(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
平均直径が５０ｎｍ〜１０００ｎｍの繊維を含む単層の多孔性ナノ繊維層からなるスペーサを含み、前記多孔性ナノ繊維層の平均フロー細孔径が０．０１μｍ〜５μｍ、厚さが１μｍ〜９０μｍ、気孔率が２０％〜９０％、フレージャ透気率が２５ｃｆｍ／ｆｔ2（７．６ｍ3／分／ｍ2）未満であり、前記スペーサが、２つの導電性アルミニウム箔間に挟まれ、前記アルミニウム箔の１つが、絶縁酸化物層でコートされており、コンデンサが、溶媒と溶質とを含む液体電解質で飽和しているアルミニウム電解コンデンサ。
【請求項２】
平均直径が５０ｎｍ〜１０００ｎｍの繊維を含む多孔性ナノ繊維層を有するスペーサを含み、前記多孔性ナノ繊維層の平均フロー細孔径が０．０１μｍ〜５μｍ、厚さが１μｍ〜９０μｍ、気孔率が２０％〜９０％、フレージャ透気率が２５ｃｆｍ／ｆｔ2（７．６ｍ3／分／ｍ2）未満であり、前記スペーサが、２つの導電性アルミニウム箔間に挟まれ、前記アルミニウム箔の１つが、絶縁酸化物層でコートされており、コンデンサが、溶媒と溶質とを含む液体電解質で飽和しており、
前記スペーサが、少なくとも１枚の紙層に重ね合わされている少なくとも１枚の多孔性ナノ繊維層を含むアルミニウム電解コンデンサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ポリマーナノ繊維の多孔性層を含むスペーサを有するアルミニウム電解コンデンサの分野に関する。
【背景技術】
【０００２】
アルミニウム電解コンデンサは、エッチングされたアルミニウム箔アノードと、アルミニウム箔またはフィルムカソードと、その間に介挿された、液体電解溶液で含浸されたスペーサとを典型的に含むエネルギー蓄積デバイスである。電解溶液は、カソードから、アルミニウムアノードに形成された、アノードとカソードとの間の誘電体層として機能する酸化物層へイオン電気伝導性を与える。複数の構成要素が円筒体へと巻かれて、好適な絶縁体を用いてアルミニウム容器に入れられる。アルミニウム電解コンデンサは、液体電解質の代わりに、導電性ポリマーで作製してもよい。こういう種類の電池では、電池巻取り中スペーサが用いられ、巻かれた構造物が、次に導電性ポリマーで含浸される。
【０００３】
アルミニウム電解コンデンサに一般的に用いられるスペーサ材料は、セルロース紙等の紙である。これらの紙スペーサを用いたアルミニウム電解コンデンサは、短絡に対して高レベルの保護を与える点が望ましいが、高イオン抵抗性および乏しい電解質吸収を示す点が望ましくない。紙の密度を減じるとスペーサのイオン抵抗性および電解質吸収が改善されるが、コンデンサが短絡する傾向が、許容できないほど強まるという犠牲を払うことになる。スペーサの電解質吸収と、短絡に対するバリアとの間に必要な均衡を達成するために、スペーサ紙の少なくとも１つのオープンな多孔性層を、スペーサ紙の少なくとも１つの緻密層と組み合わせるのが一般的である。得られる多層構造によって、適切なバリア特性と電解質吸収が与えられるが、スペーサのイオン抵抗性は望ましくないほど非常に高く、コンデンサの高ＥＳＲ（等価直列抵抗）につながる。また多層の紙によりスペーサが厚くなり、結果として静電容量の低いデバイスをもたらす。
【０００４】
アルミニウム電解質コンデンサに用いる紙スペーサの他の問題は、用いる紙の不均一性であり、粒子不純物やボイド型の欠陥を含むことが多い。高電圧だと、不均一性によって、直接漏電電流や、さらにはコンデンサの故障さえ引き起こす可能性がある。このように、２層以上の紙、典型的には２〜６層を用いてこれらの不均一性をマスクすると、概して良好な電気的特性が達成される。２層以上の紙の使用によりコンデンサのサイズが増大するかまたは静電容量が減少するが、電極と紙スペーサとを均一に丸めることにおいても問題が生じる。多層を用いると、スペーサの異なる層間の接触不良のために高ＥＳＲにもつながる。上記した問題は全て望ましくなく、性能および生産性損失につながる。
