JP7461091B1 - 電極材料、電解コンデンサ用陰極箔、及び電解コンデンサ - Google Patents
電極材料、電解コンデンサ用陰極箔、及び電解コンデンサ Download PDFInfo
- Publication number
- JP7461091B1 JP7461091B1 JP2023202942A JP2023202942A JP7461091B1 JP 7461091 B1 JP7461091 B1 JP 7461091B1 JP 2023202942 A JP2023202942 A JP 2023202942A JP 2023202942 A JP2023202942 A JP 2023202942A JP 7461091 B1 JP7461091 B1 JP 7461091B1
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- conductive layer
- layer
- electrode material
- carbon
- cathode foil
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 239000011888 foil Substances 0.000 title claims abstract description 225
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 title claims abstract description 142
- 239000007772 electrode material Substances 0.000 title claims abstract description 100
- 239000000463 material Substances 0.000 claims abstract description 117
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 90
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 claims abstract description 82
- 239000007784 solid electrolyte Substances 0.000 claims abstract description 58
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims abstract description 56
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims abstract description 51
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims abstract description 42
- 238000002484 cyclic voltammetry Methods 0.000 claims abstract description 20
- 239000008151 electrolyte solution Substances 0.000 claims abstract description 19
- 229910002804 graphite Inorganic materials 0.000 claims abstract description 14
- 239000010439 graphite Substances 0.000 claims abstract description 14
- 125000004429 atom Chemical group 0.000 claims abstract description 11
- 125000004432 carbon atom Chemical group C* 0.000 claims abstract description 10
- 150000002736 metal compounds Chemical class 0.000 claims abstract description 10
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims abstract description 7
- 239000013078 crystal Substances 0.000 claims abstract description 5
- 239000010410 layer Substances 0.000 claims description 501
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 claims description 69
- 239000000126 substance Substances 0.000 claims description 68
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 60
- 239000010936 titanium Substances 0.000 claims description 49
- 238000001069 Raman spectroscopy Methods 0.000 claims description 32
- 239000003792 electrolyte Substances 0.000 claims description 29
- 238000004833 X-ray photoelectron spectroscopy Methods 0.000 claims description 27
- 239000002245 particle Substances 0.000 claims description 23
- 239000002344 surface layer Substances 0.000 claims description 21
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 claims description 20
- 229910052743 krypton Inorganic materials 0.000 claims description 13
- DNNSSWSSYDEUBZ-UHFFFAOYSA-N krypton atom Chemical compound [Kr] DNNSSWSSYDEUBZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 13
- 230000003068 static effect Effects 0.000 claims description 13
- 150000004767 nitrides Chemical class 0.000 claims description 12
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 claims description 12
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 11
- 238000001179 sorption measurement Methods 0.000 claims description 10
- OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N Phosphorus Chemical compound [P] OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 7
- 229910052698 phosphorus Inorganic materials 0.000 claims description 7
- 239000011574 phosphorus Substances 0.000 claims description 7
- 238000000926 separation method Methods 0.000 claims description 7
- 239000010935 stainless steel Substances 0.000 claims description 5
- 229910001220 stainless steel Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 229910000838 Al alloy Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 238000001237 Raman spectrum Methods 0.000 claims description 4
- 238000004804 winding Methods 0.000 abstract description 19
- 239000000243 solution Substances 0.000 abstract description 15
- 230000014759 maintenance of location Effects 0.000 abstract description 6
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 abstract description 5
- 238000006731 degradation reaction Methods 0.000 abstract description 3
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 48
- 238000000034 method Methods 0.000 description 42
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 40
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 26
