JPH0419691B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

〔産業上の利用分野〕 この発明は、電解コンデンサ用電解液に係り、
特に、温度特性など電気的な特性の改善に関す
る。 〔従来の技術〕 一般に、電解コンデンサは、アルミニウムなど
の皮膜形成性金属によつて形成された陽極側およ
び陰極側の電極箔をセパレータとともに巻回して
電解コンデンサ素子とし、その内部に駆動液とし
ての電解液を含浸した後、ケースに密封したもの
である。 そして、電解コンデンサは、許容電圧によつて
低圧用と高圧用とに大別されるが、高圧用では電
解液を構成する電解質として硼酸が用いられてい
る。 〔発明が解決しようとする問題点〕 ところで、硼酸を電解質として用いた電解コン
デンサでは、硼酸自身または硼酸と溶媒との組合
せによつて多量の縮合水（エステル水）が生成さ
れるので、100℃以上になると縮合水の気化のた
め、ケース内圧を異常に上昇させて防爆弁を開弁
させるなど、100℃以上での使用が不可能であり、
また、1kΩ以上の高比抵抗を呈するとともに、
温度によつて容量が大幅に変化し、温度特性が著
しく悪いなどの欠点を有する。 そこで、この発明は、温度特性など電気的な特
性の改善を図つたものである。 〔問題点を解決するための手段〕 この発明の電解コンデンサ用電解液は、エチレ
ングリコールを含む溶媒に、溶質として総炭素数
が４ないし８で側鎖にアルキル基を有する第一
級、第二級モノカルボン酸またはその塩の中から
選択された１種または２種以上を溶解してなるも
のである。 〔作用〕 この発明の電解コンデンサ用電解液では、エチ
レングリコールを含む溶媒に、溶質として総炭素
数が４ないし８で側鎖にアルキル基を有する第一
級、第二級モノカルボン酸またはその塩の中から
選択された１種または２種以上を溶解すると、溶
媒に対する溶質の溶解度が高くなり、しかも、そ
の電離度が高くなることから、比抵抗の低減化が
図られる。 また、この発明の電解コンデンサ用電解液で
は、エチレングリコールと硼酸を溶媒に用いた場
合のように縮合水が生成されないので、100℃以
上になつてもその気化ガスを生じることがなく、
使用可能温度範囲の拡大とともに、温度による容
量変化も低下させることができる。 そして、溶媒にγ−ブチロラクトンを含有させ
た場合、γ−ブチロラクトンに対する溶質として
総炭素数が４ないし８で側鎖にアルキル基を有す
る第一級、第二級モノカルボン酸またはその塩の
中から選択された１種または２種以上を溶解した
場合に、その溶質の溶解度が高く、低温域での電
離度が高くなることから、比抵抗の低減化が図ら
れ、γ−ブチロラクトンが硼酸を用いた場合のよ
うに縮合水が生成されないため、使用可能温度が
向上するとともに、低温域での容量変化も低下さ
せることができるので、使用可能温度範囲の拡大
が図られる。 〔実施例〕 以下、この発明の実施例を従来例との比較によ
つて説明する。 硼酸を用いた従来の一般的な電解液（以下従来
例という）の組成およびその重量比（wt％）を
示す。 （従来例） エチレングリコール 67wt％ 硼 酸 16.5wt％ 硼酸アンモニウム 16.5wt％ このような電解液では、比抵抗Rs：1kΩ、耐
電圧Vs：400V、含水量（H₂O）：26.0％である。 これに対して、この発明の電解コンデンサ用電
解液の実施例の組成およびその重量比を以下に示
す。 実施例１〜４は、溶媒としてエチレングリコー
ルを主体とするもの、実施例５〜８は、γ−ブチ
ロラクトンを主体としてエチレングリコールを含
有させたものを用い、また、溶質として用いた総
炭素数が４ないし８で側鎖にアルキル基を有する
第一級、第二級モノカルボン酸またはその塩を第
１表に示す。

