JP2003217977A

JP2003217977A - 電解コンデンサ

Info

Publication number: JP2003217977A
Application number: JP2002381963A
Authority: JP
Inventors: Akihiko Komatsu; 昭彦小松
Original assignee: Rubycon Corp
Current assignee: Rubycon Corp
Priority date: 2002-12-27
Filing date: 2002-12-27
Publication date: 2003-07-31

Abstract

(57)【要約】【課題】本発明は、低インピーダンスでかつ低温特性
に優れ、寿命特性が良好な電解コンデンサを提供する。【解決手段】本発明の電解コンデンサは、電解液が電
解質、及び水と有機溶媒を含む電解質溶媒と含み、電解
質溶媒中の水濃度を２０重量％以上３５．３重量％未満
とするものである。前記有機溶媒は、プロトン系及び非
プロトン系溶媒の溶媒の中から選択される1 種以上を含
むことができる。また、電解液の電解質として、カルボ
ン酸またはその塩及び無機酸またはその塩から選択され
る少なくとも1 種以上を含むことができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、低インピーダンス
でかつ低温特性に優れ、寿命特性が良好な電解コンデン
サに関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に電解コンデンサは、高純度アルミ
ニウム箔をエッチングして表面積を増大し、その表面を
陽極酸化して誘電体化せしめた陽極箔と、この陽極箔と
対向するエッチングされた陰極箔との間にセパレータ
（電解紙、隔離紙など）を介在させて巻き取った構造の
素子に電解液を含浸させ、ケースに封入したものであ
る。

【０００３】これら従来のアルミ電解コンデンサは電解
紙中に電解液を含浸させているため、コンデンサのイン
ピーダンス特性が高くなる傾向にある。そのインピーダ
ンス特性の改善を図るため電解液自体の抵抗を下げた
り、電解紙を薄く、あるいは密度を低くする手段などが
検討されてきた。

【０００４】しかしながら、電解液の抵抗値を下げる
と、アルミ箔と電解液との反応性が増大し寿命特性が劣
化する原因となり、一方、セパレータ（電解紙）を単に
薄くしたり密度を低くすると引張強度が低下し、形状保
持性が低下して、コンデンサ巻取り時など製造過程での
破損、生産性の低下などの不具合を生ずる。またその結
果、ショート不良率が増大するなどの問題を生じる。

【０００５】また、木材クラフトパルプ、針葉樹木材パ
ルプ, マニラ麻パルプなどのセルロース繊維を利用し
て、繊維同士の水素結合や繊維フィブリルの絡み合いを
利用して、引っ張り強度を改善し、形状保持性を改善
し、結果として、セパレータ（電解紙）の薄膜化を図る
ことも試みられているが、その場合でも、インピーダン
ス特性に対してより厳しくなる要求性能を満たすよう更
に改善するために、セパレータの密度を低くし、厚さを
より薄くすると先と同様の問題が生じるので限界があ
る。

【０００６】原料中に、ポリエチレン繊維、ポリプロピ
レン繊維、ナイロン繊維等の熱可塑性繊維を混ぜて抄紙
した後、熱可塑性繊維を融着させ引張強度を増大させる
手段が知られており、更に、天然植物繊維の他にビスコ
ースレーヨン繊維、ポリプロピレン繊維、ポリイミド繊
維、アラミド繊維等の人造あるいは合成繊維、ガラス繊
維、アルミナシリカ繊維等の無機繊維など強度のある繊
維を配合して、強度を確保しながら、低密度で、薄く、
かつ、空隙率の高いセパレータ（電解紙）を得ることが
試みられているが、例えば、熱可塑性繊維を用いた場合
には、高温度条件下でフィルム状となり、空隙を埋めて
しまうことも起こり、また、例えば合成繊維の反応・製
造過程で生じた塩素は、合成繊維に混ざって残存し、特
に電極にＡｌを用いる場合、腐食を促進させ新たな問題
を生じ、また、加工工程上複雑さをもたらせるなどの欠
点が有る。更に、均質で安定なセパレータ（電解紙）を
得ることができず、上記公知の手段によってもイオンの
動きを活性化するのに十分な空隙の増大を得ることが困
難であるなどの技術的問題があり、更に原料コストが高
いなどの欠点もある。

【０００７】また、紙の一般的な引張強度の増大手段で
ある製造工程中の原料懸濁液に澱粉、植物性ガム、半合
成高分子及び合成高分子等を添加し、繊維表層に定着さ
せ繊維相互の結合強度を増大させる公知の手段によって
も、より厳しい低ＥＳＲ（等価直列抵抗）、即ち低イン
ピーダンスへの要求を満たすことはできない。

