WO2022071403A1 - 陰極体及び電解コンデンサ - Google Patents

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foil
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electrolytic capacitor
potential
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和宏 長原
達 波多江
良弥 小関
敦 吉田
誠 冨永
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日本ケミコン株式会社
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Definitions

  • the present invention relates to a cathode body included in an electrolytic capacitor and the electrolytic capacitor.
  • the electrolytic capacitor is provided with a valve acting metal such as tantalum or aluminum as an anode foil and a cathode foil.
  • the anode foil is expanded by forming the valve acting metal into a shape such as a sintered body or an etching foil, and has a dielectric oxide film layer on the expanded surface.
  • An electrolytic solution is interposed between the anode foil and the cathode foil. The electrolytic solution is in close contact with the uneven surface of the anode foil and functions as a true cathode.
  • the electrolytic solution repairs deteriorated parts such as deterioration and damage of the dielectric oxide film formed on the anode foil due to the leakage current.
  • hydrogen gas is generated starting from the film repair due to the leakage current of the dielectric oxide film. That is, on the anode side, the anode reaction represented by the following chemical reaction formula (1) occurs when the film is repaired by the leakage current. Then, on the cathode side, when the film is repaired by the leakage current, the cathode reaction represented by the following chemical reaction formula (2) that receives the electrons generated by the anodic reaction and reduces the hydrogen ions occurs. Atomic hydrogen generated by the chemical reaction formula (2) is bonded as represented by the following chemical reaction formula (3) to generate hydrogen gas.
  • Hydrogen gas raises the internal pressure of the electrolytic capacitor, which may cause swelling of the case that houses the capacitor element, swelling of the sealing body that seals the capacitor element, and opening of the pressure release valve provided in the electrolytic capacitor.
  • the reaction amount on the cathode side also increases according to Faraday's law, and the amount of hydrogen gas generated on the cathode side increases. ..
  • electrolytic capacitors may be required to have a withstand voltage of 100 V or higher, such as in-vehicle applications such as electric vehicles and electric power applications. Therefore, the electrolytic capacitor for medium and high voltage applications of 100 V or higher is provided with an expansion layer composed of a large number of tunnel-shaped pits on the anode foil. Further, the electrolytic capacitor is provided with an expansion layer having a tunnel-shaped pit penetrating the anode foil partially or entirely on the anode foil. As described above, by the surface expansion technology, the electrolytic capacitor for medium and high voltage applications of 100 V or more is aimed at increasing the surface area of the anode foil while ensuring the thickness of the dielectric oxide film.
  • a nitro compound to the electrolytic solution together.
  • the nitro compound is reduced on the cathode side and reacts with hydrogen ions. Therefore, the nitro compound suppresses the generation of hydrogen gas.
  • the withstand voltage of the electrolytic capacitor is lowered, so that the amount used is limited.
  • the nitro compound is reduced on the cathode side over time, and the hydrogen gas suppression performance deteriorates.
  • the present invention has been proposed to solve the above problems, and an object of the present invention is to provide a cathode body capable of suppressing hydrogen gas generation and an electrolytic capacitor provided with the cathode body.
  • the capacitance appearance rate is the ratio of the capacitance of the electrolytic capacitor to the capacitance on the anode side. That is, the capacitance appearance rate is a percentage of the ratio obtained by dividing the combined capacitance, which is regarded as a capacitor in which the anode side and the cathode side are connected in series, by the anode side capacitance.
  • the combined capacitance is obtained by dividing the multiplication result of the anode side capacitance and the cathode side capacitance by the sum of the anode side capacitance and the cathode side capacitance. Therefore, the capacity appearance rate is expressed by the following equation 1.
  • Equation 1 when the capacitance on the anode side is large, the influence on the cathode side on the capacitance appearance rate is large. On the other hand, when the capacitance on the anode side is small, the influence on the cathode side on the capacitance appearance rate is small.
  • the anode foil for electrolytic capacitors for so-called medium and high voltage applications of 100 V or higher has a smaller capacitance per unit area than the anode foil for electrolytic capacitors for low voltage applications.
  • the dielectric oxide film on the surface of the expansion layer becomes thick in order to secure the withstand voltage.
  • the effect of increasing the capacitance on the cathode side is great in order to increase the capacitance appearance rate.
  • the effect of the capacitance appearance rate is small even if the capacitance on the cathode side is improved.
  • the capacitance appearance rate is 90 when a cathode foil having a capacitance of 100 ⁇ F per cm 2 is used. Although it is 9.9%, the capacitance appearance rate when the capacitance per 1 cm 2 of the cathode foil is 1000 ⁇ F is 99.0%, and an improvement in the capacitance appearance rate is expected to be 109%.
  • the capacitance appearance rate is 99. Although it is 0%, the capacitance appearance rate when the capacitance per 1 cm 2 of the cathode foil is 1000 ⁇ F is 99.9%, and the capacitance appearance rate is hardly improved.
  • the present invention is based on this finding, and in order to solve the above-mentioned problems in an electrolytic capacitor for medium and high pressure applications of 100 V or more, particularly an electrolytic capacitor for medium and high pressure applications of 160 V or more, more specifically 250 V or more, the electrolytic capacitor of the present invention is used.
  • the cathode body is a cathode body of an electrolytic capacitor, and includes a cathode foil of a valve acting metal and a conductive layer formed on the surface of the cathode foil, and a current of leakage current of the electrolytic capacitor due to electrochemical polarization.
  • the potential corresponding to the current is on the noble side of the natural immersion potential of the control cathode foil of the same type as the valve acting metal and having a purity of 99.99% or more. do.
  • the range of the current density of the leakage current of the electrolytic capacitor may be 0.1 ⁇ Acm -2 or more and 0.3 ⁇ A cm -2 or less.
  • the potential corresponding to the current is higher than the natural immersion potential of the control cathode foil. It may be 0.15V or more on your side.
  • the potential corresponding to the current is higher than the natural immersion potential of the control cathode foil. May be 0.3V or more on your side.
  • the range of the current density of the leakage current of the electrolytic capacitor corresponds to the potential range in which the current generated by the cathode reaction that reduces the dissolved oxygen in the electrolytic solution becomes larger than the current generated by the cathode reaction that reduces the hydrogen ions. You may try to do it.
  • the valve acting metal may be aluminum.
  • the control cathode foil may have a natural oxide film formed on it.
  • the electrolytic capacitor may include a capacitor element including an anode body on which a dielectric oxide film is formed and the cathode body, and an electrolyte and a nitro compound filled in the capacitor element.
  • hydrogen gas generation can be suppressed only by adjusting the potential of the cathode body.
  • the time series of the height change of the case before and after the application of the DC voltage is shown when the DC voltage is applied to the cathode body of Examples 1, 3 and 4 and the control cathode foil of Comparative Example 1 to generate a leakage current. It is a graph.
  • the cathode body is an electrode arranged on the cathode side of the electrolytic capacitor.
  • the electrolytic capacitor in which the cathode body is arranged include an electrolytic solution, an electrolytic capacitor using a gel electrolyte or both, and a so-called hybrid type electrolytic capacitor using a conductive polymer and a solid electrolyte containing an electrolytic solution or a gel electrolyte. Can be mentioned.
  • the cathode body is provided with a cathode foil made of a valve acting metal.
  • This cathode foil is a current collector, and when incorporated into an electrolytic capacitor, it is connected to a drawer terminal by using various methods such as cold pressure welding and stitch connection.
  • the valve acting metal is aluminum, tantalum, niobium, niobium oxide, titanium, hafnium, zirconium, zinc, tungsten, bismuth, antimony and the like.
  • the purity of the cathode foil is preferably 99% or more, but impurities such as silicon, iron, copper, magnesium, and zinc may be contained. It is preferable that the surface of the cathode foil is expanded to have a purity of the surface of the cathode foil of 99.99% or more.
  • an aluminum material having a tempering symbol of H specified in JIS standard H0001, a so-called H material, or an aluminum material having a tempering symbol of O specified in JIS standard H0001, a so-called O material may be used. You may use it.
  • a highly rigid metal foil made of H material is used, deformation of the cathode foil due to press working can be suppressed.
  • the valve acting metal is stretched into a foil shape.
  • the surface of the cathode foil may be surface-enlarged.
  • the expanded layer of the cathode foil is formed by electrolytic etching, chemical etching, sandblasting, or the like, or by depositing or sintering metal particles or the like on the metal foil. Examples of the electrolytic etching include methods such as DC etching and AC etching. In chemical etching, the metal foil is immersed in an acid solution or an alkaline solution.
  • the formed expanded layer is a layer region having a tunnel-shaped etching pit or a spongy-shaped etching pit dug from the foil surface toward the foil core portion. The etching pit may be formed so as to penetrate the cathode foil.
  • An oxide film may be intentionally or naturally formed on the expansion layer.
  • the natural oxide film is formed by the reaction of the cathode foil with oxygen in the air, and the chemical conversion film is intentionally applied by a chemical conversion treatment in which a voltage is applied in a solution in the absence of halogen ions such as an aqueous solution of adipic acid or boric acid. It is an oxide film formed.
  • the oxide film formed by this method is aluminum oxide formed by oxidizing the expansion layer.
  • This cathode body has a laminated structure of a cathode foil and a conductive layer.
  • the conductive layer contains a conductive material and is a layer having higher conductivity than the oxide film.
  • This conductive layer is laminated on one side or both sides of the cathode foil and is located on the outermost layer of the cathode body.
  • the conductive material include carbon materials, titanium, titanium nitride, titanium carbide, aluminum carbide, and composite materials or mixed materials thereof.
  • a plurality of conductive layers may be laminated.
  • the carbon material is fibrous carbon, carbon powder, or a mixture thereof. It may be fibrous carbon or carbon powder that has been subjected to a porosification treatment such as an activation treatment or an opening treatment for forming pores.
