JPS60189920A

JPS60189920A - アルミニウム電解コンデンサ

Info

Publication number: JPS60189920A
Application number: JP60030690A
Authority: JP
Inventors: マヌエル・フインケルスタイン; シドニー・デヴイツド・ロス
Original assignee: Sprague Electric Co
Current assignee: Sprague Electric Co
Priority date: 1984-02-21
Filing date: 1985-02-20
Publication date: 1985-09-27
Also published as: CA1207044A; US4509094A; GB2154795B; JPH0340494B2; GB8500954D0; GB2154795A

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】産業上の利用分野：本発明は少なくともＩ　５０Ｖで使用するための電解コ
ンデンサに関し、詳細にはアゼライン酸とジイソプロピ
ルアミンまたはトリエチルアミンのモノ塩の電解質を含
むアルミニウム電解コンデンサに関する。この電解液に
より１０５゜以上、１５０　ＶＤＣ！以上でコンデンサ
を動作させ　゛るこさができる。

従来の技術：１５０■以上の電圧で動作するアルミニウム電解コンデ
ンサ用の公知電解液は通常エチレングリコール中にホウ
酸の塩またはホウ酸誘導体を含む。このような電解液系
の最低動作温度は１００℃より低（、通常６５〜８５℃
である。

この温度制限はグリコールがホウ酸および他のホウ酸塩
類と迅速に反応し、約１００℃でグリコールどレートの
ポリマーおよび水を形成することに基く。このような系
の最低動作温度はグ！Ｊ　−］−ル１）ｉ−１７，４℃
で凝固するので、−２０℃より高い。

１０５〜１２５℃の温度、１５ｏＶＤｃ以上で連続的に
動作しうる電解コンデンサの開発が望まれる。このよう
なコンデンサのための電解液系は米国特許第４，３７３
，１７６号および４，３７３．１７７号に記載され、両
方とも非ホウ酸塩電解液を使用している。

この溶質は１３０　ＶＤＯ以上でコンデンサを動作させ
る闇に発生する内部温度のため１０５℃で安定であるこ
とが望ましい。１０’５℃および１２５℃の封釦した管
内のスクリーニング試験により、予期される適当なコン
デンサ動作とくに２５％よりはるかに低（なければなら
ない抵抗増大の試験に満足なことが明らかになった。

発明が解決しようとする問題点：抵抗増大の主因は溶質が１塩基性または２塩基性カルゼ
ン酸のアンモニウム塩または置換されたアンモニウム塩
である場合アミド形成である。アンモニウム塩によるア
ミド形成はきわめて容易であり、アミンの置換度上昇と
ともに減少する。第３アミンはアミド形成に炭素−チッ
素結合の切断を必要とするので、もつとも容易でない。

もう１つの可能な鍼成反応はとくに０５〜Ｃ７の環状ケ
トン形成であるけれど、炭素原子を８つより多く含む酸
ではほとんど発生しない。

酸化アルミニウムの等電点すなわち最大安定性および最
小溶解度の点はｐＨ’５．５にある。そこで２塩基酸の
モノ塩によって得らね、るような少し酸性の電解液は少
し塩基性のジ塩より酸化アルミニウム誘電体を少ししか
攻撃しないと考えられる。

問題点を解決するための手段。

一般に本発明のアルミニウム電解コンデンサはその溶質
としてアゼライン酸とジイソプロピルアミンまたはトリ
エチルアミンのモノ塩ならびにエチレングリコール、エ
チレングリコールおよびＮ−メチルピロリジノン（ＮＭ
Ｐ）、ＮＭＰおよびＮ　、　Ｎ’−ジメチ、ルホルムア
ミド（ＤＭＦ）を有するエチレングリコール、ブチロラ
クトン（ＢＬＯ）またはＢＬＯおよびＮＭＰから選択し
たすべて少量の水を含む溶媒を有する電解液の使用によ
り１０５〜１２５℃および少な（とも１５０　ｖＤＣで
連続的に使用することができる。

