電解電容器的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種防止電容器元件內(nèi)部短路，并在期望的電壓范圍內(nèi)確實(shí)地使壓力閥動(dòng)作，且可靠性高的電解電容器。該電解電容器是通過將隔離板介于連接著引出端子的陽極箔與陰極箔之間并進(jìn)行卷繞以形成電容器元件，并將該電容器元件容納至外殼中而構(gòu)成的，通過至少在陽極箔的外周側(cè)上形成對元件內(nèi)部產(chǎn)生的氣體進(jìn)行排放的氣體排放路徑，能夠使電容器元件內(nèi)部產(chǎn)生的內(nèi)部氣體通過電容器元件的端面排放到元件外部，從而抑制因電容器元件變形造成的陽極箔、陰極箔或它們的引出端子之間的接觸而引發(fā)的短路。
【專利說明】
電解電容器

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及改良了電容器元件的內(nèi)部結(jié)構(gòu)的電解電容器。

【背景技術(shù)】
[0002]以往，電解電容器是通過如下方式來形成的:將隔離板介于陽極箔與陰極箔之間并進(jìn)行卷繞以形成電容器元件，然后將驅(qū)動(dòng)用的電解液浸潰到此電容器元件中，并將電容器元件容納到鋁等的外殼中，最后將外殼的開口端用封口部件封裝。
[0003]這種電解電容器，會(huì)存在如下情況:在其被使用時(shí)，電容器元件的內(nèi)部發(fā)生電流泄漏，隨之由于電解液成分的電分解等會(huì)產(chǎn)生以氫為主的氣體。由于電解電容器是封閉結(jié)構(gòu)，在其內(nèi)部產(chǎn)生氣體時(shí)，內(nèi)壓上升有可能會(huì)造成封口部件、外殼的變形，導(dǎo)致最后破裂。因此，在電解電容器中采用了如下的壓力閥:在外殼的底面設(shè)置了幾條槽作為機(jī)械脆弱部，當(dāng)內(nèi)壓上升時(shí)，使應(yīng)力集中在這個(gè)機(jī)械脆弱部中，使外殼沿著槽破裂，進(jìn)而釋放上升的內(nèi)壓(例如，參照專利文獻(xiàn)I)。
[0004]另外，在電解電容器中還采用了如下的壓力閥:在封口部件上設(shè)置了貫通孔，并用橡膠等彈性部件來堵塞此貫通孔，當(dāng)電解電容器的內(nèi)壓上升時(shí)，彈性部件破裂，進(jìn)而釋放上升的內(nèi)壓。
[0005]專利文獻(xiàn)1:日本特開2001-244154號公報(bào)
[0006]然而，在新興國家，電壓是不穩(wěn)定的，電子部件被要求即使在電壓變化時(shí)，也要繼續(xù)驅(qū)動(dòng)，在這種電壓不穩(wěn)定的狀態(tài)下，特別是有時(shí)會(huì)對電解電容器外加超過額定電壓的過電壓，由于外加了這種過電壓，有時(shí)會(huì)導(dǎo)致電容器元件的內(nèi)部發(fā)生短路。當(dāng)發(fā)生這樣的短路時(shí)，會(huì)影響到壓力閥的動(dòng)作，換言之，在壓力閥的動(dòng)作中，壓力閥的動(dòng)作電壓的波動(dòng)取決于是否發(fā)生短路。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]因此，本發(fā)明提供了一種防止電容器元件內(nèi)部發(fā)生短路，并在期望的電壓范圍內(nèi)確實(shí)地使壓力閥動(dòng)作，且可靠性高的電解電容器。
