JP2002110469A - Electrolyte for electrolytic capacitor - Google Patents
Electrolyte for electrolytic capacitorInfo
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Abstract
Description
【0001】[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、更に詳しくは中高圧用の電解液に関する
ものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an electrolytic solution for electrolytic capacitors, and more particularly to an electrolytic solution for medium and high pressures.
【0002】[0002]
【従来の技術】電解コンデンサ用電解液は、アルミニウ
ムまたはタンタルなどの表面に絶縁性の酸化皮膜が形成
された弁金属を陽極電極に使用し、前記酸化皮膜層を誘
電体とし、この酸化皮膜層の表面に電解質層となる電解
液を接触させ、さらに通常陰極と称する集電用の電極を
配置して構成されている。2. Description of the Related Art An electrolytic solution for an electrolytic capacitor uses a valve metal having an insulating oxide film formed on the surface such as aluminum or tantalum for an anode electrode, and uses the oxide film layer as a dielectric material. An electrolyte for forming an electrolyte layer is brought into contact with the surface of the substrate, and a current collecting electrode usually called a cathode is arranged.
【0003】電解コンデンサ用電解液は、上述のように
誘電体層に直接に接触し、真の陰極として作用する。即
ち、電解液は電解コンデンサの誘電体と集電陰極との間
に介在して、電解液の抵抗分が電解コンデンサに直列に
挿入されていることになる。故に、その電解液の特性が
電解コンデンサ特性を左右する大きな要因となる。As described above, the electrolytic solution for an electrolytic capacitor directly contacts the dielectric layer and acts as a true cathode. That is, the electrolytic solution is interposed between the dielectric of the electrolytic capacitor and the collector cathode, and the resistance of the electrolytic solution is inserted in series with the electrolytic capacitor. Therefore, the characteristics of the electrolytic solution are a major factor affecting the characteristics of the electrolytic capacitor.
【0004】電解コンデンサの従来技術においては、中
高圧用の電解液として、火花電圧が比較的高く得られる
ことから、エチレングリコールを溶媒とし、セバシン
酸、やアゼライン酸等の有機カルボン酸が用いられるこ
ともあるが、これらは溶解性が低いため、低温において
結晶が析出しやすくコンデンサの低温特性を劣化させる
という欠点を免れ得なかった。さらに、特公昭60−1
3296号公報に示されているようにブチルオクタン二
酸を溶質として用いる例や特公昭63−15738号公
報に示されているように5,6−デカンジカルボン酸を
溶質として用いた例がある。これらの有機カルボン酸あ
るいはその塩を用いた電解液では、火花電圧および電導
度が高く、溶解性も高いので、低温特性も良好である。[0004] In the prior art of electrolytic capacitors, since an electrolysis solution for medium and high pressures can obtain a relatively high spark voltage, an organic carboxylic acid such as sebacic acid or azelaic acid is used using ethylene glycol as a solvent. In some cases, however, since these have low solubility, crystals tend to precipitate at low temperatures, and the disadvantage of deteriorating the low-temperature characteristics of the capacitor cannot be avoided. Furthermore, Japanese Patent Publication No. 60-1
There is an example using butyloctane diacid as a solute as shown in Japanese Patent No. 3296, and an example using 5,6-decanedicarboxylic acid as a solute as shown in Japanese Patent Publication No. 63-15738. Electrolyte solutions using these organic carboxylic acids or salts thereof have high sparking voltage and conductivity, and high solubility, and thus have good low-temperature characteristics.
【0005】[0005]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、これら
の電解液においては、エチレングリコールの水酸基と有
機カルボン酸のカルボキシル基との間でエステル化反応
が進行し、イオンの減少により電導度が低下を引き起こ
し、電解コンデンサのtanδが上昇する。さらには、
有機カルボン酸は電極箔の表面でアルミニウムとの錯体
を形成して、電極箔の有効面積の減少をもたらし、静電
容量が低下するという現象が起こる。このため、電解コ
ンデンサの高温での寿命特性が十分なものではないとい
う問題点があった。However, in these electrolytes, the esterification reaction proceeds between the hydroxyl group of ethylene glycol and the carboxyl group of the organic carboxylic acid, and the conductivity decreases due to the decrease of ions. Tanδ of the electrolytic capacitor increases. Moreover,
The organic carboxylic acid forms a complex with aluminum on the surface of the electrode foil, resulting in a decrease in the effective area of the electrode foil, and a phenomenon that the capacitance decreases. For this reason, there is a problem that the life characteristics of the electrolytic capacitor at high temperatures are not sufficient.
【0006】さらに、近年、スイッチング電源を使用し
た電子機器においては、低インピーダンス化の要求が高
まっている。Further, in recent years, there has been an increasing demand for lower impedance in electronic equipment using a switching power supply.
【0007】そこで、本発明は、高温での寿命特性、す
なわち、tanδと静電容量特性が良好で、さらに、イ
ンピーダンス特性の良好な中高圧用の電解液を提供する
ことを目的とする。Accordingly, an object of the present invention is to provide a medium-to-high pressure electrolytic solution having good high-temperature life characteristics, that is, good tan δ and capacitance characteristics, and good impedance characteristics.
