JP2004200718A - 電解コンデンサ駆動用電解液及びこれを使用した電解コンデンサ - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 電解液に、ポリアクリルアミド又はその誘導体が含まれるように構成する。
【選択図】 なし
Description
また、本発明は、そのもう1つの面において、本発明の電解コンデンサ駆動用電解液を含んでなる電解コンデンサにある。
ポリアクリルアミドを電解液に直接添加することができる。水−有機溶媒系の溶媒を使用し、使用する溶媒中の水の比率が高いような場合には、固体のポリアクリルアミドを電解液に添加して、攪拌しながら溶解してもよい。
多くの場合に、ポリアクリルアミドを予め水に溶解して数%〜数十%の水溶液とした後、その水溶液を電解液に添加することができる。この方法は、ポリアクリルアミドを取り扱う場合の最も容易でかつ外部汚染や誤差を少なくする方法である。
ポリアクリルアミドを電解液に溶解して使用する場合には、ポリアクリルアミドを添加することによって生じる電解液の粘性に注意する必要がある。本発明の対象としている電解液は低抵抗、すなわち、高導電性電解液であるので、導電性に関与するイオンの動きが溶液粘度の増大により妨げられることは好ましくない。また、ポリマーを含有した電解液においては、液中の電解質イオンとの相互作用によって、ポリマーの凝集現象(塩析)が生じる場合があるので、電解質とポリマーの溶解濃度には十分に考慮して溶液調製を行う必要がある。これらの理由から、電解液に添加するポリアクリルアミドの分子量と添加量には、上記したような適正範囲が存在する。
水の比率が小さい水−有機溶媒系の溶媒を使用した電解液については、ポリアクリルアミドの分子量と溶解度の関係から、分子量の小さいポリアクリルアミドを添加するのが好適である。もちろん、水の比率が大きい水−有機溶媒系の溶媒を使用した電解液についても、この方法を採用することが可能である。
ポリアクリルアミドを、電解液を含浸する前のコンデンサ素子に予め含浸させるか塗布したり、素子を固定する接着剤に分散させてもよい。いずれの方法を採用しても、そのようなコンデンサ素子などと電解液との接触部から、ポリアクリルアミドが徐々に電解液中に移動(マイグレーション)することが可能である。また、電解液を含浸したコンデンサ素子をポリアクリルアミドの溶液に含浸するか、さもなければ、そのようなコンデンサ素子に外側からポリアクリルアミドの溶液を塗布することによって、ポリアクリルアミドを電解液に供給することも可能である。
ポリアクリルアミドを電解液に溶解する場合には、複数の溶媒を組み合わせて、その溶媒の溶解能を大きく変更した状態で溶解を行うこともできる。例えば、メタノール/エチレングリコール/水の3成分系の溶媒を使用した電解液がその一例である。
ポリアクリルアミドを電解液に溶解する場合には、界面活性剤(例えば、ドデシル硫酸塩のようなイオン性界面活性剤や、ポリエーテル誘導体のような非イオン性界面活性剤)などを添加すると効果的である。
分子量分布が広い、すなわち、多分散系のポリアクリルアミドを添加した時にも効果的である。また、多分散系のポリアクリルアミドは、電解液への溶解性が大である。
電解液に溶解しにくい分子量のポリアクリルアミドがコンデンサ素子中に予め供給され、さらにこのコンデンサ素子に電解液を含浸してコンデンサを作製する場合、ポリアクリルアミドは、電解液中に放置されることによって、ポリマー分子鎖が切断され、電解液に溶解されるようになる。この溶解は、電解液の溶媒(水が多いほどポリマー分子鎖は切れやすい)や電解質の種類、周囲温度(周囲温度が高いほどポリマー分子鎖は切れやすい)の影響を受ける。
(1)キレート化合物、
(2)糖類、
(3)ヒドロキシベンジルアルコール及び(又は)L−グルタミン酸二酢酸又はその塩、及び
(4)グルコン酸及び(又は)グルコノラクトン、
(5)ニトロ化合物、
などの添加剤を必要に応じて添加するのが好ましい。これらの添加剤は、単独で使用してもよく、あるいは2種もしくはそれ以上の添加剤を任意に組み合わせて使用してもよい。
(1)キレート化合物
キレート化合物、例えば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(DHEG)、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(EDDPO)、グリコールエーテルジアミン四酢酸(GEDTA)、ヒドロキシエチルエチレンジアミン三酢酸(EDTA−OH)等。キレート化合物は、一般的に、0.01〜3質量%の範囲で添加することが好ましい。このようなキレート化合物は、低インピーダンスコンデンサのアルミニウム(Al)電極箔の水和反応の抑制によるコンデンサの長寿命化、電解コンデンサの低温特性の改善(溶媒が不凍状態に近い組成なので、常温と低温でのインピーダンスの変化が小さくなる)、耐蝕性の向上などの効果をもたらすことができる。
