JP2001102260A - Electrolyte for electrolytic capacitor - Google Patents

Electrolyte for electrolytic capacitor

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JP2001102260A
JP2001102260A JP28043899A JP28043899A JP2001102260A JP 2001102260 A JP2001102260 A JP 2001102260A JP 28043899 A JP28043899 A JP 28043899A JP 28043899 A JP28043899 A JP 28043899A JP 2001102260 A JP2001102260 A JP 2001102260A
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JP
Japan
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cathode
electrolytic capacitor
electrolyte
foil
butyrolactone
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JP28043899A
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Japanese (ja)
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Tatsunori Tsuji
達紀 辻
Tadashi Ozawa
正 小澤
Kenji Tamamitsu
賢次 玉光
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Nippon Chemi Con Corp
Original Assignee
Nippon Chemi Con Corp
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an electrolytic capacitor which has low impedance characteristic can be used in 100V specification, and has high reliability at 125 deg.C. SOLUTION: In an electrolyte, a quaternary cyclic amidinum salt of benzoic acid is dissolved in a mixed solvent of γ-butyrolactone and ethylene glycol, colloidal silica and alkyl phosphoric acid having a 3-8C alkyl group are added, and dinitrophenol is added in the range of 0.01-4 wt.%. Since such an electrolyte is used, an electrolytic capacitor which has low impedance characteristic, stability of breakdown voltage characteristic or the like at 125 deg.C and satisfactory liquid leakage characteristic and can be used in 100V specification can be obtained.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】この発明は電解コンデンサ、特に
低インピーダンス特性を有し、100V仕様が可能で、
さらに、125℃での高信頼性を有する電解コンデンサ
に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an electrolytic capacitor, in particular, having a low impedance characteristic and capable of 100V specification.
Further, the present invention relates to an electrolytic capacitor having high reliability at 125 ° C.

【0002】[0002]

【従来の技術】電解コンデンサは一般的には図1に示す
ような構成を取っている。すなわち、帯状に形成された
高純度のアルミニウム箔を化学的あるいは電気化学的に
エッチングを行って拡面処理するとともに、拡面処理し
たアルミニウム箔をホウ酸アンモニウム水溶液等の化成
液中にて化成処理することによりアルミニウム箔の表面
に酸化皮膜層を形成させた陽極箔2と、同じく高純度の
アルミニウム箔を拡面処理した陰極箔3をセパレータ8
を介して巻回してコンデンサ素子が形成される。なお、
図2に示すように陽極箔2、陰極箔3にはそれぞれ電気
的に引き出すための陽極タブ4、陰極タブ5が機械的手
段により接続され、それぞれの電極タブにはさらに外部
と連絡する陽極リード線6、陰極リード線7が接続され
ている。そしてこのコンデンサ素子1には駆動用の電解
液が含浸され、金属製の有底筒状の外装ケース10に収
納される。さらに外装ケース10の開口端部は弾性ゴム
よりなる封口体9が収納され、さらに外装ケース10の
開口端部を加締めて封口を行い、電解コンデンサを構成
する。
2. Description of the Related Art An electrolytic capacitor generally has a structure as shown in FIG. That is, a high-purity aluminum foil formed in a belt shape is chemically or electrochemically etched to enlarge the surface, and the expanded aluminum foil is subjected to a chemical conversion treatment in a chemical conversion solution such as an ammonium borate aqueous solution. The anode foil 2 having an oxide film layer formed on the surface of the aluminum foil and the cathode foil 3 having the same high-purity aluminum foil as the expanded foil are separated by a separator 8.
To form a capacitor element. In addition,
As shown in FIG. 2, an anode tab 4 and a cathode tab 5 are electrically connected to the anode foil 2 and the cathode foil 3 by electrical means, respectively. Wire 6 and cathode lead 7 are connected. The capacitor element 1 is impregnated with a driving electrolytic solution, and is housed in a metal bottomed outer case 10 having a bottom. Further, a sealing body 9 made of elastic rubber is housed at the open end of the outer case 10, and the open end of the outer case 10 is caulked to seal, thereby forming an electrolytic capacitor.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】近年、車載、交換機の
分野での電解コンデンサの使用要求が高まっている。車
載分野では高温仕様、交換機分野では長寿命仕様であ
り、いずれも125℃での高信頼性が要求され、さら
に、この分野では、低インピーダンス特性、100V仕
様を満たさなければならない。
In recent years, there has been an increasing demand for the use of electrolytic capacitors in the fields of vehicles and exchanges. In the on-vehicle field, it is a high-temperature specification, and in the exchange field, it is a long-life specification. In both cases, high reliability at 125 ° C. is required. In this field, low impedance characteristics and 100 V specification must be satisfied.

