JPS63142805A - 電解コンデンサ - 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、電解コンデンサの改良に係り、特に電気特
性の劣化や短絡事故などの不都合を抑制して、優れた特
性を長期間にわたって維持できる高信願性の電解コンデ
ンサに関する。

〔従来の技術〕

電解コンデンサは、アルミニウムなどの絶縁皮膜形成性
金属（弁金属ともいう）を陽極電極に用い、この電橋金
属表面に陽極酸化処理等により、誘電体となる絶縁性の
酸化皮膜層を形成し、セパレータを介して集電用の陰極
電極と対峙した構成のコンデンサ素子に電解液を含浸し
たものを外装ケース内に収納し、各種の合成ゴム等の弾
性部材で外装ケース開口部を密閉して構成されている。

電解コンデンサの陰極電極は単に集電のために存在し、
真の陰極としては、コンデンサ素子に含浸された電解液
が誘電体である絶縁性酸化皮膜に接触してその機能を果
している。

電解液は、また絶縁性酸化皮膜の劣化あるいは欠損部分
に反応して、酸化皮膜修復のいわゆる化成作用も有して
いる。

電解液が含浸された電解コンデンサ素子は、外装部材に
よって外部から密閉して維持される。外装は、通常金属
の外装ケースにコンデンサ素子を収納し、外装ケースの
開口部を封口体で密閉した構造となっている。

また、電解液が含浸されたコンデンサ素子を外装ケース
内に封止するために用いられる封口ゴムは、天然ゴム（
ＮＲ）、スチレンブタジェンゴム（ＳＢＲ）、ブチルゴ
ム、エチレンプロピレンゴム（ＥＰＤＭ）など各種の天
然、あるいは合成のゴムが用いられでいる。これらのゴ
ムは、加硫あるいは加硫促進さらにはゴム物性を改善す
るために各種の物質が配合されている。

これらの配合剤の中で、鉛酸化物である鉛丹や、亜鉛酸
化物である亜鉛華などの金属酸化物は、電解コンデンサ
内部で電解液と接触することになるが、電解液の溶媒と
の組み合わせによって、前記の封口部材中に配合された
金属化合物が溶媒中に抽出され、電解コンデンサを長時
間高温度下においた場合など電極や電解液中の溶質と反
応して短絡や特性劣化の原因となる。

〔発明が解決しようとする問題点〕

この発明は、電解液に抽出された金属酸化物が、電極の
アルミニウムとの接触において還元され、金属として電
極表面や、セパレータの繊維内部、封口ゴム内部表面に
析出することによって、漏れ電流の増加や、短絡事故を
引き起こす原因となることを抑制し、電気特性が優れし
かも信頼度の高い電解コンデンサを得ることを目的とす
る。

Ｃ問題点を解決するための手段〕 この発明は、電解液を含浸したコンデンサ素子を、外装
の全部もしくはその一部に金属酸化物を含むゴム外装部
材を用いて密閉してなる電解コンデンサにおいて、前記
電解液が、エチレングリコールを主体とした溶媒に、カ
ルボン酸もしくはその塩を主溶質として溶解し、芳香族
ニトロ化合物を添加した電解液を用いたことを特徴とし
ている。

ニトロ化合物を電解液に添加することは、例えば、低温
特性などの改善を目的としたもの（特開昭５４−９３４
４３号公報）、内部の水素ガス発生を抑制するためのも
の（特公昭４９−１４３００号公報、特公昭５１−７２
９６号公報、特公昭５３−４２１１０号公報）、電極腐
蝕の防止を目的としたもの（特開昭５２−４５０４９号
公報）、ハロゲン系洗浄剤による腐蝕防止を目的とした
もの（特開昭６０−７１１９号公報）などが知られてい
る。しかしこれらの従来技術は、封口ゴムと特定の組成
の電解液との組み合わせにおいて発生する金属析出現象
に着目して、この析出現象を防止することを図ったもの
はない。

発明者は、金属酸化物を含む封口ゴムと、エチレングリ
コールを主溶媒として、ここにカルボン酸またはその塩
を主溶質として溶解した電解液との組み合わせにおいて
発生する金属の析出防止のため、電解液への芳香族ニト
ロ化合物添加が金属酸化物が金属として析出するのを防
止するのに有効なことを見出したものである。

〔作　用〕

封口ゴムが電解液と接触すると、電解液の溶媒によって
、ゴム中に添加された各種の配合材が抽出される。

そして封口ゴムに含まれる鉛化合物は、電解液と接触す
ることによって、電解液中に抽出され、アルミニウム電
極と反応を起こし、金属酸化物が還元され（逆にアルミ
ニウムが酸化され）ることによって金属が析出する。

この反応は、 Ｍ”＋ｎ／３　　ＡＪ−Ｍ　　　＋ｎ／３　　Ａ１３＋
↓ （実際はＡｌ２Ｏ２） の式の如く進行して金属（Ｍ）が析出する。ところが、
この発明のように、芳香族ニトロ化合物が添加されると
析出した金属（Ｍ）が、 Ｈ“ Ｍ＋１／３　φ−Ｎｏ、−Ｍ”＋１／３φ−ＮＨ。