【０００５】
細孔性フィルムまたは布帛の形態のポリマースペーサもまた、アルミニウム電解コンデンサに用いられている。ポリテトラフルオロエチレン細孔性フィルムから形成されたコンデンサスペーサの一例は、米国特許第３，６６１，６４５号明細書（Ｓｔｒｉｅｒら）に開示されている。米国特許第５，４１５，９５９号明細書（Ｐｙｓｚｅｃｚｅｋら）には、合成ハロゲン化ポリマーの織布をキャパシタスペーサとして用いることが記載されている。ポリマー（ポリプロピレンまたはポリエステルから作製された多孔性フィルム）と紙材料を含む「ハイブリッド」スペーサを用いることは、米国特許第４，４８０，２９０号明細書（Ｃｏｎｓｔａｎｔｉら）に開示されている。細孔性フィルムスペーサをアルミニウム電解コンデンサに用いる際の主な問題は、イオン抵抗性が、通常、許容できないほど高いことである。細孔性フィルムスペーサの気孔率が元々限られているため、十分な電解質が、電極と接触できないものと考えられる。大きな繊維サイズでできた不織布は、低イオン抵抗性を与えるが、それらは通常、非常に厚く、不均一で、バリア特性に乏しい。
【０００６】
寿命の長い、性能の改善されたアルミニウム電解コンデンサ、および厚さ、電解質吸収、イオン抵抗性および短絡に対するバリアの望ましいバランスを有する改善されたアルミニウム電解コンデンサスペーサが必要とされている。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、平均直径が約５０ｎｍ〜約１０００ｎｍの繊維を含む多孔性ナノ繊維層を有するスペーサを含み、多孔性ナノ繊維層の平均フロー細孔径が約０．０１μｍ〜約５μｍ、厚さが約１μｍ〜約９０μｍ、気孔率が約２０％〜約９０％、フレージャ透気率が約２５ｃｆｍ／ｆｔ2（７．６ｍ3／分／ｍ2）未満である、アルミニウム電解コンデンサに関する。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明によるアルミニウム電解コンデンサスペーサの走査電子顕微鏡写真である。スペーサは、低抵抗と極めて望ましいバリア特性の組み合わせを提供する。
【図２】先行技術によるアルミニウム電解コンデンサスペーサの紙構成要素の走査電子顕微鏡写真である。スペーサは、非常にオープンな構造であり、抵抗は低いが、バリア特性に非常に乏しい。
【図３】先行技術によるアルミニウム電解コンデンサスペーサの他の紙構成要素の走査電子顕微鏡写真である。スペーサは、閉じた構造となっており、非常に良好なバリア特性を与えるが、抵抗が非常に高い。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
本発明は、エッチングされたアルミニウム箔アノードと、アルミニウム箔またはフィルムカソードと、それらの間に介挿されたスペーサとを含むアルミニウム電解コンデンサを提供する。スペーサは、液体電解溶液または導電性ポリマーで含浸されている。液体電解質溶液は、極性溶媒と、無機酸、有機酸、無機酸塩および有機酸塩から選択された少なくとも１つの塩とを含有している。コンデンサスペーサは、高温での安定性、短絡に対する良好なバリア特性、および低イオン抵抗性の改善された組み合わせを有するポリマーナノ繊維でできた少なくとも１枚の層を含む。
【００１０】
