに用いられている。さらにレーヨン紙は緻密なのでセパレータの厚みを薄くすることができ、電解コンデンサの静電容量を大きくすることができる。

特開２０１０−１０３０５０号公報 特開２０１１−１３２６３３号公報

しかしながら、特許文献１、２に記載のそれぞれのセパレータには耐電圧と抵抗について、限界がある。つまり、クラフト紙を用いると、高圧用に用いることができるが、抵抗が高い。また、マニラ紙、レーヨン紙は抵抗が低いが、耐圧が十分でない。

ここで、抵抗の低いマニラ紙、レーヨン紙の耐電圧を高めることができれば、抵抗の低い高圧用電解コンデンサを実現することができる。

そこで、本発明はマニラ紙、レーヨン紙のような抵抗の低いセパレータの耐電圧を高めることによって、抵抗の低い高圧電解コンデンサを提供することを目的とする。

前記の目的を達成するため、本発明は、陽極電極と、陰極電極とを備え、前記陽極電極と前記陰極電極間にセパレータ及びナノファイバ層を積層した電解コンデンサにおいて、前記セパレータは、前記陽極電極と陰極電極との間に配置され、前記ナノファイバ層は、前記セパレータの陰極側に積層されたことを特徴とする。

陽極電極と、陰極電極とを備え、前記陽極電極と前記陰極電極間にブランクセパレータ、及び片側にナノファイバ層を積層したセパレータを配置する電解コンデンサにおいて、前記ブランクセパレータ、及び前記片側にナノファイバ層を積層したセパレータが、前記陽極電極と陰極電極との間に配置され、 前記片側にナノファイバ層を積層したセパレータを、前記セパレータの陰極側に配置したことを特徴とする電解コンデンサも本発明の一態様である。

前記ナノファイバ層は、ナノファイバをエレクトロスピニング法により吹き付け塗布することにより形成したことを特徴とする電解コンデンサも本発明の一態様である。

前記セパレータの基材が、レーヨン紙またはポリエチレンテレフタレートであることを特徴とする電解コンデンサも本発明の一態様である。

前記ナノファイバ層を形成するナノファイバの量が０．５ｇ／ｍ^２以上であることを特徴とする電解コンデンサも本発明の一態様である。

以上のような本発明によれば、陽極電極と陰極電極間に絶縁層及びナノファイバ層を積層した電解コンデンサにおいて、前記陽極電極と前記ナノファイバ層との間にセパレータを設けるように、このセパレータの陰極側にナノファイバ層を積層することにより、電解コンデンサにおいて高い電気特性を実現することができる。

本発明の本実施形態における電解コンデンサの構成を示す概略図である。 本発明の本実施形態においてエレクトロスピンニング法を実施するための装置の概略図である。 本発明の第１の特性比較におけるコンデンサの耐圧を示すグラフである。 本発明の第２の特性比較におけるコンデンサの耐圧を示すグラフである。 本発明の第２−２の特性比較におけるコンデンサのＥＳＲを示すグラフである。 本発明の第３の特性比較におけるコンデンサの耐圧を示すグラフである。 本発明の第４の特性比較におけるコンデンサの耐圧を示すグラフである。

以下、本発明に係る電解コンデンサの実施形態を図面を参照して説明する。

［１−１．電解コンデンサの構成］
図１は、本実施形態における電解コンデンサの概略図を示したものである。図１中のコンデンサ素子１は、陽極電極２、陰極電極３、セパレータ４、ガラス基板５からなる電解コンデンサである。

陽極電極２は、板状の弁金属、すなわち弁作用がある金属である。金属は、厚さ５０〜２００μｍ程度のアルミニウムが望ましいが、金属の種類や厚さは適宜変更が可能である。例えば、アルミニウムの他にも、タンタル、ニオブ及びチタン等の弁作用がある金属を用いることができる。

陰極電極３は、陽極と同様の金属を用いることができる。

陽極電極２及び陰極電極３には、電極引き出し部２ａ，３ａが設けられる。電極引き出し部２ａ、３ａは、電極引き出し部が設けられる陽極電極２、陰極電極３と同じ素材であり、陽極電極２、陰極電極３の端部に設けられるものである。

