专利名称：铝电解电容器的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种可靠性高的铝电解电容器，其中金属壳中容纳有含浸有驱动用电解液的电容器元件，并且用于封闭金属壳开口部的具有弹性的封口物的气密性提高了。
背景技术：
图1是说明现有铝电解电容器的结构的截面图，该图中，11是电容器元件，12是容纳该电容器元件11和未图示的驱动用电解液的金属壳，13是用于封闭该金属壳12的开口部且具有弹性的封口物，14和15分别是从上述电容器元件11引出的阳极导线和阴极导线。
这样构成的现有的铝电解电容器中，作为上述电容器元件11中含浸的驱动用电解液，大多使用以乙二醇为主溶剂并在其中加入有机酸的铵盐的电解液，并且，作为封口物13大多使用含苯乙烯-丁二烯橡胶(SBR)、乙烯-丙烯橡胶(EPM)的物质。
而且，近年来因为要求跨越宽的温度范围保持置信性，所以上述驱动用电解液的溶剂也开始使用γ-丁内酯来代替乙二醇，随之，因为利用现有的作为电解质成分的有机酸的铵盐时，驱动用电解液的电传导率低，所以一般使用有机酸的季铵盐。
另外，由于驱动用电解液的这些变化，上述封口物13也开始使用气密性高的异丁烯-异戊二烯橡胶，也就是所谓的丁基橡胶(IIR)。
此外，作为与本申请的发明相关联的现有技术文献信息，已知有例如专利文献1、2。
专利文献1日本特开2000-173876号公报专利文献2日本特开2000-173877号公报但是，上述现有的铝电解电容器存在以下课题，将由气密性优异的丁基橡胶(IIR)构成的封口物13和以有机酸的季铵盐作为电解质的驱动用电解液组合，来制作铝电解电容器，在高温下或者高温高湿度条件下对其进行寿命实验时，上述驱动用电解液会给封口物13带来不良影响，其结果是导致封口物13的气密性下降，与电容器元件11一同被容纳于金属壳12内部的驱动用电解液挥发出来。
而且，存在如下课题。通过将特定的驱动用电解液和特定的封口物组合，虽然可以得到阻抗低且寿命长的铝电解电容器，但在温度范围宽的条件下，如果达到低温(冰点以下)，则由于封口物的橡胶特性，导致封口物的气密性下降。
发明内容
本发明的目的是解决这些现有课题，提供一种可靠性优异的铝电解电容器，其即使在冰点下的温度封口物的气密性也不会降低。
为解决上述课题，本发明采取下述构成封口物以含有30重量％～70重量％的乙烯量的乙烯-丙烯-二烯三元共聚物橡胶(EPDM)为主成分，且封口物的玻璃化转变温度为-70℃至-30℃的范围。以上述乙烯-丙烯-二烯三元共聚物橡胶(EPDM)为主成分的封口物，其耐热性、耐化学腐蚀性优异且在低温(冰点下)下也可以保持封口物的弹性特性，并且通过将其乙烯量设置在30重量％～70重量％的范围，具有可以将封口物的玻璃化转变温度设置在-70℃至-30℃的作用，尤其是可提高铝电解电容器在冰点下的低温时的气密性。
如果设置乙烯-丙烯-二烯三元共聚物橡胶(EPDM)的乙烯量小于30重量％(即增加丙烯量)，则不能获得作为合成橡胶的特性；如果乙烯量大于70重量％(即丙烯量少)，虽然加工性提高，但是变得容易形成结晶，从而不能提高在低温下的气密性。优选乙烯量为40重量％～60重量％。
如果封口物的玻璃化转变温度低于-70℃，则封口物的耐热性、耐气候性变差，封口物的加工性变差。另外，如果玻璃化转变温度高于-30℃，则弹性特性变差，低温时的气密性变差。
在这里，所述玻璃化转变温度是根据下述方法求得的值根据JIS标准(K7121)，采用差示扫描式量热装置(DSC)测定封口物，求出该玻璃化转变温度(Teg)。
另外，封口物采取如下构成乙烯-丙烯-二烯三元共聚物橡胶(EPDM)的二烯包含5-乙叉基-2-降冰片烯(ENB)、双环戊二烯(DCPD)、1，4-己二烯(HD)中的至少一种，且二烯的含量为3重量％～6重量％，上述5-乙叉基-2-降冰片烯具有提高与乙烯-丙烯的共聚反应性及交联速度的作用，其量的优选范围为3重量％～6重量％。
