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電解電容器及電解電容器的制造方法

880   編輯:管理員   來源:松下知識產(chǎn)權經(jīng)營株式會社  
2024-03-12 17:07:24
權利要求書: 1.一種電解電容器,

具有包含在表面形成有電介質層的陽極體、陰極體、和設于所述陽極體與陰極體之間的間隔件的電容器元件,在所述電容器元件中浸滲有電解液,

在所述電介質層上存在導電性高分子和聚丙烯酸系化合物,所述聚丙烯酸系化合物包含丙烯酸單元和甲基丙烯酸單元,在所述聚丙烯酸系化合物中,相對于所述甲基丙烯酸單元的所述丙烯酸單元的摩爾比為0.3以上且5.0以下。

2.根據(jù)權利要求1所述的電解電容器,其中,在所述電介質層上的層中,混合存在所述導電性高分子、所述聚丙烯酸系化合物和所述電解液。

3.根據(jù)權利要求1或2所述的電解電容器,其中,所述電解液中,作為溶劑包含多元醇系溶劑。

4.根據(jù)權利要求3所述的電解電容器,其中,所述多元醇系溶劑包含選自乙二醇、甘油、二甘醇、三甘醇和丙二醇中的至少1種。

5.根據(jù)權利要求1或2所述的電解電容器,其中,所述導電性高分子包含聚陰離子。

6.根據(jù)權利要求1或2所述的電解電容器,其中,在所述聚丙烯酸系化合物中,相對于所述甲基丙烯酸單元的所述丙烯酸單元的摩爾比為大于1.0且5.0以下。

7.根據(jù)權利要求1或2所述的電解電容器,其中,所述聚丙烯酸系化合物的重均分子量為5000以上且100000以下。

8.根據(jù)權利要求1或2所述的電解電容器,其中,所述聚丙烯酸系化合物的含有率相對于所述電解液的溶劑100重量份為0.05重量份以上且5重量份以下。

9.根據(jù)權利要求1或2所述的電解電容器,其中,所述聚丙烯酸系化合物的含有率相對于所述導電性高分子100重量份為2重量份以上且85重量份以下。

10.一種電解電容器的制造方法,該制造方法具備:形成包含在表面形成有電介質層的陽極體、陰極體、和設于所述陽極體與陰極體之間的間隔件的電容器元件的工序;

通過將包含導電性高分子和聚丙烯酸系化合物的高分子分散體向所述電容器元件浸滲,而將所述導電性高分子和所述聚丙烯酸系化合物配置于所述電介質層上的工序;以及向將所述導電性高分子和所述聚丙烯酸系化合物配置于所述電介質層上的所述電容器元件浸滲電解液的工序,其中所述聚丙烯酸系化合物包含丙烯酸單元和甲基丙烯酸單元,在所述聚丙烯酸系化合物中,相對于所述甲基丙烯酸單元的所述丙烯酸單元的摩爾比為0.3以上且5.0以下。

說明書: 電解電容器及電解電容器的制造方法技術領域[0001] 本發(fā)明涉及電解電容器及電解電容器的制造方法。更具體而言,本發(fā)明涉及具有包含陽極體、陰極體、和設于陽極體與陰極體之間的間隔件的電容器元件的電解電容器及電解電容器的制造方法。背景技術[0002] 專利文獻1中,提出過具有將具有電介質被膜的陽極箔與陰極箔夾隔著間隔件卷繞而得的電容器元件的固體電解電容器。在該電容器元件處附著有聚苯乙烯磺酸。另外,在該電容器元件形成包含導電性高分子的固體電解質層,并且在形成有該固體電解質層的電容器元件內的空隙部填充有電解液。此外,此種電解電容器可以使等效串聯(lián)電阻減小(低ESR化)。

[0003] 現(xiàn)有技術文獻[0004] 專利文獻[0005] 專利文獻1:日本特開2017?37950號公報[0006] 然而,在具備包含固體電解質層和電解液的電解質層的如上所述的電解電容器中,有電解液向固體電解質層的浸滲性低的情況,從而有利用電解液的電介質被膜的化成性及修復性變低的情況。因此,與作為電解質僅包含電解液的電解電容器相比,耐電壓性易于變低。另外,在高溫氣氛中,固體電解質層的導電性高分子易于脫摻雜,因該脫摻雜而有固體電解質層的導電率降低的情況,等效串聯(lián)電阻的變化大。

發(fā)明內容[0007] 本發(fā)明鑒于上述理由而完成,其目的在于,提供耐電壓性提高、等效串聯(lián)電阻的變化小的電解電容器及此種電解電容器的制造方法。[0008] 用于解決問題的方法[0009] 本發(fā)明的一個方式的電解電容器具有包含在表面形成有電介質層的陽極體、陰極體、和設于所述陽極體與陰極體之間的間隔件的電容器元件。在所述電容器元件中浸滲有電解液。在所述電介質層上存在導電性高分子和聚丙烯酸系化合物。[0010] 本發(fā)明的一個方式的電解電容器的制造方法具備形成包含在表面形成有電介質層的陽極體、陰極體、和設于所述陽極體與陰極體之間的間隔件的電容器元件的工序。另外,具備通過將包含導電性高分子和聚丙烯酸系化合物的高分子分散體向所述電容器元件浸滲而將所述導電性高分子和所述聚丙烯酸系化合物配置于所述電介質層上的工序。此外還具備向在所述電介質層上配置有所述導電性高分子和所述聚丙烯酸系化合物的所述電

容器元件浸滲電解液的工序。

[0011] 發(fā)明效果[0012] 根據(jù)本發(fā)明,具有可以獲得耐電壓性提高、等效串聯(lián)電阻的變化小的電解電容器的優(yōu)點。附圖說明[0013] 圖1是表示本發(fā)明的實施方式的電解電容器一例的示意剖視圖。[0014] 圖2是將實施方式的電解電容器所具備的電容器元件局部展開了的示意立體圖。[0015] 圖3是表示在實施方式的電容器元件中在陽極體與陰極體之間形成有夾雜部的狀態(tài)的示意放大圖。

