本发明涉及适合用于铝电解电容器的铝电解电容器用分隔件及使用该铝电解电容器用分隔件的铝电解电容器。
背景技术：
通常，铝电解电容器如下来制作：在阳极铝箔与阴极铝箔之间插入电解纸作为分隔件，制作电容器元件，使电解液浸渗至该电容器元件，进行封口，由此制作铝电解电容器。
铝电解电容器中，分隔件的主要作用是两电极的隔离和电解液的保持。为了将两电极隔离，要求分隔件为低电阻、并且具有高的遮蔽性。进而对分隔件的原材料要求电绝缘性，另外为了各种各样种类的电解液的保持，要求亲水性、亲油性。因此，使用兼具这些特性的以纤维素为原料的分隔件。
铝电解电容器用分隔件使用通过硫酸盐(牛皮纸)法、亚硫酸盐法或碱法从木材、非木材等中蒸煮并提取出的植物纤维即造纸用化学纸浆。
铝电解电容器的特征在于，与其他电容器相比，为小型且高容量，而且廉价，但是常常要求进一步的高容量化、低阻抗化。另外，在数码家电、电源的小型化的背景下，铝电解电容器的小型化的市场要求在增高。此外，近年来，以削减用于低成本化的构件量为目的的铝电解电容器的小型化的要求也正在变强。为了使铝电解电容器小型化，必须将分隔件薄片化，但若简单地薄片化，则短路不良会增加，因此为了实现分隔件的薄片化，需要耐短路性更高的分隔件。
近年来，电气·电子设备的全球化、用于节能的逆变器化正在进行。另外，太阳能发电、风力发电等清洁能源相关的需要正在扩大。这些设备中使用的铝电解电容器逐渐要求比以往更高的超过400v的电压。另外，由于新兴国的电源电压不稳定，因此对面向新兴国的铝电解电容器要求耐受比额定电压更高的电压的过电压应对。为了应对400v以上的电压、过电压，需要耐短路性更高的分隔件。
若增厚分隔件，则虽然能够提高耐短路性，但阳极箔与阴极箔的距离变大，铝电解电容器的阻抗特性恶化。
另外，为了确保铝电解电容器的容量，需要将规定面积的电极箔卷绕。而且，分隔件宽度相同的情况下，若想要使用厚的分隔件来确保规定的容量，则电容器元件会大径化，因此电容器的小型化也变困难。
分隔件的耐短路性的指标有介质击穿的强度。介质击穿的强度为用电极夹持分隔件并施加电压，分隔件被击穿从而短路时的电压除以分隔件的厚度所得的值。介质击穿的强度的值越大，则成为每单位厚度的耐短路性越高的分隔件。
为了在不降低分隔件的耐短路性的情况下将分隔件薄片化从而低阻抗化，或者为了在不增加厚度的情况下、即不伴随阻抗上升的情况下提高分隔件的耐短路性，增强介质击穿的强度是有效的。为了增强分隔件的介质击穿的强度，作为分隔件的原料的纸浆的打浆工序是重要的。打浆是指在水的存在下对纸浆实施机械处理，进行柔软化、原纤化、微细化等的处理。
为了提高分隔件的耐短路性，例如公开了专利文献1及专利文献2的技术。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开平6-168848号公报
专利文献2：日本再公表2013/141306号公报
技术实现要素：
发明要解决的问题
专利文献1中公开了采用如下构成的电解纸：将高密度层设为厚度10.0～50.0μm、密度0.880～1.000g/cm3、将低密度层设为厚度10.0～50.0μm、密度0.200～0.400g/cm3的范围，将所述高密度层和低密度层重叠而成的构成。通过将高密度层的密度设为0.880～1.000g/cm3，从而耐电压提高，能够减少铝电解电容器的短路不良率。
但是，如上所述，要求电容器的进一步的由高电压、过电压导致的短路不良的减少，对分隔件也要求进一步的耐短路性的提高。
