JP6411689B1 - 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及び固体電解コンデンサ又はハイブリッド電解コンデンサ。 - Google Patents

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及び固体電解コンデンサ又はハイブリッド電解コンデンサ。 Download PDF

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Abstract

【課題】
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用いることで、初期ＥＳＲおよびショート不良率の低減、並びに、苛酷な環境下において長期間の使用に耐え得る信頼性を向上させることが出来るセパレータ及び該セパレータを用いた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を提供することを目的とする。
【解決手段】
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、該セパレータは空隙率が６５〜８５％、平均孔径が０．５〜２５．０μｍ、クラークこわさが１〜１０ｃｍ3／１００であることを特徴とする。
前記セパレータは上記構成の不織布であり、ポリアミド繊維を含有することを特徴とする。
更に、前記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。
更に、前記アルミニウム電解コンデンサは、陰極材料に導電性高分子を用いたことを特徴とする。
【選択図】 なし

Description

本発明は、アルミニウム電解コンデンサ用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。
近年、電子機器の小型化、高性能化が進んでおり、これら電子機器に用いられる回路基板等に搭載される部品も一層の小型化、高性能化が求められている。
回路基板に搭載される部品の一つにアルミニウム電解コンデンサがあるが、アルミニウム電解コンデンサの中でも、陰極材料に導電性高分子を用いたアルミニウム固体電解コンデンサ（以下、固体電解コンデンサ）は、陰極材料に電解液を用いる通常のアルミニウム非固体電解コンデンサ（以下、「非固体電解コンデンサ」と称す。）と比べ、周波数特性に優れ、等価直列抵抗（以下、「ＥＳＲ」と称す。）が小さく、高周波特性が要求されるＣＰＵ周辺にも使用されている。
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用い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市場に供給されてきており、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電装機器用途にも用いられてきている。
上述したように、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は、ＰＣや家庭用ゲーム機をはじめ、高耐熱性が要求される自動車用電装部品等にも適用範囲が広がっている。
固体電解コンデンサは、電極箔とセパレータとを重ね合わせて巻回して素子巻を形成した後、電極箔のアルミニウム酸化皮膜の欠損部分の修復、および電極箔の切断面やタブ等の未化成部分の化成をおこない、導電性高分子層を形成した後、ケースに挿入、封口して作製している。ハイブリッド電解コンデンサにおいては、導電性高分子層を形成した後に、更に電解液を含浸し、ケースに挿入、封口して作製している。
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用いられるセパレータは、セルロース系繊維を用いたもの、合成樹脂繊維を用いたもの、セルロース系繊維と合成樹脂繊維とを混合し、用いたもの等が提案されている。
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の導電性高分子層は、導電性高分子の重合液（導電性高分子のモノマー溶液と酸化剤溶液）をセパレータに含浸させた後に重合して形成する場合と、導電性高分子微粒子の水分散液をセパレータに含浸させた後に、水を乾燥させて形成する場合とがある。
固体電解コンデンサは、陰極材料に固体である導電性高分子を用いているため、高温条件下であっても、非固体電解コンデンサのように電解液の蒸散による特性劣化がない。また、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の伝導機構は電子伝導であり、イオン伝導である非固体アルミニウム電解コンデンサと比べ、応答性が良いため、周波数特性が良好であり、ＥＳＲも小さい。このため、電流を受けた際のコンデンサの発熱も抑えられる。これらの特徴から、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は、回路基板に搭載されるコンデンサとして、低抵抗化、耐熱性向上等の観点からメリットが大きい。
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のセパレータとしてセルロース系繊維のみからなるセパレータを用いた場合、導電性高分子の重合液を用いると、セルロースが重合液の酸化剤と反応し、酸化剤を消費することで、導電性高分子の重合を阻害する。一方、導電性高分子の水分散液を用いた固体電解コンデンサでは、水分散液の粘度が非常に高いため、セパレータへの水分散液の含浸性が悪い。
このような酸化剤との反応を防止し、また、水分散液の含浸性を向上させるため、セルロース系セパレータは、素子巻を形成後、高温で加熱することにより、セパレータを炭化し、その後に導電性高分子層を形成している。炭化されたセルロース系セパレータは、耐酸化性が高まり重合液の酸化剤との反応性が低下し、また、セパレータを構成するセルロース繊維が炭化により細り、セパレータの空隙が増加するため、水分散液の含浸性も向上する。
しかしながら、炭化処理を行うことにより製造工数が増加し、また工程も複雑になる。加えて、炭化処理によりセルロースが熱分解するため、セパレータの物理的強度も低下する。
このようなセルロース系セパレータの課題を解決するため、非炭化で使用可能なセパレータとして、合成樹脂繊維を用いたもの、セルロース系繊維と合成樹脂繊維とを混合し用いたもの等が提案されている。
合成樹脂繊維を用いたセパレータは、非炭化であっても、導電性高分子の重合を阻害せず、導電性高分子との親和性を考慮した材料を選定することで、水分散液の含浸性も向上する。更に、導電性高分子との化学的安定性を考慮した材料を選定することで、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とした際の性能安定化も図ることができる。
更に、上述したように、近年では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の車載用途での使用も増加している。自動車に用いられる部品は、高温環境下で外部からの振動や衝撃が加えられる場合があり、そこで用いられるコンデンサには過酷な環境下においても長期間に渡って耐え得るような高い信頼性が要求される。そのため、車載用コンデンサに用いられるセパレータは、より高い電気特性に加えて、より高い耐熱性および耐振動性が求められる。
これまでに、融点、軟化温度、耐酸化性の高い合成樹脂繊維を用いた固体電解コンデンサ用セパレータとして、ポリエステル系繊維を用いたセパレータ（特許文献１）、アクリル系繊維を用いたセパレータ（特許文献２）、ポリアミド系繊維を用いたセパレータ（特許文献３および４）等が提案されており、固体電解コンデンサの高耐熱化に寄与している。
特開２００９−９９６５２ 特開２００６−３４４７４２ 特開２００４−１６５５９３ 特開２００２−２５２１４７
