KR100660174B1 - Method for manufacturing rolling-type aluminium solid condenser - Google Patents
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Abstract
Description
도 1은 일반적인 권취형 알루미늄 고체 콘덴서의 일부 분해도이다.1 is a partial exploded view of a typical wound aluminum solid capacitor.
도 2는 종래의 권취형 알루미늄 고체 콘덴서의 제조 공정 순서도이다.2 is a manufacturing process flowchart of a conventional wound aluminum solid capacitor.
도 3은 본 발명의 제1 실시예 따른 권취형 알루미늄 고체 콘덴서의 제조 공정 순서도이다.Figure 3 is a flow chart of the manufacturing process of the wound aluminum solid capacitor according to the first embodiment of the present invention.
도 4는 본 발명의 제2 실시예에 따른 권취형 알루미늄 고체 콘덴서의 제조 공정 순서도이다.Figure 4 is a flow chart of the manufacturing process of the wound aluminum solid capacitor according to the second embodiment of the present invention.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *Explanation of symbols on the main parts of the drawings
1 : 콘덴서 소자 2 : 양극 알루미늄박1 Capacitor Element 2 Anode Aluminum Foil
3 : 음극 알루미늄박 4 : 격리지3: cathode aluminum foil 4: insulating paper
5, 6 : 리드선5, 6: lead wire
본 발명은 권취형 알루미늄 고체 콘덴서의 제조 방법에 관한 것으로, 특히 권취소자 내로 흡수 함침된 질산망간을 이산화망간으로 열분해하는 열분해 공정과 전도성고분자용 산화제를 건조시키는 공정을 동시에 수행함으로써, 공정 시간을 감소하고 생산 속도를 향상시켜 수율을 증대시킬 수 있는 권취형 알루미늄 고체 콘덴서의 제조 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method for manufacturing a wound aluminum solid capacitor, and in particular, by simultaneously performing a pyrolysis process of pyrolyzing manganese nitrate impregnated into a winding element into manganese dioxide and drying a conductive polymer oxidant, the process time is reduced. It is related with the manufacturing method of the winding-type aluminum solid capacitor which can improve a production speed and improve a yield.
도 1은 일반적인 권취형 알루미늄 고체 콘덴서의 부분적 분해도로서, 콘덴서 소자(1)는 전극체를 감아서 만드는데, 양극(2)은 고순도의 알루미늄박으로 제조한다. 상기 양극(2)은 먼저 표면을 확대시키기 위해 에칭 처리를 하며 그 표면위에 유전체 산화피막을 양극 산화처리에 의해 형성시킨다.Fig. 1 is a partial exploded view of a general wound aluminum solid capacitor, wherein the
상기와 같이 만든 양극(2)과 같은 면적을 갖는 음극(3)과의 사이에 격리지(4)를 개재시켜 한 방향으로 감으면 원통형의 콘덴서 소자가 만들어진다. 또한 콘덴서의 상부에는 외부와의 전기적 접속을 위해 리드선(5, 6)이 설치된다.The cylindrical capacitor element is formed by winding it in one direction with the separator 4 interposed between the
상기와 같은 구성으로 이루어져 있는 고체 콘덴서를 제조하는 종래의 공정에 대하여 첨부된 도 2를 참조하여 상세하게 설명한다.A conventional process of manufacturing a solid capacitor having the above configuration will be described in detail with reference to FIG. 2.
종래의 권취형 알루미늄 고체 콘덴서의 제조공정은 주로, 도 2에 도시한 것과 같이, 먼저 양극 및 음극으로 사용할 알루미늄박에 대하여 에칭 공정을 수행한다(S1). 이와 같은 에칭 공정에 의하여 상기 알루미늄박의 표면은 2차원적인 미세 다공구조를 가지게 되어, 유효 표면적이 증대된다. 상기 알루미늄박의 두께는 대략 30 ~ 120㎛ 사이의 범위를 가지는 것이 일반적이다.In the manufacturing process of the conventional wound aluminum solid capacitor, mainly, as shown in FIG. 2, first, an etching process is performed on an aluminum foil to be used as an anode and a cathode (S1). By such an etching process, the surface of the aluminum foil has a two-dimensional microporous structure, thereby increasing the effective surface area. It is common that the thickness of the said aluminum foil has a range between about 30-120 micrometers.
상기와 같은 에칭 공정이 완료되면, 양극 알루미늄박의 표면에 유전체 역할 을 하는 산화피막을 형성하는 화성공정을 수행한다(S2). 그런 후, 상기 양극 알루미늄박과 음극 알루미늄박 사이에 전해지를 넣고, 이들을 권취하여 권취소자를 형성한다(S3).When the etching process as described above is completed, a chemical conversion process is performed to form an oxide film acting as a dielectric on the surface of the anode aluminum foil (S2). Thereafter, an electrolytic cell is placed between the anode aluminum foil and the cathode aluminum foil, and these are wound up to form a winding element (S3).
상기 권취소자가 형성되면, 전도성고분자의 적절한 침투를 위하여 전해지를 탄화시키는 공정을 수행한다(S4). 상기 전해지를 탄화하게 되면, 상기 전해지는 섬유조직을 잃게되어 상기 양극 및 음극 알루미늄박 표면에 전도성고분자가 잘 결착될 수 있다.When the winding device is formed, a process of carbonizing an electrolytic cell is performed for proper penetration of the conductive polymer (S4). When the electrolytic cell is carbonized, the charged fiber loses the conductive polymer so that the conductive polymer may be well bound to the surface of the anode and cathode aluminum foil.
상기 전해지를 탄화한 후에는, 상기 권취소자를 전도성고분자 용액에 침적시켜(S5), 상기 전도성고분자 용액이 상기 권취소자 내부로 침투될 수 있도록 한다. 상기 전도성고분자 용액이 상기 권취소자 내부로 침투한 후에, 상기 권취소자를 적절한 온도에서 건조시켜 상기 권취소자 내부에 침투한 상기 전도성고분자 용액을 중합하여 전해질층을 형성한다(S6).After carbonizing the electrolytic cell, the winding device is deposited in the conductive polymer solution (S5) to allow the conductive polymer solution to penetrate into the winding device. After the conductive polymer solution penetrates into the winding device, the winding device is dried at an appropriate temperature to polymerize the conductive polymer solution that penetrates into the winding device to form an electrolyte layer (S6).
