技术领域
[0001] 本发明涉及电解电容器用电极箔和电解电容器。
相关背景技术
[0002] 电解电容器的电极箔使用包含多孔质部和与多孔质部连续的芯部的金属箔。多孔质部通过金属箔的蚀刻处理等而形成,通过形成多孔质部而使电极箔的表面积增大,电解电容器的容量提高。
[0003] 专利文献1公开了:在具备形成于箔的表面的扩面部和作为除了该扩面部以外的剩余部分的芯部的带状的电极箔中,设置有在电极箔的宽度方向上延伸并分割扩面部的多个分割部。
[0004] 现有技术文献
[0005] 专利文献
[0006] 专利文献1:日本特开2017‑224844号公报
具体实施方式
[0022] 在所附的权利要求书中记述了本发明的新的特征,但关于本发明的结构和内容这两者,与本发明的其他目的和特征一起,通过对照附图的以下的详细说明能够更好地理解。
[0023] [电解电容器用电极箔]
[0024] 本发明的实施方式的电解电容器用电极箔包含金属箔,所述金属箔包含多孔质部和与多孔质部连续的芯部。金属箔具有多孔质部的细孔开口的主面(以下,也称为主面S。)。多孔质部具有在主面S开口的多个凹部。多个凹部在金属箔的面方向(从主面S侧观察)上呈点状地分散配置。凹部的开口直径大于多孔质部的细孔的开口直径。即,多孔质部的细孔小于2μm,凹部的开口直径为2μm以上。需要说明的是,本说明书中,在仅记载为“开口直径”的情况下,其是指“开口的最大直径”。即,凹部的开口直径是指凹部的开口的最大直径。多孔质部的细孔的开口直径是指该细孔的开口的最大直径。以下,将上述的在金属箔的面方向上呈点状地分散配置的、开口直径为2μm以上的多个凹部也称为“凹部组”。多个凹部在多孔质部中相互分离地设置。
[0025] 以往,在电极箔(电解电容器)的制造过程中,由于在带状的电极箔的长度方向上产生的张力和在宽度方向上产生的弯曲应力,沿着带状的电极箔的宽度方向以直线状产生龟裂,从而有时会产生箔断裂。在设置有在宽度方向上细长地延伸的分割部的带状的电极箔中,电极箔的长度方向上的拉伸强度和电极箔的宽度方向上的耐折强度低,容易产生上述的箔断裂。
[0026] 与此相对,在本实施方式的电极箔中,通过多孔质部具有凹部组,能够得到高拉伸强度。在带状的电极箔中,在长度方向和宽度方向中的任一方向上均能够得到较高的拉伸强度。如果通过拉伸对电极箔施加应力,则形成从主面S侧观察时从凹部的内壁呈放射状延伸的微细的裂纹,应力得到分散、缓和。因此,抑制了由搬运辊搬运电极箔时产生的张力导致的箔断裂。在此,图7是表示本发明的一个实施方式的电解电容器用电极箔的张力施加后的状态的SEM图像。图7表示通过对电极箔施加张力而从凹部呈放射状地形成裂纹的状态。
[0027] 另外,在本实施方式的电极箔中,通过多孔质部具有凹部组,能够得到较高的耐折强度。在带状的电极箔中,在长度方向和宽度方向中的任一方向上均能够得到较高的耐折强度。如果电极箔弯曲,则形成从主面S侧观察时从凹部的内壁呈放射状延伸的微细的裂纹,通过该裂纹的形成而使在电极箔中产生的弯曲应力分散、缓和。因此,能够抑制由电极箔的弯曲(制作电极箔时的电极箔的卷取、制作卷绕体时的电极箔的卷绕、搬运电极箔时的松弛等)、电极箔的扭曲引起的箔断裂。
[0028] 但是,即使凹部的开口直径大于多孔质部的细孔的开口直径,在凹部的开口直径小于2μm的情况下,有时也难以形成放射状的微细的裂纹,耐折强度降低。
[0029] 从提高拉伸强度和耐折强度的观点出发,凹部也可以相对于主面S倾斜地延伸。从凹部的形成容易度的观点出发,凹部也可以相对于主面S大致垂直地延伸。需要说明的是,相对于主面S大致垂直是指凹部相对于主面S以80°~100°的角度延伸。
[0030] 将1个凹部的开口的最大直径和最小直径分别设为D1和D2时,凹部的开口的最小直径D2相对于最大直径D1之比D2/D1例如可以为0.1以上且1以下,也可以为0.2以上且0.8以下,还可以为0.4以上且0.75以下。
[0031] 作为凹部的形状,可举出柱状(例如圆柱状、四棱柱状等棱柱状)、锥状(例如圆锥状、四棱锥状等棱锥状)、锥台状(例如圆锥台状、四棱锥台状等棱锥台状)等。
[0032] 从提高电极箔的耐折强度的观点出发,凹部的开口直径(最大直径D1)优选为4μm以上,更优选为8μm以上。从提高电极箔的耐折强度和确保拉伸强度的观点出发,凹部的开口直径优选为120μm以下,更优选为100μm以下,进一步优选为80μm以下。凹部的开口直径可以是将上述上限和下限任意组合的范围,例如可以为2μm以上且120μm以下,也可以为4μm以上且120μm以下,还可以为8μm以上且100μm以下。
