KR20230141772A - 전해 콘덴서 - Google Patents

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다츠루 하타에
가즈야 고세키
아츠시 요시다
마코토 도미나가
리호 구미라 마에다
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니폰 케미콘 가부시키가이샤
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Abstract

전해 콘덴서 내에 발생하는 가스의 총량을 억제한 160V 이상의 중고압 용도의 전해 콘덴서를 제공한다. 전해 콘덴서는, 유전체 산화 피막이 형성된 양극박과 음극체를 구비한다. 음극체는, 밸브 작용 금속으로 이루어지는 음극박과, 이 음극박 상에 형성된 카본층을 구비한다. 양극박의 단위 면적당 정전 용량 X와, 음극체의 동일 단위 면적당 정전 용량 Y가, X와 Y의 비에 있어서, X가 1임에 대하여, Y가 10 이상이 되는 정전 용량을 갖도록, 양극박과 음극체의 정전 용량이 조정되어 있다.

Description

전해 콘덴서
본 발명은, 전해 콘덴서에 관한 것이다.
전해 콘덴서는, 정전 용량에 의해 전하의 축전 및 방전을 행하는 수동 소자이다. 전해 콘덴서는, 전해액에 함침된 콘덴서 소자를 외장 케이스에 수납하고, 봉구체로 외장 케이스를 밀봉하고, 봉구체로부터 인출 단자를 인출하여 구성된다. 콘덴서 소자는, 밸브 금속박에 유전체 산화 피막을 형성한 양극박과, 동종 또는 다른 금속의 박으로 이루어지는 음극박을 대향시켜, 양극박과 음극박의 사이에 세퍼레이터를 개재(介在)시켜서 구성되어 있다.
전해액은, 양극박과 음극박 사이에 개재하고, 양극박의 요철면에 밀접하여, 진정한 음극으로서 기능한다. 이 전해 콘덴서는, 양극박의 정전 용량과 음극의 정전 용량을 직렬 접속으로 합성한 직렬 콘덴서라고 생각할 수 있다. 단, 음극박의 정전 용량이 양극박의 정전 용량보다도 충분히 큰 경우, 전해 콘덴서의 정전 용량 C[F]는, 양극박의 음극박에 대향하는 면의 실효 면적을 S[㎡], 양극박의 표면에 형성된 유전체 산화 피막의 두께를 d[m], 유전체 산화 피막의 비유전율을 ε, 진공의 유전율을 8.85×10-12[F/m]로 하면, 이하의 식 1로 근사할 수 있다.
(식 1)
전해 콘덴서에는, 전기 자동차 등의 차재 용도나 전력 용도 등과 같이, 160V 이상의 내전압이 요구되는 경우가 있다. 전해 콘덴서의 내전압에는, 양극박의 유전체 산화 피막의 두께 d가 큰 영향을 준다. 따라서, 160V 이상의 중고압에 견딜 수 있는 전해 콘덴서는 두께가 있는 유전체 산화 피막을 필요로 한다. 그러나, 유전체 산화 피막을 두껍게 하는 것은, 식 1의 두께 d를 크게 하는 것이 되므로, 정전 용량 C는 저하한다. 그래서, 160V 이상의 중고압 용도의 전해 콘덴서는, 양극박에 다수의 터널상의 피트에 의해 이루어지는 확면층(擴面層)을 구비하고 있다. 또는 전해 콘덴서는, 양극박에 박을 관통하는 터널상(狀)의 피트를 부분적 또는 전면에 갖는 확면층을 구비하고 있다. 이와 같이 확면 기술에 의해, 160V 이상의 중고압 용도의 전해 콘덴서는, 유전체 산화 피막의 두께를 확보하면서, 양극박의 대표면적화를 도모하고 있다.
일본국 특개 제2014-181368호 공보
그런데, 전해 콘덴서 내에서는, 각종 현상에 의해 가스가 발생한다. 예를 들면, 양극측에서는, 유전체 산화 피막이 용해하여 전해액의 수분과 밸브 작용 금속이 접촉하면, 밸브 작용 금속의 수화 열화에 따라 수소 가스가 발생한다. 음극측에서도 박 계면에서 수소 가스가 발생한다. 전해 콘덴서 내의 가스 발생량이 증대하면, 외장 케이스의 팽창, 밸브 열림 또는 액체 유출을 일으킬 우려가 있다.
한편, 근래에는, 160V 이상의 중고압 용도의 전해 콘덴서에는 가일층의 대정전 용량이 요구되고 있다. 환언하면, 내전압을 유지하면서, 유전체 산화 피막을 박육화(薄肉化)하는 것도 요구되고 있다. 그러나, 유전체 산화 피막의 두께의 감소량에 따라 양극박의 내전압은 저하하고, 누설 전류가 증가한다. 누설 전류가 발생하면, 전해액 중의 물의 괴리에 의해 존재하는 수산화물 이온(OH-)의 화학 반응에 의해 산소 이온(O2-)이 발생하고, 양극박의 알루미늄의 애노드 반응에 의해 알루미늄 이온(Al3+)이 발생하고, 산소 이온과 알루미늄 이온이 반응하여 유전체 산화 피막이 형성됨과 함께, 전자가 발생한다. 즉, 누설 전류의 증가는, 전자의 발생량을 현저하게 증가시킨다. 또, 그 때, 전해액과 양극박 상의 유전체 산화 피막 계면에서는 프로톤(H+)이 증가한다.
누설 전류의 증가에 따라 양극박측에서 증가한 전자는 음극박으로 이동한다. 음극박측에서는, 캐소드 반응으로서, 음극박 근방에 존재하는 전해액 중의 프로톤이 전자를 수취하여, 원자상 수소(Had)가 생성된다. 2개의 원자상 수소가 결합하면, 분자상 수소(H2 가스)가 생성된다. 여기에서, 분자상 수소를 생성하는 캐소드 반응의 반응량은, 패러데이의 법칙에 따라, 콘덴서의 누설 전류에 대응하는 애노드 반응의 반응량에 비례하여 커진다. 즉, 정전 용량 C를 크게 하기 위해 양극박의 유전체 산화 피막을 얇게 하면, 누설 전류의 증가에 따른 분자상 수소의 발생량의 증가에 의해 단시간에 콘덴서의 내부 압력이 상승하여, 콘덴서의 수명이 짧아진다는 문제가 생긴다.
그래서, 전해 콘덴서의 전해액에 니트로 화합물 등의 가스 흡수제나 가스 제어제를 첨가하는 것을 생각할 수 있다. 그러나, 니트로 화합물은 전해 콘덴서의 내전압을 낮추는 경향이 있어, 160V 이상의 중고압이 요구되는 전해 콘덴서에서는 첨가량을 저감시키는 것이 바람직하다.