- 238000007733 ion plating Methods 0.000 description 25
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 24
- 230000006866 deterioration Effects 0.000 description 20
- 238000007740 vapor deposition Methods 0.000 description 20
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 16
- 230000008569 process Effects 0.000 description 15
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 14
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 14
- -1 tantalum (Ta) Chemical class 0.000 description 13
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 12
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 12
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 11
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 11
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 10
- 238000000151 deposition Methods 0.000 description 10
- 238000005530 etching Methods 0.000 description 10
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 description 10
- 238000004626 scanning electron microscopy Methods 0.000 description 10
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 9
- 229920001609 Poly(3,4-ethylenedioxythiophene) Polymers 0.000 description 9
- 239000003575 carbonaceous material Substances 0.000 description 9
- 229910001873 dinitrogen Inorganic materials 0.000 description 9
- 230000008020 evaporation Effects 0.000 description 9
- 238000004627 transmission electron microscopy Methods 0.000 description 9
- 239000007769 metal material Substances 0.000 description 8
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- 238000006116 polymerization reaction Methods 0.000 description 8
- 230000008021 deposition Effects 0.000 description 7
- 238000007654 immersion Methods 0.000 description 7
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 7
- 239000002904 solvent Substances 0.000 description 7
- LYCAIKOWRPUZTN-UHFFFAOYSA-N Ethylene glycol Chemical compound OCCO LYCAIKOWRPUZTN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 6
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 description 6
- 239000010955 niobium Substances 0.000 description 6
- 229920000172 poly(styrenesulfonic acid) Polymers 0.000 description 6
- 229940005642 polystyrene sulfonic acid Drugs 0.000 description 6
- 238000005096 rolling process Methods 0.000 description 6
- 238000005011 time of flight secondary ion mass spectroscopy Methods 0.000 description 6
- 238000002042 time-of-flight secondary ion mass spectrometry Methods 0.000 description 6
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 5
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 5
- 229920001940 conductive polymer Polymers 0.000 description 5
- 238000010894 electron beam technology Methods 0.000 description 5
- 239000007770 graphite material Substances 0.000 description 5
- 150000001247 metal acetylides Chemical class 0.000 description 5
- 238000011056 performance test Methods 0.000 description 5
- 238000001350 scanning transmission electron microscopy Methods 0.000 description 5
- 238000004841 transmission electron microscopy energy-dispersive X-ray spectroscopy Methods 0.000 description 5
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- MYMOFIZGZYHOMD-UHFFFAOYSA-N Dioxygen Chemical compound O=O MYMOFIZGZYHOMD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000002390 adhesive tape Substances 0.000 description 4
- HSFWRNGVRCDJHI-UHFFFAOYSA-N alpha-acetylene Natural products C#C HSFWRNGVRCDJHI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000012298 atmosphere Substances 0.000 description 4
- 239000011230 binding agent Substances 0.000 description 4
- 239000011651 chromium Substances 0.000 description 4
- 239000004020 conductor Substances 0.000 description 4
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 4
- 229910001882 dioxygen Inorganic materials 0.000 description 4
- 229920001971 elastomer Polymers 0.000 description 4
- 238000005566 electron beam evaporation Methods 0.000 description 4
- 125000002534 ethynyl group Chemical group [H]C#C* 0.000 description 4
- 229930195733 hydrocarbon Natural products 0.000 description 4
- 150000002430 hydrocarbons Chemical class 0.000 description 4
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 4
- NUJOXMJBOLGQSY-UHFFFAOYSA-N manganese dioxide Chemical compound O=[Mn]=O NUJOXMJBOLGQSY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N oxo(oxoalumanyloxy)alumane Chemical compound O=[Al]O[Al]=O TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 238000007789 sealing Methods 0.000 description 4
- 238000004544 sputter deposition Methods 0.000 description 4
- PCCVSPMFGIFTHU-UHFFFAOYSA-N tetracyanoquinodimethane Chemical compound N#CC(C#N)=C1C=CC(=C(C#N)C#N)C=C1 PCCVSPMFGIFTHU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000004215 Carbon black (E152) Substances 0.000 description 3
- 208000032544 Cicatrix Diseases 0.000 description 3
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- HBBGRARXTFLTSG-UHFFFAOYSA-N Lithium ion Chemical compound [Li+] HBBGRARXTFLTSG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- LRHPLDYGYMQRHN-UHFFFAOYSA-N N-Butanol Chemical compound CCCCO LRHPLDYGYMQRHN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229910004298 SiO 2 Inorganic materials 0.000 description 3
- 238000007743 anodising Methods 0.000 description 3
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 description 3
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 3
- 230000008859 change Effects 0.000 description 3
- 238000005229 chemical vapour deposition Methods 0.000 description 3
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 3
- 229910003460 diamond Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000010432 diamond Substances 0.000 description 3
- NZZFYRREKKOMAT-UHFFFAOYSA-N diiodomethane Chemical compound ICI NZZFYRREKKOMAT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 3
- 229910052735 hafnium Inorganic materials 0.000 description 3
- VBJZVLUMGGDVMO-UHFFFAOYSA-N hafnium atom Chemical compound [Hf] VBJZVLUMGGDVMO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 3
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 3
- 229910001416 lithium ion Inorganic materials 0.000 description 3
- 229910052758 niobium Inorganic materials 0.000 description 3
- GUCVJGMIXFAOAE-UHFFFAOYSA-N niobium atom Chemical compound [Nb] GUCVJGMIXFAOAE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 3
- 238000010248 power generation Methods 0.000 description 3
- 231100000241 scar Toxicity 0.000 description 3
- 230000037387 scars Effects 0.000 description 3
- VSZWPYCFIRKVQL-UHFFFAOYSA-N selanylidenegallium;selenium Chemical compound [Se].[Se]=[Ga].[Se]=[Ga] VSZWPYCFIRKVQL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N tungsten Chemical compound [W] WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229910052721 tungsten Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000010937 tungsten Substances 0.000 description 3
- 238000001771 vacuum deposition Methods 0.000 description 3
- YEJRWHAVMIAJKC-UHFFFAOYSA-N 4-Butyrolactone Chemical compound O=C1CCCO1 YEJRWHAVMIAJKC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229920003026 Acene Polymers 0.000 description 2
- ZAMOUSCENKQFHK-UHFFFAOYSA-N Chlorine atom Chemical compound [Cl] ZAMOUSCENKQFHK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N Chromium Chemical compound [Cr] VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-N Phosphoric acid Chemical compound OP(O)(O)=O NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N Titan oxide Chemical compound O=[Ti]=O GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- LFVGISIMTYGQHF-UHFFFAOYSA-N ammonium dihydrogen phosphate Chemical compound [NH4+].OP(O)([O-])=O LFVGISIMTYGQHF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910000387 ammonium dihydrogen phosphate Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000010349 cathodic reaction Methods 0.000 description 2
- 150000001768 cations Chemical class 0.000 description 2
- 239000000460 chlorine Substances 0.000 description 2
- 229910052801 chlorine Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910052804 chromium Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000011247 coating layer Substances 0.000 description 2
- 238000007739 conversion coating Methods 0.000 description 2
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 238000001035 drying Methods 0.000 description 2
- 238000010891 electric arc Methods 0.000 description 2
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 2
- 238000005430 electron energy loss spectroscopy Methods 0.000 description 2
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 description 2
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 2
- 239000012212 insulator Substances 0.000 description 2
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 2
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 2
- 235000019837 monoammonium phosphate Nutrition 0.000 description 2
- 230000000149 penetrating effect Effects 0.000 description 2
- 239000002798 polar solvent Substances 0.000 description 2
- 229920000767 polyaniline Polymers 0.000 description 2
- 229920000128 polypyrrole Polymers 0.000 description 2
