JP2730389B2 - 電解コンデンサ - Google Patents
電解コンデンサInfo
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- JP2730389B2 JP2730389B2 JP8354592A JP8354592A JP2730389B2 JP 2730389 B2 JP2730389 B2 JP 2730389B2 JP 8354592 A JP8354592 A JP 8354592A JP 8354592 A JP8354592 A JP 8354592A JP 2730389 B2 JP2730389 B2 JP 2730389B2
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- polymer electrolyte
- electrolyte layer
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、電子機器等に使用され
る電解コンデンサに関する。
る電解コンデンサに関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、電解コンデンサの構成には、酸化
アルミニウム等の酸化物を誘電体として用い、エチレン
グリコール等の高沸点有機溶媒にアンモニウム塩を溶解
した有機電解液を電解質として用いてきた。しかしなが
ら、このような電解液を使用したコンデンサは、漏液や
電解液の蒸発散逸のため長期信頼性を得ることができな
かった。
アルミニウム等の酸化物を誘電体として用い、エチレン
グリコール等の高沸点有機溶媒にアンモニウム塩を溶解
した有機電解液を電解質として用いてきた。しかしなが
ら、このような電解液を使用したコンデンサは、漏液や
電解液の蒸発散逸のため長期信頼性を得ることができな
かった。
【０００３】このような課題を解決するため、コンデン
サを構成する電解液に代わり、シロキサンーアルキレン
オキサイド・コポリマーとポリエチレンオキサイドの混
合物よりなるポリマーを母材にし、これにアルカリ金属
塩を溶解したイオン伝導性高分子電解質を用いることで
素子の構成材料を固体化し、漏液や電解液の蒸発散逸の
ない電解コンデンサ（特表平１−５０３４２５号公報）
が提案されている。
サを構成する電解液に代わり、シロキサンーアルキレン
オキサイド・コポリマーとポリエチレンオキサイドの混
合物よりなるポリマーを母材にし、これにアルカリ金属
塩を溶解したイオン伝導性高分子電解質を用いることで
素子の構成材料を固体化し、漏液や電解液の蒸発散逸の
ない電解コンデンサ（特表平１−５０３４２５号公報）
が提案されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、アルカ
リ金属を可動イオンとするイオン伝導性高分子電解質を
構成部材として用いた電解コンデンサは、長期使用によ
りアルカリ金属イオンが電解コンデンサを構成する誘電
体中に拡散し、これにより誘電体の誘電率が低下、最終
的には電気的に短絡するという課題を有していた。
リ金属を可動イオンとするイオン伝導性高分子電解質を
構成部材として用いた電解コンデンサは、長期使用によ
りアルカリ金属イオンが電解コンデンサを構成する誘電
体中に拡散し、これにより誘電体の誘電率が低下、最終
的には電気的に短絡するという課題を有していた。
【０００５】このような課題を解決するため、電解コン
デンサを構成する電解質の可動イオンとして、アンモニ
ウムイオンを用いることが考えられる。しかしながら一
般的に、アンモニウム塩を溶解したイオン伝導性高分子
電解質は、イオン伝導度が低いことが従来より知られて
いた（導電性高分子・緒方直哉著・講談社サイエンチフ
ィック・１９９０年）。
デンサを構成する電解質の可動イオンとして、アンモニ
ウムイオンを用いることが考えられる。しかしながら一
般的に、アンモニウム塩を溶解したイオン伝導性高分子
電解質は、イオン伝導度が低いことが従来より知られて
いた（導電性高分子・緒方直哉著・講談社サイエンチフ
ィック・１９９０年）。
【０００６】また、電解コンデンサを構成する電解質の
イオン伝導度は、コンデンサとしてのインピーダンスと
して作用し、電解質のイオン伝導度があまり小さいと実
用上使用することは困難である。
イオン伝導度は、コンデンサとしてのインピーダンスと
して作用し、電解質のイオン伝導度があまり小さいと実
用上使用することは困難である。
【０００７】このようなイオン伝導性高分子電解質を電
解コンデンサの電解質として用いるとき、ポリマー母材
とアンモニウム塩の組み合わせにより、いかにイオン伝
導度の高いものを実現するかが極めて重要な条件である
が、この具体的事例に付いては、特表平１−５０３４２
５号公報記載の電解コンデンサでは、述べられていな
い。
解コンデンサの電解質として用いるとき、ポリマー母材
とアンモニウム塩の組み合わせにより、いかにイオン伝
導度の高いものを実現するかが極めて重要な条件である
が、この具体的事例に付いては、特表平１−５０３４２
５号公報記載の電解コンデンサでは、述べられていな
い。
【０００８】このような課題に対し、特願平３−２７２
２９４号において、ポリマー母材とアンモニウム塩の好
ましい組み合わせによる電解コンデンサを提案した。
２９４号において、ポリマー母材とアンモニウム塩の好
ましい組み合わせによる電解コンデンサを提案した。
【０００９】しかしながら上記提案の電解コンデンサ
は、−３０℃以下での低い温度領域における特性が著し
く低下するという課題を有していた。
は、−３０℃以下での低い温度領域における特性が著し
く低下するという課題を有していた。
【００１０】本発明は上記課題を解決するものであり、
低い温度領域においても優れたインピーダンス特性を保
持することができる電解コンデンサを提供することを目
的とする。
低い温度領域においても優れたインピーダンス特性を保
持することができる電解コンデンサを提供することを目
的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】本発明は上記目的を達成
するために、高分子電解質層を構成する材料がポリエー
テルポリオールを基本骨格としポリエーテル部分がオキ
シエチレンとオキシプロピレンのランダムコポリマーで
ある下記の高分子化合物（化２）の架橋体と、アンモニ
ウム塩およびカーボンとを主体としてなるものである。
するために、高分子電解質層を構成する材料がポリエー
テルポリオールを基本骨格としポリエーテル部分がオキ
シエチレンとオキシプロピレンのランダムコポリマーで
ある下記の高分子化合物（化２）の架橋体と、アンモニ
ウム塩およびカーボンとを主体としてなるものである。
【００１２】
【化２】
【００１３】
【作用】したがって本発明によれば、高分子電解質層と
して主としてポリエーテルポリオールを基本骨格とする
アンモニウム塩を用い、さらにカーボンを特定量混合し
ているために、インピーダンスの低いコンデンサを作成
することができる。これは高分子電解質層中に特定量混
合したカーボンが導電剤として有効に作用したことによ
るものと考えられる。
して主としてポリエーテルポリオールを基本骨格とする
アンモニウム塩を用い、さらにカーボンを特定量混合し
ているために、インピーダンスの低いコンデンサを作成
することができる。これは高分子電解質層中に特定量混
合したカーボンが導電剤として有効に作用したことによ
るものと考えられる。
【００１４】
【実施例】以下、本発明の一実施例の電解コンデンサに
ついて図面とともに説明する。
ついて図面とともに説明する。
【００１５】（実施例１）図１は本実施例の電解コンデ
ンサの構成断面図である。図に示すように厚さ０．０５
mm、エッチング孔の直径約１から５ミクロン、大きさ１
１cm×２cmのアルミニウム箔で作られた電極１の片面に
陽極用コネクタ２をスポット溶接する。つぎに、これを
９０℃の温度に保たれたホウ酸水溶液（濃度８０ｇ／
１）に浸し、２ｍＡの電流で１５分間、前述のアルミニ
ウム箔面を酸化することにより、酸化アルミニウムによ
り構成される誘電体３を形成することにより、陽極を作
成した。
ンサの構成断面図である。図に示すように厚さ０．０５
mm、エッチング孔の直径約１から５ミクロン、大きさ１
１cm×２cmのアルミニウム箔で作られた電極１の片面に
陽極用コネクタ２をスポット溶接する。つぎに、これを
９０℃の温度に保たれたホウ酸水溶液（濃度８０ｇ／
１）に浸し、２ｍＡの電流で１５分間、前述のアルミニ
ウム箔面を酸化することにより、酸化アルミニウムによ
り構成される誘電体３を形成することにより、陽極を作
成した。
【００１６】さらに、厚さ０．１mm、エッチング孔の直
径約１から５ミクロン、大きさ１１cm×２cmのアルミニ
ウム箔で作られた電極４の片面に陰極用コネクタ５をス
ポット溶接することにより、陰極を作成した。
径約１から５ミクロン、大きさ１１cm×２cmのアルミニ
ウム箔で作られた電極４の片面に陰極用コネクタ５をス
ポット溶接することにより、陰極を作成した。
【００１７】つぎに（化２）において（１＋ｍ）×ｎ＝
５０で示される高分子化合物１００ｇ、ボロジサリチル
酸アンモニウム３２ｇ、ジエチレングリコール１．５２
ｇ、カーボン粉末５０ｇ、平均分子量２００のポリアル
キレングリコールジメチルエーテル１００ｇおよびメチ
ルエチルケトン１００mlを攪拌混合することにより、高
分子電解質の原液を作成した。なお、ここで混合したカ
ーボンの重量比率は０．１７６とした。
５０で示される高分子化合物１００ｇ、ボロジサリチル
酸アンモニウム３２ｇ、ジエチレングリコール１．５２
ｇ、カーボン粉末５０ｇ、平均分子量２００のポリアル
キレングリコールジメチルエーテル１００ｇおよびメチ
ルエチルケトン１００mlを攪拌混合することにより、高
分子電解質の原液を作成した。なお、ここで混合したカ
ーボンの重量比率は０．１７６とした。
【００１８】ひき続き、これをポリプロピレンよりなる
空孔率５０％、厚さ０．０７mm、大きさ１２cm×２．５
cmのセパレータに含侵させた後これを挟んで電極１の片
面に形成した誘電体３および電極４のアルミニウム面を
対向させて圧着し、９０℃の温度で３時間保存すること
により電解質原液中のメチルエチルケトンを蒸発させ、
高分子電解質層６を形成した。
空孔率５０％、厚さ０．０７mm、大きさ１２cm×２．５
cmのセパレータに含侵させた後これを挟んで電極１の片
面に形成した誘電体３および電極４のアルミニウム面を
対向させて圧着し、９０℃の温度で３時間保存すること
により電解質原液中のメチルエチルケトンを蒸発させ、
高分子電解質層６を形成した。
【００１９】最後に全体をエポキシ樹脂７でシールする
ことにより実施例１の電解コンデンサＡを作成した。
ことにより実施例１の電解コンデンサＡを作成した。
【００２０】つぎに、これに対する比較例として、カー
ボンを含有しない高分子電解質を構成要素とした電解コ
ンデンサＢを作成した。
ボンを含有しない高分子電解質を構成要素とした電解コ
ンデンサＢを作成した。
【００２１】その製造方法は実施例１で用いた高分子電
解質層６の構成材料であるカーボンを混合しないこと以
外、全て同一の材料、同一の構成方法により行った。
解質層６の構成材料であるカーボンを混合しないこと以
外、全て同一の材料、同一の構成方法により行った。
【００２２】以上のように作成した実施例１の電解コン
デンサＡおよび比較例の電解コンデンサＢについて、１
２０Hzでのインピーダンスおよび静電容量の温度特性の
評価を行った。その結果をそれぞれ図２および図３に記
載した。
デンサＡおよび比較例の電解コンデンサＢについて、１
２０Hzでのインピーダンスおよび静電容量の温度特性の
評価を行った。その結果をそれぞれ図２および図３に記
載した。
【００２３】図２において、縦軸はインピーダンス、横
軸は測定温度を示す。また図３において、縦軸は静電容
量横軸は測定温度を示す。
軸は測定温度を示す。また図３において、縦軸は静電容
量横軸は測定温度を示す。
【００２４】図２において、縦軸はインピーダンス、横
軸は測定温度を示す。また図３において、縦軸は静電容
量、横軸は測定温度を示す。
軸は測定温度を示す。また図３において、縦軸は静電容
量、横軸は測定温度を示す。
【００２５】図２および図３より明らかなように、電解
コンデンサの電解質として特定量のカーボンを高分子電
解質中に混合することは、特に低い雰囲気温度での特性
を向上する手段として極めて有用であることが分かっ
た。
コンデンサの電解質として特定量のカーボンを高分子電
解質中に混合することは、特に低い雰囲気温度での特性
を向上する手段として極めて有用であることが分かっ
た。
【００２６】（実施例２）実施例１の電解コンデンサＡ
は、（カーボンの重量）／（高分子化合物＋カーボンの
重量）＝０．１７６としたが、本実施例では、これを、
０．１，０．２，０．３，０．４，０．５，０．６，
０．７，０．８の８種類の異なる重量比率で構成した電
解コンデンサを作成、その特性を評価した。
は、（カーボンの重量）／（高分子化合物＋カーボンの
重量）＝０．１７６としたが、本実施例では、これを、
０．１，０．２，０．３，０．４，０．５，０．６，
０．７，０．８の８種類の異なる重量比率で構成した電
解コンデンサを作成、その特性を評価した。
【００２７】製造方法は、高分子電解質層６の原液を作
成する際のカーボンの量をそれぞれ上記の重量比率とな
るように変化させた以外は、実施例１の作成で用いたも
のと全て同一の材料、同一の構成方法により行った。特
性の評価方法は、２０℃，１２０Hzにおけるインピーダ
ンスおよび、１００μＡ／cm2の電流密度で素子陽極側
を正として通電したときの火花発生電圧を測定した。そ
の結果を（表１）に示した。
成する際のカーボンの量をそれぞれ上記の重量比率とな
るように変化させた以外は、実施例１の作成で用いたも
のと全て同一の材料、同一の構成方法により行った。特
性の評価方法は、２０℃，１２０Hzにおけるインピーダ
ンスおよび、１００μＡ／cm2の電流密度で素子陽極側
を正として通電したときの火花発生電圧を測定した。そ
の結果を（表１）に示した。
【００２８】
【表１】
【００２９】（表１）に示すように、カーボンの混合量
を増やすとともにインピーダンスは向上するが、逆に火
花電圧は低下することが分かった。すなわちカーボンの
添加量は重量比率として請求項４に記載した０．１〜
０．５の範囲で使用すると実用性の高いコンデンサを得
ることができる。
を増やすとともにインピーダンスは向上するが、逆に火
花電圧は低下することが分かった。すなわちカーボンの
添加量は重量比率として請求項４に記載した０．１〜
０．５の範囲で使用すると実用性の高いコンデンサを得
ることができる。
【００３０】
【発明の効果】上記実施例より明らかなように本発明に
よれば、特に低い温度領域でもインピーダンス特性を大
きく損ねることのないコンデンサを得ることができる。
よれば、特に低い温度領域でもインピーダンス特性を大
きく損ねることのないコンデンサを得ることができる。
【図１】本発明の一実施例の電解コンデンサの構成断面
図
図
【図２】同電解コンデンサのインピーダンス一温度特性
図
図
【図３】同電解コンデンサの静電容量一温度特性図
１，４ 電極 ３ 誘電体 ６ 高分子電解質層
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 竹山 健一 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電 器産業株式会社内 (56)参考文献 特開 平２−38451（ＪＰ，Ａ) 特表 平１−503425（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−144676（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−144679（ＪＰ，Ａ)
Claims (4)
- 【請求項１】 高分子電解質層と、誘電体と、電気伝導
性の電極を少なくとも具備してなる電解コンデンサであ
って、高分子電解質層を構成する材料がポリエーテルポ
リオールを基本骨格としポリエーテル部分がオキシエチ
レンとオキシプロピレンのランダムコポリマーである高
分子化合物（化１）の架橋体と、アンモニウム塩および
カーボンとを主体としてなることを特徴とする電解コン
デンサ。 【化１】 - 【請求項２】 高分子化合物（化１）の末端基の一部を
イソシアネート化し、これをジオール化合物により架橋
したことを特徴とする請求項１記載の電解コンデンサ。 - 【請求項３】 高分子電解質層を構成する材料として、
ポリアルキレングリコールジメチルエーテルを含有する
ことを特徴とする請求項１または２記載の電解コンデン
サ。 - 【請求項４】 高分子電解質層を構成するカーボンの重
量比率をＸとすると、０．１＜Ｘ＜０．５であることを
特徴とする請求項１，２または３記載の電解コンデン
サ。
Priority Applications (6)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8354592A JP2730389B2 (ja) | 1992-04-06 | 1992-04-06 | 電解コンデンサ |
| AU21190/92A AU648925B2 (en) | 1991-10-21 | 1992-08-20 | Electrolytic capacitor and method for producing the same |
| CA002076947A CA2076947A1 (en) | 1991-10-21 | 1992-08-26 | Electrolytic capacitor and method for producing the same |
| EP92115532A EP0538615B1 (en) | 1991-10-21 | 1992-09-10 | Method for the production of an electrolytic capacitor |
| DE69223731T DE69223731T2 (de) | 1991-10-21 | 1992-09-10 | Herstellungsverfahren für einen elektrolytischen Kondensator |
| US08/171,766 US5388026A (en) | 1991-10-21 | 1993-12-22 | Electrolytic capacitor and method for producing the same |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8354592A JP2730389B2 (ja) | 1992-04-06 | 1992-04-06 | 電解コンデンサ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05283288A JPH05283288A (ja) | 1993-10-29 |
| JP2730389B2 true JP2730389B2 (ja) | 1998-03-25 |
Family
ID=13805485
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8354592A Expired - Fee Related JP2730389B2 (ja) | 1991-10-21 | 1992-04-06 | 電解コンデンサ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2730389B2 (ja) |
-
1992
- 1992-04-06 JP JP8354592A patent/JP2730389B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH05283288A (ja) | 1993-10-29 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |