KR102457061B1 - 전극박, 권회형 콘덴서, 전극박의 제조 방법, 및 권회형 콘덴서의 제조 방법 - Google Patents

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Abstract

유전체 피막의 대 표면적화를 진전시키면서, 권회 시에 크랙을 발생시키기 어려운 전극박, 당해 전극박을 권회한 권회형 콘덴서, 전극박의 제조 방법, 및 권회형 콘덴서의 제조 방법을 제공한다. 전극박(1)은, 띠상의 박을 포함하고, 확면부(3)와 코어부(2)와 복수의 분단부(4)를 구비한다. 확면부(3)는 박의 표면에 형성되고, 코어부(2)는, 박 중, 확면부(3)를 제외한 잔부이다. 분단부(4)는, 확면부(3)에 띠의 폭 방향으로 연장되어, 확면부(3)를 분단한다. 복수의 분단부(4)는, 전극박(1)의 권회 시에 굽힘 응력을 분담하여, 응력 집중을 저지한다.

Description

전극박, 권회형 콘덴서, 전극박의 제조 방법, 및 권회형 콘덴서의 제조 방법
본 발명은 권회형 콘덴서에 사용되는 전극박에 관한 것이다.
전해 콘덴서는, 양극의 유전체 피막을 대향 전극과 밀착시키기 위해, 전해질로 공극을 매립하여 이루어지고, 전해질이 액체인 비고체 전해 콘덴서, 전해질이 고체인 고체 전해 콘덴서, 전해질로서, 액체와 고체를 구비한 하이브리드형 전해 콘덴서, 전극 양쪽에 유전체 피막을 형성한 양극성 전해 콘덴서가 포함된다. 이 전해 콘덴서는, 콘덴서 소자를 전해질에 함침시켜서 이루어지고, 콘덴서 소자는, 알루미늄 등의 밸브 금속박에 유전체 피막을 형성한 양극박과, 동종 또는 다른 금속의 박을 포함하는 음극박을 대향시키고, 양극박과 음극박 사이에 세퍼레이터를 개재시켜서 구성되어 있다.
전해 콘덴서의 정전 용량은 유전체 피막의 표면적에 비례한다. 통상, 전해 콘덴서의 전극박에는 에칭 등의 확면화 처리가 실시되고, 이 확면화 처리가 실시된 확면부에는 화성 처리가 실시되어서, 대 표면적의 유전체 피막을 갖는다. 근년에는, 전해 콘덴서의 정전 용량의 가일층 증대를 도모하기 위해, 전극박의 표면으로부터 일층 심부에 이르기까지 확면화를 진전시키고 있다.
바꾸어 말하면, 전해 콘덴서에 있어서는, 전극박의 코어부가 보다 한층 얇아지는 경향을 나타내고 있다. 유전체 피막을 갖는 확면부는, 코어부와 비교하여 유연성 및 연신성이 낮다. 그 때문에, 유전체 피막의 대 표면적화가 도모된 전극박은, 유연성 및 연신성이 풍부한 잔여 코어부의 박육화에 의해, 유연성 및 연신성이 저하되어 있다.
여기서, 이러한 전극박을 사용한 전해 콘덴서로서, 소형화와 대용량화를 양립하기 위해, 권회형 콘덴서의 형태가 채용되는 경우가 있다. 권회형 콘덴서의 콘덴서 소자는, 세퍼레이터를 끼워서 양극박 및 음극박을 중첩하고, 통형으로 권회하여 이루어진다. 근년의 유전체 피막의 표면적 증대 조치는, 이 권회형 콘덴서의 권회성에 큰 문제를 발생시키고 있다.
즉, 확면화 처리한 확면부에 화성 처리하여 유전체 피막을 형성함으로써, 전극박은 유연성 및 연신성이 저하되어버린다. 그렇게 하면, 전극박으로는 궁형으로 원활하게 만곡할 수 없어, 다수의 미세한 크랙을 발생시켜버린다. 이 미세한 크랙의 발생에 의해, 크랙의 내표면에는 미산화된 금속 부분이 노출되어버린다.
여기서, 권회형 콘덴서는, 전해 콘덴서의 경우에는 콘덴서 소자를 전해액에 함침한 후, 고체 전해 콘덴서의 경우에는 전해질이 형성되기 전에, 에이징 처리가 실시된다. 미산화된 금속 부분이 노출된 상태에서 에이징 처리를 하면, 에이징의 소요 시간이 장기화되어버린다.
일본 특허 공개 제2007-149759호 공보
본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위해서, 유전체 피막의 대 표면적화를 진전시키면서, 권회 시에 크랙을 발생시키기 어려운 전극박, 당해 전극박을 권회한 권회형 콘덴서, 전극박의 제조 방법, 및 권회형 콘덴서의 제조 방법을 제공하는 데 있다.
상기 목적을 달성하기 위해서, 본 발명에 따른 전극박은, 띠상의 박을 포함하고, 상기 박의 표면에 형성되고, 다수의 터널상의 피트를 포함하는 확면부와, 상기 박 중, 상기 확면부를 제외한 잔부인 코어부와, 상기 확면부에 불연속으로 연장되어, 상기 확면부를 분단하는 복수의 분단부와, 상기 확면부의 표면, 또는 상기 확면부와 상기 분단부의 표면에 형성된 유전체 피막을 구비하는 것을 특징으로 한다.
