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WO2024062720A1 - 電解コンデンサ及びその製造方法 - Google Patents

電解コンデンサ及びその製造方法 Download PDF

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WO2024062720A1
WO2024062720A1 PCT/JP2023/024766 JP2023024766W WO2024062720A1 WO 2024062720 A1 WO2024062720 A1 WO 2024062720A1 JP 2023024766 W JP2023024766 W JP 2023024766W WO 2024062720 A1 WO2024062720 A1 WO 2024062720A1
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WO
WIPO (PCT)
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electrolytic capacitor
separator
fibers
glass
capacitor according
Prior art date
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Application number
PCT/JP2023/024766
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English (en)
French (fr)
Inventor
伊藤慎一郎
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Elna Co Ltd
Original Assignee
Elna Co Ltd
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.)
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Publication date
Application filed by Elna Co Ltd filed Critical Elna Co Ltd
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    • H01G9/00—Electrolytic capacitors, rectifiers, detectors, switching devices, light-sensitive or temperature-sensitive devices; Processes of their manufacture
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01G—CAPACITORS; CAPACITORS, RECTIFIERS, DETECTORS, SWITCHING DEVICES, LIGHT-SENSITIVE OR TEMPERATURE-SENSITIVE DEVICES OF THE ELECTROLYTIC TYPE
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    • H01G9/004—Details
    • H01G9/02—Diaphragms; Separators
    • H—ELECTRICITY
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    • H01G9/00—Electrolytic capacitors, rectifiers, detectors, switching devices, light-sensitive or temperature-sensitive devices; Processes of their manufacture
    • H01G9/145—Liquid electrolytic capacitors
    • H—ELECTRICITY
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    • 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
    • H01G9/15—Solid electrolytic capacitors

Definitions

  • the present invention relates to an electrolytic capacitor using a conductive polymer and a method for manufacturing the same.
  • An electrolytic capacitor has a structure in which an anode foil and a cathode foil, for example, aluminum foil, are wound around a capacitor element with an electrolyte impregnated with an electrolyte, and the capacitor element is assembled together with a sealing member into an exterior case.
  • Examples of aluminum electrolytic capacitors using conductive polymers include solid electrolytic capacitors that hold a conductive polymer within the capacitor element, and hybrid electrolytic capacitors that hold a conductive polymer and electrolyte within the capacitor element (patented). (See references 1 and 2).
  • separators such as cellulose fibers conventionally used in aluminum electrolytic capacitors using conductive polymers have low acid resistance and are decomposed by strongly acidic polymers.
  • separators for example, in the process of chemically polymerizing monomers with an oxidizing agent to generate a conductive polymer layer, there is a risk that the fibers of the separator will rapidly deteriorate due to the effects of chemical polymerization. There is.
  • the separator may be damaged due to elution of the conductive polymer after manufacturing. deteriorates rapidly.
  • the conductive polymer is likely to be eluted into the electrolytic solution contained in the separator.
  • the acidity of the electrolytic solution increases due to the conductive polymer eluted into the electrolytic solution from the conductive polymer layer, so the deterioration of the separator becomes faster and decomposition is promoted.
  • the present invention has been made in view of the above problems, and an object thereof is to provide a highly reliable electrolytic capacitor that suppresses acidification of a separator, and a method for manufacturing the same.
  • the electrolytic capacitor of the present invention has a capacitor element in which an anode foil and a cathode foil are wound around a separator that holds a conductive polymer layer, and the separator has a porosity of 75 to 90 (%). It is characterized by being mainly made of glass fiber.
  • the glass fiber may have a porosity of 85 to 90 (%).
  • the separator may hold an electrolytic solution, and the average fiber diameter of the glass fibers may be 0.5 to 1 ( ⁇ m).
  • the glass fiber may include at least one of borosilicate glass, alkali-free borosilicate glass, and high silica glass.
  • the separator may include at least one of polyester fibers, polyethylene fibers, polypropylene fibers, aramid fibers, acrylic fibers, and cellulose fibers.
  • the separator may contain as a binder at least one of polyvinyl alcohol, polyvinyl butyral, polyvinylpyrrolidone, polyurethane, polyvinylidene fluoride, styrene-butadiene rubber, and acrylic resin.
  • the capacitor element may be impregnated with the electrolytic solution containing at least one of ethylene glycol, ⁇ -butyrolactone, and sulfolane.
  • the method for manufacturing an electrolytic capacitor of the present invention includes the steps of winding an anode foil and a cathode foil through a separator to produce a capacitor element, immersing the capacitor element in a dispersion or solution of a conductive polymer, and drying the capacitor element, and the separator is characterized by being mainly made of glass fiber with a porosity of 75 to 90 (%).
  • the glass fiber may have a porosity of 85 to 90 (%).
  • the above manufacturing method may further include a step of immersing the capacitor element in an electrolyte, and the average fiber diameter of the glass fibers may be 0.5 to 1 ( ⁇ m).
  • the glass fiber may include at least one of borosilicate glass, alkali-free borosilicate glass, and high silica glass.
  • the separator may include at least one of polyester fibers, polyethylene fibers, polypropylene fibers, aramid fibers, acrylic fibers, and cellulose fibers.
  • the separator may contain as a binder at least one of polyvinyl alcohol, polyvinyl butyral, polyvinylpyrrolidone, polyurethane, polyvinylidene fluoride, styrene-butadiene rubber, and acrylic resin.
  • the capacitor element may be impregnated with the electrolytic solution containing at least one of ethylene glycol, ⁇ -butyrolactone, and sulfolane.
  • FIG. 2 is a side view showing an example of an aluminum electrolytic capacitor.
  • FIG. 2 is a perspective view showing an example of a capacitor element. It is a figure showing an example of a manufacturing process of an aluminum electrolytic capacitor.
  • FIG. 1 is a side view showing an example of an aluminum electrolytic capacitor 1. As shown in FIG. In the paper of FIG. 1, a cross section of the inside of the aluminum electrolytic capacitor 1 is shown in the right half of the aluminum electrolytic capacitor 1 across the center line L.
  • Aluminum electrolytic capacitor 1 is a conductive polymer solid electrolytic aluminum capacitor (hereafter referred to as a solid electrolytic capacitor) or a conductive polymer hybrid aluminum electrolytic capacitor (hereafter referred to as a hybrid electrolytic capacitor).
  • Aluminum electrolytic capacitor 1 is mounted on an electronic circuit board and is used, for example, for coupling, decoupling, smoothing, etc.
  • the aluminum electrolytic capacitor 1 includes a capacitor element 10, a case 11, a sealing body 12, a seat plate 13, a pair of round bar parts 111, and a pair of lead parts 110.
  • the round bar part 111 and the lead part 110 are lead electrodes of the capacitor element 10, and the lead part 110 extends from the tip of the round bar part 111.
  • the other round bar part 111 is provided at a symmetrical position across the center line L.