【0004】従来より、100V、125℃仕様の電解
液として、エチレングリコールを溶媒とし、安息香酸ア
ンモニウムを溶質とした電解液が用いられているが、こ
の種の用途としては、インピーダンスが高く、使用に耐
えない。また、従来の低インピーダンス特性を有する電
解コンデンサ用電解液としては、γ−ブチロラクトンを
溶媒とし、四級化環状アミジニウムのフタル酸塩又はマ
レイン酸塩を溶質とした電解液が用いられているが、耐
電圧が低く、100V仕様を満たすことができない。そ
こで、γ−ブチロラクトンを主溶媒として、安息香酸の
四級化環状アミジニウム塩を溶質として用い、さらに、
耐電圧向上効果が知られている、シリカ粒子やリン酸化
合物を添加することによって、100Vの耐電圧特性を
得ることができる。しかしながら、この電解液は、寿命
試験中での耐電圧の低下や、漏液の発生という問題があ
り、125℃での高信頼性を満たすことができない。特
に、四級化環状アミジニウム塩を用いた電解液におい
て、漏液が発生するという問題があるが、γ−ブチロラ
クトンを溶媒とし、安息香酸の四級化環状アミジニウム
塩を溶質とする電解液では、この漏液特性が悪化する傾
向にある。以上のように、前述の要求を満たすことので
きる電解コンデンサを得るまでには至っていないのが実
状である。
Heretofore, as an electrolytic solution of 100 V and 125 ° C., an electrolytic solution using ethylene glycol as a solvent and ammonium benzoate as a solute has been used. I do not endure. In addition, as the conventional electrolytic solution for electrolytic capacitors having low impedance characteristics, γ-butyrolactone is used as a solvent, and an electrolytic solution using a phthalate or maleate of a quaternized cyclic amidinium as a solute is used. Withstand voltage is low and cannot meet 100V specification. Therefore, using γ-butyrolactone as a main solvent and using a quaternized cyclic amidinium salt of benzoic acid as a solute,
By adding silica particles or a phosphoric acid compound, which is known to have a withstand voltage improving effect, a withstand voltage characteristic of 100 V can be obtained. However, this electrolyte has problems such as a decrease in withstand voltage during a life test and the occurrence of leakage, and cannot satisfy high reliability at 125 ° C. In particular, in the electrolytic solution using a quaternized cyclic amidinium salt, there is a problem that leakage occurs, but with an electrolyte using γ-butyrolactone as a solvent and a quaternized cyclic amidinium salt of benzoic acid as a solute, This liquid leakage characteristic tends to deteriorate. As described above, in reality, it has not been possible to obtain an electrolytic capacitor that can satisfy the above-mentioned requirements.

【0005】そこで、本発明はこの欠点を改善するもの
で、低インピーダンス特性を有し、100V仕様が可能
で、さらに、125℃での耐電圧特性等の安定性、良好
な漏液特性などの高信頼性特性を有する、電解コンデン
サを提供することを目的とする。
Accordingly, the present invention is intended to improve this disadvantage, has low impedance characteristics, is capable of 100 V specification, and has stability such as withstand voltage characteristics at 125 ° C. and good liquid leakage characteristics. An object of the present invention is to provide an electrolytic capacitor having high reliability characteristics.

【0006】[0006]

【課題を解決しようとする手段】この発明は、γ−ブチ
ロラクトンとエチレングリコールとの混合溶媒に安息香
酸の四級化環状アミジニウム塩を溶解し、コロイダルシ
リカと(化2)で示されるアルキルリン酸を添加し、さ
らに、ジニトロフェノールを0.01ないし4重量%の
範囲で添加したことを特徴とする。
According to the present invention, a quaternized cyclic amidinium salt of benzoic acid is dissolved in a mixed solvent of γ-butyrolactone and ethylene glycol, and colloidal silica and an alkyl phosphate represented by the formula (2) are dissolved. And dinitrophenol in the range of 0.01 to 4% by weight.

【化2】 Embedded image

【0007】[0007]

【発明の実施の形態】アルミニウム電解コンデンサの構
造は図1、図2に示すように、従来と同じ構造をとって
いる。コンデンサ素子1は陽極箔2と、陰極箔3をセパ
レータ8を介して巻回して形成する。また図2に示すよ
うに陽極箔2、陰極箔3には陽極タブ4、陰極タブ5が
それぞれ接続されている。これらの陽極タブ4、陰極タ
ブ5はアルミニウムよりなり、それぞれの箔と接続する
平坦部と平坦部と連続した丸棒部より構成され、丸棒部
にはそれぞれ陽極リード線6、陰極リード線7が接続さ
れている。なお、それぞれの箔と電極タブはステッチ法
や超音波溶接等により機械的に接続されている。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The structure of an aluminum electrolytic capacitor has the same structure as that of the prior art, as shown in FIGS. The capacitor element 1 is formed by winding an anode foil 2 and a cathode foil 3 with a separator 8 interposed therebetween. As shown in FIG. 2, an anode tab 4 and a cathode tab 5 are connected to the anode foil 2 and the cathode foil 3, respectively. The anode tab 4 and the cathode tab 5 are made of aluminum, and are composed of a flat portion connected to each foil and a round bar portion continuous with the flat portion. The round bar portion has an anode lead wire 6 and a cathode lead wire 7 respectively. Is connected. The respective foils and the electrode tabs are mechanically connected by a stitch method, ultrasonic welding, or the like.

