JP2000299254A - 電解コンデンサ用電解液 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】比抵抗を増大することなく耐圧を向上でき、か
つ電解コンデンサの耐圧を高くでき、しかもその損失を
低下でき、高リップル電流を長時間負荷できる電解コン
デンサ用電解液を提供すること。 【解決手段】多価アルコール類を溶媒とする電解コンデ
ンサ用電解液において、式 【化１】 表されるカルボン酸又はその塩のうち少なくとも１種類
を溶解することを特徴とする電解コンデンサ用電解液。

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用電
解液に関し、特に高圧用の電解コンデンサ用電解液に関
する。

【０００２】

【従来の技術】アルミ電解コンデンサ等の電解コンデン
サは、表面をエッチング処理し酸化皮膜を形成した陽極
箔と、表面をエッチング処理し酸化皮膜を形成しないあ
るいは低圧化成による酸化皮膜を形成した陰極箔とを電
解紙等のセパレーターを介して積層し巻回等して形成し
たコンデンサ素子を有していて、電解液等を含浸したこ
のコンデンサ素子をケースに収納し、蓋を取り付けてケ
ースを密封するとともに、蓋から陽極端子及び陰極端子
を引き出すような構造になっている。

【０００３】ところで、コンデンサ素子に含浸する電解
液は、例えば、エチレングリコール等の多価アルコール
を主成分とする溶媒に、ホウ酸や安息香酸、あるいは高
級二塩基酸であるアゼライン酸やセバシン酸，１，６−
デカンジカルボン酸等を溶解した成分からなるものを用
いている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかし、ホウ酸を溶質
とする電解液は、その分子内の結晶水とエチレングリコ
ール−ホウ酸とで起こるエステル化反応によって多量の
水が発生する。このため、電解コンデンサは、９０℃を
越えるような高温状態で使用すると、エステル化反応に
よって発生した水と陽極箔の酸化皮膜とが反応して漏れ
電流が増大し、水素ガスが多量に発生し、ケース内の圧
力が容易に上昇し、蓋やケースに設けた防爆機構が比較
的早い時期に作動し、寿命が短い欠点がある。また、安
息香酸や高級二塩基酸を溶解した電解液を用いた場合に
は、ある程度の電導度と耐電圧とが得られ、またエチレ
ングリコールとのエステル化反応も生じ難く、水を多量
に発生することもないため、ホウ酸を溶解した場合より
も電解コンデンサの寿命を長くできる。ところでこのよ
うな高級二塩基酸等を溶解した電解液を用いた電解コン
デンサは、その使用電圧が４５０ｗＶ程度が限界であ
る。しかし、近年、電気機器の信頼性を向上させるため
に、この機器に組み込まれる電解コンデンサとしてより
高耐圧のものが必要とされるようになってきた。

【０００５】本発明は、以上の点に鑑み、火花発生電圧
を向上して耐圧を高くでき、かつ電解コンデンサの耐圧
を高くできるとともにその損失を低下でき、高リップル
電流を長時間負荷でき寿命を改善できる電解コンデンサ
用電解液を提供することを課題とするものである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記の課題を
解決するために、多価アルコール類を主溶媒とする電解
コンデンサ用電解液において、式

【化２】 で表されるカルボン酸又はその塩のうち少なくとも１種
類を溶解することを特徴とするものである。

【０００７】化２の式で表されるカルボン酸やその塩
は、脂環式で４種類の官能基を有しているため、溶媒で
ある多価アルコール類に溶解し易い。そしてこのカルボ
ン酸やその塩を溶解した電解液は酸化皮膜との濡れ性が
改良され、電解コンデンサの損失を低下でき、高リップ
ル電流を負荷でき、耐圧を向上できる。

【０００８】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を説明
する。溶媒とする多価アルコール類は、エチレングリコ
ールやジエチレングリコール，プロピレングリコール，
１，３−ブタンジオール，１，４−ブタンジオール，ヘ
キシレングリコール，グリセリン，エチレングリコール
モノメチルエーテル，エチレングリコールエチルエーテ
ル，エチレングリコールジメチルエーテル，エチレング
リコールジエチルエーテル，ジエチレングリコールモノ
メチルエーテル，ジエチレングリコールモノエチルエー
テル，ジエチレングリコールジメチルエーテル，ジエチ
レングリコールジエチルエーテルなどを単独または混合
して用いる。

【０００９】そしてこの多価アルコール類に主溶質とし
て化２の式で表されるカルボン酸やその塩を溶解する。
なお、このカルボン酸やその塩の溶解量は、１〜３０wt
％の範囲が好ましく、特に５〜１５wt％の範囲が良い。
すなわち、溶解量が１wt％未満では電解コンデンサの耐
圧や損失などを改善する効果が低い。また、溶解量が３
０wt％よりも多いと、飽和状態に近づくため電解コンデ
ンサの低温特性が低下する。そして特に溶解量が１〜１
５wt％の場合は電解コンデンサの耐圧等を改善できる効
果が顕著になる。

【００１０】またその他の成分としてホウ酸アンモニウ
ムやマンニトール，ソルビトール，イノシトール等の糖
アルコール，ポリエチレングリコール等の物質を溶解す
る。

【００１１】本発明の電解液の調合は、溶媒である多価
アルコール類に化２の式で表されるカルボン酸やその
塩、ホウ酸アンモニウム，マンニトール等の成分を溶解
して１３０℃付近の温度まで加熱する。加熱後、常温ま
で冷却する。冷却後、アンモニアガスを液中に送り込
み、混合して電解液のｐＨを調整して行う。

