JP6301615B2 - 電解コンデンサ及びその製造方法 - Google Patents
電解コンデンサ及びその製造方法 Download PDFInfo
- Publication number
- JP6301615B2 JP6301615B2 JP2013179421A JP2013179421A JP6301615B2 JP 6301615 B2 JP6301615 B2 JP 6301615B2 JP 2013179421 A JP2013179421 A JP 2013179421A JP 2013179421 A JP2013179421 A JP 2013179421A JP 6301615 B2 JP6301615 B2 JP 6301615B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- capacitor element
- capacitor
- electrolytic
- liquid agent
- electrolytic solution
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 title claims description 151
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims description 12
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims description 93
- 239000008151 electrolyte solution Substances 0.000 claims description 73
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 claims description 71
- 239000007787 solid Substances 0.000 claims description 38
- 239000002798 polar solvent Substances 0.000 claims description 33
- 239000011888 foil Substances 0.000 claims description 30
- 238000005470 impregnation Methods 0.000 claims description 27
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 25
- YEJRWHAVMIAJKC-UHFFFAOYSA-N 4-Butyrolactone Chemical compound O=C1CCCO1 YEJRWHAVMIAJKC-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 20
- -1 organic acid salt Chemical class 0.000 claims description 19
- GETQZCLCWQTVFV-UHFFFAOYSA-N trimethylamine Chemical compound CN(C)C GETQZCLCWQTVFV-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 16
- 238000009835 boiling Methods 0.000 claims description 13
- ZMANZCXQSJIPKH-UHFFFAOYSA-N Triethylamine Chemical compound CCN(CC)CC ZMANZCXQSJIPKH-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 12
- 239000002612 dispersion medium Substances 0.000 claims description 9
- 238000004804 winding Methods 0.000 claims description 9
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 claims description 8
- 229920001940 conductive polymer Polymers 0.000 claims description 6
- 239000000178 monomer Substances 0.000 claims description 6
- BDJRBEYXGGNYIS-UHFFFAOYSA-N nonanedioic acid Chemical compound OC(=O)CCCCCCCC(O)=O BDJRBEYXGGNYIS-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 150000007524 organic acids Chemical class 0.000 claims description 6
- PEDCQBHIVMGVHV-UHFFFAOYSA-N Glycerol Natural products OCC(O)CO PEDCQBHIVMGVHV-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- 235000014113 dietary fatty acids Nutrition 0.000 claims description 5
- 229930195729 fatty acid Natural products 0.000 claims description 5
- 239000000194 fatty acid Substances 0.000 claims description 5
- 235000011187 glycerol Nutrition 0.000 claims description 5
- 230000001590 oxidative effect Effects 0.000 claims description 5
- 239000002245 particle Substances 0.000 claims description 5
- 238000006116 polymerization reaction Methods 0.000 claims description 5
