JP4653631B2 - 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)に関するものであり、特に長期間にわたり電解コンデンサの漏れ電流を抑制できる電解液に関するものである。

従来、電解コンデンサの漏れ電流の増大を抑制可能な電解液として、エチレングリコールを主成分とする溶媒に、アゼライン酸とホウ酸またはそのアンモニウム塩を配合した電解液に、リン酸を添加した電解液が提案されている（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）

近年、電子機器の小形化に伴い電解コンデンサの使用環境が厳しくなり、高温でも長期間初期の電気特性を維持することが求められている。しかしながら、リン酸は、その配合量に比例して電解液の耐電圧が低下するという問題がある。その反面、リン酸の配合量を少なくすると、短期間は電解コンデンサの漏れ電流上昇を抑制できるが、長期間にわたって漏れ電流の増大を防止することができないという問題がある。

以上の問題に鑑みて、本発明の課題は、耐電圧が高く、かつ、長期間にわたって漏れ電流の増大を抑制可能な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に各種検討した結果達成されたものであり、２−ヒドロキシビフェニルを電解液に適用することに特徴を有する。
すなわち、本発明に係る電解コンデンサの駆動用電解液では、エチレングリコールと水とを含む混合溶媒に、少なくとも、有機カルボン酸またはその塩と、ホウ酸またはその塩と多価アルコールとを配合し、以下の化学式で示される２−ヒドロキシビフェニルを電解液全体に対して０．１〜５．０重量％配合したことを特徴とする。

本発明に係る電解液で用いた２−ヒドロキシビフェニルは、それを添加した際の電解液の耐電圧低下がリン酸より緩慢であるため、５．０重量％までの配合が可能となり、リン酸よりも長期間にわたって、電解コンデンサの漏れ電流の増大を防止することができる。

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、有機カルボン酸またはその塩と、上記の化学式で示される２−ヒドロキシビフェニルを電解液全体に対して０．１〜５．０重量％配合したことを特徴とする。また、電解液にはホウ酸またはその塩を配合することもある。

本発明において、エチレングリコールに混合可能な副溶媒としては、水の他、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、γ−バレロラクトン、δ−バレロラクトン、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、スルホラン類等を例示することができる。

また、上記有機カルボン酸として、アゼライン酸の他、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、セバシン酸、デカンジカルボン酸、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、ナフトエ酸等が挙げられる。

また、有機カルボン酸の塩として、アンモニウム塩の他、モノメチルアミン、モノエチルアミン、モノエタノールアミン、イソプロピルアミン、ｎ−プロピルアミン、ジメチルアミン、ジエチルアミン、ジエタノールアミン、ジ−ｎ−プロピルアミン、ジイソプロピルアミン、トリ−ｎ−プロピルアミン、トリメチルアミン、トリエチルアミン、トリエタノールアミン、トリ−ｎ−ブチルアミン、ジメチルエチルアミン、ナフタレンジアミン、ベンジルアミン等の塩が挙げられる。

本発明に係る電解液において、２−ヒドロキシビフェニルは、それを添加した際の電解液の耐電圧低下がリン酸より緩慢であるため、５．０重量％までの配合が可能となり、リン酸よりも長期間にわたって、電解コンデンサの漏れ電流の増大を防止することができる。その理由として、２−ヒドロキシビフェニルは還元作用を有しており、陽極において２−ヒドロキシビフェニルが酸化して陽極酸化皮膜に吸着し、陽極酸化皮膜を保護するため、電解コンデンサの漏れ電流上昇を抑制できると考えられる。

以下、実施例に基づき、本発明をより具体的に説明する。

表１、表２に示す組成で電解液を調合し、８５℃における電解液の火花発生電圧（耐電圧）を測定した。そして、陽極箔と陰極箔とを電解紙を介して巻回したコンデンサ素子に電解液を含浸し、定格電圧１６０Ｖ／１５０μＦ（φ１８×２５ｍｍＬ）のアルミニウム電解コンデンサを各２０個作製し、定格電圧でエージング処理後、１０５℃−無負荷放置試験を各５個行った。

表１、２より分かるように、２−ヒドロキシビフェニルを配合した実施例２〜７、９〜２０および比較例１、８によれば、リン酸を添加した従来例１より、電解液の耐電圧低下を抑制でき、しかも、電解コンデンサの無負荷放置試験での漏れ電流の増大を防止することができる。
また、リン酸を３．０重量％添加した従来例２では、電解液の耐電圧が低下しており、エージング処理でショートパンクが５％発生したが、実施例では発生数は皆無であった。

ここで、２−ヒドロキシビフェニルの配合量が電解液全体に対して０．１重量％未満の場合、例えば、０．０５重量％では（比較例１）、漏れ電流が増加しており、長時間の信頼性を求められる用途には不適である。また、５．０重量％を超えると、例えば６．０重量％では（比較例８）では、耐電圧が低下するため、過電圧が印加される可能性のある電解コンデンサへの適用には不適である。したがって、２−ヒドロキシビフェニルの配合量は、電解液全体に対して０．１〜５．０重量％の範囲が好ましい。

なお、本発明による２−ヒドロキシビフェニルの効果は、実施例に限定されるものではなく、先に記載した各種化合物を単独または複数配合した電解液や、副溶媒を混合した電解液に用いても、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、有機カルボン酸またはその塩と、以下の化学式で示される２−ヒドロキシビフェニルを電解液全体に対して０．１〜５．０重量％配合したことを特徴とする電解コンデンサの駆動用電解液。