【0008】[0008]
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明の電解コンデンサ用電解液は、エチレングリ
コールを主体とし、7〜50wt%の水を含む溶媒中
に、硼酸と多価アルコールから得られる、硼酸の多価ア
ルコール錯化合物あるいはその塩を、一種以上溶解した
電解液に、1,6−デカンジカルボン酸、5,6−デカ
ンジカルボン酸、1,7−オクタンジカルボン酸、7−
メチル−7−メトキシカルボニル−1,9−デカンジカ
ルボン酸、7,9−ジメチル−7,9−ジメトキシカル
ボニル−1,11−ドデカンジカルボン酸、7,8−ジ
メチル−7,8−ジメトキシカルボニル−1,14−テ
トラデカンジカルボン酸、セバシン酸、アゼライン酸か
ら選ばれる、少なくとも1種以上の有機カルボン酸化合
物あるいはその塩を、前記硼酸の総量の5〜40重量%
添加し、さらに1−ヒドロキシエチリデン−1,1−ジ
ホスホン酸を添加したことを特徴とする。In order to solve the above-mentioned problems, an electrolytic solution for an electrolytic capacitor according to the present invention comprises boric acid and a polyhydric alcohol in a solvent mainly composed of ethylene glycol and containing 7 to 50% by weight of water. , A 1,6-decanedicarboxylic acid, 5,6-decanedicarboxylic acid, 1,7-octanedicarboxylic acid, 7-
Methyl-7-methoxycarbonyl-1,9-decanedicarboxylic acid, 7,9-dimethyl-7,9-dimethoxycarbonyl-1,11-dodecanedicarboxylic acid, 7,8-dimethyl-7,8-dimethoxycarbonyl-1 At least one or more organic carboxylic acid compounds or salts thereof selected from 14,14-tetradecanedicarboxylic acid, sebacic acid and azelaic acid in an amount of 5 to 40% by weight of the total amount of boric acid
And 1-hydroxyethylidene-1,1-diphosphonic acid is further added.
【0009】さらに、前記電解液の硼酸の多価アルコー
ル錯化合物における多価アルコールが、エリトリット、
アラビット、アドニット、ソルビット、マンニット、ズ
ルシット、タリットのうちから選ばれる糖アルコールで
あることを特徴とする。Further, the polyhydric alcohol in the polyhydric alcohol complex compound of boric acid in the electrolytic solution may be erythritol,
It is a sugar alcohol selected from arabbit, adnit, sorbit, mannitol, dursit, and tarit.
【0010】そして、前記電解液に、非イオン性界面活
性剤、多価アルコールに酸化エチレン及び/または酸化
プロピレンを重合させ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を一種又は二種以上添加
したことを特徴とする。[0010] One or more polyoxyalkylene polyhydric alcohol ether compounds obtained by polymerizing ethylene oxide and / or propylene oxide with a polyhydric alcohol are added to the electrolyte solution. It is characterized by the following.
【0011】また、前記電解液に、芳香族ニトロ化合物
を一種以上を添加したことを特徴とする。[0011] Further, one or more aromatic nitro compounds are added to the electrolyte.
【0012】さらに、前記電解液に、一般式:Further, the above-mentioned electrolytic solution has a general formula:
【化2】 (式中、R1 、R2 は、炭素数1〜18の同一または異
なってよいアルキル基または水素原子を表わし、少なと
も一つはアルキルである。)で示される酸性アルキル燐
酸エステルあるいは、燐酸、亜燐酸を一種又は二種以上
添加したことを特徴とする。Embedded image Wherein R 1 and R 2 each represent an alkyl group having 1 to 18 carbon atoms or a hydrogen atom which may be the same or different, and at least one is alkyl. And one or more phosphorous acids are added.
【0013】[0013]
【発明の実施の形態】本発明の電解コンデンサ用電解液
は、硼酸と多価アルコールから得られる、硼酸の多価ア
ルコール錯化合物あるいはその塩(以下、硼酸の多価ア
ルコール錯化合物類)を主たる溶質としている。そし
て、硼酸の多価アルコール錯化合物における多価アルコ
ールとしては、エチレングリコール、プロピレングリコ
ール、トリメチロールプロパン、トリメチロールエタ
ン、ペンタエリトリット、ポリビニルアルコール等、さ
らには、トリット、テトリット、ペンチット、ヘキシッ
ト、へプチット、オクチット、ノニット、デシット、ド
デシット等の糖アルコールがあげられる。BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION The electrolytic solution for an electrolytic capacitor of the present invention mainly comprises a polyhydric alcohol complex compound of boric acid or a salt thereof (hereinafter referred to as polyhydric alcohol complex compounds of boric acid) obtained from boric acid and a polyhydric alcohol. Solute. And, as polyhydric alcohol in the polyhydric alcohol complex compound of boric acid, ethylene glycol, propylene glycol, trimethylolpropane, trimethylolethane, pentaerythritol, polyvinyl alcohol and the like, and further, trit, tetrit, pentite, hexit, Sugar alcohols such as petite, octit, nonit, desit, dodecit and the like can be mentioned.
【0014】ここで、硼酸の多価アルコール錯化合物類
は、硼酸と多価アルコールとを合成して得るが、電解液
を混合、作成する際に、エチレングリコール中に硼酸及
び多価アルコールを所定量混合し、加熱溶解させて、電
解液中で合成して得ることもできる。Here, the polyhydric alcohol complex compounds of boric acid are obtained by synthesizing boric acid and polyhydric alcohol. When mixing and preparing an electrolytic solution, boric acid and polyhydric alcohol are added to ethylene glycol. It can also be obtained by mixing quantitatively, dissolving by heating, and synthesizing in an electrolytic solution.
【0015】そして、1,6−デカンジカルボン酸、
5,6−デカンジカルボン酸、1,7−オクタンジカル
ボン酸、7−メチル−7−メトキシカルボニル−1,9
−デカンジカルボン酸、7,9−ジメチル−7,9−ジ
メトキシカルボニル−1,11−ドデカンジカルボン
酸、7,8−ジメチル−7,8−ジメトキシカルボニル
−1,14−テトラデカンジカルボン酸、セバシン酸、
アゼライン酸から選ばれる、少なくとも1種以上の有機
カルボン酸化合物あるいはその塩(以下、有機カルボン
酸類)を、前記硼酸の総量の5〜40重量%、好ましく
は10〜25重量%添加する。ここで、前記硼酸の総量
とは、前述したように、硼酸の多価アルコール錯化合物
類は硼酸と多価アルコールから作成されるが、その時に
用いる硼酸の総量を示す。And 1,6-decanedicarboxylic acid,
5,6-decanedicarboxylic acid, 1,7-octanedicarboxylic acid, 7-methyl-7-methoxycarbonyl-1,9
-Decanedicarboxylic acid, 7,9-dimethyl-7,9-dimethoxycarbonyl-1,11-dodecanedicarboxylic acid, 7,8-dimethyl-7,8-dimethoxycarbonyl-1,14-tetradecanedicarboxylic acid, sebacic acid,
At least one or more organic carboxylic acid compounds or salts thereof (hereinafter, organic carboxylic acids) selected from azelaic acid are added in an amount of 5 to 40% by weight, preferably 10 to 25% by weight of the total amount of the boric acid. Here, the total amount of boric acid refers to the total amount of boric acid used at that time, although the polyhydric alcohol complex compounds of boric acid are prepared from boric acid and polyhydric alcohol, as described above.
【0016】そして、エチレングリコールを主体とし7
〜50wt%の水を含む溶媒を用い、添加剤として1−
ヒドロキシエチリデン−1,1−ジホスホン酸を用い
る。Then, ethylene glycol is mainly used and 7
Using a solvent containing 50 to 50% by weight of water;
Hydroxyethylidene-1,1-diphosphonic acid is used.
【0017】以上の本発明の電解液は、高温寿命特性、
すなわち、高温での電導度、静電容量特性、漏れ電流特
性の安定性が良好で、さらに、インピーダンス特性も良
好である。その理由は以下のようであると推察される。The above electrolyte of the present invention has high-temperature life characteristics,
That is, the stability of the conductivity, the capacitance characteristic, and the leakage current characteristic at a high temperature is good, and the impedance characteristic is also good. The reason is presumed to be as follows.
【0018】本発明の電解液の主溶質である、硼酸と多
価アルコールから得られる、硼酸の多価アルコール錯化
合物類は、有機カルボン酸のようにエチレングリコール
とのエステル化反応によって電導度が低下するというよ
うなことがない。また、アルミニウムとの錯体を形成す
るということもないので、静電容量が低下するというこ
とがなく、したがって、高温での寿命特性は良好であ
る。ここで、硼酸のみであると、高温試験において、電
導度が低下し、漏れ電流が上昇するという問題がある
が、硼酸の多価アルコール錯化合物類は、このような欠
点を有することがない。それは、電解液中で硼酸陰イオ
ンとなった硼酸は、高温下では、陽極酸化皮膜中にとり
こまれて、電解液中の硼酸陰イオンの濃度が低下して、
電解液の電導度が低下し、さらには、酸化皮膜に取り込
まれた硼酸陰イオンが酸化皮膜と反応して、酸化皮膜が
溶解し、漏れ電流が上昇する。しかしながら、本発明の
硼酸の多価アルコール錯化合物類は、分子サイズが大き
いので、酸化皮膜中に取り込まれることがなく、したが
って、電導度が低下することもなく、また、漏れ電流が
上昇することもないということによるものであると考え
られる。The polyalcohol complex compound of boric acid, which is a main solute of the electrolytic solution of the present invention and obtained from boric acid and polyhydric alcohol, has an electric conductivity by an esterification reaction with ethylene glycol like an organic carboxylic acid. There is no such thing as lowering. In addition, since a complex with aluminum is not formed, the capacitance does not decrease, and therefore, the life characteristics at high temperatures are good. Here, if only boric acid is used, there is a problem that the conductivity decreases and the leakage current increases in a high-temperature test, but polyhydric alcohol complex compounds of boric acid do not have such disadvantages. It is because boric acid which became borate anion in the electrolyte is taken in the anodic oxide film at high temperature, the concentration of borate anion in the electrolyte decreases,
The conductivity of the electrolytic solution decreases, and furthermore, the borate anion incorporated in the oxide film reacts with the oxide film, dissolving the oxide film and increasing the leakage current. However, since the polyhydric alcohol complex compounds of boric acid of the present invention have a large molecular size, they are not taken into the oxide film, so that the electric conductivity does not decrease and the leakage current increases. It is considered that this is due to the absence of any.
【0019】そして、前述の有機カルボン酸類を、前記
硼酸の総量の5〜40重量%添加しているので、電解液
の酸化皮膜修復能力、すなわち化成性が向上して、火花
電圧及び、漏れ電流特性が向上し、また、長時間にわた
って良好な化成性を維持するので、寿命試験での漏れ電
流特性はさらに向上する。Since the above-mentioned organic carboxylic acids are added in an amount of 5 to 40% by weight based on the total amount of boric acid, the ability of the electrolyte to repair the oxide film, ie, the chemical conversion, is improved, and the spark voltage and the leakage current are improved. Since the characteristics are improved and good chemical conversion properties are maintained for a long time, the leakage current characteristics in the life test are further improved.