特許文献１では、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）からなるセパレータを用いた固体電解コンデンサが提案されている。このセパレータを用いることで、更なる高容量化、低ＥＳＲ化、高耐電圧化を図ると共に、低コスト化をも実現することが可能とされている。しかしながら、特許文献１のような合成短繊維のみからなるセパレータを用いた固体電解コンデンサにおいては、緻密性が不足し、近年求められる要求に対して、ショート不良率の低減を満足できないといった課題があった。
特許文献２では、フィブリル化アクリル繊維を含有させたセパレータを用いた電解コンデンサが提案されている。このセパレータを用いることで、ショート不良率を改善するとともに、高温下で高耐電圧化が可能になり、同一サイズでも容量をアップしてＥＳＲを改善した電解コンデンサを提供する技術が開示されている。しかしながら、特許文献２のようなフィブリル化繊維を含有させたセパレータを用いた固体電解コンデンサにおいては、セパレータの緻密性が高くなり過ぎ、近年求められる要求に対して、初期ＥＳＲの低減を満足できないといった課題があった。
特許文献３では、半芳香族ポリアミド樹脂からなる繊維を含有させたセパレータを用いた固体電解コンデンサが提案されている。このセパレータを用いることで、電解質の保持性、ハンダリフロー後の高周波域でのＥＳＲ特性を満足させることができる固体電解コンデンサを提供する技術が開示されている。しかしながら、特許文献３のような含浸性の良いセパレータを用いた固体電解コンデンサにおいても、さらなる初期ＥＳＲの低減とショート不良率の低減が求められており、セパレータにはさらなる含浸性の向上と緻密性の向上の両立が求められている。
特許文献４では、アラミド繊維を主成分とするセパレータを用いた電解コンデンサが提案されている。このセパレータを用いることで、巻回型のコンデンサ素子に電解質を含浸する前に約１５０℃〜約３００℃の熱処理を施しても、コンデンサ素子のセパレータが低密度化せず、コンデンサ素子の巻きズレが抑制されると共に、陽極リード線と陰極リード線との間隔変動が抑制される電解コンデンサを提供する技術が開示されている。しかしながら、特許文献４のようなアラミド繊維を主成分とするセパレータを用いた固体電解コンデンサにおいても、緻密性が不足し、近年求められる要求に対して、ショート不良率の低減が求められている。
このように、従来のセパレータは、近年求められる、更なるＥＳＲの低減およびショート不良率の低減の要求に応えることができないという問題があった。
また、近年、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の適用範囲拡大に伴い、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は、一層の信頼性向上が求められている。
例えば、上述の通り、自動車に用いられる固体電解コンデンサでは、エンジンルーム周辺等の苛酷な高温環境下において、走行やエンジンの駆動等による振動に耐え、不良のないことが求められる。
本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、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用いることで、初期ＥＳＲおよびショート不良率の低減、並びに、苛酷な環境下において長期間の使用に耐え得る信頼性を向上させることが出来るセパレータ及び該セパレータを用いた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を提供することを目的とする。
上記課題を解決し、上記目的を達成するための一手段として例えば以下の構成を備える。
即ち、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、合成樹脂繊維を含有し、空隙率が６５〜８５％、平均孔径が０．５〜２５．０μｍ、クラークこわさが１〜１０ｃｍ3／１００であることを特徴とする。
そして例えば、前記合成樹脂繊維はポリアミド繊維であることを特徴とする。
また例えば、前記合成樹脂繊維はフィブリル化繊維であることを特徴とする。
セパレータとして、上記の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。
そして例えば、
前記アルミニウム電解コンデンサは、陰極材料に導電性高分子を用いたことを特徴とする。
本発明によれば、上記した課題を解決する構成を備えることにより、適度なしなやかさを有したセパレータが得られる。このセパレータを用いることで、コンデンサの信頼性向上にも寄与できる。
以下、本発明を実施するための形態について詳細に説明する。
本願発明者らは、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を耐熱性および耐振動性が要求される用途を模して試験していたとき、特許文献１〜５のような従来のセパレータを用いた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では、試験後に抵抗が増大するリスクがあることが明らかとなった。
抵抗が増大した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を調べると、コンデンサ素子内の導電性高分子が崩落し、導電性高分子層の連続性が欠落したことが原因であることが判明した。これは、固体である導電性高分子層が振動で揺すられ、破損したことが原因と考えられる。
以上の結果を踏まえて、本発明の実施の形態においては、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の導電性高分子層の連続性に注目し、セパレータの曲げ剛性を制御した。
この結果、適度なしなやかさを有したセパレータが得られ、当該セパレータを用いたアルミニウム電解コンデンサによれば、高温や振動に対する信頼性を向上したアルミニウム電解コンデンサが提供できる。
実際の製造工程において、巻き取り時に一定のテンションを加えて巻回するコンデンサの素子巻は、セパレータと電極箔とを巻回した後に、テープで固定して作製される。このため、コンデンサ素子を構成しているセパレータや電極箔には常に一定のテンションがかかった状態であることから、コンデンサ素子には素子巻の内側から外側へ向けて反発する力が常に加わっていることとなる。
本発明者らが鋭意検討した結果、自動車電装用部品が晒されるような高温および高振動環境下において、高温環境下ではセパレータを構成する材料に収縮や脆化等の変化が生じる場合や、高振動環境下では巻回状態にズレ等の変化が生じる場合がある。これに素子巻の内側から外側へ向けて反発する力が加わることで、セパレータ内部、あるいはセパレータと箔との界面において、形成した導電性高分子層が破損し、その連続性が低下することを見出した。従って、この点を解決することにより、形成した導電性高分子層の破損を防止し、その連続性の低下を防止することが出来ることを見出した。
導電性高分子を保持したセパレータが、セパレータを構成する材料の収縮や脆化等の変化や巻回状態にズレ等の変化が生じた際にも、素子の内側から外側へ向けて反発する力を逃がす緩衝材のように働けば、セパレータ内部あるいはセパレータと箔との界面に形成された導電性高分子が崩落せず、コンデンサのＥＳＲ特性に寄与する導電性高分子層の連続性が維持できることを見出した。このためには、セパレータには適度なしなやかさが必要であり、セパレータの弾性率、つまり曲げ剛性が重要であることを見出した。
曲げ剛性を最適に制御することにより、適度なしなやかさを有したセパレータを得ることができた。
また、本発明に係る実施の形態では、セパレータの空隙率を６５〜８５％、平均孔径を０．５〜２５．０μｍに制御することで、セパレータの内部構造が過度に緻密、又は疎になることがない。
導電性高分子の重合液および分散液は、セパレータの繊維構造を介して含浸され、重合・乾燥することで、繊維表面に導電性高分子層が形成される。セパレータの空隙率及び平均孔径を上記範囲とすることで、セパレータ内部の繊維同士の間隙を適切に保ち、電子伝導経路となる導電性高分子層を連続的に形成することができる。従って、アルミニウム電解コンデンサの初期ＥＳＲの低減およびショート不良率の低減に寄与できるセパレータと出来る。