本発明のコンデンサは、２つの導電性アルミニウム箔と、電解質に浸漬されたスペーサとを含み、導電性アルミニウム箔の一方は絶縁酸化物層でコートされている。酸化物層でコートされたアルミニウム箔はアノードである一方、液体電解質および第２の箔はカソードとして機能する。多層組立体が巻き上げられ、ピンコネクタで固定され、円筒アルミニウムケースに入れられる。箔は高純度アルミニウムであり、何十億もの微細なトンネルが化学的にエッチングされて、電解質と接触する表面積を広げる。アノード箔は、アノード箔上に化学的に成長した酸化アルミニウム（Ａｌ2Ｏ3）の薄層であるコンデンサの誘電体を支える。電解質は、電圧および動作温度範囲に従って異なる処方の成分のブレンドである。主な成分は、溶媒と、電気伝導する溶質としての導電性塩である。一般的な溶媒は、エチレングリコール（ＥＧ）、ジメチルホルムアミド（ＤＭＦ）およびガンマブチルラクトン（gammabutralactone）（ＧＢＬ）である。一般的な溶質は、ホウ酸アンモニウムおよびその他のアンモニウム塩である。少量の水を電解質に添加して、酸化アルミニウム誘電体の完全性を維持する。スペーサは、箔電解質が互いに接触したり、短絡したりするのを防ぎ、スペーサは電解質の容器を保持する。前述したとおり、多層の紙が、アルミニウム箔間でスペーサとして一般的に用いられる。
【００１１】
スペーサは、平均直径が約５０ｎｍ〜約１０００ｎｍ、さらに約５０ｎｍ〜約５００ｎｍのポリマーナノ繊維を含む少なくとも１枚の多孔性層を有する。「ナノ繊維」という用語は、１，０００ナノメートル未満の直径を有する繊維のことを指す。この範囲の直径を有する繊維により高表面積のスペーサ構造が提供され、それにより、電解質接触の増大のため、良好な電解質吸収および保持が得られる。
【００１２】
スペーサの平均フロー細孔径は、約０．０１μｍ〜約５μ、さらに約０．０１μｍ〜約１μｍである。小さな細孔径は、スペーサの良好なバリア特性を反映するものである。スペーサの気孔率は、約２０％〜約９０％、さらに約４０％〜約７０％である。スペーサの高気孔率がまた、本発明のコンデンサにおいて良好な電解質吸収および保持を提供し、また低抵抗性をもたらす。
【００１３】
ナノ繊維層の坪量は、約１ｇｓｍ〜約６０ｇｓｍ、さらに約１０ｇｓｍ〜約４０ｇｓｍとすることができる。スペーサの坪量が高すぎると、イオン抵抗性も高すぎることになりうる。坪量が低すぎると、スペーサは、正電極と負電極間での短絡を減じることができないかもしれない。
【００１４】
スペーサの厚さは、約１μｍ〜約９０μｍ、さらに約１０μｍ〜約５０μｍ、さらに約１０μｍ〜約３０μｍである。厚さが薄いと、静電容量の増大したコンデンサを製造することができる。スペーサが薄くなるほどコンデンサに用いる材料の全体の厚さが薄くなり、従って、電気化学的に、より活性の材料を一定量で存在させることができるからである。スペーサは、カソードとアノードとの間でイオンを良好に流しながら、正電極と負電極との間の弱い短絡を防ぐのに十分な厚さがある。スペーサが薄いと、電池内側の電極により多くの空間が形成され、本発明のコンデンサの性能および寿命が改善される。
【００１５】
スペーサのフレージャ透気率は、約２５ｃｆｍ／ｆｔ2（７．６ｍ3／分／ｍ2）未満、さらに約５ｃｆｍ／ｆｔ2（１．５２ｍ3／分／ｍ2）未満である。低い透気率は、スペーサの良好なバリア特性を表わしている。従って、低イオン抵抗性と共に低透気率のスペーサが望ましい。
【００１６】
スペーサのナノ繊維層に用いるのに好適なポリマーとしては、本発明のコンデンサに用いる電解質溶液に対して実質的に不活性な熱可塑性および熱硬化性ポリマーが挙げられる。かかるポリマーとしては、これらに限られるものではないが、脂肪族ポリアミド、半芳香族ポリアミド、ポリビニルアルコール、セルロース、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリエチレンテレフタレート、ポリプロピレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリスルホン、ポリフッ化ビニリデン、ポリフッ化ビニリデン−ヘキサフルオロプロピレン、ポリメチルペンテン、ポリフェニレンスルフィド、ポリテトラフルオロエチレン、エチレンテトラフルオロエチレン、ポリアセタール（polyacetyl）、ポリウレタン、芳香族ポリアミドならびにこれらのブレンド、混合物およびコポリマーが挙げられる。
