JPH05159978A - 電解コンデンサ用電解液 - Google Patents
電解コンデンサ用電解液Info
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- JPH05159978A JPH05159978A JP35020291A JP35020291A JPH05159978A JP H05159978 A JPH05159978 A JP H05159978A JP 35020291 A JP35020291 A JP 35020291A JP 35020291 A JP35020291 A JP 35020291A JP H05159978 A JPH05159978 A JP H05159978A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 高い電導度を有する電解液の電導度の低下を
極力抑制し、しかも耐電圧の高い電解コンデンサ用電解
液を得る。 【構成】 フタル酸、マレイン酸又は安息香酸の４級ア
ルキるアンモニウム塩を主溶質とし、γ−ブチロラクト
ンを主溶媒とする電解液に、亜リン酸を添加する。又、
溶質がフタル酸の４級アルキルアンモニウム塩の場合、
亜リン酸の添加量を１．０〜５．０重量％の範囲とす
る。更に溶質がマレイン酸もしくは安息香酸の４級アル
キルアンモニウム塩の場合、亜リン酸の添加量を０．２
〜５．０重量％の範囲とする。
極力抑制し、しかも耐電圧の高い電解コンデンサ用電解
液を得る。 【構成】 フタル酸、マレイン酸又は安息香酸の４級ア
ルキるアンモニウム塩を主溶質とし、γ−ブチロラクト
ンを主溶媒とする電解液に、亜リン酸を添加する。又、
溶質がフタル酸の４級アルキルアンモニウム塩の場合、
亜リン酸の添加量を１．０〜５．０重量％の範囲とす
る。更に溶質がマレイン酸もしくは安息香酸の４級アル
キルアンモニウム塩の場合、亜リン酸の添加量を０．２
〜５．０重量％の範囲とする。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、電解コンデンサに用
いられる電解液、特に高い電導度と耐電圧を持つと共に
短絡事故などの発生の抑制に効果のある電解液に関す
る。
いられる電解液、特に高い電導度と耐電圧を持つと共に
短絡事故などの発生の抑制に効果のある電解液に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】電解コンデンサは、アルミニウム、タン
タルなどの絶縁性酸化皮膜層が形成され得るいわゆる弁
金属を陽極に用い、その表面を陽極酸化処理等によって
前記の絶縁性の酸化皮膜薄膜を誘電体層として形成した
ものを陽極側電極に用いる。そして、この陽極側電極に
対向させて陰極側電極を配置、陽極側電極と陰極側電極
間にセパレータを介在させ、このセパレータに電解液を
保持させて電解コンデンサが形成される。
タルなどの絶縁性酸化皮膜層が形成され得るいわゆる弁
金属を陽極に用い、その表面を陽極酸化処理等によって
前記の絶縁性の酸化皮膜薄膜を誘電体層として形成した
ものを陽極側電極に用いる。そして、この陽極側電極に
対向させて陰極側電極を配置、陽極側電極と陰極側電極
間にセパレータを介在させ、このセパレータに電解液を
保持させて電解コンデンサが形成される。
【０００３】陽極側電極は、通常表面積の拡大のためエ
ッチング処理がなされており、電解液はこの凹凸面に密
接して、実質的な陰極としての機能を有する。このため
電解液の電導度、温度特性などが電解コンデンサの電気
的特性を決定する要因となる。また電解液は、絶縁性の
酸化皮膜薄膜の劣化や損傷を修復し、漏れ電流や寿命特
性へ影響を及ぼす。このように、電解液は電解コンデン
サの特性を左右する重要な構成要素である。
ッチング処理がなされており、電解液はこの凹凸面に密
接して、実質的な陰極としての機能を有する。このため
電解液の電導度、温度特性などが電解コンデンサの電気
的特性を決定する要因となる。また電解液は、絶縁性の
酸化皮膜薄膜の劣化や損傷を修復し、漏れ電流や寿命特
性へ影響を及ぼす。このように、電解液は電解コンデン
サの特性を左右する重要な構成要素である。
