JP2001319834A

JP2001319834A - アルミ電解コンデンサ、及びそれに用いるアルミ電解コンデンサ用電解液とその製造方法。

Info

Publication number: JP2001319834A
Application number: JP2000089889A
Authority: JP
Inventors: Kenji Tamamitsu; 賢次玉光; Takayuki Sugiyama; 孝之杉山; Tadashi Ozawa; 正小澤; Hidehiko Ito; 英彦伊東; Masaro Sakakura; 正郎坂倉
Original assignee: Nippon Chemi Con Corp
Current assignee: Nippon Chemi Con Corp
Priority date: 2000-03-02
Filing date: 2000-03-28
Publication date: 2001-11-16

Abstract

(57)【要約】【課題】低インピーダンス特性を有し、さらに放置特
性の良好なアルミ電解コンデンサ、及びそれに用いるア
ルミ電解コンデンサ用電解液を提供する。【解決手段】本発明のアルミ電解コンデンサは、アミ
ノポリカルボン酸とアルミニウムとからなる水溶性の錯
体にリン酸イオンが結合した結合体を、水を主成分とす
る溶媒にアジピン酸またはその塩の少なくとも一種を溶
解した電解液とともに、コンデンサ素子内に含有してい
るので、低インピーダンス特性を有し、さらに、電解液
中のリン酸イオンを適正量に長時間にわたって保つこと
ができるので、放置後の電極箔の劣化を抑制することに
よって、アルミ電解コンデンサの放置特性が向上する。
また、初期の静電容量が向上する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明はアルミ電解コンデ
ンサ及びそれに用いるアルミ電解コンデンサ用電解液と
その製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】アルミ電解コンデンサは一般的には以下
の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をセパレータを介
して巻回してコンデンサ素子が形成される。そしてこの
コンデンサ素子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に収納される。さらに外装ケー
スの開口端部は弾性ゴムよりなる封口体が収納され、さ
らに外装ケースの開口端部を絞り加工により封口を行
い、アルミ電解コンデンサを構成する。

【０００３】そして、小型、低圧用のアルミ電解コンデ
ンサの、コンデンサ素子に含浸される電解液としては、
従来より、エチレングリコールを主溶媒とし、アジピン
酸、安息香酸などのアンモニウム塩を溶質とするもの、
または、γ−ブチロラクトンを主溶媒とし、フタル酸、
マレイン酸などの四級化環状アミジニウム塩を溶質とす
るもの等が知られている。

【０００４】このようなアルミ電解コンデンサの用途と
して、スイッチング電源の出力平滑回路などの電子機器
がある。このような用途においては、低インピーダンス
特性が要求されるが、電子機器の小型化が進むにつれ
て、アルミ電解コンデンサへの、この要求がさらに高い
ものとなってきている。このような低インピーダンス品
に対応できる比抵抗の低い電解液としては、四級化環状
アミジニウム塩を用いたものがあるが、比抵抗は８０Ω
ｃｍ程度であり、この要求に対応するには十分でない。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】そこで、電解液に水を
多量に含有させて、電解液の比抵抗を６０Ωｃｍ以下に
低減する試みがあるが、つぎのような問題を有してい
る。すなわち、このようなアルミ電解コンデンサを放置
すると、静電容量が減少し、漏れ電流特性が劣化し、さ
らには、安全弁の開弁にいたることがあるという問題点
があり、このような負荷もしくは無負荷での長時間経過
後の特性である放置特性は、アルミ電解コンデンサの信
頼性に大きな影響を与えている。

【０００６】そこで、長時間放置して劣化したアルミ電
解コンデンサを分析したところ、電解液のｐＨが高くな
っており、また、電極箔表面に溶質のアニオン成分が付
着していることが分かった。このことから、電極箔表面
のアルミニウムが溶質のアニオン成分と反応して電極箔
に付着し、さらに、アルミニウムが溶解して水酸化物等
となり、一部は溶質のアニオン成分と反応し、この際に
水素ガスが発生する。この反応がくり返されて、ｐＨが
上昇し、電極箔の劣化、開弁にいたるということが明ら
かになった。

【０００７】ところで、リン酸がこのような電極箔の劣
化の防止に効果があることはよく知られているが、十分
なものではない。これは、このリン酸を添加しても、添
加したリン酸は電解液中のアルミニウムと錯体を形成し
て電極箔に付着し、リン酸は電解液中から消失してしま
うことによるものである。さらに、添加量が多過ぎる
と、漏れ電流が増大するという問題もある。ところが、
リン酸イオンが消失する段階の適量残存している間は、
アルミ電解コンデンサの特性は良好に保たれる。

【０００８】これらのことを明らかにしたことから本発
明にいたったもので、低インピーダンス特性を有し、か
つ、放置特性の良好なアルミ電解コンデンサ及びそれに
用いるアルミ電解コンデンサ用電解液とその製造方法を
提供することをその目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明のアルミ電解コン
デンサは、アミノポリカルボン酸とアルミニウムとから
なる水溶性の錯体にリン酸イオンが結合した結合体を、
水を主成分とする溶媒とアジピン酸またはその塩の少な
くとも一種とともに、コンデンサ素子内に含有すること
を特徴とする。

【００１０】そして、前記の結合体が、アルミニウムか
らなる電極箔を巻回したコンデンサ素子に、アミノポリ
カルボン酸と、水溶液中でリン酸イオンを生成する化合
物とを添加し、水を主成分とする溶媒にアジピン酸また
はその塩の少なくとも一種を溶解した電解液を含浸して
生成されることを特徴とする。

【００１１】また、前記アルミ電解コンデンサにおい
て、コンデンサ素子中の電解液のリン酸根濃度を１０〜
４００００ｐｐｍに保持したことを特徴とする。

【００１２】そして、本発明のアルミ電解コンデンサ用
電解液は、水を主成分とする溶媒にアジピン酸またはそ
の塩の少なくとも一種を溶解した電解液であって、アミ
ノポリカルボン酸とアルミニウムとからなる水溶性の錯
体にリン酸イオンが結合した結合体を含有することを特
徴とする。

【００１３】また、前記の結合体が、アミノポリカルボ
ン酸と、水溶液中でリン酸イオンを生成する化合物と
を、モル比でアミノポリカルボン酸：リン酸イオン＝
１：２０〜３：１となるように添加することにより生成
されることを特徴とする。

【００１４】また、水溶液中でリン酸イオンを生成する
化合物を添加して、リン酸イオン濃度を０．００２〜
０．０４モル重量％としたことを特徴とする。

【００１５】さらに、これらのアルミ電解コンデンサ及
びアルミ電解コンデンサ用電解液において、水溶液中で
リン酸イオンを生成する化合物が、一般式（化２）で示
されるリン化合物又はこれらの塩もしくはこれらの縮合
体又はこれらの縮合体の塩であることを特徴とする。

【００１６】また、前記アルミ電解コンデンサとアルミ
電解コンデンサ用電解液において、溶媒中の水の含有率
が３５〜１００ｗｔ％であることを特徴とする。

【００１７】また、前記アルミ電解コンデンサとアルミ
電解コンデンサ用電解液において、電解液中のアジピン
酸またはその塩含有率が５〜２３ｗｔ％であることを特
徴とする。

【００１８】そして、本発明のアルミ電解コンデンサ用
電解液の製造方法は、水を主成分とする溶媒にアジピン
酸またはその塩の少なくとも一種を溶解した電解液に、
アミノポリカルボン酸と、水溶液中でリン酸イオンを生
成する化合物と、水溶液中でアルミニウムイオンを生成
する化合物とを添加して、アミノポリカルボン酸とアル
ミニウムとからなる水溶性の錯体にリン酸イオンが結合
した結合体を形成することを特徴とする。

【化２】（式中、Ｒ₁、Ｒ₂は、−Ｈ、−ＯＨ、−Ｒ₃、−ＯＲ
₄：Ｒ₃、Ｒ₄は、アルキル基、アリール基、フェニル
基、エーテル基）

【００１９】

【発明の実施の形態】本発明のアルミ電解コンデンサ
は、アミノポリカルボン酸とアルミニウムとからなる水
溶性の錯体にリン酸イオンが結合した結合体を、水を主
成分とする溶媒とアジピン酸またはその塩の少なくとも
一種とともに、コンデンサ素子内に含有している。そし
て、この水溶性結合体は、アルミニウムからなる電極箔
を巻回したコンデンサ素子に、アミノポリカルボン酸
と、水溶液中でリン酸イオンを生成する化合物とを添加
し、水を主成分とする溶媒にアジピン酸またはその塩の
少なくとも一種を溶解した電解液を含浸して生成され
る。

【００２０】そして、通常、アルミ電解コンデンサは製
造後、ある程度の期間常温で保管され、その後電子機器
に搭載されて使用されることになるが、本発明のアルミ
電解コンデンサは、この製造直後から使用の期間、電解
液に含有されたリン酸イオンが結合した水溶性のアルミ
ニウム錯体と、電解液中のリン酸イオンを、電解液のリ
ン酸根濃度にして１０〜４００００ｐｐｍに保持してい
る。ここでの電解液のリン酸根濃度とは、電解液中に含
有されるリン酸イオンになりうるリン酸基の濃度を示
す。したがって、通常ｐＨ調整等によって電解液中の化
合物のリン酸基をリン酸イオンにイオン化し、そのリン
酸イオンの濃度を測定することによって、リン酸根濃度
を測定する。

