KR20220137914A - 알루미늄 전해 컨덴서용 세퍼레이터 및 알루미늄 전해 컨덴서 - Google Patents

알루미늄 전해 컨덴서용 세퍼레이터 및 알루미늄 전해 컨덴서 Download PDF

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다쿠야 무라오카
다카후미 오치
마사키 이시가야스미
히로노리 구마오카
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닛폰 고도시 코포레이션
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Abstract

한쌍의 전극 사이에 개재(介在)하고, 음극재료로서 도전성(導電性) 고분자를 가지는 알루미늄 전해 컨덴서에 사용하는 세퍼레이터로서, 세퍼레이터가 피브릴화 셀룰로오스 섬유와 피브릴화 합성 섬유로 이루어지고, 20℃, 65%RH에서 30분간 조습(調濕) 후의 인장 강도 및 270℃, 20분간 열처리 후의 인장 강도를 사용하여 하기 식(1)으로 표시되는, 인장 강도 저하율이 10∼90 %인 알루미늄 전해 컨덴서용 세퍼레이터를 구성한다.
식(1): (X1-X2)/X1×100
X1: 20℃, 65%RH에서 30분간 조습 후의 인장 강도
X2: 270℃, 20분간 열처리 후의 인장 강도

Description

알루미늄 전해 컨덴서용 세퍼레이터 및 알루미늄 전해 컨덴서
본 발명은, 알루미늄 전해 컨덴서용 세퍼레이터 및 상기 세퍼레이터를 사용한 알루미늄 전해 컨덴서에 관한 것이다.
알루미늄 전해 컨덴서는, 자동차 전장 부품이나, 전자기기 등, 많은 분야에 사용되고 있다.
알루미늄 전해 컨덴서 중에서도, 음극재료에 도전성(導電性) 고분자를 사용한 알루미늄 고체 전해 컨덴서(이하, 「고체 전해 컨덴서」로 칭함)는, 음극재료에 전해액만을 사용하는 통상의 알루미늄 전해 컨덴서와 비교하여, 주파수 특성이 양호하며, 등가(等價)직렬저항(이하, 「ESR」로 칭함)이 작으므로, PC나 컴퓨터의 CPU 주변회로 등에도 사용되고 있다.
또한, 음극재료에 도전성 고분자와 전해액을 함께 사용한 도전성 고분자 하이브리드 알루미늄 전해 컨덴서(이하, 「하이브리드 전해 컨덴서」로 칭함)는, 음극재료에 전해액만을 사용하는 통상의 알루미늄 전해 컨덴서와 비교하여, ESR이 낮으므로, 자동차 전장기기 용도에도 사용되어 오고 있다.
일반적으로, 고체 전해 컨덴서는, 양극 알루미늄박과 음극 알루미늄박 사이에 세퍼레이터를 개재시켜 권취하고, 도전성 고분자의 모노머와 산화제를 포함하는 중합액을 함침하고, 모노머를 중합하여 얻어진 도전성 고분자를 함유한 소자를, 케이스에 삽입한 후에 봉구(封口)함으로써, 또는, 양극 알루미늄박과 음극 알루미늄박 사이에 세퍼레이터를 개재시켜 권취하고, 도전성 고분자의 분산체를 함침, 건조하여 얻은 도전성 고분자를 함유한 소자를, 케이스에 삽입한 후에 봉구함으로써, 제작된다.
하이브리드 전해 컨덴서는, 도전성 고분자를 함유한 소자에, 전해액을 더욱 함침시키고, 케이스에 삽입한 후에 봉구함으로써, 또는, 케이스에 전해액을 주입한후에 소자를 케이스에 삽입하고, 전해액을 함침시키고, 봉구함으로써, 제작된다.
전해액만을 사용한 통상의 알루미늄 전해 컨덴서의 전도 기구(機構)는 이온 전도이지만, 도전성 고분자를 함유한 고체 전해 컨덴서나 하이브리드 전해 컨덴서의 전도 기구는 전자 전도이다. 이 때문에, 고체 전해 컨덴서나 하이브리드 전해 컨덴서는, 통상의 알루미늄 전해 컨덴서와 비교하여 응답성이 높고, ESR이 낮으므로, 발열을 억제할 수 있고, 내열성 요구가 높은 자동차 전장 부품 등에 사용된다.
전술한 바와 같이, 도전성 고분자를 함유하는 고체 전해 컨덴서 혹은 하이브리드 전해 컨덴서(이하, 고체 전해 컨덴서 및 하이브리드 전해 컨덴서를 총칭하여 「도전성 고분자 컨덴서」라고 함)는, PC나 가정용 게임기를 비롯하여, 고내열성이나 장기신뢰성이 요구되는 자동차용 전장 부품 등에도 적용 범위가 넓어지고 있다. 특히 자동차용 전장 부품으로서 사용되는 용도로는, 컨덴서의 보증 시간으로서 150℃, 2000시간에 대한 대응과 같은 요구가 생기고 있다.
또한, 컴퓨터 용도에 있어서도, 컨덴서에 리플로우 납땜을 행할 때의 요구로서, 종래의 260℃보다 높은 270℃ 대응에 개한 요구도 높아지고 있다. 이 때문에, 세퍼레이터에는 더 한층의 내열성의 향상이 요구되고 있다.
도전성 고분자 컨덴서용 세퍼레이터를 포함하는 종래의 전기화학소자용 세퍼레이터를 구성하는 섬유로서는, 셀룰로오스 섬유나 합성 섬유가 사용되고, 셀룰로오스 섬유 혹은 합성 섬유를 단독으로 사용한 세퍼레이터나, 이들을 혼합한 세퍼레이터가 사용되고 있다. 그 중에서도, 셀룰로오스 섬유는, 물뿐만 아니라, 에틸렌글리콜이나 γ-부티로락톤 등의 전해액 용매, 모노머액, 알코올계 용매 등 컨덴서 제작 공정에서 사용되는 다양한 액에 대한 친화성이 높고, 전해액 용매에 용해하지도 않는다. 이 때문에, 셀룰로오스 섬유를 함유하는 세퍼레이터는, 도전성 고분자 컨덴서용 세퍼레이터에 사용되고 있다.
셀룰로오스 섬유를 함유하는 도전성 고분자 컨덴서용 세퍼레이터의 내열성의 향상을 목적으로, 특허문헌 1∼4 등이 제안되어 있다.
일본공개특허 제2017-119941 일본공개특허 제2019-176073 일본공개특허 제2006-245550 일본특허 재표2005/101432
특허문헌 1에는, 전기화학소자용 세퍼레이터로서, 셀룰로오스 섬유로 이루어지는 세퍼레이터가 제안되어 있다. 특허문헌 1에 기재된 세퍼레이터를 사용함으로써, 내열성을 높이는 것이 가능하게 되어 있다. 그러나, 셀룰로오스 섬유만으로 이루어지는 세퍼레이터는, 셀룰로오스의 열분해온도 이상으로 고온 폭로하면, 서서히 셀룰로오스의 분해가 촉진된다. 이 때문에, 세퍼레이터의 강도가 저하되어, 쇼트 불량이 발생할 우려가 있다. 즉, 더욱 내열성을 향상시킨 세퍼레이터가 요구되고 있다.
특허문헌 2에는, 합성 수지 섬유를 함유하고, 공극율(空隙率), 평균 공경(孔俓), 클라크 스티프니스(Clark stiffness)를 제어함으로써 세퍼레이터의 유연성을 제어하고, ESR 특성 및 장기신뢰성을 향상시킨 세퍼레이터가 기재되어 있고, 셀룰로오스 섬유를 포함한 기술도 개시되어 있다. 이와 같이, 유연성을 제어한 세퍼레이터는, 고온 환경 하에서의 세퍼레이터의 수축을 억제할 수 있다. 이 때문에, 컨덴서에 진동 등의 외력이 가해진 경우라도, 세퍼레이터가 적절하게 유연하기 때문 소자의 어긋남이 쉽게 일어나지 않아, 장기신뢰성을 향상시킬 수 있다. 그러나, 이와 같은 세퍼레이터라도, 최근 요구되는, 150℃, 2000시간이라는 장시간의 고온폭로나, 270℃에서의 리플로우 납땜과 같은, 단시간의 급격한 고온폭로 시에, 세퍼레이터의 내열성이 충분하지 않은 경우가 있고, 쇼트 불량의 증가나 ESR의 증대를 초대할 가능성이 있다. 즉, 세퍼레이터의 내열성을 더욱 향상시키는 것이 요구되고 있다.
특허문헌 3에는, 열팽창 측정했을 때에 큰 폭으로 신축이나 절단을 일으키기 어려운 세퍼레이터가 제안되어 있고, 이 세퍼레이터를 사용함으로써, 내열성이 양호하며, 고신뢰성의 전자 부품을 제공할 수 있는 것이 기재되어 있다. 이 특허문헌 3에 기재되어 있는 세퍼레이터는, 완만한 온도 변화의 경우에는 안정성이 높다. 그러나, 270℃에서의 리플로우 납땜과 같이, 소자에 급격한 온도 상승이 일어날 경우에는, 세퍼레이터의 신축이나 절단을 일으킬 가능성이 있다. 이 때문에, 쇼트 불량이 발생할 우려가 있다.
특허문헌 4에는, 열처리 후의 치수 변화율이 낮은 세퍼레이터가 기재되어 있다. 이 특허문헌 4에 기재된 세퍼레이터를 사용함으로써, 고온폭로 후에서도 전기화학 소자의 내부 저항을 낮게 할 수 있는 것이 개시되어 있다. 이 세퍼레이터는, 고온폭로했을 때의 수축을 억제함으로써, 표면평활성을 유지하고, 내부 저항의 상승을 억제할 수 있다. 그러나, 이와 같은 수축이 작은 세퍼레이터에서도, 고온폭로했을 때 세퍼레이터의 강도가 저하되는 것을 피할 수 없다. 이 때문에, 세퍼레이터의 차폐성(遮閉性)이 저하될 우려가 있었다.
