JPH05198461A - 電解コンデンサ用電極 - Google Patents
電解コンデンサ用電極Info
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- JPH05198461A JPH05198461A JP4030046A JP3004692A JPH05198461A JP H05198461 A JPH05198461 A JP H05198461A JP 4030046 A JP4030046 A JP 4030046A JP 3004692 A JP3004692 A JP 3004692A JP H05198461 A JPH05198461 A JP H05198461A
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Landscapes
- Fixed Capacitors And Capacitor Manufacturing Machines (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 静電容量が大きく、且つ機械強度の優れた電
解コンデンサ用電極を得る。 【構成】 導電性基体の表面に、電気めっきによって多
孔質Ａｌ層を形成する。多孔質Ａｌ層の厚みや空隙率
は、めっき浴の組成，濃度，電流密度等のめっき条件に
よって制御される。陽極として使用する場合、更にＡｌ
層に化成処理或いは陽極処理を施し、誘電体となる酸化
皮膜を形成する。導電性基体には、各種の金属材料，導
電性セラミックスが使用される。 【効果】 導電性基体に機械的強度を負担させ、多孔質
Ａｌ層によって表面積の増加を図っているため、特性及
び耐久性に優れた電解コンデンサが得られる。
解コンデンサ用電極を得る。 【構成】 導電性基体の表面に、電気めっきによって多
孔質Ａｌ層を形成する。多孔質Ａｌ層の厚みや空隙率
は、めっき浴の組成，濃度，電流密度等のめっき条件に
よって制御される。陽極として使用する場合、更にＡｌ
層に化成処理或いは陽極処理を施し、誘電体となる酸化
皮膜を形成する。導電性基体には、各種の金属材料，導
電性セラミックスが使用される。 【効果】 導電性基体に機械的強度を負担させ、多孔質
Ａｌ層によって表面積の増加を図っているため、特性及
び耐久性に優れた電解コンデンサが得られる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、静電容量が極めて大き
な電解コンデンサを得ることができる電極に関する。
な電解コンデンサを得ることができる電極に関する。
【０００２】
【従来の技術】電気機器，電子機器が種々の分野で使用
されるに伴って、電解コンデンサの需要も高まってきて
いる。そして、電気機器，電子機器の小型化及び高密度
化の傾向に応じて、電解コンデンサについても、単位面
積当りの静電容量が大きく、しかも小型のものであるこ
とが要求されている。
されるに伴って、電解コンデンサの需要も高まってきて
いる。そして、電気機器，電子機器の小型化及び高密度
化の傾向に応じて、電解コンデンサについても、単位面
積当りの静電容量が大きく、しかも小型のものであるこ
とが要求されている。
【０００３】電解コンデンサの静電容量Ｃ（μＦ）は、
Ａｌ箔を電極とした場合、次式で定まることが知られて
いる。 Ｃ＝εＳ／ｄ×８．８５５×１０-8 ただし、Ｓ：Ａｌ箔の表面積 ｄ：Ａｌ箔表面に形成されるＡｌ2 Ｏ3 質誘電体皮膜の
厚さであって、コンデンサの定格電圧によって定まる。 ε：誘電率であり、Ａｌ2 Ｏ3 固有のほぼ一定の値（８
〜１０）
Ａｌ箔を電極とした場合、次式で定まることが知られて
いる。 Ｃ＝εＳ／ｄ×８．８５５×１０-8 ただし、Ｓ：Ａｌ箔の表面積 ｄ：Ａｌ箔表面に形成されるＡｌ2 Ｏ3 質誘電体皮膜の
厚さであって、コンデンサの定格電圧によって定まる。 ε：誘電率であり、Ａｌ2 Ｏ3 固有のほぼ一定の値（８
