JPH1012499A

JPH1012499A - アルミニウム電解コンデンサおよびアルミニウム電解コンデンサ駆動用電解液

Info

Publication number: JPH1012499A
Application number: JP18156496A
Authority: JP
Inventors: Hidemi Yamada; 秀美山田; Hiroyuki Kurihara; 博之栗原
Original assignee: Elna Co Ltd
Current assignee: Elna Co Ltd
Priority date: 1996-06-21
Filing date: 1996-06-21
Publication date: 1998-01-16

Abstract

(57)【要約】【課題】誘電体酸化被膜に対する被膜修復能力に優れ、
漏れ電流が少なく、長期間の保管に耐えられるアルミニ
ウム電解コンデンサ駆動用電解液およびアルミニウム電
解コンデンサを提供すること。【解決手段】芳香族または脂肪族カルボン酸のピロリン
塩を溶質とした電解コンデンサ駆動用電解液とした。

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。

【０００２】

【従来の技術】アルミニウム電解コンデンサは、エッチ
ングされたアルミニウム箔の表面に電解酸化などによっ
て酸化被膜を形成し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。

【０００３】アルミニウム電解コンデンサ（以下、「電
解コンデンサ」という）の駆動用電解液（以下、「電解
液」という）は、このような構造を有する電解コンデン
サの実質的に誘電体である電極箔（陽極箔）の酸化被膜
に接し、真の陰極として機能するとともに酸化被膜の修
復能力を有しており、通電中は常に酸化被膜の再生とい
う化学反応を起こして、コンデンサ特性を安定させてい
る。しかし長期間使用していたり、長期間保管した後に
使用すると酸化被膜の再生が不十分となり、コンデンサ
としての機能が低下してしまう。

【０００４】そのために電解液の酸化被膜修復能力が、
電解コンデンサ自体の特性に直接影響を及ぼすことにな
る。したがって、高性能の電解コンデンサを得るには、
優れた酸化被膜修復能力を有した電解液を用いることが
不可欠の条件とされている。

【０００５】そこでその好適な電解液として、非プロト
ン溶媒を主溶媒とし、カルボン酸またはその塩を溶解し
たものがよく使用されている。特に、低圧用の電解コン
デンサにはγ−ブチロラクトンを主体とした溶媒に芳香
族カルボン酸の第４級アンモニウム塩や、第３級アミン
塩を溶質として溶解した電解液が多く使用されている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、第４級
アンモニウム塩や第３級アミン塩を含む電解液は熱安定
性や電気伝導度において劣るという欠点がある。

【０００７】さらに、第４級アンモニウム塩を含有する
電解液はブチルゴムなどの封口体を膨潤させたり、特に
陰極箔に固着されたリード線のタブ端子の近傍において
電解液のｐＨが強アルカリとなり、タブ端子を腐食させ
てゴム封口体に穿設された透孔との嵌合が弱まり、ゴム
封口体とタブ端子の間から外部へ漏液しやすくなるとい
う問題点がある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明は上述した従来の
課題に鑑みなされたもので、熱安定性と電気伝導度に優
れた漏れ電流の少ないアルミニウム電解コンデンサおよ
びアルミニウム電解コンデンサ駆動用電解液を提供する
ものである。すなわち、本発明は芳香族または脂肪族カ
ルボン酸のピロリン塩を溶質とした電解液を特徴とする
ものである。

【０００９】本発明に用いられる芳香族カルボン酸はフ
タル酸、安息香酸、サリチル酸またはレゾルシル酸が好
ましいが、これに限定するものではない。

【００１０】また、本発明に用いられる脂肪族カルボン
酸はマレイン酸、シトラコン酸、フマル酸またはマロン
酸が好ましいが、これに限定するものではない。

【００１１】本発明の電解液のピロリン塩は２−ピロリ
ン塩でも３−ピロリン塩でもよく、ピロリン塩としては
炭素数が１〜３のアルキル化合物が特に好ましい。ピロ
リン塩の具体例として、メチル２−ピロリン、エチルメ
チル２−ピロリン、トリメチル２−ピロリン、メチル３
−ピロリン、エチルメチル３−ピロリン、トリメチル３
−ピロリン、トリエチル３−ピロリンなどが挙げられ
る。

【００１２】本発明の電解液は溶媒として非プロトン溶
媒を用いるのが好ましく、非プロトン溶媒としては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−デ
カラクトン、γ−ウンデカラクトンなどのラクトン類が
挙げられるが、ラクトン類にのみに限定するものではな
い。

