WO2023182509A1 - 電解コンデンサ用セパレータの製造方法、電解コンデンサの製造方法、電解コンデンサ用セパレータ、および電解コンデンサ - Google Patents
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- H01G9/15—Solid electrolytic capacitors
Definitions
- the present disclosure relates to a method for manufacturing a separator for an electrolytic capacitor, a method for manufacturing an electrolytic capacitor, a separator for an electrolytic capacitor, and an electrolytic capacitor.
- Capacitors used in electronic devices are required to have large capacity and low equivalent series resistance (ESR) in the high frequency range.
- Electrolytic capacitors using conductive polymers such as polypyrrole, polythiophene, polyfuran, and polyaniline as solid electrolytes are promising as capacitors with large capacity and low ESR.
- Patent Document 1 discloses a step of preparing an anode foil, a cathode foil, and a fiber structure including a dielectric layer, a step of preparing a conductive polymer dispersion containing a conductive polymer component and a dispersion medium, and a step of preparing an anode foil, a cathode foil, and a fiber structure including a dielectric layer, After applying the conductive polymer dispersion to the structure, removing at least a portion of the dispersion medium to produce a separator, and sequentially laminating the anode foil, the separator, and the cathode foil, producing a capacitor element, the dispersion medium contains water, the fibrous structure contains 50% by mass or more of synthetic fibers, and the density of the fibrous structure is 0.2 g/cm 3 or more. , less than 0.45 g/cm 3 has been proposed.
- the gaps between the fibers of the fiber structure are small, so when the conductive polymer dispersion is applied to the fiber structure, the inside of the fiber structure may It becomes difficult for particles of the conductive polymer component to enter. As a result, the amount of the conductive polymer component attached inside the fiber structure decreases, and the ESR increases. Thus, it is difficult to simultaneously improve short-circuit resistance and reduce ESR.
- One aspect of the present disclosure includes a first step of attaching a conductive polymer component to a fiber sheet to obtain a composite sheet, and a second step of compressing the composite sheet to obtain a separator.
- the present invention relates to a method for producing a separator for an electrolytic capacitor, in which the density before compression is less than 0.60 g/cm 3 .
- Another aspect of the present disclosure provides a step of preparing an anode foil, a step of preparing a cathode foil, a step of obtaining a separator by the above method for manufacturing a separator for an electrolytic capacitor, and the step of preparing the anode foil and the cathode foil,
- the present invention relates to a method of manufacturing an electrolytic capacitor, including the step of interposing the separator between the anode foil and the cathode foil and laminating them.
- Yet another aspect of the present disclosure includes a composite sheet including a fibrous sheet and a conductive polymer component attached to the fibrous sheet, wherein the composite sheet has a weight of 0.33 g/cm 3 or more, 0.33 g/cm 3 or more, and a conductive polymer component attached to the fibrous sheet.
- An electrolytic capacitor having a density of less than 74 g/cm 3 , an air permeability of 0.5 seconds/100 mL or more and less than 58 seconds/100 mL, and a basis weight of 19.0 ⁇ 10 ⁇ 4 g/cm 2 or more. related to separators for use.
- Yet another aspect of the present disclosure includes an anode foil, a cathode foil, and a separator interposed between the anode foil and the cathode foil, the separator being the electrolytic capacitor separator described above. Concerning capacitors.
- an electrolytic capacitor with excellent short-circuit resistance and low ESR can be obtained.
- FIG. 1 is a cross-sectional view schematically showing an electrolytic capacitor according to an embodiment of the present disclosure.
- FIG. 3 is a partially developed perspective view of the rolled body.
- a method for manufacturing a separator for an electrolytic capacitor according to an embodiment of the present disclosure includes a first step of attaching a first conductive polymer component (hereinafter also referred to as a first polymer component) to a fiber sheet to obtain a composite sheet. , a second step of compressing the composite sheet to obtain a separator.
- the density of the composite sheet before compression is less than 0.60 g/ cm3 .
- the first polymer component can be adhered to the inside of the fiber sheet. That is, the first polymer component can be placed on the outer surface of the fiber sheet, and can also be sufficiently placed in the gaps between the fibers inside the fiber sheet. Moreover, by compressing the composite sheet in the second step, a separator with a small thickness can be obtained, and the first polymer component can be firmly attached to the fibers. When winding up a long separator into a roll, it is easy to maintain the state in which the first polymer component is attached to the fibers. Therefore, the equivalent series resistance (ESR) of the electrolytic capacitor can be reduced.
- ESR equivalent series resistance
- the density of the composite sheet before compression is less than 0.60 g/cm 3 , may be 0.59 g/cm 3 or less, 0.22 g/cm 3 or more (or 0.25 g/cm 3 or more), It may be less than 0.60 g/cm 3 (or 0.59 g/cm 3 or less). If the density of the composite sheet before compression is 0.60 g/cm 3 or more, the density of the fiber sheet is high and the first polymer component cannot be sufficiently adhered to the inside of the fiber sheet, resulting in an increase in ESR. There is.
- the density of the composite sheet can be determined by the following method.
- a test piece of a predetermined size is cut out from the composite sheet and dried at 125° C. for 3 hours or more to sufficiently remove the first dispersion medium remaining on the test piece. Thereafter, the length, width, thickness, and weight of the test piece are measured, and the weight is divided by the volume determined from the length, width, and thickness to determine the density of the composite sheet. Five test pieces are taken out, the density is determined for each of the five test pieces, and the average value thereof is determined.
- the density of the composite sheet that is, the density of the fiber sheet
- the density of the composite sheet can be increased by compressing the composite sheet. Therefore, the short-circuit resistance of the electrolytic capacitor can be improved and leakage current can be reduced. From the above, it is possible to achieve both lower ESR and improved short-circuit resistance of the electrolytic capacitor.
- the density of the fiber sheet used in the first step before compression is 0.58 g/cm 3 or less (or 0.55 g/cm 3 or less). It may be 0.20 g/cm 3 or more and 0.58 g/cm 3 or less (or 0.55 g/cm 3 or less).
- the density of the fiber sheet is determined in accordance with JIS C 2300-2 (Electrical Cellulose Paper - Part 2: Test Methods). Specifically, a test piece of a predetermined size is cut out from a fiber sheet, dried at 105° C. for 3 hours or more, and then determined by a gravimetric method. That is, the length, width, thickness, and weight of the test piece are measured, and the density of the fiber sheet is determined by dividing the weight by the volume determined from the length, width, and thickness dimensions. Five test pieces are taken out, the density is determined for each of the five test pieces, and the average value thereof is determined.
- the first step includes, for example, a step 1a of preparing a conductive polymer dispersion (hereinafter also referred to as a first polymer dispersion) containing a first polymer component and a first dispersion medium;
- the method includes a step 1b of removing at least a portion of the dispersion medium after applying or impregnating the fiber sheet with the molecular dispersion.
- the first dispersion medium usually contains water. At least a portion of the first dispersion medium is removed by drying treatment.
- a fiber sheet containing cellulose fibers is usually used as the fiber sheet.
- Cellulose fibers are advantageous in terms of cost and electrolyte retention. Since cellulose fibers have hydroxyl groups, a fiber sheet containing cellulose fibers is easily swollen in the first dispersion medium containing water, and the swollen fiber sheet is likely to shrink during a subsequent drying process.
- wrinkles may occur in the fiber sheet due to the swelling and contraction of the fiber sheet, but by compressing the composite sheet in the second step, the unevenness caused by the wrinkles can be reduced. This suppresses non-uniformity in the thickness of the separator due to the unevenness and increase in variation in the distance between electrodes in the electrolytic capacitor due to the non-uniformity in thickness.
- the first polymer component is attached to the surface of the fibers constituting the fiber sheet.
- the first polymer component can be sufficiently adhered to the inside of the fiber sheet. That is, the first polymer dispersion liquid can smoothly penetrate into the inside of the fiber sheet, and the particles of the first polymer component can smoothly enter the gaps between the fibers.
- the application of the first polymer dispersion to the fiber sheet in step 1b may be performed by a coating method or a spray method.
- the coater include known devices such as a gravure coater, knife coater, comma coater, roll coater, die coater, and lip coater.
- the coating treatment may be performed on one or both sides of the fiber sheet.
- the coating process may be performed multiple times on the same side of the fiber sheet.
- the drying treatment may be performed after a plurality of consecutive coating treatments, or the drying treatment may be performed each time the coating treatment is performed.
- the impregnation of the fiber sheet with the first polymer dispersion in step 1b may be performed by immersing the fiber sheet in the first polymer dispersion contained in a container.
- the immersion treatment may be performed multiple times. After a plurality of consecutive immersion treatments, a drying treatment may be performed, or a drying treatment may be performed each time a immersion treatment is performed.
- Removal of the first dispersion medium in step 1b is performed by drying treatment.
- the drying treatment may be performed by heating at a temperature of 50° C. or higher and 150° C. or lower, for example, or under reduced pressure (for example, in an atmosphere with a gauge pressure of ⁇ 50 kPa or higher and ⁇ 90 kPa or lower).
- the drying treatment may be performed to the extent that the first dispersion medium is not completely removed, but for example, 80% by mass or more of the first dispersion medium contained in the first polymer dispersion immediately after coating (impregnation) It is desirable to perform the drying treatment so that (or 90% by mass or more) is removed.
- step 1b is performed on a long fiber sheet.
- a roll-to-roll method can be adopted to increase productivity.
- Step 1b can be performed, for example, by coating one surface of a long fiber sheet, drying it, and then winding the fiber sheet around a roll. Furthermore, after that, while the fiber sheet is unwound from the roll in a reverse manner, the other surface may be coated again using the same or another coater.
- a container containing the first polymer dispersion liquid is prepared, and the long fiber sheet is conveyed into the container by a conveyance roll. 1 Immerse in polymer dispersion. Thereafter, the fiber sheet may be transported out of the container, subjected to drying treatment, and the resulting composite sheet may be wound onto a roll.
- the composite sheet is compressed in the thickness direction to obtain a separator.
- a roll-to-roll method can be used for long composite sheets to increase productivity.
- T1/T0 is preferably 0.50 or more and 0.95 or less, more preferably 0.60 or more, It is 0.95 or less.
- T1/T0 is 0.95 or less, it is easy to obtain the effect of improving short circuit resistance by increasing the density of the fiber sheet.
- T1/T0 is 0.50 or more (or 0.60 or more)
- the inside of the composite sheet can be sufficiently impregnated with the electrolytic solution in the subsequent electrolytic solution impregnation step.
- the thickness T1 of the composite sheet (separator) after compression may be, for example, 20 ⁇ m or more and 90 ⁇ m or less, or 25 ⁇ m or more and less than 60 ⁇ m (or 58 ⁇ m or less). There may be. Note that the thickness T0 and the thickness T1 of the composite sheet are the average values of the thicknesses at arbitrary ten points of the composite sheet before and after compression, respectively.
- the composite sheet may be compressed while heating and/or humidifying the composite sheet.
- the first polymer component can be more firmly attached to the fiber sheet, and unevenness caused by wrinkles can be further reduced.
- a fibrous sheet is a porous sheet made of fibrous material.
- the fiber sheet may be a woven fabric or a nonwoven fabric.
- the fiber sheet contains at least cellulose fibers.
- the content of cellulose fibers in the fiber sheet is preferably 20% by mass or more, and may be 20% by mass or more and 80% by mass or less. In this case, it is easy to compress the composite sheet.
- the fiber sheet may contain cellulose fibers and synthetic fibers, or may be a mixture of cellulose fibers and synthetic fibers. In this case, it is easy to ensure the strength of the fiber sheet, and the fiber sheet is less likely to swell with water.
- synthetic fibers include nylon fibers, aramid fibers, acrylic fibers, polyester fibers, and polyphenylene sulfide fibers.
- One type of synthetic fiber may be used alone, or two or more types may be used in combination.
- the content of synthetic fibers in the fiber sheet is, for example, 20% by mass or more and 80% by mass or less.
- the fiber sheet may contain a paper strength enhancer along with cellulose fibers.
- the paper strength agent may include a wet strength agent and/or a dry strength agent.
- the wet paper strength enhancer include urea formaldehyde resin, melamine formaldehyde resin, polyamide polyamine epichlorohydrin, polyvinylamine, and the like.
- the dry paper strength enhancer include polyacrylamide, polyvinyl alcohol, starch, carboxymethyl cellulose, and the like.
- One type of paper strength enhancer may be used alone, or two or more types may be used in combination.
- the thickness of the fiber sheet used in the first step is not particularly limited.
- the thickness of the fiber sheet before compression may be, for example, 25 ⁇ m or more and 100 ⁇ m or less, or 30 ⁇ m or more and 95 ⁇ m or less.
- the thickness of the separator fiber sheet after compression
- the thickness of the separator can be easily adjusted to a desired range from the viewpoint of improving short circuit resistance and lowering ESR.
- the first polymer dispersion includes a first polymer component and a first dispersion.
- the first polymer dispersion can be prepared, for example, by dispersing particles of the first polymer component in a first dispersion medium, or by polymerizing a precursor monomer of the first polymer component in the first dispersion medium. It can be obtained by a method of generating particles of the first polymer component in a dispersion medium.
- the content of the first polymer component in the first polymer dispersion may be, for example, 1% by mass or more (or 3% by mass or more) and 15% by mass or less. When the content of the first polymer component is within the above range, a sufficient amount of the first polymer component can be attached to the fiber sheet.