상기와 같이 권취소자 내부에 전해질층이 형성되면, 상기 권취소자와 외부 케이스를 결합하여 최종적인 권취형 알루미늄 고체 콘덴서를 완성한다(S7).When the electrolyte layer is formed inside the winding device as described above, the winding device and the outer case are combined to complete a final wound aluminum solid capacitor (S7).
상기와 같은 종래 기술에 의하면, 상기 전도성고분자의 크기가 커서 2차원적으로 미세 에칭된 알루미늄 양극 및 음극박의 미세 에칭피트(etched pit) 내부로 전도성고분자의 침투가 어려워 고체 전해질 층 생성이 어렵다는 문제점이 있다.According to the prior art as described above, the size of the conductive polymer is large, it is difficult to penetrate the conductive polymer into the fine etched pit of the aluminum anode and cathode foil finely etched two-dimensionally difficult to create a solid electrolyte layer There is this.
그리고 유전체인 산화피막과 전도성고분자와의 결착력이 약할 경우 콘덴서의 용량달성율이 현저히 감소하고, 유전손실의 증대, 저항의 증대, 내전압 약화, 결과적인 누설전류 증대라는 전반적인 콘덴서 특성의 열등을 초래한다. In addition, a weak binding force between the oxide film and the conductive polymer, which is a dielectric material, significantly reduces the capacity achievement rate of the capacitor, resulting in inferior overall capacitor characteristics such as an increase in dielectric loss, an increase in resistance, a decrease in breakdown voltage, and an increase in leakage current.
따라서, 상기와 같은 문제점을 개선하기 위하여 전도성고분자 용액에 계면활성제라든지, 소포제의 적용 등과 같은 각종 첨가제의 적용, 함침공정의 가압 혹은 저압공정 적용 등과 같은 소비적이고 난이한 공정 등을 적용하고 있다. 이에 탄탈륨 고체콘덴서에서 사용되고 있는 이산화망간 전해질을 적용하는 방법 등이 다양하게 검토되고 있다. Therefore, in order to improve the problems described above, a consumable and difficult process such as application of various additives such as surfactant, application of antifoaming agent, application of pressurization or low pressure process, etc. to conductive polymer solution is applied. Accordingly, various methods for applying a manganese dioxide electrolyte used in tantalum solid capacitors have been studied.
본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 창안된 것으로, 권취소자를 질산망간 수용액과 전도성고분자용 산화제 수용액에 순차적으로 또는 동시에 침적하고, 상기 질산망간의 열분해와 전도성고분자용 산화제의 건조 공정을 동시에 수행함으로써, 이질적인 전해질층의 계면저항을 최소화하고 이산화망간 알갱이와 산화제 알갱이의 혼재에서 야기되는 전도성고분자 중합의 용이성을 이용하여 전도성고분자 덩어리의 성장과 연결을 촉진하여 미세 다공구조인 알루미늄박의 에칭 피트 내부로의 전도성고분자층의 함침성 및 침적성을 증대할 수 있는 권취형 알루미늄 고체 콘덴서 제조방법을 제공하는 것을 그 목적으로 한다.The present invention was devised to solve the above problems of the prior art, and the winding device is sequentially or simultaneously deposited in manganese nitrate aqueous solution and conductive polymer oxidant aqueous solution, and thermal decomposition of the manganese nitrate and drying of the conductive polymer oxidant By simultaneously performing the process, it minimizes the interfacial resistance of the heterogeneous electrolyte layer and facilitates the growth and connection of the conductive polymer mass by utilizing the ease of the conductive polymer polymerization caused by the mixture of the manganese dioxide grains and the oxidant grains. An object of the present invention is to provide a wound aluminum solid capacitor manufacturing method capable of increasing the impregnation and deposition of the conductive polymer layer into the etch pit.
또한, 이산화망간 층을 생성하기 위해 실시하는 질산망간 수용액의 열분해와 전도성고분자층이 알루미늄박의 에칭 피트 내부까지 침투하는 것을 용이하게 하는 전도성고분자용 산화제의 건조 공정을 동시에 처리함으로써, 생산공정을 단축하여 생산성을 향상시키는 권취형 알루미늄 고체 콘덴서 제조방법을 제공하는 것을 그 목적으로 한다.In addition, the production process can be shortened by simultaneously treating the pyrolysis of the aqueous solution of manganese nitrate to produce a manganese dioxide layer and the drying process of the conductive polymer oxidant, which facilitates the penetration of the conductive polymer layer into the etching pit of the aluminum foil. It is an object of the present invention to provide a wound aluminum solid capacitor manufacturing method for improving productivity.
상기와 같은 기술적 과제를 해결하기 위하여 제안된 본 발명인 권취형 알루미늄 고체 콘덴서 제조방법을 이루는 구성수단은, 권취형 알루미늄 고체 콘덴서 제조방법에 있어서, 양극 및 음극 알루미늄박 표면을 미세 에칭하여 유효 표면적을 증대시키는 단계, 상기 양극 알루미늄박 표면에 유전체 산화피막을 형성시킨 후, 상기 양극 알루미늄박과 음극 알루미늄박 사이에 전해지를 넣고 권취하여 권취소자를 마련하는 단계, 상기 권취소자에 포함된 전해지를 탄화시키는 단계, 상기 권취소자를 질산망간 수용액과 전도성고분자용 산화제 수용액에 순차적으로 침적시키는 단계, 상기 권취소자 내부로 침투된 질산망간의 열분해와 상기 전도성고분자용 산화제의 건조를 동시에 실시하는 단계, 상기 질산망간의 열분해와 전도성고분자용 산화제의 건조가 수행된 권취소자를 전도성고분자 단량체 수용액에 재침적한 후, 소정의 온도로 건조시켜 중합하는 단계를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다.In order to solve the above technical problem, the constituent means of the present invention, the winding-type aluminum solid capacitor manufacturing method proposed in the winding-type aluminum solid capacitor manufacturing method, fine etching the surface of the anode and cathode aluminum foil to increase the effective surface area And forming a dielectric oxide film on the surface of the anode aluminum foil, and preparing and winding a electrolytic cell between the anode aluminum foil and the cathode aluminum foil to carbonize an electrolytic cell included in the winding element. And sequentially depositing the winding device in an aqueous solution of manganese nitrate and an aqueous solution of an oxidant for conductive polymers, simultaneously performing thermal decomposition of manganese nitrate penetrated into the winding device and drying the conductive polymer oxidant, and the manganese nitrate. Pyrolysis and drying of conductive polymer oxidants After re-deposition on those issued ticket cancellation conducting polymer monomer solution, characterized in that made in a step of polymerizing and dried at a predetermined temperature.
또한, 상기 질산망간 수용액의 농도에 따라 상기 권취소자가 적어도 한번 상기 질산망간 수용액에 침적되고, 이후 상기 전도성고분자용 산화제 수용액의 농도에 따라 상기 권취소자가 적어도 한번 상기 전도성고분자용 산화제 수용액에 침적된 후 상기 질산망간의 열분해와 전도성고분자용 산화제의 건조를 동시에 한번 실시하는 것을 특징으로 한다.Further, the winding device is deposited in the manganese nitrate solution at least once according to the concentration of the aqueous solution of manganese nitrate, and then the winding device is deposited in the aqueous solution of oxidant for the conductive polymer at least once according to the concentration of the aqueous solution of the oxidant for the conductive polymer. Thereafter, the thermal decomposition of manganese nitrate and drying of the oxidizing agent for conductive polymers are carried out at the same time.
또한, 상기 권취소자를 상기 질산망간 수용액에 침적시키고, 이후 상기 전도성고분자용 산화제 수용액에 다시 침적시킨 후, 동시에 상기 질산망간의 열분해와 전도성고분자용 산화제 건조를 수행하는 일련의 공정이 상기 질산망간 수용액과 전도성고분자용 산화제 수용액의 농도에 따라 적어도 한번 반복적으로 수행되는 것을 특징으로 한다.In addition, the winding device is immersed in the aqueous solution of manganese nitrate, and subsequently immersed again in the aqueous solution of the oxidizing agent for conductive polymer, and then a series of processes for thermally decomposing the manganese nitrate and drying the oxidizing agent for conductive polymer are performed. It is characterized in that it is performed repeatedly at least once according to the concentration of the oxidizing agent aqueous solution for conductive polymers.
또한, 상기 권취소자는 상기 질산망간 수용액과 전도성고분자용 산화제 수용액에 각각 순차적으로 1 ~ 10분 동안 침적되는 것이 바람직하고, 상기 질산망간의 열분해와 전도성고분자용 산화제의 건조는 100 ~ 300℃ 온도범위에서 10분 ~ 60분 동안 동시에 진행되는 것이 바람직하며, 상기 동시에 수행되는 질산망간의 열분해와 전도성고분자용 산화제의 건조는 대류 또는 복사 에너지에 의하여 수행되는 것을 특징으로 한다.In addition, the winding device is preferably sequentially deposited for 1 to 10 minutes in the aqueous solution of the manganese nitrate and the oxidizing agent for the conductive polymer, respectively, the thermal decomposition of the manganese nitrate and drying of the oxidizing agent for the conductive polymer is 100 ~ 300 ℃ temperature range It is preferable to proceed simultaneously for 10 minutes to 60 minutes, and the pyrolysis of manganese nitrate and drying of the conducting polymer oxidant, which are performed at the same time, are performed by convection or radiant energy.
한편, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 권취형 알루미늄 고체 콘덴서 제조방법을 이루는 구성수단은, 권취형 알루미늄 고체 콘덴서 제조방법에 있어서, 양극 및 음극 알루미늄박 표면을 미세 에칭하여 유효 표면적을 증대시키는 단계, 상기 양극 알루미늄박 표면에 유전체 산화피막을 형성시킨 후, 상기 양극 알루미늄박과 음극 알루미늄박 사이에 전해지를 넣고 권취하여 권취소자를 마련하는 단계, 상기 권취소자에 포함된 전해지를 탄화시키는 단계, 상기 권취소자를 질산망간과 전도성고분자용 산화제가 혼합된 수용액에 침적시키는 단계, 상기 권취소자 내부로 침투된 질산망간의 열분해와 상기 전도성고분자용 산화제의 건조를 동시에 실시하는 단계, 상기 질산망간의 열분해와 전도성고분자용 산화제의 건조가 수행된 권취소자를 전도성고분자 단량체 수용액에 재침적한 후, 소정의 온도로 건조시켜 중합하는 단 계를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다.On the other hand, the constituent means for forming a wound aluminum solid capacitor manufacturing method according to another embodiment of the present invention, in the wound aluminum solid capacitor manufacturing method, the step of fine etching the anode and cathode aluminum foil surface to increase the effective surface area And forming a dielectric oxide film on the surface of the anode aluminum foil, and preparing and winding a electrolytic cell between the anode aluminum foil and the cathode aluminum foil to carbonize an electrolytic cell included in the winding device. Immersing the winding device in an aqueous solution in which the manganese nitrate and the oxidizing agent for conductive polymer are mixed, simultaneously performing pyrolysis of the manganese nitrate penetrated into the winding device and drying the conductive polymer oxidant, and thermal decomposition of the manganese nitrate. Conductive polymers are wound on a winding device on which the oxidizing agent for conductive polymers is dried. It is characterized in that it comprises a step of polymerization by re-depositing in aqueous monomer solution, followed by drying to a predetermined temperature.
