JP4271431B2 - 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、特に長期にわたり電解コンデンサの外観変化を抑制する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の電解液は、エチレングリコール等の溶媒に、高級二塩基酸またはその塩、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いた（例えば、特許文献１、２参照）。
【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）
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記の電解液を使用した電解コンデンサを高温下で電圧印加するか、または無負荷放置した場合、電解液から発生する蒸気や、陰極より発生する水素ガスによって防爆弁が膨張するなどの外観異常が発生するという問題があった。
このため、ガス吸収剤としてニトロ化合物を添加する方法も考えられたが、ガス吸収の効果が小さく、長期にわたる外観変化の抑制効果はなかった。
上記のような問題があったため、電解コンデンサを高温下で電圧印加するか、または無負荷放置した場合に、外観異常が発生することのない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、不飽和炭化水素ジニトリルを溶解することで、電解コンデンサにおける外観異常を長時間抑制しようとするものである。
すなわち本発明は、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、不飽和炭化水素ジニトリル（化２）とを溶解し、該不飽和炭化水素ジニトリルの溶解量が、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。
【０００６】
【化２】

【０００８】
上記の不飽和炭化水素として、まず、エチレン、プロピレン、ブテン、ペンテン、へキセン、ヘプテン、オクテンを例示することができる。
【０００９】
さらに、２個の二重結合を有する不飽和炭化水素として、プロパジエン、１，２−ブタジエン、１，３−ブタジエン、１，２−ペンタジエン、１，３−ペンタジエン、１，４−ペンタジエン、２，３−ペンタジエン、２，４−ペンタジエン、１，２−ヘキサジエン、１，３−ヘキサジエン、１，４−ヘキサジエン、１，５−ヘキサジエン、２，３−ヘキサジエン、２，４−ヘキサジエン、１，２−ヘプタジエン、１，３−ヘプタジエン、１，４−ヘプタジエン、１，５−ヘプタジエン、１，６−ヘプタジエン、２，３−ヘプタジエン、２，４−ヘプタジエン、２，５−ヘプタジエン、３，４−ヘプタジエン、１，２−オクタジエン、１，３−オクタジエン、１，４−オクタジエン、１，５−オクタジエン、１，６−オクタジエン、１，７−オクタジエン、２，３−オクタジエン、２，４−オクタジエン、２，５−オクタジエン、２，６−オクタジエン、３，４−オクタジエン、３，５−オクタジエンを例示することができる。
【００１０】
また、３個の二重結合を有する不飽和炭化水素として、ブタトリエン、１，２，３−ペンタトリエン、１，２，４−ペンタトリエン、１，２，３−ヘキサトリエン、１，２，４−ヘキサトリエン、２，３，４−ヘキサトリエン、１，２，３−ヘプタトリエン、１，２，４−ヘプタトリエン、１，２，５−ヘプタトリエン、２，３，４−ヘプタトリエン、２，３，５−ヘプタトリエン、１，２，３−オクタトリエン、１，２，４−オクタトリエン、１，２，５−オクタトリエン、１，２，６−オクタトリエン、２，３，４−オクタトリエン、２，３，５−オクタトリエン、２，３，６−オクタトリエン、３，４，５−オクタトリエンを例示することができる。
【００１１】
そして、４個の二重結合を有する不飽和炭化水素として、ペンタテトラエン、１，２，３，４−ヘキサテトラエン、１，２，３，５−ヘキサテトラエン、１，２，４，５−ヘキサテトラエン、１，２，３，４−ヘプタテトラエン、１，２，３，５−ヘプタテトラエン、１，２，３，６−ヘプタテトラエン、１，３，４，５−ヘプタテトラエン、１，２，４，５−ヘプタテトラエン、１，２，５，６−ヘプタテトラエン、２，３，４，５−ヘプタテトラエン、１，２，３，４−オクタテトラエン、１，２，３，５−オクタテトラエン、１，２，３，６−オクタテトラエン、１，２，３，７−オクタテトラエン、１，２，４，５−オクタテトラエン、１，２，５，６−オクタテトラエン、１，２，６，７−オクタテトラエン、２，３，４，５−オクタテトラエン、２，３，４，６−オクタテトラエン、２，３，５，６−オクタテトラエンを例示することができる。
【００１２】
さらに、５個の二重結合を有する不飽和炭化水素として、ヘキサペンタエン、１，２，３，４，５−ヘプタペンタエン、１，２，３，４，６−ヘプタペンタエン、１，２，３，５，６−ヘプタペンタエン、１，２，３，４，５−オクタペンタエン、１，２，３，４，６−オクタペンタエン、１，２，３，４，７−オクタペンタエン、１，２，３，５，６−オクタペンタエン、１，２，３，６，７−オクタペンタエン、２，３，４，５，６−オクタペンタエンを例示することができる。
【００１３】
そして、６個の二重結合を有する不飽和炭化水素として、ヘプタヘキサエン、オクタヘキサエンを、また、７個の二重結合を有する不飽和炭化水素として、オクタヘプテンを例示することができる。
【００１４】
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。
【００１５】
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。
【００１６】
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。
【００１７】
【発明の実施の形態】
不飽和炭化水素ジニトリルは主鎖に二重結合を有し、また、二つのニトリル基を持つ化合物で、二重結合部が電解コンデンサ中の水素ガスと優先的に反応し、電解コンデンサの防爆弁膨張などの外観異常を長期にわたり抑制することができる。また、二つのニトリル基が、電解コンデンサ中の水分と反応してジカルボン酸に変化するので製品の初期特性を長時間維持できる。
【００１８】
【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の結果を得た。
【００１９】
【表１】

【００２０】
表１の電解液で、直径３５．０ｍｍ、長さ５０．０ｍｍ、定格電圧４００Ｖ、静電容量３３０μＦのアルミ電解コンデンサを各１０個作成した。これらの製品を１０５℃の恒温槽中で３０００時間、定格電圧印加し、外観、静電容量とｔａｎδを測定し、表２の結果を得た。
【００２１】
【表２】

【００２２】
表１、表２の結果より、不飽和炭化水素ジニトリルを溶解した実施例は、これを溶解しない従来例、およびこれの代わりにｐ−ニトロフェノールを溶解した比較例に比べて、比抵抗の上昇および耐電圧の低下を抑制しながら、外観変化、容量変化率ともに小さく、ｔａｎδの上昇も抑制されていることが分かる。また、不飽和炭化水素ジニトリルの溶解量が多いほど、外観変化、容量変化率、ｔａｎδの上昇の抑制に効果があるが、０．１０ｗｔ％未満では外観変化、容量変化率、ｔａｎδの上昇の抑制効果が十分ではなく、５．０ｗｔ％を超えると電解液の比抵抗上昇が著しいため、０．１０〜５．０ｗｔ％の範囲が好ましい。
【００２３】
【発明の効果】
上記のとおり、本発明による不飽和炭化水素ジニトリルを０．１０〜５．０ｗｔ％溶解した電解液を用いることで、電解コンデンサの外観変化、静電容量変化率、ｔａｎδ上昇を抑制することができ、信頼性の向上を図ることができる。

Claims (1)

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、不飽和炭化水素ジニトリル（化１）とを溶解し、該不飽和炭化水素ジニトリルの溶解量が、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。