[0008]為了達(dá)成上述目的，本發(fā)明的電解電容器的特征在于:該電解電容器是通過將隔離板介于連接著引出端子的陽極箔與陰極箔之間并進(jìn)行卷繞以形成電容器元件，并將該電容器元件容納至外殼中而構(gòu)成的，其中，至少在陽極箔的外周側(cè)上形成了對元件內(nèi)部產(chǎn)生的氣體進(jìn)行排放的氣體排放路徑。
[0009]另外，本發(fā)明的電解電容器的特征在于:上述陽極箔具有250V以上的耐電壓。
[0010]另外，本發(fā)明的電解電容器的特征在于:上述陽極箔具有是陰極箔厚度的四倍以上的厚度。
[0011]另外，本發(fā)明的電解電容器的特征在于:對于上述陽極箔，其外周側(cè)連接著引出端子。
[0012]另外，本發(fā)明的電解電容器的特征在于:在連接陽極箔的引出端子和與其相對的隔離板之間，配置有形成了氣體排放路徑的防護(hù)紙。
[0013]進(jìn)一步，本發(fā)明的電解電容器的特征在于:陰極箔的內(nèi)周側(cè)連接著引出端子，在該引出端子與上述陽極箔的外周側(cè)連接著的引出端子之間，配置有上述防護(hù)紙。
[0014]根據(jù)本發(fā)明的電解電容器，可以得到以下任一效果:
[0015](I)可以將電容器元件內(nèi)部產(chǎn)生的氣體從電容器元件的端面排放，能夠?qū)σ螂娙萜髟?nèi)部的陽極箔、陰極箔或它們的引出端子之間的接觸以及隔離板絕緣性的降低而造成的短路進(jìn)行抑制。
[0016](2)通過防止電容器元件膨脹成桶狀等的電容器元件的變形，能夠?qū)σ螂娙菰骷?nèi)部的陽極箔、陰極箔或它們的引出端子之間的接觸以及隔離板絕緣性的降低而造成的短路進(jìn)行抑制。
[0017](3)通過至少在陽極箔的外周側(cè)設(shè)置氣體排放路徑，能夠使電容器元件內(nèi)部產(chǎn)生的氣體難以存留在電容器元件的內(nèi)部，使其通過電容器元件的端面排放到外部。特別是，由于陽極箔比陰極箔更硬，即使在卷繞的情況下，其復(fù)原力也易于作用在電容器元件的外周側(cè)上，因此本發(fā)明的結(jié)構(gòu)優(yōu)選適用于陽極側(cè)。
[0018](4)對于通過交流蝕刻形成了隧道狀的蝕刻坑的中高壓用途的陽極箔，其硬度高，且上述陽極箔的卷繞復(fù)原力也很強(qiáng)。特別是，對于具有250V以上的耐電壓的陽極箔，形成在金屬箔的表面上的氧化膜層的厚度達(dá)到0.3 μ m以上，陽極箔的硬度高，而且由于其卷繞復(fù)原力在陽極箔外側(cè)的作用是顯著的，因此本發(fā)明優(yōu)選采用這種具有250V以上耐電壓的陽極箔。
[0019](5)通過抑制電容器元件內(nèi)部的短路，能夠在規(guī)定的電壓范圍內(nèi)確實(shí)地使壓力閥動(dòng)作，進(jìn)而能夠提供可靠性高的電解電容器。
[0020](6)由于陽極箔的外周側(cè)連接著引出端子，因此能夠確保陽極箔與隔離板之間的間隙，進(jìn)而使電容器元件內(nèi)部產(chǎn)生的氣體高效地從電容器元件的端面排放出來。另外，即使因?yàn)殡娙萜髟?nèi)部產(chǎn)生的氣體使得陽極箔被擠壓至外周側(cè)時(shí)，由于引出端子與陽極箔的外周側(cè)相連接，因此與引出端子被配置在陽極箔的內(nèi)周側(cè)的情況相比，陽極箔不易被引出端子損壞，進(jìn)而可以得到可靠性高的電解電容器。
[0021](7)可以在連接著陽極箔的引出端子上配置形成了氣體排放路徑的防護(hù)紙。
[0022](8)在陰極箔的內(nèi)周側(cè)連接引出端子，在陽極箔和陰極箔之間配置上述防護(hù)紙，使防護(hù)紙與上述引出端子及連接上述陽極箔的外周側(cè)的引出端子相對，可以用一張防護(hù)紙來覆蓋兩個(gè)引出端子。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0023]圖1示出了實(shí)施例的容納于外殼之前的電容器元件的一個(gè)例子。
[0024]圖2(a)是變形例一的電容器元件的俯視圖，圖2(b)是展開了電容器元件的展開圖。
[0025]圖3(a)是變形例二的電容器元件的俯視圖，圖3(b)是展開了電容器元件的展開圖。
[0026]附圖標(biāo)記的說明
[0027]1:電容器元件；2:陽極箔；3:陰極箔；4:陽極側(cè)的引出端子；5:陰極側(cè)的引出端子；6:隔離板；7:防護(hù)紙；8:外殼；9:高密度紙；10:低密度紙；11:封口部件。

【具體實(shí)施方式】
[0028]以下，根據(jù)實(shí)施例對本發(fā)明涉及的電解電容器的實(shí)施方式進(jìn)行說明。
[0029]實(shí)施例
[0030]參照圖1至圖3，對關(guān)于實(shí)施例所涉及的電解電容器進(jìn)行說明。如圖1所示，陽極箔2由鋁等具有閥作用的金屬構(gòu)成，通過蝕刻處理使其表面粗糙化的同時(shí)，在其表面上形成氧化膜層。與陽極箔2相同，陰極箔3由鋁等具有閥作用的金屬構(gòu)成，通過蝕刻處理使其表面粗糙化。通過縫合、冷焊接、超聲波焊接等連接方法，這兩極電極上分別電連接鋁等的陽極側(cè)的引出端子4和同樣是鋁等的陰極側(cè)的引出端子5。有關(guān)此引出端子4、5的例子，有的是具有連接電極箔的偏平部和外部連接用的引出部(CP線)，有的是由帶狀體構(gòu)成，且其一端與電極箔連接，另一端與設(shè)置在封口部件上的、外部引出用的另外的外部端子連接。
[0031]介于陽極箔2以及陰極箔3之間的隔離板6由具有電絕緣性的馬尼拉麻紙、牛皮紙、茅草紙、劍麻紙、大麻紙、銅氨纖維、人造絲、棉或者上述這些的混抄紙、合成纖維、無紡布或者上述這些的混抄紙等構(gòu)成，可以列舉出單層結(jié)構(gòu)以及重疊了高密度材料(高密度紙)9和低密度材料(低密度紙)10的雙層結(jié)構(gòu)。對于高密度紙9，主要采用牛皮紙，對于低密度紙10，優(yōu)選采用馬尼拉麻紙、茅草紙。對于低密度紙10，其密度優(yōu)選為0.3?0.5g/cm3,另外，對于高密度紙9，其密度優(yōu)選為0.7?0.9g/cm3。特別是在使用低密度紙10來作為后述的電容器元件I內(nèi)部產(chǎn)生的氣體的排放路徑時(shí)，這個(gè)低密度紙10的密度優(yōu)選為上述
0.3?0.5g/cm3的范圍。
[0032]電容器元件I通過將隔離板6介于陽極箔2及陰極箔3之間并進(jìn)行卷繞而構(gòu)成，其中分別與一個(gè)以上引出端子4、5連接的陽極箔2及陰極箔3由規(guī)定長度的帶狀體構(gòu)成。將驅(qū)動(dòng)用的電解液浸潰到此電容器元件I中，同時(shí)將電容器元件容納于鋁等構(gòu)成的有底筒狀的外殼8中，然后將外殼8的開口部用彈性體，或者由彈性體和硬質(zhì)體的復(fù)合材料構(gòu)成的封口部件11鉚接封口。