[0033] 从提高电极箔的耐折强度的观点出发,在主面S的每1mm2中存在的凹部的数量可以为4个以上,也可以为10个以上,还可以为30个以上。从提高电极箔的耐折强度和确保拉2
伸强度的观点出发,在主面S的每1mm中存在的凹部的数量可以为62500个以下,也可以为
40000个以下,还可以为20000个以下,还可以为7000个以下,还可以为625个以下。在主面S
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的每1mm中存在的凹部的数量可以是将上述上限和下限任意组合的范围,例如可以为4个
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以上且40000个以下,也可以为30个以上且7000个以下。另外,在主面S的每1mm中存在的凹部的数量可以为10个以上且62500个以下。也可以在多孔质部设置多个开口直径小的凹部。
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例如,也可以在主面S的每1mm设置20000个开口直径为5μm以下的凹部。
[0034] 也可以是金属箔为带状,凹部在金属箔的长度方向上排列并且在金属箔的宽度方向上排列。在该情况下,在金属箔的长度方向上排列的凹部在金属箔的长度方向上的每1mm的个数Nx与在金属箔的宽度方向上排列的凹部在金属箔的宽度方向上的每1mm的个数Ny优选满足Nx/Ny<1的关系。更优选Nx/Ny<0.9。在Nx/Ny为上述范围内的情况下,在金属箔的长度方向上的拉伸强度的提高和金属箔的宽度方向上的耐折强度的提高方面是有利的。
[0035] 从提高电极箔的耐折强度和确保拉伸强度的观点出发,彼此相邻的凹部彼此的间隔W可以为2μm以上,也可以为4μm以上,还可以为6μm以上。从提高电极箔的耐折强度的观点出发,彼此相邻的凹部彼此的间隔W可以为2400μm以上,也可以为1200μm以下,还可以为800μm以下。彼此相邻的凹部彼此的间隔W可以是将上述上限和下限任意组合而成的范围,例如可以为2μm以上且2400μm以下,也可以为6μm以上且1200μm以下。需要说明的是,上述的间隔W是指彼此相邻的凹部彼此之间的最短距离。
[0036] 从电极箔的耐折强度和拉伸强度的观点出发,在彼此相邻的凹部彼此分别具有开口直径(开口的最大直径)D1且隔开间隔W而设置时,开口直径D1与间隔W优选满足D1/W≤2的关系。D1/W例如为0.005以上且2以下,优选为0.02以上且1以下,更优选为0.1以上且1以下。
[0037] 多个凹部优选在金属箔的面方向上规则地配置。多个凹部优选在金属箔的面方向上等间隔地配置。在金属箔的面方向上,多个凹部可以排列成交错状,也可以排列成正方格子状。在电极箔为带状的情况下,也可以在长度方向上使凹部的间隔W变化。在夹着芯部配置2个多孔质部的情况下,2个多孔质部彼此的凹部的尺寸(开口直径)、形状、间隔W和配置形态等可以相同也可以不同。
[0038] 凹部的平均开口直径Da相对于多孔质部的平均细孔直径Dp之比Da/Dp优选为20以上,更优选为67以上,进一步优选为67以上且800以下。
[0039] 多孔质部的平均细孔直径Dp通过使用水银孔率计测定电极箔(多孔质部)的细孔直径分布而求出。具体而言,求出与通过测定得到的细孔分布曲线(纵轴:log微分细孔容积、横轴:细孔直径)中出现的峰(存在多个峰时为最大峰)的顶点对应的细孔直径(众数直径)作为平均细孔直径Dp。作为平均细孔直径Dp的测定装置,例如使用Micromeritics公司制的AutoPore V系列。上述的细孔分布曲线在细孔直径小于2μm的范围中表示多孔质部的细孔的分布。通常,凹部与多孔质部的细孔相比直径(开口直径)非常大,在与多孔质部的测定相同的条件下,难以利用水银孔率计测定凹部的直径。
[0040] 凹部的平均开口直径Da通过如下方式求出:使用基于扫描型电子显微镜(SEM)的电极箔的主面S的图像,任意选出20个最大直径为2μm以上的开口作为凹部的开口,测定这些开口的最大直径D1,算出它们的平均值。
