特許 7444561 アルミニウム電解コンデンサ、電気機器、及びアルミニウム電解コンデンサの製造方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-02-27

(45)【発行日】2024-03-06

(54)【発明の名称】アルミニウム電解コンデンサ、電気機器、及びアルミニウム電解コンデンサの製造方法

(51)【国際特許分類】

   H01G 9/02 20060101AFI20240228BHJP

   H01G 9/00 20060101ALI20240228BHJP

   H01G 9/145 20060101ALI20240228BHJP

【ＦＩ】

H01G9/02

H01G9/00 290C

H01G9/145

H01G9/00 290D

【請求項の数】 5

(21)【出願番号】P 2019146404

(22)【出願日】2019-08-08

(65)【公開番号】P2021027285

(43)【公開日】2021-02-22

【審査請求日】2022-04-06

(73)【特許権者】

【識別番号】000003078

【氏名又は名称】株式会社東芝

(74)【代理人】

【識別番号】110004026

【氏名又は名称】弁理士法人ｉＸ

(72)【発明者】

【氏名】大城 健一

【審査官】田中 晃洋

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１１－０２９４２８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１０－０４４９３５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１０－１１４１７３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開昭６３－１６４４２０（ＪＰ，Ａ）

【文献】国際公開第２０１９／０６５９５１（ＷＯ，Ａ１）

【文献】特開２０１４－０７２３６１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１２－２０９１８１（ＪＰ，Ａ）

【文献】国際公開第２０１１／０２１６６８（ＷＯ，Ａ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０１Ｇ ９／０２

Ｈ０１Ｇ ９／００

Ｈ０１Ｇ ９／１４５

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

アルミニウムを含む第１金属層及び前記第１金属層の表面に形成された誘電体層を有する陽極と、アルミニウムを含む第２金属層を有する陰極と、前記陽極と前記陰極との間に設けられる繊維膜と、を備えたアルミニウム電解コンデンサを製造する方法であって、
前記陽極及び前記陰極のうち一方にエレクトロスピニング法により前記繊維膜を形成する形成工程と、
前記形成工程の後に実行され、前記繊維膜が形成された前記一方を加圧することで前記一方に前記繊維膜を定着させる定着工程と、
を備え、
前記定着工程において、直径２５０ｍｍ以下のローラーを用いて、１５Ｎ／ｍｍ以上６０Ｎ／ｍｍ未満のプレス圧で前記繊維膜が形成された前記一方を加圧し、
前記形成工程において、前記陽極に第１直径を有する第１繊維を堆積させて第１層を形成した後、前記第１層に前記第１直径よりも小さい第２直径を有する第２繊維を堆積させて第２層を形成する、アルミニウム電解コンデンサの製造方法。

【請求項2】

前記形成工程において、前記陽極を囲むように前記第１層を形成した後、前記第１層を囲むように前記第２層を形成する、請求項１記載のアルミニウム電解コンデンサの製造方法。

【請求項3】

アルミニウムを含む第１金属層及び前記第１金属層の表面に形成された誘電体層を有する陽極と、アルミニウムを含む第２金属層を有する陰極と、前記陽極と前記陰極との間に設けられる繊維膜と、を備えたアルミニウム電解コンデンサを製造する方法であって、
前記陽極及び前記陰極のうち一方にエレクトロスピニング法により前記繊維膜を形成する形成工程と、
前記形成工程の後に実行され、前記繊維膜が形成された前記一方を加圧することで前記一方に前記繊維膜を定着させる定着工程と、
を備え、
前記定着工程において、直径２５０ｍｍ以下のローラーを用いて、１５Ｎ／ｍｍ以上６０Ｎ／ｍｍ未満のプレス圧で前記繊維膜が形成された前記一方を加圧し、
前記形成工程において、前記陰極に第２直径を有する第２繊維を堆積させて第２層を形成した後、前記第２層に前記第２直径よりも大きい第１直径を有する第１繊維を堆積させて第１層を形成する、アルミニウム電解コンデンサの製造方法。

