铝电解电容器用电极的制造方法与流程

文档序号:22759266发布日期:2020-10-31 09:57阅读:93来源:国知局
铝电解电容器用电极的制造方法与流程

本发明涉及对铝电极进行化学转化的铝电解电容器用电极的制造方法。



背景技术:

作为中高压用的铝电解电容器用电极的制造方法,已知在进行化学转化步骤之前进行将铝箔在纯水中煮沸的水合处理步骤(纯水煮沸步骤)。通过进行水合处理步骤,能够提高化学转化后的静电电容。这是因为在水合被膜中的拟薄水铝石等脱水而转化成化学转化被膜时,能够获得高结晶性的化学转化被膜的缘故。在仅通过一般的水合处理步骤获得水合被膜时,通过延长煮沸时间来增大水合被膜的量和厚度,拟薄水铝石的量也随之而增加。因此,为了获得结晶性高且静电电容高的化学转化被膜,需要增大水合处理步骤中所形成的高结晶性的拟薄水铝石的量,为此需要延长煮沸时间。

然而,如果延长煮沸时间来增大水合被膜的厚度或量,就会导致铝电极的多孔部分被水合被膜堵塞。若因水合被膜而发生堵塞,则在随后进行化学转化时电解液无法渗透至堵塞部分,因而无法适当地形成化学转化被膜,导致化学转化被膜的耐水合性下降。并且,在堵塞部分表面积降低,因而静电电容下降。特别是在多孔层的厚度为400μm以上时,容易因煮沸而发生多孔部分的堵塞,因此如果为了提高静电电容而延长煮沸时间,就会存在化学转化被膜的耐水合性变差、静电电容也下降的问题。

另一方面,提出了一种包括在水合处理步骤后使丙二酸或富马酸等有机酸附着于水合被膜表面的步骤的电解电容器用铝电极的制造方法(专利文献1)。

现有技术文献

专利文献

专利文献1:日本特许第5490446号公报



技术实现要素:

发明要解决的技术问题

然而,专利文献1所记载的技术是用于利用有机酸来抑制在化学转化步骤中使用磷酸系化学转化液时水合被膜发生溶解的技术,而并非是增大水合处理步骤中所形成的水合被膜中的拟薄水铝石量的技术。因此,即使采用专利文献1所记载的技术,为了获得结晶性高且静电电容高的化学转化被膜,仍需延长煮沸时间以增大高结晶性的拟薄水铝石的量,无法抑制堵塞的发生。

鉴于以上问题,本发明的课题在于提供一种即使不形成厚的水合被膜,也能够增大高结晶性的拟薄水铝石量,从而能够提高静电电容的铝电解电容器用电极的制造方法。

用于解决技术问题的技术手段

为了解决上述课题,本发明的铝电解电容器用阳极箔的制造方法的特征在于,包括:第一水合处理步骤,将具有多孔层的铝电极浸渍在温度为80℃以上的第一水合处理液中,从而在上述铝电极上形成水合被膜;脱水步骤,在上述第一水合处理步骤之后,在温度为150℃以上且350℃以下的气氛中对上述铝电极进行加热;第二水合处理步骤,在上述脱水步骤之后,将上述铝电极浸渍在温度为80℃以上的第二水合处理液中;和化学转化步骤,在上述第二水合处理步骤之后,对上述铝电极进行化学转化。

在本发明中,在第一水合处理步骤之后,进行在温度为150℃以上且350℃以下的气氛中对铝电极进行加热的脱水步骤,之后进行第二水合处理步骤。因此,在约100℃脱离的附着水的比例减少,在350℃以上脱离的结晶水的比例增加,因此,即使不形成厚的水合被膜,也能够增大高结晶性的拟薄水铝石量,因而能够提高化学转化被膜的结晶性。因此,能够提高静电电容。另外,由于可以不形成厚的水合被膜,因而能够抑制多孔层的堵塞。因此,能够抑制因堵塞而引起的化学转化被膜的耐水合性降低、和因堵塞而引起的静电电容的下降。

