JPS63142806A - Nonmetal-lithium capacitor - Google Patents

Nonmetal-lithium capacitor

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JPS63142806A
JPS63142806A JP61290679A JP29067986A JPS63142806A JP S63142806 A JPS63142806 A JP S63142806A JP 61290679 A JP61290679 A JP 61290679A JP 29067986 A JP29067986 A JP 29067986A JP S63142806 A JPS63142806 A JP S63142806A
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JP
Japan
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lithium
cathode
capacitor
aluminum
anode body
Prior art date
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Application number
JP61290679A
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Japanese (ja)
Inventor
大竹 章夫
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Nippon Chemi Con Corp
Original Assignee
Nippon Chemi Con Corp
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Publication date
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Publication of JPS63142806A publication Critical patent/JPS63142806A/en
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    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/13Energy storage using capacitors

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。
(57) [Summary] This bulletin contains application data before electronic filing, so abstract data is not recorded.

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、陽極に弁金属を用い、その表面に誘電体酸
化皮膜層を形成し、電解液を介して陰極のリチウムと対
抗した弁金属−リチウムコンデンサに関するものである
[Detailed Description of the Invention] [Field of Industrial Application] This invention uses a valve metal as an anode, and forms a dielectric oxide film layer on the surface of the valve metal to oppose lithium of the cathode through an electrolyte. - Concerning lithium capacitors.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

アルミニウム、タンタル、チタン、ニオブなど酸化処理
によってその表面に絶縁性の酸化皮膜が形成される金属
、すなわち弁金属(バルブメタルあるいはバリアメタル
とも称される)は、形成される酸化皮膜が絶縁性でかつ
極めて薄いことから、コンデンサの誘電体として用いら
れる。この原理を利用したものが電解コンデンサで、具
体例を挙げればアルミニウムを陽極に用い、その表面に
陽極酸化により誘電体となる酸化アルミニウム層を形成
し、液体電解質を介して陰極側の皮膜形成されていない
アルミニウム電極と対抗した構造を有している。
Metals such as aluminum, tantalum, titanium, and niobium that have an insulating oxide film formed on their surface through oxidation treatment, that is, valve metals (also called valve metals or barrier metals), have an oxide film that is insulating. Since it is also extremely thin, it is used as a dielectric material in capacitors. Electrolytic capacitors utilize this principle. For example, aluminum is used as an anode, an aluminum oxide layer is formed as a dielectric on the surface of the anode, and a film is formed on the cathode side via a liquid electrolyte. It has a structure that is opposed to aluminum electrodes.

この電解コンデンサは、酸化アルミニウム皮膜の誘電率
が約30前後と高く、かつ皮膜の厚さがIVあたり10
ないし30人程度と極めて薄いため小型で高静電容量の
コンデンサが得られる。
This electrolytic capacitor has an aluminum oxide film with a high dielectric constant of around 30, and a film thickness of 10 per IV.
Since it is extremely thin, measuring about 30 to 30 people, a small capacitor with high capacitance can be obtained.

ところで、この電解コンデンサの場合、使用電圧が数ボ
ルトもしくはそれ以下と低い場合、陰極に用いられるア
ルミニウムの表面に形成された自然酸化皮膜のために、
コンデンサは誘電体層が陽極、陰極に直列に接続された
形となって、その合成容量が静電容量となるために、特
に低電圧領域での使用においては所望の静電容量値より
はるかに低い値しか得られなくなる。
By the way, in the case of this electrolytic capacitor, when the operating voltage is low, such as several volts or less, due to the natural oxide film formed on the surface of the aluminum used for the cathode,
A capacitor has a dielectric layer connected in series with an anode and a cathode, and the combined capacitance becomes capacitance, so especially when used in a low voltage region, the capacitance value is much higher than the desired capacitance value. Only low values will be obtained.

