JPH07335495A - 電解コンデンサ駆動用電解液およびそれを用いた電解コンデンサ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 高い電導度を有する安価な電解コンデンサ駆
動用電解液およびこの電解液を用いることにより通電時
においても、陰極側には弱いアルカリしか発生せず、封
口ゴムやアルミリードを侵食することもない高品質の電
解コンデンサを提供することを目的とする。 【構成】 溶媒中で酸と２つ以上の窒素原子を有する含
窒素化合物とを混合し、それらの酸−塩基中和反応によ
り生じる３級窒素化合物を電解質とした電解コンデンサ
駆動用電解液およびそれを用いた電解コンデンサであ
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は電解コンデンサ駆動用電
解液およびそれを用いた電解コンデンサに関するもので
ある。

【０００２】

【従来の技術】従来における電解コンデンサ駆動用電解
液としては、溶媒であるエチレングリコールに、電解質
としてホウ酸やアジピン酸のアンモニウム塩を溶解させ
たものが知られている。

【０００３】また低温特性の優れた電解液としては、低
温での粘性が低いγ−ブチロラクトン等の溶媒に有機酸
や無機酸またはそれらの塩を電解質として溶解させたも
のが用いられており、トリエチルアミン、ジエチルアミ
ン塩を電解質とした電解液（特開昭５４−１０２４号公
報）等が知られている。さらにマレイン酸またはシトラ
コン酸の第４級アンモニウム塩を電解質とした電解液
（特公平３−６６４６号公報）や、芳香族カルボン酸の
第４級アンモニウム塩を電解質とした電解液（特公平３
−８０９２号公報）等も知られている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、溶媒で
あるエチレングリコールに、ホウ酸やアジピン酸のアン
モニウム塩を溶解した電解液や、γ−ブチロラクトンに
トリエチルアミン塩や、ジエチルアミン塩を電解質とし
て溶解した電解液は電導度が十分でない。

【０００５】また、第４級アンモニウム塩を電解質とし
た電解液は高い電導度を有するが高価であった。また第
４級アンモニウム塩を電解質とする電解液を用いた電解
コンデンサでは、通電時に陰極側で強アルカリを発生す
るため、封口ゴムやアルミリードを侵食する等の不都合
が生じることがあった。

【０００６】本発明は上記従来の問題点を解決するもの
で、高い電導度を有する安価な電解コンデンサ駆動用電
解液およびこの電解液を用いることにより通電時におい
ても、陰極側には弱いアルカリしか発生せず、封口ゴム
やアルミリードを侵食することもない高品質の電解コン
デンサを提供することを目的とするものである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明の電解コンデンサ駆動用電解液は、溶媒中で酸
と２つ以上の窒素原子を有する含窒素化合物とを混合
し、それらの酸−塩基中和反応により生じる３級窒素化
合物を電解質としたもので、さらに本発明の電解コンデ
ンサは前記電解コンデンサ駆動用電解液を用いるように
したものである。

【０００８】

【作用】上記した本発明の電解コンデンサ駆動用電解液
は、溶媒中で酸と２つ以上の窒素原子を有する含窒素化
合物とを混合し、それらの酸−塩基中和反応により生じ
る３級窒素化合物を電解質とするものであるため、反応
副生成物を取り除く必要がなく、安価に電解液を製造す
ることができる。

【０００９】また、溶液中では含窒素化合物が陽イオン
となり、２つ以上の窒素原子間で電荷が共鳴安定化して
イオン解離が促進されるため、高い電導度が得られる。

【００１０】さらに、本発明の電解コンデンサ駆動用電
解液は陽イオンの塩基性が第４級アンモニウム塩と比較
して弱いため、これを用いた電解コンデンサは、通電時
においても、陰極側には弱いアルカリしか発生せず、そ
の結果、封口ゴムやアルミリードを侵食することもなく
なって高品質の電解コンデンサを得ることができる。

【００１１】

【実施例】以下、本発明の実施例について説明する。

【００１２】本発明の基本は、溶媒中で酸と２つ以上の
窒素原子を有する含窒素化合物とを混合し、それらの酸
−塩基中和反応により生じる３級窒素化合物を電解質と
した電解コンデンサ駆動用電解液およびそれを用いた電
解コンデンサである。

