JPS62221105A - 電解コンデンサ用電解液 - 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】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、電解コンデンサ用の電解液の改良に関する
ものである。

〔従来の技術〕

電解コンデンサは、アルミニウム、タンタルなどの表面
に絶縁性の酸化皮膜が形成されるいわゆる弁金属を陽極
電極に使用し、前記酸化皮膜層を誘電体とし、この酸化
皮膜層の表面に電解質層となる電解液を接触させ、さら
に通常陰極と称する集電用の電極を配置して構成されて
いる。

電解コンデンサ用電解液は、上述したように誘電体層に
直接接触し、真の陰極として作用することから、その特
性が電解コンデンサ特性を左右する大きな要因となる。

電解液は電解コンデンサの誘電体層と集電陰極との間に
介在して、電解液の抵抗骨が電解コンデンサに直列に挿
入されていることになる。このため電解液の電導度が低
いと、電解コンデンサの内部の等価直列抵抗分を増大さ
せ、高周波特性や損失特性が悪くなる欠点がある。

このような背景から電導度の高い電解液が求められてお
り、従来から知られた電導度の高い電解液として、アジ
ピン酸などの有機酸またはその塩をエチレングリコール
などのグリコール類やアルコール類に溶解したものが用
いられている。

近年ますます高度の電気的特性の電解コンデンサが求め
られており、現状の電解液の電導度では十分とはいえな
い。特に現状の電解液の場合、所望の電導度が得られな
い場合や溶解度が低い溶質を用いたときなどは、意図的
に水を添加して電導度の向上を図ることがおこなわれて
いる。

しかしながら、最近のように１００℃を越える高温度下
で長時間の使用が求められる電解コンデンサの使用状況
においては、電解液中の水分の存在は、誘電体皮膜層の
劣化や、電解コンデンサの内部蒸気圧の上昇による封口
部の破損や電解液の蒸散による寿命劣化を招来し、長期
間にわたって安定した特性を維持できない欠点があった
。

〔発明が解決しようとする問題点〕

この発明は、上述したような従来の電解液の欠点を改善
したもので、実質的に非水系でかつ高導電度を与える電
解液を得ることにより、電解コンデンサの電気的特性を
向上させ、かつ安定した特性を長期間維持することによ
って電解コンデンサの信頼性を向上させることを目的と
している。

〔問題点を解決するための手段〕

この発明は、主たる溶媒が非プロトン系溶媒である液中
に、環状β−ジカルボニル化合物の４級アンモニウム塩
を溶解させたことを特徴とするもので、本電解液がこの
発明の目的に適合することを見出したものである。

環状β−ジカルボニル化合物は、一般式（式中、Ｒは炭
素数が１〜６のアルキル基、ｎは２〜５）であられされ
るもので、これを４級のアンモニウム塩として、非プロ
トン系を主体とする溶媒に溶解して得られる。

〔作　用〕

従来、有機酸のアンモニウム塩または１〜３級のアミン
塩が電解液の溶質として使用されていたが、環状β−ジ
カルボニル化合物を従来のごとくアンモニウム塩あるい
は１〜３級のアミン塩として溶媒中に溶解させても殆ど
不溶で全く電導度を得られないか、あるいは電導度が得
られても極めて低い値しか得られず、高性能の電解液は
得られない。

一方、本発明のように、環状β−ジカルボニル化合物を
４級アンモニウム塩とすると、前者に比べ、悉かに高い
電導度が得られるものである。

環状β−ジカルボニル化合物の具体例な化合物名を例示
すると、五員環の化合物として、１．３−シクロペンタ
ンジオン、２−メチル−１，３−シクロペンタンジオン
、六員環の化合物として、１，３−シクロヘキサンジオ
ン、２−メチルシクロヘキサン−１，３−ジオン、５，
５−ジメチル−１，３−シクロヘキサンジオンなどがあ
る。なおこの発明の環状β−ジカルボニル化合物はこれ
らのものに限定されるものではなく、各種の環状のβ−
ジカルボニル化合物が使用できることが発明者により確
認されている。

また、この発明で用いることのできる溶媒は、例えば、
Ｎ−メチルホルムアミド、Ｎ−ジメチルホルムアミド、
Ｎ−エチルホルムアミド、Ｎ−ジエチルホルムアミド、
Ｎ−メチルアセトアミド、Ｎ−ジメチルアセトアミド、
Ｎ−エチルアセトアミド、Ｎ−ジエチルアセトアミド、
Ｔ−ブチロラクトン、Ｎ−メチル−２−ピロリドン、エ
チレンカーボネート、プロピレンカーボネート、ジメチ
ルスルホキシド、アセトニトリルなどをはじめとする各
種の非プロトン溶媒がある。またこれらの溶媒は一種の
みの使用に限定されるものではなく、二種あるいはそれ
以上の混合物であってもよいし、さらにはプロトン系溶
媒を適宜混合使用した形態であってもよい。