[0016] 符號說明[0017] 1電解電容器,10電容器元件,21陽極體,210電介質層,22陰極體,23間隔件,26電解液具體實施方式[0018] 1.概要[0019] 本實施方式的電解電容器1具有電容器元件10。電容器元件10包含陽極體21、陰極體22和間隔件23。在陽極體21的表面形成有電介質層210。間隔件23設于陽極體21的電介質層210與陰極體22之間。在電容器元件10中浸滲有電解液26。另外,在電介質層210上(電介質層210的表面)存在有導電性高分子和聚丙烯酸系化合物。[0020] 本實施方式的電解電容器1中,可以利用聚丙烯酸系化合物減少導電性高分子中所含的摻雜劑脫摻雜,可以減小導電性高分子的導電性的降低。因而,由導電性高分子的導電性的降低造成的ESR(等效串聯(lián)電阻)的變化變小。

[0021] 另外,本實施方式的電解電容器1中,利用聚丙烯酸系化合物提高電解液26向導電性高分子的浸滲性,除了可以利用沒有浸滲到導電性高分子中的電解液26獲得電介質層210的化成性和修復性以外,利用浸滲到導電性高分子中的電解液26也可以獲得電介質層

210的化成性和修復性。因而,電介質層210的缺陷易于被修復,耐電壓性提高。

[0022] 本實施方式的電解電容器1的制造方法具備形成包含在表面形成有電介質層210的陽極體21、陰極體22、和設于陽極體21與陰極體22之間的間隔件23的電容器元件10的工序。另外,具備將包含導電性高分子和聚丙烯酸系化合物的高分子分散體向電容器元件10浸滲、將導電性高分子和聚丙烯酸系化合物配置于電介質層210上的工序。此外還具備向在電介質層210上配置有導電性高分子和所述聚丙烯酸系化合物的電容器元件10浸滲電解液

26的工序。

[0023] 本實施方式的電解電容器1的制造方法中,在將導電性高分子和聚丙烯酸系化合物配置于電介質層210上的工序后,進行向電容器元件10浸滲電解液26的工序。由此,易于將導電性高分子和聚丙烯酸系化合物兩者以混合存在于電介質層210上的狀態(tài)配置,易于制造耐電壓性提高、ESR的變化小的電解電容器。

[0024] 2.詳細說明[0025] 2?1.電解電容器[0026] 以下,對本實施方式的電解電容器1的構成進行詳細說明。[0027] 如圖1所示,電解電容器1包含電容器元件10、有底外殼11、密封構件12、座板13、引線14A、14B、和引線接頭15A、15B。[0028] (1)有底外殼[0029] 有底外殼11構成為能夠收容電容器元件10。具體而言,有底外殼11為筒狀的構件,底部沒有開口,頂部開口。因此,可以從有底外殼11的開口向有底外殼11的內部空間放入電容器元件10。有底外殼11例如由選自鋁、不銹鋼、銅、鐵、黃銅及它們的合金中的一種以上的材料制成。[0030] (2)密封構件及座板[0031] 有底外殼11的開口由密封構件12封堵。即,有底外殼11的內部空間由密封構件12密閉。密封構件12例如由EPT(ethylene?propyleneterpolymer、乙丙橡膠)、IIR(isobutylene?isoprenerubber、丁基橡膠)等橡膠材料、或環(huán)氧樹脂等樹脂材料制成。密封構件12具備在厚度方向上貫穿的一對貫穿孔。密封構件12具有沿著有底外殼11的開口的內周的外形。密封構件12例如形成為圓盤。

[0032] 有底外殼11的開口端33附近被朝向內側拉深加工,該開口端33被卷曲加工,由此將密封構件12鉚接安裝于有底外殼11。此外,在該密封構件12側,配置有座板13。座板13例如由電絕緣性的樹脂材料制成。[0033] (3)引線及引線接頭[0034] 一對引線14A及14B從密封構件12的貫穿孔拉出,并且貫穿座板13。一對引線接頭15A及15B填埋于密封構件12中。引線接頭15A將引線14A與電容器元件10的電極(陽極體21)電連接。另外,引線接頭15B將引線14B與電容器元件10的電極(陰極體22)電連接。

[0035] (4)電容器元件[0036] 以下,對收容于有底外殼11內的電容器元件10進行詳細說明。[0037] 本實施方式的電容器元件10如圖2所示為卷繞體。圖2所示的卷繞體顯示出從圖1所示的電解電容器1取出電容器元件10、并局部展開的狀態(tài)。

[0038] 電容器元件10包含陽極體21、陰極體22、和間隔件23。即,電容器元件10在陽極體21、陰極體22、和間隔件23重疊的狀態(tài)下被卷繞制成卷繞體。如圖2所示,在陽極體21電連接有引線接頭15A,在陰極體22電連接有引線接頭15B。因此,陽極體21借助引線接頭15A與引線14A電連接,陰極體22借助引線接頭15B與引線14B電連接。

