JP4653362B2 - 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、特に電極箔の水和劣化を防ぎ製品特性の劣化を防止することを可能とするものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、低圧用アルミニウム電解コンデンサの電解液としては、γ−ブチロラクトンを主成分とする溶媒に、フタル酸やマレイン酸などのカルボン酸類と、トリエチルアミンなどのアミン塩を主溶質として溶解した電解液を用いている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
近年アルミニウム電解コンデンサは、市場の要求により低インピーダンス化、小型化、高信頼化が図られ、それに伴い用いられる電解液には比抵抗が低く、広温度範囲で安定なものが要求されている。また地球環境保護の立場から環境に優しい溶媒の使用が望まれている。
しかしながら、γ−ブチロラクトンを主溶媒とした電解液で得られる比抵抗では、市場の要求に充分に対応できなくなりつつあり、また環境に優しいという観点から、γ−ブチロラクトンのような有機溶媒から、エチレングリコールと水とを混合してなる溶媒を用いた電解液が注目され始めている。
ところが、エチレングリコールと水とを混合してなる溶媒を用いた電解液で、市場の要求を満足するためには、水を多量に混合しなくてはならず、そのため電極箔が水和劣化して製品特性が悪化するという問題があった。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明は、加水分解して重合物を形成するビニレンカーボネートに注目し、その特性を電解液に適用することによって、上記課題の解決を図るものである。すなわち、エチレングリコールと水とを混合してなる溶媒に、無機酸若しくはその塩および／または有機酸若しくはその塩と、ビニレンカーボネートとを溶解し、ビニレンカーボネートの溶解量が、０．０１〜５．００ｗｔ％であり、水の混合量が、７．０〜５５．０ｗｔ％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。
【０００６】
また、上記無機酸が、ホウ酸、リン酸、亜リン酸、次亜リン酸のうち１種以上からなり、上記有機酸が、ギ酸、アジピン酸、アゼライン酸、セバシン酸、２−ブチルオクタン二酸、安息香酸、マレイン酸、フタル酸のうち１種以上からな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。
【０００７】
そして、有機酸の塩として、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、イミダゾリニウム塩等を例示することができる。
【０００８】
【発明の実施の形態】
ビニレンカーボネートは加水分解して重合物を形成し、アルミニウムイオンを凝集した後沈殿物を形成する。その特性は電解液においても同様に発揮される。
多量の水が添加された電解液は、その電解質であるホウ酸、有機酸およびその塩を活性化し、アルミニウム電極箔を水和劣化させ電解液中にアルミニウムイオンを溶出する。
このアルミニウムイオンは、電解液中ではアルミニウムイオンの周りを水分子が囲み水和イオンとなっており、一種のコロイド状態を形成している。
上記ビニレンカーボネートの添加は、この様な状態にあるアルミニウムイオンを凝集し、電極箔上に沈殿物を形成させ電極箔表面を覆うことになる。
この様に形成した沈殿物皮膜が電極箔表面を水和劣化から保護し、製品特性の劣化を防止できる。
【０００９】
【実施例】
以下、実施例に基づき具体的に説明する。
表１の組成で電解液を調合し３０℃における比抵抗を測定し、表１の結果を得た。これらの電解液を用いて、定格６．３Ｖ、１０００μＦのアルミニウム電解コンデンサを各１００個作製し、１０５℃・２０００時間高温定格印加負荷試験に供した結果を表２に示す。
【００１０】
【表１】

【００１１】
【表２】

【００１２】
表２よりビニレンカーボネートを添加していない従来例は、電極箔水和劣化による発熱および水素ガス発生によって１２５０時間で防爆弁が作動した。それに対してビニレンカーボネイトを溶解した実施例は、２０００時間経過後も防爆弁は作動せず従来例より優れていることが分かる。
【００１３】
なお、ビニレンカーボネートの溶解量が、０．００５ｗｔ％では漏れ電流上昇の抑制効果が不十分なため防爆弁の作動までは至らなかったが弁膨張しており、さらなる長期信頼性が求められる用途には不適であり、１０．０ｗｔ％ではｔａｎδ上昇が大きく長期間低インピーダンス特性が必要な用途に不適である。よって、ビニレンカーボネートの溶解量は、０．０１〜５．０ｗｔ％の範囲が好ましい。
【００１４】
また、電解液の低比抵抗化のために水の混合量は多いほどよいが、６０．０ｗｔ％ではビニレンカーボネートの効果が十分発揮されないので、水の混合量は７．０〜５５．０ｗｔ％の範囲が望ましい。
【００１５】
実施例では溶質としてアジピン酸二アンモニウム、ギ酸アンモニウム、亜リン酸を使用したが、ホウ酸、リン酸、次亜リン酸、アジピン酸、アゼライン酸、セバシン酸、２−ブチルオクタン二酸、安息香酸、マレイン酸、フタル酸と、それらの塩としてアンモニウム塩、アミン塩、イミダゾリニウム塩等を１種または複数組合せて使用しても、実施例と同等のビニレンカーボネートによる効果が認められた。
【００１６】
【発明の効果】
上記のとおり、本発明によるエチレングリコールと水との混合溶媒に、ビニレンカーボネートを溶解した電解液は、電極箔の水和劣化を防ぐことで製品特性の悪化を防止することが可能であり、工業的価値大なるものである。

Claims (2)

1. エチレングリコールと水とを混合してなる溶媒に、無機酸若しくはその塩および／または有機酸若しくはその塩と、ビニレンカーボネートとを溶解し、
   前記ビニレンカーボネートの溶解量が、０．０１〜５．００ｗｔ％であり、水の混合量が、７．０〜５５．０ｗｔ％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。
2. 請求項１記載の無機酸が、ホウ酸、リン酸、亜リン酸、次亜リン酸のうち１種以上からなり、有機酸が、ギ酸、アジピン酸、アゼライン酸、セバシン酸、２−ブチルオクタン二酸、安息香酸、マレイン酸、フタル酸のうち１種以上からなることを特徴とする電解コンデンサの駆動用電解液。