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WO2020021679A1 - 電解コンデンサ - Google Patents

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WO2020021679A1
WO2020021679A1 PCT/JP2018/028097 JP2018028097W WO2020021679A1 WO 2020021679 A1 WO2020021679 A1 WO 2020021679A1 JP 2018028097 W JP2018028097 W JP 2018028097W WO 2020021679 A1 WO2020021679 A1 WO 2020021679A1
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WO
WIPO (PCT)
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electrode body
conductive polymer
separator
capacitor element
cellulose derivative
Prior art date
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Ceased
Application number
PCT/JP2018/028097
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
鹿熊　健二
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.)
Sun Electronic Industries Corp
Original Assignee
Sun Electronic Industries 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 Sun Electronic Industries Corp filed Critical Sun Electronic Industries Corp
Priority to EP18927658.7A priority Critical patent/EP3828906B1/en
Priority to US16/973,669 priority patent/US11545306B2/en
Priority to PCT/JP2018/028097 priority patent/WO2020021679A1/ja
Priority to CN201880094590.5A priority patent/CN112335006A/zh
Priority to JP2020532091A priority patent/JP7076844B2/ja
Publication of WO2020021679A1 publication Critical patent/WO2020021679A1/ja
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    • H01G9/028—Organic semiconducting electrolytes, e.g. TCNQ
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    • H01G9/15—Solid electrolytic capacitors
    • H01G9/151—Solid electrolytic capacitors with wound foil electrodes
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    • H01G9/15—Solid electrolytic capacitors

Definitions

  • the present invention relates to an electrolytic capacitor including a conductive polymer in a capacitor element.
  • Patent Document 1 A conventional electrolytic capacitor is disclosed in Patent Document 1.
  • a capacitor element is housed in a bottomed cylindrical main body case, and an opening of the main body case is sealed with a sealing body such as rubber.
  • the capacitor element is formed by winding an anode foil having a dielectric film formed thereon and an opposite cathode foil via a separator.
  • the capacitor element is impregnated with a conductive polymer and an electrolytic solution.
  • the capacitor element is immersed in the dispersion of the conductive polymer particles, taken out and dried, so that the capacitor element is impregnated with the conductive polymer. Also, by immersing the capacitor element in the electrolytic solution, the electrolytic solution is impregnated into the capacitor element.
  • the electrolytic capacitor having the above configuration since the conductive polymer is disposed between the anode foil and the counter cathode foil, the ESR of the electrolytic capacitor can be reduced. Further, the defect of the dielectric film is repaired by the electrolytic solution, and the withstand voltage of the electrolytic capacitor can be increased.
  • JP-A-2008-10657 (pages 4 to 13, FIG. 1)
  • the anode foil, the separator, and the counter cathode foil of the capacitor element are in close contact with each other in the radial direction. For this reason, when drying the capacitor element taken out from the dispersion liquid of the conductive polymer particles, the dispersion medium escapes from the axial direction of the capacitor element. At this time, the particles of the conductive polymer move in the axial direction together with the rapidly flowing dispersion medium, and are concentrated at the axial ends. Therefore, there is a large range where the conductive polymer is not disposed between the opposed anode foil and the opposed cathode foil, and there is a problem that the ESR cannot be sufficiently reduced.
  • An object of the present invention is to provide an electrolytic capacitor having a low ESR and a method for manufacturing the same.
  • the present invention provides an electrolytic capacitor in which a capacitor element that holds an electrolytic solution by winding a first electrode body and a second electrode body via a separator is accommodated in a main body case.
  • a conductive polymer particle band disposed between the electrode body and the second electrode body, the conductive polymer particles being disposed in a dense state and extending in the longitudinal direction of the separator;
  • the cellulose polymer is included, and the conductive polymer particle band is provided in at least one region with respect to the center line in the transverse direction of the separator, and at least half of the conductive polymer particle band is provided in the transverse direction of the separator.
  • the present invention is characterized in that, in the electrolytic capacitor having the above configuration, the cellulose derivative is contained in the electrolytic solution.
  • the present invention is also characterized in that, in the electrolytic capacitor having the above-described structure, the cellulose derivative is a gelling agent that gels water by heating at 45 ° C. or more.
  • the cellulose derivative is any one of methylcellulose, hydroxyethylmethylcellulose, hydroxyethylethylcellulose, hydroxypropylcellulose, and hydroxypropylmethylcellulose.
  • the present invention is also characterized in that the conductive polymer particle band is provided between both ends in the short direction of the separator in the electrolytic capacitor having the above configuration.
  • the present invention is also characterized in that, in the electrolytic capacitor having the above-described structure, the conductive polymer particle band is provided between one end and the center in the short direction of the separator.
  • the present invention also provides a method for manufacturing an electrolytic capacitor in which a capacitor element holding an electrolytic solution is housed in a main body case.
  • a first drying step of drying the capacitor element taken out of the aqueous solution A conductive polymer immersion step of immersing the capacitor element in a conductive polymer dispersion after the first drying step;
  • a second drying step of drying the capacitor element taken out of the dispersion An electrolyte holding step of holding an electrolyte between the first electrode body and the second electrode body after the second drying step is provided.
  • the present invention is characterized in that, in the method for manufacturing an electrolytic capacitor having the above configuration, the capacitor element is dried in an environment of 45 ° C. or more in the second drying step.
  • the present invention is characterized in that, in the method for manufacturing an electrolytic capacitor having the above configuration, the cellulose derivative is any one of methylcellulose, hydroxyethylmethylcellulose, hydroxyethylethylcellulose, hydroxypropylcellulose, and hydroxypropylmethylcellulose.
  • the conductive polymer particle band in which the conductive polymer particles extend in the longitudinal direction of the separator in a dense state is formed in at least one region with respect to the center line in the transverse direction of the separator. More than half in the direction. For this reason, the conductive polymer is disposed in a wide range between the first electrode body and the second electrode body. Therefore, the ESR of the electrolytic capacitor can be reduced.
  • the capacitor element having the first electrode body, the separator and the second electrode body wound thereon is immersed in an aqueous solution of a cellulose derivative and dried, and then immersed in a conductive polymer dispersion and dried.
  • the viscosity of the dispersion of the conductive polymer increases due to the dissolution of the cellulose derivative held in the capacitor element, and the movement of the dispersion medium in the axial direction during drying becomes slow. Therefore, the movement of the particles of the conductive polymer in the axial direction is suppressed, and the conductive polymer is arranged in a wide range between the first electrode body and the second electrode body. Therefore, the ESR of the electrolytic capacitor can be reduced.
  • FIG. 1 is a perspective view showing a capacitor element of an electrolytic capacitor according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 4 is a perspective view illustrating a state of the capacitor element of the electrolytic capacitor according to the embodiment of the present invention after the second drying step.
  • FIG. 4 is a perspective view illustrating another state of the capacitor element of the electrolytic capacitor according to the embodiment of the present invention after the second drying step.
  • the electrolytic capacitor 1 includes a capacitor body 2 and a seat plate 6.
  • the seat plate 6 is formed of a synthetic resin and holds the capacitor body 2.
  • the seat plate 6 is provided with a pair of through holes 6a and 6b.
  • Lead terminals 7 and 8 provided on a capacitor body 2 described later are bent by being inserted into through holes 6a and 6b and soldered to a circuit board.
  • FIG. 3 is a front sectional view of the capacitor body 2.
  • the capacitor main body 2 includes a main body case 3, a capacitor element 10, an insulating sheet 4, and a sealing body 5.
  • the main body case 3 is formed of a metal such as aluminum into a cylindrical shape with a circular cross section and has a cylindrical peripheral wall 3b closed at one end by an end wall 3a and has an opening 3c at the other end.
  • the capacitor element 10 is housed in the main body case 3, and lead terminals 7 and 8 connected to a first electrode body 11 and a second electrode body 12 (see FIG. 4) to be described later are extended.