또한, 상기 질산망간과 전도성고분자용 산화제가 혼합된 수용액의 농도에 따라 상기 권취소자가 적어도 한번 상기 질산망간과 전도성고분자용 산화제가 혼합된 수용액에 침적된후, 상기 질산망간의 열분해와 전도성고분자용 산화제의 건조를 동시에 한번 실시하는 것을 특징으로 한다.In addition, according to the concentration of the aqueous solution in which the manganese nitrate and the conductive polymer oxidant is mixed, the winding device is at least once immersed in the aqueous solution in which the manganese nitrate and the conductive polymer oxidant is mixed, the thermal decomposition of the manganese nitrate and the conductive polymer It is characterized in that the drying of the oxidant is performed once at the same time.
또한, 상기 권취소자를 상기 질산망간과 전도성고분자용 산화제가 혼합된 수용액에 침적시킨후, 동시에 상기 질산망간의 열분해와 전도성고분자용 산화제 건조를 수행하는 일련의 공정이 상기 질산망간과 전도성고분자용 산화제가 혼합된 수용액의 농도에 따라 적어도 한번 반복적으로 수행되는 것을 특징으로 한다.In addition, after the winding device is immersed in an aqueous solution in which the manganese nitrate and the conductive polymer oxidant are mixed, a series of processes for thermally decomposing the manganese nitrate and drying the oxidant for the conductive polymer are carried out. It is characterized in that it is repeatedly performed at least once according to the concentration of the mixed aqueous solution.
또한, 상기 권취소자는 상기 질산망간과 전도성고분자용 산화제가 혼합된 수용액에 1 ~ 10분 동안 침적되는 것이 바람직하고, 상기 질산망간의 열분해와 전도성고분자용 산화제의 건조는 100 ~ 300℃ 온도범위에서 10분 ~ 60분 동안 동시에 진행되는 것이 바람직하며, 상기 동시에 수행되는 질산망간의 열분해와 전도성고분자용 산화제의 건조는 대류 또는 복사 에너지에 의하여 수행되는 것을 특징으로 한다.In addition, the winding device is preferably deposited for 1 to 10 minutes in an aqueous solution in which the manganese nitrate and the oxidizing agent for conductive polymers are mixed, and the thermal decomposition of the manganese nitrate and drying of the oxidizing agent for the conductive polymer is in the temperature range of 100 ~ 300 ℃ It is preferable to proceed simultaneously for 10 minutes to 60 minutes, and the pyrolysis of manganese nitrate and drying of the conductive polymer oxidant, which are performed simultaneously, are performed by convection or radiant energy.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 상기와 같은 구성수단으로 이루어져 있는 본 발명인 권취형 알루미늄 고체 콘덴서 제조방법에 관한 작용 및 바람직한 실시예를 상세하게 설명한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings will be described in detail the operation and preferred embodiment of the present invention, the winding-type aluminum solid capacitor manufacturing method consisting of the above configuration means.
도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 권취형 알루미늄 고체 콘덴서를 제조하 기 위한 공정 순서도이다.3 is a process flowchart for manufacturing a wound aluminum solid capacitor according to a first embodiment of the present invention.
도 3에 도시된 바와 같이, 권취형 알루미늄 고체 콘덴서를 제조하기 위해서는 먼저 양극 및 음극 알루미늄박 표면에 대하여 미세 에칭 공정을 수행한다(S10). 이와 같이 양극 및 음극 알루미늄박 표면을 미세 에칭하게 되면, 유효 표면적이 증대된다. 그리고, 에칭에 의하여 상기 양극 및 음극 알루미늄박 표면은 2차원적 다공 구조를 가지게 된다.As shown in FIG. 3, in order to manufacture a wound aluminum solid capacitor, first, a fine etching process is performed on the surfaces of the anode and cathode aluminum foils (S10). In this way, when the surfaces of the anode and cathode aluminum foil are finely etched, the effective surface area is increased. The anode and cathode aluminum foil surfaces are etched to have a two-dimensional porous structure.
상기 알루미늄박 표면에 2차원적 다공 구조가 형성됨으로써, 후속 공정에서 진행되는 이산화망간과 산화제 혼성층 생성이 용이해진다. 즉, 상기 다공 구조의 깊은 곳까지 이산화망간 알갱이와 산화제 알갱이들이 침투하여 1차적인 고체전해질층이 용이하게 생성된다.By forming a two-dimensional porous structure on the surface of the aluminum foil, it is easy to generate a manganese dioxide and an oxidant hybrid layer to be progressed in a subsequent process. That is, the manganese dioxide grains and the oxidant grains penetrate to the depth of the porous structure to easily generate a primary solid electrolyte layer.
상기 미세 에칭은 양극 알루미늄박 표면에 대해서는 반드시 수행하고, 음극 알루미늄박에 대해서는 수행되지 않을 수 있다. 만약 양극 및 음극 알루미늄박 표면 모두에 대하여 에칭이 수행되는 경우에는, 양극 알루미늄박의 표면은 고밀도의 다공 구조를 형성시키고 음극 알루미늄박의 표면은 저밀도의 다공 구조를 형성시키는 것이 바람직하다.The fine etching may be necessarily performed on the surface of the anode aluminum foil, and may not be performed on the cathode aluminum foil. If etching is performed on both the anode and cathode aluminum foil surfaces, it is preferable that the surface of the anode aluminum foil forms a porous structure of high density and the surface of the cathode aluminum foil forms a porous structure of low density.
상기 알루미늄박 표면을 에칭하여 다공구조를 형성시킨 후에는, 양극 알루미늄박 표면에 유전체 산화피막을 형성시키는 화성공정을 수행한다(S20). 상기 산화피막은 소정의 내전압으로 양극산화처리하여 형성된다. 유전체 산화피막은 양극 알루미늄박 표면에만 형성된다.After etching the surface of the aluminum foil to form a porous structure, a chemical conversion process is performed to form a dielectric oxide film on the surface of the anode aluminum foil (S20). The oxide film is formed by anodizing at a predetermined withstand voltage. The dielectric oxide film is formed only on the surface of the anode aluminum foil.