【0020】さらに、以上の電解液は、電解コンデンサ
に過電圧が印加された時の過電圧特性、すなわち、安全
性に優れている。通常、コンデンサに過電圧が印加され
た場合、陽極酸化反応が生じて、電流が増大し、発熱及
び水素ガスの発生がおこる。ここで、従来の有機カルボ
ン酸を用いた電解液においては、過電圧が印加された当
初は陽極酸化反応が遅く、途中で反応が爆発的になる。
そして、この爆発的な反応によって大電流が流れるの
で、ショートの発生の可能性が高くなる。しかしなが
ら、本発明の硼酸の多価アルコール錯化合物類を主溶質
とした電解液では、過電圧が印加されると、当初から陽
極酸化反応が進行し、電流が増大して、発熱及び水素ガ
スの発生がおこり、この発熱と発生したガスによって、
安全弁が作動し、電解液が蒸発して、オープン状態にな
るので、高い安全性を有することができる。そして、本
発明の電解液において、理由は明らかではないが、有機
カルボン酸類を前記硼酸の総量の5〜40重量%の範囲
で添加することによって、この過電圧特性が低下するこ
とはない。Furthermore, the above-mentioned electrolytic solution has excellent overvoltage characteristics when an overvoltage is applied to the electrolytic capacitor, that is, excellent safety. Normally, when an overvoltage is applied to a capacitor, an anodic oxidation reaction occurs, the current increases, and heat generation and generation of hydrogen gas occur. Here, in the conventional electrolytic solution using an organic carboxylic acid, the anodic oxidation reaction is slow at the beginning when an overvoltage is applied, and the reaction becomes explosive on the way.
Since a large current flows due to the explosive reaction, the possibility of occurrence of a short circuit increases. However, in the electrolytic solution of the present invention containing polyalcohol complex compounds of boric acid as a main solute, when an overvoltage is applied, the anodic oxidation reaction proceeds from the beginning, the current increases, and heat generation and generation of hydrogen gas occur. Occurs, and due to this heat generation and generated gas,
Since the safety valve operates and the electrolytic solution evaporates to be in an open state, high safety can be achieved. Although the reason is not clear in the electrolytic solution of the present invention, the addition of the organic carboxylic acid in the range of 5 to 40% by weight of the total amount of boric acid does not lower the overvoltage characteristic.
【0021】本発明の電解液は、有機カルボン酸類が前
記硼酸の総量の5〜40重量%、好ましくは10〜25
重量%添加されてなるものであるが、これまでに述べた
ような状況であるので、この範囲未満では、初期及び寿
命試験中の漏れ電流特性向上の効果が小さくなる。そし
て、この範囲を越えると、火花電圧が低下し、寿命試験
中での有機カルボン酸類のエチレングリコールとのエス
テル化反応による陰イオンの減少によって電導度が低下
するので、寿命特性が悪化する。In the electrolytic solution of the present invention, the organic carboxylic acid contains 5 to 40% by weight, preferably 10 to 25% by weight of the total amount of the boric acid.
Although it is added by weight%, since the situation is as described above, if it is less than this range, the effect of improving the leakage current characteristics during the initial and life tests is reduced. If the ratio exceeds this range, the spark voltage decreases, and the conductivity decreases due to the decrease in anions due to the esterification reaction of organic carboxylic acids with ethylene glycol during the life test, so that the life characteristics deteriorate.
【0022】そして、これらの硼酸の多価アルコール錯
化合物類と有機カルボン酸類からなる溶質の電解液中の
含有量は、3〜50重量%、好ましくは5〜20重量%
である。この範囲未満では、イオン濃度が低いため、ま
たこの範囲を越えると電解液の粘性が高くなることによ
るイオンの移動度低下のため、電導度が著しく低下す
る。The content of the solute comprising the polyhydric alcohol complex compound of boric acid and the organic carboxylic acid in the electrolyte is 3 to 50% by weight, preferably 5 to 20% by weight.
It is. Below this range, the ion concentration is low, and above this range, the mobility of ions decreases due to an increase in the viscosity of the electrolyte, resulting in a significant decrease in conductivity.
【0023】そして、このようにして形成した電解質溶
液に、アンモニアガスを注入、添加して、pHを調整
し、本発明の電解液が形成される。Then, ammonia gas is injected and added to the electrolyte solution thus formed to adjust the pH, whereby the electrolyte solution of the present invention is formed.