糖類、例えば、グルコース、フルクトース、キシロース、ガラクトース等。糖類は、一般的に、0.01〜5質量%の範囲で添加することが好ましい。このような糖類は、低インピーダンスコンデンサのAl電極箔の水和反応の抑制によるコンデンサの長寿命化、糖類の添加による電解質、例えばカルボン酸の分解や活性化の抑制、電解コンデンサの低温特性の改善(溶媒が不凍状態に近い組成なので、常温と低温でのインピーダンスの変化が小さくなる)などの効果をもたらすことができる。
ヒドロキシベンジルアルコール、例えば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又はその塩等。この添加剤は、一般的に、0.01〜5質量%の範囲で添加することが好ましい。このような添加剤は、低インピーダンスコンデンサのAl電極箔の水和反応の抑制によるコンデンサの長寿命化、電解コンデンサの低温特性の改善(溶媒が不凍状態に近い組成なので、常温と低温でのインピーダンスの変化が小さくなる)などの効果をもたらすことができる。
本発明の電解液は、必要に応じて、グルコン酸やグルコノラクトン等を単独もしくは組み合わせて含有することができる。この種の添加剤は、一般的に、0.01〜5質量%の範囲で添加することが好ましい。グルコン酸やグルコノラクトンは、それを本発明の電解液に追加して含ませた場合、電解コンデンサの長寿命化や低温特性の向上、そして優れた水素ガス吸収効果などという本発明の効果に追加して、耐蝕性の向上といった顕著な効果をさらにもたらすことができる。
本発明の電解液は、必要に応じて、ニトロフェノール、例えばp−ニトロフェノール、ニトロ安息香酸、例えばp−ニトロ安息香酸、ジニトロ安息香酸、ニトロアセトフェノン、例えばp−ニトロアセトフェノン、ニトロアニソールなどの化合物群から選択される少なくとも1種のニトロ化合物を含有することができる。
本発明の電解液、
前記コンデンサ素子及び前記電解液を収容したケース、そして
前記ケースの開口部を密封した弾性封口体、
を含んでなるアルミニウム電解コンデンサである。
巻回構造のアルミニウム電解コンデンサを下記の手順に従って製造した。
前記実施例1に記載の手法を繰り返したが、本例の場合、使用する電解液の組成を下記の第1表に記載のように変更した。なお、実施例7のポリアクリルアミドの含有量は、コンデンサの試験の終了後にコンデンサを解体して、電解液中に溶解したポリアクリルアミドの量を測定することにより、溶媒に対して約0.05質量%であることが確認された。特性試験によって得られた結果を下記の第1表にまとめて記載する。
前記実施例1に記載の手法を繰り返したが、本例の場合、比較のため、使用する電解液の組成を下記の第1表に記載のように変更した。特性試験によって得られた結果を下記の第1表にまとめて記載する。
2…リード線
3…封口体
4…ケース
10…電解コンデンサ
13…円柱状突起
14…カール
Claims (6)
- ポリアクリルアミド又はその誘導体を含むことを特徴とする電解コンデンサ駆動用電解液。
- 前記ポリアクリルアミド又はその誘導体の分子量が、100〜2,000,000の範囲であることを特徴とする請求項1に記載の電解コンデンサ駆動用電解液。
- 前記ポリアクリルアミド又はその誘導体が、該電解液の溶媒の全量を基準にして0.05〜5.0質量%の範囲で含まれることを特徴とする請求項1又は2に記載の電解コンデンサ駆動用電解液。
- 0〜90質量%の水を含有する有機溶媒からなる溶媒と、カルボン酸又はその塩及び無機酸又はその塩からなる群から選択される少なくとも1種の電解質とを含むことを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項に記載の電解コンデンサ駆動用電解液。
- 前記有機溶媒が、プロトン系溶媒、非プロトン系溶媒又はその混合物であることを特徴とする請求項4に記載の電解コンデンサ駆動用電解液。
- 請求項1〜5のいずれか1項に記載の電解液を含んでなることを特徴とする電解コンデンサ。
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