JP2007273928A - Electrolytic capacitor - Google Patents

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Kazuhiro Hatanaka
一裕 畑中
Tadashi Ozawa
正 小澤
Junko Fujisawa
順子 藤澤
Shunzo Suematsu
俊造 末松
Kenji Tamamitsu
賢次 玉光
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Nippon Chemi Con Corp
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an electrolytic capacitor having long service life characteristic, low impedance characteristic and proper low-temperature characteristic. <P>SOLUTION: This electrolytic capacitor consists of a salt having dicyanamide as anion, an electrolyte containing 20-80 wt.% sulfolane and is provided with a sealing structure, consisting of a material of low moisture transparency selected from among rubber and polyphenylene sulfide, polyimide, polyamide, polyamideimide, polypropylene, polyetheretherketon, polyparaxylylene, urea resin, melamine resin, epoxy resin and metal, or is provided with a water-absorbing agent in the exterior case. The electrolyte contains γ-butyrolactone of not more than 75 wt.%. Since the decrease in dicyanamide anion during service life test is suppressed, even if absorption of humidity occurs during manufacturing process, the electrolytic capacitor described has the proper service life characteristic, has low impedance characteristic, low-temperature characteristic and superior stability of electrostatic capacitance, as well. <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&INPIT

Description

本発明は電解コンデンサに関し、さらに詳しくは長寿命特性および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。   The present invention relates to an electrolytic capacitor, and more particularly to an electrolytic capacitor having long life characteristics and low impedance characteristics.

電解コンデンサは、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アジピン酸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。   Electrolytic capacitors are chemically or electrochemically etched on high-purity aluminum foil to enlarge the surface of the aluminum foil, and this aluminum foil is chemically treated in a chemical conversion solution such as an adipic acid aqueous solution. A capacitor element is formed by winding an anode electrode foil on which an oxide film layer is formed and a cathode electrode foil made of high-purity aluminum foil that has been subjected only to an etching process through a separator made of manila paper or the like. The capacitor element is then 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.

ここで、コンデンサ素子に含浸される高電導度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をカチオン成分とし、フタル酸イオンなどの酸の共役塩基をアニオン成分とした塩、さらに高電導度特性を示す四弗化アルミニウムアニオン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。 Here, as an electrolytic solution for driving an electrolytic capacitor having high conductivity impregnated in a capacitor element, an imidazolinium cation which is a cation obtained by quaternizing a cyclic amidine compound as a solute with γ-butyrolactone as a solvent is used as a cation component. Further, a salt in which a conjugate base of an acid such as phthalate ion is used as an anion component, and a salt in which an aluminum tetrafluoride anion having high conductivity characteristics is used as an anion component are used.

一方、コンデンサの中では寿命特性に難点がある電解コンデンサに対しては長寿命化には強い要求がある。このような電解コンデンサの寿命の劣化は電解液の溶媒が封口部材を通して蒸散してしまうことが大きな要因となっている。そこで、不揮発性であるイオン性液体を電解コンデンサ用電解液として用いて長寿命化を図る試みがある(特許文献1)。
特開2005−353568号公報
On the other hand, among electrolytic capacitors, there is a strong demand for extending the life of electrolytic capacitors that have difficulties in life characteristics. Such a deterioration of the life of the electrolytic capacitor is largely caused by evaporation of the solvent of the electrolytic solution through the sealing member. Therefore, there is an attempt to extend the life by using a non-volatile ionic liquid as an electrolytic solution for an electrolytic capacitor (Patent Document 1).
JP 2005-353568 A

しかしながら、このようなイオン性液体を電解コンデンサ用電解液として用いてみると寿命試験においてインピーダンスが上昇し、長寿命特性を得ることができないことが判明した。そこで、本発明は従来にない長寿命特性とともに高電導度特性を有する電解コンデンサ用電解液を提供することを目的とする。   However, when such an ionic liquid is used as an electrolytic solution for an electrolytic capacitor, it has been found that the impedance rises in the life test and long life characteristics cannot be obtained. Therefore, an object of the present invention is to provide an electrolytic solution for an electrolytic capacitor having a long-life characteristic and a high conductivity characteristic that have not been conventionally provided.