【0024】ここで、硼酸の多価アルコール錯化合物に
おける多価アルコールとして、エリトリット、アラビッ
ト、アドニット、ソルビット、マンニット、ズルシッ
ト、タリットのようなシス位の水酸基をもつ糖アルコー
ルを用いると、さらに、高温下での電導度の低減を抑制
することができ、さらにコンデンサ内部圧力の上昇が少
ない。これは、シス位の水酸基をもつ糖アルコールを用
いると、このシス位の二つの水酸基が硼酸と結合して、
高温下においてより安定な硼酸錯化合物が形成され、さ
らにそのために水和劣化によるガス発生が抑制されるた
めと思われる。また、理由は明らかではないが、火花電
圧を上昇させることができる。ここで、これらのシス位
の水酸基をもつ糖アルコールのうち、最も好ましいのは
マンニットである。そして、シス位の水酸基をもつ糖ア
ルコールの含有量は、重量比で、硼酸1に対して0.4
〜3.0、好適には、1.0〜2.0の範囲である。こ
の範囲未満では、高温下での電導度が上昇し、またこの
範囲をこえると初期の電導度が低下する。Here, as the polyhydric alcohol in the polyhydric alcohol complex compound of boric acid, a sugar alcohol having a cis-position hydroxyl group such as erythritol, arabbit, adnit, sorbit, mannitol, dulcit, and talit is used. A reduction in conductivity at high temperatures can be suppressed, and a rise in the internal pressure of the capacitor is small. This is because when a sugar alcohol having a cis-position hydroxyl group is used, the two cis-position hydroxyl groups are bonded to boric acid,
It is considered that a more stable boric acid complex compound is formed at a high temperature, and that gas generation due to hydration deterioration is suppressed. Although the reason is not clear, the spark voltage can be increased. Here, among these sugar alcohols having a hydroxyl group at the cis position, mannitol is the most preferable. The content of the sugar alcohol having a cis-position hydroxyl group is 0.4% by weight to 1 part of boric acid.
To 3.0, preferably 1.0 to 2.0. Below this range, the conductivity at high temperatures will increase, and beyond this range the initial conductivity will decrease.
【0025】本発明における硼酸の多価アルコール錯化
合物の塩、有機カルボン酸化合物の塩としては、アンモ
ニウム塩、アミン塩、四級アンモニウム塩および環状ア
ミジン化合物の四級アンモニウム塩があげられる。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。これらのうちで好ましいの
は、アンモニウム塩である。The salts of the polyhydric alcohol complex compound of boric acid and the salts of the organic carboxylic acid compounds in the present invention include ammonium salts, amine salts, quaternary ammonium salts and quaternary ammonium salts of cyclic amidine compounds. Examples of the amine constituting the amine salt include primary amines (methylamine, ethylamine, propylamine, butylamine,
Ethylenediamine, monoethanolamine, etc., secondary amine (dimethylamine, diethylamine, dipropylamine, ethylmethylamine, diphenylamine, diethanolamine, etc.), tertiary amine (trimethylamine, triethylamine, tributylamine, 1,8-diazabicyclo (5, 4,0) -undecene-7, triethanolamine, etc.). Of these, ammonium salts are preferred.
【0026】そして、溶媒としてエチレングリコールを
主体とし、7〜50wt%の水を含有している。このよ
うにエチレングリコールを主体とし、7〜50wt%の
水を含有することによって、これを用いた電解コンデン
サのインピーダンスの低減を図ることができる。さら
に、副溶媒として低温度特性の改善、比抵抗の低減等の
目的でプロトン性極性溶媒、非プロトン性溶媒、あるい
は水を添加することもできる。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
(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、環状アミド類、カーボネート類(γ−ブチ
ロラクトン、N−メチル−2−ピロリドン、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)オキシド類(ジメチルスルホキシド
等)などが代表としてあげられる。The solvent mainly contains ethylene glycol and contains 7 to 50% by weight of water. By mainly containing ethylene glycol and containing 7 to 50% by weight of water, the impedance of an electrolytic capacitor using the same can be reduced. Furthermore, a protic polar solvent, an aprotic solvent, or water can be added as a secondary solvent for the purpose of improving low temperature characteristics, reducing specific resistance, and the like. As the protic polar solvent, monohydric alcohols (methanol, ethanol, propanol, butanol, hexanol, cyclohexanol, cyclopentanol, benzyl alcohol,
Etc.), polyhydric alcohols and oxyalcohol compounds (propylene glycol, glycerin, methyl cellosolve, ethyl cellosolve, 1,3-butanediol, methoxypropylene glycol, etc.). Examples of aprotic solvents include amides (N-methylformamide, N, N-dimethylformamide, N-ethylformamide, N, N-dimethylformamide, N-methylacetamide, hexamethylphosphoramide, etc.),
Lactones, cyclic amides, carbonates (γ-butyrolactone, N-methyl-2-pyrrolidone, ethylene carbonate, propylene carbonate and the like), nitriles (acetonitrile) oxides (dimethylsulfoxide and the like) are typical examples.
【0027】そして、添加剤として1−ヒドロキシエチ
リデン−1,1−ジホスホン酸を用いているので、電極
箔の水和劣化による電解コンデンサの特性の劣化を抑制
することができる。Since 1-hydroxyethylidene-1,1-diphosphonic acid is used as an additive, deterioration of the characteristics of the electrolytic capacitor due to hydration deterioration of the electrode foil can be suppressed.
【0028】以上のように、本発明の電解液は、高温下
での電解液の特性が安定で、さらにインピーダンス特性
も良好である。したがって、本発明の電解液を用いるこ
とによって、高温での誘電損失変化、静電容量変化、漏
れ電流変化等の寿命特性が良好で、さらにはインピーダ
ンス特性が良好な電解コンデンサを得ることができる。As described above, the electrolytic solution of the present invention has stable characteristics at high temperatures and good impedance characteristics. Therefore, by using the electrolytic solution of the present invention, it is possible to obtain an electrolytic capacitor having good life characteristics such as a change in dielectric loss, a change in capacitance, a change in leakage current, and the like at a high temperature, and a good impedance characteristic.
