電解コンデンサの原理について教えて下さい。

質問

電解コンデンサは絶縁体膜で覆われた電極を溶液につけることで作製されますが、これは一体どういう原理で容量が発生しているのでしょうか？
マイカコンデンサやセラミックコンデンサは材質が誘電体なのでコンデンサとして使用出来ることが分かりますが、
電解液だと導電性をもっているので、容量を持たないのではないのでしょうか？
しかも電極が絶縁体で覆われているとすると、意味が分からないのですが・・

回答No.2

noname#215107 · ベストアンサー

＞絶縁体膜で覆われた電極

電極は電気を通さない酸化皮膜で覆われています。

コンデンサは２つの電極の間に誘電体（絶縁体）を挟んだものだと言うことはご存知だと思います。
「電極----誘電体----電極」

電解コンデンサの電極は酸化皮膜で覆われています。
電解液自体が電極だと考えていただければ良いかと思います。
「電極----酸化皮膜（誘電体）---電解液(電極）」

アルミ電解コンデンサの場合電極の表面は酸化皮膜で覆われており、電解液と接しています。酸化皮膜は極めて薄いので、大きな容量を得ることが出来ます。その代わり耐電圧が低いです。
また電極表面の酸化皮膜の一部が剥がれたような場合でも、電解液は、電極に酸化皮膜を作成する能力があり、自動修復（？）します。

お礼

回答ありがとうございます。

では、電解液を電極として使う意味は何なのでしょうか？
特に、容量が大きくなるにつれてコンデンサのサイズも大きくなる理由が全く分かりません。
それとかなり似たコンデンサとして電気二重層キャパシタがありますが、これとの違いに関しても出来れば教えて頂けないでしょうか？

よろしくお願いいたします。

回答No.6

debukuro

大容量のものを作るために極板を長くして巻いてあるのです
極板同士が接触して酸化膜に傷が付くのを防ぐために紙などを挟んであるのです

真空蒸着を使わない理由
同じ機能なら高いものと安いものとどちらを使いますか？
真空蒸着と電解液、コンデンサーを作るのにどちらが速く作れますか？
どちらの方が設備費が安く出来ますか？
理屈ではなくどうすれば安上がりかです

回答No.5

foobar

電気二重層コンデンサ
これは、ちょっと変わった（？）仕組みになっていて、電解コンデンサなどと違って酸化物などの誘電体が使われていません。
（電解液中に電極をいれて、わずかな電圧を加えたときには、電極付近にイオンが集まるけど電流は流れない（ちょうど薄い絶縁膜をはさんだのと等価な状態になる）、というような状況を利用していたかと思います。）

回答No.4

debukuro

電極の表面は腐蝕（エッチング）によって微細な凹凸が出来ているので表面積が非常に大きくなっています
この表面に酸化皮膜を作って誘電体とします
一方の電極はエッチングされた金属板
もう一方の電極は電解液です
金属同士の極板の有効面積は投影面積しかありませんが一方の電極を液体にすることでエッチングされた微細な表面に密着できるので有効面積は非常に大きくなるのです
面積が大きくなる
距離が短くなる
容量が大きくなる

お礼

分かりやすい回答ありがとうございます。

ただ２つ疑問があります。

電池は表面積を出来るだけ増やすために、中に単純に液がつまっているだけでなく、巻物のように電極が巻かれたものが中に入っているのですが、
電解コンデンサもこのような構造をしているのでしょうか？
そうでないと単なる中空の缶でも良さそうな気がするのでどうなのでしょうか？

それと微細な凹凸のついた誘電体に対して電極を密着させるために電解液を電極として使うというところなのですが、
溶液が入り込めるほどの大きさの凹凸であれば真空蒸着などの方法でも電極を密着させることは可能なように思うのですが、
それをしないのは原理上の問題ではなくコストがかかるためにそうしないだけなのでしょうか？

回答No.3

noname#215107

誘電体の面積が広いほど容量は大きくなり、当然ながら容量が大きいほど、また耐圧が大きいほど部品サイズも大きくなりますね。
電解液を電極として使う理由は、液体ならではの優位性があるのでは？
誘電体表面が凸凹でも完全に密着できますし、面積を稼ぐためわざと微細な凹凸にしてる場合もありますね。

回答No.1

foobar

電極表面の絶縁膜（酸化膜）が誘電体として作用しています。