JPS5915374B2 - 電解コンデンサ駆動用電解液 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はエチレングリコールと水の混合溶媒からなる電
解コンデンサの駆動用電解液に関し、電解コンデンサの
低温特性および寿命特性の向上を目的としたものである
。

従来エチレングリコールを主溶媒としカルボン酸のアン
モニウム塩を電解質とした電解コンデンサ用の駆動用電
解液を使用した場合、静電容量変化率やｊａｎδなどの
低温特性が悪く、また高温負荷寿命試験を行うとアルミ
ニウムである陽極箔に生成しである陽極酸化皮膜がたと
えばベーマイト反応などを起こして劣化し漏れ電流の増
大、水素ガスの発生などを生ずる。

この現象はとくに定格が低圧、大容量の電解コンデンサ
はど著しい。

そしてこのガスがコンデンサケースの内部圧力を高め時
間の経過とともに防爆弁の動作などを生じコンデンサの
機能を失う場合があった。

前記の低温特性を向上せしめるだめの手段として電解液
に水を添加することが知られ”ている。

しかし水を添加した電解液を使用したコンデンサでは陽
極酸化皮膜および陰極箔が水と反応し負荷試験において
漏れ電流が増大し、かつ水素ガスが発生してコンデンサ
ケース内の圧力が高くなり前述と同様防爆弁の動作など
を生じコンデンサの機能を失う場合があった。

たとえばエチレングリコールと水とアジピン酸アンモン
とからなる電解液を含浸したコンデンサにおいて、エチ
レングリコールと水との混合割合を変えた電解液を使用
したコンデンサの温度特性を第１図〜第３図に示す。

なお試料のコンデンサは定格６．３Ｖ−２２０μＦ、使
用電解液の組成は第１表のとおりであり第１図〜第３図
はいずれも試料の初期温度特性で、第１図は静電容量変
化率、第２図はｔａｎδ、第３図は一５５℃における周
波数−インピーダンス特性を示しだものである。

なお第１図〜第３図において従来例はＯ１参考例Ａは１
０、参考例Ｂは２０、参考例Ｃは４０、参考例りは５０
の符号で示した。

上記試料の特性はいずれも水を添加していない従来例に
比して良好な特性を示しているが、水の添加割合が５０
係の参考例りの場合には一５５℃において水４０％添加
の参考例Ｃの場合より特性が悪化しているのが特徴であ
り、エチレングリコール−水系電解液における水の添加
量の限度を示している。

この試料者１０個について８５℃負荷試験を行ったとき
の防爆弁動作状況を第２表に示すが、前述の初期特性と
は逆に電解液に水を添加する割合が増すほど水と陽極酸
化皮膜および陰極箔のベーマイト反応による水素ガス発
生が激しくなって内部圧力が増大し短時間に防爆弁が動
作するという問題点があり、電解液へ水を添加してもそ
のままは使用できない欠点を有していた。

また特開昭５２−４５０４９号公報にはエチレングリコ
ール、メチルセロソルブ等の溶媒にイオノゲンとしてホ
ウ酸、アジピン酸、サリチル酸まだはこれ等のアンモニ
ウム塩を添加し、さらに腐食防止剤としてニトロ化合物
を０．１〜１．０ｗｔ％を加えた駆動用電解液が記載さ
れているが、この電解液ではエチレングリコールを使用
した場合電解コンデンサとしての低温特性が悪く、また
メチルセロソルブを使用した場合はゴム栓透過率が犬で
あり寿命試験において静電容量変化率やｔａｎδが犬と
なり劣化する問題点を有していた。

本発明は上記の点に鑑みてなされたもので水を加えた電
解液にカルボン酸アンモニウム塩、カルボン酸、バラニ
トロフェノールを加えてベーマイト反応の生成や水素ガ
スの発生を抑制し、低温特性、寿命特性などを向上せし
めた電解コンデンサを提供するものである。

本発明の第１の目的はエチレングリコールに水を添加し
た溶媒を使用することによって電解液の比抵抗の低下、
低温特性を改善しようとするものであり、イオノゲンで
あるカルボン酸のアンモニウム塩（たとえばアジピン酸
アンモニウム、コハク酸アンモニウム、フタル酸アンモ
ニウム、安息香酸アンモニウムなど）およびカルボン酸
（たとえばアジピン酸、コノ入り酸、フタル酸、安息香
酸など）を添加して電解液のＰＨを４〜６．５の範囲に
することによって水を添加したときに生ずるベーマイト
反応による水素ガスの発生を抑制することである。

また本発明の第２の目的は電解コンデンサの高温負荷寿
命試験中に陽極酸化皮膜の劣化による漏れ電流により陰
極から発生する水素ガスを吸収すれば高温寿命特性を向
上させることができ、該水素ガスをバラニトロフェノー
ルにより吸収し弁動作を防ぐことである。

このバラニトロフェノールのガス吸収作用は次式によっ
て表現できるがこれは前記従来例で述べた特開昭５２−
４５０４９号公報記載のニトロ化合物を腐食防止剤とす
るのとは異なる作用である。

すなわち本発明はニトロ基とＨが反応して水を生じるこ
とによって水素ガスを吸収するのに対し特開昭５２−４
５０４９号公報記載の腐食防止作用はニトロ化合物のニ
トロ基に腐食発生物であるＣ４−を錯化合物としてとり
こむことにより腐食防止を行うもので全く異なる作用で
ある。

したがって本発明になる電解コンデンサ駆動用電解液は
エチレングリコールに水５〜２０ｗｔ％を加えたものを
溶媒とし、該溶媒をＰＨ４〜６５にするためにカルボン
酸のアンモニウム塩およびカルボン酸を添加し、さらに
ガス吸収剤としてバラニトロフェノールを０．０５〜３
重量係加えたものである。

以下実施例により説明する。

まず従来例、本発明、参考例の電解液についてその組成
および緒特性を第３表に示した。

上記の結果からも明らかなように従来９１１（Ｉ）では
ＰＨが７４となって陰極箔のベーマイト反応の生成を抑
制する作用がなく、また参考例ＣＩ）では火花電圧が急
激に降下している。

さらにバラニトロフェノールは水素ガス吸収能がきわめ
て高く、後述するが０．０５重量係以上であれば充分な
効果が得られ、水素ガスの発生量とガス吸収能との関係
から３重量係を越えて添加しても効果は変わらす価格的
にも高価なものであるので添加量を低く抑えるのが得策
である。

つぎに上記第３表に示した組成からなる電解液を使用し
た電解コンデンサの８５℃負荷試験の結果を第４表に示
す。

なお試料は定格１６Ｖ−２２００μＦ、個数釜１０個、
静電容量変化率は初期値を１００係とし、また防爆弁動
作数は試料１０個中の動作個数を示す。

また同じく上記第３表に示した組成からなる電解液を使
用した電解コンデンサの静電容量およびｔａｎδの温度
特性は第４図および第５図に示すとおりであり、従来例
α）は曲線（至）となり従来例（■）。

（■）、参考例（Ｉ）、（［）、本発明（Ｉ）、（ＩＩ
）。

（［Ｉ）が曲線Ｂとなって同一値を示し、また従来例（
■）、本発明（ＩＶ）は曲線Ｃ１参考例（ＩＩＩ）は曲
線りとなるので曲線は４本に集約される。

以上の結果第３表、第４表に示すように従来例（Ｉ）で
はアジピン酸を含まないだめＰＨが低下せず吸湿した微
量の水と陰極箔のベーマイト反応を側割できないので防
爆弁動作数が８５°Ｃ，３０００ｈで１０／１０となり
、従来例（ＩＩＩ）では水を添加したときにアジピン酸
を加えずＰＨが低下しないため同様なベーマイト反応に
より短時間で全数弁動作した。

また従来例（ＩＩ）および（ＩＶ）ではガス吸収剤のバ
ラニトロフェノールを含まないで陽極箔の漏れ電流によ
り発生する水素ガスを吸収できず防爆弁動作数が８５°
Ｃ，３０００ｈで１０／１０となったものと推考できる
。

そして参考例σ）ではバラニトロフェノールの添加量が
微量でガス吸収が充分でなく、したがって８５℃、３０
００ｈで３／１０の防爆弁動作数を記録し、参考例（［
）では第４表および第４図、第５図に示した特性では問
題はないが前述のとおり３重量％を越える添加量では効
果は変わらず単に高価となり製品価格が上昇するだけで
ある。

そして該参考例（Ｉ［）は火花電圧が２１０ｖと低いの
で、実施例の試料定格電圧１６Ｖでは全く影響はないが
、高電圧定格品には使用できない欠点を有するものであ
る。

さらに低温特性は水の添加量が４０〜５０ｗｔ％のとき
最良となるが、水の添加量が２０ｗｔ％を越えると参考
例（ＩＩＩ）のようにＰＨを低下させバラニトロフェノ
ールを加えても高温寿命試験において発生するベーマイ
ト反応による水素ガスの発生量が多くなり弁動作が発生
する。

したがって水の添加量は２０ｗｔ％が限度である。

そして本発明（Ｉ）〜（ＩＩＩ）はいずれも水２０ｗｔ
％の実施例であるがいずれもベーマイト反応および陰極
から発生する水素ガスを抑制および吸収し良好な特性を
示している。

また本発明（ＩＶ）も低温特性、寿命特性が改善される
。

以上述べたように本発明はエチレングリコールに水５〜
２０重量係を添加した混合溶媒をカルボン酸のアンモニ
ウム塩およびカルボン酸を加えてＰＨを４〜６．５に調
整し、これにバラニトロフェノール０．０５〜３重量係
添加した電解コンテップ駆動用電解液であるから低温特
性および高温負荷特性に優れた電解コンデンサを提供す
ることができる。

なお実施例においてカルボン酸のアンモニウム塩として
アジピン酸アンモニウム、カルボン酸としてアジピン酸
をあげて述べたが、他のカルボン酸のアンモニウム塩た
とえばコハク酸アンモニウム、フタル酸アンモニウム、
安息香酸アンモニウム、またカルボン酸としてコ・・り
酸、フタル酸、安息香酸などを単独または２種以上混合
したものを用いても同様の効果を得ることができる。

なおこのカルボン酸のアンモニウム塩とカルボン酸との
組合わせは実施例のような同種の組合わせでも、または
異種の組合わせでも同様の効果を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図〜第３図は従来例および参考例になる電解液を使
用したコンデンサの初期温度特性を示し、第１図は静電
容量変化率を示す曲線図、第２図はｔａｎδを示す曲線
図、第３図は一５５°Ｃにおける周波数−インピーダン
ス特性を示す曲線図、第４図および第５図は従来例、本
発明、参考例になる１駆動用電解液を使用した電解コン
デンサの静電容量一温度の関係を示す曲線図、第５図は
同じ（ｔａｎδ一温度の関係を示す曲線図である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ エチレングリコールに水５〜２０重量係を加えｋ
   溶媒にカルボン酸と該カルボン酸のアンモニウム塩を溶
   解せしめてＰＨ４〜６．５の緩衝溶液を調整し、該緩衝
   溶液に０．０５〜３重量％のバラニトロフェノールを添
   加した電解コンデンサ駆動用電解液。 ２ カルボン酸がアジピン酸、コハク酸、フタル酸、安
   息香酸の中の１種または２種以上を混合したものからな
   り、カルボン酸のアンモニウム塩が前記カルボン酸のア
   ンモニウム塩の１種または２種以上を混合したものから
   なることを特徴とする特許請求の範囲１に記載の電解コ
   ンデンサ駆動用電解液。