この欠点を改良したものとして、例えば特開昭61−1
84812号公報のように、陰極にリチウムを用いたコ
ンデンサがある。このコンデンサは陰極にリチウムまた
はその合金を用いたために、陰極表面に自然酸化皮膜に
よる絶縁層が形成されないので、合成容量を形成せず、
静電容量の低下を防止できる。またリチウム自体負の電
位を持つことから、誘電体酸化皮膜の耐電圧の一部を受
は持ち、見掛けの使用電圧を高めることができるので、
誘電体酸化皮膜を薄く形成して静電容量を増大させるこ
とができる。
As an improvement on this drawback, for example, JP-A-61-1
There is a capacitor using lithium as a cathode, as disclosed in Japanese Patent No. 84812. Since this capacitor uses lithium or its alloy for the cathode, an insulating layer of natural oxide film is not formed on the cathode surface, so no composite capacitance is formed.
Decrease in capacitance can be prevented. In addition, since lithium itself has a negative potential, it absorbs a portion of the withstand voltage of the dielectric oxide film and can increase the apparent working voltage.
Capacitance can be increased by forming a thin dielectric oxide film.

第2図は従来の弁金属−リチウムコンデンサの構造をあ
られしたもので、アルミニウム等の弁金属からなる陽極
体1が中央部に配置されている。
FIG. 2 shows a modified structure of a conventional valve metal-lithium capacitor, in which an anode body 1 made of a valve metal such as aluminum is placed in the center.

この陽極体1は、箔状の弁金属を巻回したもの、あるい
は粉末弁金属をバインダーとともに加圧成形し、その後
焼成してバインダーを飛散させて多孔質構造としたいわ
ゆる焼結型などの構成であってもよい。
The anode body 1 has a configuration such as a coiled valve metal in the form of a foil, or a so-called sintered type in which powdered valve metal is pressure-molded together with a binder and then fired to scatter the binder to create a porous structure. It may be.

この陽極体1の外周面にイオン透過性の多孔質のセパレ
ータ2を介して、陽極体1の外周を取り囲むように、箔
状の陰極3が配置されている。
A foil-shaped cathode 3 is arranged on the outer peripheral surface of the anode body 1 so as to surround the outer periphery of the anode body 1 with an ion-permeable porous separator 2 in between.

この陰極3はリチウム自体あるいは、リチウムと他の金
属との合金、さらには他の金属の表面にリチウムをドー
ピングしたものなどが用いられる。
This cathode 3 is made of lithium itself, an alloy of lithium and another metal, or another metal whose surface is doped with lithium.

そして、これら陽極体1、セパレータ2、陰極3で構成
されるコンデンサ素子部4には、プロピレンカーボネー
ト、ブチロラクトン等の溶媒に、リチウムイオンを含む
無機、有機、有機金属アニオンが存在する非水電解液が
浸漬されている。
The capacitor element part 4 composed of the anode body 1, the separator 2, and the cathode 3 contains a non-aqueous electrolyte in which inorganic, organic, or organometallic anions including lithium ions are present in a solvent such as propylene carbonate or butyrolactone. is immersed.

このコンデンサ素子部4は、外装ケース5に収納され、
外装ケース5の開口部は封口部材6により密閉がなされ
ている。
This capacitor element section 4 is housed in an exterior case 5,
The opening of the exterior case 5 is sealed by a sealing member 6.

なお、陽極体1および陰極3には、外部との電気的接続
を得るために、リード7.8が各々取りつけられており
、これらリード7.8は、前記封口部材6に設けられた
貫通アビより外部に引き出されている。
Note that leads 7.8 are attached to each of the anode body 1 and the cathode 3 in order to obtain electrical connection with the outside, and these leads 7.8 are connected to the through hole provided in the sealing member 6. It is brought out more to the outside.