【００１３】本発明の電解コンデンサ駆動用電解液に用
いる２つ以上の窒素原子を有する含窒素化合物の例とし
ては、イミダゾール化合物［イミダゾール同族体（イミ
ダゾール、１−メチルイミダゾール、１−エチルイミダ
ゾール、１−フェニルイミダゾール、１−ベンジルイミ
ダゾール、２−メチルイミダゾール、２−エチルイミダ
ゾール、２−フェニルイミダゾール、２−ベンジルイミ
ダゾール、１，２−ジメチルイミダゾール、１−エチル
−２−メチルイミダゾール、１−メチル−２−エチルイ
ミダゾール、１，２−ジエチルイミダゾール、１−フェ
ニル−２−メチルイミダゾール、１−ベンジル−２−メ
チルイミダゾール、１，４−ジメチルイミダゾール、
１，５−ジメチルイミダゾール、２−エチル−４−メチ
ルイミダゾール、など）；オキシアルキル置換体（１−
メチル−２−オキシメチルイミダゾール、１−メチル−
４−オキシメチルイミダゾール、１−（β−オキシエチ
ル）−イミダゾール、など）；ニトロおよびアミノ置換
体（１−メチル−４（または５）ニトロイミダゾール、
１，２−ジメチル−４（または５）ニトロイミダゾー
ル、２−ニトロイミダゾールなど］ ベンゾイミダゾール化合物［ベンゾイミダゾール、１−
メチル−ベンゾイミダゾール、１，２−ジメチル−ベン
ゾイミダゾール、など］ イミダゾリン化合物［イミダゾリン、１−メチルイミダ
ゾリン、１−エチルイミダゾリン、２−メチルイミダゾ
リン、２−エチルイミダゾリン、２，４−ジメチルイミ
ダゾリン、２−エチル−４−メチルイミダゾリン、２−
フェニルイミダゾリン、２−フェニル−４−メチルイミ
ダゾリン、１，２−ジメチルイミダゾリン、１，２−ジ
エチルイミダゾリン、など］ トリアゾール化合物［１Ｈ−１，２，４−トリアゾー
ル、４Ｈ−１，２，４−トリアゾール、１−メチル−
１，２，４−トリアゾール、４−メチル−１，２，４−
トリアゾール、など］ ピリミジン化合物［ピリミジン、１−メチル−６−ヒド
ロピリミジン、１−エチル−６−ヒドロピリミジン、１
−メチル−１，４，５，６−テトラヒドロピリミジン、
１，２−ジメチル−１，４，５，６−テトラヒドロピリ
ミジン、など］ トリアジン化合物［１，３，５−トリアジン、１，２−
ジメチル−１，３，５−トリアジン、など］ テトラジン化合物［１，２，４，５−テトラジン、２，
３−ジメチル−１，２，４，５−テトラジン、など］ プリン化合物［プリン、７，８−ジメチル−プリン、な
ど］ これらのうちで好ましいのは、電導度が高い１−メチル
イミダゾール、１，２−ジメチルイミダゾール、１−メ
チルベンゾイミダゾール、１，２−ジメチルイミダゾリ
ン、１，２−ジメチル−１，４，５，６−テトラヒドロ
ピリミジンである。

【００１４】本発明の電解コンデンサ駆動用電解液に用
いる酸の例としては、ポリカルボン酸（２〜４価）：脂
肪族ポリカルボン酸［飽和ポリカルボン酸、例えばシュ
ウ酸，マロン酸，コハク酸，グルタル酸，アジピン酸，
ピメリン酸，スベリン酸，アゼライン酸，セバチン酸，
１，６−デカンジカルボン酸，５，６−デカンジカルボ
ン酸：不飽和ポリカルボン酸、例えばマレイン酸，フマ
ル酸，イコタン酸］；芳香族ポリカルボン酸、例えばフ
タル酸，イソフタル酸，テレフタル酸，トリメリット
酸，ピロメリット酸；脂環式ポリカルボン酸、例えばテ
トラヒドロフタル酸（シクロヘキサン−１，２−ジカル
ボン酸等），ヘキサヒドロフタル酸；これらのポリカル
ボン酸のアルキル（炭素数１〜３）もしくはニトロ置換
体、例えばシトコラン酸，ジメチルマレイン酸，ニトロ
フタル酸（３−ニトロフタル酸，４−ニトロフタル
酸）；および硫黄含有ポリカルボン酸、例えばチオプロ
ピオン酸；モノカルボン酸；脂肪族モノカルボン酸（炭
素数１〜３０）［飽和モノカルボン酸、例えばギ酸，酢
酸，プロピオン酸，酪酸，イソ酪酸，吉草酸，カプロン
酸，エナント酸，カプリル酸，ペラルゴン酸，ラウリン
酸，ミリスチン酸，ステアリン酸，ベヘン酸：不飽和モ
ノカルボン酸、例えばアクリル酸，メタクリル酸，オレ
イン酸］；芳香族モノカルボン酸、例えば安息香酸，ｏ
−ニトロ安息香酸、ｐ−ニトロ安息香酸、ケイ皮酸，ナ
フトエ酸；オキシカルボン酸、例えばサリチル酸，マン
デル酸，レゾルシル酸 無機酸；リン酸、ホウ酸、ホウフッ酸、４フッ化ホウ
酸、過塩素酸、６フッ化リン酸、６フッ化アンチモン
酸、６フッ化ヒ素酸などが例として挙げられる。

