JPH07302734A - 電解コンデンサ - Google Patents

電解コンデンサ

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JPH07302734A
JPH07302734A JP11372894A JP11372894A JPH07302734A JP H07302734 A JPH07302734 A JP H07302734A JP 11372894 A JP11372894 A JP 11372894A JP 11372894 A JP11372894 A JP 11372894A JP H07302734 A JPH07302734 A JP H07302734A
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JP
Japan
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foil
cathode
tab
anode
electrolytic capacitor
Prior art date
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Pending
Application number
JP11372894A
Other languages
English (en)
Inventor
Kenji Tamamitsu
賢次 玉光
Tadashi Ozawa
正 小沢
Shoji Yamadera
昭治 山寺
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Nippon Chemi Con Corp
Original Assignee
Nippon Chemi Con Corp
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 4級アンモニウム塩を電解液の溶質に持ちい
た電解コンデンサにおいて、陰極部からの電解液の液出
を防止する。 【構成】 陽極タブ、陰極タブがそれぞれ接続された陽
極箔と陰極箔をセパレータを介して巻回したコンデンサ
素子に電解液に電解液を含浸し、コンデンサ素子を有底
筒状の外装ケースに収納して、その外装ケースの開口部
を封口体を封口してなる電解コンデンサで、陰極箔とし
て少なくとも陰極タブよりも貴な電位を示す箔を用い
た。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は電解コンデンサ、特に
電解液として、テトラアルキルアンモニウムイオン等を
カチオン成分に用いたいわゆる4級塩の電解液を用いた
電解コンデンサの構造に関する。
【0002】
【従来の技術】電解コンデンサは一般的には図1に示す
ような構成を取っている。すなわち、帯状に形成された
高純度のアルミニウム箔を化学的あるいは電気化学的に
エッチングを行って拡面処理するとともに、拡面処理し
たアルミニウム箔をホウ酸アンモニウム水溶液等の化成
液中にて化成処理することによりアルミニウム箔の表面
に酸化皮膜層を形成させた陽極箔2と、同じく高純度の
アルミニウム箔を拡面処理した陰極箔3をセパレータ8
を介して巻回してコンデンサ素子が形成される。なお、
図2に示すように陽極箔2、陰極箔3にはそれぞれ電気
的に引き出すのための陽極タブ4、陰極タブ5が機械的
手段により接続され、それぞれの電極タブにはさらに外
部と連絡する陽極リード線6、陰極リード線7が接続さ
れている。そしてこのコンデンサ素子1には駆動用の電
解液が含浸され、金属製の有底筒状の外装ケース10に
収納される。さらに外装ケース10の開口端部は弾性ゴ
ムよりなる封口体9が収納され、さらに外装ケース10
の開口端部を加締めて封口を行い、電解コンデンサを構
成する。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】コンデンサ素子に含浸
される駆動用電解液には使用される電解コンデンサの性
能によって種々のものが知られており、その中でγ−ブ
チロラクトンを主溶媒とし、溶質としてテトラアルキル
アンモニウムイオン、又はテトラアルキルホスホニウム
イオンをカチオン成分とし、酸の共役塩基をアニオン成
分とした塩、いわゆる4級アンモニウム塩、4級ホスホ
ニウム塩を溶解させたものがある。
【0004】この4級アンモニウム塩等を用いた電解液
は電気抵抗が低く、かつ熱安定性が優れているが、封口
体の陰極リード線のための貫通孔より電解液が液出しや
すいという傾向がある。このため、4級アンモニウム塩
等を用いた電解液自体の安定性は高いのだが、電解液が