【０００４】電解液の特性の中でも、電導度は電解コン
デンサの損失、インピーダンス特性などに直接関わるこ
とから、近年高い電導度を有する電解液の開発が盛んに
行われている。この中でも有機酸特に各種のカルボン酸
をアニオンとした４級アンモニウム塩を溶質としたもの
をγ−ブチロラクトンなどの非プロトン溶媒に溶解した
ものが、従来のアンモニウム塩やアミン塩に比べて高い
電導度を得られるため、近年注目されている。このよう
なものとしては、例えば特公平３−６６４６号公報、特
公平３−８０９２号公報などが知られている。
デンサの損失、インピーダンス特性などに直接関わるこ
とから、近年高い電導度を有する電解液の開発が盛んに
行われている。この中でも有機酸特に各種のカルボン酸
をアニオンとした４級アンモニウム塩を溶質としたもの
をγ−ブチロラクトンなどの非プロトン溶媒に溶解した
ものが、従来のアンモニウム塩やアミン塩に比べて高い
電導度を得られるため、近年注目されている。このよう
なものとしては、例えば特公平３−６６４６号公報、特
公平３−８０９２号公報などが知られている。
【０００５】従来定格電圧が５０Ｖを越える領域で、上
記のような高電導度電解液を使用するためには、高圧領
域で用いられているホウ酸−エチレングリコール系の電
解液などと混合した複合系の電解液とする方法がある。
しかしこの場合、高圧用の電解液は電導度が低く、大幅
な電導度の低下が免れない。そこで電導度の低下を防ぐ
ために同時に水を添加することが考えられるが、水の添
加は高温度での使用限度や寿命特性への悪影響が知られ
ているところであり適当でない。
記のような高電導度電解液を使用するためには、高圧領
域で用いられているホウ酸−エチレングリコール系の電
解液などと混合した複合系の電解液とする方法がある。
しかしこの場合、高圧用の電解液は電導度が低く、大幅
な電導度の低下が免れない。そこで電導度の低下を防ぐ
ために同時に水を添加することが考えられるが、水の添
加は高温度での使用限度や寿命特性への悪影響が知られ
ているところであり適当でない。
【０００６】又、耐電圧の向上のために各種の薬剤の添
加を行うことも検討されており、その中には、リン酸、
アルキルリン酸エステルなどリン化合物を添加するもの
などがある。各種のリン化合物の中で亜リン酸（Ｈ3 Ｐ
Ｏ3 ）の添加については、例えば、特公昭５２−３４７
４６号公報などになどにその記載が見られるが、これは
通常のアンモニウム塩溶質における劣化防止を目的とし
たものものであり特定の溶質、特に４級アルキルアンモ
ニウム塩における耐電圧の向上については充分な検討は
なされていないのが現状である。
加を行うことも検討されており、その中には、リン酸、
アルキルリン酸エステルなどリン化合物を添加するもの
などがある。各種のリン化合物の中で亜リン酸（Ｈ3 Ｐ
Ｏ3 ）の添加については、例えば、特公昭５２−３４７
４６号公報などになどにその記載が見られるが、これは
通常のアンモニウム塩溶質における劣化防止を目的とし
たものものであり特定の溶質、特に４級アルキルアンモ
ニウム塩における耐電圧の向上については充分な検討は
なされていないのが現状である。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】この発明は上記の問題
点を改良したもので、高い電導度を有する電解液の電導
度の低下を極力抑止し、しかも耐圧向上効果に優れると
共に、短絡事故などが発生しにくく耐圧特性が安定して
維持できる電解液を得ることを目的としている。
点を改良したもので、高い電導度を有する電解液の電導
度の低下を極力抑止し、しかも耐圧向上効果に優れると
共に、短絡事故などが発生しにくく耐圧特性が安定して
維持できる電解液を得ることを目的としている。
【０００８】発明者は、特定の系すなわちフタル酸、マ
レイン酸又は安息香酸の４級アルキルアンモニウムを溶
質とする電解液に対し、亜リン酸を所定量添加すること
で、この発明の目的に合致した電解液が得られるという
ことを見出しこの発明を完成したものである。
レイン酸又は安息香酸の４級アルキルアンモニウムを溶
質とする電解液に対し、亜リン酸を所定量添加すること
で、この発明の目的に合致した電解液が得られるという
