JP6305497B1 - アルミニウム電解コンデンサ用セパレータ及びアルミニウム電解コンデンサ - Google Patents

Abstract

【課題】アルミニウム電解コンデンサ用の、セパレータの保液力を向上させることで、セパレータへの導電性高分子保持量を増加させ、このセパレータを用いたアルミニウム電解コンデンサのＥＳＲをより低減することを目的とする。【解決手段】少なくとも１層の不織布層を有し、一対の電極の間に介在するアルミニウム電解コンデンサ用セパレータであって、前記不織布層は合成繊維を２０質量％以上含有し、かつ、圧縮保液率が１３０％以上であることを特徴とする。そして好ましくは、前記合成繊維が、ナイロン繊維、アラミド繊維、アクリル繊維、ポリエステル繊維から選択される一種以上の繊維であること特徴とする。また好ましくは、前記セパレータは、繊維長０．０５ｍｍ以上、０．２ｍｍ未満の微細繊維の含有割合が０．１〜８．０％の範囲であることを特徴とする。【選択図】 なし

Description

本発明は、アルミニウム電解コンデンサに好適なセパレータおよび該セパレータを用いたアルミニウム電解コンデンサに関するものである。

近年、電子機器や自動車電装機器のデジタル化に伴い、これら機器の高機能化、高性能化が進み、また、これら機器等の小型化も要求されてきており、機器に用いられる電子回路基板等にも小型化が求められている。

導電性高分子を陰極材料に用いたアルミニウム電解コンデンサ（以下、「固体電解コンデンサ」と称す。）は、電解液を陰極材料に用いたアルミニウム電解コンデンサと比べるとＥＳＲ（等価直列抵抗）特性が良好であることから、員数削減による小型化が可能である。

また近年は、陰極材料として、導電性高分子と電解液とを共に使用した、導電性高分子ハイブリッドアルミニウム電解コンデンサ（以下、「ハイブリッド電解コンデンサ」と称す）がコンデンサメーカー各社より提供されており、低ＥＳＲ特性であることと、ショート不良がないことが必須要件である自動車用にも用いられている。

固体電解コンデンサに用いられるセパレータとして、セルロース製セパレータもあるが、通常、セルロース製セパレータは炭化処理を施して使用される。これは、セルロース製セパレータを炭化処理することで、セパレータの酸化剤に対する耐性を向上させると共に、更に、炭化によりセパレータの空隙が増加するため、導電性高分子の重合液の含浸性も向上させることができるからである。

しかしながら、セパレータの炭化処理工程でかかる熱によりセルロース繊維の熱劣化が起こり、この熱劣化によってセパレータの機械的強度が低下してしまう。また、セルロース繊維は酸性条件下で徐々に分解されるため、酸化剤を含有する導電性高分子の重合液や酸性を示す分散液をコンデンサ素子に含浸すると、セパレータの機械的強度の低下が顕著となる。セパレータの機械的強度が低下することによって、コンデンサのショート不良が増加する可能性があった。

このようなセルロース製セパレータの問題点を回避するために、例えば特許文献１乃至３に記載されたように、合成繊維を配合したセパレータが使用されてきている。

特開２００４−１６５５９３号公報 特開２００４−２３５２９３号公報 特開２０１３−１９７２９７号公報

特許文献１には、合繊繊維として半芳香族ポリアミド樹脂を含有させたセパレータが提案されている。このセパレータは、導電性高分子重合液との含浸性が良好であると記載されている。また、それによりこのセパレータを使用することで、ＥＳＲを低減することができると記載されている。

また、特許文献２には、合成繊維として、非フィブリル化有機繊維、融点または熱分解温度が２５０℃以上のフィブリル化高分子を含有し、吸水速度５ｍｍ／ｍｉｎ以上であるセパレータが記載されている。このセパレータを用いることで、固体コンデンサ内の導電性高分子の形成が均一になり、固体電解コンデンサの抵抗を低減させたことが記載されている。

さらに、特許文献３には、合成繊維の配向性の比を２．０以下とするセパレータが記載されており、セパレータの横方向からの導電性高分子の重合液および分散液の吸液度が向上することが記載されている。このセパレータを用いることで、固体電解コンデンサのＥＳＲを低減できると記載されている。

以上の特許文献１乃至３に記載されたセパレータでは、固体電解コンデンサの低ＥＳＲ化には、導電性高分子の形成および保持性が重要であることが記載され、そのパラメータとして、セパレータの吸液度および吸水速度が用いられている。

しかしながら特許文献１乃至３に記載されているような吸水速度や吸液度が高いセパレータを用いたコンデンサにも、近年さらなる低ＥＳＲ化が求められてきている。この理由としては、導電性高分子の重合液や分散液の含浸後に、セパレータから導電性高分子の重合液や分散液が漏出していく可能性が挙げられる。

本願発明者らは、係る課題について鋭意検討した結果、近年求められているコンデンサの低ＥＳＲ化のためには、コンデンサ素子内の導電性高分子の保持量を増加させることが必要であり、このためには、導電性高分子を形成するための重合液または分散液をセパレータが保持する能力が高いことが重要であることが判明した。
そのことから、本発明者らは、固体電解コンデンサ内での導電性高分子の形成および保持性に最も影響してくるパラメータは、セパレータの保液性であるということを見出した。

導電性高分子層は、一対の電極箔にセパレータを介在させ巻回して得た素子に、導電性高分子の重合液を含浸し、その後重合、乾燥させる、あるいは、導電性高分子の分散液を含浸、乾燥させることで形成される。コンデンサ素子内の導電性高分子の保持量は、セパレータが保液できる量に依存し、セパレータの保液できる量がＥＳＲ特性に影響を与えることがわかった。

導電性高分子の保持量を増加させるため、例えばコンデンサの製造工程で含浸時間を長くする、含浸時の真空度を高くする、含浸回数を増やすといった手法が考えられるが、これらの手法を採用した場合、コンデンサの生産性低下や製造コスト増加を招く可能性がある。

