JPH04369814A - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ヒドロキシエチル・ヒ
ドロキシプロピル・セルロース化合物を添加して電解コ
ンデンサ用電解液の特性を良好に保持しつつ耐電圧性の
向上した電解コンデンサ用電解液に関するものである。

【０００２】

【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。

【０００３】電解コンデンサ用電解液は、上述したよう
に誘電体層に直接接触し、真の陰極として作用する。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。耐電圧特性
を改善する従来の技術として、スルファミン酸の添加（
特公昭４９−８２９６３号）、スベリン酸の添加（特開
昭４９−１３３８６０号）、リン酸ドデシルの添加（特
開昭４９−７３６５９号）、アルキルリン酸（アルキル
基の炭素原子数は２−５）の添加（特開昭５２−１５３
１５４号）、又は次亜リン酸又はその塩の添加（特開昭
５７−１４１９１３号）に見られる特定の無機酸アニオ
ン又はアルキルエステル化酸アニオンを生成する化合物
によるもの、ホウ酸−マンニット系の使用（特開昭５７
−６０８２９号）、又はホウ酸−マンニット−ポリビニ
ルアルコール系の使用（特開昭５９−１７７９１５号）
に見られるようなホウ酸の耐電圧性の改善に有機水和ゲ
ル化性物質の組み合わせによるもの、変性シリコーンオ
イルの添加（特開平１−１７５７２２号）等がある。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】これら公知の技術にお
いては、高電導度などの電解コンデンサ用電解液の特性
を良好に保持しつつ耐電圧の向上は望めるものでなかっ
た。本発明者等は、高電導度を維持する様な電解コンデ
ンサ用電解液の特性を良好に保持しつつ耐電圧性の向上
した電解コンデンサ用電圧液につき、ヒドロキシエチル
・ヒドロキシプロピル・セルロース化合物を添加するこ
とにより、高電導度を維持する様な電解コンデンサ用電
解液の特性を良好に保持しつつ耐電圧性の向上し得るこ
とを突き止めた。

【０００５】本発明の目的は、高電導度を維持する様な
電解コンデンサ用電解液の特性を良好に保持しつつ耐電
圧性の向上した電解コンデンサ用電圧液を提供するにあ
る。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明に係る電解コンデ
ンサ用電解液は、有機極性溶媒を主溶媒とし、有機酸、
無機酸又はその塩を溶質とする電解コンデンサ用電解液
に、一般式：

【０００７】

【化２】

【０００８】（式中、Ｒは水素原子、−（−Ｃ２Ｈ４Ｏ
−）ｋ−Ｈ、−（−Ｃ３Ｈ６Ｏ−）ｍ−Ｈ、　−（−Ｒ
１−）ｑ−Ｈを表し、−（−Ｃ２Ｈ４Ｏ−）ｋ−Ｈ、−
（−Ｃ３Ｈ６Ｏ−）ｍ−Ｈの夫々は少なくとも一つ含ま
れ、−（−Ｒ１−）ｑ−Ｈにおける−Ｒ１−は、　エチ
レンオキシドとプロピレンオキシドの任意な順序組合わ
せ結合基であり、　ｋ，　ｍ，　及びｑは１以上の整数
を表す）のヒドロキシエチル・ヒドロキシプロピル・セ
ルロース化合物を添加することを特徴とする。

【０００９】ヒドロキシエチル・ヒドロキシプロピル・
セルロース化合物の使用量は、電解コンデンサ用電解液
に対して、０．１−１０重量％添加するのが好適である
。

【００１０】電解コンデンサ用電解液を適切に選択する
と、ヒドロキシエチル・ヒドロキシプロピル・セルロー
ス化合物の無添加に対して、一般的に、従来の電解コン
デンサ用電解液において、１３−３７％の耐電圧の向上
が容易に得られる。

【００１１】組み合わせ溶媒は、一般的に、プロトン性
有機極性溶媒のグリコール類を主として組み合わせた溶
媒は勿論であるが、非プロトン性極性溶媒を主体として
プロトン性有機極性溶媒とからなる溶媒も良好な耐電圧
性が得られる。　有機極性溶媒としては、（１）プロト
ン性極性溶媒： （１−１）１価アルコール類 エタノール、プロパノール、ブタノール、ペンタノール
、ヘキサノール、シクロブタノール、シクロペンタノー
ル、シクロヘキサノール、ベンジルアルコール等、（１
−２）　多価アルコール類及びオキシアルコール化合物
類 エチレングリコール、プロピレングリコール、グリセリ
ン、メチルセロソルブ（メトキシエタノール）、エチル
セロソルブ（エトキシエタノール）、メトキシプロピレ
ングリコール、ジメトキシプロパノール等であるが、し
かしこれに限定されるものでない。