상기 분단부는, 적어도 복수의 상기 터널상의 피트를 연결하거나 또는 걸쳐서 형성되게 해도 된다.
상기 분단부는, 상기 박을 평탄하게 한 상태에서 홈폭이 0을 포함하는 50㎛ 이하이도록 해도 된다.
상기 다수의 터널상의 피트 중 일부의 피트는, 상기 코어부를 관통하고 있게 해도 된다.
이 전극박을 권회하여 구비하는 권회형 콘덴서도 본 발명의 일 형태이다.
이 권회형 콘덴서는, 상기 전극박을 권회하여 이루어지는 콘덴서 소자를 구비하고, 상기 콘덴서 소자는 권회 중심에 권취 코어부를 갖고, 상기 전극박은 상기 권취 코어부에 권회되고, 상기 분단부는, 적어도, 상기 권취 코어부로의 권취 개시부를 포함하는 소정 반경 내의 권회 중심측에 형성되어 있게 해도 된다.
또한, 상기 목적을 달성하기 위해서, 본 발명에 따른 전극박의 제조 방법은, 띠상의 박의 표면에 다수의 터널상의 피트를 포함하는 확면부를 형성하는 스텝과, 상기 확면부를 분단하는 복수의 분단부를, 상기 박에 불연속으로 연장시키는 스텝과, 상기 박을 화성 처리하여, 상기 확면부의 표면, 또는 상기 확면부와 상기 분단부의 표면에 유전체 피막을 형성하는 스텝을 갖는 것을 특징으로 한다.
상기 분단부의 형성 후, 상기 박을 상기 화성 처리하게 해도 된다.
상기 확면부의 형성 후, 상기 분단부의 형성 전에, 상기 박을 상기 화성 처리하게 해도 된다.
상기 확면부의 형성 후, 상기 분단부의 형성 전에, 상기 박을 상기 화성 처리하는 것이며, 상기 분단부의 형성 후, 상기 박을 재화성 처리하는 스텝을 더 갖게 해도 된다.
또한, 상기 목적을 달성하기 위해서, 본 발명에 따른 권회형 콘덴서의 제조 방법은, 상기 전극박을 권회함으로써 콘덴서 소자를 형성하는 소자 형성 스텝과, 상기 콘덴서 소자에 전해질을 형성하는 전해질 형성 스텝과, 상기 콘덴서 소자를 에이징하는 에이징 스텝을 갖고, 상기 전해질 형성 스텝에 의해 상기 전해질을 형성한 후에 상기 에이징 스텝을 행하거나, 또는 상기 에이징 스텝 후에 상기 전해질 형성 스텝에 의해 상기 에이징된 콘덴서 소자에 상기 전해질을 형성하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따르면, 분단부가 권회 시의 굽힘 응력을 분산시키기 때문에, 권회 시에 미산화의 금속 부분을 노출시키는 크랙이 발생하기 어려워져, 에이징 처리에 필요한 전기량이 적어지고, 에이징 처리의 소요 시간이 단축화된다.
도 1은 본 실시 형태에 따른 전극박의 구조를 도시하고, (a)는 길이 방향을 따른 절단도이며, (b)는 상면도이다.
도 2는 본 실시 형태에 따른 권회형 콘덴서가 구비하는 콘덴서 소자를 도시하는 사시도이다.
도 3은 이송 장치의 개략 구성도이다.
도 4는 본 실시 형태의 분단부를 구비한 전극박의 길이 방향을 따른 단면도이다.
도 5는 실시예 1에 관한, 본 실시 형태의 분단부를 구비한 전극박의 길이 방향을 따른 단면 사진이다.
도 6은 실시예 1에 관한, 본 실시 형태의 분단부를 구비한 전극박의 표면을 나타내는 사진이며, 사진의 긴 변 방향이 전극박의 폭 방향이며, 사진의 짧은 변 방향이 전극박의 길이 방향이다.
도 7은 비교예 1에 관한 전극박의 표면을 나타내는 사진이며, 사진의 긴 변 방향이 전극박의 폭 방향이며, 사진의 짧은 변 방향이 전극박의 길이 방향이다.
도 8은 실시예 1 및 비교예 1의 에릭센 시험의 결과를 나타내는 그래프이다.
도 9는 실시예 1, 실시예 2 및 비교예 1의 권회형 콘덴서의 에이징 처리에 있어서의 전기량의 적산값을 나타낸 그래프이다.
이하, 본 발명에 따른 전극박 및 권회형 콘덴서의 실시 형태에 대하여 상세하게 설명한다. 또한, 본 발명은 이하에 설명하는 실시 형태에 한정되는 것은 아니다.
