專利名稱：電解電容器的制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電解電容器的制造方法，尤其涉及具有低阻抗特性和高耐壓特性的電解電容器的制造方法。
背景技術(shù)：
電解電容器，一般把陽(yáng)極電極箔和陰極電極箔夾著由馬尼拉紙構(gòu)成的隔離層卷起來(lái)，形成電容器元件，其中，對(duì)帶狀的高純度的鋁箔進(jìn)行化學(xué)或電化學(xué)蝕刻處理，使鋁箔表面擴(kuò)大，并在硼酸銨水溶液等化學(xué)轉(zhuǎn)換液中對(duì)該鋁箔進(jìn)行化學(xué)轉(zhuǎn)換處理，使表面形成氧化皮膜層，作為陽(yáng)極電極箔；對(duì)高純度的鋁箔只進(jìn)行蝕刻處理，作為陰極電極箔。并且，該電容器元件在含浸電解電容器驅(qū)動(dòng)用的電解液后，收納在由鋁等構(gòu)成的有底筒狀的外裝盒體中。在外裝盒體的開口部安裝由彈性橡膠構(gòu)成的封口體，通過(guò)深沖加工把外裝盒體密封起來(lái)。
此處，作為電容器元件中含浸的具有高電導(dǎo)率的電解電容器驅(qū)動(dòng)用的電解液，使用了以下物質(zhì)以γ-丁內(nèi)酯為主溶劑；作為溶質(zhì)，把環(huán)狀脒化合物進(jìn)行四級(jí)化所得的陽(yáng)離子，即咪唑啉陽(yáng)離子及咪唑陽(yáng)離子作為陽(yáng)離子成分，把酸的共軛堿作為陰離子成分，使用這樣得到的鹽溶解后的物質(zhì)(參照特開平08-321440號(hào)公報(bào)和特開平08-321441號(hào)公報(bào))。
然而，近幾年，電子信息設(shè)備正在走向數(shù)字化，而且這些電子信息設(shè)備的心臟部，即微處理器的驅(qū)動(dòng)頻率正在走向高速化。隨之，周邊電路的電子零部件的消耗功率不斷增大，與此伴隨的脈動(dòng)電流的增大變得顯著，對(duì)該電路中用的電解電容器就要求低阻抗特性。
還有，特別是在車載領(lǐng)域，隨著汽車性能的高性能化，對(duì)前述的低阻抗特性的要求很高。車載用電路的驅(qū)動(dòng)電壓是14V，不過(guò)，隨著消耗功率的增大，正在向42V發(fā)展，為了與這種驅(qū)動(dòng)電壓對(duì)應(yīng)，電解電容器的耐壓特性需要28V、84V以上。并且，在該領(lǐng)域有高溫使用的要求，對(duì)電解電容器要求高溫壽命特性。
然而，上述電解電容器不能對(duì)應(yīng)這種低阻抗特性，還有，耐壓的上限為30V，雖然能對(duì)應(yīng)28V，但是不能滿足84V以上的高耐壓的要求。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明目的在于提供一種具有低阻抗特性，還具有100V級(jí)的高耐壓特性，高溫壽命特性也良好的電解電容器。
本發(fā)明的第一電解電容器的制造方法，特征在于，在把陽(yáng)極電極箔、陰極電極箔和隔離層卷起來(lái)并使其含浸電解液而構(gòu)成電容器元件，把該電容器元件收納在外裝盒體內(nèi)而構(gòu)成的電解電容器中，作為上述電解液，采用了含四氟化鋁鹽的電解液，并且在電容器元件中含浸了該電解液后的制造工序中，把電容器元件中含有的水分量控制為0.7wt％以下。