【０００８】また、上記のごときセパレータ（電解紙）
自体の改善の一方、このような電解コンデンサにおいて
は、電解液の特性が電解コンデンサの性能を決定する大
きな要因をなす。

【０００９】特に近年の電解コンデンサの小型化に伴
い、陽極箔あるいは陰極箔は、エッチング倍率の高いも
のが使用されるようになり、コンデンサ本体の抵抗率が
大きくなっていることから、これに用いる電解液として
は、抵抗率（比抵抗）の小さな高電導度のものが常に要
求される。

【００１０】ところで従来の電解液には、エチレングリ
コールを主溶媒として、これに水（１重量％〜３０重量
％）を加え、さらに電解質としてアジピン酸、安息香酸
等のカルボン酸のアンモニウム塩を溶解したものがあ
る。

【００１１】この電解質としてカルボン酸アンモニウム
を用いたものは、従来のホウ酸を電解質として用いるも
のに比べれば比抵抗が３００〜４００Ωcmと格段に低い
ものとなる。

【００１２】しかしながらこのカルボン酸アンモニウム
を用いるものにあって、様々な工夫をしても、その比抵
抗は８０Ωcm程度まで低下させるのが限度であった。

【００１３】すなわち、電解液の比抵抗は、溶質を多く
し、かつエチレングリコール等の他の溶媒に対して水の
添加量を増すことで低下させることは可能であるが、水
の濃度が３０重量％以上になると高温下で電解液が電極
箔と反応してガスを発生させ、電解コンデンサの内圧を
上昇させるため、水の濃度を３０重量％以上にすること
は実現できなかった。

【００１４】一方、コンピューター、オーディオなどの
各種電子・電気製品、各種車などに実装されて使用され
るコンデンサに求められる要求性能もより一層厳しくな
っている。低温域での低インピーダンスの特性維持が必
要不可欠であり、常温（２０℃）時に対する低温（−４
０℃）時の｜Z｜比（インピーダンス比）で代表される
低温特性値が強く求められる。更に溶剤成分として多量
の水を併用する場合、特に凍結などの問題を生ずる。

【００１５】以上のとおり、従来においては、水を最大
限３０重量％程度添加することで比抵抗を８０Ωcm程度
にまでは低下できたが、それ以上の比抵抗の低下は望む
べくもなく、しかも１０５℃から−４０℃までの広範な
温度範囲での使用は困難であった。

【００１６】本件に係る発明に関する先行技術として下
記のものが挙げられるが、いずれも、本件発明の基本的
技術思想が記載も示唆もされていない。以下、特許文献
１〜４について概説する（特許文献番号は後記参照）。

