WO2011070915A1 - アルミニウム電解コンデンサ用電極材及びその製造方法 - Google Patents

アルミニウム電解コンデンサ用電極材及びその製造方法 Download PDF

Info

Publication number
WO2011070915A1
WO2011070915A1 PCT/JP2010/071048 JP2010071048W WO2011070915A1 WO 2011070915 A1 WO2011070915 A1 WO 2011070915A1 JP 2010071048 W JP2010071048 W JP 2010071048W WO 2011070915 A1 WO2011070915 A1 WO 2011070915A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
aluminum
electrode material
powder
sintered
electrolytic capacitor
Prior art date
Application number
PCT/JP2010/071048
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
慎也 曾根
敏文 平
将志 目秦
Original Assignee
東洋アルミニウム株式会社
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 東洋アルミニウム株式会社 filed Critical 東洋アルミニウム株式会社
Priority to CN201080054864.1A priority Critical patent/CN102714098B/zh
Priority to KR1020127017675A priority patent/KR101731247B1/ko
Priority to US13/510,711 priority patent/US20120231262A1/en
Publication of WO2011070915A1 publication Critical patent/WO2011070915A1/ja

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01G—CAPACITORS; CAPACITORS, RECTIFIERS, DETECTORS, SWITCHING DEVICES, LIGHT-SENSITIVE OR TEMPERATURE-SENSITIVE DEVICES OF THE ELECTROLYTIC TYPE
    • H01G9/00—Electrolytic capacitors, rectifiers, detectors, switching devices, light-sensitive or temperature-sensitive devices; Processes of their manufacture
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01G—CAPACITORS; CAPACITORS, RECTIFIERS, DETECTORS, SWITCHING DEVICES, LIGHT-SENSITIVE OR TEMPERATURE-SENSITIVE DEVICES OF THE ELECTROLYTIC TYPE
    • H01G9/00—Electrolytic capacitors, rectifiers, detectors, switching devices, light-sensitive or temperature-sensitive devices; Processes of their manufacture
    • H01G9/004—Details
    • H01G9/04—Electrodes or formation of dielectric layers thereon
    • H01G9/042—Electrodes or formation of dielectric layers thereon characterised by the material
    • H01G9/045—Electrodes or formation of dielectric layers thereon characterised by the material based on aluminium
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01G—CAPACITORS; CAPACITORS, RECTIFIERS, DETECTORS, SWITCHING DEVICES, LIGHT-SENSITIVE OR TEMPERATURE-SENSITIVE DEVICES OF THE ELECTROLYTIC TYPE
    • H01G9/00—Electrolytic capacitors, rectifiers, detectors, switching devices, light-sensitive or temperature-sensitive devices; Processes of their manufacture
    • H01G9/004—Details
    • H01G9/04—Electrodes or formation of dielectric layers thereon
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01G—CAPACITORS; CAPACITORS, RECTIFIERS, DETECTORS, SWITCHING DEVICES, LIGHT-SENSITIVE OR TEMPERATURE-SENSITIVE DEVICES OF THE ELECTROLYTIC TYPE
    • H01G9/00—Electrolytic capacitors, rectifiers, detectors, switching devices, light-sensitive or temperature-sensitive devices; Processes of their manufacture
    • H01G9/004—Details
    • H01G9/04—Electrodes or formation of dielectric layers thereon
    • H01G9/048—Electrodes or formation of dielectric layers thereon characterised by their structure
    • H01G9/052—Sintered electrodes
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01G—CAPACITORS; CAPACITORS, RECTIFIERS, DETECTORS, SWITCHING DEVICES, LIGHT-SENSITIVE OR TEMPERATURE-SENSITIVE DEVICES OF THE ELECTROLYTIC TYPE
    • H01G9/00—Electrolytic capacitors, rectifiers, detectors, switching devices, light-sensitive or temperature-sensitive devices; Processes of their manufacture
    • H01G9/004—Details
    • H01G9/04—Electrodes or formation of dielectric layers thereon
    • H01G9/048—Electrodes or formation of dielectric layers thereon characterised by their structure
    • H01G9/052—Sintered electrodes
    • H01G9/0525—Powder therefor
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/70—Energy storage systems for electromobility, e.g. batteries
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T428/00—Stock material or miscellaneous articles
    • Y10T428/25—Web or sheet containing structurally defined element or component and including a second component containing structurally defined particles
    • Y10T428/256—Heavy metal or aluminum or compound thereof

