JP7076844B2 - 電解コンデンサ - Google Patents
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Description
本発明は、コンデンサ素子に導電性高分子を含む電解コンデンサに関する。
従来の電解コンデンサは特許文献１に開示されている。この電解コンデンサは有底筒状の本体ケース内にコンデンサ素子を収納し、本体ケースの開口部がゴム等の封口体により封口される。
コンデンサ素子は誘電体被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形成される。コンデンサ素子には導電性高分子及び電解液が含浸される。導電性高分子の粒子の分散液中にコンデンサ素子を浸漬し、取り出して乾燥させることにより導電性高分子がコンデンサ素子に含浸される。また、電解液中にコンデンサ素子を浸漬することにより、電解液がコンデンサ素子に含浸される。
上記構成の電解コンデンサによると、陽極箔と対向陰極箔との間に導電性高分子が配されるため、電解コンデンサのＥＳＲを低くすることができる。また、電解液により誘電体被膜の欠陥が修復され、電解コンデンサの耐電圧を高くすることができる。
しかしながら、上記従来の電解コンデンサによると、コンデンサ素子の陽極箔、セパレータ及び対向陰極箔は径方向に互いに密接する。このため、導電性高分子の粒子の分散液から取り出されたコンデンサ素子を乾燥させる際に、分散媒がコンデンサ素子の軸方向から抜け出す。この時、導電性高分子の粒子は急速に流れる分散媒とともに軸方向に移動し、軸方向の端部に集中して配される。従って、対向する陽極箔と対向陰極箔との間で導電性高分子が配されない範囲が大きく、ＥＳＲを充分低くできない問題があった。
本発明は、ＥＳＲの低い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は、セパレータを介して第１電極体と第２電極体とを巻回して電解液を保持するコンデンサ素子を本体ケース内に収納した電解コンデンサにおいて、前記第１電極体と前記第２電極体との間に導電性高分子の粒子が稠密状態で前記セパレータの長手方向に延びて配される導電性高分子粒子帯を有し、前記導電性高分子粒子帯内にセルロース誘導体が含まれるとともに、前記導電性高分子粒子帯が前記セパレータの短手方向の中心線に対して少なくとも一方の領域内で、前記セパレータの短手方向に半分以上設けられ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、前記セルロース誘導体が前記電解液に含まれ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、前記セルロース誘導体が４５℃以上の加熱によって水をゲル化させるゲル化剤であ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、前記セルロース誘導体が、メチルセルロース、ヒドロキシエチルメチルセルロース、ヒドロキシエチルエチルセルロース、ヒドロキシプロピルセルロース、ヒドロキシプロピルメチルセルロースのいずれかであること特徴としている。
また本発明は、上記構成の電解コンデンサにおいて、前記導電性高分子粒子帯が前記セパレータの短手方向の両端部間に亙って設けられ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、前記導電性高分子粒子帯が前記セパレータの短手方向の一端部と中央部との間に亙って設けられることを特徴としている。
また本発明は、電解液を保持するコンデンサ素子を本体ケース内に収納した電解コンデンサの製造方法において、
セパレータを介して第１電極体と第２電極体とを巻回して前記コンデンサ素子をロール状に形成する巻回工程と、
前記コンデンサ素子をセルロース誘導体の水溶液に浸漬するセルロース誘導体浸漬工程と、