본 발명은, 상기 과제를 해결하기 위해 제안된 것으로서, 그 목적은, 전해 콘덴서 내에 발생하는 가스의 총량을 억제한 160V 이상의 중고압 용도의 전해 콘덴서를 제공하는 것에 있다.
우선, 용량출현율에 대해서 정의한다. 용량출현율은, 양극측의 정전 용량에 대한 전해 콘덴서의 정전 용량의 비율이다. 즉, 용량출현율이란, 전해 콘덴서를 양극측과 음극측이 직렬한 콘덴서로 간주한 합성 정전 용량을 갖는 것으로 생각하고, 양극측 정전 용량으로 나눗셈하여 얻어지는 비율의 백분율이다. 합성 정전 용량은, 양극측 정전 용량과 음극측 정전 용량의 곱셈 결과를, 양극측 정전 용량과 음극측 정전 용량의 합으로 나눗셈하여 얻어진다. 따라서, 용량출현율은, 이하의 식 2로 표시된다.
(식 2)
식 2에 표시되는 바와 같이, 양극측의 정전 용량이 큰 경우, 용량출현율에 미치는 음극측의 영향은 커지는 것이다. 한편, 양극측의 정전 용량이 작은 경우, 용량출현율에 미치는 음극측의 영향은 작아지는 것이다.
여기에서, 전해 콘덴서의 분야에 있어서는, 160V 이상의 소위 중고압 용도용의 전해 콘덴서용의 양극박은, 저압 용도용의 전해 콘덴서용의 양극박보다 단위 면적당 정전 용량이 작다. 중고압 용도용의 전해 콘덴서에서는, 양극측과 음극측의 정전 용량의 차가 크다. 이들은, 중고압 용도용의 전해 콘덴서용 양극박에 있어서는, 내압을 확보하기 위해 확면층 표면의 유전체 산화 피막이 두꺼워지기 때문이다. 용량출현율의 향상이라는 관점에서 생각하면, 양극측의 정전 용량이 큰 저압 영역의 전해 콘덴서에 있어서는, 용량출현율을 크게 하기 위해서, 음극측의 용량을 크게 하는 것의 효과는 크다. 그러나, 양극측의 정전 용량이 작은 중고압 용도용의 전해 콘덴서, 또는 음극측의 정전 용량이 양극측보다도 한 자릿수 이상 큰 전해 콘덴서는, 음극측의 정전 용량을 향상시켜도 용량출현율의 효과는 작다.
환언하면, 양극측 정전 용량이 큰 경우, 보다 큰 음극측 정전 용량으로 함으로써, 용량출현율은 올라간다. 즉, 양극측 정전 용량이 큰 160V 미만의 저압 용도용의 전해 콘덴서에 있어서는, 음극측 정전 용량을 크게 하는 의의는 인정된다. 한편, 양극측 정전 용량이 작은 경우, 음극측 정전 용량의 용량출현율에의 기여는 작고, 음극측 정전 용량을 크게 해도 용량출현율에의 영향은 거의 없다. 즉, 양극측 정전 용량이 작은 160V 이상의 중고압 용도용의 전해 콘덴서에 있어서는, 음극측 정전 용량을 크게 하는 의의는 극히 낮다.
음극측의 정전 용량을 향상시켜도 용량출현율의 효과가 작은 중고압 용도용의 전해 콘덴서에 있어서는, 카본 재료를 이용하는 것에 의한 공정 수의 증가 등을 고려하면, 음극박의 정전 용량을 향상시키는 것은 행해지지 않았다. 그러나, 본 발명자들의 예의 연구의 결과, 160V 이상의 중고압 용도의 전해 콘덴서에 있어서, 음극박 상에 카본층을 형성하고, 음극측의 정전 용량을 양극측의 정전 용량의 10배 이상으로 하면, 전해 콘덴서 내에 발생하는 가스의 총량이 억제되는 것을 알았다.
본 발명은, 본 발명자들이 이 지견(知見)을 얻음으로써 이루어진 것으로, 상기 과제를 해결하기 위해, 본 발명의 전해 콘덴서는, 유전체 산화 피막이 형성된 양극박과 음극체를 구비하는 전해 콘덴서로서, 상기 음극체는, 밸브 작용 금속으로 이루어지는 음극박과, 상기 음극박 상에 형성된 카본층을 갖고, 상기 양극박과 상기 음극체는, 상기 양극박의 단위 면적당 정전 용량 X와, 상기 음극체의 상기 양극박과 동일한 단위 면적당 정전 용량 Y가, X와 Y의 비에 있어서, X가 1임에 대하여, Y가 10 이상이 되는 정전 용량을 갖는 것을 특징으로 한다.
상기 양극박과 상기 음극체는, 상기 양극박의 단위 면적당 정전 용량 X와, 상기 음극체의 상기 양극박과 동일한 단위 면적당 정전 용량 Y가, X와 Y의 비에 있어서, X가 1임에 대하여, Y가 14 초과가 되는 정전 용량을 갖도록 해도 된다.
상기 양극박은, 박 표면에 형성된 확면부와, 상기 확면부의 표면에 형성되고, 200㎚ 이상의 두께인 상기 유전체 산화 피막을 갖도록 해도 된다.
상기 양극박은, 3.5㎌/㎠ 이하의 상기 정전 용량 X를 갖도록 해도 된다.
160V 이상의 중고압 용도에 이용되도록 해도 된다.
본 발명에 따르면, 중고압 용도의 전해 콘덴서여도, 전해 콘덴서 내의 가스 발생량을 억제할 수 있다.
도 1은 실시예 1 및 2 및 비교예 1의 전해 콘덴서의 팽창량을 나타내는 그래프이다.
도 2는 실시예 3 및 비교예 2의 전해 콘덴서의 팽창량을 나타내는 그래프이다.
도 3은 실시예 4 및 5 및 비교예 3의 전해 콘덴서의 팽창량을 나타내는 그래프이다.
(전해 콘덴서)
본 발명의 실시형태에 따른 전극체 및 이 전극체를 음극으로 이용한 전해 콘덴서에 대해서 설명한다. 전해 콘덴서는, 정전 용량에 따른 전하의 축전 및 방전을 행하는 수동 소자이다. 이 전해 콘덴서는, 권회형 또는 적층형의 콘덴서 소자를 갖는다. 콘덴서 소자는, 유전체 산화 피막이 표면에 형성된 양극박과 음극체를 세퍼레이터를 개재해서 대향시켜, 전해액이 함침되어 이루어진다. 전해액은, 양극박이 구비하는 유전체 산화 피막의 요철면에 밀접하여, 진정한 음극으로서 기능한다. 또, 전해액은, 겔상으로 굳어져 있어도 된다.
