JP2001023866A - アルミニウム電解コンデンサ - Google Patents
アルミニウム電解コンデンサInfo
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Abstract
に向上させることのできる電解コンデンサを提供するこ
と。 【解決手段】 電解コンデンサ1において、単位面積あ
たりの容量が陰極箔の0.3倍以上であるアルミニウム
箔の小片6を陰極リードタブ22に重ねたことを特徴と
している。
Description
器に搭載されるアルミニウム電解コンデンサに関するも
のである。
電解コンデンサ(以下、電解コンデンサという。)は、
図1に示すように、陽極箔、陰極箔およびセパレータを
巻回したコンデンサ素子2と、該コンデンサ素子2を収
納した有底筒状のアルミニウム製のコンデンサケース3
と、このコンデンサケース3の開放端側を塞ぐ合成樹脂
製の封口体4とを有している。封口体4の外端面には陽
極端子41および陰極端子42が構成され、これらの端
子41、42の下端部は、陽極内部端子43および陰極
内部端子44としてコンデンサ素子2から引き出された
陽極タブ端子21および陰極タブ端子22が電気的に接
続されている。ここで、陽極タブ端子21および陰極タ
ブ端子22は、いずれも200μm程度のアルミニウム
板から切り出したものである。これらのタブ端子21、
22のうち、陰極タブ端子22については陽極酸化が施
されていないものを使用し、陽極タブ端子21について
は陽極酸化が施されたものを使用するが、いずれのタブ
端子21、22についても、エッチングなどの粗面化加
工の施されていないプレンの厚手のアルミニウム箔が用
いられている。
子22のいずれにおいても、陽極箔あるいは陰極箔との
電気的な接続は、図4に示すように、陽極箔26および
陰極箔27の表面に陽極タブ端子21および陰極タブ端
子22を重ねた状態での加締め5(あるいは溶接)など
によってなされている。
電が起こるときの挙動は以下のとおりである。電解コン
デンサ1において、陰極箔27については、厚さがたと
えば20μm〜50μmのアルミニウム箔をエッチング
した後、陽極酸化で数ボルト程度の皮膜生成処理を施し
たものを用いる場合と、エッチングのみで強制的な皮膜
生成処理を行わないものを用いる場合とがあるが、強制
的に皮膜生成を行わない場合においてもアルミニウム箔
表面には大気中の水分または電解液中の水分と反応し
1.0V前後の耐圧を有する皮膜が生成している。この
ため、電解コンデンサの静電容量は、耐圧を保持する陽
極箔酸化皮膜の静電容量と陰極箔の静電容量との直列接
続での合成容量で成り立っている。ここで、陽極箔の単
位面積当たりの静電容量をCa(μF/cm2)、陰極
箔の単位体積当たりの静電容量をCc(μF/cm2)
とし、電解コンデンサ1が充電された電圧をV、この電
圧Vを陽極側および陰極側で分担する電圧をVa、Vc
としたときに、放電時に陰極箔27にかかる電圧Vc′
は、[数1]となる。
が高過ぎると、陰極箔27に皮膜が生成してコンデンサ
内でガスが発生するなどといった好ましくない現象が起
こる。従って、放電時に陰極箔27に電圧がかかっても
陰極箔27に皮膜が生成しない電圧をV′とすると、放
電時には[数2]を満たす必要がある。
から[数3]が導かれる。
箔に電圧がかかっても陰極箔27に皮膜が生成しない。
よって、従来は[数3]を満たすように、陰極箔27と
して、静電容量の大きなもの、あるいは充放電電流によ
って陰極箔27に生成するであろう酸化皮膜の耐圧分を
あらかじめ皮膜生成していたものを用いるなど、電解コ
ンデンサ1の耐リプル性能、耐充放電性能を向上するに
あたっては、陰極箔27あるいは陽極箔26、電解液、
セパレータなどの材料の開発または改良を主体とした対
応がなされてきた。
うな基本材料の開発によって電解コンデンサ1の耐リプ
ル性能、耐充放電性能を向上するにも限界がある。すな
わち、本願発明者が繰り返し行った実験において、耐リ
プル試験、耐充放電試験を行った電解コンデンサ1を調
査、解析したところ、短時間のうちに許容リプルを遙か
に越えるリプル電流が周期的に印加される回路や電圧差
が大きく周期の短い充放電回路に用いる電解コンデンサ
1には、いくら陰極箔27として理想に近いものを用い
ても、陰極タブ端子22およびその周辺の陰極箔27上
に皮膜生成反応がおこるため、コンデンサ内でガスが発
生し、内圧上昇に起因する防爆弁作動などといった不具