【0008】陽極箔2は、純度99%以上のアルミニウ
ム箔を酸性溶液中で化学的あるいは電気化学的にエッチ
ングして拡面処理した後、ホウ酸アンモニウムあるいは
アジピン酸アンモニウム等の水溶液中で化成処理を行
い、その表面に陽極酸化皮膜層を形成したものを用い
る。
The anode foil 2 is formed by chemically or electrochemically etching an aluminum foil having a purity of 99% or more in an acidic solution and expanding the surface of the aluminum foil, followed by a chemical conversion treatment in an aqueous solution of ammonium borate or ammonium adipate. And use an anodic oxide film layer formed on the surface.

【0009】また、陰極箔には純度99%以上のアルミ
ニウム箔をエッチングして拡面処理した箔を用いる。そ
して、陰極タブ5には、ホウ酸アンモニウム水溶液、リ
ン酸アンモニウム水溶液あるいはアジピン酸アンモニウ
ム水溶液等による化成処理によって、酸化アルミニウム
からなる陽極酸化皮膜を表面に形成したものを用いる。
[0009] Further, as the cathode foil, a foil obtained by etching an aluminum foil having a purity of 99% or more to enlarge the surface is used. As the cathode tab 5, an anodized film made of aluminum oxide formed on the surface by a chemical conversion treatment using an aqueous solution of ammonium borate, an aqueous solution of ammonium phosphate, or an aqueous solution of ammonium adipate is used.

【0010】上記のように構成したコンデンサ素子1
に、電解コンデンサの駆動用の電解液を含浸する。電解
液として、γ−ブチロラクトンとエチレングリコールの
混合溶媒を用い、安息香酸の四級化環状アミジニウム塩
を溶解し、コロイダルシリカと(化4)で示されるアル
キルリン酸を添加し、さらに0.01〜4重量%のジニ
トロフェノールを添加した電解液を用いる。
[0010] The capacitor element 1 configured as described above
Is impregnated with an electrolytic solution for driving an electrolytic capacitor. Using a mixed solvent of γ-butyrolactone and ethylene glycol as an electrolytic solution, dissolving a quaternized cyclic amidinium salt of benzoic acid, adding colloidal silica and an alkyl phosphoric acid represented by the following formula (4), and further adding 0.01% An electrolytic solution to which about 4% by weight of dinitrophenol is added is used.

【0011】γ−ブチロラクトンを溶媒として用いる低
インピーダンス用電解液としては高圧である100V仕
様を得るために、エチレングリコールを副溶媒として用
い、電解液の化成性を向上させる。混合溶媒中のエチレ
ングリコールの含有率は、5〜30wt%、好ましく
は、10〜20wt%、この範囲未満では電解コンデン
サの漏れ電流特性が低下し、この範囲越えるとインピー
ダンス特性が低下する。
As a low-impedance electrolytic solution using γ-butyrolactone as a solvent, ethylene glycol is used as a secondary solvent in order to obtain a high-pressure 100V specification, and the chemical conversion of the electrolytic solution is improved. The content of ethylene glycol in the mixed solvent is 5 to 30 wt%, preferably 10 to 20 wt%. If the content is less than this range, the leakage current characteristics of the electrolytic capacitor will be reduced, and if it exceeds this range, the impedance characteristics will be reduced.

【0012】この混合溶媒に、安息香酸の四級化環状ア
ミジニウム塩を溶質として溶解する。安息香酸の四級化
環状アミジニウム塩の電解液中の含有率は、5〜30w
t%、好ましくは10〜20wt%、この範囲未満では
インピーダンス特性が低下し、この範囲を越えると耐電
圧特性が低下する。
In this mixed solvent, a quaternized cyclic amidinium salt of benzoic acid is dissolved as a solute. The content of the quaternized cyclic amidinium salt of benzoic acid in the electrolyte is 5 to 30 watts.
When the amount is less than t%, preferably 10 to 20% by weight, the impedance characteristic is deteriorated. When the amount exceeds this range, the withstand voltage characteristic is deteriorated.