(음극체)
음극체는, 집전체로서 밸브 작용 금속을 연신(延伸)하여 이루어지는 음극박을 갖는다. 음극박의 표면에는 자연 산화 피막 또는 화성(化成) 피막이 형성되어 있다. 자연 또는 의도적으로 산화 피막이 형성되어 있다. 자연 산화 피막은, 음극박이 공기 중의 산소와 반응함으로써 형성되고, 화성 피막은, 아디프산이나 붕산, 인산 등의 수용액 등의 할로겐 이온 부재의 용액 중에서 전압 인가(印加)하는 화성 처리에 의해 의도적으로 형성되는 산화 피막이다. 밸브 작용 금속이 알루미늄박인 경우, 산화 피막은 산화알루미늄이다.
이 음극박의 표면에는, 주재(主材)로서 탄소재를 포함하는 카본층이 형성되어 있다. 즉, 음극체는, 집전체인 음극박 상에 절연층인 산화 피막을 갖고, 이 산화 피막 상에 카본층을 갖는다. 그리고, 카본층은, 음극체의 최외 표면에 위치한다. 카본층은 음극박과 밀착하여, 충격에 의해서도 음극박으로부터 떼어지기 어렵게 되어 있는 것이 바람직하다. 카본층과 음극박의 밀착성 향상을 위해서는, 음극박의 표면에 확면층을 형성하고, 확면층 상에 카본층을 형성하는 것이 바람직하다. 또한, 카본층과 음극박의 밀착성 향상을 위해서는, 카본층과 음극박으로 이루어지는 음극체를 프레스 가공하는 것이 바람직하다.
이 음극체에 대해서 상술한다. 음극박을 구성하는 밸브 작용 금속은, 알루미늄, 탄탈럼, 니오브, 티타늄, 하프늄, 지르코늄, 아연, 텅스텐, 비스무트 및 안티몬 등이다. 순도는, 99% 정도 이상이 바람직하지만, 규소, 철, 동, 마그네슘, 아연 등의 불순물이 포함되어 있어도 된다. 음극박으로서는, 예를 들면 JIS 규격 H0001에서 규정되는 조질(調質) 기호가 H인 알루미늄재, 소위 H재나, JIS 규격 H0001에서 규정되는 조질 기호가 O인 알루미늄재, 소위 O재를 이용해도 된다.
확면층은, 전해 에칭, 케미칼 에칭 혹은 샌드 블라스트 등에 의해 형성되고, 또는 박체(箔體)에 금속 입자 등을 증착 혹은 소결함으로써 형성된다. 전해 에칭으로서는 교류 에칭을 들 수 있다. 교류 에칭 처리에서는, 예를 들면 염산 등의 할로겐 이온이 존재하는 산성 수용액에 음극박을 담가서, 교류 전류를 흘린다. 또한, 케미칼 에칭에서는, 금속박을 산 용액이나 알칼리 용액에 침지(浸漬)시킨다. 즉, 확면층은, 해면상(海綿狀)의 에칭 피트의 형성 영역, 또는 밀집한 분체(粉體) 간의 공극(空隙)으로 이루어지는 다공질 구조의 영역을 말한다. 또, 에칭 피트는, 직류 에칭에 의해 형성되는 터널상의 피트여도 되고, 터널상의 피트가 음극박을 관통하도록 형성되어 있어도 된다.
카본층에 함유시키는 탄소재로서는, 활성탄, 흑연, 카본 블랙, 카본 나노혼, 또는 섬유상 탄소를 들 수 있다. 활성탄은, 야자껍질 등의 천연 식물 조직, 페놀 등의 합성 수지, 석탄, 코크스, 피치 등의 화석 연료 유래의 것을 원료로 한다. 흑연으로서는, 천연 흑연, 인조 흑연, 흑연화 케첸 블랙 등을 들 수 있다. 카본 블랙으로서는, 케첸 블랙, 아세틸렌 블랙, 채널 블랙 및 써멀 블랙 등을 들 수 있다. 섬유상 탄소로서는, 카본 나노튜브(이하, CNT), 카본 나노파이버(이하, CNF) 등을 들 수 있다.
카본층에 함유하는 탄소재로서는, 특히, 구상(球狀) 탄소인 카본 블랙이 바람직하다. 음극박의 표면에 형성한 확면층이 에칭 피트인 경우, 에칭 피트의 개구경보다도 작은 입자경의 카본 블랙을 이용함으로써, 에칭 피트의 보다 심부에 들어가기 쉽고, 카본층은 음극박과 밀착한다.
카본층에는, 이들 탄소재의 2종 이상을 혼합하여 함유시켜도 된다. 예를 들면, 카본층에 함유하는 탄소재는, 인편상(鱗片狀) 또는 인상(鱗狀)의 흑연과 구상 탄소인 카본 블랙도 호적하다. 인편상 또는 인상의 흑연은, 단경과 장경의 아스펙트비가 1:5~1:100의 범위인 것이 바람직하다. 구상 탄소인 카본 블랙은, 바람직하게는 일차 입자경이 평균 100㎚ 이하이다. 이 조합의 탄소재를 함유하는 카본층을 음극박에 적층한 경우, 카본 블랙은, 흑연에 의해 확면층의 세공(細孔)에 문질러 넣어지기 쉽다. 흑연은, 확면층의 요철면을 따라 변형하기 쉽고, 요철면 상에 적층되기 쉽다. 그리고, 흑연은, 압압(押壓) 덮개가 되어 세공에 문질러 넣어진 구상 탄소를 눌러둔다. 따라서, 카본층과 음극박의 밀착성 및 정착성이 보다 높아진다.
또한, 활성탄이나 섬유상 탄소는, 파이전자가 비국재화(非局在化)하여, 비표면적이 크기 때문에, 구상 탄소인 카본 블랙과 함께 카본층에 첨가하거나, 인편상 혹은 인상의 흑연과 구상 탄소인 카본 블랙의 혼합과 함께 카본층에 첨가하거나 해도 된다.
카본층의 음극박으로의 형성 방법으로서는, 진공 증착, 스퍼터법, 이온 플레이팅, CVD법, 도포, 전해 도금, 무전해 도금 등을 들 수 있다. 도포법에 의한 경우, 탄소재를 분산 용매 중에 분산시켜서 슬러리를 제작하고, 슬러리캐스트법, 닥터 블레이드법 또는 스프레이 분무법 등에 의해 음극박에 슬러리를 도포 및 건조시킨다. 증착법에 의한 경우, 진공 중에서 탄소재를 통전 가열함으로써 증발시켜, 또는 진공 중에서 탄소재에 전자빔을 쏘아서 증발시켜, 음극박 상에 탄소재를 성막(成膜)한다. 또한, 스퍼터법에 의한 경우, 탄소재로 이루어지는 타겟과 음극박을 진공 용기에 배치하고, 진공 용기 내에 불활성 가스를 도입하여 전압 인가함으로써, 플라즈마화 한 불활성 가스를 타겟에 충돌시켜, 타겟으로부터 튀어나온 탄소재의 입자를 음극박에 퇴적시킨다.
카본층과 음극박을 적층한 후에는, 프레스 가공에 의해 압접(壓接)하는 것이 바람직하다. 프레스 가공에서는, 예를 들면 카본층과 음극박으로 이루어지는 음극체를 프레스 롤러로 끼우고, 프레스 선압을 가한다. 프레스 압력은 0.01~100t/cm 정도가 바람직하다. 카본층의 음극박을 압접시킬 수 있으면, 카본층과 음극체의 밀착성 및 정착성은 더욱 향상한다. 음극박의 계면에서 생기는 압접 구조에 특히 한정은 없지만, 카본층과 음극체의 밀착성 및 정착성이 향상하는 이유는, 프레스 가공에 의해, 탄소재가 확면층의 세공에 압입(押入)되고, 또한 탄소재를 확면층의 요철면을 따라 변형시키는 태양을 채용할 수 있기 때문이다. 특히, 구상 탄소인 카본 블랙은, 프레스압을 받은 흑연에 의해 확면층의 세공에 문질러 넣어지고, 흑연은, 확면층의 요철면을 따라 변형하여 적층되기 쉽다.
또, 탄소재에도, 부활(賦活) 처리나 개구 처리 등의 다공질화 처리를 실시하도록 해도 된다. 다공질 처리로서는, 가스 부활법, 약제 부활법 등의 종래 공지의 부활 처리를 이용할 수 있다. 가스 부활법에 이용하는 가스로서는, 수증기, 공기, 일산화탄소, 이산화탄소, 염화수소, 산소 또는 이들을 혼합한 것으로 이루어지는 가스를 들 수 있다. 또한, 약제 부활법에 이용하는 약제로서는, 수산화나트륨, 수산화칼륨 등의 알칼리 금속의 수산화물, 수산화칼슘 등의 알칼리 토류 금속의 수산화물, 붕산, 인산, 황산, 염산 등의 무기산류, 또는 염화아연 등의 무기염류 등을 들 수 있다. 이 부활 처리 시에는 필요에 따라 가열 처리가 실시된다.
(양극박)
양극박은, 밸브 작용 금속을 재료로 하는 장척(長尺)의 박체이다. 순도는, 양극박에 관하여 99.9% 정도 이상이 바람직하다. 이 양극박은, 연신된 박에 확면층을 형성하고, 확면층의 표면에 유전체 산화 피막을 형성하여 이루어진다. 확면층은, 160V 이상의 중고압 용도에 대응하고, 직류 에칭에 의해, 박 표면으로부터 두께 방향으로 파고 들어간 터널상의 피트를 다수 갖는다. 160V 이상의 중고압 용도에서의 고용량화에 대응하기 위해, 터널상의 피트는, 양극박을 관통하도록 형성되어 있어도 된다. 또는, 확면층은, 밸브 작용 금속의 분체를 소결하여 이루어지고, 또는 금속 입자 등의 피막을 박에 증착시켜서 피막을 실시하여 이루어진다.
양극박에 형성되는 유전체 산화 피막은, 전형적으로는, 양극박의 표층에 형성되는 산화 피막이며, 양극박이 알루미늄제이면, 다공질 구조 영역을 산화시킨 산화알루미늄층이다. 이 유전체 산화 피막은, 붕산암모늄, 인산암모늄, 아디프산암모늄 등의 산 혹은 이들 산의 수용액 등의 할로겐 이온 부재의 용액 중에서 전압 인가하는 화성 처리에 의해 형성된다. 유전체 산화 피막은, 200㎚ 이상의 두께를 가지므로, 160V 이상의 중고압 용도에도 대응하여 전해 콘덴서의 내전압에 기여할 수 있다.
(양극박과 음극체의 정전 용량비)
여기에서, 이 전해 콘덴서에 있어서는, 전해액과 음극체의 계면에 생기는 전기 이중층 작용에 의해 음극측 정전 용량이 생기고, 또한 유전 분극 작용에 의한 양극측 정전 용량이 생긴다. 중고압 용도의 전해 콘덴서에 구비하는 양극박은, 3.5㎌/㎠ 이하의 양극측 정전 용량을 발생시킨다.
이러한 전해 콘덴서에 있어서, 양극박과 음극체는, 양극박의 단위 면적당 양극측 정전 용량 X와, 음극체의 동일 단위 면적당 음극측 정전 용량 Y가, X가 1임에 대하여 Y가 10 이상, 즉 X:Y=1:10 이상이 되도록 조정되어 있다. 같은 단위 면적당으로, 음극측 정전 용량 Y가 양극측 정전 용량 X의 10배 이상이 되고, 또한 음극체에 카본층이 포함되어 있으면, 중고압 용도의 전해 콘덴서 내의 가스 발생의 총량이 억제되는 것이 밝혀졌다.
또, 정전 용량의 조정 방법으로서는, 예를 들면, 유전체 산화 피막의 두께 조정, 에칭에 의한 확면층의 표면적 조정을 들 수 있고, 공지의 방법이면 어느 것에도 한정되지 않는다.
(전해액)
전해액은, 용매에 대하여 용질을 용해하고, 또한 필요에 따라 첨가제가 첨가된 혼합액이다. 용매는 에틸렌글리콜이 바람직하다. 에틸렌글리콜을 용매로 하면, 전해 콘덴서의 내전압이 향상하여, 160V 이상의 중고압 용도로서 호적해진다. 단, 양극박에 대한 확면 처리 및 화성 처리에 의해 필요로 하는 내전압을 얻을 수 있으면, 용매는 프로톤성의 극성 용매 또는 비프로톤성의 극성 용매 중 어느 것이어도 된다. 프로톤성의 유기 극성 용매로서, 1가 알코올류, 및 다가 알코올류, 옥시알코올 화합물류 등을 대표로서 들 수 있다. 비프로톤성의 유기 극성 용매로서는, 설폰계, 아미드계, 락톤류, 환상(環狀) 아미드계 , 니트릴계 , 설폭시드계 등을 대표로서 들 수 있다.