- the viscosity of the first polymer dispersion may be, for example, 10 mPa ⁇ s or more (or 100 mPa ⁇ s or more) and 200 mPa ⁇ s or less. In this case, it is easy to apply the first polymer dispersion to the fiber sheet, and it is easy to impregnate the fiber sheet. Note that the viscosity of the polymer dispersion liquid is determined at room temperature (20° C.) using a vibratory viscometer (for example, VM-100A manufactured by Sekonic Co., Ltd.).
- the first polymer component includes a conductive polymer.
- the conductive polymer include polypyrrole, polythiophene, polyfuran, polyaniline, and the like.
- the conductive polymer may be used alone, or in combination of two or more, or may be a copolymer of two or more monomers.
- polypyrrole, polythiophene, polyfuran, polyaniline, etc. each mean a polymer having a basic skeleton of polypyrrole, polythiophene, polyfuran, polyaniline, etc. Therefore, polypyrrole, polythiophene, polyfuran, polyaniline, etc. may also include their respective derivatives.
- polythiophene includes poly(3,4-ethylenedioxythiophene) and the like.
- the first polymer component may further include a dopant.
- the dopant may be a polyanion.
- Specific examples of polyanions include polyvinylsulfonic acid, polystyrenesulfonic acid, polyallylsulfonic acid, polyacrylsulfonic acid, polymethacrylsulfonic acid, poly(2-acrylamido-2-methylpropanesulfonic acid), polyisoprenesulfonic acid, and polysulfonic acid. Examples include acrylic acid.
- One type of dopant may be used alone, or two or more types may be used in combination. Further, the dopant may be a polymer of a single monomer or a copolymer of two or more types of monomers. Among these, polystyrene sulfonic acid is preferred.
- the weight average molecular weight of the polyanion contained in the first polymer component is not particularly limited.
- the weight average molecular weight of the polyanion is, for example, 1,000 or more and 200,000 or less.
- the conductive polymer component containing such a polyanion is easily dispersed homogeneously in the first dispersion medium and easily adheres to the fiber sheet.
- the weight average molecular weight of the polyanion may be 1000 or more and 100000 or less. Even when such a polyanion is contained in a large amount, an excessive increase in the viscosity of the dispersion liquid is suppressed, and the amount adhering to the fiber sheet tends to increase.
- the first polymer component is dispersed in the first dispersion medium, for example, in the form of particles.
- the most frequent particle size of the particles of the first polymer component is not particularly limited, and can be adjusted as appropriate depending on the polymerization conditions, dispersion conditions, and the like.
- the most frequent particle size of the particles of the first polymer component is, for example, 0.01 ⁇ m or more and 0.5 ⁇ m or less. If the density of the fiber sheet before compression is less than 0.6 g/cm 3 (or 0.55 g/cm 3 or less), the most frequent particle size of the particles of the first polymer component contained in the fiber sheet before compression is , for example, may be 0.02 ⁇ m or more and 0.2 ⁇ m or less.
- the most frequent particle diameter is the most frequent value (mode diameter) of particle diameters in a volume particle size distribution measured by a particle size measuring device using a dynamic light scattering method.
- the electrical conductivity of the separator (composite sheet after compression) containing the first polymer component is, for example, 0.1 mS/cm or more, and may be 1 mS/cm or more.
- the electrical conductivity of the separator containing the first polymer component is determined by the type and molecular weight of the conductive polymer and dopant, the amount of the first polymer component attached to the fiber sheet in the first step, and the press pressure in the second step. It can be adjusted by The electrical conductivity of the separator containing the first polymer component is measured by a four-probe method according to JIS K 7194:1994.
- the first dispersion medium contains water.
- the first dispersion medium may include a nonaqueous solvent.
- the non-aqueous solvent is a general term for liquids other than water, and includes organic solvents and ionic liquids.
- the proportion of water in the first dispersion medium may be 50% by mass or more, 70% by mass or more, or 90% by mass or more.
- Non-aqueous solvents used with water include polar solvents (protic solvents and/or aprotic solvents).
- protic solvents examples include methanol, ethanol, propanol, butanol, ethylene glycol (EG), propylene glycol, polyethylene glycol (PEG), diethylene glycol monobutyl ether, glycerin, 1-propanol, butanol, polyglycerin, sorbitol, mannitol, Examples include alcohols such as pentaerythritol, formaldehyde, and the like.
- aprotic solvents examples include amides such as N-methylacetamide, N,N-dimethylformamide, and N-methyl-2-pyrrolidone, esters such as methyl acetate and ⁇ -butyrolactone ( ⁇ BL), and methyl ethyl ketone.
- ketones such as ethers such as 1,4-dioxane, sulfur-containing compounds such as dimethyl sulfoxide and sulfolane (SL), and carbonate compounds such as propylene carbonate.
- the first dispersion medium contains the above-mentioned alcohols (especially polyhydric alcohols and sugar alcohols), the electrical conductivity and impregnation into the separator tend to increase.
- polyhydric alcohols and sugar alcohols tend to swell the fiber sheet and cause wrinkles. Therefore, the effect of suppressing the occurrence of wrinkles by the method of manufacturing a separator for an electrolytic capacitor according to the present embodiment can be significantly obtained.
- a separator for an electrolytic capacitor includes a composite sheet including a fiber sheet and a conductive polymer component (first polymer component) attached to the fiber sheet.
- the composite sheet has a density of 0.33 g/cm 3 or more and less than 0.74 g/cm 3 , an air permeability of 0.5 sec/100 mL or more and less than 58 sec/100 mL, and 19.0 ⁇ 10 -4 g / cm2 or more.
- the separator can be obtained by the method for manufacturing a separator for an electrolytic capacitor described above.
- the density of the composite sheet may be 0.34 g/cm 3 or more and 0.53 g/cm 3 or less. In this case, leakage current is reduced and excellent short-circuit resistance is easily obtained.
- the basis weight of the composite sheet may be 19 ⁇ 10 ⁇ 4 g/cm 2 or more and 35 ⁇ 10 ⁇ 4 g/cm 2 or less.
- the density of the fiber sheet included in the separator may be 0.32 g/cm 3 or more and less than 0.72 g/cm 3 , or may be 0.33 g/cm 3 or more and 0.50 g/cm 3 or less. good.
- the density and basis weight of the composite sheet can be determined by the following method.
- a test piece of a predetermined size is cut out from the composite sheet and dried at 125° C. for 3 hours or more to sufficiently remove the first dispersion medium remaining on the test piece. Thereafter, the length, width, thickness, and weight of the test piece are measured, and the weight is divided by the volume determined from the length, width, and thickness to determine the density of the composite sheet. Further, the basis weight of the composite sheet is determined by dividing the weight by the area determined from the vertical and horizontal dimensions. Five test pieces are taken out, the density and basis weight are determined for each of the five test pieces, and the average value thereof is determined.
- the air permeability of the composite sheet When the air permeability of the composite sheet is within the above range, the first polymer component is sufficiently disposed not only on the outer surface of the fiber sheet but also inside the fiber sheet (in the gaps between the fibers), and ESR is reduced.
- the air permeability of the composite sheet may be 5 seconds/100 mL or more and 50 seconds/100 mL or less (or 10 seconds/100 mL or less). When the air permeability of the composite sheet is less than 58 seconds/100 mL (or 50 seconds/100 mL or less), the impregnability of the electrolytic solution, etc. is easily ensured.
- air permeability air permeation resistance
- Gurley tester method based on JIS P 8117:2009, using a separator test area (transmission area) of 6.42 cm 2 and an inner cylinder weight of 567 g. Note that the air permeability is measured after drying the separator at 125° C. for 3 hours or more to sufficiently remove the first dispersion medium remaining in the separator.
- the first polymer component is attached to the surface of the fibers that constitute the fiber sheet.
- the first polymer component is arranged on the outer surface of the fiber sheet and inside the fiber sheet (in the gaps between the fibers).
- the amount of the first polymer component attached may be, for example, 0.02 mg/cm 2 or more, 0.05 mg/cm 2 or more, and 2.0 mg/cm 2 or less. good.
- the amount of the first polymer component attached means the mass of the first polymer component attached per unit area of the fiber sheet. The mass of the first polymer component attached per unit area of the fiber sheet does not change before and after compressing the composite sheet.
- the amount of the first polymer component attached can be determined by the following method. First, five first samples are prepared by cutting out a fiber sheet with a predetermined area before the first polymer component is attached, and the average value of the masses of the five first samples is determined. Further, five second samples are prepared by cutting out the fiber sheet to which the first polymer component is attached in the predetermined area, and the average value of the mass of the five second samples is determined. The first polymer attached per unit area of the fiber sheet is calculated by dividing the difference between the average mass of the five second samples and the average mass of the five first samples by the above-mentioned predetermined area. Find the mass of the component.
- the coverage rate of the separator with the first polymer component may be 60% or more, and preferably 90% or more.
- the coverage rate means the area ratio of the first polymer component to the main surface of the separator when the separator is viewed from the normal direction of the main surface (outer surface).
- the coverage rate is determined by obtaining an image of the separator viewed from the normal direction of its main surface using an optical microscope, and then binarizing the image.
- the coverage rate can also be determined by obtaining an image of the separator viewed from the normal direction of its principal surface using a scanning or transmission electron microscope, and using this image to determine the coverage using energy dispersive X-ray spectroscopy (EDX). ) may be obtained by performing element mapping on the elements contained in the first polymer component.
- the coverage may also be determined by obtaining an image of the separator viewed from the normal direction of its main surface using an optical microscope and performing Raman mapping using a molecular structure spectrum obtained by Raman spectroscopy. .
- a laminate (hereinafter also referred to as a capacitor element) including an anode foil, a cathode foil, and a separator interposed between the anode foil and the cathode foil is obtained.
- the laminate may be wound.
- the end of the cathode foil located at the outermost layer is fixed with a winding tape.
- the anode foil and the cathode foil may be cut into a predetermined size.
- the capacitor element in order to form a dielectric layer on the end face (cut surface) of the anode foil, the capacitor element may be further subjected to chemical conversion treatment (re-conversion treatment).
- the step of preparing the anode foil and/or the cathode foil may include the step of attaching the first polymer component to the anode foil and/or the cathode foil.
- a larger amount of the first polymer component can be included in the capacitor element.
- the first polymer component is attached to the cathode foil and the fiber sheet, a sufficient amount of the conductive polymer component can be retained without interfering with the self-healing performance of the anode foil.
- the adhesion between the dielectric layer formed on the surface of the anode foil and the first polymer component is improved, and ESR is more likely to be reduced.
- the method of attaching the first polymer component to the electrode foil is not particularly limited, and may be impregnation or coating.
- the manufacturing method includes impregnating a capacitor element with a second polymer dispersion containing a second conductive polymer component (hereinafter also referred to as a second polymer component) and a second dispersion medium, and then performing a drying treatment.
- the method may also include a step of removing at least a portion of the second dispersion medium.
- the second polymer component may be included in the capacitor element together with the first polymer component. It is expected that the second polymer component will further increase the capacitance and reduce the ESR.
- the second polymer dispersion is guided by the first dispersion medium and is likely to be impregnated into the separator.
- the second polymer component can adhere to the surfaces of the electrode foil and separator in the capacitor element.
- the second polymer component is attached onto the first polymer component included in the separator.
- the density of the separator (fiber sheet) is increased in the second step, the particles of the second polymer component are difficult to enter the inside of the separator (into the gaps between the fibers) and easily adhere to the outer surface of the separator. .
- the particles of the second polymer component may enter the pits of the porous portion.
- the second polymer component may be attached on top of the first polymer component.
- the second polymer dispersion includes a second polymer component and a second dispersion medium.
- the second dispersion medium include the same compounds as the first dispersion medium.
- the second polymer component may include the same conductive polymer and dopant as the first polymer component.
- the second polymer component may include a polyanion (hereinafter referred to as a second polyanion) as a dopant.
- the weight average molecular weight of the second polyanion contained in the second polymer component may be larger than the weight average molecular weight of the first polyanion contained in the first polymer component.
- the weight average molecular weight of the second polyanion contained in the second polymer component is the same as that of the first polyanion contained in the first polymer component. may be smaller than the weight average molecular weight of The weight average molecular weight of the second polyanion may be, for example, 1000 or more and 200000 or less, or 10000 or more and 150000 or less.
- the content of the second polymer component in the second polymer dispersion may be smaller than the content of the first polymer component in the first polymer dispersion. Specifically, the content of the second polymer component in the second polymer dispersion is preferably 0.5% by mass or more and less than 3% by mass.
- the viscosity of the second polymer dispersion is preferably lower than the viscosity of the first polymer dispersion. The viscosity of the second polymer dispersion is preferably less than 100 mPa ⁇ s.
- the manufacturing process may include a process of impregnating the capacitor element with a liquid component.
- the liquid component is easily guided by the first dispersion medium and impregnated into the separator.
- the step of impregnating the liquid component may be performed after forming the capacitor element.
- the capacitor element may be housed in a bottomed case, and then the liquid component may be poured into the bottomed case.
- the step of impregnating the liquid component may be performed under reduced pressure (for example, in an atmosphere with a gauge pressure of -30 kPa or more and -90 kPa or less).
- the step of impregnating the liquid component may be performed after the step of impregnating the second polymer dispersion.
- the liquid component may include an electrolytic solution containing a solvent and a solute.
- the liquid component may contain an acid component, or may contain an acid component and a base component.
