JPH02158115A - 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ク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広範囲にわ
たる温度環境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軌性
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、ｍ＝３〜６．ｎ＝３〜６、Ｒは炭素原子１〜６
個のアルキル基、Ｒ１は水素原子または炭素原子１〜３
０個のアルキル基を表す）の脂肪族飽和モノカルボン酸
化合物のＮ−アルキル−１−アザビシクロ（ｍ、ｎ、　
Ｏ）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、ト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、 Ｃ）　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
て適宜使用してよい。

また具体的な脂肪族飽和モノカルボン酸の具体例として
は、ギ酸、酢酸、プロピオン酸、酪酸、吉草酸、カプロ
ン酸、エナント酸、カプリル酸、ペラルゴン酸、カプリ
ル酸、ペラルゴン酸、カプリン酸、ウンデカン酸、ラウ
リン酸、トリデカン酸、ミリスチン酸、ペンタデカン酸
、パルミチン酸、ヘプタデカン酸、ステアリン酸、ノナ
デカン酸、アラキシン酸、イソ酪酸、イソ吉草酸、イソ
カプロン酸、エチル酪酸、メチル吉草酸、イソカプリル
酸、ラベルキュロステアリン酸、ピバリン酸、２，２−
ジメチルブタン酸、２．２−ジメチルペンタン酸、２，
２−ジメチルヘキサン酸、２．２−ジメチルへブタン酸
、２．２−ジメチルオクタン酸、２−メチル−２エチル
ブタン酸、２−メチル−２−エチルペンタン酸、２−メ
チル−２−プロピルヘキサン酸、２−メチル−２−プロ
ピルへブタン酸等がある。

更に、Ｎ−アルキル−１−アザビシクロ（ｍ、ｎ、　Ｏ
）アルカニウム化合物の代表的な具体例は、次の構造式
で示される。

（１）　ａ＋＝ｎ＝３のとき　Ｎ−アルキルピロコジニ
ウム（２）ｍ・４．　ｎ＝３のとき Ｎ−アルキルピロコリジニウム （３）　ｍ＝ｎ・４のとき　Ｎ−アルキルピロリジニウ
ム本発明で使用されるＮ−アルキル−１−アザビシクロ
（ｍ、ｎ、　Ｏ）アルカニウム化合物の合成原料となる
１−アザビシクロ（ｍ、ｎ、　Ｏ）アルカニウム化合物
は、例えばピロリジジンは、Ｆ、５ｏｒｎ＋＋　Ｊ、ｂ
ｒａｎｄｅｊｓ。

Ｃｏ１１ｅｃｔｉｏｎ　Ｃｚｅｃｈｏｓｌｏｖ、Ｃｈｅ
ｍ、Ｃｏｎｖ＋ｕｎ、　　第１２巻、第４４４頁（１９
４７）等に記載の次に示す反応によりつくられている。

これをハロゲン化アルキル、例えば沃化メチルで常法に
よりＮメチル化して対応すると沃化Ｎ−メチルビロリジ
ジニウム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沃素と脱塩
により水酸化Ｎ−メチルピロリジジニウムの水溶液を得
る。この水溶液に所望の脂肪族飽和モノカルボン酸化合
物を等モル添加し、中和反応させ、減圧下に蒸発乾固し
て脂肪族飽和モノカルボン酸化合物のＮ−メチルビロリ
ジジ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、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
脂肪族飽和モノカルボン酸の化合物のＮ−アルキル−１
−アザビシクロ（ｌｌ＋ｎ＋０〕アルカニウム化合物塩
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、脂肪族飽和モノカルボン酸の化合物のＮ−アル
キル−１−アザビシクロ（ｍ、ｎ、　０　）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
グリコール溶液の電導度を第１表に示す。なお、従来例
として標準的な電解液を示している。

第１表 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各
１０個の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掻なら
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１８０　ｕ　Ｆ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８５°
Ｃで定格電圧を印加して１０００時間経過後の静電容量
値（ＣＡＰ：　ｕ　Ｐ）、損失角の正接（ｔａｎδ）、
および２分値による漏れ電流（シＣ；μへ）を表してい
る。

」」シ曳 前状態での内圧上昇による外観異常発生や静電容量の減
少率は極めて少ないことが理解される。

〔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、広範囲にわたる温度環境下でも長時間安定し
た特性を維持することができるので、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、ｍ＝３〜６，ｎ＝３〜６、Ｒは炭素原子１〜６
   個のアルキル基、Ｒ＿１は水素原子または炭素原子１〜
   ３０個のアルキル基を表す）の脂肪族飽和モノカルボン
   酸化合物のＮ−アルキル−１−アザビシクロ〔ｍ，ｎ，
   Ｏ〕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。