전해액에 포함되는 용질은, 음이온 및 양이온의 성분이 포함되고, 전형적으로는, 유기산 혹은 그 염, 무기산 혹은 그 염, 또는 유기산과 무기산의 복합 화합물 혹은 그 이온 해리성이 있는 염이며, 단독 또는 2종 이상을 조합하여 이용된다. 음이온이 되는 산 및 양이온이 되는 염기를 용질 성분으로서 따로따로 전해액에 첨가해도 된다.
또한, 전해액에는 다른 첨가제를 첨가할 수도 있다. 첨가제로서는, 폴리에틸렌글리콜, 붕산과 다당류(만니트, 소르비트 등)와의 착(錯)화합물, 붕산과 다가 알코올의 착화합물, 붕산에스테르, 니트로 화합물, 인산에스테르 등을 들 수 있다. 이들은 단독으로 이용해도 되고, 2종 이상을 조합하여 이용해도 된다. 니트로 화합물로서는, o-니트로벤조산, m-니트로벤조산, p-니트로벤조산, o-니트로페놀, m-니트로페놀, p-니트로페놀, p-니트로벤젠, o-니트로페놀, m-니트로페놀, 및 p-니트로페놀 등을 들 수 있다. 니트로 화합물은, 수소 가스의 흡수 작용을 갖는다.
(세퍼레이터)
세퍼레이터는, 양극박과 음극체의 쇼트를 방지하기 위해, 양극박과 음극체의 사이에 개재하고, 또한 전해액을 유지한다. 세퍼레이터는, 크라프트, 마닐라마(Manila hemp), 에스파르토(Esparto), 헴프(hemp), 레이온 등의 셀룰로오스 및 이들 혼합지, 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리부틸렌테레프탈레이트, 폴리에틸렌나프탈레이트, 그것들의 유도체 등의 폴리에스테르계 수지, 폴리테트라플루오로에틸렌계 수지, 폴리불화비닐리덴계 수지, 비닐론계 수지, 지방족 폴리아미드, 반(半)방향족 폴리아미드, 전(全)방향족 폴리아미드 등의 폴리아미드계 수지, 폴리이미드계 수지, 폴리에틸렌수지, 폴리프로필렌수지, 트리메틸펜텐 수지, 폴리페닐렌설파이드 수지, 아크릴 수지 등을 들 수 있고, 이들 수지를 단독으로 또는 혼합하여 이용할 수 있고, 또한 셀룰로오스와 혼합하여 이용할 수 있다.
(실시예)
이하, 실시예에 기초하여 본 발명을 더욱 상세히 설명한다. 또, 본 발명은 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다.
(실시예 1~2)
(실시예 1)
직경 30㎜ 및 높이 60㎜의 원통형으로, 정격 전압이 450V인 고압 용도의 실시예 1의 전해 콘덴서를 제작했다. 음극박으로서 대상(帶狀)의 알루미늄박을 이용했다. 알루미늄박에는 교류 에칭 처리를 실시하여, 해면상의 에칭 피트로 이루어지는 확면층을 박 양면에 형성했다. 교류 에칭 처리에서는, 액온 25℃ 및 약 8중량%의 염산을 주된 전해질로 하는 산성 수용액에 음극박을 담그고, 교류 10㎐ 및 전류 밀도 0.14A/㎠의 전류를 기재에 약 5분간 인가하여, 알루미늄박의 양면을 확면화(擴面化)했다. 이어서, 알루미늄박에 화성 처리를 실시하여, 확면층의 표면에 유전체 산화 피막을 형성했다. 화성 처리에서는, 인산 수용액으로 교류 에칭 처리 시에 부착한 염소를 제거한 후, 인산이수소암모늄의 수용액 내에서 전압을 인가했다.
음극체의 카본층에는, 탄소재로서 카본 블랙을 함유시켰다. 구체적으로는, 카본 블랙의 분말, 바인더인 스티렌부타디엔 고무(SBR), 및 분산제 함유 수용액으로서 카르복시메틸셀룰로오스나트륨(CMC-Na) 수용액을 혼합하여 혼련(混練)함으로써 슬러리를 제작했다.
이 슬러리를 음극박에 균일하게 도포했다. 그리고, 슬러리를 가열 건조시켜 용매를 휘발시킨 후, 음극체에 프레스 가공을 실시했다. 프레스 가공에서는, 음극체를 프레스 롤러로 끼워 넣고, 5.38kNcm-1의 프레스 선압을 걸어, 카본층을 음극박 상에 정착시켰다. 프레스 선압은, 유겐가이샤타쿠미기켄제의 프레스기를 이용하여 더해졌다. 프레스 롤러의 지름은 직경 180㎜이고, 프레스 처리 폭은 130㎜이고, 음극체를 3m/min로 1회 반송했다.
또한, 양극박으로서 대상의 알루미늄박을 이용했다. 알루미늄박에는 직류 에칭 처리를 실시하여, 터널상의 에칭 피트로 이루어지는 확면층을 형성했다. 직류 에칭 처리에서는, 피트를 형성하는 제1 공정과 피트를 확대하는 제2 공정을 이용하고, 제1 공정은 염소 이온을 포함하는 수용액 중에서 직류 전류에 의해 전기 화학적으로 알루미늄박에 에칭 처리를 행했다. 제1 공정에 있어서의 에칭 처리는 전류 밀도 400mA/㎠으로 하여, 약 1분 행했다. 제2 공정에 있어서, 제1 공정을 거친 알루미늄박에 형성된 피트를 확대하기 위해, 질산 이온을 포함하는 수용액 중에서 직류 전류에 의해 전기 화학적으로 에칭 처리를 행했다. 제2 공정에 있어서의 에칭 처리의 전류 밀도 300mA/㎠으로 하여, 약 2분 행했다.
확면층을 형성한 후, 양극박에 대하여, 유전체 산화 피막을 확면층 표면에 형성하는 화성 처리를 행했다. 구체적으로는, 액온 85℃, 4중량%의 붕산의 화성 용액 중에서 650V의 전압을 인가했다.
양극박과 음극체에는, 각각 알루미늄제의 탭 형상의 인출 단자를 초음파 접속해 두었다. 이 양극박과 음극체의 사이에 세퍼레이터를 끼워서 권회했다. 세퍼레이터로서는, 크라프트계의 세퍼레이터를 이용했다. 양극박과 음극체의 세퍼레이터의 권회체에 대하여, 전해액을 함침시켰다. 전해액은, 에틸렌글리콜을 용매로 하고, 아젤라산염을 용질로 하여 첨가했다. 또한, 전해액에는, 니트로 화합물로서 파라니트로벤질알코올을 전해액 전량에 대하여 2중량%이 되도록 첨가했다.
