JP4637685B2 - 電解コンデンサの駆動用電解液 - Google Patents

Description

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。

従来、中高圧用電解コンデンサ用の電解液では、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が配合されており、ホウ酸と多価アルコール類とは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。さらに合成高分子であるポリビニルアルコールが配合されることもある（例えば、特許文献１〜３参照）。
特公平７−４８４５９号公報（第１−４頁） 特公平７−４８４６０号公報（第１−３頁） 特公平７−６３０４７号公報（第１−４頁）

しかしながら、炭素数が６程度のマンニトール、ソルビトール等は配合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、多量に配合する必要があるため、比抵抗が顕著に上昇してしまう。
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高級二塩基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点がある。

以上の問題点に鑑みて、本発明の課題は、低比抵抗化および耐電圧の上昇の双方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ことにある。

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、メチルフェニルグリシッド酸エチルがエーテル基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、本発明の電解コンデンサ用の電解液では、エチレングリコールを主成分とする溶媒に、少なくとも、カルボン酸またはその塩と、以下の化学式で示されるメチルフェニルグリシッド酸エチルとが配合され、メチルフェニルグリシッド酸エチルの配合量が、電解液全体に対して０．１０〜５．００ｗｔ％であることを特徴とする。

本発明において、カルボン酸の例としては、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−ジカルボン酸が挙げられる。

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などを例示することができる。

エチレングリコールに混合する副溶媒としては、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、水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事ができる。

本発明に係る電解液には、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。

本発明に係る電解液では、エチレングリコールを主成分とする溶媒に、少なくとも、カルボン酸またはその塩と、メチルフェニルグリシッド酸エチルとが配合されており、メチルフェニルグリシッド酸エチルは、電解液の耐電圧を向上させる効果を奏する。その理由は、エチレングリコールを主溶媒とする電解液中で、メチルフェニルグリシッド酸エチルのエーテル基部分が電極箔の酸化皮膜と反応して耐水性の皮膜を形成し、電解液と電極箔との化学反応が抑えられ、耐電圧の向上を図ることができるためと考えられる。
また、メチルフェニルグリシッド酸エチルがカルボニル基を有することで、高温での安定性も高められる。
しかも、メチルフェニルグリシッド酸エチルは、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いため、多量に添加することができ、かつ、電解液を調製する際、電解液の加熱と攪拌が短時間で済む。
さらに、メチルフェニルグリシッド酸エチルは、主溶質のカルボン酸とのエステル化反応が少ない。
従って、本発明に係る電解液によれば、低比抵抗化および耐電圧の上昇の双方を図ることができ、さらに、電解コンデンサの信頼性を向上することができる。

以下、実施例に基づき本発明をより具体的に説明する。まず、表１、２に示す組成で電解液を調合した後、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）を測定した。その結果を表１、２に示す。

表１、２より、本発明の実施例２〜４、６〜１０および比較例１、５に係る電解液は、従来例１に係る電解液などより耐電圧が向上していることがわかる。また、本発明の実施例２〜４に係る電解液は、耐電圧向上剤としてポリビニルアルコールを添加した従来例２より耐電圧が高く、かつ、比抵抗が同等または低い。

ここで、メチルフェニルグリシッド酸エチルの配合量は０．１０ｗｔ％未満では（比較例１）、耐電圧向上の効果が十分でなく、５．００ｗｔ％を超えると（比較例５）、耐電圧の向上より比抵抗の上昇が大きいため好ましくない。よって、メチルフェニルグリシッド酸エチルの配合量は、電解液全体に対して０．１０〜５．００ｗｔ％の範囲が好ましい。

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配合した電解液や、その他の特性改善を目的とした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。

Claims (1)

1. エチレングリコールを主成分とする溶媒に、少なくとも、カルボン酸またはその塩と、以下の化学式で示されるメチルフェニルグリシッド酸エチルとが配合され、
   前記メチルフェニルグリシッド酸エチルの配合量が、電解液全体に対して０．１０〜５．００ｗｔ％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。