JP2741609B2 - 電解コンデンサ用電解液 - Google Patents
電解コンデンサ用電解液Info
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- JP2741609B2 JP2741609B2 JP98789A JP98789A JP2741609B2 JP 2741609 B2 JP2741609 B2 JP 2741609B2 JP 98789 A JP98789 A JP 98789A JP 98789 A JP98789 A JP 98789A JP 2741609 B2 JP2741609 B2 JP 2741609B2
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- Japan
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- electrolyte
- electrolytic
- compound
- electrolytic solution
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- Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)
- Electric Double-Layer Capacitors Or The Like (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、電解コンデンサに用いる電解液に関し、特
に非プロトン溶媒を主溶媒とした電解液に関するもので
ある。
に非プロトン溶媒を主溶媒とした電解液に関するもので
ある。
電解コンデンサは、表面に絶縁性の酸化皮膜が形成さ
れたアルミニウムまたはタンタルなどの弁金属を電極箔
に使用し、前記酸化皮膜層を誘電体とするとともに、こ
の酸化皮膜層の表面に電解質層となる電解液を接触さ
せ、更に通常陰極と称する集電用の電極を配置して構成
されている。
れたアルミニウムまたはタンタルなどの弁金属を電極箔
に使用し、前記酸化皮膜層を誘電体とするとともに、こ
の酸化皮膜層の表面に電解質層となる電解液を接触さ
せ、更に通常陰極と称する集電用の電極を配置して構成
されている。
電解コンデンサ用電解液は、上述したように誘電体に
直接接触し、真の陰極として作用する。すなわち、電解
液は電解コンデンサの誘電体層と集電陰極との間に介在
して、電解液の抵抗分が電解コンデンサに直列に挿入さ
れていることになる。そのため、電解液の特性は、電解
コンデンサ特性を左右する大きな要因となっている。例
えば、電解液の電導度が低いと、電解コンデンサの内部
の等価直列抵抗分を増大させ、高周波特性や損失特性が
悪くなる欠点がある。
直接接触し、真の陰極として作用する。すなわち、電解
液は電解コンデンサの誘電体層と集電陰極との間に介在
して、電解液の抵抗分が電解コンデンサに直列に挿入さ
れていることになる。そのため、電解液の特性は、電解
コンデンサ特性を左右する大きな要因となっている。例
えば、電解液の電導度が低いと、電解コンデンサの内部
の等価直列抵抗分を増大させ、高周波特性や損失特性が
悪くなる欠点がある。
従来では、高周波特性、損失特性等の向上を図るため
に、電導度の高い電解質として、アジピン酸などの有機
酸またはその塩をエチレングリコールなどのグリコール
類やアルコール類に溶解したものが使用されている。
に、電導度の高い電解質として、アジピン酸などの有機
酸またはその塩をエチレングリコールなどのグリコール
類やアルコール類に溶解したものが使用されている。
ところが、近年の電子機器の利用範囲の増大から電解
コンデンサ性能の向上改善の要求が高まり、現状の電解
液の電導度では充分とはいえない。特に現状の電解液の
場合、所望の電導度が得られない場合や、溶解度が低い
電解質を用いた場合などは、意図的に水を添加して電導
度の向上を図ることが行われている。
コンデンサ性能の向上改善の要求が高まり、現状の電解
液の電導度では充分とはいえない。特に現状の電解液の
場合、所望の電導度が得られない場合や、溶解度が低い
電解質を用いた場合などは、意図的に水を添加して電導
度の向上を図ることが行われている。
しかし最近のように従来品を越える広範囲にわたる温
度環境下での長時間の使用が求められる電解コンデンサ
では、電解液中の水分の存在が誘電体皮膜層の劣化、電
解コンデンサの内部蒸気圧の異常上昇、封口体の破損や
電解液の蒸散による寿命劣化等を招来してしまい、長期
間にわたる安定した特性を維持することが困難になって
いる。
度環境下での長時間の使用が求められる電解コンデンサ
では、電解液中の水分の存在が誘電体皮膜層の劣化、電
解コンデンサの内部蒸気圧の異常上昇、封口体の破損や
電解液の蒸散による寿命劣化等を招来してしまい、長期
間にわたる安定した特性を維持することが困難になって
いる。
本発明の目的は、非プロトン溶媒を主体とする実質的
に非水系の高電導度の電解液を提供することにより、電
解コンデンサの電気的特性を向上させ、かつ安定した特
性を長期間維持することにある。
に非水系の高電導度の電解液を提供することにより、電
解コンデンサの電気的特性を向上させ、かつ安定した特
性を長期間維持することにある。
この発明は、電解コンデンサ用の電解液として （１） 非プロトン溶媒を主体とする溶媒中に、 一般式： （式中、ｐ＋ｍ＝４であり、ｐ＝０〜２、ｎ＝３〜８、
Ｒは炭素原子１〜20個のアルキレン基、またはアルケニ
レン基、Ｘは水素原子または式中に示されるN,N−アル
キレンテトラヒドロオキサジニウム化合物基と同じ基を
表す。）の脂肪族ジカルボン酸化合物のモノまたはジ−
N,N−アルキレンテトラヒドロオキサジニウム化合物塩
を電解質として含有することを特徴としている。
Ｒは炭素原子１〜20個のアルキレン基、またはアルケニ
レン基、Ｘは水素原子または式中に示されるN,N−アル
キレンテトラヒドロオキサジニウム化合物基と同じ基を
表す。）の脂肪族ジカルボン酸化合物のモノまたはジ−
N,N−アルキレンテトラヒドロオキサジニウム化合物塩
を電解質として含有することを特徴としている。
また、使用される非プロトン溶媒としては、 （１） アミド系として、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、 （２） オキシド系としてジメチルスルホキシド、 （３） ニトリル系としてアセトニトリル、 （４） 環状エステル、アミド系として、γ−ブチロラ
クトン、Ｎ−メチル−２−ピロリドン、エチレンカーボ
ネート、プロピレンカーボネートなどが代表的に挙げら
れる。
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、 （２） オキシド系としてジメチルスルホキシド、 （３） ニトリル系としてアセトニトリル、 （４） 環状エステル、アミド系として、γ−ブチロラ
クトン、Ｎ−メチル−２−ピロリドン、エチレンカーボ
ネート、プロピレンカーボネートなどが代表的に挙げら
れる。
また、更に本発明の対象となる多価アルコール化合物
は、２価アルコール化合物または２価アルコール化合物
のモノアルキルエーテルが好適で、２価アルコール化合
物がエチレングリコールであり、２価アルコールモノア
ルキルエーテル化合物がメチルセロソルブまたはエチル
セロソルブである。
は、２価アルコール化合物または２価アルコール化合物
のモノアルキルエーテルが好適で、２価アルコール化合
物がエチレングリコールであり、２価アルコールモノア
ルキルエーテル化合物がメチルセロソルブまたはエチル
セロソルブである。
非プロトン溶媒に対する多価アルコール化合物の重量
割合は、（100〜50）：（０〜50）であって、非プロト
ン溶媒100％が適切であるが、約50％までの多価アルコ
ール化合物は実質的に製品劣化を避け得て適宜使用して
よい。
割合は、（100〜50）：（０〜50）であって、非プロト
ン溶媒100％が適切であるが、約50％までの多価アルコ
ール化合物は実質的に製品劣化を避け得て適宜使用して
よい。
また具体的な脂肪族飽和ジカルボン酸としては、マロ
ン酸、コハク酸、グルタル酸、アジピン酸、ピメリン
酸、コルク酸、アゼライン酸、セバシン酸、ウンデカン
二酸、ドデカン二酸、ブラシリン酸、テトラデカン二
酸、ペンタデカン二酸、タプシン酸、ヘプタデカン二
酸、オクタデカン二酸、ノナデカン二酸、アイコサン二
酸、ヘンアイコサン二酸、ドコサン二酸、メチルマロン
酸、エチルマロン酸、プロピルマロン酸、イソプロピル
マロン酸、ブチルマロン酸、イソブチルマロン酸、第２
ブチルマロン酸、第３ブチルマロン酸、ペンチルマロン
酸、ジメチルマロン酸、エチルメチルマロン酸、ジエチ
ルマロン酸、エチルプロピルマロン酸、ジプロピルマロ
ン酸、プロピルメチルマロン酸、メチルペンチルマロン
酸、メチルコハク酸、2,2−ジメチルコハク酸、2,3−ジ
メチルコハク酸、テトラメチルコハク酸、エチルコハク
酸、2,2−ジエチルコハク酸、プロピルコハク酸、２−
メチルグルタル酸、３−メチルグルタル酸、3,3−ジメ
チルグルタル酸、３−メチル−３−エチルグルタル酸、
3,3−ジエチルグルタル酸等がある。
ン酸、コハク酸、グルタル酸、アジピン酸、ピメリン
酸、コルク酸、アゼライン酸、セバシン酸、ウンデカン
二酸、ドデカン二酸、ブラシリン酸、テトラデカン二
酸、ペンタデカン二酸、タプシン酸、ヘプタデカン二
酸、オクタデカン二酸、ノナデカン二酸、アイコサン二
酸、ヘンアイコサン二酸、ドコサン二酸、メチルマロン
酸、エチルマロン酸、プロピルマロン酸、イソプロピル
マロン酸、ブチルマロン酸、イソブチルマロン酸、第２
ブチルマロン酸、第３ブチルマロン酸、ペンチルマロン
酸、ジメチルマロン酸、エチルメチルマロン酸、ジエチ
ルマロン酸、エチルプロピルマロン酸、ジプロピルマロ
ン酸、プロピルメチルマロン酸、メチルペンチルマロン
酸、メチルコハク酸、2,2−ジメチルコハク酸、2,3−ジ
メチルコハク酸、テトラメチルコハク酸、エチルコハク
酸、2,2−ジエチルコハク酸、プロピルコハク酸、２−
メチルグルタル酸、３−メチルグルタル酸、3,3−ジメ
チルグルタル酸、３−メチル−３−エチルグルタル酸、
3,3−ジエチルグルタル酸等がある。
また脂肪族不飽和ジカルボン酸としては、マレイン
酸、シトラコン酸、グルタコン酸、イタコン酸、アリル
マロン酸、テラコン酸、フマル酸、メサコン酸、ムコン
酸等がある。
酸、シトラコン酸、グルタコン酸、イタコン酸、アリル
マロン酸、テラコン酸、フマル酸、メサコン酸、ムコン
酸等がある。
更に、N,N−アルキレンテトラヒドロオキサジニウム
化合物の代表的な具体例は、次の構造式で示される。
化合物の代表的な具体例は、次の構造式で示される。
また、この他にもN,N−ヘプタメチレンモルホリニウ
ム、N,N−オクタメチレンモルホリニウム、N,N−ペンタ
メチレンテトラヒドロ−1,2−オキサジニウム、N,N−ペ
ンタメチレンテトラヒドロ−1,3−オキサジニウム等が
ある。
ム、N,N−オクタメチレンモルホリニウム、N,N−ペンタ
メチレンテトラヒドロ−1,2−オキサジニウム、N,N−ペ
ンタメチレンテトラヒドロ−1,3−オキサジニウム等が
ある。
本発明で使用されるN,N−アルキレンテトラヒドロオ
キサジニウム化合物は、例えばF.F.ブリッケ、E.B.ホテ
ルリング、ジャーナル オブ アメリカンケミカルソサ
ィエティ第76巻、第5099頁（1951）等に記載の方法によ
り合成でき、例えばモルホリンに1,4−ジブロムブタン
を作用させて、次に示す反応により臭化N,N−テトラメ
チレンモルホリニウムを得ることができる。
キサジニウム化合物は、例えばF.F.ブリッケ、E.B.ホテ
ルリング、ジャーナル オブ アメリカンケミカルソサ
ィエティ第76巻、第5099頁（1951）等に記載の方法によ
り合成でき、例えばモルホリンに1,4−ジブロムブタン
を作用させて、次に示す反応により臭化N,N−テトラメ
チレンモルホリニウムを得ることができる。
得られた臭化N,N−テトラメチレンモルホリニウムを
イオン交換膜を使用した電気透析によりアニオン交換を
行うことで水酸化N,N−テトラメチレンモルホリニウム
水溶液を得る。この水溶液に所望の脂肪族ジカルボン酸
化合物を添加し、中和反応させ、減圧下に蒸発乾固して
脂肪族ジカルボン酸化合物のN,N−テトラメチレンモル
ホリニウムを得ることができる。
イオン交換膜を使用した電気透析によりアニオン交換を
行うことで水酸化N,N−テトラメチレンモルホリニウム
水溶液を得る。この水溶液に所望の脂肪族ジカルボン酸
化合物を添加し、中和反応させ、減圧下に蒸発乾固して
脂肪族ジカルボン酸化合物のN,N−テトラメチレンモル
ホリニウムを得ることができる。
本発明にかかる電解コンデンサ用電解液は、一般的に
非プロトン溶媒に必要に応じ多価アルコール化合物また
はそのモノアルキルエーテル化合物を混合した溶媒に所
望の脂肪族ジカルボン酸化合物のN,N−アルキレンテト
ラヒドロオキサジニウム化合物塩を添加溶解して得られ
る。
非プロトン溶媒に必要に応じ多価アルコール化合物また
はそのモノアルキルエーテル化合物を混合した溶媒に所
望の脂肪族ジカルボン酸化合物のN,N−アルキレンテト
ラヒドロオキサジニウム化合物塩を添加溶解して得られ
る。
以下、本発明にかかる電解コンデンサ用電解液の実施
例につき、脂肪族ジカルボン酸の化合物のN,N−アルキ
レンテトラヒドロオキサジニウム化合物塩の各種非プロ
トン溶媒またはこれと多価アルコール溶液の電導度を第
１表に示す。なお、従来例として標準的な電解液を示し
ている。
例につき、脂肪族ジカルボン酸の化合物のN,N−アルキ
レンテトラヒドロオキサジニウム化合物塩の各種非プロ
トン溶媒またはこれと多価アルコール溶液の電導度を第
１表に示す。なお、従来例として標準的な電解液を示し
ている。
以上の結果から分かるように、本発明の電解液は、従
来のものに比べて高い電導度を示している。
来のものに比べて高い電導度を示している。
次に、実施例１〜14および比較例の電解液を用いて各
10個の電解コンデンサを製作し、その特性の比較を行っ
た。
10個の電解コンデンサを製作し、その特性の比較を行っ
た。
製作した電解コンデンサは、アルミニウム箔を陽極な
らびに陰極に用い、セパレータ紙を挟んで重ね合わせて
巻回して円筒状のコンデンサ素子としたものに、各々の
実施例および比較例の電解液を含浸して外装ケースに収
納して密封したものである。
らびに陰極に用い、セパレータ紙を挟んで重ね合わせて
巻回して円筒状のコンデンサ素子としたものに、各々の
実施例および比較例の電解液を含浸して外装ケースに収
納して密封したものである。
いずれも同一のコンデンサ素子を用いており、定格電
圧16V、定格容量180μＦである。
圧16V、定格容量180μＦである。
第２表はこれら電解コンデンサの初期値ならびに110
℃で定格電圧を印加して1000時間経過後の静電容量値
（CAP:μＦ）、損失角の正接（tanδ）、および２分値
による漏れ電流（LC:μＡ）を表している。
℃で定格電圧を印加して1000時間経過後の静電容量値
（CAP:μＦ）、損失角の正接（tanδ）、および２分値
による漏れ電流（LC:μＡ）を表している。
この試験の結果から明らかなように、本発明の電解液
の電導度が高いことから、従来のものに比べ、損失すな
わちtanδの値が低くなる。
の電導度が高いことから、従来のものに比べ、損失すな
わちtanδの値が低くなる。
また、本質的に水を含まないので、低温環境下であっ
てもその特性の変化が少なく、かつ高温負荷状態での内
圧上昇による外観異常発生や静電容量の減少率は極めて
少ないことが理解される。
てもその特性の変化が少なく、かつ高温負荷状態での内
圧上昇による外観異常発生や静電容量の減少率は極めて
少ないことが理解される。
本発明にかかる電解液を用いた電解コンデンサは、低
い損失値と、広範囲にわたる温度環境下でも長時間安定
した特性を維持することができるので、高い周波数で使
用され、かつ高効率が求められるスイッチングレギュレ
ータなどの電源装置や、高温度で長時間使用される各種
電気機器等に用いることができる。
い損失値と、広範囲にわたる温度環境下でも長時間安定
した特性を維持することができるので、高い周波数で使
用され、かつ高効率が求められるスイッチングレギュレ
ータなどの電源装置や、高温度で長時間使用される各種
電気機器等に用いることができる。
Claims (1)
- 【請求項１】非プロトン溶媒を主体とする溶媒中に、一
般式： （式中、ｐ＋ｍ＝４であり、ｐ＝０〜２、ｎ＝３〜８、
Ｒは炭素原子１〜20個のアルキレン基、またはアルケニ
レン基、Ｘは水素原子または式中に示されるN,N−アル
キレンテトラヒドロオキサジニウム化合物基と同じ基を
表す。）の脂肪族ジカルボン酸化合物のモノまたはジ−
N,N−アルキレンテトラヒドロオキサジニウム化合物塩
を電解質として含有する電解コンデンサ用電解液。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP98789A JP2741609B2 (ja) | 1989-01-06 | 1989-01-06 | 電解コンデンサ用電解液 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP98789A JP2741609B2 (ja) | 1989-01-06 | 1989-01-06 | 電解コンデンサ用電解液 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02181412A JPH02181412A (ja) | 1990-07-16 |
| JP2741609B2 true JP2741609B2 (ja) | 1998-04-22 |
Family
ID=11488952
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP98789A Expired - Lifetime JP2741609B2 (ja) | 1989-01-06 | 1989-01-06 | 電解コンデンサ用電解液 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2741609B2 (ja) |
-
1989
- 1989-01-06 JP JP98789A patent/JP2741609B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH02181412A (ja) | 1990-07-16 |
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