TWI745480B - 鋁電解電容器用隔膜以及鋁電解電容器 - Google Patents

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Abstract

本發明提供一種至少具有一層不織布層，並插入在一對電極之間的固態電解電容器或混合型電解電容器用隔膜，不織布層含有20質量%以上的合成纖維，並且，壓縮保液率為130%以上，進一步，纖維長度為0.05mm以上且小於0.2mm的微細纖維的含有比例為0.1~8.0%。優選地，合成纖維是從尼龍纖維、芳綸纖維、丙烯酸纖維、聚酯纖維中選擇的一種以上的纖維。另外，優選地，不織布層含有纖維長度為0.05mm以上且小於0.2mm的微細纖維的比例為0.1~8.0%。使用所述的隔膜的電解電容器，隔膜的保液能力提高，隔膜對導電性高分子的保持量增大，ESR降低。

Description

鋁電解電容器用隔膜以及鋁電解電容器
[0001] 本發明關於一種適合用於鋁電解電容器的隔膜以及使用該隔膜的鋁電解電容器。
[0002] 近年，隨著電子設備、汽車電裝設備的數位化，這些設備的高功能化，高性能化不斷發展，另外，還要求這些設備等的小型化，需要在設備中使用的電路基板等也小型化。 　　[0003] 將導電性高分子用作陰極材料的鋁電解電容器(以下，稱作“固態電解電容器”)，與將電解液用作陰極材料的鋁電解電容器相比，ESR(等效串聯電阻)特性良好，因此能夠通過減小零件個數來實現小型化。 　　[0004] 另外在近年，各電容器製造企業提供了同時使用導電性高分子和電解液作為陰極材料的導電性高分子混合型鋁電解電容器(以下，稱作“混合型電解電容器”)，廣泛應用於以低ESR特性、無短路故障為必須條件的汽車用途等。 　　[0005] 作為在固態電解電容器中使用的隔膜，雖然有纖維素製成的隔膜，但是通常對纖維素製成的隔膜進行碳化處理後使用。這是因為，通過對纖維素製成的隔膜進行碳化處理，可提高隔膜對氧化劑的耐性，進一步，由於碳化使隔膜的空隙增加，因此還能夠期待提高對導電性高分子的聚合液的浸潤性。 　　[0006] 然而，在隔膜的碳化處理步驟中施加的熱引起纖維素纖維的熱劣化，該熱劣化導致隔膜的機械強度降低。另外，由於纖維素纖維在酸性條件下逐漸被分解，因此當使含有氧化劑的導電性高分子的聚合液和示出酸性的分散液浸潤電容器元件時，隔膜的機械強度的降低非常顯著。由於隔膜的機械強度降低，因此電容器的短路故障有增多的可能性。 　　[0007] 為了避免這類纖維素製成的隔膜的問題，例如如專利文獻1~3所記載的，使用混合了合成纖維的隔膜。 [先前技術文獻] 專利文獻 　　[0008] 　　專利文獻1：日本特開2004-165593號公報 　　專利文獻2：日本特開2004-235293號公報 　　專利文獻3：日本特開2013-197297號公報
[0009] 專利文獻1提出了一種含有半芳族聚醯胺樹脂作為合成纖維的隔膜。記載了該隔膜對導電性高分子聚合液的浸潤性良好。另外記載了，由此，通過使用該隔膜能夠降低ESR。 　　[0010] 另外，專利文獻2中記載有含有非原纖化有機纖維、熔點或熱分解溫度為250℃以上的原纖化高分子作為合成纖維，吸水速度為5mm/min以上的隔膜。記載了通過使用該隔膜，可使固態電容器內的導電性高分子均勻地形成，降低了固態電解電容器的電阻。 　　[0011] 進一步，專利文獻3中記載有合成纖維的取向性之比為2.0以下的隔膜，來自隔膜的橫向的導電性高分子的聚合液以及分散液的吸液度提高。記載了通過使用該隔膜，能夠降低固態電解電容器的ESR。 　　[0012] 在上述專利文獻1~3記載的隔膜中，為了固態電解電容器的低ESR化，導電性高分子的形成以及保持性非常重要，作為其參數，使用隔膜的吸液度以及吸水速度。 　　[0013] 然而，對於使用專利文獻1~3中記載的此類吸水速度、吸液度高的隔膜的電容器，近年，也需要有進一步的低ESR化｡作為其理由，可列舉在浸潤導電性高分子的聚合液、分散液後，導電性高分子的聚合液、分散液有從隔膜中漏出的可能性｡ 　　[0014] 本申請的發明人對此類技術問題進行深刻研究，結果發現，近年所需求的電容器的低ESR化要求增加電容器元件內的導電性高分子的保持量，因此，可知隔膜保持用於形成導電性高分子的聚合液或分散液的能力較高很重要。 　　因此，本申請的發明人發現，最影響固態電解電容器內的導電性高分子的形成以及保持性的參數是隔膜的保液性。 　　[0015] 導電性高分子層是在一對電極箔間插入隔膜後捲繞得到的元件中，浸潤導電性高分子的聚合液之後進行聚合、乾燥，或者浸潤導電性高分子的分散液並進行乾燥而形成的。已知電容器元件內的導電性高分子的保持量依賴於隔膜能夠保持的液體的量，隔膜能夠保持的液體的量會給ESR特性帶來影響。 　　[0016] 為了增加導電性高分子的保持量，例如可考慮在電容器的製造步驟中延長浸潤時間，提高浸潤時的真空度，增加浸潤次數等方法，但是在採用這些方法的情況下，可能會導致電容器的生產率降低或製造成本增加。 　　[0017] 本申請的發明鑒於上述技術問題而提出，目的在於通過提高隔膜的保液能力，增加隔膜對導電性高分子的保持量，進一步降低使用該隔膜的鋁電解電容器的ESR。
[0018] 本發明為了解決上述技術問題而提出，作為實現所述目的的一種方式例如具備以下的結構。
即，本發明是具有至少一層不織布層，並插入在一對電極之間的固態電解電容器或混合型電解電容器用隔膜，其特徵在於，所述不織布層含有20質量%以上的合成纖維，並且，壓縮保液率為130%以上，進一步，纖維長度為0.05mm以上且小於0.2mm的微細纖維的含有比例在0.1~8.0%的範圍內。
例如特徵在於，所述合成纖維是從尼龍纖維、芳綸纖維、丙烯酸纖維、聚酯纖維中選擇的一種以上的纖維。
另外，本發明特徵在於，是使用了上述的固態電解電容器或混合型電解電容器用隔膜的固態電解電容器或混合型電解電容器。例如特徵在於，本發明的固態電解電容器或混合型電解電容器，使用導電性高分子作為陰極。
根據本發明，能夠提高隔膜的保液能力，使用了本發明的隔膜的鋁電解電容器的低ESR化成為可能，進一步，能夠避免使用了本發明的隔膜的鋁電解電容器發生短路故障。
以下，詳細說明本發明的一實施方式。在本發明的實施方式的示例中，關注隔膜的保液能力，採用能 夠確保規定以上的保液率的結構。
當在一對電極之間夾持隔膜並捲繞而形成電容器元件時，隔膜成為被兩個電極箔壓縮的狀態。在浸潤性高的隔膜的情況下，雖然對於縮短浸潤時間等有效果，但是在這種壓縮狀態下，有時無法增加導電性高分子的保持量。因此，在本實施方式的示例中，不選取吸液度、吸水度等浸潤性，而是設想形成該電容器元件的狀態，採取可確保規定的壓縮保液率的結構。
即，本實施方式的隔膜是插入在一對電極之間的鋁電解電容器用隔膜，該隔膜的壓縮保液率為130%以上。壓縮保液率優選為160%以上，更優選為190%以上。隔膜的壓縮保液率沒有特別的上限，但是根據能夠適用於實際的電容器的隔膜的厚度、密度來判斷的話，可認為300%左右是上限。
在本實施方式的示例的隔膜中，通過使壓縮保液率為130%以上可減小ESR。這是因為在壓縮保液率小於130%的保液能力的情況下，存在無法充分地減小ESR的情況。
需要說明的是，這裡所說的壓縮保液率是指將隔膜浸漬在乙醇中後進行壓縮，根據乾燥狀態的質量與壓縮後的質量之差算出的保液率，將其用作測量隔膜的性能的指標。
具體地，測量一定面積的隔膜的乾燥狀態的質量，此後，將該隔膜浸漬在乙醇中後取出，對該隔膜施 加7kN/m2的荷載之後測量質量，根據乾燥狀態的質量與壓縮後的質量之差計算出壓縮保液率。如果是壓縮保液率，則能夠調查保持有液體的隔膜被施加負載後的保液能力，能夠用作適當地測量元件捲繞後的隔膜的保液能力的指標。需要說明的是，為了使隔膜試驗片完全地浸漬有乙醇，浸漬時間選用30秒。
在本實施方式中，不關注隔膜的浸潤性而關注保液能力的理由是，在隔膜的浸潤性良好的情況下，對導電性高分子的聚合液、分散液浸潤良好，電容器的容量表現率提高，ESR也改善，但是如上述，近年需要進一步的低ESR化，為了回應此需求，可知不僅浸潤性的評價重要，保液能力也很重要。如果是以比施加於元件捲繞後的隔膜的負載更強的荷載7kN/m2進行加載之後的壓縮保液率為130%以上的隔膜，則可以說是保液能力高的隔膜。
因此，當保液能力升高時，能夠在電容器電極箔表面以及甚至在電極箔之間的邊邊角角處形成導電性高分子，能夠改善ESR特性。
根據本實施方式，通過選用保液能力高的隔膜，隔膜能夠足量地保持導電性高分子的聚合液、分散液，導電性高分子的保持量也增加。另外，通過使隔膜含有20質量%以上的合成纖維，隔膜的耐酸性、耐氧化性提高，能夠避免導電性高分子的聚合液、分散液導致的隔膜的機械強度降低。
在合成纖維的含有量小於20質量%的情況下， 即，當纖維素纖維之類的天然纖維的含有量超過80質量%時，隔膜的耐酸性、耐氧化性降低，隔膜的機械強度降低，因此電容器的短路故障率有增加的可能性。
作為在本實施方式的示例中使用的合成纖維，從隔膜的耐酸性、耐氧化性的觀點出發，優選尼龍纖維、芳綸纖維、丙烯酸纖維、聚酯纖維。
這些合成纖維可使用一種，也可使用多種。這些合成纖維的中，從對導電性高分子的聚合液、分散液的親和性的觀點出發，更優選尼龍纖維之類的聚醯胺纖維。而且，這些合成纖維可以是原纖化纖維，也可以是非原纖化纖維。
