JP2001196272A - 電解コンデンサ用電解液 - Google Patents
電解コンデンサ用電解液Info
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- JP2001196272A JP2001196272A JP2000004369A JP2000004369A JP2001196272A JP 2001196272 A JP2001196272 A JP 2001196272A JP 2000004369 A JP2000004369 A JP 2000004369A JP 2000004369 A JP2000004369 A JP 2000004369A JP 2001196272 A JP2001196272 A JP 2001196272A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 電解液の比抵抗を増加させることなく、電解
コンデンサの寿命及び耐圧等の特性を改善できる電解コ
ンデンサ用電解液を提供すること。 【解決手段】 電解コンデンサ用電解液において、化学
式 【化１】 （式中、ｎは自然数、Ｒは水素またはアルキル基）で表
す共重合体を溶解したことを特徴とする電解コンデンサ
用電解液。
コンデンサの寿命及び耐圧等の特性を改善できる電解コ
ンデンサ用電解液を提供すること。 【解決手段】 電解コンデンサ用電解液において、化学
式 【化１】 （式中、ｎは自然数、Ｒは水素またはアルキル基）で表
す共重合体を溶解したことを特徴とする電解コンデンサ
用電解液。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は電解コンデンサ用電
解液に関する。
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膜を形成した陽極箔
と、表面をエッチング処理し酸化膜を形成しない，ある
いは低圧化成による酸化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。
サは、表面をエッチング処理し酸化膜を形成した陽極箔
と、表面をエッチング処理し酸化膜を形成しない，ある
いは低圧化成による酸化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、従来、コンデンサ素子に含浸す
る電解液は、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、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
ボン酸等を溶質として溶解した成分からなるものを用い
ていた。
る電解液は、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、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
ボン酸等を溶質として溶解した成分からなるものを用い
ていた。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】ホウ酸を溶質とする電
解液は、火花発生電圧を比較的高くとれる、つまり使用
電圧が高くとれるが、しかし、比抵抗が大きいだけでは
なく、その分子内の結晶水とエチレングリコールとホウ
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った。
解液は、火花発生電圧を比較的高くとれる、つまり使用
電圧が高くとれるが、しかし、比抵抗が大きいだけでは
なく、その分子内の結晶水とエチレングリコールとホウ
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った。
【０００５】その点、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
た電解液を用いた場合には、比抵抗も小さく、コンデン
サとしてのインピーダンスが増加しにくいだけではな
く、エチレングリコールとのエステル化反応も非常に遅
く、水を多量に発生することもないため、陽極化成膜と
の反応が生じにくく、ホウ酸を溶解した場合よりも高温
においても使用でき、電解コンデンサの寿命を長くでき
る。しかしながら、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、火花発生電圧が比
較的低く、その使用電圧は４５０Ｖ程度が限界である。
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ており、耐圧が十分では
ないという欠点があった。
やセバシン酸，１，６−デカンジカルボン酸等を溶解し
た電解液を用いた場合には、比抵抗も小さく、コンデン
サとしてのインピーダンスが増加しにくいだけではな
く、エチレングリコールとのエステル化反応も非常に遅
