JPH02123722A

JPH02123722A - 電解コンデンサ用電解液

Info

Publication number: JPH02123722A
Application number: JP27611188A
Authority: JP
Inventors: Tatsunori Tsuji; 辻　達紀; Makoto Shimizu; 誠清水; Yutaka Yokoyama; 豊横山
Original assignee: Nippon Chemi Con Corp
Current assignee: Nippon Chemi Con Corp
Priority date: 1988-11-02
Filing date: 1988-11-02
Publication date: 1990-05-11
Anticipated expiration: 2013-01-21
Also published as: JP2701886B2

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、非プロトン溶媒を主体とする溶媒中にシクロ
アルケン（ジオキシ）（ジ又はトリーオン）化合物とス
ピロアンモニウム化合物との塩を電解質として含有する
電解コンデンサ用電解液に関するものである。

（従来の技術）電解コンデンサは、アルミニウム又はタンタルなどの表
面に絶縁性の酸化皮膜が形成された弁金属を陽極電極に
使用し、前記酸化皮膜層を誘電体とし、この酸化皮膜層
の表面に電解質層となる電解液を接触させ、更に通常陰
極と称する集電用の電極を配置して構成されている。

電解コンデンサ用電解液は、と述したように誘電体層に
直接接触し、真の陰極として作用する。即ち、電解液は
電解コンデンサの誘電体層と集電陰極との間に介在して
、電解液の抵抗分が電解コンデンサに直列に挿入されて
いることになる。故に、その特性が電解コンデンサ特性
を左右する大きな要因となる。例えば、電解液の電導度
が低いと、電解コンデンサの内部の等価直列抵抗分を増
大させ、高周波特性や損失特性が悪くなる欠点がある。

このような背景から電導度の高い電解質がもとめられて
おり、従来から知られた電導度の高い電解質として、ア
ジピン酸などの有機酸又はそのアンモニウム塩をエチレ
ングリコールなどのグリコール類やアルコール類に溶解
したものが通常の用途に対し主流をなして使用されてい
る。

（発明が解決しようとする課題）近年の電子機器の利用範囲の増大から電解コンデンサ性
能の向上改善の要求が高まり、現状の電解液の電導度で
は充分とはいえない。特に現状の電解液の場合、所望の
電導度が得られない場合や、溶解度が低い電解質を用い
た時などは、意図的に水を添加して電導度の向上を図る
ことが行われている。

しかしながら、最近のように従来品以上の高温下で長時
間の使用が求められる電解コンデンサの使用状況におい
ては、電解液中の水分の存在は、誘電体皮膜層の劣化や
、電解コンデンサの内部蒸気圧を高め、封口部の破損や
電解液の蒸散による寿命劣化を招来し、長期間に亙って
安定した特性を維持出来ない欠点があった。

それ故、本発明の目的は、非プロトン溶媒を主体とする
実質的に非水系の高電導度の電解液を提供することによ
り、電解コンデンサの電気的特性を向上させ、かつ安定
した特性を長期間維持することによって電解コンデンサ
の信頼性を向上させることにある。

（課題を解決するための手段）本発明者等は、非プロトン溶媒を主体とする実質的に非
水系の電解液でかつ高電導度を与える電解質につき鋭意
研究を重ねた結果、シクロアルケン（ジオキシ）（ジ又
はトリーオン）化合物とスピロアンモニウム化合物との
塩が非プロトン溶媒に溶解性が高（、かつ解離度も高く
高電導度を付与することを見出して本発明に到達したも
のである。

即ち、本発明に係る電解コンデンサ用電解液は、非プロ
トン溶媒を主体とする溶媒中に一般式：（式中、ｎは４〜８の整数、ｍは３〜６の整数、Ｘは２
又は３の整数、Ａは水素原子又は式中に示されるスピロ
アンモニウム化合物基と同じ基を表す）のシクロアルケ
ン（ジオキシ）（ジ又はトリーオン）化合物とスピロア
ンモニウム化合物との塩を電解質として含有することを
特徴とする。

