JP7407372B2 - 電解コンデンサ - Google Patents
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Description
以下、本実施形態に係る電解コンデンサの製造方法の一例について、工程ごとに説明する。
(i)誘電体層を有する陽極体21を準備する工程
まず、陽極体21の原料である金属箔を準備する。金属の種類は特に限定されないが、誘電体層の形成が容易である点から、アルミニウム、タンタル、ニオブなどの弁作用金属または弁作用金属を含む合金を用いることが好ましい。
陰極体22には、陽極体と同様、金属箔を用いることができる。金属の種類は特に限定されないが、アルミニウム、タンタル、ニオブなどの弁作用金属または弁作用金属を含む合金を用いることが好ましい。必要に応じて、陽極体22の表面を粗面化してもよい。
次に、陽極体21および陰極体22を用いて巻回体を作製する。
まず、陽極体21と陰極体22とを、セパレータ23を介して巻回する。このとき、リードタブ15A、15Bを巻き込みながら巻回することにより、図2に示すように、リードタブ15A、15Bを巻回体から植立させることができる。
次に、高分子分散体を、誘電体層に含浸させ、誘電体層の少なくとも一部を覆う膜を形成する。高分子分散体は、液状成分と、液状成分に分散する導電性高分子とを含む。高分子分散体は、液状成分に導電性高分子が溶解した溶液でもよく、液状成分に導電性高分子の粒子が分散した分散液でもよい。次に、乾燥により、形成された膜から液状成分を揮発させることにより、誘電体層の少なくとも一部を覆う緻密な固体電解質層が形成される。高分子分散体は、液状成分中に均一に分布しているため、均一な固体電解質層を形成しやすい。これにより、コンデンサ素子10が得られる。
次に、コンデンサ素子10に、電解液を含浸させる。これにより、誘電体層の修復機能に優れた電解コンデンサが得られる。コンデンサ素子10に電解液を含浸させる方法は特に限定されない。例えば、容器に収容された電解液にコンデンサ素子10を浸漬させる方法が簡易で好ましい。浸漬時間は、コンデンサ素子10のサイズにもよるが、例えば1秒~5分である。含浸は、減圧下、例えば10~100kPa、好ましくは40~100kPaの雰囲気で行うことが好ましい。
次に、コンデンサ素子10を封止する。具体的には、まず、リード線14A、14Bが有底ケース11の開口する上面に位置するように、コンデンサ素子10を有底ケース11に収納する。有底ケース11の材料としては、アルミニウム、ステンレス鋼、銅、鉄、真鍮などの金属あるいはこれらの合金を用いることができる。
[実施例]
以下、実施例に基づいて、本発明をより詳細に説明するが、本発明は実施例に限定されるものではない。
本実施例では、定格電圧80V、定格静電容量38μFの巻回型の電解コンデンサ(Φ10.0mm×L(長さ)10.0mm)を作製した。以下に、電解コンデンサの具体的な製造方法について説明する。
厚さ100μmのアルミニウム箔にエッチング処理を行い、アルミニウム箔の表面を粗面化した。その後、アルミニウム箔の表面に、化成処理により、誘電体層を形成した。化成処理は、アジピン酸アンモニウム溶液にアルミニウム箔を浸漬し、これに150Vの電圧を印加することにより行った。その後、アルミニウム箔を、縦×横が6mm×120mmとなるように裁断して、陽極体を準備した。
厚さ50μmのアルミニウム箔にエッチング処理を行い、アルミニウム箔の表面を粗面化した。その後、アルミニウム箔を、縦×横が6mm×120mmとなるように裁断して、陰極体を準備した。
陽極体および陰極体に陽極リードタブおよび陰極リードタブを接続し、陽極体と陰極体とを、リードタブを巻き込みながら、セパレータを介して巻回した。巻回体から突出する各リードタブの端部には、陽極リード線および陰極リード線をそれぞれ接続した。そして、作製された巻回体に対して、再度化成処理を行い、陽極体の切断された端部に誘電体層を形成した。次に、巻回体の外側表面の端部を巻止めテープで固定して巻回体を作製した。
3,4-エチレンジオキシチオフェンと、高分子ドーパントであるポリスチレンスルホン酸(PSS、重量平均分子量10万)とを、イオン交換水(液状成分)に溶かし、混合溶液を調製した。混合溶液を撹拌しながら、イオン交換水に溶かした硫酸鉄(III)(酸
化剤)を添加し、重合反応を行った。反応後、得られた反応液を透析し、未反応モノマーおよび過剰な酸化剤を除去し、約5質量%のPSSがドープされたポリエチレンジオキシチオフェン(PEDOT/PSS)を含む高分子分散体を得た。
減圧雰囲気(40kPa)中で、所定容器に収容された高分子分散体に巻回体を5分間浸漬し、その後、高分子分散体から巻回体を引き上げた。次に、高分子分散体を含浸した巻回体を、150℃の乾燥炉内で20分間乾燥させ、誘電体層の少なくとも一部を被覆する固体電解質層を形成した。
