JP2002299180A

JP2002299180A - 電解コンデンサ

Info

Publication number: JP2002299180A
Application number: JP2001096933A
Authority: JP
Inventors: Tadashi Ozawa; 正小澤; Toshitaka Yoshioka; 利恭吉岡
Original assignee: Nippon Chemi Con Corp
Current assignee: Nippon Chemi Con Corp
Priority date: 2001-03-29
Filing date: 2001-03-29
Publication date: 2002-10-11

Abstract

(57)【要約】【課題】１５０℃の高温使用に耐えうる電解コンデン
サを提供する。【解決手段】陽極箔と陰極箔とセパレータを巻回し、
かつ駆動用電解液を含浸させてなるコンデンサ素子と、
このコンデンサ素子を収納する外装ケースと、この外装
ケースの開口部を封口する封口体を備え、前記駆動用電
解液としてエチレングリコールと安息香酸またはその塩
を含み、ｐＨを６．５以下に調整した駆動用電解液を用
い、かつ前記封口体として少なくとも第１のゴム層とフ
ッ素ゴムを配合した第２のゴム層とを積層してなり、第
１のゴム層と第２のゴム層が加硫接合している封口体を
用いているので、１５０℃において封口体の劣化、電気
特性の劣化が抑制される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は電解コンデンサ、
特に高温長寿命特性の良好な電解コンデンサに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の電解コンデンサを図２を用いて説
明する。図２は電解コンデンサの構成を示す断面図であ
り、電解液を含浸したコンデンサ素子１が有底筒状の外
装ケース２に収納され、この外装ケースの開口部に封口
体３が装着されている。その後、開口部を加締め加工に
よって封口して、電解コンデンサが形成される。通常、
この電解コンデンサ用封口体として、ブチルゴムやエチ
レンプロピレンゴムからなる封口ゴムが用いられる。

【０００３】そして、小型、低インピーダンス、１００
ＷＶ級の電解コンデンサの、コンデンサ素子に含浸され
る電解液としては、従来より、γ−ブチロラクトンを主
溶媒とし、フタル酸、マレイン酸などの三級塩を溶質と
するもの等が知られている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、近年、
自動車の電装品やインバータ照明に用いられる電解コン
デンサの使用環境温度が１５０℃へと高温化している。
ところが、前記の従来の電解コンデンサでの高温使用は
１２５℃が限界であり、１５０℃での特に長時間使用に
は耐えることができない。

【０００５】すなわち、前記の電解液が封口ゴムに膨潤
し、１５０℃の高温下で封口ゴムが熱酸化劣化をおこし
てゴム特性が劣化し、ゴム強度の低下、気密性の低下を
もたらし、電解コンデンサの特性が低下するという問題
点があった。そこで、本発明は１５０℃の高温長時間使
用に耐えることのできる電解コンデンサを提供すること
をその目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明の電解コンデンサ
は、陽極箔と陰極箔とセパレータを巻回し、かつ駆動用
電解液を含浸させてなるコンデンサ素子と、このコンデ
ンサ素子を収納する外装ケースと、この外装ケースの開
口部を封口する封口体を備え、前記駆動用電解液として
エチレングリコールと安息香酸またはその塩を含み、ｐ
Ｈを６．５以下に調整した駆動用電解液を用い、かつ前
記封口体として少なくとも第１のゴム層とフッ素ゴムを
配合した第２のゴム層とを積層してなり、第１のゴム層
と第２のゴム層が加硫接合している封口体を用いたこと
を特徴としている。

【０００７】

【発明の実施の形態】本発明の封口体は少なくとも第１
のゴム層とフッ素ゴムを配合した第２のゴム層とを積層
してなり、第１のゴム層と第２のゴム層が加硫接合して
いるものであって、この２層の構成を含むものであれば
よく、この２層以外にその他のゴム層などが積層されて
いてもよい。例えば、第１の層と第２の層の上に第１の
層を積層してもよい。

【０００８】第１のゴム層および第２のゴム層のゴムポ
リマーとしてはイソプレン−イソブチレン−ジビニルベ
ンゼン共重合体、イソプレン−イソブチレン共重合体、
エチレン−プロピレン共重合体等を用いることができ
る。なかでも、イソプレン−イソブチレン−ジビニルベ
ンゼン共重合体を用いると寿命特性が向上するので好適
である。

【０００９】また、第２のゴム層に配合されているフッ
素ゴムのポリマーとしてはフッ化ビニリデン−ヘキサフ
ルオロプロピレン共重合体などのフッ化ビニリデン系、
テトラフルオロエチレン−プロピレン共重合体などのテ
トラフルオロエチレン−プロピレン系、またはテトラフ
ルオロエチレン−パーフルオロメチルビニルエーテル系
などを用いることができる。なかでも、混練性の良好な
テトラフルオロエチレン−プロピレン共重合体を用いる
と好適である。

