JPH11307395A

JPH11307395A - 電解コンデンサ

Info

Publication number: JPH11307395A
Application number: JP13124398A
Authority: JP
Inventors: Toshitaka Yoshioka; 利恭吉岡; Makoto Shimizu; 誠清水; Takahito Ito; 隆人伊藤
Original assignee: Nippon Chemi Con Corp
Current assignee: Nippon Chemi Con Corp
Priority date: 1998-04-24
Filing date: 1998-04-24
Publication date: 1999-11-05

Abstract

(57)【要約】【課題】高耐圧で損失が低く、さらに、過電圧特性の
良好な電解コンデンサを提供する。【解決手段】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し、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し、再化成してなる電解コンデン
サにおいて、ポリビニルアルコール溶液を気体中へ押し
出して形成したフィラメント状の繊維を混抄したセパレ
ータを用いているか、もしくは、少なくとも、コンデン
サ素子の上下両端面にＰＶＡからなる層を形成してい
る。そして、いずれの場合にも、電解液として、側鎖を
有するジカルボン酸またはその誘導体、またはそれらの
塩とほう酸を含んでいるので、本発明の構造と電解液の
作用の相乗効果により、高耐圧、低誘電損失、さらに、
高い過電圧特性を有する、電解コンデンサを得ることが
できる。

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、特に高い耐電圧特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】陽極側電極となる化成箔は、高純度の弁金
属からなる箔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。この化成処理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。また、陰
極側電極となる陰極箔は、エッチング処理を施した高純
度の箔からなる。

【０００５】そして、セパレータは、陽極箔と陰極箔が
ショートするのを防止し、併せてこの電解液を保持する
ものであり、クラフト紙、マニラ紙等の薄く低密度の紙
が用いられている。

【０００６】そして、電極引出し端子を接合した陽極箔
と陰極箔をセパレータを介して重ね合わせ、巻回してコ
ンデンサ素子を作成し、このコンデンサ素子に電解液を
含浸し、ケースに入れて封口し、再化成して、電解コン
デンサが形成される。

【０００７】電解コンデンサ用電解液は、前述のように
誘電体層に直接に接触し、真の陰極として作用する。即
ち、電解液は電解コンデンサの誘電体と集電陰極との間
に介在して、電解液の抵抗分が電解コンデンサに直列に
挿入されていることになる。したがって、電解液の電導
度はコンデンサの誘電損失の大きさに影響する。また、
電解液中でアルミニウム箔に電圧を印加した際にショー
トする電圧を電解液の火花電圧といい、電解液の酸化皮
膜形成性をあらわす。

【０００８】そして、従来では、中高圧用の電解液とし
て、火花電圧が比較的高く得られることから、ほう酸
や、セバシン酸、アゼライン酸等の有機ジカルボン酸が
用いられてきた。さらに、高火花電圧、高電導度を有す
る、ブチルオクタン二酸（特公昭６０−１３２９６号公
報）を溶質として用いる例や、最近では１，７−オクタ
ンジカルボン酸（特開平２−２２４２１７）を用いた例
がある。

【０００９】そして、近年、スイッチング電源を使用し
た電子機器が一般家庭で汎用されるようになり、アルミ
電解コンデンサの安全性に対する幅広い要求が、高まっ
てきている。すなわち、スイッチング電源の一次側に使
われるアルミ電解コンデンサには、供給電力の不安定さ
によって過電圧が印加される場合があるが、この過電圧
に耐えることができる、さらに高い耐電圧特性を有する
電解コンデンサが求められている。この要求には、前記
の電解液では答えることができず、ほう酸と１，６−デ
カンジカルボン酸のような有機酸を溶質とした電解液を
用いることができる。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、スイッ
チング電源が用いられる、インバーター等の電子機器に
おいて、効率向上が求められ、そのために、これらの動
作速度の高周波化が進んできている。そして、この高周
波化に対応するには、損失が低い電解コンデンサが必要
となるが、前記のほう酸と有機酸を溶質とした電解液で
は、損失が高く、この要求に対応できないという問題点
があった。

【００１１】そこで、本発明は、高耐圧で損失が低く、
さらに、過電圧特性の良好な電解コンデンサを提供する
ことを目的とする。

【００１２】

【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し、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
部材で封口してなる電解コンデンサにおいて、側鎖を有
するジカルボン酸またはその誘導体、またはそれらの塩
と、ほう酸を含む駆動用電解液を用い、ポリビニルアル
コール溶液を気体中へ押し出して形成したフィラメント
状の繊維を混抄したセパレータを用いることを特徴とす
る。