前記水溶液から取り出した前記コンデンサ素子を乾燥させる第１乾燥工程と、
前記第１乾燥工程後に前記コンデンサ素子を導電性高分子の分散液に浸漬する導電性高分子浸漬工程と、
前記分散液から取り出した前記コンデンサ素子を乾燥させる第２乾燥工程と、
前記第２乾燥工程後に前記第１電極体と前記第２電極体との間に電解液を保持させる電解液保持工程とを備えることを特徴としている。
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前記コンデンサ素子をセルロース誘導体の水溶液に浸漬するセルロース誘導体浸漬工程と、
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前記第２乾燥工程後に前記第１電極体と前記第２電極体との間に電解液を保持させる電解液保持工程とを備え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の製造方法において、前記第２乾燥工程で前記コンデンサ素子を４５℃以上の環境下で乾燥させ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の製造方法において、前記セルロース誘導体が、メチルセルロース、ヒドロキシエチルメチルセルロース、ヒドロキシエチルエチルセルロース、ヒドロキシプロピルセルロース、ヒドロキシプロピルメチルセルロースのいずれかであることを特徴としている。
本発明によると、導電性高分子の粒子が稠密状態でセパレータの長手方向に延びる導電性高分子粒子帯がセパレータの短手方向の中心線に対して少なくとも一方の領域内で、セパレータの短手方向に半分以上設けられる。このため、導電性高分子が第１電極体と第２電極体との間の広い範囲に配される。従って、電解コンデンサのＥＳＲを低くすることができる。
また本発明によると、第１電極体、セパレータ及び第２電極体を巻回したコンデンサ素子をセルロース誘導体の水溶液に浸漬して乾燥させた後、導電性高分子の分散液に浸漬して乾燥させる。これにより、導電性高分子の分散液はコンデンサ素子に保持されたセルロース誘導体の溶解によって粘度が高くなり、乾燥時に分散媒の軸方向への移動が緩慢になる。このため、導電性高分子の粒子の軸方向の移動が抑制され、導電性高分子が第１電極体と第２電極体との間の広い範囲に配される。従って、電解コンデンサのＥＳＲを低くすることができる。
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及び図２は一実施形態の電解コンデンサ１を上方から見た斜視図及び下方から見た斜視図を示している。電解コンデンサ１はコンデンサ本体２と座板６とを備えている。座板６は合成樹脂により形成され、コンデンサ本体２を保持する。座板６には一対の貫通孔６ａ及び貫通孔６ｂが設けられる。後述するコンデンサ本体２に設けられたリード端子７、８は貫通孔６ａ、６ｂに挿通して折曲され、回路基板に半田付けされる。
図３はコンデンサ本体２の正面断面図を示している。コンデンサ本体２は本体ケース３、コンデンサ素子１０、絶縁シート４及び封口体５を備えている。本体ケース３はアルミニウム等の金属により断面円形の有底筒状に形成され、円筒状の周壁３ｂの一端を端壁３ａにより閉塞して他端に開口部３ｃを開口する。
コンデンサ素子１０は本体ケース３に収納され、後述する第１電極体１１及び第２電極体１２（図４参照）にそれぞれ接続されたリード端子７、８が延出される。
封口体５は絶縁体の弾性材料（ゴム等）の成形品により円板状に形成され、一対の貫通孔５ａ、５ｂを有している。本体ケース３の開口部３ｃに封口体５を配した状態で本体ケース３の周面に絞り加工を施して凹部３ｄが形成される。これにより、封口体５が固定され、本体ケース３の開口部３ｃが封口体５により封口される。この時、本体ケース３に収納されたコンデンサ素子１０のリード端子７、８が貫通孔５ａ、５ｂに圧入され、コンデンサ素子１０が固定される。