상기 양극 알루미늄박 표면에 유전체 산화피막이 형성된 후에는, 양극 및 음 극 알루미늄박 사이에 전해지(Condenser paper)를 넣고 권취함으로써 권취소자를 형성한다(S30). 상기 전해지는 콘덴서, 케이블, 변압기 및 코일 제조에 사용되는 종이로서, 본 발명에서는 권취소자의 양극 알루미늄박과 음극 알루미늄박을 격리시키는 역할을 담당한다. 상기 양극 및 음극 알루미늄박 그리고 전해지를 겹쳐서 권취할 때에는, 도 1에 도시된 바와 같이 권취시 상기 양극 및 음극 알루미늄박을 완전 격리시키기 위하여 두장의 전해지를 사용한다.After the dielectric oxide film is formed on the surface of the anode aluminum foil, a winding device is formed by inserting an electrolytic cell (Condenser paper) between the anode and the cathode aluminum foil (S30). The electric charge is a paper used for manufacturing a capacitor, a cable, a transformer, and a coil, and in the present invention, serves to isolate the anode aluminum foil and the cathode aluminum foil of the winding device. When winding up the positive electrode and negative electrode aluminum foil and the electrolytic cell, two electrolytic cells are used to completely isolate the positive electrode and the negative electrode aluminum foil during winding, as shown in FIG. 1.
상기 권취소자가 형성되면, 상기 권취소자에 포함된 전해지를 탄화시키는 공정을 수행한다(S40). 상기 탄화공정에 의하여 상기 전해지는 섬유 조직을 상실하게 되어, 이후에 진행된 질산망간 수용액, 전도성고분자용 산화제 수용액 및 전도성고분자 단량체 수용액 침적시, 상기 수용액들이 알루미늄박 표면에 형성된 미세 에칭 피트 깊숙한 곳까지 침투할 수 있게 된다.When the winding device is formed, a process of carbonizing an electrolytic cell included in the winding device is performed (S40). The carbonization process results in the loss of the fiber structure, and the subsequent penetration of the manganese nitrate aqueous solution, the oxidizing agent solution for conductive polymers, and the conductive polymer monomer solution in which the aqueous solutions penetrate deep into the fine etch pit formed on the surface of the aluminum foil. You can do it.
상기 전해지를 탄화시킨 후에는, 상기 권취소자를 질산망간 수용액과 전도성고분자용 산화제 수용액에 순차적으로 침적시킨다(S50). 그러면, 상기 권취소자를 이루는 양극 및 음극 알루미늄박 표면에 형성된 미세 에칭 피트에 질산망간 수용액과 전도성고분자용 산화제 수용액이 혼재되어 침투한다. 이 때 상기 권취소자는 상기 질산망간 수용액 및 전도성고분자용 산화제 수용액의 농도에 따라 수번 침적될 수 있다.After carbonizing the electrolytic cell, the winding device is sequentially deposited in an aqueous solution of manganese nitrate and an aqueous oxidant solution for conductive polymers (S50). Then, the manganese nitrate solution and the conductive polymer oxidant solution are mixed and penetrated in the fine etching pits formed on the surfaces of the anode and cathode aluminum foils forming the winding device. At this time, the winding device may be deposited several times depending on the concentration of the aqueous solution of manganese nitrate and the oxidizing agent solution for conductive polymers.
상기 질산망간 수용액 및 전도성고분자용 산화제 수용액에 순차적으로 침적된 후의 권취소자는 소정의 온도를 유지하는 열분해-산화제건조로에 유입된다. 그러면, 상기 권취소자는 상기 열분해-산화제건조로 안에서 열분해와 건조 공정이 동 시에 수행된다(S60). 즉, 상기 양극 및 음극 알루미늄박 표면에 형성된 미세 에칭 피트에 혼재한 상태로 침투한 질산망간 수용액과 전도성고분자용 산화제 수용액을 열분해 및 건조시켜 고체 전해질층을 형성한다.The winding device after being sequentially deposited in the manganese nitrate aqueous solution and the conductive polymer oxidant aqueous solution is introduced into a pyrolysis-oxidant drying furnace maintaining a predetermined temperature. Then, the winding device is thermally decomposed and dried at the same time in the pyrolysis-oxidizer drying furnace (S60). That is, the solid electrolyte layer is formed by pyrolyzing and drying the aqueous solution of manganese nitrate and the aqueous solution of an oxidizing agent for conducting polymers, which are infiltrated in the fine etching pits formed on the surfaces of the anode and cathode aluminum foil.
상기 질산망간의 열분해와 전도성고분자용 산화제 건조 공정은 상기 열분해-산화제건조로 안에서 동시에 수행된다. 결국, 질산망간의 열분해 공정과 전도성고분자용 산화제의 건조 공정을 별도로 수행하지 않고 동시에 수행하기 때문에 공정수가 감소하여 콘덴서 제조 시간이 단축되는 잇점이 있다.The pyrolysis of manganese nitrate and an oxidant drying process for conductive polymers are simultaneously performed in the pyrolysis-oxidant drying furnace. As a result, since the pyrolysis process of manganese nitrate and the drying process of the oxidizing agent for conductive polymers are carried out simultaneously, the number of processes is reduced and the manufacturing time of the capacitor is shortened.
상기 권취소자의 침적 공정(S50)과 질산망간 열분해 및 전도성고분자용 산화제 건조 공정(S60)은 상기 질산망간 수용액 및 상기 전도성고분자용 산화제의 농도에 따라 두가지 방법에 의하여 연속적으로 진행된다.The deposition process (S50) of the winding device and the pyrolysis of manganese nitrate and the drying process of the oxidizing agent for conductive polymers (S60) are continuously performed by two methods depending on the concentration of the manganese nitrate solution and the oxidizing agent for conductive polymers.