アゼライン酸のアンモニアまたは第１アミンとのモノ塩
は第２アミンとの多くのモノ塩がモノ（ジ−ｎ−プロピ
ルアンモニウム）およびモノ（シイソロプロピルアンモ
ニウム）塩ヲ顕著な例外としてそうであるように、所妥
温度で使用するζこは不安定に過ぎた。ジ−ｎ−プロピ
ルアンモニウム塩でも１０５℃動作には限界であった。

た。欠点としてＤＭ’？溶媒によれば１０５℃で時間と
ともｌこ大きく抵抗が変化する電解液が生じた。それゆ
えＤＭＰは所望の高温および低温特性の両方を達成する
ため水、エチレングリコールおよびＮＭＰと組合わされ
た。もっと控え目の低温特性たとえば一４０℃で容量留
保５０％、−２０℃で留保７０％が望まれる場合、溶媒
は水、エチレングリコールおよびＮＭＰであった。両方
とも水を含むＢＬＯおよびＢＬ’Ｏ−ＮＭＰはＤＭＦを
使用して得られる特性に近い低温特性が要求される際の
溶媒の２つの選歌であった。

実施例。

第１図は表面に酸化物絶縁層を有するアルミニウム陽極
箔１１からなるコンデンサ巻回体１０を示す。陰極箔１
３もアルミニウムである。

電解液吸収層１２および１４とくに紙は陽極箔１１と陰
極箔１３の間ζこ配置され、その間に巻かれる。タブ１
５および１６は電極を外側リードへ接続するためそれぞ
れ電極１１および１３へ接続される。完全に巻いた後、
巻回体１ｏは本発明の電解液に含浸される。

第２図は巻回体１０の陰極タブ１６を容器２５の内面に
２２で溶接し、外側陰極リード２４を容器２５の外側へ
２３で溶接したコンデンサの断面を示す。陽極タブ１５
はプツシ１９内に配置した挿入体１８に１７で溶接され
、この挿入体に２０で外部リード２１が溶接される。巻
回体１０は本発明の電解液で含浸される。゛本発明によ
る電解液はエチレングリコール、ＤＭＦを有するもしく
は有しないエチレングリコールおよびＮＭＰ　、ＢＬＯ
またはＢ’ＬＯおよびＩＭＰから選択したすべて少量の
水を含む溶媒に溶解したアゼライン酸とジインゾロピル
アミンまたはトリエチルアミンのモノ塩である。

アゼライン酸約９０％およびほぼ同じ炭素数の他のジカ
ルゼン酸１０％からなるＣ１ｎｃｉｎｎａｔｉ　。

ＯＨのＥｍｅｒｙ　Ｉ　ｎｄｕｓｔｒｙ工ｎｃ、から入
手されるエメロツクス（商品名Ｋｍｅｒｏｘ　）　１１
４４のアゼライン酸により純酸からつくったものと同等
の電解液を安価に製造しうろことが明らかになった。以
下のｔ−０はこれらの電解液の効果を示す。

例１：この例ではグリコール−水溶媒中のアイライン酸モノ塩
の効果を示す。電解液の組成はｌ量％で示される。電解
液Ｂを除いてすべてエメロツクス１１４４混合物を使用
して調製した。

電解液Ａ：アゼライン酸１５．３％、トリエチルアミン
８．２％、水４．０％およびグリコール７２．５％、電解液Ｂ：すｙ酸２水素アンモニウム０．１％およびＯ
−ニトロアニソール３，５％を加えたグリコール６８．
９％以外はＡと同じ。

電解液Ｃ：アイライン酸１０．６％、トリエチルアミン
５．７％、水４％およびグリコール７９゜７％。

電解液Ｄニゲリコール７９，４％およびリン酸２水素ア
ンモニウム０．３％以外はＣと同じ。

電解液Ｅ：アゼライン酸２２．４％、ジインゾロピレン
アミン１２．１　Ｘ、水４，５％およびグリコール６１
．０％。

電解液の２５℃の抵抗はそれぞれ７３５．７３０．８６
０，８１１および９６５０澗であった。その２５℃にお
ける最大化成電圧はそれぞれ４７３，４４８．４５８．
４５３（および８５％で４４０）および４７３ダルトで
あった。