図４はコンデンサ素子１０の斜視図を示している。コンデンサ素子１０は長手方向Ｘに延びる長尺状の第１電極体１１、第２電極体１２及びセパレータ１３を有している。第１電極体１１と第２電極体１２とを絶縁体のセパレータ１３を介して巻回してコンデンサ素子１０がロール状に形成される。第１電極体１１または第２電極体１２の終端は巻止めテープ１４によって固定される。セパレータ１３の短手方向Ｙの幅Ｗは絶縁のため第１電極体１１及び第２電極体１２の短手方向Ｙの幅よりも大きく形成される。
第１電極体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っている。第１電極体１１の表面には化成処理によって酸化物の誘電体皮膜（不図示）が形成される。第２電極体１２はセパレータ１３を介して第１電極体１１に対向し、アルミニウム等により形成される。
リード端子７は誘電体被膜を有した第１電極体１１に接続され、リード端子８は第２電極体１２に接続される。尚、第１電極体１１及び第２電極体１２に誘電体被膜を設けてもよい。
コンデンサ素子１０の第１電極体１１と第２電極体１２との間には導電性高分子が配される。また、コンデンサ素子１０には電解液が保持される。
図５及び図６は絶縁シート４の設置状態の斜視図を示している。図５は本体ケース３の内側を見た図を示しており、図６は本体ケース３を省いたコンデンサ素子１０の上部を示している。
絶縁シート４は天然セルロース繊維または合成樹脂繊維を積層して形成され、本体ケース３の端壁３ａとコンデンサ素子１０との間に配される。絶縁シート４によって本体ケース３を介した第１電極体１１と第２電極体１２との短絡が防止される。
また、絶縁シート４は正方形に形成され、絶縁シート４の対角線は本体ケース３の内径よりも大きくなっている。このため、絶縁シート４は本体ケース３の端壁３ａ（図３参照）上に配される底面部４ａと、底面部４ａから折曲して周壁３ｂ上に配される側面部４ｂとを有する。絶縁シート４を長方形に形成してもよく、平行四辺形（菱形を含む）に形成してもよい。
また、絶縁シート４にビタミン類酸化防止剤（ビタミンＣ等）、アミン系酸化防止剤、フェノール系酸化防止剤、リン系酸化防止剤、糖類酸化防止剤等の酸化抑制剤を保持してもよい。これにより、コンデンサ本体２の封口時に閉じ込められる空気や、経年使用により侵入する空気等の酸化性物質が酸化抑制剤によって補足または酸化性の低い化合物に化学変化する。このため、導電性高分子の酸化を抑制して電解コンデンサ１の経時的なＥＳＲの増加を抑制することができる。
図７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、セルロース誘導体浸漬工程、第１乾燥工程、導電性高分子浸漬工程、第２乾燥工程及び電解液保持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第１電極体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第１電極体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。
端子形成工程では第１電極体１１及び第２電極体１２の一端にリード端子７、８のリードタブ（不図示）がカシメによって接合される。
巻回工程ではセパレータ１３を介して第１電極体１１と第２電極体１２とを巻回し、コンデンサ素子１０がロール状に形成される。コンデンサ素子１０の終端は巻き止めテープ１４によって固定される。
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。
セルロース誘導体浸漬工程では、セルロース誘導体２１（図８参照）の水溶液内に、コンデンサ素子１０を浸漬する。第１乾燥工程ではセルロース誘導体２１（図８参照）の水溶液から取り出したコンデンサ素子１０を乾燥させる。