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明所用的電解電容器用電解液，含有四氟化鋁鹽。
四氟化鋁鹽是以四氟化鋁為陰離子成分的鹽，作為該鹽，可以采用銨鹽、胺鹽、4級(jí)銨鹽、或以四級(jí)化環(huán)狀脒鎓[アミジニウム]離子為陽(yáng)離子成分的鹽。作為構(gòu)成胺鹽的胺，可以舉出一級(jí)胺(甲胺、乙胺、丙胺、丁胺、水合乙二胺、乙醇胺等)，二級(jí)胺(二甲胺、二乙胺、二丙胺、乙基甲基胺、二苯胺、二乙醇胺等)，三級(jí)胺(三甲胺、三乙胺、三丁胺、三乙醇胺等)。還有，作為構(gòu)成第4級(jí)銨鹽的第4級(jí)銨，可以舉出四烷基季銨(四甲銨、四乙銨、四丙銨、四丁銨、甲基三乙銨、二甲基二乙銨等)，吡啶姆(1-甲基吡啶姆、1-乙基吡啶姆、1，3-二乙基吡啶姆等)。
并且，在把四級(jí)化環(huán)狀脒鎓作為陽(yáng)離子成分的鹽中，構(gòu)成陽(yáng)離子成分的四級(jí)化環(huán)狀脒鎓是把具有N，N，N′-置換脒基的環(huán)狀化合物進(jìn)行了四級(jí)化所得的陽(yáng)離子，作為具有N，N，N′-置換脒基的環(huán)狀化合物，可以舉出以下的化合物。咪唑單環(huán)化合物(1-甲基咪唑、1-苯基咪唑、1，2-二甲基咪唑、1-乙基-2-甲基咪唑、2-乙基-1-甲基咪唑、1，2-二乙基咪唑、1，2，4-三甲基咪唑等咪唑同類體，1-甲基-2-羥基甲基咪唑[1-メチル-2-オキシメチルイミダゾ一ル]、1-甲基-2-羥基乙基咪唑等羥堿衍生體，1-甲基-4(5)-硝基咪唑等硝基衍生體，1，2-二甲基5(4)-氨基咪唑等氨基衍生體等)，苯并咪唑化合物(1-甲基苯并咪唑、1-甲基-2-芐苯并咪唑、1-甲基-5(6)-硝基苯并咪唑等)，具有2-咪唑啉環(huán)的化合物(1-甲基咪唑啉、1，2-二甲基咪唑啉、1，2，4-三甲基咪唑啉、1-甲基-2-苯基咪唑啉、1-乙基-2-甲基咪唑啉、1，4-二甲基-2-乙基咪唑啉、1-甲基-2-乙氧基甲基咪唑啉等)，具有四氫嘧啶環(huán)的化合物(1-甲基-1，4，5，6-四氫嘧啶、1，2-二甲基-1，4，5，6-四氫嘧啶、1，8-二氮雜二環(huán)(5，4，0)十一碳烯-7，1，5-二氮雜二環(huán)(4，3，0)壬烯-5等)等。
作為本發(fā)明所用的電解電容器用電解液的溶劑，可以采用質(zhì)子性極性溶劑、非質(zhì)子性溶劑、以及它們的混合物。作為質(zhì)子性極性溶劑，可以舉出一價(jià)醇類(乙醇、丙醇、丁醇、戊醇、己醇、環(huán)丁醇、環(huán)戊醇、環(huán)己醇、苯甲醇等)，多價(jià)醇類和含氧醇化合物類(乙二醇、丙二醇、甘油、甲基賽璐索芙、乙基賽璐索芙、甲氧基丙二醇、二甲氧基丙醇等)等。還有，作為非質(zhì)子性的極性溶劑，作為代表可以舉出酰胺類(N-甲基甲酰胺、N，N-二甲基甲酰胺、N-乙基甲酰胺、N，N-二乙基甲酰胺、N-甲基乙酰胺、N，N-二甲基乙酰胺、N-乙基乙酰胺、N，N-二乙基乙酰胺、六甲基磷酸乙酰胺等)，內(nèi)酯類(γ-丁內(nèi)酯、γ-戊內(nèi)酯、δ-戊內(nèi)酯等)，環(huán)丁砜類(環(huán)丁砜、3-甲基環(huán)丁砜、2，4-二甲基環(huán)丁砜)，環(huán)狀酰胺類(N-甲基-2-吡咯烷酮等)，碳酸酯類(乙烯碳酸酯、丙烯碳酸酯、異乙烯碳酸酯等)，腈類(乙腈氰甲烷等)，亞砜類(二甲基亞砜等)等，2-咪唑烷酮類(1，3-二堿基-2-咪唑烷酮(1，3-二甲基-2-咪唑烷酮，1，3-二乙基-2-咪唑烷酮，1，3-二(n-丙基)-2-咪唑烷酮等)，1，3，4-三堿基-2-咪唑烷酮(1，3，4-三甲基-2-咪唑烷酮等))等。