このような従来の弁金属−リチウムコンデンサは、陽極
体lの外周部にセパレータ2を介して陰極3を配置して
用いていたので、陰極3の部分だけ外形が大きくなり小
型化を妨げていた。また素子構成が複雑でコンデンサ素
子部4の組立に時間がかかること。さらには陰極3は水
分を極端に嫌うリチウム自体かリチウムを含む金属で形
成されているので、水分を進入を防止するドライボック
ス中で組立作業をおこなわなければならず、作業性を悪
くする原因となっていた。
In such conventional valve metal-lithium capacitors, the cathode 3 was placed on the outer periphery of the anode body 1 with the separator 2 in between, so the external size of the cathode 3 was large, which hindered miniaturization. . Furthermore, the element configuration is complicated and it takes time to assemble the capacitor element section 4. Furthermore, since the cathode 3 is made of lithium itself or a metal containing lithium, which is extremely sensitive to moisture, the assembly work must be performed in a dry box that prevents moisture from entering, which causes poor workability. It had become.

なお、図示はしないが陰極3は、円筒状陽極体1の円形
端面底部に配置しても良い。また周縁、底面の双方へ陰
極3を配置しても良いが、この時はコンデンサ素子の組
立はさらに複雑になり、しかも外形もさらに大きくなる
Although not shown, the cathode 3 may be arranged at the bottom of the circular end face of the cylindrical anode body 1. Further, the cathode 3 may be placed on both the periphery and the bottom surface, but in this case, the assembly of the capacitor element becomes even more complicated, and the external size becomes even larger.

〔発明が解決しようとする問題点〕[Problem that the invention seeks to solve]

この発明は、従来のこのような欠点を改良し、小型でか
つ製造容易な弁金属−リチウムコンデンサを提供するこ
とを目的としたものである。
It is an object of the present invention to overcome these conventional drawbacks and to provide a valve metal-lithium capacitor that is small and easy to manufacture.

〔問題点を解決するための手段〕[Means for solving problems]

この発明は、表面に誘電体酸化皮膜層が形成された弁金
属からなる陽極体を、電解液とともに、内面にリチウム
層が形成されたアルミニウムケースに収納し、ケース開
口部を密閉したことを特徴としている。
This invention is characterized in that an anode body made of a valve metal with a dielectric oxide film layer formed on the surface is housed together with an electrolyte in an aluminum case with a lithium layer formed on the inside, and the opening of the case is sealed. It is said that

〔実 施 例〕〔Example〕

以下実施例に基づきこの発明の詳細な説明する。 The present invention will be described in detail below based on Examples.

第1図はこの発明の弁金属−リチウムコンデンサの構造
をあられした断面図である。
FIG. 1 is a sectional view showing the structure of the valve metal-lithium capacitor of the present invention.

図において、陽極体10は箔状のアルミニウムを巻回し
て円筒状に形成したものである。この陽極体lOの箔状
のアルミニウムはその表面が波面化のため電解エツチン
グ処理がなされており、さらにその表面には陽極酸化処
理によって誘電体酸化皮膜層が形成されている。この実
施例では厚さ80μmの高純度アルミニウム箔を用い、
表面を電解エツチングにより波面化した後、陽極酸化電
圧4Vで誘電体層を形成したものを短冊状に切断したも
のを巻回して構成した。なおこのアルミニウム箔の略中
央部に陽極タブ11として先端部を偏平に加工したアル
ミニウム棒を前記偏平部が電掻箔に当接するように配置
し、ステッチ処理により電気的に接続をおこなっている
。この陽極タブ11の外方の先端には、陽極リード線1
7が接続されている。
In the figure, an anode body 10 is formed into a cylindrical shape by winding aluminum foil. The foil-shaped aluminum of this anode body 10 has been electrolytically etched to make its surface corrugated, and furthermore, a dielectric oxide film layer is formed on the surface by anodizing. In this example, high-purity aluminum foil with a thickness of 80 μm was used.
After the surface was corrugated by electrolytic etching, a dielectric layer was formed at a voltage of 4 V for anodic oxidation, which was then cut into strips and wound. An aluminum rod with a flattened tip as an anode tab 11 is placed approximately in the center of this aluminum foil so that the flattened portion abuts the electric scraping foil, and electrical connection is made by stitching. An anode lead wire 1 is attached to the outer tip of this anode tab 11.
7 is connected.