更に、電子伝導経路を連続的に形成させるということは、低ＥＳＲ化に寄与しない不連続な導電性高分子を減少させることになる。つまり、より少量の導電性高分子保持量でも目的の初期ＥＳＲ特性を満足させやすくなるため、コンデンサ製造時の工数削減や部材使用量削減にも寄与できる可能性がある。
空隙率、平均孔径、クラークこわさを所定の範囲とすることで、均質な紙層構造、かつ、適度なしなやかさを有する本発明のセパレータを用いた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は、初期のＥＳＲ、ショート不良率が低いだけでなく、高温、高振動のような、近年要求される過酷な使用環境であっても、特性の劣化を抑制でき、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の信頼性向上に寄与できる。
更に、上記したセパレータに、ポリアミド繊維を含有することで、セパレータの耐熱性を更に高めることができ、このセパレータを用いた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の信頼性を更に向上させることができる。
本発明の実施の形態に係るセパレータは、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、該セパレータの空隙率を６５〜８５％、平均孔径を０．５〜２５．０μｍ、クラークこわさを１〜１０ｃｍ3／１００に制御することで特に良好な結果が得られる。
本発明の実施の形態においては、セパレータの剛性を、クラークこわさを用いて測定している。クラークこわさは、試験片のこわさ（剛性）が試験片の自重に勝って反り返る力をはかるものである。
セパレータのクラークこわさが１０ｃｍ3／１００を超過する程高いと、セパレータは曲げに対し剛直であることを意味し、巻回状態において内側から外側へ向けて反発する力が強すぎて、緩衝材の役割を果たさず、高温や高振動環境下で導電性高分子が崩落し、導電性高分子層の連続性が低下する。
一方、セパレータのクラークこわさが１ｃｍ3／１００未満では、詳細は不明であるが、緊張状態である素子巻が緩みやすくなり、上述同様に緩衝材の役割を果たさず、高温や高振動環境下で導電性高分子が崩落し、導電性高分子層の連続性が低下する。
コンデンサの素子巻内部では、セパレータや電極箔には、用いられる素材そのものにより、強弱の違いはあるにせよ、常に内側から外側へ向けて反発する力が加わっている。このため、外力による変形の程度を示すこわさや剛性の指標ではなく、試験片自体が有する力を測定するクラークこわさを採用することにより、優れたセパレータを提供できる。
また、セパレータの空隙率は、６５〜８５％の範囲であり、７０〜８０％の範囲がより好ましい。
空隙率が６５％未満では、繊維同士の間隙が過度に緻密になり、導電性高分子の重合液や分散液の含浸性が悪化し、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としたときのＥＳＲを低減できない。また、セパレータの見かけ密度が上がることになり、クラークこわさが高くなる傾向がある。
空隙率が８５％を超過すると、導電性高分子の重合液や分散液は十分含浸できるが、導電性高分子層が十分に形成されていれば、抵抗は一定以上に低くならないため、過剰に導電性高分子の重合液や分散液を含浸させる必要はない。更に、導電性高分子の重合液や分散液を過剰に含浸させることは、部材使用量の増加に繋がり、コンデンサのコストが上昇する。また、空隙率が高すぎると、繊維同士の間隙が過剰に広く、含浸時に毛細管現象が働きにくくなり、コンデンサ製作時の生産性が低下する。更にまた、緻密性が低いため、電極箔のバリ等がセパレータを貫通しやすくなり、ショート不良率が高くなる場合がある。
そして、セパレータの平均孔径を０．５〜２５．０μｍの範囲とすることで、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としたときの導電性高分子層の連続性を担保できる。
平均孔径が０．５μｍ未満では、セパレータが過度に緻密であるため、導電性高分子の基を含浸させにくく、導電性高分子の連続性を担保しにくくなり、初期ＥＳＲを十分に低減できない。また、平均孔径が２５．０μｍを超過すると、セパレータの緻密性が不足し、電極箔のバリ等がセパレータを貫通しやすくなるため、ショート不良を低減できない。
セパレータを構成する繊維種は、化学的安定性、物理的安定性、取扱い容易性等から、合成樹脂繊維を含有していることが好ましい。合成樹脂繊維の中でも、高耐熱性の要求を考慮すると、ポリアミド繊維、中でも、アラミド繊維が好ましい。更に、耐ショート性の要求を考慮すると、用いる繊維はフィブリル化した繊維であることが好ましく、セパレータの空隙率、平均孔径、クラークこわさを満足できれば、合成樹脂繊維のバインダー効果の有無は特に限定はない。
また、用いるフィブリル化繊維の繊維長は、セパレータの空隙率、平均孔径、クラークこわさを考慮して任意の繊維長とできるが、長さ加重平均繊維長が０．３〜１．０ｍｍの範囲であり、かつ、０．１〜１．２ｍｍの繊維の含有割合が８０％以上である繊維が３０質量％以上含有されていれば、セパレータの空隙率、平均孔径、クラークこわさを好ましい範囲としやすい。上記範囲のフィブリル化繊維を用いたセパレータは、セパレータを過度に緻密化させることなく、耐ショート性を向上させることができる。
更にまた、セパレータの形成時の必要性や、取扱時の機械強度を考慮して、例えば、ポリビニルアルコール繊維のような湿熱融着樹脂やポリアクリルアミドのような紙力増強剤をバインダー材料として用いることができる。所望のセパレータの空隙率、平均孔径、クラークこわさを満足できればバインダー材料の含有量に特に限定はないが、３０質量％程度までであれば、導電性高分子の重合液や分散液の含浸性に影響を与えにくい。
シート状のものは、一般的に、厚さが厚くなるほど曲げ剛性が高く、薄くなるほど剛性が低くなる傾向がある。このため、本発明の実施の形態のセパレータの厚さは、２０〜７０μｍの範囲が好ましい。しかしながら、所望のクラークこわさを得られる範囲であれば任意の厚さを設定して問題ない。
本発明の実施の形態では、セパレータの密度は、セパレータ空隙率、平均孔径、クラークこわさを考慮して任意の密度とできる。一般的には、０．２０〜０．５０ｇ／ｃｍ3程度の密度であれば、セパレータの空隙率、平均孔径、クラークこわさを好ましい範囲としやすい。
本発明の実施の形態例において、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、空隙率や平均孔径、クラークこわさ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る。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。更に、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、紙力増強剤等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、エンボス加工等の後加工を施してもよい。
ただし、抄紙法による湿式不織布に限定するものではなく、製膜法で用いられるような、繊維分散液をキャスティングにより製膜する等の方法でも問題はない。
そして、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た。
以上の構成を採用した本発明の実施の形態のセパレータを用いた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は、導電性高分子が十分に含浸でき、導電性高分子層の連続性も高く、更に、高温や高振動環境下であっても、導電性高分子層の連続性が維持できる。つまり、初期特性が良好なだけでなく、過酷な環境下での使用であっても特性を維持できる、信頼性の高いコンデンサとできる。
〔セパレータの特性の測定方法〕
