JP2002217063A - 電解コンデンサ駆動用電解液およびそれを用いた電解コンデンサ - Google Patents
電解コンデンサ駆動用電解液およびそれを用いた電解コンデンサInfo
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Abstract
ンデンサ駆動用電解液を提供し、これを用いて電解コン
デンサに使用することにより、高耐圧で高信頼性の電解
コンデンサを得ることを目的とするものである。 【解決手段】 有機溶媒に無機酸および/またはその塩
と有機酸および/又はその塩の1種以上を溶質として含
み、かつ一般式(化1)で示されるポリN−ビニルアセ
トアミドを添加した駆動用電解液4をコンデンサ素子9
に含浸した構成とするもので、電導度を低下させずに火
花発生電圧を飛躍的に向上させることができ、125℃
という高温度の環境下でも500V以上の高耐圧で、長
時間特性の安定した電解コンデンサを得ることができ
る。 【化1】
Description
用電解液およびそれを用いた電解コンデンサに関するも
のである。
デンサ素子の構成を示す一部展開斜視図である。同図に
おいて、アルミニウム箔をエッチング処理によって実効
表面積を拡大させた表面に化成法により誘電体酸化皮膜
を形成した陽極箔31とアルミニウム箔をエッチング処
理した陰極箔32とをクラフト紙やマニラ紙などからな
るセパレータ33を介して巻回することによりコンデン
サ素子が構成されている。このコンデンサ素子は陽極箔
31および陰極箔32にそれぞれ引き出しリード34を
接続し、駆動用電解液(図示せず)を含浸させるととも
に、このコンデンサ素子をアルミニウムケースなどの金
属ケース(図示せず)内に挿入してゴム等の封止材(図
示せず)で封止することにより電解コンデンサが得られ
る。
て硼酸もしくは硼酸アンモニウムが用いられているが、
これらは比較的化成性が良好であることから高圧用とし
て長期にわたって使用されている。しかし、硼酸もしく
は硼酸アンモニウムは、分子内に縮合水を有するため、
高温でも特に100℃以上で使用する電解コンデンサに
用いることはできなかった。
て、アゼライン酸、ブチルオクタン二酸(特公昭60−
13293号公報)、5,6−デカンジカルボン酸(特
公昭63−15738号公報)、側鎖を有する二塩基酸
(特開平2−145539号公報)等の二塩基酸及びそ
れらの塩を用いた駆動用電解液が知られている。これら
有機カルボン酸は、駆動用電解液中の水分を低減できる
ため、100℃以上の環境下でも水分による内圧上昇に
よる電解コンデンサの開弁を抑制することができるとさ
れている。
化成性を改善する目的でポリエチレングリコール(特公
平3−76776号公報)、ポリグリセリン(特公平7
−70443号公報)、ポリビニルアルコール(特公平
7−22087号公報)、アルキレンブロックポリマー
(特開平2−312218号公報)等の界面活性剤を添
加することも知られている。
調波対策回路や車両用に用いられる電解コンデンサは、
従来の電解コンデンサ以上の高耐圧、高耐熱、長寿命が
必要とされており、その要求を満足させるためには、上
記従来の駆動用電解液に使用していた有機カルボン酸も
しくはその塩に溶質として界面活性剤を添加した駆動用
電解液では、更なる高耐圧化(火花発生電圧の向上)、
高耐熱、長寿命の点で満足することができないという課
題があった。
で、電解コンデンサの高耐圧、高耐熱、長寿命に寄与で
きる電解コンデンサ駆動用電解液を提供し、この電解コ
ンデンサ駆動用電解液を電解コンデンサに使用すること
により、高耐圧、高耐熱、長寿命の電解コンデンサを得
ることを目的とするものである。
に本発明の請求項1に記載の発明は、有機溶媒に無機酸
および/またはその塩と有機酸および/またはその塩の
1種以上を溶質として含み、かつ一般式(化2)で示さ
れるポリN−ビニルアセトアミドを添加した構成とする
もので、一般式(化2)で示されるポリN−ビニルアセ
トアミドは、水への溶解性が高く有機溶媒に溶解し難い
ので粘性を高めることができ、また、駆動用電解液中で
適度に溶解して分散効果を発揮することができることか
ら、電導度を低下させずに火花発生電圧を飛躍的に向上
させることができるという作用を有する。
酸および/またはその塩と有機酸および/またはその塩
の1種以上を溶質として含み、かつ一般式(化2)で示
されるポリN−ビニルアセトアミドと多価アルコールを
添加した構成とするもので、誘電体酸化皮膜の修復過程
である溶解→生成をより良いバランスを保って行うこと
ができるため、請求項1に記載の発明による作用効果よ
りもさらに火花発生電圧を向上させることができるとい
う作用を有する。
2に記載の発明において、ポリN−ビニルアセトアミド
の添加量を規定するものであり、また、本発明の請求項
4に記載の発明は、ポリN−ビニルアセトアミドの分子
量を規定するもので、使用可能な添加量の範囲または分
子量の範囲を規定することにより、請求項1または2に
記載の発明により得られる作用をより効果的に得ること
ができるという作用を有する。