[0039] 間隔件23設于陽極體21與陰極體22之間。陽極體21與陰極體22與間隔件23在該狀態(tài)下被卷繞。間隔件23例如為含有纖維素纖維、牛皮紙、聚對苯二甲酸乙二醇酯、聚苯硫醚、尼龍、芳香族聚酰胺、聚酰亞胺、聚酰胺酰亞胺、聚醚酰亞胺、人造絲、玻璃質、維尼綸或芳族聚酰胺纖維等的無紡布。本實施方式中,優(yōu)選間隔件23包含纖維素纖維。電容器元件10的最外周由卷繞固定帶24固定。[0040] 在電容器元件10中,在陽極體21與陰極體22之間,形成有夾雜部25。將表示該狀態(tài)的示意放大圖表示于圖3中。如圖3所示,間隔件23保持著夾雜部25。[0041] 夾雜部25與電介質層210接觸并且夾雜于陽極體21與陰極體22之間。因而,在電介質層210上存在有導電性高分子和聚丙烯酸系化合物。例如,導電性高分子和聚丙烯酸系化合物附著于電介質層210。夾雜部25也可以在電介質層210上以層狀形成。在夾雜部25混合存在有導電性高分子、聚丙烯酸系化合物和電解液26。即,夾雜部25以混合了的狀態(tài)包含導電性高分子、聚丙烯酸系化合物和電解液26。[0042] 如圖3所示,夾雜部25是在于內部具有微細的空隙的多孔物質中包含電解液26的形態(tài)。即,夾雜部25含有包含導電性高分子的多個(大量)微粒250,相鄰的微粒250之間作為微細的空隙251形成,在該空隙251中存在電解液26。另外,電解液26浸滲到微粒250中,由此,導電性高分子的微粒250溶脹。聚丙烯酸系化合物存在于電介質層210上。另外,聚丙烯酸系化合物存在于空隙251中。另外,聚丙烯酸系化合物也可以附著于微粒250的表面,也可以存在于微粒250的內部。

[0043] (4?1)陽極體[0044] 如圖3所示,陽極體21包含金屬箔和形成于金屬箔的表面的電介質層210。即,電容器元件10包含在表面形成有電介質層210的陽極體21。[0045] 金屬箔的表面被粗糙化。由此,可以增大金屬箔的表面積,還可以增大形成于金屬箔的表面的電介質層210的面積。粗糙化的方法沒有特別限定,例如可以采用蝕刻法。金屬箔的材料沒有特別限定,例如優(yōu)選為鋁、鉭、鈮或鈦等閥作用金屬或包含閥作用金屬的合金。[0046] 電介質層210可以通過對金屬箔的表面進行化成處理而形成。利用該化成處理,在金屬箔的表面形成氧化被膜,該氧化被膜成為電介質層210?;商幚砝缈梢圆捎迷趯⒔饘俨n于處理液中的狀態(tài)下對金屬箔施加電壓的方法。作為處理液,沒有特別限定,例如可以使用己二酸銨溶液、磷酸銨或硼酸銨等。[0047] (4?2)陰極體[0048] 作為陰極體22,可以使用與陽極體21的制造中所使用的金屬箔相同的金屬箔。陰極體22的表面也可以被粗糙化。陰極體22可以在其表面形成例如包含鈦或碳的層。[0049] (4?3)導電性高分子[0050] 導電性高分子在電解電容器1中作為固體電解質發(fā)揮作用。導電性高分子的微粒250附著于電介質層210的表面的至少一部分,并且附著于間隔件23及陰極體22的表面的至少一部分。導電性高分子的微粒250浸滲到電容器元件10中。該情況下,將包含溶劑和分散于該溶劑中的導電性高分子的微粒250的高分子分散體向電容器元件10浸滲,使溶劑從電容器元件10中揮發(fā)。

