JPH02113514A - 電解コンデンサ用電解液 - Google Patents

電解コンデンサ用電解液

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JPH02113514A
JPH02113514A JP26606788A JP26606788A JPH02113514A JP H02113514 A JPH02113514 A JP H02113514A JP 26606788 A JP26606788 A JP 26606788A JP 26606788 A JP26606788 A JP 26606788A JP H02113514 A JPH02113514 A JP H02113514A
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electrolyte
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electrolytic
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Shunichi Takasugi
高杉 俊一
Tetsuya Koseki
小関 哲哉
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明は、電解コンデンサ用電解液の改良に関し、更に
詳しくは、独特の構造の化合物を電解液に添加すること
により、特に電解コンデンサの耐電圧を上昇させる改良
に関する。
[従来の技術] 電解コンデンサは、小形、大容量、安価で、整流出力の
平滑化等に優れた特性を示し各種電気・電子機器の重要
な構成要素の一つであり、一般に表面を電解酸化によっ
て酸化被膜に変えたアルミニウムフィルムを陽極とし、
この酸化被膜を誘電体とし集電陰極との間に電解液を介
在させて作成される。
電解コンデンサは、使用中に化学反応を行わせながら常
に誘電体酸化被膜を再生しつつ使用するものであるため
、表面を酸化被膜としたアルミニウム電極と電解液との
間で起こる化学反応の定常状態を維持し、誘電体とする
アルミニウム酸化被膜を良好に保持することが性能の安
定化に重要である。
電解コンデンサの使用中に進行する化学反応において、
電解液はイオンの移動の媒体たるイオン伝導体を形成す
る。電解液と電極との界面ではt %反応の進行によっ
て電荷が移動し、陽極面では酸化反応が、陰極面では還
元反応が進行し、それと共にイオン伝導体なる電解液の
中をイオンが移動して電流が流れる。したがって、電解
液の電気伝導度の逆数である比抵抗は、電解コンデンサ
の使用中に進行する化学反応におけるイオン伝導体たる
電解液の特性を反映する。
コンデンサの負荷電圧が上昇し高電圧負荷による誘電体
の物性変化が進行し時間的な誘電率の変化が生じる結果
電気化学的状態が動揺する現象をシンチレーションとい
うが、このような現象が認められる電圧をシンチレーシ
ョン電圧(火花電圧)としてコンデンサの耐電圧性の尺
度とすることができ、シンチレーション電圧(火花電圧
)が高い程コンデンサの耐電圧性が大きいことを示す、
火花電圧は、簡便には、適当な大きさの未化成アルミニ
ウム箔を測定しようとする電解液に浸した状態で、最終
コンデンサ製品まで組み上げることなく測定することが
できる。
従来の一般的な電解コンデンサ用電解液においては、高
耐電圧性を得るために電解液にホウ酸等の酸またはこれ
らの塩が主溶質として添加されたが、電解液の耐電圧性
は主溶質の特性に大きく依存するなめ、主溶質の特性を
生かしてさらに高い耐電圧性を実現することは非常に困
難であった。この種の中高圧用電解液には、例えば、ホ
ウ酸系、1.6−デカンジカルボン酸系(特公昭60−
13293号)、セバシン酸系(特公昭47−3046
1号)、アゼライン酸系(特公昭55−1699号)等
を用いる電解液がある。これら以外にも電解コンデンサ
用電解液を改良するために種々の試みがなされている0
例えば、スルファミン酸添加(特公昭49−82963