  • the case 11 is made of aluminum and has a cylindrical shape with a closed upper opening. Case 11 covers capacitor element 10 and sealing body 12 and functions as an exterior of aluminum electrolytic capacitor 1 . Note that the shape of the case 11 is not limited to a cylindrical shape, but may be a rectangular tube shape.
  • the sealing body 12 is a substantially circular member made of an elastic member such as butyl rubber, for example.
  • the sealing body 12 is adjacent to the capacitor element 10 and seals the opening at the bottom of the case 11 .
  • the capacitor element 10 has a structure in which an anode foil, a cathode foil, and a separator (electrolytic paper) are layered and wound.
  • a pair of round bar portions 111 extend from the bottom of the capacitor element 10 .
  • the round bar portion 111 and the lead portion 110 are rod-shaped members made of aluminum or the like.
  • the pair of round bar parts 111 are respectively joined to the anode foil and the cathode foil by a joining means such as caulking, and function as an anode terminal and a cathode terminal of the aluminum electrolytic capacitor 1.
  • Each round bar portion 111 is inserted into a pair of through holes 120 formed in the sealing body 12, respectively. Although only one through hole 120 is shown in FIG. 1, the other through hole 120 is provided at a symmetrical position with the center line L interposed therebetween.
  • the lead portion 110 has a flat plate shape and is bent into an L shape, with its tip portion extending along the surface of the base plate 13.
  • the portion of the lead portion 110 on the round bar portion 111 side is inserted into the through hole 130 of the base plate 13.
  • the lead portion 110 is soldered to a pad on the electronic circuit board during the reflow process of the electronic circuit board.
  • the seat plate 13 is a plate-like member made of resin or the like, and is provided below the case 11 and the sealing body 12.
  • the seat plate 13 supports the case 11 and the sealing body 12 with respect to the electronic circuit board to be mounted.
  • the seat plate 13 is provided with a through hole 130 of the lead portion 110 and a groove portion 131 for accommodating the bent tip portion of the lead portion 110.
  • the groove portion 131 extends along the bottom surface of the seat plate 13 from near the center to the outside. Since the bottom surface of the seat plate 13 becomes the mounting surface of the aluminum electrolytic capacitor 1 on the electronic circuit board, it becomes possible to solder the plate-shaped lead portion 110 to the pad on the electronic circuit board.
  • a surface mount type aluminum electrolytic capacitor 1 is used, but the embodiments described later can also be applied to a lead type capacitor without a seat plate 13.
  • FIG. 2 is a perspective view showing an example of the capacitor element 10.
  • the capacitor element 10 includes a wound body 100 in which an anode foil 101, a cathode foil 102, and a separator (electrolytic paper) 103 are wound, and a pair of extraction electrodes 19 connected to the anode foil 101 and the cathode foil 102.
  • a pair of extraction electrodes 19 extend below the wound body 100.
  • the round bar portion 111 of each extraction electrode 19 is connected to the anode foil 101 and the cathode foil 102, respectively. Note that FIG. 2 shows the state before the lead portion 110 is bent and pressed into a flat plate shape.
  • the anode foil 101 and the cathode foil 102 are formed of valve metals such as aluminum, tantalum, titanium, and niobium, alloy foils thereof, vapor-deposited foils, and the like.
  • the surface of the anode foil 101 is etched to increase the electrode area.
  • the capacitor element 10 secures a predetermined capacitance.
  • an extremely thin oxide film is formed on the surface of the anode foil 101. Therefore, the anode foil 101 is insulated from other members.
  • the capacitor element 10 functions as a capacitor because the oxide film functions as a dielectric.
  • the surface of the cathode foil 102 has been subjected to etching treatment, no oxide film is formed thereon. Note that an oxide film, an inorganic layer, or a carbon layer may be formed on the surface of the cathode foil 102.
  • the separator 103 is wound while being sandwiched between the anode foil 101 and the cathode foil 102.
  • the separator 103 holds a conductive polymer in the case of a solid electrolytic capacitor, and holds a conductive polymer and an electrolyte in the case of a hybrid electrolytic capacitor.
  • the separator 103 is mainly formed of glass fibers with a porosity of 75 to 90 (%), and may contain other organic fibers, binders, etc. in addition to glass fibers. As described above, since the separator 103 is mainly made of glass fibers, it is less likely to become acidic than, for example, when cellulose fibers are used mainly.
  • the porosity of glass fiber is 75 to 90 (%).
  • the porosity is the ratio of the volume of voids to the volume of the entire fiber.
  • the ESR increases because the glass fibers cannot hold a sufficient amount of the conductive polymer and electrolyte.
  • the porosity exceeds 90 (%), the glass fibers can hold a sufficient amount of the conductive polymer and electrolyte, so the ESR is sufficiently reduced, but on the other hand, the separator 103 This is not suitable as it will not be able to maintain the necessary strength during winding.
  • the porosity of the glass fiber is 75 to 90 (%), the amount of the conductive polymer and electrolyte retained increases, and the ESR is appropriately reduced.
  • the porosity of the glass fiber is set to 85 to 90 (%), more conductive polymer can be retained, thereby further reducing ESR. This increases the reliability of the aluminum electrolytic capacitor 1.
  • the average fiber diameter of the glass fibers is 0.5 to 1 ( ⁇ m). If the fiber diameter exceeds 1 ( ⁇ m), the evaporation rate of the electrolyte becomes excessively high, and the density of the conductive polymer eluted from the conductive polymer layer into the electrolyte increases, resulting in acidification of the separator. proceed. On the other hand, when the fiber diameter is less than 0.5 ( ⁇ m), the retention of the conductive polymer deteriorates, which is not appropriate. Therefore, by setting the average fiber diameter of the glass fibers to 0.5 to 1 ( ⁇ m), evaporation of the electrolytic solution is appropriately suppressed and acidification is suppressed.
  • the thickness of the separator 103 is 40 ( ⁇ m). If the thickness of the separator 103 is less than 40 ( ⁇ m), it is excessively thin and has a low withstand voltage.
  • the glass fiber includes at least one of borosilicate glass, alkali-free borosilicate glass, and high silica glass.
  • the separator 103 may include at least one of polyester fibers, polyethylene fibers, polypropylene fibers, aramid fibers, acrylic fibers, and cellulose fibers. By including these materials in the separator 103, the advantages of excellent solvent resistance and improved mechanical strength such as tensile strength can be obtained.
  • the separator 103 may contain as a binder at least one of polyvinyl alcohol, polyvinyl butyral, polyvinylpyrrolidone, polyurethane, polyvinylidene fluoride, styrene-butadiene rubber, and acrylic resin.
  • binders By including these binders in the separator 103, advantages such as excellent solvent resistance and improved mechanical strength such as tensile strength can be obtained.
  • the separator 103 is impregnated with an electrolytic solution.
  • the solvent of the electrolyte may include at least one of ethylene glycol, ⁇ -butyrolactone, and sulfolane.