本願発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、セパレータの保液力を向上させることで、セパレータへの導電性高分子保持量を増加させ、このセパレータを用いたアルミニウム電解コンデンサのＥＳＲをより低減することを目的とする。

本発明は上記課題を解決することを目的として成されたもので、係る目的を達成する一手段として例えば以下の構成を備える。
即ち、少なくとも１層の不織布層を有し、一対の電極の間に介在するアルミニウム電解コンデンサ用セパレータであって、前記不織布層は合成繊維を２０質量％以上含有し、かつ、圧縮保液率が１３０％以上であることを特徴とするアルミニウム電解コンデンサ用セパレータとする。

そして例えば、前記合成繊維が、ナイロン繊維、アラミド繊維、アクリル繊維、ポリエステル繊維から選択される一種以上の繊維であること特徴とする。
また例えば、前記セパレータは、繊維長０．０５ｍｍ以上、０．２ｍｍ未満の微細繊維の含有割合が０．１〜８．０％の範囲であることを特徴とする。

以上のいずれかに記載のアルミニウム電解コンデンサ用セパレータを用いたことを特徴とするアルミニウム電解コンデンサとする。
そして例えば、前記アルミニウム電解コンデンサは陰極として導電性高分子を用いることを特徴とする。

本発明によれば、セパレータの保液力を向上させることができ、本発明のセパレータを用いたアルミニウム電解コンデンサの低ＥＳＲ化が可能となり、更に、本発明のセパレータを用いたアルミニウム電解コンデンサのショート不良の発生を抑制することができる。

以下、本発明の一実施の形態について詳細に説明する。本発明の実施の形態例では、セパレータの保液力に注目し、一定以上の保液率を確保する構成としている。

電極の間にセパレータを挟んで巻回し、コンデンサ素子を形成すると、セパレータは両電極箔により圧縮された状態となる。含浸性が高いセパレータは場合、含浸時間の短縮等には効果があるが、このような圧縮状態では、導電性高分子の保持量を増加させることができない場合があった。このため、本実施の形態例では、吸液度や吸水度といった含浸性ではなく、このコンデンサ素子を形成した状態を想定して所定の圧縮保液率を確保する構成としている。

即ち、本実施の形態のセパレータは、一対の電極の間に介在するアルミニウム電解コンデンサ用セパレータであって、該セパレータの圧縮保液率は１３０％以上としている。圧縮保液率としては、好ましくは１６０％以上であり、より好ましくは１９０％以上である。セパレータの圧縮保液率に上限は特にないが、実際のコンデンサに適用可能なセパレータの厚さ、密度から判断すると、３００％程度が上限となると考えられる。

本実施の形態例のセパレータでは、圧縮保液率は１３０％以上とすることで、ＥＳＲを低減している。圧縮保液率が１３０％未満の保液力では、ＥＳＲを十分に低減できない場合があるからである。

なお、ここでいう圧縮保液率とは、セパレータをエタノールに浸漬した後に圧縮し、乾燥状態の質量と圧縮後の質量との差から算出した保液率を指し、セパレータをはかる指標として用いている。

具体的には、一定面積のセパレータの乾燥状態の質量を測定し、その後当該セパレータをエタノールに浸漬させて取り出し、セパレータを７ｋＮ／ｍ²で加重した後、質量を測定し、乾燥状態の質量と圧縮後の質量との差から圧縮保液率を算出した。圧縮保液率であれば、保液したセパレータに負荷をかけた後の保液力を調べることが可能となり、素子巻回後のセパレータの保液力を適切にはかる指標とすることができる。なお、セパレータ試験片全面にエタノールを浸漬させるため、浸漬時間は３０秒とした。

本実施の形態で、セパレータの含浸性ではなく保液力に着目した理由は、セパレータの含浸性が良い場合、導電性高分子の重合液や分散液の含浸が良好になり、コンデンサの容量出現率が向上し、ＥＳＲも改善するが、上述のとおり、近年更なる低ＥＳＲ化が求められており、これに応えるためには含浸性の評価だけでなく、保液力が重要であることが判明したからである。素子巻回後のセパレータにかかるよりも強い荷重である、７ｋＮ／ｍ²で加重した後の圧縮保液率が１３０％以上のセパレータであれば、保液力が高いセパレータといえる。
保液力が高くなると、コンデンサ電極箔表面及び電極箔間の隅々まで導電性高分子を形成することができ、ＥＳＲ特性を改善することが可能になる。

本実施の形態によれば、保液力が高いセパレータとすることで、セパレータが導電性高分子の重合液や分散液を十分に保持することができ、導電性高分子の保持量も増加する。
また、セパレータに合成繊維を２０質量％以上含有させることで、セパレータの耐酸性や耐酸化性が向上し、導電性高分子の重合液や分散液によるセパレータの機械的強度の低下を抑制できる。

合成繊維の含有量が２０質量％未満では、即ち、セルロース繊維のような天然繊維の含有量が８０質量％を超過すると、セパレータの耐酸性、耐酸化性が低下し、セパレータの機械的強度が低下することで、コンデンサのショート不良率が増加する可能性がある。

本実施の形態例に用いる合成繊維としては、セパレータの耐酸性、耐酸化性の観点から、ナイロン繊維、アラミド繊維、アクリル繊維、ポリエステル繊維が好ましい。

これらの合成繊維は、一種でも、複数種であってもよい。これらの合成繊維の中でも、導電性高分子の重合液や分散液との親和性の観点から、ナイロン繊維のようなポリアミド繊維がより好ましい。そして、これらの合成繊維はフィブリル化繊維であっても、非フィブリル化繊維であってもよい。

また、延伸度を抑制して製造したポリエステル繊維（以下、「未延伸ポリエステル繊維」と称す）であれば、繊維の交絡点が結着するため、セパレータの機械的強度等の物性向上に寄与する。所望の圧縮保液率を満足できれば未延伸ポリエステル繊維の含有量に特に限定はないが、５０質量％程度までであれば、圧縮保液率が低下しにくい。