[0041] 作为凹部的开口的形状,例如可举出圆形、椭圆形、多边形、星形、水滴形。优选多边形的角的至少一部分带有圆角,更优选多边形的角全部带有圆角。设置于多孔质部的多个凹部的开口的形状可以彼此相同也可以彼此不同。多边形包括三角形、四边形、六边形等。星形包含具有角度为180度以上的内角的形状,代表性的形状是五芒星形、六芒星形等多芒星形。构成星形的多个边可以彼此相同也可以不同。
[0042] 在带状的电极箔的情况下,多个凹部的开口优选具有该开口的最大直径的方向与电极箔的长度方向大致平行那样的形状。在该情况下,有利于提高电极箔的长度方向上的拉伸强度。例如,在凹部具有椭圆形的开口形状的情况下,优选以椭圆的长径(最大直径D1)与电极箔的长度方向大致平行的方式设置椭圆形的开口。需要说明的是,凹部的开口的最大直径D1的方向与电极箔的长度方向大致平行是指由凹部的开口的最大直径D1的方向与电极箔的长度方向形成的角度在‑20°~20°的范围内。
[0043] 多孔质部可以包含夹着芯部配置的第1多孔质部和第2多孔质部。在该情况下,金属箔具有第1多孔质部的细孔开口的第1主面和第2多孔质部的细孔开口的第2主面。第1多孔质部和第2多孔质部中的至少一方具有凹部组即可。
[0044] 优选第1多孔质部和第2多孔质部分别具有凹部组。在该情况下,第1多孔质部具有在第1主面开口并且在金属箔的面方向上呈点状地分散配置的多个第1凹部,第2多孔质部具有在第2主面开口并且在金属箔的面方向上呈点状地分散配置的多个第2凹部。第1多孔质部和第2多孔质部的细孔的开口直径分别小于2μm,第1凹部和第2凹部的开口直径分别为2μm以上。以下,将夹着芯部配置的第1多孔质部和第2多孔质部分别具有凹部组的电极箔也称为“电极箔E”。
[0045] 也可以使在第1主面的每1mm2中存在的第1凹部的个数多于在第2主面的每1mm2中存在的第2凹部的个数。在带状的金属箔的情况下,在金属箔的至少长度方向的一部分区域2 2
中,可以使在第1主面的每1mm中存在的第1凹部的个数多于在第2主面的每1mm中存在的第
2凹部的个数。由此,在以第1主面为外侧卷绕电极箔的情况下,能够在弯曲应力变大的第1多孔质部(第1主面侧)使弯曲应力有效地分散。
[0046] 凹部的深度H与多孔质部的厚度T(每个单面的厚度)优选具有0.067≤H/T≤1的关系。H/T更优选为0.083以上且1以下,更优选为0.16以上且0.67以下。在H/T为0.16以上的情况下,电极箔的耐折强度容易提高。在H/T为0.67以下的情况下,容易确保电极箔的拉伸强度。在H/T为1以下的情况下,容易确保电极箔(芯部)的强度。
[0047] 在确保电极箔(芯部)的强度的范围内,凹部也可以从多孔质部进一步延伸至芯部。在该情况下,芯部内的凹部的深度h例如为7μm以下,可以为4μm以下。
[0048] 凹部的深度H是使用电极箔截面的SEM图像,对任意选出的10个凹部分别测定从凹部的开口到最深部的距离,将这些测定值平均化而求出的。多孔质部的厚度T是使用电极箔的厚度方向的截面的SEM图像测定多孔质部的任意10点的厚度,将这些测定值平均化而求出的。
[0049] (电极箔)
[0050] 电极箔中使用的金属箔例如包含铝(Al)、钽(Ta)、铌(Nb)等阀作用金属。金属箔可以以包含该阀作用金属的合金或化合物的形式包含阀作用金属。金属箔可以是芯部与多孔质部的一体化物。多孔质部例如通过对包含阀作用金属的金属箔的表面实施蚀刻处理而使金属箔的表面粗糙化而形成。多孔质部是通过蚀刻而多孔质化的金属箔的外侧部分,金属箔的内侧部分即剩余部分为芯部。电极箔例如使用带状的金属箔,其宽度尺寸例如为1.5mm以上且520mm以下。
[0051] 多孔质部的厚度T没有特别限定,根据电解电容器的用途、所要求的耐电压等适当选择即可。多孔质部的厚度T例如可以在每个单面设为金属箔的厚度的1/10以上且5/10以下。在阳极箔的情况下,多孔质部的厚度D例如为10μm以上且160μm以下,可以为50μm以上且160μm以下。
[0052] 金属箔包含构成多孔质部的金属骨架。金属骨架是指多孔质部中的具有微细结构的金属部分。多孔质部具有多个由金属骨架包围的细孔(凹坑)。从增大表面积并且将电介质层形成至多孔质部的深部的观点出发,细孔直径(开口直径)的范围小于2000nm,可以为100nm以上且1500nm以下。
[0053] 细孔(凹坑)的形状可以为海绵状,也可以为隧道状。隧道状凹坑包含从多孔质部的表面侧向芯部侧延伸的凹坑。