- 239000002904 solvent Substances 0.000 claims description 5
- ZDWGXBPVPXVXMQ-UHFFFAOYSA-N bis(2-ethylhexyl) nonanedioate Chemical compound CCCCC(CC)COC(=O)CCCCCCCC(=O)OCC(CC)CCCC ZDWGXBPVPXVXMQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 17
- 239000003792 electrolyte Substances 0.000 description 11
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 10
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 7
- 229920001609 Poly(3,4-ethylenedioxythiophene) Polymers 0.000 description 6
- 230000032683 aging Effects 0.000 description 6
- 238000012856 packing Methods 0.000 description 5
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 5
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000002202 Polyethylene glycol Substances 0.000 description 4
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 4
- 238000004090 dissolution Methods 0.000 description 4
- 229920001223 polyethylene glycol Polymers 0.000 description 4
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- WOKDXPHSIQRTJF-UHFFFAOYSA-N 3-[3-[3-[3-[3-[3-[3-[3-[3-(2,3-dihydroxypropoxy)-2-hydroxypropoxy]-2-hydroxypropoxy]-2-hydroxypropoxy]-2-hydroxypropoxy]-2-hydroxypropoxy]-2-hydroxypropoxy]-2-hydroxypropoxy]-2-hydroxypropoxy]propane-1,2-diol Chemical compound OCC(O)COCC(O)COCC(O)COCC(O)COCC(O)COCC(O)COCC(O)COCC(O)COCC(O)COCC(O)CO WOKDXPHSIQRTJF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 3
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- JYKSTGLAIMQDRA-UHFFFAOYSA-N tetraglycerol Chemical compound OCC(O)CO.OCC(O)CO.OCC(O)CO.OCC(O)CO JYKSTGLAIMQDRA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- YMMGRPLNZPTZBS-UHFFFAOYSA-N 2,3-dihydrothieno[2,3-b][1,4]dioxine Chemical compound O1CCOC2=C1C=CS2 YMMGRPLNZPTZBS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- LEACJMVNYZDSKR-UHFFFAOYSA-N 2-octyldodecan-1-ol Chemical compound CCCCCCCCCCC(CO)CCCCCCCC LEACJMVNYZDSKR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000007743 anodising Methods 0.000 description 2
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 description 2
- 238000001035 drying Methods 0.000 description 2
- 238000005530 etching Methods 0.000 description 2
- 238000007654 immersion Methods 0.000 description 2
- 238000007689 inspection Methods 0.000 description 2
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 2
- WABPQHHGFIMREM-UHFFFAOYSA-N lead(0) Chemical compound [Pb] WABPQHHGFIMREM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000007774 longterm Effects 0.000 description 2
- NUJOXMJBOLGQSY-UHFFFAOYSA-N manganese dioxide Chemical compound O=[Mn]=O NUJOXMJBOLGQSY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 2
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 2
- 239000007800 oxidant agent Substances 0.000 description 2
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 description 2
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 2
- JOXIMZWYDAKGHI-UHFFFAOYSA-M toluene-4-sulfonate Chemical compound CC1=CC=C(S([O-])(=O)=O)C=C1 JOXIMZWYDAKGHI-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 2
- MOOSBLKACYIZKO-UHFFFAOYSA-N 2-ethyl-1,3-dimethylimidazolidine Chemical compound CCC1N(C)CCN1C MOOSBLKACYIZKO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- 230000006866 deterioration Effects 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 150000005690 diesters Chemical class 0.000 description 1
- 239000002019 doping agent Substances 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 230000001804 emulsifying effect Effects 0.000 description 1
- 238000007710 freezing Methods 0.000 description 1
- 230000008014 freezing Effects 0.000 description 1
- 239000004615 ingredient Substances 0.000 description 1
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 1
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 1
- HCZWNJMKAQGNDP-UHFFFAOYSA-N n,n-dimethylethanamine;phthalic acid Chemical compound CCN(C)C.OC(=O)C1=CC=CC=C1C(O)=O HCZWNJMKAQGNDP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052758 niobium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010955 niobium Substances 0.000 description 1
- GUCVJGMIXFAOAE-UHFFFAOYSA-N niobium atom Chemical compound [Nb] GUCVJGMIXFAOAE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- XNGIFLGASWRNHJ-UHFFFAOYSA-L phthalate(2-) Chemical compound [O-]C(=O)C1=CC=CC=C1C([O-])=O XNGIFLGASWRNHJ-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- PBOROENWALOVKZ-UHFFFAOYSA-N phthalate;1,2,3,4-tetramethylimidazolidin-1-ium Chemical compound CC1C[NH+](C)C(C)N1C.CC1C[NH+](C)C(C)N1C.[O-]C(=O)C1=CC=CC=C1C([O-])=O PBOROENWALOVKZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229920000128 polypyrrole Polymers 0.000 description 1
- 229920000123 polythiophene Polymers 0.000 description 1
- 238000007789 sealing Methods 0.000 description 1
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
- 229910052715 tantalum Inorganic materials 0.000 description 1
- GUVRBAGPIYLISA-UHFFFAOYSA-N tantalum atom Chemical compound [Ta] GUVRBAGPIYLISA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- PCCVSPMFGIFTHU-UHFFFAOYSA-N tetracyanoquinodimethane Chemical compound N#CC(C#N)=C1C=CC(=C(C#N)C#N)C=C1 PCCVSPMFGIFTHU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010936 titanium Substances 0.000 description 1
- 230000005068 transpiration Effects 0.000 description 1
- 150000005691 triesters Chemical class 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Fixed Capacitors And Capacitor Manufacturing Machines (AREA)
Description
本発明は、導電性固体層及び電解液を有する電解コンデンサ及びその製造方法に関する。
従来の電解コンデンサは特許文献１に開示される。この電解コンデンサは誘電体皮膜が形成された陽極箔と対向陰極箔とをセパレータを介して巻回したコンデンサ素子が外装ケース内に収納される。コンデンサ素子は導電性ポリマーから成る導電性固体層を内部に有し、電解液が含浸される。コンデンサ素子を収納した外装ケースはゴム製のパッキンにより封口される。
近年、自動車の電装化の進展に伴い、車両のエンジンルーム内に電子部品が配設されることが多くなっている。車両の運転中にエンジンルーム内の温度は約１５０℃に達する。一方で、停車中のエンジンルーム内は外気温と同程度となるため、冬季にスキー場等に長時間車両を停車するとエンジンルーム内が氷点下数十度まで低下する場合がある。このため、使用温度域の広い電解コンデンサが求められる。