  • the sealing body 5 is formed in a disk shape by a molded product of an insulating elastic material (rubber or the like), and has a pair of through holes 5a and 5b. With the sealing body 5 arranged in the opening 3c of the main body case 3, drawing is performed on the peripheral surface of the main body case 3 to form a concave portion 3d. Thereby, the sealing body 5 is fixed, and the opening 3 c of the main body case 3 is sealed by the sealing body 5. At this time, the lead terminals 7 and 8 of the capacitor element 10 housed in the main body case 3 are pressed into the through holes 5a and 5b, and the capacitor element 10 is fixed.
  • an insulating elastic material rubber or the like
  • FIG. 4 is a perspective view of the capacitor element 10.
  • the capacitor element 10 has a long first electrode body 11, a second electrode body 12, and a separator 13 extending in the longitudinal direction X.
  • the capacitor element 10 is formed in a roll shape by winding the first electrode body 11 and the second electrode body 12 via the insulator separator 13.
  • the end of the first electrode body 11 or the second electrode body 12 is fixed by a winding tape 14.
  • the width W of the separator 13 in the short direction Y is formed larger than the width of the first electrode body 11 and the second electrode body 12 in the short direction Y for insulation.
  • the first electrode body 11 is made of a valve metal such as aluminum, tantalum, niobium, and titanium.
  • An oxide dielectric film (not shown) is formed on the surface of the first electrode body 11 by a chemical conversion treatment.
  • the second electrode body 12 faces the first electrode body 11 with the separator 13 interposed therebetween, and is made of aluminum or the like.
  • the lead terminal 7 is connected to the first electrode body 11 having a dielectric coating, and the lead terminal 8 is connected to the second electrode body 12.
  • the first electrode body 11 and the second electrode body 12 may be provided with a dielectric film.
  • a conductive polymer is disposed between the first electrode body 11 and the second electrode body 12 of the capacitor element 10. Further, the electrolytic solution is held in the capacitor element 10.
  • FIGS. 5 and 6 are perspective views showing a state where the insulating sheet 4 is installed.
  • FIG. 5 shows a view of the inside of the main body case 3
  • FIG. 6 shows an upper part of the capacitor element 10 omitting the main body case 3.
  • the insulating sheet 4 is formed by laminating natural cellulose fibers or synthetic resin fibers, and is disposed between the end wall 3a of the main body case 3 and the capacitor element 10. The insulating sheet 4 prevents a short circuit between the first electrode body 11 and the second electrode body 12 via the main body case 3.
  • the insulating sheet 4 is formed in a square shape, and the diagonal line of the insulating sheet 4 is larger than the inner diameter of the main body case 3. For this reason, the insulating sheet 4 has a bottom surface portion 4a disposed on the end wall 3a (see FIG. 3) of the main body case 3, and a side surface portion 4b bent from the bottom surface portion 4a and disposed on the peripheral wall 3b. .
  • the insulating sheet 4 may be formed in a rectangular shape, or may be formed in a parallelogram (including a rhombus).
  • the insulating sheet 4 may hold an antioxidant such as a vitamin antioxidant (such as vitamin C), an amine antioxidant, a phenol antioxidant, a phosphorus antioxidant, and a sugar antioxidant. .
  • an antioxidant such as a vitamin antioxidant (such as vitamin C), an amine antioxidant, a phenol antioxidant, a phosphorus antioxidant, and a sugar antioxidant.
  • oxidizing substances such as air trapped at the time of closing the capacitor body 2 and air that enters through the use over time are chemically captured by the oxidation inhibitor or changed into compounds having low oxidizing properties. For this reason, it is possible to suppress the oxidation of the conductive polymer and to suppress an increase in the ESR of the electrolytic capacitor 1 over time.
  • FIG. 7 is a process chart showing a manufacturing process of the electrolytic capacitor 1.
  • the electrolytic capacitor 1 is formed by sequentially performing an element forming step, an assembling step, a cleaning step, an aging step, and an inspection step.
  • the element forming steps for forming the capacitor element 10 include an anodizing step, a terminal forming step, a winding step, an element forming step, a cellulose derivative dipping step, a first drying step, a conductive polymer dipping step, and a second drying step.
  • an electrolytic solution holding step are sequentially performed.
  • the surface of the first electrode body 11 made of a valve metal is roughened by etching.
  • the etched first electrode body 11 is anodized in a chemical conversion solution to form a dielectric film made of an oxide film on the surface.
  • lead tabs (not shown) of the lead terminals 7 and 8 are joined to one ends of the first electrode body 11 and the second electrode body 12 by caulking.
  • the first electrode body 11 and the second electrode body 12 are wound via the separator 13 to form the capacitor element 10 in a roll shape.
  • the end of the capacitor element 10 is fixed by a winding tape 14.
  • the capacitor element 10 is immersed in a chemical conversion solution and anodized. Thereby, the dielectric film lost in the winding step or the like is repaired.
  • the capacitor element 10 is immersed in an aqueous solution of the cellulose derivative 21 (see FIG. 8).
  • the capacitor element 10 extracted from the aqueous solution of the cellulose derivative 21 is dried.
  • FIG. 8 is a perspective view illustrating the state of the capacitor element 10 after the first drying step.
  • An aqueous solution of the cellulose derivative 21 is held between the first electrode body 11 and the second electrode body 12 by the cellulose derivative immersion step, and water as a solvent is evaporated by the first drying step. Thereby, the cellulose derivative 21 adheres to the surfaces of the first electrode body 11, the second electrode body 12, and the separator 13.
  • the surface of the separator 13 of the capacitor element 10 is illustrated, but the surfaces of the first electrode body 11 and the second electrode body 12 are also the same. Further, for convenience of explanation, the cellulose derivative 21 is described in a particle shape, but the cellulose derivative 21 is formed in a film shape.
  • methylcellulose, ethylcellulose, hydroxyethylcellulose, hydroxypropylcellulose, hydroxypropylmethylcellulose, hydroxypropylethylcellulose, ethylhydroxyethylcellulose, hydroxyethylmethylcellulose, hydroxyethylethylcellulose, carboxymethylcellulose and the like are used.
  • the aqueous solution of the cellulose derivative 21 is impregnated into the capacitor element 10 at a concentration of 0.05% or more to form the conductive polymer particle band 23 (see FIG. 9) having a large width in the lateral direction Y as described later. It will be easier. If the aqueous solution of the cellulose derivative 21 has a concentration of 2% or less, it is easy to impregnate the capacitor element 10.
  • hydroxyalkylcellulose such as hydroxyethylcellulose, hydroxypropylcellulose and hydroxypropylmethylcellulose may be hydrophobized by substituting a part of hydroxyl groups with fatty acid esters or the like. This makes it possible to adjust the water solubility of the hydroxyalkylcellulose and to suppress the occurrence of mako when dissolved in water.
  • the capacitor element 10 is immersed in a dispersion in which particles of the conductive polymer 22 are dispersed in a dispersion medium, and the dispersion is impregnated in the capacitor element 10.
  • water is used as a dispersion medium, and the capacitor element 10 is immersed in an aqueous dispersion of the conductive polymer 22 particles.
  • the particles of the conductive polymer 22 are dense and uniform between the first electrode body 11, the second electrode body 12, and the separator 13. Distributed to. Further, a part of the cellulose derivative 21 attached to the first electrode body 11, the second electrode body 12, and the separator 13 is dissolved in the dispersion medium. This increases the viscosity of the aqueous dispersion of the conductive polymer 22 near the first electrode body 11, the second electrode body 12, and the separator 13.
  • the capacitor element 10 taken out from the aqueous dispersion of the conductive polymer 22 is dried. It is more desirable to dry the capacitor element 10 at a temperature of 45 ° C. or higher (for example, 100 ° C. to 200 ° C.) because it dries quickly.
  • FIG. 9 is a perspective view illustrating a state of the capacitor element 10 after the second drying step.
  • the first electrode body 11, the second electrode body 12, and the separator 13 are in close contact with each other in the radial direction. Therefore, the dispersion medium of the aqueous dispersion of the conductive polymer 22 impregnated in the capacitor element 10 escapes from the axial direction of the capacitor element 10 during drying. At this time, since the aqueous dispersion of the conductive polymer 22 in which the cellulose derivative 21 is dissolved has a high viscosity even at a high temperature during drying, the movement of water is slow.
