JP4344564B2 - 電解コンデンサの駆動用電解液 - Google Patents

Description

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、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。

従来、中高圧用電解コンデンサの電解液には、エチレングリコールを主溶媒とし、有機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を溶解し、耐電圧を上昇させるため、マンニトール、ソルビトール等の多価アルコールを溶解した電解液が用いられてきた（例えば特許文献１参照）。

特開平１−２２０４２６号公報（第１−５頁）

しかし、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に対する耐電圧の向上が緩慢であり、また、有機カルボン酸およびホウ酸とのエステル化反応により、比抵抗が著しく上昇するという問題があった。したがって、比抵抗を上昇させることなく、耐電圧を向上できる電解液が求められていた。

本発明は上記課題を解決するため、種々検討した結果見出されたものであり、多価アルコールよりも電極箔への吸着性が高く、有機カルボン酸、ホウ酸とのエステル化反応生成物がイオンの移動を妨げない４−イソブチルシクロヘキサノールに着目し、その特性を電解液に適用しよ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、有機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、以下の化学式で示される４−イソブチルシクロヘキサノールとを溶解し、４−イソブチルシクロヘキサノールの溶解量が、０．５〜２．０ｗｔ％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。

有機カルボン酸としては、アゼライン酸、セバシン酸、安息香酸、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、安息香酸、ｐ−ニトロ安息香酸、サリチル酸、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、フマル酸、マレイン酸、リンゴ酸、フタル酸、ボロジサリチル酸、クエン酸等を例示することができる。

有機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等を例示することができる。

また、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、ジエチレングリコール、トリエチ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。

４−イソブチルシクロヘキサノールは、電極箔に対し高い吸着性を有するため、電極箔上にて有機カルボン酸、ホウ酸とのエステル化反応を行うことができ、少量の添加で耐電圧を向上させることができる。

エチレングリコールを主溶媒とし、有機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を溶解した電解液に、４−イソブチルシクロヘキサノールを０．５〜２．０ｗｔ％溶解させる。

以下、本発明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（電解液の耐電圧）を測定した。

表１より、有機カルボン酸塩を１，６−デカンジカルボン酸アンモニウムとし、４−イソブチルシクロヘキサノールを溶解した実施例２〜４は、これを溶解せず、マンニトールを溶解した従来例１と比較して、比抵抗上昇が小さく、耐電圧が向上していることが分かる。
ここで、４−イソブチルシクロヘキサノールの溶解量は、０．５〜２．０ｗｔ％の範囲が好ましい。０．５ｗｔ％未満では耐電圧の向上効果が小さく（比較例１）、また、２．０ｗｔ％を超えると比抵抗上昇が著しく、低比抵抗用途に不向きとなる（比較例５）。

さらに、有機カルボン酸塩をセバシン酸アンモニウムとした場合（実施例６〜８、従来例２）についても、上記と同様に、４−イソブチルシクロヘキサノールによる耐電圧向上効果が得られた。
また、有機カルボン酸とその塩の種類を変えたもの、溶媒に水を混合したものの特性について、表２に示す。これらについても、上記と同様に、４−イソブチルシクロヘキサノールによる耐電圧向上効果が得られた。

なお、本発明は、上記実施例に限定されるものではなく、先に記載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についても、同様の効果があった。
添加剤としては、ガス吸収剤として、ｐ−ニトロ安息香酸、ｏ−ニトロアニソール、ｍ−ニトロアセトフェノン、ｐ−ニトロベンジルアルコール、ｐ−ニトロクレゾール等のニトロ化合物が、耐電圧向上剤としては、ポリビニルアルコール、ポリエチレングリコール等が挙げられる。

Claims (1)

1. エチレングリコールを主溶媒とし、有機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、以下の化学式で示される４−イソブチルシクロヘキサノールとを溶解し、前記４−イソブチルシクロヘキサノールの溶解量が、０．５〜２．０ｗｔ％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。