[0051] 導電性高分子優(yōu)選包含例如選自聚吡咯、聚噻吩、聚苯胺及它們的衍生物中的一種以上的成分。例如,在聚噻吩的衍生物中,包含聚(3,4?亞乙基二氧基噻吩)(PEDOT)等。導電性高分子可以包含均聚物,也可以包含共聚物。導電性高分子的重均分子量沒有特別限定,例如為1000以上且100000以下。導電性高分子的微粒250的平均粒徑?jīng)]有特別限定,例如優(yōu)選為50nm以上且1000nm以下,更優(yōu)選為100nm以上且500nm以下。本說明書中所用的平均粒徑是指構成粒徑分布峰的粒子和/或凝聚物的粒徑的平均值。需要說明的是,在基于動態(tài)光散射法的粒徑分布測定中,在成為測定對象的導電性高分子的粒子的至少一部分在介質中凝聚而形成凝聚物的情況下,對于該凝聚物,測定作為凝聚物的粒徑。粒徑分布峰的平均粒徑可以由基于動態(tài)光散射法的粒徑分布測定得到。[0052] 本實施方式的導電性高分子包含聚陰離子。聚陰離子作為摻雜劑發(fā)揮作用。利用該摻雜劑,導電性高分子可以體現(xiàn)出導電性。聚陰離子例如為高分子磺酸。該情況下,與包含單分子酸成分作為摻雜劑的情況相比,摻雜劑難以從導電性高分子分離,特別是即使在高溫下?lián)诫s劑也難以從導電性高分子分離。[0053] 高分子磺酸例如可以包含選自聚乙烯基磺酸、聚苯乙烯磺酸、聚烯丙基磺酸、聚丙烯酰基磺酸、聚甲基丙烯?;撬帷⒕?2?丙烯酰胺?2?甲基丙磺酸)、以及聚異戊二烯磺酸中的一種以上。[0054] 聚陰離子特別優(yōu)選包含聚苯乙烯磺酸。該情況下,可以認為導電性高分子為島狀分散地鍵合于聚苯乙烯磺酸的側鏈的狀態(tài)。因此,摻雜劑難以從導電性高分子分離,特別是即使在高溫下?lián)诫s劑也難以從導電性高分子分離。[0055] (4?4)電解液[0056] 在電容器元件10中浸滲有電解液26。具體而言,電解液26進入夾雜部25的多個空隙內。因此,電解液26與電介質層210及導電性高分子的微粒250及聚丙烯酸系化合物接觸。[0057] 電解液26包含溶劑和酸成分。利用該酸成分的氧化作用,可以對電介質層210的缺陷進行化成、修復。具體而言,在電介質層210中,可以使陽極體21的金屬箔露出的部分氧化,形成電介質層210。[0058] 電解液26的溶劑優(yōu)選包含多元醇系溶劑。作為多元醇系溶劑,優(yōu)選包含選自乙二醇、甘油、二甘醇、三甘醇、丙二醇中的至少1種。多元醇系溶劑難以穿過有底外殼11與密封構件12的間隙蒸發(fā),另外因相對于橡膠系的密封構件的溶解度參數(shù)的關系而難以利用擴散等通過密封構件12本身,可以抑制電解液26中的溶劑減少。另外,多元醇系溶劑與導電性高分子的相容性良好,易于持續(xù)在導電性高分子的周圍存在電解液26的狀態(tài)。[0059] 電解液26的溶劑可以在多元醇系溶劑以外,例如還包含選自砜化合物、內酯化合物、碳酸酯化合物、醇中的一種以上的成分。砜化合物例如可以包含選自環(huán)丁砜、3?甲基環(huán)丁砜、二甲亞砜及二乙亞砜中的一種以上的成分。內酯化合物例如可以包含選自γ?丁內酯、β?丁內酯、α?戊內酯及γ?戊內酯中的一種以上。碳酸酯化合物例如可以包含選自碳酸二甲酯(DMC)、碳酸二乙酯(DEC)、碳酸甲乙酯(EMC)、碳酸亞乙酯(EC)、碳酸亞丙酯(PC)及氟代碳酸亞乙酯(FEC)中的一種以上的成分。醇可以包含選自甲醇、乙醇、丙醇、丁醇、環(huán)丁醇、環(huán)己醇、甲基溶纖劑、以及乙基溶纖劑中的一種以上。[0060] 酸成分優(yōu)選包含有機酸。有機酸例如可以包含選自鄰苯二甲酸、間苯二甲酸、對苯二甲酸、馬來酸、己二酸、苯甲酸、甲苯甲酸、庚酸、丙二酸、1,6?癸烷二甲酸、1,7?辛烷二甲酸、壬二酸、水楊酸、草酸、以及乙醇酸中的一種以上。[0061] 酸成分可以包含無機酸。無機酸例如可以包含選自硼酸、磷酸、亞磷酸、次磷酸、硼酸酯、磷酸酯、碳酸、以及硅酸中的一種以上。[0062] 酸成分例如也優(yōu)選包含上述有機酸及無機酸的復合酸化合物。復合酸化合物優(yōu)選包含選自硼二水楊酸、硼二甘醇酸、以及硼二草酸中的一種以上。[0063] 另外,也可以使用高分子酸成分作為酸成分。高分子酸成分例如可以包含選自聚丙烯酸、聚甲基丙烯酸、聚乙烯基磺酸、聚苯乙烯磺酸、聚烯丙基磺酸、聚丙烯?;撬?、聚甲基丙烯?;撬?、聚(2?丙烯酰胺?2?甲基丙磺酸)及聚異戊二烯磺酸中的一種以上。[0064] 電解電容器1有時因流過紋波電流而發(fā)熱。此種情況下,復合酸化合物、高分子酸成分由于熱穩(wěn)定性優(yōu)異,因此優(yōu)選。[0065] 電解液26可以包含溶劑及酸成分以外的成分。電解液26例如可以包含堿成分。該情況下,可以使酸成分的至少一部分中和,可以在提高酸成分的濃度的同時,抑制由酸成分造成的電極的腐蝕。[0066] 在電解液26中,優(yōu)選酸成分的當量比大于堿成分的當量比。該情況下,可以有效地抑制脫摻雜現(xiàn)象。相對于堿成分的酸成分的當量比期望為1.0以上且30以下。另外,液狀成分中的堿成分的濃度優(yōu)選為0.1質量%以上且20質量%以下,更優(yōu)選為3質量%以上且10質量%以下。[0067] 堿成分優(yōu)選包含選自伯胺化合物、仲胺化合物、叔胺化合物、銨化合物、季銨化合物及脒化合物中的1種以上的成分。這些成分由于耐熱性高,因此可以抑制由熱造成的電解液26的劣化。作為這些成分的例子,包括甲胺、二甲胺、三甲胺、二甲基乙胺、乙胺、二乙胺、三乙胺、乙二胺、N,N?二異丙基乙胺、四甲基乙二胺、六亞甲基二胺、亞精胺、精胺、金剛烷胺、苯胺、苯乙胺、甲苯胺、吡咯烷、哌啶、哌嗪、嗎啉、咪唑、吡啶、噠嗪、嘧啶、吡嗪、4?二甲基氨基吡啶、銨、二乙基二甲基銨、1,2,3?三甲基咪唑鎓、1,2,3,4?四甲基咪唑鎓、1,3?二甲基?2?乙基?咪唑鎓、1,3,4?三甲基?2?乙基咪唑鎓、1,3?二甲基?2?庚基咪唑鎓鹽等。堿成分可以包含這些成分中的一種以上。[0068] 電解液可以包含溶劑、酸成分、堿成分以外的成分、添加劑等。[0069] 電解液26的pH優(yōu)選為4以下,更優(yōu)選為3.8以下,進一步優(yōu)選為3.6以下。通過將電解液26的pH設為4以下,易于抑制脫摻雜現(xiàn)象。電解液26的pH的下限值沒有特別限定,例如為2.0以上。[0070] (4?5)聚丙烯酸系化合物[0071] 本實施方式中,聚丙烯酸系化合物含有包含丙烯酸系單元[?CH2CR1(COOR2)?]的聚合物、以及該聚合物的衍生物。此處,R1與R2可以相同,也可以不同,例如可以例示出氫原子、或甲基、乙基等碳原子數(shù)1~4的烷基、或羥乙基、羥丙基等碳原子數(shù)1~4的羥烷基、或苯基、芐基等任選具有1個以上取代基的芳基、鈉原子等。[0072] 其中,聚丙烯酸系化合物優(yōu)選包含丙烯酸的聚合物及甲基丙烯酸的聚合物中的至少1種。此外,聚丙烯酸系化合物優(yōu)選包含丙烯酸與甲基丙烯酸的共聚物。即,聚丙烯酸系化合物優(yōu)選為包含丙烯酸單元[?CH2CH(COOH)?]和甲基丙烯酸單元[?CH2CCH3(COOH)?]的共聚物。共聚物可以是無規(guī)共聚物,也可以是嵌段共聚物。相對于甲基丙烯酸單元的丙烯酸單元的摩爾比(丙烯酸單元/甲基丙烯酸單元)優(yōu)選為0.3以上且5.0以下,更優(yōu)選為0.5以上且4.0以下,進一步優(yōu)選為1.0以上且3.0以下。若相對于甲基丙烯酸單元的丙烯酸單元的摩爾比大,則易于獲得使用聚丙烯酸系化合物時的效果。

