电解电容器的制造方法
【专利摘要】本发明提供了一种防止电容器元件内部短路，并在期望的电压范围内确实地使压力阀动作，且可靠性高的电解电容器。该电解电容器是通过将隔离板介于连接着引出端子的阳极箔与阴极箔之间并进行卷绕以形成电容器元件，并将该电容器元件容纳至外壳中而构成的，通过至少在阳极箔的外周侧上形成对元件内部产生的气体进行排放的气体排放路径，能够使电容器元件内部产生的内部气体通过电容器元件的端面排放到元件外部，从而抑制因电容器元件变形造成的阳极箔、阴极箔或它们的引出端子之间的接触而引发的短路。
【专利说明】
电解电容器
【技术领域】
[0001]本发明涉及改良了电容器元件的内部结构的电解电容器。
【背景技术】
[0002]以往，电解电容器是通过如下方式来形成的:将隔离板介于阳极箔与阴极箔之间并进行卷绕以形成电容器元件，然后将驱动用的电解液浸溃到此电容器元件中，并将电容器元件容纳到铝等的外壳中，最后将外壳的开口端用封口部件封装。
[0003]这种电解电容器，会存在如下情况:在其被使用时，电容器元件的内部发生电流泄漏，随之由于电解液成分的电分解等会产生以氢为主的气体。由于电解电容器是封闭结构，在其内部产生气体时，内压上升有可能会造成封口部件、外壳的变形，导致最后破裂。因此，在电解电容器中采用了如下的压力阀:在外壳的底面设置了几条槽作为机械脆弱部，当内压上升时，使应力集中在这个机械脆弱部中，使外壳沿着槽破裂，进而释放上升的内压(例如，参照专利文献I)。
[0004]另外，在电解电容器中还采用了如下的压力阀:在封口部件上设置了贯通孔，并用橡胶等弹性部件来堵塞此贯通孔，当电解电容器的内压上升时，弹性部件破裂，进而释放上升的内压。
[0005]专利文献1:日本特开2001-244154号公报
[0006]然而，在新兴国家，电压是不稳定的，电子部件被要求即使在电压变化时，也要继续驱动，在这种电压不稳定的状态下，特别是有时会对电解电容器外加超过额定电压的过电压，由于外加了这种过电压，有时会导致电容器元件的内部发生短路。当发生这样的短路时，会影响到压力阀的动作，换言之，在压力阀的动作中，压力阀的动作电压的波动取决于是否发生短路。
【发明内容】
[0007]因此，本发明提供了一种防止电容器元件内部发生短路，并在期望的电压范围内确实地使压力阀动作，且可靠性高的电解电容器。
[0008]为了达成上述目的，本发明的电解电容器的特征在于:该电解电容器是通过将隔离板介于连接着引出端子的阳极箔与阴极箔之间并进行卷绕以形成电容器元件，并将该电容器元件容纳至外壳中而构成的，其中，至少在阳极箔的外周侧上形成了对元件内部产生的气体进行排放的气体排放路径。
[0009]另外，本发明的电解电容器的特征在于:上述阳极箔具有250V以上的耐电压。
[0010]另外，本发明的电解电容器的特征在于:上述阳极箔具有是阴极箔厚度的四倍以上的厚度。
[0011]另外，本发明的电解电容器的特征在于:对于上述阳极箔，其外周侧连接着引出端子。
[0012]另外，本发明的电解电容器的特征在于:在连接阳极箔的引出端子和与其相对的隔离板之间，配置有形成了气体排放路径的防护纸。
[0013]进一步，本发明的电解电容器的特征在于:阴极箔的内周侧连接着引出端子，在该引出端子与上述阳极箔的外周侧连接着的引出端子之间，配置有上述防护纸。
[0014]根据本发明的电解电容器，可以得到以下任一效果:
