JP2022012525A - アルミニウム電解コンデンサ用セパレータ及び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用セパレータ及びアルミニウム電解コンデンサ Download PDF

Info

Publication number
JP2022012525A
JP2022012525A JP2020114400A JP2020114400A JP2022012525A JP 2022012525 A JP2022012525 A JP 2022012525A JP 2020114400 A JP2020114400 A JP 2020114400A JP 2020114400 A JP2020114400 A JP 2020114400A JP 2022012525 A JP2022012525 A JP 2022012525A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
separator
aluminum electrolytic
electrolytic capacitor
pulp
short
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2020114400A
Other languages
English (en)
Inventor
宏典 田中
Hironori Tanaka
直樹 藤本
Naoki Fujimoto
篤 井河
Atsushi Ikawa
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nippon Kodoshi Corp
Original Assignee
Nippon Kodoshi Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Nippon Kodoshi Corp filed Critical Nippon Kodoshi Corp
Priority to JP2020114400A priority Critical patent/JP2022012525A/ja
Priority to PCT/JP2021/024993 priority patent/WO2022004851A1/ja
Priority to KR1020227041953A priority patent/KR20230027005A/ko
Priority to EP21834592.4A priority patent/EP4177915A1/en
Priority to US17/927,826 priority patent/US20230290580A1/en
Priority to CN202180045868.1A priority patent/CN115777132A/zh
Publication of JP2022012525A publication Critical patent/JP2022012525A/ja
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01G—CAPACITORS; CAPACITORS, RECTIFIERS, DETECTORS, SWITCHING DEVICES, LIGHT-SENSITIVE OR TEMPERATURE-SENSITIVE DEVICES OF THE ELECTROLYTIC TYPE
    • H01G9/00—Electrolytic capacitors, rectifiers, detectors, switching devices, light-sensitive or temperature-sensitive devices; Processes of their manufacture
    • H01G9/004—Details
    • H01G9/02—Diaphragms; Separators
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01G—CAPACITORS; CAPACITORS, RECTIFIERS, DETECTORS, SWITCHING DEVICES, LIGHT-SENSITIVE OR TEMPERATURE-SENSITIVE DEVICES OF THE ELECTROLYTIC TYPE
    • H01G9/00—Electrolytic capacitors, rectifiers, detectors, switching devices, light-sensitive or temperature-sensitive devices; Processes of their manufacture
    • H01G9/004—Details
    • H01G9/022—Electrolytes; Absorbents
    • H01G9/025—Solid electrolytes
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01G—CAPACITORS; CAPACITORS, RECTIFIERS, DETECTORS, SWITCHING DEVICES, LIGHT-SENSITIVE OR TEMPERATURE-SENSITIVE DEVICES OF THE ELECTROLYTIC TYPE
    • H01G9/00—Electrolytic capacitors, rectifiers, detectors, switching devices, light-sensitive or temperature-sensitive devices; Processes of their manufacture
    • H01G9/004—Details
    • H01G9/022—Electrolytes; Absorbents
    • H01G9/025—Solid electrolytes
    • H01G9/032—Inorganic semiconducting electrolytes, e.g. MnO2
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01G—CAPACITORS; CAPACITORS, RECTIFIERS, DETECTORS, SWITCHING DEVICES, LIGHT-SENSITIVE OR TEMPERATURE-SENSITIVE DEVICES OF THE ELECTROLYTIC TYPE
    • H01G11/00—Hybrid capacitors, i.e. capacitors having different positive and negative electrodes; Electric double-layer [EDL] capacitors; Processes for the manufacture thereof or of parts thereof
    • H01G11/52—Separators
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/13—Energy storage using capacitors

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Electric Double-Layer Capacitors Or The Like (AREA)
  • Paper (AREA)
  • Cell Separators (AREA)

Abstract

【課題】天然セルロース繊維と叩解された再生セルロース繊維とからなり、かつ、引裂強さ、耐ショート性能及びインピーダンス特性に優れたアルミニウム電解コンデンサ用セパレータを提供する。【解決手段】アルミニウム電解コンデンサの陽極と陰極との間に介在し、天然セルロース繊維５０～９０質量％と叩解された再生セルロース繊維５０～１０質量％とからなり、比引裂強さが２０～１００ｍＮ・ｍ２／ｇであって、セパレータ絶縁破壊試験での５００Ｖ印加時のショート率が１０％以下である、アルミニウム電解コンデンサ用セパレータを構成する。【選択図】なし

