JPS5978522A - 電解コンデンサ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は比導電率の高い実質的に非水性の電解液を有す
る電解コンデンサに関するものである。

英国特許第９９２，４６３号明細書は、陽極酸化によシ
絶縁性酸化物層を設けた陽極と、陰極と、スペーサと、
置換アンモニウム塩基と有機酸との塩を双極性有機溶媒
中に溶解した電解液とからなる電解コンデンサを開示し
ている。

このような種類の電解液はコンデンサを極めて広い温度
範囲、すなわち−５５℃〜−ト１２５℃の温度範囲で使
用するのに適したものにする。キャパシタンスおよび直
列抵抗の変動は２個の極限値以下の適当な限界値内に留
まる。

既知の電解液の欠点は「化成特性（ｆｏｒｍｉｎｇｂｅ
ｈａｖｉｏｕｒ　）　Ｊ　、すなわち化成電流（ｆｏｒ
ｍｉｎｇｃｕｒｒｅｎｔ　）が絶縁ｔ！＋、酸化物層を
形成する効率および酸化物層の緻密さが最適でないこと
である。この結果、極めて多量のガスの放出の起り、ま
た漏洩電流が大きくなシすぎる。一般に、既知の電解液
は高電圧用にも低電圧用にも適当でなく、これらの場合
には溶解したイオン物質の濃度を選択することにより問
題となる電圧範囲に必要な比導電率のレベルを常に調整
する必要があることを考慮する必要がある。特に、高容
量性の陽極箔および陰極箔を有する低電圧コンデンサ（
動作電圧１００Ｖ以下）の場合には、電解液は５ｍＳ／
Ｃ７ｒＬ以上の高い比導電率を有している必要があるが
、既知の電解液の場合にはかかる高い比導電率を有して
いない。高電圧コンデンサの場合には、電解液は低い比
導電率を有していてもよく、かかる低い比導電率は溶媒
中のイオン物質の濃度を対応する低電圧電解液の場合よ
シ低くすることによって達成される０ 本発明はかかる電解液を提供する。

本発明においては、陽極酸化にょシ絶縁性酸化物層を設
けた陽極と、陰極と、スペーサと、双極性有機溶媒中に
置換アンモニウム塩基と有機酸との塩を含有する電解液
とからなる電解コンデンサにおいて、第四アンモニウム
塩基と二塩基性カルボン酸Ｈ０００−（ＯＨ２，１ｎ−
０００Ｈとの塩が双極性溶媒と水との混合物中に溶解さ
れていて、前記混合物が２重量％以上で１０重：１１％
以下の水を含有１．ていることを特徴とする電解コンデ
ンサを提供する。

二塩基性カルボン酸において４＜ｎ、＜８である電解液
が好ましい。

高電圧範囲（１００ボルト以上の高い動作電圧）で使用
する場合には電解液は低い比導電率を有することができ
る。しかし、動作電圧の両方の範囲においては溶解塩濃
度のみが異なる同一の種類の電解液を使用できるのが有
利である。

本発明の好適例では、電解液中の溶解塩が塩基と酸とを
２；１の化学曾論的モル比で含有している場合に電解コ
ンデンサに一層良好な化成特注を実現することができる
。

溶媒に関しては、カルボンアミド（ａａｒｂｏｎａｍｊ
、ｄｅ　）がこれによって得られる高い比導電率の点で
好ましい。使用する場合によっては、第２溶媒、例えば
、もう１種のアミド、エチレングリコール、γ−ブチロ
ラクトンまたはＮ−メチルピロリドンを添加することが
できる。

コンデンサの破壊電圧に関しては４重量％以下の水を含
有する液体が最適である。

破壊電圧を５００　Ｖ、ｔで増大するには、ポウ酸およ
び置換リン酸塩の少くとも一万が本発明のコンデンサに
使用する電解液に対する添加剤として好ましい。

実用上極めて芥易に使用できる電解液用溶媒はＮ、Ｎ−
ジメチルアセトアミドとＮ−モノメチルアセトアミドと
のモル比４：１の混合物である。この混合物中では考慮
すべき大部分の塩（例えば、アゼライン酸のテトラ−エ
チルアンモニウム塩）の溶解度が極めて大きく、組立体
の導電率が高くなる。これは溶解塩の濃度によるだけで
なく、墳および溶媒の選択にもよる。例えば、８３重ｆ
ｆ１％のジメチルアセトアミドと１７重ｆｉＬ％のＮ−
メチルアセトアミドとからなシかつ約２重量％の水を含
有する溶媒中の上述の塩の濃度が１７％の時に７．６ｍ
ｓ／ｃＩｒＬになる。