【0013】また、カチオン成分となる四級化環状アミ
ジニウムイオンは、N,N,N’−置換アミジン基をも
つ環状化合物を四級化したカチオンであり、N,N,
N’−置換アミジン基をもつ環状化合物としては、以下
の化合物が挙げられる。イミダゾール単環化合物(1−
メチルイミダゾール、1−フェニルイミダゾール、1,
2−ジメチルイミダゾール、1−エチル−2−メチルイ
ミダゾール、1,2−ジメチルイミダゾール、1,2,
4−トリメチルイミダゾール、1−エチル−2,3−ジ
メチルイミダゾール、1,2,3,4−テトラメチルイ
ミダゾール等のイミダゾール同族体、、1−メチル−2
−オキシメチルイミダゾール、1−メチル−2−オキシ
エチルイミダゾール等のオキシアルキル誘導体、1−メ
チル−4(5)−ニトロイミダゾール等のニトロ誘導
体、1,2−ジメチル−5(4)−アミノイミダゾール
等のアミノ誘導体等)、ベンゾイミダゾール化合物(1
−メチルベンゾイミダゾール、1−メチル−2−ベンゾ
イミダゾール、1−メチル−5(6)−ニトロベンゾイ
ミダゾール等)、2−イミダゾリン環を有する化合物
(1−メチルイミダゾリン、1,2−ジメチルイミダゾ
リン、1,2,4−トリメチルイミダゾリン、1−メチ
ル−2−フェニルイミダゾリン、1−エチル−2−メチ
ル−イミダゾリン、1,4−ジメチル−2−エチルイミ
ダゾリン、1−メチル−2−エトキシメチルイミダゾリ
ン等)、テトラヒドロピリミジン環を有する化合物(1
−メチル−1,4,5,6−テトラヒドロピリミジン、
1,2−ジメチル−1,4,5,6−テトラヒドロピリ
ミジン、1,5−ジアザビシクロ〔4,3,0〕ノネン
−5等)等である。なかでも、1−エチル−2,3−ジ
メチルイミダゾール、1,2,3,4−テトラメチルイ
ミダゾールの四級化アミジニウムが好ましい。
The quaternized cyclic amidinium ion serving as the cation component is a cation obtained by quaternizing a cyclic compound having an N, N, N'-substituted amidine group.
Examples of the cyclic compound having an N′-substituted amidine group include the following compounds. Imidazole monocyclic compound (1-
Methylimidazole, 1-phenylimidazole, 1,
2-dimethylimidazole, 1-ethyl-2-methylimidazole, 1,2-dimethylimidazole, 1,2,2
Imidazole homologs such as 4-trimethylimidazole, 1-ethyl-2,3-dimethylimidazole, 1,2,3,4-tetramethylimidazole, 1-methyl-2
Oxyalkyl derivatives such as -oxymethylimidazole and 1-methyl-2-oxyethylimidazole, nitro derivatives such as 1-methyl-4 (5) -nitroimidazole, 1,2-dimethyl-5 (4) -aminoimidazole and the like Aminoderivatives), benzimidazole compounds (1
-Methylbenzimidazole, 1-methyl-2-benzimidazole, 1-methyl-5 (6) -nitrobenzimidazole, etc., compounds having a 2-imidazoline ring (1-methylimidazoline, 1,2-dimethylimidazoline, 1 , 2,4-trimethylimidazoline, 1-methyl-2-phenylimidazoline, 1-ethyl-2-methyl-imidazoline, 1,4-dimethyl-2-ethylimidazoline, 1-methyl-2-ethoxymethylimidazoline, etc.), Compound having a tetrahydropyrimidine ring (1
-Methyl-1,4,5,6-tetrahydropyrimidine,
1,2-dimethyl-1,4,5,6-tetrahydropyrimidine, 1,5-diazabicyclo [4,3,0] nonene-5, and the like. Among them, quaternized amidinium such as 1-ethyl-2,3-dimethylimidazole and 1,2,3,4-tetramethylimidazole is preferred.

【0014】そして、コロイダルシリカ及び(化2)で
示されるアルキルリン酸を添加する。以上の構成の電解
液は、電導度が高く、100Vの耐電圧特性を有してい
る。ここで、コロイダルシリカは分散溶媒中で分散さ
せ、コロイド溶液として添加する。そして、(化2)で
示されるアルキルリン酸のアルキル基、R1 、R2 の炭
素数は3〜8である。3未満では高温下ではアルキルリ
ン酸が加水分解して、耐電圧特性が低下し、8を越える
とインピーダンス特性が低下する。したがって、リン酸
ジエチル等、アルキル基の炭素数が3未満のアルキルリ
ン酸では、125℃での高信頼性を得ることはできな
い。
Then, colloidal silica and an alkyl phosphoric acid represented by the formula (2) are added. The electrolytic solution having the above configuration has a high conductivity and a withstand voltage characteristic of 100 V. Here, the colloidal silica is dispersed in a dispersion solvent and added as a colloid solution. The alkyl group of the alkyl phosphoric acid represented by Chemical Formula 2 , R 1 and R 2 have 3 to 8 carbon atoms. If it is less than 3, the alkylphosphoric acid is hydrolyzed at high temperatures, and the withstand voltage characteristic is reduced. If it exceeds 8, the impedance characteristic is reduced. Therefore, high reliability at 125 ° C. cannot be obtained with an alkyl phosphoric acid having an alkyl group having less than 3 carbon atoms, such as diethyl phosphate.

【0015】コロイダルシリカの電解液中の含有率は、
2〜12wt%、好ましくは、4〜8wt%、この範囲
未満では耐電圧が低下し、この範囲を越えるとインピー
ダンス特性が低下する。アルキルリン酸の電解液中の含
有率は、1〜10wt%、好ましくは、2〜6wt%、
この範囲未満では耐電圧が低下し、この範囲を越える
と、インピーダンス特性、耐電圧特性共に低下する。
The content of colloidal silica in the electrolyte is as follows:
2 to 12 wt%, preferably 4 to 8 wt%, if less than this range, the withstand voltage decreases, and if it exceeds this range, the impedance characteristics deteriorate. The content of the alkyl phosphoric acid in the electrolyte is 1 to 10 wt%, preferably 2 to 6 wt%,
Below this range, the withstand voltage decreases, and beyond this range, both the impedance characteristics and the withstand voltage characteristics decrease.