【0029】そして、前記電解液に非イオン性界面活性
剤、多価アルコールに酸化エチレン及び/または酸化プ
ロピレンを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を添加することにより、電解
液の火花電圧を向上させることができる。このことによ
って、再化成時での、ショート率を低減することがで
き、高圧コンデンサ用電解液として、好適なものとな
る。また、非イオン性界面活性剤は含浸の際に発泡する
性質があるので、含浸時の作業性を考慮すると、多価ア
ルコールに酸化エチレン及び/または酸化プロピレンを
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
エーテル化合物の方が好ましい。Then, a nonionic surfactant and a polyoxyalkylene polyhydric alcohol ether compound obtained by polymerizing ethylene oxide and / or propylene oxide with a polyhydric alcohol are added to the electrolytic solution, whereby the electrolytic solution is The spark voltage can be improved. This makes it possible to reduce the short-circuit rate at the time of re-chemical formation, and it becomes suitable as an electrolyte for a high-voltage capacitor. In addition, since the nonionic surfactant has a property of foaming during impregnation, considering the workability at the time of impregnation, polyoxyalkylene polyoxyalkylene obtained by polymerizing ethylene oxide and / or propylene oxide with a polyhydric alcohol is used. Dihydric alcohol ether compounds are preferred.
【0030】非イオン性界面活性剤としては、ポリオキ
シエチレンアルキルエーテル、ポリオキシエチレンアル
キルフェニルエーテル、アルキルアリルホルムアルデヒ
ド縮合ポリオキシエチレンエーテル、ポリオキシエチレ
ンポリオキシプロピレンアルキルエーテル、グリセリン
脂肪酸エステルのポリオキシエチレンエーテル、ソルビ
タン脂肪酸エステルのポリオキシエチレンエーテル、ソ
ルビトール脂肪酸エステルのポリオキシエチレンエーテ
ル、ポリエチレングリコールの脂肪酸エステル、親水性
シリコンオイル等があげられる。Examples of the nonionic surfactant include polyoxyethylene alkyl ether, polyoxyethylene alkyl phenyl ether, alkylallyl formaldehyde condensed polyoxyethylene ether, polyoxyethylene polyoxypropylene alkyl ether, and polyoxyethylene of glycerin fatty acid ester. Ether, polyoxyethylene ether of sorbitan fatty acid ester, polyoxyethylene ether of sorbitol fatty acid ester, fatty acid ester of polyethylene glycol, hydrophilic silicone oil and the like.
【0031】多価アルコールに酸化エチレン及び/また
は酸化プロピレンを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の多価アルコールと
しては、エチレングリコール、プロピレングリコール、
グリセリン、ペンタエリスリトール、ソルビット、ポリ
グリセリン、トリメチロールプロパン、トリメチロール
エタン等があげられる。これらのうちで、グリセリン、
ペンタエリスリトール、ソルビット、ポリグリセリン、
トリメチロールプロパン、トリメチロールエタンが好ま
しい。The polyhydric alcohol of the polyoxyalkylene polyhydric alcohol ether compound obtained by polymerizing ethylene oxide and / or propylene oxide on the polyhydric alcohol includes ethylene glycol, propylene glycol,
Glycerin, pentaerythritol, sorbit, polyglycerin, trimethylolpropane, trimethylolethane and the like can be mentioned. Of these, glycerin,
Pentaerythritol, sorbit, polyglycerin,
Trimethylolpropane and trimethylolethane are preferred.
【0032】非イオン性界面活性剤、ポリオキシアルキ
レン多価アルコールエーテル化合物の添加量は、0.1
〜15重量%、好適には0.5〜10重量%である。こ
の範囲未満では、効果が低下し、この範囲を越えると、
電導度が低下する。ここで、ポリオキシアルキレン多価
アルコールエーテル化合物においては、平均分子量が1
000以上の場合は効果が高いので、添加量は少なくて
良い。The addition amount of the nonionic surfactant and polyoxyalkylene polyhydric alcohol ether compound is 0.1%.
-15% by weight, preferably 0.5-10% by weight. Below this range, the effect decreases, and beyond this range,
Conductivity decreases. Here, the polyoxyalkylene polyhydric alcohol ether compound has an average molecular weight of 1
In the case of 000 or more, the effect is high, so the addition amount may be small.
【0033】また、前記電解液に芳香族ニトロ化合物を
添加することにより、コンデンサ内部圧力の上昇を抑制
することができ、コンデンサの寿命特性の改善が図るこ
とができる。これは、コンデンサ内部に発生した水素ガ
スとの間でニトロ基の還元反応がおこることによるもの
と思われる。芳香族ニトロ化合物の添加量は、0.01
〜7.0重量%、好適には0.1〜5.0重量%であ
る。この範囲未満では、効果が低下し、この範囲を越え
ると電解液の電導度が低下する。Further, by adding an aromatic nitro compound to the electrolytic solution, an increase in the internal pressure of the capacitor can be suppressed, and the life characteristics of the capacitor can be improved. This is considered to be due to a reduction reaction of the nitro group with the hydrogen gas generated inside the capacitor. The addition amount of the aromatic nitro compound is 0.01
To 7.0% by weight, preferably 0.1 to 5.0% by weight. If it is less than this range, the effect decreases, and if it exceeds this range, the conductivity of the electrolytic solution decreases.
【0034】芳香族ニトロ化合物の具体例としては、ニ
トロフェノール、ジニトロフェノール、ニトロ安息香
酸、ニトロトルエン、ジニトロトルエン、ニトロキシレ
ン、ニトロベンゼン、ジニトロベンゼン、ニトロベンジ
ルアルコール、ニトロアセトフェノン、ニトロアニソー
ル、ジメトキシニトロベンゼン、ニトロアニリン、ニト
ロフェネトール、ニトロフタル酸、2−(ニトロフェノ
キシ)エタノール等をあげることができる。Specific examples of the aromatic nitro compound include nitrophenol, dinitrophenol, nitrobenzoic acid, nitrotoluene, dinitrotoluene, nitroxylene, nitrobenzene, dinitrobenzene, nitrobenzyl alcohol, nitroacetophenone, nitroanisole, dimethoxynitrobenzene, and nitrobenzene. Examples include aniline, nitrophenetol, nitrophthalic acid, 2- (nitrophenoxy) ethanol and the like.
【0035】さらに、前記電解液に(化2)で示される
酸性アルキル燐酸エステル化合物、燐酸、亜燐酸を添加
することにより、コンデンサの高温下での漏れ電流の上
昇を抑制することができる。これは、これらの添加剤
の、コンデンサを長時間放置した際に発生する陽極酸化
皮膜の水和劣化を抑制する効果によるものであると思わ
れる。燐酸、亜燐酸の添加量は、0.01〜1.0重量
%、好適には0.1〜0.5重量%である。酸性アルキ
ル燐酸エステル化合物の添加量は0.01〜5.0重量
%、好適には0.1〜3.0重量%である。この範囲未
満では効果が低下し、この範囲を越えると、火花電圧が
低下する。Further, by adding an acidic alkyl phosphate compound represented by the formula (2), phosphoric acid, and phosphorous acid to the electrolytic solution, it is possible to suppress an increase in leakage current at high temperature of the capacitor. This seems to be due to the effect of these additives on hydration deterioration of the anodic oxide film generated when the capacitor is left for a long time. The addition amount of phosphoric acid or phosphorous acid is 0.01 to 1.0% by weight, preferably 0.1 to 0.5% by weight. The amount of the acidic alkyl phosphate compound to be added is 0.01 to 5.0% by weight, preferably 0.1 to 3.0% by weight. If it is less than this range, the effect decreases, and if it exceeds this range, the spark voltage decreases.
【実施例】以下、本発明の実施例について説明する。Embodiments of the present invention will be described below.
【0036】(表1)は、本発明例の実施例、及び比較
例について、電解コンデンサ用電解液の組成を示したも
のである。そして、(表2)には、(表1)における実
施例、比較例の電解液を用いた、400V−330μF
の電解コンデンサの初期特性及び、105℃で定格電圧
を印加した状態の2000時間後の特性を示す。Table 1 shows the compositions of the electrolytic solutions for electrolytic capacitors in Examples of the present invention and Comparative Examples. (Table 2) shows 400 V-330 μF using the electrolytes of the examples and comparative examples in (Table 1).
2 shows the initial characteristics of the electrolytic capacitor of Example 1 and the characteristics of the electrolytic capacitor 2000 hours after the rated voltage was applied at 105 ° C.
【0037】[0037]
【表1】 [Table 1]
【0038】[0038]
【表2】 [Table 2]
【0039】[0039]
【表3】 [Table 3]
【0040】(表1)〜(表3)から分かるように、水
を含有しない溶媒を用いた比較例3に比較して、実施例
の電解コンデンサは低インピーダンス特性を有し、高温
寿命試験後のtanδの変化も小さい。また、製品の高
さ寸法の変化も少ない。これに比べて、1−ヒドロキシ
エチリデン−1,1−ジホスホン酸を添加しない比較例
1、2は全数開弁にいたっており、有機カルボン酸化合
物を含まない比較例4は、寿命試験後の特性劣化が著し
い。As can be seen from Tables 1 to 3, the electrolytic capacitors of Examples have lower impedance characteristics than those of Comparative Example 3 in which a solvent containing no water is used. Is small. Also, there is little change in the height dimension of the product. In comparison, Comparative Examples 1 and 2, in which 1-hydroxyethylidene-1,1-diphosphonic acid was not added, were all open, and Comparative Example 4, in which no organic carboxylic acid compound was contained, had characteristics after the life test. Deterioration is remarkable.
【0041】[0041]
【発明の効果】以上のように、本発明の電解液は、エチ
レングリコールを主体とし、7〜50wt%の水を含む
溶媒中に、硼酸の多価アルコールから得られる、硼酸の
多価アルコール錯化合物類を、一種以上溶解し、有機カ
ルボン酸類を前記硼酸の総量の5〜40重量%添加し、
さらに1−ヒドロキシエチリデン−1,1−ジホスホン
酸を添加した電解液であり、高温長寿命特性が良好であ
り、さらに、インピーダンス特性も良好である。したが
って、本発明の電解液を用いることによって、寿命試験
後の容量変化、tanδ変化、及び漏れ電流変化の低
い、寿命特性の良好で、さらにインピーダンス特性の良
好な電解コンデンサを得ることができる。As described above, the electrolytic solution of the present invention comprises a polyhydric alcohol complex of boric acid obtained from a polyhydric alcohol of boric acid in a solvent mainly composed of ethylene glycol and containing 7 to 50% by weight of water. One or more compounds are dissolved, and organic carboxylic acids are added in an amount of 5 to 40% by weight based on the total amount of boric acid.
