JP2902684B2

JP2902684B2 - 電解コンデンサ用電解液

Info

Publication number: JP2902684B2
Application number: JP1275244A
Authority: JP
Inventors: 誠清水; 将彦佐原
Original assignee: Nippon Chemi Con Corp
Current assignee: Nippon Chemi Con Corp
Priority date: 1989-10-23
Filing date: 1989-10-23
Publication date: 1999-06-07
Anticipated expiration: 2014-06-07
Also published as: JPH03136309A

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕この発明は、電解コンデンサ用電解液の改良にかか
り、特に耐電圧性を向上させた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〕

通常の電解コンデンサは、粗面化処理を施したアルミ
ニウム、タンタル等の弁金属箔の表面に絶縁性の酸化皮
膜層を形成した陽極電極箔と、集電用の陰極電極箔とを
電解紙を介して巻回してコンデンサ素子を形成するとと
もに、電解液を含浸し、外装ケースに収納した構成から
なる。

コンデンサ素子の陽極電極箔上に形成された酸化皮膜
層は誘電体となり、また電解液は電解質層となる。そし
て、この電解質層である電解液が真の陰極として作用す
る。すなわち、電解液は陽極箔上に形成された誘電体層
と集電用の陰極箔との間に介在して、その抵抗分が電解
コンデンサに直列に挿入されていることになる。

したがって、電解液の電導度が低いと、電解コンデン
サ内部の等価直列抵抗分が増大して高周波特性や損失特
性に悪影響を及ぼすことになる。しかし、一般的に電解
液の電導度を向上させると火花電圧が低下してしまう傾
向があり、電解コンデンサの耐電圧特性が損なわれるこ
とがあった。逆に耐電圧特性を向上させるために各種の
添加剤を添加した場合、その電導度が低下してしまい、
結果として損失が増大する。

そこで、電解コンデンサの電導度を低下させずかつ耐
電圧特性を向上させる手段として、各種の添加剤を電解
液に添加する手段が提案されている。例えば、スルファ
ミン酸（特開昭49−82963号）、スベリン酸（特開昭49
−133860号）リン酸ドデシル（特開昭49−73659号）、
アルキルリン酸（特開昭52−153154号）、ジ亜リン酸
（特開昭57−141913号）、ホウ酸−マンニット系（特開
昭57−60829号）、ホウ酸−マンニット−ポリビニルア
ルコール系（特開昭59−177915号）、変性シリコンオイ
ル（特開平１−175722号）等である。

〔発明が解決しようとする課題〕

ところが、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、従来の電解液の電
導度では充分とは言えなくなりつつある。そのため、更
に電解液の電導度を向上させる必要があり、その影響と
して耐電圧特性を維持することが困難となっている。

この発明の目的は、高い電導度を維持しつつ、耐電圧
特性を向上させた電解液の提供にある。

〔課題を解決するための手段〕

有機極性溶媒を主溶媒とし、有機酸、無機酸あるいは
その塩を溶質とした電解コンデンサ用電解液に、一般
式：（式中、l,m,n,pは１以上の整数、X₁ないしX₄は各々同
一または異なる水素原子、高級アシル基、高級アルコー
ル残基を示し、R₁ないしR₄はエチレンオキシドおよび／
またはプロピレンオキシドを表す）のポリオキシアルキ
レンペンタエリトリットを添加したことを特徴としてい
る。

なお、前記一般式中l,m,n,pは１以上であれば特に限
定的な範囲はないが、著しく重合度が高くなると合成が
困難であったり溶解度が低下するなどの不都合が生じる
ので、好ましくは１以上100以下程度が適当である。

また、脂肪酸としては、一般式： CH₃（CH₂）_nCOOH（ｎは９以上の整数）で表される飽和脂肪酸があり、例えば、ウンデシル酸（ｎ＝９）、ラウリン酸（ｎ＝10）、トリデシル酸（ｎ＝11）、ミリスチン酸（ｎ＝12）、ペンタデシル酸（ｎ＝13）、パルミチン酸（ｎ＝14）、ヘプタデシル酸（ｎ＝15）、ステアリン酸（ｎ＝16）、ノナデカン酸（ｎ＝17）、アラキン酸（ｎ＝18）、ベヘン酸（ｎ＝20）、リグノセリン酸（ｎ＝22）、セロチン酸（ｎ＝24）、ヘプタコサン酸（ｎ＝25）、モンタン酸（ｎ＝27）、メリシン酸（ｎ＝28）、ラクセル酸（ｎ＝30）等が挙げられる。

また不飽和脂肪酸としては、ウンデシレン酸＜10＞（11）、オレイン酸（cis）＜９＞（18）、エライジン酸（trans）＜９＞（18）、セトレイン酸＜11＞（22）、エルカ酸（sis）＜13＞（22）、ブラシジン酸（tranf）＜13＞（22）、リノール酸＜9,12＞（18）、リノレン酸＜9,12,15＞（18）、アラキドン酸＜5,8,11,14＞（20）、ステアロール酸＜３重結合,9＞（18）［＜＞内は不飽和結合の位置、（）内は総炭素原子数を
表す］等が挙げられる。

更に、高級アルコールの具体例としては、ヘキシルアルコール、ヘプチルアルコール、オクチルアルコール、カプリルアルコール、ノニルアルコーリ、デシルアルコール、ウンデシルアルコール、ラウリルアルコール、トリデシルアルコール、ミリスチルアルコール、ペンタデシルアルコール、セチルアルコール、ヘプタデシルアルコール、ステアリルアルコール、ノナデシルアルコール、エイコシルアルコール、セリルアルコール、メリシルアルコール、オレイルアルコール、フィトール等が挙げられる。

この発明による電解液の主溶媒たる有機極性溶媒は、
プロトン性極性溶媒として、エタノール、プロパノー
ル、ブタノール、ペンタノール等の１価アルコール類、
またエチレングリコール、プロピレングリコール、グリ
セリン、メトキシエタノール等の多価アルコール類、ア
ルコールエーテル類があり、非プロトン性極性溶媒とし
ては、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
ムアミド等のアミド系の極性溶媒、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
ト等のラクトン、環状アミド系の溶媒が挙げられ、他に
アセトニトリル等のニトリル系、ジメチルスルホキシド
等のオキシド系が非プロトン性極性溶媒として例示で
き、これらの主溶媒を各々単独で、あるいは混合して用
いることができる。

またこの発明で使用する電解質としては、特に制限は
なく、通常使用されているものでよい。例えば、アニオ
ン源として有機酸類、例えば蟻酸、酢酸等の脂肪族モノ
カルボン酸類やマロン酸、コハク酸等の脂肪族ジカルボ
ン酸類または安息香酸、フタル酸等の芳香族カルボン酸
類があり、無機酸類としては、ホウ酸、リン酸、ケイ酸
等が挙げられる。カチオン源としては、例えばアンモニ
ウム、メチルアンモニウム等のモノアルキルアンモニウ
ムカチオン類、ジメチルアンモニウム、ジエチルアンモ
ニウム等のジアルキルアンモニウムカチオン類、トリメ
チルアンモニウム、トリエチルアンモニウム等のトリア
ルキルアンモニウムカチオン類、テトラメチルアンモニ
ウム、トリエチルメチルアンモニウム等の第四級アンモ
ニウムカチオン等があり、他にホスホニウム、アルソニ
ウムカチオン類が挙げられる。

この発明による電解コンデンサ用電解液は、前記に例
示した有機極性溶媒を単独もしくは複数を100重量部用
意し、必要に応じて水を０〜30重量部混合した溶媒中に
電解質物質からなる溶質を単独もしくは複数を組み合わ
せて１〜50重量部溶解すればよい。そして、このような
電解液に、前記のポリオキシアルキレンペンタエリトリ
ットを、好ましくは0.1〜20重量部、更に好ましくは0.5
〜６重量部添加することにより所望の特性を得ることが
できる。

〔作用〕

この発明で使用されるポリオキシアルキレンペンタエ
リトリットの耐電圧特性を向上する作用としては、電解
コンデンサの誘電体であるアルミニウム酸化皮膜界面に
非イオン界面活性剤としてのポリオキシアルキレンペン
タエリトリットのミセル層の形成が関与するものと考え
られる。

〔実施例〕

以下、この発明にかかる電解コンデンサ用電解液の実
施例につき説明する。

各実施例においては、従来例と同じ溶媒および溶質に
より電解液を調合し、これにポリオキシアルキレンペン
タエリトリットを添加した。そして、添加するポリオキ
シアルキレンペンタエリトリットは以下のものを使用し
た。

Ａ）ジステアリン酸ポリオキシエチレン（POE＝40）ペ
ンタエリトリット［l,m,n,pの総和＝40］Ｂ）ポリオキシエチレン（POE＝20）ポリオキシプロピ
レン（POP＝40）ペンタエリトリット［l,m,n,pの総和＝20/f,g,h,iの総和＝10］Ｃ）テトラオレイン酸ポリオキシプロピレン（POP＝6
0）ペンタエリトリット［l,m,n,pの総和＝60］Ｄ）モノベヘン酸ポリオキシエチレン（POE＝10）ポリ
オキシプロピレン（POP＝20）ペンタエリトリット［l,m,n,pの総和＝10/f,g,h,iの総和＝20］以上の結果から分かるように、この発明の電解液の電
導度は、従来例と比較して同等もしくはやや低下する傾
向を示すものの、10％〜50％程度耐電圧を向上させるこ
とができた。

〔発明の効果〕

以上のようにこの発明は、有機極性溶媒を主溶媒と
し、有機酸、無機酸あるいはその塩を溶質とした電解コ
ンデンサ用電解液に、一般式：（式中l,m,n,pは１以上の整数、X₁ないしX₄は各々同一
または異なる水素原子、高級アシル基、高級アルコール
残基を示し、R₁ないしR₄はエチレンオキシドおよび／ま
たはプロピレンオキシドを表す）のポリオキシアルキレ
ンペンタエリトリットを添加したことを特徴としている
ので、通常の電解液にこれらの添加剤を少量添加するこ
とで、電導度を維持しつつ耐電圧特性を向上させること
ができる。そのため、高電圧における電気的特性が良好
に安定し、この電解液を使用した電解コンデンサの信頼
性が向上する。

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】有機極性溶媒を主溶媒とし、有機酸、無機
酸あるいはその塩を溶質とした電解コンデンサ用電解液
に、一般式：（式中l,m,n,pは１以上の整数、X₁ないしX₄は各々同一
または異なる水素原子、高級アシル基、高級アルコール
残基を示し、R₁ないしR₄はエチレンオキシドおよび／ま
たはプロピレンオキシドを表す）のポリオキシアルキレ
ンペンタエリトリットを添加したことを特徴とする電解
コンデンサ用電解液。