[0073] 本實施方式的電解電容器1中,可以利用聚丙烯酸系化合物減少導電性高分子中所含的摻雜劑發(fā)生脫摻雜。本實施方式的電解電容器1中,為了獲得導電性高分子的高導電率,含有聚陰離子作為摻雜劑,可以利用聚丙烯酸系化合物減少該聚陰離子的脫離。雖然導電性高分子為酸性,然而存在于其周圍的電解液26與導電性高分子相比更接近中性。即,由于pH不同的導電性高分子和電解液26混合存在,因此易于產(chǎn)生脫摻雜。而且,本實施方式中,若使用多元醇系溶劑作為電解液26的溶劑,則溶劑易于向導電性高分子滲透,因此,導電性高分子易于溶脹,由此也易于產(chǎn)生脫摻雜。因而,本實施方式中,在導電性高分子的附近存在有聚丙烯酸系化合物,從而可以利用聚丙烯酸系化合物減少由電解液26造成的對導電性高分子的作用而難以產(chǎn)生脫摻雜。因而,本實施方式中,可以減小由脫摻雜造成的導電性高分子的導電性的降低,由導電性高分子的導電性的降低造成的ESR的變化變小。

[0074] 另外,本實施方式的電解電容器1中,利用形成于電介質層210上的聚丙烯酸系化合物提高電解液26向電介質層210附近的浸滲性,可以獲得由電解液26帶來的電介質層210的化成性及修復性。即,即使在電介質層210上形成有導電性高分子的情況下,由于形成有形成于電介質層210上的聚丙烯酸系化合物,因此電解液26易于到達電介質層210附近,可以修復電介質層210。因而,電介質層210的缺陷易于被修復,可以提高耐電壓。另外,聚丙烯酸系化合物為水溶性的高分子,可以保持水分。利用電解液26的電介質層210的修復是電解液26中的酸成分的作用,然而優(yōu)選在該酸性分作用于電介質層210的情況下存在水分。此處,在電解液26中也包含若干的水分,然而有機溶劑多。因此,在提高電介質層210的修復性時,不僅利用電解液26中的水分,還利用作為水溶性的高分子的聚丙烯酸系化合物所保持的水分,可以有效地進行電介質層210的修復。[0075] 本實施方式中,聚丙烯酸系化合物的重均分子量優(yōu)選為5000以上且100000以下。聚丙烯酸系化合物的重均分子量更優(yōu)選為10000以上且100000以下。聚丙烯酸系化合物的重均分子量進一步優(yōu)選為40000以上且80000以下。若聚丙烯酸系化合物的重均分子量為

5000以上且100000以下,則聚丙烯酸系化合物易于存在于導電性高分子的附近,易于獲得由聚丙烯酸系化合物帶來的效果。需要說明的是,在測定聚丙烯酸系化合物的重均分子量時,使用GPC(凝膠滲透色譜)分析法。

[0076] 本實施方式中,聚丙烯酸系化合物相對于電解液26的溶劑100重量份優(yōu)選為0.05重量份以上且5重量份以下。若聚丙烯酸系化合物相對于電解液26的溶劑100重量份小于

0.05重量份,則聚丙烯酸系化合物過少,利用電解液26、水分的電介質層210的修復效果易于降低。若聚丙烯酸系化合物相對于電解液26的溶劑100重量份大于5重量份,則在電介質層210上過厚地附著聚丙烯酸系化合物,電解液26難以作用于電介質層210,電介質層210的化成及修復的效果易于降低。

[0077] 本實施方式中,聚丙烯酸系化合物相對于導電性高分子100重量份優(yōu)選為2重量份以上且85重量份以下。若聚丙烯酸系化合物相對于導電性高分子100重量份小于2重量份,則聚丙烯酸系化合物過少,難以減少從導電性高分子中的脫摻雜。另外,若聚丙烯酸系化合物相對于導電性高分子100重量份大于85重量份,則聚丙烯酸系化合物過多,導電性高分子的導電性易于降低。此外,聚丙烯酸系化合物相對于導電性高分子100重量份優(yōu)選為5重量份以上且50重量份以下。[0078] 2?2.電解電容器的制造方法[0079] 以下,對本實施方式的電解電容器1的制造方法進行說明。本實施方式的電解電容器1的制造方法包括第一工序、第二工序、第三工序及第四工序。[0080] (1)第一工序[0081] 第一工序中,制作包含在表面形成有電介質層210的陽極體21、陰極體22、和設于陽極體21與陰極體22之間的間隔件23的電容器元件10。第一工序中,優(yōu)選進行陽極體21的制作、陰極體22的制作、和電容器元件10的制作。[0082] (1?1)陽極體的制作[0083] 準備作為陽極體21的原料的金屬箔。具體而言,可以通過裁割卷筒狀的大張的金屬板而制作陽極體21。[0084] 通過將該金屬箔的表面粗糙化,可以在金屬箔的表面形成多個微細的凹凸。金屬箔的表面的粗糙化例如可以通過對金屬箔進行蝕刻處理來實行。作為蝕刻處理,例如可以采用直流電解法或交流電解法。[0085] 然后,在經(jīng)過粗糙化的金屬箔的表面形成電介質層210。形成電介質層210的方法沒有特別限定,例如可以通過對金屬箔進行化成處理來形成。化成處理中,例如在將經(jīng)過粗糙化的金屬箔浸漬于己二酸銨、磷酸銨或硼酸銨溶液等化成液中后,進行加熱或施加電壓。由此,可以得到在表面形成有電介質層210的陽極體21。在陽極體21電連接引線14A。陽極體