- RUOJZAUFBMNUDX-UHFFFAOYSA-N propylene carbonate Chemical compound CC1COC(=O)O1 RUOJZAUFBMNUDX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 description 2
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 2
- 229910052715 tantalum Inorganic materials 0.000 description 2
- GUVRBAGPIYLISA-UHFFFAOYSA-N tantalum atom Chemical compound [Ta] GUVRBAGPIYLISA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- JBQYATWDVHIOAR-UHFFFAOYSA-N tellanylidenegermanium Chemical compound [Te]=[Ge] JBQYATWDVHIOAR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 2
- 238000007738 vacuum evaporation Methods 0.000 description 2
- LEONUFNNVUYDNQ-UHFFFAOYSA-N vanadium atom Chemical compound [V] LEONUFNNVUYDNQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000011701 zinc Substances 0.000 description 2
- GKWLILHTTGWKLQ-UHFFFAOYSA-N 2,3-dihydrothieno[3,4-b][1,4]dioxine Chemical compound O1CCOC2=CSC=C21 GKWLILHTTGWKLQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- BVKZGUZCCUSVTD-UHFFFAOYSA-L Carbonate Chemical compound [O-]C([O-])=O BVKZGUZCCUSVTD-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 241000282341 Mustela putorius furo Species 0.000 description 1
- NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-L Phosphate ion(2-) Chemical compound OP([O-])([O-])=O NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 239000004743 Polypropylene Substances 0.000 description 1
- 238000001530 Raman microscopy Methods 0.000 description 1
- 229910010067 TiC2 Inorganic materials 0.000 description 1
- HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N Zinc Chemical compound [Zn] HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000002378 acidificating effect Effects 0.000 description 1
- NIXOWILDQLNWCW-UHFFFAOYSA-N acrylic acid group Chemical group C(C=C)(=O)O NIXOWILDQLNWCW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000010062 adhesion mechanism Effects 0.000 description 1
- 230000032683 aging Effects 0.000 description 1
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 1
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N aluminium oxide Inorganic materials [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910000147 aluminium phosphate Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000002048 anodisation reaction Methods 0.000 description 1
- 239000003125 aqueous solvent Substances 0.000 description 1
- 238000000231 atomic layer deposition Methods 0.000 description 1
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000010953 base metal Substances 0.000 description 1
- 150000001721 carbon Chemical group 0.000 description 1
- 238000003763 carbonization Methods 0.000 description 1
- 239000001913 cellulose Substances 0.000 description 1
- 229920002678 cellulose Polymers 0.000 description 1
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 1
- 239000000470 constituent Substances 0.000 description 1
- 229910052593 corundum Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000001419 dependent effect Effects 0.000 description 1
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 1
- 239000003085 diluting agent Substances 0.000 description 1
- 239000002612 dispersion medium Substances 0.000 description 1
- 239000004815 dispersion polymer Substances 0.000 description 1
- 238000002149 energy-dispersive X-ray emission spectroscopy Methods 0.000 description 1
- 238000000605 extraction Methods 0.000 description 1
- 239000012634 fragment Substances 0.000 description 1
- 239000000446 fuel Substances 0.000 description 1
- 230000036571 hydration Effects 0.000 description 1
- 238000006703 hydration reaction Methods 0.000 description 1
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 1
- 238000002065 inelastic X-ray scattering Methods 0.000 description 1
- 239000004615 ingredient Substances 0.000 description 1
- WHRAZOIDGKIQEA-UHFFFAOYSA-L iron(2+);4-methylbenzenesulfonate Chemical compound [Fe+2].CC1=CC=C(S([O-])(=O)=O)C=C1.CC1=CC=C(S([O-])(=O)=O)C=C1 WHRAZOIDGKIQEA-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 230000001678 irradiating effect Effects 0.000 description 1
- 238000002955 isolation Methods 0.000 description 1
- 238000004898 kneading Methods 0.000 description 1
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 1
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 1
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 1
- 239000012528 membrane Substances 0.000 description 1
- 239000002923 metal particle Substances 0.000 description 1
- 238000004452 microanalysis Methods 0.000 description 1
- 239000011259 mixed solution Substances 0.000 description 1