図８はコンデンサ素子１０の第１乾燥工程後の状態を説明する斜視図である。セルロース誘導体浸漬工程により第１電極体１１と第２電極体１２との間にセルロース誘導体２１の水溶液が保持され、第１乾燥工程によって溶媒である水が蒸発する。これにより、第１電極体１１、第２電極体１２及びセパレータ１３の表面にはセルロース誘導体２１が付着する。
尚、図８及び後述する図９、図１０において、コンデンサ素子１０のセパレータ１３の表面を図示しているが、第１電極体１１及び第２電極体１２の表面も同様である。また説明の便宜上、セルロース誘導体２１を粒子状に記載しているが、セルロース誘導体２１は膜状に形成される。
セルロース誘導体２１として、メチルセルロース、エチルセルロース、ヒドロキシエチルセルロース、ヒドロキシプロピルセルロース、ヒドロキシプロピルメチルセルロース、ヒドロキシプロピルエチルセルロース、エチルヒドロキシエチルセルロース、ヒドロキシエチルメチルセルロース、ヒドロキシエチルエチルセルロース、カルボキシメチルセルロース等が用いられる。
これらのセルロース誘導体２１はセルロースの水酸基の一部が置換されているため、セルロースの水酸基による分子内水素結合が弱まり水に溶解しやすい。セルロース誘導体２１の水溶液は０．０５％以上の濃度でコンデンサ素子１０に含浸することで、後述するように短手方向Ｙに幅の広い導電性高分子粒子帯２３（図９参照）を形成し易くなる。また、セルロース誘導体２１の水溶液は２％以下の濃度であればコンデンサ素子１０内に含浸し易い。
また、ヒドロキシエチルセルロース、ヒドロキシプロピルセルロース、ヒドロキシプロピルメチルセルロース等のヒドロキシアルキルセルロースは、水酸基の一部を脂肪酸エステル等に置換することで疎水化してもよい。これにより、ヒドロキシアルキルセルロースの水溶性を調整し、水への溶解時にママコ発生を抑制することができる。
導電性高分子浸漬工程では、導電性高分子２２の粒子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、分散液をコンデンサ素子１０に含浸させる。本実施形態では分散媒として水を用い、コンデンサ素子１０は導電性高分子２２の粒子の水分散液に浸漬される。
コンデンサ素子１０が導電性高分子２２の水分散液に浸漬されると、第１電極体１１、第２電極体１２及びセパレータ１３の相互間に導電性高分子２２の粒子が稠密状態で一様に配される。また、第１電極体１１、第２電極体１２及びセパレータ１３に付着していたセルロース誘導体２１の一部が分散媒に溶解する。これにより、第１電極体１１、第２電極体１２及びセパレータ１３の近傍で導電性高分子２２の水分散液の粘度が高くなる。
第２乾燥工程では導電性高分子２２の水分散液から取り出したコンデンサ素子１０を乾燥させる。コンデンサ素子１０を４５℃以上の温度（例えば、１００℃～２００℃）で乾燥させると迅速に乾燥するためより望ましい。
図９はコンデンサ素子１０の第２乾燥工程後の状態を説明する斜視図である。第１電極体１１、第２電極体１２及びセパレータ１３は径方向に互いに密接する。このため、コンデンサ素子１０に含浸した導電性高分子２２の水分散液の分散媒は乾燥時にコンデンサ素子１０の軸方向から抜け出す。この時、セルロース誘導体２１が溶解した導電性高分子２２の水分散液は乾燥時の高温でも粘度が高いため水の移動が緩慢となる。
このため、第１電極体１１、第２電極体１２及びセパレータ１３上の導電性高分子２２の粒子は乾燥前の位置からの移動量が少ない。従って、導電性高分子２２の粒子は乾燥前の位置を保持して第１電極体１１、第２電極体１２及びセパレータ１３上に付着する。また、水分散液に溶解したセルロース誘導体２１が乾燥により第１電極体１１、第２電極体１２及びセパレータ１３上に再付着する。
これにより、第１電極体１１、第２電極体１２及びセパレータ１３上には第２乾燥工程で付着した導電性高分子２２の粒子が略連続的に一様に配される。即ち、第１電極体１１と第２電極体１２との間には、導電性高分子２２の粒子が稠密状態でセパレータ１３の長手方向Ｘに延びた帯状の導電性高分子粒子帯２３が形成される。導電性高分子粒子帯２３には、導電性高分子２２の粒子の層内に閉じ込められたセルロース誘導体２１及び第２乾燥工程で再付着したセルロース誘導体２１が含まれる。