本実施の形態のセパレータ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。
〔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。
〔空隙率〕
以下の式１により、セパレータの空隙率を求めた。
（セパレータの真比重−セパレータ密度）／セパレータの真比重×１００（％） 式１
例えば、密度０．４ｇ／ｃｍ3のセルロースのみからなるセパレータの空隙率は、以下のようにして求めた。
本実施の形態例では、セルロースの真比重を１．５とし、上記式１にあてはめ、
（１．５−０．４）／１．５×１００＝７３．３（％）となる。
また例えば、比重１．２の合成樹脂繊維を３０質量％、比重１．５のセルロース繊維を７０質量％含有する密度０．４５ｇ／ｃｍ3のセパレータでは、セパレータの比重は１．５×０．７＋１．２×０．３＝ １．４１となる。そして上記式１にあてはめ、空隙率は（１．４１−０．４５）／１．４１×１００＝６８．１（％）となる。
〔平均孔径〕
ＣＦＰ−１２００−ＡＥＸＬ−ＥＳＡ（Ｐｏｒｏｕｓ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ，Ｉｎｃ．社製）を用いてバブルポイント法（ＡＳＴＭ Ｆ３１６−８６、ＪＩＳ Ｋ３８３２）により測定される孔径分布から、セパレータの平均孔径（μｍ）を求めた。なお、試験液としてＧＡＬＷＩＣＫ（Ｐｏｒｏｕｓ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ，Ｉｎｃ社製）を用いている。
〔クラークこわさ〕
「ＪＩＳ Ｐ ８１４３ 『紙−こわさ試験方法−クラークこわさ試験方法』」に規定された方法で、セパレータのクラークこわさを測定した。試験片は、セパレータが製造される方向（ＭＤ）を長辺とし、長さ２５０ｍｍ、幅３０ｍｍとした。
〔長さ加重平均繊維長・０．１〜１．２ｍｍの繊維の含有割合〕
長さ加重平均繊維長および０．１〜１．２ｍｍの繊維の含有割合は、「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）を用いて長さ荷重平均繊維長を測定し、更に０．０５〜７．６ｍｍの範囲での長さ加重平均繊維長分布から０．１〜１．２ｍｍの繊維の含有割合を算出した。
〔固体電解コンデンサの製作工程〕
以下に示す各実施例、比較例、従来例のセパレータを用いて定格電圧３５Ｖ、静電容量１００μＦ、直径１０．０ｍｍ×高さ１０．０ｍｍと、定格電圧８０Ｖ、静電容量４７μＦ、直径１０．０ｍｍ×高さ１０．０ｍｍ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、テープで固定して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３５Ｖ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８０Ｖ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３５Ｖ、静電容量２７０μＦ、直径１０．０ｍｍ×高さ１０．５ｍｍと、定格電圧１２５Ｖ、静電容量１０μＦ、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、テープで固定して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３５Ｖ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１２５Ｖ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。
〔初期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。
〔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。
〔高温負荷試験後のＥＳＲ上昇率〕
高温負荷試験後ＥＳＲは、１５０℃、５００時間加熱処理した後に、温度２０℃、周波数１００ｋＨｚの条件にてＬＣＲメータを用いて測定した。
この高温負荷試験後ＥＳＲを、高温負荷試験前のＥＳＲで除して、高温負荷試験後のＥＳＲ上昇率を算出した。
〔振動試験後のＥＳＲ上昇率〕
「ＪＩＳ Ｃ ６００６８‐２‐６ ４．１７ 『環境試験方法‐電気・電子‐２‐６部：正弦波振動試験方法（試験記号：Ｆｃ）』」を参考に、振動試験後ＥＳＲは、周波数１０〜２０００Ｈｚ、全振幅１．５ｍｍ、振動方向は互いに直角な３方向に各２時間、合計６時間の振動試験を実施した後に、温度２０℃、周波数１００ｋＨｚの条件にてＬＣＲメータを用いて測定した。
この振動試験後ＥＳＲを、振動試験前のＥＳＲで除して、振動試験後のＥＳＲ上昇率を算出した。
〔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〕
フィブリル化アラミド繊維６０質量％と、フィブリル化ポリアリレート繊維２５質量％と、ポリビニルアルコール１５質量％とを混合し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。
完成した実施例１のセパレータ厚さは６０μｍ、密度は０．２００ｇ／ｃｍ3、空隙率は８５．０％、平均孔径は１２．０μｍ、クラークこわさは２．０ｃｍ3／１００であった。
〔実施例２〕
フィブリル化アラミド繊維７０質量％と、フィブリル化ポリアミドイミド繊維２０質量％と、ポリアクリルアミド１０質量％とを混合し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。
完成した実施例２のセパレータ厚さは４０μｍ、密度は０．４８４ｇ／ｃｍ3、空隙率は６５．０％、平均孔径は１０．０μｍ、クラークこわさは８．０ｃｍ3／１００であった。
〔実施例３〕
フィブリル化アラミド繊維４０質量％と、フィブリル化ポリパラフェニレンベンズオキサゾール繊維３５質量％と、ポリビニルアルコール２５質量％とを混合し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。
完成した実施例３のセパレータ厚さは３５μｍ、密度は０．２８４ｇ／ｃｍ3、空隙率は８０．０％、平均孔径は１７．０μｍ、クラークこわさは４．０ｃｍ3／１００であった。
〔実施例４〕
フィブリル化アラミド繊維１００質量％の原料を用いて円網抄紙し、実施例４のセパレータを得た。
完成した実施例４のセパレータ厚さは３０μｍ、密度は０．４２０ｇ／ｃｍ3、空隙率は７０．０％、平均孔径は８．０μｍ、クラークこわさは７．５ｃｍ3／１００であった。
〔実施例５〕
フィブリル化アラミド繊維４０質量％と、フィブリル化アクリル繊維６０質量％とを混合し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。
完成した実施例５のセパレータ厚さは５０μｍ、密度は０．２１５ｇ／ｃｍ3、空隙率は８３．０％、平均孔径は２５．０μｍ、クラークこわさは９．０ｃｍ3／１００であった。
〔実施例６〕
フィブリル化アラミド繊維８５質量％と、ポリアクリルアミド１５質量％とを混合し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。
完成した実施例６のセパレータ厚さは４５μｍ、密度は０．４０５ｇ／ｃｍ3、空隙率は７０．４％、平均孔径は０．５μｍ、クラークこわさは５．０ｃｍ3／１００であった。
〔実施例７〕
フィブリル化アラミド繊維４０質量％と、フィブリル化アクリル繊維４０質量％と、ポリビニルアルコール２０質量％とを混合した原料を用いて円網抄紙し、実施例７のセパレータを得た。
完成した実施例７のセパレータ厚さは７０μｍ、密度は０．３７８ｇ／ｃｍ3、空隙率は７０．６％、平均孔径は２０．０μｍ、クラークこわさは１０．０ｃｍ3／１００であった。
〔実施例８〕
フィブリル化アラミド繊維５０質量％と、フィブリル化セルロース繊維４５質量％と、ポリビニルアルコール５質量％とを混合した原料を用いて円網抄紙し、実施例８のセパレータを得た。
