JP4536436B2 - 電解液およびそれを用いた電解コンデンサ - Google Patents
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Description
この問題点を解決するために、アルキル置換アミジン基を有する化合物の4級化物のマレイン酸塩が使用されるが、初期比電導度特性に優れる一方で、マレイン酸が高温下で熱的に不安定で異性化によりフマル酸が生成するため、高温下での比電導度変化率が大きくなるという課題を有する。
すなわち、本発明の課題は、電解液の漏出が発生しにくく、初期比電導度特性に優れ、高温下での比電導度変化率が小さいという3つの課題を同時に満足する電解液を提供することにある。
即ち本発明は、下記一般式(1)で示される脂肪族不飽和ジカルボン酸(A0)のモノアニオン(A)とカチオン(B)からなる電解質(C)および有機溶媒(D)からなる電解液(E)であって、該(A0)のCACheシステムPM5法で計算した生成エネルギーE(A0)と下記一般式(2)で示される該(A0)の異性体ジカルボン酸(A1)のCACheシステムPM5法で計算した生成エネルギーE(A1)の差から下式で計算される異性化エネルギーΔHが−50kcal/mol以上3kcal/mol以下であることを特徴とする電解コンデンサ用電解液。
ΔH=E(A0)−E(A1)
一般式(1)で示される(A0)の構造は、ジカルボン酸がcis位に固定されているために分子内水素結合を有し、酸解離定数が大きく比電導度に優れるが、一般式(2)で示される(A1)の構造はジカルボン酸がtrans位に固定されているため、酸解離定数はcis位のものに比較して小さく、比電導度が小さい。上記異性化エネルギーΔHが3kcal/molを超える場合は、(A0)の構造は熱的に不安定であり、異性化により(A1)の構造へ変化するため、比電導度変化率が大きくなる。よって、(A0)の異性化を抑制することで、初期比比電導度特性に優れ、高温における比電導度変化率を小さくすることができる。また、従来のアミジン系電解液の特徴である電解液の漏出を抑制できるという特長は維持される。ΔHは通常−50kcal/mol以上の数値をとる。
生成エネルギーE(A0),E(A1)は、WorkSpace上で計算したい分子構造を書き構造を最適化した後、PM5geometryで計算することで求めることができる。
上記無機基としては、例えば、水素原子、ハロゲン原子、水酸基、ボラン基、アミノ基、シラン基、ホスフィノ基、ホスフィニル基、ニトロ基などがある。
(1)アルコキシ基を有する脂肪族不飽和ジカルボン酸(一般式(1)のXおよび/またはYがアルコキシ基である場合)
メトキシマレイン酸、エトキシマレイン酸、n−プロパキシマレイン酸、イソプロパキシマレイン酸、n−ブトキシマレイン酸、イソブトキシマレイン酸、s−ブトキシマレイン酸、t−ブトキシマレイン酸、メトキシメチルマレイン酸、エトキシメチルマレイン酸、メチル−n−プロパキシマレイン酸、イソプロパキシメチルマレイン酸、n−ブトキシメチルマレイン酸、イソブトキシメチルマレイン酸、s−ブトキシメチルマレイン酸、t−ブトキシメチルマレイン酸、エチルメトキシマレイン酸、エチルエトキシマレイン酸、エチル−n−プロパキシマレイン酸、エチルイソプロパキシマレイン酸、エチルn−ブトキシマレイン酸、エチルイソブトキシマレイン酸、エチル−s−ブトキシマレイン酸、エチル−t−ブトキシマレイン酸、メトキシ−n−プロピルマレイン酸、エトキシ−n−プロピルマレイン酸、n−プロパキシ−n−プロピルマレイン酸、イソプロパキシ−n−プロピルマレイン酸、n−ブトキシ−n−プロピルマレイン酸、イソブトキシ−n−プロピルマレイン酸、s−ブトキシ−n−プロピルマレイン酸、t−ブトキシ−n−プロピルマレイン酸、イソプロピルメトキシマレイン酸、イソプロピルエトキシマレイン酸、イソプロピル−n−プロパキシマレイン酸、イソプロパキシイソプロピルマレイン酸、イロプロピル−n−ブトキシマレイン酸、イソブトキシイソプロピルマレイン酸、s−ブトキシイソプロピルマレイン酸、t−ブトキシイソプロピルマレイン酸、ジメトキシマレイン酸、ジエトキシマレイン酸、ジ−n−プロパキシマレイン酸、ジイソプロパキシマレイン酸、エトキシメトキシマレイン酸、n−プロパキシメトキシマレイン酸、イソプロパキシメトキシマレイン酸、n−ブトキシメトキシマレイン酸、イソブトキシメトキシマレイン酸、s−ブトキシメトキシマレイン酸、t−ブトキシメトキシマレイン酸、エトキシ−n−プロパキシマレイン酸、エトキシイソプロパキシマレイン酸、エトキシ−n−ブトキシマレイン酸、エトキシイソブトキシマレイン酸、エトキシ−s−ブトキシマレイン酸、エトキシ−t−ブトキシマレイン酸、プロパキシイソプロパキシマレイン酸、プロパキシ−n−ブトキシマレイン酸、プロパキシイソブトキシマレイン酸、プロパキシ−s−ブトキシマレイン酸、プロパキシ−t−ブトキシマレイン酸、イソプロパキシ−n−ブトキシマレイン酸、イソプロパキシイソブトキシマレイン酸、イソプロパキシ−s−ブトキシマレイン酸、イソプロパキシ−t−ブトキシマレイン酸など。
(2)フェニル基を有する脂肪族不飽和ジカルボン酸(一般式(1)のXおよび/またはYがフェニル基である場合)
フェニルマレイン酸、メチルフェニルマレイン酸、エチルフェニルマレイン酸など。
(3)カルボニル基を有する脂肪族不飽和ジカルボン酸(一般式(1)のXおよび/またはYがカルボニル基を有する基である場合)
アセチルマレイン酸、アセチルメチルマレイン酸、アセチルエチルマレイン酸など。
上記XおよびYのうち一方が水素原子であり一方がアルコキシ基である場合が特に好ましく、好適な脂肪族不飽和ジカルボン酸(A0)の例としては、メトキシマレイン酸、エトキシマレイン酸、メトキシメチルマレイン酸、エトキシメチルマレイン酸、ジメトキシマレイン酸、ジエトキシマレイン酸、エトキシメトキシマレイン酸があげられ、このうち、最も好ましくはメトキシマレイン酸である。
また、上記環状アミジニウムカチオンおよび上記環状グアニジウムカチオンのうち、5員環および6員環であるものがさらに好ましい。
上記環状アミジニウムカチオンのうち、イミダゾリウムカチオン、イミダゾリニウムカチオンが最も好ましい。
[1]イミダゾリニウム
1,2,3,4−テトラメチルイミダゾリニウム、1,3,4−トリメチル−2−エチルイミダゾリニウム、1,3−ジメチル−2,4−ジエチルイミダゾリニウム、1,2−ジメチル−3,4−ジエチルイミダゾリニウム、1−メチル−2,3,4−トリエチルイミダゾリニウム、1,2,3,4−テトラエチルイミダゾリニウム、1,2,3−トリメチルイミダゾリニウム、1,3−ジメチル−2−エチルイミダゾリニウム、1−エチル−2,3−ジメチルイミダゾリニウム、1,2,3−トリエチルイミダゾリニウム、4−シアノ−1,2,3−トリメチルイミダゾリニウム、3−シアノメチル−1,2−ジメチルイミダゾリニウム、2−シアノメチル−1,3−ジメチルイミダゾリニウム、4−アセチル−1,2,3−トリメチルイミダゾリニウム、3−アセチルメチル−1,2−ジメチルイミダゾリニウム、4−メチルカルボオキシメチル−1,2,3−トリメチルイミダゾリニウム、3−メチルカルボオキシメチル−1,2−ジメチルイミダゾリニウム、4−メトキシ−1,2,3−トリメチルイミダゾリニウム、3−メトキシメチル−1,2−ジメチルイミダゾリニウム、4−ホルミル−1,2,3−トリメチルイミダゾリニウム、3−ホルミルメチル−1,2−ジメチルイミダゾリニウム、3−ヒドロキシエチル−1,2−ジメチルイミダゾリニウム、4−ヒドロキシメチル−1,2,3−トリメチルイミダゾリニウム、2−ヒドロキシエチル−1,3−ジメチルイミダゾリニウムなど。
1,3−ジメチルイミダゾリウム、1,3−ジエチルイミダゾリウム、1−エチル−3−メチルイミダゾリウム、1,2,3−トリメチルイミダゾリウム、1,2,3,4−テトラメチルイミダゾリウム、1,3−ジメチル−2−エチルイミダゾリウム、1,2−ジメチル−3−エチル−イミダゾリウム、1,2,3−トリエチルイミダゾリウム、1,2,3,4−テトラエチルイミダゾリウム、1,3−ジメチル−2−フェニルイミダゾリウム、1,3−ジメチル−2−ベンジルイミダゾリウム、1−ベンジル−2,3−ジメチル−イミダゾリウム、4−シアノ−1,2,3−トリメチルイミダゾリウム、3−シアノメチル−1,2−ジメ
チルイミダゾリウム、2−シアノメチル−1,3−ジメチル−イミダゾリウム、4−アセチル−1,2,3−トリメチルイミダゾリウム、3−アセチルメチル−1,2−ジメチルイミダゾリウム、4−メチルカルボオキシメチル−1,2,3−トリメチルイミダゾリウム、3−メチルカルボオキシメチル−1,2−ジメチルイミダゾリウム、4−メトキシ−1,2,3−トリメチルイミダゾリウム、3−メトキシメチル−1,2−ジメチルイミダゾリウム、4−ホルミル−1,2,3−トリメチルイミダゾリウム、3−ホルミルメチル−1,2−ジメチルイミダゾリウム、3−ヒドロキシエチル−1,2−ジメチルイミダゾリウム、4−ヒドロキシメチル−1,2,3−トリメチルイミダゾリウム、2−ヒドロキシエチル−1,3−ジメチルイミダゾリウムなど。
1,3−ジメチル−1,4,5,6−テトラヒドロピリミジニウム、1,2,3−トリメチル−1,4,5,6−テトラヒドロピリミジニウム、1,2,3,4−テトラメチル−1,4,5,6−テトラヒドロピリミジニウム、1,2,3,5−テトラメチル−1,4,5,6−テトラヒドロピリミジニウム、8−メチル