セパレータ４は、絶縁性を有する板状の部材であり、絶縁層として機能する。このセパレータとしては、レーヨン紙などの湿式不織布を使用することができる。セパレータ４は、陽極電極２、陰極電極３、及びガラス基盤５の間に配置され、陽極電極２と陰極電極３との間には、一または複数のセパレータ４が配置される。一例としては、図１に示すように、ガラス基板５と陽極電極２間にセパレータ４ａ、陽極電極２と陰極電極３間の陽極側にセパレータ４ｂ、陽極電極２と陰極電極３間の陰極側にセパレータ４ｃ、陰極電極３とガラス基板５間にセパレータ４ｄが配置される。図１では、陽極電極２と陰極電極３との間に２枚のセパレータが配置されるが、１枚または３枚以上配置することもできる。

（電極間のセパレータとナノファイバ層の構成）
陽極電極２、陰極電極３の間にはセパレータ４とナノファイバ層７を積層する。セパレータ４は、絶縁層として機能する所定の厚さを有する。このセパレータ４としては、湿式不織布、レーヨン紙及びポリエチレンテレフタレートを使用することができる。このセパレータとして利用する湿式不織布６は、短繊維を織らずに絡み合わせたシート状であり、この短繊維の径は、約１μｍである。

ナノファイバ層７は、セパレータ４の片側または両側に、エレクトロスピンニング法により、ナノファイバを堆積することにより形成する。この積層されたナノファイバ層７は、繊維径が１２５ｎｍのナノファイバより形成される。すなわち、図１の陽極電極２と陰極電極３との間には、セパレータ４ｂ，４ｃの他に図示されないナノファイバ層７が積層される。このナノファイバ層７は、陽極電極と接触しなければ、陽極電極２と陰極電極３との間であれば、どの場所にも積層することができる。

（ナノファイバ層７の配置例）
ナノファイバ層７の配置は、ナノファイバ層７が陽極電極２と直接接触しない配置であればよい。つまり、ナノファイバ層７と陽極電極２との間には、セパレータ４を配置する。

（１）陽極電極２と陰極電極３との間にセパレータが単数の場合
陽極電極２と陰極電極３との間に設けられるセパレータが単数の場合には、セパレータの陰極側にナノファイバ層７を積層する。つまり、陽極電極２と陰極電極３との間のセパレータと陰極電極３との間にナノファイバ層７を積層する。反対に、セパレータの陽極側にナノファイバ層７を積層すると、ナノファイバ層７と陽極電極２が接触してしまう。そのため、セパレータの陽極側にナノファイバ層７を積層することはできない。

（２）陽極電極２と陰極電極３との間にセパレータが複数の場合
陽極電極２と陰極電極３との間に設けられるセパレータが複数の場合に、セパレータとナノファイバ層７とを以下のように積層する。
(a)セパレータの陽極側にナノファイバ層７を積層する場合
陽極電極２と陰極電極３との間に設けられるセパレータが複数で、そのセパレータの陽極側にナノファイバ層７を積層する場合には、陽極電極と隣接するセパレータ以外のセパレータの陽極側にナノファイバ層７を積層する。反対に、陽極電極に隣接する（最も近い）セパレータの陽極側にナノファイバ層７を積層すると、ナノファイバ層７と陽極電極が接触してしまう。そのため、隣接する（最も近い）セパレータの陽極側にナノファイバ層７を積層することはできない。
(b)セパレータに設けたナノファイバ層７の向きを陰極側とする場合
陽極電極２と陰極電極３との間に設けられるセパレータが複数で、そのセパレータの陰極側にナノファイバ層７を積層する場合には、セパレータの陰極側にナノファイバ層７を積層する。すなわち、陽極電極２と陰極電極３との間に設けられるどのセパレータの陰極側にナノファイバ層７を積層した場合には、どのセパレータの陰極側にナノファイバ層７を積層しても、セパレータに設けたナノファイバ層７が陽極電極２と直接接触しない配置となる。そのため、どのセパレータの陰極側においてもナノファイバ層７を積層することができる。