本発明者らは、ジシアナミドをアニオンとするイオン性液体を用いた場合に、寿命特性が劣化する原因の究明を行った。その結果、電解コンデンサの製造工程で含まれる3wt%以下の水分、さらには0.2〜0.3wt%でもジシアナミドアニオンの分解によるものと思われるが、ジシアナミドアニオンの減少によって電解液の電導度は低下し、寿命特性が劣化することが分かった。   The present inventors have investigated the cause of the deterioration of the life characteristics when an ionic liquid having dicyanamide as an anion is used. As a result, it is considered that the dicyanamide anion decomposes even when the moisture content of the electrolytic capacitor is 3 wt% or less, and further 0.2 to 0.3 wt%. It has been found that the lifetime decreases and the life characteristics deteriorate.

そこで、この電導度の低下を抑制する検討を行った結果、20〜80wt%のスルホランを含有させ、ゴムとポリフェニレンスルフィド、ポリイミド、ポリアミド、ポリアミドイミド、ポリプロピレン、ポリエーテルエーテルケトン、ポリパラキシリレン、ユリア樹脂、メラミン樹脂、エポキシ樹脂、金属から選ばれる水分透過性の低い材料からなる封口構造を備えるか、もしくは外装ケース内に吸水剤を備えると、寿命試験中の電導度の低下が抑制され、さらに初期および低温での電導度も高く保たれることが判明した。加えて、寿命試験後の静電容量の安定性も良好である。   Therefore, as a result of conducting studies to suppress this decrease in conductivity, 20 to 80 wt% of sulfolane is contained, rubber and polyphenylene sulfide, polyimide, polyamide, polyamideimide, polypropylene, polyetheretherketone, polyparaxylylene, When equipped with a sealing structure made of a material with low moisture permeability selected from urea resin, melamine resin, epoxy resin, or metal, or provided with a water-absorbing agent in the exterior case, a decrease in conductivity during the life test is suppressed, It was also found that the electrical conductivity at the initial and low temperatures was kept high. In addition, the stability of the capacitance after the life test is also good.

さらに、75wt%以下のγ-ブチロラクトンを含有させると、四弗化アルミニウムをアニオンとする塩を含む電解液より高電導度を有する電解液が得られる。 Furthermore, when γ-butyrolactone is contained in an amount of 75 wt% or less, an electrolytic solution having higher conductivity than an electrolytic solution containing a salt having aluminum tetrafluoride as an anion can be obtained.

以上のように、本発明に用いる電解コンデンサ用電解液は、下記一般式(1)で示されるジシアナミドをアニオンとする塩、20〜80wt%のスルホランからなる。
As described above, the electrolytic solution for an electrolytic capacitor used in the present invention comprises a salt having dicyanamide represented by the following general formula (1) as an anion and 20 to 80 wt% of sulfolane.

さらに、上記電解コンデンサ用電解液は、前記電解液において75wt%以下のγ-ブチロラクトンを含有する。 Furthermore, the electrolytic solution for electrolytic capacitors contains 75 wt% or less of γ-butyrolactone in the electrolytic solution.

そして、本発明の電解コンデンサは水を含有する前記電解コンデンサ用電解液を用い、ゴムとポリフェニレンスルフィド、ポリイミド、ポリアミド、ポリアミドイミド、ポリプロピレン、ポリエーテルエーテルケトン、ポリパラキシリレン、ユリア樹脂、メラミン樹脂、エポキシ樹脂、金属から選ばれる水分透過性の低い材料からなる封口構造を備えるか、もしくは外装ケース内に吸水剤を備えたことを特徴とする。 And the electrolytic capacitor of the present invention uses the electrolytic solution for electrolytic capacitor containing water, rubber and polyphenylene sulfide, polyimide, polyamide, polyamideimide, polypropylene, polyetheretherketone, polyparaxylylene, urea resin, melamine resin. It is characterized by having a sealing structure made of a material having low moisture permeability selected from epoxy resin and metal, or having a water absorbing agent in the outer case.

ここで、水の含有率は0.1wt%〜3wt%、好ましくは0.1〜1wt%、さらに好ましくは0.1〜0.5wt%である。 Here, the water content is 0.1 wt% to 3 wt%, preferably 0.1 to 1 wt%, and more preferably 0.1 to 0.5 wt%.

以上のように、本発明のジシアナミドをアニオンとする塩と20〜80wt%のスルホランを含む電解液と、ゴムとポリフェニレンスルフィド、ポリイミド、ポリアミド、ポリアミドイミド、ポリプロピレン、ポリエーテルエーテルケトン、ポリパラキシリレン、ユリア樹脂、メラミン樹脂、エポキシ樹脂、金属から選ばれる水分透過性の低い材料からなる封口構造を備えるか、もしくは外装ケース内に吸水剤を備えた電解コンデンサは、耐湿試験での水分の浸透が抑制されるか、もしくは浸透した水分が吸収されて、従来にない長寿命特性、および高電導度を有する。さらに、前記電解液に75wt%以下のγ-ブチロラクトンを含有すると、従来にない高電導度特性および低温特性を有することができる。     As described above, an electrolyte containing the salt of the present invention having dicyanamide as an anion and 20-80 wt% sulfolane, rubber, polyphenylene sulfide, polyimide, polyamide, polyamideimide, polypropylene, polyetheretherketone, polyparaxylylene Electrolytic capacitors that have a sealing structure made of a material with low moisture permeability selected from urea resin, melamine resin, epoxy resin, and metal, or that have a water absorbing agent in the outer case, have moisture penetration in the moisture resistance test. Suppressed or permeated moisture is absorbed and has unprecedented long life characteristics and high electrical conductivity. Furthermore, when γ-butyrolactone of 75 wt% or less is contained in the electrolytic solution, it can have unprecedented high conductivity characteristics and low temperature characteristics.

そして、これらの電解コンデンサ用電解液を用いた電解コンデンサは、電解コンデンサの製造工程中の吸湿によって3wt%以下の水分を含有しても、寿命試験中にインピーダンス特性が劣化することがない。さらに静電容量も従来に比べて安定である。     And even if the electrolytic capacitor using these electrolyte solutions for electrolytic capacitors contains 3 wt% or less of moisture due to moisture absorption during the manufacturing process of the electrolytic capacitor, the impedance characteristics do not deteriorate during the life test. Furthermore, the capacitance is more stable than in the past.

本発明の電解コンデンサは以下のようにして作製する。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コンデンサ素子を形成する。また陽極電極箔、陰極電極箔には陽極引出し手段及び陰極引出し手段であるリード線がそれぞれ接続されている。これらのリード線はそれぞれの箔と接続する接続部と接続部と連続した丸棒部、及び丸棒部に溶接された外部接続部より構成されている。   The electrolytic capacitor of the present invention is manufactured as follows. The anode electrode foil and the cathode electrode foil are wound through a separator to form a capacitor element. The anode electrode foil and the cathode electrode foil are connected to lead wires as an anode drawing means and a cathode drawing means, respectively. These lead wires are composed of a connection part connected to each foil, a round bar part continuous with the connection part, and an external connection part welded to the round bar part.

陽極電極箔は、純度99%以上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等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。   The anode electrode foil was subjected to surface expansion treatment by chemically or electrochemically etching an aluminum foil having a purity of 99% or more in an acidic solution, followed by chemical conversion treatment in an aqueous solution of ammonium adipate or the like, What formed the oxide film layer is used.

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、外装ケースの開口端部に、リード線を導出する貫通孔を有する封口体を挿入し、さらに外装ケースの端部を加締めることにより電解コンデンサの封口を行う。   Then, the capacitor element impregnated with the electrolytic solution is housed in an outer case made of bottomed cylindrical aluminum, and a sealing body having a through hole for leading out a lead wire is inserted into the opening end of the outer case, and further the outer case The electrolytic capacitor is sealed by crimping the end of the capacitor.

本発明の第一の電解コンデンサにおいては、ゴムと水分透過性の低い材料との積層体を封口体として用いて本発明の封口構造とすることができる。積層体は二層構造でもよいし、三層以上の多層構造でもよい。また、封口ゴムで絞り加工を施した後、封口ゴムの上面に水分透過性の低い材料を被覆、接合してもよい。さらに、封口ゴムの上面または下面に板状の水分透過性の低い材料を載置してもよい。また、封口体の貫通孔を含む表面に水分透過性の低い材料からなる層を形成してもよい。   In the 1st electrolytic capacitor of this invention, it can be set as the sealing structure of this invention using the laminated body of rubber | gum and a material with low moisture permeability as a sealing body. The laminate may have a two-layer structure or a multilayer structure of three or more layers. Further, after drawing with the sealing rubber, a material having low moisture permeability may be coated and bonded to the upper surface of the sealing rubber. Furthermore, a plate-like material having low moisture permeability may be placed on the upper surface or the lower surface of the sealing rubber. Further, a layer made of a material having low moisture permeability may be formed on the surface including the through hole of the sealing body.

ここで.水分透過性の低い材料として、フッ素ゴム、ポリフェニレンスルフィド、ポリイミド、ポリアミド、ポリアミドイミド、ポリプロピレン、ポリエーテルエーテルケトン、ポリパラキシリレン、ユリア樹脂、メラミン樹脂、エポキシ樹脂またはポリサルファイド変性エポキシ樹脂、エポキシ樹脂とフェノール樹脂の混合物、金属等を挙げることができる。ここで、ポリカーボネイト、ポリスチレン、ポリ塩化ビニル等は水分透過性が高いので本発明の効果を得ることはできない。また、封口ゴムで絞り加工した後、封口ゴムの上面に被覆、接合する場合は、液状樹脂を封口ゴムの上面に塗布した後熱硬化によって被覆、接合が可能な、熱硬化性を有するエポキシ樹脂、ユリア樹脂、メラミン樹脂が好ましい。   here. Materials with low moisture permeability include fluoro rubber, polyphenylene sulfide, polyimide, polyamide, polyamide imide, polypropylene, polyether ether ketone, polyparaxylylene, urea resin, melamine resin, epoxy resin or polysulfide modified epoxy resin, epoxy resin Mention may be made of mixtures of phenolic resins, metals and the like. Here, the effects of the present invention cannot be obtained because polycarbonate, polystyrene, polyvinyl chloride, and the like have high moisture permeability. In addition, when the upper surface of the sealing rubber is coated and bonded after being drawn with the sealing rubber, a liquid resin is applied to the upper surface of the sealing rubber and then coated and bonded by thermosetting. Urea resin and melamine resin are preferred.

また、本発明に用いるゴムとしては、通常電解コンデンサの封口ゴムとして用いられるゴムを用いることができる。このようなゴムとしては、イソブチレン、イソプレン共重合体、イソブチレン、イソプレンおよびジビニルベンゼンの3成分共重合体、エチレン、プロピレン共重合体の過酸化物加硫ゴムまたは樹脂加硫ゴム等を挙げることができる。 Further, as the rubber used in the present invention, a rubber usually used as a sealing rubber for electrolytic capacitors can be used. Examples of such rubber include isobutylene, isoprene copolymer, isobutylene, isoprene and divinylbenzene three-component copolymer, ethylene, propylene copolymer peroxide vulcanized rubber, and resin vulcanized rubber. it can.

本発明の第二の電解コンデンサにおいては、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。   In the second electrolytic capacitor of 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, plate or sphere, or a powder or fine powder placed in the case or the end face of the capacitor element, or a separator, electrode foil It may be attached to. Moreover, you may disperse | distribute to the electrolyte solution for electrolytic capacitors. Furthermore, you may mix in a sealing body.

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、NbS、NbSe、TaSe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TiO、ケイソウ土、活性炭、半水石膏を挙げることができる。 here. Examples of the water absorbing agent include an inorganic water absorbing agent and an organic water absorbing agent. Examples of inorganic water-absorbing agents include activated carbon, zeolite, molecular sieves, silica gel, activated alumina and other large surface areas, water-absorbing particles such as calcium alginate beads, transition metal dichalcogenite such as NbS 3 , NbSe 2 , and TaSe 2 Layered material such as graphite, unsaturated oxides such as GeO, oxides of alkaline earth metals such as CaO and BaO, crystal water such as NiSO4, LiClO4, sodium paratoluenesulfonate, sodium acetate, sodium citrate Compounds, inorganic compounds such as phosphorus pentoxide, calcium sulfate, zinc oxide, zinc bromide, and anhydrous copper sulfate, metals such as lithium, beryllium, potassium, sodium, magnesium, rubidium, strontium, calcium, and TiO 2 , diatomaceous earth , Activated carbon, hemihydrate It can be mentioned.

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。 Organic water-absorbing agents include starch, cellulose (graft polymerization, carboxymethyl: starch / polyacrylate, bridged carboxymethylated cellulose), synthetic polymer (acrylic, acrylamide, polyoxyethylene) -Based, methacrylic: bridged polyacrylate, acrylic fiber hydrolyzate), isobutylene / maleate, bridged polyvinyl alcohol, etc., super absorbent polymer, acetylcellulose, butylacetylcellulose, polyamide , Urea resin, polyester surrin A (ionomer), organic substances such as chlorinated rubber, ion exchange resin, polyvinyl alcohol, nylon, etc., in the molecule -NH2, -OH, -COOH, -SO3H, -OH, -NH-, etc. It has a hydrophilic group that absorbs and retains a lot of moisture. Resin, naphthylene diisocyanate, 4,4-diphenylmethane diisocyanate, paraphenylene diisocyanate, isopropylidenebis (4-cyclohexyl isocyanate), cyclohexyl diisocyanate, tolidine diisocyanate, lysine diisocyanate, tetramethylxylylene 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).

なかでも、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、高吸水性高分子が好ましい。   Of these, zeolite, molecular sieves, silica gel, activated alumina, and superabsorbent polymer are preferable.

本発明に用いる電解液は、スルホランを含むものであるが、含有量は電解液中、20〜80wt%、好ましくは30〜70wt%である。この範囲内では、寿命試験後のインピーダンス特性が良好である。さらに、低温特性が向上し、寿命試験後の静電容量変化が低減する。また、20〜50wt%の範囲では初期のインピーダンス特性、低温特性が良好である。なお、スルホランの含有率が20wt%未満では、所望の寿命特性を得ることができなかったものの、インピーダンス特性は良好であった。   The electrolytic solution used in the present invention contains sulfolane, but the content is 20 to 80 wt%, preferably 30 to 70 wt% in the electrolytic solution. Within this range, the impedance characteristics after the life test are good. Furthermore, the low temperature characteristics are improved, and the change in capacitance after the life test is reduced. In the range of 20 to 50 wt%, the initial impedance characteristics and low temperature characteristics are good. When the sulfolane content was less than 20 wt%, the desired life characteristics could not be obtained, but the impedance characteristics were good.

さらに、前記電解液は、γ-ブチロラクトンを含むものであるが、含有量は電解液中、75wt%以下、好ましくは20〜70wt%である。この範囲の下限以上では高電導度が得られ、上限以下では低温特性が向上する。また、20wt%以下であると寿命特性が向上する。   Further, the electrolytic solution contains γ-butyrolactone, and the content thereof is 75 wt% or less, preferably 20 to 70 wt% in the electrolytic solution. Above the lower limit of this range, high conductivity can be obtained, and below the upper limit, the low temperature characteristics are improved. In addition, if it is 20 wt% or less, the life characteristics are improved.

さらに、本発明の電解液は、水を含むものであるが、含有量は電解液中、0.1〜3wt%、好ましくは0.1〜1wt%、さらに好ましくは0.1〜0.5wt%である。この範囲未満に含水率を抑えることは工程上困難であり、この範囲を越えると寿命特性が低下する。   Furthermore, although the electrolytic solution of the present invention contains water, the content is 0.1 to 3 wt%, preferably 0.1 to 1 wt%, more preferably 0.1 to 0.5 wt% in the electrolytic solution. is there. It is difficult in the process to suppress the water content below this range, and if it exceeds this range, the life characteristics will deteriorate.

本発明のスルホラン、γ-ブチロラクトンを含有するものであるが、これらの溶媒の他に以下の溶媒を用いることができる。すなわち、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(δ−バレロラクトン、γ−バレロラクトン等)、スルホラン系(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)、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)などが代表として挙げられる。   Although containing the sulfolane and γ-butyrolactone of the present invention, the following solvents can be used in addition to these solvents. That is, a protic polar solvent, an aprotic solvent, and a mixture thereof can be used. 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 aprotic polar solvents include amides (N-methylformamide, N, N-dimethylformamide, N-ethylformamide, N, N-diethylformamide, N-methylacetamide, N, N-dimethylacetamide, N-ethylacetamide, N, N-diethylacetamide, hexamethylphosphoricamide, etc.), lactones (δ-valerolactone, γ-valerolactone, etc.), sulfolanes (3-methylsulfolane, 2,4-dimethylsulfolane, etc.) ), Cyclic amides (such as N-methyl-2-pyrrolidone), nitriles (such as acetonitrile), and sulfoxides (such as dimethyl sulfoxide).

本発明の電解コンデンサ用電解液は、ジシアナミドをアニオンとする塩を用いるものであるが、イオン性液体をなるカチオンとしては、下記式で示される非対称のカチオンを用いることができる。   Although the electrolytic solution for electrolytic capacitors of the present invention uses a salt having dicyanamide as an anion, an asymmetric cation represented by the following formula can be used as a cation forming an ionic liquid.



R1、R2はアルキル基、好ましくは、R1がメチル基、R2がエチル基、ブチル基


R1 and R2 are alkyl groups, preferably R1 is a methyl group, R2 is an ethyl group, a butyl group



R1〜R4はアルキル基、好ましくは、R1がペンチル基でR2〜R4がエチル基、R1がヘキシル基でR2〜R4がエチル基またはブチル基


R1 to R4 are alkyl groups, preferably R1 is a pentyl group, R2 to R4 are ethyl groups, R1 is a hexyl group, and R2 to R4 are ethyl groups or butyl groups.



R1〜R4はアルキル基、好ましくは、R1がプロピル基、ブチル基、またはヘキシル基でR2がメチル基


R1 to R4 are alkyl groups, preferably R1 is a propyl group, a butyl group, or a hexyl group, and R2 is a methyl group



R1〜R4はアルキル基、好ましくは、R1〜R3がヘキシル基でR2がデシル基


R1 to R4 are alkyl groups, preferably R1 to R3 are hexyl groups and R2 is a decyl group

なかでも、電導度、漏液特性の良好な1−エチル−3−メチルイミダゾリウムがもっとも好適である。   Of these, 1-ethyl-3-methylimidazolium, which has good electrical conductivity and liquid leakage characteristics, is most preferable.

また、電解コンデンサの寿命特性を安定化する目的で、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、ニトロベンジルアルコール、2−(ニトロフェノキシ)エタノール、ニトロアニソール、ニトロフェネトール、ニトロトルエン、ジニトロベンゼン等の芳香族ニトロ化合物、リン酸、亜リン酸、ポリリン酸、酸性リン酸エステル化合物等のリン系化合物を添加することができる。 In addition, in order to stabilize the life characteristics of electrolytic capacitors, fragrances such as nitrophenol, nitrobenzoic acid, nitroacetophenone, nitrobenzyl alcohol, 2- (nitrophenoxy) ethanol, nitroanisole, nitrophenetol, nitrotoluene, dinitrobenzene, etc. Phosphorus compounds such as group nitro compounds, phosphoric acid, phosphorous acid, polyphosphoric acid, and acidic phosphoric acid ester compounds can be added.

また、電解コンデンサの安全性向上を目的として、電解液の耐電圧向上を図ることができる非イオン性界面活性剤、多価アルコールと酸化エチレン及び/または酸化プロピレンを付加重合して得られるポリオキシアルキレン多価アルコールエーテル化合物、ポリビニルアルコールを添加することもできる。 In addition, for the purpose of improving the safety of electrolytic capacitors, nonionic surfactants that can improve the withstand voltage of electrolytic solutions, polyoxygens obtained by addition polymerization of polyhydric alcohols and ethylene oxide and / or propylene oxide An alkylene polyhydric alcohol ether compound and polyvinyl alcohol can also be added.

また、本発明の電解コンデンサ用電解液に、硼酸、多糖類(マンニット、ソルビット、ペンタエリスリトールなど)、硼酸と多糖類との錯化合物、コロイダルシリカ等を添加することによって、さらに耐電圧の向上をはかることができる。 Further, the withstand voltage can be further improved by adding boric acid, polysaccharides (mannit, sorbit, pentaerythritol, etc.), complex compounds of boric acid and polysaccharides, colloidal silica, etc. to the electrolytic solution for electrolytic capacitors of the present invention. Can be measured.

また、漏れ電流の低減の目的で、オキシカルボン酸化合物等を添加することができる。 In addition, an oxycarboxylic acid compound or the like can be added for the purpose of reducing leakage current.

以下に実施例により本発明をさらに具体的に説明する。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。 The present invention will be described more specifically with reference to the following examples. The capacitor element is formed by winding an anode electrode foil and a cathode electrode foil through a separator. The anode electrode foil and the cathode electrode foil are connected to lead wires for anode extraction and lead wires for cathode extraction, respectively.

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(以下CP線という)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。 These lead wires are composed of a connection portion that comes into contact with the electrode foil, a round bar portion formed integrally with the connection portion, and an external connection portion fixed to the tip of the round bar portion. The connecting part and the round bar part are made of 99% aluminum, and the external connecting part is made of a copper-plated steel wire (hereinafter referred to as CP wire). An anodized film made of aluminum oxide is formed on the surface of at least the round bar portion of the lead wire by chemical conversion treatment with an aqueous ammonium phosphate solution. This lead wire is electrically connected to the bipolar electrode foil by means such as stitching or ultrasonic welding at the connection portion.

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。 The anode electrode foil was obtained by subjecting an aluminum foil of 99.9% purity to chemical or electrochemical etching in an acidic solution to enlarge the surface, followed by chemical conversion treatment in an aqueous solution of ammonium adipate. What formed the oxide film layer is used.

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。 Then, the capacitor element impregnated with the electrolytic solution is housed in an outer case made of bottomed cylindrical aluminum, and a sealing body is attached to the opening of the outer case, and the end of the outer case is subjected to a drawing process and the outer case Seal the case. The sealing body is provided with through holes through which the lead wires are led out.

ここで用いた電解コンデンサ用電解液は、電解液A:1−エチル−3−メチルイミダゾリウムジシアナミド25wt%、スルホラン45wt%、γ-ブチロラクトン30wt%、電解液B:1−エチル−3−メチルイミダゾリウムジシアナミド100wt%、電解液C:1−エチル−2,3−ジメチルイミダゾリニウム四弗化アルミニウム25wt%、スルホラン45wt%、γ-ブチロラクトン30wt%である。 The electrolytic solution for the electrolytic capacitor used here is electrolytic solution A: 1-ethyl-3-methylimidazolium dicyanamide 25 wt%, sulfolane 45 wt%, γ-butyrolactone 30 wt%, electrolytic solution B: 1-ethyl-3-methyl. It is 100 wt% of imidazolium dicyanamide, electrolyte C: 1-ethyl-2,3-dimethylimidazolinium aluminum tetrafluoride 25 wt%, sulfolane 45 wt%, and γ-butyrolactone 30 wt%.