く、水を多量に発生することもないため、陽極化成膜と
の反応が生じにくく、ホウ酸を溶解した場合よりも高温
においても使用でき、電解コンデンサの寿命を長くでき
る。しかしながら、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、火花発生電圧が比
較的低く、その使用電圧は４５０Ｖ程度が限界である。
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ており、耐圧が十分では
ないという欠点があった。
【０００６】本発明の目的は、上記の欠点を改良し、電
解液の比抵抗を増加させることなく、電解コンデンサの
耐圧を向上し、化成性を高め、信頼性を向上できる電解
コンデンサ用の電解液を提供することを課題とするもの
である。
解液の比抵抗を増加させることなく、電解コンデンサの
耐圧を向上し、化成性を高め、信頼性を向上できる電解
コンデンサ用の電解液を提供することを課題とするもの
である。
【０００７】
【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、一般式
解決するために、一般式
【化２】 ［式中、ｎは自然数、Ｒは水素またはアルキル基］で表
すビニルアルコールと無水マレイン酸の共重合体、また
は、アルキルビニルエーテルと無水マレイン酸の共重合
体を溶解したことを特徴とする電解コンデンサ用の電解
液を提供するものである。
すビニルアルコールと無水マレイン酸の共重合体、また
は、アルキルビニルエーテルと無水マレイン酸の共重合
体を溶解したことを特徴とする電解コンデンサ用の電解
液を提供するものである。
【０００８】本発明に用いる共重合体を溶解するとその
分子量と分子構造から適度な粘度が得られ、素子の耐圧
が向上する要因となる。またこの共重合体はその分子内
に−ＣＨ２−等の親油性を示す官能基と、−ＯＲ，−Ｃ
ＯＯＨの親水基とを有しておりこの分子構造で表面活性
作用を示す。そしてこの表面活性作用により、電解液と
陽極化成膜との接触が良好となり、エージング処理や使
用時において酸化膜の損傷部分が電解液により傷復され
易くなる。そしてこれらの結果より、火花発生電圧が向
上し、電解コンデンサの耐圧が高くなり、信頼性が向上
する。
分子量と分子構造から適度な粘度が得られ、素子の耐圧
が向上する要因となる。またこの共重合体はその分子内
に−ＣＨ２−等の親油性を示す官能基と、−ＯＲ，−Ｃ
ＯＯＨの親水基とを有しておりこの分子構造で表面活性
作用を示す。そしてこの表面活性作用により、電解液と
陽極化成膜との接触が良好となり、エージング処理や使
用時において酸化膜の損傷部分が電解液により傷復され
易くなる。そしてこれらの結果より、火花発生電圧が向
上し、電解コンデンサの耐圧が高くなり、信頼性が向上
する。
【００００９】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を説明
する。溶媒としてはエチレングリコール、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、ポリエチレングリコール、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モノ
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の
多価アルコール類のほか、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−ノナラクトン、δ−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
ン類も用いることができる。これらの溶媒は単独もしく
は混合して用いることができる。
する。溶媒としてはエチレングリコール、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、ポリエチレングリコール、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モノ
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の
多価アルコール類のほか、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−ノナラクトン、δ−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
ン類も用いることができる。これらの溶媒は単独もしく
は混合して用いることができる。
【０００１０】主溶質としては、アゼライン酸アンモニ
ウム、２−メチルアゼライン酸アンモニウム、３−ｔｅ
ｒｔ−オクチルアジピン酸アンモニウム、トリメチルア
ジピン酸アンモニム、セバシン酸アンモニウム、ドデカ
ン二酸アンモニウム、１，６−デカンジカルボン酸アン
モニウム、５，６−デカンジカルボン酸アンモニウム、
７−ビニル−ヘキサデセン−１，１６−ジカルボン酸ア