  • the carbon powder includes, for example, natural plant tissues such as palm shavings, synthetic resins such as phenol, activated carbon derived from fossil fuels such as coal, coke, and pitch, Ketjen black, acetylene black, channel black, and the like. Carbon black, carbon nanohorn, atypical carbon, natural graphite, artificial graphite, fossilized Ketjen black, mesoporous carbon and the like.
  • the fibrous carbon is, for example, carbon nanotubes, carbon nanofibers and the like.
  • the carbon nanotube may be a single-walled carbon nanotube having one layer of graphene sheet or a multi-walled carbon nanotube (MWCNT) in which two or more layers of graphene sheets are coaxially rolled and the tube wall has multiple layers.
  • the coating method is suitable for forming a conductive layer of a carbon material, for example, and a slurry containing a conductive material, a binder and a solvent is coated and dried on a cathode body by a slurry casting method, a doctor blade method, a spray spraying method or the like. If necessary, the cathode foil and the conductive layer are brought into close contact with each other by pressing.
  • the vapor deposition method is suitable for forming a metallic conductive layer such as titanium, and examples thereof include vacuum arc vapor deposition, spatter vapor deposition, and electron beam vapor deposition. In the heat treatment, the powder of the conductive material is attached to the surface of the cathode foil and sintered.
  • a voltage is applied to a material source in a vacuum chamber to melt and evaporate, the evaporated material source is reacted with a reaction gas, and the material source that has reacted with the reaction gas is formed on the cathode foil.
  • sputter vapor deposition plasma is generated in an environment where a target is placed and filled with a reaction gas, and while the material source is knocked out from the target, the beaten material source is reacted with the reaction gas and reacted with the reaction gas. The source is deposited on the cathode foil.
  • a material source is irradiated with an electron beam in a vacuum chamber to melt and evaporate, the evaporated material source is reacted with a reaction gas, and the material source reacted with the reaction gas is formed on a cathode ray foil.
  • the control cathode foil is a comparison target of the natural immersion potential with respect to the cathode body.
  • This control cathode foil is a foil made of a valve acting metal of the same type as the cathode foil of the cathode body, and has a purity of 99.99% or more.
  • the conductive layer formed on the cathode foil may be adjusted while confirming the potential corresponding to the current within the range of the current density of the leakage current of the electrolytic capacitor by the polarization curve.
  • the cathode body and the control cathode foil are used separately as a working electrode, and the silver-silver chloride electrode is used as a reference electrode, and the natural immersion potential of the control cathode foil and the polarization curve of the cathode body are measured.
  • the potential range with respect to the range of the current density of the leakage current is the natural immersion potential of the control cathode foil. You should come to your side rather than.
  • the control cathode foil has a natural oxide film formed on it, and has a natural immersion potential in which a cathode reaction that reduces hydrogen ions occurs predominantly.
  • this cathode body has a natural immersion potential on your side of the control cathode foil in the range of the current density of the leakage current. That is, this cathode body is on your side of the potential at which the cathode reaction for reducing hydrogen ions occurs predominantly in the range of the current density of the leakage current.
  • the potential of the cathode body is on the noble side of the potential at which the cathode reaction that reduces hydrogen ions occurs, and is dissolved as shown in the following chemical reaction formula (4). It is in the potential range where the cathode reaction that reduces oxygen is predominantly generated. Therefore, in this cathode body, the cathode reaction for reducing hydrogen ions is suppressed, and the generation of hydrogen gas is suppressed.
  • the potential of the cathode body when the leakage current is flowing should be 0.15 V or more on your side of the natural immersion potential of the control cathode foil when the electrolytic solution contains a nitro compound.
  • the effect of suppressing hydrogen gas generation in the cathode body becomes particularly good as compared with the amount of hydrogen gas generated in the control cathode foil.
  • the potential of the cathode body when the leakage current is flowing should be 0.3 V or more on your side of the natural immersion potential of the control cathode foil.
  • the voltage is set to 0.3 V or higher on your side, the effect of suppressing the generation of hydrogen gas in the cathode body becomes particularly good as compared with the amount of hydrogen gas generated in the control cathode foil.
  • the potential corresponding to the leakage current range may be adjusted by using the natural immersion potential of the cathode body as an index.
  • the natural immersion potential of the cathode body is adjusted by, for example, the coverage of the conductive layer on the cathode foil, the surface area of the conductive layer, the constituent material of the conductive layer, the content ratio, and the like.
  • the natural immersion potential of the cathode body is preferably 0.4 V or more on your side of the natural immersion potential of the control cathode foil.
  • a cathode body having a natural immersion potential on your side of 0.4 V or more from the natural immersion potential of the control cathode foil is dominated by the cathode reaction that reduces dissolved oxygen when a leakage current is flowing, and the cathode that reduces hydrogen.
  • the reaction is greatly suppressed, and the effect of suppressing hydrogen gas generation is particularly good as compared with the amount of hydrogen gas generated in the control cathode foil.
  • the potential when the leakage current is flowing is 0. It is possible to secure your side at 15 V or more, and the effect of suppressing hydrogen gas generation is particularly good as compared with the amount of hydrogen gas generated in the control cathode foil.
  • the potential when the leakage current is flowing is higher than the natural immersion potential of the control cathode foil when the electrolytic solution does not contain a nitro compound. It is possible to secure 0.3 V or more on your side, and the effect of suppressing hydrogen gas generation is particularly good as compared with the amount of hydrogen gas generated in the control cathode foil.
  • the conductive layer contains a carbon component
  • the natural immersion potential of the cathode body is set to your side by 0.6 V or more from the natural immersion potential of the control cathode foil.
  • Including a carbon component means that the carbon material itself is contained in the conductive layer, and that a conductive material containing a carbon atom in the molecular structure, such as titanium carbide, is contained in the conductive layer.
  • the conductive layer contains a carbon component, in the range where the difference between the natural immersion potential of the cathode body and the natural immersion potential of the control cathode foil is smaller than 0.6V, the closer the difference is to 0.6V, the more hydrogen gas. The sustainability of the effect of suppressing the occurrence is shortened.
  • the sustainability of the hydrogen gas generation suppressing effect changes completely when the difference between the natural immersion potential of the cathode body and the natural immersion potential of the control cathode foil is 0.6 V. Then, it grows rapidly, and a hydrogen gas generation suppressing effect longer than the range smaller than 0.6 V can be obtained.
  • the cathode body when the cathode body is used as an action electrode and the silver-silver chloride electrode is used as a reference electrode and the polarization curve is measured, the natural immersion potential is higher than the natural immersion potential of the control cathode foil, and the polarization curve is dissolved.
  • the cathode reaction that reduces oxygen occurs more predominantly, and the cathode reaction that reduces hydrogen ions passes through a region defined by a weak potential range and a current range in which a leakage current of the electrolytic capacitor occurs.
  • the general range of the current density of the leakage current of the electrolytic capacitor is 0.1 ⁇ Acm -2 or more and 0.3 ⁇ A cm -2 or less.
  • the electrolytic capacitor is formed by accommodating a capacitor element including the cathode body in a case and sealing the case opening with a sealing body.
  • the case is made of aluminum, an aluminum alloy containing aluminum or manganese, or stainless steel, and has a bottom and an opening at the other end, for example, a cylinder. In this case, the opening of the case is bent inward and crushed by the crimping process, and the sealing body is in close contact with the case.
  • the sealing body is formed of a resin plate containing a resin such as a phenol resin, or an elastic body such as rubber.
  • the capacitor element includes an anode body and a separator in addition to the cathode body. Further, the capacitor element includes an electrolyte filled in the voids in the capacitor element and the separator.
  • the anode has a dielectric oxide film on its surface. The electrolyte intervenes between the anode and the cathode and adheres to the dielectric oxide film.
  • the anode body is formed by forming a dielectric oxide film on the surface of an anode foil made of a valve acting metal.
  • the valve acting metal is aluminum, tantalum, niobium, niobium oxide, titanium, hafnium, zirconium, zinc, tungsten, bismuth, antimony and the like.
  • the purity is preferably 99.9% or more with respect to the anode foil, but impurities such as silicon, iron, copper, magnesium and zinc may be contained.
  • the surface of the anode foil is expanded as a molded body obtained by molding powder of a valve acting metal, a sintered body obtained by sintering the molded body, or an etching foil obtained by etching a rolled foil.
  • the expanded structure consists of tunnel-like pits, spongy-like pits, or voids between dense powders.
  • the expanded surface structure is typically formed by DC etching or AC etching in which DC or AC is applied in an acidic aqueous solution in which halogen ions such as hydrochloric acid are present, or metal particles or the like are vapor-deposited or sintered on the core. It is formed by.
  • the cathode foil may also have an enlarged surface structure by etching.
  • the dielectric oxide film is typically an oxide film formed on the surface layer of the anode foil.
  • the dielectric oxide film is aluminum oxide obtained by oxidizing the expanded surface structure.
  • the dielectric oxide film is formed by a chemical conversion treatment in which a voltage is applied in an aqueous solution of adipic acid, boric acid, phosphoric acid or the like.
  • a thin dielectric oxide film (about 1 to 10 V) may be formed on the surface layer of the cathode foil by chemical conversion treatment, if necessary.
  • the dielectric oxide film may be produced by using a vapor deposition method, a sol-gel method, a liquid phase precipitation method, or the like.
  • Separator is cellulose such as kraft, Manila hemp, esparto, hemp, rayon and mixed papers thereof, polyethylene terephthalate, polybutylene terephthalate, polyethylene naphthalate, polyester resins such as derivatives thereof, polytetrafluoroethylene resin, polyfluoride.
  • the electrolyte is an electrolytic solution in which a solute is dissolved in a solvent and an additive is added as needed.
  • the solvent may be either a protic polar solvent or an aprotic polar solvent.
  • the protic polar solvent include monohydric alcohols, polyhydric alcohols, oxyalcohol compounds, and water.
  • Typical examples of the aprotic polar solvent include sulfone-based, amide-based, lactones, cyclic amide-based, nitrile-based, and oxide-based solvents.
  • the solute contained in the electrolytic solution contains anionic and cationic components, and is typically an organic acid or a salt thereof, an inorganic acid or a salt thereof, or a composite compound of an organic acid and an inorganic acid or an ion dissociation thereof.
  • An acid as an anion and a base as a cation may be separately added to the electrolytic solution as solute components.
  • Additives include polyethylene glycol, complex compounds of boric acid and polysaccharides (mannit, sorbit, etc.), complex compounds of boric acid and polyhydric alcohols, boric acid esters, nitro compounds, phosphate esters, colloidal silica, etc. Can be mentioned. These may be used alone or in combination of two or more.
  • the nitro compound suppresses the amount of hydrogen gas generated in the electrolytic capacitor. Examples of the nitro compound include o-nitrobenzoic acid, m-nitrobenzoic acid, p-nitrobenzoic acid, o-nitrophenol, m-nitrophenol, p-nitrophenol and the like.
  • the electrolyte layer may contain a conjugated polymer or a conductive polymer that is a doped conjugated polymer.
  • conjugated polymer known ones can be used without particular limitation.
  • the conjugated polymer include polypyrrole, polythiophene, polyfuran, polyaniline, polyacetylene, polyphenylene, polyphenylene vinylene, polyacene, polythiophene vinylene and the like, and poly (3,4-ethylenedioxythiophene) and the like are preferable.
  • These conjugated polymers may be used alone, in combination of two or more, and may be a copolymer of two or more types of monomers.
  • polyvinyl alcohol may be added to the electrolytic solution to increase the viscosity, or the electrolytic solution and a polymer having a three-dimensional network structure holding the electrolytic solution may be used to form the electrolyte.
  • the polymer having a three-dimensional network structure is a polymer obtained by polymerizing the monomer using a monomer that is the main chain of the gel network, a polymerization initiator for polymerizing the monomer, and a cross-linking agent that crosslinks the polymer. It is formed by being crosslinked.
  • the cathode body and the electrolytic capacitor of the present invention will be described in more detail based on Examples.
  • the present invention is not limited to the examples described below.
  • Example 1 The cathode bodies of Examples 1 to 6 and the control cathode foil of Comparative Example 1 shown in Table 1 below were prepared.
  • the cathode foils included in the cathode bodies of Examples 1 to 6 and the control cathode foil of Comparative Example 1 are aluminum foils of the same shape and size.
  • An enlarged surface layer is formed on the cathode foils of Examples 1 to 3 and 5 and Comparative Example 1 by an etching treatment.
  • No expansion layer is formed on the cathode foils of Examples 4 and 6.
  • a conductive layer containing carbon black as a carbon material was laminated on the surface of the cathode foil of Example 1 by a coating method, and after the lamination, the cathode body of Example 1 was press-molded.
  • a conductive layer containing titanium nitride was laminated on the surface of the cathode foil of Example 2 by a vacuum arc vapor deposition method.
  • a conductive layer containing titanium carbide was laminated on the surface of the cathode foil of Example 3 by a vacuum arc vapor deposition method.
  • a conductive layer having a two-layer structure composed of a titanium base layer and a carbon material upper layer was formed by a sputtering vapor deposition method.
  • the surface of the aluminum foil of Example 5 was carbonized by heat treatment and further coated with titanium oxide powder to form a conductive layer having a two-layer structure of aluminum carbide and titanium oxide.
  • a conductive layer containing titanium nitride was laminated on the surface of the cathode foil of Example 6 by an electron beam vapor deposition method.
  • the potential corresponding to the leakage current range of the electrolytic capacitor was set to exceed the natural immersion potential of the control cathode foil of Comparative Example 1 with reference to the polarization curve.
  • the polarization curve was measured by a three-electrode method. Specifically, each cathode body and the control cathode foil are cut into a size of 2 ⁇ 5 cm and used as a working electrode, a reference electrode is used as a silver-silver chloride electrode, a counter electrode is used as a SUS304 stainless mesh, and these electrodes are used as an electrolytic solution. Soaked. The electrolytic solution was adjusted to have a dissolved oxygen concentration in the range of 0.4 to 1.0 mgL -1 .
  • Each electrode was connected to a potentiostat, and after the natural immersion potential was stabilized, the value of the natural immersion potential was obtained. After the natural immersion potential became stable, it was polarized from the natural immersion potential in the base direction in increments of 50 mV to -1.7 V. Each potential at 50 mV intervals was held for 10 minutes, and the average current value for the last 1 minute was measured.
  • FIGS. 1 to 24 The polarization curves of the cathode bodies of Examples 1 to 8 in which the potentials have been adjusted are shown in the graphs of FIGS. 1 to 24.
  • FIG. (4n) shows the polar
  • the leftmost plot is the natural immersion potential.
  • the cathode bodies of Examples 1 to 6 are compared with Comparative Example 1 even in the range of 0.1 ⁇ Acm- 2 or more and 0.3 ⁇ Acm -2 or less, which is the current density range of the leakage current of the electrolytic capacitor. It can be confirmed that the potential is on your side of the natural immersion potential of the control cathode foil.
  • An electrolytic capacitor was produced using the cathode bodies of Examples 1 to 6 and the control cathode foil of Comparative Example 1. Each electrolytic capacitor is the same except for the difference between the cathode body and the control cathode foil.
  • Aluminum foil was used for the anode of each electrolytic capacitor, a surface expansion layer was formed, and a dielectric oxide film was further formed.
  • a kraft separator was sandwiched between the cathode body and the anode body, and the laminate of the anode body, the separator and the cathode body was wound around. The winding body was impregnated with an electrolytic solution to complete a capacitor element.
  • the electrolytic solution was prepared by adding azelaic acid to ethylene glycol. There were two types of electrolytic solutions, and paranitrobenzyl alcohol as a nitro compound was added to one of the electrolytic solutions at a ratio of 2 wt%.
  • This capacitor element was housed in an aluminum case and sealed with a sealing body.
  • a DC voltage of 450 V is applied to the electrolytic capacitors of Examples 1 to 6 and Comparative Example 1 in a temperature environment of 105 ° C. for 2000 hours to generate a leakage current having a current density of 0.1 to 0.3 ⁇ A cm -2 .
  • the amount of hydrogen gas generated was measured by measuring the height of the case before and after the application of the DC voltage, and measuring by the difference in height before and after the application.
  • As a method for evaluating the amount of hydrogen gas generated it was classified into three categories: large amount of hydrogen generation, medium amount of hydrogen generation, and small amount of hydrogen generation.
  • the ratio of the case swelling of the electrolytic capacitor of Comparative Example 1 was classified into the large amount of hydrogen generated and used as a reference, and the classification to which Examples 1 to 6 belong was determined by the relative evaluation based on Comparative Example 1.
  • Table 2 shows the measurement results of the amount of hydrogen gas generated in Examples 1 to 6 and Comparative Example 1.
  • the amount of hydrogen gas generated is indicated by a cross, a triangle, and a circle.
  • the cross mark indicates that the case of the electrolytic capacitor swells greatly, the amount of hydrogen gas generated is large, and there is no effect of suppressing hydrogen gas.
  • the triangular mark indicates that the case of the electrolytic capacitor has a medium swelling, a medium amount of hydrogen gas is generated, and an effect of suppressing hydrogen gas is obtained.
  • the circles indicate that the swelling of the electrolytic capacitor case was small, the amount of hydrogen gas generated was small, and the hydrogen gas suppression effect was large.
  • Table 2 also shows the natural immersion potential.
  • the electrolytic capacitor provided with the cathode bodies of Examples 1, 5 and 6 has a high effect of suppressing hydrogen gas even when an electrolytic solution containing no nitro compound is used.
  • FIGS. 1, 2, and 17 show the polarization curves of Examples 1, 5 and 6. , 18, 21 and 22, it can be confirmed that the potential on your side is secured by 0.3 V or more from the natural immersion potential of the control cathode foil of Comparative Example 1.
  • the cathode body whose potential with respect to the range of leakage current is 0.3 V or more on the noble side of the natural immersion potential of the control cathode foil has the effect of suppressing hydrogen gas. It was confirmed that it was particularly expensive.
  • the electrolytic capacitor provided with the cathode bodies of Examples 1, 5 and 6 has a high effect of suppressing hydrogen gas even when an electrolytic solution containing a nitro compound is used. Comparing the potential ranges corresponding to the range of leakage current among the polarization curves of FIGS. (4n-1) and (4n), FIGS. 3, 4, 19, 20 showing the polarization curves of Examples 1, 5 and 6. , 23 and 24, it can be confirmed that the potential on your side is secured by 0.15 V or more from the natural immersion potential of the control cathode foil of Comparative Example 1.
  • the cathode body whose potential with respect to the range of leakage current is 0.15 V or more on the noble side of the natural immersion potential of the control cathode foil is particularly effective in suppressing hydrogen gas. It was confirmed that it was high.
  • the cathode bodies of Examples 1 to 6 in which the potential corresponding to the leakage current was on the noble side of the natural immersion potential of the control cathode foil had the natural immersion potential of the control cathode foil as well. It was on your side of the immersion potential.
  • the natural immersion potential of the cathode bodies of Examples 1, 5 and 6 in which the noble side is secured by 0.15 V or more from the natural immersion potential of the control cathode foil of Comparative Example 1 is It was 0.4 V or more on your side of the natural immersion potential of the control cathode foil of Comparative Example 1.
  • the natural immersion potential of the cathode bodies of Examples 1, 5 and 6 is secured at 0.3 V or more from the natural immersion potential of the control cathode foil of Comparative Example 1.
