JPS62259418A - 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’Ｃ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を高め、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、従来の電解液の上述したような欠点を改善
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頌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、フェノールまたはニトロフェノールの４級アンモニ
ウム塩を溶解させた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。

フェノールは、ヒドロキシベンゼンであり、ニトロフェ
ノールは、フェノールの核の水素をニトロ基Ｎ０２で置
換した化合物としてあられされる。

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、フェノールやニトロフェノール（ニトロ基が増え
ると酸性度が増すものの）は、弱酸性でアンモニアある
いは、１〜３級のアミン塩が形成しにくり、溶媒中に溶
解させても殆ど不溶で全く’を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にしかならない
。このため、この発明の目的とする高電導度が得られる
電解液の主溶質として用いることはできなかった。

一方、本発明のように、フェノールまたはニトロフェノ
ールを４級のアンモニウム塩とすることで高い電導度が
得られるものである。

ニトロフェノールの具体例な化合物としては、モノニト
ロフェノールであるＯ−二トロフェノール、ｍ−ニトロ
フェノール、ｐ−二トロフェノール、ジニトロフェノー
ルである、２．３−ジニトロフェノール、２．４−ジニ
トロフェノール、２．５−ジニトロフェノール、２，６
−ジニトロフェノール、３．４−ジニトロフェノール、
３．５−ジニトロフェノール、トリニトロフェノールで
あるピクリン酸などがある。

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、Ｎ−ジメチルホルムアミ
ド、Ｎ−エチルホルムアミド、、Ｎ、Ｎ−ジエチルホル
ムアミド、Ｎ−メチルアセトアミド、Ｎ、Ｎ−ジメチル
アセトアミド、Ｎ−エチルアセトアミド、Ｎ。

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、フェノールまたはニトロ
フェノールの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、その電導度を調べた。

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）７ｃｍである。

一オ」已１１Ｌ− （溶質）テトラメチルアンモニウム フェノラート２０ （溶媒）Ｎ、Ｎ−ジメチルホルムアミド（電導度）　　
　　　　　　　　　　　１１．９（溶質）テトラメチル
アンモニウム ０−ニトロフェノラート　　　２０ （溶媒）Ｎ−メチルピロリドン　　　　８０（電導度）
８．３ 一本発里皿主一 （溶質）テトラエチルアンモニウム ｍ−ニトロフェノラート　　　２０ （溶媒）プロピレンカーボネート８０ （電導度）７．１ ！旧」［− （溶質）テトラブチルアンモニウム ｐ−ニトロフェノラート　　　２０ （溶媒）アセトニトリル　　　　　　　８０（電導度）
　　　　　　　　　　　　　２０．０−主光肌桝】− （ン容質）テトラメチルアンモニウム−２，３−ジニト
ロフェノラート　　　　２０ （溶媒）Ｔ−ブチロラクトン　　　　　８０（電導度）
９．５ −１」■旧１［− （溶質）テトラエチルアンモニウム−２，４−ジニトロ
フェノラート　　　　２０ （溶媒）ジメチルスルホキシド　　　　８０（電導度）
８．７ 一主発里■ニー （？容質）テトラエチルアンモニウム−２，５−ジニト
ロフェノラート２０ （溶媒）Ｎ、Ｎ−ジメチルホルムアミド（電導度）　　
　　　　　　　　　　１２．５−オ虜ｌ旧２ＬＬ− （溶質）テトラメチルアンモニウム−２，６−ジニトロ
フェノラート　　　　２０ （溶媒）Ｎ、Ｎ−ジメチルアセトアミド（電導度）９．
０ 一生１所舅ニー （溶りテトラエチルアンモニウム−３，４−ジニトロフ
ェノラート　　　　２０ （溶媒）Ｎ−メチルホルムアミド　　　８０（電導度）
　　　　　　　　　　　　　１２．０−オ】８１組■− （溶質）テトラブチルアンモニウム−３，５−ジニトロ
フェノラート２０ （溶媒）アセトニトリル　　　　　　　８０（電導度）
　　　　　　　　　　　　　１７．８−主衾夙±旦− （溶質）テトラエチルアンモニウム ピクレート　　　　　　　　　　２０ （溶媒）Ｎ−メチルホルムアミド （電導度）　　　　　　　　　　　　　１０．０比較例 （溶質）アジピン酸アンモニウム　　　１２（溶媒）エ
チレングリコール　　　　　７８水　　　　　　　　　
　　　　　　　　　１０（を導度）６．７ 以上の結果かられかるように、この発明の電解液は、比
較例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。

表 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ｔａｎδの値が低くなる。

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（
、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、フ
   ェノールまたはニトロフェノールの、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。