（３）セパレータの両側にナノファイバ層７を積層した場合
陽極電極２と陰極電極３との間に設けられるセパレータの両側にナノファイバ層７を積層した場合は、陽極電極と隣接するセパレータ以外のセパレータの両側にナノファイバ層７を積層する。反対に、陽極電極に隣接する（最も近い）セパレータの両側にナノファイバ層を積層すると、ナノファイバ層と陽極電極と接触してしまう。そのため、陽極電極に隣接するセパレータの両側には、ナノファイバ層７を積層することができない。

以上より、（１）陽極電極２、陰極電極３の間のセパレータが単数の場合は、セパレータの陰極側にナノファイバ層７を積層する。（２）陽極電極２、陰極電極３の間のセパレータが複数の場合は、セパレータ陰極側、若しくは、陽極電極に隣接する（最も近い）セパレータ以外の陽極側及び／または陰極側にナノファイバ層７を積層する。（１）（２）の配置とすることで、陽極電極２、陰極電極３の間に積層したナノファイバ層７が陽極電極２と直接接触しない配置となる。

すなわち、一例として、図１では、セパレータ４ｂの陰極側、セパレータ４ｃの陽極側及び陰極側のいずれかにナノファイバ層７を積層することができる。また、いずれか１カ所だけでなく積層可能な場所であればどこに積層してもよい。

［１−２．ナノファイバ層７の積層方法］
本実施形態で使用するナノファイバ層７は、ナノファイバを湿式不織布にエレクトロスピンニング法によりナノファイバを堆積させることにより形成する。

エレクトロスピンニング法は、ナノファイバの原料となる高分子化合物の溶液に高電圧を印加することにより、ナノファイバを紡糸するものである。図２は、本実施形態におけるエレクトロスピンニング法を実施するための装置８を示す概略図である。図２の装置８は、シリンジ９、高電圧源１０、導電性コレクタ１１からなる。

シリンジ９は、シリンダ９ａ、ピストン９ｂ及びキャピラリ９ｃを備える。シリンダ９ａは、内部にナノファイバの原料となる高分子化合物の溶液を充填することができる筒状の部品であり、端部にキャピラリ９ｃを設ける。キャピラリ９ｃの内径は、１０〜１０００μｍが好ましい。ピストン９ｂは、シリンダ９ａの内側に填り込む形状の円柱状の部材である。このピストン９ｂを移動させることにより、シリンダ９ａ内の高分子化合物の溶液をキャピラリ９ｃから押し出すように、シリンダ９ａ、ピストン９ｂ及びキャピラリ９ｃが組み合わされる。

高電圧源１０は直流電源である。この高電圧源１０の正極はシリンジ９と接続され、シリンジ９内の高分子溶液と導通する。一方、高電圧源１０の負極側は、接地されている。導電性コレクタ１１は、接地された金属製の板である。この導電性コレクタ１１は、シリンジ９におれるキャピラリ９ｃの先端と一定の距離を保って配置される。導電性コレクタ１１とキャピラリ９ｃの先端との距離は、３０〜１５００ｎｍ程度が好ましい。

この装置８を使用したエレクトロスピンニング法は、次の（１）（２）の工程を有するものである。
（１）電圧印加工程において、シリンジ９と導電性コレクタ１１との間に電圧を印加する。
（２）静電紡糸工程において、高分子化合物の溶液を固形化させナノファイバを堆積させ静電紡糸する。

（１）電圧印加工程
電圧印加工程では、シリンジ９と導電性コレクタ１１との間に電圧を印加する。静電紡糸を行なう際に高分子溶液に印加する電圧は、紡糸が連続的に行なわれる状態を維持しうる電圧であれば、特に限定されることはない。通常０．５〜５０ｋＶの範囲が好適に使用される。

シリンジ９内部には、ナノファイバの原料となる高分子化合物の溶液を充填する。本実施形態で使用する高分子化合物の溶液としては、溶液化可能なものであれば特に限定されず使用可能である。このような高分子化合物の溶液の例として、ポリビニルアルコール（以下、ＰＶＡとする）、ポリアクリロニトリル（以下、ＰＡＮとする）、ポリフッ化ビニリデン（以下、ＰＶＤＦとする）の単独或いは２種類以上を混合して使用する。高分子化合物の溶液として使用するＰＶＡとしては、一例としては、ＰＶＡ、架橋ＰＶＡ、ＰＶＡとシリカとを混ぜ合わせたＰＶＡ／シリカハイブリッド、ＰＶＡとシリカとを合成したＰＶＡ／シリカコンポジットなどが挙げられる。