〜１０）
【０００４】したがって、電解コンデンサの静電容量を
大きくするためには、電極として使用されるＡｌ箔の表
面積を大きくすることが必要である。Ａｌ箔の表面積を
大きくする手段としては、電解エッチング，化学エッチ
ング等が従来から採用されている。
大きくするためには、電極として使用されるＡｌ箔の表
面積を大きくすることが必要である。Ａｌ箔の表面積を
大きくする手段としては、電解エッチング，化学エッチ
ング等が従来から採用されている。
【０００５】エッチングされたＡｌ箔の表面には、多数
のエッチピットが形成される。Ａｌ箔の表面積が大きく
する上で、エッチピットの密度を高めることが有効であ
る。しかし、密度上昇に伴って個々のエッチピットが浅
くなり、Ａｌ箔中心部にエッチングされない部分が残
る。そのため、エッチピットの高密度化によってＡｌ箔
の表面積を大きくすることには限界がある。また、エッ
チング条件を多段階に変化させ、個々のエッチピットを
深くした場合、密度が高いことと相俟つてＡｌ箔の機械
的強度が著しく低下する。
のエッチピットが形成される。Ａｌ箔の表面積が大きく
する上で、エッチピットの密度を高めることが有効であ
る。しかし、密度上昇に伴って個々のエッチピットが浅
くなり、Ａｌ箔中心部にエッチングされない部分が残
る。そのため、エッチピットの高密度化によってＡｌ箔
の表面積を大きくすることには限界がある。また、エッ
チング条件を多段階に変化させ、個々のエッチピットを
深くした場合、密度が高いことと相俟つてＡｌ箔の機械
的強度が著しく低下する。
【０００６】そこで、特開平２−６１０４１号公報で
は、塩酸に添加する硫酸，蓚酸，リン酸等の添加量を変
えてエッチングを少なくとも３段階で行うことが提案さ
れている。これによって、エッチピットの密度が上昇し
てＡｌ箔の表面積が大きくなると共に、未エッチング部
分がＡｌ箔の中心部に残り必要な機械的強度が確保され
る。
は、塩酸に添加する硫酸，蓚酸，リン酸等の添加量を変
えてエッチングを少なくとも３段階で行うことが提案さ
れている。これによって、エッチピットの密度が上昇し
てＡｌ箔の表面積が大きくなると共に、未エッチング部
分がＡｌ箔の中心部に残り必要な機械的強度が確保され
る。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】エッチングによってＡ
ｌ箔の表面積を上げるとき、不純物元素が晶出したＡｌ
箔では晶出物とマトリックスとの間でエッチング条件が
異なり、抜け落ち，不規則なエッチピットの発生等の欠
陥が発生し易い。これらの欠陥を回避するためには、高
純度のＡｌ箔を使用することが必要となる。
ｌ箔の表面積を上げるとき、不純物元素が晶出したＡｌ
箔では晶出物とマトリックスとの間でエッチング条件が
異なり、抜け落ち，不規則なエッチピットの発生等の欠
陥が発生し易い。これらの欠陥を回避するためには、高
純度のＡｌ箔を使用することが必要となる。
【０００８】また、エッチングによってＡｌ箔から溶出
したＡｌは、エッチング液と共に廃液として処分され
る。そこで、多量の電力を消費して生産されたＡｌを回
収し、且つ環境に対し悪影響を与えないように、廃液か
ら有価成分を抽出する処理が必要とされる。この点、前
掲した特開平２−６１０４１号公報で紹介されているよ
うな多段階エッチングでは、生産工程が極めて複雑とな
り、またエッチング液の管理や廃液処理等に面倒な操作
が必要とされる等の生産性を阻害する要因が大きくな
る。
したＡｌは、エッチング液と共に廃液として処分され
る。そこで、多量の電力を消費して生産されたＡｌを回
収し、且つ環境に対し悪影響を与えないように、廃液か
ら有価成分を抽出する処理が必要とされる。この点、前
掲した特開平２−６１０４１号公報で紹介されているよ
うな多段階エッチングでは、生産工程が極めて複雑とな
り、またエッチング液の管理や廃液処理等に面倒な操作
が必要とされる等の生産性を阻害する要因が大きくな
る。
