电解电容器的制作方法

本发明涉及一种电解电容器。

背景技术：

1、电解电容器是通过静电电容进行电荷的蓄电及放电的无源元件。电解电容器是将含浸于电解液中的电容器元件收纳于外装壳体中，利用封口体密封外装壳体，自封口体将引出端子引出而构成。电容器元件是使阳极箔与阴极箔相向并使隔板介于阳极箔与阴极箔之间而构成，所述阳极箔在阀金属箔上形成有电介质氧化皮膜，所述阴极箔包括同种或其他的金属的箔。

2、电解液介于阳极箔与阴极箔之间，与阳极箔的凹凸面密接，作为真的阴极发挥功能。所述电解电容器可认为是通过串联连接将阳极箔的静电电容与阴极的静电电容合成而得的串联电容器。但是，在阴极箔的静电电容比阳极箔的静电电容充分大的情况下，当将阳极箔的与阴极箔相向的面的有效面积设为s[m2]、将形成于阳极箔的表面的电介质氧化皮膜的厚度设为d[m]、将电介质氧化皮膜的相对介电常数设为ε、将真空的介电常数设为8.85×10-12[f/m]时，电解电容器的静电电容c[f]可利用以下的式1近似。

3、(式1)

4、c＝8.854×10-12×ε·s/d

5、对于电解电容器，如电动汽车等车载用途或电力用途等那样，有时要求160v以上的耐电压。阳极箔的电介质氧化皮膜的厚度d对电解电容器的耐电压造成大的影响。因此，可耐受160v以上的中高电压的电解电容器需要具有厚度的电介质氧化皮膜。然而，当电介质氧化皮膜变厚时会增大式1的厚度d，因此静电电容c降低。因此，160v以上的中高电压用途的电解电容器在阳极箔上包括由多个隧道状的坑构成的扩面层。或者，电解电容器在阳极箔上包括局部或整个面上具有贯通箔的隧道状的坑的扩面层。如此通过扩面技术，160v以上的中高电压用途的电解电容器在确保电介质氧化皮膜的厚度的同时，实现阳极箔的大表面积化。

6、现有技术文献

7、专利文献

8、专利文献1：日本专利特开2014-181368号公报

技术实现思路

1、发明所要解决的问题

2、且说，在电解电容器内，由于各种现象而产生气体。例如在阳极侧，若电介质氧化皮膜溶解而电解液的水分与阀作用金属接触，则伴随阀作用金属的水合劣化而产生氢气。在阴极侧也在箔界面产生氢气。若电解电容器内的气体产生量增大，则有引起外装壳体的膨胀、开阀或漏液的担忧。

3、另一方面，近年来对160v以上的中高电压用途的电解电容器要求更大的静电电容。换言之，也要求在维持耐电压的同时使电介质氧化皮膜薄壁化。然而，阳极箔的耐电压与电介质氧化皮膜的厚度的减少量相应地降低，漏电流增加。若产生漏电流，则通过由于电解液中的水的偏离而存在的氢氧化物离子(oh-)的化学反应而产生氧离子(o2-)，通过阳极箔的铝的阳极反应而产生铝离子(al3+)，氧离子与铝离子发生反应而形成电介质氧化皮膜，并且产生电子。即，漏电流的增加会使电子的产生量明显增加。此外，此时在电解液与阳极箔上的电介质氧化皮膜界面上，质子(h+)增加。

4、伴随漏电流的增加，在阳极箔侧增加的电子移动到阴极箔。在阴极箔侧，作为阴极反应，存在于阴极箔附近的电解液中的质子接收电子，生成原子氢(had)。当两个原子氢结合时，生成分子氢(h2气体)。此处，根据法拉第定律，生成分子氢的阴极反应的反应量与对应于电容器的漏电流的阳极反应的反应量成比例地增大。即，若为了增大静电电容c而使阳极箔的电介质氧化皮膜变薄，则由于伴随漏电流的增加的分子氢的产生量的增加，在短时间内电容器的内部压力上升，产生电容器的寿命变短的问题。

5、因此，考虑在电解电容器的电解液中添加硝基化合物等气体吸收剂或气体控制剂。然而，硝基化合物有降低电解电容器的耐电压的倾向，在要求160v以上的中高电压的电解电容器中，期望减少添加量。