【００１３】また、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し、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してなる電解コンデンサにお
いて、側鎖を有するジカルボン酸またはその誘導体、ま
たはそれらの塩と、ほう酸を含む駆動用電解液を用い、
少なくとも、コンデンサ素子の上下両端面にポリビニル
アルコールからなる層を形成していることを特徴とす
る。

【００１４】そして、側鎖を有するジカルボン酸または
その誘導体、またはそれらの塩の含有率が、０．１〜３
５ｗｔ％であることを特徴とする。

【００１５】また、ほう酸の含有率が０．１〜４０ｗｔ
％であることを特徴とする。

【００１６】さらに、側鎖を有するジカルボン酸または
その誘導体、またはそれらの塩の含有率が、０．５〜３
ｗｔ％であり、ほう酸の含有率が５〜４０ｗｔ％である
ことを特徴とする。

【００１７】また、側鎖を有するジカルボン酸またはそ
の誘導体、またはそれらの塩の含有率が、５〜２５ｗｔ
％であり、ほう酸の含有率が０．１〜５ｗｔ％であるこ
とを特徴とする。

【００１８】

【発明の実施の形態】本発明の電解コンデンサに用いる
電解液は、側鎖を有するジカルボン酸またはその誘導
体、またはそれらの塩と、ほう酸を含有してなるもので
あるが、側鎖を有するジカルボン酸としては、１，６−
デカンジカルボン酸、５，６−デカンジカルボン酸、
１，１０−デカンジカルボン酸、１，７−オクタンジカ
ルボン酸、２，４，７，６−テトラメチル−１，１０−
デカンジカルボン酸、２，４，７，９−テトラメチル−
１，６−デカンジカルボン酸、２，４，７，６−テトラ
メチル−５，６−デカンジカルボン酸、７−メチル−７
−メトキシカルボニル−１，９−デカンジカルボン酸等
を、その誘導体としては、７，９−ジメチル−７，９−
ジメトキシカルボニル−１，１１−ドデカンジカルボン
酸、７，８−ジメチル−７，８−ジメトキシカルボニル
−１，１４−テトラデカンジカルボン酸、等を挙げるこ
とができる。

【００１９】これらの側鎖を有するジカルボン酸の塩と
しては、アンモニウム塩、アミン塩、四級アンモニウム
塩および環状アミジン化合物の四級塩が挙げられる。ア
ミン塩を構成するアミンとしては一級アミン（メチルア
ミン、エチルアミン、プロピルアミン、ブチルアミン、
エチレンジアミン等）、二級アミン（ジメチルアミン、
ジエチルアミン、ジプロピルアミン、メチルエチルアミ
ン、ジフェニルアミン等）、三級アミン（トリメチルア
ミン、トリエチルアミン、トリプロピルアミン、トリフ
ェニルアミン、１，８─ジアザビシクロ（５，４，０）
─ウンデセン─７等）が挙げられる。第四級アンモニウ
ム塩を構成する第四級アンモニウムとしてはテトラアル
キルアンモニウム（テトラメチルアンモニウム、テトラ
エチルアンモニウム、テトラプロピルアンモニウム、テ
トラブチルアンモニウム、メチルトリエチルアンモニウ
ム、ジメチルジエチルアンモニウム等）、ピリジウム
（１─メチルピリジウム、１─エチルピリジウム、１，
３─ジエチルピリジウム等）が挙げられる。また、環状
アミジン化合物の四級塩を構成するカチオンとしては、
以下の化合物を四級化したカチオンが挙げられる。すな
わち、イミダゾール単環化合物（１─メチルイミダゾー
ル、１，２−ジメチルイミダゾール、１，４─ジメチル
─２─エチルイミダゾール、１─フェニルイミダゾール
等のイミダゾール同族体、１−メチル−２−オキシメチ
ルイミダゾール、１−メチル−２−オキシエチルイミダ
ゾール等のオキシアルキル誘導体、１−メチル−４
（５）−ニトロイミダゾール、１，２−ジメチル−５
（４）−アミノイミダゾール等のニトロおよびアミノ誘
導体）、ベンゾイミダゾール（１−メチルベンゾイミダ
ゾール、１−メチル−２−ベンジルベンゾイミダゾール
等）、２−イミダゾリン環を有する化合物（１─メチル
イミダゾリン、１，２−ジメチルイミダゾリン、１，
２，４−トリメチルイミダゾリン、１，４−ジメチル−
２−エチルイミダゾリン、１−メチル−２−フェニルイ
ミダゾリン等）、テトラヒドロピリミジン環を有する化
合物（１−メチル−１，４，５，６−テトラヒドロピリ
ミジン、１，２−ジメチル−１，４，５，６−テトラヒ
ドロピリミジン、１，８−ジアザビシクロ〔５．４．
０〕ウンデセン−７、１，５−ジアザビシクロ〔４．
３．０〕ノネン−５等）等である。