在本發(fā)明的制造方法中，使電解電容器的電容器元件中含有的水分量對(duì)電容器元件的全重量為0.7wt％以下。此處，電容器元件是指切斷了電容器元件的引線的從電容器元件引出了的部分的部分。為實(shí)現(xiàn)這樣的水分量，可以采用以下方法。即，在電解電容器的制造工序中，電容器元件中含浸了電解液后，在封入外裝盒體之前進(jìn)行吸濕，電容器元件內(nèi)的水分量就會(huì)增大。因此，在干燥氣氛中進(jìn)行該工序，或者在封入前除去電容器元件內(nèi)的水分，就能夠使電容器元件內(nèi)的水分量為0.7wt％以下。例如，可以采用使用0.1wt％以下的水分含有量低的電解電容器用電解液，在電解液的含浸前，使電容器元件在高溫干燥空氣中放置、干燥，含浸后，在手套盒等干燥氣氛中封入外裝盒體，進(jìn)行封口的方法，以及對(duì)含浸了電解液的電容器元件在40～60℃的條件下進(jìn)行減壓干燥的方法等。
這些情況通過(guò)從以下的考察即可明白。即，把采用了本發(fā)明所用的電解電容器用電解液的電解電容器放置在高耐濕氣氛中的情況下，特性惡化了。從該電容器元件取出的電解液內(nèi)的水分量對(duì)電容器元件的全重量為0.7wt％以下。還有，在把含浸了采用了1-乙基-2，3-二甲基咪唑啉酞酸酐鹽的以前的電解電容器同樣放置了的情況下，其水分量升至了2wt％。再有，不使本發(fā)明所用的電解液含有水分而含浸于電容器元件中，而是直接高溫放置，此時(shí)電解液本身的特性沒有惡化。由此可以認(rèn)為，滲透到電容器元件內(nèi)的水分超過(guò)0.7wt％的話，水分與電極箔的氧化皮膜反應(yīng)，使電解電容器的特性惡化，超過(guò)0.7wt％的水分由于反應(yīng)而被消耗。因此，使電解電容器的電容器元件中含有的水分量對(duì)電容器元件的全重量為0.7wt％以下，就能夠防止電解電容器的特性惡化。
還可以認(rèn)為，這樣含浸了電解液的電容器元件在其后的制造工序中吸收水分的話，在電容器元件內(nèi)，就會(huì)產(chǎn)生水分的偏差。即，在靠近電容器元件端面的部分水分變多，在該部分與氧化皮膜的反應(yīng)性就變得特別高。
因此，可以認(rèn)為，為了使得有這樣的水分偏差也不影響作為制品的電容器的特性，除了含浸的電解液中的水分量的正確控制以外，在含浸后的制造工序中把水分量控制為0.7wt％以下是很重要的。因此，例如在含浸的電解液中，含有的水分量對(duì)電容器元件的全重量為0.3wt％以下的場(chǎng)合，在含浸后的工序中容許吸收的水分量為0.4wt％。