【0016】そして、0.01〜4重量%のジニトロフ
ェノールを添加する。このことによって、漏液を防止す
ることができる。この範囲外では、漏液特性は低下す
る。
Then, 0.01 to 4% by weight of dinitrophenol is added. This can prevent liquid leakage. Outside of this range, the liquid leakage characteristics deteriorate.

【0017】以上のような電解液を含浸したコンデンサ
素子1を、有底筒状のアルミニウムよりなる外装ケース
10に収納し、外装ケース10の開口端部に、リード線
6、7を導出する貫通孔を有するブチルゴム製の封口体
9を挿入し、さらに外装ケース10の端部を加締めるこ
とにより電解コンデンサの封口を行う。
The capacitor element 1 impregnated with the electrolytic solution as described above is accommodated in an outer case 10 made of aluminum having a bottomed cylindrical shape, and lead wires 6 and 7 are led out to the open end of the outer case 10. The sealing of the electrolytic capacitor is performed by inserting a sealing member 9 made of butyl rubber having a hole and crimping the end of the outer case 10.

【0018】以上の本発明の電解コンデンサは、低イン
ピーダンス特性を有し、100V仕様が可能で、125
℃での耐電圧特性等の安定性、漏液特性が良好である。
The above-described electrolytic capacitor of the present invention has low impedance characteristics, is capable of 100 V specification,
Good stability such as withstand voltage characteristics at ℃ and good liquid leakage characteristics.

【0019】ここで、本発明において漏液特性が良好で
ある理由は以下のようであると考えられる。一般に、四
級化環状アミジニウム塩を溶解した電解液が、陰極リー
ド部より漏液するメカニズムについては次のように考え
られる。すなわち、従来の電解コンデンサにおいては、
陰極リード線の自然浸漬電位の方が陰極電極箔の自然浸
漬電位よりも貴な電位を示すので、無負荷で放置した場
合、陰極リード線と陰極箔で局部電池が構成され、陰極
リード線にカソード電流が流れることになり、また、直
流負荷状態においては、陰極リード線に陰極箔よりも多
くのカソード電流が流れることになる。このように、負
荷、無負荷、双方の場合において、陰極リード線にカソ
ード電流が流れることになり、その結果、陰極リード線
側で溶存酸素又は水素イオンの還元反応が起こり、陰極
タブの丸棒部と接続部の電解液界面部分で水酸イオンが
生成する。
Here, the reason why the liquid leakage property is good in the present invention is considered to be as follows. In general, the mechanism by which the electrolyte in which the quaternized cyclic amidinium salt is dissolved leaks from the cathode lead portion is considered as follows. That is, in the conventional electrolytic capacitor,
Since the spontaneous immersion potential of the cathode lead shows a more noble potential than the spontaneous immersion potential of the cathode electrode foil, when left unloaded, a local battery is composed of the cathode lead and the cathode foil. A cathode current flows, and in a DC load state, more cathode current flows in the cathode lead wire than in the cathode foil. As described above, in both cases of load and no load, a cathode current flows through the cathode lead, and as a result, a reduction reaction of dissolved oxygen or hydrogen ions occurs on the cathode lead side, and a round bar of the cathode tab is formed. Hydrogen ions are generated at the interface between the electrolyte and the connection part.

【0020】そして、このように水酸イオンが生成する
と、四級化環状アミジニウムは加水分解反応によって、
水酸イオンと結合し、その結果、二級アミンとなる。ま
た、水酸イオンが発生して、pH=7以上の塩基性にな
ると、溶媒であるγ−ブチロラクトンが、加水分解反応
によって、水酸イオンと結合し、γ−ヒドロキシ酪酸と
なる。このことによって、水酸イオンが減少し、塩基性
度が低下する。このように、塩基性度が低下すると、四
級化環状アミジニウムの加水分解反応によって生成され
た二級アミンが、再び四級化環状アミジニウムとなり、
この四級化環状アミジニウムには揮発性はなく、吸湿性
も高いので、陰極リード線の丸棒部と封口体の間に再生
成した四級化環状アミジニウムは、吸湿して、漏液状態
となる。以上のことは、漏液が大部分の水と四級化環状
アミジニウムから成っているという分析結果から推測さ
れる。
Then, when the hydroxyl ions are generated in this manner, the quaternized cyclic amidinium is hydrolyzed,
Combines with hydroxyl ions, resulting in secondary amines. Further, when hydroxyl ions are generated and become basic at pH = 7 or more, γ-butyrolactone as a solvent is combined with hydroxyl ions by a hydrolysis reaction to form γ-hydroxybutyric acid. This reduces the hydroxyl ions and the basicity. Thus, when the basicity decreases, the secondary amine generated by the hydrolysis reaction of the quaternized cyclic amidinium becomes the quaternized cyclic amidinium again,
This quaternized cyclic amidinium has no volatility and is highly hygroscopic, so the quaternized cyclic amidinium regenerated between the round bar portion of the cathode lead wire and the sealing member absorbs moisture and becomes a liquid leakage state. Become. The above is inferred from the results of analysis that the liquid leakage is composed of most of water and quaternized cyclic amidinium.