【請求項4】

前記形成工程において、前記陰極を囲むように前記第２層を形成した後、前記第２層を囲むように前記第１層を形成する、請求項３記載のアルミニウム電解コンデンサの製造方法。

【請求項5】

前記定着工程の後に実行され、前記繊維膜が定着した前記一方と、前記陽極及び前記陰極のうち他方と、を重ねて多重に巻き込む巻き込み工程と、
前記巻き込み工程の後に実行され、前記繊維膜に電解液を含浸させる含浸工程と、
をさらに備えた、請求項１～４のいずれか１つに記載のアルミニウム電解コンデンサの製造方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明の実施形態は、アルミニウム電解コンデンサ、電気機器、及びアルミニウム電解コンデンサの製造方法に関する。

【背景技術】

【0002】

アルミニウム製の陽極と陰極との間にセパレータを設けたアルミニウム電解コンデンサが知られている（特許文献１）。このようなアルミニウム電解コンデンサにおいて、短絡を抑制しつつ、容量を大きくすることが求められる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特許第４１７８３４２号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

本発明が解決しようとする課題は、短絡を抑制しつつ、容量を大きくできるアルミニウム電解コンデンサ、電気機器、及びアルミニウム電解コンデンサの製造方法を提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0005】

実施形態に係るアルミニウム電解コンデンサは、アルミニウムを含む金属層及び前記金属層の表面に形成された誘電体層を有する陽極と、アルミニウムを含む金属層を有する陰極と、前記陽極と前記陰極との間に設けられる繊維膜と、を備えている。前記繊維膜は、第１層と、第２層と、を有する。前記第１層は、第１直径を有する第１繊維を含み、前記誘電体層と前記第２層との間に設けられる。前記第２層は、前記第１直径よりも小さい第２直径を有する第２繊維を含む。

【図面の簡単な説明】

【0006】

【図1】実施形態に係るアルミニウム電解コンデンサを表す斜視図である。

【図2】実施形態に係るアルミニウム電解コンデンサの一部を表す断面図である。

【図3】図３（ａ）及び図３（ｂ）は、実施形態に係るアルミニウム電解コンデンサの陽極及び陰極の表面を模式的に表す断面図である。

【図4】図４（ａ）及び図４（ｂ）は、実施形態に係るアルミニウム電解コンデンサの繊維膜の第１層及び第２層を模式的に表す概略図である。

【図5】実施形態に係るアルミニウム電解コンデンサの製造方法に使用される製造装置の一部を模式的に表す概略図である。

【図6】実施形態に係るアルミニウム電解コンデンサの製造方法に使用される製造装置の一部を模式的に表す概略図である。

【図7】実施形態に係るアルミニウム電解コンデンサの製造方法の一例を表すフローチャートである。

【図8】実施形態の変形例に係るアルミニウム電解コンデンサの一部を表す断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0007】

以下に、本発明の各実施形態について図面を参照しつつ説明する。
図面は模式的または概念的なものであり、各部分の厚さと幅との関係、部分間の大きさの比率などは、必ずしも現実のものと同一とは限らない。同じ部分を表す場合であっても、図面により互いの寸法や比率が異なって表される場合もある。
本願明細書と各図において、既出の図に関して前述したものと同様の要素には同一の符号を付して詳細な説明は適宜省略する。

【0008】

図１は、実施形態に係るアルミニウム電解コンデンサを表す斜視図である。
図２は、実施形態に係るアルミニウム電解コンデンサの一部を表す断面図である。
図３（ａ）及び図３（ｂ）は、実施形態に係るアルミニウム電解コンデンサの陽極及び陰極の表面を模式的に表す断面図である。
図４（ａ）及び図４（ｂ）は、実施形態に係るアルミニウム電解コンデンサの繊維膜の第１層及び第２層を模式的に表す概略図である。

【0009】

図１及び図２に表したように、実施形態に係るアルミニウム電解コンデンサ１００は、陽極１０と、陰極２０と、繊維膜３０と、を備えている。アルミニウム電解コンデンサ１００は、陽極１０、陰極２０、及び繊維膜３０を多重に巻き込んだ円筒形状の構造を有する。また、アルミニウム電解コンデンサ１００は、巻き込み方向に直交する方向に延びるリード端子５０を有する。アルミニウム電解コンデンサ１００は、例えば、リード端子５０を介して電気機器の基板上の回路に電気的に接続され、電気機器においてコンデンサとして機能する。

