JP4150248B2 - 電解コンデンサ駆動用電解液 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電解コンデンサの駆動用電解液(以下、電解液と称す)の改良に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
電解コンデンサの駆動用電解液は、従来、エチレングリコール等の溶媒に、カルボン酸またはそのアンモニウム塩と、ホウ酸またはそのアンモニウム塩と、マンニトール等の多価アルコール類を溶解していた。しかし、電解コンデンサが高温下にさらされると、電解液中に含まれる水分とアルミニウム電極箔との水和反応等により、化成処理により形成された電極箔表面の酸化皮膜が破壊されてガスが発生し、防爆弁の作動や電気特性が悪化する。
【０００３】
そこで、電極箔の耐水性を向上させるために、オルトリン酸や次亜リン酸等のリン酸化合物を添加した電解液が用いられている。ここで、リン酸化合物は、電極箔に吸着し水分と電極箔との反応を抑制し、リン酸化合物が水和反応を起こし水分を保持する効果がある（例えば、特許文献１、２参照）。
【０００４】
【特許文献１】
特公平７−４８４６０号公報（第１−３頁、表）
【特許文献２】
特開２０００−３４８９８２号公報（第１−４頁、表１）
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、リン酸化合物はアルミニウムとの反応性が高いため、コンデンサ素子に電解液を含浸させた時点で、溶解量のほとんどがアルミニウムの露出している電極箔の端面に吸着されてしまい、電解コンデンサの使用中に発生する酸化皮膜の破壊を長期間抑制できないという問題があった。
【０００６】
以上の問題点に鑑みて、本発明の課題は、電極箔の水和反応を長期間抑制して信頼性を向上することの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。
【０００７】
【発明が解決するための手段】
本発明は、アミドホスファゼンオリゴマーをエチレングリコールを主成分とする溶媒に溶解することで、電解コンデンサ内における電極箔の水和反応を長期間抑制するものである。
【０００８】
すなわち、本発明に係る電解液では、エチレングリコールを主成分とする溶媒に、カルボン酸またはその塩と、ホウ酸またはその塩と、以下の化学式で表されるアミドホスファゼンオリゴマーとを溶解したことを特徴とする。
【０００９】
【化２】

【００１０】
本発明において、アミドホスファゼンオリゴマーの配合量が、電解液全体に対して０．１０〜５．０重量％であることが好ましい。０．１０ｗｔ％未満では、ｔａｎδ増加の抑制効果が充分ではなく、５．０ｗｔ％を超える場合には、電解液の比抵抗が高くなる。
【００１１】
本発明において、上記カルボン酸として、アゼライン酸の他、アジピン酸、セバシン酸、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、カルボン酸あるいはホウ酸の塩としては、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、テトラエチルアンモニウム等の四級アンモニウム塩等を例示することができる。
【００１３】
また、上記エチレングリコールに混合する副溶媒としては、水の他、プロピレングリコール等のグリコール類、γ−ブチロラクトン、Ｎ−メチル−２−ピロリドン等のラクトン類、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等のアミド類、エチレンカーボネート、プロピレンカーボネート、イソブチレンカーボネート等の炭酸類、アセトニトリル等のニトリル類、ジメチルスルホキシド等のオキシド類、エーテル類、ケトン類、エステル類等を例示することができる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
本発明に係る電解液では、エチレングリコールを主成分とする溶媒に、カルボン酸またはその塩と、ホウ酸またはその塩と、上記したアミドホスファゼンオリゴマーとを溶解する。ここで、アミドホスファゼンオリゴマーの配合量は、電解液全体に対して０．１０〜５．０重量％とする。
【００１５】
本発明に係る電解液において、アミドホスファゼンオリゴマーは、オルトリン酸のようなＯＨ基を持たないため、電極箔との反応性が低いので、電極箔に短時間のうちに吸着反応が起こるようなことがない。従って、アミドホスファゼンオリゴマーが長期間にわたって電解液中に存在することができるので、電極箔を保護する効果が持続される。また、アミドホスファゼンオリゴマーは熱的安定性が高いため、高温下でのコンデンサの電気特性を安定でき、長期信頼性を改善することができる。
【００１６】
【実施例】
以下、本発明について実施例に基づき具体的に説明する。表１に示す組成で電解液を調合し、３０℃における電解液の比抵抗および８５℃における電解液の火花発生電圧（耐電圧）を測定した結果を表１に示す。
【００１７】
【表１】

【００１８】
次に、タブ端子を陽極箔および陰極箔に固着し、陽極箔と陰極箔とをセパレータ紙を介して巻回したコンデンサ素子に、表１に示す各電解液を含浸する。次に、アルミニウム製外装ケース内に封口ゴムと共に挿入し、直径３５．０ｍｍ、長さ３０．０ｍｍ、定格電圧３１５Ｖ、静電容量３９０μＦのアルミニウム電解コンデンサを作製しエージングを行った。
【００１９】
そして、これらの電解コンデンサを１０５℃の恒温槽中で定格電圧を印加し、ｔａｎδを測定した結果を表２に示す。
【００２０】
【表２】

【００２１】
表２に示すように、アミドホスファゼンオリゴマーを配合した本発明の実施例に係る電解液によれば、製品のｔａｎδ上昇が抑えられ、かつショートパンクが発生していないことから、電極箔の水和反応を抑制していることが分かる。これに対して、アミドホスファゼンオリゴマーを溶解しなかった従来例の電解液では、ｔａｎδの上昇が大きく、２０００時間までにショートパンクが発生した。
【００２２】
なお、表１〜２に示す結果からすれば、アミドホスファゼンオリゴマーの配合量が０．０５ｗｔ％では、ｔａｎδ増加の抑制効果が充分ではないため、さらなる長期信頼性を要求される用途には不適であり、９．０ｗｔ％では電解液の比抵抗が高くなり低比抵抗用途に不適である。よって、アミドホスファゼンオリゴマーの配合量は、０．１０〜５．０ｗｔ％の範囲が好ましい。
【００２３】
本発明は実施例に限定されるものではなく、先に例示したカルボン酸やその塩を単独または複数混合しても本実施例と同等の効果があり、さらに、先に例示した副溶媒を目的によって混合しても本実施例と同等の効果が得られる。
【００２４】
【発明の効果】
上記のとおり、本発明によるエチレングリコールを主溶媒とし、アミドホスファゼンオリゴマーを溶解した電解液を用いることで、電極箔の水和反応を長期間抑制できるので、製品のｔａｎδ増加およびショートパンク発生の抑制を図ることができる。

Claims (2)

1. エチレングリコールを主成分とする溶媒に、カルボン酸またはその塩と、ホウ酸またはその塩と、以下の化学式で表されるアミドホスファゼンオリゴマーとを溶解したことを特徴とする電解コンデンサの駆動用電解液。
   

   
2. 請求項１において、アミドホスファゼンオリゴマーの溶解量が、電解液全体に対して０．１〜５．０重量％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。