另外，如果是避免有延伸度而製造的聚酯纖維(以下，稱作“未延伸聚酯纖維”)，則由於纖維的交織點黏著，因此有助於提高隔膜的機械強度等的物理性能。只要能夠滿足所需的壓縮保液率，未延伸聚酯纖維的含有量沒有特別限制，但是如果是達到50質量%左右，則壓縮保液率難以降低。
本實施方式的示例的隔膜含有20質量%以上的合成纖維即可，作為構成隔膜的其他材料，合成纖維也好合成纖維之外的纖維也好，均沒有限制。在合成纖維的情況下可以使用上述以外的纖維，在合成纖維以外的纖維的情況下，也能夠使用纖維素之類的天然纖維。
另外，考慮隔膜成形時、捲繞時等的機械強度，在不影響壓縮保液率的範圍內，也能夠使用聚乙烯醇 纖維之類的黏合纖維。雖然只要能夠滿足所需的壓縮保液率，黏合纖維的含有量沒有特別限制，但是如果達到15質量%左右，則壓縮保液率難以降低。
通過使隔膜的微細纖維的含有比例在0.1~8.0%的範圍內，能夠提高隔膜的壓縮保液率，能夠提高保液能力。雖然詳情不明，但是可認為通過使微細纖維的含有比例為0.1~8.0%，微細纖維成為適當地分散的狀態，起到了對抗壓縮的緩衝材料的作用。也就是說，可認為隔膜對壓縮具有抗力，能夠維持厚度且保液能力不會降低。
需要說明的是，本實施方式中的微細纖維是指，纖維長度為0.05mm以上且小於0.2mm的纖維。作為得到微細纖維的方法，例如只要是通常製備抄紙原料所使用的方法即可，一般可使用打漿機、錐形磨漿機、盤狀精磨機、高壓均質機等。
纖維長度小於0.05mm的纖維，在片材成形時會流出。另外，0.2mm以上的纖維的情況下，纖維彼此會纏結，因此在隔膜中不會成為適當的分散狀態，無法起作為緩衝材料的作用。
微細纖維的含有比例小於0.1%的情況下，存在微細纖維作為緩衝材料的作用的效果降低，難以承受荷載，隔膜的保液能力有降低的情況。另外，當微細纖維的含有比例超過8.0%時，隔膜過於緻密，纖維彼此間的間隙變小。由此，存在無法顯現隔膜的保液能力的情況。
本實施方式的隔膜的厚度以及密度，沒有特別限制，能夠採用滿足所需的鋁電解電容器的特性的厚度以及密度。一般使用厚度為20~70μm、密度為0.20~0.60g/cm3左右的隔膜，但是不限於該範圍。
在本發明的實施方式中，隔膜採用使用抄紙法形成的濕式不織布。隔膜的抄紙方式，只要能夠滿足壓縮保液率或微細纖維的含有比例即可，沒有特別限制，能夠使用長網抄紙、短網抄紙、圓網抄紙等抄紙方式，另外，也可以是組合多個通過這些抄紙法形成的層得到的隔膜。
另外，在抄紙時，只要是不會對電容器用隔膜產生影響的程度的雜質含有量，即可添加分散劑、消泡劑、紙力增強劑等添加劑，也可以在紙層形成後進行紙力增強加工、親液加工、壓光加工，壓花加工等加工。
通過採用以上的結構，本實施方式的隔膜形成了均勻的電子傳導路徑，或者，有助於增加導電性高分子的保持量。而且，通過將該隔膜用於使用導電性高分子作為陰極材料的鋁電解電容器，能夠得到低ESR的鋁電解電容器。
本實施方式的鋁電解電容器，使用上述結構的隔膜作為隔膜，在一對電極之間插入該隔膜，使用導電性高分子作為陰極材料。
(隔膜以及鋁電解電容器的特性的測量方法)
本實施方式的隔膜以及鋁電解電容器的各特性的具體的測量，按照以下的條件以及方法進行。
(加拿大標準濾水度(CSF))
按照“JIS P8121-2《紙漿-濾水度試驗法-第2部：加拿大標準濾水度法》(ISO5267-2《Pulps-Determination of drainability-Part2：“Canadian Standard”freeness method》)”，測量CSF。
(厚度)
使用“JIS C 2300-2《電氣用纖維素紙-第2部：試驗方法》5.1厚度”所規定的，“5.1.1測量用具以及測量方法a使用外側千分尺的情況”的千分尺，按照“5.1.3折疊紙測量厚度的情況”的折疊成10張的方法，測量隔膜的厚度。
(密度)
按照“JIS C 2300-2《電氣用纖維素紙-第2部：試驗方法》7.0A密度”的B法規定的方法，測量絕對乾燥狀態的隔膜的密度。
(微細纖維的含有比例)
微細纖維的含有比例是，使用“JIS P 8226-2《紙漿-光學自動分析法的纖維長度測量方法-第2部；非偏振光 法》(ISO16065-2《Pulps-Determination of Fiber length by automated optical analysis-Part2：Unpolarized light method》)”中記載的裝置，此處使用kajaani Fiber Lab(Metso自動化有限公司製造)在0.05~7.6mm的範圍內測量長度加權平均纖維長度分布，計算出纖維長度為0.05mm以上且小於0.2mm的微細纖維的含有比例。