첫째, 질산망간 수용액의 농도에 따라 상기 권취소자를 적어도 한번 이상 상기 질산망간 수용액에 침적하고, 이후 상기 전도성고분자용 산화제 수용액의 농도에 따라 상기 권취소자를 적어도 한번 이상 상기 전도성고분자용 산화제 수용액에 침적한 후, 상기 질산망간 열분해 및 전도성고분자용 산화제 건조 공정을 동시에 한번 수행하는 절차를 진행할 수 있다. 즉, 질산망간 수용액과 전도성고분자용 산화제 수용액의 농도를 변화시키면서 상기 권취소자 침적 공정(S50)을 여러 번 수행한 후에 질산망간 열분해 및 전도성고분자용 산화제 건조를 동시에 수행하는 공정(S60)을 진행시킨다. 정리하면, S50 - S50 - S50 .... S50 - S60 순으로 공정이 진행되는 절차를 말한다.First, the winding device is immersed in the aqueous manganese nitrate solution at least once depending on the concentration of the aqueous solution of manganese nitrate, and then the winding device is immersed in the aqueous solution of oxidizing agent for the conductive polymer at least once depending on the concentration of the aqueous solution of the oxidizing agent for the conductive polymer. Afterwards, the manganese nitrate pyrolysis and conductive polymer drying process may be performed at the same time. That is, after performing the winding device deposition process (S50) several times while varying the concentrations of the aqueous solution of manganese nitrate and the conductive oxidant solution for the conductive polymer (S50), the process of simultaneously performing pyrolysis of manganese nitrate and drying of the oxidizing agent for the conductive polymer is performed (S60). . In summary, S50-S50-S50 .... S50-S60 in the order of the process proceeds.
둘째, 소정의 농도를 가지는 질산망간 수용액에 상기 권취소자를 침적시키 고, 이후 소정의 농도를 가지는 전도성고분자용 산화제 수용액에 상기 권취소자를 침적시킨 후, 상기 질산망간의 열분해 및 전도성고분자용 산화제 건조 공정을 동시에 수행하는 일련의 공정이 상기 질산망간 수용액과 전도성고분자용 산화제 수용액의 농도를 변경시키면서 적어도 한번 이상 반복적으로 수행될 수 있다. 즉, 질산망간 수용액과 전도성고분자용 산화제 수용액의 농도에 따라 질산망간 수용액 및 전도성고분자용 산화제 수용액에 권취소자 침적(S50) - 질산망간 열분해 및 전도성고분자용 산화제 건조 공정을 동시에 수행하는 공정(S60) - 질산망간 수용액 및 전도성고분자용 산화제 수용액에 권취소자 침적(S50) - 질산망간 열분해 및 전도성고분자용 산화제를 건조시키는 공정을 동시에 수행하는 공정(S60) 순으로 공정이 진행된다.Second, the winding device is immersed in an aqueous solution of manganese nitrate having a predetermined concentration, and then the winding device is immersed in an aqueous solution of a conductive polymer oxidant having a predetermined concentration, and then the thermal decomposition of the manganese nitrate and drying of the oxidizing agent for conductive polymer. A series of processes simultaneously performing the process may be performed repeatedly at least once while changing the concentrations of the aqueous solution of manganese nitrate and the aqueous solution of oxidant for conductive polymers. That is, according to the concentration of the aqueous solution of manganese nitrate and the oxidizing agent for conductive polymer, the winding element deposition in the aqueous solution of manganese nitrate and the oxidizing agent for conductive polymer (S50)-a step of simultaneously performing pyrolysis of manganese nitrate and drying of the oxidizing agent for conductive polymer (S60) -The deposition of the winding element in the aqueous solution of manganese nitrate and oxidant for conductive polymer (S50)-The process proceeds in the step (S60) to simultaneously perform the process of drying the thermal decomposition of manganese nitrate and oxidizing agent for conductive polymer.
상기와 같은 소정의 농도를 가지는 질산망간 수용액과 전도성고분자용 산화제 수용액에 순차적으로 침적되는 상기 권취소자는 상온에서 1 ~ 10분 동안 상기 질산망간 수용액과 전도성고분자용 산화제 수용액에 각각 침적되는 것이 바람직하다.The winding device sequentially deposited in the manganese nitrate aqueous solution and the conductive polymer oxidant aqueous solution having a predetermined concentration as described above is preferably deposited in the manganese nitrate aqueous solution and the conductive polymer oxidant aqueous solution for 1 to 10 minutes at room temperature. .
한편, 상기 권취소자가 상기 질산망간 수용액과 전도성고분자용 산화제 수용액에 순차적으로 침적된 후에 진행되는 질산망간 열분해와 전도성고분자용 산화제 건조 동시 수행 공정은 100 ~ 300℃의 온도범위에서 10분 ~ 60분 동안 진행되는 것이 바람직하다. 이 때, 상기 질산망간 수용액을 열분해하고 상기 전도성고분자용 산화제 수용액을 건조시켜 산화제가 포함된 이산화망간층(1차적인 고체전해질층)을 형성하기 위해서는 대류 또는 복사 에너지를 이용하여 수행되는 것이 바람직하다.On the other hand, the simultaneous drying process of the manganese nitrate pyrolysis and the drying of the oxidizing agent for the conductive polymer after the winding device is sequentially deposited in the aqueous solution of the manganese nitrate and the oxidizing agent for the
상기와 같은 공정에 의하여, 양극 및 음극 알루미늄박의 미세 에칭 피트 내부에 이산화망간 알갱들과 산화제 알갱이들이 혼재하여 고체 전해질층이 형성된다.By the above process, the manganese dioxide grains and the oxidizer grains are mixed in the fine etch pit of the anode and cathode aluminum foil to form a solid electrolyte layer.