此外，如果二烯的量小于3重量％，则不能提高与乙烯-丙烯的共聚反应性及交联速度，如果大于6重量％，则不饱和键增加，耐热性和耐气候性降低。
此外，乙烯-丙烯-二烯三元共聚物橡胶(EPDM)是利用过氧化物进行交联得到的物质，通过该构成，封口物的内部不含有氧化性强的离子成分，所以具有不会引起腐蚀引出导线且不会使封口物自身劣化的作用。
此外，驱动用电解液使用选自乙二醇、γ-丁内酯、碳酸丙二酯、环丁砜、水的至少一种溶液，并且在其中含有有机酸或无机酸或者含有选自有机酸的铵盐或无机酸的铵盐、或者伯铵盐～季铵盐、咪唑啉鎓盐和咪唑啉鎓以及它们的衍生物的至少一种电解质盐，通过这样的构成而具有如下作用，与封口物组合不会带来不良影响，即使在高温的寿命实验或高温高湿条件下的寿命实验中，也可以抑制封口物气密性的下降，从而实现可靠性优异的铝电解电容器。
如上所述，本发明采取如下构成。铝电解电容器包括有底筒状金属壳和具有弹性的封口物，所述金属壳用于容纳含浸有驱动用电解液的电容器元件，所述封口物用于封闭该金属壳的开口部，其中所述封口物以含有30重量％～70重量％的乙烯量的乙烯-丙烯-二烯三元共聚物橡胶(EPDM)为主成分，且封口物的玻璃化转变温度为-70℃至-30℃的范围，以上述乙烯-丙烯-二烯三元共聚物橡胶(EPDM)为主成分的封口物，其耐热性、耐化学腐蚀性优异且在低温(冰点下)下也可以保持封口物的弹性特性，通过将其乙烯量设置在30重量％～70重量％的范围，可以使封口物的玻璃化转变温度在-70℃至-30℃，其结果是，尤其可以提高铝电解电容器在冰点下的低温时的气密性。因此，其作为用于各种电子设备的铝电解电容器是有用的。
图1是说明本发明实施方式和现有的铝电解电容器的结构的截面图。
符号说明11电容器元件；12金属壳；13封口物；14阳极导线；15阴极导线。
具体实施例方式
下面说明本发明的实施方式。
根据本发明实施方式的铝电解电容器，其构成和图1所示的现有的电解电容器相同。即，图1中，11为电容器元件，该电容器元件11以表面粗糙化后通过电解氧化形成氧化膜的铝电极箔为阳极箔，将该阳极箔和阴极箔在其间夹着隔板(separator)进行卷曲，从而构成该电容器元件11。
12是容纳该电容器元件11和未图示的驱动用电解液的金属壳，13是用于封闭该金属壳12的开口部且具有弹性的封口物，14和15分别是从上述电容器元件11引出的阳极导线和阴极导线，封口物13上设有贯通阳极导线14和阴极导线15的贯通孔，将两导线14、15贯穿该贯通孔，将封口物13插入金属壳12的开口部之后，将金属壳12的开口部向内侧弯曲以挤压封口物13，进一步对金属壳12的周面进行挤压加工，利用封口物13所具有的弹性进行封闭。
上述封口物13以乙烯-丙烯-二烯三元共聚物橡胶(EPDM)为主成分，可以在其中添加硫化剂、硫化助剂、增强剂及增量剂、防老化剂等，混匀，并在其后成型能够得到封口物13。
并且，在不破坏乙烯-丙烯-二烯三元共聚物橡胶(EPDM)的特性的前提下，还可以并用丁基橡胶(IIR)、聚氨酯橡胶(U)、硅橡胶(Q)、氯磺化聚乙烯橡胶(CSM)(chlorothionite polychlorinated)。
上述乙烯-丙烯-二烯三元共聚物橡胶(EPDM)中必须含有30重量％～70重量％的乙烯量。通过限定乙烯的含量，使该乙烯-丙烯-二烯三元共聚物橡胶(EPDM)具有的特征中尤其是低温时的弹性特性得以提高，因此可以使封口物的玻璃化转变温度设置为-70℃至-30℃的范围，能够提高铝电解电容器在冰点下的低温时的气密性。
并且，上述乙烯-丙烯-二烯三元共聚物橡胶(EPDM)中，作为二烯成分，可以列举出5-乙叉基-2-降冰片烯(ENB)、双环戊二烯(DCPD)、1，4-己二烯(HD)等，因为5-乙叉基-2-降冰片烯(ENB)能够提高与乙烯-丙烯共聚的反应性及交联速度，所以优选5-乙叉基-2-降冰片烯(FNB)。
并且，作为上述硫化剂可以使用离子类化合物或有机过氧化物类的硫化剂，但是如果使用离子类化合物，则容易使从封口物引出的阳极导线和阴极导线劣化，所以优选使用有机过氧化物类。作为该有机过氧化物类，可以列举出例如过氧化二异丙基苯(dicumyl peroxide)、2，5-二甲基-2，5-二(叔丁基过氧)己烷、2，5-二甲基-2，5-二(苯甲酰基过氧)己烷、2，5-二甲基-2，5-二(叔丁基过氧)己炔-3、二叔丁基过氧化物、二叔丁基过氧-3，3，5-三甲基环己烷、二叔丁基过氧化氢等。其中，优选过氧化二异丙基苯、二叔丁基过氧化物、二叔丁基过氧-3，3，5-三甲基环己烷。相对100重量份乙烯-丙烯-二烯三元共聚物橡胶(EPDM)，通常以0.1重量份～10重量份、优选2重量份～5重量份的比例来添加这些有机过氧化物。
并且，作为硫化助剂，可以列举出例如对苯醌二肟(p-quenione-dioxime)等苯醌二肟类；乙二醇二甲基丙烯酸酯、三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯等(甲基)丙烯酸类化合物；邻苯二甲酸二烯丙酯、异氰尿酸三烯丙酯等烯丙基类化合物；其他的有顺丁烯二酰亚胺类化合物、二乙烯基苯等，相对于1摩尔所使用的有机过氧化物，以0.5摩尔～2摩尔、优选以等摩尔的比例来添加这些硫化助剂。
作为增强剂，适宜使用例如SRF、6PF、FEF、MAF、ISAF、SAF、FT、MT等各种炭黑、微粉硅酸等。作为增量剂，可以使用例如轻质碳酸钙、重质碳酸钙、滑石、粘土等。相对于100重量份乙烯-丙烯-二烯三元共聚物橡胶(EPDM)，通常以小于等于200重量份、优选小于等于150重量份的比例来添加这些增强剂和增量剂。
本实施方式中，即使不使用防老化剂也可以显示出优异的耐热性和耐气候性，但是如果进一步使用防老化剂，则可以延长封口物的寿命。作为防老化剂，可以列举出例如苯基丁胺、N，N’-二-2-萘基-对苯二胺等芳香族仲胺类稳定剂；二丁羟基甲苯、四[亚甲基-3(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)肉桂酸酯]甲烷(tetrakis[methylene-3(3，5-di-t-butyl-4-hydroxyphenyl)cinnameta]methane)等酚类稳定剂；二[2-甲基-4-(3-正烷基硫代丙酰氧基)-5-叔丁基苯基]硫化物等硫醚类稳定剂；二丁基二硫代氨基甲酸镍(dibutyl thiocarbamic acid nickel)等二硫代氨基甲酸盐类稳定剂等。这些防老化剂可以单独或者2个或2个以上组合混合使用，相对100重量份乙烯-丙烯-二烯三元共聚物橡胶(EPDM)，通常以0.1重量份～5重量份、优选以0.5重量份～3重量份的比例进行混合。
并且，可以根据需要添加加工助剂。作为该加工助剂，可以使用在通常的橡胶加工中所使用的加工助剂。作为这样的加工助剂，可以列举出例如蓖麻醇酸、硬脂酸、软脂酸、月桂酸等高级脂肪酸；硬脂酸钡、硬脂酸钙、硬脂酸锌等高级脂肪酸盐；蓖麻醇酸酯、硬脂酸酯、软脂酸酯、月桂酸酯等高级脂肪酸酯类等。相对100重量份乙烯-丙烯-二烯三元共聚物橡胶(EPDM)，通常以小于等于10重量份、优选1重量份～5重量份的比例来添加这些加工助剂。
上述驱动用电解液可以使用下述电解液，其使用选自乙二醇、γ-丁内酯、碳酸丙二酯、环丁砜、水的至少一种溶液，并在其中含有有机酸或无机酸或者含有选自有机酸的铵盐或无机酸的铵盐、伯铵～季铵盐、咪唑鎓盐和咪唑啉鎓以及它们的衍生物的至少一种电解质盐。