ンモニウム、カプリル酸アンモニウム等のカルボン酸の
ほか、ジエチルアミン、トリエチルアミン、マレイン酸
トリエチルアミン、１，６−デカンジカルボン酸トリエ
チルアミン等のアミンも含め一種以上溶解する。これら
の溶解量は１〜３０ｗｔ％の範囲が好ましく、特に５〜
１５ｗｔ％の範囲が望ましい。溶解量が１ｗｔ％未満で
は、ｔａｎδ特性や漏れ電流特性等が低下しやすい。ま
た溶解量が３０ｗｔ％より多いと、溶解が飽和状態に近
づくため電解コンデンサの低温特性が悪くなる。
ウム、２−メチルアゼライン酸アンモニウム、３−ｔｅ
ｒｔ−オクチルアジピン酸アンモニウム、トリメチルア
ジピン酸アンモニム、セバシン酸アンモニウム、ドデカ
ン二酸アンモニウム、１，６−デカンジカルボン酸アン
モニウム、５，６−デカンジカルボン酸アンモニウム、
７−ビニル−ヘキサデセン−１，１６−ジカルボン酸ア
ンモニウム、カプリル酸アンモニウム等のカルボン酸の
ほか、ジエチルアミン、トリエチルアミン、マレイン酸
トリエチルアミン、１，６−デカンジカルボン酸トリエ
チルアミン等のアミンも含め一種以上溶解する。これら
の溶解量は１〜３０ｗｔ％の範囲が好ましく、特に５〜
１５ｗｔ％の範囲が望ましい。溶解量が１ｗｔ％未満で
は、ｔａｎδ特性や漏れ電流特性等が低下しやすい。ま
た溶解量が３０ｗｔ％より多いと、溶解が飽和状態に近
づくため電解コンデンサの低温特性が悪くなる。
【００１１】また、副溶質としてはホウ酸、ホウ酸アン
モニウム,マンニトールやソルビトール等を溶解する。
モニウム,マンニトールやソルビトール等を溶解する。
【００１２】さらに、本発明の共重合体を溶解する。こ
の共重合体の溶解量は０．１〜３０ｗｔ％の範囲が好ま
しく、特に１〜１５ｗｔ％の範囲が望ましい。溶解量が
０．１ｗｔ％未満では、コンデンサの耐圧特性等を改善
する効果が少ない。また溶解量が３０ｗｔ％より多い
と、溶解が飽和状態に近づくため電解コンデンサの低温
特性が悪くなる。溶解量が１〜１５ｗｔ％の場合には良
好なコンデンサ特性が得られる。さらに、溶解する共重
合体の分子量は２００〜１，０００，０００の範囲が好
ましく、特に１，０００〜５００，０００の範囲が望ま
しい。分子量が２００未満では、コンデンサの耐圧特性
等をを改善する効果が少ない。また、分子量が５００，
０００より大きいと、溶媒に溶解しにくくなるため電解
コンデンサの耐圧等の改善効果が少ない。したがって分
子量が１，０００〜５００，０００の場合に良好なコン
デンサ特性が得られる。
の共重合体の溶解量は０．１〜３０ｗｔ％の範囲が好ま
しく、特に１〜１５ｗｔ％の範囲が望ましい。溶解量が
０．１ｗｔ％未満では、コンデンサの耐圧特性等を改善
する効果が少ない。また溶解量が３０ｗｔ％より多い
と、溶解が飽和状態に近づくため電解コンデンサの低温
特性が悪くなる。溶解量が１〜１５ｗｔ％の場合には良
好なコンデンサ特性が得られる。さらに、溶解する共重
合体の分子量は２００〜１，０００，０００の範囲が好
ましく、特に１，０００〜５００，０００の範囲が望ま
しい。分子量が２００未満では、コンデンサの耐圧特性
等をを改善する効果が少ない。また、分子量が５００，
０００より大きいと、溶媒に溶解しにくくなるため電解
コンデンサの耐圧等の改善効果が少ない。したがって分
子量が１，０００〜５００，０００の場合に良好なコン
デンサ特性が得られる。
【００１３】本発明電解液の調合は、前記の溶媒に前記
の主溶質や副溶質をさらに本発明の共重合体を溶解して
１３０℃付近まで加熱し、常温まで冷却後、攪拌しなが
らアンモニアガスを通すか、または、アミンを添加して
電解液のｐＨを中性に調整する。
の主溶質や副溶質をさらに本発明の共重合体を溶解して
１３０℃付近まで加熱し、常温まで冷却後、攪拌しなが
らアンモニアガスを通すか、または、アミンを添加して
電解液のｐＨを中性に調整する。
【００１４】
【実施例】次に、本発明の実施例について説明する。ま
ず、表１及び表２に示す組成の電解液を調合する。また
この表１及び表２に示す電解液について、液温３０℃で
の比抵抗と液温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。
ず、表１及び表２に示す組成の電解液を調合する。また
この表１及び表２に示す電解液について、液温３０℃で
の比抵抗と液温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。
【００１５】
【表１】
【００１６】
【表２】
【００１７】表１の本発明の共重合体を溶解した実施例
１〜５を、表２の本発明の共重合体を省いた従来例１〜
５と比較すると、比抵抗がほぼ同等で火花発生電圧を４
２０〜４３０Ｖから５００〜５３０Ｖに大幅に向上して
いることがわかる。
１〜５を、表２の本発明の共重合体を省いた従来例１〜
５と比較すると、比抵抗がほぼ同等で火花発生電圧を４
２０〜４３０Ｖから５００〜５３０Ｖに大幅に向上して
いることがわかる。
【００１８】また、表１及び表２の組成の電解液を用
