JP2000164470A - アルミニウム電解コンデンサおよびアルミニウム電解コンデンサ駆動用電解液 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】電気伝導度および火花電圧に優れ漏液のない信
頼性の高いアルミニウム電解コンデンサおよびアルミニ
ウム電解コンデンサ駆動用電解液を提供する。 【解決手段】下記の構造式［１］に示されるイミダゾリ
ン化合物を陽イオン成分とする芳香族または脂肪族カル
ボン酸のイミダゾリン塩を溶質とした。 【化１】

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は電解コンデンサ駆動用電
解液を使用したアルミニウム電解コンデンサに関するも
のである。

【０００２】

【従来の技術】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の表面に電解酸化などによっ
て酸化被膜を形成したアルミニウム陽極箔とアルミニウ
ム陰極箔とをセパレータを介して巻回したコンデンサ素
子に電解コンデンサ駆動用電解液を含浸し、これを有底
の金属ケ−ス内に入れ開口部を絶縁性の封口体で密封
し、陽極箔および陰極箔にそれぞれ固着された引出しリ
ードを、それぞれ封口体の貫通孔から外に引き出してな
る構造を有する。

【０００３】アルミニウム電解コンデンサ（以下、「電
解コンデンサ」という）の駆動用電解液（以下、「電解
液」という）は、このような構造を有する電解コンデン
サの実質的に誘電体である電極箔（陽極箔）の酸化被膜
に接し、真の陰極として機能するとともに酸化被膜の修
復能力を有しており、通電中は常に酸化被膜の再生とい
う化学反応を起こして、コンデンサ特性を安定させてい
る。しかし長期間使用していたり、長期間保管した後に
使用すると酸化被膜の再生が不十分となり、コンデンサ
としての機能が低下してしまう。

【０００４】そのために電解液の酸化被膜修復能力が、
電解コンデンサ自体の特性に直接影響を及ぼすことにな
る。したがって、高性能の電解コンデンサを得るには、
優れた酸化被膜修復能力を有した電解液を用いることが
不可欠の条件とされている。

【０００５】そこでその好適な電解液として、非プロト
ン溶媒を主溶媒とし、カルボン酸またはその塩を溶解し
たものがよく使用されている。特に、低圧用の電解コン
デンサにはγ−ブチロラクトンを主体とした溶媒に芳香
族カルボン酸の第４級アンモニウム塩や、第３級アミン
塩を溶質として溶解した電解液が多く使用されている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、第３級
アミン塩や第４級アンモニウム塩を含有する電解液を使
用した電解コンデンサは火花電圧が低いという欠点があ
る。また第３級アミン塩を含む電解液は電気伝導度が低
く、第４級アンモニウム塩を含有する電解液より電気伝
導度において劣る。

【０００７】さらに、第４級アンモニウム塩を含有する
電解液は電気伝導度は良いが、漏液が多いという欠点が
ある。すなわち第４級アンモニウム塩を含有する電解液
はブチルゴムなどの封口体を膨潤させたり、特に陰極箔
に固着されたリード線のタブ端子の近傍において電解液
のｐＨが強アルカリとなり、タブ端子を腐食させてゴム
封口体に穿設された透孔との嵌合が弱まり、ゴム封口体
とタブ端子の間から外部へ漏液しやすくなるという問題
点がある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明は上述した従来の
課題に鑑みなされたもので、電気伝導度および火花電圧
に優れ漏液のない信頼性の高いアルミニウム電解コンデ
ンサおよびアルミニウム電解コンデンサ駆動用電解液を
提供するものである。すなわち、本発明は下記の構造式
［１］に示されるイミダゾリン化合物を陽イオン成分と
する芳香族または脂肪族カルボン酸のイミダゾリン塩を
溶質とした電解液を特徴とするものである。

【化５】

【０００９】本発明に用いられる芳香族カルボン酸はフ
タル酸、安息香酸、サリチル酸またはレゾルシル酸が好
ましいが、これに限定するものではない。

【００１０】また、本発明に用いられる脂肪族カルボン
酸はマレイン酸、シトラコン酸、フマル酸またはマロン
酸が好ましいが、これに限定するものではない。

【００１１】イミダゾリン化合物としては、ジメチルイ
ミダゾリン、ジエチルイミダゾリン、メチルエチルイミ
ダゾリン、ジプロピルイミダゾリンが好ましいが、これ
に限定するものではない。