봉구체(封口體)에는, 페놀 적층판에 외부 단자를 부착하고 있다. 전해액을 권회체에 함침시킨 후, 권회체로부터 도출한 인출 단자를 봉구체의 외부 단자에 접속했다. 그리고, 권회체 및 봉구체를 알루미늄제의 외장 케이스에 삽입하여, 봉구체로 밀봉했다. 외장 케이스는, 직경 30㎜ 및 높이 60㎜의 원통형이다. 봉구체로 밀봉한 후에는, 전해 콘덴서에 대하여 에이징 처리를 실시했다. 에이징 처리는, 상온(30℃)에서 95분간, 481V의 전압을 인가했다. 이로 인해, 직경 30㎜ 및 높이 60㎜의 원통형으로, 정격 전압이 450V인 실시예 1에 따른 전해 콘덴서가 제작됐다.
(실시예 2)
직경 30㎜ 및 높이 60㎜의 원통형으로, 정격 전압이 450V인 고압 용도의 실시예 2의 전해 콘덴서를 제작했다. 실시예 2의 전해 콘덴서는, 스퍼터법에 의해 카본층이 형성된 음극체를 이용했다. 음극박에는 확면층을 형성하지 않고, 또한 카본층을 형성하는 공정에 있어서, 프레스 가공은 미실시이다. 그 외에, 음극박에 형성하는 카본층의 조성을 포함하여, 실시예 2의 전해 콘덴서는 실시예 1과 동일 수법 및 동일 조건에 의해 제작됐다.
(비교예 1)
직경 30㎜ 및 높이 60㎜의 원통형으로, 정격 전압이 450V인 고압 용도의 비교예 1의 전해 콘덴서를 제작했다. 비교예 1의 전해 콘덴서에서는, 음극박은 확면층을 형성했지만, 카본층은 미형성으로 했다. 또한 프레스 가공은 미실시이다. 그 외에, 비교예 1의 전해 콘덴서는 실시예 1과 동일 수법 및 동일 조건에 의해 제작됐다.
(구성 비교)
실시예 1 및 2 및 비교예 1의 전해 콘덴서의 일치점 및 상위(相違)점은, 아래 표 1과 같다. 또, 표 1 중, 합성 정전 용량은, 전해 콘덴서 내에 양극측과 음극측의 콘덴서가 직렬로 존재하는 것으로 하여 계산했다. 즉, 합성 정전 용량은, 단위 면적당 양극측 정전 용량 X와 음극측 정전 용량 Y의 곱셈 결과를, 단위 면적당 양극측 정전 용량 X와 음극측 정전 용량 Y의 덧셈 결과로 나누어 얻었다. 용량출현율은, 양극측 정전 용량에 대한 합성 정전 용량의 비율이다.
(표 1)
(가스 발생량 측정 시험)
실시예 1 및 2 및 비교예 1의 전해 콘덴서의 가스 발생량을 측정했다. 각 전해 콘덴서에는 105℃의 온도 환경 하에서 DC450V의 고전압을 계속 인가하여, 각 경과 시간의 가스 발생량을 측정했다. 가스 발생량은, 전해 콘덴서의 외장 케이스의 팽창량 ΔL에 의해 측정했다. 가스는, 전해 콘덴서의 저면을 전해 콘덴서의 높이 방향(외장 케이스의 개구부와 저면을 연결하는 선을 따르는 방향)으로 팽창시킨다. 외장 케이스의 팽창량 ΔL은, 이 팽창에 의한 콘덴서의 높이의 변화량이다.
가스 발생량의 측정 결과를 도 1에 나타낸다. 도 1은, 실시예 1 및 2 및 비교예 1의 팽창량 ΔL의 시간 변화를 나타내는 그래프이다. 도 1에 나타내는 바와 같이, 전압을 인가하고 250시간이 경과한 후 500시간이 경과할 때까지는, 팽창량 ΔL의 변화 정도가 실시예 1 및 2 및 비교예 1의 사이에서 변하지 않는다. 그러나, 전압을 인가하고 500시간이 경과한 후 약 750시간에 도달까지의 사이에 대해서는, 비교예 1의 전해 콘덴서만이 급팽창하고 있다. 실시예 1 및 2의 전해 콘덴서의 팽창량 ΔL의 변화 정도는, 전압을 인가하고 250시간이 경과한 후 500시간이 경과할 때까지와, 전압을 인가하고 500시간이 경과한 후 약 750시간까지의 구간에서 변화가 없다.
이 결과로부터는 다음의 현상이 생기고 있는 것을 확인할 수 있다. 즉, 전압을 인가하고 250시간이 경과한 후 500시간이 경과할 때까지는, 비교예 1의 전해 콘덴서에 있어서도, 수소 원자와 결합하는 니트로 화합물이 존속하고, 수소 가스의 발생이 억제되어 있었다. 그러나, 비교예 1의 전해 콘덴서 내에서는, 전압을 인가한 후 500시간 전후로, 니트로 화합물이 수소 원자와 전부 결합해 버려서, 수소 원자와 결합할 수 있는 니트로 화합물이 없어져 버렸다. 따라서, 니트로 화합물에 의한 수소 가스 발생의 억제가 효력이 없게 되어, 비교예 1의 전해 콘덴서는, 전압을 인가하고 500시간 경과 이후, 급팽창해 버렸다.
한편, 실시예 1 및 2의 전해 콘덴서는, 음극박 상에 카본층을 형성한 음극체를 구비하고, 또한 양극박의 단위 면적당 정전 용량 X와, 음극체의 동일 단위 면적당 정전 용량 Y가, X와 Y의 비에 있어서, X가 1임에 대하여 Y가 10 이상이 되는 정전 용량을 갖도록, 양극박과 음극체의 정전 용량이 조정되어 있음으로써, 수소 가스의 발생이 억제되어 있다. 이것은, 실시예 1 및 2의 전해 콘덴서에 있어서는, 전해액 중의 용존 산소를 환원하는 캐소드 반응과 니트로 화합물의 환원 반응이 동시에 생기고 있다고 생각되고, 전압을 인가한 후 500시간이 경과해도, 수소 원자와 결합할 수 있는 니트로 화합물이 많이 잔존해 있는 것이 원인이라고 생각된다. 따라서, 실시예 1 및 2의 전해 콘덴서는, 전압을 인가하고 500시간 경과 이후에도 급팽창하지 않았다. 이와 같이, 실시예 1 및 2 및 비교예 1의 결과에 의해, 실시예 1 및 2의 전해 콘덴서는, 수소 가스의 발생이 억제되어 있는 것이 확인됐다.