21與引線14A的連接方法沒有特別限定,例如可以使用鉚接接合或超聲波熔接等。本實施方式中,將陽極體21與引線14A借助引線接頭15A電連接。

[0086] (1?2)陰極體的制作[0087] 陰極體22可以利用與陽極體21相同的方法由金屬箔制作。具體而言,可以通過裁割卷筒狀的大張的金屬板而制作陰極體22。[0088] 在該陰極體22電連接引線14B。陰極體22與引線14B的連接方法沒有特別限定,例如可以使用鉚接接合或超聲波熔接等。本實施方式中,將陰極體22與引線14B借助引線接頭15B電連接。

[0089] 根據(jù)需要,可以對陰極體22的表面進行粗糙化,可以在陰極體22的表面形成氧化被膜或包含鈦、碳等導電層的層。[0090] (1?3)電容器元件的制作[0091] 使用上述的陽極體21、陰極體22和間隔件23,制作如圖2所示的卷繞體(電容器元件10)。具體而言,通過將陽極體21、間隔件23和陰極體22依次重疊并卷繞為同心圓狀而制作卷繞體。位于卷繞體的最外層的陰極體22的端部由卷繞固定帶24固定。由此,可以制作圖2所示的電容器元件10。此外,將從陽極體21及陰極體22取出的引線14A、14B從密封構件12的貫穿孔拉出,配置密封構件12。

[0092] (2)第二工序[0093] 第二工序中,將高分子分散體向電容器元件10浸滲。該高分子分散體包含溶劑、分散于溶劑中的導電性高分子的微粒250、和聚丙烯酸系化合物。溶劑沒有特別限定,可以是水,也可以是非水溶劑。需要說明的是,所謂非水溶劑,是除去水及包含水的液體以外的液體的總稱,包含有機溶劑、離子性液體。其中,溶劑優(yōu)選為極性溶劑。極性溶劑可以是質子性溶劑,也可以是非質子性溶劑。[0094] 第二工序中,在電介質層210的表面,以混合存在的狀態(tài)附著配置(形成)導電性高分子和聚丙烯酸系化合物,并且在間隔件23的表面及陰極體22的表面也附著形成導電性高分子和聚丙烯酸系化合物。[0095] 將高分子分散體向電容器元件10浸滲的工序可以反復進行2次以上。該情況下,可以增多與電介質層210接觸的導電性高分子及聚丙烯酸系化合物的量。[0096] (3)第三工序[0097] 第三工序中,向浸滲了高分子分散體的電容器元件10浸滲電解液26。即,本實施方式的電解電容器1的制造方法在第二工序中將聚丙烯酸系化合物和導電性高分子混合存在的材料(層)配置于電介質層210的表面后,具有向電容器元件10浸滲電解液26的第三工序。由此,可以向由微粒250構成的微細的空隙251內浸滲電解液26,形成夾雜部25。電解液26成為與電介質層210及導電性高分子和聚丙烯酸系化合物接觸的狀態(tài)。

[0098] (4)第四工序[0099] 第四工序中,在第三工序后,將電容器元件10密封于有底外殼11中而完成電解電容器1。即,以使引線14A、14B位于有底外殼11的開口側的方式將電容器元件10收納于有底外殼11中,將以使引線14A、14B貫穿的方式形成的密封構件12配置于電容器元件10的上方,由此將電容器元件10密封于有底外殼11內。此后,對有底外殼11的開口端附近實施拉深加工,再對開口端進行卷曲加工,在卷曲部分配置座板13。[0100] 利用這些工序,得到如圖1所示的電解電容器1。其后,可以在施加額定電壓的同時,進行熟化處理。[0101] 2?3.電解電容器的用途[0102] 電解電容器1的用途沒有特別限定。電解電容器1例如可以用于汽車的ECU(發(fā)動機控制單元)的基板、或開關電源等中。作為該汽車,主要設想為電動汽車或混合動力汽車等,然而也可以是汽油發(fā)動機汽車或柴油發(fā)動機汽車。另外,電解電容器1例如也可以用于二輪車(包括電動摩托車)、航空器、船舶、無人機等中。另外,電解電容器1例如也可以用于服務器裝置、計算機裝置及家庭用游戲機等的CPU(CentralProcessingUnit)的電源裝置中。除此以外,電解電容器1例如還可以用于通信設備及工業(yè)設備等的FPGA(Field?