- the liquid component may contain only a solvent (for example, a polyhydric alcohol such as a glycol compound).
- Examples of the solvent contained in the electrolytic solution include sulfone compounds, lactone compounds, carbonate compounds, polyhydric alcohols, and the like.
- Examples of the sulfone compound include sulfolane, dimethyl sulfoxide, diethyl sulfoxide, and the like.
- Examples of the lactone compound include ⁇ -butyrolactone and ⁇ -valerolactone.
- Examples of the carbonate compound include dimethyl carbonate (DMC), diethyl carbonate (DEC), ethylmethyl carbonate (EMC), ethylene carbonate (EC), propylene carbonate (PC), and fluoroethylene carbonate (FEC).
- polyhydric alcohol examples include glycol compounds such as ethylene glycol (EG), diethylene glycol, triethylene glycol, propylene glycol, and polyethylene glycol (PEG); glycerin, and the like. These may be used alone or in combination.
- EG ethylene glycol
- PEG polyethylene glycol
- the solvent may include a compound having two or more hydroxy groups.
- examples of such compounds include polyhydric alcohols.
- the content of the compound having two or more hydroxy groups may be 50% by mass or more, 60% by mass or more, or 70% by mass or more of the total solvent.
- the electrolyte may contain an acid component.
- the acid component in the electrolyte suppresses dedoping of the dopant from the polymer component and stabilizes the conductivity of the polymer component. Further, even when the dopant is dedoped from the polymer component, the acid component of the electrolytic solution is redoped to the site where the dedoping remains, so that the ESR is easily maintained at a low level.
- the acid component in the electrolyte does not excessively increase the viscosity of the electrolyte and generates anions that are easily dissociated in the electrolyte and easily move in the solvent.
- acid components include aliphatic sulfonic acids having 1 to 30 carbon atoms and aromatic sulfonic acids having 6 to 30 carbon atoms.
- aliphatic sulfonic acids monovalent saturated aliphatic sulfonic acids (eg hexane sulfonic acid) are preferred.
- aromatic sulfonic acids having a hydroxy group or a carboxy group in addition to a sulfo group are preferable, and specifically, oxyaromatic sulfonic acids (for example, phenol-2-sulfonic acid), sulfo aromatic sulfonic acids Carboxylic acids (eg p-sulfobenzoic acid, 3-sulfophthalic acid, 5-sulfosalicylic acid) are preferred.
- the carboxylic acid preferably includes an aromatic carboxylic acid (aromatic dicarboxylic acid) having two or more carboxyl groups.
- aromatic carboxylic acids include phthalic acid (ortho form), isophthalic acid (meta form), terephthalic acid (para form), maleic acid, benzoic acid, salicylic acid, trimellitic acid, and pyromellitic acid.
- aromatic dicarboxylic acids such as phthalic acid (ortho form) and maleic acid are more preferred.
- the carboxyl group of aromatic dicarboxylic acid is stable and does not easily cause side reactions. Therefore, the effect of stabilizing the conductive polymer over a long period of time is exhibited, which is advantageous for extending the life of the electrolytic capacitor.
- the carboxylic acid may be an aliphatic carboxylic acid such as adipic acid.
- the acid component may include a composite compound of an organic acid and an inorganic acid in terms of thermal stability.
- the composite compound of an organic acid and an inorganic acid include borodisalicylic acid, borodioxalic acid, borodiglycolic acid, etc., which have high heat resistance.
- the acid component may include inorganic acids such as boric acid, phosphoric acid, phosphorous acid, hypophosphorous acid and phosphonic acid.
- the concentration of the acid component may be 5% by mass or more and 50% by mass or less, or 15% by mass or more and 35% by mass or less.
- the electrolytic solution may contain a base component as well as an acid component. At least a portion of the acid component is neutralized by the base component. Therefore, corrosion of the electrode due to the acid component can be suppressed while increasing the concentration of the acid component. From the viewpoint of effectively suppressing dedoping, it is preferable that the acid component is in excess of the base component in terms of equivalent ratio.
- the equivalent ratio of the acid component to the base component may be 1 or more and 30 or less.
- the concentration of the base component contained in the electrolytic solution may be 0.1% by mass or more and 20% by mass or less, and may be 3% by mass or more and 10% by mass or less.
- the base component is not particularly limited.
- Examples of the base component include ammonia, primary amines, secondary amines, tertiary amines, quaternary ammonium compounds, and amidinium compounds.
- Examples of each amine include aliphatic amines, aromatic amines, heterocyclic amines, and the like.
- the pH of the electrolytic solution is preferably 4 or less, more preferably 3.8 or less, and even more preferably 3.6 or less. By setting the pH of the electrolytic solution to 4 or less, deterioration of the polymer component is further suppressed.
- the pH is preferably 2.0 or higher.
- the manufacturing method may include a step of sealing the capacitor element.
- a capacitor element is housed in a bottomed case, and then a horizontal drawing process is applied to the vicinity of the open end of the bottomed case, the open end is caulked to a sealing member and curled, and a seat plate is placed in the curled part. Good too.
- an electrolytic capacitor may be obtained.
- the electrolytic capacitor may be subjected to aging treatment while applying the rated voltage.
- metals such as aluminum, stainless steel, copper, iron, brass, etc., or alloys thereof can be used.
- An electrolytic capacitor includes an anode foil, a cathode foil, and a separator interposed between the anode foil and the cathode foil. That is, it includes a capacitor element.
- the separator is the above separator for electrolytic capacitors.
- the capacitor element may be a laminate of an anode foil, a separator, and a cathode foil, or may be a wound body formed by winding the laminate.
- the capacitor element includes a first polymer component as an electrolyte, and may further include a second polymer component and/or an electrolyte. Further, the capacitor element may contain a solvent (for example, a polyhydric alcohol such as a glycol compound) instead of the electrolyte.
- An electrolytic capacitor may include one capacitor element or multiple capacitor elements.
- the anode foil includes a metal foil containing a valve metal and a dielectric layer covering the surface of the metal foil.
- Valve metals include titanium, tantalum, aluminum, niobium, and the like.
- the metal foil may contain the valve metal in the form of an alloy containing the valve metal, a compound containing the valve metal, or the like.
- the thickness of the anode foil is, for example, 15 ⁇ m or more and 300 ⁇ m or less.
- the surface of the metal foil is usually roughened by etching or the like.
- the dielectric layer is formed, for example, by chemically treating a metal foil with a roughened surface. In this case, the dielectric layer may include an oxide of a valve metal.
- the cathode foil may be a metal foil containing a valve metal.
- the thickness of the cathode foil is, for example, 15 ⁇ m or more and 300 ⁇ m or less.
- the surface of the metal foil may be roughened by etching or the like.
- a chemical conversion film may be formed on the surface of the metal foil by chemical conversion treatment.
- the cathode foil may be a metal foil having a coating layer on its surface.
- the coating layer is provided to improve corrosion resistance, reduce ESR, and the like.
- the coating layer may contain at least one of carbon and metal M.
- the metal M may be contained as a metal oxide, metal nitride, or metal carbide.
- the metal M includes, for example, at least one selected from the group consisting of nickel, titanium, tantalum, and zirconium.
- FIG. 1 is a cross-sectional view schematically showing an electrolytic capacitor according to an embodiment of the present disclosure.
- FIG. 2 is a partially developed perspective view of the rolled body.
- the electrolytic capacitor 200 includes a wound body 100 as a capacitor element.
- the wound body 100 is configured by winding an anode foil 10 and a cathode foil 20 with a separator 30 in between.
- the wound body 100 contains an electrolyte, and the electrolyte is interposed between the anode foil 10 (dielectric layer) and the cathode foil.
- the electrolyte includes a first polymer component and may further include a second polymer component and/or an electrolyte.
- lead tabs 50A and 50B are connected to the anode foil 10 and the cathode foil 20, respectively, and the wound body 100 is constructed by winding the lead tabs 50A and 50B.
- Lead wires 60A and 60B are connected to the other ends of lead tabs 50A and 50B, respectively.
- a winding tape 40 is placed on the outer surface of the cathode foil 20 located at the outermost layer of the wound body 100, and the ends of the cathode foil 20 are fixed by the winding tape 40. Note that when the anode foil 10 is prepared by cutting a large foil, the wound body 100 may be further subjected to a chemical conversion treatment in order to provide a dielectric layer on the cut surface.
- the electrolytic capacitor 200 includes a sealing member 212 that closes the opening of the bottomed case 211 and a seat plate 213 that covers the sealing member 212.
- the wound body 100 is housed in the bottomed case 211 such that the lead wires 60A and 60B are located on the open side of the bottomed case 211.
- the lead wires 60A and 60B are led out from the sealing member 212 and penetrate the seat plate 213.
- metals such as aluminum, stainless steel, copper, iron, and brass, or alloys thereof can be used.
- a sealing member 212 is placed in the opening of the bottomed case 211 in which the wound body 100 is housed, and the open end of the bottomed case 211 is caulked to the sealing member 212 to be curled, and a seat plate 213 is attached to the curled portion. Due to this arrangement, the wound body 100 is sealed within the bottomed case 211.
- the sealing member 212 may be any insulating material, preferably an elastic material. Materials with excellent heat resistance such as silicone rubber and fluororubber are preferred.
- a fiber sheet (thickness: 60 ⁇ m) having a density shown in Table 1 was prepared.
- a nonwoven fabric containing cellulose fibers was used for the fiber sheet.
- a mixed solution was prepared by dissolving 3,4-ethylenedioxythiophene and polystyrene sulfonic acid (PSS, weight average molecular weight: 100,000) in ion-exchanged water. While stirring the mixed solution, iron (III) sulfate (oxidizing agent) was added to carry out a polymerization reaction. Thereafter, the reaction solution is dialyzed to remove unreacted monomers and oxidizing agents, and a first polymer dispersion containing polyethylenedioxythiophene (PEDOT/PSS, first polymer component) doped with PSS (dopant) is prepared. Obtained. The concentration of the first polymer component in the first polymer dispersion was 2% by mass. The viscosity of the first polymer dispersion was 40 mPa ⁇ s.
- the first polymer dispersion liquid was applied to both sides of the fiber sheet using a gravure coater. Thereafter, a drying process was performed to obtain a composite sheet (thickness T0: 60 ⁇ m) in which the first polymer component was attached to the fiber sheet.
- the mass of the first polymer component attached per unit area of the fiber sheet was 0.3 mg/cm 2 .
- the area coverage of one main surface of the fiber sheet by the first polymer component was 98%.
- the drying process was carried out at 105° C. for a period of time under atmospheric pressure.
- anode lead tab and a cathode lead tab were connected to the anode foil and the cathode foil, and the anode foil and the cathode foil were wound with a separator interposed therebetween, while the lead tab was wound up.
- an etched foil having a dielectric layer on the surface and cut into a predetermined size was used.
- the etched foil was obtained by etching aluminum foil (thickness: 100 ⁇ m).
- the dielectric layer was formed by chemically treating the surface of the etched foil.
- an etched foil obtained by etching aluminum foil (thickness: 50 ⁇ m) and cut into a predetermined size was used.
- An anode lead wire and a cathode lead wire were connected to the ends of each lead tab protruding from the wound body.
- the obtained wound body was chemically formed again to form a dielectric layer on the end face of the anode foil.
- the ends of the outer surface of the roll were fixed with tape. In this way, a capacitor element was obtained.
- the electrolytic solution used was one in which triethylamine phthalate was dissolved in a solvent whose main component was ethylene glycol.
- the density, basis weight, and air permeability of separator b1 were the values shown in Table 1.
- the mass of the first polymer component per unit area of the fiber sheet was 0.3 mg/cm 2 .
- the area coverage rate of the first polymer component on one main surface of the fiber sheet was 98%.
- Example 2 ⁇ Comparative Examples 2 to 5 ⁇
- the first step was performed in the same manner as in Example 1, except that a fiber sheet having the thickness and density shown in Table 1 was prepared, and the second step (compression step of the composite sheet) was not performed.
- the composite sheets obtained in the first step were used as separators b2 to b5.
- Electrolytic capacitors B2 to B5 of Comparative Examples 2 to 5 were obtained in the same manner as in Example 1 except that separators b2 to b5 were used instead of separator a1.
- the density, basis weight, and air permeability of separators b2 to b5 were as shown in Table 1.
- the mass of the first polymer component per unit area of the fiber sheet was 0.3 mg/cm 2 .
- the area coverage rate of the first polymer component on one main surface of the fiber sheet was 98%.
- ESR measurement The ESR ( ⁇ ) at a frequency of 100 kHz was measured for the electrolytic capacitor in a 20° C. environment. The number of measurements was 100, and their average value was determined.
- A1 to A7 and B6 to B7 are electrolytic capacitors provided with separators a1 to a7 and b6 to b7, respectively. Further, in Table 2, B1 to B5 are electrolytic capacitors each having separators b1 to b5.
- Electrolytic capacitors A1 to A7 had low ESR and good short-circuit resistance. Among them, electrolytic capacitors A2 to A5 (particularly A3 to A5) had low ESR and excellent short circuit resistance.
- electrolytic capacitor B1 the density of the composite sheet (fiber sheet) was low, and the short circuit resistance was reduced.
- electrolytic capacitors B2, B5 to B7 the amount of polymer component attached to the inside of the high-density fiber sheet was small, resulting in increased ESR.