この時、セルロース誘導体２１として、４５℃以上の加熱によって水をゲル化させるゲル化剤を用いるとより望ましい。これにより、第２乾燥工程でコンデンサ素子１０を４５℃以上の雰囲気に加熱して乾燥させると、セルロース誘導体２１が溶解した水分散液が物理ゲルに変化する。このため、水が沸騰する１００℃程度の温度でも水の移動がより緩慢となり、導電性高分子２２の移動をより少なくできる。
上記のゲル化剤として、メチルセルロース、ヒドロキシエチルメチルセルロース、ヒドロキシエチルエチルセルロース、ヒドロキシプロピルセルロース、ヒドロキシプロピルメチルセルロースを用いることができる。
尚、図９において理解を容易にするために、導電性高分子粒子帯２３の短手方向Ｙの端縁とセパレータ１３の短手方向Ｙの端縁とを離れて示している。導電性高分子２２の水分散液は短手方向Ｙの端縁からコンデンサ素子１０に含浸されるため、通常、導電性高分子粒子帯２３はセパレータ１３の短手方向Ｙの端縁から形成される。
導電性高分子粒子帯２３はセパレータ１３の短手方向Ｙの両端部間に亙って設けられる即ち、導電性高分子粒子帯２３はセパレータ１３の短手方向Ｙの中心線Ｃにより区分した第１領域２６及び第２領域２７内に形成される。第１、第２領域２６、２７の短手方向Ｙの幅Ｄはセパレータ１３の短手方向Ｙの幅Ｗの１／２である。
この時、第１領域２６内の導電性高分子粒子帯２３の短手方向Ｙの幅Ａ１は第１領域２６の短手方向Ｙの幅Ｄの半分以上になっている。また、第２領域２７内の導電性高分子粒子帯２３の短手方向Ｙの幅Ａ２は第２領域２７の短手方向Ｙの幅Ｄの半分以上になっている。
これにより、導電性高分子２２が第１電極体１１、第２電極体１２及びセパレータ１３の広い範囲に偏りが少ない状態で存在する。従って、電解コンデンサ１のＥＳＲを低くすることができる。
また、セルロース誘導体２１の粘性が高い場合に導電性高分子２２の水分散液の粘度の上昇が大きくなり、水分散液がコンデンサ素子１０の内部まで含浸されない場合がある。図１０はこの状態のコンデンサ素子１０の第２乾燥工程後の状態を説明する斜視図である。短手方向Ｙの端縁からコンデンサ素子１０に含浸される水分散液が中心線Ｃに到達しないため、導電性高分子粒子帯２３は短手方向Ｙに分割して形成される。
この時、上記と同様に、第１領域２６内の導電性高分子粒子帯２３の短手方向Ｙの幅Ａ１は第１領域２６の短手方向Ｙの幅Ｄの半分以上になっている。また、第２領域２７内の導電性高分子粒子帯２３の短手方向Ｙの幅Ａ２は第２領域２７の短手方向Ｙの幅Ｄの半分以上になっている。従って、電解コンデンサ１のＥＳＲを低くすることができる。
尚、導電性高分子浸漬工程で電解液にコンデンサ素子１０の軸方向の一端部のみを導電性高分子の水分散液に浸漬して他端部を水分散液に非浸漬状態にしてもよい。これにより、導電性高分子粒子帯２３がセパレータ１３の短手方向Ｙの一端部と中央部との間に亙って設けられる。この時、第１領域２６または第２領域２７の少なくとも一方において、短手方向Ｙに導電性高分子粒子帯２３が半分以上形成されると、上記と同様に広い範囲に導電性高分子２２が配される。
電解液保持工程ではコンデンサ素子１０を非水系の電解液中に浸漬する。これにより、コンデンサ素子１０に電解液が保持される。また、第１電極体１１、第２電極体１２及びセパレータ１３上のセルロース誘導体２１（図９参照）は電解液に浮遊して含まれる。電解液は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。電解液としてボロジサリチル酸のγ-ブチロラクトン溶液を用いることができる。
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。
