JPS6211765B2 - - Google Patents

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JPS6211765B2
JPS6211765B2 JP19164481A JP19164481A JPS6211765B2 JP S6211765 B2 JPS6211765 B2 JP S6211765B2 JP 19164481 A JP19164481 A JP 19164481A JP 19164481 A JP19164481 A JP 19164481A JP S6211765 B2 JPS6211765 B2 JP S6211765B2
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JP
Japan
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acid
ethylene glycol
electrolytic
electrolytic capacitor
long
Prior art date
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JP19164481A
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English (en)
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JPS5892208A (ja
Inventor
Katsuaki Fukuda
Takahito Ito
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nippon Chemi Con Corp
Original Assignee
Nippon Chemi Con Corp
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Publication date
Application filed by Nippon Chemi Con Corp filed Critical Nippon Chemi Con Corp
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Publication of JPS5892208A publication Critical patent/JPS5892208A/ja
Publication of JPS6211765B2 publication Critical patent/JPS6211765B2/ja
Granted legal-status Critical Current

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  • Electrolytic Production Of Non-Metals, Compounds, Apparatuses Therefor (AREA)
  • Secondary Cells (AREA)
  • Fixed Capacitors And Capacitor Manufacturing Machines (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕 この発明は、電解コンデンサの駆動用電解液に
係り、特に、電解コンデンサの内部抵抗の低減、
使用温度範囲の拡大等に関する。 〔従来の技術〕 一般に、電解コンデンサは、陽極側及び陰極側
の電極箔間にセパレータ紙を介在させて電解コン
デンサ素子を形成し、この電解コンデンサ素子を
電解液の含浸後、外装ケースに封入したものであ
る。周知のように、各電極箔にはエツチング処理
が施されたアルミニウム箔が使用され、陽極側の
電極箔には更にエツチング処理の後、誘電体酸化
皮膜が形成されたものが使用されている。このよ
うな電解コンデンサにおいて、電解コンデンサ素
子に含浸される電解液は、電極箔、セパレータ
紙、外装ケース及び封口部材とともに、電解コン
デンサの主要な構成要素であつて、電解液の持つ
化学的或いは電気的性質が電解コンデンサとして
の電気的特性や寿命特性を決定する要因に成つて
いる。 従来、定格電圧160(V)を超える中高圧用電
解コンデンサの電解液には、エチレングリコール
を主体とした溶媒に硼酸或いはそのアンモニウム
塩を溶解した所謂エチレングリコール―硼酸系電
解液が用いられている。この種の電解液は、低圧
用電解液に比較して比抵抗が著しく高いために、
電解コンデンサの等価直列抵抗の増大とともに損
失を増大させることが知られている。また、この
種の電解液はその構成薬品中の水分の他にエチレ