【００１２】本発明の電解液は溶媒として非プロトン溶
媒を用いるのが好ましく、非プロトン溶媒としてはβ−
ブチロラクトン、γ−ブチロラクトン、γ−バレロラク
トン、δ−バレロラクトン、γ−カプロラクトン、ε−
カプロラクトン、γ−ヘプタラクトン、γ−ヒドロキシ
−ｎ−カプリル酸ラクトン、γ−ノナラクトン、δ−デ
カラクトン、γ−ウンデカラクトンなどのラクトン類が
挙げられるが、ラクトン類にのみに限定するものではな
い。

【００１３】また、本発明においては非プロトン溶媒に
他の溶媒を混合してもよい。この場合、混合する溶媒は
グリコール類が好ましく、エチレングリコール、エチレ
ングリコールモノアルキルエーテル、エチレングリコー
ルジアルキルエ−テル、プロピレングリコール、ジエチ
レングリコール、ジエチレングリコールモノアルキルエ
ーテル、ジエチレングリコールジアルキルエーテル、ポ
リエチレングリコール、グリセリンなどが挙げられる
が、本発明で混合される溶媒はグリコール類のみに限定
するものではない。

【００１４】本発明に係る電解液において、ラクトン類
やグリコール類などの溶媒中におけるカルボン酸のイミ
ダゾリン塩の含有量は、種々に選択し得るが、飽和溶液
の状態が最も電気伝導度が高く好適である。カルボン酸
のイミダゾリン塩の含有量は電解液中１〜６０重量％、
好ましくは１０〜４０重量％程度であり、６０重量％を
超えると溶解しなくなる。

【００１５】本発明において、ラクトン類やグリコール
類をそれぞれ単独で用いることもできるが、混合して用
いる方が高い電気伝導度が得られやすい。ラクトン類と
グリコール類の混合割合は重量比２０対８０から９５対
５程度が採用される。

【００１６】本発明においては、本発明に係る電解液の
火花電圧を向上させるために硼酸、リン酸、タングステ
ン酸、ヘテロポリ酸などの無機酸またはその塩やマンニ
ット、ソルビットなどの多糖類を０．１〜１０重量％、
好ましくは０．１〜５重量％添加してもよい。

【００１７】さらに、電解コンデンサの初期の損失角の
正接（ｔａｎδ）を改善するために、本発明に係る電解
液にケトン類、ニトロ化合物またはその塩を０．１〜１
０重量％、好ましくは０．１〜５重量％を添加してもよ
い。

【００１８】本発明に係る電解液のｐＨは必要に応じて
所望のｐＨ調整剤を添加することにより４〜１２、好ま
しくは５〜７に調整される。また、電解液中の水分の存
在はアルミニウム箔の腐食の原因などとなるので、出来
るだけ存在しない方が望ましいが、５重量％程度以下で
あれば特に不都合は生じない。

【００１９】

【実施例】実施例として下記のような組成の実施例１〜
５の電解液を作製し、また比較例として下記の比較例１
〜４の電解液を作製した。

【００２０】 〈実施例１〉 フタル酸２，３ジメチルイミダゾリン ２５．０重量％ γ−ブチロラクトン ６６．６重量％ エチレングリコール ７．４重量％ 水 １．０重量％

【００２１】 〈実施例２〉 マレイン酸２，３ージメチルイミダゾリン ２５．０重量％ γ−ブチロラクトン ６６．６重量％ エチレングリコール ７．４重量％ ｐ−ニトロ安息香酸 ０．５重量％ 水 ０．５重量％

【００２２】 〈実施例３〉 フタル酸２，３ージエチルイミダゾリン ２５．０重量％ γ−ブチロラクトン ６６．６重量％ エチレングリコール ７．４重量％ 水 １．０重量％

【００２３】 〈実施例４〉 フタル酸２，３ーメチルエチルイミダゾリン ２５．０重量％ γ−ブチロラクトン ６６．６重量％ エチレングリコール ７．４重量％ 水 １．０重量％

【００２４】 〈実施例５〉 フタル酸２，３ージプロピルイミダゾリン ２５．０重量％ γ−ブチロラクトン ６６．６重量％ エチレングリコール ７．４重量％ 水 １．０重量％

【００２５】 〈比較例１〉 フタル酸トリエチルアミン ２５．０重量％ γ−ブチロラクトン ６６．６重量％ エチレングリコール ７．４重量％ 水 １．０重量％

【００２６】 〈比較例２〉 フタル酸テトラメチルアンモニウム ２５．０重量％ γ−ブチロラクトン ６６．６重量％ エチレングリコール ７．４重量％ 水 １．０重量％

【００２７】 ＜比較例３＞ マレイン酸トリエチルアミン ２５．０重量％ γ−ブチロラクトン ６６．６重量％ エチレングリコール ７．４重量％ ｐ−ニトロ安息香酸 ０．５重量％ 水 ０．５重量％