【００１７】
ナノ繊維層を製造する方法は、エレクトロブローイングであり、参考文献として本明細書に援用される国際公開第２００３／０８０９０５号パンフレット（米国特許出願第１０／８２２，３２５号明細書）に示されている。エレクトロブローイングは、溶媒中のポリマー溶液を、高電圧が印加されるスピンパックのスピニングノズルに供給し、溶液がノズルを出る際、ブローガスストリームにおいてポリマー溶液に圧縮空気を向けてナノ繊維を形成し、ナノ繊維を真空下、接地コレクタでウェブに集める。あるいは、ナノ繊維層を、エレクトロスピニングまたはメルトブローにより形成することもでき、そこでは溶融処理可能なポリマーを、複数の毛細管を通して、溶融ストリームとして、高速ガス（例えば、空気）ストリームへ押出す。
【００１８】
本発明のコンデンサに有用なスペーサは、ポリマーナノ繊維の単層か多層を含み得る。スペーサが多層を含むときは、多層は、同じプロセス内で可動収集ベルトをスピンパックの下で多数回通過させることにより形成された同じポリマー細繊維の複数層とすることができる。あるいは、多層は、別個のスピニングプロセスで形成された層をラミネートすることによる、異なるポリマー細繊維の複数層とすることができる。多層は、これらに限られるものではないが、厚さ、坪量、細孔径、繊維サイズ、気孔率、透気率、イオン抵抗性および引張り強度をはじめとする異なる特性を有していてよい。
【００１９】
別個のプロセスで形成された層をラミネートするとき、存在する最低融点のポリマーの融点より低い温度および層間に良好な結合を得るのに十分な圧力で、熱カレンダ加工することにより層をラミネートすることができる。熱カレンダ加工中の熱は、高イオン抵抗性につながるため、層の孔を溶融するほど高くない。あるいは、層間に結合を形成するのを補助し、またバッテリーの電解質中で安定であろう任意の化学薬品を用いて化学結合することにより層をラミネートすることができる。かかる化学薬品としては、ポリビニルアルコール、ポリアクリル酸、グラフトデンプン材料およびカルボキシメチルセルロースが例示される。多層スペーサを形成するさらに他の方法は、ある層を他の層に直接スピニングすることである。これは、１枚以上の層を他の層に、１層をスクリムとして用いることにより、すなわち、可動収集ベルト上に配置し、繊維形成プロセス中、スピンパックの下に通過させることにより、直接エレクトロスピニング、エレクトロブローまたはメルトブローすることによりなされうる。
【００２０】
あるいは、スペーサは、上述したとおり、１枚以上のナノ繊維層を、紙層、例えば、セルロース紙の層に重ね合わせることにより形成することができる。
【００２１】
通常、高電圧キャパシタは、電極間の電気絶縁を維持するために、厚く密度の高いスペーサを必要とする。これらスペーサの抵抗は通常高く、高ＥＳＲコンデンサにつながる。本発明で許容される薄いスペーサを用いると、高電圧デバイスに用いられる低ＥＳＲのコンデンサがもたらされる。
【００２２】
試験方法
以下の限定されない実施例において、以下の試験方法を用いて、様々な記録された特徴および特性を求めた。ＡＳＴＭとは、米国材料試験協会のことを指す。ＩＳＯとは、国際標準化機構のことである。ＴＡＰＰＩとは、紙パルプ技術協会のことである。
【００２３】
坪量は、本明細書に参考文献として援用されるＡＳＴＭ  Ｄ−３７７６により求め、ｇ／ｍ2で記録してある。
【００２４】
スペーサの密度は、試料のｇ／ｍ２での坪量を、試料のマイクロメートルでの厚さで除算することにより計算した。
【００２５】
