JP2000173872A - 電解コンデンサ駆動用電解液及びこれを使用した電解コンデンサ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 低インピーダンスで低温特性に優れ、寿命特
性が良好であり、しかも水の含有割合が大きい混合溶媒
を使用した電解液を使用した時や高温環境下で電解コン
デンサを使用した時でも優れた水素ガス吸収効果を奏す
ることのできる電解コンデンサ用駆動用電解液を提供す
ること。 【解決手段】 ２０〜８０重量％の有機溶媒と８０〜２
０重量％の水とからなる溶媒と、カルボン酸又はその塩
及び無機酸又はその塩からなる群から選択される少なく
とも１種の電解質とを含む電解液に対して、ニトロフェ
ノール、ニトロ安息香酸、ジニトロ安息香酸、ニトロア
セトフェノン及びニトロアニソールからなる群から選択
される少なくとも１種のニトロ化合物が添加されている
ように構成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は電解コンデンサに関
する。さらに詳しく述べると、本発明は、低インピーダ
ンスでかつ低温特性に優れ、寿命特性が良好な電解コン
デンサ駆動用電解液とそれを使用した電解コンデンサ、
特にアルミニウム電解コンデンサに関する。

【０００２】

【従来の技術】コンデンサは、一般的な電気部品の一つ
であり、種々の電気・電子製品において、主として電源
回路用や、ディジタル回路のノイズフィルター用に広く
使用されている。コンデンサは、電解コンデンサとその
他のコンデンサ（セラミックコンデンサ、フィルムコン
デンサ等）に大別される。

【０００３】現在使用されている電解コンデンサにはい
ろいろな種類のものがあり、その一例を示すと、アルミ
ニウム電解コンデンサ、湿式タンタル電解コンデンサな
どである。なお、本発明で特に優れた効果を期待できる
ものはアルミニウム電解コンデンサであり、したがっ
て、以下、この種の電解コンデンサを参照して本発明を
説明し、また、「電解コンデンサ」と言う場合、特に断
りのある場合を除いてアルミニウム電解コンデンサを指
すものとする。

【０００４】従来のアルミニウム電解コンデンサは、典
型的には、高純度アルミニウム箔をエッチングしてその
表面積を増加させた後、そのアルミニウム箔の表面を陽
極酸化し皮膜を施した陽極箔と表面をエッチングされた
陰極箔を使用することによって製造することができる。
次いで、得られた陽極箔と陰極箔とを対向して配置し、
さらにそれらの箔の中間にセパレータ（隔離紙）を介在
させて巻回した構造の素子となし、この素子を巻き取つ
た構造の素子に電解液を含浸する。電解液含浸後の素子
をケース（一般にはアルミニウム製）に収容し、そして
弾性封口体で密封して電解コンデンサが完成する。な
お、電解コンデンサには、このような巻回構造以外のも
のもある。

【０００５】上述のような電解コンデンサにおいては、
電解液の特性が電解コンデンサの性能を決定する大きな
要因をなす。特に近年の電解コンデンサの小型化に伴
い、陽極箔あるいは陰極箔はエッチシグ倍率の高いもの
が使用されるようになり、コンデンサ本体の抵抗率が大
きくなっていることから、これに用いる電解液として
は、抵抗率（比抵抗）の小さな高導電性のものが常に要
求される。

【０００６】これまでの電解コンデンサの電解液は、エ
チレングリコール（ＥＧ）を主溶媒としてこれに水を約
１０重量％程度まで加えて構成した溶媒に、電解質とし
てアジピン酸、安息香酸等のカルボン酸又はそのアンモ
ニウム塩を溶解したものが一般的である。このような電
解液では、比抵抗は１．５Ω・ｍ（１５０Ω・ｃｍ）程
度である。

【０００７】一方、コンデンサにおいては、その性能を
十分に発揮するため、インピーダンス（Ｚ）を低下させ
ることが絶えず求められている。インピーダンスは種々
の要因により決定し、例えばコンデンサの電極面積が増
加すれば低下し、そのため大型コンデンサになれば自ず
と低インピーダンス化が図られる。また、セパレータを
改良することで低インピーダンス化を図るアプローチも
ある。とは言え、特に小型のコンデンサにおいては、電
解液の比抵抗がインピーダンスの大きな支配因子となっ
ている。

【０００８】最近では、非プロトン系の有機溶媒、例え
ばＧＢＬ（γ−ブチロラクトン）等を使用した低比抵抗
の電解液も開発されている（例えば、特開昭６２−１４
５７１３号公報、特開昭６２−１４５７１４号公報及び
特開昭６２−１４５７１５号公報を参照されたい）。し
かし、この非プロトン系電解液を用いたコンデンサは、
比抵抗が１．０Ω・cm以下の電子伝導体を用いた固体コ
ンデンサに比べると、インピーダンスがはるかに劣って
いる。