특허문헌 3 및 특허문헌 4는, 피브릴화 내열성 섬유와, 비피브릴화 섬유와, 피브릴화 셀룰로오스 섬유의 3성분으로 이루어지는 세퍼레이터이다. 비피브릴화 섬유를 배합함으로써, 피브릴화 내열성 섬유와 피브릴화 셀룰로오스 섬유를 포착하여, 세퍼레이터의 기본 골격을 형성할 수 있는 것으로 여겨지고 있다.
그러나, 비피브릴화 섬유는 피브릴화 섬유와 합치면, 결속 섬유가 생기기 쉽고, 섬유의 분산성이 좋지 못한 등의 문제가 있어, 세퍼레이터의 섬유의 품질이 악화되기 쉽다. 비피브릴화 섬유를 함유한 세퍼레이터는, 섬유의 품질이 나빠지기 쉽고, 지층(紙層) 중의 섬유의 분포가 불균일하게 된다. 지층 중의 섬유의 분포가 불균일할 경우, 열이 가해졌을 때, 국소적으로 셀룰로오스 섬유가 많은 부분에서 강도 저하가 일어나기 쉬워진다. 만일, 특허문헌 3 및 특허문헌 4에서, 세퍼레이터의 신축이나 변형을 억제하기 위해 셀룰로오스 섬유의 배합량을 높이고자 하면, 셀룰로오스 섬유의 분포가 더욱 불균일해지고, 강도 저하가 현저해진다. 이 때문에, 부분적으로 세퍼레이터가 취약하게 되어 강도가 저하되는 등의 영향에 의해, 쇼트 불량이 발생하는 걱정이 있다. 또한, 고온에 대한 내성(耐性)을 높이기 위해 피브릴화 내열성 섬유의 배합량을 높인 경우, 마찬가지로 전반적인 섬유의 품질이 악화되어, 쇼트 불량이 발생하는 걱정이 있다.
이와 같이, 셀룰로오스 섬유를 함유하는 세퍼레이터는, 전기화학소자용 세퍼레이터로서 널리 사용되고 있지만, 종래의 세퍼레이터에서는, 150℃, 2000시간과 같은 장시간의 고온폭로나, 270℃에서의 리플로우 납땜과 같은 단시간의 급격한 고온폭로에 대한 내열성에 문제가 있었다. 셀룰로오스 섬유를 열분해온도 이상에 노출할 경우, 수축과 같은 형상의 변화는 쉽게 일어나지 않지만, 열분해가 일어나는 것은 피할 수 없다. 이 때문에, 셀룰로오스 섬유를 함유하는 세퍼레이터의 내열성을 향상시키기 위해서는, 실제로 셀룰로오스 섬유가 열분해하는 조건에서의 내성을 향상시키는 것이 중요하다. 마찬가지로, 도전성 고분자 컨덴서의 내열성의 향상에는, 세퍼레이터를 실제로 고온폭로했을 때의 내열성을 더욱 향상시키는 것이 필요하다.
이에, 본 발명자들이 예의(銳意) 검토한 결과, 세퍼레이터를 고온폭로했을 때, 세퍼레이터에는 단계적으로 다양한 열화가 일어나지만, 그 중에서도 특히, 세퍼레이터의 인장 강도의 저하를 최소한으로 억제하는 것이 중요한 것이 판명되었다.
본 발명은 상기한 과제를 감안하여 이루어진 것이며, 세퍼레이터를 고온폭로했을 때 생기는 단계적인 열화 중, 특히, 세퍼레이터에 생기는 인장 강도의 저하를 최소한으로 억제함으로써, 내열성이 양호한 고신뢰성의 세퍼레이터 및 상기 세퍼레이터를 사용한 도전성 고분자 컨덴서를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은 전술한 과제를 해결하고, 세퍼레이터를 고온폭로했을 때 생기는 단계적인 열화 중, 특히, 인장 강도의 저하를 최소한으로 억제할 수 있는 세퍼레이터를 제공하는 것을 목적으로 한다. 이와 같은 목적을 달성하는 일수단으로서, 본 발명에 따른 실시형태는, 예를 들면, 이하의 구성을 구비한다.
즉, 한쌍의 전극 사이에 개재(介在)하고, 음극재료로서 도전성 고분자를 가지는 알루미늄 전해 컨덴서에 사용하는 세퍼레이터로서, 상기 세퍼레이터는 피브릴화 셀룰로오스 섬유와 피브릴화 합성 섬유로 이루어지고, 20℃, 65%RH에서 30분간 조습(調濕) 후의 인장 강도 및 270℃, 20분간 열처리 후의 인장 강도를 사용하여 하기 식(1)으로 표시되는, 인장 강도 저하율이 10∼90 %인 것을 특징으로 한다.
식(1): (X1-X2)/X1×100
X1: 20℃, 65%RH에서 30분간 조습 후의 인장 강도
X2: 270℃, 20분간 열처리 후의 인장 강도
또한, 상기 세퍼레이터는, 상기 인장 강도 저하율이 20∼80 %인 것을 특징으로 한다.
또한, 270℃, 20분간 열처리 후의 인장 강도가 160∼1600 N/m인 것을 특징으로 한다.
또는, 상기 세퍼레이터는, 피브릴화 셀룰로오스 섬유로서, 평균 섬유직경이 6∼12 ㎛인 섬유를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또는, 이상의 구성으로 이루어지는 알루미늄 전해 컨덴서용 세퍼레이터를 사용한 것을 특징으로 하는 알루미늄 전해 컨덴서로 한다.
그리고, 예를 들면, 피브릴화 합성 섬유로서, 전방향족(全芳香族) 폴리아미드, 전방향족 폴리에스테르 중 적어도 1종류의 섬유를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한 예를 들면, 피브릴화 합성 섬유로서, 평균 섬유직경이 13∼22 ㎛인 섬유를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한 예를 들면, 상기 한쌍의 전극에서의 음극재료로서, 도전성 고분자를 사용한 것을 특징으로 하는 알루미늄 전해 컨덴서로 한다.
본 발명에 의하면, 세퍼레이터를 고온폭로했을 때 생기는 단계적인 열화 중, 세퍼레이터에 생기는 인장 강도의 저하를 최소한으로 억제함으로써, 내열성이 양호한 고신뢰성의 세퍼레이터 및 상기 세퍼레이터를 사용한 도전성 고분자 컨덴서를 제공할 수 있다.
이하, 본 발명의 일실시형태예에 대하여, 상세하게 설명한다.
일반적인 알루미늄 전해 컨덴서의, 리플로우 납땜의 피크 온도 및 시간보다 가혹한 조건에서 열처리를 했을 때, 세퍼레이터의 열화는 비교적 짧은 시간에 급격하게 진행한다. 열화는 단계적으로 진행해 가지만, 그 중에서도 특히, 세퍼레이터의 인장 강도가 급격하게 저하된다.
본 발명자들은, 세퍼레이터에 생기는 급격한 인장 강도의 저하를 억제할 수 있으면, 리플로우 납땜과 같은 단시간의 급격한 고온폭로 시의 내열성뿐만 아니라, 컨덴서의 사용 환경에서의 장시간의 고온폭로 시의 내열성도 확보할 수 있는 것을 발견하였다.
이상을 감안하여, 본 실시형태의 세퍼레이터를 예를 들면 이하의 구성으로 하였다.
한쌍의 전극 사이에 개재하고, 음극재료로서 도전성 고분자를 가지는 알루미늄 전해 컨덴서에 사용하는 세퍼레이터로서, 상기 세퍼레이터는 피브릴화 셀룰로오스 섬유와 피브릴화 합성 섬유로 이루어지고, 20℃, 65%RH에서 30분간 조습 후의 인장 강도 및 270℃, 20분간 열처리 후의 인장 강도를 사용하여 하기 식(1)으로 표시되는, 인장 강도 저하율이 10∼90 %인 것을 특징으로 하는 알루미늄 전해 컨덴서용 세퍼레이터로 한다.
식(1): (X1-X2)/X1×100
X1: 20℃, 65%RH에서 30분간 조습 후의 인장 강도
X2: 270℃, 20분간 열처리 후의 인장 강도
그리고, 본 발명에서는, 이후, X1: 20℃, 65%RH에서 30분간 조습 후의 인장 강도를 「조습 후의 인장 강도」, X2: 270℃, 20분간 열처리 후의 인장 강도를 「열처리 후의 인장 강도」로 칭한다.
본 발명에서는, 인장 강도 저하율을 세퍼레이터의 내열성의 지표로서 사용하였다. 세퍼레이터에 270℃, 20분간 열처리와 같이 과잉한 열처리를 행하면, 세퍼레이터를 구성하는 섬유의 열분해, 용융 등의 변화가 생긴다. 그리고, 이러한 변화가 복합적으로 작용함으로써, 세퍼레이터의 인장 강도가 급격하게 저하된다. 세퍼레이터의 인장 강도 저하율을 구함으로써, 세퍼레이터가 열처리에 의해 어느 정도 변화했는지를 추정할 수 있다. 즉, 인장 강도 저하율이 지나치게 높은 경우에는, 세퍼레이터를 구성하는 섬유에 과잉한 열분해나 용융등의 변화가 일어나고 있는 것으로 추정할 수 있다. 이에 따라, 인장 강도 저하율을 구함으로써, 열처리에 의한 세퍼레이터의 변화의 정도를 추정하고, 세퍼레이터의 내열성의 지표로 할 수 있다. 그리고, 본 발명의 인장 강도 저하율은, 조습 후의 인장 강도의 값이, 열처리 후의 인장 강도의 값보다 큰 경우를 상정하고 있고, 인장 강도 저하율은 양의 값이 된다.
