JPH09330854A - 電解コンデンサ - Google Patents

電解コンデンサ

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JPH09330854A
JPH09330854A JP16822896A JP16822896A JPH09330854A JP H09330854 A JPH09330854 A JP H09330854A JP 16822896 A JP16822896 A JP 16822896A JP 16822896 A JP16822896 A JP 16822896A JP H09330854 A JPH09330854 A JP H09330854A
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JP
Japan
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silica particles
electrolytic capacitor
capacitor
electrolytic
electrolytic solution
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Pending
Application number
JP16822896A
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English (en)
Inventor
Takahito Ito
隆人 伊藤
Yoichi Shida
洋一 志田
Kyoko Fukui
京子 福井
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Nippon Chemi Con Corp
Original Assignee
Nippon Chemi Con Corp
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 発火することのない、高安全性を有する電解
コンデンサを提供する。 【解決手段】 外装ケースの内部にシリカ粒子、シリカ
粒子を芯物質とするマイクロカプセル、又はこれらの混
合物を配置する。又は、シリカ粒子を芯物質とするマイ
クロカプセルを電解液に添加する。このことによって、
過電圧が印加された場合、シリカ粒子が電解液に急激に
混入、分散し、電解液のシンチレーション電圧が上昇し
て、発火が抑制される。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、電解コンデンサに
関し、特に発火をすることのない高安全性を有する電解
コンデンサに関する。
【0002】
【従来の技術】電解コンデンサは、小型、大容量、安価
で整流出力の平滑化など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一つである。
【0003】一般に、電解コンデンサは、アルミニウ
ム、タンタルなどのいわゆる弁金属の酸化皮膜を誘電体
層として形成したものを陽極側電極として使用する。そ
して、この陽極側電極に対向させて陰極側電極を配置
し、陽極側電極と陰極側電極間にセパレータを介在さ
せ、このセパレータに電解液を保持させている。
【0004】陽極側電極は、弁金属を表面積拡大のため
にエッチング処理した後、化成液中で電圧印加して酸化
皮膜を形成することによって作成される。この化成時の
印加電圧によって誘電体である酸化皮膜の耐電圧が決定
される。
【0005】このような電解コンデンサにおいては、誘
電体である酸化皮膜は電解液との化学的反応によってそ
の定常状態が維持されており、使用法を誤って例えば過
剰の高電圧印加がかかり、化学的定常状態が乱される
と、酸化皮膜の溶解、破壊や、又はさらなる酸化皮膜の
形成がなされることになる。
【0006】例えば、コンデンサの印加電圧が上昇して
電解液の皮膜形成可能電圧を上回った場合、陽極酸化皮
膜が溶解する。この現象をシンチレーションといい、ま
た、このような現象が認められる電圧をシンチレーショ
ン電圧(火花電圧)として電解液の耐電圧性の尺度とす
ることができる。簡単には、最終コンデンサ製品まで組
み上げることなく、測定しようとする電解液に適当な大
きさの未化成アルミニウム箔や電解コンデンサ素子を浸
漬し、電圧を印加してシンチレーション電圧を測定する
ことができる。
【0007】近年、電子部品においては、低コスト、小
型化とともに、安全性がクローズアップされるようにな
ってきた。特に過電圧印加によって引き起こされるコン
デンサ破壊時の発火、燃焼、爆発は、大きな問題となっ
ている。
【0008】過電圧時の発火は、印加された電圧がシン
チレーション電圧を上回った場合、陽極と陰極の間で発
生する火花が原因で発生する。
【0009】このような問題点を解決するために、電解