本実施の形態例のセパレータは、合成繊維が２０質量％以上含有されていればよく、セパレータを構成する他の材料としては、合成繊維でも合成繊維以外でも制限はない。合成繊維の場合、上記以外の繊維でもよく、合成繊維以外の場合、セルロースのような天然繊維でも用いることができる。

また、ポリビニルアルコール繊維のようなバインダー繊維も、セパレータの成形時や、巻回時などの機械的強度を考慮して、圧縮保液率に影響を与えない範囲で用いることができる。所望の圧縮保液率を満足できればバインダー繊維の含有量に特に限定はないが、１５質量％程度までであれば、圧縮保液率が低下しにくい。

セパレータの微細繊維の含有割合を０．１〜８．０％の範囲とすることで、セパレータの圧縮保液率を向上でき、保液力を高めることができる。詳細は不明であるが、微細繊維の含有割合を０．１〜８．０％とすることで、微細繊維が適度に分散している状態となり、圧縮に対する緩衝材の役割を果たすと考えられる。つまり、セパレータが圧縮に対する抗力を持つこととなり、厚みを維持することが可能となり保液力が低下しないと考えられる。

本実施の形態における微細繊維とは、繊維長０．０５ｍｍ以上、０．２ｍｍ未満の繊維である。微細繊維を得る手段としては、例えば、通常抄紙原料の調製に使用されるものであればいずれでも良く、一般的にはビーター、コニカルリファイナー、ディスクリファイナー、高圧ホモジナイザーなどが用いられる。

繊維長０．０５ｍｍ未満の繊維はシート成形時に流出してしまう。また、０．２ｍｍ以上の繊維では、繊維同士が絡み合うため、セパレータ中で適度な分散状態にならず、緩衝材としての役割を果たさない。

微細繊維の含有割合が０．１％未満では、微細繊維の緩衝材の役割としての効果が低く、加重に耐えられず、セパレータの保液力が低下する場合がある。また、微細繊維の含有割合が８．０％を超過すると、セパレータが過度に緻密になり、繊維同士の間隙が小さくなる。それにより、セパレータの保液力を発現できない場合がある。

本実施の形態のセパレータの厚さおよび密度は、所望のアルミニウム電解コンデンサの特性を満足するものを、特に限定なく採用できる。一般的に、厚さ２０〜７０μｍ、密度０．２０〜０．６０ｇ／ｃｍ³程度の厚さおよび密度のセパレータが使用されているが、この範囲に限定されるものではない。

本発明の実施の形態において、セパレータは抄紙法を用いて形成した湿式不織布を採用した。セパレータの抄紙形式は、圧縮保液率または微細繊維の含有割合を満足することができれば特に限定はなく、長網抄紙や短網抄紙、円網抄紙といった抄紙形式が使用でき、またこれらの抄紙法によって形成された層を複数合わせたものであってもよい。

また、抄紙に際しては、コンデンサ用セパレータに影響を与えない程度の不純物含有量であれば、分散剤や消泡剤、紙力増強剤などの添加剤を加えてもよく、紙層形成後に紙力増強加工、親液加工、カレンダ加工、エンボス加工等の加工を施してもよい。

以上の構成を採用することにより、本実施の形態例のセパレータは、均質な電子伝導経路を形成し、また、導電性高分子の保持量の増加に寄与する。そして、このセパレータを、陰極材料として導電性高分子を用いたアルミニウム電解コンデンサに用いることで、低ＥＳＲであるアルミニウム電解コンデンサを得ることができる。

本実施の形態のアルミニウム電解コンデンサは、セパレータとして上記構成のセパレータを用いて、一対の電極の間にセパレータを介在させ、陰極材料として導電性高分子を使用している。

〔セパレータおよびアルミニウム電解コンデンサの特性の測定方法〕
本実施の形態のセパレータおよびアルミニウム電解コンデンサの各特性の具体的な測定は、以下の条件および方法で行った。
〔ＣＳＦ〕
ＣＳＦは、「ＪＩＳ Ｐ８１２１−２『パルプ−ろ水度試験法−第２部：カナダ標準ろ水度法』（ＩＳＯ５２６７−２『Ｐｕｌｐｓ−Ｄｅｔｅｒｍｉｎａｔｉｏｎ ｏｆ ｄｒａｉｎａｂｉｌｉｔｙ−Ｐａｒｔ２：“Ｃａｎａｄｉａｎ Ｓｔａｎｄａｒｄ”ｆｒｅｅｎｅｓｓ ｍｅｔｈｏｄ』）」に従って測定した。

〔厚さ〕
「ＪＩＳ Ｃ ２３００−２ 『電気用セルロース紙-第２部：試験方法』 ５．１ 厚さ」に規定された、「５．１．１ 測定器および測定方法 a外側マイクロメータを用いる場合」のマイクロメータを用いて、「５．１．３ 紙を折り重ねて厚さを測る場合」の１０枚に折り重ねる方法で、セパレータの厚さを測定した。

〔密度〕
「ＪＩＳ Ｃ ２３００−２ 『電気用セルロース紙-第２部：試験方法』 ７．０Ａ 密度」のＢ法に規定された方法で、絶乾状態のセパレータの密度を測定した。

〔微細繊維の含有割合〕
微細繊維の含有割合は、「ＪＩＳ Ｐ ８２２６−２『パルプ−光学的自動分析法による繊維長測定方法 第２部：非偏光法』（ＩＳＯ１６０６５−２『Ｐｕｌｐｓ−Ｄｅｔｅｒｍｉｎａｔｉｏｎ ｏｆ Ｆｉｂｅｒ ｌｅｎｇｔｈ ｂｙ ａｕｔｏｍａｔｅｄ ｏｐｔｉｃａｌ ａｎａｌｙｓｉｓ−Ｐａｒｔ２：Ｕｎｐｏｌａｒｉｚｅｄ ｌｉｇｈｔ ｍｅｔｈｏｄ』）」に記載された装置、ここではｋａｊａａｎｉＦｉｂｅｒＬａｂ（メッツォオートメーション株式会社製）を用いて０．０５〜７．６ｍｍの範囲で長さ加重平均繊維長分布を測定し、繊維長が０．０５ｍｍ以上、０．２ｍｍ未満の微細繊維の含有割合を算出した。