液出することにより、電解コンデンサの静電容量の低下
等の電気的特性の悪化を招き、結果として電解コンデン
サとしての寿命が短いものとなってしまう欠点があっ
た。
【0005】この発明はこの欠点を改善するもので、4
級アンモニウム塩等を用いた電解コンデンサの液出を防
止し寿命特性の向上を図ることを目的とする。
【0006】
【課題を解決しようとする手段】そこでこの発明では、
電極タブがそれぞれ接続された陽極箔と陰極箔とをセパ
レータを介して巻回して形成したコンデンサ素子に電解
液を含浸し、該コンデンサ素子を有底筒状の外装ケース
に収納するとともに、外装ケースの開口端部を封口体で
封口してなる電解コンデンサにおいて、陰極箔として少
なくとも電解液中におけける電極電位が陰極タブよりも
貴な電位を示す箔を用いたことを特徴とする。
【0007】コンデンサ素子に含浸する電解液として
は、テトラアルキルアンモニウムイオン又はテトラアル
キルホスホニウムイオンをカチオン成分とし、酸の共役
塩基をアニオン成分とする塩からなる少なくとも1種の
溶質を含む電解液を用いることができる。
【0008】また、陰極タブとしてアルミニウムを用い
るとともに、陰極箔としてアルミニウムを母材とし、チ
タン、マグネシウム、マンガン、ケイ素のうちより選択
される少なくとも1種以上の元素を含有する金属材料を
用いた箔とすると好適である。
【0009】あるいは、陰極タブとしてアルミニウムを
用いるとともに、陰極箔として高純度のアルミニウム箔
の表面にチタン又は窒化チタンよりなる層を設けた箔を
用いると好適である。
【0010】
【作用】4級アンモニウム塩等を溶解した電解液が、陰
極リード部より液出するメカニズムについては未だ明ら
かでない部分が多いため、この発明の構成による液出防
止のメカニズムも同様に明確ではない。一般的には液出
のメカニズムは次のように考えられている。すなわち、
電解コンデンサは陽極箔に形成された酸化皮膜の損傷等
により、直流電圧を印加した際には陽極と陰極との間で
漏れ電流が流れる。電流が流れることにより陰極側では
水素の還元反応が起こり、電解液中の水酸化物イオンの
濃度が高くなっているものと考えられる。これは陰極箔
と陰極タブの両方で発生している現象である。特に陰極
タブ近傍での水酸化物イオン濃度の上昇、すなわち塩基
性度の上昇により、陰極タブと接触している封口ゴムが
損傷し、リード線と封口ゴムの密着精度が悪化し、液出
しているものと考えられている。
【0011】図3(a)中に示すように、電解コンデン
サの漏れ電流は、陰極部においては陰極箔に流れる電流
2 と陰極タブに流れる電流I1 の和となっている。従
来は陰極タブの平衡電位E1 の方が陰極箔の平衡電位E
2 よりも貴な電位を示すので、直流負荷状態では陰極側
がカソード分極するとき、まず陰極タブに電流が流れ、
陰極タブ上で水素の還元反応が発生する。そして、陰極
タブ上での水素の還元反応では処理できなくなる電流が
陰極箔に流れ、陰極箔上での水素の還元反応が発生する
メカニズムとなっている。そして、陰極箔はエッチング
により拡面処理してあるため活表面積が大きく、陰極箔
の分極曲線は陰極タブの分極曲線よりも傾きが大きい挙
動を示す。従って、電解コンデンサの漏れ電流の定格値
T となる電位ET では、陰極箔に流れる電流I2 の方
が大きくなっているが、陰極タブでも電流I1 が流れて
いる状態となっている。このように、直流負荷状態では
陰極タブにも電流が流れた状態が続くため、陰極タブ上
では常に水素還元反応が生じており、これが封口精度の
悪化を引き起こしているものと推察できる。
【0012】一方図3(b)に示すように、この発明で
は、陰極箔の平衡電位E2 を陰極タブの平衡電位E1
りも貴な電位を示すようにしたことにより、直流負荷時
には最初に陰極箔に電流が流れ、陰極箔上で水素の還元
反応が発生するようになる。しかも、陰極箔はエッチン
グして拡面処理してあるために、活表面積が大きい。従
って、陰極箔の分極曲線の挙動は従来と同様に陰極タブ
に比べ傾きが大きい挙動を示す。このことは、電解コン
デンサの漏れ電流の定格値IT となる電位ETが陰極タ
ブの平衡電位E1 に達していないため、陰極タブには電
流が流れていないか、もし平衡電位に達していたとして
も、陰極タブに流れる電流I1 は従来に比べ僅かになっ
ているものと推察される。
【0013】以上のように、本願発明の構成によると陰
極タブへの電流の流れが抑制されるようになる。陰極タ
ブに電流が流れにくくなることは、陰極タブ近傍では水
素の還元反応が発生していないことであり、水素の還元
反応に伴う塩基性度の上昇も抑制される。従って、陰極
タブ近傍での封口ゴムの損傷が抑制されることになり、
液出も抑制されるようになっているものと推察される。
【0014】
【実施例】次にこの発明について実施例を示し、詳細に
説明する。電解コンデンサの構造は従来の同じ構造をと
っているので、図1、図2を参照して説明する。
【0015】コンデンサ素子1は陽極箔2と、陰極箔3
をセパレータ8を介して巻回して形成する。また図2に
示すように陽極箔2、陰極箔3には陽極タブ4、陰極タ
ブ5がそれぞれ接続されている。これらの陽極タブ4、
陰極タブ5は高純度のアルミニウムよりなり、それぞれ
の箔と接続する平坦部と平坦部と連続した丸棒部より構
成され、丸棒部にはそれぞれ陽極リード線6、陰極リー
ド線7が接続されている。なお、それぞれの箔と電極タ
ブはステッチ法や超音波溶接等により機械的に接続され
ている。
【0016】陽極箔2としては、純度99%以上のアル
ミニウム箔を酸性溶液中で化学的あるいは電気化学的に
エッチングして拡面処理した後、その表面にホウ酸アン
モニア溶液中で化成処理を行い、その表面にアルミニウ
ムの酸化皮膜層を形成したものを用いる。また、陰極箔
3としては、アルミニウムを母材とし、マグネシウムを
3重量%含むアルミニウム−マグネシウム合金よりなる
箔を前述の同様の方法によりエッチングしたものを用い
る。
【0017】上記のように構成したコンデンサ素子1
に、電解コンデンサの駆動用の電解液を含浸する。電解
液としてはγ−ブチロラクトンやエチレングレコールを
主溶媒とし、酸の共役塩基をアニオン成分とし、テトラ
アルキルアンモニウムあるいはテトラアルキルホスホニ
ウムをカチオン成分とする塩を溶解した電解液を用い
た。
【0018】アニオン成分となる酸としては、フタル
酸、イソフタル酸、テレフタル酸、マレイン酸、安息香
酸、トルイル酸、エナント酸、マロン酸等を挙げること
ができる。
【0019】また、カチオン成分となるテトラアルキル
アンモニウムとしては、テトラメチルアンモニウム、ト
リメチルエチルアンモニウム、ジメチルジエチルアンモ
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−ジメチルピロリジウム等を挙げ
ることができる。
【0020】さらに、カチオン成分となるテトラアルキ
ルホスホニウムとしては、テトラメチルホスホニウム、
テトラエチルホスホニウム、テトラプロピルホスホニウ
ム、テトラブチルホスホニウム、メチルトリエチルホス
ホニウム、メチルトリプロピルホスホニウム、ジメチル
ジエチルホスホニウム、トリメチルエチルホスホニウム
等を挙げることができる。
【0021】以上のような電解液を含浸したコンデンサ
素子1を、有底筒状のアルミニウムよりなる外装ケース
10に収納し、外装ケース10の開口端部に、リード線
6、7を導出する貫通孔を有するブチルゴム製の封口体
9を挿入し、さらに外装ケース10の端部を加締めるこ
とにより電解コンデンサの封口を行う。
【0022】以上のように構成した電解コンデンサと、
従来のアルミニウムが99%以上の純度のアルミニウム
箔を陰極箔として用いた電解コンデンサとを比較した。
条件は、105°Cで2000時間放置し、その後の電
解液の液出の有無について判定を行った。また、この試
験で用いた陰極箔および電解液は下記に記した通りであ
る。 (実施例1) 陰極箔:アルミニウム97%−マグネシウム3%合金 電解液の溶質:フタル酸水素テトラメチルアンモニウム
(25%) 電解液の溶媒:γ−ブチロラクトン (実施例2) 陰極箔:アルミニウム98%−マグネシウム1%−ケイ
素0.6%合金 電解液の溶質:フタル酸水素テトラメチルアンモニウム
(25%) 電解液の溶媒:γ−ブチロラクトン (従来例) 陰極箔:アルミニウム99.9% 電解液の溶質:フタル酸水素テトラメチルアンモニウム
(25%) 電解液の溶媒:γ−ブチロラクトン
【0023】以上の実施例と従来例の試験結果を表1に
示す。表1に記載した通り、従来例では液出の発生は観
察されたが、本願発明の実施例では液出の発生は観察さ
れなかった。
【0024】
【表1】
【0025】次にこの発明の別の実施例について説明す
る。コンデンサ素子の構造や、電解コンデンサ本体の構
造は先の実施例の場合と同様である。
【0026】ただし、陰極箔として、純度99%以上の
アルミニウム箔をエッチングして拡面処理した箔の表面
に、チタン又は窒化チタンよりなる層を形成したものを
用いた。アルミニウム箔の表面にチタン又は窒化チタン
よりなる層を形成する方法としては、蒸着法、メッキ
法、塗布など従来より知られている方法により達成する
ことができる。
【0027】上記のようにして作製された電解コンデン
サを、従来例と比較を行った。ただし、それぞれの実施
例で使用した陰極箔および電解液は下記に記した通りで
ある。また、条件としては、先の実施例と同様、105
°Cで2000時間放置した後に、電解液の液出につい
ての観察を行った。 (実施例3) 陰極箔:アルミニウム99.9%箔にチタン層を蒸着 電解液の溶質:フタル酸水素テトラメチルアンモニウム
(25%) 電解液の溶媒:γ−ブチロラクトン (実施例4) 陰極箔:アルミニウム99.9%箔に窒化チタン層を蒸
着 電解液の溶質:フタル酸水素テトラメチルアンモニウム
(25%) 電解液の溶媒:γ−ブチロラクトン (従来例) 陰極箔:アルミニウム99.9% 電解液の溶質:フタル酸水素テトラメチルアンモニウム
(25%) 電解液の溶媒:γ−ブチロラクトン
【0028】この実験の結果を表2に示す。表2に記載
した通り、従来例では液出の発生は観察されたが、この
実施例でも液出の発生は観察されなかった。
【0029】
【表2】
【0030】
【発明の効果】この発明によれば、4級アンモニウム塩
あるいは4級ホスホニウム塩を電解液の溶質に用いた電
解コンデンサでの、陰極リード部からの電解液の液出を
防止することができる。従って、電解液の減少に伴う静
電容量の低下を防止することができ、電解コンデンサの
長寿命化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】電解コンデンサの構造を示す内部断面図であ
る。
【図2】コンデンサ素子の構造を示す分解斜視図であ
る。
【図3】電解コンデンサの陰極部でのカソード分極曲線
を示すグラフである。
【符号の説明】
1 コンデンサ素子 2 陽極箔 3 陰極箔 4 陽極タブ 5 陰極タブ 6 陽極リード線 7 陰極リード線 8 セパレータ 9 封口体 10 外装ケース

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 陽極タブ、陰極タブがそれぞれ接続され
    た陽極箔と陰極箔とをセパレータを介して巻回して形成
    したコンデンサ素子に電解液を含浸し、該コンデンサ素
    子を有底筒状の外装ケースに収納するとともに、該外装
    ケースの開口端部を封口体で封口してなる電解コンデン
    サにおいて、前記陰極箔として少なくとも前記電解液中
    におけける電極電位が前記陰極タブよりも貴な電位を示
    す箔を用いたことを特徴とする電解コンデンサ。
  2. 【請求項2】 コンデンサ素子に含浸する電解液とし
    て、テトラアルキルアンモニウムイオン又はテトラアル
    キルホスホニウムイオンをカチオン成分とし、酸の共役
    塩基をアニオン成分とする塩からなる少なくとも1種の
    溶質を含む電解液を用いたことを特徴とする請求項1記
    載の電解コンデンサ。
  3. 【請求項3】 電極タブとしてアルミニウムを用いると
    ともに、陰極箔としてアルミニウムを母材とし、チタ
    ン、マグネシウム、マンガン、ケイ素の内より選択され
    る少なくとも1種以上の元素を含有する金属材料よりな
    ることを特徴とする請求項1または請求項2記載の電解
    コンデンサ。
  4. 【請求項4】 電極タブとして高純度のアルミニウムを
    用いるとともに、陰極箔として、アルミニウム箔の表面
    にチタン又は窒化チタンよりなる層を設けた箔を用いた
    ことを特徴とする請求項1または請求項2記載の電解コ
    ンデンサ。
JP11372894A 1994-04-28 1994-04-28 電解コンデンサ Pending JPH07302734A (ja)

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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH1167600A (ja) * 1997-08-25 1999-03-09 Nippon Chemicon Corp 電解コンデンサ
JPH11168037A (ja) * 1997-12-03 1999-06-22 Nichicon Corp 有極性アルミニウム電解コンデンサ
JPH11168030A (ja) * 1997-12-03 1999-06-22 Nichicon Corp 有極性アルミニウム電解コンデンサ
JPH11168031A (ja) * 1997-12-03 1999-06-22 Nichicon Corp 有極性アルミニウム電解コンデンサ
JPH11224830A (ja) * 1998-02-05 1999-08-17 Nichicon Corp アルミニウム電解コンデンサ

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