繊維径は、次のようにして求めた。１０の走査電子顕微鏡（ＳＥＭ）画像を５，０００倍の倍率で、各ナノ繊維層試料から撮った。１１の明らかに見分けのつくナノ繊維の径を、写真から測定し、記録した。欠陥（例えば、ナノ繊維の塊、ポリマードロップ、ナノ繊維の交点）は含まれていなかった。各試料についての平均繊維径を計算した。
【００２６】
厚さは、本明細書に参考文献として援用されるＡＳＴＭ  Ｄ１７７７により求めた。
【００２７】
有機電解質中のイオン抵抗性は、イオンのフローに対するスペーサの抵抗の尺度であり、次のようにして求めた。試料を小片（直径１．５ｃｍ）に切断し、メタノール電解質中２ＭのＬｉＣｌ溶液に浸した。スペーサ抵抗を、Ｓｏｌａｒｔｒｏｎ  １２５２  Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ  Ｒｅｓｐｏｎｓｅ  ＡｎａｌｙｚｅｒおよびＺｐｌｏｔソフトウェアと共にＳｏｌａｒｔｒｏｎ１２８７Ｅｌｅｃｔｒｏｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｉｎｔｅｒｆａｃｅを用いて測定した。試験電池は、湿潤したスペーサと接触する０．３１６５平方ｃｍの電極面積を有していた。測定は、ＡＣ振幅１０ｍＶおよび周波数範囲１０Ｈｚ〜５００，０００Ｈｚで行った。ナイキストプロットにおける高周波阻止は、スペーサ抵抗（オーム）であった。スペーサ抵抗（オーム）に、電極面積（０．３１６５平方ｃｍ）を乗算して、オーム−ｃｍ2でのイオン抵抗性を求めた。
【００２８】
フレージャ透気率は、多孔性材料の透気率の尺度であり、ｆｔ3／分／ｆｔ2の単位で記録される。水の０．５インチ（１２．７ｍｍ）の差圧で、材料を流れる空気の容積を測定する。オリフィスが真空システムに取り付けられていて、試料を通る空気の流れを測定可能な量まで制限する。オリフィスのサイズは、材料の気孔率によって異なる。フレージャ透気率は、計量オリフィスを備えたＳｈｅｒｍａｎ  Ｗ．Ｆｒａｚｉｅｒ  Ｃｏ．デュアルマノメータを用いてｆｔ3／分／ｆｔ2の単位で測定され、ｍ3／分／ｍ2の単位に変換される。低フレージャ透気率レベル、すなわち、約１ｃｆｍ／ｆｔ2（０．３０ｍ3／分／ｍ2）以下だと、シート材料の透気率は、ガーレーヒル気孔率より正確に測定され、秒／１００ｃｃで表わされる。ガーレーヒル気孔率とフレージャ透気率の近似的関係は、ガーレーヒル気孔率（秒）×フレージャ（ｃｆｍ／ｆｔ2）＝３．１で表わされる。
【００２９】
ガーレーヒル気孔率は、約４．９インチ（１２．４５ｃｍ）の水の圧力下で、ある面積の材料（１平方インチ（６．４５ｃｍ2））を所定の容積の空気（１００ｃｃ）が通過するのに必要な時間である。ガーレーヒル気孔率は、本明細書に参考文献として援用されるＴＡＰＰＩ  Ｔ−４６０／ＡＳＴＭ  Ｄ７２６により求められ、秒で記録される。
【００３０】
液体吸収は、スペーサの液体吸収能の尺度である。シリコン油（Ｄｏｗ  Ｃｏｒｎｉｎｇより入手、２００（商標）Ｆｌｕｉｄ、１０ＣＳＴ、ポリジメチルシロキサン）をこの試験に用いた。スペーサは薄いストリップ（幅１インチ（２．５４ｃｍ）および長さ８インチ（２０．３ｃｍ））へ切断し、各端部から１インチ（２．５４ｃｍ）にマークを付けた。スペーサを、シリカ油を入れた秤量皿に置き、５分間完全に浸漬した。スペーサを空の秤量皿の上に２０時間吊るして、過剰の油を切った。外から１インチ（２．５４ｃｍ）を、ストリップから切断して、１×６インチ（２．５４×１５．２ｃｍ）ストリップとした。乾燥したスペーサと湿ったスペーサとの重量差を用いて、パーセント液体吸収＝（湿った試料重量−乾燥した試料重量）／乾燥した試料重量×１００％という式を用いて、パーセント液体吸収を計算した。
【００３１】