作为上述有机酸或无机酸，可以列举出甲酸、乙酸、丙酸、马来酸、柠康酸、苯二甲酸、己二酸、壬二酸、苯甲酸、丁基辛酸(ブチルオクタニン酸)、蚁酸、癸烷二羧酸等有机酸；硼酸、磷酸等无机酸。此外，还可以使用伯铵～季铵盐。
作为上述咪唑鎓盐和咪唑啉鎓以及它们的衍生物，可以列举出以碳原子数为1～11的烷基或芳基烷基季胺化的咪唑啉化合物、咪唑化合物、苯并咪唑化合物、脂环嘧啶化合物，具体地优选可提供导电率高且损失低的铝电解电容器的1-甲基-1，8-二氮杂双环〔5，4，0〕十一碳烯-7、1-甲基-1，5-二氮杂双环〔4，3，0〕壬烯-5、1，2，3-三甲基咪唑啉鎓、1，2，3，4-四甲基咪唑啉鎓、1，3-二甲基-2-乙基-咪唑啉鎓、1，3，4-三甲基-2-乙基咪唑啉鎓、1，3-二甲基-2-庚基咪唑啉鎓、1，3-二甲基-2-(3’-庚基)咪唑啉鎓、1，3-二甲基-2-十二烷基咪唑啉鎓、1，2，3-三甲基-1，4，5，6-四氢嘧啶鎓、1，3-二甲基咪唑鎓、1，3-二甲基苯并咪唑鎓。
下面，通过实施例对本发明进行进一步的详细说明。并且，将实施例中所使用的封口物的组成示于表1，将驱动用电解液的组成示于表2。
(实施例1)使电解液A含浸在卷曲形电容器元件中，该电容器元件是通过在阳极箔和阴极箔之间夹着马尼拉纤维的隔板进行卷曲而成的，然后将该电容器元件和封口物A一同封入有底圆筒状的铝制金属壳内，之后通过卷边处理将金属壳的开口部封闭，制作额定电压35V—静电容量2200μF的铝电解电容器。
(实施例2)如上述实施例1，其中，作为封口物改用封口物B，除此以外，与实施例1相同地制作铝电解电容器。
(实施例3)如上述实施例1，其中，作为封口物改用封口物C，除此以外，与实施例1相同地制作铝电解电容器。
(实施例4)如上述实施例1，其中，作为封口物改用封口物D，除此以外，与实施例1相同地制作铝电解电容器。
(实施例5)
如上述实施例1，其中，作为封口物改用封口物E，除此以外，与实施例1相同地制作铝电解电容器。
(实施例6)如上述实施例1，其中，作为封口物改用封口物F，除此以外，与实施例1相同地制作铝电解电容器。
(实施例7)如上述实施例1，其中，作为封口物改用封口物G，除此以外，与实施例1相同地制作铝电解电容器。
(实施例8)如上述实施例1，其中，作为封口物改用封口物H，除此以外，与实施例1相同地制作铝电解电容器。
(实施例9)如上述实施例1，其中，作为电解液改用电解液B，除此以外，与实施例1相同地制作铝电解电容器。
(实施例10)如上述实施例1，其中，作为电解液改用电解液C，除此以外，与实施例1相同地制作铝电解电容器。
(实施例11)如上述实施例1，其中，作为电解液改用电解液D，除此以外，与实施例1相同地制作铝电解电容器。
(实施例12)如上述实施例1，其中，作为电解液改用电解液E，除此以外，与实施例1相同地制作铝电解电容器。
(实施例13)如上述实施例1，其中，作为电解液改用电解液F，除此以外，与实施例1相同地制作铝电解电容器。
(实施例14)如上述实施例1，其中，作为电解液改用电解液G，除此以外，与实施例1相同地制作铝电解电容器。
(实施例15)如上述实施例1，其中，作为电解液改用电解液H，除此以外，与实施例1相同地制作铝电解电容器。
(比较例1)如上述实施例1，其中，作为封口物改用如下所示的组成，除此以外，与实施例1相同地制作铝电解电容器。
合成橡胶 丁基橡胶(IIR)100重量份硫化剂氧化锌 3重量份增强剂炭黑 50重量份碳酸钙 50重量份防老化剂 苯基丁胺 0.5重量份加工助剂 硬脂酸 0.5重量份玻璃化转变温度 -48℃(比较例2)如上述比较例1，其中，将合成橡胶改用为苯乙烯-丁二烯橡胶(SBR)，除此以外，与比较例1相同地制作铝电解电容器。此外，该封口物的玻璃化转变温度为-15℃。