【0010】

図２に表したように、陽極１０は、第１面１０ａと、第２面１０ｂと、を有する。陰極２０は、第３面２０ａと、第４面２０ｂと、を有する。第１面１０ａは、陰極２０と対向する面である。第４面２０ｂは、陽極１０と対向する面である。つまり、陽極１０の第１面１０ａと陰極２０の第４面２０ｂとは、互いに対向する面である。第２面１０ｂは、第１面１０ａと反対側の面である。第３面２０ａは、第４面２０ｂと反対側の面である。

【0011】

陽極１０は、金属層１１と、金属層１１の表面に形成された誘電体層１２と、を有する。金属層１１は、アルミニウムを含む。金属層１１は、例えば、アルミニウムの金属箔からなる。誘電体層１２は、例えば、アルミニウムの酸化膜からなる。この例では、誘電体層１２は、陽極１０の第１面１０ａ及び第２面１０ｂに形成されている。一方、第１面１０ａと第２面１０ｂとの間の側面１０ｃには、誘電体層１２が形成されていない。実施形態においては、陽極１０の側面１０ｃに誘電体層１２が形成されていてもよい。陽極１０の厚さ（第１面１０ａと第２面１０ｂとの間の距離）は、例えば、１０μｍ以上２００μｍ以下であり、より好ましくは５０μｍ以上１５０μｍ以下である。

【0012】

陰極２０は、金属層２１を有する。金属層２１は、アルミニウムを含む。金属層２１は、例えば、アルミニウムの金属箔からなる。陰極２０の厚さ（第３面２０ａと第４面２０ｂとの間の距離）は、例えば、１０μｍ以上２００μｍ以下であり、より好ましくは、陽極１０の厚さより薄く、１０μｍ以上１００μｍ以下である。

【0013】

図３（ａ）及び図３（ｂ）に表したように、陽極１０の金属層１１及び陰極２０の金属層２１は、それぞれ表面に微細な凹凸を有する。凹凸の高さは、例えば、１μｍ程度である。図３（ａ）に表したように、誘電体層１２は、金属層１１の凹凸に沿って形成されている。このような凹凸を有することで、陽極１０及び陰極２０の表面積が大きくなり、アルミニウム電解コンデンサ１００の容量を大きくすることができる。

【0014】

繊維膜３０は、高分子化合物を含む繊維が堆積して形成された膜である。繊維膜３０は、セパレータ（電解紙）として機能する。後述のように、繊維膜３０には、電解液が含浸（浸透）される。繊維膜３０の厚さは、例えば、１０μｍ以上２００μｍ以下である。繊維膜３０をこのような厚さにすることで、アルミニウム電解コンデンサ１００の単位体積あたりの巻き込み数を多くすることができ、アルミニウム電解コンデンサ１００の容量を大きくすることができる。また、繊維膜３０をこのような厚さにすることで、陽極１０や陰極２０の一部にバリなどが生じた場合にも、短絡を抑制することができる。

【0015】

図２に表したように、繊維膜３０は、少なくとも陽極１０と陰極２０との間に設けられる。この例では、繊維膜３０は、陽極１０を囲むように設けられている。つまり、繊維膜３０は、陽極１０の第１面１０ａ側だけでなく、陽極１０の第２面１０ｂ側、及び、陽極１０の側面１０ｃ側にも設けられている。

【0016】

また、繊維膜３０は、第１層３１と、第２層３２と、を有する。第１層３１は、少なくとも陽極１０の誘電体層１２と第２層３２との間に設けられる。つまり、陽極１０と陰極２０との間において、第１層３１は、陽極１０（誘電体層１２）側に設けられており、第２層３２は、陰極２０側に設けられている。この例では、第１層３１は、陽極１０を囲むように設けられており、第２層３２は、第１層３１を囲むように設けられている。