下記の第１表に若干の電解液をその比導電率と共に記載
する。一部は高電圧コンデンサに適しており、一部は低
電圧コンデンサに適している。第１表では次の記号を使
用している； ＤＭＡ＝Ｎ、Ｎ−ジメチルアセトアミドＮＭＡ＝Ｎ−メ
チルアセトアミド ＤＭＦ＝Ｎ、Ｎ−ジメチルホルムアミドＴＥＡ　＝デト
ラエチルアンモニウム。

／′ ／″ ／ ７′ ／′ ／″′ ／ 第１表 溶媒　　　水分　　　　塩　　　　　塩濠度　導電率Ｄ
ＭＡ　　　　　　　　　４．．５　　　ＴＥＡ−マロン
酸塩　　　　３．７　　　２．４ＤＭＡ　　　　　　　
　　４．５　　　ＴＥＡ−アジピン酸塩　　３．８　　
　２．８ＤＭＡ　　　　　　　　２．０　　ＴＥＡ−ア
ジピン酸塩　１７．０　　　５．ＩＤｉ　　　　　　　
　　２．ＯＴＥＡ−７ゼライン酸塩　１７．０　　　１
５ＤＭＦ　　　　　　　　　ｉ、５　　　ＴＥＡ−アゼ
ライン酸塩２ａ、０　　　９．４本発明を次の例につい
て説明する。

下記の電解液を使用した： ０　ロ　　　００　　　００　　　００＋−””−Ｑ−
一く＼ε→ ｍｌおよびＡ２はそれぞれ２５°Ｃで１．０７　ｍ　Ｓ
４Ｌの導電率を有する高電圧電解コンデンサ用および２
５゛Ｃで４．０　ｍ　Ｓ／、Ｌの導電率を有する低電圧
電解コンデンサ用の通常の電解液である。下記の実験で
はこれらの電解液を基準として使用する。第８表では、
一定電圧を用いて化成する間の電流変動から計算した本
発明に係る２種の電解液の化成効率を、２種の標準電解
液１および２の化成効率と比較する。２５°０では化成
効率はほぼ同一レベルであったが、８５°Ｃでは本発明
のコンデンサに用いる電解液が有意に優れていた。

破壊電圧は高電圧電解コンデンサＣ＜、４５０Ｖ）に使
用するにも、低電圧電解コンデンサ（＜１５０■〕に使
用するにも、充分な高さである。

第３表 １　　　８８　６４　　　４６０ ｆｌ　　　　８］　　８８　　　４７０２　　　８９　
６９　　　８５ ９　　　１００　９２　　　１８０ 第４表は電解液５にホウ酸を添加した場合およびホウ酸
とリン酸ブチルとを添加した場合の８５℃における破壊
電圧に及ぼす影響を示す。

第５表には本発明のコンデンサに使用する電解液８と標
準電解液１との抵抗率を種々の温度でｕ己録した。２５
”Ｃでは３の抵抗率はｌの抵抗率の’／２．８であるが
、−５５“０では３の抵抗率は１の抵抗率の１／２２で
ある。

第５表 第６表は本発明に係る２種の電解液の１２５°Ｃにおけ
る安定性を示す。従来の電解液Ａ１およびＡ２は１２５
°０において安定でなく、これはなかんずくグリコール
がホウ酸とエステルを形成するからである。

本発明に係る電解液８および４の抵抗率は１０００時間
後にリン酸ブチルの添加とは無関係にそれぞれ僅か１１
％および２％増加した。

第６表 第７表は電圧を印加せずに８５°Ｃおよび１０５°Ｃで
１００時間試験した後の本発明の一連の電解コンデンサ
の安定性を従来の電解液を使用した場合の安定性と比較
して出発値に対するチで示す。

最初の８個の値は高電圧コンデンサに関するもので、最
後の２個は低電圧コンデンサに関するものである。

第７表 最後に、電解コンデンサに使用するいくつかの電解液（
第２表参照）を寿命について試験した。

これらのコンデンサはアルミニウム陽極箔と陰極箔とか
らなυ、陽極箔および陰極箔は接点ラグを具えていて多
孔性の紙のセノ；レータを使用して一緒にロールに形成
されている。陽極箔をエツチングし、次いで動作電圧よ
り少くとも２０チ高い電圧まで陽極酸化により化成する
。陰極ホイルは陰極キャパシタンスが化成された陽極箔
のキャノくシタンスよシ著しく高くなるようにのみエツ
チングする。生成したロールに電解液を含浸させ、包囲
体内に入れる。このコンデンサを後化成する。

５５０ｖまで化成された陽極箔をこの例の高電圧電解コ
ンデンサに使用する。これらのコンデンサは直径１５　
ｒｒａｓで長さ３ＱｌｌＩｍである。これらのコンデン
サを８８５■および８５℃で後化成する。

第８表は寿命試験の結果を０時間、８５”Ｃかつ８８５
Ｖで１０００時間後、および１０５　’Ｏか９３８５■
で５００時間後のそれぞれにおけるいくつかの物理量の
形態で示す。これらの物理量の値は１０個のコンデンサ
について測定した平均値で、１００Ｈｚにおけるキャパ
シタンス（０）、１００Ｈｚにおける等価直列抵抗（ｅ
ｓｒ）、１．００　Ｈｚにおけるインピーダンス（Ｚ）
および８８５ｖの動作電圧かつ２５°０で測定した１分
後の漏洩電流（ＬＯ）であるＯ 本発明に係る電解液６および７は従来の電解液１よシ有
意に低い等個直列抵抗（ｅＥ；ｒ）およびインピーダン
スのレベルおよび変動を示す。また電解液８は４００ｖ
かつ８５°Ｃで使用できる。

１２０■まで化成された箔を低電圧電解コンデンサに使
用する。これらのコンデンサも直径１５　ｍｍで長さ８
θｍｍである。これらのコンデンサを１００Ｖかつ８５
”０で後化成する。

第９表には寿命試験の結果を０時間並びに８５℃かつ１
００ｖおよび１２５°Ｃかつ６８Ｖでｌ０００時間後に
おける上述の物理斌の形態で示す。この場合にも表に示
したデータは１０個のコンデンサについて測定した平均
値である。この場合の漏洩電流測定用動作電圧はそれぞ
れ］、００Ｖおよび６３Ｖである。

本発明に係るこれらの電解液は従来の電解液（Ａ２）と
は比較できない。この理由は従来の電解液（Ａ２）が８
５°０％１００Ｖお！び１２５°０．６８Ｖで不適当で
あるからである。

さらに、本発明においては、スペーサを作る紙の選択が
本発明の電解コンデンサの電解液によって達成される効
果、特にインピーダンス２に関する効果の値にとって重
要であることが分った。

特に電解コンデンサ用スペーザとして使用するために市
販されているのはマニラ繊維から作られたマニラ紙およ
びセルロース繊維から作られたセルロース紙である。な
かんずく多孔性の差によって区別されるこれらのタイプ
の紙は、例えば、［シェラ−・ウントｏヘシュ（Ｓｃｈ
、ｏｅｌｌｅｒ　ｕｎｄｎｏｅｓｃｈ）　ｊ商会および
ボレＬ／　（Ｂｏｌｌｅｒ’ｅ　）商会から入手できる
。

次の第１θ表では、これらの２種の紙のそれぞれと少数
の電解液とを組み合わせた低電圧用および高電圧用の２
種のものを互に比較する。相互比較の基準は抵抗ファク
ターＸ紙の厚さの積である。

この積は次の通りである： マニラ紙Ｉの場合には１２００ マニラ紙■の場合には　８２０ セルロース紙１の場合には２４０ セルロース紙■の場合には８２０ 第１０表 この表から本発明に係る電解液を選択した結果達成され
る改善はマニラ紙からなるスペーサを使用した場合に最
も良く明示されることが明らかである。

特許出願人　　エヌ・ベー・フィリップス・フルーイラ
ンペンファプリケン 代理人弁理士　　杉　　村　　暁　　秀　　、、、／、
？、’、、、’、’、ｚ゛′、−１１，こノ二 １２

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、　陽極酸化によシ絶縁性酸化物層を設けた陽極と、
   陰極と、スペーサと、双極性有機溶媒中に置換アンモニ
   ウム塩基と有機酸との塩を含有する電解液とからなる電
   解コンデンサにおいて、 第四アンモニウム塩基と二塩基性カルボン酸Ｈ０００−
   （ＯＨ２）ｎ−０００Ｈとの塩が双極性溶媒と水との混
   合物中に溶解されていて、前記混合物が２重量係以上で
   １０重量％以下の水を含有していることを特徴とする電
   解コンデンサ。 入　前記二塩基性カルボン酸において４くｎ≦８である
   特許請求の範囲第１項記載の電解コンデンサ。 ＆　前記電解液中の溶解塩が塩基と酸とを２：１の化学
   量論的モル比で含有している特許請求の範囲第１項また
   は第２項記載の電解コンデンサ。 生　前記電解液が２重量％以上で４重量％以下の水を含
   有している特許請求の範囲第１〜８項のいずれか一つの
   項に記載の電解コンデンサ。 五　前記電解液がホウ酸を含有している特許請求の範囲
   第１〜８項のいずれか一つの項に記載の電解コンデンサ
   。 ａ　前記電解液が溶解リン酸塩を含有している特許請求
   の範囲第１〜８項のいずれか一つの項に記載の電解コン
   デンサ。 Ｉ　前記スペーサがマニラ紙からなる特許請求の範囲第
   １〜６項のいずれか一つの項に記載の電解コンデンサ。 ＆　前記電解液中の溶媒がＮ−ジメチルアセトアミドと
   Ｎ−モノメチルアセトアミドとの４＝１０モル此の混合
   物である特許請求の範囲第１〜７項のいずれか一つの項
   に記載の電解コンデンサっ