〔圧縮保液率〕
浸漬前のセパレータの質量を測定する。これを２０℃のエタノール中に３０秒間浸漬させ、セパレータを７ｋＮ／ｍ²で加重した後、質量を測定し、以下の式１により圧縮保液率を算出した。
なお、測定は室温２０℃、相対湿度６５％環境で行った。
式１：圧縮保液率（％）＝〔（Ｗ２−Ｗ１）／Ｗ１〕×１００
Ｗ１：浸漬前の試験片質量（ｇ）
Ｗ２：加重後の試験片質量（ｇ）

〔吸水速度〕
吸水速度の測定は「ＪＩＳ Ｃ ２３００−２ 『電気用セルロース紙−第２部：試験方法』 ２２ 吸水度」のＢ法に規定された方法を用い、１分間に吸い上がる水の高さをもって吸水速度（ｍｍ／分）とした。特許文献２ではセパレータ幅２０ｍｍとしているが、ＪＩＳに記載された幅での測定とした。

〔横方向の吸液度〕
セパレータの含浸性の指標として吸液度を使用した。吸液度が高くなると、セパレータの含浸性が高まったと考えられる。なお、吸液度の測定は「ＪＩＳ Ｃ ２３００−２ 『電気用セルロース紙‐第２部：試験方法』 ２２ 吸水度」のＢ法に規定された方法を用い、水をエタノールに変えて測定した。また、吸液方向はコンデンサの含浸工程を考慮し、セパレータの横方向とした。

〔固体電解コンデンサの製作工程〕
各実施例、比較例、従来例のセパレータを用いて定格電圧６．３Ｖ、直径１０．０ｍｍ×高さ１０.０ｍｍと、定格電圧５０Ｖ、直径１０．０ｍｍ×高さ１５.０ｍｍとの二種類の固体電解コンデンサを作製した。
具体的な作製方法は、以下の通りである。
エッチング処理および酸化皮膜形成処理を行った陽極箔と陰極箔とが接触しないようにセパレータを介在させて巻回し、コンデンサ素子を作製した。作製したコンデンサ素子は、再化成処理後、乾燥した。

定格電圧６．３Ｖの固体電解コンデンサの場合には、コンデンサ素子に導電性高分子重合液を含浸後、加熱・重合させ、溶媒を乾燥させて導電性高分子を形成した。定格電圧５０Ｖの固体電解コンデンサの場合には、コンデンサ素子に導電性高分子分散液を含浸後、加熱・乾燥させて導電性高分子を形成した。
次に、所定のケースにコンデンサ素子を入れ、開口部を封口後、エージングを行い、それぞれの固体電解コンデンサを得た。

〔ハイブリッド電解コンデンサの製作工程〕
各実施例、比較例、従来例のセパレータを用いて定格電圧１６Ｖ、直径１０．０ｍｍ×高さ１２．５ｍｍと、定格電圧８０Ｖ、直径１０．０ｍｍ×高さ１０．５ｍｍとの二種類のハイブリッド電解コンデンサを作製した。

具体的な作製方法は、以下の通りである。
エッチング処理および酸化皮膜形成処理を行った陽極箔と陰極箔とが接触しないようにセパレータを介在させて巻回し、コンデンサ素子を作製した。作製したコンデンサ素子は、再化成処理後、乾燥した。

定格電圧１６Ｖのハイブリッド電解コンデンサの場合には、コンデンサ素子に導電性高分子重合液を含浸後、加熱・重合させ、溶媒を乾燥させて導電性高分子を形成した。定格電圧８０Ｖのハイブリッド電解コンデンサの場合には、コンデンサ素子に導電性高分子分散液を含浸後、加熱・乾燥させて導電性高分子を形成した。

続けて、上記コンデンサ素子に駆動用電解液を含浸させ、所定のケースにコンデンサ素子を入れ、開口部を封口後、エージングを行い、それぞれのハイブリッド電解コンデンサを得た。

〔アルミニウム電解コンデンサの評価方法〕
本実施の形態のアルミニウム電解コンデンサの具体的な性能評価は、以下の条件および方法で行った。
〔ＥＳＲ〕
作製したコンデンサ素子のＥＳＲは、温度２０℃、周波数１００ｋＨｚの条件にてＬＣＲメータを用いて測定した。

〔静電容量〕
静電容量は、「ＪＩＳ Ｃ ５１０１−１ 『電子機器用固定コンデンサー第１部：品目別通則』」に規定された、「４．７ 静電容量」の方法により求めた。
〔ショート不良率〕
ショート不良率は、巻回したコンデンサ素子を用いて、エージング中に生じたショート不良数を計数し、ショート不良となった素子数を、エージングを実施したコンデンサ素子数で除して、百分率をもってショート不良率とした。

〔実施例〕
以下、本発明に係る実施の形態におけるセパレータの具体的な実施例等について説明する。
〔実施例１〕
半芳香族ナイロン繊維２０質量％と、フィブリル化セルロース繊維８０質量％（ＣＳＦ５００ｍｌ）とを混合した。得られた原料を用いて円網抄紙し、実施例１のセパレータを得た。このセパレータは厚さ５０μｍ、密度０．６０ｇ／ｃｍ³であり、圧縮保液率は１６２％、吸水速度２５ｍｍ／分、横方向の吸液度２６ｍｍ／（１０分）、微細繊維の含有割合は０．１％であった。