(전극박)
도 1에 도시하는 전극박(1)은, 권회형 콘덴서의 양극박, 유전체 피막(5)이 형성된 음극박 또는 양쪽에 사용된다. 권회형 콘덴서의 대표예로서는 전해 콘덴서이며, 전해 콘덴서로서는, 전해질이 액체이고, 양극박에 유전체 피막을 형성한 비고체 전해 콘덴서, 전해질이 고체이고, 양극박에 유전체 피막을 형성한 고체 전해 콘덴서, 전해질로서, 액체와 고체를 구비한 하이브리드형 전해 콘덴서, 및 양극박과 음극박의 양쪽에 유전체 피막을 형성한 양극성 전해 콘덴서를 들 수 있다.
전극박(1)은, 알루미늄, 탄탈륨, 티타늄, 니오븀 및 산화니오븀 등의 밸브 금속을 재료로 한다. 순도는, 양극박에 대하여 99.9％ 정도 이상이 바람직하고, 음극박에 대하여 99％ 정도 이상이 바람직하지만, 규소, 철, 구리, 마그네슘, 아연 등의 불순물이 포함되어 있어도 된다. 도 1에 도시한 바와 같이, 이 전극박(1)은 길며, 두께 방향 중심의 코어부(2)를 남기고 양면에 확면부(3)가 형성되고, 확면부(3)의 한쪽 또는 양쪽에 복수의 분단부(4)가 형성되고, 확면부(3)와 분단부(4)의 표면에 유전체 피막(5)이 형성되어서 이루어진다.
확면부(3)는 다공질 구조를 갖는다. 다공질 구조는, 터널상의 피트를 포함한다. 이 확면부(3)는, 전형적으로는 염산 등의 할로겐 이온이 존재하는 산성 수용액 중에서 직류를 인가하는 직류 에칭에 의해 형성된다.
이 전극박(1)에는, 고압용 전극박이 포함된다. 또한, 밸브 금속의 확면부(3)를 제외하는 잔부가 코어부(2)에 상당한다. 환언하면, 예를 들어 미에칭층이 코어부(2)에 상당한다. 단, 코어부(2)는, 터널상의 피트의 모두를 미도달의 층이라고 해석할 필요는 없고, 터널상의 피트의 대부분이 미도달의 층이면 된다. 환언하면, 일부의 터널상의 피트가 코어부(2)를 관통하고 있어도 된다. 확면부(3) 및 코어부(2)의 두께는 특별히 한정되지 않지만, 확면부(3)의 두께가 양면 합쳐서 40 내지 200㎛, 코어부(2)의 두께가 8 내지 60㎛의 범위가 바람직하다.
분단부(4)는, 전극박(1)의 표면으로부터 코어부(2)를 향하는 깊이 방향으로, 확면부(3)를 분단한다. 분단부(4)는, 코어부(2)를 완전히 분단하기까지 이르지 않으면 되고, 코어부(2)에 이르지 않는 깊이, 최심부가 정확히 코어부(2)에 도달하는 깊이, 및 최심부가 코어부(2)에 파고 들어가는 깊이 중 어느 것이어도 된다. 또한, 모든 분단부(4)의 깊이가 통일되어 있을 필요는 없다.
상세하게는, 분단부(4)는, 전극박(1)을 부분적으로 횡단하여 불연속으로 연장한다. 이 분단부(4)는, 확면부(3)를 구성하는 복수의 터널상의 피트를 연결하거나, 또는 복수의 터널상 피트에 걸쳐진다. 각 분단부(4)의 위치, 길이 및 연장 방향은 구구해서, 전극박(1)의 띠 길이 방향이어도 되고, 폭 방향이어도 되며, 그들이 혼재하여 랜덤 배향상으로 연장되어 있어도 된다. 또한 직선상 또는 곡선 상의 분단부(4)가 혼재하고 있어도 되고, 분단부(4)는, 도중 분기하거나, 또는 단선이어도 된다. 1개의 분단부(4)가 갖는 양단부의 이격 거리는 평균 40㎛ 이상 150㎛ 이하이고, 짧은 것이면 10㎛ 정도, 긴 것이면 600㎛ 정도가 혼재한다. 이 범위의 길이를 갖는 분단부(4)에 의해, 전극박(1)의 유연성 및 연신성이 향상된다.
이러한 분단부(4)는, 확면부(3)에 금이 가게 하여, 확면부(3)를 갈라지게 하고, 전극박(1)의 두께 방향을 따라서 확면부(3)에 절입을 넣고, 확면부(3)를 절결하거나, 또는 전극박(1)의 두께 방향을 따라서 확면부(3)를 파고 들어가는 것에 의해 형성된다. 따라서, 분단부(4)의 실태의 예는, 깨진 금, 갈라진 금, 절입, 절결 또는 파고 들어가기이다. 단, 확면부(3)를 분단하고 있으면, 분단부(4)의 양태는 특별히 한정되지 않는다.