【００１７】特許文献１には、「難溶解性のポリビニル
アルコール系繊維を主体繊維とし、易溶解性のポリビニ
ルアルコール系繊維をバインダーとして結着させた紙あ
るいは不織布からなる電解コンデンサー用セパレーター
であって、該主体繊維はその単繊維繊度が１デニール以
下であって、該主体繊維の少なくとも１０重量％が、繊
維横断面での形状が３〜６個の凸部を有する断面異形の
難溶解性ポリビニルアルコール系繊維であり、該セパレ
ーターの密度が０.２５ｇ／ｃｍ³以下であることを特徴
とする電解コンデンサー用セパレーター」が記載されて
いる。また、上記構成及びその機能について、「本発明
のポイントは、セパレーターを構成する主体繊維とし
て、代表的には横断面形状がＹ形形状といった、断面異
形のＰＶＡ系繊維を用い、かつバインダーもＰＶＡ系繊
維を用いたことであり、これによって、その目付量を大
幅に減らしていっても、異形断面繊維による繊維同志の
からみ効果と、同質バインダーによる接着効果とが両者
相増って効いているのか、詳細は不明であるが、実用紙
力を維持した上で、極めて低密度のセパレーターを得た
こと、すなわち、これまでにないインピーダンス低減化
効果の優れた電解コンデンサー用セパレーターを実現さ
せたものである」と記載され、さらに、「本明細書にお
いて難溶解性とは、該紙の製造工程中並びにコンデンサ
ー中で電解液を含浸した状態で溶解せず、紙としての形
態を維持できればよい、といった意味での難溶度を意味
する」こと、「また易溶解性のバインダー繊維は、上記
製造工程でアセタール化処理を行なわずに得られるもの
で、要は、紙の製造工程中適度の昇温状態で水に溶解状
態となり、主体繊維を接着できるものであればよく、こ
の様な物性は前記延伸、熱処理工程での処理条件を調整
することによって得られる。具体的には、水中溶解温度
が５０〜９０℃の繊維とすればよい」ことが記載され、
実施例１として、主体繊維Ａ８０重量部と、バインダー
繊維Ｃ２０重量部とを、水中によく分散せしめ、円網式
抄紙機で湿式抄紙し、この湿紙を次に加熱ドラムに導
き、バインダー繊維Ｃを溶解して主体繊維Ａ間を接着
し、本発明のセパレーターを構成させたことが記載され
ている。即ち、特許文献１に記載されたセパレータは、
基本的には難溶性異形断面繊維を含む主体繊維及び易溶
解性のバインダー繊維（ＰＶＡ繊維）とからなり、その
易溶解性のバインダー繊維は抄造過程で５０〜９０℃の
昇温状態の水に溶解状態となり、主体繊維を接着させる
機能を果たすものである。しかしながら、上記説明のと
おり、ＰＶＡ繊維は製造過程の延伸、熱処理等の様々な
条件によって得られる水に対する溶解性等の特性が様々
変化するものであり、そこで易溶性とされるＰＶＡ繊維
は、抄造過程の加熱ドラム上で昇温された状態の水に溶
解される特性を有するものであって、電解液（有機溶
媒、あるいはそれを主体とするものである。）に溶解す
るものではない。特許文献１には、そのセパレータと組
み合わせて使用する電解液についての具体的記載はな
い。唯、インピーダンス測定用電解液について記載され
ているが、その電解液は、溶媒がエチレングリコールで
あり、溶質がアジピン酸アンモニウムであって（［００
３６］）、上記バインダーとして機能する昇温（５０〜
９０℃）された水に対して易溶性のＰＶＡを溶解するも
のではない。以上の記載のとおり、特許文献１には、本
件発明の基本的技術思想である、「電解液で可溶のバイ
ンダーで固着した繊維でセパレータを構成し、そのセパ
レータを電解液に組み入れたときに、その電解液でバイ
ンダーを溶解すること」は記載も示唆もされていない。

【００１８】特許文献２には、「陽極箔と陰極箔との間
に電解紙を介在させて構成した電解コンデンサに係り、
特には低密度であると共に大幅に向上した引張強度を有
し、しかも繊維間空隙が遮蔽されることがない新規な電
解紙を用いることによって、インピーダンス特性に悪影
響を与えることなくショート不良率を改善するととも
に、生産性を向上させる」ことを目的とした、「陽極箔
と陰極箔との間に電解紙を介在してなる電解コンデンサ
において、抄紙後の電解紙に紙力増強剤の精製溶液を含
浸塗布したことを特徴とする電解コンデンサ」が記載さ
れ、その「紙力増強剤は澱粉，植物性ガム，半合成高分
子又は合成高分子から選択された１種又は複数のもの」
であること、具体的には、グァーガム等の植物性ガム
類，コーンスターチ等の澱粉類，ジアルデヒドデンプン
等の半合成高分子，ポリアクリルアミド樹脂等の合成高
分子が使用ことが記載されている。更に、この紙増強剤
の作用について「この含浸塗布された紙力増強剤の精製
溶液によって、紙層中の繊維相互の接触点に紙力増強剤
が効果的に定着し、繊維間の結合強度が増大すると共
に、繊維内部まで浸透するため、単繊維自体の強度をも
増大させることができる。従って、電解紙は繊維間空隙
を維持した状態で繊維の結合強度が高まる。しかも、従
来のように過度に叩解してミクロフィブリルを発生した
り、熱融着繊維等の造膜による繊維間隙の遮蔽がなく、
低密度で薄く、しかも大きな引張強度を有することがで
きる」と記載されている。電解液については、単に「所
定の電解液」を用いることが記載されているに過ぎな
い。以上のとおり、特許文献２には、紙増強剤として、
本件発明のバインダーとして挙げられている「ポリアク
リルアミド」が例示されてはいるが、そもそも電解液の
組成については何ら記載されておらず、紙増強剤の電解
液に対する溶解性について示唆するものはなく、先に示
した本件発明の基本的技術思想は記載も示唆もされてい
ない。