液にホウ酸及びフェノール系化合物等の難燃剤を添加
(平4−284613等)する例、グアニジン塩系化合
物等の難燃化剤を電解コンデンサのケース内に収納(特
開平6−208937)する例等がある。
【0010】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな過電圧対策としての種々の難燃化の方法によって
も、発火という現象は避けることができず、過電圧が印
加されても発火のない高安全性の電解コンデンサが求め
られていた。
【0011】一方、シリカ粒子やコロイド状のシリカ粒
子を添加することによって、シンチレーション電圧の向
上がはかられること、これらのシリカ粒子の添加量が増
すことによってシンチレーション電圧も向上することが
知られていたが、添加量が多過ぎると、ゲル状になった
り、析出するという現象があった。ところが、この析出
のみられる電解液を攪拌して、シンチレーション電圧を
前述のような方法で測定したところ、シンチレーション
電圧がさらに向上するということが判明した。
【0012】そこで、本発明は、この現象に着目し、過
電圧印加時にも発火をすることのない高安全性の電解コ
ンデンサを提供することをその目的とする。
【0013】
【課題を解決するための手段】本発明の電解コンデンサ
は、陽極箔と陰極箔とセパレータを巻回してなるコンデ
ンサ素子に駆動用電解液を含浸させ、このコンデンサ素
子を外装ケースに収納し、この外装ケースの開口部を封
口部材で封口する電解コンデンサであって、外装ケース
の内部にシリカ粒子を配置している。
【0014】また、このような電解コンデンサにおい
て、コンデンサ素子にシリカ粒子からなるシリカ粒子層
を付着している。また、コンデンサ素子のセパレータに
シリカ粒子を付着している。
【0015】さらに、このような電解コンデンサにおい
て、シリカ粒子の代わりに、シリカ粒子を芯物質とする
マイクロカプセルを用いたり、シリカ粒子に加えて、シ
リカ粒子を芯物質とするマイクロカプセルを用いること
ができる。
【0016】また、別の手段として、陽極箔と陰極箔と
セパレータを巻回してなるコンデンサ素子に駆動用電解
液を含浸させ、このコンデンサ素子を外装ケースに収納
し、この外装ケースの開口部を封口部材で封口する電解
コンデンサにおいて、駆動用電解液にシリカ粒子を芯物
質とするマイクロカプセルを添加している。
【0017】
【発明の実施の形態】電解コンデンサは、図5に示すよ
うに、弁金属の箔の表面に陽極酸化皮膜を形成した陽極
箔を、弁金属箔よりなる陰極箔と紙などよりなるセパレ
ータとともに巻回することにより構成したコンデンサ素
子1を、外装ケース2に収納し、封口部材3により外装
ケースの開口部を封口することによって構成されてい
る。図に示すような、大型の電解コンデンサにおいて
は、コンデンサ素子1が、固定剤4で固定されている。
【0018】本発明は、このような電解コンデンサの外
装ケースの内部にシリカ粒子や、シリカ粒子を芯物質と
するマイクロカプセルやそれらの混合物を配置すること
によって、さらには、コンデンサ素子の側面や端面にに
シリカ粒子からなるシリカ粒子を付着したり、コンデン
サ素子のセパレータにシリカ粒子を付着して、構成され
る。
【0019】シリカ粒子としては、粒径が1〜50nm
の微粒子でも、それ以上の粒子でもよい。シリカ微粒子
としては、一般に乾式法による無水シリカまたは、湿式
法による含水シリカがある。乾式法には、ハロゲン化け
い素の熱分解、けい砂を加熱還元し気化した一酸化けい
素の空気酸化、有機けい素化合物の熱分解による方法等
がある。湿式法には、けい酸ソーダの熱分解、アルカリ
土類金属けい酸塩の酸分解、オルガノゲルの加圧分解、
過りん酸石灰肥料製造時の副生物の利用、イオン交換
法、解膠法、ゾルゲル法などがある。
【0020】また、50nm以上のシリカ粒子の製法と
しては、高純度石英の粉砕による粉体化、溶融による無
定形粉体化が一般的である。このような製法によって作
成されたシリカ粒子を使用することができる。
【0021】また、これらの一般的なシリカ粒子の他
に、シリカヒドロゾルやオルガノシリカゾルから溶媒を
除去したシリカ粒子や、シリカゲルなども用いることが
できる。このシリカヒドロゾル、オルガノシリカシゾル
は、特開平4−12512、特開平5−144673、
特開平6−151250等に記載されている、水溶媒を
用いたコロイド状のシリカゾル、及びこのシリカヒドロ
ゾルの水溶媒を有機溶媒で溶媒置換して得られたもので
ある。
【0022】シリカ粒子を芯物質として含有するマイク
ロカプセルは、前記のシリカ粒子を微小な容器に充填し
たものであるが、この壁材としては、有機物、無機物の
双方を使用することができる。
【0023】さらに、マイクロカプセルが、電解液に添
加されていても、同様の効果を発揮する。
【0024】このようにして作成された電解コンデンサ