(壓縮保液率)
測量浸漬前的隔膜的質量。另外，將隔膜在20℃的乙醇中浸漬30秒，以荷載7kN/m2進行加載之後測量質量，通過以下的公式1計算出壓縮保液率。
需要說明的是，測量在室溫20℃、相對濕度65%的環境下進行。
壓縮保液率(%)=[(W2-W1)/W1]×100 (公式1)
W1：浸漬前的試驗片質量(g)
W2：荷載施加後的試驗片質量(g)
(吸水速度)
吸水速度的測量，使用“JIS C 2300-2《電氣用纖維素紙-第2部：試驗方法》22吸水度”的B法規定的方法，測量1分鐘內被吸上來的水的高度作為吸水速度(mm/分)。雖然在專利文獻2中隔膜寬度為20mm，但是按照JIS記載的寬度進行測量。
[0053] (橫向的吸液度) 　　使用吸液度作為隔膜的浸潤性的指標。可認為當吸液度升高時，隔膜的浸潤性變高。需要說明的是，吸液度的測量，使用“JIS C 2300-2 《電氣用纖維素紙-第2部：試驗方法》22吸水度”的B法規定的方法，將水更換為乙醇進行測量。另外，考慮電容器的浸潤步驟，吸液方向選用隔膜的橫向。 　　[0054] (固態電解電容器的製作步驟) 　　使用各實施例、比較例、現有例的隔膜，製作額定電壓6.3V、直徑10.0mm×高度10.0mm的固態電解電容器，和額定電壓50V、直徑10.0mm×高度15.0mm的固態電解電容器。 　　[0055] 具體的製作方法如下。 　　以進行了蝕刻處理以及氧化膜形成處理的陽極箔和陰極箔沒有接觸的方式插入隔膜並捲繞，製作電容器元件。製作的電容器元件在再次化學轉化處理後進行乾燥。 　　[0056] 在額定電壓6.3V的固態電解電容器的情況下，使電容器元件浸潤導電性高分子聚合液後，進行加熱/聚合，並乾燥溶劑形成導電性高分子。在額定電壓50V的固態電解電容器的情況下，使電容器元件浸潤導電性高分子水分散液後，進行加熱/乾燥形成導電性高分子。 　　接著，將電容器元件放入規定的外殼內，並封閉開口部後，進行老化，得到額定電壓不同的兩種固態電解電容器。 　　[0057] (混合型電解電容器的製作步驟) 　　使用各實施例、比較例、現有例的隔膜製作額定電壓16V、直徑10.0mm×高度12.5mm的混合型電解電容器，和額定電壓80V、直徑10.0mm×高度10.5mm的混合型電解電容器。 　　[0058] 具體的製作方法如下。 　　以進行了蝕刻處理以及氧化膜形成處理的陽極箔和陰極箔沒有接觸的方式插入隔膜並捲繞，製作電容器元件。製作的電容器元件在再次化學轉化處理後進行乾燥。 　　[0059] 在額定電壓16V的混合型電解電容器的情況下，使電容器元件浸潤導電性高分子聚合液後，進行加熱/聚合，並乾燥溶劑形成導電性高分子。在額定電壓80V的混合型電解電容器的情況下，使電容器元件浸潤導電性高分子分散液後，進行加熱/乾燥形成導電性高分子。 　　[0060] 接著，使上述電容器元件浸潤驅動用電解液，將電容器元件裝入規定的外殼內，並封閉開口部後，進行老化，得到額定電壓不同的兩種混合型電解電容器。 　　[0061] (鋁電解電容器的評價方法) 　　本實施方式的鋁電解電容器的具體的性能評價，按照以下的條件以及方法進行。 　　[0062] (ESR) 　　在溫度20℃、頻率100kHz的條件下使用LCR測量儀，測量製作的電容器元件的ESR。 　　[0063] (電靜電容量) 　　按照“JIS C 5101-1 《電子設備用固定電容器-第1部：項目類別通則》”規定的“4.7 靜電容量”的方法，求出靜電容量。 　　[0064] (短路故障率) 　　短路故障率是使用捲繞的電容器元件，計算老化中發生的短路故障個數，將短路故障的元件個數除以實施了老化的電容器元件數，以百分率表示短路故障率。 　　[0065] (實施例等) 　　以下，說明本發明的實施方式的隔膜的具體的實施例等。 　　[0066] (實施例1) 　　混合20質量%的半芳香族尼龍纖維，和80質量%(CSF500ml)的原纖化纖維素纖維。使用得到的原料進行圓網抄紙，得到實施例1的隔膜。該隔膜，厚度為50μm，密度為0.60g/cm3 ，壓縮保液率為162%，吸水速度為25mm/分鐘，橫向的吸液度為26mm/(10分鐘)，微細纖維的含有比例為0.1%。 　　[0067] (實施例2) 　　混合20質量%的丙烯酸纖維，10質量%的聚酯纖維，和70質量%(CSF30ml)的原纖化芳綸纖維。使用得到的原料進行圓網抄紙，得到實施例2的隔膜。