上記従来の電解コンデンサは高沸点の溶媒を含む電解液を用いることにより、高温環境下においてもＥＳＲ（等価直列抵抗）の低い良好な初期特性を得ることができる。また、低温環境下で電解液の電気伝導率が低下しても、導電性固体層を有するためＥＳＲの増加を抑制することができる。
しかしながら、高温環境下で電解コンデンサを継続使用した際に電解液の溶媒が封口部分を介して蒸散する場合がある。これにより、電解コンデンサのＥＳＲが増加し、高温環境下における電解コンデンサの寿命が短くなる問題があった。
本発明は、使用温度域が広く、長寿命の電解コンデンサ及びその製造方法を提供することを目的とする。
上記目的を達成するために本発明の電解コンデンサは、誘電体皮膜が形成された陽極箔と対向陰極箔とをセパレータを介して巻回したコンデンサ素子と、前記コンデンサ素子内に形成される導電性固体層と、前記コンデンサ素子に含浸される電解液とを備えた電解コンデンサにおいて、前記電解液が極性溶媒に有機酸または有機酸塩を溶解して形成され、前記極性溶媒に対して非相溶性で前記極性溶媒よりも沸点の高い液剤を前記コンデンサ素子に含浸したことを特徴としている。
この構成によると、液剤が極性溶媒に対して非相溶性であるため、電解液に液剤が溶解することによる電解液の電気伝導率の低下が防止される。また、高温環境下で高沸点の液剤の蒸散が抑制され、極性溶媒が蒸散した際に液剤がコンデンサ素子内に浸透して電解液の電気伝導率の低下が抑制される。
また本発明は、上記構成の電解コンデンサにおいて、前記電解液と前記液剤との合計重量に対する前記液剤の重量比を５％〜５０％にしたことを特徴としている。
また本発明は、上記構成の電解コンデンサにおいて、前記極性溶媒がγ−ブチロラクトンを主成分とし、前記液剤がグリセリン脂肪酸エステル、アゼライン酸ビス（２−エチルヘキシル）、２−オクチドデカノールのいずれかを主成分とすることを特徴としている。
また本発明は、上記構成の電解コンデンサにおいて、前記有機酸塩がボロジサリチル酸トリエチルアミン、ボロジサリチル酸トリメチルアミン、ボロジグリコール酸トリメチルアミンのいずれかから成ることを特徴としている。
また本発明は、誘電体皮膜が形成された陽極箔と対向陰極箔とをセパレータを介して巻回してコンデンサ素子を形成する素子形成工程と、前記コンデンサ素子内に導電性固体層を形成する導電性固体層形成工程と、前記コンデンサ素子に電解液を含浸する電解液含浸工程とを備えた電解コンデンサの製造方法において、前記電解液が極性溶媒に有機酸または有機酸塩を溶解して形成されるとともに、前記極性溶媒に対して非相溶性で前記極性溶媒よりも沸点の高い液剤を前記コンデンサ素子に含浸させる液剤含浸工程を有することを特徴としている。
また本発明は、上記構成の電子部品の製造方法において、前記液剤含浸工程が、前記コンデンサ素子を収納する外装ケースに前記液剤を充填し、前記液剤に前記コンデンサ素子を浸漬することを特徴としている。
また本発明は、上記構成の電子部品の製造方法において、前記導電性固体層形成工程において、導電性固体の粒子またはその凝集体を分散媒に分散した分散液を前記コンデンサ素子に含浸した後、前記コンデンサ素子を乾燥して前記分散媒を除去することを特徴としている。
また本発明は、上記構成の電子部品の製造方法において、前記導電性固体層形成工程において、前記コンデンサ素子に含浸した重合性モノマーを酸化重合によって導電性ポリマーから成る前記導電性固体層を形成することを特徴としている。
本発明によると、電解液の極性溶媒に対して非相溶性で極性溶媒よりも沸点の高い液剤をコンデンサ素子に含浸したので、電解液に液剤が溶解することによる電解液の電気伝導率の低下が防止される。また、高温環境下で極性溶媒が蒸散した際に液剤がコンデンサ素子内に浸透して電解液の電気伝導率の低下が抑制され、長期使用時のＥＳＲの増加を防止することができる。従って、使用温度域が広く、長寿命の電解コンデンサを得ることができる。
以下に図面を参照して本発明の実施形態を説明する。図１は一実施形態の電解コンデンサを示す側面断面図である。電解コンデンサ１は一面に開口部２ａを有した有底筒状のアルミニウム等から成る外装ケース２内にコンデンサ素子１０が収納される。外装ケース２の開口部２ａはゴム製のパッキン３により封口される。
図２はコンデンサ素子１０の分解斜視図を示している。コンデンサ素子１０は陽極箔１１及び対向陰極箔１２を電解紙等のセパレータ１３を介して巻回して形成される。陽極箔１１または対向陰極箔１２の終端は巻き止めテープ１４によって固定される。陽極箔１１はアルミニウム、タンタル、ニオブ、チタン等の弁作用金属から成り、表面に誘電体皮膜が形成される。対向陰極箔１２はセパレータ１３を介して陽極箔１１に対向し、アルミニウム等により形成される。
陽極箔１１及び対向陰極箔１２にはそれぞれリードタブ２１ａ、２２ａを介してリード線２１、２２が取り付けられている。リード線２１、２２によって陽極及び陰極の端子部が形成される。
コンデンサ素子１０内の陽極箔１１の誘電体皮膜の表面及び対向陰極箔１２の表面には導電性固体層が設けられる。導電性固体層は二酸化マンガン、７，７，８，８−テトラシアノキノジメタン、導電性ポリマー等により形成される。導電性固体層を形成する導電性ポリマーとして、ポリチオフェン、ポリピロールまたはこれらの誘導体等を用いることができる。特に、ポリエチレンジオキシチオフェンは電気伝導率が高いためより望ましい。
コンデンサ素子１０には電解液が含浸される。電解液は極性溶媒に有機酸や有機酸塩を溶解して形成される。電解液の極性溶媒は電解コンデンサ１の使用温度域よりも沸点が高く、融点が低くなっている。例えば、−３０℃〜１５０℃の使用温度域に対して、γ−ブチロラクトンを主成分とする極性溶媒を用いることができる。
電解液に含まれる有機酸塩として、ボロジサリチル酸トリエチルアミン、ボロジサリチル酸トリメチルアミン、ボロジグリコール酸トリメチルアミン、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、またはこれらの混合物等を用いることができる。
また、コンデンサ素子１０には電解液に加え、電解液の極性溶媒に対して非相溶性で極性溶媒よりも沸点の高い液剤が含浸される。このような液剤として、グリセリン脂肪酸エステル、アゼライン酸ビス（２−エチルヘキシル）、２−オクチルドデカノール等を主成分とする液剤を用いることができる。グリセリン脂肪酸エステルとして、テトラグリセロールペンタエステル、デカグリセロールデカエステル、デカグリセロールモノエステル、デカグリセロールトリエステル、ヘキサグリセロールモノエステル、ヘキサグリセロールジエステル、ヘキサグリセロールトリエステル、ヘキサグリセロールペンタエステル、テトラグリセロールモノエステル、テトラグリセロールトリエステル等を用いることができる。
