JP6473114B2 - Electrolytic solution for electrolytic capacitors - Google Patents

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Description

本発明は電解コンデンサ用電解液およびそれを用いた電解コンデンサに関する。詳しくは、アルミ電解コンデンサ用に好適な電解液に関する。     The present invention relates to an electrolytic solution for an electrolytic capacitor and an electrolytic capacitor using the same. Specifically, the present invention relates to an electrolytic solution suitable for an aluminum electrolytic capacitor.

従来より、アルミニウム電解コンデンサに代表される電解コンデンサは、誘電体が設けられている陽極と、集電用の陰極と陽極、陰極との間に配置された電解液を保持したセパレータとが密封ケース内に収納された構造を有しており、巻回型、積層型の形状のものが広く知られている。   Conventionally, an electrolytic capacitor typified by an aluminum electrolytic capacitor has a sealed case in which an anode provided with a dielectric and a separator holding an electrolytic solution disposed between a cathode for collecting current and the anode and cathode are sealed. It has a structure housed inside and is widely known to have a wound type or a laminated type.

ここで、用いられる電解液には、耐電圧を高める目的で、電解液中にポリエチレングリコールを添加したものが提案されている(例えば特許文献1)。  Here, for the purpose of increasing the withstand voltage, an electrolytic solution in which polyethylene glycol is added to the electrolytic solution has been proposed (for example, Patent Document 1).

また、付加形式がブロックであるエチレンオキサイドとプロピレンオキサイドの付加物を用いたものも提案されている(例えば特許文献2)  Moreover, what uses the addition form of ethylene oxide and propylene oxide whose addition form is a block is proposed (for example, patent document 2).

特開昭62−268121号公報JP 62-268121 A 特開平7−169653号公報JP-A-7-169653

しかし、ポリエチレングリコールも、エチレンオキサイドとプロピレンオキサイドのブロック状付加物も、低温で固化し易く、電解コンデンサの使用できる温度領域が狭く、寒冷地では使用できない。
そこで、本発明は低温でも固化しにくいいため寒冷地でも駆動でき、かつ十分な耐電圧を有する電解コンデンサを提供することを目的とする。
However, neither polyethylene glycol nor block adducts of ethylene oxide and propylene oxide are easily solidified at a low temperature, and the temperature range in which an electrolytic capacitor can be used is narrow, so that it cannot be used in a cold region.
Accordingly, an object of the present invention is to provide an electrolytic capacitor that can be driven in a cold region and has a sufficient withstand voltage because it is difficult to solidify even at a low temperature.

本発明者らは、上記の目的を達成するべく検討を行った結果、本発明に到達した。
すなわち、本発明は、3〜6価の多価アルコール(a)のアルキレンオキサイド付加物(A)、電解質(B)および極性溶媒(C)を必須成分とし、アルキレンオキサイド付加物(A)が下記一般式(1)で表されることを特徴とする電解コンデンサ用電解液;およびこれを用いた電解コンデンサである。
The inventors of the present invention have reached the present invention as a result of studies to achieve the above object.
That is, in the present invention, the alkylene oxide adduct (A), the electrolyte (B) and the polar solvent (C) of the trivalent to hexavalent polyhydric alcohol (a) are essential components, and the alkylene oxide adduct (A) is the following: An electrolytic solution for an electrolytic capacitor characterized by being represented by the general formula (1); and an electrolytic capacitor using the same.

本発明の電解コンデンサは、低温、例えば−20℃でもまったく固化せず、耐電圧が十分高いという効果を奏する。   The electrolytic capacitor of the present invention does not solidify even at a low temperature, for example, −20 ° C., and has an effect that the withstand voltage is sufficiently high.

本発明の電解コンデンサ用電解液は、3〜6価の多価アルコール(a)のアルキレンオキサイド付加物(A)、電解質(B)および極性溶媒(C)を必須成分とし、アルキレンオキサイド付加物(A)が下記一般式(1)で表されることを特徴とする。 The electrolytic solution for electrolytic capacitors of the present invention comprises an alkylene oxide adduct (A), an electrolyte (B) and a polar solvent (C) of a tri- to hexavalent polyhydric alcohol (a) as essential components, and an alkylene oxide adduct ( A) is represented by the following general formula (1).

