JPH10189398A - 電解コンデンサ用アルミニウム電極箔 - Google Patents
電解コンデンサ用アルミニウム電極箔Info
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Abstract
大を、確実にかつ安定的に実現し得る電解コンデンサ用
アルミニウム電極箔を提供する。 【解決手段】少なくとも片面にスポンジ状エッチング層
2が形成されるとともに、該スポンジ状エッチング層2
が厚み方向に圧下されている。かつ圧下されたスポンジ
状エッチング層2のアルミニウム密度d2が0.8〜
2.2g/cm3に規定されてなる。
Description
用アルミニウム電極箔に関する。
ニウム電解コンデンサ用電極材として一般に用いられる
アルミニウム箔には、その実効面積を拡大して単位面積
当たりの静電容量を増大させるため、一般に電気化学的
あるいは化学的エッチング処理が施される。また、エッ
チング特性を高めるために、エッチング処理前にアルミ
ニウム箔の表面層除去、酸化皮膜形成、焼鈍等の種々の
処理が行われることも多い。
ウム箔の拡面率を可及的に高めることは、言い換えると
深さの深いエッチングピットを多数形成することであ
り、このことがアルミニウム箔の機械的な強度を低下さ
せ、エッチング後の化成処理工程等においてアルミニウ
ム箔を破断させるという問題点があった。そのため、箔
厚を厚くするような対策が行われているが、箔厚を厚く
するとコンデンササイズが大きくなってしまい、やはり
不都合である。このため、電解コンデンサ用アルミニウ
ム電極箔の静電容量の増大と強度向上とを同時に実現す
る方法が望まれていた。
は、静電容量の増大を保証しつつ、厚みを増すことなく
強度を向上させ得るものとして、アルミニウム箔をエッ
チングしたのちに圧下する電解コンデンサ用アルミニウ
ム電極箔の製造方法を提案した(特開平6−20409
4号)。この方法によれば、エッチング箔の圧下によ
り、単位体積当たりの静電容量の増大とともに箔の強度
向上をも実現することができるものであった。
で圧下しても、エッチング箔のエッチング状態によっ
て、単位体積当たりの静電容量の増大や箔の強度向上を
得られない場合があることが、その後の発明者らの研究
により判明した。そして、さらに研究を続けた結果、圧
下されたエッチング層のアルミニウム密度が、単位体積
当たりの静電容量の増大効果や、箔の強度向上効果に対
する支配的要因として作用していることを知見した。
されたものであって、箔の強度向上と単位体積当たりの
静電容量の増大を、確実にかつ安定的に実現し得る電解
コンデンサ用アルミニウム電極箔の提供を目的とする。
に、この発明に係る電解コンデンサ用アルミニウム電極
箔は、アルミニウム箔の少なくとも片面にスポンジ状エ
ッチング層を有するとともに、該スポンジ状エッチング
層が厚み方向に圧下されており、かつ圧下されたスポン
ジ状エッチング層のアルミニウム密度d2が0.8〜
2.2g/cm3に規定されてなることを特徴とするも
のである。
アルミニウム密度d1が1.0g/cm3以下に規定さ
れているエッチング箔を使用することを特徴とするもの
である。
ウム密度d2と圧下前のエッチング層のアルミニウム密
度d1との比d2/d1が1.2〜3.7であることを
特徴とするものである。
密度、厚さ、圧下率はいずれも平均値をいうものであ
る。
純度99.9%以上の高純度のものが望ましいが、これ
に限定されることはなく、電解コンデンサ電極用として
用いられる純度のもので良い。また、アルミニウム箔
は、箔圧延工程を終了し、要すれば最終焼鈍を終えた厚
さ200μm以下のものが用いられ、好ましくは15〜
120μmの厚さのものが用いられる。
ム箔をエッチングすることにより得られるものである。
ここに、スポンジ状エッチング層とは、図1に示すよう
に、三次元方向においてほぼ連続気泡状態に複雑に連通
した空隙部(2a)を有するエッチング組織層(2)を
いう。もとより、存在する空隙部のすべてが完全に連通
している必要はなく、非連通状態の独立した空隙部を含
んでいても良い。なお、箔厚方向にほぼ垂直にピットが
発生しているトンネルエッチングタイプの場合は、圧下
することにより、トンネル状ピットの長さが短くなり、
圧下率に相当する容量低下となり圧下の効果は見られな
い。これに対して、スポンジ状エッチングでは、多くの
空隙部の容積の減少に比べて空隙部の表面積の減少が小
さくなるため、圧下効果が得られるものである。
(2)は、アルミニウム箔の少なくとも片面に形成され
たものであれば良いが、一般的にはアルミニウム箔の両
面に形成されたものとなされる。また、スポンジ状エッ
チング層(2)の形成は、各種のエッチング条件、例え
ば処理溶液の組成、液温、処理時間等を適宜組み合わせ
たエッチング処理をアルミニウム箔に施すことにより行