ングリコールと硼酸とによるエステル化反応で生
ずる多量の水分をも含有しており、これらの水分
が陽極側の電極箔の表面に形成されている誘電体
化成酸化皮膜を著しく劣化させるため、電解コン
デンサの電気的特性を不安定にし、寿命を縮める
原因と成つていた。しかも、電解コンデンサは電
流の通流時発熱を伴い、使用状態によつては、
100℃を超える高温に成る場合があるが、電解液
に含有している成分は100℃を超える高温下で多
量の水蒸気を発生して外装ケースの内圧を異常に
上昇させ、防爆弁部の膨張等、外装ケースの外観
変形や電気的特性の劣化等を引き起す原因にな
る。このため、この種の電解液は105℃を超える
高温下での使用が不可能であり、電解コンデンサ
の上限使用温度に制限を加えていた。 電解コンデンサは通信機器や計測機器等、各種
の電子機器に使用されているが、周知のようにこ
れらの電子機器の性能には電解コンデンサの持つ
電気的特性が大きく関係し、これらの電子機器の
小型化、高性能化を図るために長寿命で電気的特
性の優れたしかも信頼性の高い電解コンデンサが
要求されている。特に、安定化電源においては、
小型化等の要請からスイツチング周波数の高いス
イツチングレギユレータが使用されるが、この種
の電源に使用する平滑用電解コンデンサには高周
波に対して低インピーダンス特性を持つととも
に、上限使用温度が高いものが要求されている。 このような要求に応えるために、電解コンデン
サのインピーダンス特性に関係する比抵抗値を減
少させ、使用温度範囲の拡大、とりわけ上限使用
温度を高くするために、側鎖にアルキル基を有す
る長鎖二塩基性酸を使用した電解液が提案されて
いる。即ち、エチレングリコールを主体とした溶
媒に、側鎖にアルキル基を有する長鎖二塩基性酸
を溶解した電解液は、エチレングリコール―硼酸
系電解液に比較して極めて小さい比抵抗値を呈
し、電解コンデンサの等価列抵抗や損失を著しく
減少させることができる。また、従来のエチレン
グリコール―硼酸系電解液の場合、エステル化反
応が容易に進行して硼酸1モルから3モルの水が
生成され、電解液中の含水量が極めて多くなるの
に対し、長鎖二塩基性酸を含む電解液の場合、溶
質量が従来の電解液に比較して少なく、長鎖二塩
基性酸の分子量が従来の硼酸と比較して大きいこ
とから、含水量が極めて少なくなる。このため、
陽極側電極箔の表面に形成されている誘電体酸化
皮膜の劣化が防止できる。 〔発明が解決しようとする問題点〕 ところで、このような電解液では、アルミニウ
ムに対する長鎖二塩基性酸の錯体形成能が強いた
め、陰極にエツチング処理を施したアルミニウム
箔をそのまま使用した場合、静電容量の低下を来
す虞がある。前記のように陰極側の電極箔にはエ
ツチング処理が施されたアルミニウム箔が使用さ
れており、電極箔のエツチング処理は電極箔の表
面部及びその内部に微細なエツチングピツトを形
成して電極箔の実効表面積の拡大を図るために施
すものである。 このようにエツチング処理によつて拡面化が図
られたアルミニウム箔に直接長鎖二塩基性酸が接
触すると、その表面に長鎖二塩基性酸によつて錯
体が形成される。この錯体は、エツチングピツト
の内壁面間を跨いでエツチングピツトを塞ぐよう
に形成されて、エツチングピツトの深部に浸透し
ている電解液とエツチングピツト外の電解液との
電気的な導通を妨げる。このため、等価的に陰極
側電極箔の実効表面積を縮小することになるの
で、静電容量の低下を来すものである。そして、
このような錯体形成は僅かな水分の存在下で行わ
れ、例えば製品の組立途上の僅かな吸水等の不可
避な水分でこの錯体形成反応が進行し、寿命試験
中に静電容量の低下を来すことが確認されてい
る。 そこで、この発明は、長鎖二塩基性酸を溶質と
することによつて得られる優れた特性を損なうこ
となく、アルミニウムに対する錯体形成能を阻止
してエツチング処理を施したアルミニウム箔を他
の処理を施すことなくそのままの状態で使用で
き、比抵抗値が小さくしかも含水量が少ない電解
コンデンサの駆動用電解液の提供を提供しようと
するものである。 〔問題点を解決するための手段〕 この発明の電解コンデンサの駆動用電解液は、
エチレングリコールを主体とした溶媒に炭素数12
ないし22で側鎖にアルキル基を有する長鎖二塩基
性酸又はその塩の中の1又は2以上を主たる溶質
とし、マレイン酸、フマル酸、メチルマレイン
酸、メチルフマル酸、イタコン酸、グルタコン
酸、1,2,3,4―ブタンテトラカルボン酸又
はジグリコール酸の何れかを添加して溶解したこ
とを特徴とする。 〔作 用〕 この発明の電解コンデンサの駆動用電解液は、
エチレングリコールを主体とした溶媒に、炭素数
12ないし22で側鎖にアルキル基を有する長鎖二塩
基性酸又はその塩の中の1又は2以上を主たる溶
質として溶解した電解液の特性を改善するため