【００２０】溶媒としては、プロトン性の有機極性溶媒
として、一価アルコール類（エタノール、プロパノー
ル、ブタノール、ペンタノール、ヘキサノール、シクロ
ブタノール、シクロペンタノール、シクロヘキサノー
ル、ベンジルアルコール等）、多価アルコール類および
オキシアルコール化合物類（エチレングリコール、プロ
ピレングリコール、グリセリン、メチルセロソルブ、エ
チルセロソルブ、メトキシプロピレングリコール、ジメ
トキシプロパノール等）などが挙げられる。また、非プ
ロトン性の有機極性溶媒としては、アミド系（Ｎ−メチ
ルホルムアミド、Ｎ，Ｎ─ジメチルホルムアミド、Ｎ─
エチルホルムアミド、Ｎ，Ｎ─ジエチルホルムアミド、
Ｎ─メチルアセトアミド、Ｎ，Ｎ─ジメチルアセトアミ
ド、Ｎ─エチルアセトアミド、Ｎ，Ｎ−ジエチルアセト
アミド、ヘキサメチルホスホリックアミド等）、ラクト
ン類（γ─ブチロラクトン、δ−バレロラクトン、γ−
バレロラクトン等）、環状アミド系（Ｎ─メチル─２─
ピロリドン、エチレンカーボネイト、プロピレンカーボ
ネイト、イソブチレンカーボネイト等）、ニトリル系
（アセトニトリル等）、オキシド系（ジメチルスルホキ
シド等）、２−イミダゾリジノン系〔１，３−ジアルキ
ル−２−イミダゾリジノン（１，３−ジメチル−２−イ
ミダゾリジノン、１，３−ジエチル−２−イミダゾリジ
ノン、１，３−ジ（ｎ−プロピル）−２−イミダゾリジ
ノン等）、１，３，４−トリアルキル−２−イミダゾリ
ジノン（１，３，４−トリメチル−２−イミダゾリジノ
ン等）〕などが代表として挙げられる。

【００２１】そして、側鎖を有するジカルボン酸または
その誘導体、またはそれらの塩（以下、側鎖を有するジ
カルボン酸類）とほう酸の電解液中の含有率は、側鎖を
有するジカルボン酸類については０．１〜３５ｗｔ％が
好ましい。また、ほう酸については、０．１〜４０ｗｔ
％が好ましい。

【００２２】さらに好ましくは、側鎖を有するジカルボ
ン酸類の含有率が０．５〜３ｗｔ％で、かつ、ほう酸の
含有率は５〜４０ｗｔ％である。この場合、側鎖を有す
るジカルボン酸類の含有率が、この範囲外では耐電圧が
低下しする。また、ほう酸の含有率が、この範囲未満で
は耐電圧が低下し、この範囲を越えるとｔａｎδが上昇
する。

【００２３】また、好ましくは、側鎖を有するジカルボ
ン酸類の含有率が５〜２５ｗｔ％で、かつ、ほう酸の含
有率は０．１〜５ｗｔ％である。この場合、側鎖を有す
るジカルボン酸類の含有率が、この範囲未満ではｔａｎ
δが上昇し、この範囲を越えると耐電圧が低下する。ま
た、ほう酸の含有率が、この範囲未満では耐電圧が低下
し、この範囲を越えるとｔａｎδが上昇する。

【００２４】また、本発明の電解コンデンサ用電解液
に、ほう酸系化合物、例えばほう酸、ほう酸と多糖類
（マンニット、ソルビットなど）との錯化合物、ほう酸
と多価アルコール（エチレングリコール、グリセリンな
ど）との錯化合物等、界面活性剤、コロイダルシリカ等
を添加することによって、さらに、耐電圧の向上をはか
ることができる。

