JP2005019775A - 電解コンデンサの駆動用電解液 - Google Patents

Abstract

【課題】比抵抗の上昇を抑制しながら耐電圧の向上を図ることが可能なアルミニウム電解コンデンサの駆動用電解液を提供する。
【解決手段】エチレングリコールを主溶媒とし、アゼライン酸、セバシン酸、１，６−デカンジカルボン酸、５，６−デカンジカルボン酸、７−ビニルヘキサデセン−１，１６−ジカルボン酸等の有機カルボン酸またはその塩と、ホウ酸またはそのアンモニウム塩と、以下の化学式で示されるフェナントレンキノンとを０．１〜１０．０ｗｔ％溶解したことを特徴としている。
【化１】

【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（以下、電解液と称す）の改良に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、中高圧用電解コンデンサの電解液は、エチレングリコールを主溶媒とし、有機カルボン酸またはそのアンモニウム塩と、ホウ酸またはそのアンモニウム塩とを溶解し、さらにマンニトール、ソルビトール等の多価アルコールを溶解して電解液の耐電圧を向上させたものが用いられていた（例えば特許文献１、２参照）。
【０００３】
【特許文献１】
特公平７−４８４６０号公報（第２頁、表）
【特許文献２】
特公平７−６３０４７号公報（第３頁、表１）
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、平均分子量が１０００以上のポリエチレングリコールやポリビニルアルコール等の合成高分子は耐電圧を向上させる効果は高いが、比抵抗の上昇が大きく、かつエチレングリコールを主溶媒とする電解液に対する溶解性が非常に低いという問題があった。
また、ポリビニルアルコール等の合成高分子の添加により、製品内部の発熱と酸素によって高分子の主鎖が切断され、長期間初期の耐電圧を維持できないという問題があった。
したがって、比抵抗の上昇を抑制しながら、耐電圧の向上を図ることができ、かつ、電解質の溶解性も高く、高温で安定な電解液が要求されていた。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記課題を解決するため各種検討した結果、見出されたものであり、エチレングリコールに対して溶解性の高いフェナントレンキノンを溶解した電解液が、低比抵抗かつ高耐電圧性を有し、高温で安定であることを利用するものである。
すなわち、本発明は、エチレングリコールを主溶媒とし、有機カルボン酸またはその塩と、ホウ酸またはそのアンモニウム塩と、以下の化学式で示されるフェナントレンキノンとを溶解したことを特徴とする電解コンデンサの駆動用電解液である。
【０００６】
【化２】

【０００７】
また、上記のフェナントレンキノンの溶解量が、電解液全体に対して０．１〜１０．０ｗｔ％であることを特徴とする電解コンデンサの駆動用電解液である。
【０００８】
有機カルボン酸としては、アゼライン酸、セバシン酸、１，６−デカンジカルボン酸、５，６−デカンジカルボン酸、７−ビニルヘキサデセン−１，１６−ジカルボン酸等を例示することができる。
【０００９】
また、有機カルボン酸の塩としては、アンモニウム塩の他、メチルアミン、エチルアミン、ｔ−ブチルアミン等の一級アミン塩、ジメチルアミン、エチルメチルアミン、ジエチルアミン等の二級アミン塩、トリメチルアミン、ジエチルメチルアミン、エチルジメチルアミン、トリエチルアミン等の三級アミン塩、テトラメチルアンモニウム、トリエチルメチルアンモニウム、テトラエチルアンモニウム等の四級アンモニウム塩等を例示することができる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
フェナントレンキノンは電極箔表面に効率良く皮膜を形成するため、電解液の比抵抗上昇を抑制しながら、少量の添加で耐電圧を向上させることができる。平均分子量が１０００を超えるポリエチレングリコールの場合、溶解性が低下し、１０．０ｗｔ％の溶解が限界であったが、フェナントレンキノンはエチレングリコールに対する溶解性が高く、容易に電解液に溶解する。また、熱に対しても分解しにくく、高温での製品の特性安定化を図ることができる。
【００１１】
【実施例】
以下、本発明の実施例を具体的に説明する。表１〜３の組成で電解液を調合し、３０℃における比抵抗および８５℃における火花発生電圧（電解液の耐電圧）を測定した。
【００１２】
【表１】