本実施形態で使用する高分子化合物を溶液化させる際の溶媒としては、高分子化合物を完全に溶解させ、静電紡糸中に高分子化合物成分の再沈殿が起こらない溶媒であれば、特に限定されることなく使用可能である。このような溶媒の例としては、Ｎ，Ｎ−ジメチルホルムアミド、ジメチルスロホキシド、Ｎ−メチル−２−ピロリドン、テトラヒドロフラン、アセトン、アセトニトリル、水などが挙げられ、単独または２種以上を混合して使用することも可能である。

湿式不織布は、高分子溶液に対する耐久性が確保できる材質であること、また圧縮空気の圧力に耐えうる構造を有していれば特に限定されることはない。したがって、湿式不織布としては、ポリオレフィン、ポリエステル、ビニロン、ポリエチレンテレフタラート、ポリ四弗化エチレンが挙げられ、単独あるいは2種以上を混合して使用することも可能である。

キャピラリ９ｃの先端から高分子化合物の溶液を押し出す。押し出された溶液においては、溶媒が揮発し、溶質である高分子化合物が固化しつつ、電位差によって伸長変形しながらナノファイバを形成し、導電性コレクタ１１に引き寄せられる。このとき、導電性コレクタ１１の表面に湿式不織布を配置しておくことで、湿式不織布表面にナノファイバを堆積させる。

このようにして形成されたナノファイバ層は、その製造の原理上は、無限長の連続繊維となる。なお、中空のナノファイバを得るためには、例えばキャピラリ９ｃを二重管にして芯と鞘に相溶し合わない溶液を流せばよい。その後、にナノファイバ層７を形成した湿式不織布を加熱する。加熱条件は、温度６０〜２００℃、時間１〜２００分であることが好ましい。

続いて、以下のように構成した実施例及び比較例に基づいて、本発明をさらに詳細に説明する。

［第１の特性比較（ナノファイバ層の積層の位置による特性比較）］
第１の特性比較では、陽極と陰極との間のナノファイバ層の積層の位置による特性比較を行った。第１の特性比較で使用する実施例１〜３及び比較例１は、以下の通りである。

（実施例１，比較例２）
実施例１及び比較例２では、陽極と陰極との間にセパレータとナノファイバ層を積層する。ナノファイバ層は、ポリビニルアルコール（ＰＶＡ）の高分子溶液を調製し、エレクトロスピンニング法により静電紡糸し、ＰＶＡナノファイバを形成する。その後、このＰＶＡナノファイバを湿式不織布であるレーヨン紙（基材面）に吹き付けて、ナノファイバ層を形成したものである。このナノファイバ層は、２ｇ／ｍ^２のＰＶＡナノファイバを吹き付けて形成する。

（比較例１）
比較例１では、陽極と陰極との間にセパレータのみを積層する。使用するセパレータは、ナノファイバ層を形成しないブランクセパレータであり、レーヨン紙に対して静電紡糸を行わず、ナノファイバ層を形成しない。

実施例１と比較例１，２として、コンデンサを作成した。作製したコンデンサは、図１のコンデンサの陰極電極２と陽極電極３の間に厚さ８０μｍとなるように調整したセパレータ及びナノファイバ層を配置したものである。

実施例１及び比較例１で使用するセパレータ及びナノファイバ層の積層方法は、表１の通りである。

すなわち、比較例１のコンデンサでは、陽極電極２と陰極電極３間の１枚のブランクセパレータを用いた。
実施例１のコンデンサでは、１枚のセパレータとナノファイバ層を積層した。この際のナノファイバ層は、セパレータの陰極側に積層した。
比較例２のコンデンサでは、１枚のセパレータとナノファイバ層を積層した。この際のナノファイバ層は、セパレータの陽極側に積層した。