분단부(4)의 홈폭은, 전극박(1)을 만곡시키지 않고 평탄하게 했을 때, 0을 포함하는 50㎛ 이하이다. 분단부(4)의 홈폭이란, 전극박(1)의 표층 부근에서 계측된, 전극박(1)의 길이 방향을 따른 길이이다. 분단부(4)를 깨짐, 갈라짐, 또는 절입에 의해 형성한 경우, 분단부(4)의 홈폭은 실질적으로 0이 된다. 실질적으로 0이란, 전극박(1)을 만곡시키지 않고 평탄하게 했을 때, 분단부(4)의 계면이 적어도 부분적으로 접하고 있는 상태를 말한다. 분단부(4)의 홈폭이 50㎛ 이하이면 전극박(1)의 유연성 및 연신성을 손상시킬 일 없이, 유전체 피막(5)의 표면적 감소에 수반하는, 권회형 콘덴서의 정전 용량의 큰 저하를 억제할 수 있다.
여기서, 분단부(4)의 형성 방법으로서, 예를 들어, 환봉에 전극박(1)을 밀어붙이는 등의 물리적 수단에 의한 것이 생각된다. 환봉을 이용하는 형성 방법에서는, 전극박(1)의 코어부(2)가 길이 방향으로 신장되고, 그 결과 코어부(2)의 두께가 얇아진다. 그러나, 분단부(4)의 홈폭을 50㎛ 이하로 함으로써, 코어부(2)의 두께가 얇아지기 어려워, 전극박(1)의 유연성 및 연신성은 향상된다. 이 점에 있어서도, 분단부(4)의 홈폭을 50㎛ 이하로 하는 것이 바람직하다.
분단부(4)는, 전극박(1)의 길이 방향을 따라서 균일한 평균 피치나 단위 범위 내의 수로 형성되어도 된다. 또한, 전극박(1)이 권회되었을 때의, 당해 분단부(4)가 형성되는 개소에 있어서의 곡률을 가미하여, 평균 피치나 단위 범위 내의 수를 변경할 수도 있다. 곡률이 작아지면 작아질수록, 즉 권회되었을 때에 외주측이 되면 될수록, 굽힘 응력은 작아져, 권회 시의 크랙 억제로 이어지기 때문이다.
예를 들어, 권취축으로의 전극박(1)의 권취 개시 부분에만 분단부(4)를 형성해 두게 해도 된다. 전극박(1)의 권취 개시 부분은 곡률이 커서, 크랙이 발생하기 쉽다. 또한, 분단부(4)가 위치하는 개소에 있어서의 권회 반경에 비례시켜서, 평균 피치를 크게 취하거나, 당해 반경에 반비례시켜서, 단위 범위 내의 수를 감소시키도록 해도 된다. 분단부(4)의 수가 줄어들면 줄어들수록, 권회형 콘덴서의 정전 용량에 대한 영향이 저감된다.
이 분단부(4)는, 양면의 확면부(3)에 각각 형성되는 것이 바람직한데, 권회 시의 전극박(1)의 신도의 관점에서, 적어도, 전극박(1)의 권회 시에 박외 측으로 되어서 장력을 받는 확면부(3)에 형성되면 된다.
유전체 피막(5)은, 확면부(3)를 화성 처리하여 이루어지고, 전형적으로는 아디프산이나 붕산 등의 수용액 등의 할로겐 이온 부재의 용액 중에서 전압 인가하여 형성되는 산화 피막을 사용한다.
여기서, 유전체 피막(5)은, 분단부(4)의 홈 내표면에도 형성해 두는 것이 바람직하다. 분단부(4)의 홈 내표면에도 유전체 피막(5)을 형성해 두면, 유전체 피막(5)을 수복하기 위한 에이징 처리에 필요한 전기량(C)이 적게 된다는 지견이 얻어졌기 때문이다.
이하, 추측이지만, 분단부(4)를 형성해 두면, 각 분단부(4)가 굽힘 응력을 분담하기 때문에, 굽힘 응력의 집중이 일어나기 어려워, 권회 시의 미세한 크랙 발생이 억제된다. 권회 시의 크랙 발생이 억제되면, 크랙의 내표면으로부터 미산화의 금속 부분(알루미늄)이 노출되기 어렵다. 즉, 분단부(4)를 형성한 후에 화성 처리를 하면, 분단부(4)의 내표면에도 유전체 피막(5)이 형성되고, 바꾸어 말하면 분단부(4)의 내표면으로부터도 미산화의 금속 부분은 노출되지 않고, 에이징 처리에 필요한 전기량이 적어진다.
또한, 화성 처리 전에 분단부(4)를 형성해 두면, 전극박(1)의 원활한 제조 공정이 실현된다. 그 때문에, 바람직하게는, 확면부(3)의 형성 후, 화성 처리 전에 분단부(4)를 형성해 둔다. 이 경우, 분단부(4)의 형성 전에 얇은 산화물을 형성해 둠으로써, 분단부(4)의 형성은 용이해진다.
또한, 화성 처리 후에 분단부(4)를 형성해도, 분단부(4)에 의한 권회 시의 응력 분산 효과는 얻어진다. 또한, 분단부(4)의 형성 전에 화성 처리하고, 분단부(4)의 형성 후에 재화성 처리를 함으로써, 분단부(4)의 표면에 유전체 피막(5)을 형성할 수도 있다.