【０００９】また、アルミニウム電解コンデンサは、電
解液を使用するために低温特性が悪く、１００ｋＨｚに
おける−４０℃でのインピーダンスと２０℃でのインピ
ーダンスとの比：Ｚ（−４０℃）／Ｚ（２０℃）は約４
０と、かなり大きいのが実情である。このような現状に
鑑みて、現在、低インピーダンスで低比抵抗であり、し
かも低温特性に優れたアルミニウム電解コンデンサを提
供することが望まれている。

【００１０】さらに、アルミニウム電解コンデンサの電
解液においてその溶媒の一部として用いられる水は、陽
極箔や陰極箔を構成するアルミニウムにとって化学的に
活性な物質であり、したがって、陽極箔や陰極箔と反応
して水素ガスを発生させたり特性を著しく低下させると
いう問題をかかえている。従来、電解コンデンサの負荷
試験などで発生する水素ガスの問題を解消するため、発
生した水素ガスを吸収する試みもなされている。例え
ば、特公昭５９−１５３７４号公報は、エチレングリコ
ールに５〜２０重量％の水を加えた溶媒に、カルボン酸
及びカルボン酸のアンモニウム塩を加えて緩衝溶液を調
製し、さらに０．０５〜３重量％のｐ−ニトロフェノー
ルを加えて調製したことを特徴とする電解コンデンサ駆
動用電解液を開示している。この電解液を使用すると、
ベーマイト反応の生成や水素ガスの発生を抑制し、低温
特性、寿命特性などを向上せしめた電解コンデンサを提
供することができる。

【００１１】また、特開昭６３−１４８６２号公報に
は、エチレングリコールを主体とする溶媒中に各種の有
機酸、無機酸もしくはその塩を溶質として溶解してなる
電解液に、ｏ−ニトロアニソールを添加したことを特徴
とする、ハロゲン化炭化水素による洗浄に対して優れた
腐食防止効果を奏することのできる電解コンデンサ駆動
用電解液が開示されている。この公報には、ここで腐食
防止剤として使用されるｏ−ニトロアニソールは、水素
ガス吸収効果があり、電解コンデンサの使用中に内部か
ら発生する水素ガスを吸収し、開弁事故や静電容量変化
を抑制できるという効果があると記載されている。

【００１２】しかしながら、本発明者らの研究による
と、ｐ−ニトロフェノールやｏ−ニトロアニソールは、
従来一般的に使用されているような水の濃度の低い電解
コンデンサ駆動用電解液では初期の水素ガス吸収効果を
奏することができるというものの、電解液中の溶媒に占
める水の量が２０重量％もしくはそれ以上になった場合
や、電解コンデンサが高温環境下で長期間にわたって使
用されるような場合には、満足し得る水素ガス吸収効果
を示し、かつ維持することができないことが判明した。

【００１３】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記したよ
うな従来の技術の問題点を解決することを目的としたも
ので、その第１の目的は、低インピーダンスでかつ、低
温と常温でのインピーダンス比で表される低温特性に優
れ、寿命特性が良好であり、しかも水の含有割合が大き
い混合溶媒を使用した電解液を使用した時や高温環境下
で電解コンデンサを使用した時でも優れた水素ガス吸収
効果を奏することのできる電解コンデンサ用駆動用電解
液を提供するにある。

【００１４】本発明のもう１つの目的は、本発明の電解
液を使用した電解コンデンサ、特にアルミニウム電解コ
ンデンサを提供することにある。

【００１５】

【課題を解決するための手段】本発明は、その１つの面
において、２０〜８０重量％の有機溶媒と８０〜２０重
量％の水とからなる溶媒と、カルボン酸又はその塩及び
無機酸又はその塩からなる群から選択される少なくとも
１種の電解質とを含む電解液に対して、ニトロフェノー
ル、ニトロ安息香酸、ジニトロ安息香酸、ニトロアセト
フェノン及びニトロアニソールからなる群から選択され
る少なくとも１種のニトロ化合物が添加されていること
を特徴とする電解コンデンサ駆動用電解液にある。

【００１６】本発明の電解液において、前記ニトロ化合
物は、その他の電解液の成分との組み合わせにより、単
独で使用しても優れた水素ガス吸収効果を奏することが
でき、また、より顕著な効果を得るためには、２種もし
くはそれ以上のニトロ化合物を組み合わせて使用したほ
うがさらに好ましい。ニトロ化合物は、それを本発明の
電解液に添加して使用する場合、電解液の全量を基準に
して０．０１〜５重量％の量で添加して使用するのが好
ましい。

【００１７】混合溶媒の形成のために水と一緒に用いら
れる有機溶媒は、好ましくは、プロトン系溶媒、非プロ
トン系溶媒又はその混合物である。すなわち、プロトン
系溶媒及び非プロトン系溶媒は、それぞれ、単独で使用
してもよく、さもなければ、必要に応じて、２種もしく
はそれ以上を任意に組み合わせて使用してもよい。ここ
で、プロトン系溶媒は好ましくはアルコール化合物であ
り、また、非プロトン系溶媒は好ましくはラクトン化合
物である。

【００１８】さらに、本発明の電解液において電解質と
して使用されるカルボン酸又はその塩は、好ましくは、
蟻酸、酢酸、プロピオン酸、酪酸、ｐ−ニトロ安息香
酸、サリチル酸、安息香酸、蓚酸、マロン酸、コハク
酸、グルタル酸、アジピン酸、フマル酸、マレイン酸、
フタル酸、アゼライン酸、クエン酸及びオキシ酪酸なら
びにそのアンモニウム塩、ナトリウム塩、カリウム塩、
アミン塩及びアルキルアンモニウム塩からなる群から選
択される１種もしくはそれ以上である。

【００１９】また、同じく電解質として使用される無機
酸又はその塩は、好ましくは、リン酸、亜リン酸、次亜
リン酸、ホウ酸及びスルファミン酸ならびにそのアンモ
ニウム塩、ナトリウム塩、カリウム塩、アミン塩及びア
ルキルアンモニウム塩から選択される１種もしくはそれ
以上である。また、本発明の電解質には、前記ニトロ化
合物に追加して、下記の群： （１）キレート化合物、（２）糖類、（３）ヒドロキシ
ベンジルアルコール及び（又は）Ｌ−グルタミン酸二酢
酸又はその塩、及び（４）グルコン酸及び（又は）グル
コノラクトン、から選択される添加剤を必要に応じて含
ませてもよい。これらの添加剤は、単独で使用してもよ
く、あるいは２種もしくはそれ以上の添加剤を任意に組
み合わせて使用してもよい。

【００２０】さらにまた、本発明は、そのもう１つの面
において、本発明の電解コンデンサ用駆動用電解液を含
んでなる電解コンデンサにある。

【００２１】

【発明の実施の形態】本発明の電解コンデンサ駆動用電
解液では、電解質を溶解するための溶媒としして、有機
溶媒と水との混合物からなる水分濃度が高い溶媒を使用
する。有機溶媒としては、上記したように、プロトン系
溶媒又は非プロトン系溶媒を単独で、あるいは任意に組
み合わせて使用することができる。適当なプロトン系溶
媒の例としては、アルコール化合物を挙げることができ
る。また、ここで有利に使用することのできるアルコー
ル化合物の具体的な例としては、以下に列挙するものに
限定されるわけではないけれども、エチルアルコール、
プロピルアルコール、ブチルアルコール等の一価アルコ
ール、エチレングリコール、ジエチレングリコール、ト
リエチレングリコール、プロピレングリコール等の二価
アルコール（グリコール）、グリセリン等の三価アルコ
ールを挙げることができる。また、適当な非プロトン系
溶媒の例としては、ラクトン化合物を挙げることができ
る。また、ここで有利に使用することのできるラクトン
化合物の具体的な例としては、以下に列挙するものに限
定されるわけではないけれども、γ−ブチロラクトンや
その他の分子内分極化合物を挙げることができる。本発
明の実施に当たって、プロトン系溶媒と非プロトン系溶
媒の中から選択される１種以上を使用する場合には、よ
り具体的に説明すると、１種のプロトン系溶媒を使用し
てもよく、１種の非プロトン系溶媒を使用してもよく、
複数種のプロトン系溶媒を使用してもよく、複数種の非
プロトン系溶媒を使用してもよく、あるいは１種以上の
プロトン系溶媒と１種以上の非プロトン系溶媒の混合系
を使用してもよい。

【００２２】本発明の電解液では、溶媒成分として、上
記した有機溶媒のほかに水を使用し、特に本発明の場
合、比較的に多量の水を併用するという点で従来の電解
液とは区別される。本発明においては、このような溶媒
を使用することで、溶媒の凝固点を低下させ、それによ
り低温での電解液の比抵抗特性を改善して、低温と常温
での比抵抗の差が小さいことで示される良好な低温特性
を実現することができる。電解液中の水の含有量は、２
０〜８０重量％の範囲にあるのが好適であり、残部が有
機溶媒である。水の含有量が２０重量％より少ない場合
にも、８０重量％を超える場合にも、電解液の凝固点降
下の度合いは不十分となり、電解コンデンサの良好な低
温特性を得るのが困難になる。水性混合溶媒中における
より好適な水の含有量は、３０〜８０重量％の範囲であ
り、最も好適な水の含有量は、４５〜８０重量％の範囲
である。