い、定格４００ｗＶ，４７０μＦのアルミ電解コンデン
サを作成した。そしてコンデンサの初期特性及び高温負
荷試験後の２０℃における特性を測定した。なお、この
アルミ電解コンデンサに用いた陽極は、６００Ｖの電圧
で化成した箔とした。また、試作時のエージング条件
は、８５℃の雰囲気中で４７５ＶＤＣ，３ｈ印加後、１
０５℃の雰囲気中で４５０ＶＤＣ，２ｈ連続印加した。
試料数は各４０個とした。
い、定格４００ｗＶ，４７０μＦのアルミ電解コンデン
サを作成した。そしてコンデンサの初期特性及び高温負
荷試験後の２０℃における特性を測定した。なお、この
アルミ電解コンデンサに用いた陽極は、６００Ｖの電圧
で化成した箔とした。また、試作時のエージング条件
は、８５℃の雰囲気中で４７５ＶＤＣ，３ｈ印加後、１
０５℃の雰囲気中で４５０ＶＤＣ，２ｈ連続印加した。
試料数は各４０個とした。
【００１９】このエージング時に従来例１〜５の電解液
を用いたコンデンサは耐圧不足のため各３〜７個が電極
間ショートした。なお、実施例１〜５の電解液を用いた
コンデンサについては全数異常なかった。
を用いたコンデンサは耐圧不足のため各３〜７個が電極
間ショートした。なお、実施例１〜５の電解液を用いた
コンデンサについては全数異常なかった。
【００２０】次に実施例１〜５の電解液を用いたコンデ
ンサについて、初期特性及びおよ高温負荷試験後の特性
等を測定し、その平均値を表３に示す。なお、高温負荷
試験の条件は、１０５℃の雰囲気中で定格電圧(４００
Ｖ)を３，０００時間連続印加とし、試料数は各２０個
とした。また、試験後の特性の測定は、各試料を２０℃
の雰囲気中で２４時間放置後行った。
ンサについて、初期特性及びおよ高温負荷試験後の特性
等を測定し、その平均値を表３に示す。なお、高温負荷
試験の条件は、１０５℃の雰囲気中で定格電圧(４００
Ｖ)を３，０００時間連続印加とし、試料数は各２０個
とした。また、試験後の特性の測定は、各試料を２０℃
の雰囲気中で２４時間放置後行った。
【００２１】
【表３】 表３から明らかな通り、従来例では耐圧不足と思われる
電極間ショートが２〜８個発生しているが、実施例では
３，０００時間後全数外観異常なく、容量変化率、ｔａ
ｎδ，漏れ電流とも従来例と比べて安定した特性を示し
ており、発明の効果が大きいことがわかる。
電極間ショートが２〜８個発生しているが、実施例では
３，０００時間後全数外観異常なく、容量変化率、ｔａ
ｎδ，漏れ電流とも従来例と比べて安定した特性を示し
ており、発明の効果が大きいことがわかる。
【００２２】
【発明の効果】以上の通り、本発明によると、化２の一
般式で表す共重合体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でき、化成性が高く、
電解コンデンサの漏れ電流増大を抑制することができる
ので、信頼性の高い電解コンデンサ用電解液が得られ
る。
般式で表す共重合体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でき、化成性が高く、
電解コンデンサの漏れ電流増大を抑制することができる
ので、信頼性の高い電解コンデンサ用電解液が得られ
る。
Claims (1)
- 【請求項１】 一般式 【化１】 ［式中、ｎは自然数、Ｒは水素またはアルキル基］で表
す共重合体を溶解したことを特徴とする電解コンデンサ
用電解液。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000004369A JP2001196272A (ja) | 2000-01-13 | 2000-01-13 | 電解コンデンサ用電解液 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000004369A JP2001196272A (ja) | 2000-01-13 | 2000-01-13 | 電解コンデンサ用電解液 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001196272A true JP2001196272A (ja) | 2001-07-19 |
Family
ID=18533168
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000004369A Pending JP2001196272A (ja) | 2000-01-13 | 2000-01-13 | 電解コンデンサ用電解液 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2001196272A (ja) |
-
2000
- 2000-01-13 JP JP2000004369A patent/JP2001196272A/ja active Pending
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