[0054] 在海绵状凹坑的情况下,细孔直径(开口直径)的范围例如为600nm以下,可以为50nm以上且500nm以下。在海绵状凹坑的情况下,平均细孔直径Dp可以为80nm以上且400nm以下,也可以为80nm以上且300nm以下。具有海绵状凹坑的电极箔例如用于低压型的电解电容器。具体而言,用于使用200V以下的化学转化箔的电解电容器。在隧道状凹坑的情况下,细孔直径(开口直径)的范围例如为1900nm以下,可以为100nm以上且1800nm以下。在隧道状凹坑的情况下,平均细孔直径Dp为200nm以上且1700nm,也可以为400nm以上且1400nm以下。
具有隧道状凹坑的电极箔例如用于中高压型的电解电容器。
[0055] 电极箔也可以包含电介质层,该电介质层覆盖构成具有凹部组的多孔质部的金属骨架。在该情况下,可以将电极箔用作阳极箔。电介质层覆盖多孔质部的外表面(主面S)、多孔质部的细孔和凹部的内壁表面的至少一部分。即,电介质层以覆盖包围细孔和凹部的金属骨架的表面的至少一部分的方式设置。
[0056] 金属箔的厚度可以为10μm以上,也可以为60μm以上,还可以为90μm以上。在金属箔的厚度大至100μm以上的情况下,在电极箔的卷绕时施加于电极箔的弯曲应力大,因此能够显著地得到由凹部组带来的弯曲应力的分散效果。
[0057] 电介质层的厚度可以为2nm以上,也可以为4nm以上,还可以为12nm以上,还可以为24nm以上。具有厚度为12nm以上的电介质层的电极箔可以用作阳极箔。具有厚度为24nm以上的电介质层的电极箔可以用于额定电压为20V以上的电解电容器的阳极箔。在电介质层的厚度大至24nm以上的情况下,在电极箔的卷绕时施加于电介质层的弯曲应力大,因此能够显著地得到由凹部组带来的弯曲应力的分散效果。电介质层的厚度是使用电极箔的厚度方向的截面的由SEM或透射型电子显微镜(TEM)得到的图像来测定电介质层的任意10点的厚度,并将这些测定值平均化而求出的。
[0058] (电极箔的制造方法)
[0059] 本实施方式的电极箔的制造方法例如包括对金属箔进行蚀刻处理的工序和在蚀刻箔形成凹部组的工序。
[0060] 在蚀刻处理工序中,对包含阀作用金属的金属箔的表面实施蚀刻处理而使金属箔的表面粗糙化,形成与芯部连续的多孔质部。蚀刻处理可以是电解蚀刻,也可以是化学蚀刻。蚀刻处理例如使用带状的金属箔(例如宽度500mm)。
[0061] 例如,通过电解蚀刻,能够量产具有包含直径(开口直径)小于2μm的细孔的多孔质部的电极箔。在交流蚀刻的情况下,能够制作具有包含直径为1.5μm以下的海绵状凹坑的多孔质部的电极箔。在直流蚀刻的情况下,能够制作具有包含直径为2μm以下的隧道状凹坑的多孔质部的电极箔。从容易增大多孔质部的细孔的开口直径与凹部的开口直径之差的观点出发,优选交流蚀刻。
[0062] 在凹部组的形成工序中,可以将具有多个凸部的夹具按压于表面被粗糙化的金属箔而形成凹部组。也可以一边将两面被粗糙化了的金属箔搬运到具有多个凸部的一对辊间,一边通过该一对辊的按压在金属箔的被粗糙化了的两面形成凹部组。凹部组可以通过激光加工、喷砂加工、蚀刻处理等形成。
[0063] 电极箔的制造方法可以包括对蚀刻箔进行分切加工的工序。例如,将宽度500mm的带状的蚀刻箔分切加工成1.5mm以上且40mm以下的宽度。分切加工可以在凹部组的形成工序之前进行,也可以在凹部组的形成工序之后进行。在分切加工中,使用向分切加工装置搬运金属箔的辊和卷取分切加工后的金属箔的辊。在分切宽度小至10mm以下的情况下,利用辊搬运、卷取金属箔时,有时会因对金属箔施加张力或弯曲应力而产生箔断裂。在凹部组的形成工序之后进行分切加工的情况下,由于凹部组的存在而抑制分切加工时的箔断裂。
[0064] 电极箔的制造方法可以包括形成电介质层的工序,该电介质层覆盖构成具有凹部组的多孔质部的金属骨架。电介质层的形成工序可以在凹部组的形成工序之前进行,也可以在凹部组的形成工序之后进行。在电介质层的形成工序中,可以通过阳极氧化(化学转化处理)在具有多孔质部(具有凹部组的多孔质部)的金属箔的表面形成包含阀作用金属的氧化被膜。
[0065] 上述的电极箔的制造方法可以包括利用辊进行金属箔的搬运和卷取的工序。在金属箔具有凹部组的情况下,抑制在利用辊搬运、卷取金属箔时因对金属箔施加张力、弯曲应力而导致的箔断裂。另外,在该情况下,抑制应力集中于因存在于辊的表面的凹凸、损伤而产生的电极箔的凹凸、损伤,抑制伴随着该应力的集中的箔断裂。另外,抑制应力集中于因进入辊与金属箔之间的粒子、异物而产生的电极箔的凹凸、损伤,抑制伴随着该应力的集中的箔断裂。
