铝电解电容器制造技术

本发明专利技术的目的是提供一种无闪点的，即使在高温下长时间使用其外观变化和特性劣化也很少的，可靠性高的铝电解电容器。本发明专利技术的电解电容器，其电解液的含水率为２０～９０重量％，电解液中含有选自甲酸铵、乙酸铵、乳酸铵、乙醇酸铵、草酸铵、琥珀酸铵、丙二酸铵、己二酸铵、苯甲酸铵、戊二酸铵、壬二酸铵中一种以上的化合物作为主电解质，另外含有１重量％以上选自特定结构的有机羧酸或其铵盐中一种以上的化合物。上述电解液的凝固点在－１０℃以下，而且上述电容器的封口材料中的氯含量为封口材料重量的３００ｐｐｍ以下。（*该技术在2019年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种使用无闪点电解液，其低温特性优良，而且即使在高温下长期使用时其外观变化和特性劣化也很少的可靠度高的铝电解电容器(以下称为电解电容器)。以往的电容器的结构如附图说明图1所示那样，在阳极箔2和阴极箔3之间插入一层由马尼拉麻、牛皮纸等构成的隔膜4，在此状态下包卷起来，用一种驱动用电解液(以下称为电解液)浸渍，然后将其插入铝壳5中，最后用一种橡胶制的封口材料6将铝壳5的开口封死。阳极箔2的制备方法是首先对铝箔进行蚀刻处理以使其表面扩大化(表面粗糙化)，然后再通过阳极氧化处理来形成介电质层而获得。通过使上述电解液粘附在表面粗糙化的阳极箔2上来产生静电容量。另外，该电解液由于它所具有的化成能力而能够修补铝氧化膜的介电质层，因此承担着维持低漏电流等功能。另外，在电解液所具有的特性中，尤其是电导率会对电解电容器的阻抗性能带来较大影响。根据以上观点，特别是作为保证温度在105℃以上，额定电压在100V以下低压级的而且是低阻抗的电解电容器，可以使用那些以低温特性和化成性均优良的γ-丁内酯作为溶剂并且以苯二甲酸或马来酸的季铵盐作为电解质，电导率高而且即使在高温下也稳定的电解液(参照特开昭62-145713号公报、特开昭62-145715号公报)。然而，上述那些使用一种在γ-丁内酯溶剂中溶解了苯二甲酸或马来酸的季铵盐而形成的电解液的电解电容器，在温度大的气氛中连续通电使用时，在其阴极部会生成强碱性的化合物。这种强碱性化合物尤其要腐蚀阴极导线和与该导线接触的封口材料6，因此有时会引起电解液从电容器中流出的问题。为了避免这样的问题，有效的方法是使用一种碱性化合物生成量少的电解液，也就是以乙二醇和水作为溶剂，以己二酸铵等铵盐作为电解质的电解液。另外由于以γ-丁内酯作为溶剂的电解液的闪点在100℃左右，因此当由于电子设备的异常动作而导致电解液喷出时，难以断言不存在起火的危险性。另一方面，作为保证温度为85℃并且额定电压在100V以下的低压级电解电容器，可以举出那些使用一种以乙二醇和水的混合溶液作为电解液溶剂并且以己二酸铵等铵盐作为电解质的电解液来制成的电解电容器。添加水的目的是为了提高电导率。对于使用这种电解液的电解电容器来说，难以在作为溶剂成分之一的水的沸点(100℃)以上长期地维持电学性能。例如，在110℃的温度下施加额定电压的试验中，由于铝和水的反应而导致产生大量的氢气。由于这种影响而导致内压上升，因此有时会导致铝壳底面区域的安全阀动动作。另外，在温度110℃的无负荷放置试验中，在经过1000小时以内的试验后，产生了漏电流变化率超过+5000％等的不利情况。为了解决这些问题，有人提出了向电解液中添加各种含磷化合物以抑制电极箔与水反应的方法，或者添加各种硝基化合物以吸收产生的氢气的方法。即便是使用这些方法，对于额定电压在100V以下的电容器来说，在使用那些含水率超过20％的高含水率的电解液时，难以在100℃以上的9温度长期地维持电容器的化学性能。另外，当把含水率在20％以上的电导率高的电解液在100℃以上的温度长期地使用时，也往往会遇到在使用含水率不足20％的低含水率电解液时所遇到的由封口橡胶中的氯引起的问题。