JPS60136216A - Electrolyte for electrolytic condenser - Google Patents

Electrolyte for electrolytic condenser

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JPS60136216A
JPS60136216A JP24984383A JP24984383A JPS60136216A JP S60136216 A JPS60136216 A JP S60136216A JP 24984383 A JP24984383 A JP 24984383A JP 24984383 A JP24984383 A JP 24984383A JP S60136216 A JPS60136216 A JP S60136216A
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electrolyte
electrolytic solution
electrolytic
ethylene glycol
specific resistance
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豊 横山
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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。
(57) [Summary] This bulletin contains application data before electronic filing, so abstract data is not recorded.

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、電解コンデンサの電解液に関するものであ
る。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to an electrolytic solution for an electrolytic capacitor.

液状の電解質、すなわち電解液をコンデンサ素子に含浸
させてなる、いわゆる乾式電解コンデンサは、第1図に
その概要を示すように、アルミニウム等の弁作用を有す
る金属を陽極電極16ご用い、この表面をエツチング等
の処理により凹凸面2にして表面積の拡大をはかるとと
もに、その表面へ陽極酸化等の手段で誘電体となる酸化
被膜層3を形成したものと、この上面へセパレータ紙4
、さらに陰極電極5が順次重ね合わせられ、さらに陽極
、陰極双方の電極1.5には各々外部リード7が接続さ
れた構造となっている。
A so-called dry electrolytic capacitor in which a capacitor element is impregnated with a liquid electrolyte, that is, an electrolytic solution, uses a metal such as aluminum with a valve action as an anode electrode 16, as shown in FIG. An uneven surface 2 is formed by processing such as etching to increase the surface area, and an oxide film layer 3 serving as a dielectric is formed on the surface by means such as anodic oxidation, and a separator paper 4 is placed on the upper surface.
Further, cathode electrodes 5 are successively stacked one on top of the other, and external leads 7 are connected to both the anode and cathode electrodes 1.5, respectively.

そして、前記酸化被膜層3と陰極電極5との間には、セ
パレータ紙4に保持されて電解液6が介在、している。
An electrolytic solution 6 is interposed between the oxide film layer 3 and the cathode electrode 5 and is held by a separator paper 4.

この電解液6は酸化被膜層3の凹凸面2に沿って接して
おり、真の陰極としての役割をはたす。(陰極電極5は
、陰極としてよりもむしろ集電体としての役目をはたし
ている)また、この電解液6は、酸化被膜層3に作用し
て酸化被膜層3の欠損部や劣化部分を修復させる機能を
あわせ持っている。
This electrolytic solution 6 is in contact with the uneven surface 2 of the oxide film layer 3, and serves as a true cathode. (The cathode electrode 5 serves as a current collector rather than a cathode.) Furthermore, this electrolytic solution 6 acts on the oxide film layer 3 to repair the defective and deteriorated parts of the oxide film layer 3. It has both functions.

このように、電解液は電解コンデンサにおける極めて重
要な構成要素であり、電解液の特性が電解コンデンサの
特性を大きく左右する。
As described above, the electrolyte is an extremely important component in an electrolytic capacitor, and the characteristics of the electrolyte greatly influence the characteristics of the electrolytic capacitor.

そして電解コンデンサの損失あるいは等個直列抵抗を低
減させるためには、電解液自体の比抵抗値を低くする必
要がある。また電解コンデンサは使用電圧が数ボルトか
ら450ボルト以上の範囲に及び、電圧が高くなると電
解液の耐圧(通常電解液自体がスパークを起こす火花電
圧であられしている)が充分あることが要求される。
In order to reduce the loss or equal series resistance of the electrolytic capacitor, it is necessary to lower the specific resistance value of the electrolytic solution itself. Furthermore, the operating voltage of electrolytic capacitors ranges from a few volts to more than 450 volts, and as the voltage increases, the electrolyte must have sufficient withstand voltage (usually the electrolyte itself is exposed to the spark voltage that causes a spark). Ru.

従来の電解液は、低圧用としてエチレングリコールを主
体とした溶媒にアジピン酸もしくはその塩を溶解した、
エチレングリコール−アジピン酸系の電解液が一般に用
いられている。この系の電解液は、比抵抗値を300Ω
cmあるいはそれ以下まで低くできるが、耐圧すなわち
火花電圧は250■程度までしかとれず、実際の製品化
においては、定格電圧160■の製品が限度である。
Conventional electrolytes are made by dissolving adipic acid or its salts in a solvent mainly composed of ethylene glycol for low pressure applications.
Ethylene glycol-adipic acid based electrolytes are commonly used. This type of electrolyte has a specific resistance value of 300Ω.
The voltage can be lowered to cm or less, but the withstand voltage, that is, the spark voltage, can only reach about 250 cm, and in actual commercialization, the limit is a product with a rated voltage of 160 cm.