[0015](I)可以将电容器元件内部产生的气体从电容器元件的端面排放，能够对因电容器元件内部的阳极箔、阴极箔或它们的引出端子之间的接触以及隔离板绝缘性的降低而造成的短路进行抑制。
[0016](2)通过防止电容器元件膨胀成桶状等的电容器元件的变形，能够对因电容元器件内部的阳极箔、阴极箔或它们的引出端子之间的接触以及隔离板绝缘性的降低而造成的短路进行抑制。
[0017](3)通过至少在阳极箔的外周侧设置气体排放路径，能够使电容器元件内部产生的气体难以存留在电容器元件的内部，使其通过电容器元件的端面排放到外部。特别是，由于阳极箔比阴极箔更硬，即使在卷绕的情况下，其复原力也易于作用在电容器元件的外周侧上，因此本发明的结构优选适用于阳极侧。
[0018](4)对于通过交流蚀刻形成了隧道状的蚀刻坑的中高压用途的阳极箔，其硬度高，且上述阳极箔的卷绕复原力也很强。特别是，对于具有250V以上的耐电压的阳极箔，形成在金属箔的表面上的氧化膜层的厚度达到0.3 μ m以上，阳极箔的硬度高，而且由于其卷绕复原力在阳极箔外侧的作用是显著的，因此本发明优选采用这种具有250V以上耐电压的阳极箔。
[0019](5)通过抑制电容器元件内部的短路，能够在规定的电压范围内确实地使压力阀动作，进而能够提供可靠性高的电解电容器。
[0020](6)由于阳极箔的外周侧连接着引出端子，因此能够确保阳极箔与隔离板之间的间隙，进而使电容器元件内部产生的气体高效地从电容器元件的端面排放出来。另外，即使因为电容器元件内部产生的气体使得阳极箔被挤压至外周侧时，由于引出端子与阳极箔的外周侧相连接，因此与引出端子被配置在阳极箔的内周侧的情况相比，阳极箔不易被引出端子损坏，进而可以得到可靠性高的电解电容器。
[0021](7)可以在连接着阳极箔的引出端子上配置形成了气体排放路径的防护纸。
[0022](8)在阴极箔的内周侧连接引出端子，在阳极箔和阴极箔之间配置上述防护纸，使防护纸与上述引出端子及连接上述阳极箔的外周侧的引出端子相对，可以用一张防护纸来覆盖两个引出端子。
【专利附图】
【附图说明】
[0023]图1示出了实施例的容纳于外壳之前的电容器元件的一个例子。
[0024]图2(a)是变形例一的电容器元件的俯视图，图2(b)是展开了电容器元件的展开图。
[0025]图3(a)是变形例二的电容器元件的俯视图，图3(b)是展开了电容器元件的展开图。
[0026]附图标记的说明
[0027]1:电容器元件；2:阳极箔；3:阴极箔；4:阳极侧的引出端子；5:阴极侧的引出端子；6:隔离板；7:防护纸；8:外壳；9:高密度纸；10:低密度纸；11:封口部件。
【具体实施方式】
[0028]以下，根据实施例对本发明涉及的电解电容器的实施方式进行说明。
[0029]实施例
[0030]参照图1至图3，对关于实施例所涉及的电解电容器进行说明。如图1所示，阳极箔2由铝等具有阀作用的金属构成，通过蚀刻处理使其表面粗糙化的同时，在其表面上形成氧化膜层。与阳极箔2相同，阴极箔3由铝等具有阀作用的金属构成，通过蚀刻处理使其表面粗糙化。通过缝合、冷焊接、超声波焊接等连接方法，这两极电极上分别电连接铝等的阳极侧的引出端子4和同样是铝等的阴极侧的引出端子5。有关此引出端子4、5的例子，有的是具有连接电极箔的偏平部和外部连接用的引出部(CP线)，有的是由带状体构成，且其一端与电极箔连接，另一端与设置在封口部件上的、外部引出用的另外的外部端子连接。