【００２５】また、漏れ電流の低減や水素ガス吸収等の
目的で種々の添加剤を添加することができる。添加剤と
しては、例えば、芳香族ニトロ化合物、（ｐ−ニトロ安
息香酸、ｐ−ニトロフェノールなど）、リン系化合物
（リン酸、亜リン酸、ポリリン酸、酸性リン酸エステル
化合物）、オキシカルボン酸化合物等を挙げることがで
きる。

【００２６】次いで、以上の電解液を用いた、本発明の
第一の電解コンデンサについて説明する。本発明の電解
コンデンサに用いるセパレータは以下のように形成され
る。まず、ポリビニルアルコール（以下ＰＶＡ）の溶液
を用い、いわゆる、乾式紡糸法にてＰＶＡ繊維を形成す
る。すなわち、ＰＶＡ溶液を微細な紡糸口金孔から不活
性ガスまたは空気中に押し出し、紡糸しながら、溶媒を
不活性ガスまたは空気中に拡散することによって、フィ
ラメント状の糸条を形成して、巻き取る。通常の乾式紡
糸法においては、この後に、延伸及び熱処理を行うが、
本発明においては、この処理を行わない。

【００２７】ここで、ＰＶＡ水溶液は、３０〜４０％の
ものを用い、熱空気中で紡糸することが好ましい。この
際に使用するＰＶＡの重合度は、４００〜３５００のも
のを用いることができる。ケン化度については、７０モ
ル％程度の部分ケン化のものから、９９モル％以上の完
全ケン化のものまで、通常使用されているケン化度のも
のを用いることができるが、９０％以上のものを用いる
ことが好ましい。

【００２８】次に、主体繊維となる、通常の電解紙に使
用されるマニラ麻、クラフト等のパルプを、離解等の処
理を施した後に、叩解する。ここに前記のＰＶＡ繊維を
混合し、これを抄紙して、電解紙を形成し、裁断して、
本発明のセパレータが形成される。

【００２９】セパレータの主体繊維となる、原料パルプ
は種類、ＣＳＦの数値に特に限定はなく、マニラ麻、サ
イザル、クラフト、エスパルト、ヘムプ等、もしくはこ
れらの混合物を用いることができる。

【００３０】そして、この原料パルプに離解、除塵、脱
水等の処理を施した後、叩解し、ここに、ＰＶＡ繊維を
混合するが、主体繊維とＰＶＡ繊維の混合比率は９５：
５から６０：４０とすることが好ましい。つぎに、この
調整材料の抄紙は、円網抄紙機、長網抄紙機、長網円網
コンビネーション機等にて行われる。

【００３１】セパレータの密度は、０．１５〜０．９ｇ
／ｃｍ²であり、好ましくは、０．１５〜０．６５ｇ／
ｃｍ²である。この範囲未満ではセパレータの強度が不
十分であり、この範囲を越えると、コンデンサのｔａｎ
δが大きくなる。また、セパレータの厚みは、２０〜１
５０μｍであり、好ましくは２０〜８０μｍである。こ
の範囲未満では、強度が不十分であり、この範囲を越え
ると、ｔａｎδが大きくなる。

【００３２】そして、図４に示すように、このように形
成したセパレータを介して、陽極箔と陰極箔を巻回して
コンデンサ素子を形成し、このコンデンサ素子に、前記
電解液を含浸し、次いで、このコンデンサ素子を外装ケ
ースに収納し、封口体で封口する。最後に、常法によ
り、加熱、電圧印加して、再化成を行って、本発明の電
解コンデンサが作成される。

【００３３】以上のようにして作成された、電解コンデ
ンサは、本発明のＰＶＡ繊維を混抄しない、通常の電解
紙を用いた電解コンデンサより、耐電圧が高く、かつ、
低誘電損失は維持されている。さらに、高温寿命特性及
び過電圧特性も良好である。

【００３４】また、ＰＶＡ繊維を作成する際に用いる、
ＰＶＡのケン化度が９０モル％以上のものを用いると、
さらに過電圧特性は向上する。

【００３５】ここで、セパレータに混抄する繊維とし
て、本発明以外の方法で．ＰＶＡ溶液から紡糸した繊
維、例えば通常のビニロン等を用いても耐電圧は向上し
ない。

【００３６】また、電解液の耐電圧の維持のため、電解
液中にＰＶＡを添加した場合は、電解液の粘度が上昇
し、コンデンサ素子への含浸が困難になり、電解液の電
導度も上昇し、耐電圧も本発明ほどは向上しない。