ことを見出しこの発明を完成したものである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】この発明の電解液は、カ
ルボン酸、特にフタル酸、マレイン酸または安息香酸か
ら選ばれたものをアニオン成分とし、４級アルキルアン
モニウムをカチオン成分とした塩を主溶質とし、これを
γ−ブチロラクトンを主溶媒とする溶媒中に溶解した電
解液を基本電解液として用いる。そして、この基本電解
液に亜リン酸を添加したことを特徴としている。
ルボン酸、特にフタル酸、マレイン酸または安息香酸か
ら選ばれたものをアニオン成分とし、４級アルキルアン
モニウムをカチオン成分とした塩を主溶質とし、これを
γ−ブチロラクトンを主溶媒とする溶媒中に溶解した電
解液を基本電解液として用いる。そして、この基本電解
液に亜リン酸を添加したことを特徴としている。
【００１０】又、この発明は、基本の電解液の溶質がフ
タル酸の４級アルキルアンモニウム塩である場合、添加
する亜リン酸の添加量を、１．０〜５．０重量％の範囲
とすることも特徴としている。
タル酸の４級アルキルアンモニウム塩である場合、添加
する亜リン酸の添加量を、１．０〜５．０重量％の範囲
とすることも特徴としている。
【００１１】更にこの発明は、基本の電解液の溶質がマ
レイン酸もしくは安息香酸の４級アルキルアンモニウム
塩である場合、添加する亜リン酸の添加量を、０．２〜
５．０重量％の範囲とすることも特徴としている。
レイン酸もしくは安息香酸の４級アルキルアンモニウム
塩である場合、添加する亜リン酸の添加量を、０．２〜
５．０重量％の範囲とすることも特徴としている。
【００１２】この発明で用いる基本電解液の溶質におけ
るカチオン成分は、４級アルキルアンモニウムであれば
特に制限はないが、一般的には炭素数が１ないし４のア
ルキル基のものから選択された対称形または非対称形４
級アンモニウムが適している。
るカチオン成分は、４級アルキルアンモニウムであれば
特に制限はないが、一般的には炭素数が１ないし４のア
ルキル基のものから選択された対称形または非対称形４
級アンモニウムが適している。
【００１３】この発明の電解液での溶質の濃度は特に限
定されるものではないが、通常５〜２５重量％程度であ
り、特に好ましくは１０〜２０重量％で用いる。溶質量
がこの範囲以下であると、この系の特徴である高電導度
が得られない。又、溶質量が多いと低温で溶質が析出す
るなどの不都合が起き、やはり適当でない。
定されるものではないが、通常５〜２５重量％程度であ
り、特に好ましくは１０〜２０重量％で用いる。溶質量
がこの範囲以下であると、この系の特徴である高電導度
が得られない。又、溶質量が多いと低温で溶質が析出す
るなどの不都合が起き、やはり適当でない。
【００１４】亜リン酸の添加量は、電解液の溶質がフタ
ル酸の４級アルキルアンモニウム塩である場合、好まし
くは電解液に対し、１．０〜５．０重量％である。電解
液の溶質がマレイン酸もしくは安息香酸の４級アルキル
アンモニウム塩である場合、好ましくは電解液に対し、
０．２〜５．０重量％である。添加がこの範囲より少な
いと、耐電圧向上の顕著な効果が得られない。一方添加
量がこの範囲を越えると、耐電圧の向上の効果はあるも
のの、電導度が悪くなり、損失や等価直列抵抗値が悪く
なってしまうからである。
ル酸の４級アルキルアンモニウム塩である場合、好まし
くは電解液に対し、１．０〜５．０重量％である。電解
液の溶質がマレイン酸もしくは安息香酸の４級アルキル
アンモニウム塩である場合、好ましくは電解液に対し、
０．２〜５．０重量％である。添加がこの範囲より少な
いと、耐電圧向上の顕著な効果が得られない。一方添加
量がこの範囲を越えると、耐電圧の向上の効果はあるも
のの、電導度が悪くなり、損失や等価直列抵抗値が悪く
なってしまうからである。
【００１５】
【作用】この発明によれば、フタル酸、マレイン酸およ
び安息香酸の４級アルキルアンモニウムを溶質とし、γ
−ブチロラクトンを主溶媒とする電解液に、亜リン酸を
添加することで、電解液の耐電圧が向上し、電解コンデ
ンサの使用電圧領域の上限を拡大できる。
び安息香酸の４級アルキルアンモニウムを溶質とし、γ
−ブチロラクトンを主溶媒とする電解液に、亜リン酸を
添加することで、電解液の耐電圧が向上し、電解コンデ
ンサの使用電圧領域の上限を拡大できる。
【００１６】
【実施例】以下実施例に基づいてこの発明を詳細に説明
する。実験は、溶質にフタル酸、マレイン酸および安息
香酸の４級アンモニウム塩からなる３種の塩を用い、こ
れをγ−ブチロラクトンに溶解した３種の基本電解液を
調製し、これに添加剤である亜リン酸を加えて特性を調
べた。
する。実験は、溶質にフタル酸、マレイン酸および安息
香酸の４級アンモニウム塩からなる３種の塩を用い、こ
れをγ−ブチロラクトンに溶解した３種の基本電解液を
調製し、これに添加剤である亜リン酸を加えて特性を調
べた。
【００１７】表１ないし表３はこの結果を示したもの
で、これら電解液の組成は、いずれもγ−ブチロラクト
ン８５重量％に、フタル酸テトラメチルアンモニウム塩
（表１）、マレイン酸トリエチルメチルアンモニウム塩
（表２）、安息香酸トリエチルメチルアンモニウム塩
（表３）をそれぞれ１５重量％溶解した。
で、これら電解液の組成は、いずれもγ−ブチロラクト
ン８５重量％に、フタル酸テトラメチルアンモニウム塩
（表１）、マレイン酸トリエチルメチルアンモニウム塩
（表２）、安息香酸トリエチルメチルアンモニウム塩
（表３）をそれぞれ１５重量％溶解した。
【００１８】これらの基本電解液に、この発明である亜
リン酸を基本電解液１００に対し、０〜１０重量％の範
囲で６段階添加した電解液について、その電導度、耐電
圧（火花電圧）を測定した。
リン酸を基本電解液１００に対し、０〜１０重量％の範
囲で６段階添加した電解液について、その電導度、耐電
圧（火花電圧）を測定した。
【００１９】なお、電導度は調合した電解液の２５℃に
おける電導度で単位は（ｍＳ／ｃｍ）である。又、耐電
圧（ＶS ) は、これらの電解液を用いた電解コンデンサ
を作成し、２５℃で５ｍＡの定電流で電圧を印加し、電
圧−時間の上昇カーブを調べることで行った。耐電圧
は、電圧の上昇カーブではじめにスパイクあるいはシン
チレーションが観測された電圧とした。
おける電導度で単位は（ｍＳ／ｃｍ）である。又、耐電
圧（ＶS ) は、これらの電解液を用いた電解コンデンサ
を作成し、２５℃で５ｍＡの定電流で電圧を印加し、電
圧−時間の上昇カーブを調べることで行った。耐電圧
は、電圧の上昇カーブではじめにスパイクあるいはシン
チレーションが観測された電圧とした。
【００２０】耐電圧試験に用いるために作成した電解コ
ンデンサの仕様は、２４０Ｖで化成した陽極箔をセパレ
ータ、陰極箔とともに巻回し、巻回端面からリード線を
導出させたコンデンサ素子に電解液を含浸（４０℃、減
圧下で１時間）し、この素子を金属ケースに収納し、開
口部を封口ゴムで閉じ、外装ケースの端部を巻き締めし
て電解コンデンサとした。この電解コンデンサの定格電
圧は１６０ＷＶ、静電容量２２μＦ、外形寸法は１０φ
×２５ｌのものである。
ンデンサの仕様は、２４０Ｖで化成した陽極箔をセパレ
ータ、陰極箔とともに巻回し、巻回端面からリード線を
導出させたコンデンサ素子に電解液を含浸（４０℃、減
圧下で１時間）し、この素子を金属ケースに収納し、開
口部を封口ゴムで閉じ、外装ケースの端部を巻き締めし
て電解コンデンサとした。この電解コンデンサの定格電
圧は１６０ＷＶ、静電容量２２μＦ、外形寸法は１０φ
×２５ｌのものである。
【００２１】
【表１】
【００２２】この実験例においては、亜リン酸の添加が
少量（１．０重量％未満）の場合、無添加のものに比し
て耐電圧の向上に顕著な効果が見られない。少なくとも
耐電圧の向上のためには、添加量が１．０重量％以上あ
ることが望ましく、又電導度の低下の防止するために
は、５．０重量％までの添加に止めるのが好ましいこと
がわかる。
少量（１．０重量％未満）の場合、無添加のものに比し
て耐電圧の向上に顕著な効果が見られない。少なくとも
耐電圧の向上のためには、添加量が１．０重量％以上あ
ることが望ましく、又電導度の低下の防止するために
は、５．０重量％までの添加に止めるのが好ましいこと
がわかる。
【００２３】
【表２】
【００２４】この実験例の場合、亜リン酸の添加量に応
じて特に顕著に耐電圧が向上することが認められるが、
同時に電導度の低下が免れない。耐電圧の向上と、高電
導度の維持の面からは、好ましい添加量の範囲は、０．
２〜５．０重量％である。
じて特に顕著に耐電圧が向上することが認められるが、
同時に電導度の低下が免れない。耐電圧の向上と、高電
導度の維持の面からは、好ましい添加量の範囲は、０．
２〜５．０重量％である。
【００２５】
【表３】
【００２６】この実験例についても、表２と同じよう
に、好ましい添加量の範囲は、０．２〜５．０重量％で
ある。
に、好ましい添加量の範囲は、０．２〜５．０重量％で
ある。
【００２７】これらの実験結果からわかるように、この
発明の電解液を用いた電解液は、いずれも、耐電圧が向
上していることが認められる。しかも、添加剤の添加に
よる電導度の低下は余り顕著でなく、高い電導度を維持
しつつ、耐電圧が図れていることが認められた。
発明の電解液を用いた電解液は、いずれも、耐電圧が向
上していることが認められる。しかも、添加剤の添加に
よる電導度の低下は余り顕著でなく、高い電導度を維持
しつつ、耐電圧が図れていることが認められた。
【００２８】
【発明の効果】以上述べたようにこの発明によれば、高
い電導度を維持しつつ、しかも高い耐電圧特性を有する
電解液が得られるので、従来定格電圧５０Ｖ以下の領域
でしか得られなかった低損失で低いインピーダンス特性
を有する電解コンデンサを、定格電圧が５０Ｖを越える
電圧領域でも実現することができる。
い電導度を維持しつつ、しかも高い耐電圧特性を有する
電解液が得られるので、従来定格電圧５０Ｖ以下の領域
でしか得られなかった低損失で低いインピーダンス特性
を有する電解コンデンサを、定格電圧が５０Ｖを越える
電圧領域でも実現することができる。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 宇恵 誠 茨城県稲敷郡阿見町中央８丁目３番１号 三菱油化株式会社筑波総合研究所内 (72)発明者 佐藤 智洋 茨城県稲敷郡阿見町中央８丁目３番１号 三菱油化株式会社筑波総合研究所内
Claims (3)
- 【請求項１】 フタル酸、マレイン酸又は安息香酸の４
級アルキルアンモニウム塩を主溶質とし、γ−ブチロラ
クトンを主溶媒とする電解液に、亜リン酸を添加したこ
とを特徴とする電解コンデンサ用電解液。 - 【請求項２】 溶質がフタル酸の４級アルキルアンモニ
ウム塩であり、亜リン酸の添加量が、１．０〜５．０重
量％の範囲である請求項１記載の電解コンデンサ用電解
液。 - 【請求項３】 溶質がマレイン酸もしくは安息香酸の４
級アルキルアンモニウム塩であり、亜リン酸の添加量
が、０．２〜５．０重量％の範囲である請求項１記載の
電解コンデンサ用電解液。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP35020291A JPH05159978A (ja) | 1991-12-09 | 1991-12-09 | 電解コンデンサ用電解液 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP35020291A JPH05159978A (ja) | 1991-12-09 | 1991-12-09 | 電解コンデンサ用電解液 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05159978A true JPH05159978A (ja) | 1993-06-25 |
Family
ID=18408909
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP35020291A Pending JPH05159978A (ja) | 1991-12-09 | 1991-12-09 | 電解コンデンサ用電解液 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH05159978A (ja) |
-
1991
- 1991-12-09 JP JP35020291A patent/JPH05159978A/ja active Pending
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