Definitions

  • the present invention relates to an electrode material used for an aluminum electrolytic capacitor, in particular, an anode electrode material used for a medium-high voltage aluminum electrolytic capacitor and a method for producing the same.
  • Ceramic capacitors are manufactured by using barium titanate as a derivative and sandwiching it between noble metals. Ceramic capacitors are inferior in capacitance to aluminum electrolytic capacitors and tantalum electrolytic capacitors because of the thick dielectric, but they are small and difficult to generate heat.
  • a tantalum electrolytic capacitor has an oxide film formed on tantalum powder.
  • a tantalum electrolytic capacitor has characteristics that its electrostatic capacity is inferior to an aluminum electrolytic capacitor and higher than that of a ceramic capacitor, and its reliability is inferior to that of a ceramic capacitor and higher than that of an aluminum electrolytic capacitor.
  • ceramic capacitors are used for small electronic devices such as mobile phones
  • tantalum electrolytic capacitors are used for household appliances such as TVs
  • aluminum electrolytic capacitors are used for inverter power supplies for hybrid vehicles and for power storage for wind power generation. ing.
  • aluminum electrolytic capacitors are widely used in the energy field due to their characteristics.
  • an aluminum foil is used as an electrode material for an aluminum electrolytic capacitor.
  • an electrode material for an aluminum electrolytic capacitor can increase the surface area by performing an etching process to form etching pits. And the surface is anodized to form an oxide film, which functions as a dielectric.
  • various aluminum anode electrode materials (foil) for electrolytic capacitors suitable for applications are manufactured by etching an aluminum foil and forming an anodic oxide film on the surface at various voltages according to the operating voltage. can do.
  • etching pits are formed in the aluminum foil, but the etching pits are processed into various shapes corresponding to the anodic oxidation voltage.
  • the aluminum foil for medium- and high-pressure anodes is mainly subjected to direct current etching to make the etching pit shape a tunnel type and processed to a thickness corresponding to the voltage. Is done.
  • fine etching pits are required, and spongy etching pits are formed mainly by AC etching.
  • the surface area of the cathode foil is increased by etching.
  • hydrochloric acid has a large environmental load, and its treatment is a burden on the process and the economy. For this reason, development of the surface area increase method of the novel aluminum foil which does not depend on an etching process is desired.
  • Patent Document 1 an aluminum electrolytic capacitor characterized by using an aluminum foil having fine aluminum powder adhered to the surface has been proposed (for example, Patent Document 1). Further, it is made of aluminum which is self-similar in a length range of 2 ⁇ m to 0.01 ⁇ m and / or an aluminum oxide layer formed on the surface on one or both sides of a smooth aluminum foil having a foil thickness of 15 ⁇ m or more and less than 35 ⁇ m.
  • Patent Document 2 An electrolytic capacitor using an electrode foil to which fine particle aggregates are attached is also known (Patent Document 2).
  • the method of attaching aluminum powder to aluminum foil by plating and / or vapor deposition disclosed in these documents is at least sufficient to substitute for thick etching pits for use in medium- and high-pressure capacitors. I can not say.
  • an electrode material for an aluminum electrolytic capacitor that does not require an etching treatment
  • an electrode material for an aluminum electrolytic capacitor made of at least one sintered body of aluminum and an aluminum alloy is disclosed (for example, Patent Document 3).
  • This sintered body has a unique structure in which powder particles of aluminum or aluminum alloy are sintered while maintaining a gap between each other, so that a capacitance equal to or higher than that of a conventional etched foil can be obtained. It can be done (paragraph [0012] of cited document 3).
  • the electrode material of Patent Document 3 if the particle size of the powder of aluminum and aluminum alloy used is small (for example, an average particle diameter D 50 of 1 ⁇ 10 [mu] m), the control of the gap is difficult to be formed, various When the anodic oxide film is formed at a voltage of 5 mm, the gap may be narrowed or filled, making it difficult to obtain a desired capacitance. This problem is likely to occur when an anodized film is formed at a high voltage or when the thickness of the sintered body is set large.
  • the present invention relates to an electrode material for an aluminum electrolytic capacitor that is made of at least one sintered body of aluminum and an aluminum alloy and does not require an etching process, and a method for producing the same.
  • An object of the present invention is to provide an electrode material for an aluminum electrolytic capacitor in which a high capacitance is ensured even when the thickness of the bonded body is large, and a method for producing the same.
  • the present inventor has formed a sintered body of at least one kind of aluminum and aluminum alloy from two or more specific sintered layers. The inventors have found that the object can be achieved and have completed the present invention.
  • the present invention relates to the following electrode material for an aluminum electrolytic capacitor and a method for producing the same.
  • An electrode material for an aluminum electrolytic capacitor comprising a sintered body of at least one powder of aluminum and an aluminum alloy, (1) The powder has an average particle diameter D 50 of 1 to 10 ⁇ m, (2) The sintered body is composed of two or more sintered layers, and the powder contained in the adjacent sintered layers has an average particle size D 50 different by 0.5 ⁇ m or more.
  • the electrode material for aluminum electrolytic capacitors characterized by the above-mentioned. 2.
  • Item 2 The electrode material for an aluminum electrolytic capacitor according to Item 1, further comprising a base material that supports the electrode material. 3.
  • the sintered body is formed on both surfaces of the base material, (1) The thickness of the sintered body on each side is 35 to 500 ⁇ m, (2) Each sintered layer included in the sintered body on each surface has a thickness of 15 ⁇ m or more.
  • Item 4. The electrode material for an aluminum electrolytic capacitor as described in 2 or 3 above. 5.
  • a method for producing an electrode material for an aluminum electrolytic capacitor comprising: (1) A first step of laminating two or more layers of a film comprising a composition containing at least one powder of aluminum and an aluminum alloy on a substrate, (i) the powder contained in each film is an average The particle size D 50 is 1 to 10 ⁇ m, and (ii) the powder contained in the adjacent coating is different in average particle size D 50 by 0.5 ⁇ m or more, the first step, (2) a second step of sintering the two or more layers at a temperature of 560 ° C. or higher and 660 ° C. or lower; And a manufacturing method characterized by not including an etching step. 6).
  • Item 6 The manufacturing method according to Item 5, wherein the two or more layers are formed on both surfaces of the substrate. 7).
  • Item 7. The manufacturing method according to Item 5 or 6, further comprising a third step of anodizing the sintered two or more layers.
  • the electrode material for an aluminum electrolytic capacitor of the present invention comprises a sintered body of at least one kind of powder of aluminum and an aluminum alloy, and the sintered body is formed of two or more specific sintered layers, whereby aluminum and aluminum Even when the particle size of the alloy powder is small and the thickness of the sintered body is large, a high capacitance can be secured.
  • Electrode Material for Aluminum Electrolytic Capacitor comprises a sintered body of at least one powder of aluminum and aluminum alloy, (1) The powder has an average particle size D 50 (before sintering) of 1 to 10 ⁇ m, (2) The sintered body is composed of two or more sintered layers, and the powder contained in the adjacent sintered layers is different in average particle diameter D 50 (before sintering) by 0.5 ⁇ m or more.
  • the particle size of the aluminum and aluminum alloy powder is small and the thickness of the sintered body is large.
  • a high capacitance can be ensured.
  • the raw material aluminum powder for example, aluminum powder having an aluminum purity of 99.8% by weight or more is preferable.
  • the raw material aluminum alloy powder include silicon (Si), iron (Fe), copper (Cu), manganese (Mn), magnesium (Mg), chromium (Cr), zinc (Zn), and titanium (Ti). ), Vanadium (V), gallium (Ga), nickel (Ni), boron (B), and an alloy containing one or more elements such as zirconium (Zr).
  • the content of these elements in the aluminum alloy is preferably 100 ppm by weight or less, particularly 50 ppm by weight or less.
  • the powder has an average particle diameter D 50 used as the 1 ⁇ 10 [mu] m. Among these, in particular having an average particle diameter D 50 of preferably from 3 ⁇ 6 [mu] m.
  • the average particle size D 50 in the present specification is the particle size distribution curve obtained by calculating the particle size and the number of particles corresponding to the particle size by laser diffraction method. The particle size.
  • the shape of the powder is not particularly limited, and any of a spherical shape, an indefinite shape, a scale shape, a fiber shape, and the like can be suitably used.
  • powder made of spherical particles is preferable.
  • the powder produced by a known method can be used.
  • an atomizing method, a melt spinning method, a rotating disk method, a rotating electrode method, a rapid solidification method, and the like can be mentioned.
  • the atomizing method, particularly the gas atomizing method is preferable. That is, it is desirable to use a powder obtained by atomizing a molten metal.
  • a sintered body of said powder consists of two or more layers of sintered layer, the powder contained in the adjacent sintered layer is more than 0.5 ⁇ m average particle diameter D 50 (preferably 1 ⁇ 6 [mu] m) Different.
  • Examples of the structure of the sintered body include a sintered layer of a powder having an average particle diameter D 50 of 3 ⁇ m and a sintered layer of a powder having an average particle diameter D 50 of 4 ⁇ m, as shown in Examples 1 and 2. The structure which consists of these two layers is mentioned.
  • Example 3 there is a configuration in which three layers of a powder sintered layer having an average particle diameter D 50 of 3 ⁇ m and a powder sintered layer having an average particle diameter D 50 of 4 ⁇ m are alternately stacked. .
  • Each sintered layer is preferably one in which the powders are sintered while maintaining gaps therebetween. Specifically, it is preferable that the powders are connected to each other while maintaining a gap, and have a three-dimensional network structure as shown in each image of FIG. By using such a porous sintered body, a desired electrostatic capacity can be obtained without performing an etching treatment.
  • the porosity of each sintered layer can be appropriately set according to the desired capacitance and the like, usually within a range of 30% or more.
  • the porosity can also be controlled by, for example, the particle diameter of the starting aluminum or aluminum alloy powder, the composition of the paste composition containing the powder (resin binder), and the like.
  • a base material that supports the electrode material may be further included.
  • the material of the base material is not particularly limited and may be any of metal, resin and the like.
  • a resin resin film
  • metal foil can be used suitably.
  • aluminum foil is particularly preferably used.
  • an aluminum foil having substantially the same composition as the sintered body may be used, or a foil having a different composition may be used.
  • the surface of the aluminum foil may be roughened in advance.