【００３７】この現象は以下のように推察される。すな
わち、本発明においては、電解液にほう酸が含まれてい
るので、、電解コンデンサの作成中に、本願発明のセパ
レータに混抄されたＰＶＡ繊維が電解液に溶解して、反
応し、電解液の火花電圧が上昇する。さらに、電解液に
溶解、反応したＰＶＡ繊維の残留分が、主体繊維に付着
した状態で、主体繊維間に存在し、この主体繊維にＰＶ
Ａが付着したセパレータに、電解液が保持された全体の
状態が、高い耐電圧及び過電圧特性を示し、さらに、理
由は明らかではないが、低い損失を維持しているものと
思われる。

【００３８】そして、本発明においては、電解液の溶質
として、１，６−デカンジカルボン酸等の側鎖を有する
ジカルボン酸類とほう酸を用いているので、電解液の電
導度を向上させることができ、コンデンサの誘電損失を
低減することができる。

【００３９】以上のように、本発明のセパレータと電解
液の相乗効果によって、高耐圧、高過電圧特性、低誘電
損失特性を有する電解コンデンサを得ることができる。

【００４０】次に、本発明の第二の電解コンデンサにつ
いて説明する。電解液は、本発明の第一の電解コンデン
サと同様に、側鎖を有するジカルボン酸類とほう酸を含
むものを用いる。

【００４１】そして、第二の発明の電解コンデンサは、
図４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１４を、弁金属箔よりなる陰極箔１５と
紙などよりなるセパレータ１６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を構成する。そして、こ
のコンデンサ素子を、外装ケースに収納し、封口部材に
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
れる。

【００４２】本発明は、このような電解コンデンサにお
いて、少なくとも、このコンデンサ素子の上下両端面に
ＰＶＡからなる層を形成している。ここで、ＰＶＡから
なる層は、ＰＶＡを塗布、散布等によって、付着させて
形成することができる。また、ここで用いるＰＶＡは、
粉末状、繊維状等、コンデンサ素子の上下端面に層を形
成できるものであれば、いかなる形態でもよい。さら
に、ＰＶＡからなる層はコンデンサ素子の側面に形成さ
れていてもよい。すなわち、図１に示すように、コンデ
ンサ素子の端面１２、端面１３にＰＶＡからなる層（以
下ＰＶＡ層）４を形成している。形成する方法は、図４
に示すように、陽極箔１４と陰極箔１５とセパレータ１
６を巻回してなるコンデンサ素子１を形成し、このコン
デンサ素子に前記電解液を含浸する。そして、図１に示
すように、コンデンサ素子の端面１２、１３にＰＶＡ層
４を、塗布等の方法によって、形成する。そして、この
コンデンサ素子を外装ケース２に収納し、この外装ケー
スの開口部を封口部材３で封口する。次いで、熱処理を
行い、その後に、電解コンデンサに加熱、電圧印加し、
再化成を行って、本発明の電解コンデンサは形成され
る。

【００４３】また、図２に示すように、コンデンサ素子
の一方の端面１２にのみＰＶＡ層４を形成することによ
って、本発明の電解コンデンサを形成することもでき
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、この外装ケースの開口部を封口部材３で封口す
る。次いで、ＰＶＡ層を形成した端面が他方の端面より
高い位置になるように、配置して、熱処理を行う。この
場合は、図２の状態に配置して熱処理を行い、その後
に、電解コンデンサに加熱、電圧印加し、再化成を行っ
て、本発明の電解コンデンサは形成される。また、図２
において、コンデンサ素子の内底面に面する端面１３に
ＰＶＡ層を形成することもできる。この場合は、図２と
上下が逆になるように配置して熱処理を行った後に、再
化成を行う。

【００４４】さらに、図３に示すように、外装ケース２
の内底面２１にＰＶＡ層４を形成して、本発明の電解コ
ンデンサを形成することができる。ここで、ＰＶＡ層
は、前記のコンデンサ素子の両端面にＰＶＡ層を形成し
た際に用いたＰＶＡを内底面２１に配置する等で形成す
ることができる。次いで、図４に示すように、陽極箔１
４と陰極箔１５とセパレータ１６を巻回してなるコンデ
ンサ素子１に前記電解液を含浸し、このコンデンサ素子
をこの外装ケース２に収納し、この外装ケースの開口部
を封口部材３で封口する。この場合は、外装ケースの底
面が上向きになるように配置して、すなわち、図３の上
下を逆にして配置し、熱処理を行い、その後に、再化成
を行う。

