JPH01238110A - 電解コンデンサにテトラシアノキノジメタン塩を含浸させる方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は固体の有機電解質を用いた電解コンデンサの製
造方法に関するものであり、特に、基材の金属がアルミ
ニウムである電解コンデンサの製造方法に関するもので
ある。

従来の技術 電解コンデンサは容積に比べての容量が大きいので広く
用いられている。現在市販されている電解コンデンサに
は３つの種類がある。その第１の種類は陽極をアルミニ
ウムで作り、陰極を液体電解質にしたアルミニウムー液
体電解質コンデンサである。第２の種類は陽極をタンタ
ルで作り、陰極を固体の半導体電解質にした固体電解質
のタンタルコンデンサである。そして、第３の種類は陽
極をアルミニウムで作り、陰極を固体の半導体電解質と
した固体電解質のアルミニウムコンデンサである。

この最後の種類の電解コンデンサは最近開発されたもの
である。この固体電解質を用いたアルミニウムコンデン
サのいくつかはフィリップス（Ｐｈ　ｉ　ｌ　ｉ　ｐｓ
）社によって開発されている。陽極はロール状に巻かれ
たホイルまたは折り畳まれたホイルによって作られてい
る。こうしたホイルの形状の陽極を用いた場合のアルミ
ニウムコンデンサの製造方法は以下の段階を有している
。すなわち、 （１）アルミニウムホイルをパンチングし、（２）ホイ
ルをエツチングし、 （３）エツチングしたホイルを、放射状コンデンサの場
合には折り畳み、同軸コンデンサの場合には巻き付け、 （４）ホイルを陽極酸化してアルミナの薄膜を形成し、 （５）硝酸マンガン溶液を含浸させた後に熱分解処理を
して、固体電解質（二酸化マンガン）を形成し、 （６）陰極コンタクトを取り付ける。

このコンデンサ製造方法はかなり複雑である。

この方法では、放射状コンデンサの場合にはホイルを１
つずつ折り畳む作業が必要であり、同軸コンデンサの場
合には１つずつホイルを巻き付ける作業が必要である。

また、固体電解質を形成する段階は最も難しい段階であ
り、熱分解を複数回（原則として４回）繰り返すことが
必要であり、各熱分解操作は温度と時間を厳密に決めて
実施しなければならない。使用する化合物が侵食性の強
い硝酸マンガン溶液であり、二酸化マンガンへの転化を
極めて迅速に行わなければならないので、これは極めて
難しい操作である。さらに、熱分解によって生じる二酸
化窒素によって破損された層を修復するための後処理工
程も必要である。

フランス国特許第２．５８３．２１６号に記載の電解コ
ンデンサの製造方法では、陽極ホイルと、陰極ホイルと
、電解質支持体とを直径の大きなホイールに巻き付ける
ようにしている。この方法は、この巻き付は法を用いる
ことによって製造が容易になるという利点がある。この
方法はＳ　Ｍ　Ｃ（Ｓｕｒｆａｃｅ−ｍｏｕｎｔｅｄ　
ｃｏｍｐｏｎｅｎｔ）型のコンポーネントを作るために
用いることができる。この特許には、固体電解質として
は二酸化マンガンを用いるのが好ましいが、有機電解質
を用いることができることも記載されている。例えば、
７，７．８．８−テトラシアノキノジメタン（通常、Ｔ
ＣＮＱと呼ばれる）の塩を使用することができる。これ
らの塩は理論的には極めて有用であるが、コンデンサの
電解質として実際に使用する際には、多くの問題点が生
じる。

発明が解決しようとする課題 本発明の目的は、上記の欠点を解消し、コンデンサの酸
化陽極にＴＣＮＱ塩を含浸することを可能にする新規な
方法を提供することにある。この方法は電解手段によっ
て行われる。

課題を解決するための手段 本発明のテトラシアノキノジメタン（ＴＣＮＱ）塩を電
解コンデンサに含浸する方法は、テトラシアノキノジメ
タン（ＴＣＮＱ）が溶解され且つ担体重解質を含む溶剤
の溶液を電気分解することによって各コンデンサ（１）
にＴＣＮＱ塩を導入し、上記の担体電解質のカチオンと
上記の溶解したＴＣＮＱが電気分解による解離後に上記
テトラシアノキノジメタン（ＴＣＮＱ）塩となるように
なっていることを特徴としている。