(권회형 콘덴서)
도 2는, 이 전극박(1)을 사용한 권회형 콘덴서의 콘덴서 소자(6)를 도시하는 모식도이며, 알루미늄 전해 콘덴서에 의한 예시이다. 콘덴서 소자(6)에 있어서, 양극박인 전극박(1)과 음극박(7)은, 종이나 합성 섬유 등의 세퍼레이터(8)를 개재시켜서 중첩할 수 있다. 세퍼레이터(8)는, 그의 일단부가 전극박(1) 및 음극박(7)의 일단부보다도 튀어나오도록 중첩해 둔다. 그리고, 튀어나온 세퍼레이터(8)를 먼저 권취 개시하여 권취 코어부(9)를 제작하고, 계속하여 그 권취 코어부(9)를 권취축으로 하여, 전극박(1)과 음극박(7)과 세퍼레이터(8)의 층을 권회해 간다.
양극박인 전극박(1)과 음극박(7)과 세퍼레이터(8)의 중첩 처리, 및 당해 전극박(1)과 음극박(7)과 세퍼레이터(8)의 권회 처리는, 전형적으로는 복수의 롤러가 마련된 이송 장치에 의해 행하여진다. 도 3에 도시한 바와 같이, 예를 들어, 이 이송 장치는, 4개의 각개 이송로(Tr1, Tr2 및 Tr3)와, 4개의 이송로가 집합한 1개의 집합 이송로(Tr4)를 구비하고 있다.
각개 이송로(Tr1, Tr2 및 Tr3)와 집합 이송로(Tr4)는, 복수의 롤러(R)로 형성되어 있다. 4개의 각개 이송로(Tr1, Tr2 및 Tr3)는, 각각 양극박인 전극박(1), 음극박(7) 및 세퍼레이터(8)를 주행시키고 있다. 집합 이송로(Tr4)의 선두 롤러(R)에는 각개 이송로(Tr1, Tr2 및 Tr3)를 주행한 전극박(1), 음극박(7) 및 세퍼레이터(8)의 모두가 걸리고, 집합 이송로(Tr4)의 선두에서 전극박(1), 음극박(7) 및 세퍼레이터(8)를 중첩할 수 있다.
각개 이송로(Tr1, Tr2 및 Tr3) 및 집합 이송로(Tr4)는, 이송 장치의 소형화의 관점에서, 복수 개소의 굴곡점(C)이 존재한다. 굴곡점(C)의 롤러(R)에서는, 전극박(1), 음극박(7) 및 세퍼레이터(8)가, 굴곡점(C)의 롤러(R)를 따라서 주행 방향을 바꾸도록 구부러져 있다. 또한, 이송 장치는, 집합 이송로(Tr4)의 종단부에 권회 롤러(Rw)를 구비하고 있다. 권회 롤러(Rw)는, 중첩된 전극박(1), 음극박(7) 및 세퍼레이터(8)를 축 회전에 의해 말아넣어서, 이들을 권회한다.
이와 같이 하여 제작된 콘덴서 소자(6)는, 전해 콘덴서를 제작하는 경우, 전해액에 함침되고, 바닥이 있는 통상의 외장 케이스에 수납되고, 양극 단자 및 음극 단자를 인출하여 밀봉체로 밀봉되고, 에이징 처리됨으로써, 권회형 콘덴서의 양태를 채용한다. 또한, 이와 같이 하여 제작된 콘덴서 소자(6)는, 고체 전해 콘덴서를 제작하는 경우, 에이징 처리된 후, 전해질이 형성되고, 바닥이 있는 통상의 외장 케이스에 수납되고, 양극 단자 및 음극 단자를 인출하여 밀봉체로 밀봉됨으로써, 권회형 콘덴서의 양태를 채용한다.
도 4는, 콘덴서 소자(6)에 권회시킨 전극박(1)의 상태를 도시하는 모식도이다. 본 실시 형태의 전극박(1)에서는, 복수의 분단부(4)가 굽힘 응력을 분담하여 받아들여서, 각 분단부(4)에 굽힘 응력이 분산된다. 그 때문에, 새롭게 확면부(3)에 미세한 크랙이 발생하기 어려워, 코어부(2)의 파괴에 이르는 응력이 전극박(1)에 걸리는 것이 억제되어, 코어부(2)의 파괴는 면하고, 전극박(1)은 절곡될 일이 없이, 원활하게 만곡하여 권회된다. 즉, 권회 시에 있어서, 미산화의 금속 부분을 노출시키는 크랙의 발생을 억제할 수 있다.
또한, 이송 장치에 의한 롤러 이송 시에도 굴곡점(C)의 롤러(R)가 전극박(1)을 구부리게 되지만, 이 전극박(1)의 복수의 분단부(4)가 굽힘 응력을 분담하여 받아들이고 있어, 전극박(1)의 절곡이 억제된다.