본 실시형태의 세퍼레이터는, 상기 식(1)에 나타낸 바와 같이, 인장 강도 저하율이 10∼90 %이다. 인장 강도 저하율이 10∼90 %라면, 세퍼레이터에 장시간의 고온폭로를 행한 경우 및 단시간의 급격한 고온폭로를 행한 경우라도 인장 강도가 저하되지 않는다. 즉, 세퍼레이터를 구성하는 섬유의 열분해나 용융에 의한 변화를 최저한으로 억제하고, 열처리 후에도 세퍼레이터의 차폐성 및 도전성 고분자의 연속성을 유지할 수 있다. 섬유의 열분해나 용융과 같은 변화를 최저한으로 억제할 수 있으면, 섬유가 취약하여 허물어지기 쉬운 상태로 되거나, 지층 중에서 섬유가 부분적으로 적은 영역이 생기거나 하지 않는다. 이 때문에, 이 세퍼레이터를 사용한 컨덴서는, 리플로우 납땜 후의 쇼트 불량률을 저감하고, 장기신뢰성을 상정한 고온 부하 시험 후의 ESR의 상승률을 저감할 수 있다. 바람직하게는, 인장 강도 저하율을 20∼80 % 이하로 함으로써, 세퍼레이터를 구성하는 섬유의 열분해나 용융에 의한 변화를 더욱 억제할 수 있다.
인장 강도 저하율은 낮은 것이 바람직하지만, 본 발명의 세퍼레이터에서 실현가능한 범위로서는, 10%가 상한이 된다. 다만, 소자 말이의 제작 시에 필요한 세퍼레이터의 강도 등을 고려하면, 20%를 상한으로 하는 것이 바람직하다. 또한, 열처리 후의 세퍼레이터에는, 수축이나 주름 등의 변형이 없는 것이 바람직하다.
인장 강도 저하율이 90%를 초과할 경우, 장시간의 고온폭로 또는 단시간의 급격한 고온폭로 시에 세퍼레이터의 분해가 급격하게 진행되어, 세퍼레이터를 구성하는 섬유끼리의 얽힘이나 결합이 손상되어, 세퍼레이터의 차폐성을 유지할 수 없게 된다. 즉, 세퍼레이터를 구성하는 섬유의 열분해나 용융이 과잉으로 진행되므로, 섬유가 취약하여 허물어지기 쉬운 상태로 되거나, 지층 중에서 섬유가 부분적으로 적은 영역이 생기거나 한다. 이 때문에, 이 세퍼레이터를 사용한 컨덴서에서는, 리플로우 납땜이나 장기신뢰성 시험을 행한 경우에, 전극박(電極箔) 등의 버(burr)가 세퍼레이터를 관통함으로써 쇼트 불량이 일어나는, 섬유 표면 또는 섬유 사이에 형성된 도전성 고분자층에 크랙 등이 생김으로써 ESR이 상승하는, 등의 문제가 생기는 경우가 있다.
[열처리]
본 실시형태에서의 열처리에 대하여, 이하에 설명한다.
본 실시형태에서의 「270℃, 20분간 열처리」는, 미리 270℃까지 승온(昇溫)한 장치(예를 들면, 고내 온도를 270℃까지 승온한 항온조나 오븐 등)에, 세퍼레이터를 넣고나서 20분간 방치하는 것을 의미한다. 세퍼레이터를 270℃로 열처리할 때 사용하는 장치로서는, 항온조나 오븐 등을 사용할 수 있다. 시험 시의 분위기는, 공기 중이나 불활성 가스 중 등이 있지만, 공기 중에서 실시하는 것이 바람직하다. 공기 중이라면, 세퍼레이터를 구성하는 섬유에는 산화에 의한 열화도 더해져, 가혹한 조건에서의 평가로 할 수 있다. 이 조건에서도 인장 강도 저하율을 90% 이하로 할 수 있으면, 불활성 가스 중에서도 동일하게 인장 강도 저하율은 90% 이하가 된다.
하이브리드 전해 컨덴서의 경우, 세퍼레이터는 전해액을 포함한 습윤 상태로 소자 내에 존재하고 있다. 섬유의 열분해는 습윤 상태인 것이 완만하게 진행되므로, 공기 중에서 인장 강도 저하율이 90% 이하라면, 습윤 상태라도 세퍼레이터의 인장 강도를 유지할 수 있고, 내열성이 우수한 세퍼레이터로 할 수 있다.
본 발명의 실시형태의 세퍼레이터는, 열처리 후의 인장 강도가 160N/m 이상인 것이 바람직하다. 열처리에 의해 세퍼레이터를 구성하는 섬유에는 열분해나 용융 등의 변화가 일어나도, 열처리 후의 인장 강도가 160N/m 이상이라면, 세퍼레이터의 기능을 최저한 유지할 수 있다. 보다 바람직하게는, 열처리 후의 인장 강도가 200N/m 이상이라면, 세퍼레이터를 구성하는 섬유의 열분해나 용융 등의 변화를 더욱 억제할 수 있다. 열처리 후의 인장 강도는 높을수록 좋지만, 본 발명의 알루미늄 전해 컨덴서용 세퍼레이터로서 실현 가능한 범위를 고려하면 1600N/m가 상한이 된다.
본 발명의 실시형태의 세퍼레이터는, 콘덴서 소자 말이를 제작할 때의 작업성을 고려하여, 조습 후의 인장 강도가 330N/m 이상인 것이 바람직하고, 520N/m 이상인 것이 더욱 바람직하다. 조습 후의 인장 강도가 520N/m 이상이라면, 소자 말이를 제작할 때의 생산성이 악화되기 어렵다.
본 발명의 세퍼레이터는, 피브릴화 셀룰로오스 섬유를 함유한다. 셀룰로오스 섬유는, 셀룰로오스 분자 사이에서 수소결합을 형성하므로, 세퍼레이터의 골격이 되어 조습 후의 인장 강도를 높일 수 있다. 또한, 셀룰로오스 섬유는 열에 의해 수축하기 어렵기 때문에, 열처리 후의 세퍼레이터의 형상을 유지하기 쉽다. 또한, 고해(叩解) 처리에 의해 피브릴이 발생한 피브릴화 셀룰로오스 섬유를 배합함으로써, 세퍼레이터의 강도나 차폐성을 제어할 수 있다. 또한, 피브릴화 셀룰로오스 섬유를 배합함으로써, 섬유의 품질이 양호한 세퍼레이터로 하기 쉽고, 또한 조습 후의 인장 강도를 보다 높이기 쉬워진다.
본 발명의 세퍼레이터에 사용 가능한 셀룰로오스 섬유로서는, 천연 셀룰로오스 섬유나, 재생 셀룰로오스 섬유 등을 예로 들 수 있다. 천연 셀룰로오스 섬유로서는, 목재 펄프인 침엽수나 활엽수, 비목재 펄프에서는 마닐라마나 사이잘(sisal)마 등의 엽맥섬유, 주트(jute), 케나프(kenaf) 등의 혁피섬유, 에스파르토, 대나무, 볏짚, 용수염풀 등의 화본과식물섬유(poaceae fibers), 코튼 린터 등의 종모섬유 등을 사용할 수 있다. 재생 셀룰로오스 섬유로서는, 용제 방사(紡絲) 셀룰로오스 섬유를 바람직하게 사용할 수 있다. 천연 셀룰로오스 섬유는, 재생 셀룰로오스 섬유에 비교하여 셀룰로오스의 중합도가 높고, 고온폭로했을 때에도 섬유의 강도 저하가 쉽게 일어나기 어려우므로 바람직하다. 합성 섬유와 합쳤을 때의 분산성을 고려하면, 천연 셀룰로오스 섬유 중에서도, 사이잘마, 주트, 케나프, 에스파르토, 대나무, 볏짚, 라란초, 용수염풀, 버개스 등의 섬유를 포함하는 것이 바람직하다. 이들 섬유는, 섬유길이가 짧고, 섬유직경도 가늘기 때문에, 분산성이 양호하다. 이 때문에, 합성 섬유와 합쳤을 때에도 균일하게 분산하고 섬유의 품질이 양호한 세퍼레이터로 하기 쉽다.
본 발명의 세퍼레이터는, 피브릴화 셀룰로오스 섬유의 이외에, 피브릴화 합성 섬유를 함유한다. 합성 섬유를 배합함으로써, 셀룰로오스 섬유 단독의 경우와 비교하여, 인장 강도 저하율을 억제할 수 있다. 상세한 것은 불분명하지만, 합성 섬유와 셀룰로오스 섬유가 균일하게 얽히는 것에 의해, 열처리에 의해 국소적으로 강도가 낮은 영역이 생기기 어려워, 강도 저하를 억제하는 효과가 얻어지는 것이 아닐까라고 생각된다. 또한, 고해처리에 의해 피브릴이 발생한 피브릴화 합성 섬유를 배합함으로써, 섬유의 품질이 양호한 세퍼레이터로 하기 쉽고, 열처리 후의 인장 강도를 보다 높이기 쉬워진다.
합성 섬유 중에서도 고온에서의 안정성이나 내약품성 등을 고려하면, 전방향족 폴리아미드 섬유인 아라미드 섬유, 전방향족 폴리에스테르 섬유인 폴리아릴레이트 섬유를 함유하는 것이 바람직하다. 아라미드 섬유로서는, 메타아라미드, 파라아라미드를 예로 들 수 있고, 그 중에서도 파라아라미드가 보다 바람직하다. 이들 전방향족 폴리아미드 섬유나 전방향족 폴리에스테르 섬유는, 섬유를 구성하는 분자가 높은 배향성을 가지므로, 고해처리에 의해 피브릴화할 수 있다. 이에 따라 세퍼레이터의 강도나 차폐성을 제어할 수 있다.
피브릴화 셀룰로오스 섬유와 피브릴화 합성 섬유를 사용하여, 인장 강도 저하율을 10∼90 %로 하기 위해서는, 양쪽 섬유의 얽힘의 밸런스가 중요하다. 본 발명에서는, 얽힘의 지표로서 평균 섬유직경을 사용했다. 본 발명의 세퍼레이터는, 피브릴화 셀룰로오스 섬유의 평균 섬유직경이 6∼12 ㎛이며, 피브릴화 합성 섬유의 평균 섬유직경이 13∼22 ㎛인 것이 바람직하다. 양쪽 섬유의 평균 섬유직경을 상기 한 범위로 함으로써, 양쪽 섬유를 합쳤을 때 섬유끼리 균일하게 분산하여, 섬유의 품질이 양호한 세퍼레이터로 하기 쉽다.
피브릴화 셀룰로오스 섬유의 평균 섬유직경이 12㎛를 초과하거나, 혹은, 피브릴화 합성 섬유의 평균 섬유직경이 22㎛를 초과하는 경우, 양쪽 섬유의 얽힘이 약하고, 세퍼레이터의 섬유의 품질이 악화되는 경우나, 조습 후의 인장 강도가 낮아지는 경우가 있다. 또한, 피브릴화 셀룰로오스 섬유의 평균 섬유직경이 6㎛ 미만, 혹은, 피브릴화 합성 섬유의 평균 섬유직경이 13㎛ 미만인 경우, 미세한 섬유가 지나치게 증가함으로써 세퍼레이터 내부의 공극이 적어지고, 도전성 고분자의 침투성이 악화된다. 또한, 미세한 섬유가 지나치게 증가함으로써, 초지기(抄紙機)에서의 탈수가 좋지 못하게 되어 생산성이 저하된다.
그리고, 여기서 말하는 평균 섬유직경은, 고해 처리에 의해 발생한 피브릴 부분이 아닌, 심(芯) 부분의 섬유직경을 나타낸다. 피브릴화 셀룰로오스 섬유 및 피브릴화 합성 섬유의 평균 섬유직경은, 세퍼레이터를 주사형 전자현미경으로 관찰하면 측정할 수 있다.
피브릴화 셀룰로오스 섬유의 평균 섬유직경을 6∼12 ㎛로 하기 위해서는, 셀룰로오스 섬유의 CSF값을 300ml∼0ml의 범위로 하면 된다. 또한, 피브릴화 합성 섬유의 평균 섬유직경을 13∼22 ㎛로 하기 위해서는, 섬유길이가 0.5∼5.0 mm, 섬유직경이 15∼24 ㎛인 합성 섬유를 사용하여, CSF값을 700ml∼50ml의 범위로 하면 된다. 그리고, 합성 섬유로서는, 펄프와 같이 지엽(枝葉)상의 피브릴을 가진 섬유를 사용해도 되고, 그 경우에도 섬유길이 및 섬유직경이 상기한 범위이면, CSF값을 700ml∼50ml의 범위로 함으로써 평균 섬유직경을 13∼22 ㎛로 할 수 있다. 피브릴화 셀룰로오스 섬유 및 피브릴화 합성 섬유의 CSF값이 전술한 범위 내이면, 양쪽 섬유의 평균 섬유직경을 상기한 범위로 할 수 있고, 세퍼레이터 중의 섬유의 분포가 균일한, 섬유의 품질이 양호한 세퍼레이터로 할 수 있다.
본 발명의 셀룰로오스 섬유 및 합성 섬유의 고해로 사용하는 설비는, 통상의 초지 원료의 조성(調成)에 사용되는 것이면 어느 것라도 된다. 일반적으로는, 비터(beater), 코니컬 리파이너, 디스크 리파이너, 고압 호모지나이저 등을 예로 들 수 있다.
본 발명의 세퍼레이터 전체에서 차지하는 피브릴화 셀룰로오스 섬유의 함유 비율은, 30∼70 질량%가 바람직하고, 40∼60 질량%가 더욱 바람직하다. 또한, 피브릴화 합성 섬유의 함유 비율은, 30∼70 질량%가 바람직하고, 40∼60 질량%가 더욱 바람직하다. 피브릴화 셀룰로오스 섬유의 함유량이 30질량% 미만인 경우, 즉 피브릴화 합성 섬유의 함유량이 70질량%를 초과하는 경우, 세퍼레이터의 조습 후의 인장 강도를 높이는 것이 곤란하다. 또한, 피브릴화 합성 섬유는 피브릴화 셀룰로오스 섬유에 비교하여 수중에 분산켰을 때 응집하기 쉽기 때문에, 세퍼레이터의 섬유의 품질이 악화되기 쉽다. 또한, 피브릴화 셀룰로오스 섬유의 함유량이 70질량%를 초과하는 경우, 즉 피브릴화 합성 섬유의 함유량이 30질량% 미만인 경우, 도전성 고분자의 함침성이 악화되기 쉽다.
본 발명의 실시 형태예에서는, 세퍼레이터는 초지법(抄紙法)을 사용하여 형성한 습식 부직포를 채용했다. 세퍼레이터의 초지 형식은, 특별히 한정되지 않고, 원망(圓網) 초지나 단망(短網) 초지, 장망(長網) 초지와 같은 초지 형식을 사용할 수 있고, 또한 이들 초지법에 의해 형성된 층을 복수 합친 것이라도 된다. 또한, 초지 시에는, 컨덴서용 세퍼레이터에 영향을 주지 않을 정도의 불순물 함유량이라면, 분산제나 소포제(消泡劑), 지력 증강제 등의 첨가제를 가해도 된다. 또한, 지층 형성후에, 지력 증강 가공, 친액(親液) 가공, 캘린더 가공, 엠보스 가공 등의 후가공을 실시해도 된다. 다만, 초지법에 의한 습식 부직포로 한정되지 않고, 제막법에서 사용되는 것과 같은, 섬유분산액을 캐스팅에 의해 제막하는 등의 방법이라도 문제는 없다.
본 발명의 실시형태에서는, 세퍼레이터의 두께 및 밀도에는 특별히 한정은 없다. 세퍼레이터의 차폐성이나, 강도 등의 사용 시의 취급성을 고려하면, 두께 25∼80 ㎛, 밀도 0.250∼0.550 g/cm3 정도가 일반적이다.
이상의 세퍼레이터의 구성에 의해, 세퍼레이터를 고온폭로했을 때 생기는 단계적인 열화 중, 특히, 세퍼레이터에 생기는 강도의 저하를 최소한으로 억제함으로써, 내열성이 양호한 도전성 고분자 컨덴서용 세퍼레이터가 얻어지는 것을 발견하였다.
그리고, 본 실시형태의 알루미늄 전해 컨덴서는, 피브릴화 셀룰로오스 섬유와 피브릴화 합성 섬유로 이루어지는 세퍼레이터로서 상기 구성의 세퍼레이터를 사용하고, 한쌍의 전극 사이에 세퍼레이터를 개재시키고, 음극재료로서 도전성 고분자를 사용했다.
[세퍼레이터 및 알루미늄 전해 컨덴서의 특성의 측정 방법]
본 실시형태의 세퍼레이터 및 알루미늄 전해 컨덴서의 각 특성의 구체적인 측정은, 이하의 조건 및 방법으로 행하였다.
[두께]
「JIS C 2300-2 『전기용 셀룰로오스지-제2부: 시험 방법』 5.1 두께」에 규정된, 「5.1.1 측정기 및 측정 방법 a 외측 마이크로미터를 사용할 경우」의 마이크로미터를 사용하고, 「5.1.3 종이를 중첩하여 두께를 측정할 경우」의 10장으로 중첩한 방법으로, 세퍼레이터의 두께를 측정했다.
[밀도]
「JIS C 2300-2 『전기용 셀룰로오스지-제2부: 시험 방법』 7.0A 밀도」의 B법에 규정된 방법으로, 절건(絶乾) 상태의 세퍼레이터의 밀도를 측정했다.
[CSF값]
CSF값은, JIS P8121-2 『펄프-여수도 시험법-제2부: 캐나다 표준 여수도법』(ISO5267-2 『Pulps-Determination of drainability-Part2: tteennCanadian Standardtteennfreeness method』)에 따라서 측정했다.
[인장 강도 저하율]
세퍼레이터의 인장 강도 저하율은, 하기 식(1)에 따라서 계산했다.
식(1): (X1-X2)/X1×100
X1: 20℃, 65%RH에서 30분간 조습 후의 인장 강도
X2: 270℃, 20분간 열처리 후의 인장 강도
측정 샘플의 준비 및 측정 방법에 대해서는, 「JIS C 2300-2 『전기용 셀룰로오스지-제2부: 시험 방법』 8 인장 강도 및 신장」에 규정된 방법으로 행하고, 세퍼레이터의 세로 방향의 인장 강도를 측정했다.
X1을 측정할 때는, 준비한 세퍼레이터의 시험편을, 20℃, 65%RH에서 30분간 조습한 후에, 세퍼레이터의 인장 강도를 측정했다.
X2를 측정할 때는, 준비한 세퍼레이터의 시험편을, 미리 고내 온도를 270℃로 승온한 항온조에 넣어, 20분간의 열처리를 행한 후에 세퍼레이터의 인장 강도를 측정했다.
이와 같이 얻어진 X1 및 X2를 사용하여, 상기 식(1)대로 인장 강도 저하율을 구했다.
[피브릴화 셀룰로오스 섬유 및 피브릴화 합성 섬유의 평균 섬유직경]
주사형 전자현미경을 사용하여, 1000배의 배율로 세퍼레이터의 표면을 관찰하고, 100개의 섬유의 심부분을 측장(測長)하고, 그 평균값을 구했다.
[고체 전해 컨덴서의 제작 공정]
실시예, 비교예, 및 종래예의 세퍼레이터를 사용하여, 정격 전압 6.3V, 직경 8.0mm×높이 7.0mm와, 정격 전압 50V, 직경 8.0mm×높이 10.0mm의 2종류의 고체 전해 컨덴서를 제작했다.
구체적인 고체 전해 컨덴서의 제작 방법은, 이하와 같다.
에칭 처리 및 산화 피막 형성 처리를 행한 양극박(陽極箔)과 음극박이 접촉하지 않도록, 세퍼레이터를 개재시켜 권취하고, 콘덴서 소자를 제작했다. 제작한 콘덴서 소자는 재화성(再化成) 처리 후, 건조시켰다.
정격 전압 6.3V의 고체 전해 컨덴서는, 콘덴서 소자에 도전성 고분자의 중합 액을 함침 후, 가열·중합시키고, 용매를 건조시켜 도전성 고분자층을 형성했다. 정격 전압 50V의 고체 전해 컨덴서는, 콘덴서 소자에 도전성 고분자 분산액을 함침 후, 가열·건조시켜 도전성 고분자층을 형성했다. 그리고, 소정의 케이스에 콘덴서 소자를 넣고, 개구부를 봉구 후, 에이징을 행하여, 각각의 고체 전해 컨덴서를 얻었다.
[하이브리드 전해 컨덴서의 제작 공정]
실시예, 비교예, 및 종래예의 세퍼레이터를 사용하여, 정격 전압 16V, 직경 10.0mm×높이 10.5mm와, 정격 전압 80V, 직경 8.0mm×높이 10.0mm의 2종류의 하이브리드 전해 컨덴서를 제작했다.
구체적인 하이브리드 전해 컨덴서의 제작 방법은, 이하와 같다.
에칭 처리 및 산화 피막 형성 처리를 행한 양극박과 음극박이 접촉하지 않도록, 세퍼레이터를 개재시켜 권취하고, 콘덴서 소자를 제작했다. 제작한 콘덴서 소자는, 재화성 처리 후, 건조했다.
정격 전압 16V의 하이브리드 전해 컨덴서는, 콘덴서 소자에 도전성 고분자 중합액을 함침 후, 가열·중합시키고, 용매를 건조시켜 도전성 고분자층을 형성했다. 정격 전압 80V의 하이브리드 전해 컨덴서는, 콘덴서 소자에 도전성 고분자 분산액을 함침 후, 가열·건조시켜 도전성 고분자층을 형성했다. 그리고, 상기 콘덴서 소자에 구동용 전해액을 함침시키고, 소정의 케이스에 콘덴서 소자를 넣고, 개구부를 봉구 후, 에이징을 행하여, 각각의 하이브리드 전해 컨덴서를 얻었다.
[초기 ESR]
제작한 컨덴서의 ESR은, 온도 20℃, 주파수 100kHz의 조건에서 LCR미터를 사용하여 측정했다.
[리플로우 납땜 후의 쇼트 불량률]
리플로우 납땜 후의 쇼트 불량률은, 먼저, 제작한 컨덴서를 사용하여, 피크 온도를 270℃로 하고, 230℃를 초과하는 시간이 30초간인 리플로우 납땜을 1분간 행하였다. 그 후, 컨덴서에 정격 전압을 인가하고, 생긴 쇼트 불량수를 계수하였다. 쇼트 불량이 된 개수를, 컨덴서의 전체 개수로 나누고, 백분률을 가지고 리플로우 납땜 후의 쇼트 불량률로 했다.
[고온 부하 시험 후의 ESR 상승률]
고온 부하 시험 후 ESR은, 150℃, 500시간 가열한 후에, 온도 20℃, 주파수 100kHz의 조건에서 LCR미터를 사용하여 측정했다.
이 고온 부하 시험 후 ESR을, 고온 부하 시험 전의 ESR로 나누어, 고온 부하 시험 후의 ESR 상승률을 산출했다.
[실시예, 비교예 및 종래예]
이하, 본 발명의 실시형태에 따른 세퍼레이터의 구체적인 실시예 등에 대하여 설명한다.
표 1에 각 실시예, 각 비교예 및 각 종래예에 사용한 합성 섬유의 일람을 나타낸다. 표 1은, 각각의 합성 섬유(합성 섬유 1∼합성 섬유 6)의 섬유재료, 평균 섬유직경, 섬유길이를 나타내고 있다.
[표 1]
Figure pct00001
[실시예 1]
주트 섬유를 사용하여 CSF값이 200ml로 될 때까지 고해한 피브릴화 셀룰로오스 섬유 60질량%와, 합성 섬유 1을 사용하여 CSF값이 100ml로 될 때까지 고해한 피브릴화 합성 섬유 40질량%를 포함하는 원료를, 원망 1층으로 초지하여, 실시예 1의 세퍼레이터를 얻었다. 피브릴화 셀룰로오스 섬유의 평균 섬유직경은 11.5㎛, 피브릴화 합성 섬유의 평균 섬유직경은 13.4㎛였다.
완성된 실시예 1의 세퍼레이터의 두께는 40㎛, 밀도는 0.453g/cm3, 조습 후의 인장 강도는 1020N/m, 열처리 후의 인장 강도는 410N/m, 인장 강도 저하율은 60%였다.
[실시예 2]
대나무 섬유와 마닐라마 섬유를 1:1의 비율로 포함하는 셀룰로오스 섬유를 사용하여 CSF값이 290ml로 될 때까지 고해한 피브릴화 셀룰로오스 섬유 70질량%와, 합성 섬유 1을 사용하여 CSF값이 50ml로 될 때까지 고해한 피브릴화 합성 섬유 30질량%를 포함하는 원료를, 원망 1층으로 초지하여, 실시예 2의 세퍼레이터를 얻었다. 피브릴화 셀룰로오스 섬유의 평균 섬유직경은 11.8㎛, 피브릴화 합성 섬유의 평균 섬유직경은 13.2㎛였다.
완성된 실시예 2의 세퍼레이터의 두께는 25㎛, 밀도는 0.545g/cm3, 조습 후의 인장 강도는 1500N/m, 열처리 후의 인장 강도는 170N/m, 인장 강도 저하율은 89%였다.
[실시예 3]
용수염풀 섬유를 사용하여 CSF값이 20ml로 될 때까지 고해한 피브릴화 셀룰로오스 섬유 30질량%와, 합성 섬유 2를 사용하여 CSF값이 110ml로 될 때까지 고해한 피브릴화 합성 섬유 70질량%를 포함하는 원료를, 원망 1층으로 초지하여, 실시예 3의 세퍼레이터를 얻었다. 피브릴화 셀룰로오스 섬유의 평균 섬유직경은 6.3㎛, 피브릴화 합성 섬유의 평균 섬유직경은 14.2㎛였다.
완성된 실시예 3의 세퍼레이터의 두께는 50㎛, 밀도는 0.260g/cm3, 조습 후의 인장 강도는 950N/m, 열처리 후의 인장 강도는 160N/m, 인장 강도 저하율은 83%였다.
[실시예 4]
케나프 섬유를 사용하여 CSF값이 240ml로 될 때까지 고해한 피브릴화 셀룰로오스 섬유 60질량%와, 합성 섬유 3을 사용하여 CSF값이 670ml로 될 때까지 고해한 피브릴화 합성 섬유 40질량%를 포함하는 원료를, 원망 1층으로 초지하여, 실시예 4의 세퍼레이터를 얻었다. 피브릴화 셀룰로오스 섬유의 평균 섬유직경은 11.6㎛, 피브릴화 합성 섬유의 평균 섬유직경은 21.4㎛였다.
완성된 실시예 4의 세퍼레이터의 두께는 35㎛, 밀도는 0.360g/cm3, 조습 후의 인장 강도는 940N/m, 열처리 후의 인장 강도는 210N/m, 인장 강도 저하율은 78%였다.
[실시예 5]
케나프 섬유와 마닐라마 섬유를 1:1의 비율로 포함하는 셀룰로오스 섬유를 사용하여 CSF값이 0ml로 될 때까지 고해한 피브릴화 셀룰로오스 섬유 50질량%와, 합성 섬유 4를 사용하여 CSF값이 690ml로 될 때까지 고해한 피브릴화 합성 섬유 50질량%를 포함하는 원료를, 원망 2층으로 초지하여, 실시예 5의 세퍼레이터를 얻었다. 피브릴화 셀룰로오스 섬유의 평균 섬유직경은 6.7㎛, 피브릴화 합성 섬유의 평균 섬유직경은 21.7㎛였다.
완성된 실시예 5의 세퍼레이터의 두께는 80㎛, 밀도는 0.472g/cm3, 조습 후의 인장 강도는 2700N/m, 열처리 후의 인장 강도는 1500N/m, 인장 강도 저하율은 44%였다.
[실시예 6]
사이잘마 섬유를 사용하여 CSF값이 250ml로 될 때까지 고해한 피브릴화 셀룰로오스 섬유 40질량%와, 합성 섬유 5를 사용하여 CSF값이 130ml로 될 때까지 고해한 피브릴화 합성 섬유 60질량%를 포함하는 원료를, 원망 1층으로 초지하여, 실시예 6의 세퍼레이터를 얻었다. 피브릴화 셀룰로오스 섬유의 평균 섬유직경은 11.1㎛, 피브릴화 합성 섬유의 평균 섬유직경은 13.5㎛였다.
완성된 실시예 6의 세퍼레이터의 두께는 40㎛, 밀도는 0.304g/cm3, 조습 후의 인장 강도는 350N/m, 열처리 후의 인장 강도는 290N/m, 인장 강도 저하율은 17%였다.
[실시예 7]
주트 섬유를 사용하여 CSF값이 50ml로 될 때까지 고해한 피브릴화 셀룰로오스 섬유 55질량%와, 합성 섬유 5를 사용하여 CSF값이 480ml로 될 때까지 고해한 피브릴화 합성 섬유 45질량%를 포함하는 원료를, 원망 1층으로 초지하여, 실시예 7의 세퍼레이터를 얻었다. 피브릴화 셀룰로오스 섬유의 평균 섬유직경은 8.6㎛, 피브릴화 합성 섬유의 평균 섬유직경은 17.0㎛였다.
완성된 실시예 7의 세퍼레이터의 두께는 50㎛, 밀도는 0.420g/cm3, 조습 후의 인장 강도는 810N/m, 열처리 후의 인장 강도는 600N/m, 인장 강도 저하율은 26%였다.
[비교예 1]
사이잘마 섬유를 사용하여 CSF값이 280ml로 될 때까지 고해한 피브릴화 셀룰로오스 섬유 80질량%와, 합성 섬유 1을 사용하여 CSF값이 20ml로 될 때까지 고해한 피브릴화 합성 섬유 20질량%를 포함하는 원료를, 원망 1층으로 초지하여, 비교예 1의 세퍼레이터를 얻었다. 피브릴화 셀룰로오스 섬유의 평균 섬유직경은 11.3㎛, 피브릴화 합성 섬유의 평균 섬유직경은 12.0㎛였다.
완성된 비교예 1의 세퍼레이터의 두께는 50㎛, 밀도는 0.470g/cm3, 조습 후의 인장 강도는 1820N/m, 열처리 후의 인장 강도는 150N/m, 인장 강도 저하율은 92%였다.
[비교예 2]
케나프 섬유를 사용하여 CSF값이 330ml로 될 때까지 고해한 피브릴화 셀룰로오스 섬유 70질량%와, 합성 섬유 4를 사용하여 CSF값이 460ml로 될 때까지 고해한 피브릴화 합성 섬유 30질량%를 포함하는 원료를, 원망 1층으로 초지하여, 비교예 2의 세퍼레이터를 얻었다. 피브릴화 셀룰로오스 섬유의 평균 섬유직경은 12.8㎛, 피브릴화 합성 섬유의 평균 섬유직경은 19.0㎛였다.
완성된 비교예 2의 세퍼레이터의 두께는 50㎛, 밀도는 0.378g/cm3, 조습 후의 인장 강도는 500N/m, 열처리 후의 인장 강도는 40N/m, 인장 강도 저하율은 92%였다.
[비교예 3]
대나무 섬유를 사용하여 CSF값이 210ml로 될 때까지 고해한 피브릴화 셀룰로오스 섬유 20질량%와, 합성 섬유 3을 사용하여 CSF값이 740ml로 될 때까지 고해한 피브릴화 합성 섬유 80질량%를 포함하는 원료를, 원망 1층으로 초지하여, 비교예 3의 세퍼레이터를 얻었다. 피브릴화 셀룰로오스 섬유의 평균 섬유직경은 11.7㎛, 피브릴화 합성 섬유의 평균 섬유직경은 22.9㎛였다.
완성된 비교예 3의 세퍼레이터의 두께는 30㎛, 밀도는 0.390g/cm3, 조습 후의 인장 강도는 320N/m, 열처리 후의 인장 강도는 20N/m, 인장 강도 저하율은 94%였다.
[비교예 4]
주트 섬유를 사용하여 CSF값이 0ml로 될 때까지 고해한 피브릴화 셀룰로오스 섬유 70질량%와, 합성 섬유 5를 사용하여 CSF값이 360ml로 될 때까지 고해한 피브릴화 합성 섬유 30질량%를 포함하는 원료를, 원망 1층으로 초지하여, 비교예 4의 세퍼레이터를 얻었다. 피브릴화 셀룰로오스 섬유의 평균 섬유직경은 5.3㎛, 피브릴화 합성 섬유의 평균 섬유직경은 17.0㎛였다.
완성된 비교예 4의 세퍼레이터의 두께는 60㎛, 밀도는 0.460g/cm3, 조습 후의 인장 강도는 1600N/m, 열처리 후의 인장 강도는 120N/m, 인장 강도 저하율은 93%였다.
[비교예 5]
에스파르토 섬유를 사용하여 CSF값이 120ml로 될 때까지 고해한 피브릴화 셀룰로오스 섬유 30질량%와, 합성 섬유 6을 사용하여 CSF값이 150ml로 될 때까지 고해한 피브릴화 합성 섬유 70질량%를 포함하는 원료를, 원망 1층으로 초지하여, 비교예 5의 세퍼레이터를 얻었다. 피브릴화 셀룰로오스 섬유의 평균 섬유직경은 9.6㎛, 피브릴화 합성 섬유의 평균 섬유직경은 18.0㎛였다.
완성된 비교예 5의 세퍼레이터의 두께는 40㎛, 밀도는 0.290g/cm3, 조습 후의 인장 강도는 530N/m, 열처리 후의 인장 강도는 20N/m, 인장 강도 저하율은 96%였다. 비교예 5의 세퍼레이터는, 열처리 후에 주름이 발생하고 있었다.
[종래예 1]
특허문헌 1의 실시예 1에 기재된 방법을 참고로 하여 세퍼레이터를 제작하고, 종래예 1의 세퍼레이터로 했다.
구체적으로는, 더블디스크 리파이너 및 마스콜로이더에서 처리한 침엽수 펄프를, 글리콜에테르계 개공재(開孔材) 및 친수성 고분자 바인더를 포함한 상태에서 PET 필름형에 어플리케이터(applicator)를 사용하여 도포하고, 건조시키고 PET 필름으로부터 박리하는 것에 의해 종래예 1의 세퍼레이터를 얻었다. 종래예 1의 세퍼레이터는, 피브릴화 셀룰로오스 섬유의 평균 섬유직경은 계측 불가능이었다.
이와 같이 하여 얻어진 종래예 1의 세퍼레이터는, 두께는 30㎛, 밀도는 0.356g/cm3, 조습 후의 인장 강도는 2400N/m, 열처리 후의 인장 강도는 130N/m, 인장 강도 저하율은 95%였다.
[종래예 2]
특허문헌 2의 실시예 8에 기재된 방법을 참고로 하여 세퍼레이터를 제작하여, 종래예 2의 세퍼레이터로 했다.
구체적으로는, 마닐라마 섬유를 사용하여 CSF값이 350ml로 될 때까지 고해한 피브릴화 셀룰로오스 섬유 45질량%와, 합성 섬유 1을 사용하여 CSF값이 0ml로 될 때까지 고해한 피브릴화 합성 섬유 50질량%와, 폴리비닐알코올 바인더 섬유 5질량%를 포함하는 원료를, 원망 1층으로 초지하여, 종래예 2의 세퍼레이터를 얻었다. 피브릴화 셀룰로오스 섬유의 평균 섬유직경은 14.1㎛, 피브릴화 합성 섬유의 평균 섬유직경은 11.2㎛였다.
완성된 종래예 2의 세퍼레이터의 두께는 50㎛, 밀도는 0.470g/cm3, 조습 후의 인장 강도는 1750N/m, 열처리 후의 인장 강도는 140N/m, 인장 강도 저하율은 92%였다.
[종래예 3]
대나무 섬유로 이루어지는, CSF값이 710ml인 비피브릴화 셀룰로오스 섬유 70질량%와, 합성 섬유 3을 사용하여 CSF값이 600ml로 될 때까지 고해한 피브릴화 합성 섬유 30질량%를 포함하는 원료를, 원망 1층으로 초지하여, 종래예 3의 세퍼레이터를 얻었다. 비피브릴화 셀룰로오스 섬유의 평균 섬유직경은 12.7㎛, 피브릴화 합성 섬유의 평균 섬유직경은 20.9㎛였다.
완성된 종래예 3의 세퍼레이터의 두께는 40㎛, 밀도는 0.260g/cm3, 조습 후의 인장 강도는 320N/m, 열처리 후의 인장 강도는 20N/m, 인장 강도 저하율은 94%였다.
[종래예 4]
주트 섬유를 사용하여 CSF값이 190ml로 될 때까지 고해한 피브릴화 셀룰로오스 섬유 30질량%와, 합성 섬유 4로 이루어지는 비피브릴화 합성 섬유 70질량%를 포함하는 원료를, 원망 1층으로 초지하여, 종래예 4의 세퍼레이터를 얻었다. 피브릴화 셀룰로오스 섬유의 평균 섬유직경은 11.0㎛, 피브릴화 합성 섬유의 평균 섬유직경은 23.5㎛였다.
완성된 종래예 4의 세퍼레이터의 두께는 40㎛, 밀도는 0.340g/cm3, 조습 후의 인장 강도는 320N/m, 열처리 후의 인장 강도는 30N/m, 인장 강도 저하율은 91%였다.
상기한 각 실시예, 각 비교예 및 각 종래예의 세퍼레이터를 사용하여 제작한 알루미늄 전해 컨덴서로서, 저전압용의 정격 전압 6.3V의 고체 전해 컨덴서와, 고전압용의 정격 전압 50V의 고체 전해 컨덴서를 제작했다. 또한, 하이브리드 전해 컨덴서로서, 저전압용의 정격 전압 16V의 컨덴서와, 고전압용의 정격 전압 80V의 컨덴서를 제작했다. 그리고, 비교예 3, 종래예 3 및 종래예 4의 세퍼레이터는, 소자 말이 제작 시에 세퍼레이터가 파단하고, 소자를 권취할 수 없었으므로, 이 세퍼레이터를 사용한 컨덴서의 특성은 측정하지 않았다.
각 컨덴서에 대하여, 초기 ESR, 리플로우 납땜 후의 쇼트 불량률 및 고온 부하 시험 후의 ESR 상승률을 측정했다.
표 2에 각 실시예, 각 비교예 및 각 종래예의 세퍼레이터의 원료와 배합, 각 세퍼레이터 단체(單體)의 평가 결과를 나타내고, 표 3 및 표 4에 각 실시예, 각 비교예 및 각 종래예의 세퍼레이터를 사용한 도전성 고분자 컨덴서의 성능 평가 결과를 나타낸다.
