JPH0360109A - 難燃性を有する電解コンデンサ - 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、難燃性を有する電解コンデンサに関し、更に
詳しくは、電解酸化による表面酸化皮膜を有する陽極箔
と集電陰極箔とからなり陽極箔と＃に極箔との間をセパ
レータで隔離して積層した素子を電解液に含浸してなる
電解コンデンサにおいて、セパレータとして独特の材料
を使用することにより難燃性を付与すると共に良好なコ
ンデンサ特性を付与する電解コンデンサに関する。

［従来の技術］ 電解コンデンサは、小形、大容量、安価で整流出力の平
滑化等に優れた特性を示し各種電気・電子機器の重要な
構成要素の１つであり、一般に表面を電解酸化によって
酸化皮膜に変えたアルミニウムフィルムを陽極とし、こ
の酸化皮膜を誘電体とし集電陰極との間に電解液を介在
させて作製される。一般に、陽極および陰極は横方向に
長い方形の箔の形態であり、これらを隔離するセパレー
タと共に巻回して積層した素子を電解液に含浸して容器
に封入して電解コンデンサ製品とする。セパレータは主
として陽極と陰極との間との離間を確実にする目的で使
用され、通常は電解コンデンサのコンデンサ特性の維持
向上を指標として材料の選択が行われ、電解液の含浸を
確実にするものとして、いわゆる電解紙と称する紙が使
用されている。

コンデンサ特性の指標としては、静電容量、誘電正接（
ｔａｎδ）、漏れ電流（ＬＣ）等がある。コンデンサの
静電容量は、誘電体の誘電率に比例するため誘電体の誘
電率を高く設定し、電解コンデンサ使用中は誘電体の物
理化学的変化を避は誘電率を高く維持すべきである。充
電電流の位相と外部電解の位相との差である損失角の正
接すなわち誘電正接は、コンデンサの消費電力の目安と
して用いられ、その値が小さければ消費電力が少ないこ
とを示す、充電開始後一定値に達した時に流れる電流で
ある漏れ電流は誘電体の荷電担体の定常的な移動による
もので、誘電体中の不純物の解離等によって生じたイオ
ンが荷電担体の主体をなすと考えられており、漏れ電流
の変化の大小は誘電体の電気化学的状態の安定性を反映
する。

電解コンデンサは、使用中に化学反応を行わせながら常
に誘電体酸化皮膜を再生しつつ使用するものであるため
、表面を酸化皮膜としたアルミニウム電極との間で起る
化学反応の定常状態を維持し、誘電体とするアルミニウ
ム酸化皮膜を良好に維持することが性能の安定化に重要
であり、使用法を誤って例えば過剰の高電圧負荷等によ
り化学的定常状態が乱れると、アルミニウム酸化皮膜が
破壊されやがては絶縁が破れるに至るが、そこまで至ら
ずとも使用中に所定の化学反応以外の不都合な化学反応
が進行し、特にガス発生を伴う場合はコンデンサの外観
不良、防爆弁の開弁等に至る。

電解コンデンサに過電圧がかかった場合には安全を確保
するため防爆弁が作動し大事となるのを防ぐのが一般で
ある。しかしながら、防爆弁の作動後に時としてショー
トして発火に至ることも希ではあるが起り得る。すなわ
ち、過電圧印加による内圧上昇と共に防爆弁が作動する
ような状況では、条件にもよるが通常は製品内部温度は
１５０℃を超えて電解液の沸点近くに達しており、電解
液は蒸気となって外部へ排出される。これに応じて製品
内部でスパークが発生すると発火に至ると考えられる。

しかしながら、このような状況下で発火に至る条件は極
めてＰｉ雑であり、発火に至るか否かは、電解液の排出
状態に依存する空気との混合の程度、電解紙の炭化度合
、スパークのタイミング、スパークの起る場所、過電圧
とその時の電流値等によって決定される。

