JP2017516287A - アルミニウム電解コンデンサ用電解液、及び、これを用いたアルミニウム電解コンデンサ - Google Patents
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Abstract
Description
1,2,3,4−テトラメチルイミダゾリニウム、1,3,4−トリメチル−2−エチルイミダゾリニウム、1,3−ジメチル−2,4−ジエチルイミダゾリニウム、1,2−ジメチル−3,4−ジエチルイミダゾリニウム、1−メチル−2,3,4−トリエチルイミダゾリニウム、1,2,3,4−テトラエチルイミダゾリニウム、1−エチル−2,3−ジメチルイミダゾリニウム、1,3−ジメチル−2−エチルイミダゾリニウム、4−シアノ−1,2,3−トリメチルイミダゾリニウム、3−シアノメチル−1,2−ジメチルイミダゾリニウム、2−シアノメチル−1,3−ジメチルイミダゾリニウム、4−アセチル−1,2,3−トリメチルイミダゾリニウム、3−アセチルメチル−1,2−ジメチルイミダゾリニウム、4−アセチル−1,2,3−トリメチルイミダゾリニウム、3−アセチルメチル−1,2−ジメチルイミダゾリニウム、4−メチルカルボオキシメチル−1,2,3−トリメチルイミダゾリニウム、3−メチルカルボオキシメチル−1,2−ジメチルイミダゾリニウム、4−メトキシ−1,2,3−トリメチルイミダゾリニウム、3−メトキシメチル−1,2−ジメチルイミダゾリニウム、4−ホルミル−1,2,3−トリメチルイミダゾリニウム、3−ホルミルメチル−1,2−ジメチルイミダゾリニウム、3−
ヒドロキシエチル−1,2−ジメチルイミダゾリニウム、4−ヒドロキシメチル−1,2,3−トリメチルイミダゾリニウム、、2−ヒドロキシエチル−1,3−ジメチルイミダゾリニウムなど
1,3−ジメチルイミダゾリウム、1,3−ジエチルイミダゾリウム、1−エチル−3−メチルイミダゾリウム、1,2,3−トリメチルイミダゾリウム、1,2,3,4−テトラメチルイミダゾリウム、1,3−ジメチル−2−エチルイミダゾリウム、1−エチル−2,3−ジメチル−イミダゾリウム、1,2,3−トリエチルイミダゾリウム、1,2,3,4−テトラエチルイミダゾリウム、1,3−ジメチル−2−フェニルイミダゾリウム、1,3−ジメチル−2−ベンジルイミダゾリウム、1−ベンジル−2,3−ジメチル−イミダゾリウム、4−シアノ−1,2,3−トリメチルイミダゾリウム、3−シアノメチル−1,2−ジメチルイミダゾリウム、2−シアノメチル−1,3−ジメチル−イミダゾリウム、4−アセチル−1,2,3−トリメチルイミダゾリウム、3−アセチルメチル−1,2−ジメチルイミダゾリウム、4−メチルカルボオキシメチル−1,2,3−トリメチルイミダゾリウム、3−メチルカルボオキシメチル−1,2−ジメチルイミダゾリウム、4−メトキシ−1,2,3−トリメチルイミダゾリウ、3−メトキシメチル−1,2−ジメチルイミダゾリウム、3−ヒドロキシエチル−1,2−ジメチルイミダゾリウム、4−ヒドロキシメチル−1,2,3−トリメチルイミダゾリウム、2−ヒドロキシエチル−1,3−ジメチルイミダゾリウムなど
第4級アンモニウムカチオンとしては、炭素数1〜4のアルキルを有するテトラアルキルアンモニウムカチオン(テトラメチルアンモニウム、テトラエチルアンモニウム及びトリエチルメチルアンモニウム等)等が挙げられる。
上記アミジニウムカチオンは、一種又は二種以上を併用してもよい。これらのうち、好ましくは、1,2,3,4−テトラメチルイミダゾリニウムカチオン又は1−エチル−3−メチルイミダゾリウムカチオンである。
(iso−ブチル)リン酸エステル]、ジペンチルリン酸エステル、ジヘキシルリン酸エステルなどが挙げられる。
1価アルコール(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、アミノアルコール、フルフリルアルコールなど)、2価アルコール(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)、3価アルコール(例えば、グリセリンなど)、4価以上のアルコール(ヘキシトールなど)など
モノエーテル(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、エチレングリコールモノフェニルエーテル、テトラヒドロフラン、3−メチルテトラヒドロフランなど)、ジエーテル(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など)、トリエーテル(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)など
ホルムアミド(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など)、アセトアミド(N−メチルアセトアミド、N,N−ジエチルアセトアミドなど)、プロピオンアミド(N,N−ジメチルプロピオンアミドなど)、ピロリドン(N−メチルピロリドン、N−エチルピロリドンなど)、ヘキサメチルホスホリルアミドなど
γ−ブチロラクトン(以下、GBLと記す。)、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
アセトニトリル、プロピオニトリル、ブチロニトリル、アクリロニトリル、メタクリルニトリル、ベンゾニトリルなど
エチレンカーボネート、プロピオンカーボネート、ブチレンカーボネート、ジメチルカーボネート、ジエチルカーボネートなど
スルホラン、ジメチルスルホキシド、ジメチルスルホンなど
1,3−ジメチル−2−イミダゾリジノン、芳香族溶媒(トルエン、キシレンなど)パラフィン溶媒(ノルマルパラフィン、イソパラフィンなど)など
らに提供し、好ましくはγ−ブチロラクトン系アルミニウム電解コンデンサである。
ジメチルカーボネートのメタノール溶液に、2,4−ジメチルイミダゾリンを滴下して、100℃で48時間攪拌することで、1,2,3,4−テトラメチルイミダゾリニウム・ジメチルカーボネート塩のメタノール溶液を得た。
ジメチルカーボネートのメタノール溶液に、1−エチル−3−メチルイミダゾリンを滴下して、100℃で48時間攪拌することで、1−エチル−3−メチルイミダゾリウム・ジメチルカーボネート塩のメタノール溶液を得た。
25gの実施例1内で合成した電解質1及び25gの実施例2内で合成した電解質4を75gの有機溶媒1(60gのGBL及び15gのエチレングリコールを含む)及び75g有機溶媒2(GBL)中に溶解させることで、溶液1と溶液4として調製し、そして5
gの溶液4と100gの溶液1を均一に混合して実験用の電解液3を得た。水の含有量は0.1wt%であった。
25gの実施例2内で合成した電解質3及び25gの実施例1内で合成した電解質2を75gの有機溶媒1(60gのGBL及び15gのエチレングリコールを含む)及び75g有機溶媒2(GBL)中に溶解させることで、溶液3と溶液2として調製し、そして5gの溶液2と100gの溶液3を均一に混合して実験用の電解液4を得た。水の含有量は0.1wt%であった。
25gの実施例1内で合成した電解質1及び25gの実施例1内で合成した電解質2を75gの有機溶媒1(60gのGBL及び15gのエチレングリコールを含む)及び75g有機溶媒2(GBL)中に溶解させることで、溶液1と溶液2として調製し、そして5gの溶液2と100gの溶液1を均一に混合し、1gのp−ニトロ安息香酸を別途加えて実験用の電解液6として調製した。水の含有量は0.1wt%であった。
25gの実施例1内で合成した電解質1及び25gの実施例1内で合成した電解質2を75gの有機溶媒1(60gのGBL及び15gのエチレングリコールを含む)及び75g有機溶媒2(GBL)中に溶解させることで、溶液1と溶液2として調製し、そして5gの溶液2と100gの溶液1を均一に混合し、1gのp-ニトロベンジルアルコール及び1gの3'-ニトロアセトフェノンを別途加えて実験用の電解液6として調製した。水の含有量は0.1wt%であった。
実施例1内のリン酸トリエチルの代わりに、リン酸トリメチルを用いて1,2,3,4−テトラメチルイミダゾリニウム・ジメチルカーボネート塩のメタノール溶液と塩交換反応を行うことで、1,2,3,4−テトラメチルイミダゾリウム・ジメチルリン酸塩を得て電解質5とした。
実施例2内のリン酸トリエチルの代わりに、リン酸トリメチルを用いて1−エチル−3−メチルイミダゾリウム・ジメチルカーボネート塩のメタノール溶液と塩交換反応を行うことで、1−エチル−3−メチルイミダゾリウム・ジメチルリン酸エステル塩を得て電解質6とした。
25gの実施例1内で合成した電解質1及び25gの実施例1内で合成した電解質2を75gの有機溶媒1(60gのGBL及び15gのエチレングリコールを含む)及び75g有機溶媒2(GBL)中に溶解させることで、溶液1と溶液2として調製し、そして10gの溶液2と95gの溶液1を均一に混合して実験用の電解液9を得た。水の含有量は0.1wt%であった。
25gの実施例1内で合成した電解質1及び25gの実施例1内で合成した電解質2を75gの有機溶媒1(60gのGBL及び15gのエチレングリコールを含む)及び75g有機溶媒2(GBL)中に溶解させることで、溶液1と溶液2として調製し、そして20gの溶液2と85gの溶液1を均一に混合して実験用の電解液10を得た。水の含有量は0.1wt%であった。
25gの実施例1内で合成した電解質1及び25gの実施例1内で合成した電解質2を75gの有機溶媒1(60gのGBL及び15gのエチレングリコールを含む)及び75g有機溶媒2(GBL)中に溶解させることで、溶液1と溶液2として調製し、そして30gの溶液2と75gの溶液1を均一に混合して実験用の電解液11を得た。水の含有量は0.1wt%であった。
25gの実施例1内で合成した電解質1及び25gの実施例1内で合成した電解質2を75gの有機溶媒1(60gのGBL及び15gのエチレングリコールを含む)及び75g有機溶媒2(GBL)中に溶解させることで、溶液1と溶液2として調製し、そして40gの溶液2と65gの溶液1を均一に混合して実験用の電解液12を得た。水の含有量は0.1wt%であった。
25gの実施例1内で合成した電解質1及び25gの実施例1内で合成した電解質2を75gの有機溶媒1(60gのGBL及び15gのエチレングリコールを含む)及び75g有機溶媒2(GBL)中に溶解させることで、溶液1と溶液2として調製し、そして50gの溶液2と55gの溶液1を均一に混合して実験用の電解液13を得た。水の含有量は0.1wt%であった。
40gの実施例1内で合成した電解質1及び40gの実施例1内で合成した電解質2を60gの有機溶媒1(60gのGBL及び15gのエチレングリコールを含む)及び60g有機溶媒2(GBL)中に溶解させることで、溶液7と溶液8として調製し、そして60gの溶液8と45gの溶液7を均一に混合して実験用の電解液14を得た。水の含有量は0.1wt%であった。
40gの実施例1内で合成した電解質1及び40gの実施例1内で合成した電解質2を60gの有機溶媒1(60gのGBL及び15gのエチレングリコールを含む)及び60g有機溶媒2(GBL)中に溶解させることで、溶液7と溶液8として調製し、そして25gの溶液8と80gの溶液7を均一に混合して実験用の電解液15を得た。水の含有量は0.1wt%であった。
12gの実施例1内で合成した電解質2を88gの有機溶媒2(GBL)に溶解させる
ことで、比較用の電解液1を得た。水の含有量は0.1wt%であった。
12gの実施例2内で合成した電解質4を88gの有機溶媒2(GBL)に溶解させることで、比較用の電解液2を得た。水の含有量は0.1wt%であった。
25gの実施例1内で合成した電解質1を75gの有機溶媒1(60gのGBL及び15gのエチレングリコールを含む)に溶解させることで、比較用の電解液3を得た。水の含有量は0.1wt%であった。
25gの実施例2内で合成した電解質3を75gの有機溶媒1(60gのGBL及び15gのエチレングリコールを含む)に溶解させることで、比較用の電解液4を得た。水の含有量は0.1wt%であった。
火花電圧:陽極に10cm2の高圧用化成エッチングアルミニウム箔、陰極に10cm2のプレーンなアルミニウム箔を用い、30℃において、定電流法(2mA)を負荷したときの電解液の放電電圧を測定した。
水分の含有量:標準GB/T6283を引用し、カール・フィシャー電量滴定法で測定した。
液の比電導度は、やはり高く、コンデンサの使用要求を満たすことができる。
Claims (10)
- アルミニウム電解コンデンサ用電解液であって、電解質(A)と有機溶媒(B)とを含有し、前記電解質(A)が電解質(C)と電解質(D)とを包括し、前記電解質(C)はカチオン(E)とアルキルリン酸エステルアニオンから構成され、前記電解質(D)がカチオン(F)とフタル酸アニオンから構成されることを特徴とする電解液。
- 前記電解質(C)の含有量は、前記電解質(A)及び有機溶媒(B)の重量に基づいて、10%〜65%であり、好ましくは15%〜45%、より好ましくは18.5%〜25.5%であることを特徴とする請求項1に記載の電解液。
- 前記電解質(D)の含有量は、前記電解質(A)及び有機溶媒(B)の重量に基づいて、1%〜35%であり、好ましくは5%〜30%、より好ましくは15.5〜25.5%であることを特徴とする請求項1に記載の電解液。
- 前記カチオン(E)とカチオン(F)は、それぞれ互いに独立にアミジニウムカチオン及び第4級アンモニウムカチオンから選択され、
前記アミジニウムカチオンは、好ましくは1,2,3,4−テトラメチルイミダゾリウムカチオン及び1−エチル−3−メチルイミダゾリウムカチオンから選択されることを特徴とする請求項1に記載の電解液。 - 前記カチオン(E)と前記カチオン(F)が同じであることを特徴とする請求項1に記載の電解液。
- アルキルリン酸エステルアニオンのアルキル基の炭素数は、1〜10であり、好ましくは1〜4であり、
前記アルキルリン酸エステルアニオンが、好ましくはジエチルリン酸エステル及びジメチルリン酸エステルアニオンから選択されることを特徴とする請求項1に記載の電解液。 - 前記有機溶媒(B)は、γ−ブチロラクトン、スルホラン及びエチレングリコールから選択され、
前記有機溶媒(B)の含有量は、前記電解質(A)及び有機溶媒(B)の重量に基づいて、30%〜85%であり、好ましくは45%〜75%、より好ましくは55%〜65.5%であることを特徴とする請求項1に記載の電解液。 - 上記電解液が添加剤を更に含み、前記添加剤は、o−ニトロ安息香酸、p−ニトロ安息香酸、m−ニトロ安息香酸、o−ニトロフェノール、p−ニトロフェノール、p−ニトロベンジルアルコール及び3’−ニトロアセトフェノンのうちの少なくとも一種が選択され、
前記添加剤の含有量は、前記電解質(A)及び有機溶媒(B)の重量に基づいて、0.1〜3%であり、好ましくは0.5%〜2.5%、より好ましくは0.8%〜1.3%であることを特徴とする請求項1に記載の電解液。 - 請求項1〜8のいずれか一項に記載の電解液を用いて形成されたことを特徴とするアルミニウム電解コンデンサ。
- γ−ブチロラクトン系アルミニウム電解コンデンサであることを特徴とする請求項9に記載のアルミニウム電解コンデンサ。
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