上記の７．７．８．８−テトラシアノキノジメタン（Ｔ
ＣＮＱ）　、特にＴＣＮＱのＮ−ｎブチルイソキノリニ
ウムは優れた導電率を有しており、この導電率は電解コ
ンデンサの製造に適しているという利点がある。。

ＴＣＮＱのＮ−ｎブチルイソキノリニウムは、通常、粉
末状の結晶の状態で作られる。従って、フィルム状の金
属、特に、アルミニウムのフィルムに固定するのは容易
ではない。フィルム状の支持体にＴＣＮＱ塩を付着させ
るために種々の方法が研究されてきたが、陽極酸化され
た表面を有するフィルム状金属上に溶融状態の塩を接触
させることによって、ＴＣＮＱ塩を付着させ、次いで凝
固させる方法によって、優れた品質の固体電解コンデン
サが製造できるということが実証されている。この方法
では、液化したＴＣＮＱ塩を素早く冷却して、凝固させ
る必要がある。その理由は、ＴＣＮＱ塩を長い間加熱す
ると分解するためである。この方法は研究室では実施す
るのが難しいということが証明されている。まして、反
復可能な状態で加熱時間を監視しながら実施しなければ
ならない工業的規模で実施するのはさらに困難である。

文献〔特に、［ジャーナルオンアメリカンケミカル　ソ
サエテ４　（Ｊｏｕｒｎａｌ　ｏｆ　Ａｍｅｒｉｃａｎ
Ｃｈｅｍｉｃａｌ　５ｏｃｉｅｔｙ）　Ｊ　１９６２年
、３３７４〜３３８７頁を基準〕に述べられているＴＣ
ＮＱ塩の特性の中で、下記の一般式： ％式％） （但し、Ｍは有機のカチオンである） で表されるＴＣＮＱ塩錯体が優れた電解特性（ポーラロ
グラフイ特性）を有していることが注目できる。このＴ
ＣＮＱ塩錯体の、アセトニトリルの過塩素酸リチウム（
０，１Ｍ）媒体中での白金に対するポーラログラムは、
中性のＴＣＮＱ塩と、アニオン基ＴＣＮＱ−とに対応す
る２つの波によって構成されている。これらの波は下記
：ｅ− ＴＣＮＱ・−Ｔ　ＣＮ　Ｑ　　　　（１）＋ｅ− のレドックス半等式に関係しており、半波ｅ、／２（１
）とｅ＋７ｚ（２）の電圧、すなわち、水中での塩化カ
リウムで飽和したカロメル基準電極に対する０、１２７
Ｖと一〇、　２９１　Ｖが上記の式に対応している。

本発明では、含浸が電解手段によって実施される。以下
、一実施例として、ＴＣＮＱ　　Ｎ−ｎブチルイソキノ
リニウムによるアルミニウムコンデンサの含浸方法を説
明するが、本発明はこれに限定されるものではない。

上記の系（１）はアルミニウム電極上で可逆であるので
、・本発明方法は以下のようにして実施される。

適当な電解質溶液を得るために、例えば、ＴＣＮＱを担
体電解質を含むアセトニ）　ＩＪル中に溶解させる。こ
の担体電解質のカチオンはＮ−ｎブチルイソキノリニウ
ム１例えば、Ｎ−ｎブチルイソキノリニウムヘキサフル
オロホスフェートにすることができる。

被含浸要素は種々の形にすることができ、紙等の電解質
支持体を間に挟んだ、あるいは、挟まない積層型のコン
デンサまたは巻取り型のコンデンサにすることができる
。コンデンサを含浸する際には、陽極を形成する部分ま
たは陰極コンタクトを形成する部分、もしくは、これら
両方の部分を電源の負極に電気的に接続して行う。

以下、本発明を添付図面を参照した一実施例について説
明する。しかし、以下の実施例は、本発明を何ら限定す
るものではない。

実施例 添付図面は、本発明による含浸方法を図示したものであ
る。含浸されるコンデンサ要素１は可能な最も簡単な方
法で図示されている。このコンデンサ要素１は、酸化物
層３によって被覆されたアルミニウム陽極２と、陰極コ
ンタクト４と、上記酸化陽極とアルミニウム製の陰極コ
ンタクトとの間に挟まれた一枚の紙５とを有している。