図３は電解コンデンサ１の製造工程を示す工程図である。電解コンデンサ１は素子形成工程、組立工程、洗浄工程、エージング工程及び検査工程を順に行って形成される。また、コンデンサ素子１０を形成する素子形成工程は、陽極化成工程、端子形成工程、巻回工程、素子化成工程、導電性固体層形成工程、電解液含浸工程及び液剤含浸工程が順に行われる。
陽極化成工程では、まず弁作用金属から成る陽極箔１１の表面をエッチング処理により粗面化する。エッチング処理を施した陽極箔１１は化成液中で陽極酸化され、表面に酸化膜から成る誘電体皮膜が形成される。
端子形成工程では陽極箔１１及び対向陰極箔１２の一端にリード線２１、２２のリードタブ２１ａ、２２ａがカシメによって接合される。
巻回工程では陽極箔１１及び対向陰極箔１２がセパレータ１３を介して巻回され、終端が巻き止めテープ１４によって固定される。これにより、コンデンサ素子１０の素体が形成される。
素子化成工程ではコンデンサ素子１０を化成液中に浸漬して陽極酸化する。これにより、巻回工程等で欠損した誘電体皮膜が修復される。
導電性固体層形成工程では、まず導電性固体の粒子やその凝集体を分散媒に分散した分散液にコンデンサ素子１０を浸漬して分散液をコンデンサ素子１０に含浸させる。次に、コンデンサ素子１０を高温で乾燥し、分散媒を除去して導電性固体層を形成する。
分散媒は導電性固体を溶解しないことが望ましく、取り扱い性や導電性固体の分散性等を考慮して水を用いるとより望ましい。例えば、ポリエチレンジオキシチオフェンの粒子を水に分散した分散液にコンデンサ素子１０を減圧下で浸漬して、分散液をコンデンサ素子１０に含浸させることができる。この時、分散媒にドーパント剤を含有してもよい。また、分散媒は例えば、１００℃〜２００℃でコンデンサ素子１０を乾燥させることによって除去することができる。
尚、導電性固体層形成工程において重合性モノマーを酸化重合して導電性固体層を形成してもよい。即ち、コンデンサ素子１０に重合性モノマー（例えば、エチレンジオキシチオフェンのモノマー）を含浸させる。次に、酸化剤（例えば、パラトルエンスルホン酸鉄のエタノール溶液）にコンデンサ素子１０を浸漬して酸化重合を行う。これにより、導電性ポリマー（例えば、ポリエチレンジオキシチオフェン）から成る導電性固体層が形成される。
電解液含浸工程ではコンデンサ素子１０を電解液中に浸漬し、コンデンサ素子１０に電解液を含浸する。電解液は前述したように、γ−ブチロラクトン等の極性溶媒に有機酸または有機酸塩の電解質が溶解される。極性溶媒中の電解質の濃度は特に制限されるものではなく、例えば、５〜５０重量％とすることができる。また、コンデンサ素子１０の浸漬時間はサイズに応じて異なるが、例えば、１秒〜数時間、好ましくは１秒〜５分とすることができる。また、コンデンサ素子１０の浸漬温度は特に制限されないが、例えば、０℃〜８０℃、好ましくは１０℃〜４０℃とすることができる。
液剤含浸工程では、前述の液剤を充填した外装ケース２にコンデンサ素子１０が収納される。これにより、コンデンサ素子１０が液剤に浸漬され、コンデンサ素子１０内に液剤が含浸される。
尚、液剤含浸工程において、所定の容器内の液剤にコンデンサ素子１０を浸漬して液剤を含浸し、液剤内から取り出したコンデンサ素子１０を収納ケース２に収納してもよい。この時、電解液と液剤とを混合し、電解液含浸工程と液剤含浸工程とを同時に行ってもよい。
組立工程では外装ケース２の開口部２ａにパッキン３を装着する。そして、パッキン３に対向した外装ケース２の周面に絞り加工が施されるとともに、開口部２ａの周縁にカーリング加工が施される。これにより、コンデンサ素子１０を収納した外装ケース２が封口される。
洗浄工程では外装ケース２の外面に付着した電解液や液剤による汚れが洗浄される。
エージング工程では、リード線２１、２２間に定格電圧または定格電圧よりも高電圧を印加しながら、例えば、約１２５℃で約１時間のエージング処理を行う。エージング処理によって陽極箔１１の切断面やリード線２１の接続部分等に生じる誘電体皮膜の欠陥が修復される。
検査工程では電解コンデンサ１の外観及び特性が検査される。これにより、電解コンデンサ１が完成する。
上記構成の電解コンデンサ１はコンデンサ素子１０に含浸される液剤が電解液の極性溶媒に対して非相溶性であるため、電解液に液剤が溶解することによる電解液の電気伝導率の低下が防止される。これにより、電解コンデンサ１の初期のＥＳＲの増大を防止し、使用温度域よりも高沸点の極性溶媒を用いて高温環境下のＥＳＲを低くすることができる。また、低温環境下で電解液の電気伝導率が低下しても、導電性固体層を有するためＥＳＲの増加を抑制することができる。従って、使用温度域の広い電解コンデンサ１が得られる。
また、コンデンサ素子１０に含浸される液剤は極性溶媒よりも高い沸点を有するため、高温環境下で蒸散しにくい。このため、高温環境下で電解コンデンサ１を継続使用して極性溶媒が蒸散した際に、コンデンサ素子１０の内部に液剤が浸透する。これにより、電解液の電気伝導率の低下が抑制され、ＥＳＲを低く維持することができる。従って、電解コンデンサ１の長寿命化を図ることができる。
この時、電解液と液剤との合計重量に対する液剤の重量比が５％よりも低いと、電解コンデンサ１の寿命の延長効果が少なくなる。また、該重量比が５０％を超えると電解コンデンサ１の初期のＥＳＲが大きくなる。このため、該重量比を５〜５０％にするとより望ましい。
本実施形態によると、電解液の極性溶媒に対して非相溶性で極性溶媒よりも沸点の高い液剤をコンデンサ素子１０に含浸したので、電解液に液剤が溶解することによる電解液の電気伝導率の低下が防止される。また、高温環境下で極性溶媒が蒸散した際に液剤がコンデンサ素子１０内に浸透して電解液の電気伝導率の低下が抑制され、長期使用時のＥＳＲの増加を防止することができる。従って、使用温度域が広く、長寿命の電解コンデンサ１を得ることができる。
また、電解液と液剤との合計重量に対する液剤の重量比を５〜５０％にしたので、電解コンデンサ１のＥＳＲの増大を防止して確実に長寿命化を図ることができる。
以下に本実施形態の電解コンデンサ１の特性評価を行うために形成した実施例及び比較例について説明する。
表１は以下の実施例１〜９及び比較例１〜３の導電性固体層の形成方法、定格容量、電解液の成分、液剤の成分、電解液と液剤との合計重量に対する液剤の重量比をそれぞれ示している。