抵抗および化成電圧値は両方とも１５０　ｖＤＣ以上の
定格のコンデンサに使用するため適するこさを示す。

リン醒２水素アンモニウムはコンデンサ動作中の陰極脱
受動態化を防ぐため添加した。他の電解液可溶性のリン
酸塩を同じ目的に使用することができる。前記Ｏ−ニト
ロアニソールのようなニトロ化合物は減極剤の存在が望
まれる場合に添加した。

電解液Ａ（）！Ｊエチルアミン使用）および電解液Ｅ（
ジインゾロピルアミン使用）の高温安定性は電解液を含
む密封管を１２５℃に１５００時間以上加熱し、次に抵
抗を測定することにより試験した。２５％より低い変化
は満足である。１５０６時間後、電解液Ａは初期抵抗７
３５０ｍに比して０．８％変化した７４１Ωαの抵抗を
示した。１６７３時間後、電解液Ｅは初期の９６５Ωｍ
に対し約２％変化した９８４Ωｍの抵抗を示した。これ
はアゼライン酸のトリエチルアミンおよびジイソゾロ〈
ルアミンモノ塩は両方とも著しく安定であることを示す
。この安定性は溶質濃度の少しの変化または少量の添加
物によってほとんどまたはまったく変化しない。

例２：エチレングリコール、水およびＮＭＰにＤＭＦを含むま
たは含まない溶媒混合物を使用して低温電解液を製造し
た。電解液の組成は重量％で示す。

電解液′Ｆ′：アゼライン酸９．０％、トリエチルアミ
ン４．８％、グリコール４１．４％、ＮＭＰ４１．１％
および水４．１％。

電解液Ｇ；Ｆと同じ溶質濃度およびグリコール１６．５
％、Ｎ　Ｍ　Ｐ　６５．７％および水４．０％。

電解液Ｈ；アゼライン酸８．４％、トリエチルアミン４
．８％、グリコール１２．５％、ＮＭＰ１９．３％、Ｄ
ＭＦ５２．９％および水２．１％。

電解液Ｎ：アゼライン酸８６３％、トリエチルアミン４
．７％、グリコール１２．３％、ＮＭＰ３８．０％、Ｄ
ＭＦ３４．７％および水２．０％０２５℃の電解液の抵
抗はそれぞれ８２１．１１４６．６４９および８２５Ω
画であった。−４０℃ではそれぞれ３２３７６、ｚ２＋
ｉｏ。

４４３０および６９６０Ω譚、−５５１：ではそれぞれ
１９１７０．０．１０２３００．１１５００および１９
５００Ω傭であった。予測したようにＤＭＦを含む電解
液は一５５℃の抵抗が優れていた。しかしＤＭＦの量の
低い電解液１がこのような満足な特性を有することは意
外であった。４つの電解液に関する２５℃の最大化成電
圧はそれぞれ４７４．４８０，４５５および４７３ダル
トであり、再び１５０ｖ以上での使用のための安定性が
示された。

低温電解液Ｆ、Ｈおよび工の１０’５℃安定性は密封管
中の電解液を少なくとも１５００時間加熱し、次に抵抗
を測定することによって評価した。２０１０時間後、電
解液Ｆは８７７０ｍの抵抗を有し、６．８％変化した。

電解液Ｈは１６０６時間後６５５０ｍの抵抗、０．９％
の変化を示し、電解液工は１５７８時間後８５０Ωｍの
抵抗および３．０％の変化を示した。すべての変化は２
５％の限界よりはるかに低かった。

例３：この例の処方は溶媒混合物としてＮＭＰを有するまたは
有しないＢＬＯおよび水を含む。２−エチル−キナノー
ルは電解液とコンデンサスペーサ紙の相互作用を改善す
る目的で処方におよびＬ　（、こ存在する。