完成した実施例８のセパレータ厚さは２０μｍ、密度は０．２６９ｇ／ｃｍ3、空隙率は８１．３％、平均孔径は１２．０μｍ、クラークこわさは１．０ｃｍ3／１００であった。
〔実施例９〕
フィブリル化アラミド繊維３０質量％と、フィブリル化セルロース繊維７０質量％とを混合した原料を用いて円網抄紙し、実施例９のセパレータを得た。
完成した実施例９のセパレータ厚さは４０μｍ、密度は０．３５４ｇ／ｃｍ3、空隙率は７５．９％、平均孔径は５．０μｍ、クラークこわさは７．０ｃｍ3／１００であった。
〔実施例１０〕
フィブリル化アラミド繊維７０質量％と、ポリビニルアルコール３０質量％とを混合した原料を用いて円網抄紙し、実施例１０のセパレータを得た。
完成した実施例１０のセパレータ厚さは３０μｍ、密度は０．３０４ｇ／ｃｍ3、空隙率は７７．６％、平均孔径は２．０μｍ、クラークこわさは１．５ｃｍ3／１００であった。
〔参考例〕
フィブリル化アラミド繊維６５質量％と、ポリビニルアルコール３５質量％とを混合した原料を用いて円網抄紙し、参考例のセパレータを得た。
完成した参考例のセパレータ厚さは３０μｍ、密度は０．３２５ｇ／ｃｍ3、空隙率は７５．９％、平均孔径は１．８μｍ、クラークこわさは２．０ｃｍ3／１００であった。
〔比較例１〕
フィブリル化アラミド繊維５０質量％と、フィブリル化セルロース繊維４５質量％と、ポリビニルアルコール５質量％とを混合した原料を用いて円網抄紙し、比較例１のセパレータを得た。
完成した比較例１のセパレータ厚さは５０μｍ、密度は０．２４６ｇ／ｃｍ3、空隙率は８２．９％、平均孔径は３０．０μｍ、クラークこわさは５．０ｃｍ3／１００であった。
〔比較例２〕
フィブリル化アラミド繊維８５質量％と、ポリアクリルアミド１５質量％とを混合した原料を用いて円網抄紙し、比較例２のセパレータを得た。
完成した比較例２のセパレータ厚さは１５μｍ、密度は０．３０３ｇ／ｃｍ3、空隙率は７８．０％、平均孔径は０．１μｍ、クラークこわさは０．５ｃｍ3／１００であった。
〔比較例３〕
フィブリル化アラミド繊維２０質量％と、フィブリル化セルロース繊維８０質量％とを混合し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。
完成した比較例３のセパレータ厚さは７５μｍ、密度は０．４２１ｇ／ｃｍ3、空隙率は７１．６％、平均孔径は２２．０μｍ、クラークこわさは１５．０ｃｍ3／１００であった。
〔従来例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、従来例１のセパレータとした。
従来例１のセパレータはポリエチレンテレフタレート繊維１００質量％からなり、厚さは４０μｍ、密度は０．４５０ｇ／ｃｍ3、空隙率は６７．４％、平均孔径は２７．０μｍ、クラークこわさは０．８ｃｍ3／１００であった。
〔従来例２〕
特許文献２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、従来例２のセパレータとした。
従来例２のセパレータはフィブリル化アクリル繊維９０質量％と、ホモアクリル繊維１０質量％とを含有し、厚さは４０μｍ、密度は０．５５０ｇ／ｃｍ3、空隙率は５３．４％、平均孔径は３．０μｍ、クラークこわさは１１．０ｃｍ3／１００であった。
〔従来例３〕
特許文献３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、従来例３のセパレータとした。
従来例３のセパレータはナイロン９ＭＴ繊維７０質量％と、ポリビニルアルコール３０質量％とを含有し、厚さは４０μｍ、密度は０．２７３ｇ／ｃｍ3、空隙率は７９．７％、平均孔径は２６．０μｍ、クラークこわさは１３．０ｃｍ3／１００であった。
〔従来例４〕
特許文献４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、従来例４のセパレータとした。
従来例４のセパレータはアラミド繊維１００質量％からなり、厚さは４０μｍ、密度は０．１８０ｇ／ｃｍ3、空隙率は８７．１％、平均孔径は１８．０μｍ、クラークこわさは１４．０ｃｍ3／１００であった。
以上に記載した実施例１〜１０、参考例、比較例１〜３、従来例１〜４の各セパレータの原材料と配合ついて表１に示し、各セパレータ単体の評価結果を表２に示す。
表１は以上に説明した実施例１〜１０、参考例、比較例１〜３、従来例１〜４の各セパレータの原材料と配合例である。
Figure 0006411689
表２は以上の説明した実施例１〜１０、参考例、比較例１〜３、従来例１〜４の各セパレータの評価結果を示す表である。
Figure 0006411689
各実施例、参考例、各比較例、各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は、低電圧用の定格電圧３５Ｖの固体電解コンデンサと、高電圧用の定格電圧８０Ｖの固体電解コンデンサとを作製した。
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３５Ｖのコンデンサと、高電圧用の定格電圧１２５Ｖのコンデンサとを作製した。
また、上記各セパレータを用いた固体電解コンデンサの性能評価結果を表３に示し、上記各セパレータを用いたハイブリッド電解コンデンサの性能評価結果を表４に示す。
表３は実施例１〜１０、参考例、比較例１〜３、従来例１〜４の各セパレータを用いた固体電解コンデンサの性能評価結果を示す表である。
Figure 0006411689
表４は実施例１〜１０、参考例、比較例１〜３、従来例１〜４の各セパレータを用いたハイブリッド電解コンデンサの性能評価結果を示す表である。
Figure 0006411689
 以下、各実施例、参考例、各比較例、各従来例のセパレータを用いた電解コンデンサの評価結果を詳細に説明する。
〔実施例１のセパレータ使用〕
固体電解コンデンサ
定格電圧３５Ｖの固体電解コンデンサは、初期ＥＳＲが２２ｍΩ、ショート不良率が０．０％、高温負荷試験後のＥＳＲの変化率が３．３％、振動試験後のＥＳＲの変化率が１．７％であった。
定格電圧８０Ｖの固体電解コンデンサは、初期ＥＳＲが４４ｍΩ、ショート不良率が０．０％、高温負荷試験後のＥＳＲの変化率が３．８％、振動試験後のＥＳＲの変化率が１．８％であった。
ハイブリッド電解コンデンサ
定格電圧３５Ｖの固体電解コンデンサは、初期ＥＳＲが２３ｍΩ、ショート不良率が０．０％、高温負荷試験後のＥＳＲの変化率が４．０％、振動試験後のＥＳＲの変化率が１．５％であった。
定格電圧８０Ｖの固体電解コンデンサは、初期ＥＳＲが８８ｍΩ、ショート不良率が０．０％、高温負荷試験後ＥＳＲ上昇率が３．２％、振動試験後のＥＳＲの変化率が１．２％であった。
〔実施例２のセパレータ使用〕
固体電解コンデンサ
定格電圧３５Ｖの固体電解コンデンサは、初期ＥＳＲが２３ｍΩ、ショート不良率が０．０％、高温負荷試験後のＥＳＲの変化率が２．１％、振動試験後のＥＳＲの変化率が４．４％であった。
定格電圧８０Ｖの固体電解コンデンサは、初期ＥＳＲが４５ｍΩ、ショート不良率が０．０％、高温負荷試験後のＥＳＲの変化率が３．１％、振動試験後のＥＳＲの変化率が３．６％であった。
ハイブリッド電解コンデンサ
定格電圧３５Ｖの固体電解コンデンサは、初期ＥＳＲが２３ｍΩ、ショート不良率が０．０％、高温負荷試験後のＥＳＲの変化率が２．０％、振動試験後のＥＳＲの変化率が３．１％であった。
定格電圧８０Ｖの固体電解コンデンサは、初期ＥＳＲが８７ｍΩ、ショート不良率が０．０％、高温負荷試験後ＥＳＲ上昇率が３．０％、振動試験後のＥＳＲの変化率が４．３％であった。
〔実施例３のセパレータ使用〕
固体電解コンデンサ
定格電圧３５Ｖの固体電解コンデンサは、初期ＥＳＲが１９ｍΩ、ショート不良率が０．０％、高温負荷試験後のＥＳＲの変化率が４．０％、振動試験後のＥＳＲの変化率が１．５％であった。
定格電圧８０Ｖの固体電解コンデンサは、初期ＥＳＲが４０ｍΩ、ショート不良率が０．０％、高温負荷試験後のＥＳＲの変化率が２．４％、振動試験後のＥＳＲの変化率が１．３％であった。
ハイブリッド電解コンデンサ