本发明在应用于在上述化学转化步骤中以400v以上的化学转化电压对上述铝电极进行化学转化时特别有效。并且,本发明在应用于在上述化学转化步骤中以600v以上的化学转化电压对上述铝电极进行化学转化时更为有效。在化学转化电压高时,由于需要形成厚的水合被膜,因而容易发生多孔层的堵塞,因此,若在化学转化电压为400v以上、进而600v以上时应用本发明,则更为有效。

在本发明中,可以采用上述铝电极是由铝粉体的烧结层构成的上述多孔层以每1层200μm以上且50000μm以下的厚度在芯材上叠层而成的多孔性铝电极的方式。在这种构成的铝电极中,即使在化学转化电压为400v以上时,与使用蚀刻箔作为铝电极的情况相比,也能够获得较高的静电电容。并且,多孔层的表面与蚀刻箔的表面相比,与沸腾纯水的反应性较高,因而更容易发生表面堵塞,所以应用本发明更为有效。

在本发明中,可以采用上述第一水合处理液和上述第二水合处理液的ph为5.0以上且9.0以下的方式。

在本发明中,可以采用上述第一水合处理液和上述第二水合处理液中,至少一种水合处理液在水中配合有水合抑制剂的方式。根据这种方式,由于水合处理液含有水合抑制剂,所以不同于将铝电极浸渍在沸腾纯水中的纯水煮沸,能够适度地降低水合反应的进行速度。因此,能够抑制多孔层因过量的水合被膜而堵塞。并且,由于水合反应的气泡的产生速度低,因而不易发生多孔层深处的水合反应难以进行的情况。

在本发明中,可以采用上述水合抑制剂是碳原子数为3以上的有机系水合抑制剂的方式。作为水合抑制剂,可以使用包括硼酸或其盐等的无机系水合抑制剂、或者有机系水合抑制剂,有机系水合抑制剂的水合抑制效果比无机系水合抑制剂好。因此在本发明中,上述水合抑制剂优选碳原子数为3以上的有机系水合抑制剂。

在本发明中,可以采用上述水合抑制剂是碳原子数为3以上的糖或碳原子数为3以上的糖醇的方式。此时,上述水合抑制剂例如为核酮糖、木酮糖、核糖、阿拉伯糖、木糖、来苏糖、脱氧核糖、阿洛酮糖、果糖、山梨糖、塔格糖、阿洛糖、阿卓糖、葡萄糖、甘露糖、古洛糖、艾杜糖、半乳糖、塔洛糖、岩藻糖、墨角藻糖、鼠李糖、景天庚酮糖、甘露醇、山梨醇、木糖醇、蔗糖、乳果糖、乳糖、麦芽糖、海藻糖、纤维二糖、乳糖醇、麦芽糖醇、黑曲霉二糖、棉子糖、麦芽三糖、松三糖、水苏糖、阿卡波糖和直链淀粉中的任意种。

在本发明中,可以采用上述水合抑制剂是碳原子数为3以上的有机酸或其盐的方式。此时,上述有机酸例如为十二酸、苯甲酸、丙二酸、丁二酸、(e)-2-丁烯二酸、戊二酸、己二酸、癸二酸、十二烷二酸、2-羟基丙烷-1,2,3-三羧酸和(e)-1-丙烯-1,2,3-三羧酸中的任意种。

在本发明中,可以采用在上述脱水步骤中,一边利用第一部件从上述铝电极的厚度方向对上述铝电极加压一边进行加热的方式。根据这种方式,能够抑制在脱水步骤中铝电极翘曲等情况的发生。此时,在进行上述脱水步骤时,优选预先将上述第一部件加热至150℃以上且350℃以下的温度。根据这种方式,能够有效地将铝电极加热。

在本发明中,可以采用在上述化学转化步骤中,进行多次化学转化处理,在上述多次化学转化处理中的任意处理之间进行一边利用第二部件从上述铝电极的厚度方向对上述铝电极加压一边进行加热的热压步骤的方式。根据这种方式态样,能够抑制在化学转化步骤中铝电极翘曲等情况的发生。此时,在进行上述热压步骤时,优选预先将上述第二部件加热至350℃以上且600℃以下的温度。根据这种方式,能够有效地将铝电极加热。

发明效果

在本发明中,在第一水合处理步骤之后,进行在温度为150℃以上且350℃以下的气氛中对铝电极进行加热的脱水步骤,之后进行第二水合处理步骤。因此,即使不形成厚的水合被膜,也能够增大高结晶性的拟薄水铝石量,因而能够提高化学转化被膜的结晶性。因此,能够提高静电电容。并且,由于可以不形成厚的水合被膜,因而能够抑制多孔层的堵塞。因此,能够抑制因堵塞而引起的化学转化被膜的耐水合性下降、和因堵塞而引起的静电电容的降低。

附图说明

图1是表示应用了本发明的铝电极的截面构造的说明图。

图2是利用电子显微镜将图1所示的铝电极的表面放大而拍摄的照片。

图3是表示应用了本发明的铝电解电容器用电极的制造方法的说明图。

图4是图3所示的脱水步骤的说明图。

图5是在应用了本发明的铝电解电容器用电极的制造方法中,在脱水步骤中所进行的热压步骤的说明图。

图6是图5所示的热压步骤的具体例1的说明图。

图7是图5所示的热压步骤的具体例2的说明图。

图8是表示图3所示的脱水步骤的温度与静电电容的关系的说明图。

图9是表示水合被膜的热分析结果的说明图。

图10是表示水合被膜的xrd的分析结果的说明图。

图11是利用电子显微镜观察水合被膜时的说明图。

具体实施方式

在本发明中,在制造铝电解电容器用电极时,对铝电极的表面进行化学转化来制造铝电解电容器用电极。在以下的说明中,作为铝电极,使用在铝芯材的两面上叠层有对铝粉体进行烧结而形成的多孔层的多孔性铝电极,以对该多孔性铝电极进行化学转化的情况为中心进行说明。下面,对铝电极的构成进行说明后,对化学转化方法进行说明。

(铝电极的构成)

图1是表示应用了本发明的铝电极的截面构造的说明图,图1(a)、(b)是利用电子显微镜将铝电极的截面放大至120倍而拍摄的照片、和利用电子显微镜将铝电极的芯材附近放大至600倍而拍摄的照片。图2是利用电子显微镜将图1所示的铝电极的表面放大而拍摄的照片。其中,图2中表示出了将多孔性铝电极的表面放大1000倍后的照片和放大3000倍后的照片。

图1和图2所示的铝电极10具有多孔层30,多孔层30是对铝粉体进行烧结而形成的烧结层或蚀刻层。在本方式中,铝电极10在由铝芯材20构成的芯部上叠层有将铝粉体烧结而成的烧结层作为多孔层30。在本方式中,铝电极10在铝芯材20的两面具有多孔层30。

铝芯材20的厚度为10μm以上且50μm以下。图1中表示使用厚度约30μm的铝芯材20的铝电极10。每一层(每单面)的多孔层30的厚度例如为200μm以上且50000μm以下。图1表示在厚度为30μm的铝芯材20的两面上形成有厚度为约350μm的多孔层30的铝电极10。多孔层30的厚度越厚,静电电容越增大,因此优选厚度厚。因此,多孔层30的厚度优选每1层为300μm以上。另一方面,在多孔层30的厚度厚时,容易在制造步骤中发生断裂。因此,多孔层30的厚度优选每一层为2000μm以下。多孔层30可以仅形成于铝芯材20的单面,也可以形成于两面。在两面形成多孔层30时,优选多孔层30夹着铝芯材20对称地配置。另外,在两面形成多孔层30时,优选单面的多孔层30的厚度为包括铝芯材20的厚度在内的铝电极10整体厚度的1/3以上。

铝芯材20优选铁含量小于1000质量ppm、并且硅含量为10重量ppm以上且5000重量ppm以下。多孔层30例如为对铁含量小于1000质量ppm、并且硅含量为10重量ppm以上且3000重量ppm以下的铝粉体进行烧结而形成的层,铝粉体在彼此维持空隙35的同时被烧结。另外,在铝芯材20和多孔层30含有铜、锰、镁、铬、锌、钛、钒、镓、镍、硼和锆中的1种或2种以上时,这些元素的含量分别为100重量ppm以下,剩余部分为不可避免的金属和铝。

铝粉体的形状没有特别限定,可以适当使用大致球状、不定形状、鳞片状、短纤维状等的任意形状。为了维持铝粉体间的空隙,特别优选由大致球状颗粒构成的粉体。本方式中的铝粉体的平均粒径为1μm以上且10μm以下。因此,能够有效地扩大表面积。在此,当铝粉体的平均粒径小于1μm时,铝粉体间的间隙过窄,不作为电极等发挥作用的无效部分增大,另一方面,当铝粉体的平均粒径超过10μm时,铝粉体间的间隙过宽,表面积的扩大不充分。即,当铝粉体的平均粒径小于1μm时,形成被膜耐电压为400v以上的化学转化被膜时,铝粉体间的空隙35被填埋,静电电容降低。另一方面,当平均粒径超过10μm时,空隙35过大,无法期待静电电容的大幅提升。因此,在铝电极10上形成被膜耐电压为400v以上的厚的化学转化被膜时,多孔层30所使用的铝粉体的平均粒径为1μm以上且10μm以下,优选为2μm以上且小于10μm。其中,本实施方式中的铝粉体的平均粒径通过激光衍射法以体积基准测定粒度分布。并且,烧结后的上述粉末的平均粒径通过利用扫描型电子显微镜观察上述烧结体的截面而测定。例如,烧结后的上述粉末形成部分熔融或粉末彼此相连的状态,但具有大致圆形的部分近似地视为颗粒状。根据个数基准的粒度分布计算体积基准的粒度分布,求出平均粒径。并且,上述求得的烧结前的平均粒径与烧结后的平均粒径基本相同。

在本方式中,使用铝电极10作为铝电解电容器的阳极时,在多孔层30上形成化学转化被膜。此时,在铝芯材20中存在从多孔层30露出的部分时,在铝芯材20上也形成化学转化被膜。

(铝电解电容器的构成)

为了使用本方式的化学转化完毕的铝电极10(铝电解电容器用电极)来制造铝电解电容器,例如,使由化学转化完毕的铝电极10(铝电解电容器用电极)构成的阳极箔和阴极箔隔着隔膜叠层,形成电容器元件。接着,将电容器元件浸渗在电解液(膏)中。然后,将包含电解液的电容器元件收纳在外装壳体中,利用封口体将壳体封口。

另外,在使用固体电解质代替电解液时,在由化学转化完毕的铝电极10(铝电解电容器用电极)构成的阳极箔的表面上形成固体电解质层后,在固体电解质层的表面上形成阴极层,然后利用树脂等进行外装。此时,设置与阳极电连接的阳极端子和与阴极层电连接的阴极端子。在这种情况下,有时阳极箔被叠层多片。

另外,作为铝电极10,也有时采用在棒状的铝芯材20的表面叠层有多孔层30的构造。在使用这样的铝电极10来制造铝电解电容器时,例如在由化学转化完毕的铝电极10(铝电解电容器用电极)构成的阳极的表面上形成固体电解质层后,在固体电解质层的表面上形成阴极层,然后利用树脂等进行外装。此时,设置与阳极电连接的阳极端子和与阴极层电连接的阴极端子。

(铝电极10的制造方法)

图3是表示应用了本发明的铝电解电容器用电极的制造方法的说明图。图4是图3所示的脱水步骤st2的说明图。

在本发明的铝电解电容器用阳极箔的制造方法中,如图3所示,在第一水合处理步骤st1中,将具有多孔层的铝电极10浸渍在温度为80℃以上的第一水合处理液中,从而在铝电极10上形成水合被膜。

接着,在脱水步骤st2中,在温度为150℃以上且350℃以下的气氛中对铝电极10进行加热。在脱水步骤st2中,例如如图4所示,在热处理炉100内对铝电极10进行加热。热处理炉内的气氛可以为大气气氛、不活泼气体气氛、水蒸气气氛的任一种。

接着,在图3所示的第二水合处理步骤st3中,将铝电极10浸渍在温度为80℃以上的第二水合处理液中,从而在铝电极10上形成水合被膜。

接着,在化学转化步骤st10中,对铝电极10进行化学转化。在本方式中,以400v以上、进而600v以上的化学转化电压对铝电极进行化学转化。

在本方式中,第一水合处理液和第二水合处理液的ph为5.0以上且9.0以下。在本方式中,作为第一水合处理液和第二水合处理液,使用加热至80℃以上温度的纯水。另外,作为第一水合处理液和第二水合处理液的其中一者或两者,可以使用在纯水中配合有水合抑制剂的处理水,将该处理水加热至80℃以上的温度后使用。

作为水合抑制剂,可以使用包括硼酸或其盐等的无机系水合抑制剂、或者有机系水合抑制剂。但是,有机系水合抑制剂的水合抑制效果比无机系水合抑制剂好,所以在本方式中优选使用碳原子数为3以上的有机系水合抑制剂。

作为有机系水合抑制剂,例如可以使用碳原子数为3以上的糖或碳原子数为3以上的糖醇作为有机系水合抑制剂。上述有机系水合抑制剂例如为核酮糖、木酮糖、核糖、阿拉伯糖、木糖、来苏糖、脱氧核糖、阿洛酮糖、果糖、山梨糖、塔格糖、阿洛糖、阿卓糖、葡萄糖、甘露糖、古洛糖、艾杜糖、半乳糖、塔洛糖、岩藻糖、墨角藻糖、鼠李糖、景天庚酮糖、甘露醇、山梨醇、木糖醇、蔗糖、乳果糖、乳糖、麦芽糖、海藻糖、纤维二糖、乳糖醇、麦芽糖醇、黑曲霉二糖、棉子糖、麦芽三糖、松三糖、水苏糖、阿卡波糖和直链淀粉中的任意种。

另外,作为有机系水合抑制剂,也可以使用碳原子数为3以上的有机酸或其盐作为有机系水合抑制剂。上述有机系水合抑制剂例如为十二酸、苯甲酸、丙二酸、丁二酸、(e)-2-丁烯二酸、戊二酸、己二酸、癸二酸、十二烷二酸、2-羟基丙烷-1,2,3-三羧酸和(e)-1-丙烯-1,2,3-三羧酸中的任意种。

在图3所示的化学转化步骤st10,进行电源电压达到化学转化电压vf的恒电流化学转化步骤st11后,进行将电源电压保持在化学转化电压vf的恒电压化学转化步骤st12。

在恒电流化学转化步骤st11中,优选将化学转化中断,进行1次以上的将铝电极浸渍在含有磷酸根离子的水溶液中的磷酸浸渍步骤。在磷酸浸渍步骤中,使在60℃测得的电阻率为0.1ωm以上且5ωm以下的磷酸水溶液达到40℃以上且80℃以下的液温,并将铝电极浸渍3分钟以上且30分钟以下的时间。通过磷酸浸渍步骤,能够有效地去除在化学转化步骤中析出的氢氧化铝,并且能够抑制随后生成氢氧化铝。因此,能够抑制化学转化液残留于多孔层的空隙的内部。并且,通过磷酸浸渍步骤,能够将磷酸根离子导入至化学转化被膜内,因而能够提升对于在沸腾水或酸性溶液中浸渍的耐久性等,能够有效地提升化学转化被膜的稳定性。

在恒电压化学转化步骤st12中,进行多次化学转化处理,在化学转化处理与化学转化处理之间进行热处理(热去极化处理)或磷酸浸渍(液中去极化)。图3表示在恒电压化学转化步骤st12的中途进行2次热处理(热去极化处理st32)和2次磷酸浸渍(液中去极化处理st31)的情况。在热去极化处理st32中,例如与图4所示的脱水步骤st2相同,在热处理炉100内对铝电极10进行加热。此时的处理温度例如为350℃以上且600℃以下,处理时间为2分钟以上且10分钟以下。热处理炉100内的气氛可以为大气气氛、不活泼气体气氛、水蒸气气氛的任一种。在液中去极化处理st31中,例如在20质量%以上且30质量%以下的磷酸的水溶液中,在液温为60℃以上且70℃以下的条件下,对应于被膜耐电压而将铝电极10浸渍5分钟以上且15分钟以下。其中,在液中去极化处理中,不对铝电极10施加电压。

另外,在图3所示的化学转化步骤st10中,例如使用将己二酸铵溶于纯水而得到的水溶液(第一化学转化液)、和将硼酸及硼酸铵溶于纯水而得到的水溶液(第二化学转化液)。

进一步具体而言,在化学转化步骤st10中,在恒电流化学转化步骤st11中,首先,在第一化学转化液中进行化学转化直至电源电压达到va,之后对铝电极10进行水洗,在磷酸浸渍步骤st21中,将铝电极10浸渍在磷酸水溶液中5分钟。接着,对铝电极10进行水洗。接着,在恒电流化学转化步骤st11中,在第一化学转化液中进行化学转化直至电源电压达到vb,之后对铝电极10进行水洗,在磷酸浸渍步骤st21中,将铝电极10浸渍在磷酸水溶液中5分钟。接着,对铝电极10进行水洗。接着,在第一化学转化液中进行化学转化直至电源电压达到vc,之后对铝电极10进行水洗,接着,在第二化学转化液中进行化学转化直至电源电压达到vf(化学转化电压)。接着,在电源电压为vf的条件下,在第二化学转化液中对铝电极10进行恒电压化学转化步骤st12。

另外,也可以代替图4所示的方法,在恒电流化学转化步骤st11中使用第一化学转化液、在恒电压化学转化步骤st12中使用第二化学转化液。

(热压步骤的说明)

图5是在应用了本发明的铝电解电容器用电极的制造方法中在脱水步骤st2中进行的热压步骤的说明图。图6是图5所示的热压步骤的具体例1的说明图。图7是图5所示的热压步骤的具体例2的说明图。

在参照图3所说明的制造方法中,在脱水步骤st2中,也可以如图5中以压力p所示的那样,在热处理炉100内一边从铝电极10的厚度方向对铝电极10加压一边进行加热。根据上述热压步骤,能够抑制铝电极10在脱水步骤st2中翘曲等情况的发生。即,在进行第一水合处理步骤st1后进行脱水步骤st2时,有时铝电极10会发生翘曲而导致尺寸精确变差,但如果在脱水步骤st2中进行热压步骤,就能够抑制铝电极10的翘曲。因此,在将铝电极10裁切成规定的尺寸后,对铝电极10进行化学转化时,能够维持较高的铝电极10的尺寸精度。

在进行图5所示的热压步骤时,例如可以如图6所示,采用在2个板状部件110(第一部件)之间配置铝电极10,由两个部件110的至少一个对铝电极10施加压力p的方法。此时,使用2个部件110进行脱水步骤st2时,如果预先将部件110加热至150℃以上且350℃以下的温度,就能够有效地将铝电极10加热。

另外,也可以如图7所示,使铝电极10在2个滚筒状部件120(第一部件)之间通过。在此,2个部件120分别通过驱动辊125彼此逆向旋转。使用2个部件120进行脱水步骤st2时,如果预先将部件110加热至150℃以上且350℃以下的温度,就能够有效地将铝电极10加热。

此外,在参照图3所说明的热去极化处理st32中,也与图5所示的脱水步骤st2相同,优选一边从铝电极10的厚度方向对铝电极10加压一边进行加热。根据上述热压步骤,能够抑制铝电极10在热去极化处理st32中翘曲等情况的发生。即,在进行化学转化步骤st10或热去极化处理st32时,有时铝电极10会发生翘曲,但如果进行热压步骤,就能够抑制铝电极10的翘曲。