【００２３】本発明の電解液における電解質としては、
有機酸、特に好ましくはカルボン酸又はその塩、そして
無機酸又はその塩が用いられ、これらの電解質成分は、
単独で使用してもよく、あるいは２種以上を組み合わせ
て使用してもよい。電解質成分として使用可能なカルボ
ン酸の例としては、以下に列挙するものに限定されるわ
けではないけれども、蟻酸、酢酸、プロピオン酸、酪
酸、ｐ−ニトロ安息香酸、サリチル酸及び安息香酸に代
表されるモノカルボン酸や、蓚酸、マロン酸、コハク
酸、グルタル酸、アジピン酸、フマル酸、マレイン酸、
フタル酸及びアゼライン酸に代表されるジカルボン酸が
含まれ、例えばクエン酸、オキシ酪酸などのようにヒド
ロキシル基等の官能基を持ったカルボン酸も使用可能で
ある。

【００２４】また、同じく電解質成分として使用可能な
無機酸の例としては、以下に列挙するものに限定される
わけではないけれども、リン酸、亜リン酸、次亜リン
酸、ホウ酸、スルファミン酸等が含まれる。さらに、上
記したようなカルボン酸又は無機酸の塩としては、いろ
いろな塩を使用することができるけれども、適当な塩と
しては、例えば、アンモニウム塩、ナトリウム塩、カリ
ウム塩、アミン塩、アルキルアンモニウム塩等が含まれ
る。このような塩のなかでも、アンモニウム塩を用いる
のがより好ましい。

【００２５】さらに加えて、本発明の実施において電解
質として無機酸又はその塩を使用すると、電解液の凝固
点降下が期待でき、そのため電解液の低温特性の更なる
向上に寄与することができる。また、無機酸又はその塩
の使用は、本発明において特に使用するニトロ化合物に
由来する水素ガス吸収能力（以下に詳述する）を長期間
にわたって維持することができるという点でも注目に値
する。

【００２６】また、本発明者らの研究によると、このよ
うな無機酸又はその塩のような電解質を前記したカルボ
ン酸又はその塩のような電解質に組み合わせて使用する
と、それらを単独で使用した場合に比較して、電解コン
デンサの寿命を顕著に延長することができるという効果
も得ることができる。さらに、従来の電解コンデンサで
は、電導度などの問題から、無機酸系の電解質は主に中
〜高電圧（１６０〜５００ボルト）のタイプの電解コン
デンサに使用されてきたが、本発明のように電解質の組
み合わせ使用を行った場合、低電圧（１６０ボルト未
満）のタイプの電解コンデンサにおいても有利に使用す
ることができる。

【００２７】本発明の電解液において使用する電解質の
量は、電解液や最終的に得られるコンデンサに要求され
る特性、使用する溶媒の種類や組成及び量、使用する電
解質の種類等の各種のファクタに応じて、最適な量を適
宜決定することができる。例えば、上記したように、無
機酸系の電解質をカルボン酸系の組み合わせて使用する
ような場合に、混合電解質中における無機酸系の電解質
の含有量は広い範囲で変更することができるというもの
の、通常、電解質の全量を基準にして約０．１〜１５重
量％の範囲で無機酸系の電解質が含まれることが好まし
い。

【００２８】本発明の電解液は、特に、上記したような
特定の組成の電解液、すなわち、２０〜８０重量％の有
機溶媒と８０〜２０重量％の水とからなる水性混合溶媒
と、カルボン酸又はその塩及び無機酸又はその塩からな
る群から選択される少なくとも１種の電解質とを含む電
解液に対して、ニトロフェノール、例えばｐ−ニトロフ
ェノール、ニトロ安息香酸、例えばｐ−ニトロ安息香
酸、ジニトロ安息香酸、ニトロアセトフェノン、例えば
ｐ−ニトロアセトフェノン、ニトロアニソールなどの化
合物群から選択される少なくとも１種のニトロ化合物を
追加の添加剤として添加することを特徴としている。

【００２９】本発明では、上記したニトロ化合物群を使
用した時に特に顕著な水素ガス吸収効果が確認された
が、その正確な経緯はいまだ判明するに至っていない。
しかし、本発明者らの経験から、これは、それぞれのニ
トロ化合物に含まれる置換基が異なるタイミングで水素
ガス吸収効果を奏することに大きな要因があるものと理
解される。なお、ここで使用するニトロ化合物は、プリ
ント基板の洗浄に際して使用されるハロゲン化炭化水
素、例えばトリクロロエタンなどの作用により素子が腐
食せしめられるのを抑制する作用（換言すると、ハロゲ
ン捕捉作用）を合わせて有することができる。

【００３０】上記したニトロ化合物は、それを本発明の
電解液に対して添加する場合、その電解液自体に本発明
の効果に有効な特定の組成が採用されているので、単独
で使用しても満足し得る水素ガス吸収効果、ハロゲン捕
捉作用などを奏することができるけれども、本発明者ら
のこのたびの知見によると、２種もしくはそれ以上のニ
トロ化合物を組み合わせて使用したほうがさらに好まし
い効果を期待することができる。一般的には、２種のニ
トロ化合物を混合して使用することが推奨される。ま
た、ニトロ化合物は、通常、電解液の全量を基準にして
０．０１〜５重量％の量で添加して使用するのが好まし
い。ニトロ化合物の添加量が０．０１重量％を下回る
と、所期の効果をほとんど得ることができず、反対に５
重量％を上回っても、所期の効果のさらなる向上を期待
することができず、場合によっては他の特性に対して悪
影響ができことも考えられる。

