JPH0254512A - 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、非プロトン溶媒を主体とする溶媒中に脂肪族
飽和モノカルボン酸化合物のスピロアンモニウム化合物
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１．ヒ述したように誘電体層
に直接接触し、真の陰極としてさようする。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
導塵が低いと、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塵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塵の高い電解質として
、アシヒン酸などの有機酸　又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塵で
は充分とはいえない。特に現状の電解液の場合、所望の
電導塵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塵の向上を図る
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、脂肪族飽和モノルカルボン酸化合物
のスピロアンモニウム化合物との塩が非プロトン溶媒に
溶解性が高く、かつ解離度も高（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、−は３〜６の整数、Ｒは一
般式ＣＪ＊ｘ＊ｌでＸは０〜３０の整数を表す）の脂肪
族飽和モノカルボン酸化合物のスピロアンモニウム化合
物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、Ｋ−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・ツクアミド （２）オキシド系 ジメチルスルホオキシド （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、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価アルコールモノアルキルエーテ
ル化合物カメチルセルソルブ又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脂肪族飽和モノカルボン酸化合物は
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、インカプロン酸、エチル酪酸、メチル吉
草酸、インカプリル酸、プロピル吉草酸、エチルカプロ
ン酸、インカプリン酸、ツベルキニロステアリン酸、ピ
バリン酸、２．２ジメチルブタン酸、２，２−ジメチル
ベンクン酸、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　ルー２−エチル
ペンクン酸、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であるがこれらに
限定されるものでない。

スピロアンモニウム化合物は、１．１’−スピビロ［ア
ゼチジン１，１゛−ビビベリジニウム］でない。

スピロアンモニウム化合物は、Ｊ、％’、７”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−スビロピピロリジ
ニウムを得ることが出来る。

得られた臭化１．ｌｏ−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．ｌｏ−スビ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１，１，１’−スピロビピロリジニウム
水溶液に所望の脂肪族飽和モノカルボン酸化合物を添加
し、中和反応させた後、減圧乾燥して水を除くことによ
り脂肪族飽和モノカルボン酸化合物の１，１°−スビロ
ピビロリジニウム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、一般的に、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
脂肪族飽和モノカルボン酸化合物のスピロアンモニウム
化合物塩の当量を添加溶解して得られる。

筆土人 （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、各種脂肪族飽和モノカルボン酸化合物のスピロア
ンモニウム化合物塩の各種非プロトン溶媒又はこれとエ
チレングリコール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１５．２０重ｆｆ
ｉ％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％、アジピン酸アンモニウム１２％）を示してい
る。

以り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
１６Ｖ定格容ｆｉ　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８５℃
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（μ人）
（２分値）を表している。

築２人 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（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ュ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。

Claims (7)

【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、ｎは４〜８の整数、ｍは３〜６の整数、Ｒは一
   般式Ｃ＿ｘＨ＿２＿ｘ＿＋＿１でｘは０〜３０の整数を
   表す）の脂肪族飽和モノカルボン酸化合物のスピロアン
   モ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。
2. （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. （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. （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. （５）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
   ルセルソルブ又はエ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. （６）脂肪族飽和モノカルボン酸化合物は酢酸、ピバリ
   ン酸、エナント酸、プロピオン酸である請求項１記載の
   電解コンデンサ用電解液。
7. （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。