JPH02185009A - 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１ＩＮ） 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、一般弐：（式中、Ｒｒ
、Ｒｔ、Ｒｓ、Ｒａは各々同じまたは異なってよい炭素
原子１〜６個のアルキル基、Ｒは炭素原子１〜２０個の
アルキレン基またはアルケニレン基、Ｘは水素原子また
は式中に示されるテトラアルキルアルソニウム化合物基
と同じ基を表す。

）の脂肪族ジカルボン酸化合物のモノまたはジテトラア
ルキルアルソニウム化合物塩を電解質として含有するこ
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、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ル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、具体的な脂肪族飽和ジカルボン酸としては、マロ
ン酸、コハク酸、グルタル酸、アジピン酸、ピメリン酸
、コルク酸、アゼライン酸、セバシン酸、ウンデカンニ
酸、ドデカンニ酸、ブラシリン酸、テトラデカンニ酸、
ペンタデカンニ酸、タブシン酸、ヘプタデカンニ酸、オ
クタデカンニ酸、ノナデカンニ酸、アイコサンニ酸、ヘ
ンアイコサンニ酸、ドコサンニ酸、メチルマロン酸、エ
チルマロン酸、プロピルマロン酸、イソプロピルマロン
酸、ブチルマロン酸、イソブチルマロン酸、第ニブチル
マロン酸、第三ブチルマロン酸、ペンチルマロン酸、ジ
メチルマロン酸、エチルメチルマロン酸、ジエチルマロ
ン酸、エチルプロピルマロン酸、ジプロピルマロン酸、
プロピルメチルマロン酸、メチルペンチルマロン酸、メ
チルコハク酸、２，２−ジメチルコハク酸、２，３−ジ
メチルコハク酸、テトラメチルコハク酸、エチルコハク
酸、２゜２−ジエチルコハク酸、プロピルコハク酸、２
−メチルグルタル酸、３−メチルグルタル酸、３．３−
ジメチルグルタル酸、３−メチル−３−エチルグルタル
酸、３．３−ジエチルグルタル酸等がある。

また、脂肪族不飽和ジカルボン酸としては、マレイン酸
、シトラコン酸、グルタコン酸、イタコン酸、アリルマ
ロン酸、テラコン酸、フマル酸、メサコン酸、ムコン酸
等がある。

更に、テトラアルキルアルソニウム化合物の代表的な具
体例はとしては、テトラメチルアルソニウム、トリエチ
ルメチルアルソニウム、トリエチルメチルアルソニウム
、ジエチルジメチルアルソニウム、テトラエチルアルソ
ニウム、トリメチルイソプロピルアルソニウム、テトラ
プロピルアルソニウム、テトラブチルアルソニウム、テ
トラペンチルアルソニウム等を例示することができる。

本発明で使用されるテトラアルキルアルソニウム化合物
は、例えば三塩化ヒ素とジメチル亜鉛との反応により、
トリメチルアルシンを合成し、これをハロゲン化アルキ
ルで常法によりアルキル化して、対応するハロゲン化１
−アルキルトリメチルアルソニウム化合物塩を得、これ
に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−１−アルキル
トリメチルアルソニウム化合物の水溶液を得る。この得
られた水酸化−１−アルキルトリメチルアルソニウム化
合物の水溶液に、所望の脂肪族ジカルボン酸化合物を等
モルまたは１／２モル添加し、中和反応させて減圧下で
蒸発固化させ、脂肪族ジカルボン酸化合物のモノまたは
ジー１−アルキルトリメチルアルソニウム化合物塩を得
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
の脂肪族ジカルボン酸化合物のモノまたはジー１−アル
キルトリメチルアルソ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、脂肪族ジカルボン酸化合物のモノまたはジー１
−アルキルトリメチルアルソニウム化合物塩の各種非プ
ロトン溶媒またはこれと多価アル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。

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１−１３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ｌｌＯ
ｏＣで定格電圧を印加して１０００時間経過後の静電容
量値（ＣＡＰ：　／！／Ｆ）、損失角の正接（ｔａｎδ
）、および２分値による漏れ電流（ＬＣ：μＡ）を表し
ている。

二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、損失すなわ
ちｔａｎδの値が低くなる。

また、本質的に水を含まないので、低温環境下であって
もその特性の変化が少なく、かつ高温負荷状態での内圧
上昇による外観異常発生や静電容量の減少率は掻めて少
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ヱレー
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、Ｒ＿１，Ｒ＿２，Ｒ＿３，Ｒ＿４は各々同じま
   たは異なってよい炭素原子１〜６個のアルキル基、Ｒは
   炭素原子１〜２０個のアルキレン基またはアルケニレン
   基、Ｘは水素原子または式中に示されるテトラアルキル
   アルソニウム化合物基と同じ基を表す。 ）の脂肪族ジカルボン酸化合物のモノまたはジテトラア
   ルキルアルソ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。