に、過電圧が印加された場合、発火することなくオープ
ンになり、電解コンデンサは高い安全性を保つことがで
きる。
【0025】本発明の電解コンデンサがこのような挙動
を示すのは以下のように考えられる。電解コンデンサに
過電圧が印加された場合、陽極箔に過電圧がかかり、発
熱する。この発熱によって、シリカ粒子が急激に電解液
に混入、分散する。またマイクロカプセルをケース内に
配置した場合は、マイクロカプセルが破砕して内部のシ
リカ粒子が流出し、そのシリカ粒子が電解液に混入し
て、同様の状態になる。このことによって、電解液のシ
ンチレーション電圧が急激に上昇し、結果として、この
シンチレーション電圧は過電圧を上回り、発火は抑制さ
れる。その後、過電圧が継続して印加され続けた場合
は、酸化皮膜の形成が継続し、その過程で発熱、ガス発
生がおこり、電解コンデンサは開弁する。その後、電解
液中の溶媒成分が揮発して、いわゆるドライアップの状
態になり、電解コンデンサはオープンにいたる。
【0026】なお、予め電解液にシリカ粒子等が添加し
た場合は、耐電圧の向上ははかれるものの、添加量を増
加していくとゲル状になったりシリカ粒子が析出して、
コンデンサ素子に含浸できないので、この状態では電解
液として用いることができない。また、電解液として用
いることのできる状態、つまり、ゲル状になったりシリ
カ粒子が析出する添加量以下のシリカ粒子を添加した場
合では、過電圧を上回るほどのシンチレーション電圧は
得られず、過電圧が印加されると、やはり、発火にいた
ってしまう。
【0027】
【実施例】以下に実施例をあげて、本発明を更に具体的
に説明する。
【0028】(実施例1)図1において、1はコンデン
サ素子でこのコンデンサ素子1は粗面化したアルミニウ
ム箔の表面に酸化皮膜を形成した陽極箔を、アルミニウ
ム箔よりなる陰極箔と紙などよりなるセパレータととも
に巻回することによって構成されている。そして、この
コンデンサ素子1に駆動用電解液を含浸し、有底円筒状
の外装ケース2に収納し、固定剤4により固定してい
る。3は外装ケース2の開口部を封口する封口部材で、
この封口部材3にはコンデンサ素子1からひきだしたリ
ード板11と接続される金属よりなる外部接続端子31
及び薄肉の弱点部よりなる安全弁32を取付けている。
そして、コンデンサ素子1にはシリカ粒子5としてアエ
ロジル130(日本アエロジル社製)を外装ケース2の
内部、この場合は固定剤4の上の空隙部に配置してい
る。
【0029】つぎに、これらの電解コンデンサについ
て、過電圧試験及び高温負荷試験を行った。使用した電
解液の組成と特性を表1に示す。そして、従来例とし
て、このシリカ粒子5を充填しない電解コンデンサを作
成した。電解液は実施例と同一のものを使用した。これ
らの電解コンデンサの定格は、500V2700μFで
ある。
【0030】550V、10A印加による過電圧試験を
行った結果を表2に示す。
【0031】また、印加電圧450V、105℃、10
00時間の高温負荷試験を行った結果を表3に示す。
【0032】表2からわかるように、550V、10A
の過電圧印加試験において、比較例では、電解コンデン
サはショートし、発火にいたっている。それに対し、実
施例においては、発火は見られず、その後、過電圧の印
加が継続したところ、安全弁32が作動し、電解コンデ
ンサはオープンにいたっている。
【0033】また、表3からわかるように、105℃、
1000時間の高温負荷試験においても、静電容量変化
率、tanδともに良好である。
【0034】(実施例2)図2においては、駆動用電解
液を含浸したコンデンサ素子1の外周面にシリカ粒子5
からなるシリカ粒子層6が形成されており、そのコンデ
ンサ素子1が外装ケース2に収納され、封口部材3で封
口されている。
【0035】(実施例3)さらに、図3のように、電解
液を含浸したセパレータ12にシリカ粒子5を塗布し、
陽極箔13と陰極箔14とともに巻回して、コンデンサ
素子1を形成する。そして、このコンデンサ素子1を図
5のように、外装ケース2に収納し、固定剤4で固定し
て、封口部材3で封口する。
【0036】(実施例4)また、以上のように大型の電
解コンデンサについて説明したが、図4にみるように、
小型の電解コンデンサにおいても、本発明の電解コンデ
ンサを構成することができる。つまり、コンデンサ素子
1にシリカ粒子5を塗布して、コンデンサ1にシリカ粒
子5からなるシリカ粒子層6を付着させ、電極タブ15
に封口部材3ここでは封口ゴムの、タブ孔33に挿通す
る。そして、このコンデンサ素子1を外装ケース2に収
納して、封口部をかしめることによって、電解コンデン
サを構成する。
【0037】(実施例5)駆動用電解液にシリカ粒子5
を芯物質とするマイクロカプセルを添加して、コンデン
サ素子1に含浸する。そして、このコンデンサ素子1を
図5のように、外装ケース2に収納し、固定剤4で固定
して、封口部材3で封口する。