【００１２】（２）非プロトン性極性溶媒：（２−１）
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、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等 （２−２）ラクトン類、環状アミド系 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、プロピレンーカーボネート、イソ
ブチレンカーボネート等 （２−３）ニトリル系 アセトニトリル （２−４）オキシド系 ジメチルスルホキシド などが代表として挙げられる。

【００１３】電解質としては、特に制限がなく、従来か
ら使用されるもので良く、例えば、アニオン源として、
有機酸類、無機酸類が挙げられ、例えば、（１）有機酸
類の具体例： 蟻酸、酢酸、プロピオン酸、エナント酸等の脂肪族モノ
カルボン酸類； マロン酸、コハク酸、グルタル酸、アジピン酸、メチル
マロン酸、ピメリン酸、スベリン酸、アゼライン酸、セ
バシン酸、デカンジカルボン酸、マレイン酸、シトラコ
ン酸、イタコン酸等の脂肪族ジカルボン酸類；安息香酸
、フタル酸、サリチル酸、トルイル酸、及びピロメリト
酸等の芳香族カルボン酸類等が挙げられ、（２）無機酸
類の具体例： ホウ酸、リン酸、ケイ酸、テトラフルオロホウ酸（ＨＢ
Ｆ４）、ヘキサフルオロリン酸（ＨＰＦ６）等が挙げら
れる。カチオン源としては、アンモニウム、ホスホニウ
ム、アルソニウムが挙げられ、 （３）アンモニウムの具体例： アンモニウム、メチルアンモニウム、エチルアンモニウ
ム、プロピルアンモニウム等のモノアルキルアンモニウ
ムカチオン類； ジメチルアンモニウム、ジエチルアンモニウム、エチル
メチルアンモニウム、ジブチルアンモニウム等のジアル
キルアンモニウムカチオン類； トリメチルアンモニウム、トリエチルアンモニウム、ト
リブチルアンモニウム等のトリアルキルアンモニウムカ
チオン類； テトラメチルアンモニウム、トリエチルメチルアンモニ
ウム、テトラエチルアンモニウム、Ｎ，Ｎ−ジメチルピ
ロリジニウム、Ｎ，Ｎ−ジエチルピペリジニウム等の第
四級アンモニウムカチオン等が挙げられる。

【００１４】

【作用】本発明で使用されるヒドロキシエチル・ヒドロ
キシプロピル・セルロース化合物の耐電圧性を向上する
作用としては、電解コンデンサの誘電体であるアルミニ
ウム酸化皮膜界面に、非イオン界面活性剤としての前記
化合物類が、適切なミセル層を形成する為と考えられる
。

【００１５】

【実施例】以下、本発明に係る電解コンデンサ用電解液
を実施例により説明する。

【００１６】ヒドロキシエチル・ヒドロキシプロピル・
セルロース化合物の合成法アルカリセルロースに常法に
より所定量の酸化エチレン及び酸化プロピレンを作用さ
せることにより得た。　下記（Ａ）、　（Ｂ）、　（Ｃ
）の３種のヒドロキシエチル・ヒドロキシプロピル・セ
ルロース化合物を合成して試験に供した。 （Ａ）：　　ヒドロキシプロポキシル基及びヒドロキシ
エトキシル基の置換度　　　　　　　　　　　　　５０
−６０％ヒドロキシプロポキシル基及び ヒドロキシエトキシル基のモル比　　　　　　　　　　
　　　２：１粘度（ＣＰＳ）　（注）　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　２．８（Ｂ）：　　ヒドロキ
シプロポキシル基及びヒドロキシエトキシル基の置換度
　　　　　　　　　　　　　４０−５０％ヒドロキシプ
ロポキシル基及び ヒドロキシエトキシル基のモル比　　　　　　　　　　
　　　３：１粘度（ＣＰＳ）　（注）　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　６．５（Ｃ）：　　ヒドロキ
シプロポキシル基及びヒドロキシエトキシル基の置換度
　　　　　　　　　　　　　５０−６０％ヒドロキシプ
ロポキシル基及び ヒドロキシエトキシル基のモル比　　　　　　　　　　
　　　１：１粘度（ＣＰＳ）　（注）　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　２４０（注）　　　　粘度は
、　２％水溶液、　２０℃での測定。

【００１７】実施例１ 電解液組成　　（）内は重量部 溶媒：　　エチレングリコール（１００）溶質：　　安
息香酸アンモニウム（１５）、安息香酸（３）、ホウ酸
（２） 本発明化合物：　（Ａ）（２） 前記電解液組成物につき、化合物（Ａ）の添加前と添加
後につき電導度と耐電圧を比較した結果は、下記の通り
であった。 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　電導度（３０℃）　　　　　　　
　耐電圧（注）　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　（Ｍｓ／ｃｍ
）　　　　　　　　　　　　　　　（Ｖ）　　　　　　
　　　添加前　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　３．１４　　　　　　　　　　　　　２２５　　
　　　　　　　　　　　　添加後　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　２．８６　　　　　　　　　
　　　　２８０　　　　　添加後の耐電圧性は、添加前
に対して２４．４％増加した。

【００１８】実施例２ 電解液組成　　（）内は重量部 溶媒：　　エチレングリコール（１００）、水（３）溶
質：　　アゼライン酸モノアンモニウム（１０）、ホウ
酸（２） 本発明化合物：　（Ｂ）（１．５） 前記電解液組成物につき、化合物（Ｂ）の添加前と添加
後につき電導度と耐電圧を比較した結果は、下記の通り
であった。 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　電導度（３０℃）　　　　　　　
　耐電圧（注）　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　（Ｍｓ／ｃｍ
）　　　　　　　　　　　　　　　（Ｖ）　　　　　　
　　　添加前　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　１．９１　　　　　　　　　　　　　２７５　　
　　　　　　　　　　　　添加後　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　１．８０　　　　　　　　　
　　　　３５０　　　　　添加後の耐電圧性は、添加前
に対して２７．３％増加した。

【００１９】実施例３ 電解液組成　　（）内は重量部 溶媒：　　γ−ブチロラクトン（６０）、メチルセロソ
ルブ（１５）、チレングリコール（１０）、溶質：　　
フタル酸モノテトラメチルアンモニウム（１５）、ホウ
酸（２） 本発明化合物：　（Ｂ）（２） 前記電解液組成物につき、化合物（Ｂ）の添加前と添加
後につき電導度と耐電圧を比較した結果は、下記の通り
であった。 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　電導度（３０℃）　　　　　　　
　耐電圧（注）　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　（Ｍｓ／ｃｍ
）　　　　　　　　　　　　　　　（Ｖ）　　　　　　
　　　添加前　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　９．０１　　　　　　　　　　　　　　　８０　
　　　　　　　　　　　　　添加後　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　８．３０　　　　　　　　
　　　　　　　９０　　　　　　　添加後の耐電圧性は
、添加前に対して１２．５％増加した。

【００２０】実施例４ 電解液組成　　（）内は重量部 溶媒：　　γ−ブチロラクトン（６０）、メチルセロソ
ルブ（１０）エチレングリコール（１５）溶質：　　安
息香酸テトラメチルアンモニウム（１５）、ホウ酸（２
）、マンニット（２） 本発明化合物：　（Ｃ）（１．５） 前記電解液組成物につき、化合物（Ｃ）の添加前と添加
後につき電導度と耐電圧を比較した結果は、下記の通り
であった。 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　電導度（３０℃）　　　　　　　
　耐電圧（注）　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　（Ｍｓ／ｃｍ
）　　　　　　　　　　　　　　　（Ｖ）　　　　　　
　　　添加前　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　６．１４　　　　　　　　　　　　　　　９５　
　　　　　　　　　　　　　添加後　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　５．００　　　　　　　　
　　　　　１３０　　　　　添加後の耐電圧性は、添加
前に対して３６．８％増加した。 （注）　　　実施例中の耐電圧は、３１５Ｖ，　２２μ
Ｆコンデンサ素子に含浸し、１０ｍＡにて測定された。

【００２１】

【発明の効果】本発明に係る電解コンデンサ用電解液に
よると、従来の電解コンデンサ用電解液にヒドロキシエ
チル・ヒドロキシプロピル・セルロース化合物を少量添
加するだけで、電導度を良好に保持しつつ、かつ顕著に
耐電圧特性を向上出来るので、その工業的価値が高い。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　有機極性溶媒を主溶媒とし、有機酸、
   無機酸又はその塩を溶質とする電解コンデンサ用電解液
   に、一般式： 【化１】 （式中、Ｒは水素原子、−（−Ｃ２Ｈ４Ｏ−）ｋ−Ｈ、
   −（−Ｃ３Ｈ６Ｏ−）ｍ−Ｈ、　−（−Ｒ１−）ｑ−Ｈ
   を表し、−（−Ｃ２Ｈ４Ｏ−）ｋ−Ｈ、−（−Ｃ３Ｈ６
   Ｏ−）ｍ−Ｈの夫々は少なくとも一つ含まれ、−（−Ｒ
   １−）ｑ−Ｈにおける−Ｒ１−は、　エチレンオキシド
   とプロピレンオキシドの任意な順序組合わせ結合基であ
   り、　ｋ，　ｍ，　及びｑは１以上の整数を表す）のヒ
   ドロキシエチル・ヒドロキシプロピル・セルロース化合
   物を添加することを特徴とする電解コンデンサ用電解液
   。