  • the particles of the conductive polymer 22 on the first electrode body 11, the second electrode body 12, and the separator 13 move little from the position before drying. Therefore, the particles of the conductive polymer 22 adhere to the first electrode body 11, the second electrode body 12, and the separator 13 while maintaining the position before drying. In addition, the cellulose derivative 21 dissolved in the aqueous dispersion adheres again to the first electrode body 11, the second electrode body 12, and the separator 13 by drying.
  • the particles of the conductive polymer 22 adhered in the second drying step are substantially uniformly distributed on the first electrode body 11, the second electrode body 12, and the separator 13. That is, between the first electrode body 11 and the second electrode body 12, a belt-like conductive polymer particle band 23 in which the particles of the conductive polymer 22 extend in the longitudinal direction X of the separator 13 in a dense state is formed. Is done.
  • the conductive polymer particle zone 23 contains the cellulose derivative 21 confined in the layer of the conductive polymer 22 particles and the cellulose derivative 21 reattached in the second drying step.
  • a gelling agent that gels water by heating at 45 ° C. or higher as the cellulose derivative 21.
  • the capacitor element 10 is heated and dried in an atmosphere of 45 ° C. or more in the second drying step, the aqueous dispersion in which the cellulose derivative 21 is dissolved changes to a physical gel. Therefore, even at a temperature of about 100 ° C. at which water boils, the movement of water becomes slower, and the movement of the conductive polymer 22 can be further reduced.
  • methylcellulose, hydroxyethylmethylcellulose, hydroxyethylethylcellulose, hydroxypropylcellulose, hydroxypropylmethylcellulose can be used.
  • the edge in the short direction Y of the conductive polymer particle band 23 and the edge in the short direction Y of the separator 13 are shown separately for easy understanding. Since the aqueous dispersion of the conductive polymer 22 is impregnated into the capacitor element 10 from the edge in the short direction Y, the conductive polymer particle band 23 is usually formed from the edge in the short direction Y of the separator 13. You.
  • the conductive polymer particle band 23 is provided across both ends of the separator 13 in the short direction Y. That is, the conductive polymer particle band 23 is divided by the center line C of the separator 13 in the short direction Y. It is formed in the first region 26 and the second region 27.
  • the width D of the first and second regions 26 and 27 in the short direction Y is ⁇ of the width W of the separator 13 in the short direction Y.
  • the width A1 in the short direction Y of the conductive polymer particle band 23 in the first region 26 is at least half the width D in the short direction Y of the first region 26.
  • the width A2 of the conductive polymer particle band 23 in the short direction Y in the second region 27 is equal to or more than half the width D of the second region 27 in the short direction Y.
  • the conductive polymer 22 exists in a wide range of the first electrode body 11, the second electrode body 12, and the separator 13 with less bias. Therefore, the ESR of the electrolytic capacitor 1 can be reduced.
  • FIG. 10 is a perspective view illustrating a state after the second drying step of the capacitor element 10 in this state. Since the aqueous dispersion impregnated in the capacitor element 10 does not reach the center line C from the edge in the short direction Y, the conductive polymer particle band 23 is formed by being divided in the short direction Y.
  • the width A1 of the conductive polymer particle band 23 in the short direction Y in the first region 26 is equal to or more than half the width D of the first region 26 in the short direction Y.
  • the width A2 of the conductive polymer particle band 23 in the short direction Y in the second region 27 is equal to or more than half the width D of the second region 27 in the short direction Y. Therefore, the ESR of the electrolytic capacitor 1 can be reduced.
  • the conductive polymer immersion step only one end in the axial direction of the capacitor element 10 may be immersed in the electrolytic solution in the aqueous dispersion of the conductive polymer and the other end may be in a non-immersed state in the aqueous dispersion. .
  • the conductive polymer particle band 23 is provided between one end of the separator 13 in the lateral direction Y and the center.
  • the conductive polymer 22 is spread over a wide range as described above. Be placed.
  • the capacitor element 10 is immersed in a non-aqueous electrolytic solution. Thereby, the electrolytic solution is held in the capacitor element 10.
  • the cellulose derivative 21 (see FIG. 9) on the first electrode body 11, the second electrode body 12, and the separator 13 is included in the electrolyte solution in a floating state.
  • an organic acid or organic acid salt electrolyte is dissolved in a polar solvent such as ⁇ -butyrolactone.
  • a solution of borodisalicylic acid in ⁇ -butyrolactone can be used as the electrolytic solution.
  • the concentration of the electrolyte in the solvent is not particularly limited, and may be, for example, 5 to 50% by weight.
  • the immersion time of the capacitor element 10 varies depending on the size, it can be, for example, 1 second to several hours, preferably 1 second to 5 minutes.
  • the immersion temperature of the capacitor element 10 is not particularly limited, but may be, for example, 0 ° C. to 80 ° C., and preferably 10 ° C. to 40 ° C.
  • the sealing body 5 is attached to the opening 3c of the main body case 3. Then, drawing is performed on the peripheral surface of the main body case 3 facing the sealing body 5 to form the concave portion 3d, and curling is performed on the peripheral edge of the opening 3c. Thereby, the main body case 3 containing the capacitor element 10 is sealed.
  • the cleaning step dirt from the electrolytic solution attached to the outer surface of the main body case 3 is cleaned.
  • an aging process is performed at about 125 ° C. for about 1 hour while applying a rated voltage or a voltage higher than the rated voltage between the lead terminals 7 and 8. By the aging process, the defect of the dielectric film generated on the cut surface of the first electrode body 11, the connection portion of the lead terminal 7, and the like is repaired.
  • the appearance and characteristics of the electrolytic capacitor 1 are inspected.
  • the electrolytic capacitor 1 is completed.
  • the conductive polymer particle band 23 in which the particles of the conductive polymer 22 extend in the longitudinal direction X of the separator 13 in a dense state is provided between the first electrode body 11 and the second electrode body 12. .
  • the conductive polymer particle band 23 is at least half or more in the transverse direction Y of the separator 13 in at least one region (the first region 26 or the second region 27) with respect to the center line C in the transverse direction Y of the separator 13.
  • the conductive polymer 22 is arranged in a wide range between the first electrode body 11 and the second electrode body 12. Therefore, the ESR of the electrolytic capacitor 1 can be reduced.
  • the cellulose derivative 21 is contained in the conductive polymer particle zone 23.
  • the viscosity of the electrolytic solution can be increased. Thereby, the evaporation of the electrolytic solution is suppressed even in a high-temperature environment, and an increase in the ESR of the electrolytic capacitor 1 over time can be suppressed.
  • the cellulose derivative immersion step, the first drying step, the conductive polymer immersion step, and the second drying step are performed in this order. Then, the water in which the cellulose derivative 21 is dissolved changes to a physical gel in the second drying step. Thereby, the movement of the particles of the conductive polymer 22 can be reduced and the conductive polymer 22 can be easily arranged in a wide range.
  • the cellulose derivative 21 is any one of methylcellulose, hydroxyethylmethylcellulose, hydroxyethylethylcellulose, hydroxypropylcellulose, and hydroxypropylmethylcellulose, the water in which the cellulose derivative 21 is dissolved can be easily changed to a physical gel.
  • the conductive polymer particle band 23 is provided between both ends of the separator 13 in the short direction Y, the conductive polymer 22 is disposed between the first electrode body 11 and the second electrode body 12. Distributed over a wider area. Therefore, the ESR of the electrolytic capacitor 1 can be further reduced.
  • the conductive polymer particle band 23 is provided between one end of the separator 13 in the lateral direction Y and the central portion, the conductive polymer 22 is provided between the first electrode body 11 and the second electrode body. And a wider range between 12. Therefore, the ESR of the electrolytic capacitor 1 can be further reduced.
  • the capacitor element 10 is immersed in the aqueous solution of the cellulose derivative 21 in the cellulose derivative immersion step, and dried in the first drying step. Then, the capacitor element 10 is immersed in the dispersion of the conductive polymer 22 in the conductive polymer immersion step, and dried in the second drying step.