【００１５】これらのうちで好ましいのは、電導度が高
く熱的にも安定な、マレイン酸，フタル酸，アジピン
酸，安息香酸である。

【００１６】電解コンデンサ駆動用電解液を構成する酸
と２つ以上の窒素原子を有する含窒素化合物との混合比
は、電解液のｐＨにして、通常４〜１１、好ましくは６
〜９である。この範囲外では、電解液の火花電圧が低下
する。

【００１７】本発明の電解コンデンサ駆動用電解液に用
いる溶媒の例としては、アルコール類［１価アルコール
（ブチルアルコール、ジアセトンアルコール、ベンジル
アルコール、アミノアルコールなど）；２価アルコール
（エチレングリコール、プロピレングリコール、ジエチ
レングリコール、ヘキシレングリコール、フェニルグリ
コールなど）；３価アルコール（グリセリン、３−メチ
ルペンタン−１，３，５−トリオールなど）；ヘキシト
ールなど］、エーテル類［モノエーテル（エチレングリ
コールモノメチルエーテル、ジエチレングリコールモノ
メチルエーテル、ジエチレングリコールモノエチルエー
テル、エチレングリコールモノフェニルエーテルな
ど）；ジエーテル（エチレングリコールジメチルエーテ
ル、エチレングリコールジエチルエーテル、ジエチレン
グリコールジメチルエーテル、ジエチレングリコールジ
エチルエーテルなど）など］、アミド類［ホルムアミド
類（Ｎ−メチルホルムアミド、Ｎ，Ｎ−ジメチルホルム
アミド、Ｎ，Ｎ−ジエチルホルムアミドなど）；アセト
アミド類（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
チルアセトアミドなど）；プロピオンアミド類（Ｎ，Ｎ
−ジメチルプロピオンアミドなど）；ヘキサメチルホス
ホリルアミドなど］、オキサゾリジノン類（１，３−ジ
メチル−２−イミダゾリジノン、３−メチルオキサゾリ
ジン−２−オンなど）、ジメチルスルホキシド、γ−ブ
チロラクトンおよびこれら２種以上の混合物が挙げられ
る。

【００１８】これらのうちで好ましいのは、電導度が高
く熱的にも安定な、エチレングリコール、１，３−ジメ
チル−２−イミダゾリジノン、３−メチルオキサゾリジ
ン−２−オン、γ−ブチロラクトン単独およびこれらの
群より選ばれる２種以上の混合溶媒である。そしてこの
中でも特に好ましいのは、γ−ブチロラクトン単独、ま
たはγ−ブチロラクトンとエチレングリコールとの混合
溶媒であり、そのときのγ−ブチロラクトンの含有量
は、溶媒の重量に基づいて５０〜１００％が好ましい。
なお、γ−ブチロラクトンの含有量が５０％未満では電
導度が著しく低下するものである。

【００１９】本発明の電解コンデンサ駆動用電解液に
は、必要により水を含有させることもできる。その含有
量は電解液の重量に基づいて通常１０％未満である。水
の含有量が１０％以上ではガス発生が大きくなり、電解
コンデンサの特性を著しく劣化させる。

【００２０】また本発明の電解コンデンサ駆動用電解液
は、必要により種々の添加剤を混合しても良い。添加剤
としては、リン系化合物［リン酸、リン酸エステルな
ど］、ホウ酸系化合物［ホウ酸、ホウ酸と多糖類（マン
ニット、ソルビット、など）との錯化合物、ホウ酸と多
価アルコール（エチレングリコール、グリセリン、な
ど）］との錯化合物、ニトロ化合物［ｐ−ニトロ安息香
酸、ｐ−ニトロフェノール、など］が挙げられる。

【００２１】本発明の電解コンデンサ駆動用電解液にお
ける電解質の含有量は、電解液の重量に基づいて通常１
〜７０重量％、好ましくは５〜４０重量％である。この
範囲外では電導度が著しく低下する。

【００２２】次に、本発明の具体的な実施例について説
明するが、本発明はこれに限定されるものではない。以
下、部はすべて重量部を示す。

【００２３】（表１），（表２）は本発明の実施例１〜
１０および従来例１〜３の電解コンデンサ駆動用電解液
組成と３０℃で測定した電導度を示したものである。

【００２４】

【表１】

【００２５】

【表２】

【００２６】（表１），（表２）から明らかなように、
本発明の実施例１〜１０の電解コンデンサ駆動用電解液
は、従来例１〜２の電解コンデンサ駆動用電解液と比較
して高い電導度を示す。

【００２７】次に、本発明の実施例１〜１０および従来
例３の電解コンデンサ駆動用電解液を使用して巻取り形
のアルミ電解コンデンサ（定格電圧３５Ｖ−静電容量２
２００μＦ、サイズ；φ１６ｍｍ×Ｌ３５ｍｍ）を作成
した。アルミ引き出しリードには両極共に陽極酸化処理
を施し、封口ゴムには硫黄加硫のブチルゴムを使用し
た。このアルミ電解コンデンサに逆電圧−２．０Ｖを印
加して、１１０℃の高温槽中で封口部の外観を経時的に
観察した。その結果を（表３）に示す。

【００２８】

【表３】

【００２９】（表３）から明らかなように、本発明の実
施例１〜１０の電解コンデンサ駆動用電解液は、１００
０時間経過した時点でもリード部分からの液漏れ等の異
常は観察されず、信頼性の高い電解コンデンサを得るこ
とができた。

【００３０】

【発明の効果】以上のように本発明の電解コンデンサ駆
動用電解液は、溶媒中で酸と２つ以上の窒素原子を有す
る含窒素化合物とを混合し、それらの酸−塩基中和反応
により生じる３級窒素化合物を電解質とするものである
ため、反応副生成物を取り除く必要がなく、安価に電解
液を製造することができるとともに、溶液中では含窒素
化合物が陽イオンとなり、２つ以上の窒素原子間で電荷
が共鳴安定化してイオン解離が促進されるため、高い電
導度を得ることができる。

【００３１】さらに本発明の電解コンデンサ駆動用電解
液は陽イオンの塩基性が第４級アンモニウム塩と比較し
て弱いため、これを用いた電解コンデンサは、通電時に
おいても、陰極側には弱いアルカリしか発生せず、その
結果、封口ゴムやアルミリードを侵食することもなくな
って高品質の電解コンデンサを得ることができるもので
ある。

Claims (11)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 溶媒中で酸と２つ以上の窒素原子を有す
   る含窒素化合物とを混合し、それらの酸−塩基中和反応
   により生じる３級窒素化合物を電解質とした電解コンデ
   ンサ駆動用電解液。
2. 【請求項２】 含窒素化合物が１つ以上の炭素−窒素お
   よび／または窒素−窒素の不飽和結合を有する複素環化
   合物である請求項１記載の電解コンデンサ駆動用電解
   液。
3. 【請求項３】 複素環化合物が１つ以上の窒素−炭素−
   窒素結合を有する請求項２記載の電解コンデンサ駆動用
   電解液。
4. 【請求項４】 複素環化合物がイミダゾール化合物、ベ
   ンゾイミダゾール化合物、イミダゾリン化合物、トリア
   ゾール化合物、ピリミジン化合物、トリアジン化合物、
   テトラジン化合物、プリン化合物からなる群より選ばれ
   る１種以上である請求項２記載の電解コンデンサ駆動用
   電解液。
5. 【請求項５】 複素環化合物が１−アルキル置換体、２
   −アルキル置換体、２−アミノ置換体、１，２−ジアル
   キル置換体、１−アルキル−２−アミノ置換体である請
   求項２記載の電解コンデンサ駆動用電解液。
6. 【請求項６】 複素環化合物が１，２−ジメチル−１，
   ４，５，６−テトラヒドロピリミジンおよび／または１
   −メチルイミダゾールおよび／または１，２−ジメチル
   イミダゾリンである請求項２記載の電解コンデンサ駆動
   用電解液。
7. 【請求項７】 含窒素化合物と電解質を構成する酸がカ
   ルボン酸である請求項１に記載の電解コンデンサ駆動用
   電解液。
8. 【請求項８】 含窒素化合物と電解質を構成する酸がマ
   レイン酸、フタル酸、アジピン酸、安息香酸、またはこ
   れらの化合物のアルキルまたはニトロ置換体からなる群
   より選ばれる１種以上である請求項１に記載の電解コン
   デンサ駆動用電解液。
9. 【請求項９】 溶媒がγ−ブチロラクトンを主体とする
   有機極性溶媒である請求項１に記載の電解コンデンサ駆
   動用電解液。
10. 【請求項１０】 溶媒がγ−ブチロラクトン、エチレン
    グリコール、１，３−ジメチル−２−イミダゾリジノ
    ン、３−メチルオキサゾリジン−２−オンからなる群よ
    り選ばれる２種以上の混合溶媒である請求項１に記載の
    電解コンデンサ駆動用電解液。
11. 【請求項１１】 溶媒中で酸と２つ以上の窒素原子を有
    する含窒素化合物とを混合し、それらの酸−塩基中和反
    応により生じる３級窒素化合物を電解質とした電解液を
    用いてなる電解コンデンサ。