以上的本發(fā)明的制造方法所制成的電解電容器，具有低阻抗特性和100V級(jí)的高耐壓特性，高溫壽命特性也良好。即，在本發(fā)明中，在電容器元件中含浸了電解液后的制造工序中把水分量控制為0.7wt％以下，因而在采用四氟化鋁鹽，進(jìn)行了高溫壽命試驗(yàn)的場(chǎng)合，不存在由于電容器元件內(nèi)所含有的水分而使電解液和電極箔的反應(yīng)性變大，對(duì)特性帶來(lái)影響的這種情況，高溫壽命特性穩(wěn)定。
再有，本發(fā)明中，作為電極箔，采用進(jìn)行了磷酸處理的電極箔。只用陽(yáng)極電極箔、陰極電極箔中的一種也具有本發(fā)明的效果，不過(guò)，兩者都用的話就能夠抑制兩電極箔的劣化，因而通常兩者都用。通常對(duì)高純度的鋁箔進(jìn)行化學(xué)或電化學(xué)蝕刻處理，作為蝕刻箔，不過(guò)，作為本發(fā)明的電極箔，采用在該蝕刻工序中的交流蝕刻的前處理、中間處理、或后處理中進(jìn)行磷酸鹽水溶液含浸處理所得的蝕刻箔作為陰極電極箔。并且，對(duì)該蝕刻箔，或不進(jìn)行磷酸處理的蝕刻箔進(jìn)行磷酸化學(xué)轉(zhuǎn)換處理，或者在化學(xué)轉(zhuǎn)換前、中間、或后處理中，進(jìn)行磷酸含浸處理，把所得的電極箔用作陽(yáng)極電極箔。
還有，在上述的電解電容器用電解液中添加磷化合物的話，本發(fā)明的效果就會(huì)提高。作為該磷化合物，可以舉出以下物質(zhì)。正磷酸、亞磷酸、次亞磷酸、以及它們的鹽，作為它們的鹽，有銨鹽、鋁鹽、鈉鹽、鈣鹽、鉀鹽。還可以舉出磷酸乙酯、磷酸二乙酯、磷酸丁酯、磷酸二丁酯等磷酸化合物，1-羥基乙叉-1，1-二膦酸、氨基三甲叉膦酸、苯基膦酸等膦酸化合物等。還可以舉出次磷酸甲酯、次磷酸丁酯等次磷酸化合物。
還可以舉出以下縮合磷酸或它們的鹽。焦磷酸、三聚磷酸、四聚磷酸等直鏈狀縮合磷酸，偏磷酸、六偏磷酸等環(huán)狀縮合磷酸，或這種鏈狀、環(huán)狀縮合磷酸結(jié)合而成的物質(zhì)。并且，作為這些縮合磷酸的鹽，可以采用銨鹽、鋁鹽、鈉鹽、鈣鹽、鉀鹽等。
添加量為0.05～3wt％，優(yōu)選的是0.1～2wt％。
以上的本發(fā)明的電解電容器具有低阻抗特性和100V級(jí)的高耐壓特性，高溫壽命特性更加良好。即，采用四氟化鋁鹽，進(jìn)行了高溫壽命試驗(yàn)，結(jié)果，由于電解液中的水分，電解液與電極箔的反應(yīng)性變大，對(duì)特性帶來(lái)了影響，不過(guò)，因?yàn)橐陨系碾娊怆娙萜鞑捎昧私?jīng)磷酸處理的電極箔，因而電解液和電極箔的反應(yīng)被抑制，高溫壽命特性更加穩(wěn)定。
還有，在本發(fā)明中，在由異丁烯、異戊二烯和二乙烯基苯的共聚合體構(gòu)成的異丁橡膠聚合物中，作為交聯(lián)劑添加了過(guò)氧化物，形成過(guò)氧化物部分交聯(lián)異丁橡膠，用它作為封口體。作為過(guò)氧化物加硫用的硫化劑，可以舉出酮過(guò)氧化物類、過(guò)氧化縮酮類、氫化過(guò)氧化物類、二烴基過(guò)氧化物類、二嗪過(guò)氧化物類、過(guò)氧化二碳酸酯類、過(guò)氧化酯類等。