也就是说，在高温下进行长时间的负荷试验时会发生阳极铝导线的腐蚀，其结果是造成漏电流的增大，或者导致阳极铝导线的腐蚀断线。本专利技术的目的是要解决上述先有技术存在的问题，提供一种高可靠性的电解电容器。本专利技术的电解电容器，其电解液的含水率为20～90重量％，而且该电解液含有选自甲酸铵、乙酸铵、乳酸铵、乙醇酸铵、草酸铵、琥珀酸铵、丙二酸铵、己二酸铵、苯甲酸铵、戊二酸铵、壬二酸铵中一种以上的化合物作为主电解质，并且还含有1重量％以上选自三甲基己二酸、1，6-癸烷二羧酸、癸二酸、1，7-辛烷二羧酸、丁基辛烷二羧酸、3-叔丁基己二酸、3-叔辛基己二酸、3-正十二烷基己二酸、由(化合物1)表示的有机羧酸、由(化合物2)表示的有机羧酸或这些有机酸的铵盐中一种以上的化合物。(化合物1) 其中，R2表示低级烷基，R1表示氢原子或由下式表示的基团 (化合物2) 其中，R3、R4表示低级烷基，R5表示苯基。本专利技术的电解液没有闪点，而且其凝固点在-10℃以下。另外，本专利技术的电解电容器，其封口材料的含氯量相当于封口材料重量的300ppm以下，而且在-10℃、100kHz条件下的阻抗对20℃、100kHz条件下的阻抗之比在4以下，其额定电压在100V以下。按照本专利技术，可以获得一种可靠性高，即使在有电解液喷出时，起火的危险也很小，并且其阻抗性能和低温特性均优良的，额定电压在100V以下的铝电解电容器。图1是表示包含本专利技术的一个实施方案的电解电容器结构的立体局部剖视图。下面对本专利技术的实施例进行说明。本专利技术的电解电容器具有阳极铝箔、阴极铝箔和隔膜，在该阳极铝箔上形成了由氧化铝构成的介电质层，所说隔膜插入在阳极铝箔和阴极铝箔之间，在此状态下包卷起来以构成电容器元件，用电解液将其浸渍，然后将其装入铝壳中，最后用封口材料将铝壳的开口部封死。按照本专利技术，电解液的含水率为20～90重量％。本电解液含有选自甲酸铵、乙酸铵、乳酸铵、乙醇酸铵、草酸铵、琥珀酸铵、丙二酸铵、己二酸铵、苯甲酸铵、戊二酸铵、壬二酸铵中一种以上的化合物作为“主电解质”，并且还含有1重量％以上选自三甲基己二酸、1，6-癸烷二羧酸、癸二酸、1，7-辛烷二羧酸、丁基辛烷二羧酸、3-叔丁基己二酸、3-叔辛基己二酸、3-正十二烷基己二酸、由(化合物1)表示的有机羧酸、由(化合物2)表示的有机羧酸或这些有机酸的铵盐中一种以上的化合物(以下称为反应抑制剂)。另外，本专利技术的电解液没有闪点，而且驱动用电解液的凝固点在-10℃以下。另外，本专利技术的电解电容器，其额定电压在100V以下，而且在-10℃、100kHz条件下的阻抗对20℃、100kHz条件下的阻抗之比在4以下。应予说明，如果电解液的含水率在20％以下的范围内，则在低温下的电导率不移大。因为在此情况下，在-10℃、100kHz条件下的阻抗对20℃、100kHz条件下的阻抗之比超过4，所以不好。另外，如果含水率超过90℃，则电解液的凝固点有时会高于-10℃。在此情况下虽然能够确保上述在20℃时的阻抗性能，但是在电容器低温侧的保证温度范围变成了-10℃以上，从而使温度保证范围变窄，因此不好。另外，上述的反应抑制剂吸附到电极箔表上时能阻止电极箔与水的反应，特别是在高温中的负荷状态下时的效果更好。另外，这些有机羧酸成分的含量在1重量％以下时，它对阳极箔的保护效果极弱，因此不好。另外，本专利技术的封口材料中的氯含量相当于封口材料重量的300ppm以下。如果使用那些其中的氯含量超过封口材料重量的300ppm的封口材料来构成电容器，则在100℃以上的温度下进行额定电压试验时，从封口橡胶中渗出的氯化物就会离解成离子，其结果是在高温下使阳极铝导线受腐蚀，所以不好。另外，本专利技术的电解电容器在100℃以上进行额定电压负荷和无负荷放置试验时，在1000小时以内的铝壳底部表面的膨胀变形量在+1mm以内。另外，在100℃以上进行无负荷放置试验时，在1000小时以内的漏电流值变化率相当于初期漏电流值的+5000％以内。如果铝壳底部表面的膨胀变形量在+1mm以上以本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种铝电解电容器，其中的驱动用电解液的含水率为２０～９０重量％，而且上述驱动用电解液含有选自甲酸铵、乙酸铵、乳酸铵、乙醇酸铵、草酸铵、琥珀酸铵、丙二酸铵、己二酸铵、苯甲酸铵、戊二酸铵、壬二酸铵中一种以上的化合物作为主电解质，并且还含有１重量％以上选自三甲基己二酸、１，６－癸烷二羧酸、癸二酸、１，７－辛烷二羧酸、丁基辛烷二羧酸、３－叔丁基己二酸、３－叔辛基己二酸、３－正十二烷基己二酸、由结构式１表示的有机羧酸、由结构式２表示的有机羧酸或这些有机酸的铵盐中一种以上的化合物， 结构式１ ＨＯ－＊－（ＣＨ↓［２］）↓［６］－＊－Ｒ↓［１］ 其中，Ｒ↓［２］表示低级烷基，Ｒ↓［１］表示氢原子或由下式表示的基团 ＨＯ－＊－＊Ｈ－ＣＨ↓［２］－ 结构式２ ＨＯ－＊－（ＣＨ↓［２］）↓［６］－＊－Ｒ↓［５］ 其中，Ｒ↓［３］、Ｒ↓［４］表示低级烷基，Ｒ↓［５］表示苯基。

【技术特征摘要】
JP 1999-9-9 255249/1999;JP 1998-10-13 290333/19981.一种铝电解电容器，其中的驱动用电解液的含水率为20～90重量％，而且上述驱动用电解液含有选自甲酸铵、乙酸铵、乳酸铵、乙醇酸铵、草酸铵、琥珀酸铵、丙二酸铵、己二酸铵、苯甲酸铵、戊二酸铵、壬二酸铵中一种以上的化合物作为主电解质，并且还含有1重量％以上选自三甲基己二酸、1，6-癸烷二羧酸、癸二酸、1，7-辛烷二羧酸、丁基辛烷二羧酸、3-叔丁基己二酸、3-叔辛基己二酸、3-正十二烷基己二酸、由结构式1表示的有机羧酸、由结构式2表示的有机羧酸或这些有机酸的铵盐中一种以上的化合物，结构式1其中，R2表示低级烷基，R1表示氢原子或由下式表示的基团结构式2其中，R3、R4表示低级烷基，R5表示苯基。2.如权利要求1所述的铝电解电容器，在其使用的驱动用电解液中，选自上述有机羧酸或其铵盐中一种以上的化合物与上述主电解质的含量之比在0.05～5.0的范围内，而且上述主电解质和选自上述有机羧酸或其铵盐中一种以上的化合物的总含量相当于电解液重量的10重量％以上。3.如权利要求1所述的铝电解电容器，其中，上述的驱动用电解液含有选自多元醇、聚甘油、聚乙二醇、由环氧乙烷与环氧丙烷生成的共聚物中一种以上的有机溶剂；而且含有0.01重量％以上选自磷酸烷基酯、次磷酸、焦磷酸及其盐中一种以上的磷化合物；另外还含有0.01重量％以上选自对硝基苯酚、间硝基苯酚、邻硝基苯酚、对硝基苯甲酸、间硝基苯甲酸、邻硝基苯甲酸、对硝基茴香醚、间硝基茴香醚、邻硝基茴香醚中一种以上的硝基化合物。4.如权利要求3所述的铝电解电容器，其中，上述的磷酸烷基酯是选自磷酸一烷基酯、磷酸二烷基酯、磷酸三烷基酯中一种以上的化合物，每一分子的烷基链的总碳原子数为3～36个。5.如权利要求4所述的铝电解电容器，其中，上述的磷酸烷基酯是选自磷酸一甲酯、磷酸一乙酯、磷酸一丙酯、磷酸一丁酯、磷酸一己酯、磷酸一辛酯、磷酸一癸酯、磷酸二甲酯、磷酸二乙酯、磷酸二丙酯、磷酸二丁酯、磷酸二己酯、磷酸二辛酯、磷酸二癸酯、磷酸三甲酯、磷酸三乙酯、磷酸三丙酯、磷酸三丁酯、磷酸三己酯、磷酸三辛酯、磷酸三癸酯中一种以上的化合物。6.一种铝电解电容器，在其隔膜上附着有选自磷酸烷基酯、次磷酸、焦磷酸或其盐...

【专利技术属性】
技术研发人员：椿雄一郎，松浦裕元，诸隈宗宏，凑浩一郎，新田幸弘，
申请(专利权)人：松下电器产业株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]