−1,8−ジアザビシクロ[5,4,0]−7−ウンデセニウム、5−メチル−1,5−ジアザビシクロ[4,3,0]−5−ノネニウム、4−シアノ−1,2,3−トリメチル−1,4,5,6−テトラヒドロピリミジニウム、3−シアノメチル−1,2−ジメチル−1,4,5,6−テトラヒドロピリミジニウム、2−シアノメチル−1,3−ジメチル−1,4,5,6−テトラヒドロピリミジニウム、4−アセチル−1,2,3−トリメチル−1,4,5,6−テトラヒドロピリミジニウム、3−アセチルメチル−1,2−ジメチル−1,4,5,6−テトラヒドロピリミジニウム、4−メチルカルボオキシメチル−1,2,3−トリメチル−1,4,5,6−テトラヒドロピリミジニウム、3−メチルカルボオキシメチル−1,2−ジメチル−1,4,5,6−テトラヒドロピリミジニウム、4−メトキシ−1,2,3−トリメチル−1,4,5,6−テトラヒドロピリミジニウム、3−メトキシメチル−1,2−ジメチル−1,4,5,6−テトラヒドロピリミジニウム、4−ホルミル−1,2,3−トリメチル−1,4,5,6−テトラヒドロピリミジニウム、3−ホルミルメチル−1,2−ジメチル−1,4,5,6−テトラヒドロピリミジニウム、3−ヒドロキシエチル−1,2−ジメチル−1,4,5,6−テトラヒドロピリミジニウム、4−ヒドロキシメチル−1,2,3−トリメチル−1,4,5,6−テトラヒドロピリミジニウム、2−ヒドロキシエチル−1,3−ジメチル−1,4,5,6−テトラヒドロピリミジニウムなど。
1,3−ジメチル−1,4−もしくは−1,6−ジヒドロピリミジニウム、[これらを1,3−ジメチル−1,4(6)−ジヒドロピリミジニウムと表記し、以下同様の表現を用いる。]1,2,3−トリメチル−1,4(6)−ジヒドロピリミジニウム、1,2,3,4−テトラメチル−1,4(6)−ジヒドロピリミジニウム、1,2,3,5−テトラメチル−1,4(6)−ジヒドロピリミジニウム、8−メチル−1,8−ジアザビシクロ[5,4,0]−7,9(10)−ウンデカジエニウム、5−メチル−1,5−ジアザビシクロ[4,3,0]−5,7(8)−ノナジエニウム、4−シアノ−1,2,3−トリメチル−1,4(6)−ジヒドロピリミジニウム、3−シアノメチル−1,2−ジメチル−1,4(6)−ジヒドロピリミジニウム、2−シアノメチル−1,3−ジメチル−1,4(6)−ジヒドロピリミジニウム、4−アセチル−1,2,3−トリメチル−1,4(6)−ジヒドロピリミジニウム、3−アセチルメチル−1,2−ジメチル−1,4(6)−ジヒドロピリミジニウム、4−メチルカルボオキシメチル−1,2,3−トリメチル−1,4(6)−ジヒドロピリミジニウム、3−メチルカルボオキシメチル−1,2−ジメチル−1,4(6)−ジヒドロピリミジニウム、4−メトキシ−1,2,3−トリメチル−1,4(6)−ジヒドロピリミジニウム、3−メトキシメチル−1,2−ジメチル−1,4(6)−ジヒドロピリミジニウム、4−ホルミル−1,2,3−トリメチル−1,4(6)−ジヒドロピリミジニウム、3−ホルミルメチル−1,2−ジメチル−1,4(6)−ジヒドロピリミジニウム、3−ヒドロキシエチル−1,2−ジメチル−1,4(6)−ジヒドロピリミジニウム、4−ヒドロキシメチル−1,2,3−トリメチル−1,4(6)−ジヒドロピリミジニウム、2−ヒドロキシエチル−1,3−ジメチル−1,4(6)−ヒドロピリミジニウムなど。
[1]イミダゾリニウム骨格を有するグアニジニウム類
2−ジメチルアミノ−1,3,4−トリメチルイミダゾリニウム、2−ジエチルアミノ−1,3,4−トリメチルイミダゾリニウム、2−ジエチルアミノ−1,3−ジメチル−4−エチルイミダゾリニウム、2−ジメチルアミノ−1−メチル−3,4−ジエチルイミダゾリニウム、2−ジエチルアミノ−1−メチル−3,4−ジエチルイミダゾリニウム、2−ジエチルアミノ−1,3,4−テトラエチルイミダゾリニウム、2−ジメチルアミノ−1,3−ジメチルイミダゾリニウム、2−ジエチルアミノ−1,3−ジメチルイミダゾリニウム、2−ジメチルアミノ−1−エチル−3−メチルイミダゾリニウム、2−ジエチルアミノ−1,3−ジエチルイミダゾリニウム、1,5,6,7−テトラヒドロ−1,2−ジメチル−2H−イミド[1,2a]イミダゾリニウム、1,5−ジヒドロ−1,2−ジメチル−2H−イミド[1,2a]イミダゾリニウム、1,5,6,7−テトラヒドロ−1,2−ジメチル−2H−ピリミド[1,2a]イミダゾリニウム、1,5−ジヒドロ−1,2−ジメチル−2H−ピリミド[1,2a]イミダゾリニウム、2−ジメチルアミノ−4−シアノ−1,3−ジメチルイミダゾリニウム、2−ジメチルアミノ−3−シアノメチル−1−メチルイミダゾリニウム、2−ジメチルアミノ−4−アセチル−1,3−ジメチルイミダゾリニウム、2−ジメチルアミノ−3−アセチルメチル−1−メチルイミダゾリニウム、2−ジメチルアミノ−4−メチルカルボオキシメチル−1,3−ジメチルイミダゾリニウム、2−ジメチルアミノ−3−メチルカルボオキシメチル−1−メチルイミダゾリニウム、2−ジメチルアミノ−4−メトキシ−1,3−ジメチルイミダゾリニウム、2−ジメチルアミノ−3−メトキシメチル−1−メチルイミダゾリニウム、2−ジメチルアミノ−4−ホルミル−1,3−ジメチルイミダゾリニウム、2−ジメチルアミノ−3−ホルミルメチル−1−メチルイミダゾリニウム、2−ジメチルアミノ−3−ヒドロキシエチル−1−メチルイミダゾリニウム、2−ジメチルアミノ−4−ヒドロキシメチル−1,3−ジメチルイミダゾリニウムなど。
2−ジメチルアミノ−1,3,4−トリメチルイミダゾリウム、2−ジエチルアミノ−1,3,4−トリメチルイミダゾリウム、2−ジエチルアミノ−1,3−ジメチル−4−エチルイミダゾリウム、2−ジメチルアミノ−1−メチル−3,4−ジエチルイミダゾリウム、2−ジエチルアミノ−1−メチル−3,4−ジエチルイミダゾリウム、2−ジエチルアミノ−1,3,4−テトラエチルイミダゾリウム、2−ジメチルアミノ−1,3−ジメチルイミダゾリウム、2−ジエチルアミノ−1,3−ジメチルイミダゾリウム、2−ジメチルアミノ−1−エチル−3−メチルイミダゾリウム、2−ジエチルアミノ−1,3−ジエチルイミダゾリウム、1,5,6,7−テトラヒドロ−1,2−ジメチル−2H−イミド[1,2a]イミダゾリウム、1,5−ジヒドロ−1,2−ジメチル−2H−イミド[1,2a]イミダゾリウム、1,5,6,7−テトラヒドロ−1,2−ジメチル−2H−ピリミド[1,2a]イミダゾリウム、1,5−ジヒドロ−1,2−ジメチル−2H−ピリミド[1,2a]イミダゾリウム、2−ジメチルアミノ−4−シアノ−1,3−ジメチルイミダゾリウム、2−ジメチルアミノ−3−シアノメチル−1−メチルイミダゾリウム、2−ジメチルアミノ−4−アセチル−1,3−ジメチルイミダゾリニウム、2−ジメチルアミノ−3−アセチルメチル−1−メチルイミダゾリウム、2−ジメチルアミノ−4−メチルカルボオキシメチル−1,3−ジメチルイミダゾリウム、2−ジメチルアミノ−3−メチルカルボオキシメチル−1−メチルイミダゾリウム、2−ジメチルアミノ−4−メトキシ−1,3−ジメチルイミダゾリウム、2−ジメチルアミノ−3−メトキシメチル−1−メチルイミダゾリウム、2−ジメチルアミノ−4−ホルミル−1,3−ジメチルイミダゾリウム、2−ジメチルアミノ−3−ホルミルメチル−1−メチルイミダゾリウム、2−ジメチルアミノ−3−ヒドロキシエチル−1−メチルイミダゾリウム、2−ジメチルアミノ−4−ヒドロキシメチル−1,3−ジメチルイミダゾリウムなど。
2−ジメチルアミノ−1,3,4−トリメチル−1,4,5,6−テトラヒドロピリミジニウム、2−ジエチルアミノ−1,3,4−トリメチル−1,4,5,6−テトラヒドロピリミジニウム、2−ジエチルアミノ−1,3−ジメチル−4−エチル−1,4,5,6−テトラヒドロピリミジニウム、2−ジメチルアミノ−1−メチル−3,4−ジエチル−1,4,5,6−テトラヒドロピリミジニウム、2−ジエチルアミノ−1−メチル−3,4−ジエチル−1,4,5,6−テトラヒドロピリミジニウム、2−ジエチルアミノ−1,3,4−テトラエチル−1,4,5,6−テトラヒドロピリミジニウム、2−ジメチルアミノ−1,3−ジメチル−1,4,5,6−テトラヒドロピリミジニウム、2−ジエチルアミノ−1,3−ジメチル−1,4,5,6−テトラヒドロピリミジニウム、2−ジメチルアミノ−1−エチル−3−メチル−1,4,5,6−テトラヒドロピリミジニウム、2−ジエチルアミノ−1,3−ジエチル−1,4,5,6−テトラヒドロピリミジニウム、1,3,4,6,7,8−ヘキサヒドロ−1,2−ジメチル−2H−イミド[1,2a]ピリミジニウム、1,3,4,6−テトラヒドロ−1,2−ジメチル−2H−イミド[1,2a]ピリミジニウム、1,3,4,6,7,8−ヘキサヒドロ−1,2−ジメチル−2H−ピリミド[1,2a]ピリミジニウム、1,3,4,6−テトラヒドロ−1,2−ジメチル−2H−ピリミド[1,2a]ピリミジニウム、2−ジメチルアミノ−4−シアノ−1,3−ジメチル−1,4,5,6−テトラヒドロピリミジニウム、2−ジメチルアミノ−3−シアノメチル−1−メチル−1,4,5,6−テトラヒドロピリミジニウム、、2−ジメチルアミノ−4−アセチル−1,3−ジメチル−1,4,5,6−テトラヒドロピリミジニウム、2−ジメチルアミノ−3−アセチルメチル−1−メチル−1,4,5,6−テトラヒドロピリミジニウム、2−ジメチルアミノ−4−メチルカルボオキシメチル−1,3−ジメチル−1,4,5,6−テトラヒドロピリミジニウム、2−ジメチルアミノ−3−メチルカルボオキシメチル−1−メチル−1,4,5,6−テトラヒドロピリミジニウム、2−ジメチルアミノ−4−メトキシ−1,3−ジメチル−1,4,5,6−テトラヒドロピリミジニウム、2−ジメチルアミノ−3−メトキシメチル−1−メチル−1,4,5,6−テトラヒドロピリミジニウム、2−ジメチルアミノ−4−ホルミル−1,3−ジメチル−1,4,5,6−テトラヒドロピリミジニウム、2−ジメチルアミノ−3−ホルミルメチル−1−メチル−1,4,5,6−テトラヒドロピリミジニウム、2−ジメチルアミノ−3−ヒドロキシエチル−1−メチル−1,4,5,6−テトラヒドロピリミジニウム、2−ジメチルアミノ−4−ヒドロキシメチル−1,3−ジメチル−1,4,5,6−テトラヒドロピリミジニウムなど。
2−ジメチルアミノ−1,3,4−トリメチル−1,4(6)−ジヒドロピリミジニウム、2−ジエチルアミノ−1,3,4−トリメチル−1,4(6)−ジヒドロピリミジニウム、2−ジエチルアミノ−1,3−ジメチル−4−エチル−1,4(6)−ジヒドロピリミジニウム、2−ジメチルアミノ−1−メチル−3,4−ジエチル−1,4(6)−ジヒドロピリミジニウム、2−ジエチルアミノ−1−メチル−3,4−ジエチル−1,4(6)−ジヒドロピリミジニウム、2−ジエチルアミノ−1,3,4−テトラエチル−1,4(6)−ジヒドロピリミジニウム、2−ジメチルアミノ−1,3−ジメチル−1,4(6)−ジヒドロピリミジニウム、2−ジエチルアミノ−1,3−ジメチル−1,4(6)−ジヒドロピリミジニウム、2−ジメチルアミノ−1−エチル−3−メチル−1,4(6)−ジヒドロピリミジニウム、2−ジエチルアミノ−1,3−ジエチル−1,4(6)−ジヒドロピリミジニウム、1,6,7,8−テトラヒドロ−1,2−ジメチル−2H−イミド[1,2a]ピリミジニウム、1,6−ジヒドロ−1,2−ジメチル−2H−イミド[1,2a]ピリミジニウム、1,6,7,8−テトラヒドロ−1,2−ジメチル−2H−ピリミド[1,2a]ピリミジニウム、1,6−ジヒドロ−1,2−ジメチル−2H−ピリミド[1,2a]ピリミジニウム、2−ジメチルアミノ−4−シアノ−1,3−ジメチル−1,4(6)−ジヒドロピリミジニウム、2−ジメチルアミノ−3−シアノメチル−1−メチル−1,4(6)−ジヒドロピリミジニウム、2−ジメチルアミノ−4−アセチル−1,3−ジメチル−1,4(6)−ジヒドロピリミジニウム、2−ジメチルアミノ−3−アセチルメチル−1−メチル−1,4(6)−ジヒドロピリミジニウム、2−ジメチルアミノ−4−メチルカルボオキシメチル−1,3−ジメチル−1,4(6)−ジヒドロピリミジニウム、2−ジメチルアミノ−3−メチルカルボオキシメチル−1−メチル−1,4(6)−ジヒドロピリミジニウム、2−ジメチルアミノ−4−メトキシ−1,3−ジメチル−1,4(6)−ジヒドロピリミジニウム、2−ジメチルアミノ−3−メトキシメチル−1−メチル−1,4(6)−ジヒドロピリミジニウム、2−ジメチルアミノ−4−ホルミル−1,3−ジメチル−1,4,5,6−テトラヒドロピリミジニウム、2−ジメチルアミノ−3−ホルミルメチル−1−メチル−1,4,5,6−テトラヒドロピリミジニウム、2−ジメチルアミノ−3−ヒドロキシエチル−1−メチル−1,4,5,6−テトラヒドロピリミジニウム、2−ジメチルアミノ−4−ヒドロキシメチル−1,3−ジメチル−1,4(6)−ジヒドロピリミジニウムなど。
以下の例示ではカチオンを省略する。
N−トリメチルアミン、N,N−エチルジメチルアミン,N,N−ジエチルメチルアミン、N−トリエチルアミン、N,N−ジプロピルメチルアミン、N,N−プロピルジメチルアミン、N−トリプロピルアミン、N,N−イソプロピルジメチルアミン、N,N−ジイソプロピルメチルアミン、N−トリイソプロピルアミン、N,N−エチルジプロピルアミン、N,N−ジエチルプロピルアミン、N,N−エチルジイソプロピルアミン、N,N−ジエチルイソプロピルアミン、プロピルジイソプロピルアミン、ジプロピルイソプロピルアミン、メチルエチルプロピルアミン、メチルエチルイソプロピルアミン、エチルプロピルイソプロピルアミンなど。
上記のカチオン(B)のうち、最も好ましくは、1−エチル-3−メチル−イミダゾリムカチオン、1,2,3,4−テトラメチルイミダゾリニウムカチオン、1−エチル−2,3−ジメチルイミダゾリニウムカチオンである。
(1)アルコール類
1価アルコール(メチルアルコール、エチルアルコール、プロピルアルコール、ブチルアルコール、ジアセトンアルコール、ベンジルアルコール、アミノアルコール、フルフリルアルコールなど)、2価アルコール(エチレングリコール、プロピレングリコール、ジエチレングリコール、ヘキシレングリコールなど)、3価アルコール(グリセリンなど)、4価以上のアルコール(ヘキシトールなど)など;
(2)エーテル類
モノエーテル(エチレングリコールモノメチルエーテル、エチレングリコールモノエチルエーテル、ジエチレングリコールモノメチルエーテル、ジエチレングリコールモノエチルエーテル、エチレングリコールモノフェニルエーテル、テトラヒドロフラン、3−メチルテトラヒドロフランなど)、ジエーテル(エチレングリコールジメチルエーテル、エチレングリコールジエチルエーテル、ジエチレングリコールジメチルエーテル、ジエチレングリコールジエチルエーテルなど)など;
(3)アミド類
ホルムアミド類(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など)、アセトアミド類(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など)、プロピオンアミド類(N,N−ジメチルプロピオンアミドなど)、ピロリドン類(N−メチルピロリドン、N−エチルピロリドンなど)、ヘキサメチルホスホリルアミドなど;
(4)オキサゾリジノン類
N−メチル−2−オキサゾリジノン、3,5−ジメチル−2−オキサゾリジノンなど;
(5)ラクトン類
γ−ブチロラクトン、α−アセチル−γ−ブチロラクトン、β−ブチロラクトン、γ−バレロラクトン、δ−バレロラクトンなど;
(6)ニトリル類
アセトニトリル、プロピオニトリル、ブチロニトリル、アクリロニトリル、メタクリルニトリル、ベンゾニトリルなど;
(7)カーボネート類
エチレンカーボネート、プロピオンカーボネート、ブチレンカーボネート、ジメチルカーボネート、ジエチルカーボネートなど;
(8)スルホキシド類
ジメチルスルホキシド、スルホラン、3−メチルスルホラン、2,4−ジメチルスルホランなど;
(9)ケトン系溶剤:
アセトン、メチルエチルケトン、ジエチルケトン、アセトフェノン、シクロヘキサノン、シクロペンタノンなど。
(10)その他の有機溶剤
1,3−ジメチル−2−イミダゾリジノン、N−メチルピロリドン、芳香族系溶剤(トルエン、キシレンなど)パラフィン系溶剤(ノルマルパラフィン、イソパラフィンなど)など;
メトキシマレイン酸(一般式(1)において、Xがメトキシ基、Yが水素原子である化合物)(0.1mol)を1,2,3,4−テトラメチルイミダゾリニウムメチルカーボネート塩溶液に加えることで塩交換反応を行い、1,2,3,4−テトラメチルイミダゾリニウムメトキシマレイン酸モノアニオン塩溶液を得た。上記溶液を1.0kPa以下の減圧度で110℃加熱蒸留し、溶媒のメタノールを除去することで、1,2,3,4−テトラメチルイミダゾリニウムメトキシマレイン酸モノアニオン塩を得た。収率は99%であった。
1,2,3,4−テトラメチルイミダゾリニウムメトキシマレイン酸モノアニオン塩をγ−ブチロラクトンで35重量%に希釈することで電解液を得た。
メトキシマレイン酸の生成エネルギーE(A0)は、−194.04kcal/mol、E(A1)は−194.82kcal/mol、異性化エネルギーΔHは、0.78kcal/molであった。
エトキシマレイン酸(一般式(1)において、Xがエトキシ基、Yが水素原子である化合物)(0.1mol)を1,2,3,4−テトラメチルイミダゾリニウムメチルカーボネート塩溶液に加えることで塩交換反応を行い、1,2,3,4−テトラメチルイミダゾリニウムエトキシマレイン酸モノアニオン塩溶液を得た。上記溶液を1.0kPa以下の減圧度で110℃加熱蒸留し、溶媒のメタノールを除去することで、1,2,3,4−テトラメチルイミダゾリニウムエトキシマレイン酸モノアニオン塩を得た。収率は99%であった。
1,2,3,4−テトラメチルイミダゾリニウムエトキシマレイン酸モノアニオン塩をγ−ブチロラクトンで35重量%に希釈することで電解液を得た。
エトキシマレイン酸の生成エネルギーE(A0)は、−200.22kcal/mol、E(A1)は−201.00kcal/mol、異性化エネルギーΔHは、0.78kcal/molであった。
メトキシメチルマレイン酸(一般式(1)において、Xがメトキシ基、Yがメチル基である化合物)(0.1mol)を1,2,3,4−テトラメチルイミダゾリニウムメチルカーボネート塩溶液に加えることで塩交換反応を行い、1,2,3,4−テトラメチルイミダゾリニウムメトキシメチルマレイン酸モノアニオン塩溶液を得た。上記溶液を1.0kPa以下の減圧度で110℃加熱蒸留し、溶媒のメタノールを除去することで、1,2,3,4−テトラメチルイミダゾリニウムメトキシメチルマレイン酸モノアニオン塩を得た。収率は99%であった。
1,2,3,4−テトラメチルイミダゾリニウムメトキシメチルマレイン酸モノアニオン塩をγ−ブチロラクトンで35重量%に希釈することで電解液を得た。
メトキシメチルマレイン酸の生成エネルギーE(A0)は、−195.20kcal/mol、E(A1)は−195.46kcal/mol、異性化エネルギーΔHは、0.26kcal/molであった。
ジメトキシマレイン酸(一般式(1)において、XおよびYがメトキシ基である化合物)(0.1mol)を1,2,3,4−テトラメチルイミダゾリニウムメチルカーボネート塩溶液に加えることで塩交換反応を行い、1,2,3,4−テトラメチルイミダゾリニウムジメトキシマレイン酸モノアニオン塩溶液を得た。上記溶液を1.0kPa以下の減圧度で110℃加熱蒸留し、溶媒のメタノールを除去することで、1,2,3,4−テトラメチルイミダゾリニウムジメトキシマレイン酸モノアニオン塩を得た。収率は99%であった。
1,2,3,4−テトラメチルイミダゾリニウムジメトキシマレイン酸モノアニオン塩をγ−ブチロラクトンで35重量%に希釈することで電解液を得た。
ジメトキシマレイン酸の生成エネルギーE(A0)は、−223.77kcal/mol、E(A1)は−205.98kcal/mol、異性化エネルギーΔHは、−17.79kcal/molであった。
フェニルマレイン酸(一般式(1)において、Xがフェニル基、Yが水素原子である化合物)(0.1mol)を1,2,3,4−テトラメチルイミダゾリニウムメチルカーボネート塩溶液に加えることで塩交換反応を行い、1,2,3,4−テトラメチルイミダゾリニウムフェニルマレイン酸モノアニオン塩溶液を得た。上記溶液を1.0kPa以下の減圧度で110℃加熱蒸留し、溶媒のメタノールを除去することで、1,2,3,4−テトラメチルイミダゾリニウムフェニルマレイン酸モノアニオン塩を得た。収率は99%であった。
1,2,3,4−テトラメチルイミダゾリニウムフェニルマレイン酸モノアニオン塩をγ−ブチロラクトンで35重量%に希釈することで電解液を得た。
フェニルマレイン酸の生成エネルギーE(A0)は、−127.26kcal/mol、E(A1)は−119.85kcal/mol、異性化エネルギーΔHは、−7.42kcal/molであった。
アセチルマレイン酸(一般式(1)において、Xがアセチル基、Yが水素原子である化合物)(0.1mol)を1,2,3,4−テトラメチルイミダゾリニウムメチルカーボネート塩溶液に加えることで塩交換反応を行い、1,2,3,4−テトラメチルイミダゾリニウムアセチルマレイン酸モノアニオン塩溶液を得た。上記溶液を1.0kPa以下の減圧度で110℃加熱蒸留し、溶媒のメタノールを除去することで、1,2,3,4−テトラメチルイミダゾリニウムアセチルマレイン酸モノアニオン塩を得た。収率は99%であった。
1,2,3,4−テトラメチルイミダゾリニウムアセチルマレイン酸モノアニオン塩をγ−ブチロラクトンで35重量%に希釈することで電解液を得た。
アセチルマレイン酸の生成エネルギーE(A0)は、−191.75kcal/mol、E(A1)は−187.85kcal/mol、異性化エネルギーΔHは、−3.90kcal/molであった。
マレイン酸(0.1mol)を1,2,3,4−テトラメチルイミダゾリニウムメチルカーボネート塩溶液に加えることで塩交換反応を行い、1,2,3,4−テトラメチルイミダゾリニウムマレイン酸モノアニオン塩溶液を得た。上記溶液を1.0kPa以下の減圧度で110℃加熱蒸留し、溶媒のメタノールを除去することで、1,2,3,4−テトラメチルイミダゾリニウムマレイン酸モノアニオン塩を得た。収率は99%であった。
1,2,3,4−テトラメチルイミダゾリニウムマレイン酸モノアニオン塩をγ−ブチロラクトンで35重量%に希釈することで電解液を得た。
マレイン酸の生成エネルギーE(A0)は、−157.91kcal/mol、E(A1)は−164.96kcal/mol、異性化エネルギーΔHは、7.05kcal/molであった。
シトコラン酸(0.1mol)を1,2,3,4−テトラメチルイミダゾリニウムメチルカーボネート塩溶液に加えることで塩交換反応を行い、1,2,3,4−テトラメチルイミダゾリニウムシトコラン酸モノアニオン塩溶液を得た。上記溶液を1.0kPa以下の減圧度で110℃加熱蒸留し、溶媒のメタノールを除去することで、1,2,3,4−テトラメチルイミダゾリニウムシトコラン酸モノアニオン塩を得た。収率は99%であった。
1,2,3,4−テトラメチルイミダゾリニウムシトコラン酸モノアニオン塩をγ−ブチロラクトンで35重量%に希釈することで電解液を得た。
シトコラン酸の生成エネルギーE(A0)は、−165.06kcal/mol、E(A1)は−170.10kcal/mol、異性化エネルギーΔHは、5.04kcal/molであった。
オルソフタル酸(0.1mol)を1,2,3,4−テトラメチルイミダゾリニウムメチルカーボネート塩溶液に加えることで塩交換反応を行い、1,2,3,4−テトラメチルイミダゾリニウムフタル酸モノアニオン塩溶液を得た。上記溶液を1.0kPa以下の減圧度で110℃加熱蒸留し、溶媒のメタノールを除去することで、1,2,3,4−テトラメチルイミダゾリニウムフタル酸モノアニオン塩を得た。収率は99%であった。
1,2,3,4−テトラメチルイミダゾリニウムフタル酸モノアニオン塩をγ−ブチロラクトンで35重量%に希釈することで電解液を得た。
電解液の30℃における初期比電導度(初期K30)は、電解液を30℃で測定した比電導度であり、低インピーダンス特性が良好なほど初期K30は高くなる。初期K30が高いほど初期比電導度特性に優れる。測定機器として比電導度測定装置[品名(CM−40S)、メーカー名(東亜電波工業株式会社)]を使用し、電解液を仕込んだ測定用セルを30℃に温度調節して比電導度を測定した。
電解液を密閉ガラスアンプル中で125℃×100時間の耐熱試験を実施した後の30℃における比電導度変化率、すなわち、[{(耐熱試験前の初期比電導度)−(耐熱試験後の比電導度)}/(耐熱試験前の初期比電導度)]×100(単位は「%」)を測定した。
巻き取り形のアルミ電解コンデンサ(定格電圧35V−静電容量2200μF、サイズ;φ16mm×L35mm)を作成した。アルミ引き出しリードには両極共に陽極酸化処理を施し、封口ゴムには硫黄加硫のブチルゴムを使用した。このアルミ電解コンデンサに逆電圧−2.0Vを印可して、125℃の恒温層中で劣化せしめ、封口部の外観を経時的に観察した。
上記効果を奏することから、本発明の電解液をコンデンサ電解液に用いれば、抵抗を小さくすることが可能であり、コンデンサの高性能化がはかれるため、市場価値は大きい。
Claims (11)
- 下記一般式(1)で示される脂肪族不飽和ジカルボン酸(A0)のモノアニオン(A)とカチオン(B)からなる電解質(C)および有機溶媒(D)からなる電解液(E)であって、該(A0)のCACheシステムPM5法で計算した生成エネルギーE(A0)と下記一般式(2)で示される該(A0)の異性体ジカルボン酸(A1)のCACheシステムPM5法で計算した生成エネルギーE(A1)の差から下式で計算される異性化エネルギーΔHが−50kcal/mol以上3kcal/mol以下であることを特徴とする電解コンデンサ用電解液。
ΔH=E(A0)−E(A1)
- 上記Xおよび/またはYが1個以上のアルコキシ基を有する請求項1に記載の電解液。
- 上記脂肪族不飽和ジカルボン酸(A0)が一般式(3)で示されるメトキシマレイン酸である請求項1または2に記載の電解液。
- 上記カチオン(B)がオニウムカチオン(B1)である請求項1〜3いずれかに記載の電解液。
- 上記オニウムカチオン(B1)がアミジニウムカチオン(B11)および/またはグアニジウムカチオン(B12)である請求項4に記載の電解液。
- 上記アミジニウムカチオン(B11)および/または上記グアニジウムカチオン(B12)が環状アミジニウムカチオンおよび/または環状グアニジウムカチオンである請求項5に記載の電解液。
- 上記環状アミジニウムカチオンおよび/または上記環状グアニジウムカチオンが5員環および/または6員環である請求項6に記載の電解液。
- 上記環状アミジニウムカチオンがイミダゾリウムカチオンおよび/またはイミダゾリニウムカチオンである請求項6または7に記載の電解液。
- 上記イミダゾリウムカチオンおよび/またはイミダゾリニウムカチオンが、1−エチル−3−メチル−イミダゾリウムカチオン、1,2,3,4−テトラメチルイミダゾリニウムカチオン、および1−エチル−2,3−ジメチルイミダゾリニウムカチオンからなる群より選ばれる少なくとも1種である請求項8に記載の電解液。
- 上記有機溶媒(D)がγ−ブチロラクトン、スルホランおよびエチレングリコールからなる群より選ばれる少なくとも1種を主体とする溶媒である請求項1〜9いずれかに記載の電解液。
- 電解液として請求項1〜10いずれかに記載の電解液を用いてなることを特徴とする電解コンデンサ。
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- 2004-06-29 JP JP2004190602A patent/JP4536436B2/ja not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (3)
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