JP2003109860A - 電解コンデンサ - Google Patents

電解コンデンサ

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JP2003109860A
JP2003109860A JP2001304367A JP2001304367A JP2003109860A JP 2003109860 A JP2003109860 A JP 2003109860A JP 2001304367 A JP2001304367 A JP 2001304367A JP 2001304367 A JP2001304367 A JP 2001304367A JP 2003109860 A JP2003109860 A JP 2003109860A
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electrolytic capacitor
outer case
capacitor
electrolyte
capacitor element
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Tadashi Ozawa
正 小澤
Toshitaka Yoshioka
利恭 吉岡
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Nippon Chemi Con Corp
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Nippon Chemi Con Corp
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Abstract

(57)【要約】 (修正有) 【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イソプレン−イソブチレン−
ジビニルベンゼン共重合体を過酸化物加硫してなるブチ
ルゴムを用いているので、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は電極引出し手段
であるリード線を備えた電極箔をセパレータを介して巻
回したコンデンサ素子に駆動用電解液が含浸される。そ
して、このコンデンサ素子が有底筒状の外装ケースに収
納され、外装ケースの開口部に封口体が装着される。そ
して、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
記封口体としてイソプレン−イソブチレン−ジビニルベ
ンゼン共重合体を過酸化物加硫してなるブチルゴムを用
いたことを特徴としている。 【0007】 【発明の実施の形態】本発明に用いる封口体としてはイ
ソプレン−イソブチレン−ジビニルベンゼン共重合体を
過酸化物加硫してなるブチルゴムを用いる。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
どを挙げることができる。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。 【0008】そして、上記のイソプレン−イソブチレン
−ジビニルベンゼン共重合体に加硫剤、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。次
いで、加硫成型金型で加圧、加熱して、加硫すると共
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。 【0009】そして、以下のような駆動用電解液を用い
る。 【0010】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。 【0011】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。 【0012】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。 【0013】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。 【0014】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。 【0015】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。 【0016】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、
上記の電解液を含浸したコンデンサ素子を外装ケースに
収納し、この外装ケースの開口部に封口体を装着する。
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。 【0017】以上のように本発明においては、イソプレ
ン−イソブチレン−ジビニルベンゼン共重合体を過酸化
物加硫してなるブチルゴムからなる封口体を用い、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。 【0018】 【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。 【0019】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。 【0020】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。 【0021】次に、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作成した。 【0022】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。 【0023】そして、これらの実施例、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、160WV−16μFであり、試験条件は150
℃、定格電圧負荷、1000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。 【0024】 【表1】 Cap(μF)、ESR (mΩ) 、ΔC(%) 、ΔHm (度) 【0025】(表1)からわかるように、実施例の電解
コンデンサは105℃、1000時間後も良好な特性を
維持しており、ゴム硬度の変化もない。これに比べて比
較例の電解コンデンサは特性が低下しており、ゴム硬度
も測定不能にまで劣化している。 【0026】 【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
イソプレン−イソブチレン−ジビニルベンゼン共重合体
を過酸化物加硫してなるブチルゴムを用いているので、
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。

Claims (1)

  1. 【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イソプレン−イソブチレン−
    ジビニルベンゼン共重合体を過酸化物加硫してなるブチ
    ルゴムを用いた電解コンデンサ。
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