JP4350999B2 - 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、特に高温下での信頼性を改善した電解液に関するものである。

近年の電解コンデンサの小形化に伴い、電解コンデンサの陽極箔にはエッチング倍率の高いものが使用されるようになり、比抵抗の低い電解液が要求されている。従来の電解液としては、エチレングリコールを溶媒とし、電解質として有機カルボン酸のアンモニウム塩を溶解したものが使用されている（例えば特許文献１、２参照）。
特公平７−４８４６０号公報（第２頁、表） 特公平７−６３０４７号公報（第２頁、表１）

上記の電解液で低比抵抗のものを得るには、電解質の濃度を高くするか、水を多量に混合しなければならない。しかし、電解質の濃度を高くすると、低温下での電解質の析出や、耐電圧の低下が発生する。また水を多量に混合すると、高温下において電解液が劣化し、電解コンデンサの等価直列抵抗およびｔａｎδ値の上昇を引き起こすため、１０５℃での使用は困難であった。
以上の問題に鑑みて、本発明の課題は、低比抵抗で、かつ高温条件下で安定した電気特性を示す電解コンデンサ用の電解液を提供することにある。

本発明は上記課題を解決するため、電解液にヒドロキシアルコキシアセトフェノンを溶解することで、高温下での電解液の劣化を抑制し、信頼性に優れた電解液を提供するものである。
すなわち、エチレングリコールと水とを混合した溶媒に、有機カルボン酸またはその塩の１種以上と、以下の化学式で示されるヒドロキシアルコキシアセトフェノンとを溶解し、前記ヒドロキシアルコキシアセトフェノンの溶解量が０．５〜５．０ｗｔ％であり、水の混合量が１．０〜１０．０ｗｔ％であるた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。

ここで、ヒドロキシアルコキシアセトフェノンのアルコキシ基としてはメトキシ基、エトキシ基、プロポキシ基、ブトキシ基が好ましい。
また、その配位位置としては、水酸基をメタ位に、アルコキシ基をオルト位またはパラ位としたものが好ましい。すなわち、３−ヒドロキシ−４−アルコキシアセトフェノン、３−ヒドロキシ−２−アルコキシアセトフェノン、５−ヒドロキシ−２−アルコキシアセトフェノンが適当である。

上記有機カルボン酸としては、アゼライン酸、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、ギ酸、酢酸、アクリル酸、プロピオン酸、乳酸、酪酸、吉草酸、グルコン酸、安息香酸、ｐ−ニトロ安息香酸、アントラニル酸、サリチル酸、ゲンチシン酸、没食子酸、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、シュウ酸、トルトロン酸、フマル酸、マレイン酸、シトラコン酸、リンゴ酸、酒石酸、フタル酸、ボロジサリチル酸、クエン酸、ピロメリト酸、ナフトエ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等の四級アンモニウム塩等を例示することができる。

ヒドロキシアルコキシアセトフェノンは、水を含有した電解液に対して、劣化防止効果を有するため、電解コンデンサの高温での信頼性向上および低損失化等の特性改善を図ることができる。

電解液にヒドロキシアルコキシアセトフェノンの１種である３−ヒドロキシ−４−メトキシアセトフェノンを０．５〜５．０ｗｔ％溶解させることで、電解液の酸化劣化および加水分解が抑制され、水の混合量が１０ｗｔ％まで増加しても、高温下での電解液の劣化を抑えることができ、高温使用時の等価直列抵抗およびｔａｎδ増大を抑制することができる。

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℃における比抵抗を測定した。

表１、２の電解液を使用して、４００Ｖ−２２μＦ（φ１６×２５ｍｍＬ）のアルミニウム電解コンデンサを各１０個を作製し、ｔａｎδ、等価直列抵抗について初期特性測定後、高温印加試験（１０５℃、１０００時間、４００Ｖ印加）を行い、表３の結果を得た。

表３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、３−ヒドロキシ−４−メトキシアセトフェノンを溶解した実施例２〜６，９，１０，１２〜１５は、溶解しなかった従来例１〜３と比較して、高温印加試験において、ｔａｎδおよび等価直列抵抗の増大が抑制され、優れた特性を示している。
ここで、３−ヒドロキシ−４−メトキシアセトフェノンの溶解量は０．５〜５．０ｗｔ％の範囲が好ましい。０．５ｗｔ％未満では、電解液の劣化防止−電解コンデンサのｔａｎδおよび等価直列抵抗の抑制効果が十分ではなく（比較例１）、５．０ｗｔ％を超えると、比抵抗が高くなり、低比抵抗用途に不向きとなる（比較例１１）。
また、水の混合量は１．０〜１０．０ｗｔ％の範囲が好ましい。１．０ｗｔ％未満では比抵抗が高いので、低比抵抗用途に不向きであり（比較例１）、１０．０ｗｔ％を超えると、３−ヒドロキシ−４−メトキシアセトフェノンによる劣化防止効果が低下する（比較例７）ので、好ましくない。

さらに、有機カルボン酸塩を、セバシン酸アンモニウム、アゼライン酸アンモニウムとした場合（実施例１７，１８）、また、１，６−デカンジカルボン酸の塩をジメチルアミンとした場合（実施例１６）についても、上記と同様、３−ヒドロキシ−４−メトキシアセトフェノンによる、電解液の劣化防止効果が得られた。

なお、３−ヒドロキシ−４−メトキシアセトフェノンによる効果は、上記実施例に限定されるものではなく、先に例示した有機カルボン酸またはその塩を単独または複数溶解した電解液に用いても、同等の効果があった。
また、３−ヒドロキシ−２−メトキシアセトフェノン、５−ヒドロキシ−２−メトキシアセトフェノンを用いても上記実施例と同等の効果があった。
さらに、上記ヒドロキシアルコキシアセトフェノンのアルコキシ基として、メトキシ基の他に、エトキシ基、プロポキシ基、ブトキシ基を用いた場合も、上記と同様の効果を得ることができた。

Claims (1)

1. エチレングリコールと水とを混合した溶媒に、有機カルボン酸またはその塩の１種以上と、以下の化学式で示されるヒドロキシアルコキシアセトフェノンとを溶解し、
   前記ヒドロキシアルコキシアセトフェノンの溶解量が０．５〜５．０ｗｔ％であり、水の混合量が１．０〜１０．０ｗｔ％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。