  • Example 1 contains a carbon component. Specifically, in Example 1, carbon itself is contained in the conductive layer as a carbon component, and in Example 3, titanium carbide containing a carbon atom is contained in the conductive layer as a carbon component, and Example 4 As a carbon component, the conductive layer contains a titanium base layer and a carbon material upper layer. Then, as shown in Table 2, the difference in the natural immersion potential from the control electrode Comparative Example 1 is about 0.71 V, which is 0.6 V or more in Example 1, and about 0.42 V in Example 3. In Example 4, the voltage is about 0.56V.
  • Table 2 The results of Table 2 are shown in the graph of FIG. FIG. 25 shows before and after the application of the DC voltage when a DC voltage of 450 V is applied for 2000 hours in a temperature environment of 105 ° C. to generate a leakage current having a current density of 0.1 to 0.3 ⁇ A cm ⁇ 2 . It is a graph which shows the time series of the height change of a case.
  • the horizontal axis of FIG. 25 is time, and the vertical axis is the height change ⁇ L of the case.
  • Example 3 is more than Example 4.
  • the height change ⁇ L of the case is small, and the generation of hydrogen gas is small.
  • the height change ⁇ L of the case did not change and almost no hydrogen gas was generated until 1000 hours had passed after the voltage was applied, but after 1000 hours had passed, the case.
  • a change is seen in the height change ⁇ L of.
  • the height change ⁇ L of the case in Example 4 is steeper than the height change ⁇ L of the case in Example 3.
  • Example 3 the difference in the natural immersion potential from Comparative Example 1 which is the control electrode is 0.42 V, and in Example 4, the difference in the natural immersion potential from Comparative Example 1 which is the control electrode is 0. It is .56V. From the results of Examples 3 and 4, the difference in the natural immersion potential from the control electrode Comparative Example 1 is 0 in the range where the difference in the natural immersion potential from the control electrode Comparative Example 1 is less than 0.6V. It can be confirmed that the closer to 6.6V, the shorter the sustainability of hydrogen gas suppression.
  • Example 1 in which the difference in the natural immersion potential from Comparative Example 1 which is the control electrode is 0.6 V or more, 2000 hours have passed after 1000 hours have passed since the voltage was applied. However, there is no change in the height change ⁇ L of the case, and the amount of hydrogen gas generated is continuously suppressed. That is, it can be seen that when the difference in the natural immersion potential from Comparative Example 1 which is the control electrode becomes 0.6 V or more, the sustainability of the hydrogen gas suppressing effect suddenly increases.

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Abstract

水素ガス発生を抑制できる陰極体及びこの陰極体を備える電解コンデンサを提供する。電解コンデンサの陰極体は、弁作用金属の陰極箔と、当該陰極箔の表面に形成された導電層とを備えている。電気化学的分極により電解コンデンサの漏れ電流の電流密度の範囲に収まる電流が流れるとき、当該電流に対応する電位が、弁作用金属と同種で純度９９．９９％以上の対照陰極箔の自然浸漬電位よりも貴側である。

Description

陰極体及び電解コンデンサ
　本発明は、電解コンデンサが備える陰極体及び当該電解コンデンサに関する。
　電解コンデンサは、タンタルあるいはアルミニウム等のような弁作用金属を陽極箔及び陰極箔として備えている。陽極箔は、弁作用金属を焼結体あるいはエッチング箔等の形状にすることで拡面化され、拡面化された表面に誘電体酸化皮膜層を有する。陽極箔と陰極箔の間には電解液が介在する。電解液は、陽極箔の凹凸面に密接し、真の陰極として機能する。
　電解液は、漏れ電流によって、陽極箔に形成された誘電体酸化皮膜の劣化や損傷等の劣化部を修復する。しかし、誘電体酸化皮膜の漏れ電流による皮膜修復を発端にして、水素ガスが発生する。即ち、陽極側では漏れ電流による皮膜修復時に以下の化学反応式（１）で表されるアノード反応が生じる。そして、陰極側では漏れ電流による皮膜修復時に、アノード反応で生じた電子を受け取って、水素イオンを還元する以下の化学反応式（２）で表されるカソード反応が生じる。化学反応式（２）で生じた原子状水素は、以下の化学反応式（３）で表されるように結合し、水素ガスが発生する。
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000001
　水素ガスは電解コンデンサの内圧を上昇させ、コンデンサ素子を収容するケースの膨れや、コンデンサ素子を封止する封口体の膨れや電解コンデンサに設けた圧力開放弁の開弁を引き起こす虞がある。陽極側で漏れ電流が増加し、陽極側の電極面に於ける電荷の移動が激しくなると、ファラデー則に則って、陰極側の反応量も大きくなり、陰極側において水素ガスの発生量が増大する。
特開２０１７－３４０３０号
　近年では、電解コンデンサには、電気自動車等の車載用途や電力用途等のように、１００Ｖ以上の耐電圧が要求される場合がある。そこで、１００Ｖ以上の中高圧用途の電解コンデンサは、陽極箔に多数のトンネル状のピットにより成る拡面層を備えている。また電解コンデンサは、陽極箔に箔を貫通するトンネル状のピットを部分的又は全面に有する拡面層を備えている。このように拡面技術によって、１００Ｖ以上の中高圧用途の電解コンデンサは、誘電体酸化皮膜の厚みを確保しつつ、陽極箔の大表面積化を図っている。
　１００Ｖ以上の中高圧用途の電解コンデンサに対して更なる静電容量が求められた場合、誘電体酸化皮膜を薄肉化することが考えられる。しかしながら、誘電体酸化皮膜を薄肉化していくと、弁作用金属と電解液中の水分との接触が容易となり、上記の化学反応式（１）で表されるアノード反応が起こり易くなって、水素ガスの発生量が多くなるという問題が生じる。このようなアノード反応による水素ガスの発生は、特に１６０Ｖ以上の中高圧用途の電解コンデンサで見られ、２５０Ｖ以上の中高圧用途の電解コンデンサでは特に顕著となる。