Further, it is an electrolytic solution to which 1-hydroxyethylidene-1,1-diphosphonic acid is added, and has good high-temperature and long-life characteristics and good impedance characteristics. Therefore, by using the electrolytic solution of the present invention, it is possible to obtain an electrolytic capacitor having good life characteristics and good impedance characteristics, having a small change in capacity, a change in tan δ, and a change in leakage current after a life test.
Claims (5)
wt%の水を含む溶媒中に、硼酸と多価アルコールから
得られる、硼酸の多価アルコール錯化合物あるいはその
塩を、一種以上溶解した電解液に、1,6−デカンジカ
ルボン酸、5,6−デカンジカルボン酸、1,7−オク
タンジカルボン酸、7−メチル−7−メトキシカルボニ
ル−1,9−デカンジカルボン酸、7,9−ジメチル−
7,9−ジメトキシカルボニル−1,11−ドデカンジ
カルボン酸、7,8−ジメチル−7,8−ジメトキシカ
ルボニル−1,14−テトラデカンジカルボン酸、セバ
シン酸、アゼライン酸から選ばれる、少なくとも1種以
上の有機カルボン酸化合物あるいはその塩を、前記硼酸
の総量の5〜40重量%添加し、さらに1−ヒドロキシ
エチリデン−1,1−ジホスホン酸を添加した電解コン
デンサ用電解液。(1) ethylene glycol as a main component;
In a solvent containing boric acid and polyhydric alcohol, at least one polyhydric alcohol complex compound of boric acid or a salt thereof is dissolved in a solvent containing 1% by weight of 1,6-decanedicarboxylic acid, 5,6, -Decanedicarboxylic acid, 1,7-octanedicarboxylic acid, 7-methyl-7-methoxycarbonyl-1,9-decanedicarboxylic acid, 7,9-dimethyl-
At least one or more selected from 7,9-dimethoxycarbonyl-1,11-dodecanedicarboxylic acid, 7,8-dimethyl-7,8-dimethoxycarbonyl-1,14-tetradecanedicarboxylic acid, sebacic acid and azelaic acid An electrolytic solution for an electrolytic capacitor to which an organic carboxylic acid compound or a salt thereof is added in an amount of 5 to 40% by weight based on the total amount of boric acid, and 1-hydroxyethylidene-1,1-diphosphonic acid is further added.
価アルコールが、エリトリット、アラビット、アドニッ
ト、ソルビット、マンニット、ズルシット、タリットの
うちから選ばれるシス位の糖アルコールである、請求項
1記載の電解コンデンサ用電解液。2. The polyhydric alcohol in the polyhydric alcohol complex compound of boric acid according to claim 1, wherein the polyhydric alcohol is a cis-position sugar alcohol selected from erythritol, arabbit, adnit, sorbit, mannitol, dursit, and tarit. Electrolyte for electrolytic capacitors.
酸化エチレン及び/または酸化プロピレンを重合させて
えられるポリオキシアルキレン多価アルコールエーテル
化合物を1種以上添加した、請求項1記載の電解コンデ
ンサ用電解液。3. The electrolysis according to claim 1, wherein at least one polyoxyalkylene polyhydric alcohol ether compound obtained by polymerizing ethylene oxide and / or propylene oxide with a nonionic surfactant or polyhydric alcohol is added. Electrolyte for capacitors.
請求項1記載の電解コンデンサ用電解液。4. The method according to claim 1, wherein at least one aromatic nitro compound is added.
The electrolytic solution for an electrolytic capacitor according to claim 1.
なってよいアルキル基または水素原子を表わし、少なく
とも一つはアルキルである。)で示される酸性アルキル
燐酸エステルあるいは、燐酸、亜燐酸を一種以上添加し
た、請求項1記載の電解コンデンサ用電解液。5. A compound of the general formula: (Wherein, R 1 and R 2 each represent an alkyl group having 1 to 18 carbon atoms, which may be the same or different, or a hydrogen atom, and at least one of them is alkyl.) The electrolytic solution for an electrolytic capacitor according to claim 1, wherein one or more phosphorous acids are added.
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KR20030087326A (en) * | 2002-05-08 | 2003-11-14 | 삼화전기주식회사 | An Electrolyte Having Low Resistance for Aluminium Electrolysis Condenser |
KR100693521B1 (en) | 2004-03-25 | 2007-03-14 | 대우전자부품(주) | Ultrahigh voltage electrolyte of aluminium electrolytic condenser |
CN100380548C (en) * | 2002-11-12 | 2008-04-09 | 松下电器产业株式会社 | Method of mfg. solid electrolytic condenser |
KR20130018793A (en) * | 2010-03-26 | 2013-02-25 | 닛뽄 케미콘 가부시끼가이샤 | Electrolyte for electrolytic capacitor |
-
2000
- 2000-09-29 JP JP2000299184A patent/JP2002110469A/en active Pending
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EP2555213A4 (en) * | 2010-03-26 | 2015-06-10 | Nippon Chemicon | Electrolyte for electrolytic capacitor |
US9111685B2 (en) | 2010-03-26 | 2015-08-18 | Nippon Chemi-Con Corporation | Electrolytic solution for electrolytic capacitor |
KR101960548B1 (en) | 2010-03-26 | 2019-03-20 | 닛뽄 케미콘 가부시끼가이샤 | Electrolyte for electrolytic capacitor |
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