电解电容器用隔膜和电解电容器制造技术

本发明专利技术的目的在于提供一种以纤维素为原料的、薄、均匀且致密的、杂质少的膜、以及使用该膜作为膈膜而得到的小型化和/或高容量化的电解电容器。将在氧化胺系溶剂中溶解有纤维素的纤维素溶液成型为膜状，通过浸渍于水或氧化胺系溶剂的贫溶剂中，使纤维素凝固并再生。用水洗涤再生的纤维素，除去氧化胺系溶剂后，干燥，由此得到薄、均匀且致密的、杂质少的纤维素膜。将得到的纤维素膜作为隔膜设置于阳极铝箔和阴极铝箔之间并进行卷绕，制作电容器元件，将该电容器元件浸渍在液态电解液中，含浸该电解质，在装入壳体后，封口，熟化来制作，由此提供小型化和/或高容量化的电解电容器。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】电解电容器用隔膜和电解电容器
本专利技术涉及一种电解电容器用隔膜及电解电容器，例如涉及一种将纤维素膜用作隔膜而能够实现电容器的小型化和/或高容量化的铝电解电容器用隔膜及使用该隔膜的电解电容器。
技术介绍
通常，铝电解电容器通过如下方法制作:在阳极铝箔和阴极铝箔之间设置隔膜，进行卷绕而制作电容器元件，使该电容器元件含浸电解液，装入壳体后，封口熟化。铝电解电容器的介质为通过电解氧化(化学生成)而在阳极铝箔的表面形成的极薄的氧化膜。通过在电容器元件中的隔膜内含浸电解液，电解液变成真的阴极，阳极铝箔表面的氧化膜成为介质。电容器的静电电容如下式(I)所示。C= ε.S/d..?式(I)C:静电电容(F)ε:介质的介电常数(F/m)S:电极的面 积(m2)d:电极间的距离(m)由于介电常数[式⑴的ε ]依赖于介质的种类，因此，为了增大铝电解电容器的静电电容[式(I)的C]，有效的是增大电极的面积[式(I)的S]，减小电极间的距离[式(I)的d]。由于氧化膜的每单位厚度的耐电压较高，而且由于可以形成任意厚度的氧化膜，因此，与陶瓷电容器或膜电容器等其它电容器相比，铝电解电容器的电极间的距离d较小。另外，由于通过蚀刻阳极铝箔，与表观面积相比，可使有效面积扩大至20~120倍左右，因此，电极的面积S较大。因此，铝电解电容器的最大特征是，与其它电容器相比，可实现小型而大容量化。在铝电解电容器中，隔膜的主要作用是隔离两个电极箔和保持电解液。隔膜的材料要求电绝缘性，另外，为了保持各个种类的电解液，还要求亲水性、亲油性。作为兼具这些特性的材料，有纤维素，隔膜可使用作为纤维素纸的电解纸。近年来，不仅是日本，而且由于世界各国的节能政策、石油替代能源政策，在风力发电、太阳能电池、混合动力汽车、电动车、各种节能设备等与环境相关的所有领域中，继续扩大利用高能效的反演电路等。另外，即使在家用电器设备中，为了节能，空调设备、冰箱、洗衣机、照明设备等大部分设备也已被变频化。在此，变频器是一种通过控制频率和电压，可高度控制电机的旋转的可变速装置。在变频器中，为了使从整流器输出的直流中含有的波动成分变得平滑，使用铝电解电容器。铝电解电容器在变频器构成部件中占有较大的体积比例，强烈要求进一步的小型化。铝电解电容器也用于使开关电源等的输入变得平滑。开关电源为一种使从商用电源输入的交流电流以任意直流电流输出的转换装置。在开关电源等电源中，也存在铝电解电容器的安装空间受到限制的情况和对电源小型化的要求。另外，由于铝电解电容器大多多个同时使用，所以对于相同的尺寸，如果增大容量，就能减少安装个数，因此，在小型化的同时，还强烈要求高容量化。在铝电解电容器中，进一步的小型化或高容量化在各种领域中是共同的重要的开发点。由于铝电解电容器的元件是通过在阳极铝箔和阴极铝箔之间设置隔膜并卷绕而制作的，因此，如果隔膜变薄，则由于对于相同体积的元件来说阳极铝箔的长度增加，因而可增加作为介质的氧化膜的面积[上述式(I)的S]，可以实现铝电解电容器的高容量化。另外，在相同的电容下，由于在不改变氧化膜面积[上述式(I)的S]的情况下通过使隔膜变薄而使元件体积减小，可以实现铝电解电容器的小型化。作为铝电解电容器短路的原因，可举出:由极耳部、电极箔端部的毛刺、或电极箔和引线连接部的毛刺等引起的隔膜的穿透或破损；振动或撞击等机械应力引起的隔膜的破损、火花放电等电性应力、电容器制造过程中的熟化工序、由氧化膜缺陷部引起的氧化膜绝缘破坏等。使隔膜变薄会使对这些短路原因的耐性(以下称为耐短路性)降低。为了使隔膜变薄也能维持同等的耐短路性，有效的是使隔膜更均匀且致密地形成和/或提高密度。