JP2016100511A - Electrolytic capacitor driving electrolyte and electrolytic capacitor using the same - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an electrolytic solution for driving an electrolytic capacitor, which has excellent thermal stability, and high solubility in solvent, and which can be arranged to have high voltage resistance.SOLUTION: An electrolytic solution for driving an electrolytic capacitor comprises a compound having a particular chemical formula, and an electrolyte selected from a group consisting of salts of the compound which are dissolved in a solvent. It is preferable that the content of the electrolyte is 4.7-16.8 wt.%.SELECTED DRAWING: None

Description

本発明は、熱安定性に優れ、耐電圧の高い電解コンデンサの駆動用電解液(以下、電解液と称する)に関するものである。また、本発明は、このような電解液を用いた電解コンデンサに関するものでもある。   The present invention relates to an electrolytic solution for driving an electrolytic capacitor having excellent thermal stability and high withstand voltage (hereinafter referred to as an electrolytic solution). The present invention also relates to an electrolytic capacitor using such an electrolytic solution.

電解コンデンサは一般的な電子部品の1つであり、様々な電子部品、電気製品において、主に電源回路用やデジタル回路のノイズフィルタ用として、広く使用されている。
従来、高圧用電解コンデンサにおいては、耐電圧特性を維持するために、エチレングリコール等を主成分とする溶媒に、主骨格を直鎖のアルキル基とした分子量の大きい高級二塩基酸もしくはその塩を溶解してなる電解液(例えば、特許文献1および特許文献2参照)が用いられているが、高級二塩基酸は、分子量が大きくなるに従って、溶媒溶解性が低下するため、使用できる分子量、および添加量が限定される。
An electrolytic capacitor is one of common electronic components, and is widely used in various electronic components and electrical products, mainly for power supply circuits and digital circuit noise filters.
Conventionally, in a high-voltage electrolytic capacitor, in order to maintain a withstand voltage characteristic, a higher dibasic acid having a high molecular weight or a salt thereof having a main skeleton as a linear alkyl group is added to a solvent mainly composed of ethylene glycol or the like. Dissolved electrolytes (see, for example, Patent Document 1 and Patent Document 2) are used, but higher dibasic acids have lower molecular weight as the molecular weight increases, so that the molecular weight that can be used, and The amount added is limited.

また、従来の高級二塩基酸は、高温雰囲気にて溶媒であるエチレングリコール等とエステル化反応し、電解液の比抵抗上昇などの特性劣化が起こるため、長寿命化が困難である。   Further, the conventional higher dibasic acid is esterified with ethylene glycol or the like as a solvent in a high temperature atmosphere and characteristic deterioration such as an increase in specific resistance of the electrolytic solution occurs.

そこで、このような従来技術における問題点を解決するために、例えば下記の特許文献3および特許文献4には、溶媒への溶解性の向上を図る目的で、α位に分岐鎖を有するジカルボン酸もしくはその塩を含んだ電解液が提案されている。   In order to solve such problems in the prior art, for example, Patent Document 3 and Patent Document 4 listed below describe dicarboxylic acids having a branched chain at the α-position for the purpose of improving solubility in a solvent. Or the electrolyte solution containing the salt is proposed.

特開2000−315629号公報JP 2000-315629 A 特開2006−108158号公報JP 2006-108158 A 特開2009−272627号公報JP 2009-272627 A 特開2010−232630号公報JP 2010-232630 A

しかしながら、この特許文献3、4記載の電解液の場合には、溶解可能な分子量に限界があり、高圧系電解液の用途として、溶解性が足りないという問題点があった。
本発明は、上述の問題点を解決し、分子量を大きくしても、溶媒に対する溶解性を高くした高級二塩基酸を用いることで、高耐電圧化が可能で、かつ熱安定性(高温放置に対する比抵抗変化率が低い)に優れた電解コンデンサの駆動用電解液およびそれを用いた電解コンデンサを提供することを課題とする。
However, in the case of the electrolytic solutions described in Patent Documents 3 and 4, there is a limit in the molecular weight that can be dissolved, and there is a problem that the solubility is insufficient as an application of the high-pressure electrolytic solution.
The present invention solves the above-mentioned problems, and even when the molecular weight is increased, by using a higher dibasic acid having higher solubility in a solvent, a higher withstand voltage can be achieved, and thermal stability (high temperature standing) It is an object of the present invention to provide an electrolytic solution for driving an electrolytic capacitor having a low specific resistance change rate) and an electrolytic capacitor using the electrolytic solution.

