JP2004134458A - 電解コンデンサ駆動用電解液 - Google Patents

Abstract

【構成】電解質としてボロジグリコール酸又はその塩を極性非プロトン性溶媒に溶解させてなる電解コンデンサ駆動用電解液。
【効果】優れた導電率、耐電圧等の電気性能を示し、高信頼性アルミ電解コンデンサとなし得る。
【選択図】　　なし

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電解コンデンサの駆動用電解液に関し、特に、本電解液を用いたアルミ電解コンデンサは、低圧用アルミ電解コンデンサとして優れた電気性能（導電率、耐電圧等）を示し、しかも、高信頼性アルミ電解コンデンサを提供することができる。
【０００２】
【従来の技術】
アルミ電解コンデンサは、一般に、アルミ箔の表面に陽極酸化処理によって絶縁性酸化皮膜層を誘電体として形成させた化成箔を陽極側電極に用い、当該陽極側電極に対向させて陰極側電極を配置し、両極間にセパレータを介在させ、そこに駆動用電解液を保持させてコンデンサを形成したものである。
従来、当該アルミ電解コンデンサにおける極性非プロトン性溶媒に用いられる電解質としては、フタル酸の三級アミン塩やＮ−置換環状アミジン塩が用いられていたが、前者は、電気伝導性が悪く、且つ、熱安定性も悪いなどという欠点があり、又、後者は、電気伝導性には優れているものの耐電圧が著しく低いなどという欠点があった。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、かかる従来技術の有する欠点を解消できる技術を提供することを目的としたものである。
本発明の前記ならびにそのほかの目的と新規な特徴は、本明細書の記述からもあきらかになるであろう。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明は、電解コンデンサ駆動用電解液において、電解質として下記の一般式（１）で示されるボロジグリコール酸又はその塩を極性非プロトン性溶媒に溶解させてなることを特徴とする電解コンデンサ駆動用電解液に係るものである。
【０００５】
【化２】

但し、一般式（１）中のＸは、三級アミン又はジエチルアミンを表す。
【０００６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を詳細に説明する。
【０００７】
本発明においては、上記の一般式（１）で示されるボロジグリコール酸又はその塩を溶解して成る電解液をコンデンサ素子に含浸し電解コンデンサとしたところ、高い電導性、高い耐電圧、高温時の安定性等の優れた特性が得られることを見い出し、本発明を完成するに至った。
【０００８】
本発明において上記一般式（１）で表されるボロジグリコール酸の塩は、３級のアミンの場合、ボロジグリコール酸によるアニオンと、３級のアミンのカチオンとから構成される。当該一般式（１）で表されるボロジグリコール酸の塩において、例えば、一般式（１）のＸがトリエチルアミンである場合のイオン式は、次の一般式（２）で示される。
【０００９】
【化３】

【００１０】
上記一般式（１）中のＸの３級のアミンの例としては、鎖状三級アミン又は環状三級アミンが例示でき、当該鎖状三級アミンの例としては、トリメチルアミン、トリエチルアミン、エチルジメチルアミン、テトラメチルグアニジンなどが挙げられ、又、当該環状三級アミンの例としては、１，２−ジメチル−１，４，５，６−テトラヒドロピリミジン、１，８−ジアザビシクロ［５．４．０］−７−ウンデセン、１，２−ジメチルイミダゾールなどが挙げられる。
【００１１】
本発明において上記一般式（１）で表されるボロジグリコール酸の塩を構成する場合、ジエチルアミンにより構成してもよい。極性非プロトン性溶媒への溶解性などで支障がなければ他の二級アミンを使用してもよい。
【００１２】
本発明において使用する極性非プロトン性溶媒としては、γ−ブチロラクトン、γ−バレロラクトン、スルホラン、Ｎ−メチルホルムアミド、Ｎ，Ｎ−ジメチルホルムアミド、Ｎ，Ｎ−ジメチルアセトアミド、アセトニトリル、プロピオニトリル等を単独又は混合して使用することができる。
【００１３】
本発明の一般式（１）で表されるボロジグリコール酸又はその塩の好ましい使用量は、１〜４０ｗｔ％であり、１ｗｔ％未満では、電導性を損なうことなく、使用耐電圧を高め、しかも広範囲の使用温度に耐え、高温での長寿命を有するアルミニウム電解コンデンサ駆動用電解液を提供し難く、又、４０ｗｔ％を越えても溶解性等の問題から同様に本発明の目的を達成し難い。より好ましい使用量は５〜３５ｗｔ％である。
本発明の好ましい実施態様においては、当該溶質又はその塩を１〜４０ｗｔ％好ましくは５〜３５ｗｔ％を有機溶媒９９〜６０ｗｔ％好ましくは９５〜６５ｗｔ％に溶解し、電解液とすればよい。
【００１４】
本発明における電解液には、必要に応じて種々の添加剤を使用することができる。
例えば、りん酸及びそのエステル類、コロイダルシリカ類、多価アルコール類、オキシカルボン酸類などを添加して使用することもできる。
当該多価アルコール類の例としては、エチレングリコール、プロピレングリコールなどが挙げられる。オキシカルボン酸類の例としては、クエン酸、サリチル酸、ゲンチジン酸、β−レゾルシン酸、γ−レゾルシン酸、キナ酸、リンゴ酸、酒石酸等が挙げられる。
【００１５】
【実施例】
以下，本発明を実施例に基づいてさらに説明する。
実施例１〜１２及び比較例１〜５
本発明におけるボロジグリコール酸の塩を各種極性非プロトン溶媒の単独又は混合品に溶解させ、表１に示す電解液組成に調製し、アルミ電解コンデンサに供した。
又、表１に示す組成にて比較例電解液を調製し、アルミ電解コンデンサに供した。
３０℃における導電率（ｍＳ／ｃｍ）を測定し、又、１０５℃における耐電圧を測定し、その結果を表１に示した。
又、耐圧性密閉式硝子瓶に各種電解液の各々を２００ｍｌ入れ、１０５℃恒温下で放置し、１０００時間後の導電率を測定し導電率変化を求め、熱安定性試験を行った。その結果を表２に示した。
【００１６】
【表１】

