[发明专利]电解电容器用隔膜和电解电容器

说明书

技术领域

本发明涉及一种电解电容器用隔膜及电解电容器，例如涉及一种将纤维素膜用作隔膜而能够实现电容器的小型化和/或高容量化的铝电解电容器用隔膜及使用该隔膜的电解电容器。

背景技术

通常，铝电解电容器通过如下方法制作：在阳极铝箔和阴极铝箔之间设置隔膜，进行卷绕而制作电容器元件，使该电容器元件含浸电解液，装入壳体后，封口熟化。

铝电解电容器的介质为通过电解氧化(化学生成)而在阳极铝箔的表面形成的极薄的氧化膜。通过在电容器元件中的隔膜内含浸电解液，电解液变成真的阴极，阳极铝箔表面的氧化膜成为介质。

电容器的静电电容如下式(1)所示。

C＝ε·S/d···式(1)

C：静电电容(F)

ε：介质的介电常数(F/m)

S：电极的面积(m²)

d：电极间的距离(m)

由于介电常数[式(1)的ε]依赖于介质的种类，因此，为了增大铝电解电容器的静电电容[式(1)的C]，有效的是增大电极的面积[式(1)的S]，减小电极间的距离[式(1)的d]。由于氧化膜的每单位厚度的耐电压较高，而且由于可以形成任意厚度的氧化膜，因此，与陶瓷电容器或膜电容器等其它电容器相比，铝电解电容器的电极间的距离d较小。另外，由于通过蚀刻阳极铝箔，与表观面积相比，可使有效面积扩大至20～120倍左右，因此，电极的面积S较大。因此，铝电解电容器的最大特征是，与其它电容器相比，可实现小型而大容量化。

在铝电解电容器中，隔膜的主要作用是隔离两个电极箔和保持电解液。隔膜的材料要求电绝缘性，另外，为了保持各个种类的电解液，还要求亲水性、亲油性。作为兼具这些特性的材料，有纤维素，隔膜可使用作为纤维素纸的电解纸。

近年来，不仅是日本，而且由于世界各国的节能政策、石油替代能源政策，在风力发电、太阳能电池、混合动力汽车、电动车、各种节能设备等与环境相关的所有领域中，继续扩大利用高能效的反演电路等。另外，即使在家用电器设备中，为了节能，空调设备、冰箱、洗衣机、照明设备等大部分设备也已被变频化。

在此，变频器是一种通过控制频率和电压，可高度控制电机的旋转的可变速装置。在变频器中，为了使从整流器输出的直流中含有的波动成分变得平滑，使用铝电解电容器。铝电解电容器在变频器构成部件中占有较大的体积比例，强烈要求进一步的小型化。

铝电解电容器也用于使开关电源等的输入变得平滑。开关电源为一种使从商用电源输入的交流电流以任意直流电流输出的转换装置。在开关电源等电源中，也存在铝电解电容器的安装空间受到限制的情况和对电源小型化的要求。

另外，由于铝电解电容器大多多个同时使用，所以对于相同的尺寸，如果增大容量，就能减少安装个数，因此，在小型化的同时，还强烈要求高容量化。在铝电解电容器中，进一步的小型化或高容量化在各种领域中是共同的重要的开发点。

由于铝电解电容器的元件是通过在阳极铝箔和阴极铝箔之间设置隔膜并卷绕而制作的，因此，如果隔膜变薄，则由于对于相同体积的元件来说阳极铝箔的长度增加，因而可增加作为介质的氧化膜的面积[上述式(1)的S]，可以实现铝电解电容器的高容量化。另外，在相同的电容下，由于在不改变氧化膜面积[上述式(1)的S]的情况下通过使隔膜变薄而使元件体积减小，可以实现铝电解电容器的小型化。

作为铝电解电容器短路的原因，可举出：由极耳部、电极箔端部的毛刺、或电极箔和引线连接部的毛刺等引起的隔膜的穿透或破损；振动或撞击等机械应力引起的隔膜的破损、火花放电等电性应力、电容器制造过程中的熟化工序、由氧化膜缺陷部引起的氧化膜绝缘破坏等。使隔膜变薄会使对这些短路原因的耐性(以下称为耐短路性)降低。为了使隔膜变薄也能维持同等的耐短路性，有效的是使隔膜更均匀且致密地形成和/或提高密度。

在中高压用铝电解电容器的情况下，为了确保耐短路性，将具有非常高的密度和厚度的电解纸作为隔膜使用。由于使用的电压越高越会增加短路的危险性，因此，使用有：将对纤维进行高度打浆的原料用长网抄纸机进行了抄纸的、不存在针孔的密度为0.70～1.00g/cm³的高密度电解纸(以下，称为“长网单层纸”)；或将用上述长网抄纸机形成纸层的高密度层和用圆网抄纸机形成纸层的低密度层重叠在抄纸机上，进行合并抄造的电解纸(以下称为“长网圆网双层纸”)(专利文献1)。