【００３１】ニトロ化合物の使用についてさらに説明す
ると、アルミニウムと水の反応時に発生する水素ガスの
吸収は、従来の技術のところで参照したようにニトロ化
合物を単独で使用したのでは、使用する溶媒中の水の含
有量が増加するにつれて吸収効果が低下する傾向にあ
り、また、この低下傾向は、電解液が高温環境下におか
れた場合において顕著になる。ところが、このようなニ
トロ化合物の単独使用に由来して発生する問題は、本発
明におけるように２種もしくはそれ以上のニトロ化合物
を組み合わせて使用することにより、解消することがで
きる。実際、本発明の電解液の場合、複数種のニトロ化
合物の使用によって、高温放置下において、従来の単独
使用よりもはるかに長期間にわたって、水素ガス吸収能
力を維持することができた。

【００３２】また、水素ガスの吸収における本発明の優
れた効果は、一緒に使用する電解質との関係においても
確認することができた。従来の電解液では、１種類のニ
トロ化合物のみをカルボン酸系の電解質だけに、あるい
は１種類のニトロ化合物のみを無機酸系の電解質だけ
に、それぞれ添加する手法が採用されてきた。しかし、
溶媒中の水の含有量が多い場合、上記のような手法では
満足し得る水素ガス吸収効果を得ることができず、ま
た、カルボン酸系の電解質と無機酸系の電解質が混在す
るような電解液でも同様であったが、本発明の電解液の
場合（１種類のニトロ化合物のみを使用）、驚くべきこ
とに、このようなカルボン酸系／無機酸系混在電解液に
おいても、従来の単独使用よりもはるかに長期間にわた
って、水素ガス吸収能力を維持することができた。

【００３３】本発明の電解液は、必要に応じて、上記し
た以外の成分を追加の添加剤として含有することができ
る。適当な添加剤としては、例えば、本発明者らが本発
明と同時的に発明し、別に特許出願した発明に記載され
るように、下記のような化合物を包含する。 （１）キレート化合物、例えばエチレンジアミン四酢酸
（ＥＤＴＡ）、トランス−１，２−ジアミノシクロヘキ
サン−Ｎ，Ｎ，Ｎ’，Ｎ’−四酢酸一水和物（ＣｙＤＴ
Ａ）、ジヒドロキシエチルグリシン（ＤＨＥＧ）、エチ
レンジアミンテトラキス（メチレンホスホン酸）（ＥＤ
ＴＰＯ）、ジエチレントリアミン−Ｎ，Ｎ，Ｎ’，
Ｎ”，Ｎ”−五酢酸（ＤＴＰＡ）、ジアミノプロパノー
ル四酢酸（ＤＰＴＡ−ＯＨ）、エチレンジアミン二酢酸
（ＥＤＤＡ）、エチレンジアミン−Ｎ，Ｎ’−ビス（メ
チレンホスホン酸）１／２水和物（ＥＤＤＰＯ）、グリ
コールエーテルジアミン四酢酸（ＧＥＤＴＡ）、ヒドロ
キシエチルエチレンジアミン三酢酸（ＥＤＴＡ−ＯＨ）
等。キレート化合物は、一般的に、０．０１〜３重量％
の範囲で添加することが好ましい。このようなキレート
化合物は、低インピーダンスコンデンサのアルミニウム
（Ａｌ）電極箔の水和反応の抑制によるコンデンサの長
寿命化、電解コンデンサの低温特性の改善（溶媒が不凍
状態に近い組成なので、常温と低温でのインピーダンス
の変化が小さくなる）、耐蝕性の向上などの効果をもた
らすことができる。

【００３４】（２）糖類、例えば、グルコース、フルク
トース、キシロース、ガラクトース等。糖類は、一般的
に、０．０１〜５重量％の範囲で添加することが好まし
い。このような糖類は、低インピーダンスコンデンサの
Ａｌ電極箔の水和反応の抑制によるコンデンサの長寿命
化、糖類の添加による電解質、例えばカルボン酸の分解
や活性化の抑制、電解コンデンサの低温特性の改善（溶
媒が不凍状態に近い組成なので、常温と低温でのインピ
ーダンスの変化が小さくなる）などの効果をもたらすこ
とができる。

【００３５】（３）ヒドロキシベンジルアルコール、例
えば２−ヒドロキシベンジルアルコール、Ｌ−グルタミ
ン酸二酢酸又はその塩等。この添加剤は、一般的に、
０．０１〜５重量％の範囲で添加することが好ましい。
このような添加剤は、低インピーダンスコンデンサのＡ
ｌ電極箔の水和反応の抑制によるコンデンサの長寿命
化、電解コンデンサの低温特性の改善（溶媒が不凍状態
に近い組成なので、常温と低温でのインピーダンスの変
化が小さくなる）などの効果をもたらすことができる。

