JP4307093B2 - 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、特に耐電圧を改善し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アンモニウム塩、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溶解していた（例えば、特許文献１〜３参照）。
【０００３】
【特許文献１】
特公平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、ソルビトール等は添加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。一方、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ができない上、電解液の加熱と攪拌が長時間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。
本発明は上記課題を解決し、比抵抗上昇を抑えながら耐電圧向上を図ることができる電解コンデンサ用の電解液を提供するものである。
【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、キナクリドンがキノン骨格を有することに着目し、この構造により電解液と電極箔との化学反応を抑制し、耐電圧の上昇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溶媒とし、カルボン酸またはその塩と、キナクリドン（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である。
【０００６】
【化２】

【０００７】
また、上記キナクリドンの溶解量が、０．１〜５．０ｗｔ％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。
【０００８】
カルボン酸としては、ギ酸、酢酸、ラウリン酸、ステアリン酸、デカン酸、安息香酸、サリチル酸、マレイン酸、フタル酸、フマル酸、コハク酸、グルタル酸、アゼライン酸、セバシン酸、２−メチルアゼライン酸、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。
【０００９】
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、テトラエチルアンモニウム等の四級アンモニウム塩、イミダゾリニウム塩等を例示することができる。
【００１０】
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、スルホラン誘導体等を例示することができる。これらの溶媒は一種類だけでなく、二種類以上を混合して使用することもできる。
【００１１】
上記の電解液には、漏れ電流の低減、耐電圧向上、ガス吸収等の目的で種々の添加剤を加えることができる。添加剤の例として、リン酸化合物、ホウ酸化合物、多価アルコール類、ポリビニルアルコール、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、ポリオキシエチレンポリオキシプロピレングリコールのランダム共重合体およびブロック共重合体に代表される高分子化合物、ニトロ化合物等が挙げられる。
【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、キナクリドンのキノン部分が電極箔の酸化皮膜と反応し耐水性の皮膜を形成するため、電解液と電極箔との化学反応が抑えられ、耐電圧向上を図ることができる。
また、キナクリドンが芳香族環を有することで、高温での安定性も高められ、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高く、主溶質のカルボン酸とのエステル化反応が少ないことから、比抵抗の上昇を抑えながら耐電圧の向上をも図ることができる。
【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、２の結果を得た。
【００１４】
【表１】

【００１５】
【表２】

【００１６】
表１，２より、キナクリド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。キナクリドンの溶解量が０．１ｗｔ％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、キナクリドンの溶解量は、０．１〜５．０ｗｔ％の範囲が好ましい。
【００１７】
なお、本発明は実施例に限定されるものではなく、先に例示した各種溶質を単独または複数溶解した電解液や、その他添加剤を加えた電解液、副溶媒を混合した電解液でも実施例と同等の効果があった。
【００１８】
【発明の効果】
上記のとおり、本発明によるキナクリド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溶媒とし、カルボン酸またはその塩と、キナクリドン（化１）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記載のキナクリドンの溶解量が、０．１〜５．０ｗｔ％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。