気孔率は、スペーサの空隙容量の尺度である。％気孔率＝（湿った試料重量−乾燥した試料重量）／［湿った試料重量−乾燥した試料重量）＋（乾燥した試料重量×油の密度／試料の密度）］×１００％という式を用いて気孔率を計算した。式中、油の密度は、０．９６５ｇ／ｃｃであり、用いたセルローススペーサ材料の密度は、１．５５８ｇ／ｃｃであり、用いたナイロン６，６スペーサ材料の密度は、１．１４ｇ／ｃｃである。
【００３２】
液体ウィッキングは、スペーサのウィッキング速度の尺度であり、コンデンサ内で用いるスペーサの湿潤速度に対応する。シリコン油（Ｄｏｗ  Ｃｏｒｎｉｎｇより入手、２００（商標）Ｆｌｕｉｄ、１０ＣＳＴ、ポリジメチルシロキサン）をこの試験に用いた。スペーサを薄いストリップ（幅１インチ（２．５４ｃｍ）および長さ８インチ（２０．３ｃｍ））へ切断し、油で満たした秤量皿に掛けた。スペーサの下から半インチ（１．２７ｃｍ）を油に浸し、上半分は、バインダークリップを用いて掛けた。１時間で油が移動した距離を測定し、ｍｍ／時でウィッキング時間として記録した。
【実施例】
【００３３】
実施例
本発明のコンデンサに有用なコンデンサスペーサについて、以下の実施例に詳細に説明する。
【００３４】
国際公開第２００３／０８０９０５号パンフレットに記載されたエレクトロブロー装置を用いて、ギ酸中２４重量％のナイロン６，６ポリマーの溶液からナノ繊維層を形成し、本明細書に全内容が参考文献として援用される米国特許出願第１１／５２３，８２７号明細書に記載された方法により、各試料をカレンダ加工した。２つの別個の試料を形成し、そのうち１つを図１の走査電子顕微鏡写真に撮った。
【００３５】
ナイロン６，６ナノ繊維スペーサをそれぞれ、現セルロース紙スペーサと比較し、結果を表１に示してある。実施例１および２は、ナイロン６，６ナノ繊維スペーサであり、現セルローススペーサは比較例１〜４である。ナイロン６，６スペーサは両方共、平均繊維径２５５ｎｍのナノ繊維でできている。本発明のスペーサは、不純物はなく、現スペーサより均一で一貫した構造を有している。これは、大きな繊維でできた非常にオープンな構造を有している比較例３および４において特に明白である。
【００３６】
比較例１および２は、短絡に対する保護を与えるのに有用な緻密な構造を有する市販のスペーサであり、比較例３および４のスペーサは、多くの電解質を吸収するのに有用な市販のオープンな構造である。通常、比較例３および４のスペーサは、アノードに近接配置され、比較例１および２のスペーサは、カソードに隣接配置される。かかる多層スペーサにおいて、比較例１および２のスペーサを、比較例３および４のスペーサと組み合わせると、短絡に対する良好な保護および電解質吸収が与えられる。対照的に、実施例１および２の薄ナノ繊維スペーサだと、大量の電解質を吸収する広い表面積が与えられる。
【００３７】
【表１】
0005602628.tif 000002
【００３８】
0005602628.tif 000003
【００３９】
比較例１および２は、データに示された小さな細孔径、低フレージャ透気率および高ガーレーヒル気孔率および図３に示す走査電子顕微鏡写真に見られるとおり、非常に緻密な構造を有している。この結果、良好なバリア特性であるが、非常に高いイオン抵抗性となり、乏しい電気性能および高発熱の高ＥＳＲコンデンサとなる。これらの現スペーサは、電解質の吸収性が低く、ウィッキング特性が乏しい。一方、比較例３および４は、大きな細孔径、高フレージャ透気率および低ガーレーヒル気孔率により示されるとおり、非常にオープンな構造を有している。これらの現スペーサは、データおよび図２に示す走査電子顕微鏡写真に見られるとおり、電解質をより吸収するが、ウィッキング特性に尚乏しい。この結果、良好な電解質吸収および低イオン抵抗性となるが、短絡に対する保護は与えない。
【００４０】