专利文献2中公开了一种为多孔性薄膜的蓄电装置用分隔件，其特征在于，介质击穿强度ea值为160kv/mm以上、孔隙率为45～85％。以聚烯烃系树脂为主体的多孔性薄膜具有熔点，因此不能作为要求在100℃以上的温度下的尺寸稳定性、化学稳定性的、铝电解电容器用分隔件使用。另外，为多孔性薄膜的该分隔件与专利文献1那样的由纤维素形成的分隔件相比，电解液的保持力小，因此若用于铝电解电容器，则有电容器的阻抗上升的可能性、容易引起电解液的变干、寿命变短的担心。进而，若要保持的电解液的绝对量少，则也存在如下情况：电解液不会遍及到氧化皮膜表面，有效的电极面积减少，铝电解电容器的静电容量不会如所设计那样表现出来。
如上所述，提高电容器的耐短路性并且低阻抗化是困难的。
本发明为了解决上述问题，提供耐短路性和阻抗特性都良好的分隔件。另外，本发明通过使用该分隔件，提供使小型化或高电压应对、过电压应对等成为可能的铝电解电容器。
用于解决问题的方案
本发明的铝电解电容器用分隔件的特征在于，其介于铝电解电容器的阳极与阴极之间，该铝电解电容器用分隔件具有至少1层由植物纤维构成且介质击穿的强度为20kv/mm以上的层。
本发明的铝电解电容器的特征在于，具备：阳极、阴极、和介于阳极与阴极之间的分隔件，分隔件使用本发明的铝电解电容器用分隔件。
发明的效果
根据本发明，能够提供耐短路性优异的铝电解电容器用分隔件。另外，通过使用该分隔件，能够提供使小型化或高电压应对、过电压应对等成为可能的铝电解电容器。
本发明的铝电解电容器用分隔件的耐短路性和阻抗特性均良好。因此，通过使用本发明的分隔件，从而能够在阻抗特性不恶化的情况下提高分隔件的耐短路性。或者能够在耐短路性不恶化的情况下降低分隔件的阻抗。而且，通过使用本发明的分隔件，从而铝电解电容器的耐短路性的提高、阻抗的降低也成为可能，因此能够有助于电容器的小型化、高电压应对、过电压应对、低阻抗化。
具体实施方式
以下，详细地对本发明的一实施方式例进行说明。
本发明的铝电解电容器用分隔件具有至少1层由植物纤维构成的介质击穿的强度为20kv/mm以上的层。
另外，本发明的铝电解电容器具备：阳极、阴极、和介于阳极与阴极之间的分隔件，分隔件使用本发明的铝电解电容器用分隔件。
本发明中使用的植物纤维没有特别限定，可以使用任意纤维，例如可以适当地使用木材纸浆、非木材纸浆等。
这些纸浆、纤维可以进行漂白处理，另外，也可以为如溶解纸浆那样进行了纯化者、丝光化纸浆。
作为木材纸浆，可以利用云杉、冷杉、松树、铁杉等针叶树、日本山毛榉、枹树、桦木、桉树等阔叶树。
作为非木材纸浆，可以利用马尼拉麻、剑麻、香蕉、菠萝等的叶脉纤维、小构树、结香、雁皮(diplomorphasikokiana)、黄麻、红麻、大麻、亚麻(flax)等韧皮纤维、细茎针草(esparto)、竹、甘蔗渣、稻草、芦苇等禾本科植物纤维、棉、棉籽绒、木棉等种毛纤维、椰子等果实纤维、作为其他植物的灯心草、沙巴草(sabaigrass)等各种植物。
另外，这些材料可以使用1种或混合使用2种以上。
本发明中使用的植物纤维必须进行打浆处理。打浆处理中可以没有特别限定地使用盘式精磨机、锥形精磨机、高压均质机、打浆机等造纸原料的制备中使用的打浆机。
由纤维素形成的这些植物纤维通过在纤维间、及纤维内形成氢键，纤维彼此结合，由此提高片的致密性。对于经打浆的植物纤维，纤维微细化，该倾向更强，因此纤维彼此以线、面粘接而不是以点粘接，能够形成更致密的片。
若使用除植物纤维以外的纤维、例如合成纤维等，则会妨碍纤维素的氢键，因此片的致密性会降低。另外，即使为纤维素纤维，与上述植物纤维相比，人造丝那样的化学纤维的纤维也是硬质的，因此纤维彼此的粘接弱，分隔件的耐短路性降低。