実施例１と比較例１，２のコンデンサを用いて、耐圧試験を実施した。試験方法は、コンデンサに対して、室温にて１０Ｖ／ｍｉｎのスパンにより電圧を印加し、絶縁破壊電圧で耐圧を測定する方法により行った。表２は、実施例１と比較例１，２のコンデンサに対する５回の耐圧試験の結果を示した表であり、図３は、耐圧試験における最大値、最小値、平均値を示したグラフである。

表２及び図３に示すように、試験結果は、実施例１の耐圧の最高値が７５０Ｖ、最低値が７２０Ｖ、平均値が７３２Ｖであり、比較例１では、耐圧の最高値が７３０Ｖ、最低値が７２０Ｖ、平均値が７２４Ｖであり、比較例２では、耐圧の最高値が７４０Ｖ、最低値が７１０Ｖ、平均値が７２４Ｖである。

表２及び図３からは、実施例１のコンデンサが比較例１及び比較例２のコンデンサと比較して、耐圧の最高値及び平均値が高いことが確認された。

以上より、陽極と陰極間にセパレータとナノファイバ層を積層する電解コンデンサにおいて、ナノファイバ層と陽極電極とが接触しないようセパレータの陰極側にナノファイバ層を積層することにより、コンデンサの耐電圧が向上することが確認された。

［第２の特性比較（ナノファイバ層の重量による特性比較）］
第２の特性比較では、ナノファイバ層の有無及びナノファイバの塗布量による特性比較を行った。第２の特性比較で使用する実施例２〜４及び比較例３は、以下の通りである。

（実施例２〜４）
実施例２〜４に使用は、実施例１と同様に、陽極と陰極との間にセパレータとナノファイバ層を積層する。実施例２では、湿式不織布であるレーヨン紙（基材面）にＰＶＡナノファイバを０．５ｇ／ｍ^２に吹き付けてナノファイバ層を形成した。同様に、レーヨン紙に対して、実施例３ではＰＶＡナノファイバを１．０ｇ／ｍ^２、実施例４では２．０ｇ／ｍ^２を吹き付けてファイバ層を形成した。

（比較例３）
比較例３は、比較例１と同様に、陽極と陰極との間にセパレータのみを積層する。使用するセパレータは、ナノファイバ層を形成しないブランクセパレータであり、レーヨン紙に対して静電紡糸を行わず、ナノファイバ層を形成しない。

実施例２〜４と比較例３として、コンデンサを作成した。作製したコンデンサは、図１のコンデンサの陰極電極２と陽極電極３の間に厚さ８０μｍとなるように調整したセパレータ及びナノファイバ層を配置したものである。

実施例２〜４のコンデンサでは、１枚のセパレータとナノファイバ層を積層した。この際のナノファイバ層は、セパレータの陰極側に積層した。比較例３のコンデンサでは、陽極電極２と陰極電極３間の１枚のブランクセパレータを用いた。

実施例２〜４と比較例３のコンデンサを用いて、耐圧試験を実施した。試験方法は、コンデンサに対して、室温にて１０Ｖ／ｍｉｎのスパンにより電圧を印加し、絶縁破壊電圧で耐圧を測定する方法により行った。図４は、耐圧試験における最大値、最小値、平均値を示したグラフである。

図４に示すように、比較例３は、耐圧の最高値が６９０Ｖ、最低値が６６０Ｖ、平均値が６８０Ｖである。これに対して、実施例２では、耐圧の最高値が７１０Ｖ、最低値が６８０Ｖ、平均値が６９５Ｖである。すなわち、セパレータの陰極側にナノファイバ層を積層すると耐圧の最高値、最低値、平均値共に上昇していることが判る。

また、実施例３では、耐圧の最高値が７２０Ｖ、最低値が６８０Ｖ、平均値が７００Ｖであり、実施例４では、耐圧の最高値が７３０Ｖ、最低値が７００Ｖ、平均値が７１５Ｖである。すなわち、ナノファイバ層の量を増やすことにより、耐圧の最高値、最低値、平均値共に上昇していることが判る。

以上より、陽極と陰極間にセパレータとナノファイバ層を積層する電解コンデンサにおいて、ナノファイバ層と陽極電極とが接触しないようセパレータの陰極側にナノファイバ層を積層する場合に、ナノファイバとして吹き付けるナノファイバの量が多い程コンデンサの耐電圧が向上することが確認された。また、ナノファイバの量は、すなわち、０．５ｇ／ｍ^２吹き付けることにより効果があり、量を多くすることで、更にコンデンサの耐電圧が向上する。

［第２−２の特性比較（ナノファイバ層の有無による電気特性（ＥＳＲ）の比較）］
第２−２の特性比較では、陽極と陰極との間のナノファイバ層の有無による電気特性（ＥＳＲ）の変化の比較を行った。第２−２の特性比較で使用する比較例４，５は、以下の通りである。

（実施例５〜７）
実施例５〜７は、実施例１と同様に、陽極と陰極との間にセパレータとナノファイバ層を積層する。ナノファイバ層は、実施例５ではＰＶＡナノファイバを０．５ｇ／ｍ^２、実施例６ではＰＶＡナノファイバを１．０ｇ／ｍ^２、実施例７では、ＰＶＡナノファイバを２．０ｇ／ｍ^２吹き付けて形成したものである。

（比較例４）
比較例４に使用するセパレータは、厚さ４０μｍのレーヨン紙に対して静電紡糸を行わず、ナノファイバ層を形成しない。
（比較例５）
比較例５に使用するセパレータは、厚さ５０μｍのクラフト紙に対して静電紡糸を行わず、ナノファイバ層を形成しない。

実施例５〜７と比較例４，５として、表３の様な巻回型コンデンサを作成する。実施例５〜７及び比較例４，５のコンデンサでは、陰極電極及び陽極電極間のセパレータとして上記セパレータを用い、このセパレータの陰極側にナノファイバ層を積層した。このコンデンサにおいて、初期における０．０１〜１００ｋＨｚの周波数特性の試験を実施した。試験方法としては、各周波数におけるＥＳＲを測定した。

図５は、本特性比較におけるＥＳＲを測定した結果を示したグラフである。図５からは、４００Ｖ製品で用いられることが多い厚さ５０μｍのＰＥＤＨ紙である比較例５と実施例５〜７及び比較例４とを比較すると、０．０１〜１００ｋＨｚの周波数において、実施例５〜７及び比較例４のＥＳＲは、比較例５のＥＳＲと比較して約５０％であることが判る。

また、ナノファイバ層を積層しない比較例４と、ナノファイバ層を積層した実施例５〜７とを比較すると、ナノファイバ層を積層することによりＥＳＲが増加しないことが判る。これは、ナノファイバの添加量を多くしても同様である。

以上より、陽極と陰極間にセパレータとナノファイバ層を積層する電解コンデンサにおいて、ナノファイバ層と陽極電極とが接触しないようセパレータの陰極側にナノファイバ層を積層する場合に、ナノファイバ層として０．５ｇ／ｍ^２以上のナノファイバを吹き付けることにより、コンデンサにおいてＥＳＲが低く抑えることができ、電気特性が向上する。

［第３の特性比較（セパレータ「レーヨン紙」の向きによる特性比較）］
第３の特性比較では、陽極と陰極との間に複数のセパレータとナノファイバ層を積層し、このナノファイバ層の積層位置による特性比較を行った。第３の特性比較で使用する実施例８〜１１及び比較例６は、以下の通りである。

（実施例８，９）
実施例８，９に使用するセパレータは、実施例１と同様に、陽極と陰極との間にセパレータとナノファイバ層を積層する。このナノファイバ層は、レーヨン紙（基材面）にＰＶＡナノファイバを０．５ｇ／ｍ^２吹き付けることにより形成したものである。
（実施例１０，１１）
実施例１０，１１に使用するセパレータは、実施例１と同様に、陽極と陰極との間にセパレータとナノファイバ層を積層する。このナノファイバ層は、レーヨン紙（基材面）にＰＶＡナノファイバを２．０ｇ／ｍ^２吹き付けることにより形成したものである。