【００４５】ここで用いるＰＶＡは、市販のＰＶＡを用
いることができる。重合度は、４００〜３５００、けん
化度は、７５モル％の部分けん化したものから、９９．
５モル％以上の完全けん化したものを用いることができ
る。

【００４６】このようにして作成された電解コンデンサ
は、高耐電圧で、低誘電損失を維持し、過電圧特性も良
好である。

【００４７】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であると考えられる。本発明の電
解コンデンサにおいては、コンデンサ素子１を外装ケー
ス２に収納し、外装ケースの開口部を封口材３で封口
し、熱処理を行った後には、コンデンサ素子の端面１
２、１３の両方の端面にＰＶＡ層が形成した状態になっ
ている。すなわち、コンデンサ素子の一方の端面にのみ
ＰＶＡ層を形成した場合は、その端面を他方の端面より
高い位置に配置して、熱処理を行うので、形成させたＰ
ＶＡ層のＰＶＡがコンデンサ素子の側面を伝わって、他
方の端面にまで至ってＰＶＡ層を形成することになる。
そして、本発明の電解液はほう酸を含んでいるので、こ
れらのＰＶＡ層のＰＶＡは、電解液に良好な状態で溶解
し、その結果、コンデンサ素子の両方の端面部分の電解
液の火花電圧が上昇する。ここで、コンデンサの陽極電
極箔となる化成箔は、化成処理を行った後、コンデンサ
素子の長さにしたがって切断され、セパレータと共に巻
回して電解コンデンサの素子となる。したがって、コン
デンサ素子の両端面は、化成箔の切断面が存在している
ところであり、この部分の電解液の火花電圧が上昇する
ので、再化成電圧を高めることによって、化成箔の中で
最も耐電圧の低い箇所である、化成箔の切断面部分の耐
電圧を高めることができる。その結果として、電解コン
デンサの耐電圧は向上する。

【００４８】さらに、陽極箔１４と電極タブ１１を接合
する場合に、陽極箔の酸化被膜が欠落すると考えられて
いる。この欠落部についても、巻回後の電極タブとセパ
レータ１６の間には間隙が存在するので、端面に形成さ
せたＰＶＡ層のＰＶＡが、この間隙の電解液に溶解し
て、この部分の電解液の火花電圧が上昇し、化成箔の切
断面と同様に、欠落部の耐電圧を向上させることがで
き、電解コンデンサの耐電圧が向上する。

【００４９】ここで、端面に形成したＰＶＡ層のＰＶＡ
は端面の部分の電解液に溶解するが、コンデンサ素子内
部の電解液に溶解していく量は少ないので、電解液の電
導度は上昇せず、したがって、コンデンサの損失は低く
維持できる。

【００５０】また、本発明の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、コンデンサ素子の端面に形成したＰ
ＶＡ層のＰＶＡが急激に電解液に溶解する。このことに
よって、電解液の火花電圧が急激に上昇し、結果とし
て、この火花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、
再化成によって形成されたコンデンサ素子端面の酸化皮
膜の部分の皮膜形成が継続し、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。

【００５１】なお、電解液がほう酸を含んでいない場合
は、ＰＶＡが電解液に溶解すると、電解液は半固体化
し、耐電圧も向上しない。

【００５２】また、電解液の耐電圧の維持のため、電解
液中にＰＶＡを添加した場合は、電解液の粘度が上昇
し、コンデンサ素子への含浸が困難になり、電解液の電
導度も上昇し、耐電圧も本発明ほどは向上しない。

【００５３】そして、本発明においては、第一の発明と
同様に，電解液の溶質として、１，６−デカンジカルボ
ン酸等の側鎖を有するジカルボン酸類とほう酸を用いて
いるので、電解液の電導度を向上させることができ、コ
ンデンサの誘電損失を低減することができる。

【００５４】以上のように、本発明のコンデンサ素子の
上下端面に形成させたＰＶＡ層と電解液の相乗効果によ
って、高耐圧、高過電圧特性、低誘電損失特性を有する
電解コンデンサを得ることができる。