グリコール化合物としてエチレングリコール(EG)と、平均分子量約300のポリエチレングリコール(PEG)とを含む下記表Aの組成の電解液を調製し、減圧雰囲気(40kPa)中で、電解液にコンデンサ素子を5分間浸漬した。
なお、カルボン酸成分の一部と塩基成分(トリエチルアミン)は、フタル酸トリエチルアミン(塩)として添加した。
電解液を含浸させたコンデンサ素子を封止して、電解コンデンサを完成させた。具体的には、有底ケースの開口側にリード線が位置するようにコンデンサ素子を有底ケースに収納し、リード線が貫通するように形成された封止部材(ゴム成分としてブチルゴムを含む弾性材料)をコンデンサ素子の上方に配置して、コンデンサ素子を有底ケース内に封止した。そして、有底ケースの開口端近傍に絞り加工を施し、更に開口端をカール加工し、カール部分に座板を配置することによって、図1に示すような電解コンデンサ(A1)を完成させた。その後、定格電圧を印加しながら、130℃で2時間エージング処理を行った。
下記表Bの組成の電解液を用いたこと以外、実施例1と同様に電解コンデンサA2を作製し、同様に評価した。
下記表C組成の電解液を用いたこと以外、実施例1と同様に電解コンデンサA3を作製し、同様に評価した。
下記表D組成の電解液を用いたこと以外、実施例1と同様に電解コンデンサB1を作製し、同様に評価した。
得られた電解コンデンサについて、静電容量、ESR、破壊耐電圧(BDV)を測定した。破壊耐電圧(BDV)は、1.0V/秒のレートで昇圧しながら電圧を印加し、0.5Aの過電流が流れるときの電圧を測定した。
5000時間保持後のESR(X)の比(X/X0)で示した。評価結果を表1に示す。
下記表E組成の電解液を用いたこと以外、実施例1と同様に電解コンデンサA4を作製し、同様に評価した。
下記表F組成の電解液を用いたこと以外、実施例1と同様に電解コンデンサA5を作製し、同様に評価した。
下記表G組成の電解液を用いたこと以外、実施例1と同様に電解コンデンサA6を作製し、同様に評価した。なお、カルボン酸成分(ピロメリット酸)の一部と塩基成分(トリエチルアミン)は、ピロメリット酸ジトリエチルアミン(塩)として添加した。
下記表H組成の電解液を用いたこと以外、実施例1と同様に電解コンデンサA7を作製し、同様に評価した。
下記表I組成の電解液を用いたこと以外、実施例1と同様に電解コンデンサA8を作製し、同様に評価した。
下記表J組成の電解液を用いたこと以外、実施例1と同様に電解コンデンサA9を作製し、同様に評価した。
Claims (11)
- 誘電体層を有する陽極体と、前記陽極体の前記誘電体層に接触した固体電解質層と、電解液と、を備え、
前記電解液は、溶媒および溶質を含み、
前記溶媒は、グリコール化合物を含み、
前記溶質は、カルボン酸成分と、塩基成分とを含み、
前記溶媒に含まれる前記グリコール化合物の割合は、50質量%以上であり、
前記カルボン酸成分は、カルボキシル基を有する芳香族化合物であり、
前記塩基成分は、第1級アミン、第2級アミンおよび第3級アミンよりなる群から選択される少なくとも1種であり、
前記カルボン酸成分の前記溶質中での比率は、前記塩基成分100質量部に対して、200質量部以上である、電解コンデンサ。 - 前記カルボン酸成分の前記溶質中での比率は、前記塩基成分100質量部に対して、400質量部以上である、請求項1に記載の電解コンデンサ。
- 前記カルボン酸成分の前記溶質中での比率は、前記塩基成分100質量部に対して、600質量部以上である、請求項1に記載の電解コンデンサ。
- 前記カルボン酸成分の前記溶質中での比率は、前記塩基成分100質量部に対して、900質量部以上である、請求項1に記載の電解コンデンサ。
- 前記電解液のpHが4以下である、請求項1~4のいずれか1項に記載の電解コンデンサ。
- 前記グリコール化合物は、エチレングリコールである、請求項1~5のいずれか1項に記載の電解コンデンサ。
- 前記電解液に含まれる前記溶質の割合が、2~30質量%である、請求項1~6のいずれか1項に記載の電解コンデンサ。
- 前記カルボン酸成分の一部が、前記塩基成分との塩に由来する、請求項1~7のいずれか1項に記載の電解コンデンサ。
- 前記溶質が、ヒドロキシル基を2個以上有する芳香族化合物を含む、請求項1~8のいずれか1項に記載の電解コンデンサ。
- 前記ヒドロキシル基を2個以上有する芳香族化合物が、カテコールおよびピロガロールよりなる群から選択される少なくとも1種である、請求項9に記載の電解コンデンサ。
- 前記固体電解質層は、液状成分と、前記液状成分に分散する導電性高分子と、を含む高分子分散体を、前記誘電体層に含浸させ、前記誘電体層の少なくとも一部を覆う膜を形成した後、前記膜から前記液状成分を揮発させることにより形成されたものである、請求項1~10のいずれか1項に記載の電解コンデンサ。
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