[kは、エチレンオキサイドの付加モル数を表し、それぞれ独立に1〜70の数である。mは、エチレンオキサイドの付加モル数を表し、それぞれ独立に1〜150の数である。nは、プロピレンオキサイドの付加モル数を表し、それぞれ独立に1〜150の数である。fは多価アルコール(a)の価数を表し、3〜6の整数である。Rはf価のアルコールから水酸基を除いた残基を示す。Aは、水素原子、アルキル基またはアリル基 を表す。「/」はエチレンオキサイドとプロピレンオキサイドの付加形式がランダム状であることを示す。] [K represents the number of added moles of ethylene oxide, and is independently a number of 1 to 70. m represents the number of added moles of ethylene oxide, and is independently a number of 1 to 150. n represents the number of added moles of propylene oxide, and is independently a number from 1 to 150. f represents the valence of the polyhydric alcohol (a) and is an integer of 3-6. R represents a residue obtained by removing a hydroxyl group from an f-valent alcohol. A represents a hydrogen atom, an alkyl group, or an allyl group. “/” Indicates that the addition form of ethylene oxide and propylene oxide is random. ]

一般式(1)のkは、エチレンオキサイドの付加モル数を表し、それぞれ独立に1〜70の数であり、好ましくは、5〜30であり、さらに好ましくは10〜30である。
1未満であると、耐電圧の向上効果が小さくなり、70を超えると低温特性が悪くなる。
K of General formula (1) represents the addition mole number of ethylene oxide, and is the number of 1-70 each independently, Preferably, it is 5-30, More preferably, it is 10-30.
If it is less than 1, the effect of improving the withstand voltage is reduced, and if it exceeds 70, the low temperature characteristics are deteriorated.

一般式(1)のmは、エチレンオキサイドの付加モル数を表し、それぞれ独立に1〜150の数であり、このましくは、5〜100であり、さらに好ましくは5〜60であり、最も好ましくは5〜30である。1未満であると、耐電圧の向上効果が小さくなり、150を超えると低温特性が悪くなる。 M in the general formula (1) represents the number of added moles of ethylene oxide, and is independently a number of 1 to 150, preferably 5 to 100, more preferably 5 to 60, Preferably it is 5-30. If it is less than 1, the effect of improving the withstand voltage is reduced, and if it exceeds 150, the low temperature characteristics are deteriorated.

一般式(1)のnは、プロピレンオキサイドの付加モル数を表し、それぞれ独立に1〜150の数であり、このましくは、2〜50であり、さらに好ましくは3〜20であり、最も好ましくは3〜10である。1未満であると、低温特性が悪くなり、150を超えるても低温特性、耐電圧向上効果が悪くなる。 N in the general formula (1) represents the number of added moles of propylene oxide, and is independently a number of 1 to 150, preferably 2 to 50, more preferably 3 to 20, Preferably it is 3-10. If it is less than 1, the low-temperature characteristics deteriorate, and if it exceeds 150, the low-temperature characteristics and the withstand voltage improvement effect deteriorate.

一般式(1)のfは多価アルコール(a)の価数を表すが、本発明のアルキレンオキサイド付加物(A)は3〜6価の多価アルコール(a)のアルキレンオキサイドを付加させるので、3〜6の整数であり、Rは多価アルコール(a)から水酸基を除いた残基を示す。 In the general formula (1), f represents the valence of the polyhydric alcohol (a), but the alkylene oxide adduct (A) of the present invention adds an alkylene oxide of a 3-6 valent polyhydric alcohol (a). , R is an integer of 3 to 6, and R represents a residue obtained by removing a hydroxyl group from the polyhydric alcohol (a).

一般式(1)の末端のAは水素原子、アルキル基、アリル基を表し、溶解性の観点から水素原子が好ましい。 A at the terminal of the general formula (1) represents a hydrogen atom, an alkyl group, or an allyl group, and a hydrogen atom is preferable from the viewpoint of solubility.

アルキレンオキサイド付加物(A)中のエチレンオキサイド全体の付加モル数、すなわち (k+m)×fは、10〜130が好ましく、さらに10〜90が好ましく、最もこのましくは、12〜60である。10未満であると耐電圧の向上効果が小さく、130を超えると低温特性が劣る。 The total number of moles of ethylene oxide in the alkylene oxide adduct (A), that is, (k + m) × f is preferably from 10 to 130, more preferably from 10 to 90, most preferably from 12 to 60. If it is less than 10, the effect of improving the withstand voltage is small, and if it exceeds 130, the low temperature characteristics are inferior.

アルキレンオキサイド付加物(A)の数平均分子量(水酸基価から換算した分子量)は、200〜20,000が好ましく、さらに500〜10,000が好ましく、最も好ましくは1,000〜8,000である。200未満であると、耐電圧の向上効果が小さく、20,000を超えると低温特性が劣る。 The number average molecular weight (molecular weight converted from the hydroxyl value) of the alkylene oxide adduct (A) is preferably 200 to 20,000, more preferably 500 to 10,000, and most preferably 1,000 to 8,000. . If it is less than 200, the effect of improving the withstand voltage is small, and if it exceeds 20,000, the low temperature characteristics are inferior.