の発明において、多価アルコールがヘキシット類、ペン
トース類、グリセリンの少なくとも1種からなるもので
あり、請求項2に記載の発明により得られる作用をより
効果的に得ることができるという作用を有する。
2に記載の電解コンデンサ駆動用電解液を使用して電解
コンデンサとした構成とするもので、高耐圧で信頼性の
高い電解コンデンサを得ることができるという作用を有
する。
る電解コンデンサの構成を示す一部切欠斜視図である。
同図において、アルミニウム箔をエッチング処理により
実効表面積を拡大した表面に陽極酸化により誘電体酸化
皮膜を形成した陽極箔1と、アルミニウム箔をエッチン
グ処理した陰極箔2とをセパレータ3を介して巻回する
ことによりコンデンサ素子9を構成し、このコンデンサ
素子9の陽極箔1および陰極箔2にそれぞれ引き出し用
陽極リード5、陰極リード6を接続し、このコンデンサ
素子9に駆動用電解液4を含浸させて、このコンデンサ
素子9をアルミニウムケース8内に挿入し、封口体7で
封止することにより電解コンデンサが構成されている。
および/またはその塩と有機酸および/またはその塩の
1種以上を溶質として含み、かつ一般式(化2)で示さ
れる。ポリN−ビニルアセトアミドを添加したものであ
り、駆動用電解液の粘性を高めることができ、また駆動
用電解液4中に適度に溶解して分散効果を発揮すること
ができることから、電導度を低下することなく火花発生
電圧を飛躍的に向上させることができる。
て詳細に説明する。
アセトアミドを用いた駆動用電解液、比較例1〜5はポ
リN−ビニルアセトアミドを用いない駆動用電解液で、
それぞれの駆動用電解液の組成と火花発生電圧値を示
す。
ニルアセトアミドを用いた駆動用電解液は、化成性に優
れており高い火花発生電圧を得ることができる。
および2に示すような有機酸を用いることにより、高い
電導度を維持し、火花発生電圧を飛躍的に向上させるこ
とができる。実施例3〜8の駆動用電解液でも、比較例
1の有機酸を用いたときの電導度レベルには及ばない
が、比較例5の硼酸、硼酸アンモニウムを用いたものと
同等の電導度レベルを維持することができる。
量および分子量を変えたときの駆動用電解液の組成と火
花発生電圧値を(表2)に示す。
ポリN−ビニルアセトアミドを添加しないときの火花発
生電圧に対して、実施例9〜16のようにポリN−ビニ
ルアセトアミドの添加量を変えたときの火花発生電圧
は、その添加量に応じて火花発生電圧を向上させること
ができる。しかし、添加量が10wt%を越えると溶液
の粘度が極端に上昇し、溶液の電導度が低下して駆動用
電解液としての機能を果たすことができなくなる。従っ
て、ポリN−ビニルアセトアミドの添加量は0.01w
t%〜10wt%の範囲にするのが好ましい。
アセトアミドの分子量を変えたときの火花発生電圧の結
果を示したものである。ポリN−ビニルアセトアミドの
分子量を高くすると微量の添加で火花発生電圧を向上さ
せることができる。しかし、分子量が高くなるにつれて
溶媒中に溶解しにくくなるため、ポリN−ビニルアセト
アミドの分子量は1000〜1000000の範囲が好
ましい。
動用電解液を用いて、火花発生電圧を測定した結果を図
2に示す。同図2より、実施例3は比較例4に比べて誘
電体酸化皮膜の修復性が良好であるために、化成性が良
好で高い火花発生電圧を得ることができる。
ドを添加した駆動用電解液は、駆動用電解液中で適度に
溶解して分散効果を発揮することができることから、電
導度を低下させずに火花発生電圧を飛躍的に向上させる
ことができる。
した駆動用電解液を用いた電解コンデンサについて説明
する。
液を用いて、図1に示した電解コンデンサを各20個作
製し、寿命試験を行った結果を(表3)に示す。ここで
使用した電解コンデンサは定格500WV33μFであ
り、寿命試験の試験温度は105℃で行った。
駆動用電解液を用いた電解コンデンサは、火花発生電圧
が高いという特徴から製品試作段階であるエージング工
程および寿命試験を通じてショートパンク等の不具合も
発生せず、寿命試験後の容量変化率、tanδ変化、漏
れ電流(LC)、外観変化の特性においても変化が少な
く信頼性の高い電解コンデンサを得ることができる。
用いた電解コンデンサを作製し、寿命試験を行った結果
を(表4)に示す。ここで使用した電解コンデンサは定
格550WV22μFであり、寿命試験の試験温度は8
5℃でリップル負荷試験を実施した。
よび6の駆動用電解液を用いた電解コンデンサは、駆動
用電解液の火花発生電圧が高いという特徴から、550
Vで評価したにもかかわらず製品試作段階であるエージ
ング工程および寿命試験を通じてショートパンク等の不
具合も発生せず、試験後の容量変化率、tanδ変化、
漏れ電流(LC)、外観変化のどの特性においても変化
が少なく信頼性の高い電解コンデンサを得ることができ
る。
解コンデンサを20個作製し、この電解コンデンサの高
温安定性を確認するために、試験温度を125℃中で寿
命試験を行った。その結果を(表5)に示す。ここで使
用した電解コンデンサは定格500WV10μFであ
る。
駆動用電解液を用いた電解コンデンサは125℃という