【００１９】特許文献３には、低密度紙で低インピーダ
ンスである、主体繊維がポリビニールアルコール系のバ
インダーで結合されているセパレータが記載され、その
ポリビニールアルコール（ＰＶＡ）が親水性のポリマー
であることが記載されている。しかしながら、引用文献
３に記載されたＰＶＡは、先に挙げた特許文献１に記載
されたものと同様な目的で使用するものであり、セパレ
ータを形成するためにセパレータ用繊維を抄紙する際
に、高温（６０〜９８℃）の水に溶解するＰＶＡを使用
することが開示されているに過ぎない。特許文献１に
は、本件発明の基本的技術思想である、「電解液で可溶
のバインダーで固着した繊維でセパレータを構成し、そ
のセパレータを電解液に組み入れたときに、その電解液
でバインダーを溶解すること」は記載も示唆もされてい
ない。

【００２０】特許文献４には、「溶媒、溶質および有機
物で表面修飾した無機酸化物コロイド粒子から成る電解
コンデンサ用電解液」が記載され、「溶媒がエチレング
リコールまたはγ−ブチロラクトンを主体とする有機溶
媒である」ことが記載されており、その際、「化成性の
向上などの目的で電解液に水を含有させることができ
る。この水の含有量は、好ましくは０．０１〜３０重量
％の範囲で」あることが記載されている。しかしなが
ら、引用文献４には、本件発明の基本的技術思想であ
る、「電解液で可溶のバインダーで固着した繊維でセパ
レータを構成し、そのセパレータを電解液に組み入れた
ときに、その電解液でバインダーを溶解すること」は記
載も示唆もされていない。

【００２１】

【特許文献１】特開平６−２９１５５号公報

【特許文献２】特開平８−２７３９８４号公報

【特許文献３】特開平６−１６３３２４号公報

【特許文献４】特開平１０−２４１９９９号公報

【００２２】

【発明が解決しようとする課題】本願発明の課題は、低
インピーダンスでかつ低温特性に優れた、寿命特性が良
好で、またショート不良率を改善するとともに、生産性
を向上させた電解コンデンサを提供することを目的とす
るものである。

【００２３】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記の目的を
達成するための、電解液及びその電解液中で可溶のバイ
ンダーで固着した繊維を含むセパレータ、を含む電解コ
ンデンサであって、電解液が電解質、及び水と有機溶媒
を含む電解質溶媒を含み、その電解質溶媒中の水濃度が
２０重量％以上３５．３重量未満である電解コンデンサ
である。又、本発明は、電解液及びその電解液中で可溶
のバインダーで固着した繊維を含むセパレータ、を含む
電解コンデンサであって、電解液が電解質、及び水と有
機溶媒を含む電解質溶媒を含み、その電解質溶媒中の水
濃度が２０重量％以上３５．３重量未満であり、電解液
の３０℃における比抵抗が４０Ω・ｃｍ以下である電解
コンデンサである。

【００２４】電極を構成するアルミニウムなどの金属箔
間に配置するセパレータを上記のごとく構成することに
より、製造過程においては、バインダーが繊維間を固着
し、十分な強度を保持することができるので、素子巻取
り工程での断紙の発生を防止し、巻取りの生産性を向上
させることができる。また、そのことを通じて、素子と
なった形態においても繊維の局在化、偏在化を阻止でき
るので、薄膜化を促進して低インピーダンス化を実現し
つつ、ショート不良率を少なくすることができる。

【００２５】また、その機能に関して考察を試みると、
電極間へのセパレータの巻き取り・成形・素子の電解液
含浸、ケースへのパッケージングの過程で、強度維持な
どに有効に機能したバインダーは、パッケージング後
に、温度、時間、電解液成分とバインダーの組合せを調
製することにより定め得る時間後に、電解液の溶媒の作
用により、分子間が押し広げられ状態となる。その状
態のバインダーポリマーは、セルロース繊維同士の結合
を弱め、空隙を増大させるものと考えられる。

【００２６】また、本発明は、他の態様として電解液中
で可溶のバインダーで固着した繊維を含む、電解コンデ
ンサ用セパレータを含み、有機溶媒と水を含む電解液溶
媒の水濃度を２０〜８０重量％とすることも可能であ
る。高濃度の水を含む溶媒を用いた電解液の優れた特性
である比抵抗の低下を活用できると共に、前記のセパレ
ータの有する作用効果を合わせて奏することができる。

【００２７】また、本発明は、上記各発明において、セ
パレータの密度（セパレータの成形時点で測定）が０．
５ｇ／ｃｍ³ 以下とするものである。即ち、セパレータ
密度が０．５ｇ／ｃｍ³ 以下であると、セルロース繊維
の密度は、１．５ｇ／ｃｍ³であるので、セパレータの
空隙率｛［１−（セパレータ密度／セルロース密度）］
×１００％｝は、６７％以上となり、その増大された空
隙に電解液が十分含まれることになる。従って、前記構
成により、成形時に必要とする強度（１．１ｋｇ／１５
ｍｍ以上）を維持しつつ、電解コンデンサ中におけるセ
パレータ密度を極力小さくして、インピーダンスを低く
するができる。