  • the dispersion of the conductive polymer 22 has a higher viscosity due to the dissolution of the cellulose derivative 21 held by the capacitor element 10, and the movement of the dispersion medium in the axial direction becomes slower during drying. Therefore, the movement of the particles of the conductive polymer 22 in the axial direction is suppressed, and the conductive polymer 22 is arranged in a wide range between the first electrode body 11 and the second electrode body 12. Therefore, the ESR of the electrolytic capacitor 1 can be reduced.
  • the electrolytic capacitor 1 of Example 1 has a main body case 3 of ⁇ 6.3 mm ⁇ H7.7 mm and a capacitor element 10 having a rating of 63 V-15 ⁇ F.
  • a boro-salicylic acid solution of ⁇ -butyrolactone is used as the electrolyte.
  • the capacitor element 10 was immersed in an aqueous solution of hydroxypropylmethylcellulose.
  • NEOVISCO registered trademark
  • MC @ HM4000S manufactured by Sansho Co., Ltd. is used for hydroxypropyl methylcellulose.
  • the concentration of the aqueous solution of the cellulose derivative is set to 0.5%.
  • the concentration of the aqueous solution was set to 1.0% using the same hydroxypropyl methylcellulose as in Example 1 in the cellulose derivative immersion step. Other conditions are the same as in the first embodiment.
  • the electrolytic capacitor 1 of the third embodiment uses hydroxypropyl methylcellulose (NEOVISCO-MC @ RM4000 manufactured by Sansho Co., Ltd.) having the same viscosity as that of the first embodiment and having a high gelation temperature in the cellulose derivative immersion step. .
  • the concentration of the aqueous solution of the cellulose derivative is set to 0.5%. Other conditions are the same as in the first embodiment.
  • the concentration of the aqueous solution was set to 1.0% using the same hydroxypropyl methylcellulose as in Example 3 in the cellulose derivative immersion step.
  • Other conditions are the same as in the third embodiment.
  • the electrolytic capacitor 1 of Example 5 uses hydroxypropylmethylcellulose (NEOVISCO-MC @ RM15000S manufactured by Sansho Co., Ltd.) having a higher viscosity and the same gelling temperature as Example 3 in the cellulose derivative immersion step.
  • the concentration of the aqueous solution of the cellulose derivative is set to 0.5%.
  • Other conditions are the same as in the third embodiment.
  • the concentration of the aqueous solution was set to 1.0% using the same hydroxypropyl methylcellulose as in Example 5 in the cellulose derivative immersion step. Other conditions are the same as in the fifth embodiment.
  • the electrolytic capacitor 1 of Example 7 uses hydroxypropyl methylcellulose (NEOVISCO-MC @ RM30000S manufactured by Sansho Co., Ltd.) having a higher viscosity and the same gelling temperature as Example 5 in the cellulose derivative immersion step.
  • the concentration of the aqueous solution of the cellulose derivative is set to 0.5%.
  • Other conditions are the same as in the fifth embodiment.
  • the concentration of the aqueous solution was set to 1.0% using the same hydroxypropylmethylcellulose as in Example 7 in the cellulose derivative immersion step.
  • Other conditions are the same as in the seventh embodiment.
  • the electrolytic capacitor 1 was formed without the cellulose derivative immersion step.
  • the conditions other than the cellulose derivative immersion step are the same as in Example 1.
  • Table 1 shows the results of measuring the ESR (unit: m ⁇ ) at 100 kHz of each example and comparative example. As shown in Table 1, the ESR of the electrolytic capacitors 1 of Examples 1 to 8 was low, but the ESR of the comparative example was high. Thus, the ESR of the electrolytic capacitor 1 can be reduced by providing a cellulose derivative immersion step to form the conductive polymer particle band 23 to have a wider width in the short direction Y.