実施例１の電解コンデンサ１は完成寸法（外装ケース２に収納した状態での電解コンデンサ１の外形寸法）をφ１０ｍｍ×Ｈ１０．５ｍｍとし、定格３５Ｖ−１５０μＦのコンデンサ素子１０を作成した。
導電性固体層形成工程において、ポリエチレンジオキシチオフェンの粒子を水に分散してドーパント剤を含有する分散液（濃度：１０質量％）にコンデンサ素子１０を２５℃で１分間、８０ｋＰａの減圧下で浸漬した。分散液を含浸したコンデンサ素子１０は分散液から取り出して１２５℃の乾燥炉内で乾燥し、ポリエチレンジオキシチオフェンの導電性固体層を形成した。尚、この工程により形成した導電性固体層を表１において「Ａ」で示している。
電解液含浸工程ではγ−ブチロラクトンにボロジサリチル酸トリエチルアミンを３０％溶解した電解液２００ｍｇをコンデンサ素子１０に含浸した。液剤含浸工程ではテトラグリセロールペンタエステル１００ｍｇを充填した外装ケース２にコンデンサ素子１０を収納した。これにより、外装ケース２内の電解液と液剤との重量和に対する液剤の重量比は約３３％になっている。
エージング工程では電解コンデンサ１に定格電圧の１．１５倍の電圧を印加しながら、約１２５℃で約１時間エージングした。
実施例２の電解コンデンサ１は定格６．３Ｖ−１０００μＦでコンデンサ素子１０を作成した。また、導電性固体層形成工程において、コンデンサ素子１０にエチレンジオキシチオフェンのモノマーを含浸した。その後、コンデンサ素子１０をパラトルエンスルホン酸鉄のエタノール溶液から成る酸化剤に浸漬し、酸化重合によりポリエチレンジオキシチオフェンの導電性固体層を形成した。尚、この工程により形成した導電性固体層を表１において「Ｂ」で示している。その他は実施例１と同一である。
実施例３の電解コンデンサ１は実施例１と同様にコンデンサ素子１０を作成し、電解液及び液剤を実施例１と異なる量にした。具体的には電解液含浸工程で電解液を２８５ｍｇ（電解質濃度３０％）とし、液剤含浸工程で液剤を１５ｍｇとした。これにより、外装ケース２内の電解液と液剤との重量和に対する液剤の重量比は５％になっている。その他は実施例１と同一である。
実施例４の電解コンデンサ１は実施例１と同様にコンデンサ素子１０を作成し、電解液及び液剤を実施例１と異なる量にした。具体的には電解液含浸工程で電解液を１５０ｍｇ（電解質濃度３０％）とし、液剤含浸工程で液剤を１５０ｍｇとした。これにより、外装ケース２内の電解液と液剤との重量和に対する液剤の重量比は５０％になっている。その他は実施例１と同一である。
実施例５の電解コンデンサ１は実施例１と同様にコンデンサ素子１０を作成し、液剤を実施例１と異なる成分にした。具体的には電解液２００ｍｇにデカグリセロールデカエステル１００ｍｇを乳化させた液剤を混合してコンデンサ素子１０を浸漬し、電解液含浸工程と液剤含浸工程とを同時に行った。この時、外装ケース２内の電解液と液剤との重量和に対する液剤の重量比は約３３％になっている。その他は実施例１と同一である。
実施例６の電解コンデンサ１は実施例１と同様にコンデンサ素子１０を作成し、液剤を実施例１と異なる成分にした。具体的には液剤含浸工程で外装ケース２にアゼライン酸ビス（２−エチルヘキシル）１００ｍｇを充填してコンデンサ素子１０を浸漬した。この時、外装ケース２内の電解液と液剤との重量和に対する液剤の重量比は約３３％になっている。その他は実施例１と同一である。
実施例７の電解コンデンサ１は実施例１と同様にコンデンサ素子１０を作成し、液剤を実施例１と異なる成分にした。具体的には液剤含浸工程で外装ケース２に２−オクチルドデカノール１００ｍｇを充填してコンデンサ素子１０を浸漬した。この時、外装ケース２内の電解液と液剤との重量和に対する液剤の重量比は約３３％になっている。その他は実施例１と同一である。
実施例８の電解コンデンサ１は実施例１と同様にコンデンサ素子１０を作成し、電解液の溶質を実施例１と異なる成分にした。具体的には電解液含浸工程でγ−ブチロラクトンにボロジサリチル酸トリメチルアミンを３０％溶解した電解液２００ｍｇをコンデンサ素子１０に含浸した。この時、外装ケース２内の電解液と液剤との重量和に対する液剤の重量比は約３３％になっている。その他は実施例１と同一である。
実施例９の電解コンデンサ１は実施例１と同様にコンデンサ素子１０を作成し、電解液の溶質を実施例１と異なる成分にした。具体的には電解液含浸工程でγ−ブチロラクトンにボロジグリコール酸トリメチルアミンを３０％溶解した電解液２００ｍｇをコンデンサ素子１０に含浸した。この時、外装ケース２内の電解液と液剤との重量和に対する液剤の重量比は約３３％になっている。その他は実施例１と同一である。
＜比較例１＞
比較例１の電解コンデンサ１は液剤含浸工程を省いて実施例１と同様にコンデンサ素子１０を作成した。この時、外装ケース２内の電解液と液剤との重量和に対する液剤の重量比は０％になっている。その他は実施例１と同一である。
比較例１の電解コンデンサ１は液剤含浸工程を省いて実施例１と同様にコンデンサ素子１０を作成した。この時、外装ケース２内の電解液と液剤との重量和に対する液剤の重量比は０％になっている。その他は実施例１と同一である。
＜比較例２＞
比較例２の電解コンデンサ１は液剤含浸工程を省いて実施例２と同様にコンデンサ素子１０を作成した。この時、外装ケース２内の電解液と液剤との重量和に対する液剤の重量比は０％になっている。その他は実施例２と同一である。
比較例２の電解コンデンサ１は液剤含浸工程を省いて実施例２と同様にコンデンサ素子１０を作成した。この時、外装ケース２内の電解液と液剤との重量和に対する液剤の重量比は０％になっている。その他は実施例２と同一である。
＜比較例３＞
比較例３の電解コンデンサ１は比較例１と同様にコンデンサ素子１０を作成し、電解液の溶媒を比較例１と異なる成分にした。具体的には電解液含浸工程でγ−ブチロラクトンとポリエチレングリコール（２００）とを７：３の割合で混合した溶媒を用いた。ポリエチレングリコール（２００）は極性溶媒であるγ−ブチロラクトンに対して相溶性を有する。その他は比較例１と同一である。
比較例３の電解コンデンサ１は比較例１と同様にコンデンサ素子１０を作成し、電解液の溶媒を比較例１と異なる成分にした。具体的には電解液含浸工程でγ−ブチロラクトンとポリエチレングリコール（２００）とを７：３の割合で混合した溶媒を用いた。ポリエチレングリコール（２００）は極性溶媒であるγ−ブチロラクトンに対して相溶性を有する。その他は比較例１と同一である。