定格電圧３５Ｖの固体電解コンデンサは、初期ＥＳＲが２０ｍΩ、ショート不良率が０．０％、高温負荷試験後のＥＳＲの変化率が２．８％、振動試験後のＥＳＲの変化率が１．８％であった。
定格電圧８０Ｖの固体電解コンデンサは、初期ＥＳＲが８０ｍΩ、ショート不良率が０．０％、高温負荷試験後ＥＳＲ上昇率が３．５％、振動試験後のＥＳＲの変化率が１．１％であった。
〔実施例４のセパレータ使用〕
固体電解コンデンサ
定格電圧３５Ｖの固体電解コンデンサは、初期ＥＳＲが２０ｍΩ、ショート不良率が０．０％、高温負荷試験後のＥＳＲの変化率が２．８％、振動試験後のＥＳＲの変化率が２．０％であった。
定格電圧８０Ｖの固体電解コンデンサは、初期ＥＳＲが３９ｍΩ、ショート不良率が０．０％、高温負荷試験後のＥＳＲの変化率が２．６％、振動試験後のＥＳＲの変化率が１．２％であった。
ハイブリッド電解コンデンサ
定格電圧３５Ｖの固体電解コンデンサは、初期ＥＳＲが２０ｍΩ、ショート不良率が０．０％、高温負荷試験後のＥＳＲの変化率が２．６％、振動試験後のＥＳＲの変化率が１．４％であった。
定格電圧８０Ｖの固体電解コンデンサは、初期ＥＳＲが７９ｍΩ、ショート不良率が０．０％、高温負荷試験後ＥＳＲ上昇率が２．８％、振動試験後のＥＳＲの変化率が１．４％であった。
〔実施例５のセパレータ使用〕
固体電解コンデンサ
定格電圧３５Ｖの固体電解コンデンサは、初期ＥＳＲが２２ｍΩ、ショート不良率が０．０％、高温負荷試験後のＥＳＲの変化率が３．７％、振動試験後のＥＳＲの変化率が４．９％であった。
定格電圧８０Ｖの固体電解コンデンサは、初期ＥＳＲが４４ｍΩ、ショート不良率が０．０％、高温負荷試験後のＥＳＲの変化率が２．１％、振動試験後のＥＳＲの変化率が４．３％であった。
ハイブリッド電解コンデンサ
定格電圧３５Ｖの固体電解コンデンサは、初期ＥＳＲが２２ｍΩ、ショート不良率が０．０％、高温負荷試験後のＥＳＲの変化率が３．３％、振動試験後のＥＳＲの変化率が４．１％であった。
定格電圧８０Ｖの固体電解コンデンサは、初期ＥＳＲが８７ｍΩ、ショート不良率が０．０％、高温負荷試験後ＥＳＲ上昇率が３．０％、振動試験後のＥＳＲの変化率が４．３％であった。
〔実施例６のセパレータ使用〕
固体電解コンデンサ
定格電圧３５Ｖの固体電解コンデンサは、初期ＥＳＲが２０ｍΩ、ショート不良率が０．０％、高温負荷試験後のＥＳＲの変化率が２．６％、振動試験後のＥＳＲの変化率が１．６％であった。
定格電圧８０Ｖの固体電解コンデンサは、初期ＥＳＲが４０ｍΩ、ショート不良率が０．０％、高温負荷試験後のＥＳＲの変化率が３．８％、振動試験後のＥＳＲの変化率が１．５％であった。
ハイブリッド電解コンデンサ
定格電圧３５Ｖの固体電解コンデンサは、初期ＥＳＲが１９ｍΩ、ショート不良率が０．０％、高温負荷試験後のＥＳＲの変化率が３．５％、振動試験後のＥＳＲの変化率が１．５％であった。
定格電圧８０Ｖの固体電解コンデンサは、初期ＥＳＲが８０ｍΩ、ショート不良率が０．０％、高温負荷試験後ＥＳＲ上昇率が３．１％、振動試験後のＥＳＲの変化率が１．６％であった。
〔実施例７のセパレータ使用〕
固体電解コンデンサ
定格電圧３５Ｖの固体電解コンデンサは、初期ＥＳＲが１９ｍΩ、ショート不良率が０．０％、高温負荷試験後のＥＳＲの変化率が３．６％、振動試験後のＥＳＲの変化率が４．６％であった。
定格電圧８０Ｖの固体電解コンデンサは、初期ＥＳＲが４０ｍΩ、ショート不良率が０．０％、高温負荷試験後のＥＳＲの変化率が３．８％、振動試験後のＥＳＲの変化率が４．３％であった。
ハイブリッド電解コンデンサ
定格電圧３５Ｖの固体電解コンデンサは、初期ＥＳＲが２０ｍΩ、ショート不良率が０．０％、高温負荷試験後のＥＳＲの変化率が２．９％、振動試験後のＥＳＲの変化率が４．５％であった。
定格電圧８０Ｖの固体電解コンデンサは、初期ＥＳＲが７９ｍΩ、ショート不良率が０．０％、高温負荷試験後ＥＳＲ上昇率が３．２％、振動試験後のＥＳＲの変化率が４．２％であった。
〔実施例８のセパレータ使用〕
固体電解コンデンサ
定格電圧３５Ｖの固体電解コンデンサは、初期ＥＳＲが２２Ω、ショート不良率が０．０％、高温負荷試験後のＥＳＲの変化率が２．３％、振動試験後のＥＳＲの変化率が３．４％であった。
定格電圧８０Ｖの固体電解コンデンサは、初期ＥＳＲが４４ｍΩ、ショート不良率が０．０％、高温負荷試験後のＥＳＲの変化率が２．８％、振動試験後のＥＳＲの変化率が３．８％であった。
ハイブリッド電解コンデンサ
定格電圧３５Ｖの固体電解コンデンサは、初期ＥＳＲが２２ｍΩ、ショート不良率が０．０％、高温負荷試験後のＥＳＲの変化率が２．８％、振動試験後のＥＳＲの変化率が３．５％であった。
定格電圧８０Ｖの固体電解コンデンサは、初期ＥＳＲが８７ｍΩ、ショート不良率が０．０％、高温負荷試験後ＥＳＲ上昇率が３．９％、振動試験後のＥＳＲの変化率が４．２％であった。
〔実施例９のセパレータ使用〕
固体電解コンデンサ
定格電圧３５Ｖの固体電解コンデンサは、初期ＥＳＲが１９ｍΩ、ショート不良率が０．０％、高温負荷試験後のＥＳＲの変化率が３．１％、振動試験後のＥＳＲの変化率が１．８％であった。
定格電圧８０Ｖの固体電解コンデンサは、初期ＥＳＲが３９ｍΩ、ショート不良率が０．０％、高温負荷試験後のＥＳＲの変化率が３．８％、振動試験後のＥＳＲの変化率が２．０％であった。
ハイブリッド電解コンデンサ
定格電圧３５Ｖの固体電解コンデンサは、初期ＥＳＲが１９ｍΩ、ショート不良率が０．０％、高温負荷試験後のＥＳＲの変化率が２．６％、振動試験後のＥＳＲの変化率が１．０％であった。
定格電圧８０Ｖの固体電解コンデンサは、初期ＥＳＲが７９ｍΩ、ショート不良率が０．０％、高温負荷試験後ＥＳＲ上昇率が３．１％、振動試験後のＥＳＲの変化率が１．９％であった。
〔実施例１０のセパレータ使用〕
固体電解コンデンサ
定格電圧３５Ｖの固体電解コンデンサは、初期ＥＳＲが１９ｍΩ、ショート不良率が０．０％、高温負荷試験後のＥＳＲの変化率が３．５％、振動試験後のＥＳＲの変化率が１．５％であった。
定格電圧８０Ｖの固体電解コンデンサは、初期ＥＳＲが３９ｍΩ、ショート不良率が０．０％、高温負荷試験後のＥＳＲの変化率が２．０％、振動試験後のＥＳＲの変化率が１．６％であった。
ハイブリッド電解コンデンサ
定格電圧３５Ｖの固体電解コンデンサは、初期ＥＳＲが１９ｍΩ、ショート不良率が０．０％、高温負荷試験後のＥＳＲの変化率が２．４％、振動試験後のＥＳＲの変化率が１．５％であった。
定格電圧８０Ｖの固体電解コンデンサは、初期ＥＳＲが７９ｍΩ、ショート不良率が０．０％、高温負荷試験後ＥＳＲ上昇率が２．１％、振動試験後のＥＳＲの変化率が１．０％であった。
〔参考例のセパレータ使用〕
固体電解コンデンサ
定格電圧３５Ｖの固体電解コンデンサは、初期ＥＳＲが２５ｍΩ、ショート不良率が０．０％、高温負荷試験後のＥＳＲの変化率が３．３％、振動試験後のＥＳＲの変化率が１．３％であった。
定格電圧８０Ｖの固体電解コンデンサは、初期ＥＳＲが４８ｍΩ、ショート不良率が０．０％、高温負荷試験後のＥＳＲの変化率が３．９％、振動試験後のＥＳＲの変化率が１．９％であった。
ハイブリッド電解コンデンサ
定格電圧３５Ｖの固体電解コンデンサは、初期ＥＳＲが２６ｍΩ、ショート不良率が０．０％、高温負荷試験後のＥＳＲの変化率が３．５％、振動試験後のＥＳＲの変化率が１．１％であった。
定格電圧８０Ｖの固体電解コンデンサは、初期ＥＳＲが９５ｍΩ、ショート不良率が０．０％、高温負荷試験後ＥＳＲ上昇率が２．５％、振動試験後のＥＳＲの変化率が１．８％であった。
〔比較例１のセパレータ使用〕
固体電解コンデンサ
定格電圧３５Ｖの固体電解コンデンサは、初期ＥＳＲが２３ｍΩ、ショート不良率が１．０％、高温負荷試験後のＥＳＲの変化率が３．７％、振動試験後のＥＳＲの変化率が１．４％であった。
定格電圧８０Ｖの固体電解コンデンサは、初期ＥＳＲが４５ｍΩ、ショート不良率が１．２％、高温負荷試験後のＥＳＲの変化率が３．７％、振動試験後のＥＳＲの変化率が１．５％であった。
ハイブリッド電解コンデンサ
定格電圧３５Ｖの固体電解コンデンサは、初期ＥＳＲが２３ｍΩ、ショート不良率が１．１％、高温負荷試験後のＥＳＲの変化率が３．８％、振動試験後のＥＳＲの変化率が１．１％であった。
