【0001】
【産業上の利用分野】
この発明は電解コンデンサ、特に低インピーダンス特性を有する電解コンデンサに関する。
【0002】
【従来の技術】
電解コンデンサは、一般的には帯状の高純度のアルミニウム箔に、化学的あるいは電気化学的にエッチング処理を施して、アルミニウム箔表面を拡大させるとともに、このアルミニウム箔をホウ酸アンモニウム水溶液等の化成液中にて化成処理して表面に酸化皮膜層を形成させた陽極電極箔と、エッチング処理のみを施した高純度のアルミニウム箔からなる陰極電極箔とを、マニラ紙等からなるセパレータを介して巻回してコンデンサ素子を形成する。そして、このコンデンサ素子は、電解コンデンサ駆動用の電解液を含浸した後、アルミニウム等からなる有底筒状の外装ケースに収納する。外装ケースの開口部には弾性ゴムからなる封口体を装着し、絞り加工により外装ケースを密封している。
【0003】
ここで、コンデンサ素子に含浸される高電導率を有する電解コンデンサ駆動用の電解液として、γ−ブチロラクトンを主溶媒とし、溶質として環状アミジン化合物を四級化したカチオンであるイミダゾリニウムカチオンやイミダゾリウムカチオンを、カチオン成分とし、酸の共役塩基をアニオン成分とした塩を溶解させたものが用いられている(特許文献1及び特許文献2参照)。
【0004】
【特許文献1】
特開平08−321440号公報
【特許文献2】
特開平08−321441号公報
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、近年、電子情報機器はデジタル化され、さらにこれらの電子情報機器の心臓部であるマイクロプロセッサの駆動周波数の高速化がすすんでいる。これに伴って、周辺回路の電子部品の消費電力の増大化が進み、それに伴うリップル電流の増大化が著しく、この回路に用いる電解コンデンサには、低インピーダンス特性が要求される。
【0006】
そこで、本発明は、低インピーダンス特性を有し、さらに高温寿命特性も良好な電解コンデンサを提供することを目的とする。
【0007】
【課題を解決しようとする手段】
本発明の電解コンデンサは、陽極電極箔と陰極電極箔とセパレータを巻回し、かつ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てなる電解コンデンサにおいて、前記電解液としてボロジ蓚酸三級アミン塩を含有する電解液を用い、かつ外装ケース内に吸水剤を備えたことを特徴としている。
【0008】また、前記電解コンデンサにおいて、吸水剤がゼオライト、モレキュラーシーブス、シリカゲル、活性アルミナ、高吸水性高分子であることを特徴とする。
【0009】
【発明の実施の形態】
本発明に用いる電解コンデンサ用電解液は、ボロジ蓚酸三級アミン塩を含有している。
【0010】
ボロジ蓚酸三級アミン塩の三級アミンとしては、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、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。
【0011】
本発明に用いる電解コンデンサ用電解液の溶媒としては、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(スルホラン、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─ピロリドン等)、カーボネイト類(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)、スルホキシド系(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。なかでも、γ−ブチロラクトンを用いるとインピーダンス特性が向上するので好ましく、スルホラン、3−メチルスルホラン、2,4−ジメチルスルホランを用いると高温特性が向上するので好ましく、エチレングリコールを用いると耐電圧特性が向上するので好ましい。
【0012】
そして、陽極電極箔と陰極電極箔とセパレータを巻回してコンデンサ素子を形成し、コンデンサ素子に前記の電解コンデンサ用電解液を含浸する。この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、コンデンサ素子のリード線を封口体の貫通孔に挿通した後、開口部を封口して本発明の電解コンデンサは形成されるが、本発明においては有底筒状のアルミニウムケース内に吸水剤を備えている。吸水剤はフィルム状、板状、球状等のものをケース内に載置してもよいし、粉状、微粉末状のものをケース内に載置あるいはコンデンサ素子の端面、またはセパレータ、電極箔に付着させてもよい。また、電解コンデンサ用電解液に分散させてもよい。さらに、封口体に混在させてもよい。
【0013】
ここで.吸水剤としては、無機系吸水剤、有機系吸水剤を挙げることができる。無機系吸水剤としては、活性炭、ゼオライト、モレキュラーシーブス、シリカゲル、活性アルミナ等の表面積の大きな無機物、アルギン酸カルシウムビーズ等の吸水性粒子、NbS3 、NbSe2 、TaSe2 等の遷移金属ダイカルコゲナイトやグラファイトのような層状物質、GeO等の不飽和酸化物、CaO、BaO等アルカリ土類金属の酸化物、NiSO4 、LiClO4 、パラトルエンスルホン酸ナトリウム、酢酸ナトリウム、クエン酸ナトリウム等の結晶水をもつ化合物、五酸化リン、硫酸カルシウム、酸化亜鉛、臭化亜鉛、及び無水硫酸銅等の無機化合物、リチウム、ベリリウム、カリウム、ナトリウム、マグネシウム、ルビジウム、ストロンチウム、カルシウム等の金属、およびTiO2 、ケイソウ土、活性炭、半水石膏を挙げることができる。
【0014】