これらの発火要因の内、スパークのタイミングやスパー
クの起る場所等は偶然性に大きく支配されるため、これ
らを制御して電解コンデンサの発火事故を抑えることは
非現実的であるが、アルミニウム電解コンデンサに使用
する電解液やセパレータ等の材料を改良して難燃性を有
する電解コンデンサを提供することは偶然性に支配され
ない要因の改良として科学的に行い得る。検討の結果、
従来のアルミニウム電解コンデンサの最大の発火原因と
なる材料は、セパレータとして使用する電解紙であるこ
とが判明した。すなわち、種々の条件の中で難燃化のポ
イントは紙の炭化を防止することであることが分った。

あらゆる難燃性材料を電解コンデンサのセパレータとし
て使用することは不可能であり、セパレータ゛として使
用して電解コンデンサに難燃性を付与し得ると共に良好
なコンデンサ特性を付与し得る材料を使用しなければな
らない。

［発明が解決しようとする課Ｕ］ 本発明は、電解酸化による表面酸化皮膜を有する陽極箔
と集電陰極箔とがらなり＃ｊ極箔と陰極箔との間をセパ
レータで＠離して積層した素子を電解液に含浸してなる
電解コンデンサであって、難燃性を有すると共に良好な
コンデンサ特性を有する電解コンデンサを提供すること
を目的とする。

［課題を解決するための手段］ 本発明によれば、電解酸化による表面酸化皮膜を有する
陽＠箔と集電陰極箔とがらなり陽極箔と陰極箔との間を
セパレータで隔離して積層した素子を電解液に含浸して
なる電解コンデンサにおいて、前記セパレータがポリフ
ェニレンスルフィド繊維からなる不織布であることを特
徴とする難燃性を有する電解コンデンサが提供される。

ポリフェニレンスルフィド（ＰＰＳ）は次の式の構造を
有する。

セパレータとするポリフェニレンスルフィドＡｌｌ維か
らな・、る不織布は、好ましくは、厚さ２５〜８０μｍ
、０１寸１０〜６０ｇ／ｍ２である。

ポリフェニレンスルフィドの難燃性については、限界酸
素指数４４〜５３と高く、通常の燃焼試験法（ＵＬ９４
、Ａ　Ｓ　Ｔ　Ｍ　−Ｐ　６３５等）では、無滴下、不
燃である。

［作用］ 難燃効果のある他の材料としては、ガラスベーパ、アラ
ミドペーパ等があるが、前者は強度的に弱く、後者は厚
みが厚すぎて電解コンデンサのセパレータとするには不
適当であった。

電解液はポリフェニレンスルフィドからなる不織布に良
好に含浸される０作成した電解コンデンサのコンデンサ
特性に対し、セパレータ材料の構造は影響を与え得ると
考えられる。電解コンデンサは化学反応を行いながら使
用し、その化学的定常状態の維持が性能の安定化に重要
であり、前記した構造を有するポリフェニレンスルフィ
ドは、電解液、酸化皮膜、陽極並びに陰極との相互作用
の点で、電解コンデンサに極めて良好に適合するものと
考えられる。

すなわち、本発明によれば、セパレータとして難燃性の
材料を使用し、そのセパレータが従来の電解紙以上の良
好なコンデンサ特性を与えるため、従来より優れた性能
を有する電解コンデンサが実現される。

［発明の効果］ 本発明によれば、電解酸化による表面酸化皮膜を有する
陽極箔と集電陰極箔とからなり陽極箔と陰極箔との間を
セパレータで隔離して積層した素子を電解液に含浸して
なる電解コンデンサであって、難燃性を有すると共に良
好なコンデンサ特性を有する電解コンデンサが提供され
る。

［実施例］ 以下に実施例により本発明を更に詳細に説明するが、本
発明は以下の実施例にのみ限定されるものではない。

枠　コンーンサの セパレータとして厚さ４０μのポリフェニレンスルフィ
ドからなる不織布（例えば、東燃石油化学製、目付３７
．５ｇ／ｍ’　、５０μ）、ｔたは従来のクラフト紙（
密度０．７５、厚さ５０μ〉を使用し、第１表に示す組
成ＡまたはＢの電解液を使用して、第２表に示すような
組合せで実施例１および２、比較例１および２の電解コ
ンデンサを作成した。