在热去极化处理st32中,在进行图5所示的热压步骤时,也与脱水步骤st2相同,例如如图6所示,在2个板状部件110(第二部件)之间配置铝电极10,由两个部件110的至少一个对铝电极10施加压力p。使用2个部件110进行热去极化处理st32时,如果预先将部件110加热至350℃以上且600℃以下的温度,就能够有效地将铝电极10加热。

另外,也可以如图7所示,使铝电极10在2个滚筒状部件120(第二部件)之间通过。在此,2个部件120分别通过驱动辊125彼此逆向旋转。使用2个部件120进行热去极化处理st32时,如果预先将部件110加热至350℃以上且600℃以下的温度,就能够有效地将铝电极10加热。

(分析结果等)

图8是表示图3所示的脱水步骤st2的温度与静电电容的关系的说明图。图9是表示水合被膜的热分析结果的说明图。图10是表示水合被膜的xrd的分析结果的说明图,对相当于结晶性拟薄水铝石的峰标注○。图11是利用电子显微镜观察水合被膜时的说明图。在图8~图11所示的分析等中,使用将水合被膜形成为600μm厚度的材料作为试样。另外,在图9和图10中,将由本发明的方法(有脱水步骤st2)形成的水合被膜的分析结果以实线l11、12表示,将由现有方法(无脱水步骤st2)形成的水合被膜的分析结果以虚线l21、22表示。另外,图11(a)表示由现有方法形成的水合被膜的观察结果;图11(b)表示由本发明的方法形成的水合被膜的观察结果。

在改变图3所示的脱水步骤st2中的温度的情况下,以800v进行化学转化时的静电电容如图8所示变化。由图8可知,如果将脱水步骤st2中的温度设定为150℃以上且350℃以下,则与进行现有的水合处理步骤(无脱水步骤st2)的情况相比,能够提高静电电容。

可以认为其理由是由于如图9和图10所示由本发明的方法形成的水合被膜中高结晶性的拟薄水铝石量较多的缘故。即,根据图9所示的分析结果可知,由本发明的方法形成的水合被膜中,结晶水多;根据图10所示的分析结果可知,高结晶性的拟薄水铝石量多。

并且,由图11所示的观察结果可知,通过由本发明的方法形成的水合被膜,多孔层中未发生堵塞,空洞残留至孔的深处。

另外,虽然在脱水步骤st2的温度为100℃以上且370℃以下时拟薄水铝石的结晶性提高,但基于图8所示的结果,将脱水步骤st2中的温度设定为150℃以上且350℃以下。

(本方式的主要效果)

如以上的说明,在应用了本发明的铝电解电容器用电极的制造方法中,在第一水合处理步骤st1之后,进行在温度为150℃以上且350℃以下的气氛中对铝电极进行加热的脱水步骤st2,之后进行第二水合处理步骤st3。因此,即使不形成厚的水合被膜,也能够增大高结晶性的拟薄水铝石量,因而能够提高化学转化被膜的结晶性。因此,能够提高静电电容。另外,由于可以不形成厚的水合被膜,因而能够抑制多孔层的堵塞。因此,能够抑制因堵塞而引起的化学转化被膜的耐水合性下降、和因堵塞而引起的静电电容的下降。

另外,本发明在应用于在化学转化步骤st10中以400v以上的化学转化电压对铝电极进行化学转化的情况、进而以600v以上的化学转化电压对铝电极进行化学转化的情况时更为有效。化学转化电压较高时,由于需要形成厚的水合被膜,因而容易发生多孔层的堵塞,因此,若在化学转化电压为400v以上、进而为600v以上的情况下应用本发明,则更为有效。另外,作为铝电极,由铝粉体的烧结层构成的多孔层以每1层为200μm以上且50000μm以下的厚度在芯材上叠层而成的多孔性铝电极中,即使在化学转化电压为400v以上的情况下,与使用蚀刻箔作为铝电极的情况相比,也能够获得较高的静电电容。另一方面,多孔层的表面与蚀刻箔的表面相比,与沸腾纯水的反应性较高,因而更容易发生表面堵塞,若应用本发明则更为有效。