【００３６】上記した化合物（１）〜（３）は、それぞ
れ、それらを本発明の電解液に添加する場合に多くの顕
著な効果を奏することができ、また、その効果の多くは
ニトロ化合物が電解液に含まれていない場合でも期待す
ることができる。また、本発明者らの研究によると、そ
のような顕著な効果は、特に、上記した化合物（１）〜
（３）のいずれかの少なくとも１種を下記のようなグル
コン酸やグルコノラクトンと組み合わせた場合に得るこ
とができる。

【００３７】さらに、本発明の電解液は、上記したよう
な添加剤（ニトロ化合物の単独添加の場合も含む）に追
加して、必要に応じて、 （４）グルコン酸やグルコノラクトン等を単独もしくは
組み合わせて含有することができる。この種の添加剤
は、一般的に、０．０１〜５重量％の範囲で添加するこ
とが好ましい。グルコン酸やグルコノラクトンは、それ
を本発明の電解液に追加して含ませた場合、電解コンデ
ンサの長寿命化や低温特性の向上、そして優れた水素ガ
ス吸収効果などという本発明に特有に効果に追加して、
耐蝕性の向上といった顕著な効果をさらにもたらすこと
ができる。

【００３８】さらにまた、上記した添加剤のほかにも、
アルミニウム電解コンデンサあるいはその他の電解コン
デンサの分野で常用の添加剤をさらに添加してもよい。
適当な常用の添加剤としては、例えば、マンニット、シ
ランカップリング剤、水溶性シリコーン、高分子電解質
などを挙げることができる。本発明の電解液は、上記し
たような各種の成分を任意の順序で混合し、溶解するこ
とによって調製することができ、また、基本的には従来
の技法をそのままあるいは変更して使用することができ
る。例えば、有機溶媒と水との混合物である水分濃度が
高い溶媒を調製した後、得られた溶媒に電解質、ニトロ
化合物及び必要に応じて任意の添加剤を溶解することで
簡単に調製することができる。

【００３９】本発明の電解コンデンサも、上記した電解
液と同様に、常用の技法に従って製造することができ
る。例えば、表面を酸化して誘電体化したアルミニウム
から製作した陽極箔と、この陽極箔の誘電体化した面に
対向するアルミニウム製のエッチング表面を有する陰極
箔と、陽極箔と陰極箔との問に介在するセパレータ（隔
離紙）とから構成した巻回した構造の素子に本発明の電
解液を含浸した後、その素子を適当なケ−ス内に密封す
ることによって、アルミニウム電解コンデンサを製造す
ることができる。得られるアルミニウム電解コンデンサ
においては、本発明の電解液を使用していることから、
有機溶媒と水との混合溶媒による低温特性向上の効果、
ニトロ化合物の添加による水素ガス吸収効果、そして特
定の電解質の使用による水和反応抑制による長寿命化や
低インピーダンス化の効果を達成することができる。

【００４０】

【実施例】次に、本発明を実施例により更に説明する。
言うまでもなく、ここに掲げた実施例は本発明を例示す
るためのものであり、本発明を限定しようとするもので
はない。実施例１ 巻回構造のアルミニウム電解コンデンサを下記の手順に
従って製造した。

【００４１】まず、アルミニウム箔を電気化学的にエッ
チング処理し、表面に酸化皮膜を形成し、その後電極引
出し用リードタブを取りつけてアルミニウム陽極箔を作
った。次に、別のアルミニウム箔にやはり電気化学的に
エッチング処理を施した後、電極引出し用リードタブを
収り付けてアルミニウム陰極箔を作った。続いて、陽極
箔と陰極箔間にセパレータ（隔離紙）を挟んで巻回する
ことにより、コンデンサ素子を作った。そしてこのコン
デンサ素子に、下記の第１表に組成を示した電解液を含
浸してから、有底アルミニウムケースに電極引出し用リ
ードタブがケースの外に出るようにして収容し、このケ
ースの開口を弾性封口体で密封して、巻回構造の電解コ
ンデンサ（１０ＷＶ−１０００μＦ）を作製した。

【００４２】本例で使用した電解液の３０℃における比
抵抗を測定したところ、下記の第１表に記載のような測
定値が得られた。また、作製した電解コンデンサについ
て、低温（−４０℃）でのインピーダンス及び常温（２
０℃）でのインピーダンスを測定した後、それぞれの測
定値のとの比として表されるインピーダンス比（Ｚ比）
を、異なる周波数：１２０Ｈｚ及び１００ｋＨｚで測定
した。下記の第１表に記載のような測定値が得られた。
さらに、各電解コンデンサの寿命特性を評価するため、
容量、ｔａｎδ及び漏れ電流のそれぞれについて、初期
値（コンデンサの作製直後の特性値）と、高温放置（１
０５℃で１０００時間経過）後の特性値の測定を行っ
た。下記の第１表に記載のような測定値が得られた。実施例２〜１０ 前記実施例１に記載の手法を繰り返したが、本例の場
合、使用する電解液の組成を下記の第１表に記載のよう
に変更した。特性試験によって得られた結果を下記の第
１表にまとめて記載する。比較例１〜４ 前記実施例１に記載の手法を繰り返したが、本例の場
合、比較のため、使用する電解液からニトロ化合物を取
り除くとともに、電解液の組成を下記の第１表に記載の
ように変更した。特性試験によって得られた結果を下記
の第１表にまとめて記載する。