(실시예 1)
이 실시 형태를 나타내는 전극박(1)을 다음과 같이 제작하였다. 먼저, 기재로서 두께가 130㎛, 폭이 10㎜, 길이가 55㎜, 순도 98중량％ 이상의 알루미늄박을 사용하였다. 그리고, 이 알루미늄박의 양면에, 중고압용으로서 터널상의 피트를 포함하는 확면부(3)를 형성하였다. 구체적으로는, 피트를 형성하는 제1 공정과 피트를 확대하는 제2 공정을 사용하고, 제1 공정은 염소 이온을 포함하는 수용액 중에서 직류 전류로 전기 화학적으로 알루미늄박에 에칭 처리를 행하였다. 제1 공정에서의 에칭 처리는 전류 밀도 400mA/㎠로서, 약 1분 행하였다. 제2 공정에 있어서, 제1 공정을 거친 알루미늄박에 형성된 피트를 확대하기 위해, 질산 이온을 포함하는 수용액 중에서 직류 전류로 전기 화학적으로 에칭 처리를 행하였다. 제2 공정에서의 에칭 처리의 전류 밀도 300mA/㎠로서, 약 2분 행하였다.
에칭 처리 후, 양면이 에칭 처리된 알루미늄박에 분단부(4)를 형성하였다. 분단부(4)는, 알루미늄박의 띠 길이 방향과 직교하여 발생시켰다. 구체적으로는, 물리적인 처리 방법으로서, φ4㎜의 환봉에 대하여 당해 환봉과 알루미늄박이 접촉하는 영역의 넓이를 나타내는 랩각을 180도로 하고, 알루미늄박을 밀어붙여 분단부(4)를 형성하였다. 이 물리적인 처리 방법에 의해, 복수의 터널상의 피트를 연결하거나 또는 걸치고, 확면부(3)를 분단하는 복수의 분단부(4)가 형성된다.
또한, 분단부(4)의 형성 후, 화성 처리를 행하고, 확면부(3)와 분단부(4)의 표면에 유전체 피막(5)을 형성하였다. 구체적으로는, 액온 85℃, 4중량％의 붕산 화성 용액 중에서 650V의 전압을 인가하였다.
도 5는, 실시예 1에 관한 전극박(1)의 길이 방향을 따른 단면 사진이다. 또한, 도 6의 (a)는 실시예 1에 관한 전극박(1)의 표면을 나타내는 200배의 SEM 관찰의 사진이며, 사진의 긴 변 방향이 전극박의 폭 방향이며, 사진의 짧은 변 방향이 전극박의 길이 방향이다. 도 6의 (b)는 도 6의 (a)의 사진중에 나타나 있는 분단부를 강조를 위하여 덧쓰는 디지털 처리를 행한 것이다. 도 5 그리고 도 6의 (a) 및 (b)에 도시하는 바와 같이, 실시예 1의 전극박(1)에 있어서, 관찰 면적이 10㎜×10㎜의 범위 내에, 24개의 분단부(4)가 보였다. 200배의 SEM 관찰의 사진으로부터, 10개의 분단부(4)를 임의로 선택하면, 선택된 분단부(4)가 갖는 양단부 간의 평균 이격 거리는 120㎛ 정도였다. 양단부간의 이격 거리는, 분단부(4)가 짧은 것이면 40㎛ 정도, 긴 것이면 250㎛ 정도였다. 또한, 이 실시예 1의 전극박(1)은, 유전체 피막(5)을 갖는 확면부(3)가 코어부(2)의 양면에 각각 두께 55㎛로 존재하고, 두께 10㎛의 코어부(2)였다.
(비교예 1)
실시예 1과 동일한 기재를 사용하여, 실시예 1과 동일한 에칭 처리 및 화성 처리를 행하였다. 단, 분단부(4)의 형성 처리를 생략하고 있어, 분단부(4)는 미형성이다. 도 7은, 비교예 1에 관한 전극박(1)의 표면을 나타내는 200배의 SEM 관찰의 사진이며, 사진의 긴 변 방향이 전극박의 폭 방향이며, 사진의 짧은 변 방향이 전극박의 길이 방향이다.
도 7에 도시하는 바와 같이, 실시예 1과 동일하게, 비교예 1의 전극박은, 코어부(2)의 양면에 각각 확면부(3)를 구비하고, 각 확면부(3)는, 유전체 피막(5)을 구비하고, 유전체 피막(5)을 구비한 확면부(3)의 두께는 각각 두께 55㎛가 되고, 코어부(2)의 두께는 10㎛로 되어 있었다. 그러나, 200배의 SEM 관찰을 해도, 전극박의 표면에 이웃하는 터널상의 피트를 연결하는 선은 관찰되지 않았다. 즉, 분단부(4)는 형성되어 있지 않았다.
또한, 분단부(4)의 상태를 보다 보기 쉽게 하기 위해서, 전극박(1)의 표면 처리를 행해도 된다. 예를 들어 P-Cr 처리를 들 수 있다. 구체적으로는, 전극박(1)을 무수 크롬산(21g/L), 인산(53g/L)의 수용액에, 85℃의 액온에서 1시간 정도 침지 처리함으로써, 전극박(1)의 표면 미세한 산화물이 제거되어, 분단부(4)의 관찰이 하기 쉬워진다. 무엇보다, 비교예 1에 있어서는, 전극박에 P-Cr 처리를 사용하더라도 전극박의 표면에는 인접하는 터널상의 피트를 연결하는 선은 관찰되지 않았다.