有機系吸水剤としては、デンプン、セルロース系(グラフト重合系、カルボキシメチル系:デンプン/ポリアクリル酸塩系、橋架けカルボキシメチル化セルロース系)、合成ポリマー系(アクリル系、アクリルアミド系、ポリオキシエチレン系、メタクリル系:橋架けポリアクリル酸塩系、アクリル繊維の加水分解物系)、イソブチレン/マレイン酸塩系、橋架けポリビニルアルコール系等の高吸水性高分子、アセチルセルロース、ブチルアセチルセルロース,ポリアミド、ユリア樹脂,ポリエステルサーリンA(アイオノマー),塩化ゴム等の有機物、イオン交換樹脂、ポリビニールアルコール、ナイロン等の分子内に−NH2 、−OH、ーCOOH、−SO3 H、−OH、−NH−等の親水基を有して多くの水分を吸収して保持できる吸水性樹脂、ナフチレンジイソシアネート、4,4−ジフェニルメタンジイソシアネート、パラフェニレンジイソシアネート、イソプロピリデンビス(4−シクロヘキシルイソシアネート)、シクロヘキシルジイソシアネート、トリジンジイソシアネート、リジンジイソシアネート、テトラメチルキシリレンジイソシアネート、トリレンジイソシアネート、キシリレンジイソシアネート、ヘキサメチレンジイソシアンート、ジシクロヘキシルメタンジイソシアネート、イソホロンジイシシアネート、水添キシリレンジイソシアネートおよびビニルアルコールとアクリル酸の共重合体、デンプンとアクリロニトリルの共重合体、C60(フラーレン)を挙げることができる。
【0015】
以上の本発明の電解コンデンサは、低インピーダンス特性を有し、高温寿命特性も良好である。すなわち、ボロジ蓚酸三級アミン塩を用い、高温寿命試験を行った場合、封口部から浸透した水分によってボロジ蓚酸が加水分解してほう酸と蓚酸を生成し、この蓚酸が電極箔と反応して特性が劣化する。しかしながら、本発明の電解コンデンサにおいては吸水剤を外装ケース内に備えているので、封口部から浸透した水分を吸水剤が吸水し、電解液と電極箔の反応が抑制されて、高温寿命特性も安定している。
【0016】
【実施例】
次にこの発明について実施例を示して説明する。コンデンサ素子は陽極電極箔と陰極電極箔をセパレータを介して巻回して形成する。また陽極電極箔、陰極電極箔には陽極引出し用のリード線、陰極引出し用のリード線がそれぞれ接続されている。
【0017】
これらのリード線は、電極箔に当接する接続部とこの接続部と一体に形成した丸棒部、および丸棒部の先端に固着した外部接続部からなる。また、接続部および丸棒部は99%のアルミニウム、外部接続部は銅メッキ鉄鋼線からなる。このリード線の、少なくとも丸棒部の表面には、リン酸アンモニウム水溶液による化成処理により酸化アルミニウムからなる陽極酸化皮膜が形成されている。このリード線は、接続部においてそれぞれステッチや超音波溶接等の手段により両極電極箔に電気的に接続されている。
【0018】
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。
【0019】
そして、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、外装ケースの開口部に封口体を装着するとともに、外装ケースの端部に絞り加工を施して外装ケースを密封する。封口体は、リード線をそれぞれ導出する貫通孔を備えている。
【0020】
本発明においては、この電解コンデンサの外装ケース内にモレキュラーシーブを載置した。
【0021】
また、用いた電解コンデンサ用電解液を(表1)に示す。
【0022】
以上のように実施例の電解液を用いて構成した電解コンデンサの定格は、63WV−47μFであり、これらの電解コンデンサの特性を評価した。試験条件は105℃、500時間負荷である。その結果を(表2)に示す。
【0023】
【表1】
GBL γ−ブチロラクトン
A:ボロジ蓚酸エチルジメチルアミン
B:フタル酸水素1−エチル−2,3−ジメチルイミダゾリニウム
【0024】
【表2】
Cap:静電容量、tanδ:誘電損失の正接、LC:漏れ電流、ΔCap:静電容量変化率
【0025】
(表1)から明らかなように、実施例の電解コンデンサ用電解液は従来例に比べて約1/2に低減しており、火花電圧も高い。そして、(表2)から分かるように、これを用いた電解コンデンサのtanδは低く、比較例に比べて高温寿命試験後の漏れ電流が低減しており、本発明の効果が明らかである。
【0026】
【発明の効果】
この発明によれば、ボロジ蓚酸三級アミン塩と吸水剤を用いているので、低インピーダンス特性を有し、高温寿命特性も良好な電解コンデンサを提供することができる。[0001]
[Industrial applications]
The present invention relates to an electrolytic capacitor, and more particularly to an electrolytic capacitor having low impedance characteristics.
[0002]
[Prior art]
In general, electrolytic capacitors are chemically or electrochemically etched on a strip of high-purity aluminum foil to enlarge the surface of the aluminum foil, and the aluminum foil is treated with a chemical solution such as an aqueous solution of ammonium borate. An anode electrode foil formed on the surface by forming an oxide film layer by a chemical conversion treatment, and a cathode electrode foil made of a high-purity aluminum foil subjected to only an etching treatment are wound through a separator made of manila paper or the like. Turn to form a capacitor element. Then, the capacitor element is impregnated with an electrolytic solution for driving an electrolytic capacitor, and then stored in a bottomed cylindrical outer case made of aluminum or the like. A sealing body made of elastic rubber is attached to the opening of the outer case, and the outer case is sealed by drawing.