上記の課題を解決するために、本発明者等は鋭意検討を行なった結果、極性を有する「複数のエーテル基(−O−)」を構造に導入し、かつα位に置換基(R,R)を導入した高級二塩基酸を電解質とすることにより、分子量を大きくしても、溶媒への溶解性を高めることができ、高耐電圧化が可能で、かつ熱安定性に優れることを見い出し、本発明を完成した。 In order to solve the above-mentioned problems, the present inventors have conducted intensive studies, and as a result, introduced a plurality of polar “plural ether groups (—O—)” into the structure, and a substituent (R 1 ) at the α-position. , R 2 ) introduced higher dibasic acid as an electrolyte, so that the solubility in a solvent can be increased even if the molecular weight is increased, the withstand voltage can be increased, and the thermal stability is excellent. As a result, the present invention has been completed.

すなわち本発明は、溶媒に電解質を溶解してなる電解コンデンサの駆動用電解液であって、前記電解質が、下記の一般式を有する化合物、および当該化合物の塩からなる群より選ばれたものであることを特徴とする。   That is, the present invention is an electrolytic solution for driving an electrolytic capacitor obtained by dissolving an electrolyte in a solvent, wherein the electrolyte is selected from the group consisting of a compound having the following general formula and a salt of the compound: It is characterized by being.

Figure 2016100511
Figure 2016100511

このように構成された本発明の電解液においては、電解質として、上記の一般式を有する化合物、および当該化合物の塩からなる群より選ばれたものが採用されていることにより、分子量を大きくしても、溶媒への溶解性を高めることができるため、高耐電圧化が可能で、かつ熱安定性の向上を図ることができる。   In the electrolyte solution of the present invention thus configured, the electrolyte is selected from the group consisting of a compound having the above general formula and a salt of the compound, thereby increasing the molecular weight. However, since the solubility in a solvent can be increased, a high withstand voltage can be achieved and the thermal stability can be improved.

また、本発明は、上記の特徴を有する電解液において、化1式のXが、下記の一般式であることを特徴とするものである。   Further, the present invention is characterized in that, in the electrolytic solution having the above characteristics, X in the chemical formula 1 is the following general formula.

Figure 2016100511
Figure 2016100511

また、本発明は、上記の特徴を有する電解液において、化1式のRはC、C11またはC13を示し、Rは水素を示すことを特徴とするものである。 Further, the present invention is characterized in that, in the electrolytic solution having the above characteristics, R 1 in the chemical formula 1 represents C 4 H 9 , C 5 H 11 or C 6 H 13 , and R 2 represents hydrogen. Is.

また、本発明は、上記の特徴を有する電解液において、化2式のmが2または4で、かつnが2〜23であり、電解質が溶媒に4.7〜16.8重量%溶解していることを特徴とするものである。   Further, the present invention provides an electrolyte solution having the above characteristics, wherein m in Formula 2 is 2 or 4, n is 2 to 23, and the electrolyte is dissolved in a solvent by 4.7 to 16.8% by weight. It is characterized by that.

また、本発明は、上記の特徴を有する電解液において、溶媒が、グリコール類、ラクトン類、ニトリル類、アルコール類、エーテル類、ケトン類、エステル類、カーボネート類、スルホラン類、アミド類、オキサゾリジノン類、スルホン類および水からなる群より選ばれた一種または二種以上であることを特徴とするものである。   Further, the present invention provides an electrolyte solution having the above characteristics, wherein the solvent is glycols, lactones, nitriles, alcohols, ethers, ketones, esters, carbonates, sulfolanes, amides, oxazolidinones , One or more selected from the group consisting of sulfones and water.

また、本発明は、上記の特徴を有する電解液において、前記溶媒が、エチレングリコールと水との混合溶媒であることを特徴とするものである。   The present invention is also characterized in that, in the electrolytic solution having the above characteristics, the solvent is a mixed solvent of ethylene glycol and water.

また、本発明は、上記の特徴を有する電解液において、前記の塩が、一級アミン塩、二級アミン塩、三級アミン塩、四級アンモニウム塩、イミダゾリニウム塩からなる群より選ばれたものであることを特徴とするものである。   Further, the present invention provides the electrolyte having the above characteristics, wherein the salt is selected from the group consisting of a primary amine salt, a secondary amine salt, a tertiary amine salt, a quaternary ammonium salt, and an imidazolinium salt. It is characterized by being.

さらに本発明の電解コンデンサは、上記の電解液を含浸させてなるコンデンサ素子を有することを特徴とするものである。   Furthermore, the electrolytic capacitor of the present invention is characterized by having a capacitor element impregnated with the above electrolytic solution.

本発明によれば、電解質として上記の化1式の化合物、および当該化合物の塩を用いることにより、分子量を大きくしても、溶媒への溶解性を高めることができるため、高耐電圧化が可能で、かつ熱安定性を向上させることができる電解コンデンサの駆動用電解液およびそれを用いた電解コンデンサを提供することができ、これによって、中高電圧用電解質の長寿命化、電解液の高信頼化を達成することができる。   According to the present invention, by using the compound of the above chemical formula 1 and the salt of the compound as an electrolyte, the solubility in a solvent can be increased even when the molecular weight is increased. It is possible to provide an electrolytic solution for driving an electrolytic capacitor capable of improving the thermal stability and an electrolytic capacitor using the electrolytic solution, thereby prolonging the life of the medium- and high-voltage electrolyte and increasing the electrolytic solution. Reliability can be achieved.

本発明に係る電解液は、前記の一般式を有する化合物、および当該化合物の塩からなる群より選ばれた電解質を含むものであれば良く、当該電解質を1種のみ含んでも、2種以上含んでいてもよい。
上記の一般式を有する化合物、および当該化合物の塩は、Xにエーテル結合を1以上(1〜23個)有しているため、分子量を大きくしても、エチレングリコール等の溶媒に対する溶解性を高めることが可能である。また、この化合物は、α位に置換基(R,R)が導入されているために、溶媒(エチレングリコール等)とのエステル化およびアンモニア、アンモニウム塩、アミン塩とのアミド化を抑制することで、熱安定性の向上が可能である。
The electrolyte solution according to the present invention only needs to include an electrolyte selected from the group consisting of the compound having the above general formula and a salt of the compound, and includes only one type of the electrolyte or two or more types. You may go out.
Since the compound having the above general formula and the salt of the compound have one or more ether bonds (1 to 23) in X, even if the molecular weight is increased, the compound has a solubility in a solvent such as ethylene glycol. It is possible to increase. In addition, since this compound has a substituent (R 1 , R 2 ) introduced at the α-position, it suppresses esterification with a solvent (ethylene glycol or the like) and amidation with ammonia, ammonium salt, or amine salt. By doing so, the thermal stability can be improved.

上記の一般式における置換基R,R2は、水素、ブチル基またはヘキシル基が好ましく、R,Rの少なくともいずれか一方はブチル基またはヘキシル基であることが好ましい。この際、エチレングリコール等とのエステル化反応の抑制に対して、熱安定性を高くすることができ、かつ初期の比抵抗特性を小さくできる点から、ブチル基がより好ましい。そして、上記の一般式におけるXは、アルキレンエーテルまたはポリエーテルポリオールを示し、上記の化2式の一般式で示されるものが好ましい。
また、上記化2式の一般式におけるnは1〜23の整数を示し、主鎖の炭素数を大きくすることにより、高耐電圧化(耐電圧の向上)が可能である。尚、上記化2式におけるmは、比抵抗およびその変化を小さくする観点から、2または4の整数であることが好ましい。
The substituents R 1 and R 2 in the above general formula are preferably hydrogen, a butyl group or a hexyl group, and at least one of R 1 and R 2 is preferably a butyl group or a hexyl group. At this time, a butyl group is more preferable from the viewpoint that the thermal stability can be increased and the initial specific resistance characteristic can be reduced with respect to the suppression of the esterification reaction with ethylene glycol or the like. X in the above general formula represents an alkylene ether or a polyether polyol, and those represented by the general formula of the above chemical formula 2 are preferred.
Moreover, n in the general formula of the above chemical formula 2 represents an integer of 1 to 23, and by increasing the number of carbons in the main chain, it is possible to increase the withstand voltage (improve the withstand voltage). Note that m in the above formula 2 is preferably an integer of 2 or 4 from the viewpoint of reducing the specific resistance and the change thereof.

上記の一般式を有する化合物の好ましい塩としては、2アンモニウム塩の他、メチルアミン、エチルアミン、t−ブチルアミンなどの一級アミン塩、ジメチルアミン、エチルメチルアミン、ジエチルアミンなどの二級アミン塩、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、トリエチルアミンなどの三級アミン塩、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などの四級アンモニウム塩、イミダゾリニウム塩、イミダゾリウム塩等の溶融塩が挙げられるが、本発明において好ましい塩は、アンモニウム塩である。   Preferred salts of the compound having the above general formula include diammonium salts, primary amine salts such as methylamine, ethylamine and t-butylamine, secondary amine salts such as dimethylamine, ethylmethylamine and diethylamine, trimethylamine, Examples include tertiary amine salts such as diethylmethylamine, ethyldimethylamine, and triethylamine, quaternary ammonium salts such as tetramethylammonium, triethylmethylammonium, and tetraethylammonium, imidazolinium salts, and imidazolium salts. A preferred salt in the present invention is an ammonium salt.

本発明に係る電解液は、重量濃度に対する耐電圧が高い。そして、化2式のmが2または4で、かつnが2〜23の際、前記電解質を4.7〜16.8重量%とすることで、比抵抗の上昇を抑制しながら、高い耐電圧を実現できる。
従来の電解質は、溶媒への溶解性が低いため、高耐電圧化が困難であるという問題点や、電解質濃度を高めると耐電圧が低下しやすいという問題点があったが、本発明に係る電解質は、分子量を大きくしても、溶媒への溶解性を高めることができる。
The electrolytic solution according to the present invention has a high withstand voltage with respect to weight concentration. When m in Formula 2 is 2 or 4 and n is 2 to 23, the electrolyte is adjusted to 4.7 to 16.8% by weight, thereby suppressing an increase in specific resistance and high resistance. Voltage can be realized.
Conventional electrolytes have a problem that it is difficult to increase the withstand voltage due to low solubility in a solvent, and that the withstand voltage tends to decrease when the electrolyte concentration is increased. Even when the molecular weight is increased, the electrolyte can increase the solubility in a solvent.

本発明で用いる溶媒としては、グリコール類、ラクトン類、ニトリル類、アルコール類、エーテル類、ケトン類、エステル類、カーボネート類、スルホン類、スルホラン類および水が挙げられ、これらの溶媒は一種だけでなく、二種以上を混合して使用することができる。溶媒の具体例は以下のとおりである。   Examples of the solvent used in the present invention include glycols, lactones, nitriles, alcohols, ethers, ketones, esters, carbonates, sulfones, sulfolanes, and water. 2 or more can be mixed and used. Specific examples of the solvent are as follows.

グリコール類としては、エチレングリコール、プロピレングリコール、ジエチレングリコール、ヘキシレングリコールなどが挙げられ、温度特性に優れた電解液が得られる溶媒であるエチレングリコールが好ましい。エチレングリコールは単独で用いることもできるが、比抵抗を低減するため、水との混合液を用いることがより好ましい。
溶媒がエチレングリコールである場合、電解液中のエチレングリコール濃度は77.5〜93.5重量%が好ましく、81.0〜92.5重量%がより好ましい。水が併用される場合には、電解液中の水の濃度は0.5〜10.0重量%が好ましく、1.0〜3.0重量%がより好ましい。
Examples of glycols include ethylene glycol, propylene glycol, diethylene glycol, hexylene glycol, and the like, and ethylene glycol, which is a solvent for obtaining an electrolyte solution having excellent temperature characteristics, is preferable. Although ethylene glycol can be used alone, it is more preferable to use a mixed solution with water in order to reduce the specific resistance.
When the solvent is ethylene glycol, the ethylene glycol concentration in the electrolytic solution is preferably 77.5 to 93.5% by weight, more preferably 81.0 to 92.5% by weight. When water is used in combination, the concentration of water in the electrolytic solution is preferably 0.5 to 10.0% by weight, more preferably 1.0 to 3.0% by weight.

ラクトン類としては、γ−ブチロラクトン、α−アセチル−γ−ブチロラクトン、β−ブチロラクトン、γ−バレロラクトン、δ−バレロラクトンなどが挙げられる。   Examples of lactones include γ-butyrolactone, α-acetyl-γ-butyrolactone, β-butyrolactone, γ-valerolactone, and δ-valerolactone.

ニトリル類としては、アセトニトリル、アクリロニトリル、アジポニトリル、3−メトキシプロピオニトリルなどが挙げられる。   Examples of nitriles include acetonitrile, acrylonitrile, adiponitrile, 3-methoxypropionitrile and the like.

アルコール類としては、メチルアルコール、エチルアルコール、プロピルアルコール、ブチルアルコール、ジアセトンアルコール、ベンジルアルコール、アミルアルコール、フルフリルアルコール、グリセリン、ヘキシトールなどが挙げられる。   Examples of alcohols include methyl alcohol, ethyl alcohol, propyl alcohol, butyl alcohol, diacetone alcohol, benzyl alcohol, amyl alcohol, furfuryl alcohol, glycerin, hexitol and the like.

エーテル類としては、エチレングリコールモノメチルエーテル、エチレングリコールモノエチルエーテル、ジエチレングリコールモノメチルエーテル、ジエチレングリコールモノエチルエーテル、エチレングリコールフェニルエーテル、テトラヒドロフラン、3−メチルテトラヒドロフラン、エチレングリコールジメチルエーテル、エチレングリコールジエチルエーテル、ジエチレングリコールジメチルエーテル、ジエチレングリコールジエチルエーテルなどが挙げられる。   The ethers include ethylene glycol monomethyl ether, ethylene glycol monoethyl ether, diethylene glycol monomethyl ether, diethylene glycol monoethyl ether, ethylene glycol phenyl ether, tetrahydrofuran, 3-methyltetrahydrofuran, ethylene glycol dimethyl ether, ethylene glycol diethyl ether, diethylene glycol dimethyl ether, diethylene glycol. Examples include diethyl ether.

ケトン類としては、アセトン、メチルエチルケトンなどが挙げられる。   Examples of ketones include acetone and methyl ethyl ketone.

エステル類としては、酢酸メチル、酢酸エチル、酢酸ブチルなどが挙げられる。   Esters include methyl acetate, ethyl acetate, butyl acetate and the like.

カーボネート類としては、エチレンカーボネート、プロピレンカーボネートなどが挙げられる。   Examples of carbonates include ethylene carbonate and propylene carbonate.

アミド類として、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が挙げられる。   As amides, N-methylformamide, N, N-dimethylformamide, N-ethylformamide, N, N-diethylformamide, N-methylacetamide, N, N-dimethylacetamide, N-ethylacetamide, N, N-diethyl Examples include acetamide and hexamethylphosphoric amide.

オキサゾリジノン類として、N−メチル−2−オキサゾリジノン、3,5−ジメチル−2−オキサゾリジノン等が挙げられる。   Examples of oxazolidinones include N-methyl-2-oxazolidinone and 3,5-dimethyl-2-oxazolidinone.

スルホン類として、ジメチルスルホン、エチルメチルスルホン、ジエチルスルホンなどが挙げられ、スルホラン類としては、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などが挙げられる。   Examples of the sulfones include dimethyl sulfone, ethyl methyl sulfone, and diethyl sulfone. Examples of the sulfolane include sulfolane, 3-methyl sulfolane, and 2,4-dimethyl sulfolane.

その他の副溶媒としては、水、N−メチル−2−ピロリドン、ジメチルスルホオキシド、1,3−ジメチル−2−イミダゾリジノン、トルエン、キシレン、パラフィン類、ポリエチレングリコールやポリプロピレングリコール等のポリアルキレングリコールおよびその共重合体等の高分子量体として挙げられる。   Other co-solvents include water, N-methyl-2-pyrrolidone, dimethyl sulfoxide, 1,3-dimethyl-2-imidazolidinone, toluene, xylene, paraffins, polyalkylene glycols such as polyethylene glycol and polypropylene glycol And high molecular weight compounds such as copolymers thereof.

また、本発明では、漏れ電流の低減、耐電圧の向上、ガス吸収剤の目的で種々の添加剤を加えることができる。
添加剤としては、オルトリン酸、亜リン酸、次亜リン酸、ピロリン酸、ポリリン酸、リン酸メチル、リン酸エチル、リン酸ブチル、リン酸イソプロピル、リン酸ジブチル、リン酸ジオクチルなどのリン酸化合物、ホウ酸およびその錯化合物などのホウ酸化合物、マンニトール、ソルビトール、キシリトール、ペンタエリスリトール、ポリビニルアルコールなどの多価アルコール類、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、ポリオキシエチレンポリオキシプロピレングリコールのランダム共重合体およびブロック共重合体に代表される高分子化合物、p−ニトロ安息香酸、m−ニトロアセトフェノンなどのニトロ化合物などが挙げられる。
In the present invention, various additives can be added for the purpose of reducing leakage current, improving withstand voltage, and gas absorbent.
Additives include phosphoric acid such as orthophosphoric acid, phosphorous acid, hypophosphorous acid, pyrophosphoric acid, polyphosphoric acid, methyl phosphate, ethyl phosphate, butyl phosphate, isopropyl phosphate, dibutyl phosphate, dioctyl phosphate Compounds, boric acid compounds such as boric acid and complex compounds thereof, random copolymers of polyhydric alcohols such as mannitol, sorbitol, xylitol, pentaerythritol, polyvinyl alcohol, polyethylene glycol, polypropylene glycol, polyoxyethylene polyoxypropylene glycol And high molecular compounds typified by block copolymers, nitro compounds such as p-nitrobenzoic acid and m-nitroacetophenone.

本発明の電解液は、例えば巻回型の電解コンデンサに用いることができる。本発明に係る電解液を用いたコンデンサは、通常の方法で製造することができ、例えば、エッチング処理および酸化皮膜形成処理をした陽極箔と、エッチング処理をした陰極箔とをセパレータを介して巻回してコンデンサ素子を形成し、該コンデンサ素子を電解液に含浸した後、有底筒状の外装ケースに収納する方法によって製造することができる。   The electrolytic solution of the present invention can be used for, for example, a wound electrolytic capacitor. The capacitor using the electrolytic solution according to the present invention can be manufactured by a usual method. For example, an anode foil subjected to etching treatment and oxide film formation treatment and a cathode foil subjected to etching treatment are wound through a separator. It can be manufactured by a method of turning to form a capacitor element, impregnating the capacitor element with an electrolytic solution, and then storing the capacitor element in a bottomed cylindrical outer case.

以下、実施例に基づいて本発明を具体的に説明するが、本発明はこれら実施例により限定されるものではない。   EXAMPLES Hereinafter, although this invention is demonstrated concretely based on an Example, this invention is not limited by these Examples.

[電解液の調製]
溶媒として、エチレングリコール(EG)と水との混合液を使用し、電解質として前記[化1]で示されるジカルボン酸(表1に記載される置換基の種類およびn、mの数を有する化合物)を使用し、表1に記載される電解液組成を有した本発明による電解液を調製した(実施例1〜12)。
一方、比較電解質として、トリデカンジカルボン酸、セバシン酸、または1,6−デカンジカルボン酸を使用し、溶媒にはエチレングリコール(EG)と水との混合液を用いて、表1に記載される電解液組成を有した従来例による電解液を調製した(従来例1〜5)。
[Preparation of electrolyte]
A mixed solution of ethylene glycol (EG) and water is used as a solvent, and the dicarboxylic acid represented by the above [Chemical Formula 1] as an electrolyte (a compound having the types of substituents and the numbers of n and m described in Table 1) ) Were used to prepare electrolyte solutions according to the present invention having the electrolyte composition described in Table 1 (Examples 1 to 12).
On the other hand, tridecanedicarboxylic acid, sebacic acid, or 1,6-decanedicarboxylic acid is used as a comparative electrolyte, and a mixed solution of ethylene glycol (EG) and water is used as a solvent. Electrolytic solutions according to conventional examples having an electrolytic solution composition were prepared (conventional examples 1 to 5).

そして、実施例1〜12および従来例1〜5の電解液について、溶媒への溶解性、比抵抗変化率(熱安定性)、耐電圧を評価した。尚、熱安定性は、以下の方法により評価を行なった。   And about the electrolyte solution of Examples 1-12 and Conventional Examples 1-5, the solubility to a solvent, specific resistance change rate (thermal stability), and withstand voltage were evaluated. The thermal stability was evaluated by the following method.

[熱安定性の評価]
実施例1〜12および従来例1〜5の各電解液についての熱安定性は、以下の式を用いて、初期比抵抗に対する高温放置後の比抵抗変化率により評価した。
[Evaluation of thermal stability]
The thermal stability of each of the electrolyte solutions of Examples 1 to 12 and Conventional Examples 1 to 5 was evaluated by the specific resistance change rate after being left at high temperature with respect to the initial specific resistance, using the following formula.

Figure 2016100511
Figure 2016100511

上記の放置前の比抵抗値(初期比抵抗)は、調合後の電解液の比抵抗を測定した。
次に、各電解液をアンプル管に封入し、高温放置(105℃‐500時間)した後に、電解液の比抵抗を各々測定した。これを高温放置後の比抵抗とし、初期比抵抗に対する変化率で熱安定性を評価した。
The specific resistance value before being left (initial specific resistance) was measured by measuring the specific resistance of the electrolyte after preparation.
Next, each electrolyte solution was sealed in an ampule tube and allowed to stand at high temperature (105 ° C.-500 hours), and then the specific resistance of the electrolyte solution was measured. This was defined as the specific resistance after standing at high temperature, and the thermal stability was evaluated by the rate of change with respect to the initial specific resistance.

[耐電圧の評価]
実施例1〜12および従来例1〜5の各電解液についての耐電圧の評価は、電解コンデンサに2.5mAの定電流を105℃にて印加したときに時間‐電圧の上昇カーブを測定し、はじめにスパークまたはシンチレーションが観測された電圧を測定し、これを耐電圧とした。使用した電解コンデンサ素子は、ケースサイズφ16×25L(mm)、定格電圧500V(化成電圧940V)、静電容量は17μFを用いた。
その結果を以下の表1に示す。なお、表1中の比抵抗特性は、初期比抵抗である。
[Evaluation of withstand voltage]
With respect to each of the electrolytic solutions of Examples 1 to 12 and Conventional Examples 1 to 5, the withstand voltage was evaluated by measuring a time-voltage rise curve when a constant current of 2.5 mA was applied to the electrolytic capacitor at 105 ° C. First, the voltage at which spark or scintillation was observed was measured, and this was taken as the withstand voltage. The electrolytic capacitor element used had a case size φ16 × 25 L (mm), a rated voltage of 500 V (chemical conversion voltage 940 V), and a capacitance of 17 μF.
The results are shown in Table 1 below. The specific resistance characteristics in Table 1 are initial specific resistance.

Figure 2016100511
Figure 2016100511

上記表1に示される実施例1〜実施例12と従来例1の結果を比較すると、従来例1のトリデカンジカルボン酸(分子量:272)が、4.7重量%添加でエチレングリコールと水との混合液に不溶であったのに対し、実施例1〜実施例12の化合物の分子量(290〜1302)は、従来例1の化合物の分子量よりも大きいものの、上記混合液に可溶である。これより、実施例1〜12は、複数のエーテル基を有する構造であることにより、分子量を大きくしても溶媒への溶解性が高いことが確認された。
また、実施例12と従来例1の比較から、従来例1の化合物が4.7重量%添加で上記混合液に不溶であったのに対して、実施例12の化合物は16.8重量%でも上記混合液に溶解するため、高濃度配合が可能であることがわかった。
さらに、実施例1〜実施例12と従来例2の比較より、従来例2の電解液の比抵抗変化率が177%であるのに対し、実施例1〜実施例12の電解液の比抵抗変化率は約20〜30%で、かなり小さくなっており、α位への立体障害をもつ化合物における官能基の配位の効果(熱安定性の向上)が確認できた。
また、実施例2〜4と従来例4〜5の比較より、従来例4〜5の電解液の耐電圧は、化合物の濃度の増加とともに著しく低下するのに対し、実施例2〜4の耐電圧特性は、化合物の濃度が増加しても、大きく低下することはなく、濃度の増加による耐電圧低下の抑制効果が確認できた。
そして、実施例1〜7、10、12と、実施例8および11の比較から、n=1〜23およびm=2、4において比抵抗およびその変化を小さくすることがわかった。
なお、耐電圧特性と比抵抗特性を両立させる観点から、mは2または4で、かつnは2〜23であり、かつ、溶媒への電解質の溶解量は4.7〜16.8重量%とすることがより好ましい。
When comparing the results of Examples 1 to 12 and Conventional Example 1 shown in Table 1 above, tridecane dicarboxylic acid (molecular weight: 272) of Conventional Example 1 was added with 4.7% by weight of ethylene glycol and water. The molecular weight (290 to 1302) of the compounds of Examples 1 to 12 is larger than the molecular weight of the compound of Conventional Example 1, but is soluble in the above mixed liquid. . From this, it was confirmed that Examples 1-12 have a structure having a plurality of ether groups, so that the solubility in a solvent is high even if the molecular weight is increased.
Further, from the comparison between Example 12 and Conventional Example 1, the compound of Conventional Example 1 was insoluble in the above mixed solution when 4.7% by weight was added, whereas the compound of Example 12 was 16.8% by weight. However, since it was dissolved in the above mixed solution, it was found that high concentration blending was possible.
Furthermore, from the comparison between Example 1 to Example 12 and Conventional Example 2, the specific resistance change rate of the electrolytic solution of Conventional Example 2 is 177%, whereas the specific resistance of the electrolytic solution of Example 1 to Example 12 is The rate of change was about 20-30%, which was considerably small, and the effect of coordination of functional groups (improved thermal stability) in a compound having steric hindrance to the α-position could be confirmed.
Further, from the comparison between Examples 2 to 4 and Conventional Examples 4 to 5, the withstand voltage of the electrolytes of Conventional Examples 4 to 5 significantly decreases with the increase in the concentration of the compound, whereas the withstand voltage of Examples 2 to 4 is reduced. The voltage characteristics did not decrease greatly even when the concentration of the compound was increased, and the effect of suppressing the withstand voltage decrease due to the increase in concentration was confirmed.
Further, from comparison between Examples 1 to 7, 10, and 12 and Examples 8 and 11, it was found that the specific resistance and the change thereof were reduced in n = 1 to 23 and m = 2 and 4.
From the viewpoint of achieving both withstand voltage characteristics and specific resistance characteristics, m is 2 or 4, n is 2 to 23, and the amount of electrolyte dissolved in the solvent is 4.7 to 16.8% by weight. More preferably.

なお、本発明は、上記実施例に限られるものではなく、上記の電解質を単独または複数使用した場合にも、上記と同様の効果が得られる。   In addition, this invention is not restricted to the said Example, When the said electrolyte is used individually or in multiple, the effect similar to the above is acquired.

また、本発明の上記実施例では、溶媒はエチレングリコールと水との混合液を使用したが、グリコール類、ラクトン類、ニトリル類、アルコール類、エーテル類、ケトン類、エステル類、カーボネート類、スルホン類、スルホラン類からなる群より選ばれた一種または二種以上の溶媒を用いた場合にも、上記同様の効果が得られる。   In the above embodiment of the present invention, a solvent mixture of ethylene glycol and water was used. However, glycols, lactones, nitriles, alcohols, ethers, ketones, esters, carbonates, sulfones were used. The same effect as described above can be obtained when one or two or more solvents selected from the group consisting of sulfanes and sulfolanes are used.

さらに、本発明の上記実施例では、化1式を有する化合物は、RがC、C13の化合物を用いたが、RがC11の化合物を用いても、上記同様の効果が得られる。 Furthermore, in the above examples of the present invention, the compound having the chemical formula 1 is a compound in which R 1 is C 4 H 9 or C 6 H 13 , but a compound in which R 1 is C 5 H 11 may be used. The same effect as described above can be obtained.

本発明の電解液を用いることで、優れた熱安定性、耐電圧特性を示す電解コンデンサを製造することができ、本発明の電解液は非常に有用である。   By using the electrolytic solution of the present invention, an electrolytic capacitor exhibiting excellent thermal stability and withstand voltage characteristics can be produced, and the electrolytic solution of the present invention is very useful.

Claims (8)

溶媒に電解質を溶解してなる電解コンデンサの駆動用電解液であって、前記電解質が、下記の一般式を有する化合物、および当該化合物の塩からなる群より選ばれたもの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。
Figure 2016100511
An electrolytic solution for driving an electrolytic capacitor obtained by dissolving an electrolyte in a solvent, wherein the electrolyte is selected from the group consisting of a compound having the following general formula and a salt of the compound: Electrolytic solution for driving electrolytic capacitors.
Figure 2016100511
前記化1式のXが、下記の一般式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の駆動用電解液。
Figure 2016100511
2. The electrolytic solution for driving an electrolytic capacitor according to claim 1, wherein X in the chemical formula 1 is the following general formula.
Figure 2016100511
前記化1式のRはC、C11またはC13を示し、Rは水素を示すことを特徴とする請求項1に記載の電解コンデンサの駆動用電解液。 2. The electrolytic solution for driving an electrolytic capacitor according to claim 1, wherein R 1 in the chemical formula 1 represents C 4 H 9 , C 5 H 11 or C 6 H 13 , and R 2 represents hydrogen. 前記化2式のmは2または4で、かつnは2〜23であり、前記電解質が前記溶媒に4.7〜16.8重量%溶解していることを特徴とする請求項2に記載の電解コンデンサの駆動用電解液。   3. The chemical formula 2 according to claim 2, wherein m is 2 or 4, n is 2 to 23, and the electrolyte is dissolved in the solvent by 4.7 to 16.8% by weight. Electrolytic solution for electrolytic capacitors. 前記溶媒が、グリコール類、ラクトン類、ニトリル類、アルコール類、エーテル類、ケトン類、エステル類、カーボネート類、スルホラン類、アミド類、オキサゾリジノン類、スルホン類および水からなる群より選ばれた一種または二種以上であることを特徴とする請求項1〜4のいずれか1項に記載の電解コンデンサの駆動用電解液。   The solvent is selected from the group consisting of glycols, lactones, nitriles, alcohols, ethers, ketones, esters, carbonates, sulfolanes, amides, oxazolidinones, sulfones and water or It is 2 or more types, The electrolyte solution for a drive of the electrolytic capacitor of any one of Claims 1-4 characterized by the above-mentioned. 前記溶媒が、エチレングリコールと水との混合溶媒であることを特徴とする請求項1〜5のいずれか1項に記載の電解コンデンサの駆動用電解液。   The electrolytic solution for driving an electrolytic capacitor according to any one of claims 1 to 5, wherein the solvent is a mixed solvent of ethylene glycol and water. 前記の塩が、一級アミン塩、二級アミン塩、三級アミン塩、四級アンモニウム塩、イミダゾリニウム塩からなる群より選ばれたものであることを特徴とする請求項1〜6のいずれか1項に記載の電解コンデンサの駆動用電解液。   7. The salt according to claim 1, wherein the salt is selected from the group consisting of a primary amine salt, a secondary amine salt, a tertiary amine salt, a quaternary ammonium salt, and an imidazolinium salt. 2. An electrolytic solution for driving an electrolytic capacitor according to claim 1. 請求項1〜7のいずれか1項に記載の駆動用電解液を含浸させてなるコンデンサ素子を有することを特徴とする電解コンデンサ。   An electrolytic capacitor comprising a capacitor element impregnated with the driving electrolyte solution according to claim 1.
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