【００２８】更に、本発明は、前記各発明において、バ
インダーとして各種のイオン性及び非イオン性のバイン
ダーを用いるものであるが、その内特に、ポリビニルア
ルコール、ポリアクリルアミド、ポリアクリル酸などの
水溶性ポリマーを用いるものが優れたコンデンサー特性
を有する。

【００２９】更に、本発明は、前記各発明に係るセパレ
ータを含み、電解液の溶媒として有機溶媒と水を含み、
有機溶媒中の水濃度を全溶媒の２０〜８０重量％とし、
前記有機溶媒は、プロトン系及び非プロトン系溶媒の溶
媒の中から選択される1 種以上を含む、電解コンデンサ
である。

【００３０】更に、本発明は、前記各発明に係るセパレ
ータを含み、電解液の溶媒として有機溶媒と水を含み、
有機溶媒中の水濃度を全溶媒の２０〜８０重量％とし、
前記有機溶媒は、プロトン系及び非プロトン系溶媒の溶
媒の中から選択される1 種以上を含み、電解液の電解質
として、カルボン酸またはその塩及び無機酸またはその
塩から選択される少なくとも1 種以上を含む、電解コン
デンサである。

【００３１】

【発明の実施の形態】本発明のセパレータは、繊維材料
として、木材クラフトパルプ、針葉樹木材パルプ、マニ
ラ麻パルプ、サイザル麻などのセルロース繊維を利用す
ることが好ましい。

【００３２】強度、低密度化などを考慮して、他の繊維
材料、ビニロンバインダー繊維、ポリエチレン繊維、ポ
リプロピレン繊維、ナイロン繊維等の熱可塑性繊維を混
ぜて抄紙した後、熱可塑性繊維を融着させ引張強度を増
大させる手段が知られており、また、天然植物繊維の他
にビスコースレーヨン繊維、ポリプロピレン繊維、ポリ
イミド繊維、アラミド繊維等の合成繊維、ガラス繊維、
アルミナシリカ繊維等の無機繊維も配合して、低密度、
かつ、空隙率の高い紙を得ることが試みられているが、
先に従来技術の項で説明したとおり、合成繊維を混抄す
る場合各種の問題が生ずるので、多量用いることは得策
ではない。

【００３３】上記のごとき問題が少なく、電解液の溶媒
成分である水と相性の良い天然植物繊維を一種以上用い
るのが最も好ましい。

【００３４】電解紙は、従来の抄紙法により製造するこ
とができ、例えば、上記繊維材料を１つあるいは２つ以
上の円網バット部を有する円網抄紙機等の従来使用され
ている抄紙機により抄造する。

【００３５】バインダーは、抄造の際予め繊維材料と共
に混ぜることもできるが、材料を余分に必要とし、乾燥
工程など工程を複雑にする点で好ましいとはいえない。
好ましくは、抄造後の電解紙を乾燥した後、バインダー
を含浸し、繊維を固着する。

【００３６】含浸量は、製造時の強度、製造後の電解コ
ンデンサの必要特性に応じて定めれば良いが、乾燥した
電解紙に対して、０．０５重量％〜５．０重量％程度で
ある。電解紙の引っ張り強度が、１．１ｋｇ／１５ｍｍ
以上となるのを一つの目安とする。電解紙の厚さは適宜
選択できるが、通常４０〜６０μｍ程度である。

【００３７】電解紙の密度は、０．５ｇ／ｃｍ³ 以下の
ものが望ましいが、０．２０〜０．３５ｇ／ｃｍ³ 、更
に０．２０ｇ／ｃｍ³ 未満とすることも可能であり、低
インピーダンス化にとって望ましい。

【００３８】バインダーは、電解液の溶媒成分に可溶の
ものであれば使用できるが、特に、電解液の溶媒成分と
して、水と有機溶媒とを用いる場合で、水を２０〜８０
重量％、好適に、３０〜８０重量％、更に好適に３５．
３〜８０重量％、最も好適に、４５〜８０重量％含有す
る場合には、各種でんぷん、カルボキシメチルセルロー
ズ、各種ガムなどを用いることもできるが、強度、保持
安定性、形状保持性、取り扱いやすさ、また電解液中で
の繊維形態の維持性、低インピーダンス特性の確保から
みて、ポリビニルアルコール、ポリアクリルアミド、ポ
リアクリル酸等の水溶性ポリマーが優れている。バイン
ダーの使用量は、その種類によって異なるがセパレータ
ー１００重量に対して、０．１〜１０重量部、好適に
は、０．５〜５重量部程度とする。