- Separators b3 and b4 obtained in Comparative Examples 3 and 4 have the same fiber sheet density and thickness as separators a2 and a4 obtained in Examples 2 and 4, respectively, but have a higher density than separators a2 and a4. Also, the basis weight was small, and the amount of polymer component attached to the inside of the fiber sheet was small. Therefore, the ESR of electrolytic capacitors B3 and B4 increased more than that of electrolytic capacitors A2 and A4.
- the separator for electrolytic capacitors according to the present disclosure is suitably used in electrolytic capacitors that require excellent short-circuit resistance and low ESR.
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Abstract
電解コンデンサ用セパレータの製造方法は、繊維シートに導電性高分子成分を付着させ、複合シートを得る第1工程と、複合シートを圧縮し、セパレータを得る第2工程と、を含む。複合シートの圧縮前の密度は、0.60g/cm3未満である。
Description
本開示は、電解コンデンサ用セパレータの製造方法、電解コンデンサの製造方法、電解コンデンサ用セパレータ、および電解コンデンサに関する。
電子機器に使用されるコンデンサは、大容量で、かつ、高周波領域における等価直列抵抗(ESR)が小さいことが求められる。大容量で低ESRのコンデンサとしては、ポリピロール、ポリチオフェン、ポリフラン、ポリアニリン等の導電性高分子を固体電解質として用いる電解コンデンサが有望である。
特許文献1では、誘電体層を備える陽極箔、陰極箔および繊維構造体を準備する工程と、導電性高分子成分と分散媒とを含む導電性高分子分散液を準備する工程と、前記繊維構造体に前記導電性高分子分散液を塗布した後、前記分散媒の少なくとも一部を除去して、セパレータを作製する工程と、前記陽極箔、前記セパレータおよび前記陰極箔を順次積層して、コンデンサ素子を作製する工程と、を備え、前記分散媒は、水を含み、前記繊維構造体は、合成繊維を50質量%以上含み、前記繊維構造体の密度は、0.2g/cm3以上、0.45g/cm3未満である、電解コンデンサの製造方法が提案されている。
耐ショート性を向上させる目的で高密度の繊維構造体を用いると、繊維構造体の繊維同士の隙間が小さいため、導電性高分子分散液の繊維構造体への塗布時に繊維構造体の内部にまで導電性高分子成分の粒子が入り込みにくくなる。その結果、繊維構造体の内部において導電性高分子成分の付着量が減少し、ESRが増大する。このように、耐ショート性の向上およびESRの低減を両立することは難しい。
本開示の一側面は、繊維シートに導電性高分子成分を付着させ、複合シートを得る第1工程と、前記複合シートを圧縮し、セパレータを得る第2工程と、を含み、前記複合シートの圧縮前の密度は、0.60g/cm3未満である、電解コンデンサ用セパレータの製造方法に関する。
本開示の別の側面は、陽極箔を準備する工程と、陰極箔を準備する工程と、上記の電解コンデンサ用セパレータの製造方法によりセパレータを得る工程と、前記陽極箔と前記陰極箔とを、前記陽極箔と前記陰極箔との間に前記セパレータを介在させて、積層する工程と、を含む、電解コンデンサの製造方法に関する。
本開示の更に別の側面は、繊維シートと、前記繊維シートに付着している導電性高分子成分と、を含む複合シートを備え、前記複合シートは、0.33g/cm3以上、0.74g/cm3未満の密度と、0.5秒/100mL以上、58秒/100mL未満の透気度と、19.0×10-4g/cm2以上の坪量と、を有する、電解コンデンサ用セパレータに関する。
本開示の更に別の側面は、陽極箔と、陰極箔と、前記陽極箔と前記陰極箔との間に介在するセパレータと、を備え、前記セパレータは、上記の電解コンデンサ用セパレータである、電解コンデンサに関する。
本開示によれば、優れた耐ショート性を有する、低ESRの電解コンデンサを得ることができる。
本発明の新規な特徴を添付の請求の範囲に記述するが、本発明は、構成および内容の両方に関し、本発明の他の目的および特徴と併せ、図面を照合した以下の詳細な説明によりさらによく理解されるであろう。
以下では、本開示の実施形態について例を挙げて説明するが、本開示は以下で説明する例に限定されない。以下の説明では、具体的な数値や材料を例示する場合があるが、本開示の効果が得られる限り、他の数値や材料を適用してもよい。この明細書において、「数値A~数値B」という記載は、数値Aおよび数値Bを含み、「数値A以上で数値B以下」と読み替えることが可能である。以下の説明において、特定の物性や条件などに関する数値の下限と上限とを例示した場合、下限が上限以上とならない限り、例示した下限のいずれかと例示した上限のいずれかを任意に組み合わせることができる。複数の材料が例示される場合、その中から1種を選択して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。
[電解コンデンサ用セパレータの製造方法]
本開示の実施形態に係る電解コンデンサ用セパレータの製造方法は、繊維シートに第1導電性高分子成分(以下、第1高分子成分とも称する。)を付着させ、複合シートを得る第1工程と、複合シートを圧縮し、セパレータを得る第2工程と、を含む。複合シートの圧縮前の密度は、0.60g/cm3未満である。
本開示の実施形態に係る電解コンデンサ用セパレータの製造方法は、繊維シートに第1導電性高分子成分(以下、第1高分子成分とも称する。)を付着させ、複合シートを得る第1工程と、複合シートを圧縮し、セパレータを得る第2工程と、を含む。複合シートの圧縮前の密度は、0.60g/cm3未満である。
第1工程では、低密度の繊維シートを用いて、繊維シートの内部にまで第1高分子成分を付着させることができる。すなわち、第1高分子成分を、繊維シートの外表面に配置するとともに、繊維シート内部の繊維同士の隙間にも十分に配置することができる。また、第2工程で複合シートを圧縮することで、厚みが小さいセパレータを得ることができるとともに、第1高分子成分を繊維に強固に付着させることができる。長尺のセパレータをロールに巻き取る場合、第1高分子成分が繊維に付着した状態を維持し易い。よって、電解コンデンサの等価直列抵抗(ESR)を小さくすることができる。
複合シートの圧縮前の密度は、0.60g/cm3未満であり、0.59g/cm3以下であってもよく、0.22g/cm3以上(もしくは0.25g/cm3以上)、0.60g/cm3未満(もしくは0.59g/cm3以下)であってもよい。複合シートの圧縮前の密度が0.60g/cm3以上である場合、繊維シートの密度が高く、第1高分子成分を繊維シート内部に十分に付着させることができず、ESRが増大することがある。
複合シートの密度は、以下の方法により求めることができる。
複合シートから所定の寸法の試験片を切り出し、125℃で3時間以上で乾燥処理し、試験片に残留する第1分散媒を十分に除去する。その後、当該試験片について、縦、横、厚みの寸法、および重量を測定し、その重量を、縦、横、厚みの寸法から求めた体積で除して、複合シートの密度を求める。試験片は5つ取り出し、5つの試験片に対して、それぞれ密度を求め、それらの平均値を求める。
複合シートから所定の寸法の試験片を切り出し、125℃で3時間以上で乾燥処理し、試験片に残留する第1分散媒を十分に除去する。その後、当該試験片について、縦、横、厚みの寸法、および重量を測定し、その重量を、縦、横、厚みの寸法から求めた体積で除して、複合シートの密度を求める。試験片は5つ取り出し、5つの試験片に対して、それぞれ密度を求め、それらの平均値を求める。
第2工程では、複合シートを圧縮することで、複合シートの密度、すなわち、繊維シートの密度を高めることができる。よって、電解コンデンサの耐ショート性を向上させることができ、漏れ電流を低減することができる。
以上のことから、電解コンデンサの低ESR化および耐ショート性の向上を両立することができる。
以上のことから、電解コンデンサの低ESR化および耐ショート性の向上を両立することができる。
(第1工程)
繊維シートへの第1高分子成分の含浸性の確保の観点から、第1工程で用いる繊維シートの圧縮前の密度は、0.58g/cm3以下(もしくは0.55g/cm3以下)であってもよく、0.20g/cm3以上、0.58g/cm3以下(もしくは0.55g/cm3以下)であってもよい。
繊維シートへの第1高分子成分の含浸性の確保の観点から、第1工程で用いる繊維シートの圧縮前の密度は、0.58g/cm3以下(もしくは0.55g/cm3以下)であってもよく、0.20g/cm3以上、0.58g/cm3以下(もしくは0.55g/cm3以下)であってもよい。
なお、繊維シートの密度は、JIS C 2300-2(電気用セルロース紙-第2部:試験方法)に準拠して求められる。具体的には、繊維シートから所定の寸法の試験片を切り出し、105℃で3時間以上乾燥した後、重量法により求める。すなわち、当該試験片について、縦、横、厚みの寸法、および重量を測定し、その重量を、縦、横、厚みの寸法から求めた体積で除して繊維シートの密度を求める。試験片は5つ取り出し、5つの試験片に対して、それぞれ密度を求め、それらの平均値を求める。
第1工程は、例えば、第1高分子成分と第1分散媒とを含む導電性高分子分散液(以下、第1高分子分散液とも称する。)を準備する第1a工程と、第1高分子分散液を繊維シートに塗布もしくは含浸させた後、分散媒の少なくとも一部を除去する第1b工程と、を含む。第1分散媒は、通常、水を含む。第1分散媒の少なくとも一部の除去は、乾燥処理により行われる。
繊維シートには、通常、セルロース繊維を含む繊維シートが用いられる。セルロース繊維は、コスト面および電解液の保持性の面で有利である。セルロース繊維は水酸基を有するため、セルロース繊維を含む繊維シートは、水を含む第1分散媒に対して膨潤し易く、膨潤した繊維シートは、その後に行われる乾燥処理により収縮し易い。第1工程では、上記の繊維シートの膨潤および収縮により繊維シートにシワが発生することがあるが、第2工程で複合シートを圧縮することにより、シワによる凹凸を小さくすることができる。これにより、当該凹凸によるセパレータの厚みの不均一化、および、当該厚みの不均一化に起因する電解コンデンサにおける極間距離のばらつきの増大が抑制される。
第1b工程により、第1高分子成分を、繊維シートを構成する繊維の表面に付着させる。第1b工程では、低密度の繊維シートを用いて、繊維シートの内部にまで第1高分子成分を十分に付着させることができる。すなわち、繊維シートの内部に第1高分子分散液がスムーズに浸透し、繊維同士の隙間に第1高分子成分の粒子がスムーズに入り込むことができる。
第1b工程における第1高分子分散液の繊維シートへの塗布は、コーティング法、スプレー法により行えばよい。コーターとしては、例えば、グラビアコーター、ナイフコーター、コンマコーター、ロールコーター、ダイコーター、リップコーター等の公知の装置が挙げられる。
コーティング処理は、繊維シートの片面あるいは両面に対して行われてもよい。コーティング処理は、繊維シートの同じ面に対して複数回行われてもよい。この場合、複数回のコーティング処理を連続して行った後、乾燥処理してもよいし、コーティング処理を1回行う度に乾燥処理を行ってもよい。
第1b工程における第1高分子分散液の繊維シートへの含浸は、容器内に収容した第1高分子分散液中に繊維シートを浸漬処理することにより行ってもよい。浸漬処理は、複数回行ってもよい。複数回の浸漬処理を連続して行った後、乾燥処理してもよいし、浸漬処理を1回行う度に乾燥処理を行ってもよい。
第1b工程における第1分散媒の除去は、乾燥処理により行われる。乾燥処理は、例えば50℃以上、150℃以下での加熱乾燥により行ってもよく、減圧下(例えば、ゲージ圧が-50kPa以上、-90kPa以下の雰囲気)で行ってもよい。このとき、第1分散媒を完全に除去しない程度に乾燥処理が行われてもよいが、例えば、塗布(含浸)直後の第1高分子分散液に含まれる第1分散媒の80質量%以上(もしくは90質量%以上)が除去されるように、乾燥処理を行うことが望ましい。この場合、第2工程(圧縮工程)において、複合シートに含まれる第1高分子成分の圧縮装置(圧延ロール等)への付着が抑制され、圧縮装置への第1高分子成分の付着による複合シートの第1高分子成分の付着量の不均一化が抑制される。
第1b工程は、長尺の繊維シートに対して行うことが好ましい。この場合、ロール・ツー・ロール方式を採用して、生産性を高めることができる。第1b工程は、例えば、長尺の繊維シートの一方の表面にコーティング処理を行い、乾燥処理を行った後、繊維シートをロールに巻き取ることにより行うことができる。さらに、その後、繊維シートを反転するようにロールから巻出しながら、再び同じあるいは別のコーターで、他方の表面にコーティング処理を行ってもよい。