【００１０】そして、第１のゴム層は前記のゴムポリマ
ーと加硫剤等の添加剤から構成される。また、第２のゴ
ム層は前記のゴムポリマーとフッ素ゴムのポリマーと加
硫剤等の添加剤から構成される。

【００１１】そして、本発明においては、少なくとも第
１のゴム層と第２のゴム層が加硫接合しているが、この
ことによって高温寿命試験における十分な接合強度を得
ることができる。ここで、第２のゴム層を構成するフッ
素ゴムまたはゴムの少なくとも一方が、第１のゴム層を
構成するゴムと加硫していれば、第１のゴム層と第２の
ゴム層が加硫接合して、良好な接合強度を得ることがで
きる。たとえば、第２のゴム層を構成するフッ素ゴムま
たはゴムの少なくとも一方の加硫方法が、第１のゴム層
を構成するゴムの加硫方法と同一であれば好適である。
加硫方法としては、過酸化物加硫、樹脂加硫、その他キ
ノイド加硫、硫黄加硫、ポリアミン加硫、ポリオール加
硫を挙げることができる。なかでも、過酸化物加硫で加
硫すると寿命特性が向上するので好適である。過酸化物
加硫に用いる加硫剤としてはケトンパーオキサイド類、
パーオキシケタール類、ハイドロパーオキサイド類、ジ
アルキルパーオキサイド類、ジアシルパーオキサイド
類、パーオキシジカーボネート類、パーオキシエステル
類などです。具体的には、１，１−ビス−ｔ−ブチルパ
ーオキシ−３，３，５−トリメチルシクロヘキサン、ｎ
−ブチル−４，４−ビス−ｔ−ブチルパーオキシバレレ
ート、ジクミルパーオキサイド、ｔ−ブチルパーオキシ
ベンゾエート、ジ−ｔ−ブチルパーオキサイド、ベンゾ
イルパーオキサイド、１，３−ビス（ｔ−ブチルパーオ
キシ−イソプロピル）ベンゼン、２，５−ジメチル−
２，５−ジ−ｔ−ブチルパーオキシルヘキシン−３、ｔ
−ブチルパーオキシクメン、α、α´ビス（ターシャー
リーブチルパーオキシ）ジイソプロピルベンゼンなどを
挙げることができる。

【００１２】以下に本発明の封口体の製造方法について
説明する。まず上記のゴムボリマーに加硫剤、そしてマ
イカ、クレー、タルクなどの充填材、その他、加工助
剤、老化防止剤、架橋助剤を添加する。そして、密閉型
混合機、オープンロール等で混練し、ゴムシートを形成
する。

【００１３】また、上記のゴムポリマーとフッ素ゴムポ
リマーと加硫剤、その他の添加剤を添加する。ここで、
ゴムポリマーとフッ素ゴムポリマーの配合比は１：９〜
５：５、好ましくは２：８〜３：７、この配合比未満で
はガス透過性が上昇し電解コンデンサの寿命特性が低下
し、この配合比を越えると寿命試験でのゴム特性が低下
する。また、充填材としてマイカまたはタルクを添加す
ると、ガス透過性が低減して寿命特性が向上するので好
ましく、なかでもマイカが好ましい。これらの配合剤を
用い、前記のゴムシートと同様にして、フッ素ゴムを配
合したゴムシート（以下、フッ素ゴム配合ゴムシート）
を形成する。

【００１４】そして、このようにして形成したゴムシー
トとフッ素ゴム配合ゴムシートを重ね合わせ、加硫成型
金型で加圧、加熱して、これらのシートをを加硫接合す
ると共に、電解コンデンサ用封口体状のシートに成型す
る。そして、成型後のシートを打ち抜いて本発明の封口
体を形成する。

【００１５】ここで、第１のゴム層と第２のゴム層の厚
みの比は１：１〜３：１、好ましくは１．５：１〜２：
１、この範囲未満ではガス透過性が上昇し、この範囲を
越えると耐熱性が低下する。