例如，可以通过制成使用抄纸法而形成的湿式无纺布来构成本发明的分隔件。
对于分隔件的抄纸形式，只要能够满足介质击穿的强度，就没有特别限定，可以使用长网抄纸、短网抄纸、圆网抄纸等抄纸形式。这些抄纸形式之中，长网抄纸能够进一步提高分隔件的致密性。
但是，满足本发明的介质击穿的强度时，构成分隔件的层的形成方法没有限定，不限定于抄纸法。
另外，本发明的分隔件具有介质击穿的强度为20kv/mm以上的层时，可以还具有另外的层。该另外的层只要不损害作为分隔件的功能，对构成的纤维、介质击穿的强度就没有特别限定。另外，形成本发明的分隔件的片时，只要为不影响电容器用分隔件的程度的杂质含量，就可以添加分散剂、消泡剂、纸力增强剂等添加剂。
进而，本发明的分隔件只要满足介质击穿的强度，就可以在片形成后施加纸力增强加工、亲液加工、压延加工、压花加工等后加工。
本发明的分隔件具有至少1层介质击穿的强度为20kv/mm以上的层。介质击穿的强度为20kv/mm以上时，形成能够有助于铝电解电容器的小型化或高电压应对、过电压应对等的耐短路性优异的分隔件。而且，耐短路性高的分隔件也使得分隔件的薄片化成为可能，也能够有助于阻抗的降低。
从耐短路性的观点出发，介质击穿的强度越高越优选，但现实上认为100kv/mm左右为上限。为了使介质击穿的强度强于100kv/mm则必须要使植物纤维的微细化显著进行，但是过度微细化的植物纤维有时难以形成分隔件。
需要说明的是，介质击穿的强度为用电极夹持分隔件并施加电压、分隔件被击穿从而短路时的电压(介质击穿电压)除以分隔件的厚度所得的值，使用每单位厚度的分隔件的耐短路性作为测定的指标。
介质击穿的强度不足20kv/mm的情况下，可以说分隔件的介质击穿电压相较于厚度过低、或者厚度相较于分隔件的介质击穿电压过厚。即，介质击穿的强度不足20kv/mm的情况下，为了满足分隔件的耐短路性而无法将分隔件减薄至一定程度以上，阻抗的降低变困难；或者为了满足目标阻抗而无法将分隔件增厚为一定程度以上，分隔件的耐短路性提高变困难。
分隔件的厚度优选10～80μm。通过采用厚度10～80μm、并且具有介质击穿的强度为20kv/mm以上的层的分隔件，从而能够制成分隔件的耐短路性和阻抗特性均良好的分隔件。
厚度不足10μm时，即使为耐短路性良好的本发明的分隔件，也存在电容器的短路不良降低变困难的情况。另外，若厚度超过80μm，则即使为阻抗特性良好的本发明的分隔件，有时也存在电容器的低阻抗化变困难的情况。
对于分隔件的密度，通常使用0.60～1.00g/cm3左右。
另外，多层分隔件中，有时也使用将0.60～1.00g/cm3左右的层和密度更低的层组合从而作为整体小于0.60g/cm3的密度的分隔件，本发明的分隔件只要满足介质击穿的强度，对分隔件的密度就没有特别限定。
例如，将使用孔隙率31.3％的80目金属丝网制成试样浓度0.15质量％，此外，依据jisp8121[纸浆-游离度试验方法-第2部：加拿大标准游离度法]而测定的游离度设为0～300ml，由此能够得到介质击穿的强度为20kv/mm以上的本发明的分隔件。
作为纤维的打浆的程度的指标，使用通常依据“jisp8121-2纸浆-游离度试验法-第2部：加拿大标准游离度法”测定的加拿大标准游离度。加拿大标准游离度是以ml表示从加拿大标准游离度试验器的侧孔收集的滤水的容量。具体而言，测定通过在每1cm2具有97个直径0.5mm的孔的筛板上形成的纤维垫并从测量漏斗中的侧孔排出的滤水的量。
纤维通过打浆而被微细化。经微细化的纤维的滤水性会降低，因此随着打浆进行，加拿大标准游离度的值变小，到达0ml。进而若打浆进展，则通过筛板孔的微细的纤维会增加，游离度的值转为上升。
即，将高度打浆的纤维的滤水性作为评价的指标，加拿大标准游离度是不恰当的。为了测定正确的游离度，必须使用能够捕捉进行了微细化的纤维那样的细的筛网。进而，若使用细的筛网，则滤水性进一步恶化，因此为得到适当的滤水速度，必须将试样浓度设定为较低。
因此，本发明的实施方式例中，为了测定正确的游离度，使用孔隙率31.3％的80目金属丝网，将试样浓度设为0.15质量％，此外使用依据jisp8121-2测定的0.15％游离度。
0.15％游离度的值大于300ml的情况下，纤维的微细化的程度低，因此不能形成致密的纸层，有时介质击穿的强度变得不足20kv/mm。另外，即使为该0.15％游离度，若高度进行打浆，则通过筛板孔的微细的纤维变多，有时游离度的值转为上升。高度打浆从而0.15％游离度的值转为上升、变得大于300ml的纤维会产生如下问题：抄纸时的原料的网上产量降低、滤水速度降低，因此生产率显著恶化，因此不适于本发明的分隔件。
如上所述，本发明的实施方式例中，使用游离度作为纤维的微细化的指标，但只要满足本发明的介质击穿的强度，其实现方法没有特别限定，不限定于上述的游离度。另外，游离度测定用的试样的浓度、游离度测定用的网的目数没有特别限定。
发现利用以上的分隔件的构成可得到耐短路性优异的铝电解电容器。
实施例
以下，对本发明的铝电解电容器用分隔件及具备该铝电解电容器用分隔件的铝电解电容器的具体的各种实施例、比较例详细地进行说明。
〔分隔件及铝电解电容器的特性的测定方法〕
本实施方式的分隔件及铝电解电容器的各特性的具体的测定按照以下的条件及方法来进行。
〔厚度〕
使用“jisc2300-2《电气用纤维素纸-第2部：试验方法》5.1厚度”中规定的、“5.1.1测定器及测定方法a)使用外侧测微计的情况”的测微计，通过折叠为“5.1.3折叠纸并测量厚度的情况”的10张的方法来测定分隔件的厚度。
〔密度〕
通过“jisc2300-2《电气用纤维素纸-第2部：试验方法》7.0a密度”的b法中规定的方法测定绝干状态的分隔件的密度。
〔平均纤维长度〕
平均纤维长度为依据jisp8226-2《纸浆-基于光学自动分析法的纤维长度测定方法第2部：非偏光法》(iso16065-2《pulps-determinationoffibrelengthbyautomatedopticalanalysis-part2：unpolarizedlightmethod》)，使用纤维长度测定装置(kajaanifiberlabv4(metsoautomation公司制))测定的长度加权平均纤维长度的值。
〔每0.05mm的纤维长度分布中的最频值〕
每0.05mm的纤维长度分布中的最频值为在平均纤维长度测定时得到的每0.05mm的纤维长度分布中，频率最高的值。
〔0.15％游离度〕
使用孔隙率31.3％的80目金属丝网，将试样浓度设为0.15质量％，除此以外，依据jisp8121[纸浆-游离度试验方法-第2部：加拿大标准游离度法]进行测定。
〔介质击穿的强度〕
通过“jisc2300-2《电气用纤维素纸-第2部：试验方法》24介质击穿的强度24.2.2直流的情况下b法”中规定的方法测定分隔件的介质击穿的强度。
〔使用了分隔件的铝电解电容器的制作〕
以下，对使用了本实施方式例的分隔件的铝电解电容器的制作方法进行说明。
将本实施方式的分隔件介于阳极箔与阴极箔之间，卷绕，得到铝电解电容器元件。将该元件收纳于有底圆筒状的铝壳内，注入电解液进行真空浸渗后，用封口橡胶密封，制作铝电解电容器。