高温度環境下で評価しても、寿命試験後のショートパン
ク等の不具合も生じず、試験後の容量変化率、tanδ
変化、漏れ電流(LC)、外観変化のどの特性において
も変化が少なく信頼性の高い電解コンデンサを得ること
ができる。
類、ペントース類としてマンニットを用いたが、その他
としてタリット、ソルビット、マンニット、イジット、
アロズルシット、ズルシット、キシリット、ペンタエリ
トリット、キシロース、アラビノース、リブロース、キ
シルロース、リキソース等を用いることができ、いずれ
においてもその効果はマンニットと同等の特性を得るこ
とができる。
ソ体等の立体異性体が存在するが、立体異性体による効
果の違いはなかった。
およびグリセリンの多価アルコール類を同時に1種以上
添加しても、その効果は何等問題ない。
グリコールを用いたが、これ以外の溶媒としてアミド
類、ラクトン類、グリコール類、硫黄化合物類、炭酸塩
類を単独で用いるか、または混合して使用することがで
きる。この中でも、好ましい溶媒は炭酸プロピル、ジメ
チルホルムアミド、N−メチルホルムアミド、γ−ブチ
ロラクトン、N−メチルピロリドン、ジメチルスルホキ
シド、エチレンシアノヒドリン、エチレングリコール、
エチレングリコールモノまたはジアルキルエーテル等で
ある。そしてこれらの少なくとも1種以上を用いること
により、各実施例と同様の効果が得られる。
ン酸、1,7−オクタンジカルボン酸を用いたが、その
他の有機酸としてはアジピン酸、グルタル酸、フタル
酸、マレイン酸、安息香酸、5,6−デカンジカルボン
酸、1,6−デカンジカルボン酸等を用いることができ
る。また、この有機酸の塩としてはアンモニウム塩以外
にアミン塩、アミジン系塩等を使用することができる。
その有機酸および/またはその塩は、単独はもちろんの
こと、使用用途に応じて2種以上の混合でも問題なく、
上記各実施例と同等の効果を得ることができる。
動用電解液は、有機溶媒に無機酸および/またはその塩
と有機酸および/またはその塩の1種以上を溶質として
含み、かつ一般式(化2)で示されるポリN−ビニルア
セトアミドを添加した構成とするもので、一般式(化
2)で示されるポリN−ビニルアセトアミドは、水への
溶解性が高く有機溶媒に溶解し難いので粘性を高めるこ
とができ、また、駆動用電解液中で適度に溶解して分散
効果を発揮することができることから、電導度を低下さ
せずに火花発生電圧を飛躍的に向上させることができ
る。
ビニルアセトアミドを添加した駆動用電解液を用いて電
解コンデンサにすることにより、125℃という高温度
の環境下でも500V以上の高耐圧で、長時間特性の安
定した電解コンデンサの供給に寄与することができ、工
業的な価値の大なるものである。
構成を示す一部切欠斜視図
解液における火花発生電圧を示す特性図
一部展開斜視図
Claims (6)
- 【請求項1】 有機溶媒に無機酸および/またはその塩
と有機酸および/またはその塩の1種以上を溶質として
含み、かつ一般式(化1)で示されるポリN−ビニルア
セトアミドを添加した電解コンデンサ駆動用電解液。 【化1】 - 【請求項2】 有機溶媒に無機酸および/またはその塩
と有機酸および/またはその塩の1種以上を溶質として
含み、かつ一般式(化1)で示されるポリN−ビニルア
セトアミドと多価アルコールを添加した電解コンデンサ
駆動用電解液。 - 【請求項3】 一般式(化1)で示されるポリN−ビニ
ルアセトアミドの添加量を0.01wt%〜10wt%
の範囲とした請求項1または2に記載の電解コンデンサ
駆動用電解液。 - 【請求項4】 一般式(化1)で示されるポリN−ビニ
ルアセトアミドの分子量が1000〜1000000の
範囲である請求項1または2に記載の電解コンデンサ駆
動用電解液。 - 【請求項5】 多価アルコールがヘキシット類、ペント
ース類、グリセリンの少なくとも1種からなる請求項2
に記載の電解コンデンサ駆動用電解液。 - 【請求項6】 上記請求項1または2に記載の電解コン
デンサ駆動用電解液を用いた電解コンデンサ。
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JP2001008495A JP3991592B2 (ja) | 2001-01-17 | 2001-01-17 | 電解コンデンサ駆動用電解液およびそれを用いた電解コンデンサ |
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JP2003100562A (ja) * | 2001-09-25 | 2003-04-04 | Nichicon Corp | 電解コンデンサの駆動用電解液 |
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- 2001-01-17 JP JP2001008495A patent/JP3991592B2/ja not_active Expired - Fee Related
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