の反応によって、再度溶解され金属イオンの状態で存在
することになり、導電性を示さず、結果として短絡事故
や漏れ電流の増加を防止するように作用すると考えられ
る。

ここで、基本の電解液に添加する芳香族ニトロ化合物と
しては、ニトロ安息香酸、ニトロフェノール、ジニトロ
フェノール、トリニトロフェノール、３−ニトロフタル
酸、４−ニトロフタル酸、ピクリン酸などが例示できる
。

また、この発明で用いる基本の電解液は、溶媒にはエチ
レングリコール単体もしくは、エチレングリコールを主
体に他の溶媒を混合した混合溶媒であってもよい。

さらに溶質のカルボン酸については、脂肪族モノカルボ
ン酸、芳香族モノカルボン酸、脂肪族ジカルボン酸、芳
香族ジカルボン酸、脂肪族オキシカルボン酸、芳香族オ
キシカルボン酸などを挙げることができる。また塩とし
ては、これらカルボン酸のアンモニウム塩、第１級アミ
ン塩、第２級アミン塩、第３級アミン塩、４級アンモニ
ウム塩が挙げられる。これらの溶質は一種のみの使用で
あってもよいし、二種もしくはそれ以上を組み合わせて
用いてもよい。

〔実施例〕

以下、実施例によりこの発明を説明する。

まず、基本電解液として、エチレングリコールにカルボ
ン酸またはこの塩を溶解し、芳香族ニトロ化合物を添加
した、５種の電解液を作成した。

この電解液の組成を以下に示す。なお組成比は重量部で
ある。

（電解液例１） （電解液例２） （電解液例３） （電解液例４） （電解液例５） そして、これら電解液例から芳香族ニトロ化合物を除い
た組成のものを本発明例に対応して比較例とした。

一方、封口ゴムについても、各種ゴムバッジに以下に示
すごとく金属酸化物を各々含む配合内容で加硫し、電解
コンデンサ用封口体を作成した。

以下にその配合割合（重量部）を示す。

（配合１） （配合２） （配合３） （配合４） （配合５） （Ｅ　Ｄ　Ｐ４４ゴム　　　　　　　　　　１００そし
てこれら電解液と封口ゴムを各々組み合わせて、定格電
圧１０■、静電容量１００μＦのアルミニウム電解コン
デンサを作成した。

次にこれら電解コンデンサ各々１０個づつを、定格電圧
（ＩＯＶ）を印加し、１１０℃の高温度下において寿命
試験をおこない、１ｏｏｏ時間経過後、試料の電解コン
デンサを分解し、封口ゴムの内部表面を顕微鏡を使って
観察し、金属析出の有無を調べた。この結果を次の表１
　（本発明例）、表２（従来例）に示す。

表　　１ （表中の数字は製品１０個中の金属析出個数）−表−１
− （表中の数字は製品１０個中の金属析出個数）この結果
から明らかなように、比較例の電解コンデンサでは、試
料の全数もしくは大半に金属の析出が観察されたが、こ
の発明の実施例では金属の析出が全くないか、殆ど見ら
れず析出防止の効果が現れていることがわかる。

封口ゴムの配合例は、本実施例に限られるものではなく
、金属酸化物を配合に含む封口ゴムであるならば、異な
る配合であっても差支えない。また、本実施例では、コ
ンデンサ素子を金属製の外装ケースに収納し、その開口
部を封口ゴムで閉じた構造のものを用いたが、電解コン
デンサの構造は本実施例に限定されるものではなく、電
解液と接する外装の全部または一部が封口ゴムで形成さ
れた他の構造のものであっても良いことはいうまでもな
い。

なお、ニトロ化合物の添加量は、上記実施例では、いず
れも０．５重量部添加したが、異なる試験により、添加
量を変化させたところ、添加量が基本電解液に対して、
０．０１重量部より少ないと、ニトロ化合物を添加しな
い電解液との明らかな差が出にくい。一方、添加量が１
０重量部を越えても抑制効果に変わりは見られないが、
電解液の電導度の低下など他の特性への影響が見られる
ので、好ましくは０．０１〜１０重量部の添加が望まし
い。

〔発明の効果〕

以上述べたように、この発明によれば、電解コンデンサ
の封口ゴムに含まれる金属化合物が電解液により抽出さ
れ、金属となって析出し、漏れ電流の増加や短絡事故の
発生することが防止でき、電解コンデンサの信頬性を高
めるとともに、特性を長期間安定して維持することがで
きる。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）電解液を含浸したコンデンサ素子を、外装の全部
   もしくはその一部に金属酸化物を含むゴム外装部材を用
   いて密閉してなる電解コンデンサにおいて、前記電解液
   に、エチレングリコールを主体とした溶媒に、カルボン
   酸もしくはその塩を主溶質として溶解し、芳香族ニトロ
   化合物を添加した電解液を用いたことを特徴とする電解
   コンデンサ。