組立工程では本体ケース３の開口部３ｃに封口体５を装着する。そして、封口体５に対向した本体ケース３の周面に絞り加工を施して凹部３ｄを形成するとともに、開口部３ｃ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を収納した本体ケース３が封口される。
洗浄工程では本体ケース３の外面に付着した電解液による汚れが洗浄される。エージング工程では、リード端子７、８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第１電極体１１の切断面やリード端子７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。
本実施形態によると、導電性高分子２２の粒子が稠密状態でセパレータ１３の長手方向Ｘに延びる導電性高分子粒子帯２３が第１電極体１１と第２電極体１２との間に設けられる。導電性高分子粒子帯２３はセパレータ１３の短手方向Ｙの中心線Ｃに対して少なくとも一方の領域（第１領域２６または第２領域２７）内で、セパレータ１３の短手方向Ｙに半分以上設けられる。このため、導電性高分子２２が第１電極体１１と第２電極体１２との間の広い範囲に配される。従って、電解コンデンサ１のＥＳＲを低くすることができる。この時、導電性高分子粒子帯２３内にセルロース誘導体２１が含まれる。
また、電解液にセルロース誘導体２１が含まれるため、電解液の粘度を高くすることができる。これにより、高温環境下でも電解液の蒸散が抑制され、電解コンデンサ１の経時的なＥＳＲの増加を抑制することができる。
また、セルロース誘導体２１として４５℃以上の加熱によって水をゲル化させるゲル化剤を用いると、セルロース誘導体浸漬工程、第１乾燥工程、導電性高分子浸漬工程及び第２乾燥工程を順に行った際に、セルロース誘導体２１が溶解した水が第２乾燥工程で物理ゲルに変化する。これにより、導電性高分子２２の粒子の移動を少なくして広い範囲に導電性高分子２２を容易に配することができる。
また、セルロース誘導体２１が、メチルセルロース、ヒドロキシエチルメチルセルロース、ヒドロキシエチルエチルセルロース、ヒドロキシプロピルセルロース、ヒドロキシプロピルメチルセルロースのいずれかであると、セルロース誘導体２１が溶解した水を容易に物理ゲルに変化させることができる。
また、導電性高分子粒子帯２３がセパレータ１３の短手方向Ｙの両端部間に亙って設けられるので、導電性高分子２２が第１電極体１１と第２電極体１２との間のより広い範囲に配される。従って、電解コンデンサ１のＥＳＲをより低くすることができる。
また、導電性高分子粒子帯２３がセパレータ１３の短手方向Ｙの一端部と中央部との間に亙って設けられると、導電性高分子２２が第１電極体１１と第２電極体１２との間のより広い範囲に配される。従って、電解コンデンサ１のＥＳＲをより低くすることができる。
また、セルロース誘導体浸漬工程でコンデンサ素子１０をセルロース誘導体２１の水溶液に浸漬し、第１乾燥工程で乾燥させる。その後、導電性高分子浸漬工程でコンデンサ素子１０を導電性高分子２２の分散液に浸漬し、第２乾燥工程で乾燥させる。これにより、導電性高分子２２の分散液はコンデンサ素子１０に保持されたセルロース誘導体２１の溶解によって粘度が高くなり、乾燥時に分散媒の軸方向への移動が緩慢になる。このため、導電性高分子２２の粒子の軸方向の移動が抑制され、導電性高分子２２が第１電極体１１と第２電極体１２との間の広い範囲に配される。従って、電解コンデンサ１のＥＳＲを低くすることができる。
また、第２乾燥工程でコンデンサ素子１０を４５℃以上の環境下で乾燥させるので、セルロース誘導体２１にゲル化剤を用いることでセルロース誘導体２１が溶解した水を物理ゲルに変化させることができる。これにより、乾燥時に導電性高分子２２の分散媒の軸方向への移動がより緩慢になり、導電性高分子２２の粒子の移動をより少なくすることができる。
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。