電解液Ｊ：アゼライン酸１６．４％、トリエチルアミン
８．９％、Ｂ　Ｌ　Ｏ６６，４％および水８．３％。

′電解液に：２−エチルヘキサノール４．９％およびＢ
　Ｌ　Ｏ６１，５％以外はＪと同じ。

電解液Ｌ：アゼライン酸１７，５％、トリエチルアミン
９．４％、Ｂ　Ｌ　Ｏ５１７％、水９．５％および２−
エチルヘキサノール１１．９％。

電解液Ｍ：２−エチルヘキサノールをＮＭＰｌｌ、９％
で置替えた以外はＬと同じ。

電解液Ｎ：アゼライン酸１３．３％、トリエチ／Ｉ／７
ミン７．２９ｇ、ＢＬ０７０．７％および水８．８％。

電解液ｏ：Ｂ’ｒ、ｏ６ｘ、９％およびＮ　Ｍ　Ｐ　８
．８％以外はＮと同じ。

電解液Ｐ：アゼライン酸１２．６％、トリエチルアミン
６．８％、Ｂ　Ｌ　Ｏ６７，１％、水８．４％および減
極剤１−ニトロプロパン５．０％。

２５℃におけるこれら電解液の抵抗はそれぞれ５０６．
５５７．５４３．５４０．４８２．５４７および５０３
Ω（１）であり、８５℃の最大化成電圧はそれぞれ４２
０．（Ｋは測定しなかった）、４２５．４１５．４２０
．４３０および４３０ゼルトである。さらにＪおよびＫ
の低温抵抗を測定した結果、２５℃で３６４０および４
０００Ω釧、−４０℃で９７６０および１１０００Ｑｅ
１ｎ、　−５５℃で４８８００および４８１０００ｍで
あった。

１０５℃の安定性は電解液り、Ｍ、Ｎおよび０に対し前
記のように密封管中で測定した。その結果：１０００時
間後にＬは６８４０釧の抵抗、２５．９％の変化；Ｍは
１２６４時間後６３６０閑の抵抗、１７．７％の変化；
Ｎは１２４２時間後５２４Ωｏｎの抵抗、８．７％の変
化およびＯは９２８時間５９９０口の抵抗、１９％の変
化を示した。電解液も以外はすべての変化は２５％限界
内であった。

例４：例１の電解液りをｉｏｓ℃で１５０Ｖおよび２５０■コ
ンデンサとして試験した。１５０Ｖ　’ユニットに対し
て２０００時間寿命試験および５００時間貯蔵試験を実
施した。寿命試験で容量は９９．６９μＦから９７．４
４μＦ　（−２，２７％）へ変化し、等個直列抵抗（Ｅ
ＳＲ）は０．５７１オームから０．６６５オーム（１６
，５３％）へ変化し、リーク電流は２８μＡから７μＡ
（−７５％）へ変化した。貯蔵試験の最初および最後の
値は容量が９９，８μＦおよび９７，８μＦ（２，０ｓ
％）；ＥＳＲが０．５７オームおよび０゜４５１オーム
（−２３，２２％）、リーク電流が４０μＡおよび５５
μＡ　（３７，５％）であった。

２５０Ｖユニツトは１０００時間寿命試験および５００
時間貯蔵試験を実施した。寿命試験で容量は２１２．９
μＦから２１３．３μＦ　（−１，ｔ１％）へ変化し、
ＥＳＲは０．２５０オームから０．２４３オーム（−３
，１ｓ％）へ変化し、リ−り電流は４３μＡから５．１
μｐ、　（−ｓ　ｓ、１％）へ変化した。貯蔵試験で容
置は２１５．１μＦから２１３．１μＦ　（−０，９３
％）へ変化し、ｇｓＲは０．２４９オームから０．２０
３オーム（−１８，５％）へ変化し、リーク電流は３４
μＡから１６３μＡ　（＋　３７９．４％）へ変化した
。

もう１組の２５０　ＶＤＣ！コンデンサは溶媒混合物と
してＢ　Ｌ　Ｏ７０，８％および水８，８％、溶質とし
てアゼライン酸１３．２％およびトリエチルアミン７．
２％を含む電解液（例３のＮとほぼ同一の電解液Ｒ）を
使用した。この組のコンデンサは１０５℃で５００時間
貯蔵試醗を実施した。初期平均値は容量９４２μＦ１散
逸フアクタ３．８８％、等個直列抵抗５４．６　ｍΩお
よびリーク電流４２μＡであった。最終平均値は９２８
μＦ（変化１．５％）、散逸ファクタ３．３１％（変化
−１５％）、４７．３　ｍΩ（変化−１３％）および１
９５μＡ（変化３６４％）であった。

電解：／Ｆｉ、Ｒを使用するコンデンサの中に欠陥はな
かった。

このように本発明の電解液により１５０　ｖＤＣ以上お
よび１０５〜１２５℃で連続的に使用しうる安定なコン
デンサが得られることが明らかになった。

【図面の簡単な説明】

第１図はコンデンサ巻回体の一部を巻戻した斜視図、第
２図は巻回体を含むコンデンサの縦断面図である。

Claims

【特許請求の範囲】１、　スペーサを間挿して連続的に巻いた２つのアルミ
ニウム箔電極を有し、この箔の１つがその表面に誘電酸
化物の遮断層を支持し、かつ電極と接触する電解液を有
する１０５〜１２５℃および少なくと％１５０Ｖで動作
する電解コンデンサにおいて、この電解液が水と、エチ
レングリコール、エチレングリコールおよびＮ−メチル
ピロリジノン、エチレングリコールおよびＮ−メチルピ
ロリジノンおよびジメチルホルムアミド、ブチロラクト
ン、ブチロラクトンおよびＮ−メチルピロリ・ジノンの
群から選択した溶媒との溶媒混合物に溶解したアゼライ
ン酸のジイソゾロビルアミンまたはトリエチルアミンモ
ノ塩の溶質からなることを特徴とするアルミニウム電解
コンデンサ。２、電解液が付加的にニトロ化合物を含む特許請求の範
囲第１項記載のコンデンサ。３゜溶媒が水４．０〜４．５重量％およびエチレングリ
コール６１〜７９．７重量％の混合物である特許請求の
範囲第１項記載のコンデンサ。４、電解液が付加的にリン酸塩を含む特許請求の範囲第
３項記載のコンデンサ。５　電解液がアゼライン酸１０．６重量％、トリエチレ
ンアミン５．７’Ｍ’Ｗｋ％、エチレングリコール７９
．４　重量％、水４．０重量％およびリン酸塩０．３重
量％を含む特許請求の範囲第４項記載のコンデンサ。６、溶媒が水２．０〜４．ＩＮ量％、エチレングリコー
ル１２．３〜４１．１重量％、Ｎ−メチルピロリジノン
１９．３〜６５．７重量％およびクメチルホルムアミド
Ｏ〜５２．９ｉ量％の混合物であり、溶質がトリエチル
アミン４．７〜４．８重量％およびアゼライン酸８．３
〜９．０庫量％を含む特許請求の範囲第１項記載のコン
デンサ。７　溶媒が水８．２〜９．５Ｎ量％、ブチロラクト７５
１．７〜７０．８重量％およびＮ−メチルピロリジノン
０〜１１．９重量％の混合物であり、溶質がアゼライン
酸１２．６〜１７．５ｊｆＥｉｔｔ％およびトリエチル
アミン６．８〜９．４Ｍ量％を含ミ、カつ２−メチルヘ
キサノール０〜１１．９Ｍ量％および１−ニトロプロ７
９２０〜５重量％が存在する特許請求の範囲第１項記載
のコンデンサ。＆　Ｈ媒１ｒｉ　水４．３〜４，５重量％およびエチレ
ングリコール６１．０〜７３．７重量％の混合物であり
、溶質がアゼライン酸１１．３〜２２．４　重量％およ
びジイソゾロピルアミン６．８〜１２．１重量％を含み
、かっニトロ化合物０〜３．５Ｍ量％およびリン酸塩０
−０．１　：！量％が存在する特許請求の範囲第１項記
載のコンデンサ。