に、マレイン酸、フマル酸、メチルマレイン酸、
メチルフマル酸、イタコン酸、グルタコン酸、
1,2,3,4―ブタンテトラカルボン酸又はジ
グリコール酸の何れかを添加することにより、長
鎖二塩基性酸とアルミニウムとの錯体が陰極表面
に形成されるのを阻止し、陰極側電極箔の表面積
の縮小による静電容量の減少を防止するととも
に、側鎖にアルキル基を有する長鎖二塩基性酸の
特徴で有る比抵抗値によつて等価直列抵抗の小さ
い低インピーダンス特性を有する電解コンデンサ
を得ることが可能である。 そして、マレイン酸、フマル酸、メチルマレイ
ン酸、メチルフマル酸、イタコン酸、グルタコン
酸、1,2,3,4―ブタンテトラカルボン酸又
はジグリコール酸の何れかを添加すると、長鎖二
塩基性酸の錯体形成に対して陰極側の電極箔に形
成されているエツチングピツトを保護するように
作用し、かかるエツチングピツトの箔表面の拡大
機能を維持している。換言すれば、錯体形成反応
は溶媒の種類や溶液のPHに強く依存することが知
れているが、不飽和ジカルボン酸は陰極側電極箔
の表面を覆い、その活性点をマスクすると同時
に、その表面近傍の溶液PHを変化させるため、長
鎖二塩基性酸の錯体形成を阻止するか、或いはエ
ツチングピツトを短絡するような形での錯体形成
を阻止するものと考えられる。 〔実施例〕 以下、この発明の実施例について説明する。各
実施例はエチレングリコールを主体とした溶媒に
総炭素数が16ないし22で側鎖にアルキル基を長鎖
二塩基性酸を主たる溶質として溶解するととも
に、以下に示す添加剤を加えたものである。この
添加剤の作用を確認するために従来例1、2及び
3を示した。これら従来例及びこの発明の実施例
について電解液組成(wt・%)並びに、各場合
の30℃下における比抵抗値Rs(Ωcm/30℃)、耐
電圧Vs(V)及び含水量H2O(%)を示すと次
のように成る。 従来例 1 エチレングリコール 67wt・% 硼酸 16.5wt・% 硼酸アンモニウム 16.5wt・% Rs:1000Ωcm、Vs:400V、H2O:26% 従来例 2 エチレングリコール 90wt・% アジピン酸アンモニウム 10wt・% Rs:300Ωcm、Vs:100V、H2O:0.5% 従来例 3 エチレングリコール 80wt・% 1,6―デカンジカルボン酸 18wt・% アンモニア 2wt・% Rs:430Ωcm、Vs:420V、H2O:0.7% 実施例 1 エチレングリコール 79.8wt・% 1,6―デカンジカルボン酸 18wt・% アンモニア 2wt・% マレイン酸 0.2wt・% Rs:420Ωcm、Vs:420V、H2O:0.7% 実施例 2 エチレングリコール 79.8wt・% 1,6―デカンジカルボン酸 18wt・% アンモニア 2wt・% フマル酸 0.2wt・% Rs:430Ωcm、Vs:420V、H2O:0.8% 実施例 3 エチレングリコール 79.8wt・% 1,6―デカンジカルボン酸 18wt・% アンモニア 2wt・% メチルマレイン酸 0.2wt・% Rs:450Ωcm、Vs:420V、H2O:0.6% 実施例 4 エチレングリコール 79.8wt・% 1,6―デカンジカルボン酸 18wt・% アンモニア 2wt・% メチルフマル酸 0.2wt・% Rs:450Ωcm、Vs:430V、H2O:0.5% 実施例 5 エチレングリコール 79.8wt・% 1,6―デカンジカルボン酸 18wt・% アンモニア 2wt・% イタコン酸 0.2wt・% Rs:440Ωcm、Vs:410V、H2O:0.8% 実施例 6 エチレングリコール 79.8wt・% 1,6―デカンジカルボン酸 18wt・% アンモニア 2wt・% グルタコン酸 0.2wt・% Rs:450Ωcm、Vs:420V、H2O:0.6% 実施例 7 エチレングリコール 79.8wt・% 6―エチル―1,12―ドデカンジカルボン酸 18wt・% アンモニア 2wt・% マレイン酸 0.2wt・% Rs:400Ωcm、Vs:440V、H2O:0.7% 実施例 8 エチレングリコール 79.8wt・% 7,12―ジメチル―1,18―オクタデカンジカ
ルボン酸 18wt・% アンモニア 2wt・% マレイン酸 0.2wt・% Rs:470Ωcm、Vs:440V、H2O:0.5% 実施例 9 エチレングリコール 79.8wt・% 7,12―ジメチル―1,18―オクタデカンジカ
ルボン酸 18wt・% アンモニア 2wt・% 1,2,3,4―ブタンテトラカルボン酸
0.2wt・% Rs:470Ωcm、Vs:440V、H2O:0.5% 実施例 10 エチレングリコール 79.8wt・% 7,12―ジメチル―1,18―オクタデカンジカ
ルボン酸 18wt・% アンモニア 2wt・% ジグリコール酸 0.2wt・% Rs:470Ωcm、Vs:440V、H2O:0.5% 各実施例と従来例1との比較から明らかなよう
