JP4653356B2 - 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）に関するものであり、特に比抵抗が低く、高温での信頼性を改善した電解液に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
電解コンデンサは、高純度アルミニウム箔をエッチングして表面積を拡大し、その表面を陽極酸化した陽極箔と、この陽極箔と対向するエッチングされた陰極箔との間にセパレータを介在させて巻回した素子に電解液を含浸後、ケースに収納し、封口体により封口してなるものである。
このような電解コンデンサにおいては、電解液の特性が電解コンデンサの性能を決定する大きな要因となる。特に近年の電解コンデンサの小型化に伴い、エッチング倍率の高い電極箔が使用されるようになり、コンデンサのｔａｎδが高くなっていることから、比抵抗の低い電解液が常に要求されている。
従来、コストが安く、比抵抗の低い電解液としては、エチレングリコールを主溶媒としてこれに水を加え、さらに溶質としてアジピン酸、安息香酸等のアンモニウム塩を溶解したものが使用されていた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、市場の要求に応えるには、さらに電解液の低比抵抗化を図る必要があり、そのためには溶質濃度を高くするか、水を多量に添加しなければならない。ところが、溶質濃度を高くすると溶質が析出し、また水分を多量に添加した場合、高温下において電解液中の水分が電極箔と水和反応を起こしてガスが発生し、電解コンデンサの内圧を上昇させるため、１０５℃以上での使用は困難であった。
上記のような問題があったため、多量の水を添加しても、高温下で水と電極箔との水和反応を抑制することができる電解液が要求されていた。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記課題を解決するため、電解液にヒドロキシトロポンを添加することで、高温下で水と電極箔との水和反応を抑制し、低比抵抗で高温での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１０．０〜５０．０ｗｔ％の水とを混合した溶媒に、有機カルボン酸またはその塩と、２−ヒドロキシトロポン（トロポロン）（化１）、３−ヒドロキシトロポン、または４−ヒドロキシトロポンの少なくとも一種とを溶解し、前記ヒドロキシトロポンの量が、０．０１〜３．０ｗｔ％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。
【０００５】
【化２】

【０００７】
上記の有機カルボン酸としては、ギ酸、酢酸、マロン酸、アクリル酸、乳酸、酪酸、リンゴ酸、吉草酸、コハク酸、アジピン酸、アゼライン酸、ピメリン酸、スベリン酸、セバシン酸、マレイン酸、安息香酸、フタル酸、サリチル酸、ボロジサリチル酸等を例示することができる。
【０００８】
上記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。
【０００９】
【発明の実施の形態】
水を添加した電解液中では、ヒドロキシトロポンが電極箔表面に吸着するため、１０５℃の高温下で電解液中の水と電極箔との水和反応が抑制され、水の添加量が増加してもガス発生を抑えることができる。
【００１０】
【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、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。
【００１１】
【表１】

【００１２】
【表２】

【００１３】
表１、２の電解液を使用して、定格１６Ｖ−６８００μＦ（φ１６×２５ｍｍＬ）のアルミニウム電解コンデンサを各１０個作製し、静電容量、ｔａｎδ、漏れ電流の初期特性および高温負荷試験（１０５℃中において定格電圧を１０００時間印加）後の静電容量変化率、ｔａｎδ、漏れ電流、外観を調査した結果を表３、４に示す。
【００１４】
【表３】

【００１５】
【表４】

【００１６】
従来例１、２、比較例１〜７と実施例２〜８、１０〜３０、３２〜３７、３９〜４５とを比較すると、ヒドロキシトロポンを添加した実施例２〜８、１０〜３０、３２〜３７、３９〜４５によるアルミニウム電解コンデンサは、１０５℃１０００時間後においても安定した特性を示したが、従来例１、２では短時間で防爆弁が作動した。
【００１７】
なお、ヒドロキシトロポンの添加量は、０．０１〜３．０ｗｔ％の範囲が好ましい。０．０１ｗｔ％未満では電極箔との水和反応の抑制効果が充分に得られず、３．０ｗｔ％を超えると高温負荷試験で容量変化率やｔａｎδが大きくなるので好ましくない。
【００１８】
また、電解液に添加する水の混合量は、１０．０〜５０．０ｗｔ％の範囲が好ましい。１０．０ｗｔ％未満ではヒドロキシトロポンの電極箔への吸着が不十分であり、さらに電解液の比抵抗が低くならず、５０．０ｗｔ％を超えるとヒドロキシトロポンによる電極箔の水和防止効果が充分得られないという問題がある。
【００１９】
なお、ヒドロキシトロポンのＯＨ基の配位は、本実施例では２位（２−ヒドロキシトロポン）、４位（４−ヒドロキシトロポン）のものを用いたが、これ以外に、３位にＯＨ基を配したものも同様の効果がある。
また、本発明の効果は、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混合して用いても、本実施例に同等の効果がある。
【００２０】
【発明の効果】
上記のように本発明の電解液は、低比抵抗化のために多量の水を混合しても、トロポロンをはじめとするヒドロキシトロポンを添加することによって、高温下の安定性に優れ、比抵抗が低い電解液が得られるため、低コストで電解コンデンサの特性改善並びに信頼性向上を図ることができる。

Claims (1)

1. エチレングリコールと１０．０〜５０．０ｗｔ％の水とを混合した溶媒に、有機カルボン酸またはその塩と、２−ヒドロキシトロポン（トロポロン）（化１）、３−ヒドロキシトロポン、または４−ヒドロキシトロポン、の少なくとも一種とを溶解し、前記ヒドロキシトロポンの量が、０．０１〜３．０ｗｔ％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。