【００３９】バインダーで固着された電解紙（隔離紙）
は、従来の方法により、高純度アルミニウム箔をエッチ
ングし、その表面を陽極酸化した陽極箔と、これに対向
するエッチングされたアルミニウム陰極箔との間に介在
させて巻き取った後、その素子に電解液を含浸し、この
素子をアルミニウムケースに収容して弾性封口体で密封
して、電解コンデンサとする。

【００４０】含浸させる電解液は、本件発明における他
の特徴でもある。

【００４１】従来の電解液は、エチレングリコールを主
溶媒として、これに水（１重量％〜30重量％）を加え、
さらに電解質としてアジピン酸、安息香酸等のカルボン
酸アンモニウムを溶解したものが多い。

【００４２】発明の実施の態様で既述したとおり、この
電解質としてカルボン酸アンモニウムを用いたものにあ
ってもその比抵抗は８０Ωcm程度まで低下させるのが限
度であった。

【００４３】しかしながら、電解液の溶媒として有機溶
媒と水を含み、有機溶媒中の水濃度を全溶媒の２０〜８
０重量％とし、前記有機溶媒は、プロトン系及び非プロ
トン系溶媒の溶媒の中から選択される1 種以上を含み、
しかも前記本発明に係る各セパレータを含む構成の、あ
るいは、電解液の溶媒として有機溶媒と水を含み、有機
溶媒中の水濃度を全溶媒の２０〜８０重量％とし、前記
有機溶媒は、プロトン系及び非プロトン系溶媒の溶媒の
中から選択される1 種以上を含み、電解液の電解質とし
て、カルボン酸またはその塩及び無機酸またはその塩か
ら選択される少なくとも1 種以上を含む構成の、電解コ
ンデンサを得ることで、低インピーダンスでかつ低温特
性に優れ、寿命特性が良好の電解コンデンサが得られ
る。

【００４４】有機溶媒としては、プロトン系溶媒と非プ
ロトン系溶媒を使用することができる。代表的なプロト
ン系溶媒の例としては、アルコール化合物を挙げること
ができる。

【００４５】アルコール化合物の具体的な例として、エ
チルアルコール、プロピルアルコール、ブチルアルコー
ル等の一価アルコール、エチレングリコール、ジエチレ
ングリコール、トリエチレングリコール、プロピレング
リコール等の二価アルコール（グリコール）、グリセリ
ン等の三価アルコールを挙げることができる。

【００４６】非プロトン系溶媒の例には、γ−ブチロラ
クトンに代表されるラクトン化合物の如き分子内分極化
合物が含まれる。有機溶媒は、プロトン系溶媒と非プロ
トン系溶媒の中から選択される１種以上を使用すること
ができる。複数種のプロトン系溶媒を使用してもよく、
複数種の非プロトン系溶媒を使用してもよく、プロトン
系溶媒と非プロトン系溶媒の混合系を使用してもよい。

【００４７】このように、本発明の電解液における溶媒
は有機溶媒と水との混合物である。本発明においては、
このような混合溶媒を使用することで、溶媒の凝固点を
低下させ、それにより低温での電解液のインピーダンス
特性を改善して、低温と常温でのインピーダンス比が小
さいことで示される良好な低温特性を実現することがで
きる。電解液中の水の含有量は２０〜８０重量％が好適
であり、残部が有機溶媒である。水の含有量が２０重量
％より少ない場合にも、８０重量％を超える場合にも、
電解液の凝固点降下の度合いは不十分となり、電解コン
デンサの良好な低温特性を得るのが困難になる。溶媒に
おいてより好適な水の量は、３０〜８０重量％であり、
より好適な水の量は３５．３〜８０重量％、最も好まし
いのは、４５〜８０重量％である。

【００４８】電解液における電解質としては、カルボン
酸、カルボン酸の塩、無機酸及び無機酸の塩のうちから
選択される１種以上を使用することができる。カルボン
酸として使用できるものには、蟻酸、酢酸、プロピオン
酸、酪酸、ｐ−ニトロ安息香酸、サリチル酸及び安息香
酸に代表されるモノカルボン酸や、マロン酸、コハク
酸、グルタル酸、アジピン酸、フマル酸、マレイン酸、
フタル酸及びアゼライン酸に代表されるジカルボン酸が
含まれ、例えばクエン酸、オキシ酪酸のようにＯＨ基等
の官能基を持ったカルボン酸なども使用可能である。

