JPH0249414A - 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、電解コンデンサ用電解液の改良に関し、さら
に詳しくは、独特な化合物を添加することにより電解液
の特性を良好に維持しつつガス発生が抑制される電解コ
ンデンサ用電解液の改良に関する。

〔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１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。

電解コンデンサ製品の性能を評価するコンデンサ特性の
指標としては、静電容量、誘電正接（ｔａｎδ）、漏れ
ｔ流（ＬＣ）等がある。コンデンサの静電容量は、誘電
体の誘電率に比例するため誘電体の誘電率を高く設定し
、電解コンデンサ使用中は誘電体の物理化学的変化を避
は誘電率を高く維持すべきである。充電電流の位相と外
部電界の位相との差である損失角の正接すなわち誘電正
接は、コンデンサの消費電力の目安として用いられ、そ
の値が小さければ消費電力が少ないことを示す、充電開
始後一定値に達しなときに流れる電流である漏れ電流は
誘電体の荷電担体の定常的な移動によるもので、誘電体
中の不純物の解離等によって生じたイオンが荷電担体の
主体をなすと考えられており、漏れ電流の変化の大小は
誘電体の電気化学的状態の安定性を反映する。

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
化に重要であり、使用法を誤つて例えば過剰の高電圧負
荷等により化学的定常状態が乱れると、アルミニウム酸
化被膜が破壊されやがては絶縁が破れるに至るが、そこ
まで至らずとも使用中に所定の化学反応以外の不都合な
化学反応が進行し、特にがス発生を伴う場合はコンデン
サの外観不良、防爆弁の開弁等に至る。

通常の使用条件下においても、一般にアルミニウム電解
コンデンサは長時間使用した場合にはガスが発生し内圧
が上昇し弁膨れが生じる。電解コンデンサを安定して長
期間使用するなめにはこのガス発生を抑制する必要があ
る。従来より規程かのニトロ化合物等を電解コンデンサ
用電解液に添加するとガス吸収効果を発揮させ得ること
が知られている。例えば、特公昭４５−２７５１５号に
はタリウム、インジウム、鉛、ガリウム、ビスマスおよ
びスズよりなる群から選択される金属イオンを含有する
電解液が、特公昭４９− １４３００号にはジニトロベンゼンを含有する電解液が
、特公昭５３−４２１１０号にはジニトロフェノールを
含有する電解液が、特開昭５７−１３２３２１号にはニ
トロフェノールを含有する電解液が、特開昭５９−１２
５６１０号にはニトロフタル酸を含有する電解液が、特
開昭６０−１８９９１９号にはモノニトロナフタリンを
含有する電解液が、特開昭６１−１４８８１１号にはニ
トロサルチル酸を含有する電解液がそれぞれ開示されて
いるに れら従来のガス吸収剤を用いても所定のガス吸収効果を
達成することはできるが、例えば高温での長期間使用等
においても開弁等を起こさない電解コンデンサを提供し
得るより優れた電解コンデンサ用電解液を実現すること
ができれば、電解コンデンサの使用範囲が広がり、また
通常の使用条件ではコンデンサの使用寿命がさらに延び
ることが期待される。水素ガスを吸収してガス発生を抑
制する従来公知のニトロ化合物等以外の有機化合物を添
加することにより電解液の特性を良好に維持しつつガス
発生が抑制される電解コンデンサ用電解液の開発を企図
して研究を進めた結果、独特な化合物を添加することに
より従来より優れた電解コンデンサ用電解液を実現でき
ることをこの度突き止めた。

〔発明が解決しようとする課題〕

本発明は、従来公知のニトロ化合物等以外の有機化合物
を添加することにより電解液の特性を良好に維持しつつ
ガス発生が抑制され電解コンデンサの外観不良発生、防
爆弁の開弁を低減し得る電解コンデンサ用電解液を提供
することを目的とする。

〔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、ガス吸収剤としてアスコルビン酸を含
有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。

ガス吸収剤とは、物理的にガスを吸収するもののみなら
ず、ガス発生反応を化学的に抑制するか発生したガスと
の化学反応により化学的にガスを減少させ結果的にガス
発生を低減させ得るものであることも意図する。

アスコルビン酸には光学異性体であるＬ型とＤ型とがあ
り、Ｌ−アスコルビン酸はビタミンＣとして知られてい
るが、本発明で使用し得るアスコルビン酸は、Ｌ型、Ｄ
型またはそれらの混合物のいずれでもよい。

電解コンデンサ用電解液に添加するアスコルビン酸の有
効使用範囲は０．０５〜５重量％であり、０．１〜２重
量％の範囲でその効果は著しく大きくなる。過剰量の添
加は逆効果を招く傾向が認められる。

アルミニウム電解コンデンサ駆動用の電解液において、
主溶媒エチレングリコールと主溶質カルボン酸のアンモ
ニウム塩とからなる電解液にガス吸収剤としてアスコル
ビン酸を添加すれば極めて好適な電解コンデンサ用電解
液が提供される。カルボン酸のアンモニウム塩には、例
えば安息香酸アンモニウムおよびアジピン酸アンモニウ
ムが包含される。

〔作用〕

本発明が開示した電解液中へのアスコルビン酸の添加に
よりどのような作用でガス発生が抑制され結果的に外観
不良発生等が低減するのか、その作用機構自体は明らか
ではない。

しかしながら、アスコルビン酸は生物に対してはビタミ
ン活性をも有する独特な化合物であり、電解液における
ガス発生を抑制するに際しても何らかのＭ補的な作用を
与えていると推定される。

アスコルビン酸は弱酸化剤の作用で酸化型アスコルビン
酸となるが、硫化水素のような還元剤の作用でもとのア
スコルビン酸に戻る。

電子の可逆的授受を行い得るアスコルビン酸のこのよう
な性質は、生物体内酸化還元作用に関与し、水素伝達酵
素系を補助するに際し重要と考えられている。前記した
ように電解コンデンサにおいては、使用中に電子の授受
を伴う電極反応、酸化還元反応が常に進行しており、ア
スコルビン酸はこれらの反応が円滑に進行するのに積極
的に寄与するものと推定される。アスコルビン酸は、物
理的にガスを吸収するのみならず、ガス発生反応を化学
的に抑制するか発生したガスとの化学反応により化学的
にもガスを減少させ結果的にガス発生を低減させ得るガ
ス吸収剤として作用すると考えられる。

〔発明の効果〕

本発明によれば、電解液の特性を良好に維持しつつガス
発生が抑制され外観不良発生、防爆弁の開弁を従来以上
に低減し得る電解コンデンサ用電解液が提供される。

〔実施例〕

以下に実施例により本発明をさらに詳細に説明するが、
本発明は以下の実施例のみに限定されるものではない。

吏肚旦亙里■迩 実験に使用した電解液の組成、重量比並びに比抵抗を以
下に示す。

衷１百肌１ エチレングリコール 水 安息香酸アンモニウム アジピン酸アンモニウム Ｌ−アスコルビン酸 比抵抗　　２４０ΩＣ１ｌ 皮敷且ユ エチレングリコール 水 安息香酸アンモニウム アジピン酸アンモニウム 比抵抗　　２４０Ωｃ１ ル１日肌ｌ エチレングリコール 水 安息香酸アンモニウム アジピン酸アンモニウム ９重量％ ４重量％ ４重量％ ２重量％ １重量％ ０重量％ ４重量％ ４重量％ ２ｆ！量％ ９重量％ ４重量％ ４ｆ！量％ ２重量％ Ｐ−ニトロ安息香酸 比抵抗　　２４０ΩＣｌ ル１旦 エチレングリコール 水 安息香酸アンモニウム アジピン酸アンモニウム ｍ−ニトロフェノール 比抵抗　　２４０ΩＣ１１ ０、１重量％ ８３．９重量％ ３．４重量％ ８．４重量％ ４．２重量％ ０、１重量％ 試　　２および紡 １１０°Ｃで２００Ｖの負荷をかけ、作成した電解コン
デンサを１０００時間使用して試験を行った。使用前後
における緒特性の値を第１表に、使用中の弁脚れの状態
の変１ヒを第１図に示す。

電解コンーン　の作１ ３７ｘＬ８００ｃＩＩ！のエツチド箔をホウ酸溶液中に
おいて３００ｖで化成した。この陽極箔と紙と陰極箔と
を巻回して素子としな、定格は２００Ｖ、５８０μＦ、
サイズは３ｏφ×５０１であった。この素子に前記した
実施例１および比較例１〜３の電解液を含浸した後再化
成した。

第１表の結果から、本発明の電解コンデンサ用電解液を
使用した電解コンデンサは高温で長時間使用しても良好
な特性を保持し、静電容量の変化は僅かであり、漏れ電
流は小さく、誘電正接の増加も少ないことが分る。

第１図は弁脚れ（ケースの膨れ）の経時変化を示す図で
ある。弁脚れはガス吸収効果の尺度として使用、するこ
とができる、これは次のような理由による。

電解コンデンサは長期に渡って使用していると内部でガ
スが発生ずる結果内圧が上昇して終には破裂するに至る
。このような破裂は非常に危険であるため、通常は第２
図に示すような形状の亀裂として防爆弁と呼ばれるもの
をケースの底部に形成して破裂を防いでいる。この部分
は第３図に示すようにケースの内圧が薄くなっており（
第３図ａ）、内圧が上昇するに従って盛り上がり（第３
図ｂ）、ある内圧に達すると切れて（第３図Ｃ）、ガス
が外部に流出するａｉｍとなっている。従って、ガス発
生量が増し内圧が高まるにつれて防爆弁の盛り上がりが
大きくなるため、内圧と盛り上がりの大きさに相関があ
るとし得る。

よって、カスの吸収効果を有する電解液の評価を行うに
際し、弁脚れの状態（ケースの膨れ）を尺度として利用
することができる。

第１図から明らかなように、本発明の電解コンデンサ用
電解液を用いた電解コンデンサでは１０００時間経過後
もケースの膨れは僅かであり、ガス発生が有効に抑制さ
れた。

【図面の簡単な説明】

第１図は電解コンデンサのケースの膨れの経時変化を示
す図、第２図はケース底部の防爆弁の形状を示す図、第
３図は防爆弁部分の内圧上昇による形状変化を示す図で
ある。 ＦＩＧ。 経通時間 （Ｈｒｓ　１ ＦＩＧ。 ＦＩＧ。 （Ｑ） （ｂ） （Ｃ）

Claims (4)

【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、ガス吸収剤としてアスコルビン酸を含有すること
   を特徴とする電解コンデンサ用電解液。
2. （２）アスコルビン酸濃度が０．０５〜５重量％である
   請求項１記載の電解コンデンサ用電解液。
3. （３）アスコルビン酸濃度が０．１〜２重量％である請
   求項１記載の電解コンデンサ用電解液。
4. （４）アルミニウム電解コンデンサ駆動用の電解液にお
   いて、主溶媒エチレングリコールと主溶質カルボン酸の
   アンモニウム塩とからなる電解液にガス吸収剤としてア
   スコルビン酸を添加することを特徴とする電解コンデン
   サ用電解液。