3〜6価の多価アルコール(a)のアルキレンオキサイド付加物(A)の製造方法として、多価アルコールに水酸化カリウム、または水酸化ナトリウム触媒の存在下で、先ずエチレンオキサイドを反応してブロック付加させる。反応終了後、予めエチレンオキサイドとプロピレンオキサイドをボンベ中に均一にした混合物を滴下反応させてランダム付加させる方法が一般的である。
本用途であるアルミ電解コンデンサ用途では、金属イオンはコンデンサのショートの原因となるため、カリウムイオンまたは、ナトリウムイオンを吸着処理等で、10ppm以下に好ましくは1ppm以下にする必要がある。
As a method for producing an alkylene oxide adduct (A) of a trivalent to hexavalent polyhydric alcohol (a), the polyhydric alcohol is first reacted with ethylene oxide in the presence of potassium hydroxide or sodium hydroxide catalyst to block. Add. After completion of the reaction, a general method is a method in which a mixture in which ethylene oxide and propylene oxide are made uniform in advance in a cylinder is dropped and added randomly.
In the aluminum electrolytic capacitor application which is the present application, since metal ions cause a short circuit of the capacitor, potassium ions or sodium ions need to be reduced to 10 ppm or less, preferably 1 ppm or less by adsorption treatment or the like.

本発明の電解質(B)は、電解コンデンサ用電解液に通常使われる電解質であれば特にその種類は限定されず、電解質(B)はカチオン成分(B1)、アニオン成分(B2)から構成される。 The electrolyte (B) of the present invention is not particularly limited as long as it is an electrolyte that is usually used in an electrolytic solution for electrolytic capacitors. The electrolyte (B) is composed of a cation component (B1) and an anion component (B2). .

カチオン成分(B1)としては、アンモニアカチオン;ジメチルアミン、エチルメチルアミン、ジエチルアミンなどの2級アミンのカチオン;トリメチルアミン、トリエチルアミン、ジメチルエチルアミンなどの3級アミンのカチオン;テトラメチルアンモニウム、1,2,3,4−テトラメチルイミダゾリニウム、1−エチル−2,3−メチルイミダゾリニウムなどの4級アンモニウムカチオンがあり、単独使用でもよいし2種以上を併用してもよい。これらのうち、アンモニアカチオン、ジメチルアミン、ジエチルアミン、トリメチルアミン、ジメチルエチルアミンが好ましく、さらにトリメチルアミン、ジメチルエチルアミンが好ましい。 As the cation component (B1), an ammonia cation; a cation of a secondary amine such as dimethylamine, ethylmethylamine, and diethylamine; a cation of a tertiary amine such as trimethylamine, triethylamine, and dimethylethylamine; tetramethylammonium, 1,2,3 There are quaternary ammonium cations such as 1,4-tetramethylimidazolinium and 1-ethyl-2,3-methylimidazolinium, which may be used alone or in combination of two or more. Of these, ammonia cation, dimethylamine, diethylamine, trimethylamine and dimethylethylamine are preferable, and trimethylamine and dimethylethylamine are more preferable.

アニオン成分(B2)は、2−エチルヘキサン酸、2−ブチルヘキサン酸などのモノカルボン酸アニオン;アジピン酸、ピメリン酸、スベリン酸、アゼライン酸、セバシン酸、1,6−デカンジカルボン酸、1,10−デカンジカルボン酸、マレイン酸、フタル酸、シトラコン酸などのジカルボン酸アニオン;リン酸アニオンおよびリン酸エステルなどのリン酸誘導体アニオン;ホウ酸アニオン、ホウ酸誘導体アニオンなどが挙げられる。なかでも、ジカルボン酸アニオンが好ましく、さらに、炭素数は4〜12の脂肪族カルボン酸アニオンが好ましい。アニオンは、単独使用でも2種以上を併用してもよい。 The anion component (B2) is a monocarboxylic acid anion such as 2-ethylhexanoic acid or 2-butylhexanoic acid; adipic acid, pimelic acid, suberic acid, azelaic acid, sebacic acid, 1,6-decanedicarboxylic acid, 1, Examples thereof include dicarboxylic acid anions such as 10-decanedicarboxylic acid, maleic acid, phthalic acid and citraconic acid; phosphate anions such as phosphate anions and phosphate esters; borate anions and borate derivative anions. Among these, a dicarboxylic acid anion is preferable, and an aliphatic carboxylate anion having 4 to 12 carbon atoms is more preferable. Anions may be used alone or in combination of two or more.

本発明の極性溶媒(C)は、電解コンデンサ用電解液に通常使われる極性溶媒であれば特に限定されず、例えば、アルコール(C1)、アミド(C2)、ラクトン(C3)、ニトリル(C4)、スルホン(C5)およびその他の極性の有機溶媒(C6)が挙げられる。 The polar solvent (C) of the present invention is not particularly limited as long as it is a polar solvent usually used in an electrolytic solution for electrolytic capacitors. For example, alcohol (C1), amide (C2), lactone (C3), nitrile (C4) , Sulfone (C5) and other polar organic solvents (C6).