〔実施例２〕
アクリル繊維２０質量％と、ポリエステル繊維１０質量％と、フィブリル化アラミド繊維７０質量％（ＣＳＦ３０ｍｌ）とを混合した。得られた原料を用いて円網抄紙し、実施例２のセパレータを得た。このセパレータは厚さ４０μｍ、密度０．３０ｇ／ｃｍ³であり、圧縮保液率は２２１％、吸水速度１６ｍｍ／分、横方向の吸液度６ｍｍ／（１０分）、微細繊維の含有割合は７．７％であった。

〔実施例３〕
半芳香族ナイロン繊維７５質量％と、フィブリル化セルロース繊維２０質量％（ＣＳＦ１１０ｍｌ）と、ポリビニルアルコール繊維５質量％とを混合した。得られた原料を用いて円網抄紙し、実施例３のセパレータを得た。このセパレータは厚さ７０μｍ、密度０．２０ｇ／ｃｍ³であり、圧縮保液率は２８９％、吸水速度９ｍｍ／分、横方向の吸液度１２ｍｍ／（１０分）、微細繊維の含有割合は３．６％であった。

〔実施例４〕
アラミド繊維４０質量％と、フィブリル化セルロース繊維４５質量％（ＣＳＦ２１０ｍｌ）と、ポリビニルアルコール繊維１５質量％とを混合した。得られた原料を用いて円網抄紙し、実施例４のセパレータを得た。このセパレータは厚さ２０μｍ、密度０．４０ｇ／ｃｍ³であり、圧縮保液率は１９１％、吸水速度４ｍｍ／分、横方向の吸液度２０ｍｍ／（１０分）、微細繊維の含有割合は０．８％であった。

〔実施例５〕
半芳香族ナイロン繊維３０質量％と、アクリル繊維２０質量％と、未延伸ポリエステル繊維５０質量％を混合した。得られた原料を用いて円網抄紙し、実施例５のセパレータを得た。このセパレータは厚さ３０μｍ、密度０．５０ｇ／ｃｍ³であり、圧縮保液率は１３２％、吸水速度３３ｍｍ／分、横方向の吸液度２４ｍｍ／（１０分）、微細繊維の含有割合は０．０％であった。

〔実施例６〕
アクリル繊維６５質量％と、フィブリル化アクリル繊維３５質量％（ＣＳＦ２０ｍｌ）とを混合した。得られた原料を用いて円網抄紙し、実施例６のセパレータを得た。このセパレータは厚さ５０μｍ、密度０．３０ｇ／ｃｍ³であり、圧縮保液率は１３６％、吸水速度１１ｍｍ／分、横方向の吸液度９ｍｍ／（１０分）、微細繊維の含有割合は８．６％であった。

〔比較例１〕
特許文献１の実施例１に記載の方法と同様の方法で製造したセパレータを作製し、比較例１のセパレータとした。比較例１のセパレータは半芳香族ナイロン繊維を７０質量％、ポリビニルアルコール繊維３０質量％含有し、厚さ４０μｍ、密度０．２７ｇ／ｃｍ³であり、圧縮保液率は１０５％、吸水速度３ｍｍ／分、横方向の吸液度１４ｍｍ／（１０分）、微細繊維の含有割合は０．０％であった。

〔比較例２〕
特許文献３の実施例１に記載の方法と同様の方法でセパレータを作製し、比較例２のセパレータとした。比較例２のセパレータは、ポリエステル繊維を３５質量％、未延伸ポリエステル繊維を６５質量％含有し、厚さ５０μｍ、密度０．４０ｇ／ｃｍ³であり、圧縮保液率は１２４％、吸水速度１４ｍｍ／分、横方向の吸液度１９ｍｍ／（１０分）、微細繊維の含有割合は０．０％であった。

〔比較例３〕
半芳香族ナイロン繊維１５質量％と、フィブリル化セルロース繊維８５質量％（ＣＳＦ４００ｍｌ）とを混合した。得られた原料を用いて円網抄紙し、比較例３のセパレータを得た。このセパレータは厚さ６０μｍ、密度０．４０ｇ／ｃｍ³であり、圧縮保液率は１３９％、吸水速度２８ｍｍ／分、横方向の吸液度２４ｍｍ／（１０分）、微細繊維の含有割合は１．０％であった。

〔比較例４〕
アクリル繊維１５質量％と、ポリエステル繊維２５質量％と、フィブリル化アラミド繊維６０質量％（ＣＳＦ２００ｍｌ）とを混合した。得られた原料を用いて円網抄紙し、比較例４のセパレータを得た。このセパレータは厚さ５０μｍ、密度０．３０ｇ／ｃｍ³であり、圧縮保液率は１０４％、吸水速度１２ｍｍ／分、横方向の吸液度１６ｍｍ／（１０分）、微細繊維の含有割合は４．３％であった。

〔従来例〕
特許文献２の実施例１に記載の方法と同様にセパレータを作製し、従来例のセパレータとした。従来例のセパレータはフィブリル化アラミド繊維を３０質量％（ＣＳＦ１２ｍｌ）、ポリエステル繊維を４５質量％、未延伸ポリエステル繊維を２５質量％含有し、厚さ４５μｍ、密度０．３５ｇ／ｃｍ³であり、圧縮保液率は８８％、吸水速度１０ｍｍ／分、横方向の吸液度６ｍｍ／（１０分）、微細繊維の含有割合は１６．２％であった。

本実施の形態の各実施例、各比較例、従来例のセパレータ単体の評価結果を表１に示す。また、表１には吸水速度と横方向の吸液度についても含まれる。

各実施例、各比較例、従来例のセパレータを用いて作製したアルミニウム電解コンデンサの性能評価結果を表２に示す。
表２に示すように、固体電解コンデンサとして低電圧用の定格電圧６．３Ｖのものと、高電圧用の定格電圧５０Ｖのものと作製した。また、ハイブリッド電解コンデンサとして低電圧用の定格電圧１６Ｖのものと、高電圧用の定格電圧８０Ｖのものと作製した。