【００２１】ここで、溶媒中の水の含有率は、３５〜１
００ｗｔ％であり、６５ｗｔ％以下では低温特性が良好
なので、好ましくは、３５〜６５ｗｔ％である。

【００２２】アミノポリカルボン酸は、分子内にアミノ
基とカルボキシル基を複数有する化合物であって、アル
ミニウムと錯体を形成する。このアミノポリカルボン酸
としては、ジエチレントリアミン五酢酸（ＤＴＰＡ）、
グリコールエーテルジアミン四酢酸（ＧＥＤＴＡ）、ト
リエチレンテトラミン六酢酸（ＴＴＨＡ）、エチレンジ
アミン四酢酸（ＥＤＴＡ）、ヒドロキシエチルエチレン
ジアミン三酢酸（ＨＥＤＴＡ）、及びこれらの塩が挙げ
られる。これらの塩としては、アンモニウム塩、アルミ
ニウム塩、ナトリウム塩、カリウム塩等を用いることが
できる。これらのうちで好ましいのは、ＤＴＰＡ、ＧＥ
ＤＴＡ、ＴＴＨＡまたはこれらの塩である。また、アル
ミニウムと錯体を形成するものとしてクエン酸等が知ら
れているが、アミノポリカルボン酸以外では本発明の効
果は得られない。

【００２３】そして、水溶液中でリン酸イオンを生成す
る化合物（以下、リン酸生成性化合物）を添加する。こ
のリン酸生成性化合物として、一般式（化２）で示され
るリン化合物又はこれらの塩もしくはこれらの縮合体又
はこれらの縮合体の塩を挙げることができる。

【００２４】これらのリン酸生成性化合物としては、以
下のものを挙げることができる。正リン酸、亜リン酸、
次亜リン酸、及びこれらの塩、これらの塩としては、ア
ンモニウム塩、アルミニウム塩、ナトリウム塩、カルシ
ウム塩、カリウム塩である。正リン酸及びこの塩は、水
溶液中で分解してリン酸イオンを生じる。また、亜リン
酸、次亜リン酸、及びこれらの塩は、水溶液中で分解し
て、亜リン酸イオン、次亜リン酸イオンを生じ、その後
に酸化してリン酸イオンとなる。

【００２５】また、リン酸エチル、リン酸ジエチル、リ
ン酸ブチル、リン酸ジブチル等のリン酸化合物、１−ヒ
ドロキシエチリデン−１，１−ジホスホン酸、アミノト
リメチレンホスホン酸、フェニルホスホン酸等のホスホ
ン酸化合物等が挙げられる。また、メチルホスフィン
酸、ホスフィン酸ブチル等のホスフィン酸化合物が挙げ
られる。

【００２６】さらに、以下のような、縮合リン酸又はこ
れらの塩をあげることができる。ピロリン酸、トリポリ
リン酸、テトラポリリン酸等の直鎖状の縮合リン酸、メ
タリン酸、ヘキサメタリン酸等の環状の縮合リン酸、又
はこのような鎖状、環状の縮合リン酸が結合したもので
ある。そして、これらの縮合リン酸の塩として、アンモ
ニウム塩、アルミニウム塩、ナトリウム塩、カルシウム
塩、カリウム塩等を用いることができる。

【００２７】これらも、水溶液中でリン酸イオンを生ず
るか、もしくは、亜リン酸イオン、次亜リン酸イオンを
生じ、その後に酸化してリン酸イオンとなる、リン酸生
成性化合物である。

【００２８】なお、これらの中でも、容易にリン酸イオ
ンを生ずる正リン酸またはその塩、縮合リン酸、または
リン酸化合物が好ましい。さらに、添加量に対して、比
較的速やかに、多くのリン酸イオンを生ずる正リン酸、
ピロリン酸、トリポリリン酸等の直鎖状の縮合リン酸、
またはその塩が好ましい。なお、これらの化合物以外で
も、水溶液中でリン酸イオンを生ずる物質であれば、本
発明の効果を得ることができる。

【００２９】そして、溶質としては、アジピン酸または
その塩の少なくとも一種を用いる。本発明の電解液が用
いられる低圧、低インピーダンス用途の電解液では、従
来より、ギ酸、グルタル酸、アジピン酸、安息香酸また
はこれらの塩等が用いられてきたが、高電導度、高温安
定性を得るためには、アジピン酸またはその塩が好適で
ある。

【００３０】アジピン酸の塩としては、アンモニウム
塩、４級アンモニウム塩、またはアミン塩を用いること
ができる。第４級アンモニウム塩を構成する第４級アン
モニウムとしてはテトラアルキルアンモニウム（テトラ
メチルアンモニウム、テトラエチルアンモニウム、テト
ラプロピルアンモニウム、テトラブチルアンモニウム、
メチルトリエチルアンモニウム、ジメチルジエチルアン
モニウム等）、ピリジウム（１−メチルピリジウム、１
−エチルピリジウム、１，３−ジエチルピリジウム等）
が挙げられる。また、アミン塩を構成するアミンとして
は、一級アミン（メチルアミン、エチルアミン、プロピ
ルアミン、ブチルアミン、エチレンジアミン、モノエタ
ノールアミン等）、二級アミン（ジメチルアミン、ジエ
チルアミン、ジプロピルアミン、エチルメチルアミン、
ジフェニルアミン、ジエタノールアミン等）、三級アミ
ン（トリメチルアミン、トリエチルアミン、トリブチル
アミン、１，８−ジアザビシクロ（５，４，０）−ウン
デセン−７、トリエタノールアミン等）があげられる。

【００３１】また、アジピン酸またはその塩の含有率は
電解液中、５〜２３ｗｔ％であり、好ましくは、８〜１
８ｗｔ％である。この範囲未満では、電導度が低下し、
この範囲を越えると、溶解性が低下する。

【００３２】また、本発明の電解液は、水を主成分とす
る溶媒を用いるものであるが、副溶媒として、プロトン
性極性溶媒、非プロトン性極性溶媒、及びこれらの混合
物を用いることができる。プロトン性極性溶媒として
は、一価アルコール（メタノール、エタノール、プロパ
ノール、ブタノール、ヘキサノール、シクロヘキサノー
ル、シクロペンタノール、ベンジルアルコール、等）、
多価アルコール及びオキシアルコール化合物類（エチレ
ングリコール、プロピレングリコール、グリセリン、メ
チルセロソルブ、エチルセロソルブ、１，３−ブタンジ
オール、メトキシプロピレングリコール等）などがあげ
られる。非プロトン性極性溶媒としては、アミド系（Ｎ
−メチルホルムアミド、Ｎ，Ｎ−ジメチルホルムアミ
ド、Ｎ−エチルホルムアミド、Ｎ，Ｎ−ジメチルホルム
アミド、Ｎ−メチルアセトアミド、ヘキサメチルホスホ
リックアミド等）、ラクトン類（γ−ブチロラクトン、
δ−バレロラクトン等）、環状アミド類（Ｎ−メチル−
２−ピロリドン等）、カーボネート類（エチレンカーボ
ネート、プロピレンカーボネート等）、ニトリル類（ア
セトニトリル等）、オキシド類（ジメチルスルホキシド
等）、２−イミダゾリジノン系〔１，３−ジアルキル−
２−イミダゾリジノン（１，３−ジメチル−２−イミダ
ゾリジノン、１，３−ジエチル−２−イミダゾリジノ
ン、１，３−ジ（ｎ−プロピル）−２−イミダゾリジノ
ン等）、１，３，４−トリアルキル−２−イミダゾリジ
ノン（１，３，４−トリメチル−２−イミダゾリジノン
等）〕などが代表としてあげられる。

【００３３】また、アルミ電解コンデンサの寿命特性を
安定化する目的で、ニトロフェノール、ニトロ安息香
酸、ニトロアセトフェノン、ニトロベンジルアルコー
ル、２−（ニトロフェノキシ）エタノール、ニトロアニ
ソール、ニトロフェネトール、ニトロトルエン、ジニト
ロベンゼン等の芳香族ニトロ化合物を添加することがで
きる。

【００３４】また、アルミ電解コンデンサの安全性向上
を目的として、電解液の耐電圧向上を図ることができる
非イオン性界面活性剤、多価アルコールと酸化エチレン
及び／または酸化プロピレンを付加重合して得られるポ
リオキシアルキレン多価アルコールエーテル化合物、ポ
リビニルアルコールを添加することもできる。

【００３５】また、本発明のアルミ電解コンデンサ用電
解液に、硼酸、多糖類（マンニット、ソルビット、ペン
タエリスリトールなど）、硼酸と多糖類との錯化合物、
コロイダルシリカ等を添加することによって、さらに耐
電圧の向上をはかることができる。

【００３６】また、漏れ電流の低減の目的で、オキシカ
ルボン酸化合物等を添加することができる。

【００３７】以上の本発明のアルミ電解コンデンサは、
インピーダンスが低く、放置特性、すなわち、長期間に
わたる負荷、無負荷試験後の特性が良好で、さらに、初
期の静電容量も向上する。

【００３８】以下、本発明について説明する。本発明の
アルミ電解コンデンサは、アミノポリカルボン酸とアル
ミニウムとからなる水溶性の錯体にリン酸イオンが結合
した結合体（以下、水溶性結合体）を、水を主成分とす
る溶媒にアジピン酸またはその塩の少なくとも一種を溶
解した電解液とともに、コンデンサ素子内に含有してい
るが、この水溶性結合体は、アミノポリカルボン酸とリ
ン酸生成性化合物を添加した水を主成分とする溶媒にア
ジピン酸またはその塩の少なくとも一種を溶解した電解
液をコンデンサ素子に含浸して生成される。このアルミ
電解コンデンサにおいては、コンデンサ素子中で、アミ
ノポリカルボン酸と、リン酸生成性化合物から生成され
たリン酸イオンと、アルミニウム電極箔表面のアルミニ
ウムの水和物や水酸化部から溶出したアルミニウムイオ
ンとが反応して、水溶性結合体が生成される。そして、
このように生成された水溶性結合体の一部は電極箔に付
着し、一部は電解液に溶解した状態で、コンデンサ素子
中に含有されることになる。なお、この水溶性結合体は
アルミニウムにアミノポリカルボン酸とリン酸イオンが
配位したキレート錯体であると考えられる。

【００３９】また、このように、本発明のアルミ電解コ
ンデンサ用電解液には、水を主成分とする溶媒にアジピ
ン酸またはその塩の少なくとも一種を溶解した電解液
に、アミノポリカルボン酸と、リン酸生成性化合物と、
水溶液中でアルミニウムイオンを生成する化合物、すな
わちアルミ電極箔表面に形成されたアルミニウムの水和
物や水酸化物等とが添加された状態となって、水溶性結
合体が形成され、含有される。したがって、本発明のア
ルミ電解コンデンサ用電解液は、電解液作成中にアミノ
ポリカルボン酸と、リン酸生成性化合物と、水溶液中で
アルミニウムイオンを生成する化合物とを添加しても得
ることができる。さらには、別途生成したこの水溶性結
合体を、電解液に添加しても得ることができる。

【００４０】以上の本発明のアルミ電解コンデンサにお
いては、電解液の比抵抗を低減することができるので、
アルミ電解コンデンサのインピーダンスを低減すること
ができる。さらに、水溶性結合体によって、電解液中の
リン酸イオンを適正量に長時間にわたって保つことがで
きるので、アルミ電解コンデンサの放置特性を良好に保
つことができる。すなわち、電解液中のリン酸イオンは
電極箔から溶出するアルミニウムと反応して減少してい
くが、そうなると、水溶性結合体がリン酸イオンを放出
して、電解液中のリン酸イオンを適正量に保つ作用をす
る。そして、この適正量のリン酸イオンはアルミニウム
の溶解、またアルミニウムの水酸化物等の生成を抑制し
て、電極箔の劣化を抑制するので、アルミ電解コンデン
サの放置特性が向上する。そして、電解液中のリン酸イ
オンと電解液中のアミノポリカルボン酸とアルミニウム
からなる水溶性の錯体に結合したリン酸イオンは、電解
液中のリン酸根として検出されるが、このリン酸根濃度
は１０〜４００００ｐｐｍに保持されている（電解液を
２ｍｍｏｌ／ｌの希硝酸で１０００倍に希釈して、ｐＨ
＝２〜３にして、リン酸イオンをイオンクロマト分析で
定量した。）。

【００４１】すなわち、電解液にリン酸イオンを添加し
たのみでは、リン酸イオンはアルミニウムと反応して電
解液中から消失してしまうので、放置特性が劣化する。
また、多量に添加した場合はさらに漏れ電流特性が劣化
する。しかしながら、本発明のアルミ電解コンデンサに
おいては、電解液中に適正量のリン酸イオンが長期間経
過しても消失することなく存在して、良好な放置特性を
維持することができ、漏れ電流特性も劣化することな
く、良好である。

【００４２】以下の実験はこれらのことを明らかにし
た。本発明のアルミ電解コンデンサを分解し、コンデン
サ素子に含浸された電解液を洗浄、除去した。その後、
このコンデンサ素子にリン酸イオンを含まない電解液を
含浸して電解コンデンサを作成したところ、この電解コ
ンデンサの放置特性は良好であった。そして、この電解
コンデンサの電解液からは１０〜２００ｐｐｍのリン酸
根が検出され、アルミニウムはほとんど検出されなかっ
た。すなわち、電極箔に付着した水溶性結合体が、リン
酸イオンを含まない電解液中にリン酸イオンを放出し、
その後も一定のリン酸イオンを長時間にわたって適正に
保つことによって、コンデンサの放置特性を向上させた
ものである。なお、電解液中で生成されるアルミニウム
錯体が水溶性でない、つまり難溶性または不溶性の場合
は、本発明のような電解液中のリン酸イオンを適正量に
保つ作用がないためと思われるが、本発明の効果を得る
ことはできない。

【００４３】そして、以上のように本発明のアルミ電解
コンデンサにおいては、電解液のリン酸根を１０〜４０
０００ｐｐｍに保持しているが、１５０００ｐｐｍ以下
では比抵抗が低減するので、１０〜１５０００ｐｐｍに
保持することが好ましい。また、８５〜１２５℃、１０
００〜２０００時間放置の条件下では、１０〜１０００
０ｐｐｍに保持される。そして、２０ｐｐｍ以上ではさ
らに放置特性が安定し、５０００ｐｐｍ以下では比抵抗
が低減するので、この条件下では２０〜５０００ｐｐｍ
に保持されることが好ましい。

【００４４】そして、電解液作成時に添加するアミノポ
リカルボン酸とリン酸生成性化合物は、電解液中のアミ
ノポリカルボン酸とリン酸イオンが、モル比にしてアミ
ノポリカルボン酸：リン酸イオン＝１：２０〜３：１で
ある。さらに、好ましくは、１：１０〜１：１である。
アミノポリカルボン酸が、この比率より少ないと、アミ
ノポリカルボン酸がアルミニウムとリン酸イオンと反応
して水溶性結合体を形成しても、リン酸イオンが多い場
合には電解液中にリン酸イオンが多量に残存するので、
アルミ電解コンデンサの漏れ電流特性が低下する。ま
た、この比率より多いと、理由は定かではないが、アル
ミ電解コンデンサの放置特性が劣化する。

【００４５】また、電解液中の一定量のリン酸イオンは
アルミ電解コンデンサ作成時に電極箔と反応して消費さ
れるので、電解液作成時に添加する量は０．００２モル
重量％以上必要であり、また、０．０４モル重量％以上
添加すると初期的な皮膜溶解が激しく、アルミ電解コン
デンサの放置特性は低下する。したがって、０．００２
〜０．０４モル重量％が好ましく、さらに好ましくは、
０．００３〜０．０３モル重量％である。

【００４６】そして、この電解液はｐＨが上昇せず、５
〜７（水溶液として５０倍に希釈して測定）に維持され
ていることが判明した。これは、電解液中に保持された
リン酸イオンによって、アルミニウムの溶解が抑制さ
れ、したがって、電解質のアニオン成分がアルミニウム
と反応することが抑制されて、ｐＨの上昇が抑制されて
いるものと思われる。

【００４７】さらに、本発明のアルミ電解コンデンサに
おいては、アミノポリカルボン酸の酸化皮膜を溶解する
作用によって、アルミ電解コンデンサの作成時に、陰極
箔の自然酸化皮膜が溶解されることによるものと思われ
るが、初期の静電容量が向上する。

【００４８】なお、アミノポリカルボン酸以外のアルミ
ニウムと錯体を形成する、例えばクエン酸等を用いた場
合、常温付近の放置によって、コンデンサの開弁が発生
し、電解液のｐＨが上昇する。これは、常温付近では、
わずかに溶解したアルミニウムと電解質のアニオン成分
が反応してｐＨが上昇すると、クエン酸の錯体形成能力
が低下して、アルミニウムを放出する。そのため、放出
されたアルミニウムと電解質のアニオン成分が反応して
ｐＨはさらに上昇し、ｐＨが上昇するとアルミニウムの
溶解は著しくなり、その結果、電極箔の劣化、開弁がお
こるものと思われる。

【００４９】以上のように、本発明の水を主体とする溶
媒とアジピン酸またはその塩とアミノポリカルボン酸と
リン酸生成性化合物の相乗作用により、従来にないイン
ピーダンスが低く、放置特性が良好なアルミ電解コンデ
ンサを実現することができる。

【００５０】また、本発明の電解液は水を主成分とした
溶媒を用いているので、溶媒としてγ−ブチロラクトン
を用いた従来の低インピーダンスアルミ電解コンデンサ
用電解液より、封口ゴムを透過してのコンデンサ外部へ
の透散が遅く、長寿命を得ることができる。さらに、高
電圧使用などの規格外の使用によってコンデンサが故障
した際にも、溶媒に水が多量に含有されているので発火
が発生するなどの問題点がない。また、溶媒以外の成分
は、アジピン酸またはその塩、アミノポリカルボン酸、
リン酸生成性化合物であり、電解液を構成する成分は安
全性も高い。このように、耐環境性も良好である。

【００５１】以下、本発明について、実施例を挙げて、
さらに具体的に説明する。

【００５２】

【実施例】コンデンサ素子は陽極箔と、陰極箔をセパレ
ータを介して巻回して形成する。陽極電極箔は、純度９
９．９％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。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。

【００５３】上記のように構成したコンデンサ素子に、
アルミ電解コンデンサの駆動用の電解液を含浸する。こ
の電解液を含浸したコンデンサ素子を、有底筒状のアル
ミニウムよりなる外装ケースに収納し、外装ケースの開
口端部に、ブチルゴム製の封口体を挿入し、さらに外装
ケースの端部を絞り加工することによりアルミ電解コン
デンサの封口を行う。

【００５４】ここで用いる電解液の組成と、その比抵抗
を（表１）に示す。組成は、部で示した。また、従来例
として、γ−ブチロラクトン７５部、フタル酸エチルジ
メチルイミダゾリニウム２５部の電解液を用いた。比抵
抗は８１Ωｃｍであった。

【００５５】以上のように構成したアルミ電解コンデン
サの高温寿命試験を行った。アルミ電解コンデンサの定
格は、６．３ＷＶ−５６００μＦである。試験条件は、
１０５°Ｃ、定格電圧負荷、無負荷、１０００時間及
び、６０℃、無負荷、３０００時間である。試験後の電
気的特性及び電解液中のリン酸根濃度（ｐｐｍ）を（表
２）〜（表４）に示す。なお、開弁したアルミ電解コン
デンサについては、開弁直後の電解液中のリン酸根濃度
を測定した。また、リン酸根濃度の検出限界は、１０ｐ
ｐｍ未満であるので、これは＜１０で示した。また、従
来例の初期特性は、静電容量が５５４０μＦ、ｔａｎδ
が０．１０１、漏れ電流が１３μＡであった。

【００５６】

【表１】（注）EG ：エチレングリコール AAd ：アジピン酸アンモニウム DTPA：ジエチレントリアミン五酢酸 GEDTA ：グリコールエーテルジアミン四酢酸 TTHA：トリエチレンテトラミン六酢酸 EDTA：エチレンジアミン四酢酸 CiA ：クエン酸 2PA ：リン酸水素二アンモニウム水の欄の( )の数字は、溶媒中の水の含有率

【００５７】

【表２】（注）Ｃａｐ：静電容量（μＦ）、ｔａｎδ：誘電損失
の正接、ＬＣ：漏れ電流（μＡ）、ΔＣａｐ：静電容量変化率
（％）リン酸根：リン酸根濃度（ｐｐｍ）

【００５８】

【表３】

【００５９】

【表４】

【００６０】（表１）〜（表４）ならびに従来例の特性
から分かるように、実施例の比抵抗は１４〜６７Ωｃｍ
と、従来例の８１Ωｃｍよりはるかに低く、初期のｔａ
ｎδも０．０４７〜０．０９２と、従来例の０．１０１
より低い。また、静電容量は５６４０〜５７５０μＦ
と、従来例の５５４０μＦより大きくなっている。

【００６１】そして、（表２）〜（表４）から分かるよ
うに、実施例の１０００〜３０００時間経過後のリン酸
根濃度は、それぞれの試験条件で３５〜４８００ｐｐｍ
であり、１０５℃、６０℃の放置特性も良好であった。
すなわち、アミノポリカルボン酸としてＤＴＰＡを用い
た実施例１、３、５は、溶媒中の水の含有率が４０〜８
５％であるが、各条件での放置後の漏れ電流は１３〜４
０μＡと安定している。さらに、ＤＴＰＡを用い溶媒中
の水の含有率が６０％で、アジピン酸アンモニウムの含
有量が１０〜１８部である実施例２〜４の各条件での放
置後の漏れ電流は１４〜３５μＡと安定している。

【００６２】これに比べて、リン酸のみを添加した比較
例３、４は、それぞれ、電解液に、５０ｐｐｍ、１００
００ｐｐｍのリン酸水素二アンモニウムを添加したが、
開弁にいたっており、さらに、開弁した時点での電解液
からはリン酸根が検出されない。このことは電解液中の
リン酸イオンが消失したことを示している。また、リン
酸水素二アンモニウムを１部添加した比較例４の初期の
漏れ電流は高い。

【００６３】さらに、アミノポリカルボン酸、リン酸水
素二アンモニウムを添加しない比較例５においては、比
抵抗が８０、ｔａｎδは０．１０８〜０．１１０と、比
抵抗、ｔａｎδ共に、従来品のレベルとしては最も低い
レベルにあるが開弁にいたっており、本発明によって、
従来例と比較しても分かるように、従来にない低ｔａｎ
δ特性を有し、放置特性の良好なアルミ電解コンデンサ
を実現していることが分かる。

【００６４】また、アミノポリカルボン酸：リン酸が
１：２６である比較例１では、無負荷試験後の漏れ電流
が増大している。そして、アミノポリカルボン酸以外
の、アルミニウムと錯体を形成するクエン酸を用いた比
較例２は、１０５℃の放置特性は良好であるが、６０℃
の放置特性は劣化している。なお、５０００時間後には
開弁したことを確認している。また、コンデンサの電解
液の初期のｐＨは５．８であり、６０℃の放置後のコン
デンサの電解液のｐＨは、７．８であった。これは、６
０℃ではアルミニウムの水酸化物等とアジピン酸が反応
して、アンモニウムが過剰となり、ｐＨが上昇する。そ
うなると、クエン酸の錯体形成能力が低下し、クエン酸
添加の効果が低下する。しかしながら、１０５℃放置に
おいては、アンモニウムとアジピン酸が反応しても、ア
ンモニウムがガス化するのでそれほどｐＨが上昇せず、
クエン酸の錯体形成能力が維持されて、効果が維持され
ていることによるものと思われる。なお、放置後の静電
容量が上昇しているが、これはｐＨが上昇して、陽極箔
の酸化皮膜が溶解したためにおこったものと思われる。

【００６５】

【発明の効果】以上のように、本発明によれば、アミノ
ポリカルボン酸とアルミニウムとからなる水溶性の錯体
にリン酸イオンが結合した結合体を、水を主成分とする
溶媒にアジピン酸またはその塩の少なくとも一種を溶解
した電解液とともに、コンデンサ素子内に含有している
ので、電解液の比抵抗を低減することによって低インピ
ーダンス特性を図ることができ、さらに、電解液中のリ
ン酸イオンを適正量に長時間にわたって保つことがで
き、放置後の電極箔の劣化を抑制することによって、良
好な放置特性と、初期の静電容量の向上を図ることがで
きるアルミ電解コンデンサ及びそれに用いるアルミ電解
コンデンサ用電解液とその製造方法を提供することがで
きる。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者伊東英彦東京都青梅市東青梅１丁目167番地の１日本ケミコン株式会社内 (72)発明者坂倉正郎東京都青梅市東青梅１丁目167番地の１日本ケミコン株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】アミノポリカルボン酸とアルミニウムと
からなる水溶性の錯体にリン酸イオンが結合した結合体
を、水を主成分とする溶媒とアジピン酸またはその塩の
少なくとも一種とともに、コンデンサ素子内に含有する
アルミ電解コンデンサ。
【請求項２】請求項１記載の結合体が、アルミニウム
からなる電極箔を巻回したコンデンサ素子に、アミノポ
リカルボン酸と、水溶液中でリン酸イオンを生成する化
合物とを添加し、水を主成分とする溶媒にアジピン酸ま
たはその塩の少なくとも一種を溶解した電解液を含浸し
て生成されるアルミ電解コンデンサ。
【請求項３】前記の水溶液中でリン酸イオンを生成す
る化合物が、一般式（化１）で示されるリン化合物又は
これらの塩もしくはこれらの縮合体又はこれらの縮合体
の塩である請求項２記載のアルミ電解コンデンサ。
【請求項４】コンデンサ素子中の電解液のリン酸根濃
度を１０〜４００００ｐｐｍに保持した、請求項１記載
のアルミ電解コンデンサ。
【請求項５】水を主成分とする溶媒にアジピン酸また
はその塩の少なくとも一種を溶解した電解液であって、
アミノポリカルボン酸とアルミニウムとからなる水溶性
の錯体にリン酸イオンが結合した結合体を含有するアル
ミ電解コンデンサ用電解液。
【請求項６】請求項５記載の結合体が、アミノポリカ
ルボン酸と、水溶液中でリン酸イオンを生成する化合物
とを、モル比でアミノポリカルボン酸：リン酸イオン＝
１：２０〜３：１となるように添加することにより生成
されるアルミ電解コンデンサ用電解液。
【請求項７】前記の水溶液中でリン酸イオンを生成す
る化合物が、一般式（化１）で示されるリン化合物又は
これらの塩もしくはこれらの縮合体又はこれらの縮合体
の塩である請求項６記載のアルミ電解コンデンサ用電解
液。
【請求項８】水溶液中でリン酸イオンを生成する化合
物を添加して、リン酸イオン濃度を０．００２〜０．０
４モル重量％とした請求項６記載のアルミ電解コンデン
サ用電解液。
【請求項９】溶媒中の水の含有率が３５〜１００ｗｔ
％である、請求項１記載のアルミ電解コンデンサ。
【請求項１０】電解液のアジピン酸またはその塩の含
有率が５〜２３ｗｔ％である、請求項１記載のアルミ電
解コンデンサ。
【請求項１１】溶媒中の水の含有率が３５〜１００ｗ
ｔ％である、請求項５記載のアルミ電解コンデンサ用電
解液。
【請求項１２】電解液のアジピン酸またはその塩の含
有率が５〜２３ｗｔ％である、請求項５記載のアルミ電
解コンデンサ用電解液。
【請求項１３】水を主成分とする溶媒にアジピン酸ま
たはその塩の少なくとも一種を溶解した電解液に、アミ
ノポリカルボン酸と、水溶液中でリン酸イオンを生成す
る化合物と、水溶液中でアルミニウムイオンを生成する
化合物とを添加して、アミノポリカルボン酸とアルミニ
ウムとからなる水溶性の錯体にリン酸イオンが結合した
結合体を形成するアルミ電解コンデンサ用電解液の製造
方法。【化１】（式中、Ｒ₁、Ｒ₂は、−Ｈ、−ＯＨ、−Ｒ₃、−ＯＲ
₄：Ｒ₃、Ｒ₄は、アルキル基、アリール基、フェニル
基、エーテル基）