[0033]此處，在使用了這種卷繞型的電容器元件I的電解電容器中，當(dāng)外加了超過額定電壓的過電壓時(shí)，電容器元件I的內(nèi)部會(huì)產(chǎn)生氣體。雖然電容器元件I通過卷止帶以一定的均勻的固定力保持卷繞，但是由于內(nèi)部氣體，會(huì)在外周側(cè)上產(chǎn)生膨脹作用。這是因?yàn)樵陔娙萜髟蘒的中心附近，產(chǎn)生的氣體難以從電容器元件I的端面排放出去，進(jìn)而將陽極箔2和陰極箔3向外周側(cè)擠壓而產(chǎn)生的。換言之，電容器元件I變形成桶狀?？梢哉J(rèn)為，在上述電容器元件I的中心附近發(fā)生膨脹，構(gòu)成電容器元件I的陽極箔2和陰極箔3向外周側(cè)進(jìn)行作用，特別是硬的陽極箔2和具有角部的引出端子4、5擠壓到與其相對的隔離板6上，并扎破隔離板6，進(jìn)而與相對的另一端的電極等接觸，或者引起隔離板6的絕緣性下降，從而導(dǎo)致短路。
[0034]通常情況下，面向陽極箔2和陰極箔3的外周側(cè)的隔離板6，對于這種情況，即在內(nèi)部氣體產(chǎn)生時(shí)，受到來自陽極箔2和陰極箔3的向外側(cè)的膨脹作用而對隔離板6進(jìn)行擠壓，通過使隔離板6的高密度側(cè)的表面與陽極箔2和陰極箔3的外周側(cè)相對，提高隔離板6的強(qiáng)度和絕緣性，由此來抑制短路。然而，現(xiàn)已獲知，當(dāng)外加了超過額定電壓的電壓時(shí)，由于陽極箔2和陰極箔3向外周側(cè)膨脹，與隔離板6的高密度側(cè)的表面緊密接觸，因此，產(chǎn)生的內(nèi)部氣體會(huì)留存在電容器元件I的內(nèi)部，難以從電容器元件I的端面排放出來。
[0035]特別是，由于陽極箔2因其卷繞后的復(fù)原力容易向電容器元件I的外周側(cè)作用，因此容易發(fā)生上述現(xiàn)象。另外，陽極箔2的復(fù)原力根據(jù)其硬度不同而變化，特別是，通過交流蝕刻形成了隧道狀蝕刻坑的中高壓用途的陽極箔2，內(nèi)部氣體更難以從電容器元件I中排放出。這取決于通過蝕刻方法形成的蝕刻坑的狀態(tài)和通過化成處理形成的氧化膜的狀況。特別是，在具有250V以上的耐電壓的陽極箔2中，金屬箔表面形成的氧化膜層的厚度也達(dá)到0.3 μ m以上，陽極箔2的硬度高，通過復(fù)原力施加給陽極箔2的外側(cè)的作用是顯著的。
[0036]另外，有時(shí)由于陽極箔2和陰極箔3的厚度，也會(huì)使得氣體難以排放出來?？梢哉J(rèn)為，特別是，當(dāng)陽極箔2的厚度是陰極箔3的厚度的四倍以上時(shí)，相對于陰極箔，陽極箔的卷繞復(fù)原力極高，陽極箔2與隔離板的密著度升高導(dǎo)致上述情況。陽極箔2的厚度為90?120 μ m,陰極箔3的厚度為15?30 μ m。
[0037]因此，在本實(shí)施例中，對于電容器元件I內(nèi)部產(chǎn)生的內(nèi)部氣體，在與陽極箔2及陰極箔3的外周側(cè)相鄰的隔離板6的表面上設(shè)置了氣體的排放路徑。對于這種氣體排放路徑，例如，可以在與陽極箔2及陰極箔3的外周側(cè)的面相鄰的隔離板6的內(nèi)周側(cè)的面上，施加通向電容器元件I端面的凹凸面加工、壓花加工和槽加工，可以使內(nèi)部氣體通過電容器元件I的軸方向從端面排放出去。另外，除了對隔離板施加這樣的物理性加工之外，還可以將隔離板6構(gòu)成為具有低密度和高密度的雙層結(jié)構(gòu)，使低密度一側(cè)的表面面向陽極箔2及陰極箔3的外周側(cè)而配置。通過隔離板6的低密度側(cè)的表面，內(nèi)部氣體從電容器元件I的端面排放出去。特別優(yōu)選地，低密度紙的纖維不以元件的卷繞方向進(jìn)行取向而形成。在低密度紙中，如果其纖維按照元件的卷繞方向進(jìn)行取向，則氣體難以被排放出去。通過設(shè)置這樣的氣體排放路徑，可以抑制電容器元件I膨脹成桶狀，防止電容器元件I的短路。因此，可以提供一種電解電容器的壓力閥的動(dòng)作穩(wěn)定，且可靠性高的電解電容器。