【０００９】他方、エッチングによらない電解コンデン
サとしては、Ａｌ−Ｔｉ合金の多孔質焼結体を電解コン
デンサ用陽極の基体とすることが特開昭５８−１４５２
１号公報で紹介されている。しかし、焼結法であるた
め、陽極を薄くすることには限界があり、また機械的な
強度も十分でない。
サとしては、Ａｌ−Ｔｉ合金の多孔質焼結体を電解コン
デンサ用陽極の基体とすることが特開昭５８−１４５２
１号公報で紹介されている。しかし、焼結法であるた
め、陽極を薄くすることには限界があり、また機械的な
強度も十分でない。
【００１０】本発明は、このような問題を解消すべく案
出されたものであり、機械的強度をもたせた基体に多孔
質のＡｌ層を電気めっき法で形成することによって、表
面積が極めて大きく、しかも所定の強度を備えた電解コ
ンデンサ用電極を提供することを目的とする。
出されたものであり、機械的強度をもたせた基体に多孔
質のＡｌ層を電気めっき法で形成することによって、表
面積が極めて大きく、しかも所定の強度を備えた電解コ
ンデンサ用電極を提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】本発明の電解コンデンサ
用電極は、その目的を達成するため、導電性基体の表面
に電気めっきにより多孔質のＡｌ層が形成されているこ
とを特徴とする。この電極を陽極とする場合には、更に
Ａｌ層を化成処理又は陽極処理し、誘電体皮膜として働
く酸化皮膜を形成する。
用電極は、その目的を達成するため、導電性基体の表面
に電気めっきにより多孔質のＡｌ層が形成されているこ
とを特徴とする。この電極を陽極とする場合には、更に
Ａｌ層を化成処理又は陽極処理し、誘電体皮膜として働
く酸化皮膜を形成する。
【００１２】導電性基体としては、Ｃｕ，Ｆｅ，Ａｌ，
Ｎｉ，鋼等を始めとして各種の金属材料や導電性のセラ
ミックス材料が使用される。また、金属発泡体等の多孔
質導電材料を導電性基体として使用することもできる。
Ｎｉ，鋼等を始めとして各種の金属材料や導電性のセラ
ミックス材料が使用される。また、金属発泡体等の多孔
質導電材料を導電性基体として使用することもできる。
【００１３】Ａｌ層は、たとえば非水系のめっき浴を使
用した電気めっきによって、導電性基体の表面に形成さ
れる。電気Ａｌめっきとしては、本出願人が紹介した特
開昭６２−７０５９２号公報，特開平１−２７２７９０
号公報を始めとして各種の方法が採用される。
用した電気めっきによって、導電性基体の表面に形成さ
れる。電気Ａｌめっきとしては、本出願人が紹介した特
開昭６２−７０５９２号公報，特開平１−２７２７９０
号公報を始めとして各種の方法が採用される。
【００１４】
【作 用】電気めっきによるとき、導電性基体の表面に
優れた密着性でＡｌ層が一様に形成される。たとえば、
オープンセル型の多孔質基体に電気めっきを施した場合
にあっても、ポアの内面に対してもＡｌ層が析出する。
析出したＡｌは、極めて高純度なものであり、電極とし
て好適な性質を備えている。
優れた密着性でＡｌ層が一様に形成される。たとえば、
オープンセル型の多孔質基体に電気めっきを施した場合
にあっても、ポアの内面に対してもＡｌ層が析出する。
析出したＡｌは、極めて高純度なものであり、電極とし
て好適な性質を備えている。
【００１５】Ａｌ層は、導電性基体の表面から垂直方向
にデンドライト状の結晶として成長する。この結晶成長
は、めっき条件を調節することによって制御することが
できる。たとえば、電流密度を小さくしてめっき浴から
Ａｌの析出を抑えるとき、導電性基体の表面において核
発生よりも結晶成長が早くなる。その結果、粒状或いは
海綿状のＡｌが析出し、多孔質のＡｌ層が形成される。
にデンドライト状の結晶として成長する。この結晶成長
は、めっき条件を調節することによって制御することが
できる。たとえば、電流密度を小さくしてめっき浴から
Ａｌの析出を抑えるとき、導電性基体の表面において核
発生よりも結晶成長が早くなる。その結果、粒状或いは