在中高压用铝电解电容器的情况下，为了确保耐短路性，将具有非常高的密度和厚度的电解纸作为隔膜使用。由于使用的电压越高越会增加短路的危险性，因此，使用有:将对纤维进行高度打浆的原料用长网抄纸机进行了抄纸的、不存在针孔的密度为0.70?l.0Og/cm3的高密度电解纸(以下，称为“长网单层纸”)；或将用上述长网抄纸机形成纸层的高密度层和用圆网抄纸机形成纸层的低密度层重叠在抄纸机上，进行合并抄造的电解纸(以下称为“长网圆网双层纸(专利文献I)。这些长网单层纸和长网圆网双层纸的高密度层通常耗费大量的电力和打浆时间，高度打浆的针叶木牛皮纸浆被作为原料使用。针叶木牛皮纸浆的截面在未打浆的状态下为约10μηιΧ40μηι大小的扁平状,通过打衆产生纤丝,可细分至数十nm?数μπι的大小。对于纸来说，由于将纤维分散在水中并在抄纸网上形成纸层，因此，越打浆纤维而细化纤维直径，越能形成均匀且致密的纸层。但是，即使进行进一步的高度打浆，也难以使全部的纤维的直径和长度一致。因此，纸形成由各种大小的纤维通过物理缠结和氢键键合而成的片材，难以使纸的内部形成完全均匀的结构，均匀性和致密性的提高有限。电解纸在薄化上也有限。在纸的制造工序中，在抄纸网上，在初期脱水时，大量的微细纤维漏到网下，随着逐渐形成纸层，滤水速度变慢，在脱水工序的中期以后，大量的微细纤维停留在湿纸上，可以逐渐形成致密的纸层。由于纸的厚度取决于原料纤维的直径重叠数量，为了抄造出较薄的纸，需要使用经高度打浆而增加了纤维直径小的纤维的比例的原料。由于经高度打浆的纤维直径小的原料的纤维长度变短，因此，例如在抄造10 μ m以下的纸的情况下，在初期脱水时，大量的纤维漏到网下，导致成品率降低，同时，存在针孔和/或质地不均。由于针孔处不存在纤维，质地不均的纤维不均匀地分布，因此，存在纤维较少的部位。在隔膜中存在针孔和/或质地不均的情况下，该部分的电荷集中，会产生短路。另外，由于在抄造ΙΟμπι以下的纸的工序中，纤维间的物理粘接部位变少，湿纸强度和干纸强度不足，因此，大多会产生断纸的问题。纸的密度通过下式⑵计算，可见，相同单位重量(每Im2纸的重量:g/m2)的纸的厚度越薄，密度越高。密度(g/cm3)=单位重量(g/m2)/厚度(μm)..?式(2)但是，最高度打浆的长网单层纸和长网圆网双层纸的高密度层的密度约为1.0Og/cm3的高度打浆原料即使进一步打浆，由于在抄纸时仅仅漏到网下的纤维的比例变多，形成纸层的纤维形态几乎没有变化，因此，难以进一步变薄来提高密度。在抄纸后，通过后加工进行砑光处理时，可高密度化，即使通过该方法高密度化，由于仅通过构成纸的纤维沿厚度方向压缩，纤维的大小和面方向的致密性没有变化，因此，耐短路性不会提高。作为均匀的片状成型物的代表性材料，有膜。由于铝电解电容器用的隔膜需要保持电解液，所以聚乙烯(PE)膜或聚丙烯(PP)膜等无法在内部含浸电解液的膜、和聚乙烯醇(PVA)膜等溶解于电解液的膜无法作为隔膜使用。予以说明，在100°C以上的温度下，对于铝电解电容器用隔膜，要求尺寸稳定性和化学稳定性。PE膜或PP膜、PVA膜等从耐热性的方面考虑，也难以作为隔膜使用。作为以与电解纸相同的纤维素为主成分的膜的代表性材料，有通过如下方法制作的纤维素膜(通过粘胶法制作的纤维素膜):将用氢氧化钠等碱和二硫化碳溶解纤维素而成的粘胶纤维成膜，用硫酸等酸中和，作为纤维素再生。由于通过该粘胶法制作的纤维素膜是薄膜，形成为致密的结构，比电解纸的密度高。另外，由于为纤 维素，具有亲本文档来自技高网...

【技术保护点】
电解电容器用隔膜，其特征在于，其是使用纤维素作为原料的膜。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.电解电容器用隔膜，其特征在于，其是使用纤维素作为原料的膜。2.权利要求1所述的电解电容器用隔膜，其特征在于，使用所述纤维素作为原料的膜为通过如下方法得到的纤维素膜:将在氧化胺系溶剂中溶解有纤维素的纤维素溶液成型为膜状，通过浸溃于水或氧化胺系溶剂的贫溶剂中，使纤维素凝固并再生，用水洗涤再生的纤维素，除去氧化胺系溶剂后，进行干燥。3.权利要求2所述的电解电容器用隔膜，其特征在于，所述氧化胺系...

【专利技术属性】
技术研发人员：田中宏典，藤本直树，
申请(专利权)人：日本高度纸工业株式会社，
类型：发明
国别省市：日本;JP