該隔膜的厚度為40μm，密度為0.30g/cm3 ，壓縮保液率為221%，吸水速度為16mm/分鐘，橫向的吸液度為6mm/(10分鐘)，微細纖維的含有比例為7.7%。 　　[0068] (實施例3) 　　混合75質量%的半芳香族尼龍纖維，20質量%(CSF110ml)的原纖化纖維素纖維，和5質量%的聚乙烯醇纖維。使用得到的原料進行圓網抄紙，得到實施例3的隔膜。該隔膜，厚度為70μm，密度為0.20g/cm3 ，壓縮保液率為289%，吸水速度為9mm/分鐘，橫向的吸液度為12mm/(10分鐘)，微細纖維的含有比例為3.6%。 　　[0069] (實施例4) 　　混合40質量%的芳綸纖維，45質量%(CSF210ml)的原纖化纖維素纖維，和15質量%的聚乙烯醇纖維。使用得到的原料進行圓網抄紙，得到實施例4的隔膜。該隔膜，厚度為20μm，密度為0.40g/cm3 ，壓縮保液率為191%，吸水速度為4mm/分鐘，橫向的吸液度為20mm/(10分鐘)，微細纖維的含有比例為0.8%。 　　[0070] (實施例5) 　　混合30質量%的半芳香族尼龍纖維，20質量%的丙烯酸纖維，和50質量%的未延伸聚酯纖維。使用得到的原料進行圓網抄紙，得到實施例5的隔膜。該隔膜，厚度為30μm，密度為0.50g/cm3 ，壓縮保液率為132%，吸水速度為33mm/分鐘，橫向的吸液度為24mm/(10分鐘)，微細纖維的含有比例為0.0%。 　　[0071] (實施例6) 　　混合65質量%的丙烯酸纖維，和35質量%(CSF20ml)的原纖化丙烯酸纖維。使用得到的原料進行圓網抄紙，得到實施例6的隔膜。該隔膜，厚度為50μm，密度為0.30g/cm3 ，壓縮保液率為136%，吸水速度11mm/分鐘，橫向的吸液度為9mm/(10分鐘)，微細纖維的含有比例為8.6%。 　　[0072] (比較例1) 　　按照與專利文獻1的實施例1記載的方法相同的方法製造隔膜，將其用作比較例1的隔膜。比較例1的隔膜，含有70質量%的半芳香族尼龍纖維和30質量%的聚乙烯醇纖維，厚度為40μm，密度為0.27g/cm3 ，壓縮保液率為105%，吸水速度為3mm/分鐘，橫向的吸液度為14mm/(10分鐘)，微細纖維的含有比例為0.0%。 　　[0073] (比較例2) 　　按照與專利文獻3的實施例1記載的方法相同的方法製作隔膜，將其用作比較例2的隔膜。比較例2的隔膜，含有35質量%的聚酯纖維和65質量%的未延伸聚酯纖維，厚度為50μm，密度為0.40g/cm3 ，壓縮保液率為124%，吸水速度為14mm/分鐘，橫向的吸液度為19mm/(10分鐘)，微細纖維的含有比例為0.0%。 　　[0074] (比較例3) 　　混合15質量%的半芳香族尼龍纖維，和85質量%(CSF400ml)的原纖化纖維素纖維。使用得到的原料進行圓網抄紙，得到比較例3的隔膜。該隔膜，厚度為60μm，密度為0.40g/cm3 ，壓縮保液率為139%，吸水速度為28mm/分鐘，橫向的吸液度為24mm/(10分鐘)，微細纖維的含有比例為1.0%。 　　[0075] (比較例4) 　　混合15質量%的丙烯酸纖維，25質量%的聚酯纖維，和60質量%(CSF200ml)的原纖化芳綸纖維。使用得到的原料進行圓網抄紙，得到比較例4的隔膜。該隔膜，厚度為50μm，密度為0.30g/cm3 ，壓縮保液率為104%，吸水速度為12mm/分鐘，橫向的吸液度為16mm/(10分鐘)，微細纖維的含有比例為4.3%。 　　[0076] (現有例) 　　與專利文獻2的實施例1記載的方法相同地製作隔膜，用作現有例的隔膜。現有例的隔膜，含有30質量%(CSF12ml)的原纖化芳綸纖維，45質量%的聚酯纖維，和25質量%的未延伸聚酯纖維，厚度為45μm，密度為0.35g/cm3 ，壓縮保液率為88%，吸水速度為10mm/分鐘，橫向的吸液度為6mm/(10分鐘)，微細纖維的含有比例為16.2%。 　　[0077] 本實施方式的各實施例、各比較例、現有例的隔膜個體的評價結果在表1中示出。另外，表1中還包含有吸水速度和橫向的吸液度。 　　[0078]
Figure 02_image001
[0079] 使用各實施例、各比較例、現有例的隔膜製作的鋁電解電容器的性能評價結果在表2中示出。如表2所示，作為固態電解電容器，製作了低電壓用的額定電壓6.3V的電容器，和高電壓用的額定電壓50V的電容器。另外，作為混合型電解電容器，製作了低電壓用的額定電壓16V的電容器，和高電壓用的額定電壓80V的電容器。 　　[0080]
Figure 02_image003