われる。スポンジ状エッチング層(2)の形成を可能と
するエッチング条件についてその一例を説明すると、エ
ッチング処理は電圧を印加しての電気化学的エッチン
グ、電圧印加のない化学的エッチングいずれでも良い。
処理溶液は、HCl、HNO3、H3PO4の混合溶
液、HCl、HNO3、H2SO4の混合溶液、HC
l、HNO3、H3PO4、H2SO4の混合溶液、H
Cl、HNO3、H3PO4、H2SO4、AlCl3
の混合溶液、HClとH2SO4の混合溶液、HCl水
溶液、等を挙げ得る。液温は30〜85℃程度とするの
が望ましい。処理時間は他のエッチング条件との関係で
変わるが、一般的には1〜20分程度とするのが良い。
電解エッチングの場合、印加電圧は交流、交直重畳ある
いはパルスとするのが良い。また、電流密度は3〜30
A/dm2に設定するのが良い。また、エッチング処理
形態は、1回の処理による1段エッチングでも良いし、
あるいはエッチング条件を変えて順次的に2回以上の処
理を施した2段エッチングや3段エッチング等でも良
い。
化皮膜の形成、焼鈍等のエッチング特性を向上させるた
めの種々の処理を任意に行っても良い。
に圧下されていなければならない。このエッチング層
(2)の圧下により、箔の静電容量をあまり低下させる
ことなく、強度の向上を図ることができるからである。
ここに、エッチング層(2)の厚みが減少する一方、箔
の静電容量が低下しないことは、換言すれば、エッチン
グ層(2)の厚み減少分だけ箔の単位体積当たりの静電
容量が増大することを意味し、従って薄型、高性能、高
強度の電極箔となしうることを意味する。しかしなが
ら、圧下後のエッチング層(2)のアルミニウム密度が
0.8g/cm3未満では、箔の単位体積当たりの静電
容量は若干増大するものの、空隙がいまだ多く存在して
十分な強度向上効果が得られない。一方、圧下後のエッ
チング層(2)のアルミニウム密度が2.2g/cm3
を超えると、箔の強度は向上するが、拡面率の向上に寄
与する有効な空隙部も減少して、箔の静電容量が低下
し、箔の単位体積当たりの静電容量が低下する。従っ
て、圧下後のエッチング層(2)のアルミニウム密度は
0.8〜2.2g/cm3とする必要がある。特に好ま
しくは、1.0g/cm3以上とすべきであり、また
1.8g/cm3以下とすべきであり、さらには1.2
g/cm3以上、1.5g/cm3以下とすべきであ
る。
ミニウム密度は、アルミニウム箔の重量W1、エッチン
グ層(2)を除いたコア層(図1の(3))の計算重量
W2、エッチング層の体積V1を用いて、(W1−W
2)/V1の式により求めることができる。なお、計算
重量W2を求めるときのアルミニウム密度は2.7g/
cm3とした。
板プレス等の手段により行っても良いが、一般には、エ
ッチング後のアルミニウム箔に圧延を施すことにより行
うのが良く、コイル状のアルミニウム箔を巻き解きなが
ら連続的に圧延するのが、生産効率上あるいはバラツキ
のない一定の加圧力で圧下できることから好ましい。具
体的には、アルミニウム箔のエッチング処理後に、望ま
しくは表面洗浄、乾燥等の通常の後処理を行ったのち、
圧延を行う。また、圧延油(潤滑剤)がエッチング層の
空隙部に充填されると静電容量が低下し、かつその除去
も困難であることから、圧延油を用いることなく圧延す
るのが良い。
変わるが、軽度のエッチングの場合には圧下率は低く、
逆に過度のエッチングの場合には圧下率は高くなるもの
で、アルミニウム箔の両面にスポンジ状エッチング層を
形成した場合、全体の圧下率は例えば5〜50%の範囲
内で選択される。圧下は、ほぼエッチング層のみに対し
て行われるのが良く、エッチング層を除いたコア部分は
圧下されないのが望ましい。コア部分まで圧下されるよ
うな状態では、エッチング層が圧下され過ぎて空隙部が
目詰まりを生じて静電容量、強度ともに低下する。
層についてはその組織や密度等が限定されるものではな
いが、静電容量の絶対値を大きく確保するために、アル
ミニウム密度d1は1.0g/cm3以下に設定するの
が望ましい。圧下前のスポンジ状エッチング層のアルミ
ニウム密度d1が1.0g/cm3を越える場合には、
エッチングによる空隙が少ないため静電容量が大きくな
らず、圧下後のエッチング層のアルミニウム密度d2が
0.8〜2.2g/cm3となるように圧下しても、圧
下を大きくできず強度向上効果に乏しいものとなる恐れ
がある。好ましくは0.9g/cm3以下とするのが良
い。また、圧下前のエッチング層のアルミニウム密度d
1が0.6g/cm3未満では、無効な空隙が多すぎる
ため圧下しても単位体積当たりの静電容量をあまり増大
できないことから、圧下前のアルミニウム密度d1は
0.6g/cm3以上に規定するのが良い。特に0.7
〜0.9g/cm3が好ましい。
層のアルミニウム密度d2、d1の比d2/d1の値は
1.2〜3.7とするのが良い。d2/d1が1.2未
満では、圧下前のスポンジ状エッチング層のアルミニウ
ム密度が1.0g/cm3以下であっても、圧下が不足
して強度向上効果に乏しいものとなる場合がある。一
方、d2/d1が3.7を越えると、圧下が過度になっ
て空隙が減少したり空隙部が目詰まりを生じ、全体の静
電容量が低下してひいては単位体積当りの静電容量の増
大効果を得ることができない恐れがある。強度、静電容
量の両面から見るとd2/d1は1.3〜2.7が特に
好ましい。
のアルミニウム密度d2が0.8〜2.2g/cm3に
規定されたアルミニウム箔は、必要に応じ伸びを向上さ
せるために、200〜500℃の温度で焼鈍を行っても
良い。特に、真空焼鈍を行ったときは、圧延により、微
細孔が部分的に目詰まりを生じている場合でも目詰まり
部が破れ、再び開孔となる効果もある。上記のアルミニ
ウム箔は、これをそのまま電解コンデンサ陰極用電極箔
として用いても良いし、あるいはその後硼酸、硼酸アン
モニウム、アジピン酸アンモニウム、酒石酸アンモニウ
ム等の溶液あるいは水溶液中で陽極酸化処理し、酸化皮
膜を形成して陽極用電極箔として用いても良い。
のコイル状アルミニウム箔を、N2ガス雰囲気中で30
0℃×6時間焼鈍した。
示す各種の条件でエッチング処理して、各アルミニウム
箔の両面にスポンジ状エッチング層を形成した。このエ
ッチング層のアルミニウム密度d1は表2に示すとおり
であった。
延速度100m/分、潤滑剤無しの条件で圧下率を各種
に変えて圧延を行った。
ウム密度d2、及び圧下前後のエッチング層の密度の比
d2/d1を求めたところ表2のとおりであった。
1、d2は、アルミニウム箔の重量W1、コア層の計算
重量W2、エッチング層の体積V1を用いて、(W1−
W2)/V1の式から求めた。
いて、圧下前後の引張強さを測定すると共に、圧下前後
の静電容量をアジピン酸アンモニウム浴中で20Vに化
成したのち測定した。表2に、圧下前後の静電容量と圧
下率から単位体積当たりの静電容量の相対比を示した。
後の断面写真を図2に、圧下前後のエッチング層の表面
二次電子像を図3にそれぞれ示す。
度の向上及び単位体積当りの静電容量も顕著に増加して
いることがわかる。
が本発明範囲を上回る比較品(No1及び3)は、強度
の向上効果は認められるものの、単位体積当りの静電容
量は低下していることがわかる。また、圧下後のエッチ
ング層の密度が本発明範囲を下回る比較品(No2)
は、単位体積当りの静電容量は若干増大しているもの
の、強度の向上効果に乏しいことがわかる。
も片面にスポンジ状エッチング層が形成されるととも
に、該スポンジ状エッチング層が厚み方向に圧下されて
おり、かつ圧下されたスポンジ状エッチング層のアルミ
ニウム密度d2が0.8〜2.2g/cm3に規定され
てなるものであるから、従来の圧下処理されていないエ
ッチング箔に較べ、強度向上及び単位体積当たりの静電
容量の増大を確実にかつ安定的に実現することができ
る。しかも、製造途中の圧下率による管理ではなく、製
品上がりのスポンジ状エッチング層のアルミニウム密度
のみを制御すれば良いから、種々のアルミニウム電極箔
についての管理が極めて容易となる。
アルミニウム密度d1が1.0g/cm3以下である場
合や、あるいは圧下後のエッチング層のアルミニウム密
度d2と圧下前のエッチング層のアルミニウム密度d1
との比d2/d1が1.2〜3.7である場合には、強
度向上及び単位体積当たりの静電容量の増大を益々確実
にかつ安定的に得ることができるとともに、さらに管理
が容易となる。
ム箔の断面図、(ロ)はそのエッチング層の模式的拡大
断面図である。
圧下前の断面写真、(ロ)は同じく圧下後の断面写真、
(ハ)は同じく圧下前のエッチング層の断面拡大写真、
(ニ)は同じく圧下後のエッチング層の断面拡大写真で
ある。
下前のエッチング層の表面電子顕微鏡写真、(ロ)は同
じく圧下後のエッチング層の表面電子顕微鏡写真であ
る。
Claims (3)
- 【請求項1】 少なくとも片面にスポンジ状エッチング
層が形成されるとともに、該スポンジ状エッチング層が
厚み方向に圧下されており、かつ圧下されたスポンジ状
エッチング層のアルミニウム密度d2が0.8〜2.2
g/cm3に規定されてなることを特徴とする電解コン
デンサ用アルミニウム電極箔。 - 【請求項2】 圧下前のスポンジ状エッチング層のアル
ミニウム密度d1が1.0g/cm3以下である請求項
1に記載の電解コンデンサ用アルミニウム電極箔。 - 【請求項3】 圧下後のエッチング層のアルミニウム密
度d2と圧下前のエッチング層のアルミニウム密度d1
との比d2/d1が1.2〜3.7である請求項1また
は2に記載の電解コンデンサ用アルミニウム電極箔。
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