【0017】

図４（ａ）に表したように、第１層３１は、第１繊維３１ａを含む。第１繊維３１ａは、高分子化合物を含む。第１繊維３１ａは、例えば、高分子化合物と、無機粒子と、を含む。無機粒子は、例えば、絶縁性の無機化合物粒子である。無機粒子は、例えば、シリカまたはアルミナである。無機粒子の粒径は、例えば、１μｍ未満である。無機粒子は、必要に応じて添加され、省略可能である。第１繊維３１ａは、第１直径Ｒ１を有する。第１直径Ｒ１は、例えば、第１繊維３１ａの平均直径である。第１直径Ｒ１は、例えば、３μｍ以上５μｍ以下である。

【0018】

図４（ｂ）に表したように、第２層３２は、第２繊維３２ａを含む。第２繊維３２ａは、高分子化合物を含む。第２繊維３２ａは、第２直径Ｒ２を有する。第２直径Ｒ２は、例えば、第２繊維３２ａの平均直径である。第２直径Ｒ２は、例えば、１μｍ以上３μｍ未満である。

【0019】

上記のように、第２直径Ｒ２は、第１直径Ｒ１よりも小さい。つまり、第１層３１は、第２繊維３２ａよりも繊維径が太い第１繊維３１ａにより形成された繊維層である。また、第２層３２は、第１繊維３１ａよりも繊維径が細い第２繊維３２ａにより形成された繊維層である。この繊維径の違いにより、第１層３１の密度は、第２層３２の密度よりも高くなる。換言すれば、第１層３１は、第２層に比べて空隙が少ない密な構造になる。

【0020】

繊維膜３０の空隙率は、例えば、３０％以上８０％以下である。空隙率は、繊維膜３０における空隙（繊維がない部分）の割合である。空隙率は、繊維膜３０の体積Ｖ、繊維膜３０の重量Ｍ、及び繊維の密度Ｄにより、１００×（ＶＤ－Ｍ）／ＶＤ（％）と表すことができる。

【0021】

アルミニウム電解コンデンサ１００は、図２に表した陽極１０、陰極２０、及び繊維膜３０からなる構造を多重に巻き込んで形成される。つまり、多重に巻き込んだ状態においては、陽極１０の第２面１０ｂ側の繊維膜３０が、陽極１０と第２面１０ｂ側（内側）の陰極２０との間のセパレータとして機能する。

【0022】

以下、実施形態に係るアルミニウム電解コンデンサの製造方法に使用される装置について説明する。
図５及び図６は、実施形態に係るアルミニウム電解コンデンサの製造に使用される製造装置の一部を模式的に表す概略図である。
図５は、製造装置２００のうち、繊維膜３０の形成（後述の形成工程）に使用される電解紡糸装置２１０を表している。
図６は、製造装置２００のうち、繊維膜３０の定着（後述の定着工程）に使用される加圧装置２２０を表している。

【0023】

図５に表したように、電解紡糸装置２１０は、製造装置２００の搬送部２３０により搬送される電極（この例では、陽極１０）に対して、エレクトロスピニング法により繊維３０ａを射出し、繊維膜３０を形成する。電解紡糸装置２１０は、陽極１０に繊維３０ａを射出するノズル２１１と、ノズル２１１に繊維３０ａの材料となる高分子化合物溶液を供給するポンプ２１２と、ノズル２１１に電圧を印加する電源２１３と、を有する。

【0024】

搬送部２３０は、陽極１０を巻き出す巻出部（図示せず）と陽極１０を巻き取る巻取部（図示せず）とを有するロールトゥロールの搬送機構により、陽極１０を矢印の方向に搬送する。より具体的には、搬送部２３０は、繊維膜３０を形成する前の陽極１０をロールから巻き出すとともに、繊維膜３０を形成した後の陽極１０をロールに巻き取ることで、陽極１０を搬送する。

【0025】

ノズル２１１は、搬送部２３０により搬送される陽極１０に対して、繊維３０ａを射出して、繊維膜３０を形成する。ノズル２１１は、ポンプ２１２及び電源２１３と接続されており、ポンプ２１２から供給される高分子化合物溶液に、電源２１３からの電圧を印加して、繊維３０ａを射出する。

【0026】

この例では、電解紡糸装置２１０は、陽極１０を挟んで対向する位置に設けられた一対のノズル２１１ａ及び２１１ｂを有する。これにより、陽極１０の両側から繊維３０ａを射出することができ、陽極１０を囲むように繊維膜３０を形成することができる。なお、この例では、陽極１０の第１面１０ａ及び第２面１０ｂに向けて繊維３０ａを射出するように一対のノズル２１１ａ及び２１１ｂを設けているが、陽極１０の側面１０ｃに向けて繊維３０ａを射出するように一対のノズル２１１ａ及び２１１ｂを設けてもよい。

【0027】

例えば、ポンプ２１２から供給される高分子化合物溶液の原料や濃度や送液流量、ノズル２１１と陽極１０との電圧差（電源２１３からノズル２１１に印加される電圧の大きさ）、ノズル２１１から陽極１０までの距離、ノズル２１１の口径などを調節することで、ノズル２１１から射出される繊維３０ａの繊維径を調節することができる。これにより、ノズル２１１から、繊維径の異なる第１繊維３１ａや第２繊維３２ａを射出することができる。

【0028】

上述のように、陽極１０に第１層３１を形成し、さらに第１層３１に第２層３２を形成した構造とする場合には、例えば、第１層３１を形成するための電解紡糸装置２１０の下流側（巻取部側）に、第２層３２を形成するための別の電解紡糸装置２１０を設ける。

【0029】

電解紡糸装置２１０の下流側には、電解紡糸装置２１０により形成された繊維膜３０を電極（この例では、陽極１０）に定着させるための加圧装置２２０が設けられる。これにより、陽極１０への繊維膜３０の形成と、陽極１０への繊維膜３０の定着と、を連続的に行うことができる。

【0030】

図６に表したように、加圧装置２２０は、繊維膜３０が形成された陽極１０を加圧するローラー２２１を有する。ローラー２２１は、搬送部２３０により搬送される繊維膜３０が形成された陽極１０を挟んだ状態で破線矢印の方向に回転することで、繊維膜３０が形成された陽極１０を第１面１０ａ及び第２面１０ｂに対して垂直な方向に加圧する。この例では、加圧装置２２０は、陽極１０の第１面１０ａ側及び第２面１０ｂ側に設けられた一対のローラー２２１ａ及び２２１ｂを有する。ローラー２２１ａは、例えば、定位置で回転可能に設けられており、移動可能なローラー２２１ｂがローラー２２１ａに向かって押し付けられることで、ローラー２２１ａとローラー２２１ｂとの間にある繊維膜３０が形成された陽極１０が第１面１０ａ側及び第２面１０ｂ側の２方向から加圧される。

【0031】

ローラー２２１の直径Ｒ３は、２５０ｍｍ以下である。ローラー２２１の直径Ｒ３の下限は、特に限定されないが、例えば、４０ｍｍ程度である。ローラー２２１ａの直径とローラー２２１ｂの直径とは、同じである。

【0032】

ローラー２２１は、１５Ｎ／ｍｍ以上６０Ｎ／ｍｍ未満のプレス圧で、繊維膜３０が形成された陽極１０を加圧する。プレス圧は、（荷重）／（ローラー２２１の幅Ｗ１）で表される。ローラー２２１ａの幅とローラー２２１ｂの幅とは、同じである。荷重は、例えば、ローラー２２１ｂを動かすアームに取り付けられたロードセルの測定結果に基づいて制御することができる。

【0033】

なお、この例では、陽極１０に繊維膜３０を形成する場合について説明したが、後述のように、陰極２０に繊維膜３０を形成してもよい。この場合には、搬送部２３０によって搬送される電極が、陰極２０に変更される。また、このとき、後述のように、陰極２０に第２層３２を形成し、さらに第２層３２に第１層３１を形成した構造とする場合には、例えば、第２層３２を形成するための電解紡糸装置２１０の下流側に、第１層３１を形成するための別の電解紡糸装置２１０を設ける。

【0034】

以下、実施形態に係るアルミニウム電解コンデンサの製造方法について説明する。
図７は、実施形態に係るアルミニウム電解コンデンサの製造方法の一例を表すフローチャートである。

【0035】

図７に表したように、実施形態に係るアルミニウム電解コンデンサの製造方法では、まず、陽極１０の材料である第１金属箔（金属層１１）及び陰極２０の材料である第２金属箔（金属層２１）に対して、それぞれエッチング処理を行い、第１金属箔及び第２金属箔の表面に図３（ａ）及び図３（ｂ）に表したような凹凸を形成する（ステップＳ１０１）。

【0036】

次に、第１金属箔に対して酸化膜の形成処理（いわゆる、化成処理）を行い、第１金属箔の表面に図３（ａ）に表したような誘電体層１２を形成する（ステップＳ１０２）。

【0037】

次に、第１金属箔及び第２金属箔をそれぞれ所望の幅に切断（スリット）して陽極１０及び陰極２０のロール（ウェブ）を作製する（ステップＳ１０３）。実施形態に係るアルミニウム電解コンデンサの製造方法においては、あらかじめステップＳ１０１～ステップＳ１０３の処理が施された陽極１０及び陰極２０のロール（ウェブ）を用意してもよい。

【0038】

次に、図５に表した電解紡糸装置２１０を用いて、陽極１０及び陰極２０のうち一方（この例では、陽極１０）にエレクトロスピニング法により繊維膜３０を形成する（ステップＳ１０４：形成工程）。この例では、形成工程において、陽極１０に第１直径Ｒ１を有する第１繊維３１ａを堆積させて第１層３１を形成した後、第１層３１に第１直径Ｒ１よりも小さい第２直径Ｒ２を有する第２繊維３２ａを堆積させて第２層３２を形成する。より具体的には、第１層３１を形成するための電解紡糸装置２１０のノズル２１１から第１繊維３１ａを射出して、陽極１０を囲むように第１層３１を形成した後、第２層３２を形成するための別の電解紡糸装置２１０のノズル２１１から第２繊維３２ａを射出して、第１層３１を囲むように第２層３２を形成する。

【0039】

次に、図６に表した加圧装置２２０を用いて、繊維膜３０が形成された陽極１０を加圧することで陽極１０に繊維膜３０を定着させる（ステップＳ１０５：定着工程）。定着工程においては、直径２５０ｍｍ以下のローラー２２１を用いて、１５Ｎ／ｍｍ以上６０Ｎ／ｍｍ未満のプレス圧で繊維膜３０が形成された陽極１０を加圧する。

【0040】

次に、繊維膜３０が定着した陽極１０と、陰極２０と、を重ねて多重に巻き込む（ステップＳ１０６：巻き込み工程）。さらに、多重に巻き込んだ陽極１０、陰極２０、及び繊維膜３０を電解液に浸漬させることで、陽極１０と陰極２０との間にある繊維膜３０に電解液を含浸（浸透）させる（ステップＳ１０７：含浸工程）。以上により、アルミニウム電解コンデンサ１００を製造することができる。

【0041】

なお、この例では、陽極１０に繊維膜３０として第１層３１及び第２層３２を形成する場合について説明したが、実施形態に係るアルミニウム電解コンデンサの製造方法においては、第１層３１または第２層３２の形成を省略してもよい。換言すれば、実施形態に係るアルミニウム電解コンデンサの製造方法によって製造されるアルミニウム電解コンデンサは、単層の繊維膜３０を有するものであってもよい。また、実施形態に係るアルミニウム電解コンデンサの製造方法においては、後述のように、陰極２０に繊維膜３０を形成してもよい。

【0042】

以下、実施形態に係るアルミニウム電解コンデンサ１００及び実施形態に係るアルミニウム電解コンデンサの製造方法の作用効果について説明する。

【0043】

アルミニウム電解コンデンサの容量を大きくする手段として、セパレータを薄くすることが考えられる。しかし、セパレータを薄くすると、巻き込みを行いにくいという問題がある。これを解決する手段として、エレクトロスピニング法によって電極に形成した薄い繊維膜をセパレータとして用いることが考えられる。

【0044】

このように繊維膜でセパレータを形成する場合、繊維膜の密度によって、耐電圧や電解液の浸透性などの性質が異なるため、所望の性能を得られない場合がある。例えば、繊維膜を高密度な構造にすると、繊維膜の耐電圧を向上させることができるが、繊維膜への電解液の浸透性が低下し、容量が低下する恐れがある。一方、繊維膜を低密度な構造にすると、繊維膜への電解液の浸透性を向上させることができるが、繊維膜の耐電圧が低下し、短絡が発生する恐れがある。

【0045】

そこで、実施形態においては、陽極１０と陰極２０との間に、繊維径が互いに異なる第１層３１と第２層３２とを有する繊維膜３０を設ける。上記のように、第１層３１は、第２層３２に比べて空隙が少ない密な構造であるため、第２層３２よりも耐電圧が高い。一方で、第１層３１は、第２層３２に比べて空隙が少ない密な構造であるため、第２層３２よりも電解液の浸透性が低い。これに対し、第２層３２は、第１層３１に比べて空隙が多い疎な構造であるため、第１層３１よりも耐電圧が低い。一方で、第２層３２は、第１層３１に比べて空隙が多い疎な構造であるため、第１層３１よりも電解液の浸透性が高い。実施形態においては、耐電圧に優れる第１層３１と電解液の浸透性に優れる第２層３２とを有する２層構造の繊維膜３０を設けることで、繊維膜３０の耐電圧と繊維膜３０への電解液の浸透性とを両立することができる。

【0046】

また、実施形態においては、陽極１０の誘電体層１２と第２層３２との間に、第１層３１を設ける。換言すれば、誘電体層１２を有する陽極１０側に繊維径の大きい第１層３１を設け、陰極２０側に繊維径の小さい第２層３２を設ける。これにより、誘電体層１２を有する陽極１０側において繊維膜３０の耐電圧を向上させつつ、陰極２０側において繊維膜３０への電解液の浸透性を向上させることができる。したがって、誘電体層１２を有する陽極１０側に第２層３２を設け、陰極２０側に第１層３１を設ける場合と比べて、確実に繊維膜３０の耐電圧と繊維膜３０への電解液の浸透性とを両立することができる。これにより、繊維膜３０の耐電圧を向上させて短絡を抑制しつつ、繊維膜３０への電解液の浸透性を向上させてアルミニウム電解コンデンサ１００の容量を大きくすることができる。

【0047】

また、実施形態においては、陽極１０を囲むように繊維膜３０（第１層３１及び第２層３２）を設けることが好ましい。陽極１０の第１面１０ａ側だけでなく、陽極１０の第２面１０ｂ側にも繊維膜３０を設けることで、陽極１０と陰極２０とを多重に巻き込む際に、陽極１０と陽極１０の第２面１０ｂ側に位置する陰極２０との間に別途セパレータを設ける必要がない。また、陽極１０と陰極２０との間だけでなく、陽極１０の側面１０ｃ側も繊維膜３０で覆うことで、誘電体層１２が形成されていない陽極１０の側面１０ｃ側も繊維膜３０で絶縁することができる。これにより、短絡を抑制できる。

【0048】

また、実施形態においては、第１繊維３１ａに粒径１μｍ未満の無機粒子を添加することが好ましい。これにより、第１層３１の耐電圧を向上させ、第１層３１を薄くすることができる。第１層３１を薄くすることで、繊維膜３０を薄くすることができるため、繊維膜３０が厚い場合と比べて、アルミニウム電解コンデンサ１００の単位体積あたりの巻き込み数を多くすることができ、アルミニウム電解コンデンサ１００の容量を大きくすることができる。

【0049】

また、実施形態においては、繊維膜３０の空隙率を３０％以上８０％以下にすることが好ましい。これにより、より確実に繊維膜３０の耐電圧と繊維膜３０への電解液の浸透性とを両立することができる。したがって、より確実に短絡を抑制しつつ、セパレータを薄くしてアルミニウム電解コンデンサ１００の容量を大きくすることができる。

【0050】

また、エレクトロスピニング法によって形成された繊維膜は電極から剥がれやすいため、繊維膜を形成した後に加圧することで電極に定着させる必要がある。このとき、加圧の条件によっては、電極の表面の凹凸が潰れてしまい、アルミニウム電解コンデンサの容量が低下する恐れがある。

【0051】

そこで、実施形態においては、定着工程において、直径２５０ｍｍ以下のローラー２２１を用い、プレス圧を１５Ｎ／ｍｍ以上６０Ｎ／ｍｍ未満にする。直径２５０ｍｍ以下のローラー２２１を用いることで、ローラー２２１と繊維膜３０との接触面積が小さくなり、加圧によって陽極１０及び陰極２０の表面の凹凸が潰れることを抑制できる。また、プレス圧を１５Ｎ／ｍｍ以上６０Ｎ／ｍｍ未満にすることで、確実に繊維膜３０を陽極１０に定着させつつ、陽極１０及び陰極２０の表面の凹凸が潰れることを抑制できる。したがって、陽極１０に繊維膜３０を確実に定着させることができるとともに、アルミニウム電解コンデンサ１００の容量を大きくすることができる。

【0052】

図８は、実施形態の変形例に係るアルミニウム電解コンデンサの一部を表す断面図である。
図８に表したように、この例では、繊維膜３０は、陰極２０を囲むように設けられている。より具体的には、第２層３２は、陰極２０を囲むように設けられており、第１層３１は、第２層３２を囲むように設けられている。つまり、第１層３１は、陽極１０と陰極２０との間において、誘電体層１２と第２層３２との間に設けられている。

【0053】

例えば、形成工程において陰極２０に第２繊維３２ａを堆積させて第２層３２を形成した後、第２層３２に第１繊維３１ａを堆積させて第１層３１を形成し、定着工程において繊維膜３０（第２層３２及び第１層３１）が形成された陰極２０を加圧する以外は、上述のアルミニウム電解コンデンサ１００の製造方法と同様にして、変形例に係るアルミニウム電解コンデンサ１００Ａを製造することができる。

【0054】

また、このとき、形成工程において、陰極２０を囲むように第２層３２を形成した後、第２層３２を囲むように第１層３１を形成することが好ましい。これにより、容易に陰極２０を囲むように繊維膜３０（第２層３２及び第１層３１）を形成することができる。

【0055】

この変形例においても、誘電体層１２を有する陽極１０側に繊維径の大きい第１層３１を設け、陰極２０側に繊維径の小さい第２層３２を設けることで、誘電体層１２を有する陽極１０側に第２層３２を設け、陰極２０側に第１層３１を設ける場合と比べて、確実に繊維膜３０の耐電圧と繊維膜３０への電解液の浸透性とを両立することができる。これにより、短絡を抑制しつつ、セパレータを薄くしてアルミニウム電解コンデンサ１００の容量を大きくすることができる。

【0056】

以上、説明したように、実施形態によれば、短絡を抑制しつつ、容量を大きくできるアルミニウム電解コンデンサ、電気機器、及びアルミニウム電解コンデンサの製造方法が提供される。

【0057】

以上、本発明のいくつかの実施形態を例示したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更などを行うことができる。これら実施形態やその変形例は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。また、前述の各実施形態は、相互に組み合わせて実施することができる。

【符号の説明】

【0058】

１０…陽極、 １０ａ…第１面、 １０ｂ…第２面、 １０ｃ…側面、 １１…金属層、 １２…誘電体層、 ２０…陰極、 ２０ａ…第３面、 ２０ｂ…第４面、 ２１…金属層、 ３０…繊維膜、 ３０ａ…繊維、 ３１…第１層、 ３１ａ…第１繊維、 ３２…第２層、 ３２ａ…第２繊維、 ５０…リード端子、 １００、１００Ａ…アルミニウム電解コンデンサ、 ２００…製造装置、 ２１０…電解紡糸装置、 ２１１、２１１ａ、２１１ｂ…ノズル、 ２１２…ポンプ、 ２１３…電源、 ２２０…加圧装置、 ２２１、２２１ａ、２２１ｂ…ローラー、 ２３０…搬送部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】