〔短路不良率〕
对于短路不良率，使用制作的电容器元件，对电解液浸渗前的卷取元件的导通短路及熟化中的短路不良数进行计数，用这些短路不良的元件数除以没有击穿不良地卷取的元件数，以百分率作为短路不良率。
〔阻抗〕
对于制作的铝电解电容器的阻抗，使用lcr计，以20℃、1khz的频率来测定。
〔实施例1〕
使用通过盘式精磨机将针叶树未漂白牛皮纸浆打浆而成的原料，进行长网抄纸，得到实施例1的分隔件。
该分隔件为：厚度30μm、密度0.75g/cm3、平均纤维长度1.95mm、每0.05mm的纤维长度分布中的最频值0.40mm、0.15％游离度280ml、介质击穿的强度21kv/mm。
使用该分隔件，制作额定电压250v、额定容量47μf、直径12.5mm、高度20.0mm的铝电解电容器，作为实施例1的铝电解电容器。该铝电解电容器的短路不良率为0.1％、阻抗为1.5ω。
〔实施例2〕
使用通过盘式精磨机将针叶树tcf漂白牛皮纸浆打浆而成的原料，进行长网抄纸，得到实施例2的分隔件。
该分隔件为：厚度20μm、密度1.00g/cm3、平均纤维长度0.37mm、每0.05mm的纤维长度分布中的最频值0.20mm、0.15％游离度270ml(自0ml起打浆进一步进行而转为上升后的值)、介质击穿的强度96kv/mm。
使用该分隔件，制作额定电压250v、额定容量47μf、直径12.0mm、高度20.0mm的铝电解电容器，作为实施例2的铝电解电容器。该铝电解电容器没有发生短路不良。另外，阻抗为1.4ω。
〔比较例1〕
使用通过盘式精磨机将针叶树未漂白牛皮纸浆打浆而成的原料，进行长网抄纸，得到比较例1的分隔件。
该分隔件为：厚度40μm、密度0.90g/cm3、平均纤维长度2.08mm、每0.05mm的纤维长度分布中的最频值0.60mm、0.15％游离度315ml、介质击穿的强度17kv/mm。
使用该分隔件，制作额定电压250v、额定容量47μf、直径13.0mm、高度20.0mm的铝电解电容器，作为比较例1的铝电解电容器。该铝电解电容器的短路不良率为3.3％、阻抗为2.0ω。
〔比较例2〕
将通过盘式精磨机打浆的针叶树未漂白牛皮纸浆和通过盘式精磨机打浆的溶剂纺丝纤维素纤维以2：1的比例混合，进行长网抄纸，得到比较例2的分隔件。
该分隔件为：厚度40μm、密度0.65g/cm3、平均纤维长度1.65mm、每0.05mm的纤维长度分布中的最频值0.30mm、0.15％游离度50ml、介质击穿的强度15kv/mm。
使用该分隔件，制作额定电压250v、额定容量47μf、直径13.0mm、高度20.0mm的铝电解电容器，作为比较例2的铝电解电容器。该铝电解电容器的短路不良率为14.5％、阻抗为1.8ω。
〔现有例〕
将市售的多孔质薄膜作为现有例的分隔件。该分隔件为：厚度20μm、密度0.40g/cm3、介质击穿的强度170kv/mm。
使用该分隔件，制作额定电压250v、额定容量47μf、直径12.0mm、高度20.0mm的铝电解电容器，作为现有例的铝电解电容器。该铝电解电容器没有发生短路不良。另外，阻抗为4.2ω。
〔实施例3〕
使用长网圆网抄纸机，对于长网部，将马尼拉麻纸浆和大麻纸浆以1：1的比例混合并通过盘式精磨机打浆的原料进行抄纸，对于圆网部，将马尼拉麻纸浆和大麻纸浆以1：1的比例混合并通过盘式精磨机轻度打浆的原料进行抄纸，将各抄纸合起来造纸，得到实施例3的分隔件。