[0038]以下，對本實(shí)施例的變形例一的電解電容器進(jìn)行說明。圖2(a)示出了電容器元件I的俯視圖，圖2(b)示出了圖2(a)的電容器元件I的展開狀態(tài)圖。如圖2(a)所示，電容器元件1，通過將隔離板6介于陽極箔2和陰極箔3之間并進(jìn)行卷繞而形成，其中陽極箔2和陰極箔3分別與引出端子4、5連接。將此陽極側(cè)的引出端子4及陰極側(cè)的引出端子5的連接部位展開之后如圖2(b)所示。在圖2(b)中，該圖的下側(cè)示出了電容器元件I的內(nèi)周側(cè)(中心側(cè))X，該圖的上側(cè)示出了電容器元件I的外周側(cè)Y。對于陽極箔2，在其朝向電容器元件I的外周側(cè)Y的表面上連接著陽極側(cè)的引出端子4，對于陰極箔3，在其朝向電容器元件I的內(nèi)周側(cè)X的表面上連接著陰極側(cè)的引出端子5。另外，從電容器元件I的內(nèi)周側(cè)X起，按照陽極箔2 (交流蝕刻:化成電壓250V)、雙層結(jié)構(gòu)的隔離板6、陰極箔3、雙層結(jié)構(gòu)的隔離板6的順序配置。此處，隔離板6為具有高密度(高密度紙9)和低密度(低密度紙10:纖維不以元件卷繞方向來取向的形式)的雙層結(jié)構(gòu)，在陽極箔2及陰極箔3的電容器元件I的外周側(cè)Y的表面上，分別配置了隔離板6的低密度紙10。
[0039]據(jù)此，由于在陽極箔2的朝向電容器元件I的外周側(cè)Y的表面上配置了隔離板6的低密度紙10，即使是在使用了硬度高的陽極箔2的情況下，電容器元件I內(nèi)部產(chǎn)生的氣體也能夠通過這個(gè)低密度紙10高效地從電容器元件的端面排放出來。另外，由于在陽極箔2的朝向電容器元件I的外周側(cè)Y的表面上連接著陽極側(cè)的引出端子4，且引出端子4具有一定厚度，因而能夠確保陽極箔2與隔離板6之間的間隙，使電容器元件I內(nèi)部產(chǎn)生的氣體更高效地從電容器元件I的端面排放出來。另外，在陽極側(cè)的引出端子4被配置在陽極箔2的內(nèi)周側(cè)X上的情況下，由于電容器元件I內(nèi)部產(chǎn)生的氣體使得陽極箔2被擠壓至外周側(cè)Y，陽極側(cè)的引出端子4也被擠壓至外周側(cè)Y，在這種情況下，由于引出端子4被設(shè)置在陽極箔的內(nèi)周側(cè)X上，引出端子4的角部擠壓到陽極箔2，有可能會(huì)損傷到硬且脆弱的陽極箔的表面，但是，在變形例一中，由于陽極側(cè)的引出端子4被配置在陽極箔2的外周側(cè)Y上，因此不會(huì)發(fā)生上述那樣的陽極箔2的損傷等，進(jìn)而可以獲得可靠性高的電解電容器。另外，在變形例一中，雖然陰極側(cè)的引出端子5形成在陰極箔3的內(nèi)周側(cè)X上，但是由于陰極箔3本身比陽極箔2薄且富有彈性，因此即使因電容器元件I內(nèi)部產(chǎn)生的氣體而被陰極側(cè)的引出端子5擠壓，其影響也較低。
[0040]接下來，對本實(shí)施例的變形例二的電解電容器進(jìn)行說明。圖3(a)示出了電容器元件I的俯視圖，圖3(b)示出了圖3(a)的電容器元件I的展開狀態(tài)圖。在變形例二中，在電容器元件I的陽極箔2的朝向電容器元件I的外周側(cè)Y的表面上連接的引出端子4和陰極箔3的朝向電容器元件I的內(nèi)周側(cè)X的表面上連接的引出端子5之間配置隔離板6的同時(shí)還配置防護(hù)紙7，除此之外，與變形例一相同。