海綿状のＡｌが析出し、多孔質のＡｌ層が形成される。
【００１６】得られたＡｌ層は、結晶レベルで表面形状
が制御されたものであるため、Ａｌ箔をエッチングした
場合に比較して格段に大きな表面積をもったものとな
る。したがって、電解コンデンサとして使用したとき、
大きな静電容量が期待される。他方、Ａｌ層が形成され
る導電性基体には、電気めっきによる物性変化がなく、
当初の機械的性質が維持される。その結果、静電容量が
大きく且つ機械強度に優れた電解コンデンサが得られ
る。
が制御されたものであるため、Ａｌ箔をエッチングした
場合に比較して格段に大きな表面積をもったものとな
る。したがって、電解コンデンサとして使用したとき、
大きな静電容量が期待される。他方、Ａｌ層が形成され
る導電性基体には、電気めっきによる物性変化がなく、
当初の機械的性質が維持される。その結果、静電容量が
大きく且つ機械強度に優れた電解コンデンサが得られ
る。
【００１７】
【実施例】圧延によって製造した厚み２０μｍの低純度
Ａｌ箔から、２０ｍｍ×５０ｍｍの試験片を切り出し
た。試験片をブラスト処理し、その表面を活性化させた
後、電流密度を変えながら次の条件下で電気めっきを施
した。
Ａｌ箔から、２０ｍｍ×５０ｍｍの試験片を切り出し
た。試験片をブラスト処理し、その表面を活性化させた
後、電流密度を変えながら次の条件下で電気めっきを施
した。
【００１８】 電気アルミニウムめっきの条件 めっき浴の組成：ＡｌＣｌ3 ９０６ｇ／ｌ １−エチル−３−メチルイミダゾリウムクロリド ４８
４ｇ／ｌ フェナントロリン １．８ｇ／ｌ めっき浴の温度：６０℃
４ｇ／ｌ フェナントロリン １．８ｇ／ｌ めっき浴の温度：６０℃
【００１９】めっき浴から試験片を引き上げ、試験片表
面に形成されたＡｌ層の膜厚，密着性等を調査した。何
れの試験片においても、Ａｌ層は、実質的に均一な厚み
をもち、Ｒ＝０．５ｍｍ，曲げ角度１５０度の曲げ試験
を行った後でも、下地のＡｌ箔からＡｌ層の剥離が検出
されず、良好な密着性をもっていることが判った。
面に形成されたＡｌ層の膜厚，密着性等を調査した。何
れの試験片においても、Ａｌ層は、実質的に均一な厚み
をもち、Ｒ＝０．５ｍｍ，曲げ角度１５０度の曲げ試験
を行った後でも、下地のＡｌ箔からＡｌ層の剥離が検出
されず、良好な密着性をもっていることが判った。
【００２０】次いで、Ａｌ層の表面積を、ＬＣＲメータ
によって測定した。測定結果をめっき時の電流密度との
関係で表したところ、表１に示す関係が両者の間に成立
していることが判った。なお、表１におけるＡｌ層の表
面積は、見掛けの表面積に対する真の表面積の比率で表
した。
によって測定した。測定結果をめっき時の電流密度との
関係で表したところ、表１に示す関係が両者の間に成立
していることが判った。なお、表１におけるＡｌ層の表
面積は、見掛けの表面積に対する真の表面積の比率で表
した。
【００２１】
【表１】
【００２２】表１から明らかなように、電流密度を小さ
くするほど、形成されたＡｌ層の表面積が大きくなって
いることが判る。しかし、電流密度が小さくなるに伴っ
て、所定厚さをもつＡｌ層を形成するためのめっき時間
が長くなる。そこで、表面積及びめっき時間の双方を勘
案して、表面積が３０〜４０倍となるように電流密度を
定めることが好ましい。
くするほど、形成されたＡｌ層の表面積が大きくなって
いることが判る。しかし、電流密度が小さくなるに伴っ
て、所定厚さをもつＡｌ層を形成するためのめっき時間
が長くなる。そこで、表面積及びめっき時間の双方を勘
案して、表面積が３０〜４０倍となるように電流密度を
定めることが好ましい。
【００２３】Ａｌ層が形成された試験番号３の試験片に
対して、濃度５％のリン酸水溶液中で電圧１００Ｖを印
加する陽極処理を施した。処理後の試験片について、静
電容量，誘電損失及び直流電圧２００Ｖ印加時の漏れ電
流を測定した。測定結果を、表２に示す。なお、表２に