　電解液へのニトロ化合物の添加を併用することも考えられる。ニトロ化合物は、陰極側で還元され、水素イオンと反応する。従って、ニトロ化合物は、水素ガスの発生を抑制する。しかしながら、ニトロ化合物の種類によっては、電解コンデンサの耐電圧を低下させてしまうため、使用量が限定的となる。また、経時的にニトロ化合物が陰極側で還元されていき、水素ガス抑制性能が落ちていく。
　このように、水素ガスをより好ましく抑制することができる新たな手段が電解コンデンサに要望されている。本発明は、上記課題を解決するために提案されたものであり、その目的は、水素ガス発生を抑制できる陰極体及びこの陰極体を備える電解コンデンサを提供することにある。
　まず、容量出現率について定義する。容量出現率は、陽極側の静電容量に対する電解コンデンサの静電容量の割合である。即ち、容量出現率とは、電解コンデンサを陽極側と陰極側とが直列したコンデンサと見做した合成静電容量を陽極側静電容量で除算して得られる割合の百分率である。合成静電容量は、陽極側静電容量と陰極側静電容量の乗算結果を、陽極側静電容量と陰極側静電容量の和で除算して得られる。従って、容量出現率は、以下の式１で表される。
（式１）
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000002
　式１に示されるように、陽極側の静電容量が大きい場合、容量出現率に及ぼす陰極側の影響は大きくなるものである。一方、陽極側の静電容量が小さい場合、容量出現率に及ぼす陰極側の影響は小さくなるものである。
　ここで、電解コンデンサの分野においては、１００Ｖ以上の所謂中高圧用途向けの電解コンデンサ用の陽極箔は、低圧用途向けの電解コンデンサ用の陽極箔より単位面積当たりの静電容量が小さい。これは、中高圧用途向けの電解コンデンサ用陽極箔においては、耐圧を確保するために拡面層表面の誘電体酸化皮膜が厚くなるためである。容量出現率の向上という観点から考えると、陽極側の静電容量が大きい低圧領域の電解コンデンサにおいては、容量出現率を大きくするために、陰極側の容量を大きくすることの効果は大きい。しかし、陽極側の静電容量が小さい中高圧用途向けの電解コンデンサにおいては、陰極側の静電容量を向上させても容量出現率の効果は小さい。
　例えば、低圧用途向けの電解コンデンサとして、１ｃｍ２あたりの静電容量が１０μＦの陽極箔を用いた場合、１ｃｍ２あたりの静電容量が１００μＦの陰極箔を用いたときの容量出現率は、９０．９％となるが、陰極箔の１ｃｍ２あたりの静電容量を１０００μＦにした場合の容量出現率は、９９．０％となり、１０９％の容量出現率の向上が見込まれる。一方で、中高圧用途向けの電解コンデンサとして、１ｃｍ２あたりの静電容量が１μＦの陽極箔において、１ｃｍ２あたりの静電容量が１００μＦの陰極箔を用いた場合の容量出現率は、９９．０％となるが、陰極箔の１ｃｍ２あたりの静電容量を１０００μＦにした場合の容量出現率は、９９．９％と容量出現率がほぼ向上しない。
　陰極側の静電容量を向上させても容量出現率の効果は小さい中高圧用途向けの電解コンデンサにおいては、陰極箔表面に表面積拡大を目的に導電層を形成することは工程数の増加等を考慮すると、行われなかった。
　一方で、発明者らは鋭意研究の結果、陰極箔の表面に導電層を備え、陰極体の自然浸漬電位を調整するだけで水素ガス発生が抑制できるという知見を得た。
　本発明はこの知見に基づくものであり、１００Ｖ以上の中高圧用途の電解コンデンサ、特に１６０Ｖ以上、更に言えば２５０Ｖ以上の中高圧用途の電解コンデンサにおける上記課題を解決すべく、本発明の電解コンデンサの陰極体は、電解コンデンサの陰極体であって、弁作用金属の陰極箔と、当該陰極箔の表面に形成された導電層と、を備え、電気化学的分極により電解コンデンサの漏れ電流の電流密度の範囲に収まる電流が流れるとき、当該電流に対応する電位が、前記弁作用金属と同種で純度９９．９９％以上の対照陰極箔の自然浸漬電位よりも貴側であること、を特徴とする。
　電気化学的分極により電解コンデンサの漏れ電流の電流密度の範囲は、０．１μＡｃｍ－２以上０．３μＡｃｍ－２以下であるようにしてもよい。
　電気化学的分極により電解コンデンサの漏れ電流の電流密度の範囲に収まる電流が流れるとき、前記電解液がニトロ化合物を含む場合、当該電流に対応する電位が、前記対照陰極箔の自然浸漬電位よりも０．１５Ｖ以上貴側であるようにしてもよい。
　電気化学的分極により電解コンデンサの漏れ電流の電流密度の範囲に収まる電流が流れるとき、前記電解液がニトロ化合物を含まない場合、当該電流に対応する電位が、前記対照陰極箔の自然浸漬電位よりも０．３Ｖ以上貴側であるようにしてもよい。
　分極曲線において、電解コンデンサの漏れ電流の電流密度の範囲と、電解液中の溶存酸素を還元するカソード反応により生じる電流が水素イオンを還元するカソード反応により生じる電流よりも大きくなる電位範囲とが対応するようにしてもよい。
　前記弁作用金属はアルミニウムであるようにしてもよい。
　前記対照陰極箔は自然酸化皮膜が形成されているようにしてもよい。
　この陰極体を備える電解コンデンサも本発明の一態様である。この電解コンデンサは、誘電体酸化皮膜が形成された陽極体と前記陰極体とを含むコンデンサ素子と、前記コンデンサ素子内に充填された電解質及びニトロ化合物と、を備えるようにしてもよい。
　本発明によれば、陰極体の電位を調整するだけで水素ガス発生を抑制できる。
実施例１の陰極体と比較例１の対照陰極箔をニトロ化合物非含有の電解液に浸漬したときの０以上０．４μＡ・ｃｍ－２以下の範囲の分極曲線である。 実施例１の陰極体と比較例１の対照陰極箔をニトロ化合物非含有の電解液に浸漬したときの０．００１μＡ・ｃｍ－２以上の範囲の分極曲線である。 実施例１の陰極体と比較例１の対照陰極箔をニトロ化合物含有の電解液に浸漬したときの０以上０．４μＡ・ｃｍ－２以下の範囲の分極曲線である。 実施例１の陰極体と比較例１の対照陰極箔をニトロ化合物含有の電解液に浸漬したときの０．００１μＡ・ｃｍ－２以上の範囲の分極曲線である。 実施例２の陰極体と比較例１の対照陰極箔をニトロ化合物非含有の電解液に浸漬したときの０以上０．４μＡ・ｃｍ－２以下の範囲の分極曲線である。 実施例２の陰極体と比較例１の対照陰極箔をニトロ化合物非含有の電解液に浸漬したときの０．００１μＡ・ｃｍ－２以上の範囲の分極曲線である。 実施例２の陰極体と比較例１の対照陰極箔をニトロ化合物含有の電解液に浸漬したときの０以上０．４μＡ・ｃｍ－２以下の範囲の分極曲線である。 実施例２の陰極体と比較例１の対照陰極箔をニトロ化合物含有の電解液に浸漬したときの０．００１μＡ・ｃｍ－２以上の範囲の分極曲線である。 実施例３の陰極体と比較例１の対照陰極箔をニトロ化合物非含有の電解液に浸漬したときの０以上０．４μＡ・ｃｍ－２以下の範囲の分極曲線である。 実施例３の陰極体と比較例１の対照陰極箔をニトロ化合物非含有の電解液に浸漬したときの０．００１μＡ・ｃｍ－２以上の範囲の分極曲線である。 実施例３の陰極体と比較例１の対照陰極箔をニトロ化合物含有の電解液に浸漬したときの０以上０．４μＡ・ｃｍ－２以下の範囲の分極曲線である。 実施例３の陰極体と比較例１の対照陰極箔をニトロ化合物含有の電解液に浸漬したときの０．００１μＡ・ｃｍ－２以上の範囲の分極曲線である。 実施例４の陰極体と比較例１の対照陰極箔をニトロ化合物非含有の電解液に浸漬したときの０以上０．４μＡ・ｃｍ－２以下の範囲の分極曲線である。 実施例４の陰極体と比較例１の対照陰極箔をニトロ化合物非含有の電解液に浸漬したときの０．００１μＡ・ｃｍ－２以上の範囲の分極曲線である。 実施例４の陰極体と比較例１の対照陰極箔をニトロ化合物含有の電解液に浸漬したときの０以上０．４μＡ・ｃｍ－２以下の範囲の分極曲線である。 実施例４の陰極体と比較例１の対照陰極箔をニトロ化合物含有の電解液に浸漬したときの０．００１μＡ・ｃｍ－２以上の範囲の分極曲線である。 実施例５の陰極体と比較例１の対照陰極箔をニトロ化合物非含有の電解液に浸漬したときの０以上０．４μＡ・ｃｍ－２以下の範囲の分極曲線である。 実施例５の陰極体と比較例１の対照陰極箔をニトロ化合物非含有の電解液に浸漬したときの０．００１μＡ・ｃｍ－２以上の範囲の分極曲線である。 実施例５の陰極体と比較例１の対照陰極箔をニトロ化合物含有の電解液に浸漬したときの０以上０．４μＡ・ｃｍ－２以下の範囲の分極曲線である。 実施例５の陰極体と比較例１の対照陰極箔をニトロ化合物含有の電解液に浸漬したときの０．００１μＡ・ｃｍ－２以上の範囲の分極曲線である。 実施例６の陰極体と比較例１の対照陰極箔をニトロ化合物非含有の電解液に浸漬したときの０以上０．４μＡ・ｃｍ－２以下の範囲の分極曲線である。 実施例６の陰極体と比較例１の対照陰極箔をニトロ化合物非含有の電解液に浸漬したときの０．００１μＡ・ｃｍ－２以上の範囲の分極曲線である。 実施例６の陰極体と比較例１の対照陰極箔をニトロ化合物含有の電解液に浸漬したときの０以上０．４μＡ・ｃｍ－２以下の範囲の分極曲線である。 実施例６の陰極体と比較例１の対照陰極箔をニトロ化合物含有の電解液に浸漬したときの０．００１μＡ・ｃｍ－２以上の範囲の分極曲線である。 実施例１、３及び４の陰極体と比較例１の対照陰極箔において直流電圧を印加し、漏れ電流を発生させたときの、直流電圧の印加前後のケースの高さ変化の時系列を示すグラフである。
　以下、本発明の実施形態に係る陰極体及び電解コンデンサについて説明する。なお、本発明は、以下に説明する実施形態に限定されるものでない。
　（陰極体）
