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
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Info
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- JP2000164470A JP2000164470A JP10335557A JP33555798A JP2000164470A JP 2000164470 A JP2000164470 A JP 2000164470A JP 10335557 A JP10335557 A JP 10335557A JP 33555798 A JP33555798 A JP 33555798A JP 2000164470 A JP2000164470 A JP 2000164470A
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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】
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
【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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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)。
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。
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。
〜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。
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)
- 【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】 - 【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】 - 【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。 - 【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】 - 【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】 - 【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。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP10335557A JP2000164470A (ja) | 1998-11-26 | 1998-11-26 | 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 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP10335557A JP2000164470A (ja) | 1998-11-26 | 1998-11-26 | 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 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2000164470A true JP2000164470A (ja) | 2000-06-16 |
Family
ID=18289921
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP10335557A Pending JP2000164470A (ja) | 1998-11-26 | 1998-11-26 | 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 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2000164470A (ja) |
-
1998
- 1998-11-26 JP JP10335557A patent/JP2000164470A/ja active Pending
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