  • the surface roughening method is not particularly limited, and known techniques such as cleaning, etching, blasting and the like can be used.
  • the aluminum foil as the substrate is not particularly limited, and pure aluminum or aluminum alloy can be used.
  • the aluminum foil used in the present invention is composed of silicon (Si), iron (Fe), copper (Cu), manganese (Mn), magnesium (Mg), chromium (Cr), zinc (Zn), titanium ( Limiting the content of aluminum alloy or the above unavoidable impurity elements to which at least one alloy element of Ti), vanadium (V), gallium (Ga), nickel (Ni) and boron (B) is added within the required range Also included aluminum.
  • the thickness of the aluminum foil is not particularly limited, but is preferably in the range of 5 ⁇ m to 100 ⁇ m, particularly 10 ⁇ m to 50 ⁇ m.
  • the above aluminum foil can be manufactured by a known method. For example, a molten aluminum or aluminum alloy having the above predetermined composition is prepared, and an ingot obtained by casting the molten metal is appropriately homogenized. Thereafter, an aluminum foil can be obtained by subjecting the ingot to hot rolling and cold rolling.
  • a soft foil may be obtained by performing an annealing treatment within a range of 150 ° C. to 650 ° C., particularly 350 ° C. to 550 ° C.
  • the sintered body When the base material is left, the sintered body can be formed on one side or both sides of the base material. In the case of forming on both sides, it is preferable to arrange the sintered bodies (and the sintered layers contained therein) symmetrically with the base material interposed therebetween as shown in No. 3 to No. 5 in FIG.
  • the average thickness of the sintered body is preferably 35 to 500 ⁇ m, and the average thickness of each sintered layer contained in the sintered body is preferably 15 ⁇ m or more. These values apply to both cases where the substrate is formed on one side or both sides of the substrate, but when formed on both sides, the thickness of the sintered body on one side is 1 of the total thickness (including the substrate thickness). / 3 or more is preferable.
  • the average thickness of the sintered body is an average of 5 points excluding the maximum value and the minimum value after measuring the thickness of any 7 points with a micrometer.
  • the average thickness of each sintered layer is visually observed at the interface of each sintered layer in a scanning electron microscope cross-sectional photograph (three images arbitrarily taken) of about 200 times that the entire cross section of the sintered body is within the photographing range.
  • a straight line is drawn by judgment to determine the ratio of the thickness of each sintered layer, the average thickness of the sintered body is multiplied by each ratio to calculate the thickness of each sintered layer, and the calculated values for three sheets are averaged It is.
  • the electrode material of the present invention can be used for any aluminum electrolytic capacitor for low pressure, medium pressure or high pressure. It is particularly suitable as an intermediate or high pressure (medium / high pressure) aluminum electrolytic capacitor.
  • the electrode material of the present invention can be used without etching the electrode material when used as an electrode for an aluminum electrolytic capacitor. That is, the electrode material of the present invention can be used as an electrode (electrode foil) as it is or without an etching treatment.
  • An anode foil using the electrode material of the present invention and a cathode foil are laminated with a separator interposed therebetween and wound to form a capacitor element.
  • the capacitor element is impregnated with an electrolyte solution, and the capacitor element containing the electrolyte solution Is stored in an exterior case, and the case is sealed with a sealing body to obtain an electrolytic capacitor.
  • the method for producing the electrode material for aluminum electrolytic capacitor of the present invention comprises: (1) A first step of laminating two or more layers of a film comprising a composition containing at least one powder of aluminum and an aluminum alloy on a substrate, (i) the powder contained in each film is an average The particle size D 50 is 1 to 10 ⁇ m, and (ii) the powder contained in the adjacent coating is different in average particle size D 50 by 0.5 ⁇ m or more, the first step, (2) a second step of sintering the two or more layers at a temperature of 560 ° C. or higher and 660 ° C. or lower; And an etching process is not included.
  • First step In the first step, two or more layers of a film comprising a composition containing at least one powder of aluminum and an aluminum alloy are formed on the substrate.
  • the powder contained in each film has an average particle diameter D 50 of 1 to 10 ⁇ m
  • the powder contained in the adjacent film has an average particle diameter D 50 of 0.5 ⁇ m or more. (Preferably 1 to 6 ⁇ m).
  • composition (component) of aluminum and aluminum alloy those listed above can be used.
  • powder for example, pure aluminum powder having an aluminum purity of 99.8% by weight or more is preferably used.
  • the composition may contain a resin binder, a solvent, a sintering aid, a surfactant and the like as necessary. Any of these may be known or commercially available.
  • the resin binder is not limited.
  • a synthetic resin such as epoxy resin, urea resin, phenol resin, acrylonitrile resin, cellulose resin, paraffin wax, polyethylene wax or the like, or natural resin such as wax, tar, glue, urushi, pine resin, beeswax or wax can be preferably used.
  • binders are classified into those that volatilize when heated depending on the molecular weight, the type of resin, etc., and those that remain together with the aluminum powder due to thermal decomposition, and can be properly used depending on the desired electrostatic properties and the like. .
  • solvents can be used.
  • organic solvents such as ethanol, toluene, ketones, and esters can be used.
  • the paste composition can be formed by using a coating method such as roller, brush, spray, dipping or the like, or can be formed by a known printing method such as silk screen printing.
  • two or more layers of the coating can be formed on one or both sides of the substrate.
  • the average thickness of the two or more layers is preferably 35 to 500 ⁇ m, and the average thickness of each layer included in the two or more layers is preferably 15 ⁇ m or more. These numerical values apply to both cases of forming on one side or both sides of the substrate, but when forming on both sides, the thickness of the coating of two or more layers on one side is the total thickness (including substrate thickness). It is preferable that it is 1/3 or more.
  • the film may be dried at a temperature in the range of 20 ° C. or more and 300 ° C. or less as necessary.
  • the two or more layers are sintered at a temperature of 560 ° C. or higher and 660 ° C. or lower.
  • the sintering temperature is 560 ° C. or higher and 660 ° C. or lower, preferably 560 ° C. or higher and lower than 660 ° C., more preferably 570 ° C. or higher and 659 ° C. or lower.
  • the sintering time varies depending on the sintering temperature and the like, but can usually be appropriately determined within a range of about 5 to 24 hours.
  • the sintering atmosphere is not particularly limited, and may be any one of a vacuum atmosphere, an inert gas atmosphere, an oxidizing gas atmosphere (air), a reducing atmosphere, etc., and particularly a vacuum atmosphere or a reducing atmosphere. Is preferred. Also, the pressure condition may be normal pressure, reduced pressure or increased pressure.
  • the heat treatment atmosphere is not particularly limited, and may be any of a vacuum atmosphere, an inert gas atmosphere, or an oxidizing gas atmosphere, for example.
  • the pressure condition may be normal pressure, reduced pressure, or increased pressure.
  • the electrode material of the present invention can be obtained. This can be used as it is as an electrode for an aluminum electrolytic capacitor (electrode foil) without etching. On the other hand, if necessary, the electrode material can be subjected to anodization treatment as a third step to form a dielectric, which is used as an electrode.
  • the anodizing conditions are not particularly limited. Usually, a current of about 10 mA / cm 2 to 400 mA / cm 2 is applied in a boric acid solution having a concentration of 0.01 mol to 5 mol and a temperature of 30 ° C. to 100 ° C. It may be applied for more than a minute.
  • the electrode material of a comparative example and an Example was produced.
  • the capacitances of the obtained electrode materials were measured.
  • the capacitance was measured with an ammonium borate aqueous solution (3 g / L) after performing a chemical conversion treatment of 410 V on the electrode material in an aqueous boric acid solution (50 g / L).
  • the measurement projected area was 10 cm 2 .
  • Comparative Example 1 60 parts by weight of an aluminum powder (JIS A1080, manufactured by Toyo Aluminum Co., Ltd., product number AHUZ58FN) having an average particle diameter D 50 of 3 ⁇ m is mixed with 40 parts by weight of an ethyl cellulose binder, and dispersed in a solvent (ethyl cellosolve) to give a solid content of 50 weights. % Coating liquid A was obtained.
  • the coating liquid A was coated on both sides of a 30 ⁇ m thick aluminum foil (JIS 1N30-H18, 500 mm ⁇ 500 mm) with a silk screen and dried.
  • a 30 ⁇ m thick aluminum foil JIS 1N30-H18, 500 mm ⁇ 500 mm
  • drying was performed for 30 minutes in a furnace at 150 ° C., and the same coating and drying were repeated three times on the opposite side.
  • This sample was sintered in an argon gas atmosphere at a temperature of 650 ° C. for 7 hours to produce an electrode material.
  • the thickness of the sintered electrode material was about 390 ⁇ m.
  • Table 1 shows the capacitance of the obtained electrode material.
  • Comparative Example 2 Coating solution in the same manner as in Comparative Example 1 except that the aluminum powder having an average particle diameter D 50 of 3 ⁇ m was changed to an aluminum powder having an average particle diameter D 50 of 4 ⁇ m (JIS A1080, manufactured by Toyo Aluminum Co., Ltd., product number AHUZ58CN) B was obtained.
  • An electrode material was produced in the same manner as in Comparative Example 1 except that the coating liquid B was used.
  • the thickness of the sintered electrode material was about 390 ⁇ m.
  • Table 1 shows the capacitance of the obtained electrode material.
  • Example 1 As shown in No. 3 in FIG. 1, 90 ⁇ m of coating liquid A is applied and dried on one side of an aluminum foil, and then 90 ⁇ m of coating liquid B is applied and dried. An electrode material was produced in the same manner as in Comparative Example 1 except that A was applied by 90 ⁇ m and dried, and further coating solution B was applied and dried by 90 ⁇ m.
  • the thickness of the sintered electrode material was about 390 ⁇ m.
  • Table 1 shows the capacitance of the obtained electrode material.
  • Example 2 As shown in No. 4 of FIG. 1, 90 ⁇ m of coating liquid B is applied and dried on one surface of an aluminum foil, and then 90 ⁇ m of coating liquid A is applied and dried.
  • An electrode material was prepared in the same manner as in Comparative Example 1 except that B was applied and dried by 90 ⁇ m, and coating solution A was applied and dried by 90 ⁇ m.
  • the thickness of the sintered electrode material was about 390 ⁇ m.
  • Table 1 shows the capacitance of the obtained electrode material.
  • Example 3 As shown in No. 5 of FIG. 1, coating liquid B is applied and dried on one side of an aluminum foil at 60 ⁇ m, coating liquid A is applied and dried at 60 ⁇ m, and coating liquid B is applied at 60 ⁇ m. Comparative Example 1 except that the coating liquid B was applied and dried on the opposite side in the same manner with 60 ⁇ m, the coating liquid A was further applied with 60 ⁇ m, and the coating liquid B was further applied with 60 ⁇ m and dried. In the same manner, an electrode material was produced.
  • the thickness of the sintered electrode material was about 390 ⁇ m.
  • Table 1 shows the capacitance of the obtained electrode material.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Powder Metallurgy (AREA)