[0081] (使用實施例1的隔膜的固態電解電容器) 　　使用實施例1的隔膜的額定電壓6.3V的固態電解電容器的ESR為16mΩ，靜電容量為269μF，短路故障率為0%。額定電壓50V的固態電解電容器的ESR為18mΩ，靜電容量為40μF，短路故障率為0%。 　　[0082] (使用實施例1的隔膜的混合型電解電容器) 　　使用實施例1的隔膜的額定電壓16V的混合型電解電容器的ESR為19mΩ，靜電容量為129μF，短路故障率為0%。額定電壓80V的混合型電解電容器的ESR為23mΩ，靜電容量為50μF，短路故障率為0%。 　　[0083] (使用實施例2的隔膜的固態電解電容器) 　　使用實施例2的隔膜的額定電壓6.3V的固態電解電容器的ESR為10mΩ，靜電容量為260μF，短路故障率為0%。額定電壓50V的固態電解電容器的ESR為12mΩ，靜電容量為38μF，短路故障率為0%。 　　[0084] (使用實施例2的隔膜的混合型電解電容器) 　　使用實施例2的隔膜的額定電壓16V的混合型電解電容器的ESR為14mΩ，靜電容量為125μF，短路故障率為0%。額定電壓80V的混合型電解電容器的ESR為17mΩ，靜電容量為48μF，短路故障率為0%。 　　[0085] (使用實施例3的隔膜的固態電解電容器) 　　使用實施例3的隔膜的額定電壓6.3V的固態電解電容器的ESR為8mΩ，靜電容量為263μF，短路故障率為0%。額定電壓50V的固態電解電容器的ESR為9mΩ，靜電容量為39μF，短路故障率為0%。 　　[0086] (使用實施例3的隔膜的混合型電解電容器) 　　使用實施例3的隔膜的額定電壓16V的混合型電解電容器的ESR為10mΩ，靜電容量為126μF，短路故障率為0%。額定電壓80V的混合型電解電容器的ESR為13mΩ，靜電容量為49μF，短路故障率為0%。 　　[0087] (使用實施例4的隔膜的固態電解電容器) 　　使用實施例4的隔膜的額定電壓6.3V的固態電解電容器的ESR為13mΩ，電靜電容量為267μF，短路故障率為0%。額定電壓50V的固態電解電容器的ESR為14mΩ，靜電容量為39μF，短路故障率為0%。 　　[0088] (使用實施例4的隔膜的混合型電解電容器) 　　使用實施例4的隔膜的額定電壓16V的混合型電解電容器的ESR為16mΩ，電靜電容量為128μF，短路故障率為0%。額定電壓80V的混合型電解電容器的ESR為19mΩ，靜電容量為49μF，短路故障率為0%。 　　[0089] (使用實施例5的隔膜的固態電解電容器) 　　使用實施例5的隔膜的額定電壓6.3V的固態電解電容器的ESR為19mΩ，電靜電容量為269μF，短路故障率為0%。額定電壓50V的固態電解電容器的ESR為22mΩ，靜電容量為40μF，短路故障率為0%。 　　[0090] (使用實施例5的隔膜的混合型電解電容器) 　　使用實施例5的隔膜的額定電壓16V的混合型電解電容器的ESR為24mΩ，電靜電容量為130μF，短路故障率為0%。額定電壓80V的混合型電解電容器的ESR為28mΩ，靜電容量為50μF，短路故障率為0%。 　　[0091] (使用實施例6的隔膜的固態電解電容器) 　　使用實施例6的隔膜的額定電壓6.3V的固態電解電容器的ESR為18mΩ，靜電容量為263μF，短路故障率為0%。額定電壓50V的固態電解電容器的ESR為21mΩ，靜電容量為39μF，短路故障率為0%。 　　[0092] (使用實施例6的隔膜的混合型電解電容器) 　　使用實施例6的隔膜的額定電壓16V的混合型電解電容器的ESR為23mΩ，靜電容量為126μF，短路故障率為0%。額定電壓80V的混合型電解電容器的ESR為27mΩ，靜電容量為48μF，短路故障率為0%。 　　[0093] (使用比較例1的隔膜的固態電解電容器) 　　使用比較例1的隔膜的額定電壓6.3V的固態電解電容器的ESR為26mΩ，靜電容量為264μF，短路故障率為0%。額定電壓50V的固態電解電容器的ESR為31mΩ，靜電容量為39μF，短路故障率為0%。 　　[0094] (使用比較例1的隔膜的混合型電解電容器) 　　使用比較例1的隔膜的額定電壓16V的混合型電解電容器的ESR為31mΩ，靜電容量為127μF，短路故障率為0%。額定電壓80V的混合型電解電容器的ESR為38mΩ，靜電容量為49μF，短路故障率為0%。 　　[0095] (使用比較例2的隔膜的固態電解電容器) 　　使用比較例2的隔膜的額定電壓6.3V的固態電解電容器的ESR為24mΩ，靜電容量為269μF，短路故障率為0%。額定電壓50V的固態電解電容器的ESR為28mΩ，靜電容量為40μF，短路故障率為0%。 　　