【0021】そして、γ−ブチロラクトンと安息香酸の
四級化アミジニウム塩による電解液においても、上述し
たような反応によって、漏液状態となる。さらに、この
電解液においては、電導度を高くするためにはpHを高
めなければならず、したがって、電解液の水酸イオン濃
度が高くなり、全体として再生成される四級化環状アミ
ジニウムの量が多くなって、漏液状態が悪化しているも
のと思われる。
[0021] Also, in the electrolytic solution using quaternized amidinium salt of γ-butyrolactone and benzoic acid, a liquid leakage state occurs due to the above-described reaction. Further, in this electrolyte, the pH must be increased in order to increase the electric conductivity, and therefore, the concentration of hydroxide ions in the electrolyte is increased, and the amount of the quaternized cyclic amidinium regenerated as a whole is increased. It seems that the leaked state became worse and the liquid leakage state became worse.

【0022】しかしながら、本発明では、0.01〜4
重量%のジニトロフェノールを添加しているので、この
ジニトロフェノールと水酸化物イオンの反応によるもの
と考えられるが、この作用によって、陰極タブ近傍での
水酸化物イオンの発生が抑制され、漏液状態が改善され
る。
However, in the present invention, 0.01 to 4
It is thought that the reaction was caused by the reaction between the dinitrophenol and hydroxide ions because of the addition of dinitrophenol in an amount of about 10% by weight. The condition is improved.

【0023】さらに、無負荷放置の際に、陽極側の外部
接続部と陰極側の外部接続部が接触した場合に、陽極リ
ード線に陰極箔よりも貴であるアルミニウム等を用いる
と、陽極側のリード線と陰極箔で局部電池を構成して、
リード線の近傍で溶存酸素又は水素イオンの還元反応が
発生することになる。その結果、陽極側において水酸化
物イオンが生成され、封口精度の悪化を引き起こしてし
まう。しかしながら、陽極側においても前述したように
水酸化物イオンの発生が抑制され、したがって、漏液状
態が改善される。
Furthermore, when the external connection part on the anode side and the external connection part on the cathode side come into contact with each other when no load is left, if the anode lead wire is made of aluminum or the like which is more noble than the cathode foil, the anode side The local battery is composed of the lead wire and the cathode foil,
A reduction reaction of dissolved oxygen or hydrogen ions occurs near the lead wire. As a result, hydroxide ions are generated on the anode side, causing deterioration in sealing accuracy. However, the generation of hydroxide ions is also suppressed on the anode side as described above, and therefore, the leakage state is improved.

【0024】以上のような理由によって、本願発明にお
いては、γ−ブチロラクトンを溶媒とし、安息香酸の四
級化環状アミジニウム塩を溶質として用いた場合にも、
負荷、無負荷ともに、漏液が防止されているものと思わ
れる。
For the above reasons, in the present invention, even when γ-butyrolactone is used as a solvent and a quaternized cyclic amidinium salt of benzoic acid is used as a solute,
It is considered that liquid leakage was prevented under both load and no load.

【0025】以上のように、本発明のγ−ブチロラクト
ンとエチレングリコールの混合溶媒に、安息香酸の四級
化環状アミジニウム塩を溶解し、コロイダルシリカとア
ルキル基の炭素数が3〜8のアルキルリン酸を添加し、
さらに、0.01〜4重量%の範囲でジニトロフェノー
ルを添加した電解液を用いることによって、低インピー
ダンス特性を有し、100V仕様が可能で、さらに、1
25℃での耐電圧特性の安定性、漏液特性が良好である
電解コンデンサを実現している。
As described above, the quaternized cyclic amidinium salt of benzoic acid is dissolved in the mixed solvent of γ-butyrolactone and ethylene glycol of the present invention, and the colloidal silica and the alkylphosphorus having an alkyl group having 3 to 8 carbon atoms are dissolved. Add the acid,
Further, by using an electrolytic solution to which dinitrophenol is added in the range of 0.01 to 4% by weight, it has a low impedance characteristic, can be used in a 100 V specification, and has a low impedance of 1 V.
An electrolytic capacitor having good stability of withstand voltage characteristics at 25 ° C. and good liquid leakage characteristics is realized.