ProgrammableGateArray)的電源裝置、以及圖形卡等的GPU(GraphicsProcessing

Unit)的電源裝置等中。電解電容器1的用途并不限定于這些,可以用于多方面的領域。

[0103] 3.變形例[0104] 實施方式只不過是本發(fā)明的各種實施方式的一種。實施方式只要可以實現(xiàn)本發(fā)明的目的,則可以根據(jù)設計等進行各種變更。[0105] 在電解電容器1的制造方法中,上述說明中,將包含導電性高分子和聚丙烯酸系化合物的高分子分散體向電容器元件10浸滲,其后,向電容器元件10浸滲電解液26,然而并不限定于此。即,也可以在將包含導電性高分子的高分子分散體向電容器元件10浸滲后,將包含聚丙烯酸系化合物的溶液(高分子分散體)向電容器元件10浸滲,其后,向電容器元件10浸滲電解液26。[0106] 另外,作為電解電容器1的制造方法的另一例,也可以將包含導電性高分子的高分子分散體向電容器元件10浸滲后,將包含聚丙烯酸系化合物的電解液26向電容器元件10浸滲。[0107] [實施例][0108] 以下,基于實施例,對本實施方式的電解電容器1的制造方法進行更詳細的說明,然而電解電容器1的制造方法并不限定于以下的實施例的內容。[0109] 《實施例1~10、比較例1、2》[0110] 以下,對實施例1~10、比較例1、2的電解電容器的制造方法進行具體的說明。[0111] (陽極體的準備)[0112] 對厚100μm的鋁箔進行蝕刻處理,將鋁箔的表面粗糙化。其后,在鋁箔的表面,利用化成處理形成電介質層。通過將鋁箔浸漬于己二酸銨溶液中、并對其施加45的電壓來進行化成處理。其后,將鋁箔裁割為縱×橫為9mm×220mm,準備了陽極體。[0113] (陰極體的準備)[0114] 對厚50μm的鋁箔進行蝕刻處理,將鋁箔的表面粗糙化。其后,將鋁箔裁割為縱×橫為9mm×230mm,準備了陰極體。[0115] (卷繞體的制作)[0116] 在陽極體和陰極體連接陽極引線接頭和陰極引線接頭,一邊將引線接頭卷入,一邊夾隔著間隔件卷繞陽極體和陰極體。在從卷繞體突出的各引線接頭的端部,分別連接陽極引線和陰極引線。[0117] (高分子分散體的制備)[0118] 在離子交換水(液狀成分)中將3,4?亞乙基二氧基噻吩和作為高分子摻雜劑的聚苯乙烯磺酸(PSS、重均分子量10萬)混合,制備出混合溶液。一邊攪拌混合溶液,一邊添加溶解于離子交換水中的硫酸鐵(III)(氧化劑),進行聚合反應。反應后,透析所得的反應液,除去未反應單體和過量的氧化劑,得到包含摻雜有PSS的約5質量%的聚(3,4?亞乙基二氧基噻吩)(PEDOT/PSS)的高分子分散體。[0119] 另外,在該高分子分散體中配合丙烯酸系化合物。作為丙烯酸系化合物,使用了丙烯酸與甲基丙烯酸的共聚物或丙烯酸的聚合物。將丙烯酸系化合物的重均分子量及丙烯酸與甲基丙烯酸的摩爾比表示于表1中。[0120] (導電性高分子和聚丙烯酸系化合物的附著)[0121] 在減壓氣氛(40kPa)中,將卷繞體在收容于給定容器中的高分子分散體中浸漬5分鐘,其后,從高分子分散體中提起卷繞體。然后,使浸滲了高分子分散體的卷繞體在150℃的干燥爐內干燥20分鐘,以將電介質層的至少一部分覆蓋的方式將導電性高分子和聚丙烯酸系化合物附著于電介質層上。[0122] (電解液的制備)[0123] 作為電解液的溶劑,使用了乙二醇和環(huán)丁砜。作為溶質的酸成分,使用了鄰苯二甲酸。作為溶質的堿成分,使用了三乙胺。使用上述的溶劑及溶質,制備出電解液。[0124] 作為電解液,使用了在以質量比1∶1包含乙二醇(EG)或γ?丁內酯(GBL)和環(huán)丁砜(SL)的溶劑中作為溶質溶解了鄰苯二甲酸和三乙胺的溶液。電解液中,鄰苯二甲酸成分和三乙胺成分的濃度分別為20質量%和5質量%。[0125] (電解液的浸滲)[0126] 在減壓氣氛(40kPa)中,將電容器元件在電解液中浸漬5分鐘,使電解液向電容器元件浸滲。如此所述地操作,形成包含導電性高分子、聚丙烯酸系化合物和電解液的夾雜部。該夾雜部相對于電解液的溶劑100重量份含有聚丙烯酸系化合物0.5重量份。另外,相對于導電性高分子100重量份含有聚丙烯酸系化合物25重量份。[0127] (電容器元件的密封)[0128] 將浸滲了電解液的電容器元件密封,完成電解電容器。具體而言,以使引線位于有底外殼的開口側的方式將電容器元件收納于有底外殼中,將以使引線貫穿的方式形成的密封構件(包含丁基橡膠作為橡膠成分的彈性材料)配置于電容器元件的上方,將電容器元件密封于有底外殼內。此后,對有底外殼的開口端附近實施拉深加工,再對開口端進行卷曲加工,在卷曲部分配置座板,由此完成如圖1所示的電解電容器。其后,在施加32的電壓的同時,在100℃進行2小時熟化處理。[0129] [評價][0130] (耐電壓)[0131] 在以0.1/s的速度使施加于電解電容器的電壓升高的同時進行耐電壓的測定,對電解電容器將超過以額定電壓×靜電電容×0.1(0.1C)求出的電流值時的電壓作為耐電壓測定。

[0132] (ESR變化率)[0133] 在20℃的環(huán)境下,使用4端子測定用的LCR測試儀,測定出電解電容器的頻率100kHz時的ESR值(初始ESR值)(mΩ)。

[0134] 然后,在145℃的溫度對電解電容器施加額定電壓(25)1000小時后,利用與上述相同的方法測定出ESR值(高溫后ESR值)(mΩ)。[0135] ESR變化率(%)表示[100×(高溫后ESR值)/(初始ESR值)]。[0136] 【表1】[0137] 聚丙烯酸系化合物 重均分子量 丙烯酸∶甲基丙烯酸(摩爾比) 電解液溶劑 耐電壓[] ESR變化率(%)實施例1 丙烯酸甲基丙烯酸共聚物 80,000 2.7∶1.0 EG+SL 202.7 133.3實施例2 丙烯酸甲基丙烯酸共聚物 80,000 1.0∶1.0 EG+SL 196.5 146.1

實施例3 丙烯酸甲基丙烯酸共聚物 80,000 1.0∶2.7 EG+SL 192.2 153.6

實施例4 丙烯酸甲基丙烯酸共聚物 5,000 2.7∶1.0 EG+SL 189.6 138.5

實施例5 丙烯酸甲基丙烯酸共聚物 10,000 2.7∶1.0 EG+SL 190.5 136.4

實施例6 丙烯酸甲基丙烯酸共聚物 40,000 2.7∶1.0 EG+SL 191.2 134.4

實施例7 丙烯酸甲基丙烯酸共聚物 100,000 2.7∶1.0 EG+SL 204.7 170.6

實施例8 丙烯酸甲基丙烯酸共聚物 100,000 2.7∶1.0 GBL+SL 155.6 174.2

實施例9 聚丙烯酸 9,000 ? EG+SL 188.0 143.6

實施例10 聚丙烯酸 50,000 ? EG+SL 194.1 138.8

比較例1 ? ? ? EG+SL 178.6 201.5

比較例2 ? ? ? GBL+SL 146.2 205.1

[0138] 實施例1~10的電解電容器與比較例1、2相比,耐電壓高,另外ESR變化率小。對此可以認為是因為包含聚丙烯酸系化合物。[0139] (總結)[0140] 第一方式的電解電容器1具有包含在表面形成有電介質層210的陽極體21、陰極體22、和設于陽極體21與陰極體22之間的間隔件23的電容器元件10。在電容器元件10中浸滲有電解液26。在電介質層210上存在有導電性高分子和聚丙烯酸系化合物。

[0141] 該情況下,具有利用聚丙烯酸系化合物可以獲得耐電壓性提高、等效串聯(lián)電阻的變化小的電解電容器1的優(yōu)點。[0142] 第二方式的電解電容器1是在第一方式中,在電介質層210上的層中,混合存在有導電性高分子、聚丙烯酸系化合物和電解液26。[0143] 該情況下,具有易于獲得耐電壓性進一步提高、等效串聯(lián)電阻的變化更小的電解電容器1的優(yōu)點。[0144] 第三方式的電解電容器1是在第一或第二方式中,電解液26中作為溶劑包含多元醇系溶劑。

[0145] 該情況下,具有可以獲得難以產(chǎn)生由溶劑減少造成的性能劣化的電解電容器1的優(yōu)點。

[0146] 第四方式的電解電容器1是在第三方式中,多元醇系溶劑包含選自乙二醇、甘油、二甘醇、三甘醇或丙二醇中的至少1種。[0147] 該情況下,具有可以獲得更難以產(chǎn)生由溶劑減少造成的性能劣化的電解電容器1的優(yōu)點。

[0148] 第五方式的電解電容器1是在第一至第四方式的任意一個方式中,導電性高分子包含聚陰離子。

[0149] 該情況下,可以提高導電性高分子的導電性。[0150] 第六方式的電解電容器1是在第一至第五方式的任意一個方式中,聚丙烯酸系化合物包含丙烯酸單元和甲基丙烯酸單元。

[0151] 該情況下,具有易于獲得耐電壓性進一步提高、等效串聯(lián)電阻的變化更小的電解電容器1的優(yōu)點。[0152] 第七方式的電解電容器1是在第六方式中,在聚丙烯酸系化合物中,相對于甲基丙烯酸單元的丙烯酸單元的摩爾比為0.3以上且5.0以下。[0153] 該情況下,具有易于獲得耐電壓性進一步提高、等效串聯(lián)電阻的變化更小的電解電容器1的優(yōu)點。[0154] 第八方式的電解電容器1是在第一至第七方式的任意一個方式中,聚丙烯酸系化合物的重均分子量為5000以上且100000以下。

[0155] 該情況下,具有易于獲得耐電壓性進一步提高、等效串聯(lián)電阻的變化更小的電解電容器1的優(yōu)點。[0156] 第九方式的電解電容器1是在第一至第八方式的任意一個方式中,聚丙烯酸系化合物的含有率相對于電解液26的溶劑100重量份為0.05重量份以上且5重量份以下。

[0157] 該情況下,具有易于獲得耐電壓性進一步提高、等效串聯(lián)電阻的變化更小的電解電容器1的優(yōu)點。[0158] 第十方式的電解電容器1是在第一至第九方式的任意一個方式中,聚丙烯酸系化合物的含有率相對于導電性高分子100重量份為2重量份以上且85重量份以下。

[0159] 該情況下,具有易于獲得耐電壓性進一步提高、等效串聯(lián)電阻的變化更小的電解電容器1的優(yōu)點。[0160] 第十一方式的電解電容器1的制造方法具備:形成包含在表面形成有電介質層210的陽極體21、陰極體22、和設于陽極體21與陰極體22之間的間隔件23的電容器元件10的工序;通過將包含導電性高分子和聚丙烯酸系化合物的高分子分散體向電容器元件10浸滲,而將導電性高分子和聚丙烯酸系化合物配置于電介質層210上的工序;以及向將導電性高分子和聚丙烯酸系化合物配置于電介質層210上的電容器元件10浸滲電解液26的工序。[0161] 該情況下,具有利用聚丙烯酸系化合物,可以獲得耐電壓性提高、等效串聯(lián)電阻的變化小的電解電容器1的優(yōu)點。



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“電解電容器及電解電容器的制造方法” 該技術專利(論文)所有權利歸屬于技術(論文)所有人。僅供學習研究,如用于商業(yè)用途,請聯(lián)系該技術所有人。
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