  • the conductive polymer particle band 23 was formed between both ends of the separator 13 in the lateral direction Y as shown in FIG.
  • Example 8 since the viscosity and concentration of the cellulose derivative were high, the conductive polymer particle band 23 was formed by being divided in the short direction Y of the separator 13 as shown in FIG.
  • FIGS. 11A and 11B show SEM images of the first electrode body 11 of Example 1 and Comparative Example, respectively.
  • the width W 'of the first electrode body 11 in the lateral direction Y is 5 mm.
  • the black portion in the first electrode body 11 is the conductive polymer 22.
  • Example 1 the conductive polymer particle band 23 in which the particles of the conductive polymer 22 are dense extends in the longitudinal direction X and is formed with a wide width in the transverse direction Y.
  • the conductive polymer 22 is concentrated at both ends in the lateral direction Y, and is dispersed at the center. For this reason, the ESR of Example 1 can be made lower than the ESR of Comparative Example.
  • the present invention can be used for an electrolytic capacitor and an automobile, an electronic device, and the like in which the electrolytic capacitor is mounted on a control circuit.
  • Electrolytic capacitor 1
  • Capacitor main body 3
  • Main body case 3a End wall 3b Perimeter wall 4
  • Insulating sheet 5
  • Sealing body 6
  • Lead terminal 10
  • Capacitor element 11
  • 1st electrode body 12
  • 2nd electrode body 13
  • Separator 14
  • Tape 21
  • Conductivity Conductive polymer 23
  • Conductivity Conductive polymer 23
  • conductive polymer particle band 26
  • first region 27

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Abstract

セパレータ１３を介して第１電極体１１と第２電極体１２とを巻回して電解液を保持するコンデンサ素子１０を本体ケース３内に収納した電解コンデンサ１において、第１電極体１１と第２電極体１２との間に導電性高分子２２の粒子がセパレータ１３の長手方向に沿って稠密に配された導電性高分子粒子帯２３を有し、導電性高分子粒子帯２３内にセルロース誘導体２１が含まれるとともに、導電性高分子粒子帯２３はセパレータ１３の短手方向の中心線Ｃに対して少なくとも一方の領域内で、セパレータ１３の短手方向Ｙに半分以上設けられる。

Description

電解コンデンサ
　本発明は、コンデンサ素子に導電性高分子を含む電解コンデンサに関する。
　従来の電解コンデンサは特許文献１に開示されている。この電解コンデンサは有底筒状の本体ケース内にコンデンサ素子を収納し、本体ケースの開口部がゴム等の封口体により封口される。
　コンデンサ素子は誘電体被膜が形成された陽極箔と対向陰極箔とをセパレータを介して巻回して形成される。コンデンサ素子には導電性高分子及び電解液が含浸される。導電性高分子の粒子の分散液中にコンデンサ素子を浸漬し、取り出して乾燥させることにより導電性高分子がコンデンサ素子に含浸される。また、電解液中にコンデンサ素子を浸漬することにより、電解液がコンデンサ素子に含浸される。
　上記構成の電解コンデンサによると、陽極箔と対向陰極箔との間に導電性高分子が配されるため、電解コンデンサのＥＳＲを低くすることができる。また、電解液により誘電体被膜の欠陥が修復され、電解コンデンサの耐電圧を高くすることができる。
特開２００８－１０６５７号公報（第４頁－第１３頁、第１図）
　しかしながら、上記従来の電解コンデンサによると、コンデンサ素子の陽極箔、セパレータ及び対向陰極箔は径方向に互いに密接する。このため、導電性高分子の粒子の分散液から取り出されたコンデンサ素子を乾燥させる際に、分散媒がコンデンサ素子の軸方向から抜け出す。この時、導電性高分子の粒子は急速に流れる分散媒とともに軸方向に移動し、軸方向の端部に集中して配される。従って、対向する陽極箔と対向陰極箔との間で導電性高分子が配されない範囲が大きく、ＥＳＲを充分低くできない問題があった。
　本発明は、ＥＳＲの低い電解コンデンサ及びその製造方法を提供することを目的とする。
　上記目的を達成するために本発明は、セパレータを介して第１電極体と第２電極体とを巻回して電解液を保持するコンデンサ素子を本体ケース内に収納した電解コンデンサにおいて、前記第１電極体と前記第２電極体との間に導電性高分子の粒子が稠密状態で前記セパレータの長手方向に延びて配される導電性高分子粒子帯を有し、前記導電性高分子粒子帯内にセルロース誘導体が含まれるとともに、前記導電性高分子粒子帯が前記セパレータの短手方向の中心線に対して少なくとも一方の領域内で、前記セパレータの短手方向に半分以上設けられることを特徴としている。
　また本発明は、上記構成の電解コンデンサにおいて、前記セルロース誘導体が前記電解液に含まれることを特徴としている。
　また本発明は、上記構成の電解コンデンサにおいて、前記セルロース誘導体が４５℃以上の加熱によって水をゲル化させるゲル化剤であることを特徴としている。
　また本発明は、上記構成の電解コンデンサにおいて、前記セルロース誘導体が、メチルセルロース、ヒドロキシエチルメチルセルロース、ヒドロキシエチルエチルセルロース、ヒドロキシプロピルセルロース、ヒドロキシプロピルメチルセルロースのいずれかであること特徴としている。
　また本発明は、上記構成の電解コンデンサにおいて、前記導電性高分子粒子帯が前記セパレータの短手方向の両端部間に亙って設けられることを特徴としている。
　また本発明は、上記構成の電解コンデンサにおいて、前記導電性高分子粒子帯が前記セパレータの短手方向の一端部と中央部との間に亙って設けられることを特徴としている。
　また本発明は、電解液を保持するコンデンサ素子を本体ケース内に収納した電解コンデンサの製造方法において、
　セパレータを介して第１電極体と第２電極体とを巻回して前記コンデンサ素子をロール状に形成する巻回工程と、
　前記コンデンサ素子をセルロース誘導体の水溶液に浸漬するセルロース誘導体浸漬工程と、
　前記水溶液から取り出した前記コンデンサ素子を乾燥させる第１乾燥工程と、
　前記第１乾燥工程後に前記コンデンサ素子を導電性高分子の分散液に浸漬する導電性高分子浸漬工程と、
　前記分散液から取り出した前記コンデンサ素子を乾燥させる第２乾燥工程と、
　前記第２乾燥工程後に前記第１電極体と前記第２電極体との間に電解液を保持させる電解液保持工程とを備えることを特徴としている。
　また本発明は、上記構成の電解コンデンサの製造方法において、前記第２乾燥工程で前記コンデンサ素子を４５℃以上の環境下で乾燥させることを特徴としている。
　また本発明は、上記構成の電解コンデンサの製造方法において、前記セルロース誘導体が、メチルセルロース、ヒドロキシエチルメチルセルロース、ヒドロキシエチルエチルセルロース、ヒドロキシプロピルセルロース、ヒドロキシプロピルメチルセルロースのいずれかであることを特徴としている。