【００１２】

【実施例】次に、本発明の実施例について説明する。実
施例の電解液の組成は表１に示す通りとする。また、各
電解液のｐＨは約６．０とする。そしてこの実施例の電
解液について、表２に示す通りの従来例の電解液ととも
に、温度３０℃での比抵抗と、温度８５℃での火花発生
電圧を測定し、合わせて表１及び表２に示した。

【００１３】

【表１】

【００１４】

【表２】

【００１５】表１及び表２から明らかな通り、実施例１
〜実施例４は、比抵抗が４９８〜５０９Ω・cm，火花発
生電圧が４７０〜４９０Ｖとなる。これに対して、従来
例１〜従来例４は、比抵抗が９６０〜１２８０Ω・cm，
火花発生電圧が４５０〜４６０Ｖとなる。従って、実施
例１〜実施例４は、従来例１〜従来例４に比較して、比
抵抗が約３９〜５３％に低下し、そして火花発生電圧が
約１．０２〜１．０９倍に上昇している。

【００１６】また、表１及び表２に示した組成の各電解
液を用い、定格４００ＷＶ，４７００μＦで、外径７７
ｍｍ×長さ１３０ｍｍのアルミ電解コンデンサを製造す
る。なお、このアルミ電解コンデンサに用いた陽極箔は
アルミのエッチング箔を６００Ｖの電圧で化成処理した
ものとする。また、製造時のエージング処理は、先ず８
５℃の温度の雰囲気中で直流電圧を４８０Ｖを８時間連
続して印加し、その後１０５℃の温度の雰囲気中で直流
電圧４６０Ｖを３時間連続して印加して行う。試料数は
各々２０個とする。

【００１７】そして上記のアルミ電解コンデンサについ
て、初期特性と、コンデンサ素子の中心部の温度上昇、
リップル負荷試験時の特性を測定するとともに、リップ
ル負荷試験時の外観を調べた。なお、コンデンサ素子中
心部の温度上昇は、コンデンサ素子中心部に熱電対を挿
入したリップル負荷試験前のアルミ電解コンデンサを温
度１０５℃の雰囲気中に放置し、その状態で定格リップ
ル電流（１２．０Ａ／１２０Ｈｚ）を流し、中心部の温
度が平衡状態となったときのその中心部の温度と、コン
デンサ素子中心部に熱電対を挿入したリップル負荷試験
前のアルミ電解コンデンサを同じ雰囲気中に放置し中心
部の温度が平衡状態となったときのその中心部の温度と
の差として表す。また、リップル負荷試験は、温度１０
５℃の雰囲気中で定格リップル電流（１２．０Ａ／１２
０Ｈｚ）を３０００時間連続して流して行った。そして
リップル負荷試験後の特性は、各試料を温度２０℃の雰
囲気中に２４時間放置後に測定した。測定結果を表３に
示す。

【００１８】

【表３】

【００１９】この表３から明らかな通り、初期特性は、
実施例１〜実施例４の電解液を用いたアルミ電解コンデ
ンサについては、tanδが０．０３２〜０．０３４、漏
れ電流が１２０〜１２５μＡそして従来例１〜従来例４
の電解液を用いたアルミ電解コンデンサについては、ta
nδが０．０６２〜０．０８２、漏れ電流が２２０〜３
８０μＡとなる。従って、前者の方が後者に比較して、
tanδが約３９〜６０％の大きさにそして漏れ電流が約
３２〜５７％の大きさに各々低下している。そして中心
部の温度上昇は、実施例１〜実施例４の電解液を用いた
アルミ電解コンデンサの方が従来例１〜従来例４の電解
液を用いたアルミ電解コンデンサよりも低く、約３８〜
５８％の上昇率になっている。さらに、リップル負荷試
験後の特性については、実施例１〜実施例４の電解液を
用いたアルミ電解コンデンサはtanδが０．０４１〜
０．０４８、漏れ電流が１８μＡとなり、初期特性に比
較して、tanδが約１．２６〜１．５倍に増大し、漏れ
電流が１４．４〜１５％の大きさに低下している。ま
た、外観については、ケースの一部が膨脹したり、ケー
スに設けた防爆機構が作動する等の異常は何も認められ
なかった。これに対して、従来例１〜従来例４の電解液
を用いたアルミ電解コンデンサは、試験中に防爆機構が
作動し、特性を測定できなかった。

【００２０】

【発明の効果】以上の通り、本発明によれば、多価アル
コール類を主溶媒とし、化２の式で表されるカルボン酸
やその塩を溶解しているため、比抵抗を増大することな
く火花発生電圧を向上して耐圧を高くでき、電解コンデ
ンサの損失を低下できるとともにその耐圧を高くでき、
高リップル電流を長時間負荷でき寿命を長くできる電解
コンデンサ用電解液が得られる。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 多価アルコール類を溶媒とする電解コン
   デンサ用電解液において、式 【化１】 で表されるカルボン酸又はその塩のうち少なくとも１種
   類を溶解することを特徴とする電解コンデンサ用電解
   液。