此外,在第一水合处理液和第二水合处理液中配合有水合抑制剂时,与将铝电极浸渍于沸腾纯水的纯水煮沸不同,能够适度降低水合反应的进行速度。因此,能够抑制多孔层被过量的水合被膜堵塞。并且,水合反应的气泡的产生速度低,因而不易发生多孔层深处的水合反应难以进行的情况。

(实施例)

准备在厚度30μm的铝箔(芯材)上将平均粒径5μm的铝粉末烧结成表1所记载的厚度而形成有多孔层30的铝电极10(多孔性铝电极)、加热至90℃的纯水(第一水合处理液和第二水合处理液)、化学转化液(第一化学转化液和第二化学转化液)以及磷酸水溶液。第一化学转化液是0.1g/l的己二酸铵水溶液,液温为60℃。第二化学转化液是80g/l硼酸+0.1g/l硼酸铵的水溶液,液温为90℃。磷酸水溶液的液温为50℃,以50℃测得的电阻率为0.2ωm。

接着,对于铝电极10,以表1所示的条件进行第一水合处理步骤st1、脱水步骤st2、第二水合处理步骤st3后,进行化学转化步骤st10。

[表1]

在化学转化步骤st10中,在恒电流化学转化步骤st11中,首先在第一化学转化液中进行化学转化直至电源电压达到200v后,之后对铝电极10进行水洗,在磷酸浸渍步骤st21中,将铝电极10浸渍于磷酸水溶液中5分钟。接着,对铝电极10进行水洗。接着,在恒电流化学转化步骤st11中,在第一化学转化液中进行化学转化直至电源电压达到450v后,对铝电极10进行水洗,在磷酸浸渍步骤st21中,将铝电极10浸渍于磷酸水溶液中5分钟。接着,对铝电极10进行水洗。接着,在第一化学转化液中进行化学转化直至电源电压达到600v后,对铝电极10进行水洗,接着,在第二化学转化液中进行化学转化直至电源电压达到800v(化学转化电压)。接着,在电源电压为800v的条件下,在第二化学转化液中对铝电极10进行180分钟恒电压化学转化步骤st12,从而进行恒电压化学转化。在此期间,进行2次热处理和2次磷酸浸渍。实施例1至实施例5中,在实施例2中,在脱水步骤st2和热去极化处理st32时,进行参照图5、图6和图7说明的热压步骤。

对于以这种条件制得的铝电极,测定被膜耐电压、每单位体积的静电电容和耐水合性,将结果示于表2。被膜耐电压、每单位体积的静电电容、每单位体积的漏电流分别依据jeita标准进行。耐水合试验参考jeita标准,但测定时的电流密度设为40ma/cm3

[表2]

在比较例1中,进行一般的水合处理步骤(仅有纯水煮沸)作为前处理,因而在该情况下静电电容不足。在比较例2中,进行一般的水合处理步骤(仅有纯水煮沸)作为前处理,煮沸时间较比较例2长,因而在铝电极的多孔部分发生堵塞。因此,静电电容低且耐水合性差。

在比较例3中,在第一水合处理步骤st1之后进行脱水步骤st2和第二水合处理步骤st3,但脱水步骤st2的温度低。因此,拟薄水铝石的结晶化不充分,未能获得令人满意的效果。

在实施例1、实施例2、实施例3、实施例4和实施例5任一实施例中,都在第一水合处理步骤st1后进行脱水步骤st2和第二水合处理步骤st3,并且脱水步骤st2的温度为150℃以上且350℃以下的范围。因此,静电电容高且耐水合性好。另外,关于实施例2,由于在脱水步骤st2时进行热压步骤,所以铝电极10的平滑性优异。

(其他实施方式)

在上述实施方式中例示了使用由铝粉体的烧结层构成的多孔层在铝芯材上叠层而成的多孔性铝电极的情况,但在将蚀刻箔作为铝电极使用时也可以应用本发明。

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