【表】 実施例 １ エチレングリコール 90wt％ イソ酪酸アンモニウム 10wt％ この場合、比抵抗Rs：270Ω、耐電圧Vs：
400V、含水量（H²O）：0.6％となる。 実施例 ２ エチレングリコール 90wt％ イソカプロン酸アンモニウム 10wt％ この場合、比抵抗Rs：350Ω、耐電圧Vs：
400V、含水量（H₂O）：0.5％となる。 実施例 ３ エチレングリコール 90wt％ ２−メチル−ｎ−ヘキサン酸アンモニウム
10wt％ この場合、比抵抗Rs：370Ω、耐電圧Vs：
400V、含水量（H₂O）：0.4％となる。 実施例 ４ エチレングリコール 90wt％ ２−エチル−ｎ−ヘキサン酸アンモニウム
10wt％ この場合、比抵抗Rs：440Ω、耐電圧Vs：
400V、含水量（H₂O）：0.4％となる。 実施例 ５ γ−ブチロラクトン 78.3wt％ エチレングリコール 8.7wt％ イソ酪酸 13.0wt％ この場合、比抵抗Rs：750Ω、耐電圧Vs：
400V、含水量（H₂O）：0.5％以下となる。 実施例 ６ γ−ブチロラクトン 78.3wt％ エチレングリコール 8.7wt％ ２−メチルブタン酸 13.0wt％ この場合、比抵抗Rs：790Ω、耐電圧Vs：
400V、含水量（H₂O）：0.5％以下となる。 実施例 ７ γ−ブチロラクトン 78.3wt％ エチレングリコール 8.7wt％ イソカプロン酸 13.0wt％ この場合、比抵抗Rs：880Ω、耐電圧Vs：
400V、含水量（H₂O）：0.5％以下となる。 実施例 ８ γ−ブチロラクトン 78.3wt％ エチレングリコール 8.7wt％ ２−メチル−ｎ−吉草酸 13.0wt％ この場合、比抵抗Rs：900Ω、耐電圧Vs：
400V、含水量（H₂O）：0.5％となる。 そして、実施例５〜８の場合、中和剤として微
量のトリエチルアミンを添加した。なお、中和剤
としてトリブチルアミン、トリメチルアミン、ジ
エチルアミン、ジメチルアミンなどを用いること
ができる。 このような組成による各実施例１〜８の電解液
は、従来例に比較して、比抵抗Rsが40％以下、
含水量は微量となることが判る。 次に、従来例および実施例１〜８の各電解液を
用いて電解コンデンサを作成した場合、その電解
コンデンサの常温下の初期特性を第２表に示す。 この実験に用いた電解コンデンサは、定格電圧
400WV、定格容量10μFで、直径16mm、長さ30mm
の外観形状のものを用いた。

【表】 このような初期特性を呈する各電解コンデンサ
について、110℃の雰囲気下において、各電解コ
ンデンサの端子間に400Vの電圧を印加して1000
時間経過後の測定値を第３表に示す。

【表】

【表】 第２表から明らかなように、容量変化率および
損失角の正接の変化は、従来例の電解液に比較し
て極めて少なく、漏れ電流の値についても、殆ど
変化がなく、初期特性以下の値となつている。ま
た、外観不良の発生は、従来例では10個中９個に
及んでいるのに対し、実施例１〜８では皆無であ
つた。これは、実施例のものの含水量が従来例に
比較して極めて低いために、その気化ガスの発生
がなく、ケースの内圧上昇による外観変形が生じ
ないことによる。 次に、エチレングリコールを主体とした実施例
１〜４の電解液について、静電容量の変化率、損
失角の正接および溶質重量に対する比抵抗の測定
結果を説明する。 第１図は、従来例および実施例１〜４につい
て、20℃以下の静電容量を基準にした場合の温度
に対する静電容量の変化率を示す。第１図におい
て、Ａは各実施例１〜８の特性、Ｂは従来例の特
性を表しており、−40℃〜＋20℃の温度変化に対
する容量を測定したものである。この測定結果か
ら明らかなように、温度が−25℃以下になつた場
合に従来例が急激な容量を減少する呈するのに対
して、実施例１〜４では温度の低下に対して緩や
かな容量の減少を示しており、温度に対する容量
変化が小さく、温度特性が良好であることが判
る。 第２図は、従来例おによび実施例１〜４につい
て、温度に対する損失角の正接の変化を示す。第
２図において、Ａは実施例１〜４の特性、Ｂは従
来例の特性を示しており、−40℃〜＋110℃の温度
変化に対して損失角の正接は、従来例も実施例の
ものも、ほぼ同様の変化を呈するが、実施例のも
のは従来例に比較して温度変化に対応して低い値
となつている。 そして、第３図は、溶質の重量比に対する比抵
抗値の関係を示す。第３図において、ａは総炭素
数Ｃ＝４：イソ酪酸アンモニウム、ｂは総炭素数
ｃは総炭素数Ｃ＝６：イソカプロン酸アンモニウ
ム、ｄは総炭素数Ｃ＝７：２−メチル−ｎ−ヘキ
サン酸アンモニウム、ｅは総炭素数Ｃ＝８：２−
エチル−ｎ−ヘキサン酸アンモニウムの重量比を
それぞれ示す。第３図から明らかなように、溶質
の重量比が5wt％から20wt％に増加するに従つて
電解液の比抵抗値が700Ω・cmから200Ω・cm程度
に減少している。したがつて、この発明の電解コ
ンデンサ用電解液では、硼酸を溶媒とした従来例
に比較して低比抵抗値を呈しており、しかも、そ
の比抵抗値を400Ω・cm以下に設定する場合には、
溶質重量を10％程度に設定すればよいことが判
る。 次に、この発明の電解液について、溶質を一定
にして溶媒の組成比率を変化させた場合の測定結
果を説明する。 電解液中の溶媒としてγ−ブチロラクトン（以
下BLという）およびエチレングリコール（以下
EGという）の組成配分を変えた場合の初期特性
を第４表に示す。

〔発明の効果〕

以上説明したように、この発明によれば、エチ
レングリコールを含む溶媒に、溶質として炭素数
が４ないし８で側鎖にアルキル基を有する第一
級、第二モノカルボン酸またはその塩の中から選
択された１または２種以上を溶解すると、溶媒に
対する溶質の溶解度が高く、しかも、その電離度
が高くなることから、比抵抗の低減化が図られ
る。また、溶媒として用いたエチレングリコール
やγ−ブチロラクトンでは、溶媒として硼酸を用
いたときのような縮合水が生成されないので、そ
の気化ガスの発生がなく、高温域における使用が
可能になるとともに、低温域における容量変化も
低減できるので、使用可能な温度範囲が拡大でき
る。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の電解コンデンサ用電解液お
よび従来の電解液を用いた電解コンデンサの温度
に対する静電容量の変化を示す図、第２図はこの
発明の電解コンデンサ用電解液および従来の電解
液を用いた電解コンデンサの温度に対する損失角
の正接の変化を示す図、第３図はこの発明の電解
コンデンサ用電解液の溶質重量に対する比抵抗を
示す図、第４図はこの発明の電解コンデンサ用電
解液を用いた場合の温度に対する静電容量の変化
を示す図、第５図はこの発明の電解コンデンサ用
の電解液を用いた場合の温度に対する損失角の正
接の変化を示す図、第６図は溶媒の組成に対する
比抵抗および耐電圧の変化を示す図である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ エチレングリコールを含む溶媒に、溶質とし
   て総炭素数が４ないし８で側鎖にアルキル基を有
   する第一級、第二級モノカルボン酸またはその塩
   の中から選択された１種または２種以上を溶解し
   てなる電解コンデンサ用電解液。 ２ 前記溶媒にγ−ブチロラクトンを含有させた
   特許請求の範囲第１項に記載の電解コンデンサ用
   電解液。