【００４９】無機酸として使用できるものには、リン
酸、亜リン酸、次亜リン酸、ホウ酸、スルファミン酸等
が含まれる。カルボン酸又は無機酸の塩としては、アン
モニウム塩、ナトリウム塩、カリウム塩の他に、アミン
塩、アルキルアンモニウム塩等を使用することができ、
これらのうちアンモニウム塩を用いるのがより好まし
い。また、電解質として無機酸又はその塩を使用する
と、電解液の凝固点降下が期待でき、そのため電解液の
低温特性の更なる向上に寄与するものと考えられる。

【００５０】本発明の電解液において使用する電解質の
量は、電解液に要求される特性、使用する溶媒の種類、
使用する電解質の種類等の条件に応じて、適宜決定すれ
ばよい。

【００５１】また添加剤として、グルコン酸、グルコン
酸のラクトン、キレート化剤、２−ヒドロキシベンジル
アルコール、L-グルタミン酸二酢酸またはその塩、ニト
ロ化合物、糖類などから一種または二種以上選択して使
用することができる。これらの添加剤の添加量は、各添
加剤の組み合わせ、電解液組成に応じて、最適の添加量
とする。この時の添加量は添加物質の特性によって決定
されるので、電解液の数重量％程度以下の場合や、また
１重量％以下の場合がある。これらの添加剤を組合せる
ことにより、高温下での電極との反応回避、低温化での
比抵抗の低下、コンデンサ寿命の改善などを図ることが
できる。

【００５２】例えば、グルコン酸又はグルコン酸のラク
トンを加えると、電解溶液中の溶媒における水の使用量
が溶媒中３０重量％以上としても、高温下での電解液と
電極との反応に基づくガスの発生を回避でき、比抵抗の
低下も図ることができる。また、キレート化合物の添加
により、電極箔の水和反応の抑制による長寿命化を図る
ことができる。その他、２−ヒドロキシベンジルアル
コール、L-グルタミン酸二酢酸またはその塩、ニトロ化
合物、糖類を加えることで、同種の効果を奏することが
できる。これらの複数の成分を組合せて添加することに
より、電解コンデンサの特性改善における相乗効果も達
成できる。

【００５３】前記ニトロ化合物として、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及びニトロ
アニソールからなる群から選択される少なくとも１種の
ニトロ化合物などが例示できる。

【００５４】前記キレート化合物として、エチレンジア
ミン四酢酸（ＥＤＴＡ）、トランス−１，２−ジアミノ
シクロヘキサン−Ｎ，Ｎ，Ｎ’，Ｎ’−四酢酸一水和物
（ＣｙＤＴＡ）、ジヒドロキシエチルグリシン（ＤＨＥ
Ｇ）、エチレンジアミンテトラキス（メチレンホスホン
酸）（ＥＤＴＰＯ）、ジエチレントリアミン−Ｎ，Ｎ，
Ｎ’，Ｎ”，Ｎ”−五酢酸（ＤＴＰＡ）、ジアミノプロ
パノール四酢酸（ＤＰＴＡ−ＯＨ）、エチレンジアミン
二酢酸（ＥＤＤＡ）、エチレンジアミン−Ｎ，Ｎ’−ビ
ス（メチレンホスホン酸）１／２水和物（ＥＤＤＰ
Ｏ）、グリコールエーテルジアミン四酢酸（ＧＥＤＴ
Ａ）等が例示できる。

【００５５】前記糖類として、グルコース、フルクトー
ス、キシロース、ガラクトース等が例示できる。

【００５６】また、これらの添加剤のほかにも、アルミ
ニウム電解コンデンサあるいはその他の電解コンデンサ
の分野で常用の添加剤をさらに添加してもよい。

【００５７】

【実施例】（実施例１〜４及び比較例１、２）以下に本
発明の実施例について説明する。エチレングリコール４
５重量％、水４０重量％、アジピン酸アンモニウム１
４．４重量％、エチレンジアミン四酢酸０．５重量％、
Ｄ−グルコン酸−δ−ラクトン０．１重量％を電解液と
する点、及びセパレータ（電解紙）をセルロース系繊維
で構成する点は、実施例及び比較例とも共通として、一
方、電解液の溶媒で溶解するバインダーを用いない従来
のセルロース系セパレータ（従来例１と２では、単に密
度のみを変えた。）と、表に示したバインダー（バイン
ダ使用量は、各実施例とも、セパレータ１００重量部に
対して２重量部）を用いた本願発明のセルロース系セパ
レータ（実施例１及び２と、実施例３及び４では密度を
変えた。）を用いて、コンデンサの初期特性を対比し
た。また、製作した電解コンデンサについての低温（−
４０℃）でのインピーダンスと常温（２０℃）でのイン
ピーダンスとの比として表されるインピーダンス比（｜
Ｚ｜比）を、１２０Ｈｚと１００ｋＨｚで測定した。イ
ンピーダンス及びＥ．Ｓ．Ｒ、（等価直列抵抗）は、測
定温度２５℃の値である。測定結果は表１に示す。