定格電圧８０Ｖの固体電解コンデンサは、初期ＥＳＲが８８ｍΩ、ショート不良率が１．０％、高温負荷試験後ＥＳＲ上昇率が２．１％、振動試験後のＥＳＲの変化率が１．９％であった。
〔比較例２のセパレータ使用〕
固体電解コンデンサ
定格電圧３５Ｖの固体電解コンデンサは、初期ＥＳＲが２８ｍΩ、ショート不良率が０．０％、高温負荷試験後のＥＳＲの変化率が２．４％、振動試験後のＥＳＲの変化率が１５．０％であった。
定格電圧８０Ｖの固体電解コンデンサは、初期ＥＳＲが５２ｍΩ、ショート不良率が０．０％、高温負荷試験後のＥＳＲの変化率が２．１％、振動試験後のＥＳＲの変化率が１８．１％であった。
ハイブリッド電解コンデンサ
定格電圧３５Ｖの固体電解コンデンサは、初期ＥＳＲが２９ｍΩ、ショート不良率が０．０％、高温負荷試験後のＥＳＲの変化率が３．６％、振動試験後のＥＳＲの変化率が２３．７％であった。
定格電圧８０Ｖの固体電解コンデンサは、初期ＥＳＲが１０４ｍΩ、ショート不良率が０．０％、高温負荷試験後ＥＳＲ上昇率が３．６％、振動試験後のＥＳＲの変化率が１６．１％であった。
〔比較例３のセパレータ使用〕
固体電解コンデンサ
定格電圧３５Ｖの固体電解コンデンサは、初期ＥＳＲが２０ｍΩ、ショート不良率が０．０％、高温負荷試験後のＥＳＲの変化率が３．９％、振動試験後のＥＳＲの変化率が１５．７％であった。
定格電圧８０Ｖの固体電解コンデンサは、初期ＥＳＲが４０ｍΩ、ショート不良率が０．０％、高温負荷試験後のＥＳＲの変化率が２．１％、振動試験後のＥＳＲの変化率が１６．２％であった。
ハイブリッド電解コンデンサ
定格電圧３５Ｖの固体電解コンデンサは、初期ＥＳＲが２０ｍΩ、ショート不良率が０．０％、高温負荷試験後のＥＳＲの変化率が３．４％、振動試験後のＥＳＲの変化率が２２．４％であった。
定格電圧８０Ｖの固体電解コンデンサは、初期ＥＳＲが８０ｍΩ、ショート不良率が０．０％、高温負荷試験後ＥＳＲ上昇率が３．８％、振動試験後のＥＳＲの変化率が２３．９％であった。
〔従来例１のセパレータ使用〕
固体電解コンデンサ
定格電圧３５Ｖの固体電解コンデンサは、初期ＥＳＲが２０ｍΩ、ショート不良率が１．１％、高温負荷試験後のＥＳＲの変化率が１７．０％、振動試験後のＥＳＲの変化率が１５．３％であった。
定格電圧８０Ｖの固体電解コンデンサは、初期ＥＳＲが４０ｍΩ、ショート不良率が１．１％、高温負荷試験後のＥＳＲの変化率が２３．２％、振動試験後のＥＳＲの変化率が１５．７％であった。
ハイブリッド電解コンデンサ
定格電圧３５Ｖの固体電解コンデンサは、初期ＥＳＲが２０ｍΩ、ショート不良率が１．０％、高温負荷試験後のＥＳＲの変化率が１７．２％、振動試験後のＥＳＲの変化率が２０．６％であった。
定格電圧８０Ｖの固体電解コンデンサは、初期ＥＳＲが８０ｍΩ、ショート不良率が１．２％、高温負荷試験後ＥＳＲ上昇率が２３．３％、振動試験後のＥＳＲの変化率が２０．３％であった。
〔従来例２のセパレータ使用〕
固体電解コンデンサ
定格電圧３５Ｖの固体電解コンデンサは、初期ＥＳＲが２８ｍΩ、ショート不良率が０．０％、高温負荷試験後のＥＳＲの変化率が１５．６％、振動試験後のＥＳＲの変化率が１４．５％であった。
定格電圧８０Ｖの固体電解コンデンサは、初期ＥＳＲが５３ｍΩ、ショート不良率が０．０％、高温負荷試験後のＥＳＲの変化率が１９．４％、振動試験後のＥＳＲの変化率が１６．２％であった。
ハイブリッド電解コンデンサ
定格電圧３５Ｖの固体電解コンデンサは、初期ＥＳＲが２８ｍΩ、ショート不良率が０．０％、高温負荷試験後のＥＳＲの変化率が２３．９％、振動試験後のＥＳＲの変化率が１７．４％であった。
定格電圧８０Ｖの固体電解コンデンサは、初期ＥＳＲが１０５ｍΩ、ショート不良率が０．０％、高温負荷試験後ＥＳＲ上昇率が２０．８％、振動試験後のＥＳＲの変化率が１９．３％であった。
〔従来例３のセパレータ使用〕
固体電解コンデンサ
定格電圧３５Ｖの固体電解コンデンサは、初期ＥＳＲが２５ｍΩ、ショート不良率が０．５％、高温負荷試験後のＥＳＲの変化率が１０．３％、振動試験後のＥＳＲの変化率が１４．４％であった。
定格電圧８０Ｖの固体電解コンデンサは、初期ＥＳＲが４８ｍΩ、ショート不良率が０．５％、高温負荷試験後のＥＳＲの変化率が１０．５％、振動試験後のＥＳＲの変化率が１９．２％であった。
ハイブリッド電解コンデンサ
定格電圧３５Ｖの固体電解コンデンサは、初期ＥＳＲが２６ｍΩ、ショート不良率が０．５％、高温負荷試験後のＥＳＲの変化率が１０．８％、振動試験後のＥＳＲの変化率が１５．２％であった。
定格電圧８０Ｖの固体電解コンデンサは、初期ＥＳＲが９６ｍΩ、ショート不良率が０．５％、高温負荷試験後ＥＳＲ上昇率が１０．６％、振動試験後のＥＳＲの変化率が１７．０％であった。
〔従来例４のセパレータ使用〕
固体電解コンデンサ
定格電圧３５Ｖの固体電解コンデンサは、初期ＥＳＲが２０ｍΩ、ショート不良率が１．２％、高温負荷試験後のＥＳＲの変化率が２．３％、振動試験後のＥＳＲの変化率が１９．３％であった。
定格電圧８０Ｖの固体電解コンデンサは、初期ＥＳＲが４０ｍΩ、ショート不良率が１．１％、高温負荷試験後のＥＳＲの変化率が３．６％、振動試験後のＥＳＲの変化率が１５．１％であった。
ハイブリッド電解コンデンサ
定格電圧３５Ｖの固体電解コンデンサは、初期ＥＳＲが２０ｍΩ、ショート不良率が１．２％、高温負荷試験後のＥＳＲの変化率が３．４％、振動試験後のＥＳＲの変化率が２０．１％であった。
定格電圧８０Ｖの固体電解コンデンサは、初期ＥＳＲが８０ｍΩ、ショート不良率が１．０％、高温負荷試験後ＥＳＲ上昇率が３．７％、振動試験後のＥＳＲの変化率が１５．７％であった。
表３及び以上から明らかなように、実施例１〜１０のセパレータを用いた定格電圧３５Ｖの固体電解コンデンサは、初期ＥＳＲが１９〜２３ｍΩ、ショート不良率が０．０％、高温負荷試験後のＥＳＲの変化率が２．１〜４．０％、振動試験後のＥＳＲの変化率が１．５〜４．９％と低い。
同セパレータを用いた定格電圧８０Ｖの固体電解コンデンサも初期ＥＳＲが３９〜４５ｍΩ、ショート不良率が０．０％、高温負荷試験後のＥＳＲの変化率が２．０〜３．８％、振動試験後のＥＳＲの変化率が１．２〜４．３％と低い。
また、表４及び以上から明らかなように、実施例１〜１０のセパレータを用いた定格電圧３５Ｖのハイブリッド電解コンデンサにおいても、初期ＥＳＲが１９〜２３ｍΩ、ショート不良率が０．０％、高温負荷試験後のＥＳＲの変化率が２．０〜４．０％、振動試験後のＥＳＲの変化率が１．０〜４．５％と低い。
同セパレータを用いた定格電圧１２５Ｖのハイブリッド電解コンデンサも初期ＥＳＲが７９〜８８ｍΩ、ショート不良率が０．０％、高温負荷試験後のＥＳＲの変化率が２．１〜３．９％、振動試験後のＥＳＲの変化率が１．０〜４．３％と低い。
実施例１〜１０のセパレータの空隙率は６５〜８５％、平均孔径は０．５〜２５．０μｍ、クラークこわさは１〜１０ｃｍ3／１００であった。このことから、セパレータの空隙率、平均孔径、クラークこわさを上記範囲とすることで、フィブリル化繊維を用いた緻密なセパレータでありながら、セパレータの含浸性を維持しつつ、適度なしなやかさをセパレータに付与することができる。
すなわち、セパレータに遮蔽性を維持させたまま、導電性高分子層を連続的に形成させることができるため、コンデンサの初期ＥＳＲ特性およびショート不良率を改善し、かつ、過酷な使用環境であっても特性の劣化を抑制することが可能となる。
参考例のセパレータを用いた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は、各実施例と比べ、初期ＥＳＲが高くなっている。これは、参考例のセパレータはバインダー材料としてポリビニルアルコール繊維を３５質量％含有しており、ポリビニルアルコールがセパレータを構成する繊維間の間隙を埋めるように膜状化したため、導電性高分子の重合液や分散液の含浸を阻害し、導電性高分子層の連続性が若干低下したことが原因と考えられる。実施例１０と参考例の比較から、湿熱融着樹脂や紙力増強剤等のバインダー材料は３０質量％までであれば、コンデンサのＥＳＲを低減できることが明らかとなった。