は、厚み１００μｍのＡｌ箔をエッチングして表面積を
見掛け面積の３０倍に調整したものを比較例として掲げ
た。
対して、濃度５％のリン酸水溶液中で電圧１００Ｖを印
加する陽極処理を施した。処理後の試験片について、静
電容量，誘電損失及び直流電圧２００Ｖ印加時の漏れ電
流を測定した。測定結果を、表２に示す。なお、表２に
は、厚み１００μｍのＡｌ箔をエッチングして表面積を
見掛け面積の３０倍に調整したものを比較例として掲げ
た。
【００２４】
【表２】
【００２５】この対比から明らかなように、本発明に従
って電気めっきで形成した多孔質Ａｌ層を電極とするも
のにあっては、静電容量，誘電損失及び漏れ電流の何れ
においてもＡｌ箔表面をエッチングで多孔質にしたもの
に比較して優れていることが判る。
って電気めっきで形成した多孔質Ａｌ層を電極とするも
のにあっては、静電容量，誘電損失及び漏れ電流の何れ
においてもＡｌ箔表面をエッチングで多孔質にしたもの
に比較して優れていることが判る。
【００２６】更に、表２に掲げたものと同じ試験片に１
００ｇの荷重をかけ、Ｒ＝１．０ｍｍで曲げ角度９０度
に折り曲げ、耐折強度を調べた。調査結果を、表３に示
す。なお、耐折強度は、試験片が破断するまでの折曲げ
回数で表した。
００ｇの荷重をかけ、Ｒ＝１．０ｍｍで曲げ角度９０度
に折り曲げ、耐折強度を調べた。調査結果を、表３に示
す。なお、耐折強度は、試験片が破断するまでの折曲げ
回数で表した。
【００２７】
【表３】
【００２８】表３から明らかなように、電気めっきで形
成した多孔質Ａｌ層を電極とするものは、格段に優れた
機械的強度をもつことが判る。これは、電気Ａｌめっき
時に何ら物性的な影響を受けることなく、基体のＡｌ箔
が当初の特性を維持していることに由来するものであ
る。
成した多孔質Ａｌ層を電極とするものは、格段に優れた
機械的強度をもつことが判る。これは、電気Ａｌめっき
時に何ら物性的な影響を受けることなく、基体のＡｌ箔
が当初の特性を維持していることに由来するものであ
る。
【００２９】なお、以上の実施例においては、電流密度
の調整によって多孔質Ａｌ層の空隙率を制御する場合を
説明した。しかし、本発明は、これに拘束されるもので
はなく、めっき浴の組成，濃度，温度，撹拌等の条件に
よって多孔質Ａｌ層の空隙率を制御することもできる。
何れの場合においても、Ａｌ層を多孔質にする限り、電
解コンデンサ用電極として要求される優れた特性をもつ
ものが得られる。
の調整によって多孔質Ａｌ層の空隙率を制御する場合を
説明した。しかし、本発明は、これに拘束されるもので
はなく、めっき浴の組成，濃度，温度，撹拌等の条件に
よって多孔質Ａｌ層の空隙率を制御することもできる。
何れの場合においても、Ａｌ層を多孔質にする限り、電
解コンデンサ用電極として要求される優れた特性をもつ
ものが得られる。
【００３０】
【発明の効果】以上に説明したように、本発明において
は、導電性基体の上に電気めっきした多孔質Ａｌ層によ
って表面積の増大を図っているため、静電容量が大きく
且つ機械強度が優れた電解コンデンサ用電極が得られ
る。そして、多孔質Ａｌ層の厚みや空隙率がめっき条件
によって制御されるため、要求に応じた特性を付与する
ことができ、高性能化，小型化に対応した電解コンデン
サとなる。しかも、Ａｌ箔をエッチングする場合にみら
れた多段階処理や廃液処理等のように工程の複雑化，付
帯設備の設置等の問題を招くことなく、基本的には電気
Ａｌめっき装置だけの簡単な設備で製造することが可能
となる。
は、導電性基体の上に電気めっきした多孔質Ａｌ層によ
って表面積の増大を図っているため、静電容量が大きく
且つ機械強度が優れた電解コンデンサ用電極が得られ
る。そして、多孔質Ａｌ層の厚みや空隙率がめっき条件
によって制御されるため、要求に応じた特性を付与する
ことができ、高性能化，小型化に対応した電解コンデン
サとなる。しかも、Ａｌ箔をエッチングする場合にみら
れた多段階処理や廃液処理等のように工程の複雑化，付