次に、この陽極体10電解コンデンサ用セパレータ紙1
2で覆い、その終端をポリビニルアルコールで固着し、
250℃で10分間乾燥させた後、プロピレンカーボネ
ート溶媒にIMのホウ弗化リチウム(LiBF4)を溶
解させた電解液を含浸し、直径12.5ml、高さ15
11の有底筒状のアルミニウムケース13に収納した。
Next, this anode body 10 electrolytic capacitor separator paper 1
2, and the end is fixed with polyvinyl alcohol.
After drying at 250°C for 10 minutes, it was impregnated with an electrolytic solution in which IM's lithium borofluoride (LiBF4) was dissolved in propylene carbonate solvent, and the diameter was 12.5ml and the height was 15mm.
It was housed in 11 bottomed cylindrical aluminum cases 13.

なお、このアルミニウムケース13は、あらかじめリチ
ウムイオンを含む溶液を注入し、アルミニウムケース1
3を陰極として通電をおこなって、内面にドーピング処
理によるリチウム層14を形成したものを用いた。また
このアルミニウムケース13の外底面中央部には、陰極
リード線15が溶接により接続されている。
Note that this aluminum case 13 is prepared by injecting a solution containing lithium ions in advance.
3 was used as a cathode, and a lithium layer 14 was formed on the inner surface by doping. Further, a cathode lead wire 15 is connected to the center of the outer bottom surface of the aluminum case 13 by welding.

そして、前記アルミニウムケース13の開口部に、中央
部に陽極タブ11を挿通させるための貫通孔を有する合
成ゴムからなる円板状の封口部材16で閉じ、アルミニ
ウムケース13の開口部周縁を巻締めして密閉をおこな
ったものである。
Then, the opening of the aluminum case 13 is closed with a disc-shaped sealing member 16 made of synthetic rubber having a through hole in the center for inserting the anode tab 11, and the periphery of the opening of the aluminum case 13 is tightened. It was then sealed tightly.

このようにして完成した弁金属−リチウムコンデンサを
6■の電圧で4時間エージングした結果、静電容量77
00μFのコンデンサが得られた。
As a result of aging the valve metal-lithium capacitor thus completed at a voltage of 6μ for 4 hours, the capacitance was 77.
A capacitor of 00 μF was obtained.

〔作 用〕[For production]

以上のように構成したので、陽極体1と陰極であるアル
ミニウムケース13の内面のリチウム層14がセパレー
タ紙12を介して対峙し、コンデンサを形成することが
できる。また外部との電気的接続は、陽極側は陽極体1
0に接続された陽極タブ11通じ、その先端に接続され
た陽極リード線17で、陰極側はアルミニウムケース1
3に接続された陰極リードノ線15でおこなうことがで
きる。
With the above configuration, the anode body 1 and the lithium layer 14 on the inner surface of the aluminum case 13 serving as the cathode face each other with the separator paper 12 in between, thereby forming a capacitor. In addition, for electrical connection with the outside, the anode side is connected to the anode body 1.
0, the anode lead wire 17 is connected to the tip of the anode tab 11, and the cathode side is connected to the aluminum case 1.
This can be done by using the cathode lead wire 15 connected to 3.

なお、この実施例では陽極体としてアルミニウムを用い
たが、タンタル、ニオブ、ジルコニウム、チタン等の他
の弁金属を用いることもできる。
Although aluminum was used as the anode body in this embodiment, other valve metals such as tantalum, niobium, zirconium, titanium, etc. can also be used.

また、陽極体構造として、実施例では箔状の金属を巻回
したものを挙げたが、これは弁金属粉末を焼結させた多
孔質体であっても勿論差支えない。
In addition, although the anode body structure is one in which a foil-like metal is wound in the example, it is of course possible to use a porous body made by sintering valve metal powder.