(에릭센 시험)
이들 실시예 1의 전극박(1), 및 비교예 1의 전극박에 대하여 에릭센 시험을 행하였다. 에릭센 시험에서는, 내경 33㎜를 갖는 다이스와 블랭크 홀더로, 실시예 1의 전극박(1) 및 비교예 1의 전극박을 10kN으로 집고, 정 형상을 갖는 펀치로 압입하였다. 정 형상의 펀치는, 폭 30㎜이고, 선단부가 단면으로 보아 φ4㎜인 구면이다. 전극박(1)의 띠 길이 방향에 직교시키도록 하고, 펀치의 정 부위를 압입하였다. 펀치의 압입 속도는 0.5㎜/min으로 하였다.
이 에릭센 시험의 결과를 도 8에 도시하였다. 도 8은, 횡축을 펀치 스트로크로 하고, 종축을 펀치 하중으로 한 그래프이다. 펀치 스트로크는, 펀치를 압입한 거리이며, 펀치 하중은 각 펀치 스트로크를 달성하기 위하여 요한 하중이다. 도 8에 도시하는 바와 같이, 비교예 1의 전극박은, 펀치 스트로크가 1.1㎜에 달하기 전에 단열(斷裂)한 것에 반해, 실시예 1의 전극박(1)은, 단열까지의 펀치 스트로크가 1.1㎜를 초과하였다. 즉, 실시예 1의 전극박(1)은, 분단부(4)가 마련됨으로써 연신성이 향상되었다.
또한, 도 8에 도시하는 바와 같이, 비교예 1의 전극박은, 예를 들어 펀치 스트로크를 0.7㎜로 하기 위하여 1.8N의 하중을 요했지만, 실시예 1의 전극박(1)은, 1.6N의 하중으로 펀치 스트로크 0.7㎜를 달성하였다. 즉, 실시예 1의 전극박(1)은, 분단부(4)가 마련됨으로써 유연성이 약 11％ 향상되었다. 즉, 연신성 및 유연성이 향상된 실시예 1은, 비교예 1과 비교하여 권회 시에 크랙을 발생시키기 어렵고, 미산화의 금속 부분을 노출시키기 어려운 것이 확인되었다.
(에이징 평가)
실시예 1의 전극박(1)과 비교예 1의 전극박을 양극박으로서 사용하여 권회하여, 콘덴서 소자(6)를 제작하였다. 실시예 1의 전극박(1)과 비교예 1의 전극박은, 모두, 폭이 50㎜, 길이가 3300㎜의 치수로 변경하였다. 또한, 실시예 1과 동일한 기재를 사용하여, 실시예 1과 동일한 에칭 처리, 분단부(4)의 형성 처리, 및 화성 처리를 행한 실시예 2의 전극박(1)을 준비하였다. 단, 콘덴서 소자(6)를 제작하기 전의 실시예 2의 전극박(1)은, 에칭 처리, 화성 처리, 분단부(4)의 형성 처리의 순서로 처리를 행하고 있는 것이며, 분단부(4)의 표면에는, 유전체 피막(5)이 미형성으로 되어 있다. 음극박(7)에는 알루미늄박을 사용하였다. 음극박(7)에는, 확면부(3)를 형성하고, 유전체 피막(5)은 형성하지 않았다. 세퍼레이터(8)에는 셀룰로오스 섬유를 사용하였다.
실시예 1의 전극박(1)을 사용한 콘덴서 소자(6), 실시예 2의 전극박(1)을 사용한 콘덴서 소자(6), 및 비교예 1의 전극박을 사용한 콘덴서 소자에는 전해액을 함침하고, 바닥이 있는 통상의 외장 케이스에 수납하고, 양극 단자 및 음극 단자를 인출하여 밀봉체로 밀봉하였다. 전해액은, 1-7-옥탄디카르복실산의 에틸렌글리콜 용액에 붕산만니톨을 첨가한 것을 사용하였다. 이에 의해, 실시예 1의 전극박(1)을 사용한 권회형 콘덴서, 실시예 2의 전극박(1)을 사용한 권회 콘덴서, 및 비교예 1의 전극박을 사용한 권회형 콘덴서가 제작되었다.
제작된 양쪽 권회형 콘덴서를 에이징 처리하고, 에이징 처리에 요한 전기량을 측정하였다. 이 에이징 처리는, 실시예 2의 전극박(1)에 대한 화성 처리도 겸하고 있어, 실시예 2의 전극박(1)에는, 이 에이징 처리로 유전체 피막(5)이 형성된다. 에이징 처리에서는, 100℃의 온도 조건에서 정격 전압을 인가하여 에이징 처리를 행하였다. 이 에이징 처리 동안, 양극 단자와 음극 단자 간에 흐른 경시적인 전류 변화를 측정하였다. 또한, 3개의 권회형 콘덴서에 대하여 에이징 처리 개시 시점에서 흘린 전류값은 동치이다. 도 9는, 에이징 처리 개시 시점부터의 전기량의 적산값을 나타내는 그래프이다.