【００１３】
【表２】

【００１４】
【表３】

【００１５】
まず、有機カルボン酸を１，６−デカンジカルボン酸とした場合の実施例１〜６と従来例１〜５を比較した場合について説明する。
ポリエチレングリコールを１．０ｗｔ％溶解した従来例２と、ポリビニルアルコールを１．０ｗｔ％溶解した従来例５と、９，１０−フェナントレンキノンを１．０ｗｔ％溶解した実施例３とを比較すると、比抵抗は同等ながら火花発生電圧を向上することができた。さらに、これらを増量し、ポリエチレングリコールを１０．０ｗｔ％溶解した従来例３と、９，１０−フェナントレンキノンを１０．０ｗｔ％溶解した実施例５とを比較すると、実施例５では従来例３より比抵抗が１４０Ω・ｃｍ低く、火花発生電圧は１０Ｖ高くなり、特性改善されていることが分かる。また、ポリビニルアルコールを１０．０ｗｔ％加えた従来例５では溶解しなかった。
【００１６】
ただし、９，１０−フェナントレンキノンの電解液に対する溶解量は０．１〜１０．０ｗｔ％の範囲が好ましく、０．１ｗｔ％未満では十分な効果が得られず、１０．０ｗｔ％を超えると電解液の比抵抗が高くなるので、低比抵抗用途に不向きとなる。
【００１７】
なお、有機カルボン酸をセバシン酸アンモニウムとした場合も、上記と同様、火花発生電圧が向上していることが分かる（実施例７〜１２と従来例７とを比較）。
また、実施例２と実施例８を比較すると、上記の１，６−デカンジカルボン酸の場合より比抵抗レベルは３０Ω・ｃｍ下がるが、火花発生電圧も１０Ｖ低下する。よって、より低比抵抗を要求され、耐圧は若干低くてもよい場合に適している（実施例７〜１２）。
【００１８】
タブ端子を陽極箔および陰極箔に固着し、セパレータを介して巻回したコンデンサ素子に、従来例１〜３、５、実施例１〜６の電解液を各々含浸し、直径３５．０ｍｍ、長さ４０．０ｍｍ、定格電圧４５０Ｖ、静電容量３９０μＦの電解コンデンサを各１０個作製しエージングを行った。
これらの製品を １０５℃の恒温槽中で定格電圧を２０００時間印加し、ｔａｎδを測定し、表４の結果を得た。
【００１９】
【表４】

【００２０】
表４より本発明の９，１０−フェナントレンキノンを溶解した実施例１〜６は、製品のｔａｎδ上昇が抑えられ、かつショートパンクが発生していないことから、高温で長時間電解液の比抵抗上昇と耐電圧の低下が抑制されていることが分かる。しかし、フェナントレンキノンを溶解しなかった従来例１は、製品のｔａｎδ上昇が大きく、２０００時間までにショートパンクが発生し、また、ポリエチレングリコールを溶解した従来例２、３、ポリビニルアルコールを溶解した従来例５では、実施例と比べてｔａｎδ上昇が大きかった。
【００２１】
また、上記の９，１０−フェナントレンキノン以外に、１，２−フェナントレンキノン、１，４−フェナントレンキノン、３，４−フェナントレンキノンを溶解した電解液にあっても、上記と同様の効果が得られた。
【００２２】
本発明は実施例に限定されるものではなく、先に例示した有機カルボン酸やその塩を単独または複数混合しても本実施例と同等の効果があり、さらに、先に例示した溶媒を、目的により混合しても本実施例と同等の効果が得られる。
【００２３】
【発明の効果】
上記のとおり、本発明で使用するフェナントレンキノンは、エチレングリコールに易溶であり、フェナントレンキノンを溶解した電解液は、電解液の耐電圧の向上を図ることができ、かつ高温で長時間電解液の比抵抗上昇と耐電圧低下を抑制できるので、製品のｔａｎδ増加およびショートパンク発生を抑えることができる。

Claims (2)

1. エチレングリコールを主溶媒とし、有機カルボン酸またはその塩と、ホウ酸またはそのアンモニウム塩と、以下の化学式で示されるフェナントレンキノンとを溶解したことを特徴とする電解コンデンサの駆動用電解液。
   

   
2. 請求項１記載のフェナントレンキノンの溶解量が、電解液全体に対して０．１〜１０．０ｗｔ％であることを特徴とする電解コンデンサの駆動用電解液。