また陽極体形状についてもこの実施例の円筒状に限定さ
れるものではなく、対峙する外装ケースの内面に沿うも
のであれば角柱状、直方体等でもよい。
Further, the shape of the anode body is not limited to the cylindrical shape of this embodiment, but may be a prismatic shape, a rectangular parallelepiped, etc. as long as it follows the inner surface of the facing exterior case.

さらに、実施例では外装ケース内面のリチウム層形成に
ドーピング処理によるリチウム層を形成したものを例示
したが、これについても、リチウム層は、例えばアルミ
ニウムとリチウムとのクラツド材で内面にリチウムがあ
られれるようにケースを形成してもよいし、リチウムと
アルミニウムもしくは他の金属との合金を外装ケースと
して用いてもこの発明の目的は達することができる。
Furthermore, in the example, a lithium layer was formed on the inner surface of the outer case by doping treatment, but the lithium layer could also be made of a clad material of aluminum and lithium, for example, with lithium coated on the inner surface. The object of the present invention can also be achieved by forming the case in this manner, or by using an alloy of lithium and aluminum or other metals as the outer case.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

以上述べたように、この発明によれば弁金属を陽極体に
用い、陽極体を収納する外装ケースの少なくとも内面に
リチウム層を形成されたものを用いたので、従来のよう
に別にリチウム陰極を陽極体に対峙して取り付ける必要
がなく、コンデンサ製造工程を大幅に簡略化できる。
As described above, according to the present invention, a valve metal is used as an anode body, and a lithium layer is formed on at least the inner surface of the outer case that houses the anode body, so unlike the conventional case, a lithium cathode is formed separately. There is no need to install it facing the anode body, which greatly simplifies the capacitor manufacturing process.

また、陰極が外装ケースで代用できるので、コンデンサ
の外形形状を小さくすることができる。
Furthermore, since the cathode can be replaced by an external case, the external shape of the capacitor can be made smaller.

また外形形状を従来と同じ大きさにすれば、従来の陰極
収納容積だけ陽極体を増やすことができ、実質の静電容
量を増やすことができるなどの利点があり、弁金属−リ
チウムコンデンサとして優れたものである。
Furthermore, if the external shape is kept the same size as before, the anode body can be increased by the same amount as the conventional cathode storage volume, which has the advantage of increasing the actual capacitance, making it an excellent valve metal-lithium capacitor. It is something that

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図はこの発明の弁金属−リチウムコンデンサの構造
をあられした断面図。第2図は従来の弁金属−リチウム
コンデンサの構造をあられした断面図である。 10・・・陽極体、11・・・陽極リード、12・・・
セパレータ紙、13・・・アルミニウムケース、14・
・・リチウム層、15・・陰極リード線、16・・・封
口部材、17・・・陽極リード線。
FIG. 1 is a sectional view showing the structure of the valve metal-lithium capacitor of the present invention. FIG. 2 is a sectional view showing the structure of a conventional valve metal-lithium capacitor. 10... Anode body, 11... Anode lead, 12...
Separator paper, 13... Aluminum case, 14.
...Lithium layer, 15.. Cathode lead wire, 16.. Sealing member, 17.. Anode lead wire.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)表面に誘電体酸化皮膜層が形成された弁金属から
なる陽極体を、電解液とともに、内面にリチウム層が形
成された金属ケースに収納し、ケース開口部を密閉した
ことを特徴とする弁金属−リチウムコンデンサ。
(1) An anode body made of a valve metal with a dielectric oxide film layer formed on the surface is housed together with an electrolyte in a metal case with a lithium layer formed on the inside, and the opening of the case is sealed. valve metal - lithium capacitor.
JP61290679A 1986-12-06 1986-12-06 Nonmetal-lithium capacitor Pending JPS63142806A (en)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008098279A (en) * 2006-10-10 2008-04-24 Toyo Aluminium Kk Electrode material for aluminum electrolytic capacitor, and its manufacturing method

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS61184812A (en) * 1984-12-14 1986-08-18 日本ケミコン株式会社 Lithium/valve metal oxide/valve metal capacitor

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