JPH07220983A - アルミニウム電解コンデンサおよび電解コンデンサ駆動用電解液 - Google Patents
アルミニウム電解コンデンサおよび電解コンデンサ駆動用電解液Info
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- JPH07220983A JPH07220983A JP6034197A JP3419794A JPH07220983A JP H07220983 A JPH07220983 A JP H07220983A JP 6034197 A JP6034197 A JP 6034197A JP 3419794 A JP3419794 A JP 3419794A JP H07220983 A JPH07220983 A JP H07220983A
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Abstract
に優れるとともに、初期の特性で漏れ電流および損失の
少ないアルミニウム電解コンデンサを得る。 【構成】電解コンデンサ駆動用電解液の溶媒に4,5−
ジヒドロ2(3H)−チオフェノンを用いる。
Description
解液およびその電解コンデンサ駆動用電解液を使用した
アルミニウム電解コンデンサに関するものである。
酸化被膜を形成した陽極箔と陰極箔とをセパレータを介
して巻回したコンデンサ素子に電解コンデンサ駆動用電
解液を含浸し、このコンデンサ素子を封口体とともに外
装ケース内に組み込んだ構造を有する。また、陽極箔お
よび陰極箔にそれぞれ固着されたリード線は封口体を介
して外部に引き出されている。
コンデンサ(以下、「電解コンデンサ」という。)は、
電極箔の表面に形成された酸化皮膜を誘電体として用い
ている。電解コンデンサ駆動用電解液(以下、「電解
液」という。)は、この電解コンデンサの陽極箔表面に
形成された酸化被膜に接し、真の陰極として機能してい
る。電解液の溶媒には通常γ−ブチロラクトン、γ−バ
レロラクトンなどのラクトン類を含む非プロトン溶媒、
エチレングリコールなどのグリコール類を含むアルコー
ル類や、アミド類およびエーテル類などが用いられてい
る。また、これらの溶媒に溶解される溶質には無機酸、
無機酸塩、有機酸および有機酸塩などが用いられてい
る。
の特性を向上させるためには、電解液特性の向上が必要
である。従来はエチレングリコールを主溶媒に用いてい
たが、エチレングリコールは特に低温での粘度が高いた
めに電解コンデンサの低温特性が不充分であった。ま
た、近年は電解コンデンサも高温度下で使用されるよう
になり、電解コンデンサの高温度特性のさらなる向上が
求められている。このことから最近は、γ−ブチロラク
トンなどの非プロトン溶媒が電解液の溶媒としてよく用
いられている。非プロトン溶媒はエチレングリコールな
どの他の溶媒と比べて粘度が低く、特には低温度での粘
度が他の溶媒よりも格段に低いために低温特性に優れた
電解コンデンサが得られる。さらには、非プロトン溶媒
を電解液の溶媒に用いると電気伝導度が高い電解液が得
られる。また、非プロトン溶媒は低温域から高温域まで
の幅広い温度領域で安定しており、非プロトン溶媒を用
いた電解液にて電解コンデンサを作製するとコンデンサ
特性に優れ、信頼性の高い電解コンデンサを得ることが
できる。
はγ−ブチロラクトンを主溶媒とし、フタル酸のトリエ
チルアミン塩を溶質とした電解液が開示されている。ま
た、特開昭62−145715号公報にはγ−ブチロラ
クトンを主溶媒として芳香族カルボン酸の第4級アンモ
ニウム塩を溶質とした電解液が開示されている。これら
の電解液は特に、低電圧用の電解コンデンサによく用い
られている。
たγ−ブチロラクトンなどの非プロトン溶媒を用いた電
解液はコンデンサ素子に対して含浸性が悪く、さらに詳
しくはコンデンサ素子のセパレータ、および電極箔の表
面に形成された酸化皮膜に対して浸透性が悪いという問
題があった。このために、エチレングリコールを溶媒と
した電解液を用いて作製した電解コンデンサに比べて、
γ−ブチロラクトンを溶媒とした電解液を用いて電解コ
ンデンサを作製すると初期の漏れ電流および損失が大き
くなるという欠点を有している。以上のことから、電解
コンデンサの初期の漏れ電流および損失の少ない電解コ
ンデンサが望まれていた。
失が大きくなるという欠点を解消するために、従来はγ
−ブチロラクトンなどの非プロトン溶媒にエチレングリ
コールなどの他の溶媒を混合することによってコンデン
サ素子への含浸特性を向上させていた。しかし、非プロ
トン溶媒にエチレングリコールなどの他の溶媒を混合す
