JP6720541B2 - アルミニウム電解コンデンサ用電極の製造方法および化成装置 - Google Patents

Description

本発明は、アルミニウム電極を化成するアルミニウム電解コンデンサ用電極の製造方法、および化成装置に関するものである。

アルミニウム電解コンデンサ用陽極は、アルミニウム箔等のアルミニウム電極に対して化成（陽極酸化）を行って表面に化成皮膜（酸化膜）を形成する。その際、漏れ電流を低減しておく必要があるが、化成電圧が25V以下のアルミニウム電解コンデンサ用陽極では、健全な化成皮膜を形成しにくいため、漏れ電流の低減するのが難しいという事情がある。従って、化成電圧が25V以下のアルミニウム電解コンデンサ用陽極であっても、漏れ電流を効果的に低減できる技術が望まれている。一方、化成工程の前にアルミニウム箔を、ｐＨ2〜10の水溶液に浸漬して自然酸化膜を溶解した後、化成工程を行う等の前処理が提案されている（特許文献１参照）。

特公平７−８２９６８号公報

特許文献１に記載の前処理等では、アルミニウム電極の表面を溶解するため、化成電圧が25V以下の場合には、静電容量の低下等の影響があり、適用しにくいという事情がある。また、前処理では、化成電圧が25V以下の場合のように、健全な化成皮膜を形成しにくい場合への効果が小さいという問題点がある。

以上の問題点に鑑みて、本発明の課題は、化成電圧が25V以下の場合に漏れ電流の低減に効果的なアルミニウム電解コンデンサ用電極の製造方法、および化成装置を提供することにある。

上記課題を解決するために、本発明は、アルミニウム電極を化成してアルミニウム電解コンデンサ用電極を製造するにあたって、溶存酸素量を2mg/L未満に低減した化成液を用いて、前記アルミニウム電極を25V以下の電圧で化成することを特徴とする。

本発明は、アルミニウム電極を化成してアルミニウム電解コンデンサ用電極を製造する化成装置において、前記アルミニウム電極を25V以下の電圧で化成する化成液の溶存酸素量を2mg/L未満に低減する溶存酸素量低減装置を有することを特徴とする。

本発明において、「溶存酸素量を低減した化成液」とは、化成液を調合する際に溶存酸素量を低減する構成、および化成中に化成液の溶存酸素量を低減する構成のいずれであってもよい。

本発明では、溶存酸素量を低減した化成液を用いて、アルミニウム電極を25V以下の電圧で化成するため、容量を低下するという問題を発生させずに、漏れ電流を低減することができた。その理由としては、化成液中に溶存していた酸素の極微小な泡がアルミニウム電極の表面に固着すると、化成皮膜の成長を阻害するという現象が発生し、25V以下の電圧で化成する場合、その影響が化成終了時まで残ってしまうが、本発明では、化成液中の
溶存酸素量を低減することにより、酸素の極微小な泡の発生を低減することができるためであると考えられる。

また、化成液中の溶存酸素量を低減する程、漏れ電流が低減する傾向にあり、特に本発明では、溶存酸素量を2mg/L未満とするため、漏れ電流を急激に低減することができる。

本発明に係るアルミニウム電解コンデンサ用電極の製造方法において、前記化成液に窒素ガスを吹き込むことにより、前記化成液の溶存酸素量を低減する態様を採用することができる。本発明に係る化成装置において、前記溶存酸素量低減装置は、前記化成液に窒素ガスを吹き込む窒素ガス吹き込み装置である態様を採用することができる。また、本発明に係るアルミニウム電解コンデンサ用電極の製造方法において、真空減圧脱気法、超音波脱気法、加熱沸騰脱気法、または中空糸膜脱気法によって前記化成液の溶存酸素量を低減する態様を採用してもよい。本発明に係る化成装置において、前記溶存酸素量低減装置は、真空減圧脱気装置、超音波脱気装置、加熱沸騰脱気装置、または中空糸膜脱気装置である態様を採用してもよい。

本発明に係るアルミニウム電解コンデンサ用電極の製造方法において、溶存酸素量を低減した前記化成液を用いて前記アルミニウム電極を化成するにあたっては、溶存酸素量を低減した前記化成液の化成槽への供給、または化成槽に接続した循環経路での前記化成液に対する溶存酸素の低減を行う態様を採用することができる。本発明に係る化成装置において、前記溶存酸素低減装置は、化成槽に供給する前記化成液に対する溶存酸素の低減、または化成槽に接続した循環経路の前記化成液に対する溶存酸素の低減を行う態様を採用することができる。

本発明では、溶存酸素量を低減した化成液を用いて、アルミニウム電極を25V以下の電圧で化成するため、容量を低下するという問題を発生させずに、漏れ電流を低減することができる。その理由としては、本発明によれば、化成液中に溶存していた酸素の極微小な泡が化成皮膜の成長を阻害するという影響を低減することができるためであると考えられる。