[0031]介于阳极箔2以及阴极箔3之间的隔离板6由具有电绝缘性的马尼拉麻纸、牛皮纸、茅草纸、剑麻纸、大麻纸、铜氨纤维、人造丝、棉或者上述这些的混抄纸、合成纤维、无纺布或者上述这些的混抄纸等构成，可以列举出单层结构以及重叠了高密度材料(高密度纸)9和低密度材料(低密度纸)10的双层结构。对于高密度纸9，主要采用牛皮纸，对于低密度纸10，优选采用马尼拉麻纸、茅草纸。对于低密度纸10，其密度优选为0.3?0.5g/cm3,另外，对于高密度纸9，其密度优选为0.7?0.9g/cm3。特别是在使用低密度纸10来作为后述的电容器元件I内部产生的气体的排放路径时，这个低密度纸10的密度优选为上述
0.3?0.5g/cm3的范围。
[0032]电容器元件I通过将隔离板6介于阳极箔2及阴极箔3之间并进行卷绕而构成，其中分别与一个以上引出端子4、5连接的阳极箔2及阴极箔3由规定长度的带状体构成。将驱动用的电解液浸溃到此电容器元件I中，同时将电容器元件容纳于铝等构成的有底筒状的外壳8中，然后将外壳8的开口部用弹性体，或者由弹性体和硬质体的复合材料构成的封口部件11铆接封口。
[0033]此处，在使用了这种卷绕型的电容器元件I的电解电容器中，当外加了超过额定电压的过电压时，电容器元件I的内部会产生气体。虽然电容器元件I通过卷止带以一定的均匀的固定力保持卷绕，但是由于内部气体，会在外周侧上产生膨胀作用。这是因为在电容器元件I的中心附近，产生的气体难以从电容器元件I的端面排放出去，进而将阳极箔2和阴极箔3向外周侧挤压而产生的。换言之，电容器元件I变形成桶状。可以认为，在上述电容器元件I的中心附近发生膨胀，构成电容器元件I的阳极箔2和阴极箔3向外周侧进行作用，特别是硬的阳极箔2和具有角部的引出端子4、5挤压到与其相对的隔离板6上，并扎破隔离板6，进而与相对的另一端的电极等接触，或者引起隔离板6的绝缘性下降，从而导致短路。
[0034]通常情况下，面向阳极箔2和阴极箔3的外周侧的隔离板6，对于这种情况，即在内部气体产生时，受到来自阳极箔2和阴极箔3的向外侧的膨胀作用而对隔离板6进行挤压，通过使隔离板6的高密度侧的表面与阳极箔2和阴极箔3的外周侧相对，提高隔离板6的强度和绝缘性，由此来抑制短路。然而，现已获知，当外加了超过额定电压的电压时，由于阳极箔2和阴极箔3向外周侧膨胀，与隔离板6的高密度侧的表面紧密接触，因此，产生的内部气体会留存在电容器元件I的内部，难以从电容器元件I的端面排放出来。
[0035]特别是，由于阳极箔2因其卷绕后的复原力容易向电容器元件I的外周侧作用，因此容易发生上述现象。另外，阳极箔2的复原力根据其硬度不同而变化，特别是，通过交流蚀刻形成了隧道状蚀刻坑的中高压用途的阳极箔2，内部气体更难以从电容器元件I中排放出。这取决于通过蚀刻方法形成的蚀刻坑的状态和通过化成处理形成的氧化膜的状况。特别是，在具有250V以上的耐电压的阳极箔2中，金属箔表面形成的氧化膜层的厚度也达到0.3 μ m以上，阳极箔2的硬度高，通过复原力施加给阳极箔2的外侧的作用是显著的。
[0036]另外，有时由于阳极箔2和阴极箔3的厚度，也会使得气体难以排放出来。可以认为，特别是，当阳极箔2的厚度是阴极箔3的厚度的四倍以上时，相对于阴极箔，阳极箔的卷绕复原力极高，阳极箔2与隔离板的密着度升高导致上述情况。阳极箔2的厚度为90?120 μ m,阴极箔3的厚度为15?30 μ m。
[0037]因此，在本实施例中，对于电容器元件I内部产生的内部气体，在与阳极箔2及阴极箔3的外周侧相邻的隔离板6的表面上设置了气体的排放路径。对于这种气体排放路径，例如，可以在与阳极箔2及阴极箔3的外周侧的面相邻的隔离板6的内周侧的面上，施加通向电容器元件I端面的凹凸面加工、压花加工和槽加工，可以使内部气体通过电容器元件I的轴方向从端面排放出去。另外，除了对隔离板施加这样的物理性加工之外，还可以将隔离板6构成为具有低密度和高密度的双层结构，使低密度一侧的表面面向阳极箔2及阴极箔3的外周侧而配置。通过隔离板6的低密度侧的表面，内部气体从电容器元件I的端面排放出去。特别优选地，低密度纸的纤维不以元件的卷绕方向进行取向而形成。在低密度纸中，如果其纤维按照元件的卷绕方向进行取向，则气体难以被排放出去。通过设置这样的气体排放路径，可以抑制电容器元件I膨胀成桶状，防止电容器元件I的短路。因此，可以提供一种电解电容器的压力阀的动作稳定，且可靠性高的电解电容器。
[0038]以下，对本实施例的变形例一的电解电容器进行说明。图2(a)示出了电容器元件I的俯视图，图2(b)示出了图2(a)的电容器元件I的展开状态图。如图2(a)所示，电容器元件1，通过将隔离板6介于阳极箔2和阴极箔3之间并进行卷绕而形成，其中阳极箔2和阴极箔3分别与引出端子4、5连接。将此阳极侧的引出端子4及阴极侧的引出端子5的连接部位展开之后如图2(b)所示。在图2(b)中，该图的下侧示出了电容器元件I的内周侧(中心侧)X，该图的上侧示出了电容器元件I的外周侧Y。对于阳极箔2，在其朝向电容器元件I的外周侧Y的表面上连接着阳极侧的引出端子4，对于阴极箔3，在其朝向电容器元件I的内周侧X的表面上连接着阴极侧的引出端子5。另外，从电容器元件I的内周侧X起，按照阳极箔2 (交流蚀刻:化成电压250V)、双层结构的隔离板6、阴极箔3、双层结构的隔离板6的顺序配置。此处，隔离板6为具有高密度(高密度纸9)和低密度(低密度纸10:纤维不以元件卷绕方向来取向的形式)的双层结构，在阳极箔2及阴极箔3的电容器元件I的外周侧Y的表面上，分别配置了隔离板6的低密度纸10。
[0039]据此，由于在阳极箔2的朝向电容器元件I的外周侧Y的表面上配置了隔离板6的低密度纸10，即使是在使用了硬度高的阳极箔2的情况下，电容器元件I内部产生的气体也能够通过这个低密度纸10高效地从电容器元件的端面排放出来。另外，由于在阳极箔2的朝向电容器元件I的外周侧Y的表面上连接着阳极侧的引出端子4，且引出端子4具有一定厚度，因而能够确保阳极箔2与隔离板6之间的间隙，使电容器元件I内部产生的气体更高效地从电容器元件I的端面排放出来。另外，在阳极侧的引出端子4被配置在阳极箔2的内周侧X上的情况下，由于电容器元件I内部产生的气体使得阳极箔2被挤压至外周侧Y，阳极侧的引出端子4也被挤压至外周侧Y，在这种情况下，由于引出端子4被设置在阳极箔的内周侧X上，引出端子4的角部挤压到阳极箔2，有可能会损伤到硬且脆弱的阳极箔的表面，但是，在变形例一中，由于阳极侧的引出端子4被配置在阳极箔2的外周侧Y上，因此不会发生上述那样的阳极箔2的损伤等，进而可以获得可靠性高的电解电容器。另外，在变形例一中，虽然阴极侧的引出端子5形成在阴极箔3的内周侧X上，但是由于阴极箔3本身比阳极箔2薄且富有弹性，因此即使因电容器元件I内部产生的气体而被阴极侧的引出端子5挤压，其影响也较低。