に、各実施例の電解液は、低比抵抗値で含水量が
少なく、従来例2及び3のものと同様に、側鎖に
アルキル基を有する長鎖二塩基性酸を溶質とする
電解液の持つ特徴が損なわれることなく維持され
ている。 次に、各実施例1〜10の電解液に添加した溶質
および添加剤の化学式を示す。
【表】
【表】
【表】 次に、この発明に係る電解液を用いた電解コン
デンサの寿命特性について説明する。実験に使用
した電解コンデンサは、高純度アルミニウム箔で
陽極側及び陰極側電極箔を形成し、各電極箔には
エツチングによつて拡面処理を施し、さらに陽極
側電極箔の表面には690(V)の電圧で陽極酸化
を施して誘電体酸化皮膜を形成する。そして、電
解コンデンサ素子はこのような処理をした陽極側
及び陰極側の電極箔を両者間にセパレータ紙を介
在させて重ね合わせ、且つ巻回して形成する。こ
の電解コンデンサ素子に対する電解液の含浸処理
は、20(℃)、湿度100(%)の雰囲気中に放置し
た後、試験用の各電解液中に個別に浸漬して行
い、常法に従つてアルミニウム外装ケースに封入
して試験用電解コンデンサとした。この電解コン
デンサは定格電圧400(V)、定格静電容量100
(μF)である。この電解コンデンサについて、
負荷寿命試験は110(℃)の高温下で定格電圧400
(V)を印加し、その初期特性、即ち静電容量
cap(μF)、誘電体損失tanδ、及び漏洩電流LC
(μA)を測定し、同様に1000時間経過後の特性
を測定した。なお、この実験には、側鎖にアルキ
ル基を有する長鎖二塩基性酸を主たる溶質とする
従来例3の電解液と、実施例1、2及び8の電解
液とを使用している。この実験結果を第1表に示
す。
【表】
〔発明の効果〕
以上説明したように、この発明によれば、長鎖
二塩基性酸のアルミニウムに対する錯体形成能を
阻止することができ、エツチング処理を施したア
ルミニウム箔を他の処理を施すことなくそのまま
の状態で使用できるとともに、この発明の電解コ
ンデンサの駆動用電解液は比抵抗値が少なく、し
かも含水量が少ないので低損失で使用温度範囲の
拡大とりわけ上限使用温度を高めることができる
とともに、高温下で蒸気の発生による外装ケース
の内圧を異常上昇させることがなく、また陽極側
の電極箔の誘電体酸化皮膜を劣化させることもな
い。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 エチレングリコールを主体とした溶媒に炭素
    数12ないし22で側鎖にアルキル基を有する長鎖二
    塩基性酸又はその塩の中の1若しくは2以上を主
    たる溶質とし、マレイン酸、フマル酸、メチルマ
    レイン酸、メチルフマル酸、イタコン酸、グルタ
    コン酸、1,2,3,4―ブタンテトラカルボン
    酸又はジグリコール酸の何れかを添加して溶解し
    たことを特徴とする電解コンデンサの駆動用電解
    液。 2 前記二塩基性酸は1,6―デカンジカルボン
    酸、6―エチル―1,12―ドデカンジカルボン
    酸、6―エチレン―1,12―ドデカンジカルボン
    酸、7―メチル―7オクタデセン―1,14―ジカ
    ルボン酸、7―メチル―1,14―オクタデカンジ
    カルボン酸、6―エチル―1,16―ヘキサデカン
    ジカルボン酸、6―エチレン―9―ヘキサデセン
    ―1,16―ジカルボン酸、7,12―ジメチル―
    7,11―オクタデカジエン―1,18―ジカルボン
    酸又は7,12―ジメチル―1,18―オクタデカン
    ジカルボン酸の何れかを用いたことを特徴とする
    特許請求の範囲第1項に記載の電解コンデンサの
    駆動用電解液。
JP19164481A 1981-11-28 1981-11-28 電解コンデンサの駆動用電解液 Granted JPS5892208A (ja)

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JPS5892208A JPS5892208A (ja) 1983-06-01
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010536141A (ja) * 2007-08-09 2010-11-25 エルジー・ケム・リミテッド 非水電解液及びこれを備えた二次電池

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010536141A (ja) * 2007-08-09 2010-11-25 エルジー・ケム・リミテッド 非水電解液及びこれを備えた二次電池

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