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 1
- 239000012299 nitrogen atmosphere Substances 0.000 description 1
- 239000003960 organic solvent Substances 0.000 description 1
- 239000007800 oxidant agent Substances 0.000 description 1
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 1
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000000704 physical effect Effects 0.000 description 1
- 238000007747 plating Methods 0.000 description 1
- 230000010287 polarization Effects 0.000 description 1
- 229920001155 polypropylene Polymers 0.000 description 1
- 238000007639 printing Methods 0.000 description 1
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 1
- 239000011347 resin Substances 0.000 description 1
- 229920005989 resin Polymers 0.000 description 1
- 238000007788 roughening Methods 0.000 description 1
- 229920006395 saturated elastomer Polymers 0.000 description 1
- 230000003746 surface roughness Effects 0.000 description 1
- 230000008961 swelling Effects 0.000 description 1
- 238000012719 thermal polymerization Methods 0.000 description 1
- 238000001075 voltammogram Methods 0.000 description 1
- 239000002699 waste material Substances 0.000 description 1
- 239000002351 wastewater Substances 0.000 description 1
- 229910001845 yogo sapphire Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052725 zinc Inorganic materials 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Electric Double-Layer Capacitors Or The Like (AREA)
Abstract
Description
(i)固体電解質との密着性がよく、界面の接触抵抗が低抵抗であること。
(ii)固体電解質、電解液を保持するための層(幾何学的構造・表面修飾)があること。
(iii)固体電解質、化学重合薬液、電解液、水分による劣化への耐性があること。
(iv)容量成分を持たないか、或いは容量成分が低く、低抵抗な導体として振舞うこと。
(v)薄手化が実現可能なこと。
(vi)低コストであること。
などが挙げられ、上記(ii),(iii)のうち電解液との相性を除けば、これらは固体電解コンデンサ用の陰極に於いても極めて重要な機能、特性といえる。
・平滑基材をエッチングにより拡面したエッチド基材を用いる場合は、エッチド層内部まで無機系導電層の物質が回り込むことが難しく、エッチド層内部を完全に無機系導電層の物質で被覆することは困難であるため、基材の成分であるアルミが露出する部分が出てくる。
・露出したアルミの表面には酸化アルミの被膜が存在しており、酸化アルミは絶縁物であるため、高抵抗となる。
・露出したアルミは耐薬品性に弱く、ポリマーや電解液に対しての耐久性に問題がある。
・基材をエッチングにより溶解するため、ハンドリング強度や薄箔化、残留塩素、廃液処理、製造コストの面でも課題が大きい。
などの問題が存在する。
(1)固体電解質との密着性がよく、界面の接触抵抗が低抵抗であること。
(2)固体電解質、電解液を保持するための層(幾何学的構造・表面修飾)を有すること。
(3)固体電解質、化学重合薬液、電解液、水分に対する耐劣化性に優れること。
(4)容量成分を有さないか、或いは容量成分が低く、低抵抗な導体として振舞うこと。
(5)薄手化が実現可能なこと。
(6)低コストであること。
(7)巻きずれを起こし難いこと。
のうち少なくとも一つの利点を備えた、電解コンデンサ用陰極箔等に用いることができる電極材料、或いはそのような電極材料を用いた陰極箔を備えた、電解コンデンサを実現することを課題とする。
・エッチド基材ではなく平滑箔を使用することにより、残留塩素の心配が無く、またエッチド層内部まで無機導電層の物質が回り込むことが難しいためにアルミが露出する部分が出てくる、といったことがなくなる。そのため、固体電解質、化学重合薬液、電解液及び水分に対する耐劣化性(耐薬品性・耐久性)を優れたものにすることが可能となり((3))、強度を保ち薄手化することが可能となり((5))、更に、エッチング工程をなくすことができるため、廃液設備の問題も含め、コストを削減することが可能となる((6))。
・平滑箔上に、一例として蒸着により、表層側に凹凸部分を有する無機導電層を付与することにより、固体電解質と電解液を保持するのに適した幾何学的構造の層を有することが可能となる((2))。
・表層側に付与された幾何学的な凹凸構造により、固体電解質との密着性が向上する((1))。更に、作用極を電極材料として所定の条件で得られるサイクリックボルタモグラムの電流値の最大値を、作用極を平滑基材とした場合の電流値の最大値の6.5倍以上とすることで、固体電解質と電解液の保持力向上によるESR低減効果が発揮される。((1)及び(2))
・表層側に付与された幾何学的な凹凸構造により、セパレータ紙との静止および動摩擦力(各摩擦係数)が高くなるため、電解コンデンサの素子巻き工程における巻き芯治具の引き抜き時に発生し易い、巻きずれ不具合の発生を抑制する((7))。
・無機導電層の最外層にカーボンを含む層を設けることにより、低抵抗かつ容量成分を持たない陰極箔とすることが可能となる(固体電解質と、例えばアルミニウムの酸化被膜との接触による空乏層の生成を、酸化アルミ層の上に金属及び/又は金属化合物を含む第1の導電層およびカーボンを含む第2の導電層を形成することで抑制し、固体電解質との接触抵抗を大幅に低減する)((1)及び(4))。
・ラマン分光法によるラマンスペクトルにおいてピーク分離することで得られるGバンドピークの半値幅について、第2の導電層に含まれるカーボンの半値幅を結晶黒鉛の半値幅の3.8倍以上とすることで、固体電解質、化学重合液、電解液および水分に対する耐劣化性(耐薬品性・耐久性)が向上する((3))。
・第1の導電層とカーボンを含む第2の導電層の間に、化学的な結合を持つ混在層を形成し、第1の導電層を構成する金属元素の原子と炭素原子との結合の存在量を、XPSによる分析結果において各C結合状態の存在量の合計の5%以上とすることで、電極材料は低抵抗な導体となる((4))。
・平滑箔と蒸着層の界面の密着性が不十分な場合には、緻密な無機導電層で覆った後に、蒸着層を付与しても良く、平滑箔を緻密な無機導電層で覆うことにより、アルミの露出部分を一例においては完全になくし、耐薬品性・耐久性を向上させることが可能となる。
・平滑箔上に、リン(P)を含む酸化被膜を付与したのちに緻密な無機導電層で覆うことにより、さらに耐薬品性・耐久性を向上させることが可能となる(緻密層を形成しない場合でも、平滑基材上にリンを含む酸化被膜を化成処理等で付与することにより、耐薬品性・耐久性を向上させることは可能である)。
図1は、本発明の一実施形態における電極材料を用いた陰極箔の層構造を示す断面図である。陰極箔(電極材料)1は、エッチング処理等による粗面化がされていない基材(平滑アルミニウム箔)2と、平滑アルミニウム箔2の上に形成された、自然酸化被膜、或いは人為的に形成されたリンを含む酸化被膜等の酸化物層3と、酸化物層3上に形成された、Ti又はAlにより形成された凹凸のある第1の導電層4と、第1の導電層4の上に形成された第2の導電層5と、を有する。更に、第1の導電層4と第2の導電層5との間に混在層7が形成されている。
(i)混在層7の成膜開始時には第1の導電層4の形成工程である蒸着法のみを行い、グラファイト材料等のカーボン材料(及び、第2の導電層5がカーボン以外の材料も含む場合は、任意の他の、第2の導電層5の材料)への電子ビーム照射は行わず、
(ii)時間の経過に応じて徐々に、第1の導電層4を構成する材料への電子ビーム照射量を下げることにより、第1の導電層4の形成工程である蒸着法における金属材料の蒸発量を下げていき、同時にグラファイト材料等のカーボン材料(及び、第2の導電層5がカーボン以外の材料も含む場合は、任意の他の、第2の導電層5の材料)への電子ビーム照射量を上げることにより、第1の導電層4を構成する物質と第2の導電層5を構成する物質とが混在し、且つ第2の導電層5を構成する物質の含有率が上層へ向かうにつれて上昇するような混在被膜を形成し、
(iii)成膜の終了時には第1の導電層4の形成工程である蒸着法を終了させて、第2の導電層5の形成工程であるアークイオンプレーティング法のみを行い、実質的に第2の導電層を構成する物質のみの被膜を形成する