具體可以舉出1，1-雙-叔丁基過(guò)氧基-3，3，5-三甲基己烷[1，1-ビス-t-ブチルパ一オキシ-3，3，5-トリメチルシクロヘキサン]、n-丁基-4，4-二-叔丁基過(guò)氧基溴化戊乙胺酯[n-ブチル-4，4-ビス-t-ブチルパ一オキシバレレ一ト]、二三甲基過(guò)氧化苯酸[ジクミルパ一オキサイド]、過(guò)氧苯甲酸叔丁酯[t-ブチルパ一オキシベンゾェ一ト]、二-過(guò)氧叔丁酯[ジ-t-ブチルパ一オキサイド]、過(guò)氧苯酰[ベンゾイルパ-オキサイド]、1，3-雙(叔丁基過(guò)氧基-異丙)苯[1，3-ビス(t-ブチルパ一オキシ-イソプロピル)ベンゼン]、2，5-二甲基-2，5-二-叔丁基過(guò)氧基乙炔-3[2，5-ジメチル-2，5-ジ-t-ブチルパ一オキシルヘキシン-3]、叔丁基過(guò)氧基枯烯[t-ブチルパ一オキシクメン]、α，α’-二(叔丁基過(guò)氧基)二異丙基苯[α，α’-ビス(t-ブチルパ一オキシ)ジイソプロピルベンゼン]等。
如上所述的本發(fā)明的電解電容器，在由異丁烯、異戊二烯和二乙烯基苯的共聚合體構(gòu)成的異丁橡膠聚合物中，作為交聯(lián)劑添加了過(guò)氧化物，形成過(guò)氧化物部分交聯(lián)異丁橡膠，用它作為封口體，采用了含有四氟化鋁鹽的電解液，因而具有低阻抗特性和100V級(jí)的高耐壓特性，由于本發(fā)明中使用的封口體和電解液具有的良好的高溫特性，因而高溫壽命特性進(jìn)一步提高。
還有，在以前的四級(jí)化環(huán)狀脒化合物中，在陰極引出裝置附近產(chǎn)生的與氫氧離子的反應(yīng)會(huì)引起漏液傾向，但在本發(fā)明中，可以認(rèn)為封口體的貫通孔和引線之間具有良好的密封性，并且本發(fā)明中使用的電解液與氫氧離子的反應(yīng)性低，而它們的相乘作用可防止漏液狀態(tài)。
實(shí)施例其次，用實(shí)施例來(lái)說(shuō)明發(fā)明。電容器元件是夾介隔離層把陽(yáng)極電極箔和陰極電極箔卷起來(lái)而形成的。還有，陽(yáng)極電極箔、陰極電極箔分別與陽(yáng)極引出用引線、陰極引出用引線連接。
這些引線由與各箔相接的連接部、與連接部形成為一體的圓棒部、以及與圓棒部的前端粘接的外部連接部構(gòu)成。還有，連接部和圓棒部由99％的鋁構(gòu)成，外部連接部由鍍銅鐵絲(以下稱為CP線)構(gòu)成。在該引線的至少圓棒部的表面上，經(jīng)過(guò)磷酸銨水溶液的化學(xué)轉(zhuǎn)換處理，形成由氧化鋁構(gòu)成的陽(yáng)極氧化皮膜。該引線在連接部分別采用縫綴或超聲波熔接等方法而電連接于兩極電極箔。
陽(yáng)極電極箔采用以下的箔把純度99.9％的鋁箔在酸性溶液中進(jìn)行化學(xué)或電化學(xué)蝕刻，進(jìn)行擴(kuò)面處理之后，在己二酸銨水溶液中進(jìn)行化學(xué)轉(zhuǎn)換處理，在其表面形成陽(yáng)極氧化皮膜層。
并且，把含浸了電解液的電容器收納在由有底筒狀的鋁構(gòu)成的外裝盒體中，在外裝盒體的開口部安裝封口體，并對(duì)外裝盒體的端部進(jìn)行深沖加工，把外裝盒體密封起來(lái)。封口體具有分別導(dǎo)出引線的貫通孔。
此處，本發(fā)明中，在電解液含浸前，對(duì)電容器元件進(jìn)行干燥，此后的工序在進(jìn)行了濕度管理的手套盒內(nèi)進(jìn)行，外裝盒體收納、密封、老煉后分解，測(cè)量了元件水分量。
此處所用的電解電容器用電解液是γ-丁內(nèi)酯80wt％、四氟化鋁酸1-乙基-2，3-二甲基咪唑啉20wt％。