【００４３】

【表１】

【００４４】

【表２】

【００４５】上記した第１表に記載の結果から理解され
るように、実施例５を除いて本発明の電解液の比抵抗
は、比較例のものとほぼ同等であることが分かり、これ
らの比抵抗値は従来の一般の電解液のそれと比べて小さ
くなっていることがわかる。実施例５の電解液の比抵抗
は１６１Ω・ｃｍの大きな値であるが、その他の特性を
考慮して総合的に判断した場合、通常の電解コンデンサ
と実質的に遜色なく、十分実用的なレベルにあると言え
る。従って、本発明の電解液を使用して作製した電解コ
ンデンサは、従来の電解コンデンサに比べて一層の低イ
ンピーダンスを実現することができ、そうでなくとも少
なくともこれまでのものと同等程度の低インピーダンス
を実現することができる。

【００４６】また、本発明の電解液を使用した電解コン
デンサにあっては、Ｚ比が小さいことが分かり、特に１
００ｋＨｚの高周波数でのＺ比が比較例のものに比べて
小さく抑えられていることが分かる。このことは、本発
明の電解液を用いた電解コンデンサが広い周波数にわた
り良好な低温特性を発揮することを示している。特に、
本発明の電解液を使用した電解コンデンサでは、ニトロ
化合物を０．０１〜３重量％の範囲の量で電解液に添加
したことにより、１０５℃で３０００時間経過後におい
ても安定した特性を示しており、ガス発生によるコンデ
ンサ自体の破壊に至ることもなかった。それに対し、ニ
トロ化合物を含まない電解液を使用した比較例の電解コ
ンデンサでは、いずれのコンデンサでも、３０００時間
を経過するはるか以前の高温放置の初期の段階で、水素
ガス発生によるケースの膨らみにより防爆弁が作動し
て、使用不能になった。このことから、本発明によれば
電解コンデンサの長寿命化が容易に達成できることが分
かる。実施例１１〜１９ 前記実施例１に記載の手法を繰り返したが、本例の場
合、キレート化合物とニトロ化合物の同時添加の効果を
確認するため、使用する電解液の組成を下記の第２表に
記載のように変更した。下記の第２表にまとめて記載す
るように、満足し得る試験結果を得ることができた。な
お、下記の第２表には、前記比較例１〜３の試験結果も
あわせて記載する。

【００４７】

【表３】

【００４８】

【表４】

【００４９】実施例２０〜２９ 前記実施例１に記載の手法を繰り返したが、本例の場
合、糖類とニトロ化合物の同時添加の効果を確認するた
め、使用する電解液の組成を下記の第３表に記載のよう
に変更した。下記の第３表にまとめて記載するように、
満足し得る試験結果を得ることができた。なお、下記の
第３表には、前記比較例１〜３の試験結果もあわせて記
載する。

【００５０】

【表５】

【００５１】

【表６】

【００５２】実施例３０〜３９ 前記実施例１に記載の手法を繰り返したが、本例の場
合、ヒドロキシベンジルアルコール、グルタミン酸二酢
酸等とニトロ化合物の同時添加の効果を確認するため、
使用する電解液の組成を下記の第４表に記載のように変
更した。下記の第４表にまとめて記載するように、満足
し得る試験結果を得ることができた。なお、下記の第４
表には、前記比較例１〜３の試験結果もあわせて記載す
る。

【００５３】

【表７】

【００５４】

【表８】

【００５５】実施例４０〜４９ 前記実施例１に記載の手法を繰り返したが、本例の場
合、ニトロ化合物とグルコノラクトンの同時添加の効果
を確認するため、使用する電解液の組成を下記の第５表
に記載のように変更した。下記の第５表にまとめて記載
するように、満足し得る試験結果を得ることができた。
なお、下記の第５表には、前記比較例１〜４の試験結果
もあわせて記載する。

【００５６】

【表９】

【００５７】

【表１０】

【００５８】実施例５０〜５９ 前記実施例１に記載の手法を繰り返したが、本例の場
合、各種の添加剤の任意の組み合わせによりもたらされ
る効果を確認するため、使用する電解液の組成を下記の
第６表に記載のように変更した。下記の第６表にまとめ
て記載するように、満足し得る試験結果を得ることがで
きた。なお、下記の第６表には、前記比較例１〜４の試
験結果もあわせて記載する。