  • FIG. 3 is a diagram showing an example of the manufacturing process of the aluminum electrolytic capacitor 1.
  • the manufacturing process of the aluminum electrolytic capacitor 1 is an example of a method of manufacturing an electrolytic capacitor.
  • the manufacturing process of a hybrid electrolytic capacitor will be described, but the following step St6 is omitted in the method of manufacturing a solid electrolytic capacitor.
  • an anode foil 101, a cathode foil 102, and a separator 103 are prepared (step St1).
  • the surface of the anode foil 101 is etched, and an oxide film is further formed as a dielectric layer.
  • the separator 103 has a porosity of 75 to 90 (%) and is mainly made of glass fiber.
  • the porosity is preferably 85 to 90 (%).
  • the average fiber diameter of the glass fibers is 0.5 to 1 ( ⁇ m) from the viewpoint of good evaporation rate of the electrolytic solution and impregnation of the conductive polymer.
  • the thickness of the separator 103 is 40 ( ⁇ m).
  • the separator 103, the anode foil 101, the cathode foil 102, and the separator 103 are laminated in this order and wound, and the outer surface is fixed with a tape to produce the wound body 100 (Step St2).
  • the lead electrodes 19 are connected to appropriate positions of the anode foil 101 and the cathode foil 102, respectively. Examples of the connection means include, but are not limited to, caulking.
  • the wound body 100 is immersed in a conductive polymer dispersion containing water and an organic solvent for 20 minutes in a reduced pressure atmosphere, and then the wound body 100 is pulled up from the conductive polymer dispersion (Step St3). By doing so, the wound body 100 can be impregnated with the conductive polymer.
  • a conductive polymer solution may be used instead of the conductive polymer dispersion.
  • Step St4 the rolled body 100 is placed in a drying oven at, for example, 150 degrees and dried for 60 minutes.
  • a conductive path is formed by fixing the conductive polymers in the separator 103 to each other to generate a conductive polymer layer.
  • the wound body 100 is impregnated with a predetermined amount of electrolytic solution in a reduced pressure atmosphere (Step St5).
  • the electrolytic solution may be a mixture of a solute and a conductive polymer dispersion. That is, a conductive polymer dispersion can be used as an electrolyte. In that case, the impregnation with the electrolytic solution will be performed simultaneously with the impregnation with the conductive polymer.
  • the wound body 100 is housed in the case 11 and sealed with the sealing body 12 (step St6).
  • the extraction electrode 19 extending from the wound body 100 is inserted into the through hole 120 of the sealing body 12.
  • an aging process may be performed while applying the rated voltage to the capacitor element 10. In this manner, the manufacturing process of the aluminum electrolytic capacitor 1 is performed.
  • Sample No. 1 of aluminum electrolytic capacitor 1 was produced according to the above manufacturing method. 1 to 8 were produced. For comparison, sample No. 1 of an aluminum electrolytic capacitor in which the main body of the separator 103 is made of special rayon fiber (finely divided cellulose fiber) and cellulose fiber instead of glass fiber is shown. 9 and 10 were prepared, respectively. Sample No. The rated voltage and capacitance of 1 to 10 are 63 (V) and 56 ( ⁇ F), respectively. Further, the diameter of the case 11 was 10 (mm), and the height of the case 11 was 10 (mm). A specific method for manufacturing the aluminum electrolytic capacitor 1 will be described below.
  • the anode lead electrode was connected to the anode foil that had been etched and had an oxide film formed on it.
  • a cathode lead electrode was connected to a cathode foil that had a conductor layer on its end face and was pretreated to improve wettability.
  • a separator, a cathode foil, a separator, and an anode foil were laminated in this order, and each lead-out electrode was wound while being wound, and the outer surface was fixed with a tape to produce a wound body.
  • the thickness of the separator, the fiber diameter and porosity of the main fibers of the separator were varied for each sample.
  • the prepared wound body is immersed in an aqueous ammonium phosphate solution, and a predetermined voltage is applied to the anode foil while chemical conversion treatment is performed again at 85°C, thereby forming a dielectric layer mainly on the end face of the anode foil. was formed.
  • the wound body was immersed in a dispersion of a conductive polymer contained in a predetermined container in a reduced pressure atmosphere (-93 kPa), and then pulled up from the dispersion.
  • the rolled body impregnated with the conductive polymer was dried for 60 minutes in a drying oven at 150° C. to adhere the conductive polymers of each layer to each other to form conductive paths. In this way, a capacitor element functioning as a solid electrolytic capacitor was manufactured.
  • the capacitor element impregnated with the electrolytic solution was sealed to complete the electrolytic capacitor. Thereafter, an aging treatment was performed for a predetermined time at a predetermined temperature while applying a rated voltage.
  • Sample No. 1 to 10 were evaluated as solid electrolytic capacitors and hybrid electrolytic capacitors.
  • the ESR (m ⁇ ) of the solid electrolytic capacitor and the hybrid electrolytic capacitor were measured when the frequency of the electrolytic capacitor was 100 kHz in an environment of 20° C.
  • the amount of retained polymer (conductive polymer) (g) was measured as an evaluation of the solid electrolytic capacitor, and the rate of evaporation of the electrolyte at 150° C. (g/h) was measured as an evaluation of the hybrid electrolytic capacitor.
  • Table 1 shows the measurement results for the solid electrolytic capacitor
  • Table 2 shows the measurement results for the hybrid electrolytic capacitor.
  • Table 1 shows sample no. The evaluation results as solid electrolytic capacitors of 1 to 10 are shown below.
  • Sample No. The main body of separators 1 to 8 was glass fiber, and sample No. Separators No. 9 and No. 10 were mainly made of special rayon fiber and cellulose fiber, respectively. Further, the ratio of the weight of the main fiber to the weight of the entire separator (see weight ratio in Table 1) is as follows for sample No. 9 and 10 are 100 (%), and sample No. 4 was 65 (%), and the others were 75 (%).
  • the fiber diameter is the average diameter of the main fibers of the separator, and was measured by planar measurement of the separator at 5000 times magnification using a scanning electron microscope (SEM).
  • Sample No. The fiber diameter of samples 1 to 4, 6, and 8 was 0.5 ( ⁇ m), and sample No. The fiber diameter of sample No. 5 was 1.2 ( ⁇ m).
  • the fiber diameter of No. 7 was 1.0 ( ⁇ m).
  • Sample No. The fiber diameter of Sample No. 9 was 2.0 ( ⁇ m).
  • the fiber diameter of No. 10 was 5.0 ( ⁇ m).
  • sample No. The thickness of the separator of Sample No. 6 was 30 ( ⁇ m), and the thickness of the separator of the other samples was 40 ( ⁇ m).
  • the porosity of the separator was varied for each sample. Sample No. For Nos. 1 to 4 and 8, the higher the porosity of the separator, the higher the amount of polymer retained and the lower the ESR. However, sample no. 5 and 7 are sample nos. Although the porosity was lower than that of No. 4, the fiber diameter was larger and the impregnating property of the polymer was improved, so the amount of polymer retained was increased and the ESR was lowered. Also, sample No. 6 is sample No. Although the porosity was lower than that of No. 4, the ESR was lower because the thickness was thinner and the conductive path was shorter.