상기 양극 및 음극 알루미늄박의 미세 에칭 피트 내부에 이산화망간 알갱이들과 산화제 알갱이들로 이루어진 층이 형성되면, 상기 권취소자는 전도성고분자 단량체 용액에 재침적된 후 소정 온도로 건조된다(S70). 즉, 상기 1차적인 고체 전해질층(이산화망간 알갱이와 산화제 알갱이들로 이루어진 층)이 상기 양극 및 음극 알루미늄박 표면 및 이 표면에 형성된 미세 에칭 피트에 형성되면, 이 1차적인 고체 전해질층 표면에 2차적인 고체 전해질층을 형성하기 위하여 전도성고분자 단량체 용액에 상기 권취소자를 재침적하고, 상온 또는 고온에서 건조시킨다.When a layer made of manganese dioxide grains and oxidant grains is formed inside the fine etch pit of the anode and cathode aluminum foil, the winding device is re-deposited in the conductive polymer monomer solution and dried at a predetermined temperature (S70). That is, when the primary solid electrolyte layer (the layer composed of manganese dioxide grains and oxidant grains) is formed on the surface of the anode and cathode aluminum foil and the fine etching pits formed on the surface, the surface of the primary
상기와 같이 이산화망간 알갱이와 산화제 알갱이들로 이루어진 제1차 고체 전해질층 상에 전도성고분자 층이 형성되면, 상기 권취소자와 외부 케이스를 조립하여 최종적인 권취형 알루미늄 고체 콘덴서를 완성한다(S80).When the conductive polymer layer is formed on the first solid electrolyte layer including manganese dioxide grains and oxidizer grains as described above, the winding element and the outer case are assembled to complete the final wound aluminum solid capacitor (S80).
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 권취형 알루미늄 고체 콘덴서 제조방법에 관한 공정 순서도이다.4 is a process flowchart related to a method of manufacturing a wound aluminum solid capacitor according to another embodiment of the present invention.
도 4에 도시된 공정 순서에 따라 제조되는 권취형 알루미늄 고체 콘덴서의 제조 방법은 도 3을 참조하여 설명한 권취형 알루미늄 고체 콘덴서 제조방법과 대부분 유사하다. 다만, S50 단계에서 도 3에 도시된 공정과 달리 권취소자를 질산망간과 전도성고분자용 산화제가 혼합된 수용액에 침적시킨다는 점이다. 즉, S50 단계를 제외한 다른 공정은 도 3을 참조하여 설명한 제1 실시예와 동일하다. 따라서 도 3을 참조하여 설명한 제1 실시예와 동일한 공정에 대해서는 설명을 생략한다.The manufacturing method of the wound aluminum solid capacitor manufactured according to the process sequence shown in FIG. 4 is mostly similar to the wound aluminum solid capacitor manufacturing method described with reference to FIG. 3. However, unlike the process shown in FIG. 3 at step S50, the winding device is deposited in an aqueous solution in which manganese nitrate and an oxidizing agent for conductive polymer are mixed. In other words, the process other than the step S50 is the same as the first embodiment described with reference to FIG. Therefore, the description of the same process as in the first embodiment described with reference to FIG. 3 will be omitted.
다만, 제2 실시예에 따른 권취형 알루미늄 고체 콘덴서 제조 공정은 S50 단계에서 권취소자를 질산망간과 전도성고분자용 산화제가 혼합된 수용액에 침적되기 때문에, 질산망간과 전도성고분자용 산화제가 혼합된 수용액의 농도에 따라 두 가지 방법에 의하여 질산망간의 열분해와 전도성고분자용 산화제의 건조 공정을 수행한다.However, in the manufacturing process of the wound aluminum solid capacitor according to the second embodiment, since the winding device is deposited in the aqueous solution in which manganese nitrate and the conductive polymer oxidant are mixed in step S50, the aqueous solution in which the manganese nitrate and the oxidizing agent for conductive polymer are mixed. Depending on the concentration, two methods are used for pyrolysis of manganese nitrate and drying of the oxidizing agent for conductive polymers.
즉, 상기 질산망간과 전도성고분자용 산화제가 혼합된 수용액의 농도에 따라 상기 권취소자가 적어도 한번 상기 질산망간과 전도성고분자용 산화제가 혼합된 수용액에 침적된후, 상기 질산망간의 열분해와 전도성고분자용 산화제의 건조를 동시에 한번 실시하는 공정 절차와, 상기 권취소자를 상기 질산망간과 전도성고분자용 산화제가 혼합된 수용액에 침적시킨후, 동시에 상기 질산망간의 열분해와 전도성고분자용 산화제 건조를 수행하는 일련의 공정이 상기 질산망간과 전도성고분자용 산화제가 혼합된 수용액의 농도에 따라 적어도 한번 반복적으로 수행되는 공정 절차를 선택적으로 이용할 수 있다.That is, according to the concentration of the aqueous solution in which the manganese nitrate and the conductive polymer oxidant is mixed, the winding device is deposited at least once in the aqueous solution in which the manganese nitrate and the conductive polymer oxidant are mixed, and then the thermal decomposition of the manganese nitrate and the conductive polymer A series of processes for simultaneously drying the oxidant, and immersing the winding device in an aqueous solution in which the manganese nitrate and the oxidizing agent for conductive polymer are mixed, followed by thermal decomposition of the manganese nitrate and drying of the oxidizer for the conductive polymer. The process may optionally use a process procedure that is repeatedly performed at least once depending on the concentration of the aqueous solution in which the manganese nitrate and the oxidizing agent for conductive polymers are mixed.
이상에서 설명한 권취형 알루미늄 고체 콘덴서 제조방법에 관한 특징적인 사항을 정리하면 다음과 같다.The characteristic matters regarding the manufacturing method of the wound type aluminum solid capacitor demonstrated above are put together as follows.