Abstract

　本発明は、アルミニウム及びアルミニウム合金の少なくとも１種の焼結体からなるエッチング処理が不要なアルミニウム電解コンデンサ用電極材及びその製造方法であって、アルミニウム及びアルミニウム合金の粉末の粒径が小さく、焼結体の厚みが大きい場合でも高い静電容量が確保されたアルミニウム電解コンデンサ用電極材及びその製造方法を提供する。　本発明は、具体的には、アルミニウム及びアルミニウム合金の少なくとも１種の粉末の焼結体からなるアルミニウム電解コンデンサ用電極材であって、 （１）前記粉末は、平均粒径Ｄ５０が１～１０μｍであり、 （２）前記焼結体は、２層以上の焼結層からなり、隣接する焼結層に含まれる前記粉末は、平均粒径Ｄ５０が０．５μｍ以上異なる、 ことを特徴とするアルミニウム電解コンデンサ用電極材を提供する。

Description

アルミニウム電解コンデンサ用電極材及びその製造方法
　本発明は、アルミニウム電解コンデンサに用いられる電極材、特に中高圧用のアルミニウム電解コンデンサに用いられる陽極用電極材及びその製造方法に関する。
　現在、コンデンサとして主に使用されているのは、アルミニウム電解コンデンサ、タンタル電解コンデンサ及びセラミックコンデンサである。
　セラミックコンデンサは、チタン酸バリウムを誘導体に用い、貴金属で挟んで焼結して製造する。セラミックコンデンサは、誘電体が厚いためにアルミニウム電解コンデンサやタンタル電解コンデンサよりも静電容量は劣るが、小型で発熱し難いという特性がある。
　タンタル電解コンデンサは、タンタル粉体に酸化皮膜が形成されている。タンタル電解コンデンサは、静電容量がアルミニウム電解コンデンサよりも劣りセラミックコンデンサよりも高く、信頼性がセラミックコンデンサよりも劣りアルミニウム電解コンデンサよりも高いという特性がある。
　上記特性の違いから、例えば、セラミックコンデンサは携帯電話等の小型電子機器に、タンタル電解コンデンサはテレビ等の家庭電化製品に、アルミニウム電解コンデンサはハイブリッド車のインバーター電源や風力発電の蓄電用途に使用されている。
　このように、アルミニウム電解コンデンサは、その特性からエネルギー分野で広く使用されている。そして、アルミニウム電解コンデンサ用電極材としては、一般にアルミニウム箔が使用されている。
　一般に、アルミニウム電解コンデンサ用電極材は、エッチング処理を行い、エッチングピットを形成することにより、表面積を増大させることができる。そして、その表面に陽極酸化処理を施すことにより、酸化皮膜を形成し、これが誘電体として機能する。このため、アルミニウム箔をエッチング処理し、その表面に使用電圧に応じた種々の電圧で陽極酸化皮膜を形成することにより、用途に適合する各種の電解コンデンサ用アルミニウム陽極用電極材（箔）を製造することができる。
　エッチング処理ではエッチングピットと呼ばれる孔がアルミニウム箔に形成されるが、エッチングピットは陽極酸化電圧に対応した種々の形状に処理される。
　具体的には、中高圧用のコンデンサ用途には、厚い酸化皮膜を形成する必要がある。このため、そのような厚い酸化皮膜でエッチングピットが埋まらないように、中高圧陽極用アルミニウム箔では、主に直流エッチングを行うことによりエッチングピット形状をトンネルタイプとし、電圧に応じた太さに処理される。一方、低圧用コンデンサ用途では、細かいエッチングピットが必要であり、主には交流エッチングによって海綿状のエッチングピットを形成する。また、陰極用箔についても、同様にエッチングにより表面積を拡大させている。
　しかしながら、これらのエッチング処理ではいずれも、塩酸中に硫酸、燐酸、硝酸等を含有する塩酸水溶液を使用しなければならない。即ち、塩酸は、環境面での負荷が大きく、その処理も工程上又は経済上の負担になる。このため、エッチング処理によらない新規なアルミニウム箔の表面積増大方法の開発が望まれている。
　これに対し、表面に微細なアルミニウム粉末を付着させたアルミニウム箔を用いたことを特徴とするアルミニウム電解コンデンサが提案されている（例えば特許文献１）。また、箔厚が１５μｍ以上３５μｍ未満である平滑なアルミニウム箔の片面又は両面に、２μｍ～０．０１μｍの長さ範囲で自己相似となるアルミニウム及び／又は表面に酸化アルミニウム層を形成したアルミニウムからなる微粒子の凝集物が付着した電極箔を用いた電解コンデンサも知られている（特許文献２）。
　しかしながら、これらの文献で開示されているメッキ及び／又は蒸着によりアルミニウム粉末をアルミニウム箔に付着させる方法では、少なくとも、中高圧用のコンデンサ用途の太いエッチングピットの代用とするには十分なものとは言えない。
　また、エッチング処理が不要なアルミニウム電解コンデンサ用電極材として、アルミニウム及びアルミニウム合金の少なくとも１種の焼結体からなるアルミニウム電解コンデンサ用電極材が開示されている（例えば特許文献３）。この焼結体は、アルミニウム又はアルミニウム合金の粉末粒子が互いに空隙を維持しながら焼結してなる特異な構造を持つことから、従来のエッチド箔と同等又はそれ以上の静電容量を得ることができるとされている（引用文献３の［００１２］段落）。
　しかしながら、特許文献３の電極材は、使用するアルミニウム及びアルミニウム合金の粉末の粒径が小さい場合（例えば平均粒径Ｄ５０が１～１０μｍ）には、形成される空隙の制御が難しくなり、種々の電圧で陽極酸化皮膜を形成する際に、空隙が狭まったり埋まったりして所望の静電容量が得られ難くなる場合がある。そして、この問題は、高電圧で陽極酸化皮膜を形成する場合や焼結体の厚みを大きく設定する場合に生じ易い。
特開平２－２６７９１６号公報 特開２００６－１０８１５９号公報 特開２００８－９８２７９号公報
　本発明は、アルミニウム及びアルミニウム合金の少なくとも１種の焼結体からなるエッチング処理が不要なアルミニウム電解コンデンサ用電極材及びその製造方法であって、アルミニウム及びアルミニウム合金の粉末の粒径が小さく、焼結体の厚みが大きい場合でも高い静電容量が確保されたアルミニウム電解コンデンサ用電極材及びその製造方法を提供することを目的とする。
　本発明者は、上記目的を達成すべく鋭意研究を進めた結果、アルミニウム及びアルミニウム合金の少なくとも１種の粉末の焼結体を、特定の２層以上の焼結層から形成する場合には上記目的を達成できることを見出し、本発明を完成するに至った。
　本発明は、下記のアルミニウム電解コンデンサ用電極材及びその製造方法に関する。
１．アルミニウム及びアルミニウム合金の少なくとも１種の粉末の焼結体からなるアルミニウム電解コンデンサ用電極材であって、
（１）前記粉末は、平均粒径Ｄ５０が１～１０μｍであり、
（２）前記焼結体は、２層以上の焼結層からなり、隣接する焼結層に含まれる前記粉末は、平均粒径Ｄ５０が０．５μｍ以上異なる、
ことを特徴とするアルミニウム電解コンデンサ用電極材。
２．前記電極材を支持する基材を更に含む、上記項１に記載のアルミニウム電解コンデンサ用電極材。
３．前記基材はアルミニウム箔である、上記項２に記載のアルミニウム電解コンデンサ用電極材。
４．前記基材の両面に前記焼結体が形成されており、
（１）各面の前記焼結体の厚さは、それぞれ３５～５００μｍであり、
（２）各面の前記焼結体に含まれる各焼結層の厚さは、それぞれ１５μｍ以上である、
上記項２又は３に記載のアルミニウム電解コンデンサ用電極材。
５．アルミニウム電解コンデンサ用電極材を製造する方法であって、
（１）アルミニウム及びアルミニウム合金の少なくとも１種の粉末を含む組成物からなる２層以上の皮膜を基材に積層する第１工程であって、（i）各皮膜に含まれる前記粉末は、平均粒径Ｄ５０が１～１０μｍであり、（ii）隣接する皮膜に含まれる前記粉末は、平均粒径Ｄ５０が０．５μｍ以上異なる、第１工程、
（２）前記２層以上の皮膜を５６０℃以上６６０℃以下の温度で焼結する第２工程、
を含み、且つ、エッチング工程を含まないことを特徴とする製造方法。
６．前記２層以上の皮膜を、基材の両面にそれぞれ形成する、上記項５に記載の製造方法。
７．前記焼結した２層以上の皮膜を陽極酸化処理する第３工程を更に含む、上記項５又は６に記載の製造方法。