[표 2]
Figure pct00002
[표 3]
Figure pct00003
[표 4]
Figure pct00004
이하, 각 실시예, 각 비교예 및 각 종래예의 세퍼레이터 물성, 및 각 세퍼레이터를 사용한 도전성 고분자 컨덴서의 평가 결과를 상세하게 설명한다. 그리고, 이하의 설명에서는, 리플로우 납땜 후의 쇼트 불량률을 「쇼트 불량률」, 고온 부하 시험 후의 ESR 상승률을 「ESR 상승률」로 표시한다.
실시예 1∼실시예 7의 세퍼레이터를 사용한 컨덴서는, 각 비교예, 각 종래예의 세퍼레이터를 사용한 컨덴서에 비교하여, 쇼트 불량률이 낮고, ESR 상승률이 낮았다. 실시예 1∼실시예 7의 세퍼레이터를 사용한 컨덴서의 쇼트 불량률 및 ESR 상승률이 낮았던 것은, 각 비교예, 각 종래예보다 인장 강도 저하율이 17∼89 %로 낮고, 열처리에 의한 섬유의 분해나 용융과 같은 변화를 억제할 수 있기 때문인 것으로 여겨진다. 이러한 사실로부터, 세퍼레이터의 인장 강도 저하율을 90% 이하로 함으로써, 도전성 고분자 컨덴서의 내열성을 향상시킬 수 있는 것을 알 수 있다.
실시예 1 및 실시예 4∼실시예 7의 세퍼레이터는, 실시예 2 및 실시예 3의 세퍼레이터를 사용한 컨덴서에 비교하여 쇼트 불량률이 낮았다. 실시예 1 및 실시예 4∼실시예 7의 세퍼레이터를 사용한 컨덴서의 쇼트 불량률이 낮았던 것은, 인장 강도 저하율이 17∼78 %로 낮고, 열처리에 의한 섬유의 분해나 용융과 같은 변화를 보다 억제할 수 있기 때문인 것으로 여겨진다. 이러한 사실로부터, 세퍼레이터의 인장 강도 저하율을 80% 이하로 함으로써, 도전성 고분자 컨덴서의 내열성을 보다향상시킬 수 있는 것을 알 수 있다. 또한, 실시예 1 및 실시예 4∼실시예 7의 세퍼레이터는, 실시예 2 및 실시예 3의 세퍼레이터에 비교하면, 열처리 후의 인장 강도도 210∼1500 N/m로 높다. 즉, 세퍼레이터가 고온에 노출되어도 세퍼레이터의 차폐성을 유지할 수 있는 것으로 여겨진다. 이러한 사실로부터, 세퍼레이터의 열처리 후의 인장 강도를 200N/m 이상으로 함으로써, 도전성 고분자 컨덴서의 내열성을 더욱 향상시킬 수 있는 것을 알 수 있다.
또한, 실시예 1 및 실시예 4∼실시예 7의 세퍼레이터는, 피브릴화 셀룰로오스 섬유를 40∼60 질량% 함유하고, 피브릴화 합성 섬유를 40∼60 질량% 함유한다. 실시예 2 및 실시예 3과 실시예 1 및 실시예 4∼실시예 7의 결과로부터, 피브릴화 셀룰로오스 섬유와 피브릴화 합성 섬유의 얽힘의 밸런스를 제어하는 데는, 피브릴화 셀룰로오스 섬유의 함유량을 40∼60 질량%, 피브릴화 합성 섬유의 함유량을 40∼60 질량%로 하는 것이 바람직한 것을 알 수 있다.
실시예 6의 세퍼레이터는, 인장 강도 저하율은 17%로 낮지만, 조습 후의 인장 강도가 350N/m로 낮아져 있다. 이 때문에, 소자를 권취할 수 있었지만, 나아가서는 생산성을 향상시키기에는 강도가 낮다. 한편, 실시예 7의 세퍼레이터는, 인장 강도 저하율이 26%, 조습 후의 인장 강도가 810N/m이며, 실시예 6보다 조습 후의 인장 강도가 높다. 이러한 사실로부터, 소자의 권취에 충분한 인장 강도뿐만 아니라, 생산성을 향상시키는 데 필요한 인장 강도를 얻기 위해서는, 인장 강도 저하율의 상한은 20%로 하는 것이 바람직한 것으로 여겨진다.
비교예 1의 세퍼레이터는, 두께, 밀도 및 조습 후의 인장 강도는 실시예의 세퍼레이터와 동일 레벨이지만, 인장 강도 저하율이 92%로 높고, 비교예 1의 세퍼레이터를 사용한 컨덴서는, 각 실시예와 비교하여 초기 ESR, 쇼트 불량률 및 ESR 상승률이 높아져 있다. 쇼트 불량률 및 ESR 상승률이 높은 것은, 인장 강도 저하율이 92%로 높고, 나아가서는 열처리 후의 인장 강도도 150N/m로 낮으므로, 고온폭로에 의해 섬유에 과잉한 변화가 일어나고 있는 것이 이유인 것으로 여겨진다. 비교예 1의 세퍼레이터는, 피브릴화 합성 섬유의 평균 섬유직경이 12.0㎛로 가늘기 때문에, 피브릴화 셀룰로오스 섬유와 피브릴화 합성 섬유의 얽힘의 밸런스가 좋지 못한 것이 원인으로 인장 강도 저하율 및 열처리 후의 인장 강도가 낮아진 것으로 여겨진다. 또한, 피브릴화 합성 섬유의 평균 섬유직경이 가늘기 때문에, 미세한 섬유가 많아져 초기 ESR이 높아진 것으로 여겨진다. 또한, 비교예 1의 세퍼레이터는, 피브릴화 합성 섬유의 함유량이 20질량%로 낮다. 이 때문에, 도전성 고분자의 함침성이 악화되기 쉽고, 초기 ESR이 낮아져 있는 하나의 원인인 것으로 여겨진다.
이상으로부터, 피브릴화 합성 섬유의 평균 섬유직경을 13㎛ 이상으로 함으로써, 피브릴화 셀룰로오스 섬유와의 얽힘의 밸런스가 양호하게 되고, 고온폭로 시의 내열성을 높일 수 있는 것을 알 수 있었다. 또한, 피브릴화 합성 섬유의 함유량을 30질량% 이상, 즉 피브릴화 셀룰로오스 섬유의 함유량을 70질량% 이하로 함으로써, 양쪽 섬유의 얽힘을 보다 제어하기 쉽게 되어, 조습 후의 인장 강도를 높이면서, 컨덴서로 했을 때의 ESR을 저감하기 쉬운 것을 알았다.
비교예 3의 세퍼레이터는, 두께, 밀도는 실시예의 세퍼레이터와 동일 레벨이지만, 인장 강도 저하율이 94%로 높고, 열처리 후의 인장 강도도 20N/m로 낮아져 있다. 비교예 3의 세퍼레이터는, 피브릴화 합성 섬유의 평균 섬유직경이 22.9㎛로 굵으므로, 셀룰로오스 섬유와의 얽힘이 충분하지 않고, 세퍼레이터 중의 섬유의 분포가 불균일해지고 있다. 이 때문에, 고온에 노출되었을 때의 안정성이 낮아져 있는 것으로 여겨진다. 또한, 비교예 3의 세퍼레이터는, 조습 후의 인장 강도가 320N/m로 낮고, 소자 권취 시에 세퍼레이터가 파단(破斷)하여 소자를 권취할 수 없었다. 조습 후의 인장 강도가 낮은 것은, 피브릴화 셀룰로오스 섬유와 피브릴화 합성 섬유의 얽힘이 불충분한 것에 더하여, 피브릴화 합성 섬유의 배합 비율이 80질량%로 많은 것도 하나의 이유인 것으로 여겨진다.
이상으로부터, 피브릴화 합성 섬유의 평균 섬유직경을 22㎛ 이하로 함으로써, 피브릴화 셀룰로오스 섬유와의 얽힘의 밸런스가 양호하게 되고, 고온폭로 시의 내열성을 높일 수 있는 것을 알 수 있었다. 또한, 피브릴화 합성 섬유의 함유량을 70질량% 이하, 즉 피브릴화 셀룰로오스 섬유의 함유량을 30질량% 이상으로 함으로써, 양쪽 섬유의 얽힘을 보다 제어하기 쉬워져, 조습 후의 인장 강도를 높이면서, 컨덴서로 했을 때의 ESR을 저감하기 쉬운 것을 알았다.
비교예 2의 세퍼레이터는, 두께, 밀도는 실시예의 세퍼레이터와 동일 레벨이지만, 인장 강도 저하율이 92%로 높고, 열처리 후의 인장 강도도 40N/m로 낮다. 비교예 2의 세퍼레이터를 사용한 컨덴서는, 각 실시예와 비교하여 초기 ESR은 동일 레벨이지만, 쇼트 불량률 및 ESR 상승률이 높아져 있다. 쇼트 불량률 및 ESR 상승률이 높은 것은, 인장 강도 저하율이 92%로 높고,또한 열처리 후의 인장 강도도 40N/m로 낮으므로, 고온폭로에 의해 섬유에 열분해나 용융과 같은 과잉의 변화가 일어나고 있는 것이 이유인 것으로 여겨진다. 인장 강도 저하율이나 열처리 후의 인장 강도가 좋지 못한 것은, 실시예와 비교하여 피브릴화 셀룰로오스 섬유의 평균 섬유직경이 12.8㎛로 굵고, 피브릴화 셀룰로오스 섬유와 피브릴화 합성 섬유의 얽힘의 밸런스가 좋지 못한 것이 원인인 것으로 여겨진다. 또한, 소자를 권취할 수 있었지만, 실시예에 비교하면 조습 후의 인장 강도는 500N/m로 낮았다.