【００１３】また、本発明においては非プロトン溶媒に
他の溶媒を混合してもよい。この場合、混合する溶媒は
グリコール類が好ましく、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、グリセリンなどが挙げられる
が、本発明で混合される溶媒はグリコール類のみに限定
するものではない。

【００１４】本発明に係る電解液において、ラクトン類
やグリコール類などの溶媒中におけるカルボン酸のピロ
リン塩の含有量は、種々に選択し得るが、飽和溶液の状
態が最も電気伝導度が高く好適である。カルボン酸のピ
ロリン塩の含有量は電解液中１〜６０重量％、好ましく
は１０〜４０重量％程度であり、６０重量％を超えると
溶解しなくなる。

【００１５】本発明において、ラクトン類やグリコール
類をそれぞれ単独で用いることもできるが、混合して用
いる方が高い電気伝導度が得られやすい。ラクトン類と
グリコール類の混合割合は重量比２０対８０から９５対
５程度が採用される。

【００１６】本発明においては、本発明に係る電解液の
火花発生電圧を向上させるために硼酸、リン酸、タング
ステン酸、ヘテロポリ酸などの無機酸またはその塩やマ
ンニット、ソルビットなどの多糖類を０．１〜１０重量
％、好ましくは０．１〜５重量％添加してもよい。

【００１７】さらに、電解コンデンサの初期の損失角の
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、ニトロ化合物またはその塩を０．１〜１
０重量％、好ましくは０．１〜５重量％を添加してもよ
い。

【００１８】本発明に係る電解液のｐＨは必要に応じて
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食の原因などとなるので、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。

【００１９】

【実施例】まず、本発明に係る電解液の組成を比較例と
ともに説明する。

【００２０】〈比較例１〉電解液組成；フタル酸トリエチルアミン２５重量％ γ−ブチロラクトン５８．４重量％エチレングリコール１４．６重量％水２重量％

【００２１】〈実施例１〉電解液組成；フタル酸２−ピロリン２５重量％ γ−ブチロラクトン５８．４重量％エチレングリコール１４．６重量％水２重量％

【００２２】〈実施例２〉電解液組成；フタル酸３−ピロリン２７重量％ γ−ブチロラクトン５６重量％エチレングリコール１４重量％水３重量％

【００２３】〈実施例３〉電解液組成；フタル酸トリメチル２−ピロリン２５重量％ γ−ブチロラクトン５８．４重量％エチレングリコール１４．６重量％水２重量％

【００２４】〈実施例４〉電解液組成；フタル酸トリメチル３−ピロリン２７重量％ γ−ブチロラクトン５６重量％エチレングリコール１４重量％水３重量％

【００２５】〈比較例２〉電解液組成；マレイン酸トリメチルアミン２５重量％ γ−ブチロラクトン５８．４重量％エチレングリコール１４．６重量％水２重量％

【００２６】〈実施例５〉電解液組成；マレイン酸２−ピロリン２５重量％ γ−ブチロラクトン５８．４重量％エチレングリコール１４．６重量％水２重量％

【００２７】〈実施例６〉電解液組成；マレイン酸３−ピロリン２７重量％ γ−ブチロラクトン５６重量％エチレングリコール１４重量％水３重量％

【００２８】比較例１、実施例１〜４、比較例２および
実施例５、６の電気伝導度（μＳ／ｃｍ；液温４０℃に
て）および火花発生電圧（Ｖ；液温８５℃にて）を測定
した。その結果を表１に示す。

【００２９】

【表１】

【００３０】この結果から、実施例１〜４の電解液は比
較例１の電解液に比べて、また実施例５、６の電解液は
比較例２の電解液に比べてそれぞれ電気伝導度が高いこ
とがわかる。

【００３１】次に、比較例１の電解液と実施例１および
実施例６の電解液を用いて定格６．３Ｖ１８０００μＦ
（製品サイズ；直径１８ｍｍ、軸長４０ｍｍ）の電解コ
ンデンサを各々５個作製し、１０５℃の温度下で貯蔵試
験を１０００時間実施した。

【００３２】この後に定電流電源を用いて１．０ｍＡの
定電流を印加し、定格電圧に到達するまでの時間を計測
した。比較例１の電解液を用いた電解コンデンサは定格
電圧に達するまでの時間の平均が３０５秒であったが、
実施例１および実施例６の電解液を用いた電解コンデン
サは、８秒と１４秒であり大幅に短縮することができ
た。

【００３３】従って、本発明に係る電解液は、高温貯蔵
下での長期信頼性（熱安定性）が高いことが分かる。

【００３４】さらに、比較例１〜２および実施例１〜６
による電解液を用いて定格８０Ｖ２．２μＦ（製品サイ
ズ；直径５ｍｍ、軸長１１．５ｍｍ）の電解コンデンサ
を各々２０個作製し、その静電容量（μＦ）、損失角の
正接（ｔａｎδ）、漏れ電流（１分値；μＡ）を測定し
た。その平均値を表２に示す。

【００３５】

【表２】

【００３６】このように、実施例１〜６の電解液を用い
た電解コンデンサの漏れ電流値は比較例１〜２と比較し
て格段に低く、損失角の正接（ｔａｎδ）もそれぞれ比
較例と較べて低い値である。以上のことから本発明に係
る芳香族または脂肪族カルボン酸のピロリン塩を用いた
電解液は、カルボン酸の第３級アミン塩を使用した電解
液に比べて優れた誘電体酸化被膜修復能力を有している
ことが分かる。

【００３７】

【発明の効果】上述したように本発明によれば、芳香族
または脂肪族カルボン酸のピロリン塩を溶質としたこと
により、熱安定性、電気伝導度および誘電体酸化被膜修
復の能力が格段に優れた電解液を得ることができる。

─────────────────────────────────────────────────────

【手続補正書】

【提出日】平成８年７月２６日

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００３４

【補正方法】変更

【補正内容】

【００３４】さらに、比較例１〜２および実施例１〜６
による電解液を用いて定格１０Ｖ１２０μＦ（製品サイ
ズ；直径５ｍｍ、軸長１１．５ｍｍ）の電解コンデンサ
を各々２０個作製し、その静電容量（μＦ）、損失角の
正接（ｔａｎδ）、漏れ電流（１分値；μＡ）を測定し
た。その平均値を表２に示す。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】芳香族カルボン酸のピロリン塩を溶質とし
たことを特徴とするアルミニウム電解コンデンサ駆動用
電解液。
【請求項２】脂肪族カルボン酸のピロリン塩を溶質とし
たことを特徴とするアルミニウム電解コンデンサ駆動用
電解液。
【請求項３】ピロリン塩が２−ピロリン塩であることを
特徴とする請求項１または２に記載のアルミニウム電解
コンデンサ駆動用電解液。
【請求項４】ピロリン塩が３−ピロリン塩であることを
特徴とする請求項１または２に記載のアルミニウム電解
コンデンサ駆動用電解液。
【請求項５】ピロリン塩が炭素数１〜３のアルキル化合
物であることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記
載のアルミニウム電解コンデンサ駆動用電解液。
【請求項６】溶媒として非プロトン溶媒を用いたことを
特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載のアルミニウ
ム電解コンデンサ駆動用電解液。
【請求項７】芳香族カルボン酸のピロリン塩を溶質とし
たアルミニウム電解コンデンサ駆動用電解液を使用する
ことを特徴とするアルミニウム電解コンデンサ。
【請求項８】脂肪族カルボン酸のピロリン塩を溶質とし
たアルミニウム電解コンデンサ駆動用電解液を使用する
ことを特徴とするアルミニウム電解コンデンサ。
【請求項９】ピロリン塩が２−ピロリン塩であるアルミ
ニウム電解コンデンサ駆動用電解液を使用することを特
徴とする請求項７または８に記載のアルミニウム電解コ
ンデンサ。
【請求項１０】ピロリン塩が３−ピロリン塩である記載
のアルミニウム電解コンデンサ駆動用電解液を使用する
ことを特徴とする請求項７または８に記載のアルミニウ
ム電解コンデンサ。
【請求項１１】ピロリン塩が炭素数１〜３のアルキル化
合物であるアルミニウム電解コンデンサ駆動用電解液を
使用することを特徴とする請求項７〜１０のいずれかに
記載のアルミニウム電解コンデンサ。
【請求項１２】溶媒として非プロトン溶媒を用いたアル
ミニウム電解コンデンサ駆動用電解液を使用することを
特徴とする請求項７〜１１のいずれかに記載のアルミニ
ウム電解コンデンサ。