号)、スペリン酸添加(特開昭49−133860号)
、リン酸ドデシル添加(特開昭49−73659号)、
シアリン酸添加(特開昭57−34326号)、ホウ酸
−マンニット系の1吏用(特開昭57−60829号)
、ホウ酸−マンニット−ポバール系の使用(特開昭59
−177915号)等が行われたが、十分な耐電圧性の
向上は望めなかった。
前記したように、電解コンデンサ用電解液に添加して耐
電圧性を向上させ得る化合物は多数知られているが、こ
れらを1つの電解液に同時に複数添加しても相加的に耐
電圧性が向上するとは限らず、そのような場合は寧ろ希
である。
これは、前記したように電解質の耐電圧性が主溶質の特
性に大きく依存するためと考えられる。
電解液は溶質と溶媒との特定の組合せによって規定され
る独特の系であり、全ゆる種類の電解液に添加して一様
に耐電圧性を向上させる化合物があるとすれば、それは
特定の組合せの特性を越えて耐電圧性そのものに影響を
与えるものと考えられる。
シリコンやチタンの化合物は、界面活性剤や金属とポリ
マとを結合させるカップリング剤として一般に使用され
ている。特にチタンはコンデンサの電極にも使用可能な
金属であり、アルミニウムとの合金を用いるコンデンサ
も検討され、コスト的な面は別にして、アルミニウム単
体より特性的に優れていることが分かつている。
そこでチタン化合物を電解コンデンサ用電解液に応用す
る可能性について検討を続けた結果、特定のチタン化合
物を電解液に添加することにより火花電圧が顕著に上昇
することをこの度突き止めな。
[発明が解決しようとする課題] 本発明は、独特の構造の化合物を電解液に添加すること
により、電解質の特性を悪化させることなく耐電圧の上
昇を図ってショート等の不良を低減し、より高性能の電
解コンデンサを与え得る電解コンデンサ用電解液を提供
することを目自勺とする。
[課題を解決するための手段] 本発明によれば、アルミニウム電解コンデンサ駆動用の
電解液において、次の式の化合物:(式中、RおよびR
2はアルキル化合物であつ、リン、イオウ等を含むアル
キル化合物であって親水性のあるものをR3で示す)よ
りなる群から選択されるチタン化合物を添加することを
特徴とする電解コンデンサ用電解液が提供される。
ここで使用するアルキル化合物という用語は広く炭化水
素基全般を包含することを意図し、アルカン、アルケン
、アルキレン等を包含することを意図する。
本発明が開示したチタン化合物は全ゆる種類の電解コン
デンサ用電解液に添加することができるが、添加濃度は
好適には0.01〜20重旦%、さらに好適には0.1
〜10重量%とする。
[作用] 本発明が開示したチタン化合物の添加か電解液中でアル
ミニウム酸化被膜誘電体に対しどのような作用をするの
か、その作用機構自体は明らかではない。
しかしながら、前記しな独特の化学構造を有する本発明
のチタン化合物は、電解コンデンサに高電圧を負荷した
際の電気化学的状態の動揺を低く抑える特有の作用を有
すると推定される。
この作用は、!l!測できる形態としては、時間的に負
荷電圧が増加した際の火花電圧低下効果に最も大きく反
映される。
[発明の効果] 本発明によれば、独特の構造のチタン化合物を電解液に
添加することにより、電解質の特性を悪化させることな
く耐電圧の上昇を図ってショート等の不良を低減し、更
に本来耐電圧性が特に大きい組成の電解液のより高電圧
での使用を可能とすることができ、耐電圧性を向上させ
る既知の化合物と併用することにより、相加的な耐電圧
性の上昇を実現することができる。
し実施例] 以下に実施例により本発明を更に詳細に説明するが、本
発明は以下の実施例にのみ限定されるものではない。
次の7種類のチタン化合物を使用した:Ti(OC1l
  CI+3  > CH。
テトライソプロピルチタネート (tlo)2Ti[0CIICOOll]C11゜ ジヒドロキシ−ビス(ラクテート)チタンチタンアセチ
ルアセナート テトラオクチレングリコールチタン イソプロビル1〜リドデシルベンゼンスルホニルチタン
化合物の種類と評価法 ナタネ−1・ [(C113)  2  Cll0]4  Ti[P+
OC+−tl  35)  2 011]  tテトラ
イソプロピルビス(ジオクチルホスファイト)チタネー
ト ビス(ジオクチルピロホスフェート)エチレンチタネー
ト これらのチタン化合物を含有する種々の電解液を調製し
、IC12の未化成アルミニウム箔をそれぞれの電解液
に浸し、室温で耐電圧(火花電圧)を測定した。
使用した電解液の組成、並びに測定した比抵抗値、火花
電圧の値を以下に示す。
エチレングリコール−安息香酸アンモニウム系電解液 電解液の組成(重量%) 実施例1 実施例2 実施例3 実施例4 実施例5 エチレングリコール 安息香酸アンモニウム テトライソプロピル チタネート エチレングリコール 安息香酸アンモニウム ジヒドロキシ−ビス (ラクテート)チタン エチレングリコール 安息香酸アンモニウム チタンアセチル アセナート エチレングリコール 安息香酸アンモニウム テトラオクチレン グリコールチタン エチレングリコール 安息香酸アンモニウム イソ10ビルトリドデシルベンゼン 84、2 14゜ 9 0.9 84゜ 2 14 、9 0.9 84、2 14、9 0.9 84、2 14、9 0.9 84 、2 14、9 実施例6 実施例7 比較例1 スルホニルチタネート エチレングリコール 安息香酸アンモニウム テトライソ10ピルビス (ジオクチルホスファイト)
チタネート エチレングリコール 安、じ香酸アンモニウム ビス(ジオクチルピロ示スフエート) エチレンチタネート エチレングリコール 安息香酸アンモニウム 測定結果 0.9 84、2 14 、9 0.9 84 、2 14、9 0.9 85、0 15、0 実施例4 実施例5 実施例6 実施例7 比較例1 比抵抗(ΩC11゜ 火花電圧 比抵抗(Ωcnt。
火花電圧 比抵抗(ΩC1n。
火花電圧 比抵抗(ΩCf1l。
火花電圧 比抵抗(ΩC1゜ 火花電圧 30℃) (V) 30℃ (V 30℃ (V 30°C (V 30°C (V エチレングリコール−1,6−ゾカンジカルボンサン系
電解液 実施例1 実施例2 実施例3 比抵抗(ΩC1l。
火花電圧 比抵抗(ΩC11l。
火花電圧 比抵抗(ΩC11゜ 火花電圧 30℃) (V 30℃ (■ 30°C (■ 電解液の組成(重量%) 実施例8 エチレングリコール 1.6−デカン ジカルボン酸 テトライソプロピル 84 、2 14 、9 実施例9 実施例10 実施例11 実施例12 チタネート エチレングリコール 1.6−デカン ジカルボン酸 ジヒドロキシ−ビス (ラクテート)チタン エチレングリコール 1.6−デカン ジカルボン酸 チタンアセチル アセチ−1〜 エチレングリコール 1.6−デカン ジカルボン酸 テトラオクチレン グリコールチタン エチレングリコール 1.6−デカン ジカルボン酸 イソプロピルトリドデシルベンゼン 0.9 84、2 0.9 84、2 4 。
84、2 4 。
0.9 84 、2 4 。
スルホニルチタネート 、実施例13  エチレングリコール 1.6−デカン ジカルボン酸 テトライソプロピルビス (ジオクチルホスファイト)
チタネート 実施例14  エチレングリコール 1.6−デカン ジカルボン酸 ビス(ジオクチルピロホス7エート) エチレンチタネート 比較例2 エチレングリコール 1.6−デカン ジカルボン酸 測定結果 実施例8 比抵抗(Ωcn、 30℃)火花電圧   
(V) 実施例9 比抵抗(Ωcn、 30℃)0.9 84、2 0.9 84 、2 0.9 85、0 実施例10 実施例11 実施例12 実施例13 実施例14 比較例2 火花電圧 比抵抗(ΩCll。
火花電圧 比抵抗(ΩCJ 火花電圧 比抵抗(ΩCl1l。
火花電圧 比抵抗(ΩC11l。
火花電圧 比抵抗(Ωcn+。
火花電圧 比抵抗(ΩCll。
火花電圧 (V) 30°C) (V) 30°C) (V) 30℃) (V 30°C (V 30℃ (V 30゛C (V) エチレングリコール−アゼライン酸アンモニウム系電解
液 電解液の組成 (重量%) 実施例15 エチレングリコール 84゜ アゼライン酸 アンモニウム テトライソプロピル チタネート 実施例16  エチレングリコール アゼライン酸 アンモニウム ジヒドロキシ−ビス (ラクテート)チタン 実施例17  エチレングリコール アゼライン酸 アンモニウム チタンアセチル アセナート 実施例18  エチレングリコール アゼライン酸 アンモニウム テトラオクチレン グリコールチタン 実施例19  エチレングリコール 0.9 84 、2 0.9 84 、2 14゜ 0.9 84、2 0.9 84、2 実施例20 実施例20 比較例3 測定結果 アゼライン酸 アンモニウム イソプロピルトリドデシルベンゼン スルホニルチタン エチレングリコール アゼライン酸 アンモニウム テトライソプロピルビス (ジオクチルホスファイト)
チクネート エチレングリコール アゼライン酸 アンモニウム ビス(ジオクチルピロホスフェート) エチレンチタネート エチレングリコール アゼライン酸 アンモニウム 14、9 0、9 84 、2 14、9 0.9 84 、2 14、9 85、0 15、0 実施例15  比抵抗(ΩC11 火花電圧 実施ρ116  比抵抗(ΩCl1l。
火花電圧 実施例17  比抵抗(ΩC11゜ 火花電圧 実施例18  比抵抗(Ωcn+。
火花電圧 実施例19  比抵抗(ΩC1l。
火花電圧 実施例20  比抵抗(ΩC1m。
火花電圧 実施例21  比抵抗(ΩC11l。
火花電圧 比較例3 比抵抗(ΩC1l。
火花電圧 30℃) (V) 30℃) (V) 30℃) (V) 30℃) (V 30℃ (■ 30℃ (V 30℃ (V) 30℃) (V) アセトニトリル−γ−ブチルラクトン系電解液電解液の
組成(重量%) 実施例22 比較例4 測定結果 実施例22 実施例16 アセトニトリル γ−ブチルラクトン テトラフルオロ ポレイト テトライソプロピル ナタネ−1へ アセトニトリル γ−ブチルラクトン テトラフルオロ ボレイト 59 、4 29 、7 9 、9゜ 1.0 30 、0 10、0 比抵抗(ΩC11l。
火花電圧 比抵抗(0cm。
火花電圧 30℃) (V) 30℃) (V) 45、5 34、5 γ−ブチルラクトン エチレングリコール系電 解液 電解液の組成(重量%) 実施例23  γ−ブチルラクトン エチレングリコール フタル酸 トリエチルアミン テトライソプロピル チタネート γ−ブチルラクトン エチレングリコール フタル酸 トリエチルアミン 比較例5 1 。
80゜ 10゜ 7 。
2 。
測定結果 実施例23  比抵抗(Ωc11.30℃)火花電圧 
  (V) 実施例5 比抵抗(Ωcam、 30℃)火花電圧 (V) 耐電圧性を向上させ得る曲の化合物との併用による相加
的な効果 電解液の組成 (1TL量%) 実施例24  比抵抗(ΩC1l。
火花電圧 比較例6 比抵抗(Ωけ。
火花電圧 比較例7 比抵抗(ΩC1l。
火花電圧 30°C) (V) 30°C) (V) 30℃) (V) 実施例24 比較例6 比較例7 エチレングリコール 安息香酸アンモニウム リン酸エステル テトライソプロピル チタネート エチレングリコール 安息香酸アンモニウム リン酸エステル エチレングリコール 安5a、香酸アンモニウム 84 、0 14 、3 0、8 0゜ 84 。
14゜ 0 。
85゜ 15゜ 測定結果

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)アルミニウム電解コンデンサ駆動用の電解液にお
    いて、次の式の化合物: ▲数式、化学式、表等があります▼ (式中、R^1およびR^2はアルキル化合物であり、
    リン、イオウ等を含むアルキル化合物であって親水性の
    あるものをR^3で示す)よりなる群から選択されるチ
    タン化合物を添加することを特徴とする電解コンデンサ
    用電解液。
JP26606788A 1988-10-24 1988-10-24 電解コンデンサ用電解液 Expired - Lifetime JP2765875B2 (ja)

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