（比較例６）
比較例６に使用するセパレータは、比較例１と同様に、ブランクセパレータであり、レーヨン紙に対して静電紡糸を行わず、ナノファイバ層を形成しない。

実施例８〜１１としては、図１と同様のコンデンサを作成した。このコンデンサのセパレータ４ｂ，４ｃ及びナノファイバ層を合わせた厚みは８０μｍとなるように調整する。

実施例８，９及び比較例６〜８のセパレータ及びナノファイバ層の積層方法は、表４の通りである。

すなわち、比較例６のコンデンサでは、セパレータ４ｂ及びセパレータ４ｃにブランクセパレータを用いた。
実施例８，１０のコンデンサでは、２枚のセパレータとナノファイバ層を積層した。この際のナノファイバ層は、陰極に隣接するセパレータ（図１中、セパレータ４ｃ）の陰極側に積層した。
実施例９，１１のコンデンサでは、２枚のセパレータとナノファイバ層を積層した。この際のナノファイバ層は、陰極に隣接するセパレータ（図１中、セパレータ４ｃ）の陽極側に積層した。

実施例８〜１１と比較例６のコンデンサを用いて、耐圧試験を実施した。試験方法は、コンデンサに対して、室温にて１０Ｖ／ｍｉｎのスパンにより電圧を印加し、絶縁破壊電圧で耐圧を測定する方法により行った。図６は、耐圧試験における最大値、最小値、平均値を示したグラフである。

図６は、実施例８〜１１及び比較例６の耐圧を測定した結果を示したグラフである。ナノファイバ層を積層しない比較例６では、耐圧の最高値が６９０Ｖ、最低値が６６０Ｖ、平均値が６７５Ｖである。また、セパレータ４ｃの陰極側及び陽極側にナノファイバ層としてＰＶＡナノファイバを０．５ｇ／ｍ^２吹き付けた積層した実施例８と実施例９のうち、ナノファイバ層をセパレータ４ｃ陽極側に積層した実施例９では、耐圧の最高値が７００Ｖ、最低値が６７０Ｖ、平均値が６９０Ｖである。これに対して、ナノファイバ層をセパレータ４ｃの陰極側に積層した実施例８では、耐圧の最高値が７１０Ｖ、最低値が６８０Ｖ、平均値が６９５Ｖである。

実施例８，９及び比較例６からは、陽極と陰極間に絶縁層であるセパレータを複数配置し、陽極に隣接する（最も近い）セパレータ以外の陽極側及び陰極側にナノファイバ層を積層した場合でも、コンデンサの耐電圧が向上することが確認された。また、同じセパレータの陰極側及び陽極側にナノファイバ層を積層する場合には、陰極側にナノファイバ層を積層した場合の方が、陽極側に積層した場合と比較して更にコンデンサの耐電圧が向上することが確認された。また、実施例１０，１１からは、セパレータ４ｃのナノファイバ層としてＰＶＡナノファイバを２．０ｇ／ｍ^２吹き付けた場合でも同様の結果となり、さらに耐圧が上昇することが判る。

以上より、陽極と陰極間にセパレータとナノファイバ層を積層する電解コンデンサにおいて、ナノファイバ層と陽極電極とが接触しないようセパレータの陰極側にナノファイバ層を積層すると共に、陰極に近いセパレータにナノファイバ層を積層することによりコンデンサの耐電圧が向上する。すなわち、コンデンサの耐電圧の向上のためには、陰極に近いセパレータの陰極電極側または陽極電極側にナノファイバ層を設ければ良く、好ましくは陰極電極と隣接するようにナノファイバ層を設けることが好ましい。

［第４の特性比較（セパレータ「ポリエチレンテレフタレート」の向きによる特性比較）］
第４の特性比較は、第３の特性比較とセパレータの基材の種類をレーヨン紙からポリエチレンテレフタレート（以下、ＰＥＴとする）に変更したものである。すなわち、第４の特性比較では第３の特性比較と同様に、陽極と陰極との間に複数のセパレータとナノファイバ層を積層し、このナノファイバ層の積層位置による特性比較を行った。第４の特性比較で使用する実施例１２，１３は、以下の通りである。

（実施例１２，１３）
実施例１２，１３は、実施例１と同様に、陽極と陰極との間にセパレータとナノファイバ層を積層する。このナノファイバ層は、ＰＥＴ（基材面）にＰＶＡナノファイバを１．０ｇ／ｍ^２吹き付けることにより形成したものである。

実施例１２，１３としては、上記セパレータとナノファイバ層を用いて図１と同様のコンデンサを作成した。このコンデンサのセパレータ４ｂ，４ｃ及びナノファイバ層を合わせた厚みは８０μｍとなるように調整する。

実施例１２，１３のセパレータ及びナノファイバ層の積層方法は、表５の通りである。

すなわち、実施例１２のコンデンサでは、２枚のセパレータとナノファイバ層を積層した。この際のナノファイバ層は、陰極に隣接するセパレータ（図１中、セパレータ４ｃ）の陽極側に積層した。
実施例１３のコンデンサでは、２枚のセパレータとナノファイバ層を積層した。この際のナノファイバ層は、陰極に隣接するセパレータ（図１中、セパレータ４ｃ）の陰極側に積層した。
これらのコンデンサに対して、室温にて１０Ｖ／ｍｉｎのスパンにより電圧を印加し、絶縁破壊電圧で耐圧を測定した。

図７は、ＰＶＡナノファイバを１．０ｇ／ｍ^２吹き付けた実施例１２，１３の耐圧を測定した結果を示したグラフである。ナノファイバ層をセパレータ４ｃの陽極側に積層した実施例１２（図中Ａ）では、耐圧の最高値が４９０Ｖ、最低値が４６０Ｖ、平均値が４７０Ｖである。また、セパレータ４ｃのナノファイバ層を陰極側に対向させた実施例１３（図中Ｂ）では、耐圧の最高値が５００Ｖ、最低値が４８０Ｖ、平均値が４９５Ｖである。

図７の実施例１２，１３からは、セパレータの基材をＰＥＴとした場合でも、陽極と陰極間に絶縁層であるセパレータを複数配置し、陰極に近いセパレータにナノファイバ層を設けることでコンデンサの耐電圧が向上することが確認された。また、陰極に近いセパレータにナノファイバ層を設け、ナノファイバ層を陰極と対向するように配置した場合には、ナノファイバ層を陽極と対向するように配置とした場合と比較して更にコンデンサの耐電圧が向上する。

以上より、陽極と陰極間にセパレータとナノファイバ層を積層する電解コンデンサにおいて、ナノファイバ層と陽極電極とが接触しないようセパレータの陰極側にナノファイバ層を積層すると共に、陰極に近いセパレータにナノファイバ層を積層することによりコンデンサの耐電圧が向上する。さらに、陰極に近いセパレータにナノファイバ層を積層する場合において、陽極側よりも陰極側にナノファイバ層を積層することによりコンデンサの耐電圧がさらに向上する。

１ … コンデンサ素子
２ … 陽極電極
２ａ … 電極引き出し部
３ … 陰極電極
３ａ … 電極引き出し部
４，４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄ … セパレータ
５ … ガラス基板
７ … ナノファイバ層
８ … 装置
９ … シリンジ
１０ … 高電圧源
１１ … 導電性コレクタ

Claims (5)

1. 陽極電極と、陰極電極とを備え、
   前記陽極電極と前記陰極電極間にセパレータ及びナノファイバ層を積層した電解コンデンサにおいて、
   前記セパレータは、前記陽極電極と陰極電極との間に配置され、
   前記ナノファイバ層は、前記セパレータの陰極側に積層されたことを特徴とする記載の電解コンデンサ。
2. 陽極電極と、陰極電極とを備え、
   前記陽極電極と前記陰極電極間にブランクセパレータ、及び片側にナノファイバ層を積層したセパレータを配置する電解コンデンサにおいて、
   前記ブランクセパレータ、及び前記片側にナノファイバ層を積層したセパレータが、前記陽極電極と陰極電極との間に配置され、
   前記片側にナノファイバ層を積層したセパレータを、前記セパレータの陰極側に配置したことを特徴とする電解コンデンサ。
3. 前記ナノファイバ層は、ナノファイバをエレクトロスピニング法により吹き付け形成したことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の電解コンデンサ。
4. 前記セパレータの基材が、レーヨン紙またはポリエチレンテレフタレートであることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の電解コンデンサ。
5. 前記ナノファイバ層を形成するナノファイバの量が０．５ｇ／ｍ２以上であることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の電解コンデンサ。