  • Sample No. which is a comparative example. Based on the ESR of 9 and 10, sample No. 9 and 10 of Example. The ESR of 1 to 8 was judged to be pass/fail (OK/NG) (see the judgment results in the table). Sample No. ESR of 1 to 7 is sample no. Since it was lower than the ESR of 9 and 10, it was determined to be OK. Also, sample No. 8 is sample No. The thickness is the same as that of sample No. 9. Although the porosity was higher than that of Sample 9, the ESR was high, so it was judged as NG. Furthermore, sample No. with a porosity of 90(%). 1 and sample No. 1 with a porosity of 85 (%). Since Sample No. 2 had a large amount of polymer retained, the ESR was further suitably reduced.
  • the ESR of 1 to 7 was suitably reduced.
  • the ESR of 1 and 2 was suitably reduced.
  • the thickness of sample No. 6 is thinner than the other samples No. 1 to 5, 7, and 8. Therefore, the withstand voltage of sample No. 6 is lower than the withstand voltage of sample No. 9 of the comparative example.
  • the withstand voltages of samples No. 1 to 5, 7, and 8 are greater than or equal to the withstand voltage of sample No. 9 of the comparative example. Therefore, it is preferable that the thickness of the separator is 40 ( ⁇ m).
  • Table 2 shows the evaluation results of samples No. 1 to 10 as hybrid electrolytic capacitors. The contents of Table 2 are the same except for the amount of electrolyte retained, ESR, electrolyte evaporation rate, and evaluation results.
  • sample No. for Nos. 1 to 4 and No. 8 the higher the porosity of the separator, the larger the amount of electrolyte retained and the lower the ESR.
  • sample no. 5 and 7 are sample nos. Although the porosity was lower than that of No. 4, the fiber diameter was larger and the polymer impregnability was improved, so the amount of electrolyte retained was increased and the ESR was lower.
  • sample No. 6 is sample No. Although the porosity was lower than that of No. 4, the ESR was lower because the thickness was thinner and the conductive path was shorter.
  • Sample No. which is a comparative example. Based on ESR of 9 and 10, sample No. 9 and 10 of Example. The ESR of 1 to 8 was judged to be pass/fail (OK/NG) (see the judgment results in the table). Sample No. ESR of 1 to 7 is sample no. Since it was lower than the ESR of 9 and 10, it was determined to be OK. Also, sample No. 8 is sample No. The thickness is the same as that of sample No. 9. Although the porosity was higher than that of Sample 9, the ESR was high, so it was determined to be NG.
  • samples No. 1 to 7 which have a porosity of 75 to 90%, was suitably reduced. Furthermore, samples No. 1 and 2, which have a porosity of 85 to 90%, had a greater reduction in ESR due to the larger amount of polymer retained.
  • the evaporation rate of the electrolyte becomes faster as the fiber diameter becomes larger. This is because as the fiber diameter increases, the contact area with the electrolyte decreases, resulting in a decrease in electrolyte retention. As the electrolytic solution evaporates, the acidity increases due to the density of the conductive polymer eluted from the conductive polymer layer into the electrolytic solution, so that the acidification of the separator progresses.