　本発明のアルミニウム電解コンデンサ用電極材は、アルミニウム及びアルミニウム合金の少なくとも１種の粉末の焼結体からなり、焼結体を特定の２層以上の焼結層から形成することにより、アルミニウム及びアルミニウム合金の粉末の粒径が小さく、焼結体の厚みが大きい場合でも高い静電容量を確保することができる。
比較例１～２及び実施例１～３で作製した電極材の焼結層の種類を示す図である。図中、Ａｌはアルミニウム箔（基材）を示す。３μｍ及び４μｍは、各焼結層に含まれるアルミニウム粉末の平均粒径Ｄ５０を示す。また、No.1（比較例１）、No.2（比較例２）、No.3（実施例１）、No.4（実施例２）及びNo.5（実施例３）を示す。 比較例１～２及び実施例３で作製した電極材の断面（Ａｌ基材よりも上方）を、走査型電子顕微鏡で観察した結果を示すイメージ画像である。左から、比較例１、比較例２及び実施例３の結果を示す。上下に３分割された画像は、上からそれぞれ電極材の表面付近、中央部、基材付近を示す。
　１．アルミニウム電解コンデンサ用電極材
　本発明のアルミニウム電解コンデンサ用電極材は、アルミニウム及びアルミニウム合金の少なくとも１種の粉末の焼結体からなり、
（１）前記粉末は、平均粒径Ｄ５０（焼結前）が１～１０μｍであり、
（２）前記焼結体は、２層以上の焼結層からなり、隣接する焼結層に含まれる前記粉末は、平均粒径Ｄ５０（焼結前）が０．５μｍ以上異なる、ことを特徴とする。
　上記特徴を有する本発明の電極材は、焼結体を特定の２層以上の焼結層から形成することにより、アルミニウム及びアルミニウム合金の粉末の粒径が小さく、焼結体の厚みが大きい場合でも高い静電容量を確保することができる。
　原料のアルミニウム粉末としては、例えば、アルミニウム純度９９．８重量％以上のアルミニウム粉末が好ましい。また、原料のアルミニウム合金粉末としては、例えば、珪素（Ｓｉ）、鉄（Ｆｅ）、銅（Ｃｕ）、マンガン（Ｍｎ）、マグネシウム（Ｍｇ）、クロム（Ｃｒ）、亜鉛（Ｚｎ）、チタン（Ｔｉ）、バナジウム（Ｖ）、ガリウム（Ｇａ）、ニッケル（Ｎｉ）、ホウ素（Ｂ）及びジルコニウム（Ｚｒ）等の元素の１種又は２種以上を含む合金が好ましい。アルミニウム合金中のこれらの元素の含有量は、それぞれ１００重量ｐｐｍ以下、特に５０重量ｐｐｍ以下とすることが好ましい。
　前記粉末は、平均粒径Ｄ５０が１～１０μｍのものを用いる。この中でも、特に平均粒径Ｄ５０が３～６μｍのものが好ましい。なお、本明細書の平均粒径Ｄ５０は、レーザー回折法により粒径とその粒径に該当する粒子の数を求めて得られる粒度分布曲線において全粒子数の５０％目に該当する粒子の粒子径である。
　前記粉末の形状は、特に限定されず、球状、不定形状、鱗片状、繊維状等のいずれも好適に使用できる。特に、球状粒子からなる粉末が好ましい。
　前記粉末は、公知の方法によって製造されるものを使用することができる。例えば、アトマイズ法、メルトスピニング法、回転円盤法、回転電極法、急冷凝固法等が挙げられるが、工業的生産にはアトマイズ法、特にガスアトマイズ法が好ましい。即ち、溶湯をアトマイズすることにより得られる粉末を用いることが望ましい。
　本発明では、前記粉末の焼結体は２層以上の焼結層からなり、隣接する焼結層に含まれる前記粉末は、平均粒径Ｄ５０が０．５μｍ以上（好ましくは１～６μｍ）異なる。かかる焼結体の構成としては、例えば、実施例１及び２に示されるように、平均粒径Ｄ５０が３μｍの粉末の焼結層及び平均粒径Ｄ５０が４μｍの粉末の焼結層との２層からなる構成が挙げられる。また、実施例３に示されるように、平均粒径Ｄ５０が３μｍの粉末の焼結層と平均粒径Ｄ５０が４μｍの粉末の焼結層とを交互に３層積層した構成が挙げられる。
　各焼結層は、前記粉末どうしが互いに空隙を維持しながら焼結したものであることが好ましい。具体的には、各粉末どうしが空隙を維持しながら繋がり、図２の各画像に示されるように、三次元網目構造を有していることが好ましい。かかる多孔質焼結体とすることにより、エッチング処理を施さなくても、所望の静電容量を得ることが可能となる。
　各焼結層の気孔率は、通常３０％以上の範囲内で所望の静電容量等に応じて適宜設定することができる。また、気孔率は、例えば出発材料のアルミニウム又はアルミニウム合金の粉末の粒径、その粉末を含むペースト組成物の組成（樹脂バインダ）等により制御することもできる。
　本発明では、当該電極材を支持する基材をさらに含んでいても良い。
　基材の材質は特に限定されず、金属、樹脂等のいずれであっても良い。特に、基材を焼結時に揮発させて焼結体のみを残す場合は、樹脂（樹脂フィルム）を用いることができる。一方、基材を残す場合は、金属箔を好適に用いることができる。金属箔としては、特にアルミニウム箔が好適に使用される。この場合、前記焼結体と実質的に同じ組成のアルミニウム箔を用いても良いし、異なる組成の箔を使用しても良い。また、前記焼結体を形成するに先立って、予めアルミニウム箔の表面を粗面化しても良い。粗面化方法は、特に限定されず、洗浄、エッチング、ブラスト等の公知の技術を用いることができる。
　基材としてのアルミニウム箔は、特に限定されず、純アルミニウム又はアルミニウム合金を用いることができる。本発明で用いられるアルミニウム箔は、その組成として、珪素（Ｓｉ）、鉄（Ｆｅ）、銅（Ｃｕ）、マンガン（Ｍｎ）、マグネシウム（Ｍｇ）、クロム（Ｃｒ）、亜鉛（Ｚｎ）、チタン（Ｔｉ）、バナジウム（Ｖ）、ガリウム（Ｇａ）、ニッケル（Ｎｉ）及びホウ素（Ｂ）の少なくとも１種の合金元素を必要範囲内において添加したアルミニウム合金あるいは上記の不可避的不純物元素の含有量を限定したアルミニウムも含む。
　アルミニウム箔の厚みは、特に限定されないが、５μｍ以上１００μｍ以下、特に、１０μｍ以上５０μｍ以下の範囲内とするのが好ましい。
　上記のアルミニウム箔は、公知の方法によって製造されるものを使用することができる。例えば、上記の所定の組成を有するアルミニウム又はアルミニウム合金の溶湯を調製し、これを鋳造して得られた鋳塊を適切に均質化処理する。その後、この鋳塊に熱間圧延と冷間圧延を施すことにより、アルミニウム箔を得ることができる。
　なお、上記の冷間圧延工程の途中で、５０℃以上５００℃以下、特に１５０℃以上４００℃以下の範囲内で中間焼鈍処理を施しても良い。また、上記の冷間圧延工程の後に、１５０℃以上６５０℃以下、特に３５０℃以上５５０℃以下の範囲内で焼鈍処理を施して軟質箔としても良い。
　基材を残す場合には、焼結体は基材の片面又は両面に形成することができる。両面に形成する場合には、基材を挟んで焼結体（及びそれに含まれる焼結層）を、図１のNo.3～No.5に示されるように対称に配置することが好ましい。
　焼結体の平均厚みは、３５～５００μｍが好ましく、焼結体に含まれる各焼結層の平均厚みは１５μｍ以上が好ましい。これらの数値は、基材の片面又は両面に形成するどちらの場合にも当てはまるが、両面に形成する場合には、片面の焼結体の厚さは全体厚み（基材厚みも含む）の１／３以上であることが好ましい。なお、上記焼結体の平均厚みは、マイクロメーターで任意の７点の厚みを測定し、最大値と最小値を除いた５点の平均である。また、各焼結層の平均厚みは、焼結体の断面が全て撮影範囲に収まる２００倍程度の走査型電子顕微鏡断面写真（任意に撮影した３枚）において、各焼結層の界面に目視判断により直線を引いて各焼結層の厚みの比率を求め、上記焼結体の平均厚みに各比率を乗じて各焼結層の厚みを算出し、３枚分の算出値を平均したものである。
　本発明電極材は、低圧用、中圧用又は高圧用のいずれのアルミニウム電解コンデンサにも使用することができる。特に中圧又は高圧用（中高圧用）アルミニウム電解コンデンサとして好適である。
　本発明電極材は、アルミニウム電解コンデンサ用電極として使用するに当たり、当該電極材をエッチング処理せずに使用することができる。即ち、本発明電極材は、エッチング処理することなく、そのまま又は陽極酸化処理することにより電極（電極箔）として使用することができる。
　本発明の電極材を用いた陽極箔と、陰極箔とをセパレータを介在させて積層し、巻回してコンデンサ素子を形成し、このコンデンサ素子を電解液に含浸させ、電解液を含んだコンデンサ素子を外装ケースに収納し、封口体でケースを封口することによって電解コンデンサが得られる。
　２．アルミニウム電解コンデンサ用電極材の製造方法
　本発明のアルミニウム電解コンデンサ用電極材を製造する方法は、
