[发明专利]铝电解电容器用隔膜及铝电解电容器

说明书

技术领域

本发明涉及铝电解电容器用隔膜及铝电解电容器，例如使用再生纤维素构成的纤维素多孔质膜作为隔膜，能够实现电容器的小形化及/或高容量化及/或低阻抗化的铝电解电容器用隔膜及采用该隔膜的铝电解电容器。

背景技术

一般的铝电解电容器，是在阳极铝箔与阴极铝箔之间插入隔膜后加以卷绕，制成电容器元件，该电容器元件浸渍电解液，放入容器后加以封口，然后经时(ageing)而制成。

电容器的静电容量由下式(1)表示。

C＝ε·S/d···式(1)

C：静电容量(F)

ε：介电体的介电常数(F/m)

S：电极的面积(m²)

d：电极间的距离(m)

在铝电解电容器中，通过对电容器元件中的隔膜浸渍电解液，浸渍隔膜的电解液形成真的阴极，而阳极铝箔的表面通过电解氧化(化成)而形成的极薄的氧化被膜，成为介电体。

由于介电常数[式(1)的ε]依赖于介电体的种类，为了加大铝电解电容器的静电容量[式(1)的C]，加大电极的面积[式(1)的S]，或缩小电极间的距离[式(1)的d]是有效的。由于氧化被膜的每单位厚度耐电压高，能够形成任意厚度的氧化被膜，故铝电解电容器与陶瓷电容器或膜电容器等其他电容器相比，电极间的距离d小。

另外，由于阳极铝箔通过蚀刻，与表观面积相比，实效面积扩大至20～120倍左右，故电极面积S大。因此，最大的特征是，铝电解电容器与其他电容器相比，可实现小型且大容量。

伴随着电子化相关汽车、数字化仪器的进展，推进省空间化及省能源化，对安装的部件要求小形化、低阻抗化、长寿命化等。如是同一静电容量，则强烈要求小形化，如是同一尺寸，则强烈要求更大的静电容量的电容器。在同一机器内可使用多个铝电解电容器，在相同尺寸内，如容量加大，则能够削减安装的个数，因此，还强烈要求小形化与高容量化。铝电解电容器的更小形化或高容量化，在各个领域均为重要的开发要点。

还有，关于低阻抗化及长寿命化，也经常有助于市场要求。能够得到因低阻抗而降低电力损失，或因与半导体工作电力的低电压化、高速化相对应，频率特性提高等多个优点。另外，对电解电容器施加波纹电流时，由于热损失而自行发热。通过降低阻抗，能够抑制波纹电流发热。电解电容器的发热，是直接影响寿命的重要因子，由于发热小，直接产生长寿命化，故对低阻抗化的要求变得更高。

铝电解电容器中，隔膜的主要作用是隔离两电极箔及保持电解液。对隔膜的原材料要求电绝缘性，为了保持各种电解液，要求其具有亲水性、亲油性。同时具有这些特性的材料有纤维素，隔膜能够使用作为纤维素纸的电解纸。

铝电解电容器的元件，是在阳极铝箔与阴极铝箔之间插入隔膜后加以卷绕而制成。当隔膜薄时，采用相同体积的元件时，由于阳极铝箔的长度增加，作为介电体的氧化被膜的面积[上式(1)的S]也增加，能够实现铝电解电容器的高容量化。另外，相同容量时，不改变氧化被膜的面积[上式(1)的S]，通过减薄隔膜，由于元件的体积变小，能够实现铝电解电容器的小形化。

已知电解液及隔膜对电容器的阻抗特性有大的影响。为了改善电容器的阻抗特性，能够采用电解液的低抵抗化，或隔膜的薄型化、低密度化等手段。然而，隔膜的薄型化或低密度化，由于使隔膜的电极隔离力降低，因此成为耐电压的降低或电容器制造工序的短路不良率增加的原因。

起因于隔膜薄型化的铝电解电容器的短路，能够举出，因接头部分、电极箔端部的飞边、或电极箔与导线连接部的飞边等引起的隔膜的贯通或破损、振动或冲击等机械应力引起的隔膜破损、来自火花放电等电应力、电容器制造时的经时工序、来自氧化被膜缺陷部的氧化被膜绝缘破坏等。隔膜变薄时，对这些短路原因的耐性(以下称作“耐短路性”)降低。即使隔膜变薄，为了保持同等的耐短路性，隔膜更均匀且致密的质量或密度提高是有效的。

在低压用铝电解电容器时，对阻抗特性的改善要求强烈，更薄的或密度更低的电解纸有重新采用的倾向。当电解纸薄，或低密度时，耐短路性降低。

采用未碎解的纸浆或几乎未进行碎解的纸浆，制作纸时，密度降低，但由于构成纸的纤维直径加大，难以形成致密的纸层。另外，采用未碎解的纸浆或几乎未进行碎解的纸浆时，纸的厚度难以变薄。即使边保持作为电解纸可能使用的强度，边达到低密度与薄型化两全，厚度仍难以达到25μm以下。