Description

本発明は、アルミニウム電解コンデンサに用いて好適なアルミニウム電解コンデンサ用セパレータ、及び、このアルミニウム電解コンデンサ用セパレータを用いたアルミニウム電解コンデンサに関する。
一般に、アルミニウム電解コンデンサは、陽極アルミ箔と陰極アルミ箔との間に、セパレータとして電解紙を介在させて、コンデンサ素子を作製し、このコンデンサ素子に電解液を含浸させて、ケースに挿入した後、封口することによって、作製されている。
アルミニウム電解コンデンサにおいて、セパレータの主な役割は、両電極の隔離と電解液の保持である。両電極を隔離するために、セパレータは低抵抗でありながらも、高い遮蔽性を有することが求められる。さらに、セパレータの素材には、電気絶縁性が要求され、また様々な種類の電解液の保持のために、親水性、親油性が要求される。従って、これらの特性を併せ持つ、セルロースを原料としたセパレータが使用されている。
これまでに、アルミニウム電解コンデンサを含む電気化学素子用セパレータとして、様々な構成が提案されている（例えば、特許文献１～特許文献６を参照）。
特開昭５３－１４２６５２号公報 特開平３－２２２３１５号公報 特開平５－３１５１９３号公報 特開平８－２５０３７６号公報 特開平５－２６７１０３号公報 国際特許公開第２０１７／０４７６９９号
セパレータと関係があるアルミニウム電解コンデンサのショートとしては、（１）タブ部によるセパレータの圧縮や破損、（２）電極箔端部のバリ、あるいは電極箔とリード線接続部のバリ等によるセパレータの貫通や破損、（３）振動や衝撃等の機械的ストレスによるセパレータの破損、（４）火花放電等の電気的ストレス、（５）コンデンサ製造の際のエージング時、酸化皮膜欠陥部に由来する酸化皮膜絶縁破壊、等が挙げられる。これらのショート原因に対する耐性には、セパレータの均一性や強度特性が影響するが、耐ショート性能の向上は、セパレータにとって永遠の課題である。
アルミニウム電解コンデンサの中でも、特に１００Ｖ以下の電圧域である低圧領域では、特許文献１及び特許文献２に記載されている技術を用いたセパレータ、すなわちマニラ麻パルプとエスパルトパルプとからなる円網複層セパレータ等が、一般的に使用されている。しかし、マニラ麻パルプは主にフィリピンで生産され、エスパルトパルプは主にチュニジアで生産されており、近年の政情不安や一次産業従事者の減少によって年々入手が困難になっており、また価格高騰も続いている。そのため、安定的に入手可能な原材料を用いた代替品の開発が急務となっている。
アルミニウム電解コンデンサにおいて、セパレータは、インピーダンス特性、特に等価直列抵抗（ＥＳＲ）に、大きな影響を与える。セパレータに用いるパルプの断面形状が円形に近く、また径が細いほど、インピーダンス特性が低くなることが知られている。
針葉樹パルプや広葉樹パルプ等、木材由来のパルプは、生産量が多く、安定して入手することが可能である。しかし、木材パルプは、断面形状が扁平で、かつサイズも大きいため、インピーダンス特性を重視する低圧用セパレータの原材料としては適さない。
工業的に大量生産されていて比較的安価に入手可能な非木材パルプとして、アオイ科植物パルプ、シナノキ科植物パルプ、及びイネ科植物パルプが挙げられる。
エスパルト以外のイネ科植物パルプを使用したアルミニウム電解コンデンサ用セパレータとして、特許文献３ではワラ繊維とマニラ麻パルプを用いたセパレータが、特許文献４では竹パルプを用いたセパレータが、それぞれ提案されている。
しかしながら、特許文献３及び特許文献４は、いずれも音響機器の音質向上を目的としたものである。音響用機器向けセパレータに対する主な要求特性は、人間が感じる音質であり、一般的な低圧用セパレータで要求されるインピーダンス特性とは大きく異なる。
アオイ科植物パルプ、シナノキ科植物パルプ、及びイネ科植物パルプ中には、植物由来の柔細胞が多く含まれており、柔細胞はパルプと比較すると非常に幅広短小である。セパレータ中に柔細胞が多く存在すると、インピーダンス特性が悪化することに加え、引張強さや引裂強さが低下する等の問題が生じる。また、アオイ科植物パルプ、シナノキ科植物パルプ、及びイネ科植物パルプは、針葉樹パルプやマニラ麻パルプ等と比較して、主体繊維の平均繊維長が短く、引張強さや引裂強さ等の強度特性が劣る。そのため、一般的な低圧用セパレータで要求される、耐ショート性能とインピーダンス性能を、アオイ科植物パルプ、シナノキ科植物パルプ、及びイネ科植物パルプを主体とするセパレータで実現することは困難であった。
叩解可能な再生セルロース繊維は、高度に叩解すると、剛性が高く繊維径の小さいフィブリルが発生するという特徴があり、耐ショート性能及びインピーダンス特性に優れるセパレータを作製できることが知られている。そのため、叩解可能な再生セルロース繊維を用いたセパレータが近年では多く提案されている。なお、叩解可能な再生セルロース繊維は工業製品であるため、安定して入手することが可能である。
特許文献５において、セパレータの緻密性を向上させ、かつインピーダンス特性を改善するために、叩解可能な再生セルロース繊維を使用する方法が提案されている。叩解された再生セルロース繊維を使用したセパレータは、緻密性が高くかつ微多孔質状の紙質となり、このセパレータを用いて作製したアルミニウム電解コンデンサは、ショート不良率が低減し、インピーダンス特性が向上する。
しかしながら、特許文献５のように、叩解可能な再生セルロース繊維１００質量％のセパレータを用いた場合、引張強さや引裂強さが低いため、アルミニウム電解コンデンサの製造工程において、セパレータの破断が発生することがあった。また、強度が低いため、例えばアルミニウム電解コンデンサのタブ部や箔バリ等のストレスがかかる箇所に対する耐性が低く、セパレータが破れてショートが発生することもあった。
特許文献５では、叩解可能な再生セルロース繊維に、マニラ麻パルプやサイザル麻パルプ等を配合することも提案されている。叩解可能な再生セルロース繊維にマニラ麻パルプやサイザル麻パルプを配合すると、引張強さや引裂強さは向上するものの、ほとんど叩解されていないＣＳＦ値が高いマニラ麻パルプやサイザル麻パルプは繊維長が長いため、セパレータの地合が悪くなるという問題があった。繊維長が長いほど、水中に均一に繊維を分散させることが難しくなり、抄紙時に均一な紙層を形成することが難しくなる。地合を改善するためには、マニラ麻パルプやサイザル麻パルプの叩解を進めて繊維長を短くする必要があるが、マニラ麻パルプやサイザル麻パルプを叩解すると、インピーダンス特性が大きく悪化してしまうため、叩解はほとんど行われてこなかった。
特許文献６では、高度に叩解された再生セルロースからなるセパレータ並の緻密性及びインピーダンス特性を維持したまま、引張強さ及び耐ショート性を向上させた、天然セルロース繊維Ａと天然セルロース繊維Ｂと叩解された再生セルロース繊維とからなるセパレータが提案されている。特許文献６のセパレータは、長網抄紙機で地合のよいセパレータを抄紙するために、再生セルロース繊維の叩解を高度に進め、平均繊維長が短い天然セルロース繊維を使用している。そのため、特許文献６のセパレータは、平均繊維長が比較的短く、叩解可能な再生セルロース繊維１００質量％のセパレータと比較して、引裂強さを改善することはできなかった。アルミニウム電解コンデンサの製造工程において、セパレータに張力をかけた際、セパレータにネジレ等があると、引裂強さが低いセパレータは破断する場合がある。
本発明は、天然セルロース繊維と叩解された再生セルロース繊維とからなり、かつ、引裂強さ、耐ショート性能及びインピーダンス特性に優れたアルミニウム電解コンデンサ用セパレータを提供することを目的とする。
また、本発明は、このアルミニウム電解コンデンサ用セパレータを備え、耐ショート性能及びインピーダンス特性に優れたアルミニウム電解コンデンサを提供することを目的とする。
本発明のアルミニウム電解コンデンサ用セパレータは、アルミニウム電解コンデンサの陽極と陰極との間に介在する、アルミニウム電解コンデンサ用セパレータであって、天然セルロース繊維と叩解された再生セルロース繊維とからなり、セパレータ絶縁破壊試験での５００Ｖ印加時のショート率が１０％以下であるものである。
本発明のアルミニウム電解コンデンサは、陽極、陰極、陽極と陰極との間に介在するセパレータ、を備え、セパレータに、上記本発明のアルミニウム電解コンデンサ用セパレータを用いたものである。
上述の本発明によれば、引裂強さ、耐ショート性能及びインピーダンス特性に優れるアルミニウム電解コンデンサ用セパレータ及び該セパレータを用いるアルミニウム電解コンデンサを提供することができる。
また、本発明によれば、セパレータ絶縁破壊試験での５００Ｖ印加時のショート率が１０％以下であることにより、アオイ科植物パルプ、シナノキ科植物パルプ及びイネ科植物パルプ等の安価な繊維を用いてセパレータを構成することが可能になる。
以下、本発明の一実施の形態例について詳細に説明する。
本発明のアルミニウム電解コンデンサ用セパレータは、アルミニウム電解コンデンサの陽極と陰極との間に介在する、アルミニウム電解コンデンサ用セパレータであって、セパレータ絶縁破壊試験での５００Ｖ印加時のショート率が１０％以下である構成とする。
本発明のアルミニウム電解コンデンサは、陽極と陰極と、陽極と陰極との間に介在するセパレータを備え、セパレータに、本発明のアルミニウム電解コンデンサ用セパレータを用いている。
本発明のアルミニウム電解コンデンサ用セパレータにおいて、好ましくは、アオイ科植物パルプ、シナノキ科植物パルプ、及びイネ科植物パルプからなる群より選択された１種類以上の天然セルロース繊維５０～９０質量％と、叩解された再生セルロース繊維５０～１０質量％とでセパレータを構成する。これにより、安定的に入手可能な原材料を用いて、セパレータを構成することができる。
叩解された再生セルロース繊維は、アオイ科植物パルプ、シナノキ科植物パルプ、及びイネ科植物パルプからなる群より選択された１種類以上の天然セルロース繊維と比較して、耐ショート性能やインピーダンス特性に優れる。また、叩解度と平均繊維長を制御することで、アオイ科植物パルプ、シナノキ科植物パルプ、及びイネ科植物パルプからなる群より選択された１種類以上の天然セルロース繊維のみからなるセパレータより、引張強さ及び引裂強さを向上することができる。そのため、特に０．４５ｇ／ｃｍ３以下の低密度セパレータを作製する際において、引張強さを向上させるために行う天然セルロース繊維の叩解の程度を軽くすることができ、更にセパレータのインピーダンス特性を改善することが可能となる。叩解された再生セルロース繊維の割合が１０質量％を下回ると、耐ショート性能や強度特性の向上効果や、インピーダンスの低減効果が得られづらくなる。
本発明のセパレータの抄紙には、円網多層抄紙機を使用することが好ましい。円網抄紙機は、網を張った円筒（以下「円網」と略する）をパルプ懸濁液が入った槽の中で回転させ、水位差によって網を通して水が円筒内に流れ込む際に、網の上に紙層を形成する方法の抄紙機である。紙層を形成する際、初期段階では網の上にパルプが堆積するが、その後の段階で網が徐々に目詰まりするため、初期段階では水と共に流出していた微細なパルプや柔細胞も、中期以降の段階では紙層内に含まれるようになる。そのため、円網抄紙機で抄紙された紙は、一般的に表裏に存在する柔細胞の割合が異なる。
アオイ科植物パルプ、シナノキ科植物パルプ、及びイネ科植物パルプは、柔細胞を多く含む。セパレータを構成する材料は、その形状から繊維状のパルプと、柔細胞とに分類できる。柔細胞は、パルプと比較すると、非常に幅広短小であるため、セパレータのインピーダンス特性や引張強さに悪影響を及ぼす。アオイ科植物パルプ、シナノキ科植物パルプ、及びイネ科植物パルプは、マニラ麻パルプと比較して平均繊維長が短いため、紙の地合を均一にしやすく、緻密性に優れたセパレータを製造しやすいという特徴がある。しかし、平均繊維長が短いため、引張強さや引裂強さといった強度特性が劣る傾向がある。セパレータ中の柔細胞の数を少なくすることで、平均繊維長を長くすることができ、強度特性を改善することができる。
本発明では、セパレータ中に残る柔細胞の数を少なくするため、複数の円網を使用することが好ましい。つまり、紙層形成の初期段階のみの材料で構成された紙層、すなわち柔細胞含有率が低い紙層を複数重ね合わせて、１枚のセパレータが形成されることで、セパレータ中の柔細胞の数を大幅に減少させることができる。セパレータ中の柔細胞の数を制御することで、アオイ科植物パルプ、シナノキ科植物パルプ、及びイネ科植物パルプを多く含むセパレータであっても、アルミニウム電解コンデンサ用セパレータとして使用可能な耐ショート性能及びインピーダンス特性を実現できる。
叩解された再生セルロース繊維は、繊維径の小さいフィブリルを有するため、緻密な紙層を形成する。しかし、本発明のセパレータ中において、叩解された再生セルロース繊維の割合が多くなると、天然繊維の柔細胞の歩留りが向上してしまうため、配合割合を増やしてもインピーダンス特性が低減しづらくなる。そのため、本発明のセパレータ中の叩解された再生セルロース繊維の割合は、５０質量％以下にする必要がある。
同一原料を抄紙する場合、円網抄紙機は、パルプ懸濁液濃度と円網回転速度を変更することにより、紙の単位面積当たりの重量（以下「坪量」と略する）を制御することができる。したがって、同じ坪量の紙を同じ速度で生産する場合、例えば１つの円網から２つの円網に変更することで、パルプ懸濁液濃度を約半分にすることができる。パルプ懸濁液の濃度を薄くするほど、セパレータ中の柔細胞を減少させることができる。パルプ懸濁液の濃度は、０．３％以下にすることが好ましい。
また本発明において、網の開口部のサイズも重要である。一般的な柔細胞のサイズは、（２０～数十μｍ）×（２０～１５０μｍ）程度であり、柔細胞の流出を促進させるために、網の開口部は０．１ｍｍ以上×０．１ｍｍ以上とすることが好ましい。
セパレータ中の柔細胞の数を大幅に減少させることで、セパレータのインピーダンス特性が改善され、アオイ科植物パルプ、シナノキ科植物パルプ、及びイネ科植物パルプを使用しても、マニラ麻パルプ及びエスパルトパルプ等からなる円網複層セパレータと同等レベルのインピーダンス特性が実現できる。
セパレータ中に含まれる柔細胞の数の指標としては、セパレータ表面に存在する柔細胞の数の表裏比率（反円網接触面／円網接触面）を、５以下にすることが好ましい。なお、柔細胞の数は、円網に接した面が少なく、円網に接していない面が多くなるため、表裏比率を１未満にすることは難しい。一方、表裏比率が５より大きくなると、柔細胞の流出が不十分となり、セパレータのインピーダンス特性や引張強さが悪化しやすい。また、表裏比率が５を超過したセパレータを、アルミニウム電解コンデンサに供した際には、引張強さの低下等に伴い、ショート率が悪化しやすい。
なお、円網接触面と反円網接触面の判別が困難な場合は、柔細胞の数の多い面／少ない面の比率を５以下としてもよい。
本発明に使用する、アオイ科植物パルプ、シナノキ科植物パルプ、及びイネ科植物パルプは、特に限定されず、いずれの繊維でも用いることができる。例えば、ケナフパルプ、ジュートパルプ、稲ワラパルプ、麦ワラパルプ、竹パルプ、バガスパルプ、葦パルプ、サバイ草パルプ、竜鬚草パルプ、ララン草パルプ等が好適に用いられる。これらの材料は、１種類を使用してもよく、あるいは２種類以上を混合して使用してもよい。また、これらのパルプは、漂白処理されていてもよく、また、溶解パルプのように精製されたものや、マーセル化パルプであってもよい。
本発明に使用する、アオイ科植物パルプ、シナノキ科植物パルプ、及びイネ科植物パルプは、叩解処理されることが好ましい。ただし、作製するセパレータの密度によっては、叩解処理を行わなくてもよい。
本発明に使用する再生セルロース繊維としては、例えばリヨセルを代表とする溶剤紡糸レーヨンやポリノジックレーヨン等が挙げられる。しかし、これらの例に限定されるものではなく、叩解可能な再生セルロース繊維であれば、いずれも使用することができる。
叩解前の再生セルロース繊維の繊維径は任意のものが使用できるが、叩解前の繊維径が太すぎると、叩解時の流動性が悪く、詰まり等の不具合が発生しやすい。叩解前の繊維径が細すぎると、叩解によって発生するフィブリル量が少なくなるため、緻密性を確保することが難しくなる。このため、叩解前の繊維径は３～１８μｍが好ましい。
再生セルロース繊維の叩解度は、ＣＳＦ値で２００ｍｌ以下が好ましい。ＣＳＦ値が２００ｍｌより高いと、セパレータの緻密性が不十分となる。
平均繊維長が短すぎると、引裂強さが弱くなるため、再生セルロース繊維の平均繊維長は、１．０ｍｍ以上が好ましい。また、平均繊維長が長すぎると、抄紙時に水中に均一分散することが難しくなるため、セパレータの地合が悪化して耐ショート性能が悪化する。このため、再生セルロース繊維の平均繊維長は、３．５ｍｍ以下が好ましい。
天然セルロース繊維と再生セルロース繊維の叩解処理には、ディスクリファイナーやコニカルリファイナー、高圧ホモジナイザ、ビーター等、製紙原料の調成に用いられる叩解機が、特に限定なく使用できる。天然セルロース繊維と再生セルロース繊維の叩解処理は、個別に行ってもよく、混合して行ってもよい。
セパレータを製造する際、コンデンサ用セパレータとしての機能を阻害しないものであれば、必要に応じて、分散剤や消泡剤、紙力増強剤等の添加剤を使用してもよい。なお、紙力増強加工処理は、セパレータを作製した後に水溶性ポリマーを塗布してもよい。
円網多層抄紙機で抄紙する際に、各層に使用する原料は同一であってもよく、叩解度や原料の種類を変更してもよい。同一原料を使用する場合、工程が簡略化できる。
本発明のセパレータは、上述したように、セパレータ絶縁破壊試験での５００Ｖ印加時のショート率が１０％以下である構成とする。
セパレータ絶縁破壊試験での５００Ｖ印加時のショート率が１０％を超過すると、アルミニウム電解コンデンサのエージング試験でショートが発生しやすくなる。
本発明に係るセパレータにおいて、セパレータの引張強さは、９．８Ｎ／１５ｍｍ以上であることが好ましい。引張強さが９．８Ｎ／１５ｍｍ未満の場合、アルミニウム電解コンデンサの素子作製時等にセパレータの破断が発生しやすくなる。
セパレータの厚さは、２０～１２０μｍが好ましい。
アオイ科植物パルプ、シナノキ科植物パルプ、及びイネ科植物パルプの繊維断面の直径は１０～１５μｍ程度であるため、円網抄紙機で形成された層を複数有した場合に、厚さを２０μｍ未満にすると、セパレータに必要な強度を維持することが難しい。
セパレータが１２０μｍより厚くなると、アルミニウム電解コンデンサの小型化に不利となる。
セパレータの密度は、０．２５～０．７０ｇ／ｃｍ３が好ましい。
密度を０．２５ｇ／ｃｍ３より低くすると、セパレータの強度が著しく低下する。
密度を０．７０ｇ／ｃｍ３より高くしようとすると、コンデンサのインピーダンス特性が大きく悪化する。
本発明のセパレータの比引裂強さは、２０～１００ｍＮ・ｍ２／ｇであり、セパレータの坪量は、８ｇ／ｍ２以上が好ましい。
セパレータの比引裂強さが２０ｍＮ・ｍ２／ｇ未満の場合、セパレータの単位坪量当りの引裂強さが弱く、アルミニウム電解コンデンサの製造工程でセパレータにネジレ等があったとき、セパレータが幅方向に裂け、破断が発生しやすくなる。
一方、セパレータの比引裂強さが１００ｍＮ・ｍ２／ｇを超過した場合は、セパレータを構成する繊維の繊維長が長いことを意味する。繊維長が長いと、シートの均一性が欠け、局所的にセパレータの緻密性が低下している箇所を含む場合がある。
坪量が８ｇ／ｍ２未満の場合、上述した通り、セパレータを構成する繊維本数が少なく、アルミニウム電解コンデンサのショート不良が増加するおそれがある。また、坪量が８ｇ／ｍ２未満では、比引裂強さは高くても、引裂強さが弱く、アルミニウム電解コンデンサの生産性を大幅に向上させられない場合がある。このことからも、セパレータの坪量は、８ｇ／ｍ２以上が好ましい。
以上のセパレータの構成により、天然セルロース繊維と叩解された再生セルロース繊維とからなり、引裂強さ、耐ショート性能及びインピーダンス特性に優れた、アルミニウム電解コンデンサ用セパレータが得られることを見出した。
上記の本発明のアルミニウム電解コンデンサ用セパレータを用いて、本発明のアルミニウム電解コンデンサを作製することができる。
例えば、陽極アルミニウム箔と陰極アルミニウム箔との間にセパレータを介在させて巻回することによって素子を形成し、その後電解液を含浸させて、ケースに挿入した後に、封口することにより、アルミニウム電解コンデンサを作製することができる。
以下、本発明に係るアルミニウム電解コンデンサ用セパレータ及び、当該アルミニウム電解コンデンサ用セパレータを備えたアルミニウム電解コンデンサの具体的な各種実施例、比較例について、詳細に説明する。
〔セパレータ及びアルミニウム電解コンデンサの特性の測定方法〕
本実施の形態のセパレータ及びアルミニウム電解コンデンサの各特性の具体的な測定は、以下の条件及び方法で行った。
〔ＣＳＦ値〕
ＣＳＦ値は、ＪＩＳ Ｐ８１２１－２『パルプ－ろ水度試験法－第２部：カナダ標準ろ水度法』（ＩＳＯ５２６７－２『Ｐｕｌｐｓ－Ｄｅｔｅｒｍｉｎａｔｉｏｎ ｏｆ ｄｒａｉｎａｂｉｌｉｔｙ－Ｐａｒｔ２：“Ｃａｎａｄｉａｎ Ｓｔａｎｄａｒｄ”ｆｒｅｅｎｅｓｓ ｍｅｔｈｏｄ』）に従って測定した値である。
〔厚さ、坪量及び密度〕
セパレータの厚さは、「ＪＩＳ Ｃ ２３００－２ 『電気用セルロース紙-第２部：試験方法』 ５．１ 厚さ」に規定された、「５．１．１ 測定器及び測定方法 a) 外側マイクロメータを用いる場合」のマイクロメータを用いて、「５．１．３ 紙を折り重ねて厚さを測る場合」の１０枚に折り重ねる方法で、測定した。
セパレータの坪量は、「ＪＩＳ Ｃ ２３００－２ 『電気用セルロース紙-第２部：試験方法』 ６ 坪量」に規定された方法で、絶乾状態のセパレータの坪量を測定した。
セパレータの密度は、「ＪＩＳ Ｃ ２３００－２ 『電気用セルロース紙-第２部：試験方法』 ７．０Ａ 密度 Ｂ法」に規定された方法で、絶乾状態のセパレータの密度を測定した。
〔引張強さ〕
「ＪＩＳ Ｐ ８１１３ 『紙及び板紙-引張特性の試験方法-第２部：定速伸張法』」（ＩＳＯ１９２４－２『Ｐａｐｅｒ ａｎｄ ｂｏａｒｄ－Ｄｅｔｅｒｍｉｎａｔｉｏｎ ｏｆ ｔｅｎｓｉｌｅ ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ－Ｐａｒｔ２：Ｃｏｎｓｔａｎｔ ｒａｔｅ ｏｆ ｅｌｏｎｇａｔｉｏｎ ｍｅｔｈｏｄ』）に規定された方法で、試験幅１５ｍｍで、セパレータの縦方向（製造方向）の最大引張荷重を測定し、引張強さとした。
〔平均繊維長〕
平均繊維長は、ＪＩＳ Ｐ ８２２６－２『パルプ－光学的自動分析法による繊維長測定方法 第２部：非偏光法』（ＩＳＯ１６０６５－２『Ｐｕｌｐｓ－Ｄｅｔｅｒｍｉｎａｔｉｏｎ ｏｆ Ｆｉｂｒｅ ｌｅｎｇｔｈ ｂｙ ａｕｔｏｍａｔｅｄ ｏｐｔｉｃａｌ ａｎａｌｙｓｉｓ－Ｐａｒｔ２：Ｕｎｐｏｌａｒｉｚｅｄ ｌｉｇｈｔ ｍｅｔｈｏｄ』）に準じて、Ｋａｊａａｎｉ Ｆｉｂｅｒｌａｂ Ｖｅｒ．４（Ｍｅｔｓｏ Ａｕｔｏｍａｔｉｏｎ社製）を用いて測定したＣｏｎｔｏｕｒ ｌｅｎｇｔｈ（中心線繊維長）の長さ荷重平均繊維長の値である。
〔比引裂強さ〕
「ＪＩＳ Ｐ ８１１６ 『紙-引裂強さ試験方法-エルメンドルフ形引裂試験機法』」（ＩＳＯ１９７４『Ｐａｐｅｒ－Ｄｅｔｅｒｍｉｎａｔｉｏｎ ｏｆ ｔｅａｒｉｎｇ ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ－Ｅｌｍｅｎｄｏｒｆ ｍｅｔｈｏｄ』）に規定された方法で、セパレータの横方向（幅方向）の引裂強さを測定した。次に、得られた引裂強さの値をセパレータの坪量で除して、セパレータの比引裂強さを算出した。
〔セパレータ絶縁破壊試験での５００Ｖ印加時のショート率〕
「ＪＩＳ Ｃ ２３００－２ 『電気用セルロース紙-第２部：試験方法』 ２４ 絶縁破壊の強さ ２４．２．２ 直流の場合 Ｂ法 ２４．１．２．１ 方法２」に規定された方法で、セパレータの絶縁破壊電圧を計１００ヶ所測定し、５００Ｖ未満の電圧でショートした割合を、セパレータ絶縁破壊試験での５００Ｖ印加時のショート率（以下、「５００Ｖ印加時のショート率」と略する）とした。
〔セパレータ表面に存在する柔細胞の数の表裏比率〕
走査型電子顕微鏡（以下「ＳＥＭ」と略する）を用いて、２００倍の倍率で１０００μｍ（縦方向）×５０００μｍ（横方向）のセパレータの表裏の表面に存在する柔細胞の数を測定した。反円網側の柔細胞の数を円網側の柔細胞の数で除して、セパレータ表面に存在する柔細胞の表裏比率（以下、「柔細胞の表裏比率」と略する）とした。
〔セパレータを使用したアルミニウム電解コンデンサの作製〕
以下、本実施の形態例のセパレータを用いたアルミニウム電解コンデンサの作製方法を説明する。
上記構成のセパレータを用いて、陽極アルミニウム箔と陰極アルミニウム箔との間にセパレータを介在させて巻回して素子を形成した後、電解液を含浸させ、ケースに挿入した後、封口することにより、アルミニウム電解コンデンサを作製した。
〔インピーダンス〕
作製したアルミニウム電解コンデンサのインピーダンスを、ＬＣＲメータを用いて、２０℃で１００ｋＨｚの周波数で測定した。
〔実施例１〕
アオイ科植物パルプであるＣＳＦ値５５０ｍｌのケナフパルプ６０質量％と、叩解された再生セルロース繊維であるＣＳＦ値３０ｍｌ、平均繊維長１．７５ｍｍのリヨセル繊維４０質量％とを混合した原料を、ダブルディスクリファイナー（以下「ＤＤＲ」と略する）を用いてＣＳＦ値１５０ｍｌまで叩解し、円網三層抄紙機を用いて、厚さ５０μｍ、坪量２２．５ｇ／ｍ２、密度０．４５ｇ／ｃｍ３の三層セパレータを得た。このセパレータの引張強さは２４．５Ｎ／１５ｍｍ、比引裂強さは４７．９ｍＮ・ｍ２／ｇ、５００Ｖ印加時のショート率は０．２％、柔細胞の表裏比率は２．５だった。
このセパレータを用いてコンデンサ素子を５００個作製し、ＥＧ系電解液を含浸後、ケースに挿入、封口し、定格電圧１００Ｖ、容量１００μＦ、直径１２．５ｍｍ×長さ２０ｍｍのアルミニウム電解コンデンサとした。このアルミニウム電解コンデンサは、エージング試験でショートせず、インピーダンスは０．１８Ωだった。
〔実施例２〕
アオイ科植物パルプであるＣＳＦ値７００ｍｌのケナフパルプ８０質量％と、叩解された再生セルロース繊維であるＣＳＦ値２００ｍｌ、平均繊維長３．５０ｍｍのリヨセル繊維２０質量％とを混合した原料を、ＤＤＲを用いてＣＳＦ値４００ｍｌまで叩解し、円網三層抄紙機を用いて抄紙した後、水溶性ポリマーである紙力増強剤を含浸塗布し、厚さ６０μｍ、坪量１５．０ｇ／ｍ２、密度０．２５ｇ／ｃｍ３の三層セパレータを得た。このセパレータの引張強さは１６．７Ｎ／１５ｍｍ、比引裂強さは９８．０ｍＮ・ｍ２／ｇ、５００Ｖ印加時のショート率は５．８％、柔細胞の表裏比率は１．７だった。
このセパレータを用いてコンデンサ素子を５００個作製し、ＥＧ系電解液を含浸後、ケースに挿入、封口し、定格電圧１００Ｖ、容量１００μＦ、直径１２．５ｍｍ×長さ２０ｍｍのアルミニウム電解コンデンサとした。このアルミニウム電解コンデンサは、エージング試験でショートせず、インピーダンスは０．１５Ωだった。
〔実施例３〕
シナノキ科植物パルプであるＣＳＦ値１００ｍｌのジュートパルプ５０質量％と、叩解された再生セルロース繊維であるＣＳＦ値０ｍｌ、平均繊維長１．０５ｍｍのリヨセル繊維５０質量％とを混合した原料を、ＤＤＲを用いてＣＳＦ値２０ｍｌまで叩解し、円網二層抄紙機を用いて、厚さ２０μｍ、坪量９．０ｇ／ｍ２、密度０．４５ｇ／ｃｍ３の二層セパレータを得た。このセパレータの引張強さは１０．０Ｎ／１５ｍｍ、比引裂強さは３８．１ｍＮ・ｍ２／ｇ、５００Ｖ印加時のショート率は９．６％、柔細胞の表裏比率は３．７だった。
このセパレータを用いてコンデンサ素子を５００個作製し、ＥＧ系電解液を含浸後、ケースに挿入、封口し、定格電圧１００Ｖ、容量１００μＦ、直径１２．５ｍｍ×長さ２０ｍｍのアルミニウム電解コンデンサとした。このアルミニウム電解コンデンサは、エージング試験でショートせず、インピーダンスは０．１５Ωだった。
〔実施例４〕
イネ科植物パルプであるＣＳＦ値３００ｍｌの竹パルプ９０質量％と、叩解された再生セルロース繊維であるＣＳＦ値１０ｍｌ、平均繊維長１．３５ｍｍのリヨセル繊維１０質量％とを混合した原料を、ＤＤＲを用いてＣＳＦ値２００ｍｌまで叩解し、円網二層抄紙機を用いて、厚さ３５μｍ、坪量２１．０ｇ／ｍ２、密度０．６０ｇ／ｃｍ３の二層セパレータを得た。このセパレータの引張強さは３２．３Ｎ／１５ｍｍ、比引裂強さは３５．０ｍＮ・ｍ２／ｇ、５００Ｖ印加時のショート率は１．６％、柔細胞の表裏比率は２．８だった。
このセパレータを用いてコンデンサ素子を５００個作製し、ＥＧ系電解液を含浸後、ケースに挿入、封口し、定格電圧１００Ｖ、容量１００μＦ、直径１２．５ｍｍ×長さ２０ｍｍのアルミニウム電解コンデンサとした。このアルミニウム電解コンデンサは、エージング試験でショートせず、インピーダンスは０．１８Ωだった。
〔実施例５〕
イネ科植物パルプであるＣＳＦ値４００ｍｌの麦ワラパルプ５０質量％と、叩解された再生セルロース繊維であるＣＳＦ値１００ｍｌ、平均繊維長２．５５ｍｍのリヨセル繊維５０質量％とを混合した原料を、ＤＤＲを用いてＣＳＦ値１６０ｍｌまで叩解し、円網二層抄紙機を用いて、厚さ４０μｍ、坪量２０．０ｇ／ｍ２、密度０．５０ｇ／ｃｍ３の二層セパレータを得た。このセパレータの引張強さは１６．７Ｎ／１５ｍｍ、比引裂強さは２７．０ｍＮ・ｍ２／ｇ、５００Ｖ印加時のショート率は０．８％、柔細胞の表裏比率は４．８だった。
このセパレータを用いてコンデンサ素子を５００個作製し、ＥＧ系電解液を含浸後、ケースに挿入、封口し、定格電圧１００Ｖ、容量１００μＦ、直径１２．５ｍｍ×長さ２０ｍｍのアルミニウム電解コンデンサとした。このアルミニウム電解コンデンサは、エージング試験でショートせず、インピーダンスは０．２２Ωだった。
〔実施例６〕
イネ科植物パルプであるＣＳＦ値６５０ｍｌの竜鬚草パルプ７０質量％と、叩解された再生セルロース繊維であるＣＳＦ値７０ｍｌ、平均繊維長２．２０ｍｍのポリノジックレーヨン繊維３０質量％とを混合した原料を、ＤＤＲを用いてＣＳＦ値３８０ｍｌまで叩解し、円網二層抄紙機を用いて、厚さ５０μｍ、坪量２５．０ｇ／ｍ２、密度０．５０ｇ／ｃｍ３の二層セパレータを得た。このセパレータの引張強さは２９．４Ｎ／１５ｍｍ、比引裂強さは３７．２ｍＮ・ｍ２／ｇ、５００Ｖ印加時のショート率は０．０％、柔細胞の表裏比率は４．１だった。
このセパレータを用いてコンデンサ素子を５００個作製し、ＥＧ系電解液を含浸後、ケースに挿入、封口し、定格電圧１００Ｖ、容量１００μＦ、直径１２．５ｍｍ×長さ２０ｍｍのアルミニウム電解コンデンサとした。このアルミニウム電解コンデンサは、エージング試験でショートせず、インピーダンスは０．２０Ωだった。
〔比較例１〕
アオイ科植物パルプであるＣＳＦ値７００ｍｌのケナフパルプ８０質量％と、叩解された再生セルロース繊維であるＣＳＦ値２３０ｍｌ、平均繊維長３．７０ｍｍのリヨセル繊維２０質量％とを混合した原料を、ＤＤＲを用いてＣＳＦ値４６０ｍｌまで叩解し、円網三層抄紙機を用いて抄紙した後、水溶性ポリマーである紙力増強剤を含浸塗布し、厚さ６５μｍ、坪量１５．０ｇ／ｍ２、密度０．２３ｇ／ｃｍ３の三層セパレータを得た。このセパレータの引張強さは１０．８Ｎ／１５ｍｍ、比引裂強さは１０４．９ｍＮ・ｍ２／ｇ、５００Ｖ印加時のショート率は１６．４％、柔細胞の表裏比率は１．５だった。
このセパレータを用いてコンデンサ素子を５００個作製し、ＥＧ系電解液を含浸後、ケースに挿入、封口し、定格電圧１００Ｖ、容量１００μＦ、直径１２．５ｍｍ×長さ２０ｍｍのアルミニウム電解コンデンサとした。このアルミニウム電解コンデンサは、エージング試験でショートが発生したが、ショートしなかったコンデンサのインピーダンスは０．１６Ωだった。
〔比較例２〕
実施例３と同じ原料を使用し、円網二層抄紙機を用いて、厚さ１８μｍ、坪量７．７ｇ／ｍ２、密度０．４３ｇ／ｃｍ３の二層セパレータを得た。このセパレータの引張強さは９．０Ｎ／１５ｍｍ、比引裂強さは３８．０ｍＮ・ｍ２／ｇ、５００Ｖ印加時のショート率は２３．０％、柔細胞の表裏比率は３．３だった。
このセパレータを用いてコンデンサ素子を５００個作製し、ＥＧ系電解液を含浸後、ケースに挿入、封口し、定格電圧１００Ｖ、容量１００μＦ、直径１２．５ｍｍ×長さ２０ｍｍのアルミニウム電解コンデンサとした。コンデンサ素子を作製する際、引張強さが弱い影響で、素子作製時にセパレータの破断が発生した。このアルミニウム電解コンデンサは、エージング試験でショートが発生したが、ショートしなかったコンデンサのインピーダンスは０．１３Ωだった。
〔比較例３〕
イネ科植物パルプであるＣＳＦ値３００ｍｌの竹パルプ９５質量％と、叩解された再生セルロース繊維であるＣＳＦ値１０ｍｌ、平均繊維長１．３５ｍｍのリヨセル繊維５質量％とを混合した原料を、ＤＤＲを用いてＣＳＦ値２７０ｍｌまで叩解し、円網二層抄紙機を用いて、厚さ３５μｍ、坪量２１．０ｇ／ｍ２、密度０．６０ｇ／ｃｍ３の二層セパレータを得た。このセパレータの引張強さは２３．５Ｎ／１５ｍｍ、比引裂強さは２３．３ｍＮ・ｍ２／ｇ、５００Ｖ印加時のショート率は２．６％、柔細胞の表裏比率は２．５だった。
このセパレータを用いてコンデンサ素子を５００個作製し、ＥＧ系電解液を含浸後、ケースに挿入、封口し、定格電圧１００Ｖ、容量１００μＦ、直径１２．５ｍｍ×長さ２０ｍｍのアルミニウム電解コンデンサとした。このアルミニウム電解コンデンサは、エージング試験でショートせず、インピーダンスは０．２０Ωだった。
〔比較例４〕
イネ科植物パルプである竹パルプを、ＤＤＲを用いてＣＳＦ値３００ｍｌまで叩解し、円網二層抄紙機を用いて、厚さ３５μｍ、坪量２１．０ｇ／ｍ２、密度０．６０ｇ／ｃｍ３の二層セパレータを得た。このセパレータの引張強さは２３．５Ｎ／１５ｍｍ、比引裂強さは２２．４ｍＮ・ｍ２／ｇ、５００Ｖ印加時のショート率は２．８％、柔細胞の表裏比率は２．４だった。
このセパレータを用いてコンデンサ素子を５００個作製し、ＥＧ系電解液を含浸後、ケースに挿入、封口し、定格電圧１００Ｖ、容量１００μＦ、直径１２．５ｍｍ×長さ２０ｍｍのアルミニウム電解コンデンサとした。このアルミニウム電解コンデンサは、エージング試験でショートせず、インピーダンスは０．２０Ωだった。
〔比較例５〕
イネ科植物パルプであるＣＳＦ値４００ｍｌの麦ワラパルプ４０質量％と、叩解された再生セルロース繊維であるＣＳＦ値１００ｍｌ、平均繊維長２．５５ｍｍのリヨセル繊維６０質量％とを混合した原料を、ＤＤＲを用いてＣＳＦ値１４０ｍｌまで叩解し、円網二層抄紙機を用いて、厚さ４０μｍ、坪量２０．０ｇ／ｍ２、密度０．５０ｇ／ｃｍ３の二層セパレータを得た。このセパレータの引張強さは１８．６Ｎ／１５ｍｍ、比引裂強さは２８．４ｍＮ・ｍ２／ｇ、５００Ｖ印加時のショート率は０．４％、柔細胞の表裏比率は５．３だった。
このセパレータを用いてコンデンサ素子を５００個作製し、ＥＧ系電解液を含浸後、ケースに挿入、封口し、定格電圧１００Ｖ、容量１００μＦ、直径１２．５ｍｍ×長さ２０ｍｍのアルミニウム電解コンデンサとした。このアルミニウム電解コンデンサは、エージング試験でショートせず、インピーダンスは０．２７Ωだった。
〔比較例６〕
イネ科植物パルプであるＣＳＦ値２００ｍｌの麦ワラパルプ５０質量％と、叩解された再生セルロース繊維であるＣＳＦ値０ｍｌ、平均繊維長０．９５ｍｍのリヨセル繊維５０質量％とを混合した原料を、ＤＤＲを用いてＣＳＦ値４０ｍｌまで叩解し、円網三層抄紙機を用いて、厚さ３０μｍ、坪量１５．０ｇ／ｍ２、密度０．５０ｇ／ｃｍ３の三層セパレータを得た。このセパレータの引張強さは１４．７Ｎ／１５ｍｍ、比引裂強さは１８．３ｍＮ・ｍ２／ｇ、５００Ｖ印加時のショート率は０．４％、柔細胞の表裏比率は４．６だった。
このセパレータを用いてコンデンサ素子を５００個作製し、ＥＧ系電解液を含浸後、ケースに挿入、封口し、定格電圧１００Ｖ、容量１００μＦ、直径１２．５ｍｍ×長さ２０ｍｍのアルミニウム電解コンデンサとした。引裂強さ及び比引裂強さが弱いため、コンデンサ素子作製時に、セパレータの破断が発生した。このアルミニウム電解コンデンサは、エージング試験でショートせず、インピーダンスは０．２１Ωだった。
〔比較例７〕
実施例６と同じ原料を、円網一層抄紙機を用いて、厚さ５０μｍ、坪量２５．０ｇ／ｍ２、密度０．５０ｇ／ｃｍ３の一層セパレータを得た。このセパレータの引張強さは２８．４Ｎ／１５ｍｍ、比引裂強さは３６．８ｍＮ・ｍ２／ｇ、５００Ｖ印加時のショート率は２．４％、柔細胞の表裏比率は６．８だった。
このセパレータを用いてコンデンサ素子を５００個作製し、ＥＧ系電解液を含浸後、ケースに挿入、封口し、定格電圧１００Ｖ、容量１００μＦ、直径１２．５ｍｍ×長さ２０ｍｍのアルミニウム電解コンデンサとした。このアルミニウム電解コンデンサは、エージング試験でショートせず、インピーダンスは０．２６Ωだった。
〔従来例１〕
バショウ科植物パルプであるマニラ麻パルプと、イネ科植物パルプであるエスパルトパルプを半量ずつ混合し、ＣＳＦ値５５０ｍｌまでＤＤＲを用いて叩解し、円網二層抄紙機を用いて、厚さ５０μｍ、坪量２５．０ｇ／ｍ２、密度０．５０ｇ／ｃｍ３の二層セパレータを得た。このセパレータの引張強さは２９．４Ｎ／１５ｍｍ、比引裂強さは３２．９ｍＮ・ｍ２／ｇ、５００Ｖ印加時のショート率は４．０％、柔細胞の表裏比率は１．９だった。
このセパレータを用いてコンデンサ素子を５００個作製し、ＥＧ系電解液を含浸後、ケースに挿入、封口し、定格電圧１００Ｖ、容量１００μＦ、直径１２．５ｍｍ×長さ２０ｍｍのアルミニウム電解コンデンサとした。このアルミニウム電解コンデンサは、エージング試験でショートせず、インピーダンスは０．２０Ωだった。
〔従来例２〕
バショウ科植物パルプであるマニラ麻パルプと、イネ科植物パルプである麦ワラパルプを半量ずつ混合し、ＣＳＦ値６００ｍｌまでＤＤＲを用いて叩解し、円網三層抄紙機を用いて、厚さ６０μｍ、坪量３０．０ｇ／ｍ２、密度０．５０ｇ／ｃｍ３の三層セパレータを得た。このセパレータの引張強さは３４．３Ｎ／１５ｍｍ、比引裂強さは２４．２ｍＮ・ｍ２／ｇ、５００Ｖ印加時のショート率は３．７％、柔細胞の表裏比率は５．５だった。
このセパレータを用いてコンデンサ素子を５００個作製し、ＥＧ系電解液を含浸後、ケースに挿入、封口し、定格電圧１００Ｖ、容量１００μＦ、直径１２．５ｍｍ×長さ２０ｍｍのアルミニウム電解コンデンサとした。このアルミニウム電解コンデンサは、エージング試験でショートせず、インピーダンスは０．３１Ωだった。
実施例１乃至実施例６、比較例１乃至比較例７、従来例１及び従来例２のそれぞれのセパレータ及び定格電圧１００Ｖのコンデンサのインピーダンスの評価結果を、表１に示す。
Figure 2022012525000001
実施例２のセパレータにはＣＳＦ値２００ｍｌ、平均繊維長３．５０ｍｍのリヨセル繊維を使用したが、比較例１のセパレータにはＣＳＦ値２３０ｍｌ、平均繊維長３．７０ｍｍのリヨセル繊維を使用した。比較例１のセパレータは、原料の平均繊維長が長くなったためセパレータの地合が悪化し、密度も０．２５ｇ／ｃｍ３を下回った結果、５００Ｖ印加時のショート率は１６．４％まで悪化した。また、比較例１のセパレータは、比引裂強さが１００ｍＮ・ｍ２／ｇを超えて、１０４．９ｍＮ・ｍ２／ｇであった。
比引裂強さが１００ｍＮ・ｍ２／ｇを超えると、原料の平均繊維長が長くなりすぎて地合悪化を招き、セパレータの耐ショート性能が低下する。また、密度が０．２５ｇ／ｃｍ３を下回ると、引張強さは大きく低下する。
実施例３と比較例２のセパレータは、同じ原料を使用して円網二層抄紙機で抄紙したセパレータであるが、実施例３のセパレータは厚さ２０μｍ、坪量９．０ｇ／ｍ２、比較例２のセパレータは厚さ１８μｍ、坪量７．７ｇ／ｍ２である。比較例２のセパレータは複層の円網抄紙機で抄紙したが、厚さが２０μｍ未満となったため、繊維の重なり本数不足により引張強さは大きく低下して９．０Ｎ／１５ｍｍとなり、コンデンサ素子作製時にセパレータの破断が発生した。また、耐ショート性能が低下した結果、５００Ｖ印加時のショート率は２３．０％となり、エージングショートが発生した。５００Ｖ印加時のショート率と、アルミニウム電解コンデンサのエージング試験でのショートとは、関連があり、アルミニウム電解コンデンサのエージング試験でのショートを抑制するためには、セパレータの５００Ｖ印加時のショート率を１０％以下にする必要がある。加えて、本発明のセパレータは、厚さ２０μｍ以上、坪量８．０ｇ／ｍ２以上であることが好ましい。
実施例４、比較例３、比較例４のセパレータは、竹パルプとリヨセル繊維の配合比率を変更して作製した、同じ厚さ、同じ密度のセパレータである。実施例４のセパレータの再生セルロース繊維の割合は１０質量％であるが、比較例３は５質量％、比較例４は０質量％である。
実施例４のセパレータは、比較例４のセパレータと比較して、引張強さや比引裂強さ、５００Ｖ印加時のショート率に優れる。
一方、比較例３のセパレータは、比較例４のセパレータと比較して、引張強さや比引裂強さ、５００Ｖ印加時のショート率はほぼ同じ値であった。
叩解された再生セルロース繊維を添加し、耐ショート性能や強度特性の向上効果、インピーダンスの低減効果等を得るためには、叩解された再生セルロース繊維の割合を１０質量％以上にする必要がある。
実施例５と比較例５のセパレータは、麦ワラパルプとリヨセル繊維の配合比率を変更して作製した、同じ厚さ、同じ密度のセパレータである。一般的に叩解された再生セルロース繊維は、天然セルロース繊維と比較してインピーダンス特性に優れるため、配合比率を増やすほどセパレータのインピーダンスは低減する。しかしながら、リヨセル繊維の割合が少ない実施例５のセパレータを用いたコンデンサより、リヨセル繊維の割合が多い比較例５のセパレータを用いたコンデンサのインピーダンスが高くなった。これは、叩解された再生セルロース繊維が繊維径の小さいフィブリルを多く有するため、セパレータの緻密性が向上して、円網抄紙機で抄紙する際に本来は白水中に流出するはずだった天然セルロース繊維中の柔細胞を捕捉し、セパレータ中の柔細胞割合が向上したためである。
柔細胞が多い天然セルロース繊維、特にアオイ科植物パルプ、シナノキ科植物パルプ、イネ科植物パルプと、叩解された再生セルロース繊維を混合して抄紙する場合、叩解された再生セルロース繊維の割合を５０質量％以下にする必要がある。
実施例６と比較例７のセパレータは同じ原料を使用し、円網二層抄紙機あるいは円網一層抄紙機を用いてそれぞれ作製したセパレータである。円網一層抄紙機で作製した比較例７のセパレータは、円網二層抄紙機で作製した実施例６のセパレータと比較して、セパレータ中の柔細胞割合が高いため、引張強さや比引裂強さが若干低くなり、コンデンサのインピーダンスは大きく悪化した。本発明のセパレータの抄紙には、円網多層抄紙機を使用することが好ましい。
〔実施例７〕
イネ科植物パルプであるＣＳＦ値６５０ｍｌのバガスパルプ５０質量％と、叩解された再生セルロース繊維であるＣＳＦ値２００ｍｌ、平均繊維長３．５０ｍｍのリヨセル繊維５０質量％とを混合した原料を、ＤＤＲを用いてＣＳＦ値３００ｍｌまで叩解し、円網三層抄紙機を用いて、厚さ１２０μｍ、坪量８１．６ｇ／ｍ２、密度０．６８ｇ／ｃｍ３の三層セパレータを得た。このセパレータの引張強さは７３．５Ｎ／１５ｍｍ、比引裂強さは３０．０ｍＮ・ｍ２／ｇ、５００Ｖ印加時のショート率は０．０％、柔細胞の表裏比率は４．８だった。
このセパレータを用いてコンデンサ素子を５００個作製し、ＧＢＬ系電解液を含浸後、ケースに挿入、封口し、定格電圧４００Ｖ、容量１０μＦ、直径１２．５ｍｍ×長さ２０ｍｍのアルミニウム電解コンデンサとした。このアルミニウム電解コンデンサは、エージング試験でショートしなかった。
このように、本発明のセパレータは、いわゆる中高圧ＧＢＬ系のアルミニウム電解コンデンサにも適用できることが確認された。
以上、本実施の形態によれば、中長期に渡って安定的に入手可能である、アオイ科植物パルプ、シナノキ科植物パルプ及びイネ科植物パルプと、叩解された再生セルロース繊維とを用いて、かつ引裂強さ、耐ショート性能及びインピーダンス特性に優れるアルミニウム電解コンデンサ用セパレータ及び該セパレータを用いるアルミニウム電解コンデンサを提供できる。
以上、本実施の形態のセパレータをアルミニウム電解コンデンサに用いた例を説明した。
アルミニウム電解コンデンサの他の構成、製造方法の詳細についての説明は省略したが、本発明のアルミニウム電解コンデンサにおいて、電極材料及び電解液材料については、特別に限定を必要とすることはなく、種々の材料を用いることができる。また、素子外径が許容する限り、本発明のセパレータを複数枚、または本発明のセパレータを一枚以上用いて他のセパレータとともに複数枚重ねて使用することも可能である。

Claims (4)

  1. アルミニウム電解コンデンサの陽極と陰極との間に介在する、アルミニウム電解コンデンサ用セパレータであって、
    前記アルミニウム電解コンデンサ用セパレータが、天然セルロース繊維５０～９０質量％と叩解された再生セルロース繊維５０～１０質量％とからなり、
    比引裂強さが２０～１００ｍＮ・ｍ２／ｇであって、
    セパレータ絶縁破壊試験での５００Ｖ印加時のショート率が１０％以下である
    ことを特徴とするアルミニウム電解コンデンサ用セパレータ。
  2. 前記天然セルロース繊維が、アオイ科植物パルプ、シナノキ科植物パルプ、及びイネ科植物パルプからなる群より選択された１種類以上の材料で構成されていることを特徴とする請求項１に記載のアルミニウム電解コンデンサ用セパレータ。
  3. 前記アルミニウム電解コンデンサ用セパレータは、厚さが２０～１２０μｍであり、密度が０．２５～０．７０ｇ／ｃｍ３であることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のアルミニウム電解コンデンサ用セパレータ。
  4. 陽極、陰極、前記陽極と前記陰極との間に介在するセパレータ、を備え、
    前記セパレータに、請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載のアルミニウム電解コンデンサ用セパレータを用いた
    ことを特徴とするアルミニウム電解コンデンサ。
JP2020114400A 2020-07-01 2020-07-01 アルミニウム電解コンデンサ用セパレータ及びアルミニウム電解コンデンサ Pending JP2022012525A (ja)

Priority Applications (6)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2020114400A JP2022012525A (ja) 2020-07-01 2020-07-01 アルミニウム電解コンデンサ用セパレータ及びアルミニウム電解コンデンサ
PCT/JP2021/024993 WO2022004851A1 (ja) 2020-07-01 2021-07-01 アルミニウム電解コンデンサ用セパレータ及びアルミニウム電解コンデンサ
KR1020227041953A KR20230027005A (ko) 2020-07-01 2021-07-01 알루미늄 전해 컨덴서용 세퍼레이터 및 알루미늄 전해 컨덴서
EP21834592.4A EP4177915A1 (en) 2020-07-01 2021-07-01 Separator for aluminum electrolytic capacitors, and aluminum electrolytic capacitor
US17/927,826 US20230290580A1 (en) 2020-07-01 2021-07-01 Separator for aluminum electrolytic capacitors, and aluminum electrolytic capacitor
CN202180045868.1A CN115777132A (zh) 2020-07-01 2021-07-01 铝电解电容器用分隔件和铝电解电容器

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2020114400A JP2022012525A (ja) 2020-07-01 2020-07-01 アルミニウム電解コンデンサ用セパレータ及びアルミニウム電解コンデンサ

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2022012525A true JP2022012525A (ja) 2022-01-17

Family

ID=79315350

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2020114400A Pending JP2022012525A (ja) 2020-07-01 2020-07-01 アルミニウム電解コンデンサ用セパレータ及びアルミニウム電解コンデンサ

Country Status (6)

Country Link
US (1) US20230290580A1 (ja)
EP (1) EP4177915A1 (ja)
JP (1) JP2022012525A (ja)
KR (1) KR20230027005A (ja)
CN (1) CN115777132A (ja)
WO (1) WO2022004851A1 (ja)

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS53142652A (en) 1977-05-17 1978-12-12 Nippon Kodoshi Kogyo Kk Paper for electrolytic capacitor
JP2892412B2 (ja) 1990-01-26 1999-05-17 ニッポン高度紙工業株式会社 電解コンデンサ用電解紙
JP2999849B2 (ja) 1991-04-19 2000-01-17 ニチコン株式会社 電解コンデンサ
JP3466206B2 (ja) 1992-03-19 2003-11-10 ニッポン高度紙工業株式会社 電解コンデンサ
JPH08250376A (ja) 1995-03-07 1996-09-27 Matsushita Electric Ind Co Ltd アルミ電解コンデンサ
JP6412805B2 (ja) * 2015-01-16 2018-10-24 ニッポン高度紙工業株式会社 セパレータ及びアルミニウム電解コンデンサ
JP6674956B2 (ja) 2015-09-17 2020-04-01 ニッポン高度紙工業株式会社 電気化学素子用セパレータおよび電気化学素子
KR20170047699A (ko) 2015-10-23 2017-05-08 송화섭 왕겨를 접착. 성형한 판넬.
JP7012425B2 (ja) * 2016-10-24 2022-01-28 ニッポン高度紙工業株式会社 アルミニウム電解コンデンサ用セパレータ及びアルミニウム電解コンデンサ

Also Published As

Publication number Publication date
WO2022004851A1 (ja) 2022-01-06
KR20230027005A (ko) 2023-02-27
CN115777132A (zh) 2023-03-10
EP4177915A1 (en) 2023-05-10
US20230290580A1 (en) 2023-09-14

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US10508389B2 (en) Separator for electrochemical element and electrochemical element
JP6412805B2 (ja) セパレータ及びアルミニウム電解コンデンサ
JP3466206B2 (ja) 電解コンデンサ
US10964485B2 (en) Separator for aluminum electrolytic capacitors, and aluminum electrolytic capacitor
JP2010239094A (ja) 電解コンデンサ用セパレータおよび電解コンデンサ
JP7012425B2 (ja) アルミニウム電解コンデンサ用セパレータ及びアルミニウム電解コンデンサ
WO2022004851A1 (ja) アルミニウム電解コンデンサ用セパレータ及びアルミニウム電解コンデンサ
JP7333694B2 (ja) アルミニウム電解コンデンサ用セパレータ及びアルミニウム電解コンデンサ
JP6850921B1 (ja) 電気化学素子用セパレータおよび電気化学素子
JP3098549B2 (ja) 電解コンデンサ
JPH03222315A (ja) 電解コンデンサ用電解紙
US20220059291A1 (en) Separator for aluminum electrolytic capacitor and aluminum electrolytic capacitor

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20230510

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20240423

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20240612