　本発明によると、導電性高分子の粒子が稠密状態でセパレータの長手方向に延びる導電性高分子粒子帯がセパレータの短手方向の中心線に対して少なくとも一方の領域内で、セパレータの短手方向に半分以上設けられる。このため、導電性高分子が第１電極体と第２電極体との間の広い範囲に配される。従って、電解コンデンサのＥＳＲを低くすることができる。
　また本発明によると、第１電極体、セパレータ及び第２電極体を巻回したコンデンサ素子をセルロース誘導体の水溶液に浸漬して乾燥させた後、導電性高分子の分散液に浸漬して乾燥させる。これにより、導電性高分子の分散液はコンデンサ素子に保持されたセルロース誘導体の溶解によって粘度が高くなり、乾燥時に分散媒の軸方向への移動が緩慢になる。このため、導電性高分子の粒子の軸方向の移動が抑制され、導電性高分子が第１電極体と第２電極体との間の広い範囲に配される。従って、電解コンデンサのＥＳＲを低くすることができる。
本発明の実施形態に係る電解コンデンサを上方から見た斜視図 本発明の実施形態に係る電解コンデンサを下方から見た斜視図 本発明の実施形態に係る電解コンデンサのコンデンサ本体を示す正面断面図 本発明の実施形態に係る電解コンデンサのコンデンサ素子を示す斜視図 本発明の実施形態に係る電解コンデンサの絶縁シートの設置状態を示す斜視図 本発明の実施形態に係る電解コンデンサの絶縁シートの設置状態を示す斜視図 本発明の実施形態に係る電解コンデンサの製造工程を示す工程図 本発明の実施形態に係る電解コンデンサのコンデンサ素子の第１乾燥工程後の状態を説明する斜視図 本発明の実施形態に係る電解コンデンサのコンデンサ素子の第２乾燥工程後の状態を説明する斜視図 本発明の実施形態に係る電解コンデンサのコンデンサ素子の第２乾燥工程後の他の状態を説明する斜視図 本発明の実施形態及び比較例に係る電解コンデンサの第１電極体を示す撮影画像
　以下に図面を参照して本発明の実施形態を説明する。図１及び図２は一実施形態の電解コンデンサ１を上方から見た斜視図及び下方から見た斜視図を示している。電解コンデンサ１はコンデンサ本体２と座板６とを備えている。座板６は合成樹脂により形成され、コンデンサ本体２を保持する。座板６には一対の貫通孔６ａ及び貫通孔６ｂが設けられる。後述するコンデンサ本体２に設けられたリード端子７、８は貫通孔６ａ、６ｂに挿通して折曲され、回路基板に半田付けされる。
　図３はコンデンサ本体２の正面断面図を示している。コンデンサ本体２は本体ケース３、コンデンサ素子１０、絶縁シート４及び封口体５を備えている。本体ケース３はアルミニウム等の金属により断面円形の有底筒状に形成され、円筒状の周壁３ｂの一端を端壁３ａにより閉塞して他端に開口部３ｃを開口する。
　コンデンサ素子１０は本体ケース３に収納され、後述する第１電極体１１及び第２電極体１２（図４参照）にそれぞれ接続されたリード端子７、８が延出される。
　封口体５は絶縁体の弾性材料（ゴム等）の成形品により円板状に形成され、一対の貫通孔５ａ、５ｂを有している。本体ケース３の開口部３ｃに封口体５を配した状態で本体ケース３の周面に絞り加工を施して凹部３ｄが形成される。これにより、封口体５が固定され、本体ケース３の開口部３ｃが封口体５により封口される。この時、本体ケース３に収納されたコンデンサ素子１０のリード端子７、８が貫通孔５ａ、５ｂに圧入され、コンデンサ素子１０が固定される。
　図４はコンデンサ素子１０の斜視図を示している。コンデンサ素子１０は長手方向Ｘに延びる長尺状の第１電極体１１、第２電極体１２及びセパレータ１３を有している。第１電極体１１と第２電極体１２とを絶縁体のセパレータ１３を介して巻回してコンデンサ素子１０がロール状に形成される。第１電極体１１または第２電極体１２の終端は巻止めテープ１４によって固定される。セパレータ１３の短手方向Ｙの幅Ｗは絶縁のため第１電極体１１及び第２電極体１２の短手方向Ｙの幅よりも大きく形成される。
　第１電極体１１はアルミニウム、タンタル、ニオブ、チタン等の弁作用金属から成っている。第１電極体１１の表面には化成処理によって酸化物の誘電体皮膜（不図示）が形成される。第２電極体１２はセパレータ１３を介して第１電極体１１に対向し、アルミニウム等により形成される。
　リード端子７は誘電体被膜を有した第１電極体１１に接続され、リード端子８は第２電極体１２に接続される。尚、第１電極体１１及び第２電極体１２に誘電体被膜を設けてもよい。
　コンデンサ素子１０の第１電極体１１と第２電極体１２との間には導電性高分子が配される。また、コンデンサ素子１０には電解液が保持される。
　図５及び図６は絶縁シート４の設置状態の斜視図を示している。図５は本体ケース３の内側を見た図を示しており、図６は本体ケース３を省いたコンデンサ素子１０の上部を示している。
　絶縁シート４は天然セルロース繊維または合成樹脂繊維を積層して形成され、本体ケース３の端壁３ａとコンデンサ素子１０との間に配される。絶縁シート４によって本体ケース３を介した第１電極体１１と第２電極体１２との短絡が防止される。
　また、絶縁シート４は正方形に形成され、絶縁シート４の対角線は本体ケース３の内径よりも大きくなっている。このため、絶縁シート４は本体ケース３の端壁３ａ（図３参照）上に配される底面部４ａと、底面部４ａから折曲して周壁３ｂ上に配される側面部４ｂとを有する。絶縁シート４を長方形に形成してもよく、平行四辺形（菱形を含む）に形成してもよい。
　また、絶縁シート４にビタミン類酸化防止剤（ビタミンＣ等）、アミン系酸化防止剤、フェノール系酸化防止剤、リン系酸化防止剤、糖類酸化防止剤等の酸化抑制剤を保持してもよい。これにより、コンデンサ本体２の封口時に閉じ込められる空気や、経年使用により侵入する空気等の酸化性物質が酸化抑制剤によって補足または酸化性の低い化合物に化学変化する。このため、導電性高分子の酸化を抑制して電解コンデンサ１の経時的なＥＳＲの増加を抑制することができる。
　図７は電解コンデンサ１の製造工程を示す工程図である。電解コンデンサ１は素子形成工程、組立工程、洗浄工程、エージング工程及び検査工程を順に行って形成される。また、コンデンサ素子１０を形成する素子形成工程は、陽極化成工程、端子形成工程、巻回工程、素子化成工程、セルロース誘導体浸漬工程、第１乾燥工程、導電性高分子浸漬工程、第２乾燥工程及び電解液保持工程が順に行われる。
　陽極化成工程では、まず弁作用金属から成る第１電極体１１の表面をエッチング処理により粗面化する。エッチング処理を施した第１電極体１１は化成液中で陽極酸化され、表面に酸化膜から成る誘電体皮膜が形成される。
　端子形成工程では第１電極体１１及び第２電極体１２の一端にリード端子７、８のリードタブ（不図示）がカシメによって接合される。
　巻回工程ではセパレータ１３を介して第１電極体１１と第２電極体１２とを巻回し、コンデンサ素子１０がロール状に形成される。コンデンサ素子１０の終端は巻き止めテープ１４によって固定される。
　素子化成工程ではコンデンサ素子１０を化成液中に浸漬して陽極酸化する。これにより、巻回工程等で欠損した誘電体皮膜が修復される。
　セルロース誘導体浸漬工程では、セルロース誘導体２１（図８参照）の水溶液内に、コンデンサ素子１０を浸漬する。第１乾燥工程ではセルロース誘導体２１（図８参照）の水溶液から取り出したコンデンサ素子１０を乾燥させる。
　図８はコンデンサ素子１０の第１乾燥工程後の状態を説明する斜視図である。セルロース誘導体浸漬工程により第１電極体１１と第２電極体１２との間にセルロース誘導体２１の水溶液が保持され、第１乾燥工程によって溶媒である水が蒸発する。これにより、第１電極体１１、第２電極体１２及びセパレータ１３の表面にはセルロース誘導体２１が付着する。
　尚、図８及び後述する図９、図１０において、コンデンサ素子１０のセパレータ１３の表面を図示しているが、第１電極体１１及び第２電極体１２の表面も同様である。また説明の便宜上、セルロース誘導体２１を粒子状に記載しているが、セルロース誘導体２１は膜状に形成される。
　セルロース誘導体２１として、メチルセルロース、エチルセルロース、ヒドロキシエチルセルロース、ヒドロキシプロピルセルロース、ヒドロキシプロピルメチルセルロース、ヒドロキシプロピルエチルセルロース、エチルヒドロキシエチルセルロース、ヒドロキシエチルメチルセルロース、ヒドロキシエチルエチルセルロース、カルボキシメチルセルロース等が用いられる。
　これらのセルロース誘導体２１はセルロースの水酸基の一部が置換されているため、セルロースの水酸基による分子内水素結合が弱まり水に溶解しやすい。セルロース誘導体２１の水溶液は０．０５％以上の濃度でコンデンサ素子１０に含浸することで、後述するように短手方向Ｙに幅の広い導電性高分子粒子帯２３（図９参照）を形成し易くなる。また、セルロース誘導体２１の水溶液は２％以下の濃度であればコンデンサ素子１０内に含浸し易い。
　また、ヒドロキシエチルセルロース、ヒドロキシプロピルセルロース、ヒドロキシプロピルメチルセルロース等のヒドロキシアルキルセルロースは、水酸基の一部を脂肪酸エステル等に置換することで疎水化してもよい。これにより、ヒドロキシアルキルセルロースの水溶性を調整し、水への溶解時にママコ発生を抑制することができる。