上記のようにして作成した実施例１〜７及び比較例１〜３の電解コンデンサ１について、１５０℃の高温環境下で定格電圧を２０００時間印加した高温負荷試験を行った。表２は各実施例及び各比較例の電解コンデンサ１の静電容量（単位：μＦ）、ＥＳＲ（単位：ｍΩ）について高温負荷試験の前後で測定した結果を示している。尚、静電容量の測定周波数は１２０Ｈｚであり、ＥＳＲの測定周波数は１００ｋＨｚである。
表２に示すように、比較例１、２は高温負荷試験後に静電容量及びＥＳＲが著しく悪化している。比較例３はポリエチレングリコール（２００）がγ−ブチロラクトンに溶解するため電解液の電気伝導率が低くなり、初期特性のＥＳＲが液剤の重量比５０％の実施例４よりも悪くなっている。また、比較例３はポリエチレングリコール（２００）が高沸点であるため高温負荷試験後の静電容量及びＥＳＲが比較例１、２に比して悪化を抑制されるが、液剤の重量比５％の実施例３よりも悪くなっている。
これに対して、実施例１〜９は初期特性が良好で高温負荷試験後に静電容量及びＥＳＲの悪化が防止される。従って、各実施例は高温環境下で非常に長寿命であることがわかる。
本発明によると、導電性固体層及び電解液を有する電解コンデンサに利用することができる。
１ 電解コンデンサ
２ 外装ケース
３ パッキン
１０ コンデンサ素子
１１ 陽極箔
１２ 対向陰極箔
１３ セパレータ
１４ 巻き止めテープ
２１、２２ リード線
２１ａ、２２ａ リードタブ
２ 外装ケース
３ パッキン
１０ コンデンサ素子
１１ 陽極箔
１２ 対向陰極箔
１３ セパレータ
１４ 巻き止めテープ
２１、２２ リード線
２１ａ、２２ａ リードタブ
Claims (8)
- 誘電体皮膜が形成された陽極箔と対向陰極箔とをセパレータを介して巻回したコンデンサ素子と、前記コンデンサ素子内に形成される導電性固体層と、前記コンデンサ素子に含浸される電解液とを備えた電解コンデンサにおいて、前記電解液が極性溶媒に有機酸または有機酸塩を溶解して形成され、前記極性溶媒に対して非相溶性で前記極性溶媒よりも沸点の高い液剤を前記コンデンサ素子に含浸し、
前記液剤がグリセリン脂肪酸エステル、アゼライン酸ビス（２−エチルヘキシル）、２−オクチドデカノールのいずれかを主成分とすることを特徴とする電解コンデンサ。 - 前記電解液と前記液剤との合計重量に対する前記液剤の重量比を５％〜５０％にしたことを特徴とする請求項１に記載の電解コンデンサ。
- 前記電解液と前記液剤との合計重量に対する前記液剤の重量比を３３％〜５０％にしたことを特徴とする請求項１に記載の電解コンデンサ。
- 前記極性溶媒がγ−ブチロラクトンを主成分とすることを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれかに記載の電解コンデンサ。
- 前記有機酸塩がボロジサリチル酸トリエチルアミン、ボロジサリチル酸トリメチルアミン、ボロジグリコール酸トリメチルアミンのいずれかから成ることを特徴とする請求項４に記載の電解コンデンサ。
- 誘電体皮膜が形成された陽極箔と対向陰極箔とをセパレータを介して巻回してコンデンサ素子を形成する素子形成工程と、前記コンデンサ素子内に導電性固体層を形成する導電性固体層形成工程と、前記コンデンサ素子に電解液を含浸する電解液含浸工程とを備えた電解コンデンサの製造方法において、前記電解液が極性溶媒に有機酸または有機酸塩を溶解して形成されるとともに、前記極性溶媒に対して非相溶性で前記極性溶媒よりも沸点の高い液剤を前記コンデンサ素子に含浸させる液剤含浸工程を有し、
前記液剤がグリセリン脂肪酸エステル、アゼライン酸ビス（２−エチルヘキシル）、２−オクチドデカノールのいずれかを主成分とすることを特徴とする電解コンデンサの製造方法。 - 前記導電性固体層形成工程において、導電性固体の粒子またはその凝集体を分散媒に分散した分散液を前記コンデンサ素子に含浸した後、前記コンデンサ素子を乾燥して前記分散媒を除去することを特徴とする請求項６に記載の電解コンデンサの製造方法。
- 前記導電性固体層形成工程において、前記コンデンサ素子に含浸した重合性モノマーを酸化重合によって導電性ポリマーから成る前記導電性固体層を形成することを特徴とする請求項６に記載の電解コンデンサの製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2013179421A JP6301615B2 (ja) | 2013-08-30 | 2013-08-30 | 電解コンデンサ及びその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2013179421A JP6301615B2 (ja) | 2013-08-30 | 2013-08-30 | 電解コンデンサ及びその製造方法 |
Related Child Applications (2)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2018036514A Division JP6503103B2 (ja) | 2018-03-01 | 2018-03-01 | 電解コンデンサ及びその製造方法 |
| JP2018036526A Division JP6503104B2 (ja) | 2018-03-01 | 2018-03-01 | 電解コンデンサ及びその製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2015050237A JP2015050237A (ja) | 2015-03-16 |
| JP6301615B2 true JP6301615B2 (ja) | 2018-03-28 |
Family
ID=52700036
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2013179421A Active JP6301615B2 (ja) | 2013-08-30 | 2013-08-30 | 電解コンデンサ及びその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP6301615B2 (ja) |
Families Citing this family (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP6771806B2 (ja) * | 2017-02-01 | 2020-10-21 | 阪本薬品工業株式会社 | 固体電解コンデンサ |
| JP7407371B2 (ja) * | 2019-01-11 | 2024-01-04 | パナソニックＩｐマネジメント株式会社 | 電解コンデンサ |