본 발명은 권취된 소자를 물을 용매로 하는 10~50 wt% 농도의 질산망간 수용액과 물을 용매로 사용하는 것이 가능한 p-toluenesulfonic acid와 같은 전도성고분자용 산화제 수용액을 1~3 몰 농도로 제조하고, 혹은 이 두가지 용액을 혼합한 질산망간-산화제 수용액을 제조하여 상온에서 질산망간 수용액, 산화제수용액에 각각 순차적으로 1~10분 침적하거나 혹은 혼합 질산망간-산화제 수용액에 단독으로 1~10분 침적한 후, 빼내어 100~300℃ 온도범위로 유지되는 대류 혹은 복사방식의 동시 열분해-산화제건조로에서 10~60분간 열분해-산화제건조 공정을 진행한다. The present invention is to prepare a solution of a conductive polymer oxidant such as p-toluenesulfonic acid, which can be used as a solvent and a 10 to 50 wt% aqueous solution of manganese nitrate, the water of the wound element as a solvent to 1 to 3 molar concentration Alternatively, a manganese nitrate-oxidant solution prepared by mixing the two solutions may be prepared, and then sequentially deposited in an aqueous solution of manganese nitrate and an oxidant solution at room temperature for 1-10 minutes, or 1-10 minutes alone in a mixed solution of manganese nitrate-oxidant. After that, the pyrolysis-oxidant drying process is performed for 10 to 60 minutes in a simultaneous pyrolysis-oxidant drying furnace of convection or radiation method, which is removed and maintained at a temperature range of 100 to 300 ° C.
이러한 공정을 통해 양극, 음극 알루미늄박의 미세 에칭피트 내부에 이산화망간 알갱이들과 산화제 알갱이들이 혼재하여 먼저 생성시키고 다시 이들 소자를 전도성고분자 단량체 용액에 침적한 후 건조하여 중합하는 통상의 중합공정을 진행한다. Through this process, manganese dioxide grains and oxidant grains are mixed together in the fine etching pits of the anode and cathode aluminum foils, and the normal polymerization process is performed by immersing these elements in a conductive polymer monomer solution and drying them. .
이상의 방법에 의해 생성된 전도성고분자는 이산화망간과 산화제 알갱이들이 혼재되어 있기 때문에 전도성고분자 단량체의 중합을 위한 결정핵이 다량 존재하게 되어 중합속도가 빨라지고 전도성고분자의 성장이 촉진되어 전도성고분자의 덩어리가 커지게 된다. Since the conductive polymer produced by the above method contains a mixture of manganese dioxide and oxidizer grains, a large amount of crystal nuclei exist for polymerization of the conductive polymer monomer, thereby increasing the polymerization rate and promoting the growth of the conductive polymer, thereby increasing the mass of the conductive polymer. do.
전도성고분자가 커지게 되면 이들 고분자간 연결이 이루어져 미세 다공성의 알루미늄박 에칭피트 내부에 고분자의 침적성이 증가되어 용량달성율이 증대하고 결과적으로 에칭피트 내부와 외부 고분자간 굵고 넓은 전도체 통로가 확보되어 전도체통로의 저항이 감소하게 된다. As the conductive polymer becomes large, the connection between these polymers is made, and the deposition rate of the polymer is increased in the micro-porous aluminum foil etching pits, thereby increasing the capacity achievement rate. As a result, a thick and wide conductor passage between the etching pits and the external polymer is secured. The resistance of the passageway is reduced.
또한 이산화망간 층과 전도성고분자 층이 별도의 층으로 경계가 형성되지 않아 상호간의 계면저항이 최소화하여 콘덴서 고체전해질 층의 등가직렬저항이 감소하게 되어 콘덴서 전체의 저항이 감소하는 효과를 얻게된다.In addition, since the boundary between the manganese dioxide layer and the conductive polymer layer is not formed as a separate layer, the interfacial resistance between each other is minimized, thereby reducing the equivalent series resistance of the capacitor solid electrolyte layer, thereby reducing the resistance of the entire capacitor.
또한 상기의 공정을 통해 혼성 고체전해질을 제조할 경우 질산망간의 열분해공정과 산화제 건조공정을 동시에 실시함으로써 작업공정을 감소시키고, 생산속도를 향상시켜, 원가절감 및 생산성 향상을 도모할 수 있다. 필요에 따라 질산망간 수용액의 농도를 달리하여 기본적으로 저농도에서 고농도의 질산망간에 순차적으로 침적한 후 혹은 산화제 수용액 농도를 저농도에서 고농도로 순차적으로 침적한 후 동시 열분해-산화제건조 공정을 적용하는 방법 등이 가능하다.In addition, when the mixed solid electrolyte is prepared through the above process, the pyrolysis process of manganese nitrate and the drying of the oxidant may be simultaneously performed to reduce the work process, improve the production speed, and reduce cost and improve productivity. By varying the concentration of aqueous solution of manganese nitrate as needed, it is basically deposited sequentially from low concentration to high concentration of manganese nitrate, or the concentration of oxidant solution is sequentially deposited from low concentration to high concentration, and then the simultaneous pyrolysis-oxidant drying process is applied. This is possible.
상기와 같은 구성 및 작용 그리고 바람직한 실시예를 가지는 본 발명인 권취형 알루미늄 고체 콘덴서 제조방법에 의하면, 고체전해질을 적용함에 있어 이산화망간만을 적용하거나 혹은 전도성고분자만을 적용하거나 혹은 혼성 적용하는 방법에 있어서 혼성 고체 전해질의 저항을 최소화하고, 원활한 전도체통로를 확보하여 콘덴서의 5특성을 개선하는 동시에, 이러한 콘덴서의 제조공정에 있어서 무기 고체전해질인 이산화망간 층 생성공정인 열분해공정과 전도성고분자 층 생성을 위한 산화제 건조공정을 동시에 적용함으로써 이러한 각개의 공정을 별개로 실시할 경우보다 작업공정을 감소시킴으로써 생산비용을 절감하고, 생산속도를 향상시킴으로써 원가절감 및 생산성 향상이 이루어지는 효과가 이루어진다.According to the wound aluminum solid capacitor manufacturing method of the present invention having the above-described configuration and operation and preferred embodiments, in applying a solid electrolyte, only a manganese dioxide or only a conductive polymer or a hybrid application in a method of hybrid application To improve the characteristics of the capacitors by minimizing the resistance of the capacitors and to ensure a smooth conductor path.The process of manufacturing these capacitors includes the pyrolysis process, which is an inorganic solid electrolyte, and the oxidant drying process, which produces a conductive polymer layer. At the same time, the production cost is reduced by reducing the working process, and the cost is reduced and the productivity is improved by reducing the working process than when performing each of these processes separately.
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