도 9에 도시하는 바와 같이, 실시예 1의 전극박(1)을 사용한 권회형 콘덴서에서는, 36분 부근에서 전류값이 보합 상태가 되었다. 이에 반해, 비교예 1의 전극박을 사용한 권회형 콘덴서에서는, 48분 부근에서 전류값이 보합 상태가 되었다. 또한, 실시예 2의 전극박(1)을 사용한 권회형 콘덴서에서는, 131분 부근에서 전류값이 보합 상태가 되었다. 즉, 실시예 1의 전극박(1)을 사용한 권회형 콘덴서는, 전극박(1)에 분단부(4)가 형성되어 있음으로써, 비교예 1의 전극박을 사용한 권회형 콘덴서와 비교하여 비약적으로 에이징 처리에 요하는 시간이 단축되어, 전기량이 삭감된 것을 나타내고 있다. 또한, 실시예 1의 전극박(1)을 사용한 권회형 콘덴서는, 권회형 콘덴서에 삽입되기 전에 확면부(3)와 분단부(4)의 표면에 유전체 피막(5)이 형성되어 있음으로써, 실시예 2의 전극박을 사용한 권회형 콘덴서와 비교하여 비약적으로 에이징 처리에 요하는 시간이 단축되어, 전기량이 삭감된 것을 나타내고 있다.
1: 전극박
2: 코어부
3: 확면부
4: 분단부
5: 유전체 피막
6: 콘덴서 소자
7: 음극박
8: 세퍼레이터
9: 권취 코어부

Claims (11)

  1. 띠상의 박을 포함하고,
    상기 박의 표면에 형성되고, 다수의 터널상의 피트를 포함하는 확면부와,
    상기 박 중, 상기 확면부를 제외한 잔부인 코어부와,
    상기 확면부에 불연속으로 연장되어, 상기 확면부를 분단하는 복수의 분단부와,
    상기 확면부의 표면, 또는 상기 확면부와 상기 분단부의 표면에 형성된 유전체 피막
    을 구비하고,
    상기 분단부는, 상기 박을 평탄하게 한 상태에서 홈폭이 0을 포함하는 50㎛ 이하인 것
    을 특징으로 하는 전극박.
  2. 제1항에 있어서, 상기 분단부는,
    적어도 복수의 상기 터널상의 피트를 연결하거나 또는 걸쳐서 형성되는 것
    을 특징으로 하는 전극박.
  3. 삭제
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 다수의 터널상의 피트 중 일부의 피트는, 상기 코어부를 관통하고 있는 것
    을 특징으로 하는 전극박.
  5. 제1항 또는 제2항에 기재된 전극박을 권회하여 구비하는 것
    을 특징으로 하는 권회형 콘덴서.
  6. 제5항에 있어서, 상기 전극박을 권회하여 이루어지는 콘덴서 소자를 구비하고,
    상기 콘덴서 소자는 권회 중심에 권취 코어부를 갖고,
    상기 전극박은 상기 권취 코어부에 권회되고,
    상기 분단부는, 적어도, 상기 권취 코어부로의 권취 개시부를 포함하는 소정 반경 내의 권회 중심측에 형성되어 있는 것
    을 특징으로 하는 권회형 콘덴서.
  7. 띠상의 박의 표면에 다수의 터널상의 피트를 포함하는 확면부를 형성하는 스텝과,
    상기 확면부를 분단하고, 상기 박을 평탄하게 한 상태에서 홈폭이 0을 포함하는 50㎛ 이하인 복수의 분단부를, 상기 박에 불연속으로 연장시키는 스텝과,
    상기 박을 화성 처리하여, 상기 확면부의 표면, 또는 상기 확면부와 상기 분단부의 표면에 유전체 피막을 형성하는 스텝
    을 갖는 것
    을 특징으로 하는 전극박의 제조 방법.
  8. 제7항에 있어서, 상기 분단부의 형성 후, 상기 박을 상기 화성 처리하는 것
    을 특징으로 하는 전극박의 제조 방법.
  9. 제7항에 있어서, 상기 확면부의 형성 후, 상기 분단부의 형성 전에, 상기 박을 상기 화성 처리하는 것
    을 특징으로 하는 전극박의 제조 방법.
  10. 제9항에 있어서, 상기 분단부의 형성 후, 상기 박을 재화성 처리하는 스텝
    을 더 갖는 것
    을 특징으로 하는 전극박의 제조 방법.
  11. 제7항 내지 제10항 중 어느 한 항에 기재된 제조 방법으로 얻어진 상기 전극박을 권회함으로써 콘덴서 소자를 형성하는 소자 형성 스텝과,
    상기 콘덴서 소자에 전해질을 형성하는 전해질 형성 스텝과,
    상기 콘덴서 소자를 에이징하는 에이징 스텝
    을 갖고,
    상기 전해질 형성 스텝에 의해 상기 전해질을 형성한 후에 상기 에이징 스텝을 행하거나, 또는 상기 에이징 스텝 후에 상기 전해질 형성 스텝에 의해 상기 에이징된 콘덴서 소자에 상기 전해질을 형성하는 것
    을 특징으로 하는 권회형 콘덴서의 제조 방법.
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