[0003]
Here, as an electrolytic solution for driving an electrolytic capacitor having a high electrical conductivity impregnated in a capacitor element, γ-butyrolactone is used as a main solvent, and imidazolinium cation and imidazonium cation, which are cations obtained by quaternizing a cyclic amidine compound as a solute, are used. What melt | dissolved the salt which used the cation component as the cation component and the conjugate base of the acid as the anion component is used (refer patent document 1 and patent document 2).
[0004]
[Patent Document 1]
JP 08-32440 A [Patent Document 2]
JP 08-32441 A [0005]
[Problems to be solved by the invention]
However, in recent years, electronic information devices have been digitized, and the driving frequency of a microprocessor, which is the heart of these electronic information devices, has been increasing. Along with this, the power consumption of electronic components in peripheral circuits has been increasing, and the ripple current has been significantly increased accordingly, so that electrolytic capacitors used in this circuit are required to have low impedance characteristics.
[0006]
Accordingly, an object of the present invention is to provide an electrolytic capacitor having low impedance characteristics and good high-temperature life characteristics.
[0007]
[Means to solve the problem]
The electrolytic capacitor of the present invention is an electrolytic capacitor in which an anode electrode foil, a cathode electrode foil, and a separator are wound, and a capacitor element impregnated with an electrolytic solution is housed in an outer case, wherein the tertiary amine borodioxalate is used as the electrolytic solution. Is characterized by using an electrolytic solution containing a water-absorbing agent in the outer case.
[0008] Further, in the above electrolytic capacitor, the water absorbing agent is characterized in that it is zeolite, molecular sieves, silica gel, activated alumina, or a super absorbent polymer.
[0009]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
The electrolytic solution for an electrolytic capacitor used in the present invention contains a tertiary amine salt of borodisoxalic acid.
[0010]
Examples of the tertiary amine of the borodioxalic acid tertiary amine salt include trimethylamine, triethylamine, ethyldimethylamine, tributylamine, 1,8-diazabicyclo (5,4,0) -undecene-7, and triethanolamine.