[0066] 本实施方式的电解电容器用电极箔可以用于卷绕型的电解电容器的阳极箔和阴极箔中的至少一者,也可以用于层叠型的电解电容器的阳极体。
[0067] 在此,图1是示意地表示本发明的一个实施方式的电解电容器用电极箔的一个例子的主视图。图1的带状的电极箔300(金属箔)具有第1主面S1和与第1主面S1相反一侧的第2主面S2,图1表示从第1主面S1侧观察电极箔300时的一部分。图1中,X方向和Y方向分别表示带状的电极箔的长度方向和宽度方向。图2是图1的II‑II截面图。图2是示意地表示图1的电极箔300的厚度方向且Y方向的截面的图。需要说明的是,本发明的电解电容器用电极箔并不限定于图1和图2所示的电极箔。各图是示意性地表示的图,各构成要素的尺寸的比率(例如凹部的大小与间隔的比率)等与实际不同。
[0068] 带状的电极箔300(金属箔)具有第1多孔质部310a和与第1多孔质部310a连续的芯部320。电极箔300具有第1多孔质部310a的细孔(未图示)开口的第1主面S1。多孔质部310a具有在第1主面310S开口的多个椭圆柱状的凹部330a。多个第1凹部330a相互分离地设置,在电极箔300的面方向(X方向和Y方向)上呈点状地分散配置。第1多孔质部310a的细孔的开口直径小于2μm,第1凹部330a的开口直径为2μm以上。凹部330a的开口直径例如可以为8μm以上,也可以为10μm以上。
[0069] 如图1所示,多个第1凹部330a在电极箔300的面方向上呈交错状排列。通过如图1那样配置多个凹部330a,能够有效地提高电极箔300的耐折强度(特别是Y方向的耐折强度)和拉伸强度(特别是X方向的拉伸强度)。
[0070] 图1所示的第1凹部330a的开口的形状为椭圆形,以椭圆形的长径(开口的最大直径D1)与X方向大致平行的方式设置有凹部。此外,以椭圆形的短径(开口的最小直径D2)与Y方向大致平行的方式设置有凹部。在该情况下,特别是X方向的拉伸强度和Y方向的耐折强度容易提高。凹部330a的开口的最小直径D2相对于最大直径D1之比:D2/D1只要在上述例示的范围内即可,例如为0.1以上且0.8以下。
[0071] 多个第1凹部330a以等间隔配置。彼此相邻的第1凹部330a彼此的间隔W只要在上述例示的范围内即可,例如优选为12μm以上且2000μm以下。第1凹部的最大直径D1相对于第1凹部330a的间隔W之比D1/W只要在上述例示的范围内即可,例如优选为0.02以上且1.0以下。另外,第1凹部330a的深度H相对于第1多孔质部310a的厚度T之比H/T只要在上述例示的范围内即可,例如优选为0.16以上且1以下。
[0072] 图1的凹部具有椭圆形的开口形状,但凹部的开口形状并不限定于此。凹部的开口的形状也可以是图3(a)~(c)的圆形、四边形、六边形。可以是图3(d)的角全部带有圆角的四边形,也可以是图3(e)~(g)的水滴形。也可以是图3(h)的六芒星形。优选以图3(b)~(h)中的虚线所示的最大直径的方向朝向图1中的X方向的方式设置具有图3(b)~(h)的开口形状的凹部。
[0073] 第1凹部330a为椭圆柱状,但第1凹部的形状并不限定于此,也可以为椭圆柱状以外的柱状或锤状等。多个第1凹部330a的形状和尺寸彼此相同,但多个第1凹部的形状和/或尺寸也可以彼此不同。第1凹部330a的配置形态并不限定于图1所示的凹部330a的配置形态,例如也可以是正方格子状。图1的凹部330a的最大直径D1的方向与X方向大致平行,但第1凹部330a的最大直径D1的方向也可以不与X方向平行。将第1凹部以一定的间隔W配置,但也可以使第1凹部的间隔W变化,也可以使其在X方向和/或Y方向上变化。
[0074] 如图2所示,带状的电极箔300(金属箔)包含第2多孔质部310b和与第2多孔质部310b连续的芯部320。即,第1多孔质部310a和第2多孔质部310b以夹着芯部320的方式配置。
电极箔300具有第2多孔质部310b的细孔(未图示)开口的第2主面S2。
[0075] 多孔质部310b具有在第2主面S2开口的多个第2凹部330b。多个第2凹部330b相互分离地设置,在电极箔300的面方向上呈点状地分散配置。第2多孔质部310b的细孔的开口直径小于2μm,第2凹部330b的开口直径为2μm以上。第2凹部与第1凹部的形状、尺寸、间隔和配置形态(以下,也称为形状等。)相同。
[0076] 第1凹部330a和第2凹部330b的形状等彼此相同,但第1凹部和第2凹部的形状等也可以彼此不同。例如,也可以使第1凹部的间隔小于第2凹部的间隔。
[0077] [电解电容器]
[0078] 本发明的实施方式的电解电容器包含卷绕体和电解质。卷绕体是将带状的阳极箔、与阳极箔相对的带状的阴极箔、以及配置在阳极箔与阴极箔之间的间隔件卷绕而构成的。阳极箔和阴极箔中的至少一者使用本发明的实施方式的电解电容器用电极箔。即,阳极箔和阴极箔中的至少一者包含金属箔,上述金属箔包含多孔质部和与多孔质部连续的芯部。金属箔具有多孔质部的细孔开口的主面。多孔质部具有在主面开口并且在金属箔的面方向上呈点状地分散配置的多个凹部。多孔质部的细孔的开口直径小于2μm,凹部的开口直径为2μm以上。
[0079] 卷绕体的高度Lc例如为50mm以下,可以为20mm以下,也可以为15mm以下。卷绕体的高度Lc与电极箔的宽度方向的尺寸大致相等。
[0080] 在产品尺寸较大的情况下(例如,卷绕体的高度Lc为30mm以上的情况下),使用较大的宽度尺寸(例如30mm以下)的电极箔。在宽度尺寸较大的电极箔的情况下,容易因电极箔的扭曲而产生箔断裂。因此,通过在宽度尺寸较大的电极箔上设置凹部组,能够显著地抑制由于电极箔的扭曲而产生的箔断裂,尺寸较大的产品(例如,螺纹端子型或引线端子型的大型电容器)的可靠性提高。
[0081] 另一方面,在产品尺寸较小的情况下(例如,卷绕体的高度Lc为20mm以下的情况),使用较小的宽度(例如20mm以下)的电极箔。较小宽度的电极箔通过将较大宽度(例如125mm以上且500mm以下)的电极箔分切加工成所期望的较小宽度(20mm以下)而得到。由于凹部组的存在,在分切加工时施加于电极箔的应力被分散,因该应力而产生的裂纹的发生和由此引起的箔断裂得到抑制,宽度尺寸小的电极箔的品质大幅提高。另外,在电容器的制造工序中,由于凹部组的存在,显著地抑制了宽度尺寸小的电极箔的由辊搬运时产生的张力所导致的箔断裂。其结果是,电容器制造时的老化(修复化学转化)有效地进行,稳定地得到电容器的漏电流等特性,尺寸小的制品的可靠性提高。
[0082] 凹部的平均开口直径Da相对于卷绕体的高度Lc之比Da/Lc可以为0.5×10‑4以上且‑4 ‑4 ‑42.4×10 以下,也可以为1×10 以上且2×10 以下。
[0083] 在阳极箔和阴极箔中的至少一者使用电极箔E的情况下,在卷绕体中,电极箔E也可以以第1主面朝向卷绕体的外周侧的方式卷绕。以下,将具备以第1主面朝向卷绕体的外周侧的方式卷绕的电极箔E的卷绕体也称为“卷绕体A”。
[0084] 在卷绕体A的情况下,第1主面的每1mm2中存在的第1凹部的个数N1可以大于第2主2
面的每1mm中存在的第2凹部的个数N2。在卷绕体A的情况下,与电极箔E的第2多孔质部(第
2主面侧)相比,第1多孔质部(第1主面侧)的弯曲应力较大。因此,通过使第1凹部的个数N1比第2凹部的个数N2多,从而容易有效地得到由凹部组带来的弯曲应力的分散效果。N1/N2之比可以为1.02以上且2.0以下,也可以为1.05以上且1.8以下。
[0085] 在卷绕体A的内周侧的一部分区域P和/或卷绕体A的外周侧的一部分区域Q中,N1/N2之比可以为1.05以上且1.8以下。在此,图4是示意地表示从端面侧观察卷绕体A时的一个例子的图。卷绕体A是将阳极箔与阴极箔隔着间隔件卷绕于卷芯410而构成的卷绕体400。将从卷绕体400的最内周E1到最外周E2为止的径向的厚度设为t时,区域P是指从卷绕体400的最内周E1起的径向的距离为(1/4)t以下的区域。区域Q是指从卷绕体的最内周E1起的径向距离为(3/4)t以上的区域。
[0086] 与卷绕体A的外周侧相比,在卷芯侧存在于第1主面的每1mm2的第1凹部的个数也可以变大。与卷绕体A的外周侧相比,在卷芯侧,从端面侧观察卷绕体A时的电极箔E的曲率半径小,施加于电极箔E的第1多孔质部(第1主面侧)的弯曲应力大,因此通过与卷绕体A的外周侧相比在卷芯侧增加第1凹部的个数,容易有效地得到由凹部组带来的弯曲应力的分散效果。
[0087] 例如,在卷绕体A的内周侧的一部分区域P中,也可以增加存在于第1主面的每1mm2的第1凹部的个数。在卷绕体A的情况下,在区域P内施加于电极箔E的第1多孔质部(第1主面侧)的弯曲应力特别大。因此,通过在区域P增加第1凹部的个数,从而容易有效地得到由凹部组带来的弯曲应力的分散效果。
