JP2017224646A

JP2017224646A - 電解コンデンサ及び電解コンデンサ用電解液

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Publication number: JP2017224646A
Application number: JP2016117047A
Authority: JP
Inventors: 鹿熊　健二; Kenji Kaguma; 健二鹿熊
Original assignee: Sun Electronic Industries Corp
Current assignee: Sun Electronic Industries Corp
Priority date: 2016-06-13
Filing date: 2016-06-13
Publication date: 2017-12-21
Anticipated expiration: 2036-06-13
Also published as: JP6820673B2

Abstract

【課題】大型化することなく、高電圧が印加されても安定して動作するコンデンサを提供する。【解決手段】容器２と、容器２内に収納されたコンデンサ素子１０と、コンデンサ素子１０に含浸される電解液とを有し、コンデンサ素子１０の陽極１１の陰極１２側の面には、陽極１１側から順に酸化膜１５、導電性高分子層１６が形成されており、電解液は、溶媒と、酸と、塩基解離度が１０以上の塩基とを用いている電解コンデンサ１。【選択図】図４

Description

本発明は、回路基板にハンダ付けされる電解コンデンサ及び電解コンデンサ用電解液に関する。

従来のコンデンサは、カルボン酸と、塩基と、有機溶媒とが含有された電解液に、陽極と陰極とが浸された構成を有している。

自動車の電源回路や、ＬＥＤを用いた照明装置の電源回路等に使用されるコンデンサの中には、高電圧が印加されるものがある。従来の構成のコンデンサに高電圧を印加すると、陽極の表面に形成されている酸化膜が損傷する恐れがある。陽極の酸化膜が損傷すると、陽極と陰極とが短絡し、コンデンサとして使用できなくなる場合がある。コンデンサとして使用できなくなると、電源回路の動作が不安定になったり、動作しなくなったりする恐れがある。

そこで、このような高電圧が印加される回路に用いられるコンデンサには、高電圧が印加されても使用に耐える（以下の説明では、高耐圧と称する場合がある）こと、且つ、長寿命であることが要求されている。コンデンサにおいて、陽極の酸化膜の膜厚を厚くすることで、高電圧を印加したときの陽極の酸化膜の損傷を抑制する、すなわち、コンデンサの高耐圧化が可能である。

特開２０１３−４５９２０号公報

しかしながら、コンデンサの陽極の酸化膜の膜厚を厚くすると、陽極と陰極との距離が広がるため、コンデンサの静電容量が小さくなる。そこで、陽極と陰極との対向面積を大きくすることで、静電容量を大きくすることは可能であるが、コンデンサが大型化してしまう。近年、自動車の電源回路や、照明装置の電源回路では、回路自体の小型化の要求も高まっているが、高耐圧化のためにコンデンサが大きくなると回路の小型化が困難になる。

本発明は、大型化することなく、高電圧が印加されても安定して動作する電解コンデンサを提供することを目的とする。

上記目的を達成するために本発明の電解コンデンサは、容器と、前記容器内に収納されたコンデンサ素子と、前記容器内に収納され前記コンデンサ素子に含浸される電解液と、を有し、前記コンデンサ素子は、互いに対向して配置される陽極及び陰極とを有しており、前記陽極の前記陰極と対向する面には酸化膜が形成されており、前記酸化膜の前記陰極と対向する側には導電性高分子層が形成されており、前記電解液が、溶媒と、酸と、塩基解離定数が１０以上の塩基を用いたことを特徴としている。

この構成によると、電解液にｐＫｂ定数が１０以上の弱塩基を用いていることから電解液の導電性が低いので、高電圧が印加される回路に利用された場合でも、酸化膜が損傷しにくい。また、酸化膜の陰極側に導電性高分子層を形成することで、弱塩基を用いることによる電解液の導電性の低さを補い、コンデンサの等価直列抵抗（ＥＳＲ）が大きくなるのを抑制している。

そして、電解液にｐＫｂ定数が１０以上の弱塩基を用いていることから、導電性高分子層の塩基による損傷が抑制される。これらのことから、長期間にわたって高電圧状態で安定して動作する電解コンデンサとすることができる。そして、このような構成とすることで、酸化膜を厚くしたり、陽極及び陰極の対向面積を大きくしたり等の処理が不要であるため、従来のコンデンサと同等の大きさとなる。つまり、本発明の電解コンデンサは、大型化することなく、高電圧が印加される回路で、長期間にわたって安定して動作することが可能である。

上記構成の電解コンデンサの電解液に用いる塩基として、アセトアニリド（化学式ＣＨ₃ＣＯＮＨＣ₆Ｈ₅）、尿素（化学式ＣＯ（ＮＨ₂）₂）、カフェイン（化学式Ｃ₈Ｈ₁₀Ｏ₂Ｎ₄）及びα−ナフチルアミン（化学式Ｃ₁₀Ｈ₇ＮＨ₂）を挙げることができる。

上記目的を達成するために本発明の電解コンデンサ用電解液は、溶媒と、酸と、塩基解離度が１０以上の塩基とを用いることを特徴としている。

上記構成の電解コンデンサ用電解液に用いる塩基として、アセトアニリド（化学式ＣＨ₃ＣＯＮＨＣ₆Ｈ₅）、尿素（化学式ＣＯ（ＮＨ₂）₂）、カフェイン（化学式Ｃ₈Ｈ₁₀Ｏ₂Ｎ₄）及びα−ナフチルアミン（化学式Ｃ₁₀Ｈ₇ＮＨ₂）を挙げることができる。

本発明によると、大型化することなく、高電圧が印加されても安定して動作する電解コンデンサを提供することができる。

本発明の実施形態の電解コンデンサを示す側面断面図である。本発明の実施形態の電解コンデンサのコンデンサ素子を示す斜視図である。コンデンサ素子の陽極と陰極とを含む断面図である。電解コンデンサの高耐圧性を示すグラフである。電解コンデンサの高耐圧性を示すグラフである。実施例１〜実施例４、比較例１〜比較例２に用いた塩基とそのｐＫｂ定数及び高耐圧の評価について示す表である。電解コンデンサの時間経過とＥＳＲとの関係を示すグラフである。

以下に本発明の実施形態を図面を参照して説明する。図１は一実施形態の電解コンデンサを示す側面断面図である。電解コンデンサ１は一面に開口部２ａを有した有底筒状のアルミニウム等から形成された外装ケース２内にコンデンサ素子１０が収納される。外装ケース２の開口部２ａはゴム製の封口部材３により封口される。なお、外装ケース２及び封口部材３が容器である。

図２はコンデンサ素子の分解斜視図を示している。コンデンサ素子１０は帯状の陽極箔１１及び陰極箔１２を電解紙等のセパレータ１３を間に介在させた状態で、円柱状に巻回して形成される。陽極箔１１または陰極箔１２の終端は巻き止めテープ１４によって固定される。陽極箔１１及び陰極箔１２にはそれぞれリードタブ２１ａ、２２ａを介してリード線２１、２２が取り付けられている。リード線２１、２２によって陽極及び陰極の端子部が形成される。

次に本発明の要部について説明する。外装ケース２に収納される電解液は、酸と塩基と溶媒とを含む液体である。本発明の発明者は、鋭意研究を重ねた結果、電解液に含まれる塩基として、塩基解離定数（ｐＫｂ定数：塩基の強さを表す定数）が１０以上の塩基を用いても、電解コンデンサ１の耐電圧が改善される知見を得た。以下に、この知見について説明する。

ｐＫｂ定数は、塩基の強さを示す定数である。ｐＫｂ定数が大きい塩基ほど塩基度が低い。そして、ｐＫｂ定数が大きい塩基を溶質として溶媒に溶かした溶液は、導電性が低く、電解コンデンサの電解液として用いた場合、電解コンデンサの等価直列抵抗（ＥＳＲ）が大きくなる。そのため、従来の電解コンデンサにおいて、ｐＫｂ定数が大きい塩基を溶質として溶媒に溶かした溶液は、電解液として適していないとされ、採用されることはなかった。

本願の発明者は、電解コンデンサ１の陽極箔１１の酸化膜１５の陰極側に導電性高分子層１６が設けられている電解コンデンサでは、ｐＫｂ定数が大きい塩基を電解液の溶質として用いても導電性高分子層１６が電解コンデンサのＥＳＲが高くなってしまうのを抑制できるのではないかと考えた。そこで、コンデンサ素子１０の構成を以下のとおりとした。

図３は、コンデンサ素子の陽極と陰極とを含む断面図である。陽極箔１１の陰極箔１２側の表面は凹凸処理が施される。そして、図３に示すように、凹凸処理が施された陽極箔１１の陰極箔１２側の表面には、酸化膜１５が形成されている。さらに、この酸化膜１５の陰極１２側の面には、導電性高分子層１６が形成されている。

陽極箔１１はアルミニウム、タンタル、ニオブ、チタン等の弁作用金属から形成される。陰極箔１２はセパレータ１３を介して陽極箔１１と対向しており、アルミニウム、タンタル、ニオブ、チタン等により形成される。導電性高分子層１６としては、例えば、ポリエチレンジオキシチオフェン、ポリピロール、ポリチオフェン、ポリアニリンまたはこれらの誘導体等が使用されている。

電解コンデンサ１のコンデンサ素子１０（陽極箔１１、陰極箔１２、セパレータ１３、酸化膜１５及び導電性高分子層１６）は、外装ケース２の内部に収納される。そして、外装ケース２には、電解液が含浸されたコンデンサ素子１０が収納されている。

電解液は、溶質である酸及び塩基を溶媒に溶かしている。溶媒としては、例えば、γ-ブチロラクトン、スルホラン、エチレングリコール及びこれらの混合物等を挙げることができるが、これに限定されない。酸としては、例えば、ｏ−フタル酸、アジピン酸、ボロジサリチル酸等を挙げることができるが、これに限定されない。塩基としては、ｐＫｂ定数が１０以上の物質、例えば、アセトアニリド、尿素、カフェイン、α−ナフチルアミン等を挙げることができるが、これに限定されない。

以上のような構成を備えた本発明にかかる電解コンデンサ１の特性評価を行った。特性評価の試験としては、電解コンデンサ１の電解液の高耐圧性について測定を行い（試験１）、さらに、電解コンデンサ１の寿命を測定するために時間変化によるＥＳＲを測定した（試験２）。まず、試験を行ったサンプルとして本発明にかかる構成の実施例１〜実施例６を用意した。また、本発明にかかる各実施例と比較するために比較例１〜比較例４も用意した。まず、各実施例及び比較例について説明する。

（実施例１）
実施例１の電解コンデンサは、完成寸法（外装ケース２に収納した状態での電解コンデンサ１の外形寸法）をφ１０ｍｍ×Ｈ１０．５ｍｍとしている。まず、誘電体被膜を有する陽極箔１１と陰極箔１２とを電解紙等のセパレータ１３を介して巻回し、定格２５０（Ｖ）−６．８（μＦ）のコンデンサ素子１０を作成した。

次に、電解液は、溶媒としてγ−ブチロラクトン５０重量部とスルホラン４５重量部の混合物（溶媒）に、о−フタル酸（酸）とアセトアニリド（化学式、ＣＨ₃ＣＯＮＨＣ₆Ｈ₅:塩基）を等量混合したものを５重量部投入し、撹拌することで溶かして生成される。なお、アセトアニリドのｐＫｂ定数は１３．３８（＞１０）である。

そして、２５℃に保たれた電解液にコンデンサ素子１０を１０秒間浸漬して電解液をコンデンサ素子１０に含浸させた。次に、電解液を含浸したコンデンサ素子１０をアルミニウム製の外装ケース２に収納して外装ケース２を封口し、実施例１の電解コンデンサを作成した。

（実施例２）
実施例２の電解コンデンサは電解液を構成する塩基として尿素（化学式、ＣＯ（ＮＨ₂）₂）を用いている以外は、実施例１の電解コンデンサと同じ構成である。そのため、共通部分の詳細な説明は省略する。実施例２では、電解液は、γ−ブチロラクトン５０重量部とスルホラン４５重量部の混合物（溶媒）にо−フタル酸（酸）と尿素（塩基）を等量混合したものを５重量部投入し、撹拌することで溶かして、生成される。なお、尿素のｐＫｂ定数は１２．５０（＞１０）である。

（実施例３）
実施例３の電解コンデンサは電解液を構成する塩基としてカフェイン（化学式、Ｃ₈Ｈ₁₀Ｏ₂Ｎ₄）を用いている以外は、実施例１の電解コンデンサと同じ構成である。そのため、共通部分の詳細な説明は省略する。実施例３では、電解液は、γ−ブチロラクトン５０重量部とスルホラン４５重量部の混合物（溶媒）にо−フタル酸（酸）とカフェイン（塩基）を等量混合したものを５重量部投入し、撹拌することで溶かして、生成される。なお、カフェインのｐＫｂ定数は１３．３８（＞１０）である。

（実施例４）
実施例４の電解コンデンサは電解液を構成する塩基としてα−ナフチルアミン（化学式、Ｃ₁₀Ｈ₇ＮＨ₂）を用いている以外は、実施例１の電解コンデンサと同じ構成である。そのため、共通部分の詳細な説明は省略する。実施例４では、電解液は、γ−ブチロラクトン５０重量部とスルホラン４５重量部の混合物（溶媒）にо−フタル酸（酸）とα−ナフチルアミン（塩基）を等量混合したものを５重量部投入し、撹拌することで溶かして、生成される。なお、α−ナフチルアミンのｐＫｂ定数は１０．０７（＞１０）である。

（実施例５）
実施例１と同様の工程でコンデンサ素子１０を作製した。そして、ポリエチレンオキシオフェン粒子が水に分散された分散液（濃度：約３質量％）に２５℃、８９（ｋＰａ）の減圧下でコンデンサ素子１０を１分間浸漬して分散液をコンデンサ素子１０に含浸させた。次に、コンデンサ素子を１２５℃の乾燥炉で乾燥させ、導電性高分子層１６を形成した。

そして、２５℃に保たれた電解液にコンデンサ素子１０を１０秒間浸漬して電解液をコンデンサ素子１０に含浸させた。次に、電解液を含浸したコンデンサ素子１０をアルミニウム製の外装ケース２に収納して外装ケース２を封口した。

次に、定格電圧の１．１５倍の電圧を印加しながら約１２５℃で約１時間エージングすることにより、実施例５の電解コンデンサを作成した。

実施例５では、溶媒としてγ−ブチロラクトン５０重量部とスルホラン４５重量部の混合物（溶媒）に、о−フタル酸（酸）とアセトアニリド（化学式、ＣＨ₃ＣＯＮＨＣ₆Ｈ₅:塩基）を等量混合したものを５重量部投入し、撹拌することで溶かして生成される。なお、アセトアニリドのｐＫｂ定数は１３．３８（＞１０）である。すなわち、実施例５の電解コンデンサは、実施例１の電解コンデンサの構成に導電性高分子層１６を追加した構成である。

（実施例６）
実施例６の電解コンデンサは電解液を構成する塩基として尿素（化学式、ＣＯ（ＮＨ₂）₂）を用いている以外は、実施例５の電解コンデンサと同じ構成である。そのため、共通部分の詳細な説明は省略する。実施例６では、電解液は、γ−ブチロラクトン５０重量部とスルホラン４５重量部の混合物（溶媒）にо−フタル酸（酸）と尿素（塩基）を等量混合したものを５重量部投入し、撹拌することで溶かして、生成される。なお、尿素のｐＫｂ定数は１２．５０（＞１０）である。

（比較例１）
比較例１の電解コンデンサは電解液を構成する塩基としてトリエチルアミン（化学式、（Ｃ₂Ｈ₅）₃Ｎ）を用いている。その他の構成は実施例１と同様に構成した。そのため、共通部分の詳細な説明は省略する。比較例１では、電解液は、γ−ブチロラクトン５０重量部とスルホラン４５重量部の混合物（溶媒）にо−フタル酸（酸）とトリエチルアミン（塩基）を等量混合したものを５重量部投入し、撹拌することで溶かして、生成される。なお、トリエチルアミンのｐＫｂ定数は、３．２５（＜１０）である。

（比較例２）
比較例２の電解コンデンサは電解液を構成する塩基としてピリジン（化学式、Ｃ₅Ｈ₅Ｎ）を用いている。その他の構成は実施例１と同様に構成した。そのため、共通部分の詳細な説明は省略する。比較例２では、電解液は、γ−ブチロラクトン５０重量部とスルホラン４５重量部の混合物（溶媒）にо−フタル酸（酸）とピリジン（塩基）を等量混合したものを５重量部投入し、撹拌することで溶かして、生成される。なお、ピリジンのｐＫｂ定数は８．３７（＜１０）である。

（比較例３）
比較例３の電解コンデンサは電解液を構成する塩基としてトリエチルアミン（化学式、（Ｃ₂Ｈ₅）₃Ｎ）を用いている。その他の構成は実施例５と同様に構成した。そのため、共通部分の詳細な説明は省略する。比較例３では、電解液は、γ−ブチロラクトン５０重量部とスルホラン４５重量部の混合物（溶媒）にо−フタル酸（酸）とトリエチルアミン（塩基）を等量混合したものを５重量部投入し、撹拌することで溶かして、生成される。なお、トリエチルアミンのｐＫｂ定数は、３．２５（＜１０）である。

（比較例４）
比較例４の電解コンデンサは、電解液を構成する酸としてボロジサリチル酸を用い、塩基としてトリメチルアミン（化学式、（ＣＨ₃）₃Ｎ）を用いている。その他の構成は実施例５と同様に構成した。比較例４では、電解液は、γ−ブチロラクトン５０重量部とスルホラン４５重量部の混合物（溶媒）にボロジサリチル酸（酸）とトリメチルアミン（塩基）を等量混合したものを５重量部投入し、撹拌することで溶かして、生成される。なお、そのため、共通部分の詳細な説明は省略する。トリメチルアミンのｐＫｂ定数は、４．２６（＜１０）である。

以上のようにして作成した各実施例及び各比較例の電解コンデンサ１について、次の２つの試験を行い、比較を行った。

（試験１）
上述のとおり、電解コンデンサを自動車の電源回路やＬＥＤ照明の電源回路に用いる場合、高電圧（例えば、２５０Ｖ）が印加される回路中での使用になるので、電解コンデンサに対して高電圧に耐える性能（高耐圧性とする）の要求が高くなる。試験１として、電解コンデンサの高耐圧性能（高電圧に耐える性能）の測定を行った。

そこで、試験１では、電解コンデンサに対して、１２５℃の雰囲気中で１０ｍＡの電流を供給しつつ、陰極及び陽極の端子間に印加する電圧を上昇させ、そのときの、陽極箔１１と陰極箔１２の間の電圧を測定した。なお、電解コンデンサの高耐圧性能は、電解液の耐圧性の影響を受ける。そこで、電解液の耐圧性を評価するため、導電性高分子層１６を備えていない実施例１、実施例２、比較例１及び比較例２の電解コンデンサを利用して試験を行った。この試験結果を図４に示す。図４は、電解コンデンサの高耐圧性を示すグラフである。図４は、縦軸が電圧（Ｖ）であり、横軸が時間（秒）である。

図４に示すように、実施例１、実施例２では、時間の経過に伴って、換言すると、端子に印加される電圧が大きくなるにしたがって、陰極と陽極との間の電圧（測定電圧）が上昇している。そして、３００（Ｖ）超えて、さらに、電圧が上昇している。実施例１、実施例２の電解コンデンサは、高耐圧であることがわかる。実施例１及び実施例２で用いた電解液は、高電圧である定格２５０Ｖ（高電圧）の電解コンデンサの電解液として、適していることがわかる。

一方、比較例１において、測定される電圧は、試験開始後１００秒くらいまでは、実施例１、実施例２と同様の挙動を示す。その後、１５０秒を超えたあたりから、測定電圧の上昇が鈍くなり、約１６０（Ｖ）まで上昇した後、降下する。これは、比較例１の電解液の塩基であるトリエチルアミンの導電度が高いため、電圧上昇によってトリエチルアミン、すなわち、電解液に電流が流れて、その電流が陽極と陰極との間の漏れ電流となって、陽極と陰極との間の電圧が降下したものと考えられる。比較例１の電解コンデンサは高耐圧ではない、すなわち、比較例１の電解液は、定格２５０Ｖ（高電圧）の電解コンデンサの電解液として、不向きであることがわかる。

また、比較例２では、測定電圧が約２８０（Ｖ）位まで上昇した後（約３２０秒経過後）に下降を開始し、その後、約２２０（Ｖ）〜２４０（Ｖ）程度に降下している。比較例２では、比較例１よりも高耐圧であるが、電解コンデンサ１の定格電圧２５０（Ｖ）の約１．１倍を超えると、耐電圧が２５０（Ｖ）よりも小さくなってしまう。そのため、安全性を考慮すると、比較例２に示す電解液は、定格電圧２５０（Ｖ）の電解コンデンサの電解液として好ましくない。すなわち、比較例２の電解液は、本発明のような高耐圧（約２５０Ｖ）が要求される電解コンデンサには不向きである。なお、比較例２に用いた電解液は、定格電圧を抑えた（例えば、２００（Ｖ）程度の）電解コンデンサの電解液としては利用可能である。

また、導電性高分子層を備えていない実施例３、実施例４に対しても、試験１を行った。その結果を、実施例１と共に図５に示す。図５は、電解コンデンサの高耐圧性を示すグラフである。図５に示しているように、実施例３、実施例４は、実施例１と同様、３００（Ｖ）を超えて電圧が上昇している。そして、約３３０（Ｖ）で上限となり、少し下降するが、３００（Ｖ）を超えた電圧値で横ばいになっている。すなわち、実施例３及び実施例４に示す電解コンデンサは、約３００（Ｖ）以上の耐圧を有しているといえる。そして、実施例３及び実施例４に用いた電解液は、本発明にかかる高耐圧（定格２５０Ｖ）の電解コンデンサ１の電解液として、適していることがわかる。

以上の試験を図６にまとめる。図６は、実施例１〜実施例４、比較例１〜比較例２に用いた塩基とそのｐＫｂ定数及び高耐圧の評価について示す表である。図６の左端の列は、上から順に、実施例１〜実施例４、比較例１〜比較例２を示している。また、左端から２番目の列は、各例に用いられて塩基の種類、次の列はｐＫｂ定数、そして、最も右の列が高耐圧の評価である。なお、高耐圧の評価については、高い耐圧性を有するものを「○」で示し、条件付きで使用可能なものを「△」で示し、適切ではないものを「×」で示している。

上述のとおり、実施例１〜実施例４の電解コンデンサは、定格２５０（Ｖ）の１．２倍の電圧である３００（Ｖ）以上の電圧に耐えることが可能である、すなわち、高い耐圧性を有する（高耐圧である）。そのため、図６において、実施例１〜実施例４の評価を「○」とした。図６に示すように、実施例４で用いた塩基であるα‐ナフチルアミンのｐＫｂ定数が１０．０７で、実施例１〜実施例４に用いた塩基の中で最も小さい。

一方、比較例１は、測定された電圧の最大値がおよそ１６０（Ｖ）であり、電解コンデンサの定格の２５０（Ｖ）に到達していない。そのため、比較例１の電解コンデンサの高耐圧の評価を「×」とした。

また、比較例２は、定格２５０（Ｖ）よりも高い約２８０（Ｖ）まで測定されたが、その後、測定された電圧が定格の２５０（Ｖ）を下回っている。例えば、定格を超えない回路に用いる場合には、比較例２の電解コンデンサを利用することが可能であるが、定格を超える電圧となる場合には性能を保証できない。実施例２の電解コンデンサは、定格を超えないとの条件付きで高耐圧のコンデンサに利用可能であり、高耐圧の評価を「△」とした。なお、比較例２で用いた塩基であるピリジンのｐＫｂ定数は、８．３７である。

以上のことから、電解コンデンサの高耐圧性は、電解液に含まれる塩基のｐＫｂ定数が関係していることがわかる。そして、塩基としてｐＫｂ定数が８．３７のピリジンを含む電解液は、要求される高耐圧（２５０Ｖ）の電解コンデンサの電解液として利用することが難しいことが分かった。一方で、ｐＫｂ定数１０．０７のα−ナフチルアミンを含む電解液は、要求される高耐圧（２５０Ｖ）の電解コンデンサの電解液として利用することが可能であることが分かった。すなわち、以上の試験結果から、ｐＫｂ定数が１０以上の塩基を含む電解液を用いることで、安全性を担保できるとともに高耐圧の電解コンデンサを作製することができることが分かった。

（試験２）
高い耐圧性を有する電解コンデンサは、例えば、自動車や電化製品に用いられるコンプレッサの電源回路、ＬＥＤを用いた照明装置の電源回路等に用いられることが多い。そして、電源回路に用いられる電解コンデンサには、長期間にわたって、設計時に想定している性能を維持する、すなわち、長寿命であることが要求される。

電解コンデンサの性能を測る指標の一つに等価直流抵抗（ＥＳＲ）がある。電解コンデンサにおいて、ＥＳＲが大きくなると、放電電圧の低下が大きくなる。すなわち、ＥＳＲが小さいコンデンサが高性能である。また、一般的な電解コンデンサでは、使用時間が長くなるとＥＳＲが大きくなる傾向がある。ＥＳＲが増加すると、通電時の発熱量が増加し、コンデンサの性能の低下（劣化）の原因になる。時間変化によるＥＳＲの増加が少ないコンデンサが、長期間にわたって性能を維持できるとされている。つまり、電解コンデンサでは、ＥＳＲが小さいほど、放電電圧の低下が抑制されて高性能であり、時間経過（使用時間）に伴うＥＳＲの増加が少ないほど、長寿命であるといえる。

そこで、試験２として、電解コンデンサのＥＳＲを測定する試験を行った。試験２の詳細は次のとおりである。試験２は、導電性高分子層を備えた実施例５、実施例６、比較例３及び比較例４の電解コンデンサに対し、雰囲気温度１３５℃で定格電圧２５０Ｖを印加し、一定時間ごとに電解コンデンサの１００ｋＨｚにおけるＥＳＲを測定した。この試験結果を図７に示す。図７は、電解コンデンサの時間経過とＥＳＲとの関係を示すグラフである。図７に示すグラフでは、縦軸がＥＳＲ（ｍΩ／１００ｋＨｚ）であり、横軸が時間（Ｈｒｓ）である。なお、グラフは、縦軸が対数目盛の片対数グラフである。

図７に示すように、実施例５及び実施例６の試験開始直後のＥＳＲは、それぞれ、約２０ｍΩ及び約６０ｍΩであり、低い値である。そして、実施例５及び実施例６のＥＳＲは、時間経過とともに、少し増加し、それぞれ、約４０ｍΩ及び約１００ｍΩで安定する。すなわち、実施例５及び実施例６は、ＥＳＲによる放電電圧の低下が抑制されているとともに、長期間にわたって、放電電圧の低下が抑制されている。

ＥＳＲが低く抑えられているのは、ｐＫｂ定数が大きい塩基を用いたことによる電解液の導電性の低さを、陽極箔１１に設けられた導電性高分子層１６で補っているためと考えられる。また、時間経過によるＥＳＲの上昇が抑えられているのは、電解液に含まれる塩基のｐＫｂ定数が小さい、すなわち、弱塩基であるため、酸化膜１５及び導電性高分子層１６が劣化しにくいためと考えられる。

一方、比較例３及び比較例４の試験開始直後のＥＳＲは、それぞれ、３０ｍΩ及び２０ｍΩであり、低い値である。これは、ｐＫｂ定数が低い塩基を含む電解液は導電性が高く、結果として、ＥＳＲが低くなっていると考えられる。また、比較例３では、１０００時間（Ｈｒｓ）を超えたあたりから、比較例４では、３５００時間（Ｈｒｓ）を超えたあたりから、ＥＳＲが急上昇している。これは、比較例３及び比較例４では、ｐＫｂ定数が小さい、すなわち、強い塩基を用いているため、経過時間が長くなると、塩基によって、電解コンデンサの酸化膜１５及び導電性高分子層１６が劣化したために、ＥＳＲが上昇したものと考えられる。

つまり、本発明の構成を有する電解コンデンサでは、従来ＥＳＲの増大の原因であることから利用されなかったｐＫｂ定数が大きい塩基を電解液に用いても、ＥＳＲを低く抑えることができるとともに、経過時間によるＥＳＲの上昇も抑制できる。

本発明にかかる電解コンデンサのように、導電性高分子層１６で陽極箔１１の酸化膜１５を覆うとともに、電解液を含浸させた構成を有する電解コンデンサでは、電解液に含まれる塩基のｐＫｂ定数を１０以上とすることで、高耐圧性を有するとともに、長寿命化が可能な電解コンデンサを得ることができることがわかった。

１電解コンデンサ
２外装ケース（容器）
３封口部材
１０コンデンサ素子
１１陽極箔
１２陰極箔
１３セパレータ
１４巻き止めテープ
１５酸化膜
１６導電性高分子層
２１、２２リード線
２１ａ、２２ａリードタブ

Claims

容器と、
前記容器内に収納されたコンデンサ素子と、
前記容器内に収納され前記コンデンサ素子に含浸される電解液と、を有し、
前記コンデンサ素子は、間をあけて配置される陽極及び陰極とを有しており、
前記陽極の前記陰極側の面には酸化膜が形成されており、前記酸化膜の前記陰極と対向する側には導電性高分子層が形成されており、
前記電解液が、溶媒と、酸と、塩基解離度が１０以上の塩基とを用いることを特徴としている電解コンデンサ。
前記塩基として、アセトアニリド（化学式ＣＨ₃ＣＯＮＨＣ₆Ｈ₅）を用いる請求項１に記載の電解コンデンサ。
前記塩基として、尿素（化学式ＣＯ（ＮＨ₂）₂）を用いる請求項１に記載の電解コンデンサ。
前記塩基として、カフェイン（化学式Ｃ₈Ｈ₁₀Ｏ₂Ｎ₄）を用いる請求項１に記載の電解コンデンサ。
前記塩基として、α−ナフチルアミン（化学式Ｃ₁₀Ｈ₇ＮＨ₂）を用いる請求項１に記載の電解コンデンサ。
請求項１に記載の電解コンデンサに用いられるコンデンサ用電解液であって、
溶媒と、酸と、塩基解離度が１０以上の塩基を用いることを特徴としている電解コンデンサ用電解液。
前記塩基として、アセトアニリド（化学式ＣＨ₃ＣＯＮＨＣ₆Ｈ₅）を用いる請求項６に記載の電解コンデンサ用電解液。
前記塩基として、尿素（化学式ＣＯ（ＮＨ₂）₂）を用いる請求項６に記載の電解コンデンサ用電解液。
前記塩基として、カフェイン（化学式Ｃ₈Ｈ₁₀Ｏ₂Ｎ₄）を用いる請求項６に記載の電解コンデンサ用電解液。
前記塩基として、α−ナフチルアミン（化学式Ｃ₁₀Ｈ₇ＮＨ₂）を用いる請求項６に記載の電解コンデンサ用電解液。