[0011]
As the solvent of the electrolytic solution for the electrolytic capacitor used in the present invention, a protic polar solvent, an aprotic solvent, and a mixture thereof can be used. Examples of protic polar solvents include monohydric alcohols (ethanol, propanol, butanol, pentanol, hexanol, cyclobutanol, cyclopentanol, cyclohexanol, benzyl alcohol, etc.), polyhydric alcohols and oxyalcohol compounds (ethylene glycol Propylene glycol, glycerin, methyl cellosolve, ethyl cellosolve, methoxypropylene glycol, dimethoxypropanol, etc.). Examples of the aprotic polar solvent include amides (N-methylformamide, N, N─dimethylformamide, N─ethylformamide, N, N─diethylformamide, N─methylacetamide, N, N─dimethylacetamide, N─ethylacetamide, N, N-diethylacetamide, hexamethylphosphoramide, etc.), lactones (γ-butyrolactone, δ-valerolactone, γ-valerolactone, etc.), sulfolane (sulfolane, 3-methylsulfolane, , 4-dimethylsulfolane, etc.), cyclic amides (N-methyl-2-pyrrolidone, etc.), carbonates (ethylene carbonate, propylene carbonate, isobutylene carbonate, etc.), nitriles (acetonitrile, etc.), sulfoxides (dimethylsulfoxide, etc.) , -Imidazolidinone type [1,3-dialkyl-2-imidazolidinone (1,3-dimethyl-2-imidazolidinone, 1,3-diethyl-2-imidazolidinone, 1,3-di (n- Propyl) -2-imidazolidinone, and 1,3,4-trialkyl-2-imidazolidinone (1,3,4-trimethyl-2-imidazolidinone) and the like. Among them, the use of γ-butyrolactone is preferable because the impedance characteristics are improved, and the use of sulfolane, 3-methylsulfolane, and 2,4-dimethylsulfolane is preferable because the high-temperature characteristics are improved, and the withstand voltage characteristics are preferable when ethylene glycol is used. It is preferable because it improves.
[0012]
Then, the anode electrode foil, the cathode electrode foil, and the separator are wound to form a capacitor element, and the capacitor element is impregnated with the electrolytic solution for an electrolytic capacitor. The electrolytic capacitor of the present invention is formed by housing this capacitor element in a bottomed cylindrical outer case made of aluminum, inserting the lead wire of the capacitor element into the through hole of the sealing body, and closing the opening. In the present invention, a water-absorbing agent is provided in a bottomed cylindrical aluminum case. The water-absorbing agent may be placed in a case such as a film, a plate, or a sphere, or may be placed in a case such as a powder or a fine powder, or an end face of a capacitor element, or a separator or an electrode foil. May be attached. Further, the catalyst may be dispersed in an electrolytic solution for an electrolytic capacitor. Furthermore, you may mix in a sealing body.
[0013]
here. Examples of the water absorbing agent include an inorganic water absorbing agent and an organic water absorbing agent. Examples of the inorganic water absorbing agent include activated carbon, zeolite, molecular sieves, silica gel, inorganic substances having a large surface area such as activated alumina, water-absorbing particles such as calcium alginate beads, transition metal dichalcogenites such as NbS3, NbSe2 and TaSe2, and graphite. Such layered substances, unsaturated oxides such as GeO, alkaline earth metal oxides such as CaO and BaO, compounds having water of crystallization such as NiSO4, LiClO4, sodium paratoluenesulfonate, sodium acetate, sodium citrate, and the like. Inorganic compounds such as phosphorus oxide, calcium sulfate, zinc oxide, zinc bromide, and anhydrous copper sulfate; metals such as lithium, beryllium, potassium, sodium, magnesium, rubidium, strontium, calcium; and TiO2, diatomaceous earth, activated carbon, Water plaster It can be mentioned.