[0096] (使用比較例2的隔膜的混合型電解電容器) 　　使用比較例2的隔膜的額定電壓16V的混合型電解電容器的ESR為30mΩ，電靜電容量為129μF，短路故障率為0%。額定電壓80V的混合型電解電容器的ESR為35mΩ，靜電容量為50μF，短路故障率為0%。 　　[0097] (使用比較例3的隔膜的固態電解電容器) 　　使用比較例3的隔膜的額定電壓6.3V的固態電解電容器的ESR為17mΩ，電靜電容量為269μF，短路故障率為0.8%。額定電壓50V的固態電解電容器的ESR為20mΩ，靜電容量為39μF，短路故障率為0.7%。 　　[0098] (使用比較例3的隔膜的混合型電解電容器) 　　使用比較例3的隔膜的額定電壓16V的混合型電解電容器的ESR為21mΩ，電靜電容量為129μF，短路故障率為0.8%。額定電壓80V的混合型電解電容器的ESR為25mΩ，靜電容量為50μF，短路故障率為0.7%。 　　[0099] (使用比較例4的隔膜的固態電解電容器) 　　使用比較例4的隔膜的額定電壓6.3V的固態電解電容器的ESR為27mΩ，靜電容量為266μF，短路故障率為0%。額定電壓50V的固態電解電容器的ESR為32mΩ，靜電容量為39μF，短路故障率為0%。 　　[0100] (使用比較例4的隔膜的混合型電解電容器) 　　使用比較例4的隔膜的額定電壓16V的混合型電解電容器的ESR為32mΩ，靜電容量為128μF，短路故障率為0%。額定電壓80V的混合型電解電容器的ESR為39mΩ，靜電容量為49μF，短路故障率為0%。 　　[0101] (使用現有例的隔膜的固態電解電容器) 　　使用現有例的隔膜的額定電壓6.3V的固態電解電容器的ESR為34mΩ，電靜電容量為250μF，短路故障率為0%。額定電壓50V的固態電解電容器的ESR為38mΩ，靜電容量為37μF，短路故障率為0%。 　　[0102] (使用現有例的隔膜的混合型電解電容器) 　　使用現有例的隔膜的額定電壓16V的混合型電解電容器的ESR為35mΩ，靜電容量為120μF，短路故障率為0%。額定電壓80V的混合型電解電容器的ESR為42mΩ，靜電容量為46μF，短路故障率為0%。 　　[0103] 由以上可知，使用實施例1~4的隔膜的額定電壓6.3V的固態電解電容器，ESR較低為8~16mΩ，靜電容量為260~269μF，沒有發生短路故障。使用相同隔膜的額定電壓50V的固態電解電容器的ESR也較低為9~18mΩ，靜電容量為38~40μF，也沒有發生短路故障。 　　[0104] 另外，在使用實施例1~4的隔膜的額定電壓16V的混合型電解電容器的評價中，ESR較低為10~19mΩ，靜電容量為125~129μF，沒有發生短路故障。使用相同隔膜的額定電壓80V的混合型電解電容器ESR也較低為13~23mΩ，靜電容量為48~50μF，也沒有發生短路故障。 　　[0105] 實施例1~4的隔膜的壓縮保液率為162~289%。因此，本實施方式的隔膜的保液能力優良，能夠使電容器元件內的導電性高分子的保持量保持充足，可知在固態電解電容器以及混合型電解電容器中，有助於低ESR化。 　　[0106] 實施例5的隔膜是壓縮保液率為132%的隔膜。使用該隔膜的固態電解電容器以及混合型電解電容器，與實施例1~4相比，雖然靜電容量沒有差別，但是ESR略差。可認為這是因為，微細纖維的含有比例為0.0%，沒有作為對抗壓力的緩衝材料的效果。 　　[0107] 由此，可認為由於實施例5的隔膜的保液能力降低，電容器元件內的導電性高分子的保持量不充足，這會給電容器的ESR帶來一些影響。根據實施例1~4與實施例5的比較可知，如果隔膜中的微細纖維的含有比例為0.1%以上，則能夠進一步降低電容器的ESR。 　　[0108] 實施例6的隔膜是壓縮保液率為136%的隔膜。使用該隔膜的固態電解電容器以及混合型電解電容器，與實施例1~4相比，雖然靜電容量沒有差別，但是ESR略差。可認為這是因為，微細纖維的含有比例為8.6%，比實施例1~4高，因此隔膜的緻密性過高，纖維彼此間的間隙變小。 　　[0109] 因此，可認為由於隔膜的保液能力降低，所以電容器元件內的導電性高分子保持量不足，這會給電容器的ESR帶來一些影響。根據實施例1~4與實施例6的比較可知，如果隔膜中的微細纖維的含有比例為8.0%以下，則能夠進一步降低電容器的ESR。 　　[0110] 比較例1的隔膜與專利文獻1的實施例1中記載的隔膜相同，壓縮保液率為105%。因此，與使用各實施例的隔膜的電容器的評價結果相比，雖然靜電容量沒有差別，但是ESR升高。可認為其原因是，由於含有30質量%的聚乙烯醇纖維，所以聚乙烯醇纖維預先佔據了纖維彼此間的間隙，即，保持導電性高分子的部分，因而隔膜的保液能力降低。 　　