　導電性高分子浸漬工程では、導電性高分子２２の粒子を分散媒に分散した分散液にコンデンサ素子１０を浸漬し、分散液をコンデンサ素子１０に含浸させる。本実施形態では分散媒として水を用い、コンデンサ素子１０は導電性高分子２２の粒子の水分散液に浸漬される。
　コンデンサ素子１０が導電性高分子２２の水分散液に浸漬されると、第１電極体１１、第２電極体１２及びセパレータ１３の相互間に導電性高分子２２の粒子が稠密状態で一様に配される。また、第１電極体１１、第２電極体１２及びセパレータ１３に付着していたセルロース誘導体２１の一部が分散媒に溶解する。これにより、第１電極体１１、第２電極体１２及びセパレータ１３の近傍で導電性高分子２２の水分散液の粘度が高くなる。
　第２乾燥工程では導電性高分子２２の水分散液から取り出したコンデンサ素子１０を乾燥させる。コンデンサ素子１０を４５℃以上の温度（例えば、１００℃～２００℃）で乾燥させると迅速に乾燥するためより望ましい。
　図９はコンデンサ素子１０の第２乾燥工程後の状態を説明する斜視図である。第１電極体１１、第２電極体１２及びセパレータ１３は径方向に互いに密接する。このため、コンデンサ素子１０に含浸した導電性高分子２２の水分散液の分散媒は乾燥時にコンデンサ素子１０の軸方向から抜け出す。この時、セルロース誘導体２１が溶解した導電性高分子２２の水分散液は乾燥時の高温でも粘度が高いため水の移動が緩慢となる。
　このため、第１電極体１１、第２電極体１２及びセパレータ１３上の導電性高分子２２の粒子は乾燥前の位置からの移動量が少ない。従って、導電性高分子２２の粒子は乾燥前の位置を保持して第１電極体１１、第２電極体１２及びセパレータ１３上に付着する。また、水分散液に溶解したセルロース誘導体２１が乾燥により第１電極体１１、第２電極体１２及びセパレータ１３上に再付着する。
　これにより、第１電極体１１、第２電極体１２及びセパレータ１３上には第２乾燥工程で付着した導電性高分子２２の粒子が略連続的に一様に配される。即ち、第１電極体１１と第２電極体１２との間には、導電性高分子２２の粒子が稠密状態でセパレータ１３の長手方向Ｘに延びた帯状の導電性高分子粒子帯２３が形成される。導電性高分子粒子帯２３には、導電性高分子２２の粒子の層内に閉じ込められたセルロース誘導体２１及び第２乾燥工程で再付着したセルロース誘導体２１が含まれる。
　この時、セルロース誘導体２１として、４５℃以上の加熱によって水をゲル化させるゲル化剤を用いるとより望ましい。これにより、第２乾燥工程でコンデンサ素子１０を４５℃以上の雰囲気に加熱して乾燥させると、セルロース誘導体２１が溶解した水分散液が物理ゲルに変化する。このため、水が沸騰する１００℃程度の温度でも水の移動がより緩慢となり、導電性高分子２２の移動をより少なくできる。
　上記のゲル化剤として、メチルセルロース、ヒドロキシエチルメチルセルロース、ヒドロキシエチルエチルセルロース、ヒドロキシプロピルセルロース、ヒドロキシプロピルメチルセルロースを用いることができる。
　尚、図９において理解を容易にするために、導電性高分子粒子帯２３の短手方向Ｙの端縁とセパレータ１３の短手方向Ｙの端縁とを離れて示している。導電性高分子２２の水分散液は短手方向Ｙの端縁からコンデンサ素子１０に含浸されるため、通常、導電性高分子粒子帯２３はセパレータ１３の短手方向Ｙの端縁から形成される。
　導電性高分子粒子帯２３はセパレータ１３の短手方向Ｙの両端部間に亙って設けられる即ち、導電性高分子粒子帯２３はセパレータ１３の短手方向Ｙの中心線Ｃにより区分した第１領域２６及び第２領域２７内に形成される。第１、第２領域２６、２７の短手方向Ｙの幅Ｄはセパレータ１３の短手方向Ｙの幅Ｗの１／２である。
　この時、第１領域２６内の導電性高分子粒子帯２３の短手方向Ｙの幅Ａ１は第１領域２６の短手方向Ｙの幅Ｄの半分以上になっている。また、第２領域２７内の導電性高分子粒子帯２３の短手方向Ｙの幅Ａ２は第２領域２７の短手方向Ｙの幅Ｄの半分以上になっている。
　これにより、導電性高分子２２が第１電極体１１、第２電極体１２及びセパレータ１３の広い範囲に偏りが少ない状態で存在する。従って、電解コンデンサ１のＥＳＲを低くすることができる。
　また、セルロース誘導体２１の粘性が高い場合に導電性高分子２２の水分散液の粘度の上昇が大きくなり、水分散液がコンデンサ素子１０の内部まで含浸されない場合がある。図１０はこの状態のコンデンサ素子１０の第２乾燥工程後の状態を説明する斜視図である。短手方向Ｙの端縁からコンデンサ素子１０に含浸される水分散液が中心線Ｃに到達しないため、導電性高分子粒子帯２３は短手方向Ｙに分割して形成される。
　この時、上記と同様に、第１領域２６内の導電性高分子粒子帯２３の短手方向Ｙの幅Ａ１は第１領域２６の短手方向Ｙの幅Ｄの半分以上になっている。また、第２領域２７内の導電性高分子粒子帯２３の短手方向Ｙの幅Ａ２は第２領域２７の短手方向Ｙの幅Ｄの半分以上になっている。従って、電解コンデンサ１のＥＳＲを低くすることができる。
　尚、導電性高分子浸漬工程で電解液にコンデンサ素子１０の軸方向の一端部のみを導電性高分子の水分散液に浸漬して他端部を水分散液に非浸漬状態にしてもよい。これにより、導電性高分子粒子帯２３がセパレータ１３の短手方向Ｙの一端部と中央部との間に亙って設けられる。この時、第１領域２６または第２領域２７の少なくとも一方において、短手方向Ｙに導電性高分子粒子帯２３が半分以上形成されると、上記と同様に広い範囲に導電性高分子２２が配される。
　電解液保持工程ではコンデンサ素子１０を非水系の電解液中に浸漬する。これにより、コンデンサ素子１０に電解液が保持される。また、第１電極体１１、第２電極体１２及びセパレータ１３上のセルロース誘導体２１（図９参照）は電解液に浮遊して含まれる。電解液はγ－ブチロラクトン等の極性溶媒に有機酸または有機酸塩の電解質が溶解される。電解液としてボロジサリチル酸のγ-ブチロラクトン溶液を用いることができる。
　溶媒中の電解質の濃度は特に制限されるものではなく、例えば、５～５０重量％とすることができる。また、コンデンサ素子１０の浸漬時間はサイズに応じて異なるが、例えば、１秒～数時間、好ましくは１秒～５分とすることができる。また、コンデンサ素子１０の浸漬温度は特に制限されないが、例えば、０℃～８０℃、好ましくは１０℃～４０℃とすることができる。
　組立工程では本体ケース３の開口部３ｃに封口体５を装着する。そして、封口体５に対向した本体ケース３の周面に絞り加工を施して凹部３ｄを形成するとともに、開口部３ｃの周縁にカーリング加工が施される。これにより、コンデンサ素子１０を収納した本体ケース３が封口される。
　洗浄工程では本体ケース３の外面に付着した電解液による汚れが洗浄される。エージング工程では、リード端子７、８間に定格電圧または定格電圧よりも高電圧を印加しながら、例えば、約１２５℃で約１時間のエージング処理を行う。エージング処理によって第１電極体１１の切断面やリード端子７の接続部分等に生じる誘電体皮膜の欠陥が修復される。
　検査工程では電解コンデンサ１の外観及び特性が検査される。これにより、電解コンデンサ１が完成する。
　本実施形態によると、導電性高分子２２の粒子が稠密状態でセパレータ１３の長手方向Ｘに延びる導電性高分子粒子帯２３が第１電極体１１と第２電極体１２との間に設けられる。導電性高分子粒子帯２３はセパレータ１３の短手方向Ｙの中心線Ｃに対して少なくとも一方の領域（第１領域２６または第２領域２７）内で、セパレータ１３の短手方向Ｙに半分以上設けられる。このため、導電性高分子２２が第１電極体１１と第２電極体１２との間の広い範囲に配される。従って、電解コンデンサ１のＥＳＲを低くすることができる。この時、導電性高分子粒子帯２３内にセルロース誘導体２１が含まれる。
　また、電解液にセルロース誘導体２１が含まれるため、電解液の粘度を高くすることができる。これにより、高温環境下でも電解液の蒸散が抑制され、電解コンデンサ１の経時的なＥＳＲの増加を抑制することができる。
　また、セルロース誘導体２１として４５℃以上の加熱によって水をゲル化させるゲル化剤を用いると、セルロース誘導体浸漬工程、第１乾燥工程、導電性高分子浸漬工程及び第２乾燥工程を順に行った際に、セルロース誘導体２１が溶解した水が第２乾燥工程で物理ゲルに変化する。これにより、導電性高分子２２の粒子の移動を少なくして広い範囲に導電性高分子２２を容易に配することができる。
　また、セルロース誘導体２１が、メチルセルロース、ヒドロキシエチルメチルセルロース、ヒドロキシエチルエチルセルロース、ヒドロキシプロピルセルロース、ヒドロキシプロピルメチルセルロースのいずれかであると、セルロース誘導体２１が溶解した水を容易に物理ゲルに変化させることができる。
　また、導電性高分子粒子帯２３がセパレータ１３の短手方向Ｙの両端部間に亙って設けられるので、導電性高分子２２が第１電極体１１と第２電極体１２との間のより広い範囲に配される。従って、電解コンデンサ１のＥＳＲをより低くすることができる。
　また、導電性高分子粒子帯２３がセパレータ１３の短手方向Ｙの一端部と中央部との間に亙って設けられると、導電性高分子２２が第１電極体１１と第２電極体１２との間のより広い範囲に配される。従って、電解コンデンサ１のＥＳＲをより低くすることができる。