合が発生するという新たな知見を得た。
の構造面から放電時に陰極側に皮膜生成が起こるのを防
止することにより、耐充放電性能および耐リプル電流性
能を大幅に向上させることのできる電解コンデンサおよ
びそれに用いるコンデンサ素子の製造方法を提供するこ
とにある。
本願発明者は、繰り返し行った実験から、短時間でかつ
周期的に許容リプルを遙かに越えるリプル電流が電解コ
ンデンサに印加される回路や電圧差が大きく周期の短い
充放電回路に使われる電解コンデンサにおいて陰極タブ
端子周辺の陰極箔上に皮膜生成反応が起こる理由は、陰
極タブ端子では単位面積当りの容量が低いため、放電電
流が陰極タブ端子に流れた際に陰極タブ端子およびその
周囲には高い電圧がかかるためであるという結論に到達
した。そこで、本発明では、前記陰極タブ端子の表面
に、単位面積あたりの容量が陰極箔の0.3倍以上の容
量を持ったアルミニウム箔の小片を当該陰極タブ端子に
電気的接続した状態で重ねておくので、陰極タブ端子が
位置する部分で実際に陽極箔に対向するのは、単位面積
あたりの容量が陰極箔の0.3倍以上の容量を持ったア
ルミニウム箔の小片となる。このような小片は、前記陰
極タブ端子より単位面積当りの静電容量が大きいので、
短時間のうちに許容リプルを遙かに越えるリプル電流が
周期的に電解コンデンサに印加されても、陰極タブ端子
およびその周囲には高い電圧がかからない。それ故、陰
極タブ端子およびその周囲に皮膜が生成しないので、コ
ンデンサ内でのガス発生を防止できる。
が電気的に接続された陽極箔と、アルミニウム製の陰極
タブ端子が電気的に接続された陰極箔とをセパレータを
介して巻回または積層したコンデンサ素子に駆動用電解
液を含浸してなるアルミニウム電解コンデンサにおい
て、単位面積当たりの容量が陰極箔の0.3倍以上であ
るアルミニウム箔の小片を陰極タブ端子に重ねてなるこ
とを特徴とするアルミニウム電解コンデンサである。
箔に加締めまたは溶接されていることを特徴とするアル
ミニウム電解コンデンサである。
ブ端子と共に陰極箔に加締めまたは溶接されていること
を特徴とするアルミニウム電解コンデンサである。
形態を説明する。図1は、電解コンデンサの構造を模式
的に示す断面である。図2および図3はそれぞれ、本形
態に係る電解コンデンサに用いたコンデンサ素子の構造
を示す説明図、およびこのコンデンサ素子の製造方法を
示す説明図である。なお、本形態の電解コンデンサも、
従来の電解コンデンサと基本的な構造が共通するので、
対応する部分には同一の符号を付してある。
ンサ1では、エッチング箔に陽極酸化(化成処理)を施
した陽極箔26、陽極酸化皮膜を形成していないエッチ
ング箔あるいは薄い陽極酸化皮膜を形成したエッチング
箔からなる陰極箔27、およびセパレータ28を巻回し
たコンデンサ素子2と、該コンデンサ素子2を収納した
有底筒状のアルミニウム製のコンデンサケース3と、こ
のコンデンサケース3の開放端側を塞ぐ合成樹脂製の封
口体4と、コンデンサケース3にコンデンサ素子2を固
定する素子固定材30とを有している。コンデンサ素子
2には駆動用電解液が含浸されている。封口体4の外端
面には陽極端子41および陰極端子42が構成され、こ
れらの端子41、42の下端部は、陽極内部端子43お
よび陰極内部端子44としてコンデンサ素子2から引き
出された複数枚の陽極タブ端子21および複数枚の陰極
タブ端子22がそれぞれ電気的に接続されている。ここ
で、陽極タブ端子21および陰極タブ端子22は、いず
れも200μm程度の厚手のアルミニウム箔から切り出
したものである。これらのタブ端子21、22のうち、
陰極タブ端子22には陽極酸化が施されていないものを
使用し、陽極タブ端子21には陽極酸化が施されたもの
を使用しているが、いずれのタブ端子21、22におい
ても、陽極酸化を施したものを用いてもよい。
箔26との電気的な接続は、従来と同様、陽極箔26の
表面に陽極タブ端子21を重ねた状態で加締め5(ある
いは溶接)などを行うことによってなされている。但
し、本形態では、陰極タブ端子22の表面には、単位面
積あたりの容量が陰極箔の0.3倍、以上の容量を持っ
たアルミニウム箔の小片6が陰極タブ端子22に電気的
接続した状態で重ねられている。すなわち、アルミニウ
ム箔の小片6は、陰極タブ端子22を覆うようにして陰
極タブ端子22に重ねられ、この状態で、アルミニウム
箔の小片6は、陰極タブ端子22とともに陰極箔27に
対して一括して加締め6(あるいは溶接)されて電気的
に接続している。このような小片6として、本形態で
は、陰極箔27として用いたアルミニウム箔を陰極タブ
端子22より幅広で、かつ、陰極箔27と略同一の幅寸
法に切り出したものを用いた。また、陰極箔27および
小片6については、陽極酸化皮膜が形成されていないエ
ッチング箔、あるいは薄い陽極酸化皮膜を形成したエッ
チング箔あるいはエッチング箔表面に蒸着等を施した箔
いずれを用いてもよい。
て説明する。φ63×60mmで定格400V1500
μFの電解コンデンサを作製し、電圧差150V、0.
25secの充放電試験を行い表1の結果を得た。(試
料数は各条件10個)
さなかったが、従来例と比較例は弁作動を起こした。陰
極タブ端子に重ねるアルミニウム箔の小片の容量が陰極
箔容量の0.3倍未満では、陰極箔に皮膜が生成し弁作
動することが分かる。よって、アルミニウム箔の小片の
容量は、陰極箔の単位面積当たりの容量の0.3倍以上
が必要である。
サ1においては、単位面積あたりの容量が陰極箔の0.
3倍以上の容量を持ったアルミニウム箔の小片6で、陰
極タブ端子22を覆うように陽極箔26に対向させてお
り、陰極タブ端子22が直接対向しているのではない。
上記小片6は、陰極タブ端子22と違って、塩酸浴中で
のエッチングなどの方法で粗面化加工が施されている
分、陰極タブ端子22と比較して単位面積当りの静電容
量がかなり大きい。従って、陰極タブ端子22が位置す
る部分であっても、前記した[数3]の右辺の式で導か
れる値が小さいので、短時間のうちに許容リプルを遙か
に越えるリプル電流が周期的に印加されても、また、電
圧差が大きく周期の短い充放電回路に用いられても、陰
極タブ端子22およびその周囲には高い電圧がかからな
い。それ故、過酷なリプル印加試験や充放電試験を行っ
ても、陰極タブ端子22およびその周囲に皮膜が生成し
ないので、電解コンデンサ1内でのガス発生を防止でき
る。
デンサ素子2を製造する際には、図3に模式的に示すよ
うに、コンデンサ素子2の巻き取り工程において、陰極
タブ端子22を陰極箔27に電気的に接続する際に、素
子巻き取り機8の陰極タブ端子取りつけエリア80にお
いて、タブ供給部(図示せず。)から供給された陰極タ
ブ端子22、および小片供給部(図示せず。)から供給
されたアルミニウム箔の小片6を陰極箔27の表面にこ
の順に重ねた状態で、陰極箔27、陰極タブ端子22お
よび小片6を加締め装置82によって一括して加締め
(あるいは溶接)した後、陽極タブ端子(図2参照)が
電気的に接続された陽極箔26と、アルミニウム製の陰
極タブ端子22が電気的に接続された陰極箔とをセパレ
ータ28を介して巻回し、コンデンサ素子2を形成す
る。
極箔27がセパレータ28を介して巻回されたコンデン
サ素子2を例に説明したが、陽極箔26および陰極箔2
7がセパレータ28を介して積層されたコンデンサ素子
2を用いた電解コンデンサ1に対して本発明を適用して
もよい。
は、陰極箔27に対して陰極タブ端子22および小片6
を同時に加締めする構成であったが、陰極タブ端子22
と小片6が重なっておればよく、陰極箔27に対して陰
極タブ端子22および小片6を別々に加締めや溶接など
の方法によって電気的接続した電解コンデンサ(図5)
にも適用できる。また、上記形態では、封口体4とし
て、端子を埋め込んだ合成樹脂性のモールド板を用いた
が、本発明は、封口体4としてゴム貼り積層板を用いた
構成の電解コンデンサにも適用できる。
ミニウム電解コンデンサは、陰極タブ端子の表面に、単
位面積あたりの容量が陰極箔の0.3倍以上の容量を持
ったアルミニウム箔の小片を当該陰極タブ端子に電気的
接続した状態で重ねておくので、陰極タブ端子が位置す
る部分で実際に陽極箔に対向するのは、単位面積あたり
の容量が陰極箔の0.3倍以上の容量を持ったアルミニ
ウム箔の小片である。このような小片は、陰極タブ端子
より単位面積当りの静電容量が大きいので、短時間のう
ちに許容リプルを遙かに越えるリプル電流が周期的に印
加されても、また、電圧差が大きく周期の短い充放電回
路に用いられても、陰極タブ端子およびその周囲には高
い電圧がかからない。それ故、陰極タブ端子およびその
周囲に皮膜が生成しないので、コンデンサ内でのガス発
生を防止できる。
ある。
デンサ素子の構造を示す説明図である。
明図である。
の構造を示す説明図である。
ンデンサに用いたコンデンサ素子の構造を示す説明図で
ある。
Claims (3)
- 【請求項1】 アルミニウム製の陽極タブ端子が電気的
に接続された陽極箔と、アルミニウム製の陰極タブ端子
が電気的に接続された陰極箔とをセパレータを介して巻
回または積層したコンデンサ素子に駆動用電解液を含浸
してなるアルミニウム電解コンデンサにおいて、 単位面積あたりの容量が陰極箔の0.3倍以上であるア
ルミニウム箔の小片を上記陰極タブ端子に重ねてなるこ
とを特徴とするアルミニウム電解コンデンサ。 - 【請求項2】 上記アルミニウム箔の小片が陰極箔に加
締めまたは溶接されていることを特徴とする請求項1記
載のアルミニウム電解コンデンサ。 - 【請求項3】 上記アルミニウム箔の小片が陰極タブ端
子と共に陰極箔に加締めまたは溶接されていることを特
徴とする請求項1記載のアルミニウム電解コンデンサ。
Priority Applications (4)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP19383699A JP3406247B2 (ja) | 1999-07-08 | 1999-07-08 | アルミニウム電解コンデンサ |
FR0000930A FR2788877B1 (fr) | 1999-01-27 | 2000-01-25 | Condensateur electrolytique d'aluminium |
DE10003261A DE10003261B4 (de) | 1999-01-27 | 2000-01-26 | Aluminium-Elektrolyt-Kondensator |
US09/491,381 US6307733B1 (en) | 1999-01-27 | 2000-01-26 | Aluminum electrolytic capacitor |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP19383699A JP3406247B2 (ja) | 1999-07-08 | 1999-07-08 | アルミニウム電解コンデンサ |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2001023866A true JP2001023866A (ja) | 2001-01-26 |
JP3406247B2 JP3406247B2 (ja) | 2003-05-12 |
Family
ID=16314557
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP19383699A Expired - Fee Related JP3406247B2 (ja) | 1999-01-27 | 1999-07-08 | アルミニウム電解コンデンサ |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP3406247B2 (ja) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6839223B2 (en) * | 2003-01-10 | 2005-01-04 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Capacitor |
CN102201561A (zh) * | 2010-03-26 | 2011-09-28 | 中大工业集团公司 | 高功率容量大电容电池引流体 |
-
1999
- 1999-07-08 JP JP19383699A patent/JP3406247B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6839223B2 (en) * | 2003-01-10 | 2005-01-04 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Capacitor |
CN102201561A (zh) * | 2010-03-26 | 2011-09-28 | 中大工业集团公司 | 高功率容量大电容电池引流体 |
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---|---|
JP3406247B2 (ja) | 2003-05-12 |
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