このコンデンサ要素を電解質溶液７が収容された電解槽
６中に浸す。陽極２は酸化されていない部分を有し、こ
の部分は電解質から外に出ている。図かられかるように
、この非酸化部分が含浸されないように、陽極のこの部
分は電解質と接触しないようになっている。陽極と陰極
コンタクトは電源８の負極に電気的に接続されている。

電解槽６が導体材料で作られている場合には、この電解
槽で電極を形成して、電源８の正極に接続すればよい。

この装置にはさらに、電源に接続されたカロメル（塩化
第１水銀）基準電極９が備えられている。

電解質溶液７は上記のもの（すなわち、ＴＣＮＱを溶解
したアセトニトリル溶液であり、カチオンがＮ−ｎブチ
ルイソキノリニウムゝである担体電解質を含んでいる）
であるので、電解によってＴＣＮＱを陰極還元させるこ
とができる：ＴＣＮＱ　　＋　　ｅ−−ＴＣＮＱ− こうして得られたアニオンラジカルＴＣＮＱ・−は担体
電解質のカチオンと中性のＴＣＮＱとを結合させて目的
の塩を形成させる。

こうして得られた塩はアセトニトリルにほとんど溶けな
いので、コンデンサ要素ｌに沈着させてそれを被覆する
。また、陰極コンタクト４も同様に被覆されるようにす
ることもできるが、これによって、この陰極コンタクト
のコンデンサ要素への付着性が改良される。この電気化
学反応の終了後に、コンデンサを洗浄、乾燥させ、次い
で、封入する。さらに、加熱工程を設けて上記の塩を溶
融させ、それによって含浸を良くすることもできる。

本発明方法では、電解によって陰極がＴＣＮＱに電子を
供与し、この陰極が、標準的な化学合成では還元剤であ
るＮ−ｎブチルイソキリニウム沃素の役割を果たしてい
るということに注目すべきである。

アセトニトリル以外の溶剤を用いることも本発明の範囲
に入るものである。これらの溶剤は、その電子活性度と
選択されたＴＣＮＱ塩に応じて選択される。

アルミニウム以外の卑金属、例えば、タンタルに本発明
の方法を適用したものも本発明の範囲に入るものである
。

【図面の簡単な説明】

添付図面は本発明による含浸方法を図示したものである
。 （主な参照番号） １・・コンデンサ要素 ２・・アルミニウム陽極 ３・・酸化物層　　　４・・陰極コンタクト５・・紙　
　　　　　６・・電解槽 ７・・電解質溶液　　８・・電源 ９・・カロメル基準電極

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. （１）テトラシアノキノジメタン（ＴＣＮＱ）が溶解さ
   れ且つ担体電解質を含み、この担体電解質のカチオンと
   上記の溶解したＴＣＮＱが電気分解による解離後に上記
   テトラシアノキノジメタン（ＴＣＮＱ）塩となるような
   溶剤の溶液を電気分解することによって各コンデンサ（
   １）にＴＣＮＱ塩を導入することを特徴とするテトラシ
   アノキノジメタン（ＴＣＮＱ）塩を電解コンデンサに含
   浸する方法。
2. （２）上記コンデンサがアルミニウム陽極（２）を有し
   ていることを特徴とする請求項１に記載の方法。
3. （３）上記溶剤がアセトニトリルであることを特徴とす
   る請求項１または２に記載の方法。
4. （４）上記担体電解質のカチオンがＮ−ｎブチルイソキ
   ノリニウムであることを特徴とする請求項１から３のい
   ずれか１項に記載の方法。
5. （５）上記担体電解質がＮ−ｎブチルイソキノリニウム
   ヘキサフルオロホスフェートであることを特徴とする請
   求項４に記載の方法。
6. （６）含浸すべき電解コンデンサ（１）が陰極コンタク
   トを有し、含浸作業の間、同じコンデンサの陽極と上記
   陰極が電気的に互いに接続されていることを特徴とする
   請求項１から５のいずれか１項に記載の方法。
7. （７）上記溶剤がアセトニトリルであり、上記担体電解
   質がＮ−ｎブチルイソキノリニウムヘキサフルオロホス
   フェートであることを特徴とする請求項２に記載の方法
   。