るために電解液の電気伝導度が低下していた。
有し、コンデンサ素子への含浸特性を向上させるととも
に高い電気電導度を有した電解液の開発が望まれてい
た。
と検討を重ねた結果、上述した課題を克服し、コンデン
サ素子への含浸特性に優れるとともに高い電気電導度を
有する電解液を発明した。さらには、本発明に係る電解
液を用いて初期の漏れ電流および損失の少ない電解コン
デンサを開発することに成功した。
オフェノンを単独にまたは他の有機溶媒と混合して主溶
媒とし、有機酸、有機酸塩、無機酸または無機酸塩など
を溶解させた電解液およびその電解液を用いて電解コン
デンサを作製することを特徴としたものである。
−チオフェノンは溶媒として単独で用いることができる
が、他の有機溶媒と混合して用いるのが好ましい。この
場合、4,5−ジヒドロ2(3H)−チオフェノンは電
解液中に3重量%以上あればよい。特には、電解液中の
4,5−ジヒドロ2(3H)−チオフェノンは5重量%
〜60重量%の範囲が好ましい。
チオフェノンが3重量%未満であると、電解コンデンサ
の初期の漏れ電流および損失を改善する効果がない。さ
らには、電解液中の4,5−ジヒドロ2(3H)−チオ
フェノンが5重量%以上存在すると、電解コンデンサの
初期の漏れ電流および損失を改善する効果が顕著であ
る。また、電解液中の4,5−ジヒドロ2(3H)−チ
オフェノンが60重量%を超えると、初期の漏れ電流お
よび損失を改善する効果に変化が見られなくなる。
酸、無機酸塩、有機酸および有機酸塩などが挙げられ
る。本発明に係る無機酸はリン酸または硼酸などが好ま
しい。本発明に係る無機酸塩はリン酸塩または硼酸塩な
どが好ましい。さらには、無機酸は硼酸、無機酸塩は硼
酸塩が特に好ましい。本発明に係る有機酸はアゼライン
酸、アジピン酸、セバシン酸、サリチル酸、フタル酸、
マレイン酸、シトラコン酸、安息香酸またはグルタル酸
などが好ましい。本発明に係る有機酸塩はアゼライン酸
塩、アジピン酸塩、セバシン酸塩、サリチル酸塩、フタ
ル酸塩、マレイン酸塩、シトラコン酸塩、安息香酸塩ま
たはグルタル酸塩などが好ましい。上述した無機酸塩お
よび有機酸塩はアミン塩、アンモニウム塩または第4級
アンモニウム塩が好ましい。本発明に係るアミン塩はメ
チルアミン塩、エチルアミン塩、ジメチルアミン塩、ジ
エチルアミン塩、トリメチルアミン塩、トリエチルアミ
ン塩、ジメチルエチルアミン塩またはジエチルメチルア
ミン塩などが好ましい。本発明に係る第4級アンモニウ
ム塩はテトラメチルアンモニウム塩、テトラエチルアン
モニウム塩、トリメチルエチルアンモニウム塩またはジ
メチルジエチルアンモニウム塩などが好ましい。
の溶解量は、5重量%〜60重量%の範囲が好ましい。
溶解量が5重量%未満であると電解液としての特性が不
充分であり、また、溶解量が60重量%を超えると溶質
が溶解しにくくなるからである。さらには、電解液中の
溶質の溶解量が10重量%〜40重量%の範囲である
と、電解液の電気伝導度および火花発生電圧などの特性
に優れることから、特に好ましい。
−チオフェノンを用いた溶媒に混合する有機溶媒はβ−
ブチロラクトン、γ−ブチロラクトン、γ−バレロラク
トン、δ−バレロラクトン、γ−カプロラクトン、ε−
カプロラクトン、γ−ヘプタラクトン、γ−ヒドロキシ
−n−カプリル酸ラクトン、γ−ノナラクトン、δ−ノ
ナラクトン、δ−デカラクトンまたはγ−ウンデカラク
トンなどのラクトン類を含む非プロトン溶媒、エチレン
グリコール、エチレングリコールモノアルキルエーテ
ル、エチレングリコールジアルキルエ−テル、プロピレ
ングリコール、ジエチレングリコール、ジエチレングリ
コールモノアルキルエーテル、ジエチレングリコールジ
アルキルエーテル、ポリエチレングリコールまたはグリ
セリンなどのグリコール類を含むアルコール類、エーテ
ル類またはアミド類などが挙げられる。これらの溶媒を
各々単独または混合するとともに4,5−ジヒドロ2
(3H)−チオフェノンと混合して主溶媒として用い
る。
ドロ2(3H)−チオフェノンと混合するのが電解液特
性上好ましい。非プロトン溶媒の中でも特には、γ−ブ
チロラクトンを用いて4,5−ジヒドロ2(3H)−チ
オフェノンと混合するのが、容易でかつ安価であるので
好ましい。また、本発明に係る4,5−ジヒドロ2(3
H)−チオフェノンと混合する溶媒は非プロトン溶媒、
アルコール類、エーテル類およびアミド類のみに限定す
るものではない。
酸化皮膜修復能力などの電解液特性を向上させるために
無機酸を単独にまたは混合して電解液中に添加してもよ
い。さらには、無機酸塩を電解液特性向上のために単独
にまたは混合して電解液中に添加してもよい。また、無
機酸と無機酸塩とを混合して電解液中に添加してもよ
い。
解液への添加量は硼酸0.1重量%〜10重量%、好ま
しくは0.1重量%〜5重量%、硼酸塩0.1重量%〜
10重量%、好ましくは0.1重量%〜5重量%、リン
酸0.1重量%〜10重量%、好ましくは0.1重量%
〜5重量%またはリン酸塩0.1重量%〜10重量%、
好ましくは0.1重量%〜5重量%である。
様に本発明に係る電解液の酸化皮膜修復能力などの電解
液特性向上のために電解液にマンニット、ソルビットな
どの多糖類を単独にまたは混合してもよい。さらには、
多糖類を無機酸または無機酸塩と混合して電解液中に添
加してもよい。多糖類の電解液への添加量は0.1重量
%〜10重量%、好ましくは0.1重量%〜5重量%で
ある。
として0.1重量%〜10重量%、好ましくは0.1重
量%〜5重量%添加してもよい。
正接(tanδ)を改善するために、本発明に係る電解
液にケトン類を0.1重量%〜10重量%、好ましくは
0.1重量%〜5重量%を添加してもよい。
所望のpH調整剤を添加することにより4〜12、好ま
しくは5〜7に調整される。また、電解液中の水分の存
在はアルミニウム箔の腐蝕の原因などになるので、出来
るだけ存在しない方が望ましいが、5重量%程度以下で
あれば特に不都合は生じない。
ともに説明する。なお、各比較例の電解液および各実施
例の電解液の電気伝導度(μS/cm)は液温40℃に
て、火花発生電圧(V)は液温85℃にてそれぞれ測定
した。
ロラクトンを溶媒とし、フタル酸テトラメチルアンモニ
ウム塩を溶解したものである。 電解液組成;フタル酸テトラメチルアンモニウム塩 25重量% γ−ブチロラクトン 74重量% p−ニトロ安息香酸 1重量% 電気伝導度は12500μS/cm、火花発生電圧は4
8Vであった。
ロラクトンとエチレングリコールを混合して溶媒とし、
フタル酸テトラメチルアンモニウム塩を溶解したもので
ある。 電解液組成;フタル酸テトラメチルアンモニウム塩 25重量% γ−ブチロラクトン 64重量% p−ニトロ安息香酸 1重量% エチレングリコール 10重量% 電気伝導度は10000μS/cm、火花発生電圧は6
0Vであった。
ロラクトンとエチレングリコールを混合して溶媒とし、
フタル酸トリエチルアミン塩を溶解したものである。 電解液組成;フタル酸トリエチルアミン塩 20重量% γ−ブチロラクトン 64重量% エチレングリコール 16重量% 電気伝導度は10000μS/cm、火花発生電圧は9
0Vであった。
ロラクトンと4,5−ジヒドロ2(3H)−チオフェノ
ンを混合して溶媒とし、フタル酸テトラメチルアンモニ
ウム塩を溶解したものである。 電解液組成;フタル酸テトラメチルアンモニウム塩 25重量% γ−ブチロラクトン 64重量% p−ニトロ安息香酸 1重量% 4,5−ジヒドロ2(3H)−チオフェノン 10重量% 電気伝導度は12500μS/cm、火花発生電圧は4
8Vであった。
ロラクトン、エチレングリコールおよび4,5−ジヒド
ロ2(3H)−チオフェノンを混合して溶媒とし、フタ
ル酸トリエチルアミン塩を溶解したものである。 電解液組成;フタル酸トリエチルアミン塩 20重量% γ−ブチロラクトン 54重量% エチレングリコール 16重量% 4,5−ジヒドロ2(3H)−チオフェノン 10重量% 電気伝導度は10000μS/cm、火花発生電圧は9
0Vであった。
伝導度と火花発生電圧を比較すると、比較例1と実施例
1は同じであった。しかし、実施例1の溶媒中に含有す
る4,5−ジヒドロ2(3H)−チオフェノンをエチレ
ングリコールに代えた比較例2は、火花発生電圧が向上
したものの電気伝導度が大幅い低下した。なお、比較例
3と実施例2は電気伝導度および火花発生電圧ともに同
等であった。このことから、本発明に係る4,5−ジヒ
ドロ2(3H)−チオフェノンを溶媒中に混合しても電
気伝導度と火花発生電圧を低下させないことが分かる。
例1および実施例2の電解液を用いて定格電圧16V、
静電容量2700μF(製品サイズ;直径18mm、軸
長20mm)の電解コンデンサを各々30個作製した。
作製した電解コンデンサの静電容量、損失角の正接(t
anδ)および漏れ電流を測定した。測定結果の平均値
を表1に示す。
に実施例1および実施例2の静電容量は2700μF〜
2750μFであり、大きな差異はない。損失角の正接
と漏れ電流について、実施例1は比較例1および比較例
2と、実施例2は比較例3と比較した。損失角の正接は
比較例1が0.12、比較例2が0.14あるのに対し
て、実施例1は0.08である。また、比較例3が0.
14あるのに対して実施例2は0.10である。実施例
は比較例と比較して損失角の正接が小さいことから損失
が少ないことが分かる。漏れ電流は比較例1が14.6
μA、比較例2が16.4μAあるのに対して、実施例
1は6.4μAである。また、比較例3が7.4μAあ
るのに対して実施例2は4.2μAである。実施例は比
較例と比較して漏れ電流の数値が小さいことから漏れ電
流が格段に少ないことが分かる。
を印加しながら110℃の温度下で負荷試験を2000
時間実施した。負荷試験実施後の、比較例1乃至比較例
3の電解コンデンサならびに実施例1および実施例2の
電解コンデンサの静電容量の変化率(ΔC/C)、損失
角の正接および漏れ電流の平均値を表2に示す。
較例2と、実施例2を比較例3と比較した。静電容量の
変化率は比較例1が−3.5%、比較例2が−3.6%
であるのに対して、実施例1は−3.4%である。ま
た、比較例3および実施例2ともに−4.5%である。
実施例と比較例に差異はない。損失角の正接は比較例1
が0.13、比較例2が0.14あるのに対して、実施
例1は0.10である。また、比較例3が0.16ある
のに対して実施例2は0.12である。実施例は比較例
と比較して損失角の正接が小さいことから損失が少ない
ことが分かる。漏れ電流は比較例1が10.6μA、比
較例2が8.9μAあるのに対して、実施例1は2.2
μAである。また、比較例3が3.4μAあるのに対し
て実施例2は1.9μAである。このことから、実施例
は比較例と比較して漏れ電流の数値が小さいことから漏
れ電流が格段に少ないことが分かる。以上のことから、
4,5−ジヒドロ2(3H)−チオフェノンを溶媒中に
含有させた実施例が、4,5−ジヒドロ2(3H)−チ
オフェノンを溶媒中に含有させていない比較例よりもコ
ンデンサ特性に優れていることが分かる。
ジヒドロ2(3H)−チオフェノンを含有させることに
より、広い温度範囲で優れた粘性を有するとともに、コ
ンデンサ素子への含浸特性に優れ、高い電気電導度を維
持した電解液が得られる。したがって、優れたコンデン
サ特性を有する電解コンデンサを得ることができる。
Claims (2)
- 【請求項1】溶媒として、少なくとも4,5−ジヒドロ
2(3H)−チオフェノンを含有する溶媒を用いたこと
を特徴とする電解コンデンサ駆動用電解液。 - 【請求項2】アルミニウム陽極箔とアルミニウム陰極箔
とをセパレータを介して巻回したコンデンサ素子に、少
なくとも4,5−ジヒドロ2(3H)−チオフェノンを
含有する溶媒を用いた電解コンデンサ駆動用電解液を含
浸し、このコンデンサ素子を封口体とともに外装ケース
内に組み込んだことを特徴とする電解コンデンサ。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP6034197A JPH07220983A (ja) | 1994-02-07 | 1994-02-07 | アルミニウム電解コンデンサおよび電解コンデンサ駆動用電解液 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP6034197A JPH07220983A (ja) | 1994-02-07 | 1994-02-07 | アルミニウム電解コンデンサおよび電解コンデンサ駆動用電解液 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH07220983A true JPH07220983A (ja) | 1995-08-18 |
Family
ID=12407447
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP6034197A Pending JPH07220983A (ja) | 1994-02-07 | 1994-02-07 | アルミニウム電解コンデンサおよび電解コンデンサ駆動用電解液 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH07220983A (ja) |
-
1994
- 1994-02-07 JP JP6034197A patent/JPH07220983A/ja active Pending
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