【0038】なお、実施例2では素子の外周面にシリカ
粒子5からなるシリカ粒子層6を形成したが、素子の端
面もしくは側面のみに設けてもよい。
【0039】また、各実施例において、シリカ粒子の代
わりに、あるいは加えて、シリカ粒子を芯物質とするマ
イクロカプセルを用いてもよい。
【0040】以上の実施例2ないし実施例5の場合にお
いて、過電圧試験及び高温負荷試験を行ったが、実施例
1と同様の結果が得られた。
【0041】
【表1】
【0042】
【表2】
【0043】
【表3】
【0044】
【効果】以上のように、シリカ粒子、シリカ粒子を芯物
質とするマイクロカプセルやシリカ粒子とシリカ粒子を
芯物質とするマイクロカプセルの混合物を外装ケースの
内部に配置したり、電解液にシリカ粒子を芯物質とする
マイクロカプセルを添加することによって、過電圧が印
加された場合、発熱によってシリカ粒子が電解液に急激
に混入、分散、またはシリカ粒子を芯物質とするマイク
ロカプセルが破砕して内部のシリカ粒子が電解液に急激
に混入、分散し、そのことによって、駆動用電解液のシ
ンチレーション電圧が上昇し、発火が抑制される。その
後、過電圧印加が継続した場合、開弁、ドライアップが
おこって、電解コンデンサはオープンにいたるので、発
火のない高安全性の電解コンデンサが実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1実施例を示す断面図である。
【図2】本発明の第2実施例を示す断面図である。
【図3】本発明の第3実施例を示す断面図である。
【図4】本発明の第4実施例を示す断面図である。
【図5】従来例を示す断面図である。
【符号の説明】
1 コンデンサ素子 11 リード板 12 セパレータ 13 陽極箔 14 陰極箔 15 電極タブ 2 外装ケース 3 封口部材 31 外部接続端子 32 安全弁 33 タブ孔 4 固定剤 5 シリカ粒子 6 シリカ粒子層

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】陽極箔と陰極箔とセパレータを巻回してな
    るコンデンサ素子に駆動用電解液を含浸させ、このコン
    デンサ素子を外装ケースに収納し、この外装ケースの開
    口部を封口部材で封口する電解コンデンサにおいて、外
    装ケースの内部にシリカ粒子を配置した電解コンデン
    サ。
  2. 【請求項2】コンデンサ素子にシリカ粒子からなるシリ
    カ粒子層を付着してなる、請求項1記載の電解コンデン
    サ。
  3. 【請求項3】コンデンサ素子のセパレータにシリカ粒子
    を付着してなる、請求項1記載の電解コンデンサ。
  4. 【請求項4】シリカ粒子に代えて、シリカ粒子を芯物質
    とするマイクロカプセルを用いた、請求項1ないし請求
    項3記載の電解コンデンサ。
  5. 【請求項5】シリカ粒子に加えて、シリカ粒子を芯物質
    とするマイクロカプセルを用いた、請求項1ないし請求
    項3記載の電解コンデンサ。
  6. 【請求項6】陽極箔と陰極箔とセパレータを巻回してな
    るコンデンサ素子に駆動用電解液を含浸させ、このコン
    デンサ素子を外装ケースに収納し、この外装ケースの開
    口部を封口部材で封口する電解コンデンサにおいて、駆
    動用電解液にシリカ粒子を芯物質とするマイクロカプセ
    ルを添加したことを特徴とする電解コンデンサ。
JP16822896A 1996-06-07 1996-06-07 電解コンデンサ Pending JPH09330854A (ja)

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JP16822896A JPH09330854A (ja) 1996-06-07 1996-06-07 電解コンデンサ

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JP (1) JPH09330854A (ja)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100537099B1 (ko) * 2000-10-24 2005-12-16 주식회사 코오롱 콘덴서 피복용 폴리에스테르계 열수축성 튜브
JP2013243170A (ja) * 2012-05-17 2013-12-05 Nippon Chemicon Corp 難燃性電解コンデンサ

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KR100537099B1 (ko) * 2000-10-24 2005-12-16 주식회사 코오롱 콘덴서 피복용 폴리에스테르계 열수축성 튜브
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