上述構(gòu)成的電解電容器的額定值為100WV-22μF，評(píng)價(jià)了這些電解電容器的特性。試驗(yàn)條件為105℃、1000小時(shí)負(fù)荷。(表1)表示該結(jié)果。
(表1)

Cap靜電電容；tanδ感應(yīng)電損耗的正切；ΔCap靜電電容變化率。
由(表1)可以看出，實(shí)施例中，實(shí)現(xiàn)了具有低阻抗特性的100WV的電解電容器。對(duì)于高溫壽命特性，元件水分量為0.7wt％的實(shí)施例3比0.9wt％的比較例好，0.4wt％、0.2wt％的實(shí)施例2、1更好。
并且，作為陽(yáng)極電極箔或陰極電極箔，在采用實(shí)施了磷酸處理的電極箔的場(chǎng)合，高溫壽命特性進(jìn)一步提高，再在電解液中添加磷化合物的話，高溫壽命特性還會(huì)提高。還有，在由異丁烯、異戊二烯和二乙烯基苯的共聚合體構(gòu)成的異丁橡膠聚合物中，作為交聯(lián)劑添加了過(guò)氧化物，形成過(guò)氧化物部分交聯(lián)異丁橡膠，用它作為封口體，提高了漏液特性。
工業(yè)實(shí)用性按照本發(fā)明，由于采用了含有四氟化鋁鹽的電解電容器用電解液，并且，在該電容器元件中含浸了電解液后的制造工序中，把電容器元件中含有的水分量控制為0.7wt％以下，因而能夠提供具有低阻抗特性、高耐壓特性，高溫壽命特性也良好的電解電容器。
權(quán)利要求
1.一種電解電容器的制造方法，特征在于，在把陽(yáng)極電極箔、陰極電極箔和隔離層卷起來(lái)并使其含浸電解液而構(gòu)成電容器元件，把該電容器元件收納在外裝盒體內(nèi)而構(gòu)成的電解電容器中，作為所述電解液，采用了含四氟化鋁鹽的電解液，并且在電容器元件中含浸了該電解液后的制造工序中，把電容器元件中含有的水分量控制為0.7wt％及以下。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電解電容器的制造方法，其中，作為陽(yáng)極電極箔或陰極電極箔，采用實(shí)施了磷酸處理的電極箔。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電解電容器的制造方法，其中，在由異丁烯、異戊二烯和二乙烯基苯的共聚合體構(gòu)成的異丁橡膠聚合物中，作為交聯(lián)劑添加了過(guò)氧化物，形成過(guò)氧化物部分交聯(lián)異丁橡膠，用它作為封口體。
全文摘要
本發(fā)明提供一種電解電容器，具有低阻抗特性，還具有100V級(jí)的高耐壓特性，高溫壽命特性也良好。采用了含有四氟化鋁鹽的電解電容器用電解液，把電容器元件中含有的水分量控制為0.7wt％以下，優(yōu)選的是0.5wt％，更優(yōu)選的是0.4wt％，因而能夠提供具有低阻抗特性、高耐壓特性，高溫壽命特性也良好的電解電容器。
文檔編號(hào)H01G9/10GK1711617SQ20038010291
公開日2005年12月21日 申請(qǐng)日期2003年11月7日 優(yōu)先權(quán)日2002年11月8日
發(fā)明者小澤正, 武田政幸, 宇惠誠(chéng) 申請(qǐng)人:日本貴彌功株式會(huì)社, 三菱化學(xué)株式會(huì)社