[0111] 由此可知，聚乙烯醇纖維之類的黏合纖維的含有量與壓縮保液率的降低相關，會影響電容器元件內的導電性高分子的保持量。因此，聚乙烯醇纖維之類的黏合纖維的含有量，如實施例4所示，如果為15質量%以下，則不會給壓縮保液率帶來不良影響。 　　[0112] 比較例2的隔膜，與專利文獻3的實施例1中記載的隔膜相同，微細纖維的含有比例為0.0%，壓縮保液率為124%。與使用各實施例的隔膜的電容器的評價結果相比，雖然靜電容量沒有差別，但是ESR升高。可認為其原因是，未延伸聚酯纖維較多為65質量%，纖維彼此黏著，因而預先佔據了纖維彼此間的間隙，即，保持導電性高分子的部分。由此可知，如果未延伸聚酯纖維的含有率為50質量%以下，則不會給壓縮保液率帶來不良影響。 　　[0113] 雖然比較例3的隔膜的厚度、密度、壓縮保液率與實施例水準相同，但是合成纖維的含有率為15質量%，比各實施例少。使用該比較例3的隔膜的額定電壓6.3V的固態電解電容器老化時的短路故障率為0.8%，比各實施例都高。另外，在額定電壓50V的固態電解電容器中也是老化時的短路故障率為0.7%，比各實施例都高。而且，在額定電壓16V的混合型電解電容器中也是老化時的短路故障率為0.8%，比各實施例都高，額定電壓80V的混合型電解電容器也是老化時的短路故障率為0.7%，比各實施例都高。 　　[0114] 可認為其原因是，比較例3的隔膜在隔膜整體中僅含有15質量%的合成纖維，導電性高分子的聚合液、分散液使得隔膜的機械強度降低。由此可知，為了降低電容器的短路故障率，合成纖維的含有率為15質量%是不夠的，需要為20質量%以上。 　　[0115] 雖然比較例4的隔膜的厚度、密度、微細纖維的含有比例與實施例水準相同，但是壓縮保液率為104%。對於該壓縮保液率，使用比較例4的隔膜的各電容器的ESR均升高。在各實施例、各參考例中，在壓縮保液率小於130%的情況下，無法降低電容器的ESR。 　　[0116] 因此，根據比較例1、2、4與各實施例的比較可知，為了降低ESR，需要使隔膜的壓縮保液率為130%以上。 　　[0117] 現有例的隔膜雖然與專利文獻2的實施例1中記載的隔膜相同，但是微細纖維的含有比例非常高為16.2%，壓縮保液率較低為88%。因此，在各電容器的評價中，靜電容量略低，ESR升高。可認為這是因為，現有例的隔膜的微細纖維的含有比例非常高，隔膜的緻密性過高，纖維彼此間的間隙變小。因此，可認為對導電性高分子的聚合液、分散液的保液能力降低。 　　[0118] 各實施例、各參考例、現有例中，雖然吸水速度最快的是實施例5，但是固態電解電容器以及混合型電解電容器的各額定電壓的ESR最低的是實施例3。 　　[0119] 同樣地，各實施例、各參考例、現有例中，雖然橫向的吸液度最高的是實施例1，但是固態電解電容器以及混合型電解電容器的各額定電壓的ESR最低的是實施例3。 　　[0120] 根據壓縮保液率最高的為實施例3可知，與隔膜的吸水速度以及吸液度相比，對電容器的ESR降低產生最大影響的是保液性。 　　[0121] 進一步，通過採用確保壓縮保液率的結構，能夠測量在被施加負載的環境下的隔膜的保液能力，能夠將其用作觀察電容器的特性的指標。 　　[0122] 以上所述的本實施方式的隔膜，是保液能力提高的隔膜，通過在電容器中使用該隔膜，能夠降低ESR，進一步，還有助於減少短路故障。進一步，還存在該隔膜能夠有助於電容器的生產率的提高和製造成本的降低的可能性。

Claims (6)

  1. 一種固態電解電容器或混合型電解電容器用隔膜，其具有至少一層不織布層，並插入在一對電極之間，其特徵在於， 　　所述不織布層含有20質量%以上的合成纖維，並且，壓縮保液率為130%以上，纖維長度為0.05mm以上且小於0.2mm的微細纖維的含有比例在0.1~8.0%的範圍內。
  2. 如申請專利範圍第1項所述的固態電解電容器或混合型電解電容器用隔膜，其中，所述合成纖維是從尼龍纖維、芳綸纖維、丙烯酸纖維、聚酯纖維中選擇的一種以上的纖維。
  3. 一種固態電解電容器，其特徵在於，使用如申請專利範圍第1或2項所述的固態電解電容器用隔膜。
  4. 如申請專利範圍第3項所述的固態電解電容器，其中，使用導電性高分子作為陰極。
  5. 一種混合型電解電容器，其特徵在於，使用如申請專利範圍第1或2項所述的混合型電解電容器用隔膜。
  6. 如申請專利範圍第5項所述的混合型電解電容器，其中，使用導電性高分子作為陰極。
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