【0026】[0026]

【実施例】次にこの発明について実施例を示し、詳細に
説明する。図1に示すように、コンデンサ素子1は陽極
箔2と、陰極箔3をセパレータ8を介して巻回して形成
する。また図2に示すように陽極箔2、陰極箔3には陽
極タブ4、陰極タブ5がそれぞれ接続されている。これ
らの陽極タブ4、陰極タブ5は高純度のアルミニウムよ
りなり、それぞれの箔と接続する平坦部と平坦部と連続
した丸棒部より構成され、丸棒部にはそれぞれ陽極リー
ド線6、陰極リード線7が接続されている。なお、それ
ぞれの箔と電極タブはステッチ法や超音波溶接等により
機械的に接続されている。
Next, embodiments of the present invention will be described in detail. As shown in FIG. 1, the capacitor element 1 is formed by winding an anode foil 2 and a cathode foil 3 with a separator 8 interposed therebetween. As shown in FIG. 2, an anode tab 4 and a cathode tab 5 are connected to the anode foil 2 and the cathode foil 3, respectively. The anode tab 4 and the cathode tab 5 are made of high-purity aluminum, and include a flat portion connected to each foil and a round bar portion continuous with the flat portion. The round bar portion has an anode lead wire 6 and a cathode bar, respectively. Lead wire 7 is connected. The respective foils and the electrode tabs are mechanically connected by a stitch method, ultrasonic welding, or the like.

【0027】陽極電極箔2は、純度99.9%のアルミ
ニウム箔を酸性溶液中で化学的あるいは電気化学的にエ
ッチングして拡面処理した後、アジピン酸アンモニウム
の水溶液中で化成処理を行い、その表面に陽極酸化皮膜
層を形成したものを用いる。
The anode electrode foil 2 is obtained by chemically or electrochemically etching an aluminum foil having a purity of 99.9% in an acidic solution and expanding the surface thereof, and then performing a chemical conversion treatment in an aqueous solution of ammonium adipate. An anodic oxide film layer is formed on the surface.

【0028】陰極箔として、純度99.9%のアルミニ
ウム箔をエッチングして拡面処理した箔を用いた。そし
て、陰極タブの表面には、リン酸アンモニウム水溶液に
よる化成処理により酸化アルミニウムからなる陽極酸化
皮膜を形成した。
As the cathode foil, a foil obtained by etching an aluminum foil having a purity of 99.9% and expanding the surface was used. Then, an anodic oxide film made of aluminum oxide was formed on the surface of the cathode tab by a chemical conversion treatment using an ammonium phosphate aqueous solution.

【0029】上記のように構成したコンデンサ素子1
に、電解コンデンサの駆動用の電解液を含浸する。電解
液としてはγ−ブチロラクトン(62wt%)とエチレ
ングリコール(11wt%)の混合溶媒に、溶質として
安息香酸(1−エチル−2,3−ジメチルイミダゾリウ
ム)塩(20wt%)を溶解し、コロイダルシリカ(5
wt%)、リン酸ジオクチル(2wt%)を添加したも
のを用いた。
The capacitor element 1 configured as described above
Is impregnated with an electrolytic solution for driving an electrolytic capacitor. As an electrolyte, benzoic acid (1-ethyl-2,3-dimethylimidazolium) salt (20 wt%) is dissolved as a solute in a mixed solvent of γ-butyrolactone (62 wt%) and ethylene glycol (11 wt%), and colloidal. Silica (5
wt.) and dioctyl phosphate (2 wt.%) were used.

【0030】この電解液を含浸したコンデンサ素子1
を、有底筒状のアルミニウムよりなる外装ケース10に
収納し、外装ケース10の開口端部に、リード線6、7
を導出する貫通孔を有するブチルゴム製の封口体9を挿
入し、さらに外装ケース10の端部を加締めることによ
り電解コンデンサの封口を行う。
Capacitor element 1 impregnated with this electrolyte
Is housed in an outer case 10 made of aluminum having a bottomed cylindrical shape, and lead wires 6 and 7
The sealing of the electrolytic capacitor is performed by inserting a sealing member 9 made of butyl rubber having a through-hole for leading out, and caulking the end of the outer case 10.

【0031】以上のように構成した電解コンデンサの電
解液にジニトロフェノールを添加した実施例及び比較例
と、従来例1、2の電解コンデンサについて、初期特性
ならびに125℃、1000時間での負荷、無負荷特性
を評価した。ここで、従来例1の電解液として、エチレ
ングリコール(90wt%)、安息香酸アンモニウム
(10wt%)、従来例2の電解液として、γ−ブチロ
ラクトン(83wt%)、マレイン酸(10wt%)、
トリエチルアミン(7wt%)を用いた。そして、電解
コンデンサの定格は、100WV−56μFである。こ
れらの電解コンデンサの仕様と初期特性を(表1)に、
125℃負荷、無負荷試験の結果を(表2)に示す。こ
こで、(表1)の添加量は、電解液100部に対する添
加量である。また、漏液特性を評価するために、100
WV−4.7μF(6.3φ−11L)の電解コンデン
サを用い、漏液評価試験としては厳しい条件である85
℃/85%、3000時間の条件下で漏液状態を判定し
た。その結果を(表3)に示す。
With respect to Examples and Comparative Examples in which dinitrophenol was added to the electrolytic solution of the electrolytic capacitor configured as described above, and the electrolytic capacitors of Conventional Examples 1 and 2, the initial characteristics and the load at 125 ° C. for 1000 hours were not measured. The load characteristics were evaluated. Here, as the electrolyte of Conventional Example 1, ethylene glycol (90 wt%) and ammonium benzoate (10 wt%), and as the electrolyte of Conventional Example 2, γ-butyrolactone (83 wt%), maleic acid (10 wt%),
Triethylamine (7 wt%) was used. The rating of the electrolytic capacitor is 100 WV-56 μF. Table 1 shows the specifications and initial characteristics of these electrolytic capacitors.
The results of the 125 ° C. load and no load test are shown in (Table 2). Here, the amount of addition in (Table 1) is the amount of addition to 100 parts of the electrolytic solution. In addition, in order to evaluate the liquid leakage characteristics, 100
Using an electrolytic capacitor of WV-4.7 μF (6.3φ-11L), which is a strict condition for a liquid leakage evaluation test 85
The liquid leakage state was determined under the conditions of ℃ / 85% for 3000 hours. The results are shown in (Table 3).