〔実施例〕

以下実施例に基いて、この発明をさらに詳しく説明する
。

まず、本発明の実施例として、各種の環状β−ジカルボ
ニル化合物の４級アンモニウム塩を、非プロトン系の溶
媒に溶解して電解液を作成し、そのＴＬ導度を調べた。

本発明の電解液の製造方法は、テトラアルキルアンモニ
ウムハイドロジエンサルフエイトを酢酸エチルや塩化メ
チレンなどの溶媒に溶かし、所望の環状β−ジカルボニ
ル化合物を当量添加する。

次に２倍当量の水酸化アルカリ金属を添加、反応させ、
析出物を除去した後、減圧乾燥させて無水塩を得ている
。そしてこれを溶媒中に入れ所望の電導度が得られる濃
度に調整したものである。

なお従来例として、従来から高い電導度を示すアジピン
酸アンモニウム−エチレングリコール系の電解液と比較
した。この組成ならびに、電導度を以下のとおり示す、
なお組成割合はいずれも重量％、電導度はｍｓ　　（ミ
リシーメンス）７口である。

一注瀘已旧Ｍｌ− （溶質）テトラメチルアンモニウム−１，３−シクロヘ
キサンジオネート　　　　　１０ （溶媒）Ｔ−ブチロラクトン　　　　　　９０（電導度
）９．３ 一オ虜Ｊ旧生り一 （溶質）テトラエチルアンモニウム−１，３−シクロペ
ンクンジオネート　　　　　１０ （溶媒）アセトニトリル　　　　　　　　９０（電導度
）　　　　　　　　　　　　　１８．４−生１里斑主− （溶質）テトラブチルアンモニウム−５，５−ジメチル
−１，３−シクロヘキサンジオネート （溶媒）Ｎ、Ｎ−ジメチルホルムアミド　９０（電導度
）８．５ 本発明例４ （溶質）テトラメチルアンモニウム−２−メチル−１，
３−シクロヘキサンジオネート （溶媒）Ｎ−メチルピロリドン　　　　　８０（電導度
）’　　　　　　　　　　　　１３．６一本λ皿徴】− （溶￥ｔ）テトラエチルアンモニウム−２−メチル−１
，３−シクロペンクンジオネート （？８媒）ジメチルスルホキシド　　　　　８０（電導
度）７．３ 比較例 （を容質）アジピン酸アンモニウム　　　　１２（？容
媒）エチレングリコール　　　　　　７８水　　　　　
　　　　　　　　　　　　　１０（電導度）６．７ 以上の結果かられかるように、この発明の電解液は、従
来のものに比べて高い電導度を示している。

次に、これらの電解液を用いて電解コンデンサを製作し
、その特性の比較をおこなった。

製作した電解コンデンサは、アルミニウム箔を陽極なら
びに陰極に用い、セパレータ紙を挟んでで重ね合わせて
巻回して円筒状のコンデンサ素子としたものに、各実施
例の電解液を含浸して外装ケースに収納して密封したも
のである。

いずれも同一のコンデンサ素子を用いており、定格電圧
１６Ｖ定格容量１８０μＦである。

以下の表は、これら電解コンデンサの初期値ならびに１
１０℃で定格電圧を印加して１０００時間経過後の静電
容量値（ＣＡＰ）　、損失角の正接（ｔａｎδ）、漏れ
電流値（ＬＣ）　　（２分値）をあられしている。

この試験の結果からも明らかなように、本発明の電解液
の電導度が高いことから、従来のものに比べ損失すなわ
ちｊａｎδΦ値が低くなる。

また、本質的に水を含まないので高温負荷状態に置いて
も、内圧上昇による外観異常や静電容量の減少等がなく
、初期値と１０００時間後の特性値の比較においても、
この発明のものは極めて変化が少ない。

〔発明の効果〕

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、低い損失値と、高温で長時間使用しても安定
した特性が維持できるので、高い周波数で使用され、か
つ高効率が求められるスイッチングレギュレータなどの
電源装置や、高温度で長期間使用される各種電気機器等
に用いることができる。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）主たる溶媒が非プロトン系溶媒である液中に、一
   般式 ▲数式、化学式、表等があります▼ （式中、Ｒは炭素数が１〜６のアルキル基、ｎは２〜５
   、Ａは４級アルキルアンモニウムを示す）であらわされ
   る、環状β−ジカルボニル化合物の４級アンモニウム塩
   を溶質として含むことを特徴とする電解コンデンサ用電
   解液。