また、第1高分子分散液を長尺の繊維シートに含浸させる場合、第1高分子分散液を収容した容器を準備し、搬送ロールにより、長尺の繊維シートを容器内へ搬送し、第1高分子分散液中に浸漬する。その後、繊維シートを容器外へ搬送し、乾燥処理を行い、得られた複合シートをロールに巻き取ればよい。
(第2工程)
第2工程では、複合シートを厚み方向に圧縮し、セパレータを得る。第2工程では、複合シートをロールプレスすることが好ましい。長尺の複合シートに対してロール・ツー・ロール方式を採用して、生産性を高めることができる。
第2工程では、複合シートを厚み方向に圧縮し、セパレータを得る。第2工程では、複合シートをロールプレスすることが好ましい。長尺の複合シートに対してロール・ツー・ロール方式を採用して、生産性を高めることができる。
圧縮前の複合シートの厚みT0に対する圧縮後の複合シート(セパレータ)の厚みT1の比:T1/T0は、好ましくは0.50以上、0.95以下であり、より好ましくは0.60以上、0.95以下である。T1/T0が0.95以下である場合、繊維シートの高密度化による耐ショート性の向上効果が得られ易い。T1/T0が0.50以上(もしくは0.60以上)である場合、第2工程において、プレス圧を適度に小さく制御し易く、複合シートに含まれる第1高分子成分のプレス装置(圧延ローラ等)への付着が抑制され、当該付着に伴う複合シート中に含まれる第1高分子成分量の減少やばらつきが抑制される。また、この場合、後工程の電解液の含浸工程において、複合シート内部に電解液を十分に含浸させることができる。
ESR低減および耐ショート性の向上の観点から、圧縮後の複合シート(セパレータ)の厚みT1は、例えば、20μm以上、90μm以下であってもよく、25μm以上、60μm未満(もしくは、58μm以下)であってもよい。なお、複合シートの厚みT0および厚みT1は、それぞれ、圧縮前および圧縮後の複合シートの任意の10点の厚みの平均値である。
複合シートを加熱および/または加湿しながら複合シートを圧縮してもよい。この場合、繊維シートに第1高分子成分をより強固に付着させることができ、また、シワによる凹凸をより小さくすることができる。この場合、複合シートに含まれる第1高分子成分のプレス装置(圧延ローラ等)への付着が抑制される範囲で加熱および/または加湿の度合いを調節することが望ましい。
以下、第1工程で用いる繊維シートおよび第1高分子分散液について詳述する。
(繊維シート)
繊維シートは、繊維材料で構成される多孔質シートである。繊維シートは、織布であってもよく、不織布であってもよい。繊維シートは、少なくともセルロース繊維を含むことが好ましい。繊維シート中のセルロース繊維の含有量は、好ましくは20質量%以上であり、20質量%以上、80質量%以下であってもよい。この場合、複合シートを圧縮し易い。
繊維シートは、繊維材料で構成される多孔質シートである。繊維シートは、織布であってもよく、不織布であってもよい。繊維シートは、少なくともセルロース繊維を含むことが好ましい。繊維シート中のセルロース繊維の含有量は、好ましくは20質量%以上であり、20質量%以上、80質量%以下であってもよい。この場合、複合シートを圧縮し易い。
繊維シートは、セルロース繊維と合成繊維とを含んでもよく、セルロール繊維と合成繊維との混抄体であってもよい。この場合、繊維シートの強度を確保し易く、繊維シートは水により膨潤しにくい。合成繊維としては、例えば、ナイロン繊維、アラミド繊維、アクリル繊維、ポリエステル繊維、ポリフェニレンサルファイド繊維等が挙げられる。合成繊維は、1種を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。繊維シート中の合成繊維の含有量は、例えば、20質量%以上、80質量%以下である。
繊維シートは、セルロース繊維とともに紙力増強剤を含んでもよい。紙力増強剤は、湿潤紙力増強剤および/または乾燥紙力増強剤を含んでもよい。湿潤紙力増強剤としては、尿素ホルムアルデヒド樹脂、メラミンホルムアルデヒド樹脂、ポリアミドポリアミンエピクロルヒドリン、ポリビニルアミン等が挙げられる。乾燥紙力増強剤としては、ポリアクリルアミド、ポリビニルアルコール、デンプン、カルボキシメチルセルロース等が挙げられる。紙力増強剤は、1種を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。
第1工程で用いる繊維シートの厚みは特に限定されない。繊維シートの圧縮前の厚みは、例えば、25μm以上、100μm以下であってもよく、30μm以上、95μm以下であってもよい。この場合、第2工程において、セパレータ(圧縮後の繊維シート)の厚みを、耐ショート性の向上および低ESR化の観点から望ましい範囲に調整し易い。
(第1高分子分散液)
第1高分子分散液は、第1高分子成分と、第1分散液と、を含む。第1高分子分散液は、例えば、第1分散媒に第1高分子成分の粒子を分散させる方法や、第1分散媒中で第1高分子成分の前駆体モノマーを重合させて、第1分散媒中に第1高分子成分の粒子を生成させる方法等により得ることができる。
第1高分子分散液は、第1高分子成分と、第1分散液と、を含む。第1高分子分散液は、例えば、第1分散媒に第1高分子成分の粒子を分散させる方法や、第1分散媒中で第1高分子成分の前駆体モノマーを重合させて、第1分散媒中に第1高分子成分の粒子を生成させる方法等により得ることができる。
第1高分子分散液中の第1高分子成分の含有量は、例えば、1質量%以上(もしくは3質量%以上)、15質量%以下であってもよい。第1高分子成分の含有量が上記範囲である場合、十分な量の第1高分子成分を、繊維シートに付着させることができる。
第1高分子分散液の粘度は、例えば、10mPa・s以上(もしくは100mPa・s以上)、200mPa・s以下であってもよい。この場合、第1高分子分散液を繊維シートに塗布し易く、含浸させ易い。なお、高分子分散液の粘度は、室温(20℃)で振動式粘度計(例えば、(株)セコニック製、VM-100A)を用いて求められる。
(第1高分子成分)
第1高分子成分は、導電性高分子を含む。導電性高分子としては、ポリピロール、ポリチオフェン、ポリフラン、ポリアニリン等が挙げられる。導電性高分子は、1種を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く、2種以上のモノマーの共重合体でもよい。
第1高分子成分は、導電性高分子を含む。導電性高分子としては、ポリピロール、ポリチオフェン、ポリフラン、ポリアニリン等が挙げられる。導電性高分子は、1種を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く、2種以上のモノマーの共重合体でもよい。
なお、本明細書では、ポリピロール、ポリチオフェン、ポリフラン、ポリアニリン等は、それぞれ、ポリピロール、ポリチオフェン、ポリフラン、ポリアニリン等を基本骨格とする高分子を意味する。したがって、ポリピロール、ポリチオフェン、ポリフラン、ポリアニリン等には、それぞれの誘導体も含まれ得る。例えば、ポリチオフェンには、ポリ(3,4-エチレンジオキシチオフェン)等が含まれる。
第1高分子成分は、さらにドーパントを含んでもよい。ドーパントは、ポリアニオンであってもよい。ポリアニオンの具体例としては、ポリビニルスルホン酸、ポリスチレンスルホン酸、ポリアリルスルホン酸、ポリアクリルスルホン酸、ポリメタクリルスルホン酸、ポリ(2-アクリルアミド-2-メチルプロパンスルホン酸)、ポリイソプレンスルホン酸、ポリアクリル酸等が挙げられる。ドーパントは、1種を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。また、ドーパントは、単独モノマーの重合体であってもよく、2種以上のモノマーの共重合体であってもよい。なかでも、ポリスチレンスルホン酸が好ましい。
第1高分子成分に含まれるポリアニオンの重量平均分子量は特に限定されない。ポリアニオンの重量平均分子量は、例えば、1000以上、200000以下である。このようなポリアニオンを含む導電性高分子成分は、第1分散媒中に均質に分散し易く、繊維シートに付着し易い。また、ポリアニオンの重量平均分子量は、1000以上、100000以下であってよい。このようなポリアニオンを多く含む場合であっても、分散液の過度な粘度上昇が抑制されて、繊維シートに付着する量が増加し易くなる。
第1高分子成分は、例えば粒子の状態で、第1分散媒に分散している。第1高分子成分の粒子の最頻粒径は、特に限定されず、重合条件や分散条件等により、適宜調整することができる。第1高分子成分の粒子の最頻粒径は、例えば、0.01μm以上、0.5μm以下である。圧縮前の繊維シートの密度が0.6g/cm3未満(もしくは0.55g/cm3以下)である場合、圧縮前の繊維シートに含ませる第1高分子成分の粒子の最頻粒径は、例えば、0.02μm以上、0.2μm以下であってもよい。この場合、繊維シート内部に第1高分子成分の粒子を付着させ易い。ここで、最頻粒径は、動的光散乱法による粒径測定装置により測定される体積粒度分布における粒径の最頻値(モード径)である。
第1高分子成分を含むセパレータ(圧縮後の複合シート)の電気伝導率は、例えば、0.1mS/cm以上であり、1mS/cm以上であってもよい。第1高分子成分を含むセパレータの電気伝導率は、高いほどESRの低減効果が得られる。第1高分子成分を含むセパレータの電気伝導率は、導電性高分子およびドーパントの種類、分子量、第1工程での繊維シートへの第1高分子成分の付着量、第2工程でのプレス圧等により調節できる。第1高分子成分を含むセパレータの電気伝導率は、JIS K 7194:1994に準じた4探針法により測定される。
(第1分散媒)
第1分散媒は、水を含む。第1分散媒は、非水溶媒を含んでもよい。非水溶媒とは、水を除く液体の総称であり、有機溶媒やイオン性液体が含まれる。第1分散媒に占める水の割合は、50質量%以上であってもよく、70質量%以上であってもよく、90質量%以上であってもよい。水とともに用いられる非水溶媒としては、極性溶媒(プロトン性溶媒および/または非プロトン性溶媒)が挙げられる。
第1分散媒は、水を含む。第1分散媒は、非水溶媒を含んでもよい。非水溶媒とは、水を除く液体の総称であり、有機溶媒やイオン性液体が含まれる。第1分散媒に占める水の割合は、50質量%以上であってもよく、70質量%以上であってもよく、90質量%以上であってもよい。水とともに用いられる非水溶媒としては、極性溶媒(プロトン性溶媒および/または非プロトン性溶媒)が挙げられる。
プロトン性溶媒としては、例えば、メタノール、エタノール、プロパノール、ブタノール、エチレングリコール(EG)、プロピレングリコール、ポリエチレングリコール(PEG)、ジエチレングリコールモノブチルエーテル、グリセリン、1-プロパノール、ブタノール、ポリグリセリン、ソルビトール、マンニトール、ペンタエリスリトール等のアルコール類、ホルムアルデヒド等が挙げられる。非プロトン性溶媒としては、例えば、N-メチルアセトアミド、N,N-ジメチルホルムアミド、N-メチル-2-ピロリドン等のアミド類や、酢酸メチル、γ-ブチロラクトン (γBL)等のエステル類、メチルエチルケトン等のケトン類、1,4-ジオキサン等のエーテル類、ジメチルスルホキシド、スルホラン(SL)等の硫黄含有化合物、炭酸プロピレン等のカーボネート化合物等が挙げられる。
第1分散媒が、上記のアルコール類(特に、多価アルコール、糖アルコール類)を含む場合、電気伝導率およびセパレータへの含浸性が高まりやすい。一方、多価アルコール、糖アルコール類は、繊維シートを膨潤させ易く、シワが発生し易い。よって、本実施形態に係る電解コンデンサ用セパレータの製造方法によるシワ発生の抑制効果が顕著に得られる。
[電解コンデンサ用セパレータ]
本開示の実施形態に係る電解コンデンサ用セパレータは、繊維シートと、繊維シートに付着している導電性高分子成分(第1高分子成分)と、を含む複合シートを備える。複合シートは、0.33g/cm3以上、0.74g/cm3未満の密度と、0.5秒/100mL以上、58秒/100mL未満の透気度と、19.0×10-4g/cm2以上の坪量と、を有する。当該セパレータは、上記の電解コンデンサ用セパレータの製造方法により得ることができる。
本開示の実施形態に係る電解コンデンサ用セパレータは、繊維シートと、繊維シートに付着している導電性高分子成分(第1高分子成分)と、を含む複合シートを備える。複合シートは、0.33g/cm3以上、0.74g/cm3未満の密度と、0.5秒/100mL以上、58秒/100mL未満の透気度と、19.0×10-4g/cm2以上の坪量と、を有する。当該セパレータは、上記の電解コンデンサ用セパレータの製造方法により得ることができる。
複合シートの密度および坪量が上記範囲内である場合、電解コンデンサの耐ショート性が高められ、ESRが低減され、漏れ電流が低減される。複合シートの密度は、0.34g/cm3以上、0.53g/cm3以下であってもよい。この場合、漏れ電流が低減されるとともに、優れた耐ショート性が得られ易い。複合シートの坪量は、19×10-4g/cm2以上、35×10-4g/cm2以下であってもよい。セパレータに含まれる繊維シートの密度は、0.32g/cm3以上、0.72g/cm3未満であってもよく、0.33g/cm3以上、0.50g/cm3以下であってもよい。
複合シートの密度および坪量は、以下の方法により求めることができる。
複合シートから所定の寸法の試験片を切り出し、125℃で3時間以上で乾燥処理し、試験片に残留する第1分散媒を十分に除去する。その後、当該試験片について、縦、横、厚みの寸法、および重量を測定し、その重量を、縦、横、厚みの寸法から求めた体積で除して、複合シートの密度を求める。また、その重量を、縦と横の寸法から求めた面積で除して、複合シートの坪量を求める。試験片は5つ取り出し、5つの試験片に対して、それぞれ密度および坪量を求め、それらの平均値を求める。
複合シートから所定の寸法の試験片を切り出し、125℃で3時間以上で乾燥処理し、試験片に残留する第1分散媒を十分に除去する。その後、当該試験片について、縦、横、厚みの寸法、および重量を測定し、その重量を、縦、横、厚みの寸法から求めた体積で除して、複合シートの密度を求める。また、その重量を、縦と横の寸法から求めた面積で除して、複合シートの坪量を求める。試験片は5つ取り出し、5つの試験片に対して、それぞれ密度および坪量を求め、それらの平均値を求める。
複合シートの透気度が上記範囲内である場合、繊維シートの外表面とともに繊維シートの内部(繊維同士の隙間)にも第1高分子成分が十分に配置され、ESRが低減される。複合シートの透気度は、5秒/100mL以上、50秒/100mL以下(もしくは10秒/100mL以下)であってもよい。複合シートの透気度が58秒/100mL未満(もしくは50秒/100mL以下)である場合、電解液の含浸性等が確保され易い。
ここで、透気度(透気抵抗度)は、セパレータの両面間に所定の圧力差を与えたときに、セパレータの単位面積当たり、所定の体積(100mL)の空気が透過するのに要する時間(秒)を示す指標である。透気度は、JIS P 8117:2009に基づき、セパレータの試験面積(透過部分)を6.42cm2、内筒重量を567gとしたガーレー試験機法により測定される。なお、透気度の測定は、セパレータを125℃で3時間以上で乾燥処理し、セパレータに残留する第1分散媒を十分に除去した後に行う。
第1高分子成分は、繊維シートを構成する繊維の表面に付着している。第1高分子成分は、繊維シートの外表面および繊維シートの内部(繊維同士の隙間)に配置されている。
ESR低減の観点から、第1高分子成分の付着量は、例えば、0.02mg/cm2以上であってもよく、0.05mg/cm2以上、2.0mg/cm2以下であってもよい。なお、第1高分子成分の付着量とは、繊維シートの単位面積当たりに付着している第1高分子成分の質量を意味する。繊維シートの単位面積当たりに付着している第1高分子成分の質量は、複合シートの圧縮前後で変わらない。
第1高分子成分の付着量は、以下の方法により求めることができる。
まず、第1高分子成分を付着させる前の繊維シートを所定の面積で切り出した第1サンプルを5つ作製し、5つの第1サンプルの質量の平均値を求める。また、第1高分子成分を付着させた繊維シートを上記所定の面積で切り出した第2サンプルを5つ作製し、5つの第2サンプルの質量の平均値を求める。5つの第2サンプルの質量の平均値と5つの第1サンプルの質量の平均値との差を、上記所定の面積で除して、繊維シートの単位面積当たりに付着している第1高分子成分の質量を求める。
まず、第1高分子成分を付着させる前の繊維シートを所定の面積で切り出した第1サンプルを5つ作製し、5つの第1サンプルの質量の平均値を求める。また、第1高分子成分を付着させた繊維シートを上記所定の面積で切り出した第2サンプルを5つ作製し、5つの第2サンプルの質量の平均値を求める。5つの第2サンプルの質量の平均値と5つの第1サンプルの質量の平均値との差を、上記所定の面積で除して、繊維シートの単位面積当たりに付着している第1高分子成分の質量を求める。
セパレータの第1高分子成分による被覆率は、60%以上であってよく、90%以上が好ましい。当該被覆率は、セパレータをその主面(外表面)の法線方向から見たときのセパレータの主面に占める第1高分子成分の面積割合を意味する。当該被覆率は、光学顕微鏡を用いてセパレータをその主面の法線方向から見たときの画像を得、当該画像を二値化処理して求められる。また、当該被覆率は、走査型または透過型の電子顕微鏡を用いてセパレータをその主面の法線方向から見たときの画像を得、当該画像を用いてエネルギー分散型X線分光法(EDX)により第1高分子成分に含まれる元素について元素マッピングを行うことにより求めてもよい。また、当該被覆率は、光学顕微鏡を用いてセパレータをその主面の法線方向から見たときの画像を得、ラマン分光法による分子構造スペクトルを用いたラマンマッピングを行うことにより求めてもよい。
[電解コンデンサの製造方法]
本開示の実施形態に係る電解コンデンサの製造方法は、陽極箔を準備する工程と、陰極箔を準備する工程と、上記の電解コンデンサ用セパレータの製造方法によりセパレータを得る工程と、陽極箔と陰極箔とを、陽極箔と陰極箔との間に前記セパレータを介在させて、積層する工程(以下、積層工程とも称する。)と、を含む。
本開示の実施形態に係る電解コンデンサの製造方法は、陽極箔を準備する工程と、陰極箔を準備する工程と、上記の電解コンデンサ用セパレータの製造方法によりセパレータを得る工程と、陽極箔と陰極箔とを、陽極箔と陰極箔との間に前記セパレータを介在させて、積層する工程(以下、積層工程とも称する。)と、を含む。
積層工程により、陽極箔と、陰極箔と、陽極箔と陰極箔との間に介在するセパレータとを備える積層体(以下、コンデンサ素子とも称する。)を得る。当該工程では、積層体を巻回してもよい。この場合、最外層に位置する陰極箔の端部は、巻止めテープで固定される。
陽極箔および陰極箔には、所定サイズに裁断されたものを用いてもよい。この場合、陽極箔の端面(裁断面)に誘電体層を形成するために、コンデンサ素子に対し、さらに化成処理(再化成処理)を行ってもよい。
陽極箔および/または陰極箔の準備工程は、陽極箔および/または陰極箔に第1高分子成分を付着させる工程を含んでもよい。コンデンサ素子内に第1高分子成分をより多く含ませることができる。陰極箔および繊維シートに第1高分子成分を付着させる場合、陽極箔の自己修復性能を妨げることなく、十分な量の導電性高分子成分を保持させることができる。陽極箔および繊維シートに第1高分子成分を付着させる場合、陽極箔の表面に形成された誘電体層と第1高分子成分との密着性が向上し、ESRはより低減されやすい。電極箔に第1高分子成分を付着させる方法は特に限定されず、含浸であってもよく、塗布であってもよい。
(第2高分子分散液の含浸工程)
当該製造方法は、第2導電性高分子成分(以下、第2高分子成分とも称する。)および第2分散媒を含む第2高分子分散液をコンデンサ素子に含浸させ、その後、乾燥処理を行って、第2分散媒の少なくとも一部を除去する工程を含んでもよい。このようにして、第1高分子成分とともに第2高分子成分をコンデンサ素子に含ませてもよい。第2高分子成分により、さらに静電容量が大きくなり、ESRが低減されることが期待できる。セパレータに第1分散媒が残留している場合、第2高分子分散液は第1分散媒に誘導されて、セパレータに含浸され易い。
当該製造方法は、第2導電性高分子成分(以下、第2高分子成分とも称する。)および第2分散媒を含む第2高分子分散液をコンデンサ素子に含浸させ、その後、乾燥処理を行って、第2分散媒の少なくとも一部を除去する工程を含んでもよい。このようにして、第1高分子成分とともに第2高分子成分をコンデンサ素子に含ませてもよい。第2高分子成分により、さらに静電容量が大きくなり、ESRが低減されることが期待できる。セパレータに第1分散媒が残留している場合、第2高分子分散液は第1分散媒に誘導されて、セパレータに含浸され易い。
第2高分子成分は、コンデンサ素子において、電極箔およびセパレータの表面に付着し得る。第2高分子成分は、セパレータに含まれる第1高分子成分の上に付着する。ただし、第2工程によりセパレータ(繊維シート)の密度を大きくしているため、第2高分子成分の粒子は、セパレータの内部(繊維同士の隙間)に入り込みにくく、セパレータの外表面に付着し易い。
電極箔が表面に多孔質部を有する場合、第2高分子成分の粒子は、多孔質部のピット内に入り込んでもよい。電極箔に第1高分子成分が付着している場合、第2高分子成分は第1高分子成分の上に付着してもよい。
(第2高分子分散液)
第2高分子分散液は、第2高分子成分と、第2分散媒と、を含む。第2分散媒としては、第1分散媒と同様の化合物が挙げられる。第2高分子成分は、第1高分子成分と同様の導電性高分子およびドーパントを含んでもよい。第2高分子成分は、ドーパントとしてポリアニオン(以下、第2ポリアニオンと称す。)を含んでもよい。
第2高分子分散液は、第2高分子成分と、第2分散媒と、を含む。第2分散媒としては、第1分散媒と同様の化合物が挙げられる。第2高分子成分は、第1高分子成分と同様の導電性高分子およびドーパントを含んでもよい。第2高分子成分は、ドーパントとしてポリアニオン(以下、第2ポリアニオンと称す。)を含んでもよい。
ESR低減の観点から、第2高分子成分に含まれる第2ポリアニオンの重量平均分子量は、第1高分子成分に含まれる第1ポリアニオンの重量平均分子量よりも大きくてもよい。第1高分子成分との相性および第2高分子分散液の含浸性の観点から、第2高分子成分に含まれる第2ポリアニオンの重量平均分子量は、第1高分子成分に含まれる第1ポリアニオンの重量平均分子量よりも小さくてもよい。第2ポリアニオンの重量平均分子量は、例えば、1000以上、200000以下であってよく、10000以上、150000以下であってよい。
第2高分子分散液中の第2高分子成分の含有量は、第1高分子分散液中の第1高分子成分の含有量よりも小さくてもよい。具体的には、第2高分子分散液中の第2高分子成分の含有量は、0.5質量%以上、3質量%未満が好ましい。第2高分子分散液の粘度は、第1高分子分散液の粘度よりも低いことが好ましい。第2高分子分散液の粘度は、100mPa・s未満が好ましい。
(液状成分の含浸工程)
当該製造工程は、コンデンサ素子に液状成分を含浸させる工程を含んでもよい。セパレータに第1分散媒が残留している場合、液状成分は第1分散媒に誘導されて、セパレータに含浸され易い。
当該製造工程は、コンデンサ素子に液状成分を含浸させる工程を含んでもよい。セパレータに第1分散媒が残留している場合、液状成分は第1分散媒に誘導されて、セパレータに含浸され易い。
液状成分の含浸工程は、コンデンサ素子の形成後に行えばよい。例えば、コンデンサ素子を有底ケースに収容し、その後、有底ケース内に液状成分を注液してもよい。液状成分の含浸工程は、減圧下(例えば、ゲージ圧が-30kPa以上、-90kPa以下の雰囲気)で行ってもよい。第2高分子分散液の含浸工程を行う場合、第2高分子分散液の含浸工程の後に、液状成分の含浸工程を行えばよい。液状成分の含浸工程により、液状成分は、電極箔およびセパレータの表面に付着する。液状成分は、セパレータの内部(繊維同士の隙間)に入り込み、電極箔が表面に多孔質部を有する場合、当該多孔質部のピット内に入り込む。
液状成分は、溶媒と溶質とを含む電解液を含んでもよい。液状成分は、酸成分を含んでもよく、酸成分および塩基成分を含んでもよい。また、液状成分は、溶媒(例えば、グリコール化合物等の多価アルコール)のみを含んでもよい。コンデンサ素子に液状成分を含ませることにより、誘電体層の自己修復性能が向上する。また、コンデンサ素子に電解液を含ませることにより、ESR低減、静電容量の向上等の面で有利である。
(電解液)
電解液に含まれる溶媒としては、スルホン化合物、ラクトン化合物、カーボネート化合物、多価アルコール等が挙げられる。スルホン化合物としては、スルホラン、ジメチルスルホキシドおよびジエチルスルホキシド等が挙げられる。ラクトン化合物としては、γ-ブチロラクトン、γ-バレロラクトン等が挙げられる。カーボネート化合物としては、ジメチルカーボネート(DMC)、ジエチルカーボネート(DEC)、エチルメチルカーボネート(EMC)、エチレンカーボネート(EC)、プロピレンカーボネート(PC)およびフルオロエチレンカーボネート(FEC)等が挙げられる。多価アルコールとしては、エチレングリコール(EG)、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、プロピレングリコールおよびポリエチレングリコール(PEG)等のグリコール化合物;グリセリン等が挙げられる。これらは単独で用いてもよく、複数種を組み合わせて用いてもよい。
電解液に含まれる溶媒としては、スルホン化合物、ラクトン化合物、カーボネート化合物、多価アルコール等が挙げられる。スルホン化合物としては、スルホラン、ジメチルスルホキシドおよびジエチルスルホキシド等が挙げられる。ラクトン化合物としては、γ-ブチロラクトン、γ-バレロラクトン等が挙げられる。カーボネート化合物としては、ジメチルカーボネート(DMC)、ジエチルカーボネート(DEC)、エチルメチルカーボネート(EMC)、エチレンカーボネート(EC)、プロピレンカーボネート(PC)およびフルオロエチレンカーボネート(FEC)等が挙げられる。多価アルコールとしては、エチレングリコール(EG)、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、プロピレングリコールおよびポリエチレングリコール(PEG)等のグリコール化合物;グリセリン等が挙げられる。これらは単独で用いてもよく、複数種を組み合わせて用いてもよい。
なかでも、溶媒は、ヒドロキシ基を2つ以上有する化合物を含んでよい。このような化合物としては、例えば、多価アルコールが挙げられる。ヒドロキシ基を2つ以上有する化合物の含有量は、全溶媒の50質量%以上であってよく、60質量%以上であってよく、70質量%以上であってよい。
電解液は、酸成分を含んでもよい。電解液中の酸成分は、高分子成分からのドーパントの脱ドープを抑制し、高分子成分の導電性を安定化させる。また、高分子成分からドーパントが脱ドープした場合でも、脱ドープ跡のサイトに電解液の酸成分が再ドープされるため、ESRが低く維持され易い。
電解液中の酸成分は、電解液の粘度を過度に大きくすることがなく、電解液中で解離し易く、溶媒中を移動しやすいアニオンを生成することが望ましい。このような酸成分としては、例えば、炭素数1~30の脂肪族スルホン酸、炭素数6~30の芳香族スルホン酸が挙げられる。脂肪族スルホン酸の中では、1価飽和脂肪族スルホン酸(例えばヘキサンスルホン酸)が好ましい。芳香族スルホン酸の中では、スルホ基に加え、ヒドロキシ基またはカルボキシ基を有する芳香族スルホン酸が好ましく、具体的には、オキシ芳香族スルホン酸(例えばフェノール-2-スルホン酸)、スルホ芳香族カルボン酸(例えばp-スルホ安息香酸、3-スルホフタル酸、5-スルホサリチル酸)が好ましい。
他の酸成分としては、カルボン酸が挙げられる。カルボン酸は、カルボキシル基を2個以上有する芳香族カルボン酸(芳香族ジカルボン酸)を含むことが好ましい。芳香族カルボン酸としては、例えば、フタル酸(オルト体)、イソフタル酸(メタ体)、テレフタル酸(パラ体)、マレイン酸、安息香酸、サリチル酸、トリメリット酸、ピロメリット酸が挙げられる。なかでも、フタル酸(オルト体)、マレイン酸等の芳香族ジカルボン酸がより好ましい。芳香族ジカルボン酸のカルボキシル基は、安定であり、副反応を進行させにくい。よって、長期間にわたって、導電性高分子を安定化させる効果を発現し、電解コンデンサの長寿命化に有利である。また、カルボン酸は、アジピン酸等の脂肪族カルボン酸でもよい。
酸成分は、熱安定性の点で、有機酸および無機酸の複合化合物を含んでよい。有機酸および無機酸の複合化合物としては、耐熱性の高い、ボロジサリチル酸、ボロジ蓚酸、ボロジグリコール酸等が挙げられる。酸成分は、ホウ酸、リン酸、亜リン酸、次亜リン酸およびホスホン酸等の無機酸を含んでもよい。
脱ドープ現象を抑制する効果が高まる点で、酸成分の濃度は、5質量%以上、50質量%以下であってよく、15質量%以上、35質量%以下の濃度であってよい。
電解液は、酸成分とともに塩基成分を含んでもよい。塩基成分により、酸成分の少なくとも一部が中和される。よって、酸成分の濃度を高めつつ、酸成分による電極の腐食を抑制することができる。脱ドープを効果的に抑制する観点から、酸成分は、塩基成分より当量比で過剰であることが好ましい。例えば、塩基成分に対する酸成分の当量比は、1以上、30以下であってよい。電解液中に含まれる塩基成分の濃度は、0.1質量%以上、20質量%以下であってよく、3質量%以上、10質量%以下であってよい。
塩基成分は特に限定されない。塩基成分としては、例えば、アンモニア、第1級アミン、第2級アミン、第3級アミン、第4級アンモニウム化合物およびアミジニウム化合物等が挙げられる。各アミンとしては、脂肪族アミン、芳香族アミン、複素環式アミン等が挙げられる。
電解液のpHは4以下が好ましく、3.8以下がより好ましく、3.6以下が更に好ましい。電解液のpHを4以下とすることで、高分子成分の劣化が更に抑制される。pHは2.0以上が好ましい。
(コンデンサ素子の封止工程)
当該製造方法は、コンデンサ素子を封止する工程を含んでもよい。例えば、コンデンサ素子を有底ケースに収納し、その後、有底ケースの開口端近傍に横絞り加工を施し、開口端を封止部材にかしめてカール加工し、カール部分に座板が配置してもよい。このようにして、電解コンデンサを得てもよい。その後、定格電圧を印加しながら、電解コンデンサにエージング処理を行ってもよい。有底ケースの材料としては、アルミニウム、ステンレス鋼、銅、鉄、真鍮等の金属あるいはこれらの合金を用いることができる。
当該製造方法は、コンデンサ素子を封止する工程を含んでもよい。例えば、コンデンサ素子を有底ケースに収納し、その後、有底ケースの開口端近傍に横絞り加工を施し、開口端を封止部材にかしめてカール加工し、カール部分に座板が配置してもよい。このようにして、電解コンデンサを得てもよい。その後、定格電圧を印加しながら、電解コンデンサにエージング処理を行ってもよい。有底ケースの材料としては、アルミニウム、ステンレス鋼、銅、鉄、真鍮等の金属あるいはこれらの合金を用いることができる。
[電解コンデンサ]
本開示の実施形態に係る電解コンデンサは、陽極箔と、陰極箔と、陽極箔と陰極箔との間に介在するセパレータと、を備える。すなわち、コンデンサ素子を備える。セパレータは、上記の電解コンデンサ用セパレータである。コンデンサ素子は、陽極箔と、セパレータと、陰極箔との積層体であってもよく、積層体を巻回して構成される巻回体であってもよい。コンデンサ素子は、電解質として、第1高分子成分を含み、更に第2高分子成分および/または電解液を含んでもよい。また、コンデンサ素子は、電解液の代わりに溶媒(例えば、グリコール化合物等の多価アルコール)を含んでもよい。電解コンデンサは、1つのコンデンサ素子を備えてもよく、複数のコンデンサ素子を備えてもよい。
本開示の実施形態に係る電解コンデンサは、陽極箔と、陰極箔と、陽極箔と陰極箔との間に介在するセパレータと、を備える。すなわち、コンデンサ素子を備える。セパレータは、上記の電解コンデンサ用セパレータである。コンデンサ素子は、陽極箔と、セパレータと、陰極箔との積層体であってもよく、積層体を巻回して構成される巻回体であってもよい。コンデンサ素子は、電解質として、第1高分子成分を含み、更に第2高分子成分および/または電解液を含んでもよい。また、コンデンサ素子は、電解液の代わりに溶媒(例えば、グリコール化合物等の多価アルコール)を含んでもよい。電解コンデンサは、1つのコンデンサ素子を備えてもよく、複数のコンデンサ素子を備えてもよい。
(陽極箔)
陽極箔は、弁作用金属を含む金属箔と、当該金属箔の表面を覆う誘電体層と、を備える。弁作用金属としては、チタン、タンタル、アルミニウムおよびニオブ等が挙げられる。金属箔は、弁作用金属を、弁作用金属を含む合金または弁作用金属を含む化合物等の形態で含んでいてもよい。陽極箔の厚みは、例えば、15μm以上、300μm以下である。金属箔の表面は、通常、エッチング等により粗面化されている。誘電体層は、例えば、表面が粗面化された金属箔を化成処理して形成される。この場合、誘電体層は、弁作用金属の酸化物を含み得る。
陽極箔は、弁作用金属を含む金属箔と、当該金属箔の表面を覆う誘電体層と、を備える。弁作用金属としては、チタン、タンタル、アルミニウムおよびニオブ等が挙げられる。金属箔は、弁作用金属を、弁作用金属を含む合金または弁作用金属を含む化合物等の形態で含んでいてもよい。陽極箔の厚みは、例えば、15μm以上、300μm以下である。金属箔の表面は、通常、エッチング等により粗面化されている。誘電体層は、例えば、表面が粗面化された金属箔を化成処理して形成される。この場合、誘電体層は、弁作用金属の酸化物を含み得る。
(陰極箔)
陰極箔は、弁作用金属を含む金属箔であってもよい。陰極箔の厚みは、例えば、15μm以上、300μm以下である。金属箔の表面は、エッチング等により粗面化されていてもよい。化成処理により金属箔の表面に化成皮膜が形成されていてもよい。陰極箔は、表面に被覆層を有する金属箔であってもよい。被覆層は、耐食性の向上、ESRの低減等のために配置される。被覆層は、カーボンおよび金属Mの少なくとも一方を含んでもよい。被覆層中において、金属Mは、金属酸化物、金属窒化物、および金属炭化物として含まれていてもよい。金属Mは、例えば、ニッケル、チタン、タンタル、およびジルコニウムからなる群より選択される少なくとも1種を含む。
陰極箔は、弁作用金属を含む金属箔であってもよい。陰極箔の厚みは、例えば、15μm以上、300μm以下である。金属箔の表面は、エッチング等により粗面化されていてもよい。化成処理により金属箔の表面に化成皮膜が形成されていてもよい。陰極箔は、表面に被覆層を有する金属箔であってもよい。被覆層は、耐食性の向上、ESRの低減等のために配置される。被覆層は、カーボンおよび金属Mの少なくとも一方を含んでもよい。被覆層中において、金属Mは、金属酸化物、金属窒化物、および金属炭化物として含まれていてもよい。金属Mは、例えば、ニッケル、チタン、タンタル、およびジルコニウムからなる群より選択される少なくとも1種を含む。
ここで、図1は、本開示の一実施形態に係る電解コンデンサを模式的に示す断面図である。図2は、巻回体の一部を展開した斜視図である。
電解コンデンサ200は、コンデンサ素子として巻回体100を備える。巻回体100は、陽極箔10と陰極箔20とを、セパレータ30を介して巻回して構成されている。セパレータ30には、上記の電解コンデンサ用セパレータが用いられる。巻回体100は電解質を含み、陽極箔10(誘電体層)と陰極箔との間に電解質が介在している。電解質は、第1高分子成分を含み、更に第2高分子成分および/または電解液を含んでもよい。
陽極箔10および陰極箔20には、それぞれリードタブ50Aおよび50Bの一方の端部が接続されており、リードタブ50Aおよび50Bを巻き込みながら巻回体100が構成される。リードタブ50Aおよび50Bの他方の端部には、リード線60Aおよび60Bがそれぞれ接続されている。
巻回体100の最外層に位置する陰極箔20の外側表面に巻止めテープ40が配置され、陰極箔20の端部は巻止めテープ40により固定されている。なお、陽極箔10を大判の箔から裁断して準備する場合、裁断面に誘電体層を設けるために、巻回体100に対して更に化成処理を行ってもよい。
電解コンデンサ200は、有底ケース211の開口を塞ぐ封止部材212と、封止部材212を覆う座板213と、を備える。リード線60A、60Bが有底ケース211の開口側に位置するように、巻回体100が有底ケース211に収納されている。リード線60A、60Bは、封止部材212から導出され、座板213を貫通している。有底ケース211の材料としては、アルミニウム、ステンレス鋼、銅、鉄、真鍮等の金属あるいはこれらの合金を用いることができる。
巻回体100が収納された有底ケース211の開口部に封止部材212を配置し、有底ケース211の開口端を封止部材212にかしめてカール加工し、カール部分に座板213を配置することにより、巻回体100が有底ケース211内に封止されている。封止部材212は、絶縁性物質であればよく、弾性体が好ましい。シリコーンゴム、フッ素ゴム等の耐熱性に優れる材料が好ましい。
[実施例]
以下、実施例に基づいて、本発明をより詳細に説明するが、本発明は実施例に限定されるものではない。
以下、実施例に基づいて、本発明をより詳細に説明するが、本発明は実施例に限定されるものではない。
《実施例1~7、比較例6~7》
定格電圧35Vの電解コンデンサを以下の要領で作製した。
定格電圧35Vの電解コンデンサを以下の要領で作製した。
(繊維シートの準備)
密度が表1に示す値である繊維シート(厚み:60μm)を準備した。繊維シートには、セルロース繊維を含む不織布を用いた。
密度が表1に示す値である繊維シート(厚み:60μm)を準備した。繊維シートには、セルロース繊維を含む不織布を用いた。
(第1高分子分散液の調製)
3,4-エチレンジオキシチオフェンと、ポリスチレンスルホン酸(PSS、重量平均分子量10万)とを、イオン交換水に溶かし、混合溶液を調製した。混合溶液を撹拌しながら硫酸鉄(III)(酸化剤)を添加し、重合反応を行った。その後、反応液を透析し、未反応モノマーおよび酸化剤を除去し、PSS(ドーパント)がドープされたポリエチレンジオキシチオフェン(PEDOT/PSS、第1高分子成分)を含む第1高分子分散液を得た。第1高分子分散液における第1高分子成分の濃度は、2質量%であった。第1高分子分散液の粘度は、40mPa・sであった。
3,4-エチレンジオキシチオフェンと、ポリスチレンスルホン酸(PSS、重量平均分子量10万)とを、イオン交換水に溶かし、混合溶液を調製した。混合溶液を撹拌しながら硫酸鉄(III)(酸化剤)を添加し、重合反応を行った。その後、反応液を透析し、未反応モノマーおよび酸化剤を除去し、PSS(ドーパント)がドープされたポリエチレンジオキシチオフェン(PEDOT/PSS、第1高分子成分)を含む第1高分子分散液を得た。第1高分子分散液における第1高分子成分の濃度は、2質量%であった。第1高分子分散液の粘度は、40mPa・sであった。
(第1高分子分散液の繊維シートへの塗布工程:第1工程)
グラビアコーターを用いて、繊維シートの両面に第1高分子分散液を塗布した。その後、乾燥処理を行って、繊維シートに第1高分子成分が付着した複合シート(厚みT0:60μm)を得た。繊維シートの単位面積当たりに付着した第1高分子成分の質量は、0.3mg/cm2であった。繊維シートの一方の主面の第1高分子成分による面積被覆率は、98%であった。乾燥処理は、大気圧下、105℃で時間行った。
グラビアコーターを用いて、繊維シートの両面に第1高分子分散液を塗布した。その後、乾燥処理を行って、繊維シートに第1高分子成分が付着した複合シート(厚みT0:60μm)を得た。繊維シートの単位面積当たりに付着した第1高分子成分の質量は、0.3mg/cm2であった。繊維シートの一方の主面の第1高分子成分による面積被覆率は、98%であった。乾燥処理は、大気圧下、105℃で時間行った。
(複合シートの圧縮工程:第2工程)
複合シートをロールプレスし、セパレータを得た。このとき、プレス圧を調整して、プレス後の複合シート(セパレータ)の厚みT1を表1に示す値とした。既述の方法により求められたセパレータの密度、坪量、および透気度は、表1に示す値であった。セパレータ(プレス後の複合シート)の電気伝導度は、1.0mS/cmであった。このようにして、実施例1~7および比較例6~7のセパレータa1~a7およびb6~b7を得た。
複合シートをロールプレスし、セパレータを得た。このとき、プレス圧を調整して、プレス後の複合シート(セパレータ)の厚みT1を表1に示す値とした。既述の方法により求められたセパレータの密度、坪量、および透気度は、表1に示す値であった。セパレータ(プレス後の複合シート)の電気伝導度は、1.0mS/cmであった。このようにして、実施例1~7および比較例6~7のセパレータa1~a7およびb6~b7を得た。
(コンデンサ素子の作製)
陽極箔および陰極箔に陽極リードタブおよび陰極リードタブを接続し、リードタブを巻き込みながら陽極箔と陰極箔とをセパレータを介して巻回した。なお、陽極箔には、表面に誘電体層を有するエッチング箔を所定サイズに裁断したものを用いた。当該エッチング箔は、アルミニウム箔(厚み100μm)をエッチング処理して得られた。当該誘電体層は、エッチング箔の表面を化成処理して形成された。陰極箔には、アルミニウム箔(厚み50μm)をエッチング処理して得られたエッチング箔を所定サイズに裁断したものを用いた。
陽極箔および陰極箔に陽極リードタブおよび陰極リードタブを接続し、リードタブを巻き込みながら陽極箔と陰極箔とをセパレータを介して巻回した。なお、陽極箔には、表面に誘電体層を有するエッチング箔を所定サイズに裁断したものを用いた。当該エッチング箔は、アルミニウム箔(厚み100μm)をエッチング処理して得られた。当該誘電体層は、エッチング箔の表面を化成処理して形成された。陰極箔には、アルミニウム箔(厚み50μm)をエッチング処理して得られたエッチング箔を所定サイズに裁断したものを用いた。
巻回体から突出する各リードタブの端部に陽極リード線および陰極リード線をそれぞれ接続した。得られた巻回体に再度化成を行い、陽極箔の端面に誘電体層を形成した。巻回体の外側表面の端部を巻止めテープで固定した。このようにして、コンデンサ素子を得た。
(電解液の含浸)
有底ケース内にコンデンサ素子を収容した後、室温で大気圧雰囲気下において有底ケース内のコンデンサ素子に電解液を注入した。このようにして、コンデンサ素子に電解液を含浸させた。電解液には、エチレングリコールを主成分とする溶媒にフタル酸トリエチルアミンを溶解させたものを用いた。
有底ケース内にコンデンサ素子を収容した後、室温で大気圧雰囲気下において有底ケース内のコンデンサ素子に電解液を注入した。このようにして、コンデンサ素子に電解液を含浸させた。電解液には、エチレングリコールを主成分とする溶媒にフタル酸トリエチルアミンを溶解させたものを用いた。
(コンデンサ素子の封止)
有底ケースの開口に封止部材および座板を配置してコンデンサ素子を封止した。このようにして、電解コンデンサを完成させた。その後、定格電圧を印加しながら、105℃で2時間エージング処理を行った。このようにして、実施例1~7および比較例6~7の電解コンデンサA1~A7およびB6~B7を得た。
有底ケースの開口に封止部材および座板を配置してコンデンサ素子を封止した。このようにして、電解コンデンサを完成させた。その後、定格電圧を印加しながら、105℃で2時間エージング処理を行った。このようにして、実施例1~7および比較例6~7の電解コンデンサA1~A7およびB6~B7を得た。
《比較例1》
第2工程(複合シートの圧縮工程)を行わずに、第1工程で得られた複合シートをセパレータb1とした。セパレータa1の代わりにセパレータb1を用いた以外、実施例1と同様にして、比較例1の電解コンデンサB1を得た。
第2工程(複合シートの圧縮工程)を行わずに、第1工程で得られた複合シートをセパレータb1とした。セパレータa1の代わりにセパレータb1を用いた以外、実施例1と同様にして、比較例1の電解コンデンサB1を得た。
セパレータb1の密度、坪量、および透気度は、表1に示す値であった。繊維シートの単位面積当たりの第1高分子成分の質量は、0.3mg/cm2であった。繊維シートの一方の主面の第1高分子成分による面積被覆率は98%であった。
《比較例2~5》
表1に示す厚みおよび密度を有する繊維シートを準備した以外、実施例1と同様にして第1工程を行い、第2工程(複合シートの圧縮工程)を行わなかった。第1工程で得られた複合シートをセパレータb2~b5とした。セパレータa1の代わりにセパレータb2~b5を用いた以外、実施例1と同様にして、比較例2~5の電解コンデンサB2~B5を得た。
表1に示す厚みおよび密度を有する繊維シートを準備した以外、実施例1と同様にして第1工程を行い、第2工程(複合シートの圧縮工程)を行わなかった。第1工程で得られた複合シートをセパレータb2~b5とした。セパレータa1の代わりにセパレータb2~b5を用いた以外、実施例1と同様にして、比較例2~5の電解コンデンサB2~B5を得た。
セパレータb2~b5の密度、坪量、および透気度は、表1に示す値であった。繊維シートの単位面積当たりの第1高分子成分の質量は、0.3mg/cm2であった。繊維シートの一方の主面の第1高分子成分による面積被覆率は98%であった。
[評価]
各電解コンデンサについて、以下の評価を行った。
(ESR測定)
20℃の環境下で、電解コンデンサについて、周波数100kHzにおけるESR(Ω)を測定した。測定数は100個とし、それらの平均値を求めた。
各電解コンデンサについて、以下の評価を行った。
(ESR測定)
20℃の環境下で、電解コンデンサについて、周波数100kHzにおけるESR(Ω)を測定した。測定数は100個とし、それらの平均値を求めた。
(耐ショート性の評価)
20℃の環境下で、電解コンデンサについて、定格電圧を印加し、120秒後の電流値を測定し、当該電流値が1.0mA以上である場合、ショート品と判断した。測定数は100個とし、測定数に対するショート品の数の割合を、ショート発生率(%)として求めた。
20℃の環境下で、電解コンデンサについて、定格電圧を印加し、120秒後の電流値を測定し、当該電流値が1.0mA以上である場合、ショート品と判断した。測定数は100個とし、測定数に対するショート品の数の割合を、ショート発生率(%)として求めた。
評価結果を表2に示す。なお、表2中、A1~A7およびB6~B7は、それぞれセパレータa1~a7およびb6~b7を備える電解コンデンサである。また、表2中、B1~B5は、それぞれセパレータb1~b5を備える電解コンデンサである。
電解コンデンサA1~A7では、低ESRとともに良好な耐ショート性が得られた。中でも、電解コンデンサA2~A5(特にA3~A5)では、低ESRとともに優れた耐ショート性が得られた。
電解コンデンサB1では、複合シート(繊維シート)の密度が小さく、耐ショート性が低下した。電解コンデンサB2、B5~B7では、高密度の繊維シート内部への高分子成分の付着量が少なく、ESRが増大した。比較例3、4で得られたセパレータb3、b4は、それぞれ、実施例2、4で得られたセパレータa2、a4と繊維シートの密度および厚みが同じであるが、セパレータa2、a4よりも密度および坪量が小さく、繊維シート内部への高分子成分の付着量が少なかった。よって、電解コンデンサB3、B4では、電解コンデンサA2、A4よりも、ESRが増大した。
電解コンデンサB1では、複合シート(繊維シート)の密度が小さく、耐ショート性が低下した。電解コンデンサB2、B5~B7では、高密度の繊維シート内部への高分子成分の付着量が少なく、ESRが増大した。比較例3、4で得られたセパレータb3、b4は、それぞれ、実施例2、4で得られたセパレータa2、a4と繊維シートの密度および厚みが同じであるが、セパレータa2、a4よりも密度および坪量が小さく、繊維シート内部への高分子成分の付着量が少なかった。よって、電解コンデンサB3、B4では、電解コンデンサA2、A4よりも、ESRが増大した。
本開示に係る電解コンデンサ用セパレータは、優れた耐ショート性および低ESRが要求される電解コンデンサに好適に用いられる。
本発明を現時点での好ましい実施態様に関して説明したが、そのような開示を限定的に解釈してはならない。種々の変形および改変は、上記開示を読むことによって本発明に属する技術分野における当業者には間違いなく明らかになるであろう。したがって、添付の請求の範囲は、本発明の真の精神および範囲から逸脱することなく、すべての変形および改変を包含する、と解釈されるべきものである。
10:陽極箔、20:陰極箔、30:セパレータ、40:巻止めテープ、50A、50B:リードタブ、60A、60B:リード線、100:巻回体、200:電解コンデンサ、211:有底ケース、212:封止部材、213:座板
Claims (11)
- 繊維シートに導電性高分子成分を付着させ、複合シートを得る第1工程と、
前記複合シートを圧縮し、セパレータを得る第2工程と、を含み、
前記複合シートの圧縮前の密度は、0.60g/cm3未満である、電解コンデンサ用セパレータの製造方法。 - 前記第1工程は、
前記導電性高分子成分と分散媒とを含む導電性高分子分散液を準備する工程と、
前記導電性高分子分散液を前記繊維シートに塗布もしくは含浸させた後、前記分散媒の少なくとも一部を除去する工程と、
を含む、請求項1に記載の電解コンデンサ用セパレータの製造方法。 - 前記繊維シートの圧縮前の密度は、0.58g/cm3以下である、請求項1または2に記載の電解コンデンサ用セパレータの製造方法。
- 前記第2工程では、前記複合シートをロールプレスする、請求項1~3のいずれか1項に記載の電解コンデンサ用セパレータの製造方法。
- 前記複合シートの圧縮前の厚みT0に対する前記複合シートの圧縮後の厚みT1の比:T1/T0は、0.50以上、0.95以下である、請求項1~4のいずれか1項に記載の電解コンデンサ用セパレータの製造方法。
- 前記繊維シートは、少なくともセルロース繊維を含む、請求項1~5のいずれか1項に記載の電解コンデンサ用セパレータの製造方法。
- 前記繊維シートは、前記セルロース繊維と、合成繊維とを含む、請求項6に記載の電解コンデンサ用セパレータの製造方法。
- 陽極箔を準備する工程と、
陰極箔を準備する工程と、
請求項1~7のいずれか1項に記載の電解コンデンサ用セパレータの製造方法によりセパレータを得る工程と、
前記陽極箔と前記陰極箔とを、前記陽極箔と前記陰極箔との間に前記セパレータを介在させて、積層する工程と、を含む、電解コンデンサの製造方法。 - 繊維シートと、前記繊維シートに付着している導電性高分子成分と、を含む複合シートを備え、
前記複合シートは、0.33g/cm3以上、0.74g/cm3未満の密度と、0.5秒/100mL以上、58秒/100mL未満の透気度と、19.0×10-4g/cm2以上の坪量と、を有する、電解コンデンサ用セパレータ。 - 前記複合シートの厚みT1は、20μm以上、90μm以下である、請求項9に記載の電解コンデンサ用セパレータ。
- 陽極箔と、陰極箔と、前記陽極箔と前記陰極箔との間に介在するセパレータと、を備え、
前記セパレータは、請求項9または10に記載の電解コンデンサ用セパレータである、電解コンデンサ。
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2022050323 | 2022-03-25 | ||
JP2022-050323 | 2022-03-25 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
WO2023182509A1 true WO2023182509A1 (ja) | 2023-09-28 |
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ID=88101727
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
PCT/JP2023/011922 WO2023182509A1 (ja) | 2022-03-25 | 2023-03-24 | 電解コンデンサ用セパレータの製造方法、電解コンデンサの製造方法、電解コンデンサ用セパレータ、および電解コンデンサ |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
WO (1) | WO2023182509A1 (ja) |
Citations (3)
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WO2016163404A1 (ja) * | 2015-04-06 | 2016-10-13 | 株式会社 東芝 | 電極、電極群及び非水電解質電池 |
JP2019004087A (ja) * | 2017-06-16 | 2019-01-10 | ニチコン株式会社 | 電解コンデンサおよびその製造方法 |
WO2020158783A1 (ja) * | 2019-01-31 | 2020-08-06 | パナソニックIpマネジメント株式会社 | 導電性高分子分散液、電解コンデンサならびに電解コンデンサの製造方法 |
-
2023
- 2023-03-24 WO PCT/JP2023/011922 patent/WO2023182509A1/ja unknown
Patent Citations (3)
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WO2016163404A1 (ja) * | 2015-04-06 | 2016-10-13 | 株式会社 東芝 | 電極、電極群及び非水電解質電池 |
JP2019004087A (ja) * | 2017-06-16 | 2019-01-10 | ニチコン株式会社 | 電解コンデンサおよびその製造方法 |
WO2020158783A1 (ja) * | 2019-01-31 | 2020-08-06 | パナソニックIpマネジメント株式会社 | 導電性高分子分散液、電解コンデンサならびに電解コンデンサの製造方法 |
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