実施例１の電解コンデンサ１は本体ケース３の外形寸法をφ６．３ｍｍ×Ｈ７．７ｍｍとし、定格６３Ｖ－１５μＦのコンデンサ素子１０を作成した。電解液にはボロジサリチル酸のγ-ブチロラクトン溶液を用いている。
また、セルロース誘導体浸漬工程において、ヒドロキシプロピルメチルセルロースの水溶液にコンデンサ素子１０を浸漬した。ヒドロキシプロピルメチルセルロースには三昌（株）社製ＮＥＯＶＩＳＣＯ（登録商標）?ＭＣ ＨＭ４０００Ｓを用いている。また、セルロース誘導体の水溶液の濃度を０．５％にしている。
実施例２の電解コンデンサ１は、セルロース誘導体浸漬工程において、実施例１と同じヒドロキシプロピルメチルセルロースを用いて水溶液の濃度を１．０％にしている。その他の条件は実施例１と同一である。
実施例３の電解コンデンサ１は、セルロース誘導体浸漬工程において、実施例１に対して粘性が同じでゲル化温度の高いヒドロキシプロピルメチルセルロース（三昌（株）社製ＮＥＯＶＩＳＣＯ?ＭＣ ＲＭ４０００）を用いている。また、セルロース誘導体の水溶液の濃度を０．５％にしている。その他の条件は実施例１と同一である。
実施例４の電解コンデンサ１は、セルロース誘導体浸漬工程において、実施例３と同じヒドロキシプロピルメチルセルロースを用いて水溶液の濃度を１．０％にしている。その他の条件は実施例３と同一である。
実施例５の電解コンデンサ１は、セルロース誘導体浸漬工程において、実施例３に対して粘性が高くゲル化温度が同じヒドロキシプロピルメチルセルロース（三昌（株）社製ＮＥＯＶＩＳＣＯ?ＭＣ ＲＭ１５０００Ｓ）を用いている。また、セルロース誘導体の水溶液の濃度を０．５％にしている。その他の条件は実施例３と同一である。
実施例６の電解コンデンサ１は、セルロース誘導体浸漬工程において、実施例５と同じヒドロキシプロピルメチルセルロースを用いて水溶液の濃度を１．０％にしている。その他の条件は実施例５と同一である。
実施例７の電解コンデンサ１は、セルロース誘導体浸漬工程において、実施例５に対して粘性が高くゲル化温度が同じヒドロキシプロピルメチルセルロース（三昌（株）社製ＮＥＯＶＩＳＣＯ?ＭＣ ＲＭ３００００Ｓ）を用いている。また、セルロース誘導体の水溶液の濃度を０．５％にしている。その他の条件は実施例５と同一である。
実施例８の電解コンデンサ１は、セルロース誘導体浸漬工程において、実施例７と同じヒドロキシプロピルメチルセルロースを用いて水溶液の濃度を１．０％にしている。その他の条件は実施例７と同一である。
［比較例］
また、比較例として、セルロース誘導体浸漬工程を省いて電解コンデンサ１を形成した。セルロース誘導体浸漬工程以外の条件は実施例１と同一である。
また、比較例として、セルロース誘導体浸漬工程を省いて電解コンデンサ１を形成した。セルロース誘導体浸漬工程以外の条件は実施例１と同一である。
表１は各実施例及び比較例の１００ｋＨｚにおけるＥＳＲ（単位：ｍΩ）を測定した結果を示している。表１に示すように、実施例１～８の電解コンデンサ１のＥＳＲが低いが、比較例のＥＳＲが高くなっている。これにより、セルロース誘導体浸漬工程を設けて導電性高分子粒子帯２３の短手方向Ｙの幅を広く形成することにより、電解コンデンサ１のＥＳＲを低くすることができる。
また、実施例１～７は前述の図９に示すように導電性高分子粒子帯２３がセパレータ１３の短手方向Ｙの両端部間に亙って形成された。実施例８はセルロース誘導体の粘性及び濃度が高いため、前述の図１０に示すように導電性高分子粒子帯２３がセパレータ１３の短手方向Ｙに分割して形成された。
図１１（ａ）及び図１１（ｂ）はそれぞれ実施例１及び比較例の第１電極体１１のＳＥＭによる撮影画像を示している。同図において、第１電極体１１の短手方向Ｙの幅Ｗ’は５ｍｍである。また、第１電極体１１内の黒い部分が導電性高分子２２である。