　陰極体は、電解コンデンサの陰極側に配置される電極である。この陰極体が配置される電解コンデンサとしては、例えば、電解液、ゲル電解質又は両方を用いた電解コンデンサ、導電性高分子と電解液又はゲル電解質を含む固体電解質を用いた所謂ハイブリッド型の電解コンデンサが挙げられる。
　陰極体は、弁作用金属を材料とする陰極箔を備える。この陰極箔は集電体であり、電解コンデンサに組み込まれる際、引出端子と冷間圧接やステッチ接続等の各種手法を用いて接続される。弁作用金属は、アルミニウム、タンタル、ニオブ、酸化ニオブ、チタン、ハフニウム、ジルコニウム、亜鉛、タングステン、ビスマス及びアンチモン等である。陰極箔の純度は、９９％以上が望ましいが、ケイ素、鉄、銅、マグネシウム、亜鉛等の不純物が含まれていても良い。なお、陰極箔表面を拡面処理し、陰極箔表面の純度を９９．９９％以上とすることが好ましい。
　例えば、陰極箔としては、ＪＩＳ規格Ｈ０００１で規定される調質記号がＨであるアルミニウム材、いわゆるＨ材や、ＪＩＳ規格Ｈ０００１で規定される調質記号がＯであるアルミニウム材、いわゆるＯ材を用いてもよい。Ｈ材からなる剛性が高い金属箔を用いると、プレス加工による陰極箔の変形を抑制できる。
　陰極箔は、弁作用金属が箔状に延伸されている。陰極箔の表面には、拡面処理が施されていてもよい。陰極箔の拡面層は、電解エッチングやケミカルエッチング、サンドブラスト等により形成され、又は金属箔に金属粒子等を蒸着若しくは焼結することにより形成される。電解エッチングとしては、直流エッチング又は交流エッチング等の手法が挙げられる。また、ケミカルエッチングでは、金属箔を酸溶液やアルカリ溶液に浸漬させる。形成された拡面層は、箔表面から箔芯部へ向けて掘り込まれたトンネル状のエッチングピット、又は海綿状のエッチングピットを有する層領域である。尚、エッチングピットは、陰極箔を貫通するように形成されていてもよい。
　拡面層には、酸化皮膜が意図的又は自然に形成されていてもよい。自然酸化皮膜は、陰極箔が空気中の酸素と反応することにより形成され、化成皮膜は、アジピン酸やホウ酸等の水溶液等のハロゲンイオン不在の溶液中で電圧印加する化成処理によって意図的に形成される酸化皮膜である。金属箔が例えばアルミニウム箔の場合、この手法による酸化皮膜は拡面層が酸化して成る酸化アルミニウムである。
　この陰極体は、陰極箔と導電層の積層構造を有する。導電層は、導電性材料を含有し、酸化皮膜よりも高導電性の層である。この導電層は、陰極箔の片面又は両面に積層され、陰極体の最表層に位置する。導電性材料としては、例えば炭素材、チタン、窒化チタン、炭化チタン、炭化アルミニウム、及びこれらの複合材又は混合材が挙げられる。導電層は複数層が積層されてもよい。
　炭素材としては、繊維状炭素、炭素粉末、又はこれらの混合である。賦活処理や孔を形成する開口処理などの多孔質化処理が施された繊維状炭素や炭素粉末であってもよい。炭素粉末は、例えば、やしがら等の天然植物組織、フェノール等の合成樹脂、石炭、コークス、ピッチ等の化石燃料由来のものを原料とする活性炭、ケッチェンブラック、アセチレンブラック、チャネルブラックなどのカーボンブラック、カーボンナノホーン、無定形炭素、天然黒鉛、人造黒鉛、黒鉛化ケッチェンブラック、メソポーラス炭素等である。繊維状炭素は、例えば、カーボンナノチューブ、カーボンナノファイバ等である。カーボンナノチューブは、グラフェンシートが１層である単層カーボンナノチューブでも、２層以上のグラフェンシートが同軸状に丸まり、チューブ壁が多層をなす多層カーボンナノチューブ（ＭＷＣＮＴ）でもよい。
　これら導電性材料は、陰極箔に塗布、蒸着又は熱処理等によって付着させる。塗布方法は、例えば炭素材料の導電層を形成する場合に好適であり、導電材料、バインダー及び溶媒を含むスラリーをスラリーキャスト法、ドクターブレード法又はスプレー噴霧法等によって陰極体に塗布及び乾燥させ、必要に応じてプレスにより陰極箔と導電層を密着させる。蒸着方法は、例えばチタン等の金属系の導電層を形成する場合に好適であり、真空アーク蒸着、スパッタ蒸着又は電子ビーム蒸着が挙げられる。熱処理は、陰極箔の表面に導電材料の粉末を付着させ、焼結させる。
　真空アーク蒸着は、真空チャンバ内で材料源に電圧をかけて溶融及び蒸発させ、蒸発した材料源を反応ガスと反応させ、反応ガスと反応した材料源を陰極箔に成膜する。スパッタ蒸着は、ターゲットが配置され、反応ガスが充填された環境下でプラズマを発生させ、ターゲットから材料源を叩き出しつつ、叩き出した材料源を反応ガスと反応させ、反応ガスと反応した材料源を陰極箔に成膜する。電子ビーム蒸着は、真空チャンバ内で材料源に電子ビームを照射して溶融及び蒸発させ、蒸発した材料源を反応ガスと反応させ、反応ガスと反応した材料源を陰極箔に成膜する。
　ここで、陰極体は、電解コンデンサの漏れ電流の電流密度の範囲に収まる電流が流れるとき、当該電流に対応する電位が、対照陰極箔の自然浸漬電位よりも貴側になるように調整されている。対照陰極箔は、陰極体に対する自然浸漬電位の比較対象である。この対照陰極箔は、陰極体の陰極箔と同種の弁作用金属により成る箔であり、純度９９．９９％以上である。
　電解コンデンサの漏れ電流の電流密度の範囲に収まる電流に対応する電位は、分極曲線によって確認しながら、例えば、陰極箔に形成する導電層を調整すればよい。陰極体及び対照陰極箔を別々に作用電極とし、銀－塩化銀電極を参照電極とし、対照陰極箔の自然浸漬電位と陰極体の分極曲線を測定する。そして、例えば、陰極箔に対する導電層の被覆率、導電層の表面積、又は導電層の構成材料や含有比率等によって調整し、漏れ電流の電流密度の範囲に対する電位範囲が対照陰極箔の自然浸漬電位よりも貴側にくるようにすればよい。
　対照陰極箔は、自然酸化皮膜が形成されており、水素イオンを還元するカソード反応が優位的に生じる自然浸漬電位を有する。一方、この陰極体は、漏れ電流の電流密度の範囲において、対照陰極箔よりも貴側の自然浸漬電位を有する。即ち、この陰極体は、漏れ電流の電流密度の範囲において、水素イオンを還元するカソード反応が優位的に生じる電位よりも貴側にある。
　即ち、電解コンデンサに漏れ電流が生じているとき、陰極体の電位は、水素イオンを還元するカソード反応が生じる電位よりも貴側にあり、次の化学反応式（４）に示すような、溶存酸素を還元するカソード反応が優位的に生じる電位範囲にある。そのため、この陰極体では水素イオンを還元するカソード反応が抑えられ、水素ガスの発生は抑制されている。
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000003
　好ましくは、漏れ電流が流れているときの陰極体の電位は、電解液がニトロ化合物を含む場合、対照陰極箔の自然浸漬電位よりも０．１５Ｖ以上貴側にする。０．１５Ｖ以上貴側にすると、対照陰極箔における水素ガス発生量と比べて、陰極体の水素ガス発生の抑制効果が特に良好になる。また、漏れ電流が流れているときの陰極体の電位は、電解液がニトロ化合物を含まない場合、対照陰極箔の自然浸漬電位よりも０．３Ｖ以上貴側にする。０．３Ｖ以上貴側にすると、対照陰極箔における水素ガス発生量と比べて、陰極体の水素ガス発生の抑制効果が特に良好になる。
　ここで、漏れ電流範囲に対応する電位は、陰極体の自然浸漬電位を指標として調整するようにしてもよい。陰極体の自然浸漬電位を対照陰極箔の自然浸漬電位よりも貴側になるように調整することで、漏れ電流範囲に対応する電位を対照陰極箔の自然浸漬電位よりも貴側にできる。陰極体の自然浸漬電位は、例えば、陰極箔に対する導電層の被覆率、導電層の表面積、又は導電層の構成材料や含有比率等によって調整する。
　陰極体の自然浸漬電位は、対照陰極箔の自然浸漬電位より０．４Ｖ以上貴側にすることが好ましい。対照陰極箔の自然浸漬電位より０．４Ｖ以上貴側の自然浸漬電位を有する陰極体は、漏れ電流が流れているとき、溶存酸素を還元するカソード反応が大部分を占め、水素を還元するカソード反応が大きく抑えられ、対照陰極箔における水素ガス発生量と比べて、水素ガス発生の抑制効果が特に良好になる。
　対照陰極箔の自然浸漬電位より０．４Ｖ以上貴側にすることで、漏れ電流が流れているときの電位は、電解液がニトロ化合物を含む場合、対照陰極箔の自然浸漬電位よりも０．１５Ｖ以上貴側を確保でき、対照陰極箔における水素ガス発生量と比べて、水素ガス発生の抑制効果が特に良好になる。
　また、対照陰極箔の自然浸漬電位より０．４Ｖ以上貴側にすることで、漏れ電流が流れているときの電位は、電解液がニトロ化合物を含まない場合、対照陰極箔の自然浸漬電位よりも０．３Ｖ以上貴側を確保でき、対照陰極箔における水素ガス発生量と比べて、水素ガス発生の抑制効果が特に良好になる。
　更に好ましくは、導電層にカーボン成分を含ませ、且つ陰極体の自然浸漬電位を、対照陰極箔の自然浸漬電位より０．６Ｖ以上貴側にする。カーボン成分を含ませるとは、炭素材そのものを導電層に含ませる他、炭化チタン等のように、分子構造中に炭素原子を含む導電性材料を導電層に含ませることをいう。導電層にカーボン成分が含まれている場合、陰極体の自然浸漬電位と対照陰極箔の自然浸漬電位との差が０．６Ｖより小さい範囲では、当該差が０．６Ｖに近くなるほど、水素ガス発生の抑制効果の持続力が短くなってしまう。しかし、導電層にカーボン成分が含まれている場合、陰極体の自然浸漬電位と対照陰極箔の自然浸漬電位との差が０．６Ｖを境に、水素ガス発生の抑制効果の持続力は一転して急激に伸び、０．６Ｖより小さい範囲よりも長い水素ガス発生抑制効果が得られる。
　以上の陰極体は、この陰極体を作用電極とし、銀－塩化銀電極を参照電極とし、分極曲線を測定したとき、自然浸漬電位は対照陰極箔の自然浸漬電位より高く、分極曲線は、溶存酸素を還元するカソード反応がより優位的に生じ、水素イオンを還元するカソード反応が弱い電位範囲と、電解コンデンサの漏れ電流が生じる電流範囲とで画成される領域を通る。
　尚、電解コンデンサの漏れ電流の電流密度の一般的な範囲は、０．１μＡｃｍ－２以上０．３μＡｃｍ－２以下とする。
　（電解コンデンサ）
　電解コンデンサは、この陰極体を備えるコンデンサ素子をケースに収容して、封口体でケース開口を封止して成る。ケースは、アルミニウム、アルミニウム若しくはマンガンを含有するアルミニウム合金、又はステンレス製であり、有底及び他端が開口の例えば筒体である。このケースは、加締め加工によって、ケースの開口が内側へ折り曲げて潰され、封口体が密着する。封口体は、例えばフェノール樹脂などの樹脂を含む樹脂板、またはゴムなどの弾性体により形成される。
　コンデンサ素子は、陰極体の他、陽極体及びセパレータを備えている。また、コンデンサ素子は、コンデンサ素子内の空隙やセパレータに充填される電解質を備えている。陽極体は、表面に誘電体酸化皮膜を有する。電解質は、陽極体と陰極体との間に介在し、誘電体酸化皮膜と密着する。
　（陽極体）
　陽極体は、弁作用金属を材料とする陽極箔の表面に誘電体酸化皮膜が形成されて成る。弁作用金属は、アルミニウム、タンタル、ニオブ、酸化ニオブ、チタン、ハフニウム、ジルコニウム、亜鉛、タングステン、ビスマス及びアンチモン等である。純度は、陽極箔に関して９９．９％以上が望ましいが、ケイ素、鉄、銅、マグネシウム、亜鉛等の不純物が含まれていても良い。
　陽極箔は、弁作用金属の粉体を成形した成形体、成形体を焼結した焼結体、又は圧延された箔にエッチング処理を施したエッチング箔として、表面が拡面化される。拡面構造は、トンネル状のピット、海綿状のピット、又は密集した粉体間の空隙により成る。拡面構造は、典型的には、塩酸等のハロゲンイオンが存在する酸性水溶液中で直流又は交流を印加する直流エッチング又は交流エッチングにより形成され、若しくは芯部に金属粒子等を蒸着又は焼結することにより形成される。陰極箔についても、エッチングによって拡面構造を有するようにしてもよい。
　誘電体酸化皮膜は、典型的には、陽極箔の表層に形成される酸化皮膜である。例えば、陽極箔がアルミニウム箔であれば、誘電体酸化皮膜は、拡面構造を酸化させた酸化アルミニウムである。誘電体酸化皮膜は、アジピン酸、ホウ酸又はリン酸等の水溶液中で電圧印加する化成処理により形成される。また、陰極箔の表層に必要に応じて化成処理により薄い誘電体酸化皮膜（１～１０Ｖ程度）を形成しても良い。さらに、誘電体酸化皮膜は、蒸着法やゾルゲル法、液相析出法などを用いて作出してもよい。
　（セパレータ）
　セパレータは、クラフト、マニラ麻、エスパルト、ヘンプ、レーヨン等のセルロース及びこれらの混合紙、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、それらの誘導体などのポリエステル系樹脂、ポリテトラフルオロエチレン系樹脂、ポリフッ化ビニリデン系樹脂、ビニロン系樹脂、脂肪族ポリアミド、半芳香族ポリアミド、全芳香族ポリアミド等のポリアミド系樹脂、ポリイミド系樹脂、ポリエチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂、トリメチルペンテン樹脂、ポリフェニレンサルファイド樹脂、アクリル樹脂、ポリビニルアルコール樹脂等が挙げられ、これらの樹脂を単独で又は混合して用いることができる。
　（電解質）
　電解質は、電解液を用いた電解コンデンサの場合、溶媒に対して溶質を溶解し、また必要に応じて添加剤が添加された電解液である。溶媒はプロトン性の極性溶媒又は非プロトン性の極性溶媒の何れでもよい。プロトン性の極性溶媒として、一価アルコール類、及び多価アルコール類、オキシアルコール化合物類、水などが代表として挙げられる。非プロトン性の極性溶媒としては、スルホン系、アミド系、ラクトン類、環状アミド系、ニトリル系、オキシド系などが代表として挙げられる。
　電解液に含まれる溶質は、アニオン及びカチオンの成分が含まれ、典型的には、有機酸若しくはその塩、無機酸若しくはその塩、又は有機酸と無機酸との複合化合物若しくはそのイオン解離性のある塩であり、単独又は２種以上を組み合わせて用いられる。アニオンとなる酸及びカチオンとなる塩基を溶質成分として別々に電解液に添加してもよい。
　さらに、電解液には他の添加剤を添加することもできる。添加剤としては、ポリエチレングリコール、ホウ酸と多糖類（マンニット、ソルビットなど）との錯化合物、ホウ酸と多価アルコールとの錯化合物、ホウ酸エステル、ニトロ化合物、リン酸エステル、コロイダルシリカなどが挙げられる。これらは単独で用いてもよく、２種以上を組み合わせて用いてもよい。ニトロ化合物は、電解コンデンサ内の水素ガスの発生量を抑制する。ニトロ化合物としては、ｏ－ニトロ安息香酸、ｍ－ニトロ安息香酸、ｐ－ニトロ安息香酸、ｏ－ニトロフェノール、ｍ－ニトロフェノール、ｐ－ニトロフェノール等が挙げられる。
　電解コンデンサに固体電解質を用いる場合は、共役系高分子又はドーピングされた共役系高分子である導電性ポリマーを電解質層に含有させればよい。共役系高分子としては、公知のものを特に限定なく使用することができる。この共役系高分子としては、例えば、ポリピロール、ポリチオフェン、ポリフラン、ポリアニリン、ポリアセチレン、ポリフェニレン、ポリフェニレンビニレン、ポリアセン、ポリチオフェンビニレンなどが挙げられ、ポリ（３，４－エチレンジオキシチオフェン）等が好ましい。これら共役系高分子は、単独で用いられてもよく、２種類以上を組み合わせても良く、更に２種以上のモノマーの共重合体であってもよい。
　電解コンデンサにゲル電解質を用いる場合は、ポリビニルアルコールを電解液に添加させて高粘度化させたり、電解液と当該電解液を保持する三次元網目構造のポリマーにより電解質を構成すればよい。三次元網目構造のポリマーは、ゲルネットワークの主鎖となるモノマーと、当該モノマーを重合するための重合開始剤と、当該ポリマーを架橋する架橋剤とを用い、当該モノマーが重合されて成るポリマーが架橋されることで形成される。
　以下、実施例に基づいて本発明の陰極体と電解コンデンサをさらに詳細に説明する。なお、本発明は、以下に説明する実施例に限定されるものでない。
　（実施例１乃至６）
　下表１に示す実施例１乃至実施例６の陰極体及び比較例１の対照陰極箔を作製した。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000004
　表１に示すように、実施例１乃至６の陰極体が備える陰極箔及び比較例１の対照陰極箔は、同形同大のアルミニウム箔である。実施例１乃至３及び５並びに比較例１の陰極箔には、エッチング処理によって拡面層が形成されている。実施例４及び６の陰極箔には拡面層を形成していない。
　また、実施例１の陰極箔の表面には、塗布法により炭素材料としてカーボンブラックを含む導電層を積層し、積層後、実施例１の陰極体をプレス成形した。実施例２の陰極箔の表面には、真空アーク蒸着法により窒化チタンを含む導電層を積層した。実施例３の陰極箔の表面には、真空アーク蒸着法により炭化チタンを含む導電層を積層した。実施例４の陰極箔の表面には、スパッタ蒸着法によりチタンの下地層と炭素材料の上地層とから成る２層構造の導電層を形成した。実施例５の陰極箔の表面には、熱処理によりアルミニウム箔の表面を炭化させ、更に酸化チタンの粉末でコーティングすることで、炭化アルミニウムと酸化チタンの２層構造を有する導電層を形成した。実施例６の陰極箔の表面には、電子ビーム蒸着法により窒化チタンを含む導電層を積層した。
　更に、実施例１乃至６の陰極体は、分極曲線を参照しながら、電解コンデンサの漏れ電流範囲に対応する電位が、比較例１の対照陰極箔の自然浸漬電位を上回るようにした。分極曲線は、３電極式によって測定した。具体的には、各陰極体及び対照陰極箔を２×５ｃｍの大きさに切り取って作用極とし、参照極を銀－塩化銀電極とし、対極をＳＵＳ３０４のステンレスメッシュとし、これら電極を電解液に浸漬した。電解液は、溶存酸素濃度を０．４～１．０ｍｇＬ－１の範囲に調整された。各電極をポテンショスタットに接続し、自然浸漬電位が安定した後、当該自然浸漬電位の値を得た。自然浸漬電位が安定した後、自然浸漬電位から卑方向へ５０ｍＶ刻みで－１．７Ｖまで分極させていった。５０ｍＶ間隔の各電位を１０分保持し、最後の１分間の平均電流値を測定した。
　電位が調整された実施例１乃至８の陰極体の分極曲線を図１乃至２４のグラフに示す。図（４ｎ－３）はニトロ化合物を含まない電解液に実施例ｎ（ｎ＝１，２，３・・・）の陰極体を浸漬させたときの分極曲線を、自然浸漬電位がプロットされる０以上０．４μＡ・ｃｍ－２以下の電流密度の範囲で示す。図（４ｎ－２）はニトロ化合物を含まない電解液に実施例ｎ（ｎ＝１，２，３・・・）の陰極体を浸漬させたときの分極曲線を、０．００１μＡ・ｃｍ－２以上の電流密度の範囲で示す。また、図（４ｎ－１）はニトロ化合物を含む電解液に実施例ｎ（ｎ＝１，２，３・・・）の陰極体を浸漬させたときの分極曲線を、自然浸漬電位がプロットされる０以上０．４μＡ・ｃｍ－２以下の電流密度の範囲で示す。図（４ｎ）はニトロ化合物を含む電解液に実施例ｎ（ｎ＝１，２，３・・・）の陰極体を浸漬させたときの分極曲線を、０．００１μＡ・ｃｍ－２以上の電流密度の範囲で示す。図（４ｎ－３）及び図（４ｎ－２）には、ニトロ化合物を含まない電解液に関する比較例１の対照陰極箔の分極曲線も併記し、図（４ｎ－１）及び図（４ｎ）には、ニトロ化合物を含む電解液に関する比較例１の対照陰極箔の分極曲線も併記してある。
　図（４ｎ－３）と図（４ｎ－１）の分極曲線において最左のプロットが自然浸漬電位である。図１乃至２４に示すように、実施例１乃至６の陰極体は、電解コンデンサの漏れ電流の電流密度範囲である０．１μＡｃｍ－２以上０．３μＡｃｍ－２以下の範囲においても、比較例１の対照陰極箔の自然浸漬電位よりも貴側の電位になっていることが確認できる。
　このような実施例１乃至６の陰極体及び比較例１の対照陰極箔を用いて電解コンデンサを作製した。各電解コンデンサは、陰極体及び対照陰極箔の違い以外は全て同一である。各電解コンデンサの陽極体は、アルミニウム箔が用いられ、拡面化層が形成され、更に誘電体酸化皮膜が形成された。陰極体と陽極体との間にクラフト製のセパレータが挟み込まれ、陽極体とセパレータと陰極体の積層体を巻回した。巻回体に電解液を含浸させてコンデンサ素子を完成させた。電解液は、エチレングリコールにアゼライン酸を添加して作製された。電解液は、二種類とし、一方の電解液にはニトロ化合物としてパラニトロベンジルアルコールを２ｗｔ％の割合で添加した。このコンデンサ素子をアルミニウム製のケースに収容し、封口体で封止した。
　実施例１乃至６及び比較例１の電解コンデンサには、１０５℃の温度環境下で４５０Ｖの直流電圧を２０００時間印加して、電流密度が０．１～０．３μＡｃｍ－２の漏れ電流を発生させた。水素ガスの発生量は、直流電圧の印加前後のケースの高さを測定し、印加前と印加後の高さの差によって測定した。水素ガスの発生量の評価方法として、水素発生量大、水素発生量中及び水素発生量小の３つの区分に分類した。比較例１の電解コンデンサのケース膨れの比率を水素発生量大に区分して基準とし、比較例１を基準とした相対評価により実施例１乃至６が属する区分を決定した。
　実施例１乃至６及び比較例１の水素ガスの発生量の測定結果を下表２に示す。表中、水素ガスの発生量はバツ印と三角印と丸印で表されている。バツ印は電解コンデンサのケースの膨れが大きく、水素ガスの発生量が大であり、水素ガスの抑制効果が無いことを示している。三角印は電解コンデンサのケースの膨れが中程度であり、水素ガスの発生量が中程度であり、水素ガスの抑制効果があることを示している。丸印は電解コンデンサのケースの膨れが小さく、水素ガスの発生量が少量であり、水素ガスの抑制効果が大きかったことを示している。表２には、自然浸漬電位を併記してある。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000005
　表２に示すように、水素ガスの発生量を測定すると、実施例１乃至６の陰極体を備える電解コンデンサは、比較例１の対照陰極箔を備える電解コンデンサよりも水素ガスの発生量が少なく、比較例１と比べると、水素ガス抑制効果が生じていることが確認された。即ち、漏れ電流の範囲に対する電位が対照陰極箔の自然浸漬電位よりも貴側である陰極体は、水素ガスを抑制する効果を奏することが確認された。
　特に、実施例１、５及び６の陰極体を備えた電解コンデンサには、ニトロ化合物が非含有の電解液を用いた場合であっても、水素ガスの高い抑制効果が生じている。図（４ｎ－３）及び図（４ｎ－２）の分極曲線のうち、漏れ電流の範囲に対応する電位範囲を見比べると、実施例１、５及び６の分極曲線を示す図１、２、１７、１８、２１及び２２では、比較例１の対照陰極箔の自然浸漬電位よりも０．３Ｖ以上貴側の電位が確保されていることが確認できる。即ち、電解液にニトロ化合物が含まれない条件下では、漏れ電流の範囲に対する電位が対照陰極箔の自然浸漬電位よりも０．３Ｖ以上貴側である陰極体は、水素ガスを抑制する効果が特に高いことが確認された。
　また、実施例１、５及び６の陰極体を備えた電解コンデンサには、ニトロ化合物が含まれる電解液を用いた場合であっても、水素ガスの高い抑制効果が生じている。図（４ｎ－１）及び図（４ｎ）の分極曲線のうち、漏れ電流の範囲に対応する電位範囲を見比べると、実施例１、５及び６の分極曲線を示す図３、４、１９、２０、２３及び２４では、比較例１の対照陰極箔の自然浸漬電位よりも０．１５Ｖ以上貴側の電位が確保されていることが確認できる。即ち、電解液にニトロ化合物が含まれる条件下で、漏れ電流の範囲に対する電位が対照陰極箔の自然浸漬電位よりも０．１５Ｖ以上貴側である陰極体は、水素ガスを抑制する効果が特に高いことが確認された。
　尚、表２に示したように、漏れ電流に対応する電位が対照陰極箔の自然浸漬電位よりも貴側であった実施例１乃至６の陰極体は、自然浸漬電位も対照陰極箔の自然浸漬電位よりも貴側であった。
　電解液にニトロ化合物が含まれている場合、比較例１の対照陰極箔の自然浸漬電位よりも０．１５Ｖ以上貴側を確保した実施例１、５及び６の陰極体の自然浸漬電位は、比較例１の対照陰極箔の自然浸漬電位よりも０．４Ｖ以上貴側であった。また、電解液にニトロ化合物が非含有である場合、比較例１の対照陰極箔の自然浸漬電位よりも０．３Ｖ以上貴側を確保した実施例１、５及び６の陰極体の自然浸漬電位は、比較例１の対照陰極箔の自然浸漬電位よりも０．６Ｖ以上貴側であった。
　更に、表２で丸印と三角印で示したように、実施例１の水素ガスの抑制効果は実施例３及び４よりも大きいことが確認できる。実施例１、実施例３及び実施例４は、導電層にカーボン成分が含まれている。具体的には、実施例１は、カーボン成分として導電層にカーボンそのものが含まれており、実施例３は、カーボン成分として導電層に炭素原子を含む炭化チタンが含まれており、実施例４は、カーボン成分として導電層にチタンの下地層と炭素材料の上地層が含まれている。そして、表２に示すように、対照電極である比較例１との自然浸漬電位の差が、実施例１は０．６Ｖ以上である約０．７１Ｖであり、実施例３は約０．４２Ｖであり、実施例４は約０．５６Ｖである。
　この表２の結果を図２５のグラフに示す。図２５は、１０５℃の温度環境下で４５０Ｖの直流電圧を２０００時間印加して、電流密度が０．１～０．３μＡｃｍ－２の漏れ電流を発生させたときの、直流電圧の印加前後のケースの高さ変化の時系列を示すグラフである。図２５の横軸は時間であり、縦軸はケースの高さ変化ΔＬである。
　図２５に示すように、対照電極である比較例１との自然浸漬電位の差が０．６Ｖに満たない実施例３と実施例４を比べると、実施例４よりも実施例３の方がケースの高さ変化ΔＬは小さく、水素ガスの発生が少ない。具体的には、実施例３も実施例４も電圧印加後１０００時間を経過するまでは、ケースの高さ変化ΔＬは変わらず、水素ガスの発生が殆どなかったが、１０００時間経過後はケースの高さ変化ΔＬに変化が見られている。但し、実施例３におけるケースの高さ変化ΔＬよりも、実施例４におけるケースの高さ変化ΔＬのほうが急峻になっている。
　ここで、実施例３は、対照電極である比較例１との自然浸漬電位の差が０．４２Ｖであり、実施例４は、対照電極である比較例１との自然浸漬電位の差が０．５６Ｖである。これら実施例３及び４の結果より、対照電極である比較例１との自然浸漬電位の差が０．６Ｖに満たない範囲では、対照電極である比較例１との自然浸漬電位の差が０．６Ｖに近づくほど、水素ガス抑制の持続力は短くなっていることが確認できる。
　一方、図２５に示すように、対照電極である比較例１との自然浸漬電位の差が０．６Ｖ以上となった実施例１は、電圧印加から１０００時間を過ぎて２０００時間が経過しても、ケースの高さ変化ΔＬに変化はなく、水素ガスの発生量を抑え続けている。即ち、対照電極である比較例１との自然浸漬電位の差が０．６Ｖ以上になると、一転して水素ガス抑制効果の持続力が急激に伸びることがわかる。
　このように、陰極体と対照電極の自然浸漬電位の差が小さい方から０．６Ｖに近づくほど、水素ガス発生の抑制効果はあるものの、その効果の持続力が短くなるのに対し、０．６Ｖを境にして急激に持続力を延すことができることが確認された。

Claims (9)

  1. 　電解コンデンサの陰極体であって、
    　弁作用金属の陰極箔と、
    　当該陰極箔の表面に形成された導電層と、
    　を備え、
    　電気化学的分極により電解コンデンサの漏れ電流の電流密度の範囲に収まる電流が流れるとき、当該電流に対応する電位が、前記弁作用金属と同種で純度９９．９９％以上の対照陰極箔の自然浸漬電位よりも貴側であること、
    　を特徴とする陰極体。
  2. 　電気化学的分極により電解コンデンサの漏れ電流の電流密度の範囲は、０．１μＡｃｍ－２以上０．３μＡｃｍ－２以下であること、
    　を特徴とする請求項１記載の陰極体。
  3. 　電気化学的分極により電解コンデンサの漏れ電流の電流密度の範囲に収まる電流が流れるとき、前記電解液がニトロ化合物を含む場合、当該電流に対応する電位が、前記対照陰極箔の自然浸漬電位よりも０．１５Ｖ以上貴側であること、
    　を特徴とする請求項１又は２記載の陰極体。
  4. 　電気化学的分極により電解コンデンサの漏れ電流の電流密度の範囲に収まる電流が流れるとき、前記電解液がニトロ化合物を含まない場合、当該電流に対応する電位が、前記対照陰極箔の自然浸漬電位よりも０．３Ｖ以上貴側であること、
    　を特徴とする請求項１又は２記載の陰極体。
  5. 　分極曲線において、電解コンデンサの漏れ電流の電流密度の範囲と、電解液中の溶存酸素を還元するカソード反応により生じる電流が水素イオンを還元するカソード反応により生じる電流よりも大きくなる電位範囲とが対応すること、
    　を特徴とする請求項１乃至４の何れかに記載の陰極体。
  6. 　前記弁作用金属はアルミニウムであること、
    　を特徴とする請求項１乃至５の何れかに記載の陰極体。
  7. 　前記陰極箔は自然酸化皮膜が形成されていること、
    　を特徴とする請求項１乃至６の何れかに記載の陰極体。
  8. 　請求項１乃至７の何れかに記載の陰極体を備える電解コンデンサ。
  9. 　誘電体酸化皮膜が形成された陽極体と前記陰極体とを含むコンデンサ素子と、
    　前記コンデンサ素子内に充填された電解質及びニトロ化合物と、
    　を備えること、
    　を特徴とする請求項８記載の電解コンデンサ。
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