| WO2021049015A1 (ja) * | 2019-09-13 | 2021-03-18 | サン電子工業株式会社 | コンデンサ |
| EP4113554A4 (en) * | 2020-02-28 | 2024-01-10 | Sun Electronic Industries Corp. | CAPACITOR |
| EP4113555A4 (en) * | 2020-02-28 | 2024-01-10 | Sun Electronic Industries Corp. | CAPACITOR |
Family Cites Families (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH03120808A (ja) * | 1989-10-04 | 1991-05-23 | Nippon Chemicon Corp | 電解コンデンサ用電解液 |
| JPH11283874A (ja) * | 1998-01-28 | 1999-10-15 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 電解コンデンサ |
| JP2002184655A (ja) * | 2000-12-18 | 2002-06-28 | Nippon Chemicon Corp | 偏平型電解コンデンサ |
| JP4836887B2 (ja) * | 2007-07-09 | 2011-12-14 | 三洋電機株式会社 | 電解コンデンサの製造方法及び電解コンデンサ |
| JP2008172277A (ja) * | 2008-03-31 | 2008-07-24 | Nippon Chemicon Corp | 固体電解コンデンサ |
-
2013
- 2013-08-30 JP JP2013179421A patent/JP6301615B2/ja active Active
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2015050237A (ja) | 2015-03-16 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP6511649B2 (ja) | 電解コンデンサの製造方法及び電解コンデンサ | |
| WO2017026378A1 (ja) | 固体電解コンデンサおよび固体電解コンデンサの製造方法 | |
| JP6301615B2 (ja) | 電解コンデンサ及びその製造方法 | |
| WO2015119020A1 (ja) | 固体電解コンデンサ及びその製造方法 | |
| JP6384896B2 (ja) | 固体電解コンデンサおよびその製造方法 | |
| JP5575505B2 (ja) | 固体電解コンデンサの製造方法および固体電解コンデンサ | |
| JP2008010657A (ja) | 電解コンデンサの製造方法および電解コンデンサ | |
| JP6442162B2 (ja) | 電解コンデンサ | |
| JP7557033B2 (ja) | 固体電解コンデンサ及びその製造方法 | |
| WO2015119047A1 (ja) | 固体電解コンデンサ及びその製造方法 | |
| JP2012191127A (ja) | 電解コンデンサの製造方法 | |
| JPWO2020021679A1 (ja) | 電解コンデンサ | |
| JP6497563B2 (ja) | 電解コンデンサの製造方法 | |
| JP2016082053A (ja) | 電解コンデンサ | |
| JP6503104B2 (ja) | 電解コンデンサ及びその製造方法 | |
| JP6503103B2 (ja) | 電解コンデンサ及びその製造方法 | |
| JP7045064B2 (ja) | 電解コンデンサ及びそれを用いた電子機器 | |
| JP7458911B2 (ja) | 固体電解コンデンサ及びその製造方法 | |
| JP7115618B2 (ja) | 固体電解コンデンサおよび固体電解コンデンサの製造方法 | |
| JP6965970B2 (ja) | 固体電解コンデンサおよび固体電解コンデンサの製造方法 | |
| JP6395202B2 (ja) | 固体電解コンデンサおよびその製造方法 | |
| JP6795054B2 (ja) | 固体電解コンデンサ及びその製造方法 | |
| JP2021073720A (ja) | 電解コンデンサ | |
| JP2008042136A (ja) | 固体電解コンデンサの製造方法 | |
| JP2008060185A (ja) | 固体電解コンデンサの製造方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20160603 |
|
| RD03 | Notification of appointment of power of attorney |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7423 Effective date: 20160603 |
|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20170428 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20170509 |
|
| A601 | Written request for extension of time |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A601 Effective date: 20170705 |
|
| A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20170906 |
|
| TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20180206 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20180301 |
|
| R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 6301615 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |