JP4699652B2 - 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)の改良に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、電解コンデンサの電解液は、エチレングリコール等の溶媒に、高級二塩基酸、ホウ酸またはそれらのアンモニウム塩と、マンニトール、ソルビトール等の多価アルコール類を溶解させることで、高級二塩基酸またはホウ酸と多価アルコール類とが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とされている。しかし、このエステル化合物が電解コンデンサの内部発熱等により微量のアミド類を生成し、このアミド類が電解液に残存する酸素と酸化反応を起こすことで、電解液の比抵抗を上昇させるという問題があった。
また、ポリビニルアルコール等の合成高分子の添加により更なる耐電圧向上が図れるが、製品内部の発熱と酸素によって高分子の主鎖が切断され、長期間初期の耐電圧を維持できないという問題があった。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
酸化反応やポリビニルアルコール等の合成高分子の主鎖切断を抑制するために、ポリオキシ化合物等の酸化防止剤が用いられる。ポリオキシ化合物であるカテコールは、酸素ラジカルと反応することで、アミド類やポリビニルアルコールと酸素ラジカルとの反応を抑制する効果を有するが、カテコールは反応性が高く、電解液調合時に溶解量のほとんどが酸素ラジカルと反応してしまうことから、長期間にわたって効果が持続しないという問題があり、長期間電解液の比抵抗上昇と耐電圧低下を抑制できる電解液が求められていた。
【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酸化防止剤としてジアルル酸を溶解することで、電解液の酸化反応やポリビニルアルコール等合成高分子の主鎖切断反応を長期間抑制するものである。すなわち、エチレングリコールを主成分とする溶媒に、高級二塩基酸またはその塩と、ホウ酸またはそのアンモニウム塩と、ジアルル酸（化２）とを溶解し、ジアルル酸の溶解量が、０．１０〜５．０重量％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】
上記高級二塩基酸としては、アゼライン酸の他、アジピン酸、セバシン酸、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−ジカルボン酸等を例示することができる。
【０００８】
そして、上記高級二塩基酸の塩としては、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、ジメ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等を例示することができる。
【０００９】
また、上記エチレングリコールに混合する副溶媒としては、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、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、エステル類等を例示することができる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
ジアルル酸は分子内に３個のオキソ基を有し、そのオキソ基が電解コンデンサ内の酸素と優先的に反応することで、酸化反応や合成高分子の主鎖切断反応を長期間抑制することができる。
【００１１】
【実施例】
以下、本発明について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、表１の結果を得た。
【００１２】
【表１】

【００１３】
タブ端子を陽極箔および陰極箔に固着し、セパレータを介して巻回したコンデンサ素子に、表１の電解液を各々含浸した後、アルミニウム製外装ケース内に封口ゴムと共に挿入し、直径３５．０ｍｍ、長さ３０．０ｍｍ、定格電圧３１５Ｖ、静電容量３９０μＦのアルミニウム電解コンデンサを各１０個作製しエージングを行った。
これらの製品を １０５℃の恒温槽中で定格電圧を２０００時間印加してｔａｎδを測定し表２の結果を得た。
【００１４】
【表２】

【００１５】
表２より本発明のジアルル酸を溶解した実施例は、製品のｔａｎδ上昇が抑えられ、かつショートパンクが発生していないことから、電解液の比抵抗上昇と耐電圧の低下が抑制されていることが分かる。しかし、ジアルル酸を溶解しなかった従来例は、製品のｔａｎδ上昇が大きく、２０００時間までにショートパンクが発生した。
【００１６】
表１〜２の結果より、ジアルル酸の溶解量が０．０５重量％では、ｔａｎδがやや高くなるためさらなる長期信頼性を要求される用途には不適であり、９．０重量％では電解液の比抵抗が高くなり低比抵抗用途に不適となる。よって、ジアルル酸の溶解量は、０．１０〜５．０重量％の範囲が好ましい。
【００１７】
本発明は実施例に限定されるものではなく、先に例示した高級二塩基酸やその塩を単独または複数混合しても本実施例と同等の効果があり、さらに、先に例示した溶媒を目的によって混合しても本実施例と同等の効果が得られる。
【００１８】
【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を主溶媒とし、ジアルル酸を溶解した電解液を用いることで、長期間電解液の比抵抗上昇と耐電圧の低下を抑制できるので、製品のｔａｎδ増加およびショートパンク発生の抑制を図ることができる。

Claims (1)

1. エチレングリコールを主成分とする溶媒に、高級二塩基酸またはその塩と、ホウ酸またはそのアンモニウム塩と、ジアルル酸（化１）とを溶解し、
   ジアルル酸の溶解量が、０．１０〜５．０重量％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。