[0088] 与卷绕体A的卷芯侧相比,在外周侧存在于第2主面的每1mm2的第2凹部的个数也可以变大。由于与卷绕体A的卷芯侧相比在外周侧电极箔E的第2多孔质部(第2主面侧)的压缩程度较小(容易受到电极箔E的弯曲的影响),所以通过与卷绕体A的内周侧相比在外周侧增加第2凹部的个数,容易有效地得到由凹部组带来的弯曲应力的分散效果。
[0089] (阳极箔)
[0090] 阳极箔具备:具有多孔质部和与多孔质部连续的芯部的金属箔、以及覆盖多孔质部的电介质层。多孔质部例如通过对包含阀作用金属的金属箔实施蚀刻处理而使金属箔粗糙化来形成。电介质层例如通过利用阳极氧化(化学转化)在经粗糙化的金属箔的表面形成包含阀作用金属的氧化被膜而得到。阀作用金属例如包括铝(Al)、钽(Ta)、铌(Nb)等。金属箔可以以包含阀作用金属的合金或化合物的形式包含阀作用金属。
[0091] 阳极箔的厚度例如为60μm以上且200μm以下。由于阳极箔的厚度比较大,所以在使用在阳极箔具有凹部组的电极箔的情况下,容易得到由凹部组带来的弯曲应力的分散效果。
[0092] (阴极箔)
[0093] 阴极箔可以使用包含Al、Ta、Nb等阀作用金属的金属箔。根据需要,金属箔的表面可以通过蚀刻处理进行粗糙化。即,阴极箔也可以是具有多孔质部和与多孔质部连续的芯部的金属箔。
[0094] 阴极箔的厚度例如为10μm以上且70μm以下。由于阴极箔的厚度比较小,所以在阴极箔使用具有凹部组的电极箔的情况下,容易得到由凹部组带来的拉伸强度的改善效果。
[0095] (间隔件)
[0096] 作为间隔件,没有特别限制,例如可以使用包含纤维素、聚对苯二甲酸乙二醇酯、维尼纶、聚酰胺(例如脂肪族聚酰胺、芳族聚酰胺等芳香族聚酰胺)的纤维的无纺布等。
[0097] (电解质)
[0098] 电解质覆盖阳极箔(电介质层)的至少一部分,介于阳极箔(电介质层)与阴极箔之间。电解质包含固体电解质和液体电解质中的至少一种。在电解质包含固体电解质的情况下,电解电容器可以包含固体电解质和液体电解质,也可以包含固体电解质和非水溶剂。以下,将液体电解质和非水溶剂也合称为液态成分。
[0099] (固体电解质)
[0100] 固体电解质包含导电性高分子。作为导电性高分子,例如可举出π共轭系高分子。作为导电性高分子,可举出聚吡咯、聚噻吩、聚呋喃、聚苯胺等。导电性高分子可以单独使用
1种,也可以组合使用2种以上,还可以是2种以上单体的共聚物。导电性高分子的重均分子量例如为1000~100000。
[0101] 需要说明的是,本说明书中,聚吡咯、聚噻吩、聚呋喃、聚苯胺等分别是指以聚吡咯、聚噻吩、聚呋喃、聚苯胺等为基本骨架的高分子。因此,聚吡咯、聚噻吩、聚呋喃、聚苯胺等中也可以包含各自的衍生物。例如,聚噻吩中包含聚(3,4‑亚乙基二氧噻吩)等。
[0102] 导电性高分子可以掺杂掺杂剂。固体电解质可以与导电性高分子一起包含掺杂剂。作为掺杂剂,可举出聚苯乙烯磺酸等。固体电解质可以根据需要进一步包含添加剂。
[0103] 液态成分与电介质层直接接触或隔着导电性高分子接触。液态成分可以为非水溶剂,也可以为液体电解质(电解液)。电解液包含非水溶剂和溶解于其中的离子性物质(溶质(例如有机盐))。非水溶剂可以为有机溶剂,也可以为离子性液体。
[0104] 作为非水溶剂,优选高沸点溶剂。例如,可以使用乙二醇等多元醇化合物、环丁砜等砜化合物、γ‑丁内酯等内酯化合物、乙酸甲酯等酯化合物、碳酸亚丙酯等碳酸酯化合物、1,4‑二噁烷等醚化合物、甲乙酮等酮化合物等。
[0105] 液态成分可以包含酸成分(阴离子)和碱成分(阳离子)。也可以由酸成分和碱成分形成盐(溶质)。酸成分有助于被膜修复功能。作为酸成分,可举出有机羧酸、无机酸等。作为无机酸,可列举出例如磷酸、硼酸、硫酸等。作为碱成分,例如可举出伯~叔胺化合物等。
[0106] 有机盐是指阴离子和阳离子中的至少一者包含有机物的盐。作为有机盐,例如可以使用马来酸三甲胺、硼二水杨酸三乙胺、邻苯二甲酸乙基二甲胺、邻苯二甲酸单1,2,3,4‑四甲基咪唑啉鎓、邻苯二甲酸单1,3‑二甲基‑2‑乙基咪唑啉鎓等。
[0107] 从抑制掺杂剂从导电性高分子脱掺杂(固体电解质的劣化)的观点出发,液态成分优选包含比碱成分更多的酸成分。另外,就酸成分而言,从有助于液态成分的被膜修复功能的方面出发,也优选包含比碱成分更多的酸成分。酸成分相对于碱成分的摩尔比:(酸成分/碱成分)例如为1.1以上。从抑制掺杂剂从导电性高分子脱掺杂等观点出发,液态成分的pH可以为6以下,也可以为1以上且5以下。