(比较例3)如上述比较例1，其中，将合成橡胶改用为乙烯丙烯橡胶(EPM)，除此以外，与比较例1相同地制作铝电解电容器。此外，该封口物的玻璃化转变温度为-10℃。
为了确认如上所述构成的实验例1～15和比较例1～3的铝电解电容器的封口物的气密性，将实验温度为105℃时的封口物的气密性测定结果和实验温度为85℃、相对湿度为85％时的封口物的气密性测定结果示于表3，将实验温度为-40℃时的封口物的气密性测定结果示于表4。
高温实验实验温度为105℃时的封口物的气密性测定结果高温高湿实验实验温度为85℃、相对湿度为85％时的封口物的气密性测定结果表中的分母表示实验个数，分子表示发生气密性不良的个数。
低温实验实验温度为-40℃时的封口物的气密性测定结果表中的分母表示实验个数，分子表示发生气密性不良的个数。
由上述表3、表4的结果可知，将含有30重量％～70重量％的乙烯量的乙烯-丙烯-二烯三元共聚物橡胶(EPDM)作为铝电解电容器的封口物的主成分，且将封口物的玻璃化转变温度设置在-70℃至-30℃的范围，通过这样的构成，可以保持高温及低温时的弹性特性，因此能够消除气密性不良问题的发生。
相对于此，比较例1的铝电解电容器，即使使用玻璃化转变温度为-48℃的封口物，也不能保持高温及低温时的弹性特性，其结果是，封口物发生气密性不良。
这样，本发明不仅将封口物的玻璃化转变温度限定为-70℃至-30℃，还通过将含有30重量％～70重量％的乙烯量的乙烯-丙烯-二烯三元共聚物橡胶(EPDM)作为主成分，可以保持高温及低温时的弹性特性，因此能够保持封口物的气密性。
此外，本实施方式虽然只对铝电解电容器进行了说明，但是在用封口物封闭金属壳的电子部件例如电双层电容器中也具有和本实施方式同样的作用效果。
权利要求
1.一种铝电解电容器，其包含用于容纳含浸有驱动用电解液的电容器元件的有底筒状金属壳和用于封闭该金属壳开口部的具有弹性的封口物，所述封口物以含有30重量％～70重量％乙烯量的乙烯-丙烯-二烯三元共聚物橡胶(EPDM)为主成分，且封口物的玻璃化转变温度为-70℃至-30℃的范围。
2.如上述权利要求1所述的铝电解电容器，其特征在于，所述乙烯-丙烯-二烯三元共聚物橡胶(EPDM)的二烯含有选自5-乙叉基-2-降冰片烯(ENB)、双环戊二烯(DCPD)、1，4-己二烯(HD)的至少一种，且二烯的含量为3重量％～6重量％。
3.如上述权利要求1或2所述的铝电解电容器，其特征在于，所述乙烯-丙烯-二烯三元共聚物橡胶(EPDM)是用过氧化物交联后的物质。
4.如上述权利要求1所述的铝电解电容器，其特征在于，所述驱动用电解液使用选自乙二醇、γ-丁内酯、碳酸丙二酯、环丁砜、水的至少一种溶液，并且该电解液中含有有机酸或者含有选自有机酸的铵盐或无机酸的铵盐、伯铵～季铵盐、咪唑鎓盐和咪唑啉鎓以及它们的衍生物的盐的至少一种电解质盐。
全文摘要
本发明的目的是提供一种电子部件，其封口物的气密性及实装性优异、驱动用电解液的挥发少且可靠性优异，本发明涉及一种铝电解电容器，该铝电解电容器包含用于容纳含浸有驱动用电解液的电容器元件(11)的有底筒状金属壳(12)和用于封闭该金属壳(12)开口部的具有弹性的封口物(13)，其中，封口物(13)以含有30重量％～70重量％乙烯量的乙烯－丙烯－二烯三元共聚物橡胶(EPDM)为主成分，且封口物(13)的玻璃化转变温度在－70℃至－30℃的范围。
文档编号H01G9/145GK1830045SQ20048002190
公开日2006年9月6日 申请日期2004年7月28日 优先权日2003年7月29日
发明者湊浩一郎, 栗本浩, 吉野刚, 渡边善博 申请人:松下电器产业株式会社