【００５５】

【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。

【００５６】（実施例１）ＰＶＡ（ケン化度９８モル
％、重合度１７００）を３５％溶解した水溶液を紡糸口
金孔より熱空気中に押し出して、糸状を形成して、これ
を巻き取って、ＰＶＡ繊維を形成する。次に、クラフト
のパルプに離解、除塵、脱水処理を施し、これを叩解す
る。このクラフトに前記のＰＶＡ繊維を８０：２０の割
合で混合する。そしてこの混合原料を円網抄紙機で抄造
して、電解紙を形成する。図４に示すように、この電解
紙を裁断して形成したセパレータを、陰極箔及び、耐電
圧が７５０Ｖである陽極箔の間に挟み、巻回して、５０
０Ｖ−１０μＦのコンデンサ素子を作成した。次に、エ
チレングリコール１００部、１，７−オクタンジカルボ
ン酸アンモニウム１５部、ほう酸３．５部の電解液を作
成した。そして、この電解液をコンデンサ素子に含浸
し、アルミニウムケースに入れてゴム封口し、次いで、
加熱、５５０Ｖ印加して、再化成し、アルミニウム電解
コンデンサを作成した。

【００５７】（実施例２）図４に示すように、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１
４とアルミニウム箔よりなる陰極箔１５と紙などよりな
るセパレータ１２とともに巻回することによってコンデ
ンサ素子１が形成される。そして、このコンデンサ素子
１に、エチレングリコール１００部、１，７−オクタン
ジカルボン酸アンモニウム１５部、ほう酸３．５部から
なる駆動用電解液を含浸する。次いで、図１に示すよう
に、このコンデンサ素子の端面１２、１３にＰＶＡ粉末
を塗布してＰＶＡ層を形成し、有底円筒状の外装ケース
２に収納し、外装ケース２の開口部を封口部材で封口
し、８５℃で熱処理した後に、５５０Ｖで再化成して、
電解コンデンサを作成した。作成した電解コンデンサの
定格は、５００Ｖ、１０μＦである。

【００５８】（実施例３）実施例１の電解液に代えて、
エチレングリコール１００部、１，６−デカンジカルボ
ン酸アンモニウム１５部、ほう酸３．５部からなる電解
液を用い、同様に、電解コンデンサを作成した。

【００５９】（実施例４）実施例１の電解液に代えて、
エチレングリコール１００部、ほう酸１０部、１，６−
デカンジカルボン酸アンモニウム１部にアンモニウムガ
スを注入した電解液を用い、同様に、電解コンデンサを
作成した。

【００６０】（比較例１）実施例１の電解液に代えて、
エチレングリコール１００部、セバシン酸アンモニウム
８部、ほう酸５部からなる電解液を用い、同様に、電解
コンデンサを作成した。

【００６１】（比較例２）実施例１の電解液に代えて、
エチレングリコール１００部、１，７−オクタンジカル
ボン酸アンモニウム１５部からなる電解液を用い、同様
に、電解コンデンサを作成した。

【００６２】（比較例３）実施例１の電解液に代えて、
エチレングリコール１００部、ほう酸３０部にアンモニ
アガスを注入した電解液を用い、同様に、電解コンデン
サを作成した。

【００６３】（従来例１）実施例１において、通常のセ
パレータを用い、電解液として、エチレングリコール８
０部、ジエチレングリコール２０部、ほう酸１５部、
１，６−デカンジカルボン酸アンモニウム１０部にアン
モニアガスを注入したものを用い、同様に電解コンデン
サを作成した。

【００６４】（従来例２）実施例１において、通常のセ
パレータを用い、電解液として、エチレングリコール１
００部、１，６−デカンジカルボン酸アンモニウム５部
を用い、同様に電解コンデンサを作成した。

【００６５】つぎに、これらの電解コンデンサについ
て、高温負荷試験を行った。試験条件は、印加電圧５０
０Ｖ、１０５℃、１０００時間であり、その結果を表１
に示す。

【００６６】

【表１】

【００６７】（表１）から明らかなように、側鎖を有し
ないジカルボン酸であるセバシン酸とほう酸を用いた比
較例１、電解液にほう酸を含まない比較例２では再化成
中にショートが発生し、通常のセパレータを用い、溶質
として１，６−デカンジカルボン酸を用いた従来例２で
は、高温負荷試験中にショートが発生しており、定格５
００Ｖの電解コンデンサが作成可能な耐電圧特性は得ら
れていない。また、溶質として、ほう酸のみを用いた比
較例３、通常のセパレータを用い、電解液にエチレング
リコール、ジエチレングリコール、ほう酸、１，６−デ
カンジカルボン酸アンモニウムを用いた従来例１では、
初期のｔａｎδも高く、２０００時間後のｔａｎδも高
いものになっている。これらに対して、実施例１〜４に
おいては、初期のｔａｎδは、比較例３、従来例２の約
１／２〜１／５と低い値を示しており、１０５℃、２０
００時間後も大きな変化はなく、本発明の電解コンデン
サの高い耐電圧特性により、定格５００Ｖの電解コンデ
ンサを実現している。