（１）アルミニウム及びアルミニウム合金の少なくとも１種の粉末を含む組成物からなる２層以上の皮膜を基材に積層する第１工程であって、（i）各皮膜に含まれる前記粉末は、平均粒径Ｄ５０が１～１０μｍであり、（ii）隣接する皮膜に含まれる前記粉末は、平均粒径Ｄ５０が０．５μｍ以上異なる、第１工程、
（２）前記２層以上の皮膜を５６０℃以上６６０℃以下の温度で焼結する第２工程、
を含み、且つ、エッチング工程を含まないことを特徴とする。
（第１工程）
　第１工程では、アルミニウム及びアルミニウム合金の少なくとも１種の粉末を含む組成物からなる２層以上の皮膜を基材に形成する。ここで、（i）各皮膜に含まれる前記粉末は、平均粒径Ｄ５０が１～１０μｍであり、（ii）隣接する皮膜に含まれる前記粉末は、平均粒径Ｄ５０が０．５μｍ以上（好ましくは１～６μｍ）異なるものとする。
　アルミニウム及びアルミニウム合金の組成（成分）としては、前記で掲げたものを用いることができる。前記粉末として、例えばアルミニウム純度９９．８重量％以上の純アルミニウム粉末を用いることが好ましい。
　前記組成物は、必要に応じて樹脂バインダ、溶剤、焼結助剤、界面活性剤等が含まれていても良い。これらはいずれも公知又は市販のものを使用することができる。特に、本発明では、樹脂バインダ及び溶剤の少なくとも１種を含有させてペースト組成物として用いることが好ましい。これにより効率よく皮膜を形成することができる。
　樹脂バインダは限定的でなく、例えばカルボキシ変性ポリオレフィン樹脂、酢酸ビニル樹脂、塩化ビニル樹脂、塩酢ビ共重合樹脂、ビニルアルコール樹脂、ブチラール樹脂、フッ化ビニル樹脂、アクリル樹脂、ポリエステル樹脂、ウレタン樹脂、エポキシ樹脂、尿素樹脂、フェノール樹脂、アクリロニトリル樹脂、セルロース樹脂、パラフィンワックス、ポリエチレンワックス等の合成樹脂又はワックス、タール、にかわ、ウルシ、松脂、ミツロウ等の天然樹脂又はワックスが好適に使用できる。これらのバインダは、分子量、樹脂の種類等により、加熱時に揮発するものと、熱分解によりその残渣がアルミニウム粉末とともに残存するものとがあり、所望の静電特性等に応じて使い分けすることができる。
　また、溶媒も公知のものが使用できる。例えば、水のほか、エタノール、トルエン、ケトン類、エステル類等の有機溶剤を使用することができる。
　皮膜の形成は、ペースト組成物を、例えばローラー、刷毛、スプレー、ディッピング等の塗布方法を用いて皮膜形成できるほか、シルクスクリーン印刷等の公知の印刷方法により形成することもできる。
　基材を用いる場合には、２層以上の皮膜は基材の片面又は両面に形成することができる。両面に形成する場合には、基材を挟んで２層以上の皮膜を対称に配置することが好ましい。
　２層以上の皮膜の平均厚みは、３５～５００μｍが好ましく、２層以上の皮膜に含まれる各皮膜の平均厚みは１５μｍ以上が好ましい。これらの数値は、基材の片面又は両面に形成するどちらの場合にも当てはまるが、両面に形成する場合には、片面の２層以上の皮膜の厚さは全体厚み（基材厚みも含む）の１／３以上であることが好ましい。
　皮膜は、必要に応じて、２０℃以上３００℃以下の範囲内の温度で乾燥させても良い。
（第２工程）
　第２工程では、前記２層以上の皮膜を５６０℃以上６６０℃以下の温度で焼結する。
　焼結温度は、５６０℃以上６６０℃以下とし、好ましくは５６０℃以上６６０℃未満、より好ましくは５７０℃以上６５９℃以下とする。焼結時間は、焼結温度等により異なるが、通常は５～２４時間程度の範囲内で適宜決定することができる。
　焼結雰囲気は、特に制限されず、例えば真空雰囲気、不活性ガス雰囲気、酸化性ガス雰囲気（大気）、還元性雰囲気等のいずれであっても良いが、特に真空雰囲気又は還元性雰囲気とすることが好ましい。また、圧力条件についても、常圧、減圧又は加圧のいずれでも良い。
　なお、第１工程後第２工程に先立って予め１００℃以上から６００℃以下の温度範囲で保持時間が５時間以上の加熱処理（脱脂処理）を行なうことが好ましい。加熱処理雰囲気は特に限定されず、例えば真空雰囲気、不活性ガス雰囲気又は酸化性ガス雰囲気中のいずれでも良い。また、圧力条件も、常圧、減圧又は加圧のいずれでも良い。
（第３工程）
　前記の第２工程において、本発明電極材を得ることができる。これは、エッチング処理を施すことなく、そのままアルミニウム電解コンデンサ用電極（電極箔）として用いることが可能である。一方、前記電極材は、必要に応じて第３工程として陽極酸化処理を施すことにより誘電体を形成させることができ、これを電極とする。
　陽極酸化処理条件は特に限定されないが、通常は濃度０．０１モル以上５モル以下、温度３０℃以上１００℃以下のホウ酸溶液中で、１０ｍＡ／ｃｍ２以上４００ｍＡ／ｃｍ２程度の電流を５分以上印加すれば良い。
　以下、比較例及び実施例を示して本発明を具体的に説明する。但し、本発明は実施例に限定されない。
　下記手順に従って比較例及び実施例の電極材を作製した。得られた電極材の静電容量をそれぞれ測定した。静電容量は、ホウ酸水溶液（５０ｇ／Ｌ）中で電極材に対し４１０Ｖの化成処理を施した後、ホウ酸アンモニウム水溶液（３ｇ／Ｌ）にて測定した。測定投影面積は１０ｃｍ２とした。
　比較例１
　平均粒径Ｄ５０が３μｍのアルミニウム粉末（ＪＩＳ　Ａ１０８０、東洋アルミニウム（株）製、品番ＡＨＵＺ５８ＦＮ）６０重量部をエチルセルロース系バインダ４０重量部と混合し、溶剤（エチルセロソロブ）に分散させて固形分５０重量％の塗工液Ａを得た。
　塗工液Ａを、図１のNo.1に示すように、厚みが３０μｍのアルミニウム箔（ＪＩＳ　１Ｎ３０－Ｈ１８、５００ｍｍ×５００ｍｍ）の両面にシルクスクリーンにより塗工し、乾燥した。塗工方法は、片面に塗工液Ａを６０μｍ塗工した後、１５０℃の炉内で３０分乾燥し、反対側の面に同様に塗工し乾燥する工程を、３回繰り返した。
　この試料をアルゴンガス雰囲気中にて温度６５０℃で７時間焼結することにより、電極材を作製した。
　焼結後の電極材の厚みは約３９０μｍであった。
　得られた電極材の静電容量を表１に示す。
　比較例２
　平均粒径Ｄ５０が３μｍのアルミニウム粉末を平均粒径Ｄ５０が４μｍのアルミニウム粉末（ＪＩＳ　Ａ１０８０、東洋アルミニウム（株）製、品番ＡＨＵＺ５８ＣＮ）に変えた以外は比較例１と同様にして塗工液Ｂを得た。
　塗工液Ｂを使用した以外は比較例１と同様にして電極材を作製した。
　焼結後の電極材の厚みは約３９０μｍであった。
　得られた電極材の静電容量を表１に示す。
　実施例１
　図１のNo.3に示すように、アルミニウム箔の片面に塗工液Ａを９０μｍ塗工・乾燥し、更に塗工液Ｂを９０μｍ塗工・乾燥し、反対側にも同様に塗工液Ａを９０μｍ塗工・乾燥し、更に塗工液Ｂを９０μｍ塗工・乾燥した以外は比較例１と同様にして電極材を作製した。
　焼結後の電極材の厚みは約３９０μｍであった。
　得られた電極材の静電容量を表１に示す。
　実施例２
　図１のNo.4に示すように、アルミニウム箔の片面に塗工液Ｂを９０μｍ塗工・乾燥し、更に塗工液Ａを９０μｍ塗工・乾燥し、反対側にも同様に塗工液Ｂを９０μｍ塗工・乾燥し、更に塗工液Ａを９０μｍ塗工・乾燥した以外は比較例１と同様にして電極材を作製した。
　焼結後の電極材の厚みは約３９０μｍであった。
　得られた電極材の静電容量を表１に示す。
　実施例３
　図１のNo.5に示すように、アルミニウム箔の片面に塗工液Ｂを６０μｍ塗工・乾燥し、更に塗工液Ａを６０μｍ塗工・乾燥し、更に塗工液Ｂを６０μｍ塗工・乾燥し、反対側にも同様に塗工液Ｂを６０μｍ塗工・乾燥し、更に塗工液Ａを６０μｍ塗工し、更に塗工液Ｂを６０μｍ塗工・乾燥した以外は比較例１と同様にして電極材を作製した。
　焼結後の電極材の厚みは約３９０μｍであった。
　得られた電極材の静電容量を表１に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
　表１の結果から明らかなように、平均粒径Ｄ５０が３μｍ又は４μｍであるアルミニウム粉末を用いて１層の焼結層からなる焼結体を形成した場合（比較例１、２）よりも、平均粒径Ｄ５０が０．５μｍ以上異なる２層以上の焼結層からなる焼結体を形成した場合（実施例１～３）の方が、高い静電容量を確保できることが分かる。

Claims (7)

  1. 　アルミニウム及びアルミニウム合金の少なくとも１種の粉末の焼結体からなるアルミニウム電解コンデンサ用電極材であって、
    （１）前記粉末は、平均粒径Ｄ５０が１～１０μｍであり、
    （２）前記焼結体は、２層以上の焼結層からなり、隣接する焼結層に含まれる前記粉末は、平均粒径Ｄ５０が０．５μｍ以上異なる、
    ことを特徴とするアルミニウム電解コンデンサ用電極材。
  2. 　前記電極材を支持する基材を更に含む、請求項１に記載のアルミニウム電解コンデンサ用電極材。
  3. 　前記基材はアルミニウム箔である、請求項２に記載のアルミニウム電解コンデンサ用電極材。
  4. 　前記基材の両面に前記焼結体が形成されており、
    （１）各面の前記焼結体の厚さは、それぞれ３５～５００μｍであり、
    （２）各面の前記焼結体に含まれる各焼結層の厚さは、それぞれ１５μｍ以上である、
    請求項２又は３に記載のアルミニウム電解コンデンサ用電極材。
  5. 　アルミニウム電解コンデンサ用電極材を製造する方法であって、
    （１）アルミニウム及びアルミニウム合金の少なくとも１種の粉末を含む組成物からなる２層以上の皮膜を基材に積層する第１工程であって、（i）各皮膜に含まれる前記粉末は、平均粒径Ｄ５０が１～１０μｍであり、（ii）隣接する皮膜に含まれる前記粉末は、平均粒径Ｄ５０が０．５μｍ以上異なる、第１工程、
    （２）前記２層以上の皮膜を５６０℃以上６６０℃以下の温度で焼結する第２工程、
    を含み、且つ、エッチング工程を含まないことを特徴とする製造方法。
  6. 　前記２層以上の皮膜を、基材の両面にそれぞれ形成する、請求項５に記載の製造方法。
  7. 　前記焼結した２層以上の皮膜を陽極酸化処理する第３工程を更に含む、請求項５又は６に記載の製造方法。
PCT/JP2010/071048 2009-12-08 2010-11-25 アルミニウム電解コンデンサ用電極材及びその製造方法 WO2011070915A1 (ja)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201080054864.1A CN102714098B (zh) 2009-12-08 2010-11-25 铝电解电容用电极材料及其制备方法
KR1020127017675A KR101731247B1 (ko) 2009-12-08 2010-11-25 알루미늄 전해 축전기용 전극재 및 이의 제조 방법
US13/510,711 US20120231262A1 (en) 2009-12-08 2010-11-25 Electrode material for aluminum electrolytic capacitor and production method therefor

Applications Claiming Priority (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2009278415 2009-12-08
JP2009-278415 2009-12-08
JP2010-249502 2010-11-08
JP2010249502A JP5511630B2 (ja) 2009-12-08 2010-11-08 アルミニウム電解コンデンサ用電極材及びその製造方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2011070915A1 true WO2011070915A1 (ja) 2011-06-16

Family

ID=44145462

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/JP2010/071048 WO2011070915A1 (ja) 2009-12-08 2010-11-25 アルミニウム電解コンデンサ用電極材及びその製造方法

Country Status (6)

Country Link
US (1) US20120231262A1 (ja)
JP (1) JP5511630B2 (ja)
KR (1) KR101731247B1 (ja)
CN (1) CN102714098B (ja)
TW (1) TWI466154B (ja)
WO (1) WO2011070915A1 (ja)

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103688327A (zh) * 2011-07-15 2014-03-26 东洋铝株式会社 用于铝电解电容器的电极材料及其制备方法
US9202634B2 (en) 2012-02-10 2015-12-01 Toyo Aluminium Kabushiki Kaisha Method for manufacturing electrode material for aluminum electrolytic capacitor
US9378897B2 (en) 2011-05-26 2016-06-28 Toyo Aluminium Kabushiki Kaisha Electrode material for aluminum electrolytic capacitor, and process for producing same
CN115274304A (zh) * 2022-08-02 2022-11-01 新疆众和股份有限公司 烧结箔及其制备方法
CN115274304B (zh) * 2022-08-02 2024-06-07 新疆众和股份有限公司 烧结箔及其制备方法

Families Citing this family (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6043133B2 (ja) * 2012-09-13 2016-12-14 日本軽金属株式会社 アルミニウム電解コンデンサ用電極の製造方法
JP6346743B2 (ja) * 2012-12-11 2018-06-20 日本ケミコン株式会社 コンデンサ
KR101499721B1 (ko) * 2013-08-09 2015-03-06 삼성전기주식회사 기판 내장용 적층 세라믹 전자부품 및 적층 세라믹 전자부품 내장형 인쇄회로기판
JP6355920B2 (ja) * 2013-12-27 2018-07-11 東洋アルミニウム株式会社 アルミニウム電解コンデンサ用電極箔及びその製造方法
JP6546018B2 (ja) * 2015-06-29 2019-07-17 日本軽金属株式会社 アルミニウム電解コンデンサ用電極の製造方法
JP6759067B2 (ja) * 2016-11-18 2020-09-23 日本軽金属株式会社 アルミニウム電解コンデンサ用電極の製造方法
JP7235889B2 (ja) * 2019-10-21 2023-03-08 日本軽金属株式会社 アルミニウム部材、イムノクロマトグラフィー用テストストリップ及びアルミニウム部材の製造方法

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003338433A (ja) * 2002-05-22 2003-11-28 Nec Tokin Corp 固体電解コンデンサ用の陽極体、その製造方法及び固体電解コンデンサ
JP2008098279A (ja) * 2006-10-10 2008-04-24 Toyo Aluminium Kk アルミニウム電解コンデンサ用電極材及びその製造方法
JP2008270754A (ja) * 2007-03-28 2008-11-06 Sanyo Electric Co Ltd 固体電解コンデンサおよびその製造方法

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1045410B1 (en) * 1999-04-16 2007-01-24 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Anodic electrode for electrolytic capacitor and process of producing the same
CN100593861C (zh) * 2007-08-22 2010-03-10 中国科学院化学研究所 染料敏化纳晶薄膜太阳能电池光电极及其制备方法

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003338433A (ja) * 2002-05-22 2003-11-28 Nec Tokin Corp 固体電解コンデンサ用の陽極体、その製造方法及び固体電解コンデンサ
JP2008098279A (ja) * 2006-10-10 2008-04-24 Toyo Aluminium Kk アルミニウム電解コンデンサ用電極材及びその製造方法
JP2008270754A (ja) * 2007-03-28 2008-11-06 Sanyo Electric Co Ltd 固体電解コンデンサおよびその製造方法

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9378897B2 (en) 2011-05-26 2016-06-28 Toyo Aluminium Kabushiki Kaisha Electrode material for aluminum electrolytic capacitor, and process for producing same
CN103688327A (zh) * 2011-07-15 2014-03-26 东洋铝株式会社 用于铝电解电容器的电极材料及其制备方法
EP2733712A4 (en) * 2011-07-15 2015-08-12 Toyo Aluminium Kk ELECTRODE MATERIAL FOR ALUMINUM ELECTROLYTIC CAPACITOR AND METHOD FOR PRODUCING THE SAME
US9330851B2 (en) 2011-07-15 2016-05-03 Toyo Aluminium Kabushiki Kaisha Electrode material for aluminum electrolytic capacitor, and method for producing same
US9202634B2 (en) 2012-02-10 2015-12-01 Toyo Aluminium Kabushiki Kaisha Method for manufacturing electrode material for aluminum electrolytic capacitor
CN115274304A (zh) * 2022-08-02 2022-11-01 新疆众和股份有限公司 烧结箔及其制备方法
CN115274304B (zh) * 2022-08-02 2024-06-07 新疆众和股份有限公司 烧结箔及其制备方法

Also Published As

Publication number Publication date
KR101731247B1 (ko) 2017-04-28
KR20120117813A (ko) 2012-10-24
TW201135770A (en) 2011-10-16
JP2011142305A (ja) 2011-07-21
US20120231262A1 (en) 2012-09-13
JP5511630B2 (ja) 2014-06-04
TWI466154B (zh) 2014-12-21
CN102714098A (zh) 2012-10-03
CN102714098B (zh) 2015-03-25

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5511630B2 (ja) アルミニウム電解コンデンサ用電極材及びその製造方法
JP4958510B2 (ja) アルミニウム電解コンデンサ用電極材及びその製造方法
JP5769528B2 (ja) アルミニウム電解コンデンサ用電極材及びその製造方法
WO2009130765A1 (ja) アルミニウム電解コンデンサ用電極材及びその製造方法
JP5757867B2 (ja) アルミニウム電解コンデンサ用電極材及びその製造方法
KR101873922B1 (ko) 알루미늄 전해 커패시터용 전극 재료 및 이의 제조 방법
JP6461794B2 (ja) アルミニウム電解コンデンサ用電極材及びその製造方法
JP6073255B2 (ja) アルミニウム電解コンデンサ用電極材の製造方法
JP5618714B2 (ja) アルミニウム電解コンデンサ用電極材及びその製造方法
JP6629288B2 (ja) アルミニウム電解コンデンサ用電極材及びその製造方法
WO2016158492A1 (ja) アルミニウム電解コンデンサ用電極材及びその製造方法

Legal Events

Date Code Title Description
WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 201080054864.1

Country of ref document: CN

121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 10835837

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

DPE1 Request for preliminary examination filed after expiration of 19th month from priority date (pct application filed from 20040101)
WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 13510711

Country of ref document: US

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

ENP Entry into the national phase

Ref document number: 20127017675

Country of ref document: KR

Kind code of ref document: A

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 10835837

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1