JP2815875B2 - 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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- JP2815875B2 JP2815875B2 JP22123988A JP22123988A JP2815875B2 JP 2815875 B2 JP2815875 B2 JP 2815875B2 JP 22123988 A JP22123988 A JP 22123988A JP 22123988 A JP22123988 A JP 22123988A JP 2815875 B2 JP2815875 B2 JP 2815875B2
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Description
【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、非プロトン溶媒を主体とする溶媒中にアル
キルジカルボン酸化合物のモノ又はジ−Ｎ−アルキル−
１−アザビシクロアルカ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に関するものである。
キルジカルボン酸化合物のモノ又はジ−Ｎ−アルキル−
１−アザビシクロアルカ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に関するものである。
（従来の技術） 電解コンデンサは、アルミニウム又はタンタルなどの
表面に絶縁性の酸化皮膜が形成された弁金属を陽極電極
に使用し、前記酸化皮膜層を誘電体とし、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。
表面に絶縁性の酸化皮膜が形成された弁金属を陽極電極
に使用し、前記酸化皮膜層を誘電体とし、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層
に直接接触し、真の陰極として作用する。即ち、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。故に、その特性が電解コンデンサ特
性を左右する大きな要因となる。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。このような背景から電導度の高い電解質がもとめら
れており、従来から知られた電導度の高い電解質とし
て、アジピン酸などの有機酸又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
のが通常の用途に対し主流をなして使用されている。
に直接接触し、真の陰極として作用する。即ち、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。故に、その特性が電解コンデンサ特
性を左右する大きな要因となる。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。このような背景から電導度の高い電解質がもとめら
れており、従来から知られた電導度の高い電解質とし
て、アジピン酸などの有機酸又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
のが通常の用途に対し主流をなして使用されている。
（発明が解決しようとする課題） 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
いた時などは、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。
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
いた時などは、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。
しかしながら、最近のように従来品を越える高温下で
長時間の使用が求められる電解コンデンサの使用状況に
おいては、電解液中の水分の存在は、誘電体皮膜層の劣
化や、電解コンデンサの内部蒸気圧を高め、封口部の破
損や電解液の蒸散による寿命劣化を招来し、長期間に亙
って安定した特性を維持出来ない欠点があった。
長時間の使用が求められる電解コンデンサの使用状況に
おいては、電解液中の水分の存在は、誘電体皮膜層の劣
化や、電解コンデンサの内部蒸気圧を高め、封口部の破
損や電解液の蒸散による寿命劣化を招来し、長期間に亙
って安定した特性を維持出来ない欠点があった。
それ故、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よって電解コンデン
サの信頼性を向上させることにある。
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よって電解コンデン
サの信頼性を向上させることにある。
（課題を解決するための手段） 本発明者等は、非プロトン溶媒を主体とする実質的に
非水系の電解液でかつ高電導度を与える電解質につき鋭
意研究を重ねた結果、アルキルジカルボン酸化合物のモ
ノ又はジ−Ｎ−アルキル−１−アザビシクロアルカニウ
ム化合物塩が非プロトン溶媒に溶解性が高く、かつ解離
度も高く高電導度を付与することを見出して本発明に到
達したものである。
非水系の電解液でかつ高電導度を与える電解質につき鋭
意研究を重ねた結果、アルキルジカルボン酸化合物のモ
ノ又はジ−Ｎ−アルキル−１−アザビシクロアルカニウ
ム化合物塩が非プロトン溶媒に溶解性が高く、かつ解離
度も高く高電導度を付与することを見出して本発明に到
達したものである。
即ち、本発明に係る電解コンデンサ用電解液は、非プ
ロトン溶媒を主体とする溶媒中に一般式： （式中、ｍは２又は３、ｎは２又は３、ｐは1,2又は
３、ｙは２又は３の整数、R1は水素原子又は炭素原子１
〜10個のアルキル基で総てのR1が水素原子になることは
無く、R2は炭素原子数６以下のアルキル基、Ｘは水素原
子又は式中に示されるＮ−アルキル−１−アザビシクロ
−［m,n,p］アルカニウム基と同じ基を表す）のアルキ
ルジカルボン酸化合物のモノ又はジ−Ｎ−アルキル−１
−アザビシクロ［m,n,p］アルカニウム化合物塩を電解
質として含有することを特徴とする。
ロトン溶媒を主体とする溶媒中に一般式： （式中、ｍは２又は３、ｎは２又は３、ｐは1,2又は
３、ｙは２又は３の整数、R1は水素原子又は炭素原子１
〜10個のアルキル基で総てのR1が水素原子になることは
無く、R2は炭素原子数６以下のアルキル基、Ｘは水素原
子又は式中に示されるＮ−アルキル−１−アザビシクロ
−［m,n,p］アルカニウム基と同じ基を表す）のアルキ
ルジカルボン酸化合物のモノ又はジ−Ｎ−アルキル−１
−アザビシクロ［m,n,p］アルカニウム化合物塩を電解
質として含有することを特徴とする。
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、 などが代表として挙げられる。
−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、 などが代表として挙げられる。
本発明の対象となる多価アルコール化合物は、２価ア
ルコール化合物又は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ルソルブ又はエチルセルソルブであ
る。
ルコール化合物又は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ルソルブ又はエチルセルソルブであ
る。
溶媒としては、非プロトン溶媒を主体としているが、
非プロトン溶媒と多価アルコール化合物の混合溶媒を用
いることもできる。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50重量部以下であるが、約50重
量部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、適宜使用して良い。
非プロトン溶媒と多価アルコール化合物の混合溶媒を用
いることもできる。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50重量部以下であるが、約50重
量部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、適宜使用して良い。
本発明の対象となるアルキルジカルボン酸化合物はア
ルキルコハク酸化合物及びアルキルグルタル酸化合物で
あって、アルキルコハク酸化合物としては、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、プロピルコハク酸等であり、アルキル
グルタル酸化合物としては、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
ル酸等であるがこれらに限定されるものでない。
ルキルコハク酸化合物及びアルキルグルタル酸化合物で
あって、アルキルコハク酸化合物としては、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、プロピルコハク酸等であり、アルキル
グルタル酸化合物としては、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
ル酸等であるがこれらに限定されるものでない。
Ｎ−アルキル−１−アザビシクロアルカニウム化合物
の代表的な化合物例は、 Ｎ−アルキル−１−アザビシクロアルカニウム化合物
は、例えば、V.プレローグ等：アンナーレン第532巻、
第83頁（1937）、同氏等：ベリヒテ第72巻、第1319頁
（1939）、C.A.グローブ等：ヘルベチカ チミカ アク
タ第37巻、第1672頁（1954）等に記載のトリブロミド−
アンモニア法、又は２回アルキル化法等でＮ−アルキル
−１−アザビシクロアルカンを合成し、これをハロゲン
化アルキルで常法によりＮアルキル化して対応するハロ
ゲン化Ｎ−アルキル−１−アザビシクロアルカニウム化
合物を得ることが出来る。これをイオン交換膜を使用し
た電気透析を行いアニオン交換を行う脱ハロゲンと脱塩
して水酸化Ｎ−アルキル−１−アザビシクロアルカニウ
ム化合物の水溶液を得る。得られたＮ−アルキル−１−
アザビシクロアルカニウム化合物水溶液に所望のアルキ
ルジカルボン酸化合物等モル又は1/2モルを添加し、中
和反応させ、減圧下に蒸発乾固してアルキルマロン酸の
モノ又はジ−Ｎ−アルキル−１−アザビシクロアルカニ
ウム塩を得ることが出来る。
の代表的な化合物例は、 Ｎ−アルキル−１−アザビシクロアルカニウム化合物
は、例えば、V.プレローグ等：アンナーレン第532巻、
第83頁（1937）、同氏等：ベリヒテ第72巻、第1319頁
（1939）、C.A.グローブ等：ヘルベチカ チミカ アク
タ第37巻、第1672頁（1954）等に記載のトリブロミド−
アンモニア法、又は２回アルキル化法等でＮ−アルキル
−１−アザビシクロアルカンを合成し、これをハロゲン
化アルキルで常法によりＮアルキル化して対応するハロ
ゲン化Ｎ−アルキル−１−アザビシクロアルカニウム化
合物を得ることが出来る。これをイオン交換膜を使用し
た電気透析を行いアニオン交換を行う脱ハロゲンと脱塩
して水酸化Ｎ−アルキル−１−アザビシクロアルカニウ
ム化合物の水溶液を得る。得られたＮ−アルキル−１−
アザビシクロアルカニウム化合物水溶液に所望のアルキ
ルジカルボン酸化合物等モル又は1/2モルを添加し、中
和反応させ、減圧下に蒸発乾固してアルキルマロン酸の
モノ又はジ−Ｎ−アルキル−１−アザビシクロアルカニ
ウム塩を得ることが出来る。
本発明に係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又は
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
のアルキルジカルボン酸モノ又はジ−Ｎ−アルキル−１
−アザビシクロアルカニウム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又は
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
のアルキルジカルボン酸モノ又はジ−Ｎ−アルキル−１
−アザビシクロアルカニウム塩を添加溶解して得られ
る。
（実施例） 以下、本発明に係る電解コンデンサ用電解液の実施例
につき、アルキルジカルボン酸化合物のモノ又はジ−Ｎ
−アルキル−１−アザビシクロアルカニウム化合物塩の
各種非プロトン溶媒又はこれとエチレングリコール又は
メチルセルソルブ（エチレングリコールモノメチルエー
テル）に対する20重量％溶液の電導度を第１表に示す。
なお、比較例として従来の標準的電解液（エチレングリ
コール78重量％、水10％、アジピン酸アンモニウム12
％）を示している。
につき、アルキルジカルボン酸化合物のモノ又はジ−Ｎ
−アルキル−１−アザビシクロアルカニウム化合物塩の
各種非プロトン溶媒又はこれとエチレングリコール又は
メチルセルソルブ（エチレングリコールモノメチルエー
テル）に対する20重量％溶液の電導度を第１表に示す。
なお、比較例として従来の標準的電解液（エチレングリ
コール78重量％、水10％、アジピン酸アンモニウム12
％）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１〜10及び比較例の電解液を用いて電解
コンデンサを製作し、その特性の比較を行った。
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並
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
施例及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。
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
施例及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並びに110
℃で定格電圧を印加して1000時間経過後の静電容量値
（μＦ）、損失角の正接（tanδ）漏れ電流（μＡ）
（２分値）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
（μＦ）、損失角の正接（tanδ）漏れ電流（μＡ）
（２分値）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、即ち
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、即ち
tanδの値が低くなる。
また、本質的に水を含まないので高温負荷状態に置い
ても、内圧上昇による外観異常や静電容量の減少がな
く、初期値と1000時間後の特性値の比較においても、本
発明のものは極めて変化が少ない。
ても、内圧上昇による外観異常や静電容量の減少がな
く、初期値と1000時間後の特性値の比較においても、本
発明のものは極めて変化が少ない。
（発明の効果） 本発明に係る電解液を用いた電解コンデンサは、低い
損失値と、高温で長時間使用しても安定した特性が維持
出来るので、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
温度で長期間使用される各種電気機器等に用いることが
出来る。
損失値と、高温で長時間使用しても安定した特性が維持
出来るので、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
温度で長期間使用される各種電気機器等に用いることが
出来る。
Claims (7)
- 【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、ｍは２又は３、ｎは２又は３、ｐは1,2又は
３、ｙは２又は３の整数、R1は水素原子又は炭素原子１
〜10個のアルキル基で総てのR1が水素原子になることは
無く、R2は炭素原子数６以下のアルキル基、Ｘは水素原
子又は式中に示されるＮ−アルキル−１−アザビシクロ
−［m,n,p］アルカニウム基と同じ基を表す）のアルキ
ルジカルボン酸化合物のモノ又はジ−Ｎ−アルキル−１
−アザビシクロ［m,n,p］アルカ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。 - 【請求項２】非プロトン溶媒を主体とする溶媒は非プロ
トン溶媒と50重量部以下の多価アルコール化合物との混
合溶媒からなる請求項１記載の電解コンデンサ用電解
液。 - 【請求項３】非プロトン溶媒は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、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、ジメチルスルホキ
シド、アセトニトリル又はこれらの混合物の群より選択
される請求項１又は請求項２に記載の電解コンデンサ用
電解液。 - 【請求項４】多価アルコール化合物は２価アルコール化
合物又は２価アルコール化合物のモノアルキルエーテル
である請求項２記載の電解コンデンサ用電解液。 - 【請求項５】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
がメチルセルソルブ又はエチルセルソルブである請求項
２記載の電解コンデンサ用電解液。 - 【請求項６】Ｎ−アルキル−１−アザビシクロ［m,n,
p］アルカニウム化合物はＮ−エチルキヌクリジニウ
ム、Ｎ−メチルキヌクリジウム、Ｎ−エチル−１−アザ
ビシクロ［3,3,1］ノナニウムである請求項１記載の電
解コンデンサ用電解液。 - 【請求項７】アルキルジカルボン酸化合物はアルキルコ
ハク酸化合物、又はアルキルグルタル酸化合物である請
求項１記載の電解コンデンサ用電解液。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22123988A JP2815875B2 (ja) | 1988-09-06 | 1988-09-06 | 電解コンデンサ用電解液 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22123988A JP2815875B2 (ja) | 1988-09-06 | 1988-09-06 | 電解コンデンサ用電解液 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0269921A JPH0269921A (ja) | 1990-03-08 |
| JP2815875B2 true JP2815875B2 (ja) | 1998-10-27 |
Family
ID=16763646
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP22123988A Expired - Fee Related JP2815875B2 (ja) | 1988-09-06 | 1988-09-06 | 電解コンデンサ用電解液 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2815875B2 (ja) |
-
1988
- 1988-09-06 JP JP22123988A patent/JP2815875B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0269921A (ja) | 1990-03-08 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
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