ことにより、形成することが可能である。その他、蒸着法(第1の導電層4)とスパッタリング法(第2の導電層5)とにより混在層7を形成する場合には、時間の経過と共に第1の導電層4の材料の蒸発量を下げていき、グラファイトターゲット等のカーボンターゲット(及び、第2の導電層5がカーボン以外の材料も含む場合は、任意の他の、第2の導電層の材料のターゲット)に印加する電圧を上げていく(グラファイトターゲット、及び用いる場合には他の、第2の導電層の材料のターゲットのスパッタ速度を上げていく)など、任意の方法によってそのような好ましい態様の混在層7を形成することができる。また、(i)~(iii)は主にバッチ方式の枚葉処理に適したプロセスであるが、あるいはこれとは別に、ロールtoロール方式により、第1の導電層を構成する材料ターゲットと、その次に第2の導電層を構成する材料ターゲットを順に配置したチャンバー内で、箔を搬送しながら第1から第2の順に連続成膜処理を行うことによっても、混在層を形成することが出来る。第1と第2の各蒸発源ターゲットから基材へ向けて円錐状に放射される各蒸着材料の蒸気やイオン同士が基材に到達するより以前に互いに重なりを持つように(接触するように)、第1と第2の各蒸着源ターゲットを互いに隣接配置させることで、混在層を形成する。この各蒸着源ターゲット同士の距離や、各蒸着源ターゲットと基材との距離をそれぞれ適切に制御することにより、混在層の混在・拡散状態や結合状態などを最適な状態に調整する。この場合は前述のような電子ビーム照射量の加減調整は行わず、それぞれ常に一定でよく、より大量生産に向くプロセスといえる。また各蒸着源ターゲット同士の距離や、各蒸着源ターゲットと基材との距離に関わらず、基材温度を例えば数百℃程度に加熱することにより混在層を得てもよい。
以下、本発明の陰極箔を用いて作製できる電解コンデンサの例として、固体電解コンデンサとハイブリッドコンデンサについて説明する。ここでは基材2の両面側に各層を積層した図1又は2の層構造を有する陰極箔1を用いる場合について説明するが、基材2の片面側のみに各層を積層した層構造を有する陰極箔1を用いても本発明の電解コンデンサを作製することができる。
図5は、上記図1又は2に示すいずれかの層構造を有する陰極箔1を用いて作製した巻回型固体電解コンデンサ8の分解図である。固体電解コンデンサ8は、
(i)陽極酸化処理により陽極アルミニウム箔上に酸化被膜を形成してなる陽極箔9と、図1又は2に示されるいずれかの層構造を有する陰極箔10とを、セパレータ紙11を介して重ね、陽極箔9に対しては陽極端子13を、陰極箔10に対しては陰極端子14を接続した上でこれを巻回してコンデンサ素子12を作製する。
(ii)コンデンサ素子12を、希釈剤としてn-ブチルアルコールを含む、3,4-エチレンジオキシチオフェン、及び酸化剤としてのp-トルエンスルホン酸鉄(II)の混合溶液に浸漬させた上で加熱して、熱重合によりポリエチレンジオキシチオフェン(PEDOT)の固体電解質層を形成する。若しくは、ポリエチレンジオキシチオフェンを水溶液中へ分散するためにポリスチレンスルホン酸(PSS)と混合したPEDOT/PSS水分散溶液へ浸漬、含浸したのち乾燥することで固体電解質層を形成してもよい。
(iii)固体電解質層を形成したコンデンサ素子12をアルミニウムケース15に収容し、封止ゴム16で封止する。
という方法で作製される。なお、ポリピロール系又はポリアニリン系、ポリアセン系、ポリパラフェニレンビニレン系、ポリイソチアナフテン系などの導電性高分子によって、あるいは二酸化マンガン(MnO2)や、TCNQ(テトラシアノキノジメタン)錯塩等によって固体電解質層を形成してもよい。
ハイブリッドコンデンサは、固体電解コンデンサ8を作製する場合と同様にして(i)及び(ii)の工程を行なった後、
(ii-2)固体電解質層を形成したコンデンサ素子に、溶媒として、γ-ブチルラクトン、エチレングリコール及び水のうち少なくとも1つを含む電解液を含浸させる。
(iii)固体電解質層を形成し、電解液を含浸させたコンデンサ素子をアルミニウムケースに収容し、封止ゴムで封止する。
という方法で作製される。なお、ポリピロール系又はポリアニリン系、ポリアセン系、ポリパラフェニレンビニレン系、ポリイソチアナフテン系などの導電性高分子によって、あるいは二酸化マンガン(MnO2)や、TCNQ(テトラシアノキノジメタン)錯塩等によって固体電解質層を形成してもよい。
・基材2として平滑基材を使用することにより、TiでAl表面を隙間なく被覆することができる。
・粒状の堆積構造とすることで、ポリマーや電解液の密着、保持が可能である。
・アークイオンプレーティング法によるTi前処理は、基材表面の残油や酸化物の影響を排除できる。
という利点を有する。また図7に、図6に示す陰極箔とは別の陰極箔(後述の実施例4)のTEM写真(断面像)を示す。図6,図7に示す陰極箔は、いずれも(自然酸化被膜3が形成された)アルミニウム平滑基材2上にアークイオンプレーティング法によりTiの緻密層6を形成し、真空蒸着法によりTiの第1の導電層4を形成し、アークイオンプレーティング法によりGLCのカーボン層(第2の導電層5)を形成することにより作製されるという点で共通するが、第1の導電層4に含まれる金属材料(図6,図7のサンプルではTi)の粒子径が互いに異なり、したがって第1の導電層4における凹凸の細かさが互いに異なる。
本発明の陰極箔として実施例1~8の陰極箔を用意し、また比較例の陰極箔として比較例1~6の陰極箔を用意した。実施例1~8の陰極箔を用いて実施例1~8のハイブリッドコンデンサをそれぞれ作製し、比較例1~6の陰極箔を用いて比較例1~6のハイブリッドコンデンサをそれぞれ作製し、作製したハイブリッドコンデンサのそれぞれについて性能試験(ESR測定)を行った。それぞれのハイブリッドコンデンサの作製条件、ESR測定条件は以下のとおりである。
実施例1:0.003Paまで真空に引いたチャンバー容器の中にArガスを導入し、Ti材料からなる第1のターゲットと、グラファイト材料からなる第2のターゲットを順に、第1と第2の各ターゲットから基材へ向けて円錐状に放射される各蒸着材料の蒸気やイオン同士が基材に到達するより以前に互いに重なりを持つように(接触するように)、第1と第2の各ターゲットを互いに隣接配置したプロセス中へアルミの平滑箔をこの順に搬送させ、電子ビーム蒸着により、凹凸のあるTi層を200nm付与し、その次にアークイオンプレーティングによりカーボンを成膜する。このロールtoロール方式による連続成膜により、平滑基材上の酸化物層と第1の導電層との界面、および第1の導電層と第2の導電層との界面にそれぞれ混在層を得た(なお、酸化物層と第1の導電層の界面に形成された混在層は、酸化物層を構成する物質と第1の導電層を構成する物質とが混在してなるものであって、第1の導電層を構成する物質と第2の導電層を構成する物質とが混在してなるものとは異なるものである。)。その箔を陰極として、陽極箔(53Vで陽極酸化したエッチドアルミ化成箔)と組み合わせて、ハイブリッドコンデンサを作製し、初期ESR(100kHz)を測定し、125℃中に2000hr(1hrは60分間)放置したのちのESR(100kHz)を測定した。なお、ハイブリッドコンデンサは、次のようにして作製した。すなわち、まず、陽極箔と、上記のようにして作製した陰極箔とを、セパレータ紙を介して重ね、陽極箔に対しては陽極端子を、陰極箔に対しては陰極端子を接続した上でこれを巻回してコンデンサ素子を作製した。次に、コンデンサ素子を水溶媒のポリマー分散体溶液に約7000Paまで真空に引いた容器内で浸漬した後、大気環境下150℃で30分乾燥することで固体電解質層を形成した。更に、コンデンサ素子に、溶媒としてエチレングリコールを含む電解液を約5000Paまで真空に引いた容器内で含浸させた。そして最後に、コンデンサ素子をアルミニウムケースに収容し、封止ゴムで封止した。
実施例2:0.003Paまで真空に引いたチャンバー容器の中に、実施例1と同量のArガスを導入し、アルミの平滑箔を搬送させ、アークイオンプレーティングによりTiを10nm成膜する。その後、実施例1と同じ成膜プロセス中へ、アークイオンプレーティングによってTi層が形成されたアルミ箔を搬送させ、蒸着により、凹凸のあるTi層を200nm付与し、カーボンをアークイオンプレーティングにより成膜する。以降は、実施例1と同じである。
実施例3:リン酸二水素アンモニウム溶液で、印加電圧5Vで陽極酸化処理を行った平滑基材を使用した以外は、実施例2と同様の処理を行った。
実施例4:導入するガスがArとN2の2種類であること以外は、実施例2と同じである。
実施例5:蒸着により付与する凹凸のあるTi層を70nmとすること以外は、実施例2と同じである。
実施例6:アークイオンプレーティングによりTiに代えてAlを成膜し、その後、蒸着により凹凸のあるTi層に代えて凹凸のあるAl層を付与すること以外は、実施例2と同じである。
実施例7:Arガスの導入量が実施例2の40分の1であること以外の条件は実施例2と同じである。
実施例8:Arガスの導入量が実施例6の10分の1であること以外の条件は実施例6と同じである。
比較例1:平滑基材を使用し、実施例1~3と同量のArガスを導入し、アークイオンプレーティングによりTiを成膜した後、アークイオンプレーティングでカーボンを成膜したものを陰極として使用した。それ以外の条件は、実施例1と同じである。
比較例2:基材に2Vで陽極酸化処理したエッチド箔を使用し、実施例1~3と同量のArガスを導入し、アークイオンプレーティングによりTiを成膜したのち、アークイオンプレーティングでカーボンを成膜したものを陰極として使用した。それ以外の条件は、実施例1と同じである。
比較例3:平滑基材にガスを入れず真空蒸着で(緻密な)Ti層を形成させ、その後、容器内の圧力が実施例1~3と同等になるまでN2ガスを導入し、真空蒸着で(凹凸のある)Ti層を形成したものを陰極として使用した。それ以外の条件は、実施例1と同じである。なお、比較例3の陰極箔の被膜構成は、特開2014-022707号の明細書により開示されている被膜構成と同様である。
比較例4:蒸着により付与する凹凸のあるTi層を30nmとすること以外は、実施例2と同じである。
比較例5:蒸着により凹凸のあるTi層に代えてAl層を付与すること以外は、実施例1と同じである。
比較例6:導入するガスがN2ガスのみであること以外は、実施例2と同じである。
なお、カーボン導電層が形成されている実施例1~8、並びに比較例1,2及び4~6の陰極箔においては、カーボン導電層の下に混在層が形成されている。混在層においては、カーボンと、混在層の下の層を構成する物質とが混在して存在する。また、実施例1~8、並びに比較例1,2及び4~6におけるカーボン層はGLCを含んでいる。
・X線源:AlKα、管電圧:10kV、管電流:10mA、マイクロ分析:なし、Dwell:100msec、フラッドガン:3.0V 4.0mA
・Step:ワイドレンジ1.0eV/ナローレンジ0.05eV
・Pass:ワイドレンジ50eV/ナローレンジ20eV
・Scans:ワイドレンジ1/ナローレンジ2
測定レンジ0.05eVで測定した270eV付近~290eV付近に観測されるC結合状態に起因するピークについて、ピーク分離を行い、C結合状態ごとにピーク面積を算出した。横軸をSiO2換算深さ、縦軸を各C結合状態のピーク面積とした場合に描かれる曲線について積分値を計算し、これを各C結合状態の存在量とした。全C結合状態の存在量でTiC結合状態(282eV付近)またはAl4C3結合状態(282.4eV付近)の存在量を割った値を、各実施例及び比較例の陰極箔における金属元素の原子と炭素原子との結合の存在割合とした。
また、上述の実施例1~8、比較例1~6の陰極箔を用いて、それぞれ実施例1~8、比較例1~6の固体電解コンデンサを作製し(実施例1~8、比較例1~6のハイブリッドコンデンサの作製方法と比較して、固体電解質層を形成した後にコンデンサ素子に電解液を含浸させる処理を行っていないことのみが異なる作製方法で作製した。)、作製した固体電解コンデンサのそれぞれについて性能試験(ESR測定)を行った。
固体電解質と陰極箔との接着メカニズムは粘着テープ型であり、図25は、工業用の粘着テープを用いた接着度の比較データである。粘着テープには10mm幅の日東電工株式会社製のポリプロピレン粘着テープを用い、これを15cm長に切り接着面を下にして、幅50mm×長さ200mmに切り出した試験片の上に長さ方向に平行に軽く置き、テープ上で荷重20Nのプレスローラーを100mm以上の長さで1往復させ、均一な荷重で接着する。試料片の片端をクランプでしっかりと押さえ、試料片と接着した側と反対側のテープをクランプ付近で180°折り返したうえで、その端をプッシュプルゲージに繋いだクリップで固定し、10mm/秒の一定速度で引っ張り、テープが剥離した際の引張荷重(gf/cm)の平均値を読み取ることで、その値をテープ接着度とした。実施例1、2、4および5については、表層側に付与した凹凸構造によるアンカー接着効果を反映し、表層側に凹凸構造を付与していない比較例1に対して大幅に強いテープ接着度を得た。すなわち、第1の導電層の表層側に付与した凹凸構造により、固体電解質との密着性が向上する効果を得ることができることがわかった。
本開示は、以下の構成を開示する。
[構成1]
平滑基材上に、酸化物層を有し、さらに前記酸化物層の上に無機導電層を有し、
前記無機導電層は、金属及び/又は金属化合物を含む第1の導電層と、カーボンを含む第2の導電層とを有し、
前記第1の導電層は、その表層側に凹凸部分を有し、
前記第2の導電層は、前記無機導電層の最外層に位置し、
前記第1の導電層と前記第2の導電層の間に、前記第1の導電層を構成する物質と前記第2の導電層を構成する物質とが混在してなる混在層が形成されてなり、
前記混在層の成分が、実質的に前記第1の導電層を構成する物質のみを含む成分から実質的に前記第2の導電層を構成する物質のみを含む成分へと、前記第1の導電層から前記第2の導電層へと向かうにつれて変化するよう構成されている、
電極材料であって、
XPS(X線光電子分光法)により前記第2の導電層の表層から深さ方向に対して各C結合状態の存在量を分析した場合に、C1sスペクトルによる前記各C結合状態の存在量の合計に対する、前記第1の導電層を構成する金属元素の原子と炭素原子との結合の存在量の割合が5%以上であり、
掃引範囲を±0.3VvsPt、掃引速度を500mV/sec、電解液温度を30℃、参照極をPt、対極をステンレス、作用極を前記電極材料とした条件でのサイクリックボルタンメトリー法により得られるサイクリックボルタモグラムの電流値の最大値が、前記条件のうち作用極を前記平滑基材とした場合のサイクリックボルタモグラムの電流値の最大値の6.5倍以上であり、
ラマン分光法によるラマンスペクトルにおいてピーク分離することで得られるGバンドピークの半値幅について、前記第2の導電層に含まれるカーボンの前記半値幅が黒鉛結晶の前記半値幅に対して3.8倍以上である、
電極材料。
[構成2]
前記第1の導電層を構成する物質と前記第2の導電層を構成する物質とが互いに異なる、構成1に記載の電極材料。
[構成3]
前記平滑基材と前記第1の導電層とは互いに異なる物質から構成される、構成1又は2に記載の電極材料。
[構成4]
前記第2の導電層は実質的にカーボンからなる、構成1~3のいずれかに記載の電極材料。
[構成5]
前記無機導電層は、前記金属及び/又は金属化合物が緻密に存在する緻密層を更に有し、前記緻密層は前記酸化物層と前記第1の導電層との間に形成されている、構成1~4のいずれかに記載の電極材料。
[構成6]
前記無機導電層のうち前記第1の導電層と前記第2の導電層の両方、または少なくとも前記第1の導電層が粒子堆積層からなり、前記第1の導電層はチタン、アルミニウム、それらの窒化物、酸化物、酸窒化物、炭化物、炭窒化物のうちの少なくとも一種を含む構成1~5のいずれかに記載の電極材料。
[構成7]
前記酸化物層はリンを含む酸化物層である、構成1~6のいずれかに記載の電極材料。
[構成8]
前記平滑基材がアルミニウムまたはアルミニウム合金を含む、構成1~7のいずれかに記載の電極材料。
[構成9]
前記カーボンがグラファイトライクカーボンである、構成1~8のいずれかに記載の電極材料。
[構成10]
吸着ガスとしてクリプトン(Kr)を用いたBET比表面積が前記平滑基材の前記BET比表面積の1.5倍以上である、構成1~9のいずれかに記載の電極材料。
[構成11]
吸着ガスとしてクリプトン(Kr)を用いたBET比表面積が前記平滑基材の前記BET比表面積の1.5倍以上であり、かつ、前記無機導電層の表層側における凹凸部分の凸部の平均径が210nm以下である、構成1~9のいずれかに記載の電極材料。
[構成12]
構成1~11のいずれかに記載の電極材料であって、表層側の表面のセパレータ紙に対する静止摩擦係数および動摩擦係数が、平滑基材上にカーボンからなる表層側の最外層である導電層を有し前記表層側に凹凸部分を有さない電極材料の前記表層側の表面のセパレータ紙に対する静止摩擦係数および動摩擦係数よりもそれぞれ高い、電極材料。
[構成13]
陽極箔と陰極箔の間に少なくとも固体電解質が介在する電解コンデンサ用の陰極箔であって、構成1~12のいずれかに記載の電極材料を用いた、電解コンデンサ用陰極箔。
[構成14]
陽極箔と陰極箔の間に少なくとも固体電解質が介在する電解コンデンサであって、構成13に記載の陰極箔を有する、電解コンデンサ。
[構成15]
陽極箔と陰極箔の間に、更に電解液が介在する構成14に記載の電解コンデンサ。
2 基材
3 酸化物層
4 第1の導電層
5 第2の導電層
6 緻密層
7 混在層
8 巻回型固体電解コンデンサ、巻回型ハイブリッドコンデンサ
9 陽極箔
10 陰極箔
11 セパレータ紙
12 コンデンサ素子
13 陽極端子
14 陰極端子
15 アルミニウムケース
16 封止ゴム
Claims (17)
- 平滑基材上に、酸化物層を有し、さらに前記酸化物層の上に無機導電層を有し、
前記無機導電層は、金属及び/又は金属化合物を含む第1の導電層と、カーボンを含む第2の導電層とを有し、
前記第1の導電層は、その表層側に凹凸部分を有し、
前記第2の導電層は、前記無機導電層の最外層に位置し、
前記第1の導電層と前記第2の導電層の間に、前記第1の導電層を構成する物質と前記第2の導電層を構成する物質とが混在してなる混在層が形成されてなり、
前記混在層の成分が、実質的に前記第1の導電層を構成する物質のみを含む成分から実質的に前記第2の導電層を構成する物質のみを含む成分へと、前記第1の導電層から前記第2の導電層へと向かうにつれて変化するよう構成されている、電極材料であって、
掃引範囲±0.3VvsPt、掃引速度500mV/sec、電解液30℃、参照極Pt、対極ステンレス、作用極を前記電極材料とした条件でのサイクリックボルタンメトリー法により得られるサイクリックボルタモグラムの電流値の最大値が、前記条件のうち作用極を前記平滑基材とした場合のサイクリックボルタモグラムの電流値の最大値の6.5倍以上である、
電極材料。 - XPS(X線光電子分光法)により前記第2の導電層の表層から深さ方向に対して各C結合状態の存在量を分析した場合に、C1sスペクトルによる前記各C結合状態の存在量の合計に対する、前記第1の導電層を構成する金属元素の原子と炭素原子との結合の存在量の割合が5%以上である、
請求項1に記載の電極材料。 - ラマン分光法によるラマンスペクトルにおいてピーク分離することで得られるGバンドピークの半値幅について、前記第2の導電層に含まれるカーボンの前記半値幅が黒鉛結晶の前記半値幅に対して3.8倍以上である、
請求項2に記載の電極材料。 - 前記第1の導電層を構成する物質と前記第2の導電層を構成する物質とが互いに異なる、請求項3に記載の電極材料。
- 前記平滑基材と前記第1の導電層とは互いに異なる物質から構成される、請求項3又は4に記載の電極材料。
- 前記第2の導電層は実質的にカーボンからなる、請求項3又は4に記載の電極材料。
- 前記無機導電層は、前記金属及び/又は金属化合物が緻密に存在する緻密層を更に有し、前記緻密層は前記酸化物層と前記第1の導電層との間に形成されている、請求項3又は4に記載の電極材料。
- 前記無機導電層のうち前記第1の導電層と前記第2の導電層の両方、または少なくとも前記第1の導電層が粒子堆積層からなり、前記第1の導電層はチタン、アルミニウム、それらの窒化物、酸化物、酸窒化物、炭化物、炭窒化物のうちの少なくとも一種を含む請求項3又は4に記載の電極材料。
- 前記酸化物層はリンを含む酸化物層である、請求項3又は4に記載の電極材料。
- 前記平滑基材がアルミニウムまたはアルミニウム合金を含む、請求項3又は4に記載の電極材料。
- 前記カーボンがグラファイトライクカーボンである、請求項3又は4に記載の電極材料。
- 吸着ガスとしてクリプトン(Kr)を用いたBET比表面積が前記平滑基材の前記BET比表面積の1.5倍以上である、請求項3又は4に記載の電極材料。
- 吸着ガスとしてクリプトン(Kr)を用いたBET比表面積が前記平滑基材の前記BET比表面積の1.5倍以上であり、かつ、前記無機導電層の表層側における凹凸部分の凸部の平均径が210nm以下である、請求項3又は4に記載の電極材料。