(실시예 3)
실시예 3의 전해 콘덴서를 제작했다. 실시예 3의 전해 콘덴서는, 알루미늄선과 금속선으로 구성되는 인출 단자를 이용했다. 구체적으로는, 알루미늄선은, 환봉(丸棒) 형상의 한쪽 단측을 프레스 가공 등에 의해 짓눌러서 형성한 평탄부와, 다른쪽 단측의 미프레스의 환봉부로 이루어지고, 환봉부의 선단부와 금속선이 아크 용접 등으로 접속되어 있다. 평탄부가 음극체 및 양극박에 각각 각종 접속 방법에 의해 접속된다. 또한, 봉구체로서, 금속선을 삽통하는 관통공이 형성된 고무제의 것을 이용했다. 권회체로부터 도출한 금속선을 봉구체의 삽통공에 관통시켜 일체화시키고, 권회체 및 봉구체를 알루미늄제의 외장 케이스에 삽입했다. 직경 16㎜ 및 높이 50㎜의 원통형인 것 이외에는, 실시예 1과 동일 구성, 동일 조성, 동일 제법 및 동일 조건에 의해 제작되어, 정격 전압이 450V인 고압 용도로 되어 있다.
(비교예 2)
비교예 2의 전해 콘덴서를 제작했다. 비교예 2의 전해 콘덴서는, 인출 단자와 봉구체의 구조는 실시예 3과 동일 구성으로 했다. 또한, 실시예 3과 같은 치수 사이즈를 갖는 원통형인 점과 음극체의 음극측 정전 용량 Y를 제외하고, 비교예 1과 동일 구성, 동일 조성, 동일 제법 및 동일 조건에 의해 제작되어, 정격 전압이 450V인 고압 용도로 되어 있다.
(구성 비교)
실시예 3 및 비교예 2의 전해 콘덴서의 일치점 및 상위점은, 아래 표 2와 같다. 또, 표 2 중, 합성 정전 용량은, 전해 콘덴서 내에 양극측과 음극측의 콘덴서가 직렬로 존재하는 것으로 하여 계산했다. 즉, 합성 정전 용량은, 단위 면적당 양극측 정전 용량 X와 음극측 정전 용량 Y의 곱셈 결과를, 단위 면적당 양극측 정전 용량 X와 음극측 정전 용량 Y의 덧셈 결과로 나누어 얻었다. 용량출현율은, 양극측 정전 용량에 대한 합성 정전 용량의 비율이다.
(표 2)
(가스 발생량 측정 시험)
실시예 3 및 비교예 2의 전해 콘덴서의 가스 발생량을 측정했다. 가스 발생량 측정 시험에 있어서의 고전압의 인가 조건과 외장 케이스의 팽창량의 측정 방법 및 조건은, 실시예 1 및 2 및 비교예 1과 같다.
가스 발생량의 측정 결과를 도 2에 나타낸다. 도 2는, 실시예 3 및 비교예 2의 팽창량 ΔL의 시간 변화를 나타내는 그래프이다. 도 2에 나타내는 바와 같이, 전압을 인가하고 500시간을 경과하면, 비교예 2의 전해 콘덴서는 급팽창을 시작했다. 한편, 실시예 3의 전해 콘덴서는, 3000시간이 경과할 때까지, 0.2㎜를 넘지 않고 거의 팽창량 ΔL가 변하지 않았다.
실시예 3 및 비교예 2의 전해 콘덴서에 있어서도, 비교예 2의 전해 콘덴서에서는 니트로 화합물이 전부 소비되어, 니트로 화합물에 의한 수소 가스 발생의 억제가 효력이 없어졌지만, 실시예 3의 전해 콘덴서에서는 3000시간이 경과해도, 수소 원자와 결합할 수 있는 니트로 화합물이 많이 잔존하여, 수소 가스 발생이 억제되어 있는 것을 알 수 있다. 이와 같이, 실시예 3 및 비교예 2의 결과로부터도, 음극박 상에 카본층을 형성한 음극체를 구비하고, 또한 양극박의 단위 면적당 정전 용량 X와, 음극체의 동일 단위 면적당 정전 용량 Y가, X와 Y의 비에 있어서, X가 1임에 대하여, Y가 10 이상이 되는 정전 용량을 갖도록, 양극박과 음극체의 정전 용량이 조정되어 있음으로써, 수소 가스의 발생이 억제되어 있는 것이 확인됐다.
(실시예 4~5)
(실시예 4)
실시예 4의 전해 콘덴서를 제작했다. 실시예 4의 전해 콘덴서는, 정격 전압이 200V인 라미네이트 셀이다. 양극박은, 286V의 전압이 인가됨으로써 화성 처리됐다. 양극박과 음극체에는, 각각 알루미늄제의 탭 형상의 인출 단자를 초음파 접속해 두었다. 그리고, 구불구불하게 한 세퍼레이터를 준비하여, 음극체와 양극박을 각 접힘에 교대로 끼워 넣음으로써, 음극체와 양극박을 세퍼레이터를 개재하여 대향시키면서, 음극체와 양극박과 세퍼레이터의 적층체를 제작했다.
적층체에 전해액을 함침시킨 후, 적층체를 라미네이트재에 밀봉했다. 전해액의 용매는 에틸렌글리콜이고, 당해 용매에 아젤라산염을 용질로서 첨가했다. 단, 전해액에는, 파라니트로벤질알코올 등의 니트로 화합물은 첨가하지 않았다. 라미네이트 셀을 제작한 후에는, 에이징 처리를 실시했다. 에이징 처리는, 상온(25℃)에서 120분간, 230V의 전압을 라미네이트 셀에 인가하고, 이어서, 섭씨 85℃의 온도 환경 하에서 60분간, 230V의 전압을 인가했다.
실시예 4의 전해 콘덴서의 그 외의 구성, 조성, 제법 및 조건에 대해서는, 양극박의 양극측 정전 용량 X와 음극체의 음극측 정전 용량 Y를 제외하고, 실시예 1과 동일 구성, 동일 조성, 동일 제법 및 동일 조건에 의해 제작되어, 정격 전압이 200V인 중압 용도로 되어 있다.
(실시예 5)
정격 전압이 200V인 라미네이트 셀인 실시예 5의 전해 콘덴서를 제작했다. 실시예 5의 전해 콘덴서에서는, 스퍼터법에 의해 카본층이 형성된 음극체를 이용했다. 음극박에는 확면층을 형성하지 않고, 또한 카본층을 형성하는 공정에 있어서, 프레스 가공은 미실시이다. 그 외에, 음극박에 형성하는 카본층의 조성을 포함하여, 실시예 5의 전해 콘덴서는 실시예 4와 동일 수법 및 동일 조건에 의해 제작됐다.