[0041]防護(hù)紙7可以插入在陽極側(cè)的引出端子4與隔離板6之間，或者插入在陰極側(cè)的引出端子5與隔離板6之間。另外，防護(hù)紙7可以介由粘合材料配置在隔離板6上。在此變形例二中，防護(hù)紙7介由粘合材料被配置在陽極箔側(cè)的隔離板6的表面上。作為粘貼此防護(hù)紙7的粘合材料，可列舉出酚類、環(huán)氧類、氰基丙烯酸酯類、聚酰亞胺類、丙烯酸系、硅類、橡膠類、或者熱熔類等。其中，優(yōu)選使用聚丙烯或者聚乙烯醇。另外，防護(hù)紙7與上述隔離板的材料相同，可以使用一層結(jié)構(gòu)或者重疊了低密度材料和高密度材料的雙層結(jié)構(gòu)?？梢栽诖朔雷o(hù)紙7上形成用于排放電容器元件I內(nèi)部產(chǎn)生的氣體的氣體排放路徑。對于氣體排放路徑，可以施加上述的凹凸加工、壓花加工或槽加工，另外，還可以將防護(hù)紙7形成為具有低密度和高密度的雙層結(jié)構(gòu)，且將低密度側(cè)配置在陽極箔的外周面上(參照圖3(b))。
[0042]另外，在變形例二中，如圖3(b)所示，防護(hù)紙7介由粘合材料被粘貼在隔離板6上。特別是在與陽極箔2和3陰極箔相對的面(陽極箔的外周側(cè)Y的表面和陰極箔的內(nèi)周側(cè)X的表面)上，分別連接著陽極側(cè)的引出端子4和陰極側(cè)的引出端子5，連續(xù)的帶狀的防護(hù)紙7被配置在隔離板6上，與上述兩極的引出端子4、5相對，換言之，與兩極的引出端子4、5重疊。除了變形例一所起到的作用外，在變形例二中，進(jìn)一步當(dāng)因內(nèi)部氣體向電容器元件I的外周側(cè)Y膨脹，兩極的引出端子4、5擠壓到隔離板6時(shí)，防護(hù)紙7可以給予保護(hù)，抑制短路的發(fā)生。另外，通過相對于兩極的引出端子4、5配置防護(hù)紙7，不需要分別給每個(gè)引出端子配置防護(hù)紙，防護(hù)紙本身可以是一張，進(jìn)而可以使構(gòu)造簡略化。
【權(quán)利要求】
1.一種電解電容器，其特征在于， 該電解電容器是通過將隔離板介于連接著引出端子的陽極箔與陰極箔之間并進(jìn)行卷繞以形成電容器元件，并將該電容器元件容納至外殼中而構(gòu)成的，其中，至少在陽極箔的外周側(cè)上形成了對元件內(nèi)部產(chǎn)生的氣體進(jìn)行排放的氣體排放路徑。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電解電容器，其特征在于， 所述陽極箔具有250V以上的耐電壓。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的電解電容器，其特征在于， 所述陽極箔具有是陰極箔厚度的四倍以上的厚度。
4.根據(jù)權(quán)利要求1?3中任一項(xiàng)所述的電解電容器，其特征在于， 對于所述陽極箔，其外周側(cè)連接著引出端子。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的電解電容器，其特征在于， 在連接陽極箔的引出端子和與其相對的隔離板之間，配置有形成了氣體排放路徑的防護(hù)紙。
6.根據(jù)權(quán)利要求4或5所述的電解電容器，其特征在于， 進(jìn)一步地，陰極箔的內(nèi)周側(cè)連接著引出端子，在該引出端子與所述陽極箔的外周側(cè)連接著的引出端子之間，配置有所述防護(hù)紙。
【文檔編號】H01G9/12GK104321843SQ201380010467
【公開日】2015年1月28日 申請日期:2013年2月21日 優(yōu)先權(quán)日:2012年2月21日
【發(fā)明者】蘆野宏次 申請人:日本貴彌功株式會(huì)社