  • Sample No. which is a comparative example. Based on the transpiration rates of electrolytes No. 9 and No. 10, Sample No. Sample No. 1 to 8 has the largest fiber diameter.
  • the transpiration rate of the electrolyte in Sample No. 5 is as follows. The transpiration rate was higher than that of the electrolyte in No. 9. This is sample No. The fiber diameter of sample no. This is because it is larger than 1-4 or 6-8. On the other hand, other sample No.
  • the transpiration rates of electrolytes Nos. 1 to 4 and 6 to 8 are those of sample No. The transpiration rate was lower than that of electrolytes Nos. 9 and 10.
  • the average fiber diameter of the glass fibers 0.5 to 1 ( ⁇ m)
  • evaporation of the electrolytic solution was appropriately suppressed and acidification was suppressed.
  • a case where the average value of the fiber diameter is less than 0.5 ( ⁇ m) is not suitable because the impregnating property of the polymer decreases.

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Abstract

電解コンデンサは、導電性高分子層を保持するセパレータを介し、陽極箔及び陰極箔が巻き回されたコンデンサ素子を有し、前記セパレータは、空隙率が７５～９０％であるガラス繊維を主体とすることを特徴とする。

Description

電解コンデンサ及びその製造方法
　本発明は、導電性高分子を用いた電解コンデンサ及びその製造方法に関する。
　電解コンデンサは、例えばアルミニウム箔の陽極箔及び陰極箔を、セパレータを介して巻回したコンデンサ素子に電解液を含浸し、封口体とともに外装ケース内に組み込んだ構造を有する。導電性高分子を用いるアルミ電解コンデンサとしては、コンデンサ素子内に導電性高分子を保持する固体電解コンデンサ、及びコンデンサ素子内に導電性高分子及び電解液を保持するハイブリッド電解コンデンサが挙げられる（特許文献１及び２参照）。
特開２０２２－５９４７１号公報 国際公開第２０１７／０９０２４１号
　例えば、導電性高分子を用いるアルミ電解コンデンサに従来から用いられるセルロース繊維などのセパレータは耐酸性が低いため、強酸性のポリマーにより分解される。この種のセパレータを用いて固体電解コンデンサを製造する場合、例えばモノマーを酸化剤により化学重合して導電性高分子層を生成する工程において、セパレータの繊維が化学重合の影響で急速に劣化するおそれがある。
　また、これとは異なり、導電性高分子の分散液にコンデンサ素子を浸漬して乾燥させることで導電性高分子層を生成した場合であっても、製造後の導電性高分子の溶出によりセパレータが急速に劣化する。例えば上記の分散液を用いて導電性高分子層を形成したハイブリッド電解コンデンサの場合、セパレータに含まれる電解液等に導電性高分子が溶出しやすい。電解液が蒸散するほど、導電性高分子層から電解液内に溶出する導電性高分子により電解液の酸性度が高くなるため、セパレータの劣化が速くなり分解が促進される。
　このようにセパレータが酸性化することにより分解が進むにつれ、例えば導電性高分子の保持量の低下が進んでＥＳＲが増加するおそれがある。さらには、電解液の保持量も低下して漏れ電流も増加するおそれがある。
　そこで本発明は、上記課題に鑑みなされたものであり、セパレータの酸性化を抑制した高信頼性の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。
　本発明の電解コンデンサは、導電性高分子層を保持するセパレータを介し、陽極箔及び陰極箔が巻き回されたコンデンサ素子を有し、前記セパレータは、空隙率が７５～９０（％）であるガラス繊維を主体とすることを特徴とする。
　上記の電解コンデンサにおいて前記ガラス繊維の空隙率は、８５～９０（％）であってもよい。
　上記の電解コンデンサにおいて、前記セパレータは、電解液を保持し、前記ガラス繊維の繊維径の平均値は、０．５～１（μｍ）であってもよい。
　上記の電解コンデンサにおいて、前記ガラス繊維は、硼珪酸ガラス、無アルカリ硼珪酸ガラス、及び高シリカガラスの少なくとも１つを含んでもよい。
　上記の電解コンデンサにおいて、前記セパレータは、ポリエステル繊維、ポリエチレン繊維、ポリプロピレン繊維、アラミド繊維、アクリル繊維、及びセルロース繊維の少なくとも１つを含んでもよい。
　上記の電解コンデンサにおいて、前記セパレータは、ポリビニルアルコール、ポリビニルブチラール、ポリビニルピロリドン、ポリウレタン、ポリフッ化ビニリデン、スチレンブタジエンゴム、及びアクリル樹脂の少なくとも１つをバインダとして含んでもよい。
　上記の電解コンデンサにおいて、前記コンデンサ素子に、エチレングリコール、γ‐ブチロラクトン、及びスルホランの少なくとも１つを含む前記電解液を含浸してもよい。
　本発明の電解コンデンサの製造方法は、セパレータを介して陽極箔及び陰極箔を巻き回してコンデンサ素子を生成する工程と、前記コンデンサ素子を導電性高分子の分散液または溶液に浸漬する工程と、前記コンデンサ素子を乾燥させる工程とを有し、前記セパレータは、空隙率が７５～９０（％）であるガラス繊維を主体とすることを特徴とする。
　上記の製造方法において、前記ガラス繊維の空隙率は、８５～９０（％）であってもよい。
　上記の製造方法において、前記コンデンサ素子を電解液に浸漬する工程を、さらに有し、前記ガラス繊維の繊維径の平均値は、０．５～１（μｍ）であってもよい。
　上記の製造方法において、前記ガラス繊維は、硼珪酸ガラス、無アルカリ硼珪酸ガラス、及び高シリカガラスの少なくとも１つを含んでもよい。
　上記の製造方法において、前記セパレータは、ポリエステル繊維、ポリエチレン繊維、ポリプロピレン繊維、アラミド繊維、アクリル繊維、及びセルロース繊維の少なくとも１つを含んでもよい。
　上記の製造方法において、前記セパレータは、ポリビニルアルコール、ポリビニルブチラール、ポリビニルピロリドン、ポリウレタン、ポリフッ化ビニリデン、スチレンブタジエンゴム、及びアクリル樹脂の少なくとも１つをバインダとして含んでもよい。
　上記の製造方法において前記コンデンサ素子に、エチレングリコール、γ‐ブチロラクトン、及びスルホランの少なくとも１つを含む前記電解液を含浸してもよい。
　本発明によると、セパレータの酸性化を抑制し、信頼性を高めることができる。
アルミ電解コンデンサの一例を示す側面図である コンデンサ素子の一例を示す斜視図である。 アルミ電解コンデンサの製造工程の一例を示す図である。
［実施形態］
（アルミ電解コンデンサの構成）