アルコール(C1)
1価アルコール(メチルアルコール、エチルアルコール、プロピルアルコール、ブチルアルコール、ジアセトンアルコール、ベンジルアルコール、アミノアルコール、フルフリルアルコールなど)、2価アルコール(エチレングリコール、プロピレングリコール、ジエチレングリコール、ヘキシレングリコールなど)、3価アルコール(グリセリンなど)、4価以上のアルコール(ヘキシトールなど)など。
Alcohol (C1)
Monohydric alcohol (methyl alcohol, ethyl alcohol, propyl alcohol, butyl alcohol, diacetone alcohol, benzyl alcohol, amino alcohol, furfuryl alcohol, etc.), dihydric alcohol (ethylene glycol, propylene glycol, diethylene glycol, hexylene glycol, etc.), Trihydric alcohol (such as glycerin), tetrahydric or higher alcohol (such as hexitol)

アミド(C2)
ホルムアミド(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など)、アセトアミド(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など)、プロピオンアミド(N,N−ジメチルプロピオンアミドなど)、ピロリドン(N−メチルピロリドン、N−エチルピロリドンなど)、ヘキサメチルホスホリルアミドなど。
Amide (C2)
Formamide (N-methylformamide, N, N-dimethylformamide, N-ethylformamide, N, N-diethylformamide, etc.), acetamide (N-methylacetamide, N, N-dimethylacetamide, N-ethylacetamide, N, N -Diethylacetamide, etc.), propionamide (N, N-dimethylpropionamide, etc.), pyrrolidone (N-methylpyrrolidone, N-ethylpyrrolidone, etc.), hexamethylphosphorylamide, etc.

ラクトン(C3)
γ−ブチロラクトン、α−アセチル−γ−ブチロラクトン、β−ブチロラクトン、γ−バレロラクトン、δ−バレロラクトンなど。
Lactone (C3)
γ-butyrolactone, α-acetyl-γ-butyrolactone, β-butyrolactone, γ-valerolactone, δ-valerolactone, and the like.

ニトリル(C4)
アセトニトリル、プロピオニトリル、ブチロニトリル、アクリロニトリル、メタクリルニトリル、ベンゾニトリルなど。
Nitrile (C4)
Acetonitrile, propionitrile, butyronitrile, acrylonitrile, methacrylonitrile, benzonitrile, etc.

スルホン(C5)
スルホラン、ジメチルスルホキシド、エチルメチルスルホンなど。
Sulfone (C5)
Sulfolane, dimethyl sulfoxide, ethyl methyl sulfone and the like.

その他の有機溶媒(C6)
1,3−ジメチル−2−イミダゾリジノンなど。
Other organic solvents (C6)
1,3-dimethyl-2-imidazolidinone and the like.

これらの極性溶媒(C)は、単独使用でもよいし2種以上を併用してもよい。これらのうち、アルコール(C1)、ラクトン(C3)が好ましく、さらに好ましくはエチレングリコールとγ−ブチロラクトンであり、最も好ましくは、エチレングリコールである。     These polar solvents (C) may be used alone or in combination of two or more. Among these, alcohol (C1) and lactone (C3) are preferable, ethylene glycol and γ-butyrolactone are more preferable, and ethylene glycol is most preferable.

本発明の電解液中のアルキレンオキサイド付加物(A)と極性溶媒(C)との重量比(A)/(C)は2/98〜40/60が好ましく、2/98〜20/80がさらに好ましい。
重量比(A)/(C)が2/98未満であると耐電圧向上の効果が低くなり、一方、40/60を超えると粘度が高くなるため、コンデンサを組み立てる際にセパレータに電解液を浸み込みにくくなる。
The weight ratio (A) / (C) of the alkylene oxide adduct (A) and the polar solvent (C) in the electrolytic solution of the present invention is preferably 2/98 to 40/60, and preferably 2/98 to 20/80. Further preferred.
When the weight ratio (A) / (C) is less than 2/98, the effect of improving the withstand voltage is lowered. On the other hand, when it exceeds 40/60, the viscosity is increased. It becomes difficult to penetrate.

本発明の電解液には必要により、電解液に通常用いられる種々の添加剤を添加することができる。
駆動中にわすかに発生する水素ガスを吸収させる目的で、例えば、o−ニトロ安息香酸、p−ニトロ安息香酸、m−ニトロ安息香酸、o−ニトロフェノール、p−ニトロフェノールなどのニトロ化合物などが添加される。また、耐電圧を高めるために、ホウ酸、ポバールなどが添加される。その添加量は、比電導度と電解液への溶解度の観点から、電解液の重量に基づいて、好ましくは5重量%以下、特に好ましくは0.1〜2重量%がよい。
If necessary, various additives usually used in the electrolytic solution can be added to the electrolytic solution of the present invention.
For the purpose of absorbing hydrogen gas generated slightly during driving, for example, nitro compounds such as o-nitrobenzoic acid, p-nitrobenzoic acid, m-nitrobenzoic acid, o-nitrophenol, p-nitrophenol, etc. Is added. In addition, boric acid, poval, etc. are added to increase the withstand voltage. The addition amount is preferably 5% by weight or less, particularly preferably 0.1 to 2% by weight, based on the weight of the electrolytic solution, from the viewpoint of specific conductivity and solubility in the electrolytic solution.

本発明の電解コンデンサ用電解液は、アルミニウム電解コンデンサ用に最適である。
アルミニウム電解コンデンサとしては、特に限定されず、例えば、捲き取り形の電解コンデンサであって、陽極表面に酸化アルミニウムが形成された陽極(酸化アルミニウム箔)と陰極アルミニウム箔との間に、セパレーターを介在させて捲回することにより構成されたコンデンサが挙げられる。
本発明の電解液を駆動用電解液としてセパレーターに含浸し、陽陰極と共に、有底筒状のアルミニウムケースに収納した後、アルミニウムケースの開口部を封口ゴムで密閉して電解コンデンサを構成することができる。
The electrolytic solution for electrolytic capacitors of the present invention is optimal for aluminum electrolytic capacitors.
The aluminum electrolytic capacitor is not particularly limited. For example, it is a scraped electrolytic capacitor, and a separator is interposed between an anode (aluminum oxide foil) in which aluminum oxide is formed on the anode surface and a cathode aluminum foil. For example, a capacitor formed by winding is used.
A separator is impregnated with the electrolytic solution of the present invention as a driving electrolytic solution, housed in a bottomed cylindrical aluminum case together with a positive electrode, and then the aluminum case opening is sealed with a sealing rubber to form an electrolytic capacitor. Can do.

次に本発明の具体的な実施例について説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。   Next, specific examples of the present invention will be described, but the present invention is not limited thereto.

以下、実施例及び比較例により本発明をさらに説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。以下、特に定めない限り、%は重量%、部は重量部を示す。   Hereinafter, although an example and a comparative example explain the present invention further, the present invention is not limited to these. Hereinafter, unless otherwise specified, “%” represents “% by weight” and “parts” represents “parts by weight”.

製造例1
6価アルコールのソルビトール(a−1)182重量部(1mol)に水酸化カリウム1.1重量部(0.02mol)添加し、170℃でエチレンオキサイド616重量部(14mol)を圧平衡に達するまで反応させた。その後、あらかじめ、エチレンオキサイド572重量部(13mol)とプロピレンオキサイド354重量部(6mol)をボンベ中で均一にした液をで反応させ、圧平衡に達したところで終点とした。その後、水酸化カリウム除去のために吸着剤としてキヨーワード600、キヨワード700(協和化学工業株式会社製)を用いて水酸化カリウムを1ppm以下にした。
一段目の反応が終わった時点でのサンプリング物と最終製造品のプロトン核磁気共鳴装置(H−NMR)チャートと水酸基価で、化学式(1)のk=14、m=13、n=6、f=6、A=水素原子、R=ソルビトール残基のアルキレンオキサイド付加物(A−1)が得たことを確認した。
Production Example 1
1.1 parts by weight (0.02 mol) of potassium hydroxide is added to 182 parts by weight (1 mol) of hexitol sorbitol (a-1), and 616 parts by weight (14 mol) of ethylene oxide is reached at 170 ° C. until pressure equilibrium is reached. Reacted. Thereafter, a solution in which 572 parts by weight (13 mol) of ethylene oxide and 354 parts by weight (6 mol) of propylene oxide were made uniform in a cylinder was reacted in advance, and the end point was reached when pressure equilibrium was reached. Thereafter, potassium hydroxide was adjusted to 1 ppm or less using Kiyoward 600 and Kiyoward 700 (manufactured by Kyowa Chemical Industry Co., Ltd.) as adsorbents for removing potassium hydroxide.
The sampled product and the final product proton nuclear magnetic resonance apparatus (H-NMR) chart and hydroxyl value at the end of the first stage reaction, k = 14, m = 13, n = 6 in the chemical formula (1), It was confirmed that an alkylene oxide adduct (A-1) of f = 6, A = hydrogen atom, and R = sorbitol residue was obtained.

製造例2
製造例1において、最初のエチレンオキサイドをエチレンオキサイド704重量部(16mol)に変更し、2段目のエチレンオキサイドとプロピレンオキサイドをエチレンオキサイド4,268重量部(97mol)とプロピレンオキサイド2,360重量部(40mol)をボンベ中で均一にした液とした以外は製造例1と同様に反応させて、化学式(1)のk=16、m=97、n=40、f=6、A=水素原子、R=ソルビトール残基のアルキレンオキサイド付加物(A−2)を得た。
Production Example 2
In Production Example 1, the first ethylene oxide was changed to 704 parts by weight (16 mol) of ethylene oxide, and the second stage ethylene oxide and propylene oxide were changed to 4,268 parts by weight (97 mol) of ethylene oxide and 2,360 parts by weight of propylene oxide. (40 mol) was reacted in the same manner as in Production Example 1 except that the liquid was made uniform in a cylinder, and k = 16, m = 97, n = 40, f = 6, A = hydrogen atom in chemical formula (1) , R = alkylene oxide adduct (A-2) of sorbitol residue was obtained.

製造例3
製造例1において、ソルビトールを3価のアルコールのグリセリン(a−2)に変更し、2段目のエチレンオキサイドとプロピレンオキサイドをエチレンオキサイド572重量部(13mol)とプロピレンオキサイド767重量部(13mol)をボンベ中で均一にした液とした以外は製造例1と同様に反応させて、化学式(1)のk=14、m=13、n=13、f=3、A=水素原子、R=グリセリン残基のアルキレンオキサイド付加物(A−3)を得た。
Production Example 3
In Production Example 1, sorbitol was changed to glycerin (a-2) of a trivalent alcohol, and 572 parts by weight (13 mol) of ethylene oxide and 767 parts by weight (13 mol) of propylene oxide were added to ethylene oxide and propylene oxide in the second stage. The reaction was conducted in the same manner as in Production Example 1 except that the liquid was made uniform in a cylinder, and k = 14, m = 13, n = 13, f = 3, A = hydrogen atom, R = glycerin in chemical formula (1). An alkylene oxide adduct (A-3) of the residue was obtained.

製造例4
製造例1において、ソルビトールをグリセリンに変更し、最初のエチレンオキサイド704重量部(16mol)にし、2段目のエチレンオキサイドとプロピレンオキサイドをエチレンオキサイド2,200重量部(50mol)とプロピレンオキサイド472重量部(8mol)をボンベ中で均一にした液とした以外は製造例1と同様に反応させて、化学式(1)のk=16、m=50、n=8、f=3、A=水素原子、R=グリセリン残基のアルキレンオキサイド付加物(A−4)を得た。
Production Example 4
In Production Example 1, sorbitol was changed to glycerin to make 704 parts by weight (16 mol) of the first ethylene oxide, 2,200 parts by weight (50 mol) of ethylene oxide and 472 parts by weight of ethylene oxide and propylene oxide in the second stage. (8 mol) was reacted in the same manner as in Production Example 1 except that the solution was made uniform in a cylinder, and k = 16, m = 50, n = 8, f = 3, A = hydrogen atom in chemical formula (1) , R = alkylene oxide adduct (A-4) of glycerin residue was obtained.

比較製造例1
グリセリン(a−1)182重量部(1mol)に水酸化カリウム1.1重量部(0.02mol)添加し、170℃でエチレンオキサイド616重量部(14mol)とプロピレンオキサイド767重量部(13mol)をボンベ中で均一にした液を滴下し、圧平衡に達するまで反応させた。その後、水酸化カリウム除去のために吸着剤としてキヨーワード600、キヨワード700(協和化学工業株式会社製)を用いて水酸化カリウムを1ppm以下にした。反応途中でサンプリングを複数回行い、それらと最終製造品のH−NMRのチャートと水酸基価から、グリセリンのエチレンオキサイド14モル/プロピレンオキサイド13モル付加物(A−2’)を得た。付加形式はランダムであった。これは化学式(1)には該当しない。
Comparative production example 1
1.1 parts by weight (0.02 mol) of potassium hydroxide was added to 182 parts by weight (1 mol) of glycerin (a-1), and 616 parts by weight (14 mol) of ethylene oxide and 767 parts by weight (13 mol) of propylene oxide were added at 170 ° C. The liquid made uniform in the cylinder was dropped and reacted until pressure equilibrium was reached. Thereafter, potassium hydroxide was adjusted to 1 ppm or less using Kiyoward 600 and Kiyoward 700 (manufactured by Kyowa Chemical Industry Co., Ltd.) as adsorbents for removing potassium hydroxide. Sampling was performed a plurality of times during the reaction, and 14 mol of ethylene oxide / 13 mol of propylene oxide (A-2 ′) was obtained from the H-NMR chart and hydroxyl value of the final product. The additional format was random. This does not correspond to chemical formula (1).

比較製造例2
製造例1において、ソルビトールをグリセリンにし、最初はエチレンオキサイド付加ではなくプロピレンオキサイド826重量部(14mol)を付加し、2段目のエチレンオキサイドとプロピレンオキサイドをエチレンオキサイド572重量部(13mol)とプロピレンオキサイド354重量部(6mol)をボンベ中で均一にした液とした以外は製造例1と同様に反応させて、グリセリンのPO14モル付加−EO13モル/PO6モル付加物(A’−3)を得た。これは化学式(1)には該当しない。
Comparative production example 2
In Production Example 1, sorbitol is changed to glycerin, 826 parts by weight (14 mol) of propylene oxide is first added instead of addition of ethylene oxide, and 572 parts by weight (13 mol) of ethylene oxide and propylene oxide are added to the second stage of ethylene oxide and propylene oxide. The reaction was carried out in the same manner as in Production Example 1 except that 354 parts by weight (6 mol) was made uniform in a cylinder to obtain PO14 mol addition of glycerin-EO13 mol / PO6 mol addition product (A′-3). . This does not correspond to chemical formula (1).

比較製造例3
製造例1において、2段目のエチレンオキサイドとプロピレンオキサイドをプロピレンオキサイド重量部767(13mol)に変更し、圧平衡に達するまで反応させ、加えて3段目として、エチレンオキサイド572重量部(13mol)を圧平衡に達するまで反応させた以外は製造例1と同様に反応させて、グリセリンのEO14モル付加−EO13モル−PO13モル付加物(A’−4)を得た。これは化学式(1)には該当しない。
Comparative production example 3
In Production Example 1, the second-stage ethylene oxide and propylene oxide were changed to propylene oxide parts by weight 767 (13 mol) and reacted until pressure equilibrium was reached. In addition, as the third stage, 572 parts by weight of ethylene oxide (13 mol) Was reacted in the same manner as in Production Example 1 except that the reaction mixture was reacted until pressure equilibrium was reached, to obtain an EO14 mol addition-EO13 mol-PO13 mol addition product (A′-4) of glycerin. This does not correspond to chemical formula (1).

実施例1
(A−1)と極性溶媒のエチレングリコール(C−1)を、表1に記載した配合部数(重量部)で混合した。その後、この溶液91重量部に1,6−デカンジカルボン酸(B2−1)8重量部を添加し、アンモニアガス(B1−1)を1重量部吹き込み中和しながら溶解させ、実施例1の電解液を得た。pHは6.9であった。
Example 1
(A-1) and the polar solvent ethylene glycol (C-1) were mixed in the number of parts (parts by weight) shown in Table 1. Thereafter, 8 parts by weight of 1,6-decanedicarboxylic acid (B2-1) was added to 91 parts by weight of this solution, and 1 part by weight of ammonia gas (B1-1) was blown and dissolved while neutralization. An electrolytic solution was obtained. The pH was 6.9.

実施例2〜4、比較例1〜3
表1に記載した部数(重量部)に従い、実施例1と同様の操作を行い、実施例2,3、比較例1〜3の電解液を得た。
Examples 2-4, Comparative Examples 1-3
According to the number of parts (parts by weight) described in Table 1, the same operation as in Example 1 was performed to obtain electrolytic solutions of Examples 2 and 3 and Comparative Examples 1 to 3.

実施例1〜4、および比較例1〜3で得た電解液を用い、以下に示す方法で、低温(−20℃)の状態を目視で観察し、電導度を測定した結果を表1に記載した。 Using the electrolytic solutions obtained in Examples 1 to 4 and Comparative Examples 1 to 3, the low temperature (−20 ° C.) state was visually observed by the method shown below, and the results of measuring the conductivity are shown in Table 1. Described.

[−20℃での電解液の状態]
電解液を透明のガラス瓶に入れ、−20℃の恒温槽で24時間放置し、−20℃の状態でガラス瓶を傾けて目視で観察し、下記の判定基準で評価した。
○:透明であり、析出物なく、傾けると流動性がある
△:うっすら白濁するが、全体として均一で、傾けると流動性がある
×:全体が固化
[State of electrolyte at −20 ° C.]
The electrolytic solution was put in a transparent glass bottle, left in a -20 ° C. constant temperature bath for 24 hours, tilted at −20 ° C., visually observed, and evaluated according to the following criteria.
○: Transparent, no precipitate, and fluid when tilted. Δ: Slightly clouded, but uniform as a whole, fluid when tilted.
X: Whole solidified

[電導度の測定]
電導度計CM−40S(東亜電波工業株式会社製)を用いて、30℃での電導度(mS/cm)を測定した。
この条件では、電導度は、1.2mS/cm以上であることが必要とされる。
[Measurement of conductivity]
The conductivity (mS / cm) at 30 ° C. was measured using a conductivity meter CM-40S (manufactured by Toa Denpa Kogyo Co., Ltd.).
Under this condition, the conductivity is required to be 1.2 mS / cm or more.

[耐電圧の測定]
陽極に10cmの高圧用化成エッチングアルミニウム箔を用い、陰極に10cmのプレーンなアルミニウム箔を用い、25℃にて定電流(2mA)を負荷したときに、電圧の降下(ショート)がみられたときの電圧値を読み取って耐電圧とした。直流安定化電源として高砂製作所製のGP650−05Rを用いて測定した。
500V対応コンデンサには、この条件では一般に520V以上の耐電圧が必要である。
[Measurement of withstand voltage]
When a 10 cm 2 high pressure chemical etching aluminum foil is used for the anode and a 10 cm 2 plain aluminum foil is used for the cathode, and a constant current (2 mA) is loaded at 25 ° C., a voltage drop (short) is observed. The withstand voltage was read by reading the voltage value. It measured using GP650-05R made from Takasago Seisakusho as a direct current stabilization power supply.
Under these conditions, a 500V-compatible capacitor generally requires a withstand voltage of 520V or more.

本発明の実施例1〜4の電解液は−20℃でも透明で析出物もなく流動性があり、かつ電導度、耐電圧ともに高かった。
一方、2価のアルコールアルキレンオキサイド付加物を用いた比較例1と、mが0のアルコールアルキレンオキサイド付加物を用いた比較例2は、ともに−20℃では固化した。先ずブロック付加するのがエチレンオキサイドではなくプロピレンオキサイドである比較例3は耐電圧が不十分であった。また、エチレンオキサイドとプロピレンオキサイドがランダム状の付加物でない比較例4は、電解液が−20℃ではうっすら白濁し耐電圧が不十分であった。
The electrolyte solutions of Examples 1 to 4 of the present invention were transparent at -20 ° C., had no deposits and were fluid, and had high conductivity and withstand voltage.
On the other hand, Comparative Example 1 using a divalent alcohol alkylene oxide adduct and Comparative Example 2 using an m-zero alcohol alkylene oxide adduct solidified at -20 ° C. First, the withstand voltage was insufficient in Comparative Example 3 in which propylene oxide was added instead of ethylene oxide. Further, in Comparative Example 4 in which ethylene oxide and propylene oxide were not random adducts, the electrolyte solution was slightly cloudy at −20 ° C. and the withstand voltage was insufficient.

本発明の電解液は、低温でも固化しないため寒冷地でも駆動できる電解コンデンサであるため、屋外での用途、たとえば車載などの用途として好適に使用できる。 Since the electrolytic solution of the present invention is an electrolytic capacitor that does not solidify even at a low temperature and can be driven even in a cold region, it can be suitably used for outdoor use, for example, on-vehicle use.

Claims (5)

3〜6価の多価アルコール(a)のアルキレンオキサイド付加物(A)、電解質(B)および極性溶媒(C)を必須成分とし、アルキレンオキサイド付加物(A)が下記一般式(1)で表されることを特徴とする電解コンデンサ用電解液。
[kは、エチレンオキサイドの付加モル数を表し、それぞれ独立に1〜70の数である。mは、エチレンオキサイドの付加モル数を表し、それぞれ独立に1〜150の数である。nは、プロピレンオキサイドの付加モル数を表し、それぞれ独立に1〜150の数である。fは多価アルコール(a)の価数を表し、3〜6の整数である。Rはf価のアルコールから水酸基を除いた残基を示す。Aは、水素原子、アルキル基またはアリル基 を表す。「/」はエチレンオキサイドとプロピレンオキサイドの付加形式がランダム状であることを示す。]
The alkylene oxide adduct (A), the electrolyte (B) and the polar solvent (C) of the trivalent to hexavalent polyhydric alcohol (a) are essential components, and the alkylene oxide adduct (A) is represented by the following general formula (1). An electrolytic solution for electrolytic capacitors, characterized by being expressed.
[K represents the number of added moles of ethylene oxide, and is independently a number of 1 to 70. m represents the number of added moles of ethylene oxide, and is independently a number of 1 to 150. n represents the number of added moles of propylene oxide, and is independently a number from 1 to 150. f represents the valence of the polyhydric alcohol (a) and is an integer of 3-6. R represents a residue obtained by removing a hydroxyl group from an f-valent alcohol. A represents a hydrogen atom, an alkyl group, or an allyl group. “/” Indicates that the addition form of ethylene oxide and propylene oxide is random. ]
一般式(1)中のkが10〜30の数である請求項1記載の電解コンデンサ用電解液。 The electrolytic solution for an electrolytic capacitor according to claim 1, wherein k in the general formula (1) is a number from 10 to 30. アルキレンオキサイド付加物(A)中エチレンオキサイド全体の付加モル数 が12〜60である請求項1または2に記載の電解コンデンサ用電解液。 The electrolytic solution for an electrolytic capacitor according to claim 1 or 2, wherein the total number of moles of ethylene oxide in the alkylene oxide adduct (A) is 12 to 60. (A)の数平均分子量が1,000〜8,000である請求項1〜3いずれかに記載の電解コンデンサ用電解液。 The number average molecular weight of (A) is 1,000-8,000, The electrolyte solution for electrolytic capacitors in any one of Claims 1-3. 請求項1〜4いずれかに記載の電解コンデンサ用電解液を用いた電解コンデンサ。
The electrolytic capacitor using the electrolyte solution for electrolytic capacitors in any one of Claims 1-4.
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