【００５８】

【表１】

【００５９】表１の比較例１と実施例１、２の間、およ
び比較例２と実施例３、４の間においては、セパレータ
密度に差は認められず、また、初期のコンデンサ容量に
おいて殆ど差が認められない。

【００６０】しかしながら、ｔａｎδに関して、同じ密
度のもので対比すると、実施例のものが比較例のものに
比べて小さく、インピーダンス特性において優れてい
る。実施例１、２のセパレータは、比較例２のセパレー
タより密度が大きいにも拘らず、初期のｔａｎδ、イン
ピーダンス、及びＥ．Ｓ．Ｒ．の値が小さい。製作過程
での強度維持が十分できる上、実装後の特性においても
優れたものを得ること、即ち寿命特性が良いものを得る
ことができることを示しているといえる。

【００６１】この中でも、実施例３及び４のバインダと
して、ポリビニルアルコール及びポリアクリルアミドを
用いたものが、セパレータ密度が小さく、初期インピー
ダンス及びＥ．Ｓ．Ｒ．の値が極めて小さいく、コンデ
ンサの初期特性に優れていることを示している。初期の
漏れ電流に各比較例及び実施例に実質的な差はない。

【００６２】また、本発明の電解液を使用したコンデン
サにあっては、Ｚ比が小さいことが分かり、特に１００
ｋＨｚの高周波数でのＺ比が比較例のものに比べて小さ
く抑えられていることが分かる。このことは、本発明の
電解液を用いた電解コンデンサが広い周波数にわたり良
好な低温特性を発揮することを示している。

【００６３】本発明のセパレータと組合せて特に優れた
電解コンデンサ特性を発揮する電解液組成を下記表２に
組成例として、従来例と共に例示する。

【００６４】

【表２】

【表３】

【００６５】本発明に関して好ましい組成例として、有
機溶媒と多量の水を組み合わせた溶媒、並びに、カルボ
ン酸又はその塩及び無機酸及びその塩からなる群から選
択される少なくとも一種以上の電解質を電解液基本成分
として、それに優れた添加添加効果を得られる添加剤成
分を種々組み合わせた事例を挙げた。組成例１及び２
は、添加剤としてグルコノラクトンとキレート化合物を
組み合わせた例（この組合せの場合、通常は電解液中
０．０１〜３重量％が好ましい。）、組成例３及び４
は、グルコノラクトンと糖類を組合せた例（この組合せ
の場合、通常は電解液中０．０１〜５重量％が好まし
い。）、組成例５及び６は、それぞれグルコノラクトン
とグルタミン酸２酢酸とを組合せた例及びグルコノラク
トンとヒドロキシベンジルアルコールとを組合せた例
（これらの組合せの場合、通常は電解液中０．０１〜５
重量％が好ましい。）、組成例７及び８は、グルコノラ
クトンとニトロ化合物を組合せた例（この組合せの場
合、通常は電解液中０．０１〜３重量％が好ましい。）
である。

【００６６】

【発明の効果】以上のように本発明に係るセパレータと
特定の電解液で構成した電解コンデンサにより、低イン
ピーダンスでかつ低温特性に優れ寿命特性が良好の電解
コンデンサを得ることができる。

【００６７】以上本発明につき好適な実施例を挙げて種
々説明したが、本発明はこの実施例に限定されるもので
はなく、発明の精神を逸脱しない範囲内で多くの改変を
施し得るのは勿論のことである。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】電解液及びその電解液中で可溶のバイン
ダーで固着した繊維を含むセパレータ、を含む電解コン
デンサであって、電解液が電解質、及び水と有機溶媒を
含む電解質溶媒を含み、その電解質溶媒中の水濃度が２
０重量％以上３５．３重量未満である電解コンデンサ。
【請求項２】電解液及びその電解液中で可溶のバイン
ダーで固着した繊維を含むセパレータ、を含む電解コン
デンサであって、電解液が電解質、及び水と有機溶媒を
含む電解質溶媒を含み、その電解質溶媒中の水濃度が２
０重量％以上３５．３重量未満であり、電解液の３０℃
における比抵抗が４０Ω・ｃｍ以下である電解コンデン
サ。