〔実施例１のセパレータを用いた固体電解コンデンサ〕
実施例１のセパレータを用いた定格電圧６．３Ｖの固体電解コンデンサのＥＳＲは１６ｍΩ、静電容量２６９μＦ、ショート不良率０％であった。定格電圧５０Ｖの固体電解コンデンサのＥＳＲは１８ｍΩ、静電容量４０μＦ、ショート不良率０％であった。

〔実施例１のセパレータを用いたハイブリッド電解コンデンサ〕
実施例１のセパレータを用いた定格電圧１６Ｖのハイブリッド電解コンデンサのＥＳＲは１９ｍΩ、静電容量１２９μＦ、ショート不良率０％であった。定格電圧８０Ｖのハイブリッド電解コンデンサのＥＳＲは２３ｍΩ、静電容量５０μＦ、ショート不良率０％であった。

〔実施例２のセパレータを用いた固体電解コンデンサ〕
実施例２のセパレータを用いた定格電圧６．３Ｖの固体電解コンデンサのＥＳＲは１０ｍΩ、静電容量２６０μＦ、ショート不良率０％であった。定格電圧５０Ｖの固体電解コンデンサのＥＳＲは１２ｍΩ、静電容量３８μＦ、ショート不良率０％であった。

〔実施例２のセパレータを用いたハイブリッド電解コンデンサ〕
実施例２のセパレータを用いた定格電圧１６Ｖのハイブリッド電解コンデンサのＥＳＲは１４ｍΩ、静電容量１２５μＦ、ショート不良率０％であった。定格電圧８０Ｖのハイブリッド電解コンデンサのＥＳＲは１７ｍΩ、静電容量４８μＦ、ショート不良率０％であった。

〔実施例３のセパレータを用いた固体電解コンデンサ〕
実施例３のセパレータを用いた定格電圧６．３Ｖの固体電解コンデンサのＥＳＲは８ｍΩ、静電容量２６３μＦ、ショート不良率０％であった。定格電圧５０Ｖの固体電解コンデンサのＥＳＲは９ｍΩ、静電容量３９μＦ、ショート不良率０％であった。

〔実施例３のセパレータを用いたハイブリッド電解コンデンサ〕
実施例３のセパレータを用いた定格電圧１６Ｖのハイブリッド電解コンデンサのＥＳＲは１０ｍΩ、静電容量１２６μＦ、ショート不良率０％であった。定格電圧８０Ｖのハイブリッド電解コンデンサのＥＳＲは１３ｍΩ、静電容量４９μＦ、ショート不良率０％であった。

〔実施例４のセパレータを用いた固体電解コンデンサ〕
実施例４のセパレータを用いた定格電圧６．３Ｖの個固体電解コンデンサのＥＳＲは１３ｍΩ、静電容量２６７μＦ、ショート不良率０％であった。定格電圧５０Ｖの固体電解コンデンサのＥＳＲは１４ｍΩ、静電容量３９μＦ、ショート不良率０％であった。

〔実施例４のセパレータを用いたハイブリッド電解コンデンサ〕
実施例４のセパレータを用いた定格電圧１６Ｖのハイブリッド電解コンデンサのＥＳＲは１６ｍΩ、静電容量１２８μＦ、ショート不良率０％であった。定格電圧８０Ｖのハイブリッド電解コンデンサのＥＳＲは１９ｍΩ、静電容量４９μＦ、ショート不良率０％であった。

〔実施例５のセパレータを用いた固体電解コンデンサ〕
実施例５のセパレータを用いた定格電圧６．３Ｖの固体電解コンデンサのＥＳＲは１９ｍΩ、静電容量２６９μＦ、ショート不良率０％であった。定格電圧５０Ｖの固体電解コンデンサのＥＳＲは２２ｍΩ、静電容量４０μＦ、ショート不良率０％であった。

〔実施例５のセパレータを用いたハイブリッド電解コンデンサ〕
実施例５のセパレータを用いた定格電圧１６Ｖのハイブリッド電解コンデンサのＥＳＲは２４ｍΩ、静電容量１３０μＦ、ショート不良率０％であった。定格電圧８０Ｖのハイブリッド電解コンデンサのＥＳＲは２８ｍΩ、静電容量５０μＦ、ショート不良率０％であった。

〔実施例６のセパレータを用いた固体電解コンデンサ〕
実施例６のセパレータを用いた定格電圧６．３Ｖの固体電解コンデンサのＥＳＲは１８ｍΩ、静電容量２６３μＦ、ショート不良率０％であった。定格電圧５０Ｖの固体電解コンデンサのＥＳＲは２１ｍΩ、静電容量３９μＦ、ショート不良率０％であった。

〔実施例６のセパレータを用いたハイブリッド電解コンデンサ〕
実施例６のセパレータを用いた定格電圧１６Ｖのハイブリッド電解コンデンサのＥＳＲは２３ｍΩ、静電容量１２６μＦ、ショート不良率０％であった。定格電圧８０Ｖのハイブリッド電解コンデンサのＥＳＲは２７ｍΩ、静電容量４８μＦ、ショート不良率０％であった。

〔比較例１のセパレータを用いた固体電解コンデンサ〕
比較例１のセパレータを用いた定格電圧６．３Ｖの固体電解コンデンサのＥＳＲは２６ｍΩ、静電容量２６４μＦ、ショート不良率０％であった。定格電圧５０Ｖの固体電解コンデンサのＥＳＲは３１ｍΩ、静電容量３９μＦ、ショート不良率０％であった。

〔比較例１のセパレータを用いたハイブリッド電解コンデンサ〕
比較例１のセパレータを用いた定格電圧１６Ｖのハイブレリッド電解コンデンサのＥＳＲは３１ｍΩ、静電容量１２７μＦ、ショート不良率０％であった。定格電圧８０Ｖのハイブリッド電解コンデンサのＥＳＲは３８ｍΩ、静電容量４９μＦ、ショート不良率０％であった。