　図１は、アルミ電解コンデンサ１の一例を示す側面図である。図１の紙面において、アルミ電解コンデンサ１の中心線Ｌを挟んだ右半分には、その内部の断面が示されている。
　アルミ電解コンデンサ１は、導電性高分子固体電解アルミコンデンサ（以下、固体電解コンデンサと表記）、または導電性高分子ハイブリッドアルミ電解コンデンサ（以下、ハイブリッド電解コンデンサと表記）である。アルミ電解コンデンサ１は、電子回路基板に実装され、例えばカップリング、デカップリング、及び平滑化などに用いられる。
　アルミ電解コンデンサ１は、コンデンサ素子１０、ケース１１、封口体１２、座板１３、一対の丸棒部１１１、及び一対のリード部１１０を有する。丸棒部１１１及びリード部１１０はコンデンサ素子１０の引き出し電極であり、リード部１１０は丸棒部１１１の先端から延びている。なお、図１には一方の丸棒部１１１のみが示されているが、中心線Ｌを挟んだ対称な位置に他方の丸棒部１１１が設けられている。
　ケース１１は、アルミニウムにより形成され、上部の開口が塞がった円筒形状を有する。ケース１１は、コンデンサ素子１０及び封口体１２を覆い、アルミ電解コンデンサ１の外装として機能する。なお、ケース１１の形状は円筒形状に限定されず、角筒形状であってもよい。
　封口体１２は、例えばブチルゴムなどの弾性部材により形成された略円形状の部材である。封口体１２は、コンデンサ素子１０に隣接し、ケース１１下部の開口を封口する。
　コンデンサ素子１０は、後述するように、陽極箔、陰極箔、及びセパレータ（電解紙）を重ねて巻き回した構成を有する。コンデンサ素子１０の底部からは一対の丸棒部１１１が延びている。
　丸棒部１１１及びリード部１１０はアルミニウムなどから形成された棒状部材である。一対の丸棒部１１１は、陽極箔及び陰極箔に対し、かしめなどの接合手段によりそれぞれ接合されており、アルミ電解コンデンサ１の陽極端子及び陰極端子として機能する。各丸棒部１１１は、封口体１２に形成された一対の貫通孔１２０にそれぞれ挿通されている。なお、図１には一方の貫通孔１２０のみが示されているが、中心線Ｌを挟んだ対称な位置に他方の貫通孔１２０が設けられている。
　リード部１１０は平板形状を有し、Ｌ字形状に屈曲し、その先端側の部分は座板１３の板面に沿って延びている。リード部１１０の丸棒部１１１側の部分は座板１３の貫通孔１３０に挿通されている。リード部１１０は、電子回路基板のリフロー工程において、電子回路基板上のパッドにはんだ付けされる。
　座板１３は、樹脂などにより形成された板状部材であり、ケース１１及び封口体１２の下部に設けられている。座板１３は、実装対象の電子回路基板に対してケース１１及び封口体１２を支持する。座板１３には、リード部１１０の貫通孔１３０、及びリード部１１０の屈曲した先端部分を収容する溝部１３１が設けられている。溝部１３１は座板１３の底面に沿って中央近傍から外側へ延びている。座板１３の底面は、電子回路基板に対するアルミ電解コンデンサ１の実装面となるため、板状のリード部１１０を電子回路基板上のパッドにはんだ付けすることが可能となる。なお、本実施形態では表面実装タイプのアルミ電解コンデンサ１を挙げるが、後述する実施例は、座板１３がないリードタイプにも適用することができる。
（コンデンサ素子の構成）
　図２は、コンデンサ素子１０の一例を示す斜視図である。図２において、図１と共通する構成には同一の符号を付し、その説明は省略する。コンデンサ素子１０は、陽極箔１０１、陰極箔１０２、及びセパレータ（電解紙）１０３を巻回した巻回体１００と、陽極箔１０１及び陰極箔１０２に接続された一対の引き出し電極１９とを有する。
　一対の引き出し電極１９は巻回体１００の下方に延びる。各引き出し電極１９の丸棒部１１１は陽極箔１０１及び陰極箔１０２にそれぞれ接続されている。なお、図２では、リード部１１０を屈曲させて平板状にプレス加工する前の状態が示されている。
　陽極箔１０１及び陰極箔１０２は、例えばアルミニウム、タンタル、チタン、及びニオブ等の弁金属およびその合金箔並びに蒸着箔等により形成されている。陽極箔１０１の表面には、電極面積が増加するようにエッチング処理が施されている。これにより、コンデンサ素子１０は所定の静電容量を確保する。さらに陽極箔１０１の表面には極薄の酸化被膜が形成されている。このため、陽極箔１０１は、他の部材から絶縁されている。酸化被膜が誘電体として機能することで、コンデンサ素子１０がコンデンサとして機能する。
　一方、陰極箔１０２の表面には、エッチング処理が施されているが、酸化被膜は形成されていない。なお、陰極箔１０２の表面には、酸化被膜が形成されてもよいし、無機層またはカーボン層が形成されていてもよい。
　セパレータ１０３は陽極箔１０１及び陰極箔１０２の間に挟まれた状態で巻回される。セパレータ１０３は、固体電解コンデンサの場合、導電性高分子を保持し、ハイブリッド電解コンデンサの場合、導電性高分子及び電解液を保持する。セパレータ１０３は、空隙率が７５～９０（％）であるガラス繊維を主体として形成され、ガラス繊維以外にも他の有機繊維及びバインダなどを含んでもよい。このようにセパレータ１０３はガラス繊維を主体とするため、例えばセルロース繊維を主体として用いる場合より酸性化しにくい。
　ガラス繊維の空隙率は７５～９０（％）である。ここで空隙率とは、繊維全体の体積に対する空隙の体積の比である。空隙率が７５（％）未満である場合、ガラス繊維は十分な量の導電性高分子及び電解液を保持することができないため、ＥＳＲが上昇する。また、空隙率が９０（％）を上回る場合、ガラス繊維は十分な量の導電性高分子及び電解液を保持することができるため、ＥＳＲは十分に低減されるが、その一方でセパレータ１０３の巻回時に必要な強度を保てなくなるため、適切ではない。
　したがって、ガラス繊維の空隙率が７５～９０（％）であるとき、導電性高分子及び電解液の保持量が増加してＥＳＲが適切に低減される。好ましくは、ガラス繊維の空隙率を８５～９０（％）とすると、より多くの導電性高分子を保持できるため、さらにＥＳＲが低減される。これによりアルミ電解コンデンサ１の信頼性が高められる。
　また、ガラス繊維の繊維径の平均値は０．５～１（μｍ）である。繊維径が１（μｍ）を超える場合、電解液の蒸散速度が過剰に高くなり、導電性高分子層から電解液内に溶出する導電性高分子の密度が高くなるため、セパレータの酸性化が進行する。一方、繊維径が０．５（μｍ）未満である場合、導電性高分子の保持性が悪化するため、適切ではない。したがって、ガラス繊維の繊維径の平均値を０．５～１（μｍ）とすることにより、電解液の蒸散が適切に抑制されて酸性化が抑制される。
　また、セパレータ１０３の厚さは４０（μｍ）である。セパレータ１０３の厚さが４０（μｍ）未満である場合、過剰に薄いため、耐電圧が低くなる。
　ガラス繊維は、硼珪酸ガラス、無アルカリ硼珪酸ガラス、及び高シリカガラスの少なくとも１つを含む。これらの材料をセパレータ１０３の主体として用いることにより、耐酸性が向上するという利点が得られる。
　また、セパレータ１０３は、ポリエステル繊維、ポリエチレン繊維、ポリプロピレン繊維、アラミド繊維、アクリル繊維、及びセルロース繊維の少なくとも１つを含んでもよい。これらの材料をセパレータ１０３に含有させることにより、耐溶剤性に優れ、引張強度等の機械的強度が向上するという利点が得られる。
　また、セパレータ１０３は、ポリビニルアルコール、ポリビニルブチラール、ポリビニルピロリドン、ポリウレタン、ポリフッ化ビニリデン、スチレンブタジエンゴム、及びアクリル樹脂の少なくとも１つをバインダとして含んでもよい。これらのバインダをセパレータ１０３に含有させることにより、耐溶剤性に優れ、引張強度等の機械的強度が向上するという利点が得られる。