【００１６】そして、以下のような駆動用電解液を用い
る。

【００１７】本発明の電解液は、エチレングリコールを
含有するものであるが、この他に、プロトン性極性溶
媒、非プロトン性溶媒、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
ール類（エタノール、プロパノール、ブタノール、ペン
タノール、ヘキサノール、シクロブタノール、シクロペ
ンタノール、シクロヘキサノール、ベンジルアルコール
等）、多価アルコール類およ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、メトキ
シプロピレングリコール、ジメトキシプロパノール等）
などが挙げられる。また、非プロトン性の極性溶媒とし
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
─ジエチルホルムアミド、Ｎ─メチルアセトアミド、
Ｎ，Ｎ─ジメチルアセトアミド、Ｎ─エチルアセトアミ
ド、Ｎ，Ｎ−ジエチルアセトアミド、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、γ−バレロラクトン等）、ス
ルホラン系（３−メチルスルホラン、２，４−ジメチル
スルホラン等）、環状アミド系（Ｎ─メチル─２─ピロ
リドン、エチレンカーボネイト、プロピレンカーボネイ
ト、イソブチレンカーボネイト等）、ニトリル系（アセ
トニトリル等）、オキシド系（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、挙げられる。

【００１８】電解液の溶質としては、安息香酸またはそ
の塩を用いる。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。

【００１９】さらに、四級化環状アミジニウムイオンを
カチオン成分とする塩を用いることができる。

【００２０】カチオン成分となる四級化環状アミジニウ
ムイオンは、Ｎ，Ｎ，Ｎ’−置換アミジン基をもつ環状
化合物を四級化したカチオンであり、Ｎ，Ｎ，Ｎ’−置
換アミジン基をもつ環状化合物としては、以下の化合物
が挙げられる。イミダゾール単環化合物（１−メチルイ
ミダゾール、１−フェニルイミダゾール、１，２−ジメ
チルイミダゾール、１−エチル−２−メチルイミダゾー
ル、１，２−ジメチルイミダゾール、１−エチル−２−
メチルイミダゾール、１，２−ジメチルイミダゾール、
１，２，４−トリメチルイミダゾール等のイミダゾール
同族体、、１−メチル−２−オキシメチルイミダゾー
ル、１−メチル−２−オキシエチルイミダゾール等のオ
キシアルキル誘導体、１−メチル−４（５）−ニトロイ
ミダゾール等のニトロ誘導体、１，２−ジメチル−５
（４）−アミノイミダゾール等のアミノ誘導体等）、ベ
ンゾイミダゾール化合物（１−メチルベンゾイミダゾー
ル、１−メチル−２−ベンゾイミダゾール、１−メチル
−５（６）−ニトロベンゾイミダゾール等）、２−イミ
ダゾリン環を有する化合物（１−メチルイミダゾリン、
１，２−ジメチルイミダゾリン、１，２，４−トリメチ
ルイミダゾリン、１−メチル−２−フェニルイミダゾリ
ン、１−エチル−２−メチル−イミダゾリン、１，４−
ジメチル−２−エチルイミダゾリン、１−メチル−２−
エトキシメチルイミダゾリン等）、テトラヒドロピリミ
ジン環を有する化合物（１−メチル−１，４，５，６−
テトラヒドロピリミジン、１，２−ジメチル−１，４，
５，６−テトラヒドロピリミジン、１，５−ジアザビシ
クロ〔４，３，０〕ノネン−５等）等である。

【００２１】さらに、本発明の駆動用電解液に、ほう
酸、マンニット、ノニオン性界面活性剤、コロイダルシ
リカ等を添加することによって、耐電圧の向上をはかる
ことができる。

【００２２】ここで、この駆動用電解液のｐＨを６．５
以下に調整することによって、耐熱特性の良好な駆動用
電解液をえることができる。

【００２３】以上のような封口体と駆動用電解液を用い
て、本発明の電解コンデンサが形成される。すなわち、
図１に示すように、上記の電解液を含浸したコンデンサ
素子１を外装ケース２に収納し、この外装ケースの開口
部に第１のゴム層３１とフッ素ゴムを配合した第２のゴ
ム層３２を積層してなり、これらが加硫接合している封
口体３を装着する。そして、開口部を加締め加工等によ
って封口して、本発明の電解コンデンサが形成される。

【００２４】以上のように本発明においては、少なくと
も第１のゴム層とフッ素ゴムを配合した第２のゴム層を
積層してなり、第１のゴム層と第２のゴム層が加硫接合
した封口体を用い、さらにエチレングリコールと安息香
酸またはその塩を含み、ｐＨを６．５以下に調整した駆
動用電解液を用いているので、１５０℃の高温下で電解
液が膨潤しても熱酸化劣化の進行が抑制されてゴム特性
の劣化が抑制され、さらにを電解液の封口体を通しての
減少が少ない。このような封口体と電解液の相乗作用に
よって、本発明の電解コンデンサは高温長寿命特性が良
好である。

【００２５】

【実施例】次にこの発明について実施例を示し、詳細に
説明する。セパレータを介して、陽極箔と、陰極箔を巻
回してコンデンサ素子を形成する。陽極電極箔は、純度
９９．９％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。

