JPH02133910A - 電解コンデンサ用電解液 - Google Patents

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、電解コンデンサに用いる電解液に関し、特に
非プロトン溶媒を主溶媒とした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、表面に絶縁性の酸化皮膜が形成され
たアルミニウムまたはタンタルなどの弁金属を電極箔に
使用し、前記酸化皮膜層を誘電体とするとともに、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、上述したように誘電体に直
接接触し、真の陰極として作用する。すなわち、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。

そのため、電解液の特性は、電解コンデンサ特性を左右
する大きな要因となっている。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。

従来では、高周波特性、損失特性等の向上を図るために
、電導度の高い電解質として、アジピン酸などの有機酸
またはその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使用されている。

〔発明が解決しようとする課題〕

ところが、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
解質を用いた場合などは、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を越える高温下での
長時間の使用が求められる電解コンデンサでは、電解液
中の水分の存在が誘電体皮膜層の劣化、電解コンデンサ
の内部蒸気圧の異常上昇、封口体の破損や電解液の蒸散
による寿命劣化等を招来してしまい、長期間にわたる安
定した特性を維持することが困難になっている。

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） この発明は、電解コンデンサ用の電解液として、非プロ
トン溶媒を主体とする溶媒中に、一般式： （式中、ｐは０，１．２または３であり、ｐ＝０のとき
、ｍ＝６〜３、ｎ＝６〜３であり、Ｐ＝１゜２．３のと
きｍ＝２．３、ｎ＝２〜６の整数である。またＲは炭素
原子１ないし１０個のアルキル基である。ｙ＝２．３、
Ｘは水素原子または式中に示されるＮ−アルキル−１−
アザビシクロ（ｍ、ｎ、ｐ）アルカニウム化合物基と同
じ基を表す）のジオキシシクロブタジェンキノンまたは
クロコン酸のモノまたはジ−Ｎ−アルキル−１−アザビ
シクロ（ｌＩｌ＋ｎ＋Ｐ）アルカニウム化合物塩を電解
質として含有していることを特徴としている。

また、使用される非プロトン溶媒としては、（１）　　
アミド系として、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、 （２）オキシド系としてジメチルスルホキシド、（３）
ニトリル系としてアセトニトリル、（４）環状エステル
、アミド系として、Ｔ−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、などが代表的に挙げられる。

また更に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または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価エルコールモノアルキ
ルエーテル化合物がメチルセルソンブまたはエチルセル
ソルブである。

非プロトン溶媒に対する多価アルコール化合物の重量割
合は、（１００〜５０）　：　（０〜５０）であって、
非プロトン溶媒１００χが適切であるが、約５０χ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
適宜使用してよい。

また前記一般式において、ｍ＝２のときで表されるジオ
キシシクロブタジェンキノンとなリ、ｍ＝３のとき ・ｍ＝４．ｎ＝３　　Ｎ−アルキルピロコリジニウムで
表されるクロコン酸となる。

また、Ｎ−アルキル−１〜アザビシクロアル力ニウム化
合物の代表的な化合物例は、前記一般式において、 ・ｍ＝ｎ＝２．　　ｐ＝１ Ｎ−アルキル−１−アザビシクロ（２，２，１）ヘプタ
ニウム １＋ Ｎ−アルキル−１−アザビシクロアルカニウム化合物は
、Ｎ−アルキル−１−アザビシクロアルカンを合成し、
これをハロゲン化アルキルで常法によりＮアルキル化し
て対応するハロゲン化Ｎ−アルキル−１−アザビシクロ
アルカニウム化合物を得ることができる。これをイオン
交換膜を使用した電気透析を行いアニオン交換を行う脱
ハロゲンと脱塩して水酸化Ｎ−アルキル−１−アザビシ
クロアルカニウム化合物の水溶液を得る。得られたＮ−
アルキル−１−アザビシクロアルカニウム化合物水溶液
に所望のジオキシシクロブタジェンキノンまたはクロコ
ン酸等モルまたは１７２モルを添加し、中和反応させ、
減圧下に蒸発乾固し７てジオキシシクロブタジェンキノ
ンまたはクロコン酸のモノまたはジ−Ｎ−アルキル−１
−アザビシクロアルカニウム塩を得ることができる。

本発明にかかる電解コンデンサ用電解液は、静的に非プ
ロトン溶媒に必要に応じ多価アルコール化合物またはそ
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
ジオキシシクロブタジェンキノンまたはクロコン酸モノ
またはジ−Ｎ−アルキル−１−アザビシクロアルカニウ
ム塩を添加溶解して得られる。

〔実施例〕

以下、本発明にかかる電解コンデンサ用電解液の実施例
につき、ジオキシシクロブタジェンキノンまたはクロコ
ン酸のモノまたはジ−Ｎ−アルキル−１−アザビシクロ
アルカニウム化合物塩の各種非プロトン溶媒またはこれ
とエチレングリコールまた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、従来例として従来の標準的な電解液を示している
。

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１−１０およ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なら
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
施例およ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
１６Ｖ、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ならびに１１
０　’Ｃで定格電圧を印加して１０００時間経過後の静
電容量値（ＣＡＰ、μＦ）、損失角の正接（ｔａｎδ）
ならびに漏れ電流（ＬＣ，μＡ）の２分値を表している
。

第１遣２ 態に置いても、内圧上昇による外観異常や静電容量の減
少がなく、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） 本発明にかか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
できるので、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ュレータなどの電源装置や、高
温度で長時間使用される各種電気機器等に用いることが
できる。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （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、ｐは０，１，２または３であり、ｐ＝０のとき
   、ｍ＝６〜３、ｎ＝６〜３であり、ｐ＝１，２，３のと
   きｍ＝２，３、ｎ＝２〜６の整数である。またＲは炭素
   原子１ないし１０個のアルキル基である。ｙ＝２，３、
   Ｘは水素原子または式中に示されるＮ−アルキル−１−
   アザビシクロ〔ｍ，ｎ，ｐ〕アルカニウム化合物基と同
   じ基を表す）のジオキシシクロブタジエンキノンまたは
   クロコン酸のモノまたはジ−Ｎ−アルキル−１−アザビ
   シクロ〔ｍ，ｎ，ｐ〕アルカニウム化合物塩を電解質と
   して含有する電解コンデンサ用電解液。