非プロトン溶媒を主体とする溶媒は非プロトン溶媒１０
０〜５０重量部と多価アルコール化合物０〜５０重量部
とからなる。

使用される非プロトン溶媒としては、（１）　　アミ　ド系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、に，Ｎ−ジ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、トリエ
チルアセトアミド、ヘキサメチルホスホリックアミド（２）オキシド系ジメチルスルホキシド（３）ニトリル系アセトニトリル（４）環状エステル、アミド系 γ−ブチロラクトン、トメチル−２−ピロリドン、エチ
レンカーボネート、プロピレンカーボネートなどが代表として挙げられるが、これに限定されるもの
でない。

本発明の対象となる多価アルコール化合物は、２価アル
コール化合物又は２価アルコール化合物のモノアルキル
エーテルが好適で、２価アルコール化合物がエチレング
リコールであり、２価アルコールモ／アルキルエーテル
化合物がメチルセルソルブ又はエチルセルソルブである
。

非フロトン溶媒に対する多価アルコール化合物のＭ全割
合は、（１００〜５０）　：　（０〜５０）であって、
非プロトン溶媒１００％が適切であるが、約５０％まで
の多価アルコール化合物は実質的に製品劣化を避は得て
、適宜使用して良い。

本発明の対象となるシクロアルケン（ジオキシ）（ジ又
はトリーオン）化合物は、３．４−ジオキシ３−シクロ
ブテン−１，２−ジオン（通称ジオ牛ジシクロブタジェ
ンキノン）（下記式ｌ）及ヒ４．５−ジオキシー４−シ
クロペンテン−１，２，３−トリオン（通称クロコン酸
）（下記式■）である。

化合物（Ｔ）は、Ｓ、コーヘン等：ジャーナルアメリカ
ンケミカルソサイエテイ、第８１巻。

第３４８０頁（１９５９）に記載の方法により、化合物
（ＩＩ）は、Ｒ，ニクツキ等：ベリヒテ、第１８巻。

第４９９頁（１８８５）　：　Ｒ，マラコブスキイ等：
ベリヒテ、第７１巻、第２２４１頁（１９３８）に記載
の方法により調製出来る。

スピロアンモニウム化合物は、１．１’−スビピロ［ア
ゼチジン１，１°−ビピペリジニウム］でない。

スピロアンモニウム化合物は、Ｊ、Ｖ、ブラウン、ベリ
ヒナ。第４９巻、第４６６頁（１９１６）に記載の方法
により合成出来、例えば、ピロリジンに１，４−ジブロ
ムブタンを作用させて臭化１．１−スピロビピロリジニ
ウムを得ることが出来る。

得られた臭化１，１°−スピロピピロリジニウムをイオ
ン交換膜を使用した電気透析を行いアニオン交換を行う
ことにより水酸化１，１−スピロビピロリジニウム水溶
液が合成出来る。

得られた水酸化１．１’−スピロピピロリジニウム水溶
液に所望のシクロアルケン（ジオキシ）（ジ又はトリー
オン）化合物を添加し、中和反応させた後、減圧乾燥し
て水を除くことによりシクロアルケン（ジオキシ）（ジ
又はトリーオン）化合物と１．ｌ゛−スピロビビロリジ
ニウムとの塩を得ることが出来る。

本発明に係る電解コンデンサ用電解液は、−船釣に、非
プロトン溶媒に必要に応じ多価アルコール化合物又はそ
のモノアルキルエーテル化合物を混合した溶媒に所望の
シクロアルケン（ジオキシ）（ジ又はトリーオン）化合
物（１モル）とスピロアンモニウム化合物（ｌ又は２モ
ル）との塩を目的の電導度が得られる量添加溶解して得
られる。

（実施例）以下、本発明に係る電解コンデンサ用電解液の実施例に
つき、シクロアルケン（ジオキシ）（シ又はトリーオン
）化合物（即ち、ジオキシシクロブタジェンキノン又は
クロコン酸）とスピロアンモニウム化合物との塩の各種
非プロトン溶媒又はこれと又はメチルセルソルブ（エチ
レングリコールモノメチルエーテル）に対する２０重量
％溶液の電導度を第１表に示す。なお、比較例として従
来の標準的電解液（エチレングリコール７８重量％、水
１０％、アジピン酸ジアンモニウム１２％）を示してい
る。

以上の結果から分かるように、本発明の電解液は、従来
のものに比べて高い電導度を示している。

次に、実施例１〜８及び比較例の電解液を用いて電解コ
ンデンサを製作し、その特性の比較を行った。

製作した電解コンデンサは、アルミニウム箔を陽極並び
に陰極に用い、セパレータ紙を挟んで重ね合わせて巻回
して円筒状のコンデンサ素子としたものに、各々の実施
例及び比較例の電解液を含浸して外装ケースに収納して
密封したものである。

いずれも同一のコンデンサ素子を用いており定格電圧１
６Ｖ定格容量　１８０μＦである。

第２表は、これら電解コンデンサの初期値並びに１１０
℃で定格電圧を印加して１０００時間経過後の静電容量
値（μＦ）、損失角の正接（ｔａｎδ）漏れ電流（μＡ
）（２分値）を表している。

この試験の結果から明らかなように、本発明の電解液の
電導度が高いことから、従来のものに比べ損失、即ちｔ
ａｎδの値が低くなる。

また、本質的に水を含まないので高温負荷状態に置いて
も、内圧上昇による外観異常や静電容量の減少がな（、
初期値と１０００時間後の特性値の比較においても、本
発明のものは極めて変化が少ない。

（発明の効果）本発明に係る電解液を用いた電解コンデンサは低い損失
値と、高温で長時間使用しても安定した特性が維持出来
るので、高い周波数で使用され、かつ高効率が求められ
るスイッチングレギニレータなどの電源装置や、高温度
で長期間使用される各種電気機器等に用いることが出来
る。

特許出願人　　　日本ケミコン株式会社ゝ・鱒じ・

Claims

【特許請求の範囲】

（１）　非プロトン溶媒を主体とする溶媒中に一般式： ▲数式、化学式、表等があります▼ （式中、ｎは４〜８の整数、ｍは３〜６の整数、ｘは２
又は３の整数、Ａは水素原子又は式中に示されるスピロ
アンモニウム化合物基と同じ基を表す）のシクロアルケ
ン（ジオキシ）（ジ又はトリオン）化合物とスピロアン
モニウム化合物との塩を電解質として含有する電解コン
デンサ用電解液。
（２）非プロトン溶媒を主体とする溶媒は非プロトン溶
媒１００〜５０重量部と多価アルコール化合物０〜５０
重量部とからなる請求項１記載の電解コンデンサ用電解
液。
（３）非プロトン溶媒は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、γ−ブチロラクト
ン、Ｎ−メチル−２−ピロリドン、エチレンカーボネー
ト、プロピレンカーボネート、ジメチルスルホキシド、
アセトニトリル又はこれらの混合物の群より選択される
請求項１又は請求項２に記載の電解コンデンサ用電解液
。
（４）多価アルコール化合物は２価アルコール化合物又
は２価アルコール化合物のモノアルキルエーテルである
請求項２記載の電解コンデンサ用電解液。
（５）２価アルコールモノアルキルエーテル化合物がメ
チルセルソルブである請求項２記載の電解コンデンサ用
電解液。
（６）シクロアルケン（ジオキシ）（ジオン）化合物は
ジオキシシクロブタジエンキノンであり、シクロアルケ
ン（ジオキシ）（トリオン）化合物はクロコン酸である
請求項１記載の電解コンデンサ用電解液。
（７）スピロアンモニウム化合物は１，１−スピロビピ
ロリジニウム、スピロ［ピペリジン−１，１−ピロリジ
ニウム］、１，１’−スピロビピペリジニウム又は１，
１’−スピロビピロリジニウムである請求項１記載の電
解コンデンサ用電解液。