[0108] 在此,图5是示意地表示本发明的一个实施方式的电解电容器的截面图。图6是示意地表示图5的卷绕体的构成的立体图。在图6中,X方向表示带状的阳极箔10和阴极箔20的长度方向,Y方向表示阳极箔10和阴极箔20的宽度方向。
[0109] 电解电容器200具备卷绕体100。卷绕体100是将阳极箔10和阴极箔20隔着间隔件30卷绕而构成的。阳极箔10和阴极箔20中的至少一者使用本发明的实施方式的电极箔。卷绕体100的高度Lc与阳极箔10和阴极箔20的宽度方向(Y方向)的尺寸大致相同。
[0110] 在阳极箔10和阴极箔20上分别连接有引线极耳50A和50B的一个端部,一边卷入引线极耳50A和50B一边构成卷绕体100。引线极耳50A和50B的另一个端部分别与引线60A和60B连接。
[0111] 在位于卷绕体100的最外层的阴极箔20的外侧表面配置有止卷带40,阴极箔20的端部由止卷带40固定。需要说明的是,在从大片的箔裁切而准备阳极箔10的情况下,为了在裁切面设置电介质层,也可以对卷绕体100进一步进行化学转化处理。
[0112] 卷绕体100包含电解质,电解质介于阳极箔10(电介质层)与阴极箔之间。包含电解质的卷绕体100例如通过使包含电解质的处理液浸渗于卷绕体100来进行。浸渗可以在减压下、例如10kPa~100kPa的气氛下进行。处理液可以包含固体电解质、和电解液或非水溶剂。
[0113] 以引线60A、60B位于有底壳体211的开口侧的方式将卷绕体100收纳于有底壳体211。作为有底壳体211的材料,可以使用铝、不锈钢、铜、铁、黄铜等金属或它们的合金。
[0114] 在收纳有卷绕体100的有底壳体211的开口部配置密封部件212,将有底壳体211的开口端铆接于密封部件212而进行卷曲加工,在卷曲部分配置座板213,由此将卷绕体100密封在有底壳体211内。
[0115] 密封构件212形成为供引线60A、60B贯通。密封部件212只要是绝缘性物质即可,优选为弹性体。其中,优选耐热性高的硅橡胶、氟橡胶、乙丙橡胶、海帕伦橡胶、丁基橡胶、异戊二烯橡胶等。
[0116] [实施例]
[0117] 以下,基于实施例更详细地说明本发明,但本发明并不限定于实施例。
[0118] 《实施例1~5》
[0119] 除了将凹部的形状设为圆柱状以外,获得与图1和图2相同的结构的电极箔。具体而言,对厚度120μm的带状的Al箔(长度方向:80000mm,宽度方向:500mm)的两面实施蚀刻处理,使Al箔的表面粗糙化。由此,在Al箔的两面形成具有海绵状凹坑(平均细孔直径Dp:0.17μm)的多孔质部(厚度T:45μm)。将该电极箔分切加工成宽度10mm后,使用规定的夹具在铝箔的两面形成多个圆柱状的凹部(直径(开口的最大直径D1):100μm,深度H:45μm)。这样,得到了具备在两面具有凹部组的多孔质部的电极箔a1~a5。将多个凹部与图1同样地配置成交错状,将图1中的凹部的间隔W改变为表1所示的值。a1~a5表示实施例1~5的电极箔。
[0120] 《比较例1》
[0121] 除了在铝箔的两面不形成多个凹部以外,通过与实施例1同样的方法得到了电极箔b1。
[0122] 对上述得到的实施例和比较例的各电极箔进行了以下的评价。
[0123] [评价:耐折强度]
[0124] 依据日本电子机械工业标准的铝电解电容器用电极箔的试验方法(EIAJ RC‑2364A),测定带状的电极箔的宽度方向(图1的Y方向)的耐折强度。耐折强度表示为将比较例1的电极箔b1的耐折强度设为100的相对值。将评价结果示于表1。
[0125] 表
[0126]
[0127] 电极箔a1~a5得到了比电极箔b1高的耐折强度。特别是,在电极箔a5中,耐折强度大幅增大。
[0128] 关于目前优选的实施方式对本发明进行了说明,但不对这样的公开进行限定性解释。通过阅读上述公开,各种变形和改变对于本发明所属技术领域的本领域技术人员而言无疑是显而易见的。因此,所附的权利要求书应解释为在不脱离本发明的真正的精神和范围的情况下包含所有的变形和改变。
[0129] 产业上的可利用性
[0130] 本发明的电极箔适宜用于要求高可靠性的电解电容器。
[0131] 附图标记说明
[0132] 10:阳极箔,20:阴极箔,30:间隔件,40:止卷带,50A、50B:引线极耳,60A、60B:引线,100、400:卷绕体,200:电解电容器,211:有底壳体,212:密封构件,213:座板,300:电极箔,310a:第1多孔质部,310b:第2多孔质部,320:芯部,330a:第1凹部,330b:第2凹部