〔比較例２のセパレータを用いた固体電解コンデンサ〕
比較例２のセパレータを用いた定格電圧６．３Ｖの固体電解コンデンサのＥＳＲは２４ｍΩ、静電容量２６９μＦ、ショート不良率０％であった。定格電圧５０Ｖの固体電解コンデンサのＥＳＲは２８ｍΩ、静電容量４０μＦ、ショート不良率０％であった。

〔比較例２のセパレータを用いたハイブリッド電解コンデンサ〕
比較例２のセパレータを用いた定格電圧１６Ｖのハイブリッド電解コンデンサのＥＳＲは３０ｍΩ、静電容量１２９μＦ、ショート不良率０％であった。定格電圧８０Ｖのハイブリッド電解コンデンサのＥＳＲは３５ｍΩ、静電容量５０μＦ、ショート不良率０％であった。

〔比較例３のセパレータを用いた固体電解コンデンサ〕
比較例３のセパレータを用いた定格電圧６．３Ｖの固体電解コンデンサのＥＳＲは１７ｍΩ、静電容量２６９μＦ、ショート不良率０．８％であった。定格電圧５０Ｖの固体電解コンデンサのＥＳＲは２０ｍΩ、静電容量３９μＦ、ショート不良率０．７％であった。

〔比較例３のセパレータを用いたハイブリッド電解コンデンサ〕
比較例３のセパレータを用いた定格電圧１６Ｖのハイブリッド電解コンデンサのＥＳＲは２１ｍΩ、静電容量１２９μＦ、ショート不良率０．８％であった。定格電圧８０Ｖのハイブリッド電解コンデンサのＥＳＲは２５ｍΩ、静電容量５０μＦ、ショート不良率０．７％であった。

〔比較例４のセパレータを用いた固体電解コンデンサ〕
比較例４のセパレータを用いた定格電圧６．３Ｖの固体電解コンデンサのＥＳＲは２７ｍΩ、静電容量２６６μＦ、ショート不良率０％であった。定格電圧５０Ｖの固体電解コンデンサのＥＳＲは３２ｍΩ、静電容量３９μＦ、ショート不良率０％であった。

〔比較例４のセパレータを用いたハイブリッド電解コンデンサ〕
比較例４のセパレータを用いた定格電圧１６Ｖのハイブリッド電解コンデンサのＥＳＲは３２ｍΩ、静電容量１２８μＦ、ショート不良率０％であった。定格電圧８０Ｖのハイブリッド電解コンデンサのＥＳＲは３９ｍΩ、静電容量４９μＦ、ショート不良率０％であった。

〔従来例のセパレータを用いた固体電解コンデンサ〕
従来例のセパレータを用いた定格電圧６．３Ｖの固体電解コンデンサのＥＳＲは３４ｍΩ、静電容量２５０μＦ、ショート不良率０％であった。定格電圧５０Ｖの固体電解コンデンサのＥＳＲは３８ｍΩ、静電容量３７μＦ、ショート不良率０％であった。

〔従来例のセパレータを用いたハイブリッド電解コンデンサ〕
従来例のセパレータを用いた定格電圧１６Ｖのハイブリッド電解コンデンサのＥＳＲは３５ｍΩ、静電容量１２０μＦ、ショート不良率０％であった。定格電圧８０Ｖのハイブリッド電解コンデンサのＥＳＲは４２ｍΩ、静電容量４６μＦ、ショート不良率０％であった。

以上から明らかなように、実施例１乃至４のセパレータを用いた定格電圧６．３Ｖの固体電解コンデンサは、ＥＳＲが８〜１６ｍΩと低く、静電容量は２６０〜２６９μＦであり、ショート不良も発生していない。同セパレータを用いた定格電圧５０Ｖの固体電解コンデンサもＥＳＲが９〜１８ｍΩと低く、静電容量は３８〜４０μＦであり、ショート不良も発生していない。

また、実施例１乃至４のセパレータを用いた定格電圧１６Ｖのハイブリッド電解コンデンサの評価でも、ＥＳＲは１０〜１９ｍΩと低く、静電容量は１２５〜１２９μＦであり、ショート不良も発生していない。同セパレータを用いた定格電圧８０Ｖのハイブリッド電解コンデンサもＥＳＲは１３〜２３ｍΩと低く、静電容量は４８〜５０μＦであり、ショート不良も発生していない。

実施例１乃至４のセパレータの圧縮保液率は１６２〜２８９％であった。
このことから、本実施の形態のセパレータは保液力に優れており、コンデンサ素子内の導電性高分子の保持量を十分に保持することが可能となり、固体電解コンデンサおよびハイブリッド電解コンデンサにおいて、低ＥＳＲ化に寄与することがわかる。

実施例５のセパレータは、圧縮保液率が１３２％のセパレータである。このセパレータを用いた固体電解コンデンサ、及びハイブリッド電解コンデンサは、実施例１乃至４と比べ、静電容量に差はないが、ＥＳＲが若干悪くなっている。これは、微細繊維の含有割合が０．０％であり、圧力に対する緩衝材としての効果がないためと考えられる。それにより、セパレータの保液力が低下し、コンデンサ素子内の導電性高分子の保持量が不足したことで、コンデンサのＥＳＲに若干の影響を与えたと考えられる。実施例１乃至４と実施例５との比較から、セパレータにおける微細繊維の含有割合が０．１％以上であれば、コンデンサのＥＳＲを更に低減できることがわかる。

実施例６のセパレータは、圧縮保液率が１３６％のセパレータである。このセパレータを用いた固体電解コンデンサ、及びハイブリッド電解コンデンサは、実施例１乃至４と比べ、静電容量に差はないが、ＥＳＲが若干悪くなっている。これは、微細繊維の含有割合が８．６％と、実施例１乃至４に比べ高く、それによりセパレータの緻密性が過度に高まり、繊維同士の間隙が小さくなっているためと考えられる。そのため、セパレータの保液力が低下したことで、コンデンサ素子内の導電性高分子保持量が不足し、コンデンサのＥＳＲに若干の影響を与えたと考えられる。実施例１乃至４と実施例６との比較から、セパレータにおける微細繊維の含有割合が８．０％以下であれば、コンデンサのＥＳＲを更に低減できることがわかる。