【0032】[0032]

【表1】 [Table 1]

【0033】[0033]

【表2】 [Table 2]

【0034】[0034]

【表3】 [Table 3]

【0035】(表1)から明らかなように、実施例にお
いては、tanδの低いコンデンサが得られている。ま
た、(表2)、(表3)から明らかなように、125℃
負荷、無負荷試験後の特性は安定しており、125℃で
の高信頼性を得ており、漏液も発生していないことが分
かる。これに比べて、従来例1においては、初期のta
nδは高く、従来例2においては、125℃負荷、無負
荷試験の双方において、tanδの上昇が著しい。ま
た、ジニトロフェノールの添加量が0.01〜4重量%
の範囲外の比較例においては、漏液が発生しており、高
信頼性を得ることはできない。
As is clear from Table 1, in the embodiment, a capacitor having a low tan δ is obtained. In addition, as is clear from (Table 2) and (Table 3), 125 ° C.
It can be seen that the characteristics after the load and no-load tests are stable, high reliability at 125 ° C. has been obtained, and no liquid leakage has occurred. In contrast, in Conventional Example 1, the initial ta
n δ is high, and in Conventional Example 2, tan δ significantly increases in both the 125 ° C. load and no-load tests. The amount of dinitrophenol added is 0.01 to 4% by weight.
In the comparative examples out of the range, liquid leakage occurs, and high reliability cannot be obtained.

【0036】[0036]

【発明の効果】この発明によれば、γ−ブチロラクトン
とエチレングリコールとの混合溶媒に安息香酸の四級化
環状アミジニウム塩を溶解し、コロイダルシリカと(化
1)で示されるアルキルリン酸を添加し、さらに、ジニ
トロフェノールを0.01〜4重量%の範囲で添加した
電解液を用いている。以上のような、本発明の電解液を
用いた電解コンデンサによって、低インピーダンス特
性、100V仕様、さらに、125℃における耐電圧特
性の安定性と良好な漏液特性を実現することができる。
According to the present invention, a quaternized cyclic amidinium salt of benzoic acid is dissolved in a mixed solvent of γ-butyrolactone and ethylene glycol, and colloidal silica and an alkyl phosphoric acid represented by the formula (1) are added. Further, an electrolytic solution to which dinitrophenol is added in the range of 0.01 to 4% by weight is used. With the electrolytic capacitor using the electrolytic solution of the present invention as described above, low impedance characteristics, 100 V specifications, stability of withstand voltage characteristics at 125 ° C., and good liquid leakage characteristics can be realized.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】電解コンデンサの構造を示す内部断面図であ
る。
FIG. 1 is an internal sectional view showing a structure of an electrolytic capacitor.

【図2】コンデンサ素子の構造を示す分解斜視図であ
る。
FIG. 2 is an exploded perspective view showing the structure of the capacitor element.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 コンデンサ素子 2 陽極箔 3 陰極箔 4 陽極タブ 5 陰極タブ 6 陽極リード線 7 陰極リード線 8 セパレータ 9 封口体 10 外装ケース DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Capacitor element 2 Anode foil 3 Cathode foil 4 Anode tab 5 Cathode tab 6 Anode lead wire 7 Cathode lead wire 8 Separator 9 Sealing body 10 Outer case

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 γ−ブチロラクトンとエチレングリコー
ルとの混合溶媒に安息香酸の四級化環状アミジニウム塩
を溶解し、コロイダルシリカと(化1)で示されるアル
キルリン酸を添加し、さらに、ジニトロフェノールを
0.01ないし4重量%の範囲で添加したことを特徴と
する電解コンデンサ用電解液。 【化1】
1. A quaternized cyclic amidinium salt of benzoic acid is dissolved in a mixed solvent of γ-butyrolactone and ethylene glycol, colloidal silica and an alkyl phosphoric acid represented by the formula (1) are added, and dinitrophenol is further added. In an amount of 0.01 to 4% by weight. Embedded image
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006165001A (en) * 2004-12-02 2006-06-22 Nichicon Corp Aluminum electrolytic capacitor
JP2013142125A (en) * 2012-01-11 2013-07-22 Mitsubishi Rayon Co Ltd METHOD FOR PRODUCING COMPOUND HAVING LACTONE STRUCTURE WITH SUBSTITUENT AT β-POSITION, OR POLYMER

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