6、本发明是为了解决所述课题而提出，其目的在于提供一种抑制电解电容器内产生的气体总量的、160v以上的中高电压用途的电解电容器。

7、解决问题的技术手段

8、首先，对电容出现率进行定义。电容出现率是电解电容器的静电电容相对于阳极侧的静电电容的比例。即，所谓电容出现率，认为具有将电解电容器看作阳极侧与阴极侧串联的电容器的合成静电电容，是除以阳极侧静电电容而获得的比例的百分率。合成静电电容是阳极侧静电电容与阴极侧静电电容的乘法结果除以阳极侧静电电容与阴极侧静电电容的和而获得。因此，电容出现率由以下的式2表示。

9、(式2)

10、

11、如式2所示，在阳极侧的静电电容大的情况下，阴极侧对电容出现率造成的影响变大。另一方面，在阳极侧的静电电容小的情况下，阴极侧对电容出现率造成的影响变小。

12、此处，在电解电容器的领域，面向160v以上的所谓中高电压用途的电解电容器用的阳极箔与面向低电压用途的电解电容器用的阳极箔相比，每单位面积的静电电容小。在面向中高电压用途的电解电容器中，阳极侧与阴极侧的静电电容的差大。这些是因为在面向中高电压用途的电解电容器用阳极箔中，为了确保耐压，扩面层表面的电介质氧化皮膜变厚。若自提高电容出现率的观点考虑，则在阳极侧的静电电容大的低电压区域的电解电容器中，为了增大电容出现率，增大阴极侧的电容的效果大。但是，在阳极侧的静电电容小的面向中高电压用途的电解电容器、或者阴极侧的静电电容与阳极侧相比大一数位以上的电解电容器中，即便提高阴极侧的静电电容，电容出现率的效果也小。

13、换言之，在阳极侧静电电容大的情况下，通过形成更大的阴极侧静电电容，电容出现率上升。即，在阳极侧静电电容大的面向未满160v的低电压用途的电解电容器中，确认了增大阴极侧静电电容的意义。另一方面，在阳极侧静电电容小的情况下，阴极侧静电电容对电容出现率的贡献小，即便增大阴极侧静电电容，对电容出现率的影响也几乎没有。即，在阳极侧静电电容小的面向160v以上的中高电压用途的电解电容器中，增大阴极侧静电电容的意义极低。

14、在即便提高阴极侧的静电电容，电容出现率的效果也小的面向中高电压用途的电解电容器中，当考虑到由使用碳材料引起的步骤数的增加等时，未提高阴极箔的静电电容。然而，本发明人们进行努力研究的结果可知，在160v以上的中高电压用途的电解电容器中，若在阴极箔上形成碳层，将阴极侧的静电电容设为阳极侧的静电电容的10倍以上，则电解电容器内产生的气体的总量得到抑制。

15、本发明是通过本发明人们获得所述见解而完成的发明，为了解决所述课题，本发明的电解电容器是包括形成有电介质氧化皮膜的阳极箔与阴极体的电解电容器，且本发明的电解电容器的特征在于，所述阴极体具有：阴极箔，包含阀作用金属；以及碳层，形成于所述阴极箔上，所述阳极箔与所述阴极体具有如下静电电容，即，所述阳极箔的每单位面积的静电电容x、及所述阴极体的每单位面积的静电电容y在x与y的比下，相对于x为1而y为10以上的静电电容，所述阴极体的单位面积与所述阳极箔相同。

16、所述阳极箔与所述阴极体可具有如下静电电容，即，所述阳极箔的每单位面积的静电电容x、及所述阴极体的每单位面积的静电电容y在x与y的比下，相对于x为1而y超过14的静电电容，所述阴极体的单位面积与所述阳极箔相同。

17、所述阳极箔可具有：扩面部，形成于箔表面；以及所述电介质氧化皮膜，形成于所述扩面部的表面，厚度为200nm以上。

18、所述阳极箔可具有3.5μf/cm2以下的所述静电电容x。

19、本发明的电解电容器可用于160v以上的中高电压用途。

20、发明的效果

21、通过本发明，即便是中高电压用途的电解电容器，也可抑制电解电容器内的气体产生量。