比較例１のセパレータは、平均孔径が３０．０μｍと大きい。比較例１のセパレータを用いた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は、各実施例と比べ、ショート不良率が高くなっている。これは、比較例１のセパレータの平均孔径が大きく、セパレータの緻密性が不足したため、電極箔のバリ等がセパレータを貫通しやすくなり、耐ショート性が低くなったことが原因であると考えられる。各実施例と比較例１の比較から、セパレータの平均孔径は２５．０μｍ以下が好ましいとわかる。
比較例２のセパレータは、平均孔径が０．１μｍであり、クラークこわさが０．５ｃｍ3／１００である。比較例２のセパレータを用いた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は、各実施例と比べ、初期ＥＳＲが高く、振動試験後のＥＳＲの変化率が高くなっている。
これは、比較例２のセパレータの平均孔径が小さく、セパレータが過度に緻密となったため、導電性高分子の重合液や分散液の含浸を阻害し、導電性高分子の連続性が低下したため、初期ＥＳＲが高くなったと考えられる。また、クラークこわさが低いことから、緊張状態である素子巻が緩みやすくなり、セパレータが緩衝材としての役割を果たさず、振動環境下で導電性高分子が崩落し、導電性高分子層の連続性が低下したことが考えられる。比較例２と各実施例との比較から、平均孔径は０．５μｍ以上、クラークこわさは１ｃｍ3／１００以上が好ましいとわかる。
比較例３のセパレータは、クラークこわさが１５．０ｃｍ3／１００である。比較例３のセパレータを用いた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は、振動試験後のＥＳＲの変化率が高くなっている。これは、比較例２のセパレータのクラークこわさが高く、巻回状態において素子巻の内側から外側へ向けて反発する力が強すぎて、セパレータが緩衝材の役割を果たさず、振動環境下で導電性高分子が崩落し、導電性高分子の連続性が低下したことが考えられる。比較例３と各実施例とから、クラークこわさは１０ｃｍ3／１００以下が好ましいとわかる。
従来例１のセパレータを用いた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の性能と比較し、各実施例はショート不良率、高温負荷試験後のＥＳＲの変化率、振動試験後のＥＳＲの変化率が低い。これは、従来例１のセパレータは、平均孔径が２７．０μｍと大きく、クラークこわさが０．８ｃｍ3／１００と低く、セパレータの緻密性の不足と、素子巻の緩みからの導電性高分子の崩落が、ショート不良率の低減と振動試験後のＥＳＲの変化率の低減を達成できない原因であると考えられる。
更に、従来例１のセパレータは、非フィブリル化繊維であるポリエチレンテレフタレート繊維のみで構成されているセパレータであり、緻密性および耐熱性が不足したことが、ショート不良率の低減と高温負荷試験後のＥＳＲの変化率の低減を達成できない原因であると考えられる。
従来例２のセパレータを用いた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の性能と比較し、各実施例は初期ＥＳＲ、高温負荷試験後のＥＳＲの変化率、振動試験後のＥＳＲの変化率が低い。これは、従来例２のセパレータは、空隙率が５３．４％と低く、クラークこわさが１１．０ｃｍ3／１００と高いため、繊維同士の間隙が過度に緻密であり、導電性高分子の重合液や分散液の含浸性が悪化したことと、巻回状態において素子巻の内側から外側へ向けて反発する力が強すぎたことが、初期ＥＳＲの低減と振動試験後のＥＳＲの変化率の低減を達成できない原因であると考えることができる。
更に、従来例２のセパレータは、フィブリル化アクリル繊維とホモアクリル繊維で構成されているセパレータであり、耐熱性が不足したことが、高温負荷試験後のＥＳＲの変化率の低減を達成できない原因であると考えられる。
従来例３のセパレータを用いた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の性能と比較し、各実施例は初期ＥＳＲ、ショート不良率、高温負荷試験後のＥＳＲの変化率、振動試験後のＥＳＲの変化率の何れもが低い。これは、従来例３のセパレータは、平均孔径が２６．０μｍと大きく、クラークこわさが１３．０ｃｍ3／１００と高いため、セパレータの緻密性が不足したことと、巻回状態において素子巻の内側から外側へ向けて反発する力が強すぎたことが、ショート不良率の低減と振動試験後のＥＳＲの変化率の低減を達成できない原因であると考えられる。
更に、従来例３のセパレータは、非フィブリル化繊維であるナイロン９ＭＴ繊維を含有しているため、含浸性、緻密性および耐熱性が不足したことが、初期ＥＳＲの低減、ショート不良率の低減および高温負荷試験後のＥＳＲの変化率の低減を達成できない原因であると考えられる。
従来例４のセパレータを用いた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の性能と比較し、各実施例はショート不良率、振動試験後のＥＳＲの変化率の何れもが低い。これは、従来例４のセパレータは、空隙率が８７．１％と高く、クラークこわさが１４．０ｃｍ3／１００と高いため、セパレータの緻密性が不足したことと、巻回状態において素子巻の内側から外側へ向けて反発する力が強すぎたことが、ショート不良率の低減と振動試験後のＥＳＲの変化率の低減を達成できない原因であると考えられる。更に、従来例４のセパレータは、非フィブリル化繊維であるアラミド繊維のみで構成されているセパレータであり、緻密性が不足したことも、ショート不良率の低減を達成できない原因であると考えられる。
そして、各実施例、参考例、各比較例および各従来例の比較から、セパレータの空隙率は６５〜８５％の範囲が好ましいとわかる。更に、実施例３、４、６、７、９および１０から、空隙率は７０〜８０％の範囲がさらに好ましいとわかる。
そしてまた、各実施例、参考例、各比較例および各従来例の比較から、セパレータのクラークこわさは１〜１０ｃｍ3／１００の範囲が好ましいとわかる。更にまた、実施例１、３、４、６、９、１０、参考例１、比較例１から、クラークこわさは、１．５〜７．０ｃｍ3／１００の範囲がより好ましいとわかる。
以上説明したように、本発明の実施の形態によれば、セパレータの空隙率を６５〜８５％、平均孔径を０．５〜２５．０μｍ、クラークこわさを１〜１０ｃｍ3／１００に制御することで、均質な紙層構造、かつ、適度なしなやかさを有するセパレータとすることができ、本発明のセパレータを用いた固体電解コンデンサは、初期のＥＳＲ、ショート不良率が低いだけでなく、高温、高振動のような、近年要求される過酷な使用環境であっても、特性の劣化を抑制でき、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の信頼性向上に寄与できる。

Claims (4)

  1. 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、
    合成樹脂繊維を含有し、空隙率が６５〜８５％、平均孔径が０．５〜２５．０μｍ、クラークこわさが１〜１０ｃｍ3／１００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. 前記合成樹脂繊維がポリアミド繊維であることを特徴とする、請求項１に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. 前記合成樹脂繊維はフィブリル化繊維であることを特徴とする請求項１または請求項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。
  4. 請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の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。
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