【００１７】
尚、表１中のアルファベットは、それぞれ下記の薬品名の略号を示す。（以下、同じ。）
ＴＥＡ：トリエチルアミン、
ＥＤＭＡ：エチルジメチルアミン、
ＴＭＩＺ：トリメチルイミダゾリニウム、
ＴＭＡＭ：テトラメチルアンモニウム
ＴＭＡ：トリメチルアミン、
ＤＴＰ：１，２−ジメチル−１，４，５，６−テトラヒドロピリミジン
ＤＢＵ：１，８−ジアザビシクロ−［５．４．０］−７−ウンデセン
ＤＭＩＺ：１，２−ジメチルイミダゾール
ＤＥＡ：ジエチルアミン
ＰＴ：フタル酸
ＢＧ：ボロジグリコール酸
ＧＢＬ：γ−ブチロラクトン、
ＳＬ：スルホラン、
ＮＭＦ：Ｎ−メチルホルムアミド
【００１８】
【表２】

【００１９】
実施例１３−１４及び比較例６−７
ＧＢＬ７５ｗｔ％に２５ｗｔ％のボロジグリコール酸エチルジメチルアミン又はボロジグリコール酸トリエチルアミンを溶解し、電解液に調整した後に、
１６ｗｖ−４，７００μＦ、６３ｗｖ−２，０００μＦ、１００ｗｖ−１００μＦのアルミ電解コンデンサ素子に各々含浸し、封口した後に、そのアルミ電解コンデンサの初期並びに１０５℃下の寿命特性を測定した。
又、比較例として、ＧＢＬ７５ｗｔ％に２５ｗｔ％のフタル酸トリメチルイミダゾリニウムを溶解し、電解液を調整し、また、ＧＢＬ７５ｗｔ％に２５ｗｔ％のフタル酸トリエチルアミンを溶解し、電解液を調整した。以下、実施例と同様に各種アルミ電解コンデンサ素子に含浸し、その特性を測定した。
それら結果を表３、表４及び表５に示した。
【００２０】
【表３】

【００２１】
【表４】

【００２２】
【表５】

【００２３】
表１の結果から、本発明の電解液は従来のフタル酸三級アミン塩を含む電解液に比較し、著しく導電性と耐電圧を高めることができ、又、従来のフタル酸Ｎ−置換環状アミジン塩を含む電解液と比較しても略同等の導電性を有する上に耐電圧を著しく向上させることが出来る事がわかる。
又、表２の結果から、従来の電解液に比較し、熱安定性を著しく向上させることが出来る事がわかる。
又、表３〜５の結果より、本発明の電解液を用いたアルミ電解コンデンサは、フタル酸Ｎ−置換環状アミジン塩と略同等の特性を有し、フタル酸の三級アミン塩に比較し、非常に低ＥＳＲ化が図れる上に、耐電圧を高めることができることが解る。
故に、本発明電解液をアルミ電解コンデンサ駆動用電解液として使用した場合、そのアルミ電解コンデンサの電気特性（導電性、耐電圧、信頼性）を著しく向上させ、産業上の利用価値を著しく広め、その発展に大きく寄与することができる。
【００２４】
【発明の効果】
本発明によれば、電導性を損なうことなく、使用耐電圧を高め、しかも広範囲の使用温度及び寿命特性を著しく改善したアルミニウム電解コンデンサ駆動用電解液を提供することができ、実施例に示すように、本発明の電解液を含浸し、製造したアルミニウム電解コンデンサは、１０５　℃の高温下に於いても長期に渡って安定した特性の維持が可能であり、アルミニウム電解コンデンサの電気特性向上に寄与する意義は大変に大きなものがある。

Claims (2)

1. 電解コンデンサ駆動用電解液において、電解質として下記の一般式（１）で示されるボロジグリコール酸又はその塩を極性非プロトン性溶媒に溶解させてなることを特徴とする電解コンデンサ駆動用電解液。
   

   

   但し、一般式（１）中のＸは、三級アミン又はジエチルアミンを表す。
2. 請求項１におけるボロジグリコール酸又はその塩を１〜４０ｗｔ％の範囲内で溶解させてなる、請求項１に記載の電解コンデンサ駆動用電解液。