第１表 監邂」コしｉ姓處 エチレングリコール　　６７　　重量％ホウ酸　　　　
　　　　　１６．５重量％ホウ酸アンモニウム　　１６
．５重量％４歴五旦立旦羞 エチレングリコール　　８７　　重量％アジピン酸　　
　　　　１３　　重量％実施例１ 比較例１ 実施例２ 比較例２ 艷且藍旦 電解コンデンサの実際の作成に先立ち、セパレータと電
解液のみを用いて、それぞれの組合せの燃焼性を調べた
。すなわち、各セパレータに電解液を含浸したものを炎
の中に入れ、着火までの回数を比較した。

ＰＰＳ不織布 クラフト ＰＰＳ不織布 クラフト まず、３　Ｘ　１０１１１の寸法としたセパレータに５
ｃｎ程度電解液を浸漬させ、余分な電解液を除去した後
、高さ５ｃｎ＋のバーナの炎に０．５秒間曝した。素速
く炎から出しだ後再び炎に曝し、この操作を何回か繰返
して電解液に何回で着火するかを試験した。一連の操作
を計５回行って試験を５回行い、それぞれの試験におけ
る着火に至るまでの炎に曝す回数として燃焼試験の結果
を第３表に示す。

第３表 セパレータ　　　にするまでの　に曝 Ｚ」口４Ａ−試験　試験　試験　試験　試験２３４５ 実施例１（４０回繰返しても着火せず）比較例１　　２
１　　２１　　２３　　２３　　２２実施例２（４０回
繰返しても着火せず）比較例２６６７８に の燃焼試験の結果から、同じ電解液を含浸するものであ
っても、ポリフェニレンスルフィドからなる不織布の方
がクラフト紙より燃え難いことが分る。

過０圧による　ノ・ 前記した実施例１および２、比較例１および２の構成で
常法に従ってアルミニウム電解コンデンサを作成した。

前記組成Ａの電解液を用いた電解コンデンサ（実施例・
１、比較例１）の定格は３５Ｑ　Ｖ、４７０μＦであっ
たのに対し、４５０Ｖ、２Ａの過剰の印加電圧を印加し
、前記組成Ｂの電解液を用いた電解コンデンサ（実施例
２、比較例２）の定格はｉｅｏ　ｖ、８００μＦであっ
たのに対し、３００■、１．５Ａの過剰の印加電圧を印
加して、作成した電解コンデンサの過電圧による発火実
験を行った。

それぞれ１００個の電解コンデンサについて行った実験
の結果を第４表に示す。

第４表 弘（Ｊを１ 実方鉱Ｓ　１　　　　　　　　　　　０　／丁００比較
例１　　　　　４／ｉｏ。

実施例２　　　　　０／１００ 比較例２　　　　　１２／１００ この実験の結果から、本発明による電解コンデンサは、
過電圧が印加されても発火せず、難燃性を有することが
分る。

コンーンサ、　のゞ′ 作成した電解コンデンサのコンデンサ特性を調べた。静
電容量〈μＦ）、誘電正接（ｔａｎδ）、漏れ電流（Ｌ
Ｃ５μＡ）の測定値を１０個の電解コンデンサの平均と
して第５表に示す、なお、前記組成Ａの電解液を用いた
電解コンデンサ（実施例１、比較例１）の定格は３５０
ｖ、４７０μＦ、前記組成Ｂの電解液を用いた電解コン
デンサの定格は１６０　Ｖ、８２０μＦであった。

第５表 実施例１　　４６８　　０．０５８　　１２．４比較例
１．　　４６６　　０．０６１　　１４．１実施例２　
　８０６　　０．０５４　　５３比較例２　　８０４　
　０．０６１　　７４これらの結果から、本発明による
電解コンデンサは良好なコンデンサ特性を有することが
分る。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）電解酸化による表面酸化皮膜を有する陽極箔と集
   電陰極箔とからなり陽極箔と陰極箔との間をセパレータ
   で隔離して積層した素子を電解液に含浸してなる電解コ
   ンデンサにおいて、前記セパレータがポリフェニレンス
   ルフィド繊維からなる不織布であることを特徴とする難
   燃性を有する電解コンデンサ。