一方、中高圧用電解液は、エチレングリコールを主体と
した溶媒に硼酸もしくはその塩を溶解した、エチレング
リコール−硼酸系電解液が知られている。この系の電解
液は、火花電圧が高いが、通常の使用温度領域でも比抵
抗値が1に0cm以上あり、損失等が大きくなる欠点が
ある。
On the other hand, an ethylene glycol-boric acid electrolyte is known as an electrolyte for medium and high pressures, which is obtained by dissolving boric acid or a salt thereof in a solvent mainly composed of ethylene glycol. Although this type of electrolytic solution has a high spark voltage, it has a specific resistance value of 1/0 cm or more even in the normal operating temperature range, and has the disadvantage of large losses.

この発明は従来のこのような欠点を改良したもので、低
比抵抗と高い耐圧特性をあわせ持ち中高圧領域において
優れた特性の電解コンデンサが得られる電解液の提供を
目的としたものである。
The present invention has been made to improve upon these conventional drawbacks, and aims to provide an electrolytic solution that has both low resistivity and high withstand voltage characteristics, and that enables an electrolytic capacitor with excellent characteristics in the medium and high voltage range to be obtained.

この発明の電解液は、エチレングリコールを主体とした
溶媒に、3−メチルアジピン酸またはその塩を溶解した
ことを特徴とするもので、以下実施例に基づきこの発明
の詳細な説明する。
The electrolytic solution of the present invention is characterized by dissolving 3-methyladipic acid or its salt in a solvent mainly composed of ethylene glycol.The present invention will be described in detail below based on Examples.

まず、この発明の電解液に用いる3−メチルアジピン酸
と、従来から低圧用電解液ζご用いられているアジピン
酸との対比を示す。
First, a comparison will be shown between the 3-methyladipic acid used in the electrolytic solution of the present invention and the adipic acid conventionally used in the low-pressure electrolytic solution ζ.

第2図はエチレングリコールに、3−メチルアジピン酸
とアジピン酸とを各々溶解したときの溶解量と比抵抗値
との関係をあられしたグラフである。このグラフから明
らかなように、両者とも溶解量に対する比抵抗値は殆ど
同じカーブを示すが、アジピン酸は溶解量がエチレング
リコール10.0gに対し20g(重量%で16.7’
)程度が限度であるのに対し、3−メチルアジピン酸は
45g(重量%で31)以上の溶解が可能であり、溶解
量の多いこの領域ではさらに低い比抵抗値が得られてい
る。
FIG. 2 is a graph showing the relationship between the amount of 3-methyladipic acid and adipic acid dissolved in ethylene glycol and the specific resistance value. As is clear from this graph, both show almost the same curves of resistivity versus dissolved amount, but the dissolved amount of adipic acid is 20 g (weight%: 16.7') for 10.0 g of ethylene glycol.
), whereas 3-methyladipic acid can dissolve 45 g (31% by weight) or more, and even lower resistivity values are obtained in this region where the amount dissolved is large.

次に、溶解量と火花電圧との関係をみてみる。Next, let's look at the relationship between the amount of melting and the spark voltage.

第3図はこの関係をあられしたグラフで、このグラフも
前回と同様にエチレングリコール100gに対して3−
メチルアジピン酸を熔解し、その溶解量と火花電圧との
関係を示したものである。このグラフかられかるように
、3−メチルアジピン酸はアジピン酸に比べ、理由は明
らかではないが、はるかに高い火花電圧値が得られ、従
来のエチレングリコール−アジピン酸系の電解液では不
可能だった高圧領域での使用が可能なことを示している
Figure 3 is a graph showing this relationship, and like the previous one, this graph also shows 3-
This figure shows the relationship between the amount of dissolved methyladipic acid and the spark voltage. As can be seen from this graph, 3-methyladipic acid provides a much higher spark voltage value than adipic acid, although the reason is not clear, which is impossible with conventional ethylene glycol-adipic acid electrolytes. This indicates that it can be used in high pressure areas.

これらの結果から、この発明の3−メチルアジピン酸を
用いた電解液は、従来のエチレングリコール−アジピン
酸系電解液と同等の低い比抵抗値を持ち、しかも電圧の
高い領域まで使用できることがわかる。
These results show that the electrolytic solution using 3-methyladipic acid of the present invention has a low resistivity value equivalent to that of the conventional ethylene glycol-adipic acid electrolytic solution, and can be used even in a high voltage range. .

なお、溶媒と溶質の溶解量との関係については上述した
ように、この発明の3−メチルアジピン酸はアジピン酸
に比べて高い溶解度を示すが、溶質量を増してゆくと比
抵抗値は下がるが、同時に火花電圧も降下し、低温で溶
質が析出するおそれがでてくる。また逆に溶解量が少な
いと比抵抗値の低減がはかれないし、耐腐食性も充分に
得られなくなる。これらのことから、電解液として好ま
しい溶解範囲は、エチレングリコールに対する3−メチ
ルアジピン酸が、重量%比で1ないし30重量%の範囲
である。
Regarding the relationship between the solvent and the amount of solute dissolved, as mentioned above, the 3-methyladipic acid of this invention exhibits higher solubility than adipic acid, but as the amount of solute increases, the specific resistance value decreases. However, at the same time, the spark voltage also drops, and there is a risk that solutes will precipitate at low temperatures. On the other hand, if the amount dissolved is small, the specific resistance value cannot be reduced and corrosion resistance cannot be sufficiently obtained. For these reasons, the preferable solubility range for the electrolytic solution is 1 to 30% by weight of 3-methyladipic acid relative to ethylene glycol.

次に、この発明の電解液とエチレングリコール−硼酸系
の電解液とを試作し特性比較をおこなった。
Next, an electrolytic solution of the present invention and an ethylene glycol-boric acid based electrolytic solution were produced as prototypes and their characteristics were compared.

試作した電解液の組成は次のとおりである。The composition of the prototype electrolyte is as follows.

本発明例 エチレングリコール 87重it% 3−メチルアジピン酸 9重量% アンモニア水 4重量% 比抵抗値 400Ωcm/30℃ 一旦迷[ エチレングリコール 67重量% 硼酸 16.5重量% 五硼酸アンモニウム 16.5重量% 比抵抗値 1000Ωcm/30℃ この組成表からもわかるように、30℃におけ−る比抵
抗値は、従来の硼酸系のものが1000Ωcmあるのに
対し、この発明の電解液は400Ωcmと極めて低い値
を示している。さらに第4図は、両者の比抵抗と温度と
の関係をあられしたグラフで、このグラフからも明らか
なように、この発明の電解液は、低温下においても従来
のものに比べ比抵抗値が低く、低温における特性も優れ
ていることがわかる。
Examples of the present invention Ethylene glycol 87% by weight 3-methyladipic acid 9% by weight Ammonia water 4% by weight Specific resistance value 400Ωcm/30°C [Ethylene glycol 67% by weight Boric acid 16.5% by weight Ammonium pentaborate 16.5% by weight % Specific resistance value 1000 Ωcm/30°C As can be seen from this composition table, the specific resistance value at 30°C is 1000 Ωcm for conventional boric acid-based electrolytes, whereas the electrolyte of this invention has an extremely high 400 Ωcm. It shows a low value. Furthermore, Figure 4 is a graph showing the relationship between the specific resistance and temperature of both.As is clear from this graph, the electrolytic solution of this invention has a specific resistance value compared to the conventional one even at low temperatures. It can be seen that the characteristics at low temperatures are also excellent.

次に双方の電解液を使用して電解コンデンサを製作し、
その特性の比較を行った。
Next, an electrolytic capacitor is manufactured using both electrolytes,
We compared their characteristics.

製作した電解コンデンサは、定格電圧250V静電容量
470μFのもので、電解液は上記の本発明例のものと
従来例のものを用い、他の構成部品ならびに組立は全て
同じ条件とした。
The manufactured electrolytic capacitors had a rated voltage of 250 V and a capacitance of 470 μF, the electrolytes used were those of the above-mentioned example of the present invention and those of the conventional example, and all other components and assemblies were kept under the same conditions.

そして、上記のコンデンサを高温(85℃)下で定格電
圧(250V)を印加した1000時間の負荷試験と、
同じく85℃で1000時間の無負荷の放置試験を実施
し、時間経過に対する特性の変化をめた。
Then, the above capacitor was subjected to a 1000 hour load test under high temperature (85 degrees Celsius) with rated voltage (250V) applied.
Similarly, a no-load storage test was conducted at 85° C. for 1000 hours to determine changes in characteristics over time.

測定したものは、初期値に対する静電容量変化率(%)
、漏れ電流値(μA)、損失角の正接(Tanδ)で、
第5図は負荷試験、第6図は無負荷試験の結果をあられ
したもので、いずれの図も(A)は静電容量変化率、(
B)は漏れ電流ならびに損失角の正接の変化を示してい
る。なお、負荷試験については本発明例、従来例とも電
解コンデンサ10個についての平均値であり、無負荷試
験についてはそれぞれ5個づつの平均値である。
What was measured was the capacitance change rate (%) relative to the initial value.
, leakage current value (μA), tangent of loss angle (Tanδ),
Figure 5 shows the results of the load test, and Figure 6 shows the results of the no-load test. In both figures, (A) is the capacitance change rate, (
B) shows the change in leakage current and loss angle tangent. Note that the load test is the average value of 10 electrolytic capacitors for both the present invention example and the conventional example, and the no-load test is the average value of 5 electrolytic capacitors each.

なお、いずれの図についても、○で結んだ線が本発明例
の電解コンデンサの特性をあられし、・で結んだ線が従
来例をあられしている。
In both figures, the lines connected by ○ represent the characteristics of the electrolytic capacitor of the present invention, and the lines connected by ◯ represent the characteristics of the conventional example.

この試験結果をみると、まず負荷試験においては、静電
容量の変化については本発明例の方が変化率が小さいこ
とがわかる。次に漏れ電流は両者に殆ど差は認められな
いが、損失角の正接については本発明例が初期から一定
して低い値を維持しており、これには電解液自体の比抵
抗値の差が明確にあられれている。
Looking at the test results, it can be seen that in the load test, the rate of change in capacitance is smaller in the example of the present invention than in the example of the present invention. Next, although there is almost no difference in the leakage current between the two, the tangent of the loss angle has maintained a constant low value in the example of the present invention from the beginning, and this is due to the difference in the specific resistance value of the electrolyte itself. is clearly visible.

次に無負荷試験についてみると、静電容量変化率、損失
角の正接については負荷試験と同じ傾向を示し、漏れ電
流については従来のものが時間経過とともに大幅に漏れ
電流が増加するのに対し、本発明のものは変化が少なく
、高温で無負荷状態におかれても安定した特性を維持し
ていることが認められる。
Next, looking at the no-load test, the capacitance change rate and loss angle tangent show the same trends as the load test, and the leakage current increases significantly over time in the conventional test, whereas the leakage current increases significantly over time. It is recognized that the material of the present invention shows little change and maintains stable characteristics even under high temperature and no-load conditions.

このように、この発明の電解液は、従来のエチレングリ
コール−アジピン酸系電解液では使用できなかった中高
圧用電解コンデンサの電解液として使用することができ
る。
As described above, the electrolytic solution of the present invention can be used as an electrolytic solution for medium and high voltage electrolytic capacitors, which cannot be used with conventional ethylene glycol-adipic acid electrolytic solutions.

また、従来中高圧用電解液として使用されてきたエチレ
ングリコール−硼酸系の電解液は比抵抗が高く、電解コ
ンデンサの損失あるいは等個直列抵抗値を低減させるこ
とは困難であったが、この発明の電解液は、比抵抗値が
極めて小さいので電解コンデンサの損失あるいは等個直
列抵抗値を低くすることができる。このことは、従来困
難であった電圧が高く、かつリップル電流の多いインバ
ータなどの電源回路へ、電解コンデンサを使用可能にす
るものである。
In addition, the ethylene glycol-boric acid electrolyte that has been conventionally used as an electrolyte for medium and high voltages has a high specific resistance, making it difficult to reduce the loss or equal series resistance value of electrolytic capacitors. Since the electrolytic solution has an extremely small specific resistance value, it is possible to reduce the loss of the electrolytic capacitor or the equal series resistance value. This makes it possible to use electrolytic capacitors in power supply circuits such as inverters that have high voltages and large ripple currents, which was previously difficult to do.

また、この発明の電解液は、溶質である3−メチルアジ
ピン酸のエチレングリコールへの溶解度が高いので、耐
腐食性が向上し、ハロゲン化炭化水素による洗浄にも耐
えることができる。さらに溶解度が高いことは、低温で
の溶質の析出が少なく、低温下においても安定した特性
を維持することができる。
Furthermore, since the electrolytic solution of the present invention has a high solubility of 3-methyladipic acid as a solute in ethylene glycol, the electrolytic solution has improved corrosion resistance and can withstand cleaning with halogenated hydrocarbons. Furthermore, the high solubility means that there is little precipitation of solutes at low temperatures, and stable properties can be maintained even at low temperatures.

以上述べたように、この発明の電解液を用いた電解コン
デンサは、優れた電気特性とともに、安定した寿命特性
が得られる。
As described above, the electrolytic capacitor using the electrolyte of the present invention has excellent electrical characteristics and stable life characteristics.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は電解コンデンサの構造を示した概要図、第2図
はアジピン酸と3−メチルアジピン酸の溶解量と比抵抗
との関係をあられしたグラフ、第3図はアジピン酸と3
−メチルアジピン酸の溶解量と火花電圧との関係をあら
れしたグラフ、第4図はこの発明の電解液と従来例の温
度と比抵抗との関係をあられしたグラフ、第5図および
第6図はこの発明の電解液と従来の電解液とを用いた電
解コンデンサの寿命試験の結果を示すグラフで、第5図
は負荷寿命試験の結果、第6図は無負荷寿命試験の結果
を示しており、いずれの図も(’A )は静電容量変化
率、(B)は漏れ電流ならびに損失角の正接の変化を示
したものである。 1・・陽極電極、2・・凹凸面、3・・酸化被膜層、4
・・セパレータ紙、5・・陰極電極、6・・電解液、7
・・外部リード。 特許出願人 日本ケミコン株式会社 第1図 01510 20 30 4045 シ551“1iミ1ヒ(9)/EG1009第3図 >S賀JJ (9)/EG100g 第4図 第5図(A) 第5買B)
Figure 1 is a schematic diagram showing the structure of an electrolytic capacitor, Figure 2 is a graph showing the relationship between the amount of dissolved adipic acid and 3-methyl adipic acid and the specific resistance, and Figure 3 is a graph showing the relationship between adipic acid and 3-methyl adipic acid.
- A graph showing the relationship between the dissolved amount of methyl adipic acid and the spark voltage. Figure 4 is a graph showing the relationship between the temperature and specific resistance of the electrolytic solution of this invention and the conventional example. Figures 5 and 6. is a graph showing the results of a life test of electrolytic capacitors using the electrolyte of the present invention and a conventional electrolyte, FIG. 5 shows the results of the load life test, and FIG. 6 shows the results of the no-load life test. In each figure, ('A) shows the rate of change in capacitance, and (B) shows the changes in leakage current and the tangent of the loss angle. 1. Anode electrode, 2. Uneven surface, 3. Oxide film layer, 4
...Separator paper, 5..Cathode electrode, 6..Electrolyte, 7.
・External lead. Patent applicant Nippon Chemi-Con Co., Ltd. Fig. 1 01510 20 30 4045 S551 "1i Mi 1hi (9) / EG1009 Fig. 3 > Sga JJ (9) / EG100g Fig. 4 Fig. 5 (A) 5th purchase B)

Claims (1)

【特許請求の範囲】 +11エチレングリコールを主体とした溶媒に、3−メ
チルアジピン酸またはその塩を溶解したことを特徴とす
る電解コンデンサ用電解液。 (2)エチレングリコールに対する3−メチルアジピン
酸またはその塩の溶解量が、1−30重量%の範囲であ
るところの特許請求の範囲第1項記載の電解コンデンサ
用電解液。 (3)3−メチルアジピン酸の塩がアンモニウム塩であ
るところの特許請求の範囲第1項または第2項記載の電
解コンデンサ用電解液。
[Scope of Claims] An electrolytic solution for an electrolytic capacitor, characterized in that 3-methyladipic acid or a salt thereof is dissolved in a solvent mainly containing +11 ethylene glycol. (2) The electrolytic solution for an electrolytic capacitor according to claim 1, wherein the amount of 3-methyladipic acid or its salt dissolved in ethylene glycol is in the range of 1 to 30% by weight. (3) The electrolytic solution for an electrolytic capacitor according to claim 1 or 2, wherein the salt of 3-methyladipic acid is an ammonium salt.
JP24984383A 1983-12-24 1983-12-24 Electrolyte for electrolytic condenser Granted JPS60136216A (en)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114478252A (en) * 2020-10-23 2022-05-13 财团法人工业技术研究院 Electrolyte, compound used therefor, and capacitor

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CN114478252A (en) * 2020-10-23 2022-05-13 财团法人工业技术研究院 Electrolyte, compound used therefor, and capacitor
US11807601B2 (en) 2020-10-23 2023-11-07 Industrial Technology Research Institute Electrolyte and compound for the electrolyte and capacitor

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