JPH0917697A - 電解コンデンサ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 高信頼性で、長寿命の電解コンデンサを提供
する。 【構成】 エチレングリコールと、１，１０−デカンジ
カルボン酸またはその塩と、コハク酸またはその塩と、
多価アルコール類とからなる駆動用電解液を使用する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はアルミニウム電解コンデ
ンサに使用される電解コンデンサ駆動用電解液（以下、
「電解液」という。）に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】アルミニウム電解コンデンサは、化成皮
膜が形成された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在させて巻回したコンデンサ素子
に電解液を含浸し、このコンデンサ素子をアルミニウム
製金属ケース内に封口体とともに組み込んだ構造を有す
る。

【０００３】このような電解コンデンサにおいて、使用
電圧が４００Ｖクラスの電解コンデンサ用電解液として
は、エチレングリコールを溶媒とし、１，６−デカンジ
カルボン酸またはその塩を溶質として用いるもの（特公
昭６０−１３２９３号公報）や同様にエチレングリコー
ルを溶媒とし、１，９−ノナンジカルボン酸またはその
塩を溶質として用いるもの（特公平４−７４８５号公
報）が公知である。

【０００４】１，６−デカンジカルボン酸を含む電解液
を電解コンデンサに使用した場合、コンデンサ素子を形
成するアルミニウム箔と同酸が反応し、錯体を形成する
ため、製品（電解コンデンサ）の初期の静電容量が低
く、また、製品の高温負荷試験においても静電容量の極
端な減少が見られ、好ましくないものである。

【０００５】また、１，９−ノナンジカルボン酸を含む
電解液にあっては、火花電圧が低く、使用電圧が４００
Ｖの電解コンデンサを製品化することが困難なものとな
っている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】上述した両電解液の欠
点を補う電解液として、エチレングリコールを溶媒と
し、１，１０−デカンジカルボン酸またはその塩を溶質
とした電解液（特公昭５８−１３０１９号公報）があ
る。この電解液は火花電圧が高いので、４００Ｖ用の電
解コンデンサに使用するには最適であるが、電解液の電
導度が低いので、製品の低インピーダンス化が難しいと
いう欠点を有している。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、上述した
エチレングリコールを溶媒とし、１，１０−デカンジカ
ルボン酸またはその塩を溶質とした電解液において、種
々の実験の結果、同電解液にコハク酸またはその塩およ
び多価アルコール類を添加することにより、電解液の火
花電圧の著しい低下を招くことなく、電導度を向上させ
ることを見い出した。

【０００８】本発明に係る電解液の溶質の組成中、１，
１０−デカンジカボル酸またはその塩の量は３〜７ｗｔ
％が好ましい。３ｗｔ％未満であると充分な電導度が得
られず、また７ｗｔ％を超えると火花電圧の低下が著し
いので好ましくない。塩としてはアンモニウム塩である
ことが好ましい。

【０００９】コハク酸またはその塩の量は２〜６ｗｔ％
が好ましい。２ｗｔ％未満であると充分な電導度を得る
ことができず、また６ｗｔ％を超えると火花電圧を低下
させてしまう。塩としてはアンモニウム塩であることが
好ましい。

【００１０】多価アルコール類の量は２〜４ｗｔ％が好
ましい。２ｗｔ％未満であると充分な火花電圧を得るこ
とができず、また４ｗｔ％を超えると電導度を低下させ
てしまう。多価アルコール類は火花電圧の向上のため、
硼酸と組み合わせて使用するのが好ましい。

【００１１】多価アルコール類としてはマンニット、ソ
ルビット、キシリットおよびエリトットなどを例示する
ことができるが、なかでもマンニットを使用することが
好ましい。

【００１２】本発明に係る電解液においては、電解液の
化成性を向上するために５ｗｔ％以下の量の水を添加し
てもよい。それ以上の量を添加するとコンデンサ素子の
アルミニウム箔などを腐食してしまうので好ましくな
い。

【００１３】本発明に係る電解液において、溶媒のエチ
レングルコールに対して、ジエチレングリコール、ヘキ
シレングリコール、トリエチレングリコール、プロピレ
ングリコール、グリセリン、メチルカルビトール、エチ
レンカルビトール、ブチルカルビトール、メチルジグラ
イム、エチルジグライム、ブチルジグライムまたはポリ
エチレングリコールなどを加え、混合溶媒とすることも
できる。

【００１４】

【作用】エチレングルコールを溶媒とし、１，１０−デ
カンジカルボン酸またはその塩を溶質とした電解液に、
コハク酸またはその塩および多価アルコール類を添加す
ることにより、電解液の火花電圧を低下させることな
く、電導度を向上することができる。

【００１５】

【実施例】以下、本発明に係る電解液の組成例を従来例
とともに説明する。なお、各例の電解液について、４０
℃での電導度（μＳ／ｃｍ）と８０℃での火花電圧
（Ｖ）をそれぞれ測定したので、それらの各値を併せて
示す。

【００１６】《実施例１》 １，１０−デカンジカルボン酸アンモニウム ３ｗｔ％ コハク酸アンモニウム ２ｗｔ％ 硼酸 ２ｗｔ％ マンニット ３ｗｔ％ 水 ２ｗｔ％ エチレングルコール ８８ｗｔ％ 電導度は３９００μＳ／ｃｍ、火花電圧は４８０Ｖであ
った。

【００１７】《実施例２》 １，１０−デカンジカルボン酸アンモニウム ３ｗｔ％ コハク酸アンモニウム ６ｗｔ％ 硼酸 ２ｗｔ％ マンニット ３ｗｔ％ 水 ２ｗｔ％ エチレングルコール ８４ｗｔ％ 電導度は４７００μＳ／ｃｍ、火花電圧は４７０Ｖであ
った。

【００１８】《実施例３》 １，１０−デカンジカルボン酸アンモニウム ５ｗｔ％ コハク酸アンモニウム ４ｗｔ％ 硼酸 ２ｗｔ％ マンニット ３ｗｔ％ 水 ２ｗｔ％ エチレングルコール ８４ｗｔ％ 電導度は４２００μＳ／ｃｍ、火花電圧は４７５Ｖであ
った。

【００１９】《実施例４》 １，１０−デカンジカルボン酸アンモニウム ７ｗｔ％ コハク酸アンモニウム ２ｗｔ％ 硼酸 ２ｗｔ％ マンニット ３ｗｔ％ 水 ２ｗｔ％ エチレングルコール ８４ｗｔ％ 電導度は３８００μＳ／ｃｍ、火花電圧は４８０Ｖであ
った。

【００２０】《実施例５》 １，１０−デカンジカルボン酸アンモニウム ７ｗｔ％ コハク酸アンモニウム ６ｗｔ％ 硼酸 ２ｗｔ％ マンニット ３ｗｔ％ 水 ２ｗｔ％ エチレングルコール ８０ｗｔ％ 電導度は４５００μＳ／ｃｍ、火花電圧は４６５Ｖであ
った。

【００２１】〈比較例１〉 １，１０−デカンジカルボン酸アンモニウム ５ｗｔ％ アジピン酸アンモニウム ５ｗｔ％ 水 ８５ｗｔ％ エチレングルコール ５ｗｔ％ 電導度は２４００μＳ／ｃｍ、火花電圧は４８０Ｖであ
った。

【００２２】〈比較例２〉 １，１０−デカンジカルボン酸アンモニウム ４ｗｔ％ １，６−デカンジカルボン酸アンモニウム １１．５ｗｔ％ 水 ３ｗｔ％ エチレングリコール ８１．５ｗｔ％ 電導度は２０００μＳ／ｃｍ、火花電圧は４４０Ｖであ
った。

【００２３】表１に上記各例での電導度と火花電圧を示
すが、これから分かるように、本発明実施例に係る電解
液の電導度は３８００〜４７００μｓ／ｃｍであり、火
花電圧は４６５〜４８０Ｖであり、また従来例の電解液
の電導度は２０００〜２４００μｓ／ｃｍであり、火花
電圧は４４０〜４８０Ｖである。よって、本発明に係る
電解液は火花電圧の低下を招くことなく、電導度の向上
を図ることができる。

【００２４】

【表１】

【００２５】次に、上記実施例１〜５および従来例１，
２の電解液を使用して定格４００Ｖ２２０μＦの電解コ
ンデンサ（直径３０ｍｍ・長さ４０ｍｍ）を各１００個
製造した。表２に製品の初期のｔａｎδ、インピーダン
スおよび製造時の歩留りを示す。さらに、これらの電解
コンデンサを１０５℃の雰囲気下において、定格電圧を
１０００時間印加した後にｔａｎδを測定した。その測
定値を表２に併せて示す。

【００２６】

【表２】

【００２７】

【発明の効果】表２から分かるように、本発明に係る電
解液を使用した電解コンデンサは従来の電解液を使用し
た電解コンデンサに較べ、初期においてｔａｎδおよび
インピーダンスが低く、また、１０００時間の高温負荷
試験でもｔａｎδの変化が少ない。

【００２８】よって、本発明によると、高信頼性で、長
寿命の電解コンデンサを提供することができる。

【手続補正書】

【提出日】平成７年８月１６日

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】全文

【補正方法】変更

【補正内容】

【書類名】 明細書

【発明の名称】 電解コンデンサ

【特許請求の範囲】

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はアルミニウム電解コンデ
ンサに使用される電解コンデンサ駆動用電解液（以下、
「電解液」という。）に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】アルミニウム電解コンデンサは、化成皮
膜が形成された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在させて巻回したコンデンサ素子
に電解液を含浸し、このコンデンサ素子をアルミニウム
製金属ケース内に封口体とともに組み込んだ構造を有す
る。

【０００３】このような電解コンデンサにおいて、使用
電圧が４００Ｖクラスの電解コンデンサ用電解液として
は、エチレングリコールを溶媒とし、１，６−デカンジ
カルボン酸またはその塩を溶質として用いるもの（特公
昭６０−１３２９３号公報）や同様にエチレングリコー
ルを溶媒とし、１，９−ノナンジカルボン酸またはその
塩を溶質として用いるもの（特公平４−７４８５２号公
報）が公知である。

【０００４】１，６−デカンジカルボン酸を含む電解液
を電解コンデンサに使用した場合、コンデンサ素子を形
成するアルミニウム箔と同酸が反応し、錯体を形成する
ため、製品（電解コンデンサ）の初期の静電容量が低
く、また、製品の高温負荷試験においても静電容量の極
端な減少が見られ、好ましくないものである。

【０００５】また、１，９−ノナンジカルボン酸を含む
電解液にあっては、火花電圧が低く、使用電圧が４００
Ｖの電解コンデンサを製品化することが困難なものとな
っている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】上述した両電解液の欠
点を補う電解液として、エチレングリコールを溶媒と
し、１，１０−デカンジカルボン酸またはその塩を溶質
とした電解液（特公昭５８−１３０１９号公報）があ
る。この電解液は火花電圧が高いので、４００Ｖ用の電
解コンデンサに使用するには最適であるが、電解液の電
導度が低いので、製品の低インピーダンス化が難しいと
いう欠点を有している。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、上述した
エチレングリコールを溶媒とし、１，１０−デカンジカ
ルボン酸またはその塩を溶質とした電解液において、種
々の実験の結果、同電解液にコハク酸またはその塩およ
び多価アルコール類を添加することにより、電解液の火
花電圧の著しい低下を招くことなく、電導度を向上させ
ることを見い出した。

【０００８】本発明に係る電解液の溶質の組成中、１，
１０−デカンジカルボン酸またはその塩の量は３〜７ｗ
ｔ％が好ましい。３ｗｔ％未満であると充分な電導度が
得られず、また７ｗｔ％を超えると火花電圧の低下が著
しいので好ましくない。塩としてはアンモニウム塩であ
ることが好ましい。

【０００９】コハク酸またはその塩の量は２〜６ｗｔ％
が好ましい。２ｗｔ％未満であると充分な電導度を得る
ことができず、また６ｗｔ％を超えると火花電圧を低下
させてしまう。塩としてはアンモニウム塩であることが
好ましい。

【００１０】多価アルコール類の量は２〜４ｗｔ％が好
ましい。２ｗｔ％未満であると充分な火花電圧を得るこ
とができず、また４ｗｔ％を超えると電導度を低下させ
てしまう。多価アルコール類は火花電圧の向上のため、
硼酸と組み合わせて使用するのが好ましい。

【００１１】多価アルコール類としてはマンニット、ソ
ルビット、キシリットおよびエリトットなどを例示する
ことができるが、なかでもマンニットを使用することが
好ましい。

【００１２】本発明に係る電解液においては、電解液の
化成性を向上するために５ｗｔ％以下の量の水を添加し
てもよい。それ以上の量の水を添加するとコンデンサ素
子のアルミニウム箔などを腐食してしまうので好ましく
ない。

【００１３】本発明に係る電解液において、溶媒のエチ
レングリコールに対して、ジエチレングリコール、ヘキ
シレングリコール、トリエチレングリコール、プロピレ
ングリコール、グリセリン、メチルカルビトール、エチ
レンカルビトール、ブチルカルビトール、メチルジグラ
イム、エチルジグライム、ブチルジグライムまたはポリ
エチレングリコールなどを加え、混合溶媒とすることも
できる。

【００１４】

【作用】エチレングリコールを溶媒とし、１，１０−デ
カンジカルボン酸またはその塩を溶質とした電解液に、
コハク酸またはその塩および多価アルコール類を添加す
ることにより、電解液の火花電圧を低下させることな
く、電導度を向上することができる。

【００１５】

【実施例】以下、本発明に係る電解液の組成例を従来例
とともに説明する。なお、各例の電解液について、４０
℃での電導度（μＳ／ｃｍ）と８０℃での火花電圧
（Ｖ）をそれぞれ測定したので、それらの各値を併せて
示す。

【００１６】《実施例１》 １，１０−デカンジカルボン酸アンモニウム ３ｗｔ％ コハク酸アンモニウム ２ｗｔ％ 硼酸 ２ｗｔ％ マンニット ３ｗｔ％ 水 ２ｗｔ％ エチレングリコール ８８ｗｔ％ 電導度は３９００μＳ／ｃｍ、火花電圧は４８０Ｖであ
った。

【００１７】《実施例２》 １，１０−デカンジカルボン酸アンモニウム ３ｗｔ％ コハク酸アンモニウム ６ｗｔ％ 硼酸 ２ｗｔ％ マンニット ３ｗｔ％ 水 ２ｗｔ％ エチレングリコール ８４ｗｔ％ 電導度は４７００μＳ／ｃｍ、火花電圧は４７０Ｖであ
った。

【００１８】《実施例３》 １，１０−デカンジカルボン酸アンモニウム ５ｗｔ％ コハク酸アンモニウム ４ｗｔ％ 硼酸 ２ｗｔ％ マンニット ３ｗｔ％ 水 ２ｗｔ％ エチレングリコール ８４ｗｔ％ 電導度は４２００μＳ／ｃｍ、火花電圧は４７５Ｖであ
った。

【００１９】《実施例４》 １，１０−デカンジカルボン酸アンモニウム ７ｗｔ％ コハク酸アンモニウム ２ｗｔ％ 硼酸 ２ｗｔ％ マンニット ３ｗｔ％ 水 ２ｗｔ％ エチレングリコール ８４ｗｔ％ 電導度は３８００μＳ／ｃｍ、火花電圧は４８０Ｖであ
った。

【００２０】《実施例５》 １，１０−デカンジカルボン酸アンモニウム ７ｗｔ％ コハク酸アンモニウム ６ｗｔ％ 硼酸 ２ｗｔ％ マンニット ３ｗｔ％ 水 ２ｗｔ％ エチレングリコール ８０ｗｔ％ 電導度は４５００μＳ／ｃｍ、火花電圧は４６５Ｖであ
った。

【００２１】〈比較例１〉 １，１０−デカンジカルボン酸アンモニウム ５ｗｔ％ アジピン酸アンモニウム ５ｗｔ％ 水 ８５ｗｔ％ エチレングリコール ５ｗｔ％ 電導度は２４００μＳ／ｃｍ、火花電圧は４８０Ｖであ
った。

【００２２】〈比較例２〉 １，１０−デカンジカルボン酸アンモニウム ４ｗｔ％ １，６−デカンジカルボン酸アンモニウム １１．５ｗｔ％ 水 ３ｗｔ％ エチレングリコール ８１．５ｗｔ％ 電導度は２０００μＳ／ｃｍ、火花電圧は４４０Ｖであ
った。

【００２３】表１に上記各例での電導度と火花電圧を示
すが、これから分かるように、本発明実施例に係る電解
液の電導度は３８００〜４７００μｓ／ｃｍであり、火
花電圧は４６５〜４８０Ｖであり、また従来例の電解液
の電導度は２０００〜２４００μｓ／ｃｍであり、火花
電圧は４４０〜４８０Ｖである。よって、本発明に係る
電解液は火花電圧の低下を招くことなく、電導度の向上
を図ることができる。

【００２４】

【表１】

【００２５】次に、上記実施例１〜５および従来例１，
２の電解液を使用して定格４００Ｖ２２０μＦの電解コ
ンデンサ（直径３０ｍｍ・長さ４０ｍｍ）を各１００個
製造した。表２に製品の初期のｔａｎδ、インピーダン
スおよび製造時の歩留りを示す。さらに、これらの電解
コンデンサを１０５℃の雰囲気下において、定格電圧４
００Ｖを１０００時間印加した後にｔａｎδを測定し
た。その測定値を表２に併せて示す。

【００２６】

【表２】

【００２７】

【発明の効果】表２から分かるように、本発明に係る電
解液を使用した電解コンデンサは従来の電解液を使用し
た電解コンデンサに較べ、初期においてｔａｎδおよび
インピーダンスが低く、また、１０００時間の高温負荷
試験でもｔａｎδの変化が少ない。

【００２８】よって、本発明によると、高信頼性で、長
寿命の電解コンデンサを提供することができる。

フロントページの続き (72)発明者 田丸 敦己 神奈川県藤沢市辻堂新町２丁目２番１号 エルナー株式会社内

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 エチレングリコールと、１，１０−デカ
   ンジカルボン酸またはその塩と、コハク酸またはその塩
   と、多価アルコール類とからなる駆動用電解液を使用し
   たことを特徴とする電解コンデンサ。
2. 【請求項２】 上記電解液の組成中、１，１０−デカン
   ジカルボン酸またはその塩の含有量は３〜７ｗｔ％、コ
   ハク酸またはその塩の含有量は２〜６ｗｔ％、多価アル
   コール類の含有量は２〜４ｗｔ％であることを特徴とす
   る請求項１に記載の電解コンデンサ。
3. 【請求項３】 エチレングリコールと、１，１０−デカ
   ンジカルボン酸またはその塩と、コンク酸またはその塩
   と、硼酸と、マンニットとからなる駆動用電解液を使用
   したことを特徴とする電解コンデンサ。