そして、実施例1では封口ゴムとしてイソブチレン、イソプレンおよびジビニルベンゼンの3成分共重合体の過酸化物加硫ゴムを用い、この封口ゴムの上面に軟化したエポキシ樹脂を注入し、加熱硬化させてエポキシ樹脂層を形成した。また、実施例2で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。   In Example 1, a peroxide vulcanized rubber of a ternary copolymer of isobutylene, isoprene and divinylbenzene was used as the sealing rubber, and a softened epoxy resin was injected into the upper surface of the sealing rubber, and cured by heating to cure the epoxy. A resin layer was formed. In Example 2, a molecular sieve was placed in the outer case of the electrolytic capacitor.

以上のように構成した電解コンデンサの定格は、35WV−47μFである。 The rating of the electrolytic capacitor configured as described above is 35 WV-47 μF.

以上の電解コンデンサの特性を(表1)に示す。なお、これらの電解コンデンサを作製後の電解液の含水率は0.3wt%であった。   The characteristics of the above electrolytic capacitor are shown in (Table 1). The water content of the electrolytic solution after producing these electrolytic capacitors was 0.3 wt%.


ΔCap:静電容量変化率
(表1)からわかるように、実施例の電解コンデンサの耐湿試験後のインピーダンスは、比較例より良好である。

ΔCap: As can be seen from the capacitance change rate (Table 1), the impedance of the electrolytic capacitor of the example after the moisture resistance test is better than that of the comparative example.

Claims (4)

陽極電極箔と陰極電極箔とセパレータを巻回し、かつ電解液を含浸させてなるコンデンサ素子と、このコンデンサ素子を収納する外装ケースと、この外装ケースの開口部を封口する封口体を備え、前記電解液としてジシアナミドをアニオンとする塩と、20〜80wt%のスルホランとを含む電解液を用い、かつゴムとポリフェニレンスルフィド、ポリイミド、ポリアミド、ポリアミドイミド、ポリプロピレン、ポリエーテルエーテルケトン、ポリパラキシリレン、ユリア樹脂、メラミン樹脂、エポキシ樹脂、金属から選ばれる水分透過性の低い材料からなる封口構造を備えた電解コンデンサ。 A capacitor element in which an anode electrode foil, a cathode electrode foil and a separator are wound and impregnated with an electrolytic solution, an exterior case for storing the capacitor element, and a sealing body for sealing an opening of the exterior case, Using an electrolyte containing a salt having dicyanamide as an anion and 20 to 80 wt% of sulfolane as an electrolyte, and rubber and polyphenylene sulfide, polyimide, polyamide, polyamideimide, polypropylene, polyetheretherketone, polyparaxylylene, An electrolytic capacitor having a sealing structure made of a material having low moisture permeability selected from urea resin, melamine resin, epoxy resin, and metal. 陽極電極箔と陰極電極箔とセパレータを巻回し、かつ電解液を含浸させてなるコンデンサ素子と、このコンデンサ素子を収納する外装ケースと、この外装ケースの開口部を封口する封口体を備え、前記電解液としてジシアナミドをアニオンとする塩と、20〜80wt%のスルホランとを含む電解液を用い、かつ外装ケース内に吸水剤を備えた電解コンデンサ。 A capacitor element in which an anode electrode foil, a cathode electrode foil and a separator are wound and impregnated with an electrolytic solution, an exterior case for storing the capacitor element, and a sealing body for sealing an opening of the exterior case, An electrolytic capacitor using, as an electrolytic solution, an electrolytic solution containing a salt having dicyanamide as an anion and 20 to 80 wt% sulfolane, and having a water absorbing agent in an outer case. 75wt%の以下のγ-ブチロラクトンを含有する電解液を用いた請求項1〜2記載の電解コンデンサ。 The electrolytic capacitor according to claim 1, wherein an electrolytic solution containing 75 wt% of the following γ-butyrolactone is used. 電解液中の水分含有率が3.0wt%以下の電解液を用いた請求項1〜3記載の電解コンデンサ。 The electrolytic capacitor according to claim 1, wherein an electrolytic solution having a water content of 3.0 wt% or less in the electrolytic solution is used.
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