帯設備の設置等の問題を招くことなく、基本的には電気
Ａｌめっき装置だけの簡単な設備で製造することが可能
となる。
Claims (2)
- 【請求項１】 導電性基体の表面に電気めっきによって
多孔質のＡｌ層が形成されていることを特徴とする電解
コンデンサ用電極。 - 【請求項２】 請求項１記載の導電性基体が多孔質であ
ることを特徴とする電解コンデンサ用電極。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4030046A JPH05198461A (ja) | 1992-01-21 | 1992-01-21 | 電解コンデンサ用電極 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4030046A JPH05198461A (ja) | 1992-01-21 | 1992-01-21 | 電解コンデンサ用電極 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05198461A true JPH05198461A (ja) | 1993-08-06 |
Family
ID=12292882
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4030046A Pending JPH05198461A (ja) | 1992-01-21 | 1992-01-21 | 電解コンデンサ用電極 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH05198461A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2010245066A (ja) * | 2009-04-01 | 2010-10-28 | Nippon Chemicon Corp | 電解コンデンサ用電極材 |
| US9847183B2 (en) | 2011-01-06 | 2017-12-19 | Sungkyunkwan University Foundation For Corporate Collaboration | Nano-porous electrode for super capacitor and manufacturing method thereof |
| JP2023517091A (ja) * | 2020-03-11 | 2023-04-21 | スリーディー グラス ソリューションズ，インク | 超高表面積集積コンデンサ |
-
1992
- 1992-01-21 JP JP4030046A patent/JPH05198461A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2010245066A (ja) * | 2009-04-01 | 2010-10-28 | Nippon Chemicon Corp | 電解コンデンサ用電極材 |
| US9847183B2 (en) | 2011-01-06 | 2017-12-19 | Sungkyunkwan University Foundation For Corporate Collaboration | Nano-porous electrode for super capacitor and manufacturing method thereof |
| JP2023517091A (ja) * | 2020-03-11 | 2023-04-21 | スリーディー グラス ソリューションズ，インク | 超高表面積集積コンデンサ |
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| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20021112 |