本発明を適用した化成方法の効果を示す説明図である。 本発明を適用した化成装置の第１例を模式的に示す説明図である。 本発明を適用した化成装置の第２例を模式的に示す説明図である。 本発明を適用した化成装置の第３例を模式的に示す説明図である。

（アルミニウム電解コンデンサ用電極の製造方法）
本発明に係るアルミニウム電解コンデンサ用電極を製造方法では、溶存酸素量を低減した化成液を用いて、アルミニウム電極を25V以下の電圧で化成する。かかる製造方法を実施するために、例えば、化成装置には、アルミニウム電極を25V以下の電圧で化成する化成液の溶存酸素量を低減する溶存酸素量低減装置が設けられている。

ここで、「溶存酸素量を低減した化成液」とは、化成液を調合する際に用いる純水の溶存酸素量を低減する構成、および化成液の溶存酸素量を低減する構成のいずれであってもよい。このため、本発明では、化成液の調合に用いる純水の溶存酸素量を低減する態様、調合した後の化成液の溶存酸素量を低減する態様、および化成中の化成液から溶存酸素量を低減する態様の少なくとも一つの態様が採用される。かかる態様を実現するにあたっては、溶存酸素量低減装置として窒素ガス吹き込み装置を用いることができ、この場合、純水や化成液に窒素ガスを吹き込むことにより化成液の溶存酸素量を低減することができる。また、溶存酸素量低減装置として、真空減圧脱気装置、超音波脱気装置、加熱沸騰脱気装置、または中空糸膜脱気装置を用い、真空減圧脱気法、超音波脱気法、加熱沸騰脱気法、または中空糸膜脱気法によって化成液の溶存酸素量を低減してもよい。

本発明において、アルミニウム電極としては、エッチング箔や、アルミニウム箔の表面にアルミニム粒子を焼結してなる多孔性電極を用いることができる。本形態では、アルミニウム電極に対して25V以下の電圧で化成を行うため、高い静電容量を得るという観点からエッチング箔を用いることが好ましい。但し、アルミニウム固体電解コンデンサ等を製造する場合、上記の多孔性電極を用いてもよい。

（実施例）
次に、本発明の実施例を説明する。図１は、本発明を適用した化成方法の効果を示す説明図であり、化成液の溶存酸素量と漏れ電流の関係を示してある。

本例では、アルミニウム電極として20mm×50mmのエッチング箔を用い、以下の条件で化成を行う。その際、化成液の調合に用いる純水に対して高純度窒素ガスを吹き込み、その吹き込み時間を変えることにより、溶存酸素量が1mg/Lから7mg/Lの純水を準備した。なお、溶存酸素量が7mg/Lの純水とは、高純度窒素ガスの吹き込を実施しなかった純水である。
化成液：純水1000ｍL＋100ｇアジピン酸アンモニウム
液温：85℃
化成条件：定電流化成：電源電圧5V、電流密度50mA／cm^２の後、定電圧化成
定電圧化成では、電源電圧を5Vにして20分の定電圧化成を行った後、熱デポラリゼーション（温度485℃、加熱時間5分）を行い、その後、電源電圧を5Vにして10分、再化成した。

溶存酸素量が1mg/Lから7mg/Lの純水を化成液の調合に用いた場合における再化成時の漏れ電流を図１に示す。図１に示すように、溶存酸素量を低減すると、漏れ電流が低減する傾向にある。また、化成液中の溶存酸素量を低減する程、漏れ電流が低減する傾向にあり、特に溶存酸素量を2mg/L未満とすれば、漏れ電流を急激に低減することができる。それ故、化成液の溶存酸素量（純水の溶存酸素量）を2mg/L未満とすれば、漏れ電流を効果的に低減することができる。

かかる効果のメカニズムはまだ十分に解明できていないが、化成液中に溶存していた酸素の極微小な泡がアルミニウム電極の表面に固着すると、化成皮膜の成長を阻害するという現象が発生し、25V以下の電圧で化成する場合、その影響が化成終了時まで残ってしまうが、化成液中の溶存酸素量を低減することにより、酸素の極微小な泡の発生を低減することができるためであると考えられる。

［化成装置の構成例１］
図２は、本発明を適用した化成装置の第１例を模式的に示す説明図である。なお、図２、図３および図４では、化成槽１３においてアルミニウム電極２が静止している態様で示してあるが、ローラ等によってアルミニウム電極２が連続的に化成槽１３を通過するように構成される場合もある。