该分隔件由长网层和圆网层这2层构成，分隔件整体为厚度50μm、密度0.72g/cm3。长网层为：厚度20μm、密度0.85g/cm3、平均纤维长度0.86mm、每0.05mm的纤维长度分布中的最频值0.30mm、0.15％游离度10ml、介质击穿的强度49kv/mm。圆网层为：厚度30μm、密度0.63g/cm3、平均纤维长度2.10mm、每0.05mm的纤维长度分布中的最频值2.42mm、0.15％游离度730ml、介质击穿的强度13kv/mm。
使用该分隔件，制作额定电压450v、额定容量3.3μf、直径12.5mm、高度20.0mm的铝电解电容器，作为实施例3的铝电解电容器。该铝电解电容器的短路不良率为0.2％、阻抗为20.5ω。
〔比较例3〕
使用长网圆网抄纸机，对于长网部，通过盘式精磨机将针叶树未漂白牛皮纸浆打浆而成的原料进行抄纸，对于圆网部，通过盘式精磨机将针叶树未漂白牛皮纸浆轻度打浆而成的原料进行抄纸，将各抄纸合起来造纸，得到比较例3的分隔件。
该分隔件由长网层和圆网层这2层构成，分隔件整体为厚度60μm、密度0.53g/cm3。长网层为：厚度30μm、密度0.70g/cm3、平均纤维长度2.11mm、每0.05mm的纤维长度分布中的最频值2.00mm、0.15％游离度380ml、介质击穿的强度17kv/mm。圆网层为：厚度30μm、密度0.36g/cm3、平均纤维长度2.60mm、每0.05mm的纤维长度分布中的最频值3.03mm、0.15％游离度750ml、介质击穿的强度10kv/mm。
使用该分隔件，制作额定电压450v、额定容量3.3μf、直径13.0mm、高度20.0mm的铝电解电容器，作为比较例3的铝电解电容器。该铝电解电容器的短路不良率为5.2％、阻抗为46.6ω。
将实施例1至实施例2、比较例1至比较例2、现有例的各个分隔件单独及额定电压250v的电容器的评价结果示于表1。另外，将实施例3及比较例3的分隔件单独及额定电压450v的电容器的评价结果示于表2。
[表1]
[表2]
比较例1的分隔件为专利文献1中记载的高密度层的厚度及密度，但与实施例1及实施例2相比，短路不良率高。根据实施例1及实施例2与比较例1的比较可知，介质击穿的强度必须为20kv/mm以上。
比较例2的分隔件除了植物纤维以外，还含有溶剂纺丝纤维素纤维。因此，认为介质击穿的强度弱，电容器的短路不良率变高。由此可知，仅由植物纤维构成的分隔件与还含有除植物纤维以外的其他纤维的分隔件相比，能够增强介质击穿的强度。
现有例的分隔件为介质击穿的强度非常高的分隔件，但与实施例1及实施例2相比，电容器的阻抗高。考虑理由为：这是因为，由于是由亲液性比纤维素低的聚烯烃系树脂形成的分隔件，因此电解液的保持力小。
比较例3的分隔件不具有介质击穿的强度为20kv/mm以上的层。因此，尽管比实施例3的分隔件厚，短路不良率也高。由此可知，通过使介质击穿的强度为20kv/mm以上，从而分隔件的薄片化也成为可能，进而也有助于电容器的小型化。
以上，根据本实施方式，通过具有至少1层由植物纤维构成的介质击穿的强度为20kv/mm以上的层，能够提供耐短路性优异的铝电解电容器用分隔件。
通过使用上述的分隔件，从而能够提供使小型化或高电压应对、过电压应对等成为可能的铝电解电容器。
以上，对将本实施方式的分隔件用于铝电解电容器的例子进行了说明。
省略了关于铝电解电容器的其他构成、制造方法的详细情况的说明，但对于本发明的铝电解电容器，关于电极材料及电解液材料，不必特别限定，可以使用各种材料。另外，只要元件外径允许，也可以使用多张本发明的分隔件、或使用一张以上本发明的分隔件并重叠多张来使用。