(비교예 3)
정격 전압이 200V인 라미네이트 셀인 비교예 3의 전해 콘덴서를 제작했다. 비교예 3의 전해 콘덴서에서는, 음극박은 확면층을 형성했지만, 카본층은 미형성으로 했다. 그 외에, 비교예 3의 전해 콘덴서는 실시예 4와 동일 수법 및 동일 조건에 의해 제작됐다.
(구성 비교)
실시예 4 및 실시예 5 및 비교예 3의 전해 콘덴서의 일치점 및 상위점은, 아래 표 3과 같다. 또, 표 3 중, 합성 정전 용량은, 전해 콘덴서 내에 양극측과 음극측의 콘덴서가 직렬로 존재하는 것으로 하여 계산했다. 즉, 합성 정전 용량은, 단위 면적당 양극측 정전 용량 X와 음극측 정전 용량 Y의 곱셈 결과를, 단위 면적당 양극측 정전 용량 X와 음극측 정전 용량 Y의 덧셈 결과로 나누어 얻었다. 용량출현율은, 양극측 정전 용량에 대한 합성 정전 용량의 비율이다.
(표 3)
표 3에 나타내는 바와 같이, 실시예 4 및 5 및 비교예 3의 양극박의 양극측 정전 용량 X는 1.77[㎌/㎠]이다. 실시예 1 등의 양극측 정전 용량 X와의 상위는, 화성 처리의 전압을 상대적으로 낮게 했기 때문에, 유전체 산화 피막이 상대적으로 얇아졌기 때문이다.
(가스 발생량 측정 시험)
실시예 4 및 실시예 5 및 비교예 3의 전해 콘덴서의 가스 발생량을 측정했다. 각 전해 콘덴서에는 105℃의 온도 환경 하에서 DC214V의 전압을 계속 인가하여, 각 경과 시간의 가스 발생량을 측정했다. 가스 발생량은, 라미네이트 셀의 팽창량 ΔV에 의해 측정했다. 라미네이트 셀의 팽창량 ΔV는 아르키메데스법에 의해 측정했다. 즉, 라미네이트 셀을 물에 침지한 때의 중량 증가분을 측정함으로써, 라미네이트 셀이 배제된 액체의 체적을 측정했다.
가스 발생량의 측정 결과를 도 3에 나타낸다. 도 3은, 실시예 4 및 실시예 5 및 비교예 3의 전해 콘덴서의 팽창량 ΔV의 시간 변화를 나타내는 그래프이다. 도 3에 나타내는 바와 같이, 전압을 인가하고 500시간을 경과하면, 비교예 3은, 실시예 4 및 실시예 5와 비교하여 1.5배 정도 팽창하고 있는 것을 알 수 있다. 또한, 실시예 5는, 250시간을 경과하면, 급팽창을 시작했다. 한편, 실시예 4의 전해 콘덴서의 팽창량 ΔV는 상승하고 있지만, 실시예 4의 전해 콘덴서는, 실시예 5나 비교예 3과 비교하여, 완만하게 팽창하고 있는 것을 알 수 있다.
이 결과로부터는 다음의 현상이 생기고 있는 것을 확인할 수 있다. 즉, 비교예 3의 전해 콘덴서 내에서는, 시험 개시 직후부터 프로톤의 환원 반응에 따른 수소 가스 발생 반응이 일어나고, 비교예 3의 전해 콘덴서는, 전압을 인가 개시한 때부터 실시예 4 및 실시예 5와 비교하여 단위 시간당 팽창량 ΔV가 컸다.
한편, 실시예 4 및 실시예 5의 전해 콘덴서는, 음극박 상에 카본층을 형성한 음극체를 구비하고, 또한 양극박의 단위 면적당 정전 용량 X와, 음극체의 동일 단위 면적당 정전 용량 Y가, X와 Y의 비에 있어서, X가 1임에 대하여 Y가 10 이상이 되는 정전 용량을 갖도록, 양극박과 음극체의 정전 용량이 조정되어 있음으로써, 수소 가스의 발생이 억제되어 있는 것이 확인됐다.
또한, 음극박 상에 카본층을 형성한 음극체를 구비하고 있어도, 양극박의 단위 면적당 정전 용량 X와, 음극체의 동일 단위 면적당 정전 용량 Y가, X와 Y의 비에 있어서, X가 1임에 대하여 Y가 14인 실시예 5의 전해 콘덴서는, X와 Y의 비에 있어서, X가 1임에 대하여 Y가 14 초과인 실시예 4의 전해 콘덴서보다는, 500시간 경과 후의 팽창량 ΔV가 크다. 이것으로부터, 음극박 상에 카본층을 형성한 음극체를 구비하고 있어도, 양극박의 단위 면적당 정전 용량 X와, 음극체의 동일 단위 면적당 정전 용량 Y가, X와 Y의 비에 있어서, X가 1임에 대하여 Y가 14 초과가 되는 정전 용량을 갖도록, 양극박과 음극체의 정전 용량이 조정되어 있음으로써, 수소 가스의 발생이 보다 억제되어 있는 것이 확인됐다.

Claims (5)

  1. 유전체 산화 피막이 형성된 양극박과 음극체를 구비하는 전해 콘덴서로서,
    상기 음극체는,
    밸브 작용 금속으로 이루어지는 음극박과,
    상기 음극박 상에 형성된 카본층,
    을 갖고,
    상기 양극박과 상기 음극체는, 상기 양극박의 단위 면적당 정전 용량 X와, 상기 음극체의 상기 양극박과 동일한 단위 면적당 정전 용량 Y가, X와 Y의 비에 있어서, X가 1임에 대하여, Y가 10 이상이 되는 정전 용량을 갖는 것을 특징으로 하는 전해 콘덴서.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 양극박과 상기 음극체는, 상기 양극박의 단위 면적당 정전 용량 X와, 상기 음극체의 상기 양극박과 동일한 단위 면적당 정전 용량 Y가, X와 Y의 비에 있어서, X가 1임에 대하여, Y가 14 초과가 되는 정전 용량을 갖는 것을 특징으로 하는 전해 콘덴서.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 양극박은,
    박 표면에 형성된 확면부(擴面部)와,
    상기 확면부의 표면에 형성되고, 200㎚ 이상의 두께인 상기 유전체 산화 피막을 갖는 것을 특징으로 하는 전해 콘덴서.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 양극박은, 3.5㎌/㎠ 이하의 상기 정전 용량 X를 갖는 것을 특징으로 하는 전해 콘덴서.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    160V 이상의 중고압 용도에 이용되는 것을 특징으로 하는 전해 콘덴서.
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