図１１によると、実施例１では導電性高分子２２の粒子が稠密状態の導電性高分子粒子帯２３が長手方向Ｘに延びて短手方向Ｙに広い幅で形成されている。これに対して、比較例では導電性高分子２２が短手方向Ｙの両端部に集中し、中央部では分散して配される。このため、実施例１のＥＳＲを比較例のＥＳＲよりも低くすることができる。
本発明は、電解コンデンサ及び電解コンデンサを制御回路に実装した自動車、電子機器等に利用することができる。
１ 電解コンデンサ
２ コンデンサ本体
３ 本体ケース
３ａ 端壁
３ｂ 周壁
４ 絶縁シート
５ 封口体
６ 座板
７、８ リード端子
１０ コンデンサ素子
１１ 第１電極体
１２ 第２電極体
１３ セパレータ
１４ テープ
２１ セルロース誘導体
２２ 導電性高分子
２３ 導電性高分子粒子帯
２６ 第１領域
２７ 第２領域
Ｃ 中心線
２ コンデンサ本体
３ 本体ケース
３ａ 端壁
３ｂ 周壁
４ 絶縁シート
５ 封口体
６ 座板
７、８ リード端子
１０ コンデンサ素子
１１ 第１電極体
１２ 第２電極体
１３ セパレータ
１４ テープ
２１ セルロース誘導体
２２ 導電性高分子
２３ 導電性高分子粒子帯
２６ 第１領域
２７ 第２領域
Ｃ 中心線
Claims (9)
- セパレータを介して第１電極体と第２電極体とを巻回して電解液を保持するコンデンサ素子を本体ケース内に収納した電解コンデンサにおいて、前記第１電極体と前記第２電極体との間に導電性高分子の粒子が稠密状態で前記セパレータの長手方向に延びて配される導電性高分子粒子帯を有し、前記導電性高分子粒子帯内にセルロース誘導体が含まれるとともに、前記導電性高分子粒子帯が前記セパレータの短手方向の中心線に対して少なくとも一方の領域内で、前記セパレータの短手方向に半分以上設けられることを特徴とする電解コンデンサ。
- 前記セルロース誘導体が前記電解液に含まれることを特徴とする請求項１に記載の電解コンデンサ。
- 前記セルロース誘導体が４５℃以上の加熱によって水をゲル化させるゲル化剤である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。
- 前記セルロース誘導体が、メチルセルロース、ヒドロキシエチルメチルセルロース、ヒドロキシエチルエチルセルロース、ヒドロキシプロピルセルロース、ヒドロキシプロピルメチルセルロースのいずれかであること特徴とする請求項３に記載の電解コンデンサ。
- 前記導電性高分子粒子帯が前記セパレータの短手方向の両端部間に亙って設けられることを特徴とする請求項１～請求項４のいずれかに記載の電解コンデンサ。
- 前記導電性高分子粒子帯が前記セパレータの短手方向の一端部と中央部との間に亙って設けられることを特徴とする請求項１～請求項４のいずれかに記載の電解コンデンサ。
- 電解液を保持するコンデンサ素子を本体ケース内に収納した電解コンデンサの製造方法において、
セパレータを介して第１電極体と第２電極体とを巻回して前記コンデンサ素子をロール状に形成する巻回工程と、
前記コンデンサ素子をセルロース誘導体の水溶液に浸漬するセルロース誘導体浸漬工程と、
前記水溶液から取り出した前記コンデンサ素子を乾燥させる第１乾燥工程と、
前記第１乾燥工程後に前記コンデンサ素子を導電性高分子の分散液に浸漬する導電性高分子浸漬工程と、
前記分散液から取り出した前記コンデンサ素子を乾燥させる第２乾燥工程と、
前記第２乾燥工程後に前記第１電極体と前記第２電極体との間に電解液を保持させる電解液保持工程とを備えることを特徴とする電解コンデンサの製造方法。 - 前記第２乾燥工程で前記コンデンサ素子を４５℃以上の環境下で乾燥させることを特徴とする請求項７に記載の電解コンデンサの製造方法。
- 前記セルロース誘導体が、メチルセルロース、ヒドロキシエチルメチルセルロース、ヒドロキシエチルエチルセルロース、ヒドロキシプロピルセルロース、ヒドロキシプロピルメチルセルロースのいずれかであることを特徴とする請求項８に記載の電解コンデンサの製造方法。
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