이상으로부터, 피브릴화 셀룰로오스 섬유의 평균 섬유직경을 12㎛ 이하로 함으로써, 피브릴화 합성 섬유와의 얽힘의 밸런스가 양호하게 되어, 조습 후의 인장 강도 및 고온폭로 시의 내열성을 높일 수 있는 것을 알 수 있다.
비교예 4의 세퍼레이터는, 두께, 밀도는 실시예의 세퍼레이터와 동일 레벨이지만, 인장 강도 저하율이 93%로 높고, 열처리 후의 인장 강도도 120N/m로 낮다. 비교예 4의 세퍼레이터를 사용한 컨덴서는, 각 실시예와 비교하여 초기 ESR, 쇼트 불량률 및 ESR 상승률이 높아지고 있다. 쇼트 불량률 및 ESR 상승률이 높은 것은, 인장 강도 저하율이 91%로 높고, 또한 열처리 후의 인장 강도도 120N/m로 낮아져 있으므로, 고온폭로에 의해 섬유에 과잉한 변화가 일어나고 있는 것이 이유인 것으로 여겨진다. 비교예 4의 세퍼레이터는, 실시예와 비교하여 피브릴화 셀룰로오스 섬유의 평균 섬유직경이 5.3㎛로 가늘기 때문에, 피브릴화 셀룰로오스 섬유와 피브릴화 합성 섬유의 얽힘의 밸런스가 좋지 못한 것이 원인으로, 인장 강도 저하율 및 열처리 후의 인장 강도가 낮아진 것으로 여겨진다. 또한, 피브릴화 셀룰로오스 섬유의 평균 섬유직경이 가늘기 때문에, 미세한 섬유가 많아져 초기 ESR이 높게 된 것으로 여겨진다.
이상으로부터, 피브릴화 셀룰로오스 섬유의 평균 섬유직경을 6㎛ 이상으로 함으로써, 피브릴화 합성 섬유와의 얽힘의 밸런스가 양호하게 되고, 고온폭로 시의 내열성을 높일 수 있는 것을 알 수 있다. 또한, 컨덴서로 했을 때의 ESR을 저감하기 쉬운 것을 알 수 있다.
비교예 5의 세퍼레이터는, 두께, 밀도 및 조습 후의 인장 강도는 실시예의 세퍼레이터와 동일 레벨이지만, 피브릴화 합성 섬유로서 피브릴화 아크릴 섬유를 함유한다. 비교예 5의 세퍼레이터를 사용한 컨덴서는, 각 실시예와 비교하여 쇼트 불량률 및 ESR 상승률이 높다. 쇼트 불량률 및 ESR 상승률이 높은 것은, 피브릴화 합성 섬유로서 고온에서의 안정성이 낮은 아크릴 섬유를 포함하는 것이 원인인 것으로 여겨진다. 이 때문에, 인장 강도 저하율이 96%로 높고, 열처리 후의 세퍼레이터에는 주름이 발생한 것으로 여겨진다.
이상으로부터, 피브릴화 합성 섬유로서, 전방향족 폴리아미드 섬유인 아라미드 섬유 또는 전방향족 폴리에스테르 섬유인 폴리아릴레이트 섬유를 포함할 필요가 있는 것을 알 수 있다.
종래예 1의 세퍼레이터는, 두께, 밀도 및 조습 후의 인장 강도는 실시예와 동일 레벨이지만, 종래예 1의 세퍼레이터를 사용한 컨덴서는, 초기 ESR이 높고, 쇼트 불량률 및 ESR 상승률이 높았다. 쇼트 불량률 및 ESR 상승률이 높은 것은, 피브릴화 셀룰로오스 섬유만으로 구성되어 있고, 섬유의 열분해를 억제할 수 없기때문인 것으로 여겨진다. 또한, 종래예 1의 세퍼레이터를 사용한 컨덴서의 초기 ESR이 높은 것은, 종래예 1의 세퍼레이터가 피브릴화 셀룰로오스 섬유만으로 이루어지는 세퍼레이터이며, 평균 섬유직경을 계측할 수 없을 정도까지 고해되어 있는 것이 이유인 것으로 여겨진다.
이러한 사실로부터, 피브릴화 셀룰로오스 섬유만으로 이루어지는 세퍼레이터에서는, 도전성 고분자 컨덴서의 내열성을 향상시킬 수 없고, 피브릴화 셀룰로오스 섬유와 피브릴화 합성 섬유를 포함함으로써, 도전성 고분자 컨덴서의 내열성을 향상시킬 수 있는 것을 알 수 있다.
종래예 2의 세퍼레이터는, 두께, 밀도 및 조습 후의 인장 강도는 실시예와 동일 레벨이지만, 종래예 2의 세퍼레이터를 사용한 컨덴서는, 쇼트 불량률 및 ESR 상승률이 높았다. 종래예 2의 세퍼레이터를 사용한 컨덴서의 쇼트 불량률 및 ESR 상승률이 높았던 것은, 폴리비닐알코올 바인더를 포함하는 것이 이유인 것으로 여겨진다. 폴리비닐알코올와 같은 바인더 섬유는, 주체 섬유보다 저온도에서 융해하는 경우나 분해하는 경우가 있다. 이 때문에, 바인더 섬유를 사용한 세퍼레이터는, 섬유의 열분해나 용융과 같은 변화를 억제하는 것이 어렵다. 이러한 사실로부터, 세퍼레이터에는 바인더 섬유는 포함되지 않는 것이 바람직한 것을 알 수 있다.
또한, 종래예 2의 세퍼레이터는, 피브릴화 셀룰로오스 섬유로서 마닐라마 섬유만을 함유하고, 평균 섬유직경이 실시예보다 굵다. 마닐라마 섬유는, 섬유길이도 길므로, 단독으로 사용하면 피브릴화 합성 섬유와 합쳤을 때, 섬유의 분포가 불균일해지기 쉽다. 종래예 2와 실시예 2 및 실시예 5의 결과로부터, 마닐라마 섬유를 사용하는 경우에는, 섬유직경이 가는 섬유와 합침으로써, 피브릴화 합성 섬유와 합쳐도 섬유의 분포가 균일하게 되고, 내열성을 높인 세퍼레이터가 얻어지는 것을 알 수 있다.
종래예 3 및 종래예 4의 세퍼레이터는, 두께, 밀도는 실시예와 동일 레벨이지만, 조습 후의 인장 강도가 낮고, 소자 권취 시에 세퍼레이터가 파단하여, 소자를 권취할 수 없었다. 조습 후의 인장 강도가 낮은 것은, 종래예 3 및 종래예 4의 세퍼레이터가 비피브릴화 섬유와 피브릴화 섬유로 이루어지기 때문인 것으로 여겨진다. 비피브릴화 섬유는, 피브릴이 발생하고 있지 않으므로, 피브릴화 섬유와 얽히기 어려워, 조습 후의 인장 강도가 저하되는 것으로 여겨진다. 또한, 비피브릴화 섬유는, 평균 섬유직경도 실시예에 비교하여 굵으므로, 피브릴화 섬유와 보다 얽히기 어려운 것으로 여겨진다.
종래예 3 및 종래예 4과 각 실시예의 비교로부터, 세퍼레이터는 피브릴화 셀룰로오스 섬유와 피브릴화 합성 섬유로 이루어지는 것이 바람직한 것을 알 수 있다.
이상, 설명한 바와 같이, 본 실시형태예에 의하면, 장시간의 고온폭로나 단시간의 급격한 고온폭로에 대한 안정성을 구비한, 피브릴화 셀룰로오스 섬유와 피브릴화 합성 섬유로 이루어지는 알루미늄 전해 컨덴서용 세퍼레이터를 제공할 수 있다. 또한, 상기 세퍼레이터를 사용함으로써, 고온폭로 후에도 쇼트 불량률이 낮고, ESR의 증대를 억제한 알루미늄 전해 컨덴서를 제공할 수 있다.

Claims (7)

  1. 한쌍의 전극 사이에 개재(介在)하고, 음극재료로서 도전성(導電性) 고분자를 가지는 알루미늄 전해 컨덴서에 사용하는 세퍼레이터(separator)로서, 상기 세퍼레이터는 피브릴화 셀룰로오스 섬유와 피브릴화 합성 섬유로 이루어지고, 20℃, 65%RH에서 30분간 조습(調濕) 후의 인장 강도 및 270℃, 20분간 열처리 후의 인장 강도를 사용하여 하기 식(1)으로 표시되는, 인장 강도 저하율이 10∼90 %인, 알루미늄 전해 컨덴서용 세퍼레이터:
    식(1): (X1-X2)/X1×100
    X1: 20℃, 65%RH에서 30분간 조습 후의 인장 강도
    X2: 270℃, 20분간 열처리 후의 인장 강도
  2. 제1항에 있어서,
    상기 인장 강도 저하율이 20∼80 %인, 알루미늄 전해 컨덴서용 세퍼레이터.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 세퍼레이터는, 270℃, 20분간 열처리 후의 인장 강도가 160∼1600 N/m인, 알루미늄 전해 컨덴서용 세퍼레이터.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 세퍼레이터는, 상기 피브릴화 셀룰로오스 섬유로서, 평균 섬유직경이 6∼12 ㎛인 섬유를 포함하는, 알루미늄 전해 컨덴서용 세퍼레이터.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 세퍼레이터는, 상기 피브릴화 합성 섬유로서, 전방향족 폴리아미드, 전방향족 폴리에스테르 중 적어도 1종류의 섬유를 포함하는, 알루미늄 전해 컨덴서용 세퍼레이터.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 세퍼레이터는, 상기 피브릴화 합성 섬유로서, 평균 섬유직경이 13∼22 ㎛인 섬유를 포함하는, 알루미늄 전해 컨덴서용 세퍼레이터.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 기재된 알루미늄 전해 컨덴서용 세퍼레이터를 사용한, 알루미늄 전해 컨덴서.
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