【００６８】次いで、過電圧特性を評価するために、実
施例１〜４、従来例１の電解コンデンサを２０個用意
し、５５０Ｖおよび６００Ｖを印加し、１０５℃で５０
時間の過電圧試験を行った。その結果を表２に示す。

【００６９】

【表２】

【００７０】（表２）から明らかなように、従来例１で
は、６００Ｖ印加試験においてショートが発生している
が、実施例１〜４では、ショートの発生がなく、過電圧
特性も向上している。

【００７１】以上のように、本発明のセパレータないし
ＰＶＡ層をコンデンサ素子の両端面に形成させた構造
と、電解液の溶質として側鎖を有するジカルボン酸類と
ほう酸を用いることにより、これらの相乗効果によっ
て、低誘電損失、高耐電圧、さらに、高過電圧特性を有
する電解コンデンサを得ることができる。

【００７２】

【発明の効果】以上のように、本発明においては、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し、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
口してなる電解コンデンサにおいて、ポリビニルアルコ
ール溶液を気体中へ押し出して形成したフィラメント状
の繊維を混抄したセパレータを用いているか、もしく
は、少なくとも、コンデンサ素子の上下両端面にＰＶＡ
からなる層を形成している。そして、いずれの場合に
も、電解液として、側鎖を有するジカルボン酸またはそ
の誘導体、またはそれらの塩と、ほう酸を含んでいる。
したがって、本発明の構成の用いるＰＶＡが電解液に溶
解して、電解液の火花電圧が上昇し、その際に、電解液
の電導度が上昇せず、さらに、側鎖を有するジカルボン
酸またはその誘導体、またはそれらの塩と、ほう酸は高
火花電圧、高電導度を有しているので、これらの相乗効
果により、高耐圧、低誘電損失、さらに、高い過電圧特
性を有する、電解コンデンサを得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例を示す断面図である。

【図２】本発明の実施例を示す断面図である。

【図３】本発明の実施例を示す断面図である。

【図４】コンデンサ素子の構造図である。

【図４】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電極タブ１２コンデンサ素子の端面１３コンデンサ素子の端面１４陽極箔１５陰極箔１６セパレータ２外装ケース２１外装ケースの内底面３封口部材４ＰＶＡ層

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【手続補正書】

【提出日】平成１０年７月３１日

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】図面の簡単な説明

【補正方法】変更

【補正内容】

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例を示す断面図である。

【図２】本発明の実施例を示す断面図である。

【図３】本発明の実施例を示す断面図である。

【図４】コンデンサ素子の構造図である。

【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電極タブ１２コンデンサ素子の端面１３コンデンサ素子の端面１４陽極箔１５陰極箔１６セパレータ２外装ケース２１外装ケースの内底面３封口部材４ＰＶＡ

Claims

【特許請求の範囲】

【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し、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してなる電解コンデンサにおいて、
側鎖を有するジカルボン酸またはその誘導体、またはそ
れらの塩と、ほう酸を含む駆動用電解液を用い、ポリビ
ニルアルコール溶液を気体中へ押し出して形成したフィ
ラメント状の繊維を混抄したセパレータを用いることを
特徴とする電解コンデンサ。
【請求項２】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し、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してなる電解コンデンサにおいて、
側鎖を有するジカルボン酸またはその誘導体、またはそ
れらの塩と、ほう酸を含む駆動用電解液を用い、少なく
とも、コンデンサ素子の上下両端面にポリビニルアルコ
ールからなる層を形成していることを特徴とする電解コ
ンデンサ。
【請求項３】側鎖を有するジカルボン酸またはその誘導
体、またはそれらの塩の含有率が、０．１〜３５ｗｔ％
である、請求項１または２記載の電解コンデンサ。
【請求項４】ほう酸の含有率が０．１〜４０ｗｔ％であ
る、請求項１または２記載の電解コンデンサ。
【請求項５】側鎖を有するジカルボン酸またはその誘導
体、またはそれらの塩の含有率が、０．５〜３ｗｔ％で
あり、ほう酸の含有率が５〜４０ｗｔ％である、請求項
１または２記載の電解コンデンサ。
【請求項６】側鎖を有するジカルボン酸またはその誘導
体、またはそれらの塩の含有率が、５〜２５ｗｔ％であ
り、ほう酸の含有率が０．１〜５ｗｔ％である、請求項
１または２記載の電解コンデンサ。