【００２６】上記のように構成したコンデンサ素子に、
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、前記封口体を挿入し、さらに外装ケースの端部を絞
り加工することにより電解コンデンサの封口を行う。

【００２７】ここで、封口体は、以下のようにして作成
した。ゴムポリマーとしてイソプレン−イソブチレン−
ジビニルベンゼン共重合体、ＸＬ１００００（バイエル
社製）を用い、加硫剤としてジクミルパーオキサイドを
用い、その他の添加剤を配合し、オープンロールで混練
して、過酸化物加硫ブチルゴムからなるゴムシートを形
成した。

【００２８】次に、フッ素ゴムポリマーとしてテトラフ
ルオロエチレン−プロピレン共重合体を用いその他の添
加剤を配合したアフラスＳＦ６００（ＪＳＲ社製）とＸ
Ｌ１００００を８：２で配合し加硫剤としてジクミルパ
ーオキサイドを用いマイカを添加し、同様にして、フッ
素ゴム配合ゴムシートを形成した。そして、前記のゴム
シートとこのフッ素ゴム配合ゴムシートとの厚みを２：
１として過酸化物加硫で、加硫成型金型で加圧、加熱し
て、これらのシートをを加硫接合すると共に、電解コン
デンサ用封口体状のシートに成型する。そして、成型後
のシートを打ち抜いて本発明の封口体Ａを作成した。加
硫接合、成型して本発明の封口体Ａを形成した。

【００２９】また、前記のゴムシートを用い、同様に加
硫、成型し、成型後のシートを打ち抜いて、従来の封口
体Ｂを作成した。

【００３０】ここで作成した電解コンデンサに用いた本
発明の電解液Ａは、エチレングリコール１００部、水３
部、安息香酸１５部、パラニトロフェノール１部を配合
し、アンモニアガスでｐＨを５．９に調整した。また、
従来の電解液Ｂはγ−ブチロラクトン１００部、フタル
酸１０部、マレイン酸５部、パラニトロフェノール１部
を配合し、トリエチルアミンでｐＨを５．９に調整し
た。

【００３１】そして、これらの実施例、比較例、従来例
の電解コンデンサの高温寿命試験を行った。電解コンデ
ンサの定格は、１００ＷＶ−１２０μＦであり、試験条
件は１５０℃、定格電圧負荷、２０００時間である。そ
の電気特性とゴム特性（硬度ΔＨｍ）の結果を（表１）
に示す。

【００３２】

【表１】

【００３３】（表１）からわかるように、従来例では封
口ゴムの熱酸化劣化によってゴム特性が測定不能にまで
劣化しており、電解液の減少、熱的劣化によって静電容
量もＥＳＲも大幅に劣化している。これに対して、本発
明の封口体と電解液を用いた実施例は１５０℃２０００
時間後も良好な特性を有しており、１００ＷＶ級の１５
０℃使用が可能な電解コンデンサを実現している。ま
た、本発明の電解液と従来の封口ゴムを用いた比較例に
おいては、封口ゴムの劣化が進んでいる。

【００３４】

【発明の効果】本発明の電解コンデンサは、陽極箔と陰
極箔とセパレータを巻回し、かつ駆動用電解液を含浸さ
せてなるコンデンサ素子と、このコンデンサ素子を収納
する外装ケースと、この外装ケースの開口部を封口する
封口体を備え、前記駆動用電解液としてエチレングリコ
ールと安息香酸またはその塩を含み、ｐＨを６．５以下
に調整した駆動用電解液を用い、かつ前記封口体として
少なくとも第１のゴム層とフッ素ゴムを配合した第２の
ゴム層とを積層してなり、第１のゴム層と第２のゴム層
が加硫接合している封口体を用いているので、１５０℃
の高温使用に耐えうる電解コンデンサを提供することが
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の電解コンデンサの断面図である。

【図２】従来の電解コンデンサの断面図である。

【符号の説明】

１コンデンサ素子２外装ケース３封口体

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】陽極箔と陰極箔とセパレータを巻回し、
かつ駆動用電解液を含浸させてなるコンデンサ素子と、
このコンデンサ素子を収納する外装ケースと、この外装
ケースの開口部を封口する封口体を備え、前記駆動用電
解液としてエチレングリコールと安息香酸またはその塩
を含み、ｐＨを６．５以下に調整した駆動用電解液を用
い、かつ前記封口体として少なくとも第１のゴム層とフ
ッ素ゴムを配合した第２のゴム層とを積層してなり、第
１のゴム層と第２のゴム層が加硫接合している封口体を
用いた電解コンデンサ。