JP4150249B2 - 電解コンデンサの駆動用電解液 - 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り、特に耐電圧を向上させた電解液に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、中高圧用アルミニウム電解コンデンサ用の電解液は、エチレングリコール等の溶媒に、カルボン酸またはその塩、ホウ酸またはそのアンモニウム塩およびマンニトール等の多価アルコール類を溶解しており、ホウ酸と多価アルコール類とがエステル化合物を形成し、その構造的な特性により電解液の耐電圧が向上することが知られている。さらに耐電圧を向上させるには、合成高分子であるポリビニルアルコールを添加していた（例えば、特許文献１〜３参照）。
【０００３】
【特許文献１】
特開平７−４８４５９号公報（第１−４頁）
【特許文献２】
特公平７−４８４６０号公報（第１−３頁）
【特許文献３】
特公平７−６３０４７号公報（第１−４頁）
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、炭素数が６程度のマンニトール、ソルビトール等の多価アルコールは溶解量を増加させても電解液の耐電圧の向上が緩慢であり、耐電圧を大幅に向上させるには、比抵抗の顕著な上昇を伴う。ポリビニルアルコールはマンニトールより少量の添加で電解液の耐電圧向上が図れるが、エチレングリコールを主成分とする溶媒に対して溶解性が著しく低いため、多量に添加できない上、長時間にわたる電解液の加熱と攪拌が必要になるという問題がある。また、多価アルコール類は主溶質であるカルボン酸ともエステル化反応を起こすことがあるため、電解液自身の特性変化が大きくなるという問題があった。
上記のような問題があったため、電解液の比抵抗の上昇を抑制しつつ、耐電圧の向上を図ることができる電解液が要求されていた。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記の課題を解決するため各種検討した結果、見出されたものであり、キノン骨格とヒドロキシル基とを有するポリポール酸および／またはアトロメンチンを溶解し、この構造により耐電圧の向上を図ろうとするものである。
すなわち、エチレングリコールを主成分とする溶媒に、溶質として、カルボン酸またはその塩と、ホウ酸またはそのアンモニウム塩と、ポリポール酸（化３）および／またはアトロメンチン（化４）とを溶解す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。
【０００６】
【化３】

【０００７】
【化４】

【０００８】
また、上記ポリポール酸および／またはアトロメンチンの溶解量が、０．１０〜５．０ｗｔ％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。
【０００９】
そして、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、スベリン酸、アゼライン酸、セバシン酸、ウンデカン二酸、ドデカン二酸、トリデカン二酸、テトラデカン二酸、ペンタデカン二酸、１，６−デカンジカルボン酸、５，６−デカンジカルボン酸、２−メチルアゼライン酸、３−ｔｅｒｔ−ブチルアジピン酸、７−ビニルヘキサデセン−１，１６−ジカルボン酸、マレイン酸、フマル酸、シトラコン酸、安息香酸、サリチル酸、フタル酸、クエン酸等を例示することができる。
【００１０】
さらに、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１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２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３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４級アンモニウム塩、イミダゾリニウム塩等を例示することができる。
【００１１】
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、スルホラン類等を例示することができる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
エチレングリコールを主溶媒とする電解液中で、ポリポール酸またはアトロメンチンのキノン部分とヒドロキシル基とが電極酸化皮膜と反応し耐水性の皮膜を形成するため、耐電圧向上を図ることができる。
また、これらが芳香族環を有することで、高温での安定性も高められる。
【００１３】
【実施例】
以下、本発明を実施例に基づき具体的に説明する。表１の組成で電解液を調合し、３０℃における電解液の比抵抗と８５℃における火花発生電圧（電解液の耐電圧）を測定し、表１、表２の結果を得た。
【００１４】
【表１】

【００１５】
【表２】

【００１６】
表１、２より、ポリポール酸またはアトロメンチンを溶解した実施例は、従来例より比抵抗の上昇が抑えられ、耐電圧が向上していることが分かる。ポリポール酸またはアトロメンチンの溶解量が０．１０ｗｔ％未満では耐電圧向上の効果が十分でなく、５．０ｗｔ％を超えると比抵抗が高くなり過ぎ、低比抵抗用途に不向きとなる。よって、ポリポール酸またはアトロメンチンの溶解量は、０．１０〜５．０ｗｔ％の範囲が好ましい。
【００１７】
また、ポリポール酸またはアトロメンチンを溶解した電解液の効果は、実施例に限られるものではなく、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混合して使用しても、本実施例と同等の効果がある。
【００１８】
【発明の効果】
上記のとおり、本発明によるポリポール酸および／またはアトロメンチンを溶解した電解液は、主溶質のカルボン酸とのエステル化反応が少なく、エチレングリコールに対する溶解性が高いので、比抵抗の上昇を抑制しながら、耐電圧の向上を図ることができ、かつ熱安定性にも優れるため、高温下での製品の信頼性を高めることができる。

Claims (2)

1. エチレングリコールを主成分とする溶媒に、溶質として、カルボン酸またはその塩と、ホウ酸またはそのアンモニウム塩と、ポリポール酸（化１）および／またはアトロメンチン（化２）とを溶解する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記載のポリポール酸および／またはアトロメンチンの溶解量が、０．１０〜５．０ｗｔ％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。