JP4136669B2 - 電解コンデンサの駆動用電解液 - Google Patents
電解コンデンサの駆動用電解液 Download PDFInfo
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、アルミニウム電解コンデンサの駆動用電解液（以下、単に電解液と称す）の改良に関するものであり、特に耐電圧を改善した電解液に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、エチレングリコールまたはγ−ブチロラクトンを主溶媒とし、カルボン酸のアンモニウム塩を溶解した電解液に、マンニトール、ソルビトール等を溶解すると電解液の耐電圧を向上させることが可能であるとされている（例えば、特許文献１〜４参照）。
【０００３】
【特許文献１】
特公平７−４８４６０号公報（第２頁、表）
【特許文献２】
特公平７−６３０４７号公報（第３頁、表１）
【特許文献３】
特開平１１−１８６１０７号公報（第１−６頁）
【特許文献４】
特開平９−１４８１９６号公報（第１−６頁）
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、マンニトール、ソルビトールは、溶解量の増加に伴う耐電圧の向上が緩慢であり、多量に溶解すると著しい比抵抗の上昇を伴うという問題がある。
【０００５】
そこで、本発明の課題は、上記欠点を改善し、比抵抗の上昇を抑制しつつ、耐電圧を向上できる電解コンデンサの駆動用電解液を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明は、マンニトール、ソルビトールと比較して電極箔への吸着性の高いモノアルキルビスグリセリンホウ酸エステルに着目し、その特性を電解液に適用することにより上記課題の解決を図ろうとするものである。
【０００７】
すなわち、多価アルコールにカルボン酸またはその塩と、以下の化学式で表されるモノアルキルビスグリセリンホウ酸エステルとを溶解し、モノアルキルビスグリセリンホウ酸エステルの溶解量が、電解液全体に対して０．５〜１．５ｗｔ％であることを特徴とする電解コンデンサの駆動用電解液である。
また、ラクトン類にカルボン酸またはその塩と、以下の化学式で表されるモノアルキルビスグリセリンホウ酸エステルとを溶解し、モノアルキルビスグリセリンホウ酸エステルの溶解量が、電解液全体に対して０．５〜１０ｗｔ％であることを特徴とする電解コンデンサの駆動用電解液である。
【０００８】
【化２】
【００１１】
本発明において、上記カルボン酸としては、マレイン酸、フタル酸、アジピン酸、安息香酸、アゼライン酸、セバシン酸、サリチル酸、レゾルシル酸、シトラコン酸、１，６−デカンジカルボン酸、５，６−デカンジカルボン酸、７−ビニルヘキサデセン−１，１６−ジカルボン酸等を例示することができる。
【００１２】
また、カルボン酸の塩としては、アンモニウム塩の他、メチルアミン、エチルアミン、ｔ−ブチルアミン等の一級アミン塩、ジメチルアミン、エチルメチルアミン、ジエチルアミン等の二級アミン塩、トリメチルアミン、ジエチルメチルアミン、エチルジメチルアミン、トリエチルアミン等の三級アミン塩、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四級アンモニウム塩、１−メチルイミダゾリン、１，２，３，４−テトラメチルイミダゾリン、１−エチル−２，３−ジメチルイミダゾリン、１，２−ジメチルイミダゾリン、１，３−ジメチルイミダゾリン、１−メチル−２−エチルイミダゾリン、１−メチル−２−ペンチルイミダゾリン、１−メチル−２−プロピルイミダゾリン、１−エチル−２−メチルイミダゾリン、１，２，４−トリメチルイミダゾリン、１，３，４−トリメチル−２−エチルイミダゾリン、１，３−ジメチル−２−ヘプチルイミダゾリン、１−メチル−２−フェニルイミダゾリン、１−メチル−２−ベンジルイミダゾリン、１−ベンジル−２−メチルイミダゾリン、１−ブチル−２−メチルイミダゾリン、１，２，３−トリメチル−１，４，５，６−テトラヒドロピリミジニウム、１−メチルイミダゾリウム、１，３−ジ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、１，３，４−トリメチルイミダゾリウム等のイミダソリンまたはその誘導体等を例示することができる。
【００１３】
上記有機溶媒である多価アルコールとしては、エチレングリコール、プロピレングリコール、ブチレングリコール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、グリセリン等を例示することができる。
【００１４】
そして、上記有機溶媒であるラクトン類としてはγ−ブチロラクトン、γ−カプロラクトン、γ−バレロラクトン、δ−バレロラクトン等を例示することができる。
【００１５】
また、上記有機溶媒に混合する溶媒としては、エタノール、プロパノール、ブタノール、ペンタノール、ヘキサノール、ヘプタノール、オクタノール、シクロブタノール、シクロペンタノール、シクロヘキサノール、シクロヘプタノール、エチレングリコールモノメチルエーテル、プロピレングリコールモノメチルエーテル、ヒドロキシアニソール、プロピレングリコール−１−メチルエーテル、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−ジエチルアセトアミド、ジメチルスルホキシド、１，３−ジオキソラン、エチレンカーボネイト、プロピレンカーボネイト、ブチレンカーボネイト、スルホラン、１，３−ジエチル−２−イミダゾリジノン、１，３−ジプロピル−２−イミダゾリジノン、１，３，４−トリメチル−２−イミダゾリジノン、１，３，４−トリエチル−２−イミダゾリジノン等を例示することができ、多価アルコールと水との混合溶媒、多価アルコールとラクトン類との混合溶媒とすることもできる。
【００１６】
また、モノアルキルビスグリセリンホウ酸エステルのアルキル基としては、メチル基の他、エチル基、プロピル基、ブチル基、ペンチル基、ヘキシル基、ヘプチル基、オクチル基、ノニル基、デジル基等（n、sec、tert型）を例示することができる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
本発明では、エチレングリコール等の多価アルコール、または、γ−ブチロラクトンを主溶媒とし、この主溶媒に対して、少なくとも、カルボン酸またはその塩を溶解した電解液において、モノアルキルビスグリセリンホウ酸エステルを溶解する。
【００１８】
電解液中でマンニトール、ソルビトール等とカルボン酸とが反応して形成される錯体は、イオンの移動を妨げ、電解液の比抵抗上昇を招くのに対して、本発明に係る電解液で用いたモノアルキルビスグリセリンホウ酸エステルは、３次元網目構造をしており、イオンの移動を妨げないので、電解液の比抵抗上昇を抑えることができる特性を持つ。また、電極箔に対する高い吸着性により、少量の添加で耐電圧を向上させることができる。
【００１９】
【実施例】
以下、第１の実施例を具体的に説明する。表１、２の組成で電解液を調合し、３０℃における比抵抗、および８５℃における火花発生電圧を測定した結果を表１、２に示す。
【００２０】
【表１】
【００２１】
【表２】
【００２２】
表１、２に示すように、１，６−デカンジカルボン酸アンモニウムおよびセバシン酸二アンモニウムにマンニトールを添加した従来例１〜５に示す電解液と比較して、本発明に係る実施例１〜１０に示す電解液は、モノアルキルビスグリセリンホウ酸エステルを添加することにより、少量でも火花発生電圧が向上し、かつ、低い比抵抗を示している。
【００２３】
ただし、表１、２において、モノアルキルビスグリセリンホウ酸エステルの電解液全体に対する溶解量は０．５〜１．５ｗｔ％が好ましく、０．５ｗｔ％未満では効果が十分でなく、１．５ｗｔ％を超えると比抵抗が著しく上昇する。
【００２４】
次に、第２の実施例を具体的に説明する。表３の組成で電解液を調合し、上記と同様、３０℃における比抵抗および８５℃における火花発生電圧を測定した。その結果を表３に示す。
【００２５】
【表３】
【００２６】
表３より、γ−ブチロラクトンを主溶媒とし、フタル酸水素−１−エチル−２，３−ジメチルイミダゾリン（主溶質）に加えて、モノアルキルビスグリセリンホウ酸エステルを溶解した実施例１１〜２０は、モノアルキルビスグリセリンホウ酸エステルを溶解しない従来例６〜９と比較して比抵抗を上昇させずに、火花発生電圧を向上させている。
【００２７】
ただし、モノアルキルビスグリセリンホウ酸エステルの電解液に対する添加量は０．５〜１０ｗｔ％が好ましく、０．５ｗｔ％未満では効果が十分でなく、１０ｗｔ％を超えると、比抵抗が著しく上昇し、火花発生電圧も低下する。
【００２８】
なお、構造式中Ｒは炭素数１〜１０のアルキル基が好ましい。炭素数が１０を超えるアルキル基では比抵抗上昇が激しく、十分な耐圧向上効果も得られない。また、炭素数が１４以上のアルキル基では溶解しないという問題がある。
【００２９】
本発明は、上記実施例に限定されるものではなく、先に例示した副溶媒を混合しても実施例と同等の効果があり、溶質に先に例示したカルボン酸またはその塩を単独または複数溶解しても実施例と同等の効果がある。
【００３０】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明に係る電解液に用いたモノアルキルビスグリセリンホウ酸エステルは、エチレングリコール等の多価アルコールまたはγ−ブチロラクトン等のラクトン類を主溶媒とした電解液に容易に溶解し、かつ、比抵抗を上昇させずに耐電圧の向上を図ることができる。
【発明の属する技術分野】
本発明は、アルミニウム電解コンデンサの駆動用電解液（以下、単に電解液と称す）の改良に関するものであり、特に耐電圧を改善した電解液に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、エチレングリコールまたはγ−ブチロラクトンを主溶媒とし、カルボン酸のアンモニウム塩を溶解した電解液に、マンニトール、ソルビトール等を溶解すると電解液の耐電圧を向上させることが可能であるとされている（例えば、特許文献１〜４参照）。
【０００３】
【特許文献１】
特公平７−４８４６０号公報（第２頁、表）
【特許文献２】
特公平７−６３０４７号公報（第３頁、表１）
【特許文献３】
特開平１１−１８６１０７号公報（第１−６頁）
【特許文献４】
特開平９−１４８１９６号公報（第１−６頁）
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、マンニトール、ソルビトールは、溶解量の増加に伴う耐電圧の向上が緩慢であり、多量に溶解すると著しい比抵抗の上昇を伴うという問題がある。
【０００５】
そこで、本発明の課題は、上記欠点を改善し、比抵抗の上昇を抑制しつつ、耐電圧を向上できる電解コンデンサの駆動用電解液を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明は、マンニトール、ソルビトールと比較して電極箔への吸着性の高いモノアルキルビスグリセリンホウ酸エステルに着目し、その特性を電解液に適用することにより上記課題の解決を図ろうとするものである。
【０００７】
すなわち、多価アルコールにカルボン酸またはその塩と、以下の化学式で表されるモノアルキルビスグリセリンホウ酸エステルとを溶解し、モノアルキルビスグリセリンホウ酸エステルの溶解量が、電解液全体に対して０．５〜１．５ｗｔ％であることを特徴とする電解コンデンサの駆動用電解液である。
また、ラクトン類にカルボン酸またはその塩と、以下の化学式で表されるモノアルキルビスグリセリンホウ酸エステルとを溶解し、モノアルキルビスグリセリンホウ酸エステルの溶解量が、電解液全体に対して０．５〜１０ｗｔ％であることを特徴とする電解コンデンサの駆動用電解液である。
【０００８】
【化２】
本発明において、上記カルボン酸としては、マレイン酸、フタル酸、アジピン酸、安息香酸、アゼライン酸、セバシン酸、サリチル酸、レゾルシル酸、シトラコン酸、１，６−デカンジカルボン酸、５，６−デカンジカルボン酸、７−ビニルヘキサデセン−１，１６−ジカルボン酸等を例示することができる。
【００１２】
また、カルボン酸の塩としては、アンモニウム塩の他、メチルアミン、エチルアミン、ｔ−ブチルアミン等の一級アミン塩、ジメチルアミン、エチルメチルアミン、ジエチルアミン等の二級アミン塩、トリメチルアミン、ジエチルメチルアミン、エチルジメチルアミン、トリエチルアミン等の三級アミン塩、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四級アンモニウム塩、１−メチルイミダゾリン、１，２，３，４−テトラメチルイミダゾリン、１−エチル−２，３−ジメチルイミダゾリン、１，２−ジメチルイミダゾリン、１，３−ジメチルイミダゾリン、１−メチル−２−エチルイミダゾリン、１−メチル−２−ペンチルイミダゾリン、１−メチル−２−プロピルイミダゾリン、１−エチル−２−メチルイミダゾリン、１，２，４−トリメチルイミダゾリン、１，３，４−トリメチル−２−エチルイミダゾリン、１，３−ジメチル−２−ヘプチルイミダゾリン、１−メチル−２−フェニルイミダゾリン、１−メチル−２−ベンジルイミダゾリン、１−ベンジル−２−メチルイミダゾリン、１−ブチル−２−メチルイミダゾリン、１，２，３−トリメチル−１，４，５，６−テトラヒドロピリミジニウム、１−メチルイミダゾリウム、１，３−ジ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、１，３，４−トリメチルイミダゾリウム等のイミダソリンまたはその誘導体等を例示することができる。
【００１３】
上記有機溶媒である多価アルコールとしては、エチレングリコール、プロピレングリコール、ブチレングリコール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、グリセリン等を例示することができる。
【００１４】
そして、上記有機溶媒であるラクトン類としてはγ−ブチロラクトン、γ−カプロラクトン、γ−バレロラクトン、δ−バレロラクトン等を例示することができる。
【００１５】
また、上記有機溶媒に混合する溶媒としては、エタノール、プロパノール、ブタノール、ペンタノール、ヘキサノール、ヘプタノール、オクタノール、シクロブタノール、シクロペンタノール、シクロヘキサノール、シクロヘプタノール、エチレングリコールモノメチルエーテル、プロピレングリコールモノメチルエーテル、ヒドロキシアニソール、プロピレングリコール−１−メチルエーテル、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−ジエチルアセトアミド、ジメチルスルホキシド、１，３−ジオキソラン、エチレンカーボネイト、プロピレンカーボネイト、ブチレンカーボネイト、スルホラン、１，３−ジエチル−２−イミダゾリジノン、１，３−ジプロピル−２−イミダゾリジノン、１，３，４−トリメチル−２−イミダゾリジノン、１，３，４−トリエチル−２−イミダゾリジノン等を例示することができ、多価アルコールと水との混合溶媒、多価アルコールとラクトン類との混合溶媒とすることもできる。
【００１６】
また、モノアルキルビスグリセリンホウ酸エステルのアルキル基としては、メチル基の他、エチル基、プロピル基、ブチル基、ペンチル基、ヘキシル基、ヘプチル基、オクチル基、ノニル基、デジル基等（n、sec、tert型）を例示することができる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
本発明では、エチレングリコール等の多価アルコール、または、γ−ブチロラクトンを主溶媒とし、この主溶媒に対して、少なくとも、カルボン酸またはその塩を溶解した電解液において、モノアルキルビスグリセリンホウ酸エステルを溶解する。
【００１８】
電解液中でマンニトール、ソルビトール等とカルボン酸とが反応して形成される錯体は、イオンの移動を妨げ、電解液の比抵抗上昇を招くのに対して、本発明に係る電解液で用いたモノアルキルビスグリセリンホウ酸エステルは、３次元網目構造をしており、イオンの移動を妨げないので、電解液の比抵抗上昇を抑えることができる特性を持つ。また、電極箔に対する高い吸着性により、少量の添加で耐電圧を向上させることができる。
【００１９】
【実施例】
以下、第１の実施例を具体的に説明する。表１、２の組成で電解液を調合し、３０℃における比抵抗、および８５℃における火花発生電圧を測定した結果を表１、２に示す。
【００２０】
【表１】
【表２】
表１、２に示すように、１，６−デカンジカルボン酸アンモニウムおよびセバシン酸二アンモニウムにマンニトールを添加した従来例１〜５に示す電解液と比較して、本発明に係る実施例１〜１０に示す電解液は、モノアルキルビスグリセリンホウ酸エステルを添加することにより、少量でも火花発生電圧が向上し、かつ、低い比抵抗を示している。
【００２３】
ただし、表１、２において、モノアルキルビスグリセリンホウ酸エステルの電解液全体に対する溶解量は０．５〜１．５ｗｔ％が好ましく、０．５ｗｔ％未満では効果が十分でなく、１．５ｗｔ％を超えると比抵抗が著しく上昇する。
【００２４】
次に、第２の実施例を具体的に説明する。表３の組成で電解液を調合し、上記と同様、３０℃における比抵抗および８５℃における火花発生電圧を測定した。その結果を表３に示す。
【００２５】
【表３】
表３より、γ−ブチロラクトンを主溶媒とし、フタル酸水素−１−エチル−２，３−ジメチルイミダゾリン（主溶質）に加えて、モノアルキルビスグリセリンホウ酸エステルを溶解した実施例１１〜２０は、モノアルキルビスグリセリンホウ酸エステルを溶解しない従来例６〜９と比較して比抵抗を上昇させずに、火花発生電圧を向上させている。
【００２７】
ただし、モノアルキルビスグリセリンホウ酸エステルの電解液に対する添加量は０．５〜１０ｗｔ％が好ましく、０．５ｗｔ％未満では効果が十分でなく、１０ｗｔ％を超えると、比抵抗が著しく上昇し、火花発生電圧も低下する。
【００２８】
なお、構造式中Ｒは炭素数１〜１０のアルキル基が好ましい。炭素数が１０を超えるアルキル基では比抵抗上昇が激しく、十分な耐圧向上効果も得られない。また、炭素数が１４以上のアルキル基では溶解しないという問題がある。
【００２９】
本発明は、上記実施例に限定されるものではなく、先に例示した副溶媒を混合しても実施例と同等の効果があり、溶質に先に例示したカルボン酸またはその塩を単独または複数溶解しても実施例と同等の効果がある。
【００３０】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明に係る電解液に用いたモノアルキルビスグリセリンホウ酸エステルは、エチレングリコール等の多価アルコールまたはγ−ブチロラクトン等のラクトン類を主溶媒とした電解液に容易に溶解し、かつ、比抵抗を上昇させずに耐電圧の向上を図ることができる。
Claims (2)
- 多価アルコールにカルボン酸またはその塩と、以下の化学式で表されるモノアルキルビスグリセリンホウ酸エステルとを溶解し、
モノアルキルビスグリセリンホウ酸エステルの溶解量が、電解液全体に対して０．５〜１．５ｗｔ％であることを特徴とする電解コンデンサの駆動用電解液。
- ラクトン類にカルボン酸またはその塩と、以下の化学式で表されるモノアルキルビスグリセリンホウ酸エステルとを溶解し、
モノアルキルビスグリセリンホウ酸エステルの溶解量が、電解液全体に対して０．５〜１０ｗｔ％であることを特徴とする電解コンデンサの駆動用電解液。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2003000858A JP4136669B2 (ja) | 2003-01-07 | 2003-01-07 | 電解コンデンサの駆動用電解液 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2003000858A JP4136669B2 (ja) | 2003-01-07 | 2003-01-07 | 電解コンデンサの駆動用電解液 |
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| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
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| JP6740579B2 (ja) | 2015-08-12 | 2020-08-19 | 日本ケミコン株式会社 | 固体電解コンデンサおよび固体電解コンデンサの製造方法 |
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2003
- 2003-01-07 JP JP2003000858A patent/JP4136669B2/ja not_active Expired - Fee Related
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