　また、アルミ電解コンデンサ１が固体電解コンデンサである場合、セパレータ１０３には電解液が含浸されている。電解液の溶媒は、エチレングリコール、γ‐ブチロラクトン、及びスルホランの少なくとも１つを含んでもよい。これらの溶媒とする電解液をセパレータ１０３に含浸させることにより、従来よりも低蒸散性になるという利点が得られる。
（電解コンデンサの製造工程）
　図３は、アルミ電解コンデンサ１の製造工程の一例を示す図である。アルミ電解コンデンサ１の製造工程は電解コンデンサの製造方法の一例である。なお、本例ではハイブリッド電解コンデンサの製造工程を挙げるが、固体電解コンデンサの製造方法では以下のステップＳｔ６が省かれる。
　まず、陽極箔１０１、陰極箔１０２、及びセパレータ１０３を準備する（ステップＳｔ１）。陽極箔１０１の表面はエッチング処理されており、さらに酸化被膜が誘電体層として形成されている。また、セパレータ１０３は、空隙率が７５～９０（％）であり、ガラス繊維を主体とする。ここで空隙率は８５～９０（％）であると好ましい。また、ガラス繊維の繊維径の平均値は０．５～１（μｍ）であると、電解液の蒸散速度が良好であり、導電性高分子の含侵性との観点から好ましい。また、セパレータ１０３の厚さは４０（μｍ）である。
　次に、セパレータ１０３、陽極箔１０１、陰極箔１０２、及びセパレータ１０３をこの順に積層して巻回し、外側表面を巻止めテープで固定することで巻回体１００を作製する（ステップＳｔ２）。巻回中、陽極箔１０１及び陰極箔１０２の適切な位置にそれぞれ引き出し電極１９を接続する。接続手段としては、かしめが挙げられるが、これに限定されない。
　次に減圧雰囲気中で、水と有機溶媒を含む導電性高分子の分散液に巻回体１００を２０分間浸漬し、その後、導電性高分子分散液から巻回体１００を引き上げる（ステップＳｔ３）。このようにすることで、巻回体１００に導電性高分子を含浸させることができる。なお、本工程では導電性高分子の分散液に代えて導電性高分子の溶液を用いてもよい。
　次に巻回体１００を、例えば１５０度の乾燥炉に入れて６０分間乾燥させる（ステップＳｔ４）。これにより、セパレータ１０３内の導電性高分子同士を固着させて導電性高分子層を生成することで導電性パスが形成される。
　次に減圧雰囲気中で、所定量の電解液を巻回体１００に含浸させる（ステップＳｔ５）。なお、電解液は、導電性高分子分散液内に、溶質を混合させたものであってもよい。すなわち、導電性高分子分散液を電解液として使用することができる。その場合、電解液の含浸は、導電性高分子の含浸と同時に行うこととなる。
　次に巻回体１００をケース１１に収容して封口体１２によって封口する（ステップＳｔ６）。このとき、巻回体１００から延びる引き出し電極１９は封口体１２の貫通孔１２０に挿通される。その後、コンデンサ素子１０に定格電圧を印加しながらエージング処理を行なってもよい。このようにしてアルミ電解コンデンサ１の製造工程は行われる。
　次にアルミ電解コンデンサ１の実施例を説明する。上記の製造方法に従ってアルミ電解コンデンサ１のサンプルＮｏ．１～８を作製した。また、比較のため、セパレータ１０３の主体をガラス繊維に代えて特殊レーヨン繊維（セルロース繊維を細分化したもの）及びセルロース繊維とするアルミ電解コンデンサのサンプルＮｏ．９及び１０をそれぞれ作製した。サンプルＮｏ．１～１０の定格電圧及び定格静電容量がそれぞれ、６３（Ｖ）及び５６（μＦ）である。また、ケース１１の直径は１０（ｍｍ）であり、ケース１１の高さは１０（ｍｍ）とした。以下にアルミ電解コンデンサ１の具体的な製造方法について説明する。
（巻回体の作製）
　エッチング処理が施され、酸化被膜が形成済みの陽極箔に陽極の引き出し電極を接続した。端面に導体層を有し塗れ性改善の下処理を行った陰極箔に陰極の引き出し電極を接続した。その後、セパレータ、陰極箔、セパレータ、および陽極箔をこの順に積層し、各引き出し電極を巻き込みながら巻回し、外側表面を巻止めテープで固定することで巻回体を作製した。セパレータの厚み、セパレータの主体となる繊維の繊維径及び空隙率はサンプルごとに異ならせた。
　作製した巻回体を、リン酸アンモニウム水溶液に浸漬させ、陽極箔に対して、所定の電圧を印加しながら、８５℃で再度化成処理を行うことにより、主に陽極箔の端面に誘電体層を形成した。
（導電性高分子の含浸）
　減圧雰囲気（-９３ｋＰａ）中で、所定容器に収容された導電性高分子の分散液に巻回体を浸漬し、その後、分散液から巻回体を引き上げた。次に、導電性高分子を含浸した巻回体を、１５０℃の乾燥炉内で６０分間乾燥させ各層の導電性高分子同士を固着して導電性パスを形成した。これにより、固体電解コンデンサとして機能するコンデンサ素子を作製した。
（電解液の含浸）
　さらに上記のコンデンサ素子に減圧雰囲気中で所定量の電解液（テイカ株式会社製ＥＳＥ２）を含浸させた。これにより、ハイブリッドアルミ電解コンデンサとして機能するコンデンサ素子を作製した。
（コンデンサ素子の封口）
　電解液を含浸させたコンデンサ素子を封口して、電解コンデンサを完成させた。その後、定格電圧）を印加しながら所定温度で所定時間のエージング処理を行った。
（評価）
　サンプルＮｏ．１～１０を固体電解コンデンサ及びハイブリッド電解コンデンサとして評価した。４端子測定用のＬＣＲメータを用いて、２０℃の環境下で電解コンデンサの周波数が１００ｋＨｚであるときのＥＳＲ（ｍΩ）を固体電解コンデンサ及びハイブリッド電解コンデンサの各々について測定した。また、固体電解コンデンサの評価としてポリマー（導電性高分子）の保持量（ｇ）と測定し、ハイブリッド電解コンデンサの評価として１５０℃における電解液の蒸散の速度（ｇ／ｈ）を測定した。表１に固体電解コンデンサ、表２にハイブリッド電解コンデンサの測定結果を示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
　表１は、サンプルＮｏ．１～１０の固体電解コンデンサとしての評価結果を示す。サンプルＮｏ．１～８のセパレータの主体はガラス繊維とし、サンプルＮｏ．９及び１０のセパレータの主体は、それぞれ、特殊レーヨン繊維及びセルロース繊維とした。また、セパレータ全体の重量に対する主体の繊維の重量の比（表１中の重量比参照）は、サンプルＮｏ．９及び１０が１００（％）であり、サンプルＮｏ．４が６５（％）であり、その他は７５（％）とした。
　繊維径は、セパレータの主体の繊維の径の平均値であり、走査型電子顕微鏡（SEM: Scanning Electron Microscope）を用いて５０００倍でセパレータを平面計測することにより計測した。サンプルＮｏ．１～４，６，８の繊維径は０．５（μｍ）とし、サンプルＮｏ．５の繊維径は１．２（μｍ）とし、サンプルＮｏ．７の繊維径は１．０（μｍ）とした。サンプルＮｏ．９の繊維径は２．０（μｍ）とし、サンプルＮｏ．１０の繊維径は５．０（μｍ）とした。また、サンプルＮｏ．６のセパレータの厚みは３０（μｍ）とし、他のサンプルのセパレータの厚みは４０（μｍ）とした。
　セパレータの空隙率はサンプルごとに異ならせた。サンプルＮｏ．１～４，８について、セパレータの空隙率が高いほど、ポリマー保持量は高くなり、ＥＳＲは低くなる傾向を示した。ただし、サンプルＮｏ．５及び７は、サンプルＮｏ．４より空隙率が低いが、繊維径が大きく、ポリマーの含浸性が向上するため、ポリマー保持量が多くなり、ＥＳＲが低くなった。また、サンプルＮｏ．６は、サンプルＮｏ．４より空隙率が低いが、厚みが薄く、導電経路が短くなるため、ＥＳＲが低くなった。
　比較例であるサンプルＮｏ．９及び１０のＥＳＲを基準として、実施例のサンプルＮｏ．１～８のＥＳＲの良否（ＯＫ／ＮＧ）を判定した（表中の判定結果参照）。サンプルＮｏ．１～７のＥＳＲは、サンプルＮｏ．９及び１０のＥＳＲより低いため、ＯＫと判定した。また、サンプルＮｏ．８は、サンプルＮｏ．９と厚みが同一であり、サンプルＮｏ．９より空隙率が高いにも関わらず、ＥＳＲが高いため、ＮＧと判定した。さらに、空隙率が９０（％）のサンプルＮｏ．１及び、空隙率が８５（％）のサンプルＮｏ．２はポリマーの保持量が多いため、さらにＥＳＲが好適に低減された。
　したがって、空隙率が７５～９０（％）のサンプルＮｏ．１～７のＥＳＲが好適に低減された。さらに、空隙率が８５～９０（％）のサンプルＮｏ．１及び２のＥＳＲが好適に低減された。
　また、サンプルＮｏ．６の厚みは他のサンプルＮｏ．１～５，７，８より薄い。このため、サンプルＮｏ．６の耐電圧は、比較例のサンプルＮｏ．９の耐電圧より低くなった。一方、サンプルＮｏ．１～５，７，８の耐電圧は、比較例のサンプルＮｏ．９の耐電圧以上となった。したがって、セパレータの厚みは４０（μｍ）であると好ましい。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000002
　表２は、サンプルＮｏ．１～１０のハイブリッド電解コンデンサとしての評価結果を示す。表２の記載内容は、電解液の保持量、ＥＳＲ、電解液の蒸散速度、及び判定結果を除いて同一である。
　固体電解コンデンサの場合と同様に、サンプルＮｏ．１～４，８について、セパレータの空隙率が高いほど、電解液の保持量は多くなり、ＥＳＲは低くなる傾向を示した。ただし、サンプルＮｏ．５及び７は、サンプルＮｏ．４より空隙率が低いが、繊維径が大きく、ポリマーの含浸性が向上するため、電解液保持量が多くなり、ＥＳＲが低くなった。また、サンプルＮｏ．６は、サンプルＮｏ．４より空隙率が低いが、厚みが薄く、導電経路が短くなるため、ＥＳＲが低くなった。
　比較例であるサンプルＮｏ．９及び１０のＥＳＲを基準として、実施例のサンプルＮｏ．１～８のＥＳＲの良否（ＯＫ／ＮＧ）を判定した（表中の判定結果参照）。サンプルＮｏ．１～７のＥＳＲは、サンプルＮｏ．９及び１０のＥＳＲより低いため、ＯＫと判定した。また、サンプルＮｏ．８は、サンプルＮｏ．９と厚みが同一であり、サンプルＮｏ．９より空隙率が高いにも関わらず、ＥＳＲが高いため、ＮＧと判定した。
　したがって、空隙率が７５～９０（％）のサンプルＮｏ．１～７のＥＳＲが好適に低減された。さらに、８５～９０（％）のサンプルＮｏ．１及び２はポリマーの保持量が多いため、さらにＥＳＲが好適に低減された。
　また、電解液の蒸散速度は、繊維径が大きいほど速くなる。これは、繊維径が大きくなると電解液との接触面積が小さくなることにより電解液の保持性が低下するためである。電解液の蒸散が進むほど、導電性高分子層から電解液内に溶出する導電性高分子の密度により酸性度が高くなるため、セパレータの酸性化が進行する。
　比較例であるサンプルＮｏ．９及び１０の電解液の蒸散速度を基準とすると、サンプルＮｏ．１～８のうち、最大の繊維径のサンプルＮｏ．５の電解液の蒸散速度はサンプルＮｏ．９の電解液の蒸散速度より高くなった。これは、サンプルＮｏ．５の繊維径が他のサンプルＮｏ．１～４，６～８より大きいためである。一方、他のサンプルＮｏ．１～４，６～８の電解液の蒸散速度はサンプルＮｏ．９及び１０の電解液の蒸散速度より低くなった。したがって、ガラス繊維の繊維径の平均値を０．５～１（μｍ）とすることにより、電解液の蒸散が適切に抑制されて酸性化が抑制された。ここで、繊維径の平均値が０．５（μｍ）未満である場合については、ポリマーの含浸性が低下するため、適切ではない。
　以上、本発明の実施例について詳述したが、本発明は係る特定の実施例に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。

Claims (14)

  1. 　導電性高分子層を保持するセパレータを介し、陽極箔及び陰極箔が巻回されたコンデンサ素子を有し、
    　前記セパレータは、空隙率が７５～９０％であるガラス繊維を主体とすることを特徴とする電解コンデンサ。
  2. 　前記ガラス繊維の空隙率は、８５～９０％であ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. 　前記セパレータは、電解液を保持し、
    　前記ガラス繊維の繊維径の平均値は、０．５～１μｍであることを特徴とする請求項１または２に記載の電解コンデンサ。
  4. 　前記ガラス繊維は、硼珪酸ガラス、無アルカリ硼珪酸ガラス、及び高シリカガラスの少なくとも１つを含むことを特徴とする請求項１または２に記載の電解コンデンサ。
  5. 　前記セパレータは、ポリエステル繊維、ポリエチレン繊維、ポリプロピレン繊維、アラミド繊維、アクリル繊維、及びセルロース繊維の少なくとも１つを含むことを特徴とする請求項１または２に記載の電解コンデンサ。
  6. 　前記セパレータは、ポリビニルアルコール、ポリビニルブチラール、ポリビニルピロリドン、ポリウレタン、ポリフッ化ビニリデン、スチレンブタジエンゴム、及びアクリル樹脂の少なくとも１つをバインダとして含むことを特徴とする請求項１または２に記載の電解コンデンサ。
  7. 　前記コンデンサ素子に、エチレングリコール、γ‐ブチロラクトン、及びスルホランの少なくとも１つを含む前記電解液を含浸したことを特徴とする請求項３に記載の電解コンデンサ。
  8. 　セパレータを介して陽極箔及び陰極箔を巻回してコンデンサ素子を生成する工程と、
    　前記コンデンサ素子を導電性高分子の分散液または溶液に浸漬する工程と、
    　前記コンデンサ素子を乾燥させる工程とを有し、
    　前記セパレータは、空隙率が７５～９０％であるガラス繊維を主体とすることを特徴とする電解コンデンサの製造方法。
  9. 　前記ガラス繊維の空隙率は、８５～９０％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。
  10. 　前記コンデンサ素子を電解液に浸漬する工程を、さらに有し、
    　前記ガラス繊維の繊維径の平均値は、０．５～１μｍであることを特徴とする請求項８または９に記載の電解コンデンサの製造方法。
  11. 　前記ガラス繊維は、硼珪酸ガラス、無アルカリ硼珪酸ガラス、及び高シリカガラスの少なくとも１つを含むことを特徴とする請求項８または９に記載の電解コンデンサの製造方法。
  12. 　前記セパレータは、ポリエステル繊維、ポリエチレン繊維、ポリプロピレン繊維、アラミド繊維、アクリル繊維、及びセルロース繊維の少なくとも１つを含むことを特徴とする請求項８または９に記載の電解コンデンサの製造方法。
  13. 　前記セパレータは、ポリビニルアルコール、ポリビニルブチラール、ポリビニルピロリドン、ポリウレタン、ポリフッ化ビニリデン、スチレンブタジエンゴム、及びアクリル樹脂の少なくとも１つをバインダとして含むことを特徴とする請求項８または９に記載の電解コンデンサの製造方法。
  14. 　前記コンデンサ素子に、エチレングリコール、γ‐ブチロラクトン、及びスルホランの少なくとも１つを含む前記電解液を含浸したことを特徴とする請求項１０に記載の電解コンデンサの製造方法。
    　
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