- 請求項3又は4に記載の電極材料であって、表層側の表面のセパレータ紙に対する静止摩擦係数および動摩擦係数が、平滑基材上にカーボンからなる表層側の最外層である導電層を有し前記表層側に凹凸部分を有さない電極材料の前記表層側の表面のセパレータ紙に対する静止摩擦係数および動摩擦係数よりもそれぞれ高い、電極材料。
- 陽極箔と陰極箔の間に少なくとも固体電解質が介在する電解コンデンサ用の陰極箔であって、請求項3又は4に記載の電極材料を用いた、電解コンデンサ用陰極箔。
- 陽極箔と陰極箔の間に少なくとも固体電解質が介在する電解コンデンサであって、請求項15に記載の陰極箔を有する、電解コンデンサ。
- 陽極箔と陰極箔の間に、更に電解液が介在する請求項16に記載の電解コンデンサ。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2023202942A JP7461091B1 (ja) | 2023-07-14 | 2023-11-30 | 電極材料、電解コンデンサ用陰極箔、及び電解コンデンサ |
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2023116068A JP7401149B1 (ja) | 2023-07-14 | 2023-07-14 | 電極材料、電解コンデンサ用陰極箔、及び電解コンデンサ |
JP2023202942A JP7461091B1 (ja) | 2023-07-14 | 2023-11-30 | 電極材料、電解コンデンサ用陰極箔、及び電解コンデンサ |
Related Parent Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2023116068A Division JP7401149B1 (ja) | 2022-07-21 | 2023-07-14 | 電極材料、電解コンデンサ用陰極箔、及び電解コンデンサ |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP7461091B1 true JP7461091B1 (ja) | 2024-04-03 |
Family
ID=89190296
Family Applications (2)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2023116068A Active JP7401149B1 (ja) | 2022-07-21 | 2023-07-14 | 電極材料、電解コンデンサ用陰極箔、及び電解コンデンサ |
JP2023202942A Active JP7461091B1 (ja) | 2023-07-14 | 2023-11-30 | 電極材料、電解コンデンサ用陰極箔、及び電解コンデンサ |
Family Applications Before (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2023116068A Active JP7401149B1 (ja) | 2022-07-21 | 2023-07-14 | 電極材料、電解コンデンサ用陰極箔、及び電解コンデンサ |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (2) | JP7401149B1 (ja) |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2012115050A1 (ja) | 2011-02-21 | 2012-08-30 | 日本蓄電器工業株式会社 | 電極箔、集電体、電極及び、これを用いた蓄電素子 |
JP2012174865A (ja) | 2011-02-21 | 2012-09-10 | Japan Capacitor Industrial Co Ltd | 固体電解コンデンサ用電極箔 |
JP2014022707A (ja) | 2012-07-12 | 2014-02-03 | Japan Capacitor Industrial Co Ltd | アルミニウム電解コンデンサ用陰極箔 |
JP2019179884A (ja) | 2018-03-30 | 2019-10-17 | パナソニックIpマネジメント株式会社 | 電解コンデンサおよびその製造方法 |
-
2023
- 2023-07-14 JP JP2023116068A patent/JP7401149B1/ja active Active
- 2023-11-30 JP JP2023202942A patent/JP7461091B1/ja active Active
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2012115050A1 (ja) | 2011-02-21 | 2012-08-30 | 日本蓄電器工業株式会社 | 電極箔、集電体、電極及び、これを用いた蓄電素子 |
JP2012174865A (ja) | 2011-02-21 | 2012-09-10 | Japan Capacitor Industrial Co Ltd | 固体電解コンデンサ用電極箔 |
JP2014022707A (ja) | 2012-07-12 | 2014-02-03 | Japan Capacitor Industrial Co Ltd | アルミニウム電解コンデンサ用陰極箔 |
JP2019179884A (ja) | 2018-03-30 | 2019-10-17 | パナソニックIpマネジメント株式会社 | 電解コンデンサおよびその製造方法 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP7401149B1 (ja) | 2023-12-19 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US20210367308A1 (en) | Membranes, separators, batteries, and methods | |
TWI573157B (zh) | 電極材料、固態電解電容器及陰極箔 | |
Zang et al. | Titanium disulfide coated carbon nanotube hybrid electrodes enable high energy density symmetric pseudocapacitors | |
JP7414709B2 (ja) | オレフィンセパレータを含まないliイオンバッテリ | |
KR101257151B1 (ko) | 전지용 전극 집전체 및 그 제조 방법 | |
JP4940362B1 (ja) | 固体電解コンデンサ用電極箔 | |
CN102640242B (zh) | 电化学电容器以及其中使用的电极 | |
JP2023027096A (ja) | 微多孔膜用の改良された堆積物また層、改良された膜、改良されたリチウム電池セパレータ、改良された電池、改良された高電圧リチウム電池、および関連する方法 | |
Klankowski et al. | Higher-power supercapacitor electrodes based on mesoporous manganese oxide coating on vertically aligned carbon nanofibers | |
EP0953197A1 (en) | High surface area metal nitrides or metal oxynitrides for electrical energy storage | |
WO2010050484A1 (ja) | 蓄電デバイス用複合電極、その製造方法及び蓄電デバイス | |
CN110785826B (zh) | 电容器及其制造方法 | |
TW200416760A (en) | Solid electrolytic capacitor | |
JP7461091B1 (ja) | 電極材料、電解コンデンサ用陰極箔、及び電解コンデンサ | |
KR101774253B1 (ko) | 적층형 슈퍼커패시터의 제조방법 | |
WO2024019112A1 (ja) | 電極材料、電解コンデンサ用陰極箔、及び電解コンデンサ | |
JP7477898B2 (ja) | 電解コンデンサ用陰極箔、及び電解コンデンサ | |
KR101663904B1 (ko) | 탄소 증착층을 포함하는 집전체 및 이의 제조방법 | |
WO1998014970A1 (en) | High surface area metal nitrides or metal oxynitrides for electrical energy storage | |
JP2018157055A (ja) | コンデンサ用金属化フィルム、およびそれを用いたコンデンサ | |
JP2010262968A (ja) | 電気化学キャパシタとその製造方法 | |
JP2010267568A (ja) | 蓄電デバイス用複合電極、その製造方法及び蓄電デバイス | |
US8462483B2 (en) | Multilayer anode | |
JP2005029819A (ja) | 金属蒸着フィルムの製造方法 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20231130 |
|
A871 | Explanation of circumstances concerning accelerated examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A871 Effective date: 20231130 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20240213 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20240314 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 7461091 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |