JP2002057067A

JP2002057067A - アルミ電解コンデンサ

Info

Publication number: JP2002057067A
Application number: JP2000245156A
Authority: JP
Inventors: Kenji Tamamitsu; 賢次玉光; Tadashi Ozawa; 正小澤; Masaro Sakakura; 正郎坂倉; Hisatomi Ito; 久富伊東
Original assignee: Nippon Chemi Con Corp
Current assignee: Nippon Chemi Con Corp
Priority date: 2000-08-11
Filing date: 2000-08-11
Publication date: 2002-02-22

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、表面にシランカップリング剤を
付着させた陰極箔を用いた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。これら
のことを明らかにしたことから、本願発明者らはリン酸
イオンを適正量に保つことによって、低インピーダンス
特性を有し、かつ、放置特性を良好に維持できるという
知見を得た。しかしながら、さらなる放置特性の向上と
いう要求があり、これらの要求に応えるための放置特性
の良好なアルミ電解コンデンサを提供することをその目
的とする。

【０００８】

【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、表面にシランカップリング剤を付
着させた陰極箔を用いたコンデンサ素子内に含有するこ
とを特徴とする。

【０００９】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。

【００１０】さらに、これらのアルミ電解コンデンサに
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。

【００１１】また、前記アルミ電解コンデンサにおい
て、使用される電解液の溶媒中の水の含有率が３５〜１
００ｗｔ％であることを特徴とする。

【００１２】また、前記アルミ電解コンデンサとにおい
て、電解液中のアジピン酸またはその塩含有率が５〜２
３ｗｔ％であ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）

【００１３】

【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、表面にシランカップリング剤を付着させ
た陰極箔を用いた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。なお、陽極箔の表面にシランカップリング剤を付着
させると、放置後の静電容量の減少が抑制されるので、
好適である。

【００１４】ここで用いるシランカップリング剤は特に
限定はないが、下記に一般式で表される化合物、または
これらの塩からなるシランカップリング剤が代表的であ
る。

【化３】（式中、Ｘ₁は、ビニル基、アミノ基、エポキシ基、ク
ロル基、メタクリロキシ基、メルカプト基、ケチミン基
を有する原子団、Ｘ₂〜Ｘ₄は、アルキル基、アルコキ
シ基、クロル基）これらのシランカップリング剤としては、ビニルトリメ
トキシシラン、Ｎ−（２−アミノエチル）３−アミノプ
ロピルトリメトキシシラン、３−アミノプロピルトリエ
トキシシラン、３−グリシドキシプロピルトリメトキシ
シラン、２−（３，４−エポキシシクロヘキシル）エチ
ルトリメトキシシラン、３−メタクリロキシプロピルト
リメトキシシラン、３−メルカプトプロピルトリメトキ
シシラン、Ｎ−〔２−（ビニルベンジルアミノ）エチ
ル〕−３−アミノプロピルトリメトキシシラン・塩酸塩
等を例示することができる。

【００１５】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コンデ
ンサ素子に含有されたリン酸イオンが結合した水溶性の
アルミニウム錯体が、電解液中のリン酸イオンを適正量
に保持する。

【００１６】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。

【００１７】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。

【００１８】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。

【００１９】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。

【００２０】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。

【００２１】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。

【００２２】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。

【００２３】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。

【００２４】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。

【００２５】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。

【００２６】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。

【００２７】また、本発明のアルミ電解コンデンサに用
いられる電解液は、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。

【００２８】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。

【００２９】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。

【００３０】また、本発明のアルミ電解コンデンサに用
いられる電解液に、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。

【００３１】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。

【００３２】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。

【００３３】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、表面にシランカップリング剤を
付着させた陰極箔を用いた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表面に
シランカップリング剤を付着させた陰極箔を用いた電極
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。

【００３４】また、このように、本発明のアルミ電解コ
ンデンサに用いられる電解液には、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に用いられる電解液は、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。

【００３５】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。）。

【００３６】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。

【００３７】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。

【００３８】陰極箔にシランカップリング剤を付着させ
ることによって、放置特性が向上する理由は以下のよう
である。すなわち、シランカップリング剤を陰極箔に付
着させることによってアルミニウムの溶出が減少する。
さらに、電解コンデンサを作成後、陰極箔をｐＨ７の緩
衝溶液中で加熱し、溶出したアルミニウムイオンとリン
酸イオンを測定したところ、シランカップリング剤を付
着させた陰極箔からは、付着させない陰極箔より多くの
アルミニウムイオンとリン酸イオンが検出された。これ
らのことから、水和抑制効果が持続し、これらの相乗効
果によって放置特性が向上するものと推察される。

【００３９】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。

【００４０】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。

【００４１】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。

【００４２】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。

【００４３】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。

【００４４】

【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、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、両極箔の表面にＮ−
（２−アミノエチル）３−アミノプロピルトリメトキシ
シラン水溶液を塗布し、乾燥処理を行った。

【００４５】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。

【００４６】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。さらに、実施
例８として、ＤＴＰＡ、リン酸水素二アンモニウム、水
酸化アルミニウムを純水中に添加し、ＤＴＰＡとアルミ
ニウムの錯体にリン酸が結合した水溶性結合体を含有し
た水溶液を作成し、これを実施例３と同等の添加量とな
るように電解液に添加した。また、比較例として、実施
例３で用いる電解液と従来の陰極箔を用いた電解コンデ
ンサを、従来例１として、ＤＴＰＡのみを添加した電解
液と従来の陰極箔を用いた電解コンデンサを作成した。
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。

【００４７】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、５０００時間、１
００００時間である。それぞれの結果を（表２）、（表
３）に示す。また、従来例２の初期特性は、静電容量が
５５４０μＦ、ｔａｎδが０．１０１、漏れ電流が１３
μＡであった。

【００４８】

【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 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

【００４９】

【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）

【００５０】

【表３】

【００５１】（表１）〜（表３）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２３〜６７Ωｃｍ
と、従来例２の８１Ωｃｍよりはるかに低く、初期のｔ
ａｎδも０．０６１〜０．０８０と、従来例２の０．１
０１より低い。

【００５２】そして、（表２）〜（表３）から分かるよ
うに、実施例のリン酸根濃度は５００ｐｐｍ以上に維持
され、負荷、無負荷、１００００時間後特性は良好で、
１００００時間保証が可能となっている。さらに、アミ
ノポリカルボン酸としてＤＴＰＡを用いた実施例１〜５
について、溶媒中の水の含有率が４０〜７０％である実
施例１、３、５、さらに、アジピン酸アンモニウムの含
有量が１０〜１８部の実施例２〜４における放置特性も
良好である。

【００５３】これに比べて、従来の陰極箔を用いた、比
較例は、５０００時間後には、良好な特性を得ている
が、１００００時間後には、開弁にいたっており、本発
明によって、さらに放置特性の良好な、従来にないアル
ミ電解コンデンサを実現していることがわかる。

【００５４】

【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、表面にシランカップリング剤を付
着させた陰極箔を用いた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)発明者伊東久富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、表面にシランカップリング剤
を付着させた陰極箔を用いた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】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５】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。【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）