[0014]
Examples of the organic water absorbing agent include starch, cellulose (graft polymerization, carboxymethyl: starch / polyacrylate, bridged carboxymethylated cellulose), and synthetic polymer (acryl, acrylamide, polyoxyethylene). Type, methacrylic type: crosslinked polyacrylate type, hydrolyzate of acrylic fiber type), isobutylene / maleate type, crosslinked polyvinyl alcohol type etc., superabsorbent polymer, acetylcellulose, butylacetylcellulose, polyamide , Urea resin, polyester Surlyn A (ionomer), organic substances such as chlorinated rubber, ion exchange resins, polyvinyl alcohol, nylon, etc., in the molecule of -NH2, -OH, -COOH, -SO3H, -OH, -NH-. Has a hydrophilic group and can absorb and retain much water Aqueous resin, naphthylene diisocyanate, 4,4-diphenylmethane diisocyanate, paraphenylene diisocyanate, isopropylidene bis (4-cyclohexyl isocyanate), cyclohexyl diisocyanate, tolidine diisocyanate, lysine diisocyanate, tetramethyl xylylene diisocyanate, tolylene diisocyanate, xylylene diisocyanate Hexamethylene diisocyanate, dicyclohexylmethane diisocyanate, isophorone diisocyanate, hydrogenated xylylene diisocyanate, a copolymer of vinyl alcohol and acrylic acid, a copolymer of starch and acrylonitrile, and C60 (fullerene).
[0015]
The above electrolytic capacitor of the present invention has low impedance characteristics and good high temperature life characteristics. That is, when a high-temperature life test is performed using a borodioxalic acid tertiary amine salt, borodioxalic acid is hydrolyzed by water penetrating from the sealing portion to generate boric acid and oxalic acid, and the oxalic acid reacts with the electrode foil to produce a characteristic. Deteriorates. However, in the electrolytic capacitor of the present invention, since the water absorbing agent is provided in the outer case, the water absorbing agent absorbs moisture permeating from the sealing portion, the reaction between the electrolytic solution and the electrode foil is suppressed, and the high-temperature life characteristics are also improved. stable.
[0016]
【Example】
Next, the present invention will be described with reference to examples. The capacitor element is formed by winding an anode electrode foil and a cathode electrode foil via a separator. Further, a lead wire for leading the anode and a lead wire for leading the cathode are connected to the anode electrode foil and the cathode electrode foil, respectively.
[0017]
These lead wires are composed of a connecting portion that comes into contact with the electrode foil, a round bar formed integrally with the connecting portion, and an external connecting portion fixed to the tip of the round bar. The connection and the round bar are made of 99% aluminum, and the external connection is made of a copper-plated steel wire. An anodic oxide film made of aluminum oxide is formed on at least the surface of the round bar portion of the lead wire by a chemical conversion treatment with an ammonium phosphate aqueous solution. The lead wires are electrically connected to the bipolar electrode foils at the connection portions by means such as stitching or ultrasonic welding.
[0018]
The anode electrode foil is obtained by chemically or electrochemically etching an aluminum foil having a purity of 99.9% in an acidic solution and expanding the surface thereof, and then performing a chemical conversion treatment in an aqueous solution of ammonium adipate. Use an oxide film layer.
[0019]
Then, the capacitor element impregnated with the electrolytic solution is housed in an outer case made of aluminum with a cylindrical shape with a bottom, a sealing body is attached to an opening of the outer case, and a drawing process is performed on an end of the outer case. Seal the case. The sealing body is provided with through holes for respectively leading out the lead wires.
[0020]
In the present invention, a molecular sieve was placed inside the outer case of the electrolytic capacitor.
[0021]
The used electrolytic solution for electrolytic capacitors is shown in (Table 1).
[0022]
The rating of the electrolytic capacitors formed using the electrolytic solutions of the examples as described above was 63 WV-47 μF, and the characteristics of these electrolytic capacitors were evaluated. The test conditions were 105 ° C. and 500 hours load. The results are shown in (Table 2).
[0023]
[Table 1]
GBL γ-butyrolactone A: ethyl dimethylamine borodioxalate B: 1-ethyl-2,3-dimethylimidazolinium hydrogen phthalate
[Table 2]
Cap: capacitance, tan δ: tangent of dielectric loss, LC: leakage current, ΔCap: capacitance change rate
As is clear from (Table 1), the electrolytic solution for the electrolytic capacitor of the example is reduced to about 1/2 compared to the conventional example, and the spark voltage is high. As can be seen from (Table 2), the tan δ of the electrolytic capacitor using this is low, the leakage current after the high-temperature life test is lower than that of the comparative example, and the effect of the present invention is clear.
[0026]
【The invention's effect】
According to the present invention, since the tertiary amine borodioxalate and the water absorbing agent are used, an electrolytic capacitor having low impedance characteristics and good high-temperature life characteristics can be provided.