比較例１のセパレータは、特許文献１の実施例１に記載のセパレータと同様であるが、圧縮保液率が１０５％となっている。このため、各実施例のセパレータを用いたコンデンサの評価に比べ、静電容量に差はないが、ＥＳＲが高くなっている。これは、ポリビニルアルコール繊維が３０質量％含有されているため、ポリビニルアルコール繊維が繊維同士の間隙、即ち、導電性高分子の保持される部分を予め占有したことにより、セパレータの保液力が低くなったことが原因と考えられる。このことから、ポリビニルアルコール繊維のようなバインダー繊維の含有量が圧縮保液率の低下に関係しており、コンデンサ素子内の導電性高分子の保持量に影響してくることがわかった。そのため、ポリビニルアルコール繊維のようなバインダー繊維の含有量は、実施例４のように、１５質量％以下であれば、圧縮保液率に悪影響を与えないことがわかる。

比較例２のセパレータは、特許文献３の実施例１に記載のセパレータと同様であるが、微細繊維の含有割合が０．０％、圧縮保液率が１２４％となっている。各実施例のセパレータを用いたコンデンサの評価に比べ、静電容量に差はないが、ＥＳＲが高くなっている。これは、未延伸ポリエステル繊維が６５質量％と多く、繊維同士の結着により、繊維同士の間隙、即ち、導電性高分子の保持される部分を予め占有したことが原因と考えられる。このことから、未延伸ポリエステル繊維の含有率が５０質量％以下であれば、圧縮保液率に悪影響を与えないことが分かる。

比較例３のセパレータは、厚さ、密度、圧縮保液率は実施例と同レベルであるが、合成繊維の含有率が１５質量％と、各実施例より少ない。
この比較例のセパレータを用いた定格電圧６．３Ｖの固体電解コンデンサは、エージング時のショート不良率が０．８％と、各実施例より高くなっている。また、定格電圧５０Ｖの固体電解コンデンサでも、エージング時のショート不良率が０．７％と、各実施例より高い。そして、定格電圧１６Ｖのハイブリッド電解コンデンサでも、エージング時のショート不良率が０．８％と各実施例より高く、定格電圧８０Ｖのハイブリッド電解コンデンサでも、エージング時のショート不良率が０．７％と各実施例より高い。これは、比較例のセパレータは合成繊維がセパレータ全体で１５質量％しか含有しておらず、導電性高分子の重合液や分散液によりセパレータの機械的強度が低下したことが原因と考えられる。このことから、コンデンサのショート不良率低減のためには、合成繊維の含有率は１５質量％では不足しており、２０質量％以上必要であるとわかる。

比較例４のセパレータは、厚さ、密度、微細繊維の含有割合は実施例と同レベルであるが、圧縮保液率は１０４％となっている。この圧縮保液率に対して、各コンデンサのＥＳＲは全て高くなっている。各実施例、各参考例でも、圧縮保液率が１３０％未満では、コンデンサのＥＳＲは低減出来ていない。
比較例１、２及び４と、各実施例との比較から、ＥＳＲを低減するには、セパレータの圧縮保液率を１３０％以上にすることが必要であるとわかる。

従来例のセパレータは、特許文献２の実施例１に記載のセパレータと同様であるが、微細繊維の含有割合が１６．２％と非常に高く、圧縮保液率が８８％と低い。このため、各コンデンサの評価でも、静電容量が若干低く、ＥＳＲが高くなっている。これは、従来例のセパレータは、微細繊維の含有割合が非常に高く、セパレータの緻密性が過度に高く、繊維同士の間隙が小さくなっているためと考えられる。そのため、導電性高分子の重合液や分散液の保液力が低くなったと考えられる。

各実施例、各参考例、従来例のうち、最も吸水速度が高いのは実施例５であるが、固体電解コンデンサ及びハイブリッド電解コンデンサの各定格電圧のＥＳＲが最も低いのは実施例３である。

同様に、各実施例、各参考例、従来例のうち、最も横方向の吸液度が高いのは実施例１であるが、固体電解コンデンサ及びハイブリッド電解コンデンサの各定格電圧のＥＳＲが最も低いのは実施例３である。

最も圧縮保液率が高くなっているのが実施例３であり、このことからコンデンサのＥＳＲ低減に最も大きな影響を与えるのは、セパレータの吸水速度および吸液度よりも保液性であることがわかる。

さらに、圧縮保液率とすることで、負荷をかけた環境下でのセパレータの保液力をはかることが可能であり、コンデンサの特性を見る指標として用いることができることがわかる。

以上記載したように、本実施の形態のセパレータは、保液力を向上させたセパレータであり、該セパレータをコンデンサに用いることで、ＥＳＲを低減することができ、更に、ショート不良の抑制にも寄与することができる。更に、コンデンサの生産性向上や製造コストの低減にも寄与できる可能性がある。

Claims (3)

1. 少なくとも１層の不織布層を有し、一対の電極の間に介在する固体電解コンデンサ、又はハイブリッド電解コンデンサ用セパレータであって、
   前記不織布層は合成繊維を２０質量％以上含有し、かつ、圧縮保液率が１３０％以上であり、更に、繊維長０．０５ｍｍ以上、０．２ｍｍ未満の微細繊維の含有割合が０．１〜８．０％の範囲であることを特徴とする固体電解コンデンサ、又はハイブリッド電解コンデンサ用セパレータ。
2. 前記合成繊維が、ナイロン繊維、アラミド繊維、アクリル繊維、ポリエステル繊維から選択される一種以上の繊維であることを特徴とする請求項１記載の固体電解コンデンサ、又はハイブリッド電解コンデンサ用セパレータ。
3. 請求項１又は請求項２記載の固体電解コンデンサ、又はハイブリッド電解コンデンサ用セパレータを用いたことを特徴とする、固体電解コンデンサ、又はハイブリッド電解コンデンサ。