【００５９】

【表１１】

【００６０】

【表１２】

【００６１】

【表１３】

【００６２】比較例５〜８及び実施例６０〜６２ 前記実施例１に記載の手法を繰り返したが、本例の場
合、寿命特性のさらなる向上を確認するため、実施例１
で採用の高温放置条件（１０５℃で１０００時間経過）
での特定値の測定を、１０５℃で６０００時間経過後に
変更して実施した。下記の第７表に記載のような結果が
得られた。

【００６３】

【表１４】

【００６４】上記第７表において、比較例５〜８はそれ
ぞれ前記比較例１〜４に対応し、また、実施例６０〜６
２は、それぞれ、前記実施例１，３及び９に対応する。
記載の結果から理解されるように、ニトロ化合物を添加
しない電解液を使用した比較５〜７においては２５０〜
５００時間経過するまでにいずれも使用不能となったの
に対し、実施例６０〜６２のコンデンサの場合には、容
量の低下が認められるとは言え、６０００時間経過後に
も使用可能であった。また、注目すべきことに、有機系
電解質のカルボン酸又はその塩と無機系電解質の無機酸
とを併用したことにより、電解コンデンサの寿命特性が
更に改善されることが分かる。

【００６５】

【発明の効果】以上に説明したように、本発明によれ
ば、低インピーダンスでかつ、低温と常温でのインピー
ダンス比で表される低温特性に優れ、寿命特性が良好で
あり、しかも水の含有割合が大きい溶媒を使用した電解
液を使用した時や高温環境下で電解コンデンサを使用し
た時でも優れた水素ガス吸収効果を奏することのできる
電解コンデンサ用駆動用電解液が提供される。また、本
発明によれば、このような電解液を使用することによ
り、低インピーダンスで、低温特性に優れ、寿命特性が
良好であり、溶媒中で使用する水の作用に原因して発生
する不具合を有しない高信頼性の電解コンデンサ、特に
アルミニウム電解コンデンサが提供される。

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ２０〜８０重量％の有機溶媒と８０〜２
   ０重量％の水とからなる溶媒と、カルボン酸又はその塩
   及び無機酸又はその塩からなる群から選択される少なく
   とも１種の電解質とを含む電解液に対して、 ニトロフェノール、ニトロ安息香酸、ジニトロ安息香
   酸、ニトロアセトフェノン及びニトロアニソールからな
   る群から選択される少なくとも１種のニトロ化合物が添
   加されていることを特徴とする電解コンデンサ駆動用電
   解液。
2. 【請求項２】 前記ニトロ化合物が２種もしくはそれ以
   上のニトロ化合物の組み合わせであることを特徴とする
   請求項１に記載の電解コンデンサ駆動用電解液。
3. 【請求項３】 前記ニトロ化合物が当該電解液の全量を
   基準にして０．０１〜５重量％の量で添加されているこ
   とを特徴とする請求項１又は２に記載の電解コンデンサ
   駆動用電解液。
4. 【請求項４】 前記有機溶媒がプロトン系溶媒、非プロ
   トン系溶媒又はその混合物であることを特徴とする請求
   項１〜３のいずれか１項に記載の電解コンデンサ駆動用
   電解液。
5. 【請求項５】 前記カルボン酸又はその塩が、蟻酸、酢
   酸、プロピオン酸、酪酸、ｐ−ニトロ安息香酸、サリチ
   ル酸、安息香酸、蓚酸、マロン酸、コハク酸、グルタル
   酸、アジピン酸、フマル酸、マレイン酸、フタル酸、ア
   ゼライン酸、クエン酸及びオキシ酪酸ならびにそのアン
   モニウム塩、ナトリウム塩、カリウム塩、アミン塩及び
   アルキルアンモニウム塩からなる群から選択されること
   を特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の電解
   コンデンサ駆動用電解液。
6. 【請求項６】 前記無機酸又はその塩が、リン酸、亜リ
   ン酸、次亜リン酸、ホウ酸及びスルファミン酸ならびに
   そのアンモニウム塩、ナトリウム塩、カリウム塩、アミ
   ン塩及びアルキルアンモニウム塩からなる群から選択さ
   れることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記
   載の電解コンデンサ駆動用電解液。
7. 【請求項７】 下記の群： （１）キレート化合物、（２）糖類、（３）ヒドロキシ
   ベンジルアルコール及び（又は）Ｌ−グルタミン酸二酢
   酸又はその塩、及び（４）グルコン酸及び（又は）グル
   コノラクトン、から選択される少なくとも１種の添加剤
   をさらに含んでいることを特徴とする請求項１〜６のい
   ずれか１項に記載の電解コンデンサ駆動用電解液。
8. 【請求項８】 請求項１〜７のいずれか１項に記載の電
   解コンデンサ駆動用電解液を含んでなることを特徴とす
   る電解コンデンサ。