[0040]接下来，对本实施例的变形例二的电解电容器进行说明。图3(a)示出了电容器元件I的俯视图，图3(b)示出了图3(a)的电容器元件I的展开状态图。在变形例二中，在电容器元件I的阳极箔2的朝向电容器元件I的外周侧Y的表面上连接的引出端子4和阴极箔3的朝向电容器元件I的内周侧X的表面上连接的引出端子5之间配置隔离板6的同时还配置防护纸7，除此之外，与变形例一相同。
[0041]防护纸7可以插入在阳极侧的引出端子4与隔离板6之间，或者插入在阴极侧的引出端子5与隔离板6之间。另外，防护纸7可以介由粘合材料配置在隔离板6上。在此变形例二中，防护纸7介由粘合材料被配置在阳极箔侧的隔离板6的表面上。作为粘贴此防护纸7的粘合材料，可列举出酚类、环氧类、氰基丙烯酸酯类、聚酰亚胺类、丙烯酸系、硅类、橡胶类、或者热熔类等。其中，优选使用聚丙烯或者聚乙烯醇。另外，防护纸7与上述隔离板的材料相同，可以使用一层结构或者重叠了低密度材料和高密度材料的双层结构。可以在此防护纸7上形成用于排放电容器元件I内部产生的气体的气体排放路径。对于气体排放路径，可以施加上述的凹凸加工、压花加工或槽加工，另外，还可以将防护纸7形成为具有低密度和高密度的双层结构，且将低密度侧配置在阳极箔的外周面上(参照图3(b))。
[0042]另外，在变形例二中，如图3(b)所示，防护纸7介由粘合材料被粘贴在隔离板6上。特别是在与阳极箔2和3阴极箔相对的面(阳极箔的外周侧Y的表面和阴极箔的内周侧X的表面)上，分别连接着阳极侧的引出端子4和阴极侧的引出端子5，连续的带状的防护纸7被配置在隔离板6上，与上述两极的引出端子4、5相对，换言之，与两极的引出端子4、5重叠。除了变形例一所起到的作用外，在变形例二中，进一步当因内部气体向电容器元件I的外周侧Y膨胀，两极的引出端子4、5挤压到隔离板6时，防护纸7可以给予保护，抑制短路的发生。另外，通过相对于两极的引出端子4、5配置防护纸7，不需要分别给每个引出端子配置防护纸，防护纸本身可以是一张，进而可以使构造简略化。
【权利要求】
1.一种电解电容器，其特征在于， 该电解电容器是通过将隔离板介于连接着引出端子的阳极箔与阴极箔之间并进行卷绕以形成电容器元件，并将该电容器元件容纳至外壳中而构成的，其中，至少在阳极箔的外周侧上形成了对元件内部产生的气体进行排放的气体排放路径。
2.根据权利要求1所述的电解电容器，其特征在于， 所述阳极箔具有250V以上的耐电压。
3.根据权利要求1或2所述的电解电容器，其特征在于， 所述阳极箔具有是阴极箔厚度的四倍以上的厚度。
4.根据权利要求1?3中任一项所述的电解电容器，其特征在于， 对于所述阳极箔，其外周侧连接着引出端子。
5.根据权利要求4所述的电解电容器，其特征在于， 在连接阳极箔的引出端子和与其相对的隔离板之间，配置有形成了气体排放路径的防护纸。
6.根据权利要求4或5所述的电解电容器，其特征在于， 进一步地，阴极箔的内周侧连接着引出端子，在该引出端子与所述阳极箔的外周侧连接着的引出端子之间，配置有所述防护纸。
【文档编号】H01G9/12GK104321843SQ201380010467
【公开日】2015年1月28日 申请日期:2013年2月21日 优先权日:2012年2月21日
【发明者】芦野宏次 申请人:日本贵弥功株式会社