　また、セルロース誘導体浸漬工程でコンデンサ素子１０をセルロース誘導体２１の水溶液に浸漬し、第１乾燥工程で乾燥させる。その後、導電性高分子浸漬工程でコンデンサ素子１０を導電性高分子２２の分散液に浸漬し、第２乾燥工程で乾燥させる。これにより、導電性高分子２２の分散液はコンデンサ素子１０に保持されたセルロース誘導体２１の溶解によって粘度が高くなり、乾燥時に分散媒の軸方向への移動が緩慢になる。このため、導電性高分子２２の粒子の軸方向の移動が抑制され、導電性高分子２２が第１電極体１１と第２電極体１２との間の広い範囲に配される。従って、電解コンデンサ１のＥＳＲを低くすることができる。
　また、第２乾燥工程でコンデンサ素子１０を４５℃以上の環境下で乾燥させるので、セルロース誘導体２１にゲル化剤を用いることでセルロース誘導体２１が溶解した水を物理ゲルに変化させることができる。これにより、乾燥時に導電性高分子２２の分散媒の軸方向への移動がより緩慢になり、導電性高分子２２の粒子の移動をより少なくすることができる。
　以下に本実施形態の電解コンデンサ１の特性評価を行うために形成した実施例及び比較例について説明する。
　実施例１の電解コンデンサ１は本体ケース３の外形寸法をφ６．３ｍｍ×Ｈ７．７ｍｍとし、定格６３Ｖ－１５μＦのコンデンサ素子１０を作成した。電解液にはボロジサリチル酸のγ-ブチロラクトン溶液を用いている。
　また、セルロース誘導体浸漬工程において、ヒドロキシプロピルメチルセルロースの水溶液にコンデンサ素子１０を浸漬した。ヒドロキシプロピルメチルセルロースには三昌（株）社製ＮＥＯＶＩＳＣＯ（登録商標）?ＭＣ ＨＭ４０００Ｓを用いている。また、セルロース誘導体の水溶液の濃度を０．５％にしている。
　実施例２の電解コンデンサ１は、セルロース誘導体浸漬工程において、実施例１と同じヒドロキシプロピルメチルセルロースを用いて水溶液の濃度を１．０％にしている。その他の条件は実施例１と同一である。
　実施例３の電解コンデンサ１は、セルロース誘導体浸漬工程において、実施例１に対して粘性が同じでゲル化温度の高いヒドロキシプロピルメチルセルロース（三昌（株）社製ＮＥＯＶＩＳＣＯ?ＭＣ ＲＭ４０００）を用いている。また、セルロース誘導体の水溶液の濃度を０．５％にしている。その他の条件は実施例１と同一である。
　実施例４の電解コンデンサ１は、セルロース誘導体浸漬工程において、実施例３と同じヒドロキシプロピルメチルセルロースを用いて水溶液の濃度を１．０％にしている。その他の条件は実施例３と同一である。
　実施例５の電解コンデンサ１は、セルロース誘導体浸漬工程において、実施例３に対して粘性が高くゲル化温度が同じヒドロキシプロピルメチルセルロース（三昌（株）社製ＮＥＯＶＩＳＣＯ?ＭＣ ＲＭ１５０００Ｓ）を用いている。また、セルロース誘導体の水溶液の濃度を０．５％にしている。その他の条件は実施例３と同一である。
　実施例６の電解コンデンサ１は、セルロース誘導体浸漬工程において、実施例５と同じヒドロキシプロピルメチルセルロースを用いて水溶液の濃度を１．０％にしている。その他の条件は実施例５と同一である。
　実施例７の電解コンデンサ１は、セルロース誘導体浸漬工程において、実施例５に対して粘性が高くゲル化温度が同じヒドロキシプロピルメチルセルロース（三昌（株）社製ＮＥＯＶＩＳＣＯ?ＭＣ ＲＭ３００００Ｓ）を用いている。また、セルロース誘導体の水溶液の濃度を０．５％にしている。その他の条件は実施例５と同一である。
　実施例８の電解コンデンサ１は、セルロース誘導体浸漬工程において、実施例７と同じヒドロキシプロピルメチルセルロースを用いて水溶液の濃度を１．０％にしている。その他の条件は実施例７と同一である。
　［比較例］
　また、比較例として、セルロース誘導体浸漬工程を省いて電解コンデンサ１を形成した。セルロース誘導体浸漬工程以外の条件は実施例１と同一である。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
　表１は各実施例及び比較例の１００ｋＨｚにおけるＥＳＲ（単位：ｍΩ）を測定した結果を示している。表１に示すように、実施例１～８の電解コンデンサ１のＥＳＲが低いが、比較例のＥＳＲが高くなっている。これにより、セルロース誘導体浸漬工程を設けて導電性高分子粒子帯２３の短手方向Ｙの幅を広く形成することにより、電解コンデンサ１のＥＳＲを低くすることができる。
　また、実施例１～７は前述の図９に示すように導電性高分子粒子帯２３がセパレータ１３の短手方向Ｙの両端部間に亙って形成された。実施例８はセルロース誘導体の粘性及び濃度が高いため、前述の図１０に示すように導電性高分子粒子帯２３がセパレータ１３の短手方向Ｙに分割して形成された。
　図１１（ａ）及び図１１（ｂ）はそれぞれ実施例１及び比較例の第１電極体１１のＳＥＭによる撮影画像を示している。同図において、第１電極体１１の短手方向Ｙの幅Ｗ’は５ｍｍである。また、第１電極体１１内の黒い部分が導電性高分子２２である。
　図１１によると、実施例１では導電性高分子２２の粒子が稠密状態の導電性高分子粒子帯２３が長手方向Ｘに延びて短手方向Ｙに広い幅で形成されている。これに対して、比較例では導電性高分子２２が短手方向Ｙの両端部に集中し、中央部では分散して配される。このため、実施例１のＥＳＲを比較例のＥＳＲよりも低くすることができる。
　本発明は、電解コンデンサ及び電解コンデンサを制御回路に実装した自動車、電子機器等に利用することができる。
　　　１　　　電解コンデンサ
　　　２　　　コンデンサ本体
　　　３　　　本体ケース
　　　３ａ　　端壁
　　　３ｂ　　周壁
　　　４　　　絶縁シート
　　　５　　　封口体
　　　６　　　座板
　　　７、８　リード端子
　　１０　　　コンデンサ素子
　　１１　　　第１電極体
　　１２　　　第２電極体
　　１３　　　セパレータ
　　１４　　　テープ
　　２１　　　セルロース誘導体
　　２２　　　導電性高分子
　　２３　　　導電性高分子粒子帯
　　２６　　　第１領域
　　２７　　　第２領域
　　　Ｃ　　　中心線

Claims (9)

  1. 　セパレータを介して第１電極体と第２電極体とを巻回して電解液を保持するコンデンサ素子を本体ケース内に収納した電解コンデンサにおいて、前記第１電極体と前記第２電極体との間に導電性高分子の粒子が稠密状態で前記セパレータの長手方向に延びて配される導電性高分子粒子帯を有し、前記導電性高分子粒子帯内にセルロース誘導体が含まれるとともに、前記導電性高分子粒子帯が前記セパレータの短手方向の中心線に対して少なくとも一方の領域内で、前記セパレータの短手方向に半分以上設けられることを特徴とする電解コンデンサ。
  2. 　前記セルロース誘導体が前記電解液に含まれることを特徴とする請求項１に記載の電解コンデンサ。
  3. 　前記セルロース誘導体が４５℃以上の加熱によって水をゲル化させるゲル化剤であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の電解コンデンサ。
  4. 　前記セルロース誘導体が、メチルセルロース、ヒドロキシエチルメチルセルロース、ヒドロキシエチルエチルセルロース、ヒドロキシプロピルセルロース、ヒドロキシプロピルメチルセルロースのいずれかであること特徴とする請求項３に記載の電解コンデンサ。
  5. 　前記導電性高分子粒子帯が前記セパレータの短手方向の両端部間に亙って設けられることを特徴とする請求項１～請求項４のいずれかに記載の電解コンデンサ。
  6. 　前記導電性高分子粒子帯が前記セパレータの短手方向の一端部と中央部との間に亙って設けられることを特徴とする請求項１～請求項４のいずれかに記載の電解コンデンサ。
  7. 　電解液を保持するコンデンサ素子を本体ケース内に収納した電解コンデンサの製造方法において、
    　セパレータを介して第１電極体と第２電極体とを巻回して前記コンデンサ素子をロール状に形成する巻回工程と、
    　前記コンデンサ素子をセルロース誘導体の水溶液に浸漬するセルロース誘導体浸漬工程と、
    　前記水溶液から取り出した前記コンデンサ素子を乾燥させる第１乾燥工程と、
    　前記第１乾燥工程後に前記コンデンサ素子を導電性高分子の分散液に浸漬する導電性高分子浸漬工程と、
    　前記分散液から取り出した前記コンデンサ素子を乾燥させる第２乾燥工程と、
    　前記第２乾燥工程後に前記第１電極体と前記第２電極体との間に電解液を保持させる電解液保持工程とを備えることを特徴とする電解コンデンサの製造方法。
  8. 　前記第２乾燥工程で前記コンデンサ素子を４５℃以上の環境下で乾燥させることを特徴とする請求項７に記載の電解コンデンサの製造方法。
  9. 　前記セルロース誘導体が、メチルセルロース、ヒドロキシエチルメチルセルロース、ヒドロキシエチルエチルセルロース、ヒドロキシプロピルセルロース、ヒドロキシプロピルメチルセルロースのいずれかであることを特徴とする請求項８に記載の電解コンデンサの製造方法。
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