比較例１および４のスペーサを組み合わせて、コンデンサにおいて多層スペーサとして用いることができるが、イオン抵抗性は比較例１のスペーサにより制限されると考えられ、組み合わせたスペーサの抵抗性は比較例１の抵抗性と同じか、やや高くなる。多層の紙スペーサは、アルミニウム電解質コンデンサに従来より用いられており、高ＥＳＲコンデンサにつながる。
【００４１】
実施例１および２のナイロン６，６ナノ繊維スペーサは、低イオン抵抗性、小さな細孔径、低フレージャ透気率および高ガーレーヒル気孔率により示され、図１に示す走査電子顕微鏡写真に見られるとおり、改善された釣り合いの良好な電気的特性とバリア特性を与える。さらに、これらの実施例は、大量の電解質を吸収し、良好なウィッキング特性を有しているため、より薄いスペーサを用いることができ、スペーサの代わりにより多くの電極を追加できるため、高静電容量のデバイスが得られる。実施例１および２のスペーサは、小さな細孔径および透気率により示されるとおり、大幅に低いＥＳＲおよび短絡に対する良好なバリア特性を有する。
【００４２】
本発明はまた、単層スペーサを、多層スペーサの代わりに用いることができ、スペーサの湿潤速度が改善されるため、コンデンサ製造効率を改善することもできる。
本発明の特に好ましい実施態様を以下に示す。
［１］
平均直径が約５０ｎｍ〜約１０００ｎｍの繊維を含む多孔性ナノ繊維層を有するスペーサを含み、前記多孔性ナノ繊維層の平均フロー細孔径が約０．０１μｍ〜約５μｍ、厚さが約１μｍ〜約９０μｍ、気孔率が約２０％〜約９０％、フレージャ透気率が約２５ｃｆｍ／ｆｔ2（７．６ｍ3／分／ｍ2）未満である、アルミニウム電解コンデンサ。
［２］
前記スペーサのイオン抵抗性が、メタノール電解質溶液中、２モルの塩化リチウムにおいて約２オーム−ｃｍ2未満である［１］に記載のアルミニウム電解コンデンサ。
［３］
前記繊維が、脂肪族ポリアミド、半芳香族ポリアミド、ポリビニルアルコール、セルロース、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリエチレンテレフタレート、ポリプロピレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリスルホン、ポリフッ化ビニリデン、ポリフッ化ビニリデン−ヘキサフルオロプロピレン、ポリメチルペンテン、ポリフェニレンスルフィド、ポリテトラフルオロエチレン、エチレンテトラフルオロエチレン、ポリアセタール、ポリウレタン、芳香族ポリアミドならびにこれらのブレンド、混合物およびコポリマーからなるリストから選択されるポリマーで形成されている［１］に記載のアルミニウム電解コンデンサ。
［４］
液体電解質または導電性ポリマー電解質をさらに含む［１］に記載のアルミニウム電解コンデンサ。
［５］
前記スペーサが、複数の多孔性ナノ繊維層を含む［１］に記載のアルミニウム電解コンデンサ。
［６］
前記スペーサが、異なるポリマーを含む複数の多孔性ナノ繊維層を含む［５］に記載のアルミニウム電解コンデンサ。
［７］
前記スペーサが、厚さ、坪量、細孔径、繊維サイズ、気孔率、透気率、イオン抵抗性および引張り強度からなるリストから選択される異なる特徴を有する複数の多孔性ナノ繊維層を含む［５］に記載のアルミニウム電解コンデンサ。
［８］
前記スペーサが、少なくとも１枚の多孔性ナノ繊維層と少なくとも１枚の紙層とを含む［１］に記載のアルミニウム電解コンデンサ。
［９］
前記スペーサが、２つの導電性アルミニウム箔間に挟まれ、前記アルミニウム箔の１つが、絶縁酸化物層でコートされており、前記コンデンサが、溶媒と溶質とを含む液体電解質で飽和している［１］に記載のアルミニウム電解コンデンサ。
【図１】
0005602628.tif 000004
【図２】
0005602628.tif 000005
【図３】
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