図２に示すように、化成装置１は、純水が貯留された純水タンク１１と、純水タンク１１から供給された純水を用いて調合した化成液を貯留しておく化成液タンク１２とを有している。また、化成装置１は、化成液タンク１２から化成液が供給される化成槽１３を有しており、化成槽１３では、アルミニウム電極２に陰極３が対向配置される。ここで、純水タンク１１には、窒素ガス吹き込み装置、真空減圧脱気装置、超音波脱気装置、加熱沸騰脱気装置、中空糸膜脱気装置等からなる溶存酸素量低減装置５が設けられており、純水タンク１１に貯留されている純水の溶存酸素量を低減することができる。従って、溶存酸素量を低減した純水を用いて化成液を調合することができるので、溶存酸素量を低減した
化成液を化成槽１３に供給することができる。それ故、溶存酸素量を低減した化成液を用いて、アルミニウム電極２を25V以下の電圧で化成することができる。

［化成装置の構成例２］
図３は、本発明を適用した化成装置の第２例を模式的に示す説明図である。図３に示すように、化成装置１は、純水が貯留された純水タンク１１と、純水タンク１１から供給された純水を用いて調合した化成液を貯留しておく化成液タンク１２とを有している。また、化成装置１は、化成液タンク１２から化成液が供給される化成槽１３を有しており、化成槽１３では、アルミニウム電極２には陰極３が対向配置される。ここで、化成液タンク１２には、窒素ガス吹き込み装置、真空減圧脱気装置、超音波脱気装置、加熱沸騰脱気装置、中空糸膜脱気装置等からなる溶存酸素量低減装置５が設けられており、化成液タンク１２に貯留されている化成液の溶存酸素量を低減することができる。従って、溶存酸素量を低減した化成液を化成槽１３に供給することができるので、溶存酸素量を低減した化成液を用いて、アルミニウム電極２を25V以下の電圧で化成することができる。

［化成装置の構成例３］
図４は、本発明を適用した化成装置の第３例を模式的に示す説明図である。図４に示すように、化成装置１は、化成液が貯留された化成槽１３を有しており、化成槽１３において、アルミニウム電極２には陰極３が対向配置される。ここで、化成槽１３には、化成液の循環経路４が設けられており、循環経路４の途中には、窒素ガス吹き込み装置、真空減圧脱気装置、超音波脱気装置、加熱沸騰脱気装置、中空糸膜脱気装置等からなる溶存酸素量低減装置５が設けられている。従って、化成槽１３に貯留されている化成液の溶存酸素量を低減することができる。それ故、溶存酸素量を低減した化成液を用いて、アルミニウム電極２を25V以下の電圧で化成することができる。

1…化成装置、２…アルミニウム電極、３…陰極、４…循環経路、５…溶存酸素量低減装置、１１…純水タンク、１２…化成液タンク、１３…化成槽

Claims (8)

1. アルミニウム電極を化成してアルミニウム電解コンデンサ用電極を製造するにあたって、
   溶存酸素量を2mg/L未満に低減した化成液を用いて、前記アルミニウム電極を25V以下の電圧で化成することを特徴とするアルミニウム電解コンデンサ用電極の製造方法。
2. 請求項１に記載のアルミニウム電解コンデンサ用電極の製造方法において、
   前記化成液に窒素ガスを吹き込むことにより、前記化成液の溶存酸素量を低減することを特徴とするアルミニウム電解コンデンサ用電極の製造方法。
3. 請求項１に記載のアルミニウム電解コンデンサ用電極の製造方法において、
   真空減圧脱気法、超音波脱気法、加熱沸騰脱気法、または中空糸膜脱気法によって前記化成液の溶存酸素量を低減することを特徴とするアルミニウム電解コンデンサ用電極の製造方法。
4. 請求項１から３までの何れか一項に記載のアルミニウム電解コンデンサ用電極の製造方法において、
   溶存酸素量を低減した前記化成液を用いて前記アルミニウム電極を化成するにあたっては、溶存酸素量を低減した前記化成液の化成槽への供給、または化成槽に接続した循環経路での前記化成液に対する溶存酸素の低減を行うことを特徴とするアルミニウム電解コンデンサ用電極の製造方法。
5. アルミニウム電極を化成してアルミニウム電解コンデンサ用電極を製造する化成装置において、
   前記アルミニウム電極を25V以下の電圧で化成する化成液の溶存酸素量を2mg/L未満に低減する溶存酸素量低減装置を有することを特徴とする化成装置。
6. 請求項５に記載の化成装置において、
   前記溶存酸素量低減装置は、前記化成液に窒素ガスを吹き込む窒素ガス吹き込み装置であることを特徴とする化成装置。
7. 請求項５に記載の化成装置において、
   前記溶存酸素量低減装置は、真空減圧脱気装置、超音波脱気装置、加熱沸騰脱気装置、または中空糸膜脱気装置であることを特徴とする化成装置。
8. 請求項５から７までの何れか一項に記載の化成装置において、
   前記溶存酸素低減装置は、化成槽に供給する前記化成液に対する溶存酸素の低減、または化成槽に接続した循環経路の前記化成液に対する溶存酸素の低減を行うことを特徴とする化成装置。

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