【００２８】 〈比較例４〉 マレイン酸テトラメチルアンモニウム ２５．０重量％ γ−ブチロラクトン ６６．６重量％ エチレングリコール ７．４重量％ 水 １．０重量％

【００２９】実施例１〜５および比較例１〜４の電解液
の電気伝導度（単位μＳ／ｃｍ；液温４０℃にて）およ
び火花電圧（単位Ｖ；液温８５℃にて）を測定した。そ
の結果を表１に示す。

【００３０】

【表１】

【００３１】この結果から、実施例１〜５の電解液は比
較例１〜４の電解液に比べて、電気伝導度に優れ、火花
電圧が格段に高いことがわかる。

【００３２】次に、実施例１〜５の電解液と比較例１〜
４の電解液を用いて定格２５Ｖ２２０μＦ（製品サイ
ズ；直径６．３ｍｍ、軸長１１ｍｍ）の電解コンデンサ
を各々１００個作製し、１２５℃の温度下で貯蔵試験を
２０００時間実施し、試験前後における静電容量の変化
率（％）を測定した。その平均値を表２に示す。

【００３３】

【表２】

【００３４】この結果から、実施例１〜５の電解液は比
較例１〜４の電解液に比べて、長時間の貯蔵試験後にお
いても静電容量変化率が少ないことがわかる。

【００３５】また、実施例１〜５の電解液と比較例１〜
４の電解液を用いて定格６．３Ｖ１００μＦ（製品サイ
ズ；直径６ｍｍ、軸長５ｍｍ）の電解コンデンサを各々
１００個作製し、温度８５℃、湿度８５％の下で貯蔵試
験を２０００時間実施し、試験後、各電解コンデンサの
漏液状態を目視検査で確認した。その結果を表３に示す
（数値は１００個中の漏液のあった個数を示す）。

【００３６】

【表３】

【００３７】表３から、本発明の電解コンデンサでは、
漏液は比較例１、３と同じく発見されなかった。

【００３８】さらに、実施例１、２の電解液と比較例１
〜４の電解液を用いて定格１００Ｖ４７０μＦ（製品サ
イズ；直径１８ｍｍ、軸長３０ｍｍ）の電解コンデンサ
の製品化を試みた。その結果比較例１〜４では火花電圧
不足で製品化できなかったが、実施例では製品化がで
き、実施例１の電解コンデンサの初期特性を測定したと
ころ静電容量４７２μＦ、損失角の正接（ｔａｎδ）
０．０２２、漏れ電流ＬＣ（１分値）８．０μＡであっ
た。また実施例２の電解コンデンサの初期特性は静電容
量４７４μＦ、損失角の正接（ｔａｎδ）０．０１５、
漏れ電流ＬＣ（１分値）５．８μＡであった。

【００３９】

【発明の効果】本発明によれば、芳香族または脂肪族カ
ルボン酸のイミダゾリン塩を溶質としたことにより、電
気伝導度に優れ、火花電圧が高く、静電容量の経時変化
が少なく、漏液のないアルミニウム電解コンデンサ駆動
用電解液およびアルミニウム電解コンデンサを得ること
ができる。

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】下記の構造式［１］に示されるイミダゾリ
   ン化合物を陽イオン成分とする芳香族カルボン酸のイミ
   ダゾリン塩を溶質としたことを特徴とするアルミニウム
   電解コンデンサ駆動用電解液。 【化１】
2. 【請求項２】下記の構造式［１］に示されるイミダゾリ
   ン化合物を陽イオン成分とする脂肪族カルボン酸のイミ
   ダゾリン塩を溶質としたことを特徴とするアルミニウム
   電解コンデンサ駆動用電解液。 【化２】
3. 【請求項３】溶媒として非プロトン溶媒を用いたことを
   特徴とする請求項１または２に記載のアルミニウム電解
   コンデンサ駆動用電解液。
4. 【請求項４】下記の構造式［１］に示されるイミダゾリ
   ン化合物を陽イオン成分とする芳香族カルボン酸のイミ
   ダゾリン塩を溶質としたアルミニウム電解コンデンサ駆
   動用電解液を使用することを特徴とするアルミニウム電
   解コンデンサ。 【化３】
5. 【請求項５】下記の構造式［１］に示されるイミダゾリ
   ン化合物を陽イオン成分とする脂肪族カルボン酸のイミ
   ダゾリン塩を溶質としたアルミニウム電解コンデンサ駆
   動用電解液を使用することを特徴とするアルミニウム電
   解コンデンサ。 【化４】
6. 【請求項６】溶媒として非プロトン溶媒を用いたアルミ
   ニウム電解コンデンサ駆動用電解液を使用することを特
   徴とする請求項４または５に記載のアルミニウム電解コ
   ンデンサ。