JP4724336B2 - 電解コンデンサの駆動用電解液 - Google Patents
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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、電解コンデンサの駆動用電解液は、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と、ホウ酸またはそのアンモニウム塩と、マンニトール等の多価アルコール類を溶解していた。しかし、電解コンデンサが高温下にさらされると、電解液中に含まれる水分とアルミニウム電極箔との水和反応等により、化成処理により形成された電極箔表面の酸化皮膜が破壊されてガスが発生し、防爆弁の作動や電気特性が悪化するという問題があった。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
電極箔の耐水性を向上させるために、電解液にオルトリン酸や次亜リン酸等のリン酸化合物が用いられる。リン酸化合物は、電極箔に吸着し水分と電極箔との反応を阻害したり、リン酸化合物が水和反応を起こし水分を保持する効果があるが、リン酸化合物はアルミニウムとの反応性が高いため、コンデンサ素子中に電解液を含浸させた時点で、溶解量のほとんどがアルミニウムが露出している電極箔の端面に吸着してしまい、電解コンデンサの使用中に発生する酸化皮膜の破壊を長期間抑制できないという問題があった。
【０００４】
【発明が解決するための手段】
本発明は、トリス（２，４−ジ−ｔｅｒｔ−ブチルフェニル）ホスファイトをエチレングリコールを主成分とする溶媒に溶解することで、電解コンデンサ内における電極箔の水和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、トリス(２，４−ジ−ｔｅｒｔ−ブチルフェニル）ホスファイト（化２）とを溶解し、トリス（２，４−ジ−ｔｅｒｔ−ブチルフェニル）ホスファイトの溶解量が、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】
そして、上記高級二塩基酸として、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】
さらに、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】
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】
トリス（２，４−ジ−ｔｅｒｔ−ブチルフェニル）ホスファイトは、リン原子に２，４−ジ−ｔｅｒｔ−ブチルフェニル基が結合したリン系化合物であり、オルトリン酸のようなＯＨ基を持たないため、電極箔との反応性が低く即座に吸着反応が起こらず、長期にわたって電解液中に存在することができるので、電極箔の保護効果が持続される。また、２，４−ジ−ｔｅｒｔ−ブチルフェニル基は熱的安定性が高いため高温下でのコンデンサの電気特性を安定でき、長期信頼性を改善することができる。
【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および８５℃における電解液の火花発生電圧（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、陽極箔と陰極箔とをセパレータ紙を介して巻回したコンデンサ素子に、表１の電解液を含浸した後、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印加し、ｔａｎδを測定した結果を表２に示した。
【００１４】
【表２】
【００１５】
表２より本発明のトリス（２，４−ジ−ｔｅｒｔ−ブチルフェニル）ホスファイト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、電極箔の水和反応を抑制していることが分かる。しかし、トリス（２，４−ジ−ｔｅｒｔ−ブチルフェニル）ホスファイトを溶解しなかった従来例は、ｔａｎδの上昇が大きく、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、トリス（２，４−ジ−ｔｅｒｔ−ブチルフェニル）ホスファイトの溶解量が０．０５ｗｔ％では、ｔａｎδ増加の抑制効果が充分ではないため、さらなる長期信頼性を要求される用途には不適であり、９．０ｗｔ％では電解液の比抵抗が高くなり低比抵抗用途に不適である。よって、トリス（２，４−ジ−ｔｅｒｔ−ブチルフェニル）ホスファイトの溶解量は、０．１０〜５．０ｗｔ％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、先に例示した副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、トリス（２，４−ジ−ｔｅｒｔ−ブチルフェニル）ホスファイトを溶解した電解液を用いることで、電極箔の水和反応を長期間抑制できるので、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。
【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、電解コンデンサの駆動用電解液は、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と、ホウ酸またはそのアンモニウム塩と、マンニトール等の多価アルコール類を溶解していた。しかし、電解コンデンサが高温下にさらされると、電解液中に含まれる水分とアルミニウム電極箔との水和反応等により、化成処理により形成された電極箔表面の酸化皮膜が破壊されてガスが発生し、防爆弁の作動や電気特性が悪化するという問題があった。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
電極箔の耐水性を向上させるために、電解液にオルトリン酸や次亜リン酸等のリン酸化合物が用いられる。リン酸化合物は、電極箔に吸着し水分と電極箔との反応を阻害したり、リン酸化合物が水和反応を起こし水分を保持する効果があるが、リン酸化合物はアルミニウムとの反応性が高いため、コンデンサ素子中に電解液を含浸させた時点で、溶解量のほとんどがアルミニウムが露出している電極箔の端面に吸着してしまい、電解コンデンサの使用中に発生する酸化皮膜の破壊を長期間抑制できないという問題があった。
【０００４】
【発明が解決するための手段】
本発明は、トリス（２，４−ジ−ｔｅｒｔ−ブチルフェニル）ホスファイトをエチレングリコールを主成分とする溶媒に溶解することで、電解コンデンサ内における電極箔の水和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、トリス(２，４−ジ−ｔｅｒｔ−ブチルフェニル）ホスファイト（化２）とを溶解し、トリス（２，４−ジ−ｔｅｒｔ−ブチルフェニル）ホスファイトの溶解量が、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】
そして、上記高級二塩基酸として、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】
さらに、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】
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】
トリス（２，４−ジ−ｔｅｒｔ−ブチルフェニル）ホスファイトは、リン原子に２，４−ジ−ｔｅｒｔ−ブチルフェニル基が結合したリン系化合物であり、オルトリン酸のようなＯＨ基を持たないため、電極箔との反応性が低く即座に吸着反応が起こらず、長期にわたって電解液中に存在することができるので、電極箔の保護効果が持続される。また、２，４−ジ−ｔｅｒｔ−ブチルフェニル基は熱的安定性が高いため高温下でのコンデンサの電気特性を安定でき、長期信頼性を改善することができる。
【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および８５℃における電解液の火花発生電圧（耐電圧）を測定し、表１の結果を得た。
【００１２】
【表１】
タブ端子を陽極箔および陰極箔に固着し、陽極箔と陰極箔とをセパレータ紙を介して巻回したコンデンサ素子に、表１の電解液を含浸した後、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印加し、ｔａｎδを測定した結果を表２に示した。
【００１４】
【表２】
表２より本発明のトリス（２，４−ジ−ｔｅｒｔ−ブチルフェニル）ホスファイト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、電極箔の水和反応を抑制していることが分かる。しかし、トリス（２，４−ジ−ｔｅｒｔ−ブチルフェニル）ホスファイトを溶解しなかった従来例は、ｔａｎδの上昇が大きく、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、トリス（２，４−ジ−ｔｅｒｔ−ブチルフェニル）ホスファイトの溶解量が０．０５ｗｔ％では、ｔａｎδ増加の抑制効果が充分ではないため、さらなる長期信頼性を要求される用途には不適であり、９．０ｗｔ％では電解液の比抵抗が高くなり低比抵抗用途に不適である。よって、トリス（２，４−ジ−ｔｅｒｔ−ブチルフェニル）ホスファイトの溶解量は、０．１０〜５．０ｗｔ％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、先に例示した副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、トリス（２，４−ジ−ｔｅｒｔ−ブチルフェニル）ホスファイトを溶解した電解液を用いることで、電極箔の水和反応を長期間抑制できるので、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)
- 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、トリス（２，４−ジ−ｔｅｒｔ−ブチルフェニル）ホスファイト（化１）とを溶解し、
前記トリス（２，４−ジ−ｔｅｒｔ−ブチルフェニル）ホスファイトの溶解量が、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。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001291851A JP4724336B2 (ja) | 2001-09-25 | 2001-09-25 | 電解コンデンサの駆動用電解液 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001291851A JP4724336B2 (ja) | 2001-09-25 | 2001-09-25 | 電解コンデンサの駆動用電解液 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003100563A JP2003100563A (ja) | 2003-04-04 |
| JP4724336B2 true JP4724336B2 (ja) | 2011-07-13 |
Family
ID=19113925
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001291851A Expired - Lifetime JP4724336B2 (ja) | 2001-09-25 | 2001-09-25 | 電解コンデンサの駆動用電解液 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP4724336B2 (ja) |
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|---|---|---|---|---|
| KR100676540B1 (ko) * | 2004-03-25 | 2007-01-30 | 대우전자부품(주) | 알루미늄 전해콘덴서 초고압용 전해액 |
| KR100561266B1 (ko) | 2004-03-25 | 2006-03-14 | 파츠닉(주) | 알루미늄 전해콘덴서 초고압용 전해액 |
| CN114724856B (zh) * | 2022-04-23 | 2024-06-18 | 富之庆电子（深圳）有限公司 | 焊片式铝电解电容器电解液及其制备方法 |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH1174160A (ja) * | 1997-08-28 | 1999-03-16 | Nichicon Corp | 電解コンデンサの駆動用電解液 |
| JP2000149904A (ja) * | 1998-11-10 | 2000-05-30 | Mitsubishi Chemicals Corp | アルカリ蓄電池用セパレータ |
-
2001
- 2001-09-25 JP JP2001291851A patent/JP4724336B2/ja not_active Expired - Lifetime
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH1174160A (ja) * | 1997-08-28 | 1999-03-16 | Nichicon Corp | 電解コンデンサの駆動用電解液 |
| JP2000149904A (ja) * | 1998-11-10 | 2000-05-30 | Mitsubishi Chemicals Corp | アルカリ蓄電池用セパレータ |
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2003100563A (ja) | 2003-04-04 |
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