JPS63219119A - Electrolytic capacitor - Google Patents

Electrolytic capacitor

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JPS63219119A
JPS63219119A JP5263387A JP5263387A JPS63219119A JP S63219119 A JPS63219119 A JP S63219119A JP 5263387 A JP5263387 A JP 5263387A JP 5263387 A JP5263387 A JP 5263387A JP S63219119 A JPS63219119 A JP S63219119A
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JP
Japan
Prior art keywords
quaternary ammonium
ammonium salt
benzoic acid
electrolytic capacitor
electrolytic
Prior art date
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Pending
Application number
JP5263387A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
英夫 清水
剛 森本
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.)
Elna Co Ltd
AGC Inc
Original Assignee
Asahi Glass Co Ltd
Elna Co Ltd
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Publication date
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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。
(57) [Summary] This bulletin contains application data before electronic filing, so abstract data is not recorded.

Description

【発明の詳細な説明】 し産業上の利用分野] 本発明は電解コンデンサ、詳しくは新規な駆動用電解液
を使用した電解コンデンサに関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION Field of Industrial Application The present invention relates to an electrolytic capacitor, and more particularly to an electrolytic capacitor using a novel driving electrolyte.

「従来の技術」 アルミニウムなどの弁作用金属からなる陽極箔および陰
極箔をセバレ〜りとともに巻回してコンデンサ素子とし
た電解コンデンサは、一般にコンデンサ素子に駆動用電
解液を含浸し、アルミニウムなどの金属ケースや合成樹
脂製のケースにコンデンサ素子を収納し、密閉した構造
を有する。
``Prior art'' Electrolytic capacitors are made by winding an anode foil and a cathode foil made of a valve metal such as aluminum together with a separator to create a capacitor element.Generally, the capacitor element is impregnated with a driving electrolyte, The capacitor element is housed in a case or synthetic resin case and has a sealed structure.

このような電解コンデンサの駆動用電解液としては、従
来エチレングリコールなとの極性有機溶媒を主溶媒とし
、これに飽和有機酸のアンモニウム塩のように、金属か
らなる電極を侵食しない塩を溶解した電解液か一般に使
用されCいる(特公昭58−13019号公報)。また
、電解液の溶媒としてγ−ブチロラクトンとエチレング
リコ−1しの混合溶媒を使用することも知られている。
Conventionally, the driving electrolyte for such electrolytic capacitors uses a polar organic solvent such as ethylene glycol as the main solvent, and a salt that does not corrode the metal electrodes, such as an ammonium salt of a saturated organic acid, is dissolved in this. An electrolytic solution is commonly used (Japanese Patent Publication No. 13019/1983). It is also known to use a mixed solvent of γ-butyrolactone and ethylene glycol-1 as a solvent for the electrolyte.

(特開昭54−7564号公報)。(Japanese Unexamined Patent Publication No. 54-7564).

[発明が解決しようとする問題点] しかしながら、特公昭58 13019号に開示された
電解液においては、電気抵抗イ〆fの指標てある損失角
の正接(ヒanδ)を下げるために1〜30徂量%の水
を含有させることが行われCいるが、この場合には陰極
箔の侵食や解離したアンモニア(NH3)の蒸散のため
高温度におけるコンデンサの特性劣化、特に損失角の正
接(t a nδ)の変化が大きいという問題点かあっ
た。また、主導度が高く(電気抵抗が低く)、かつ高温
で安定な電解液として飽和鎖状ジカルボン酸の第四アン
モニウム塩を極性41機溶媒に溶解した電解液の使用が
特開昭59−78522号公報に開示されでいる。しか
しながら、同公報中の実施例によれば、この電解液の主
導度はせいぜい9.4mS / c mで、現在要求さ
れCいる水準(12〜25 m S / c m )か
ら見れば不充分であるという問題点があった。さらに、
混合溶媒として」二連の特開昭54−7564号にみら
れるようなγ−ブチロラクトンとエチレングリコールを
使用した場合には、低温においてエチレングリコールの
粘度が増加するためにコンデンサの低湿特性の改善効果
か小さいという問題点があった。
[Problems to be Solved by the Invention] However, in the electrolytic solution disclosed in Japanese Patent Publication No. 58-13019, in order to lower the tangent of the loss angle (an δ), which is an index of the electrical resistance It is common practice to include water in a wide range of percentages, but in this case, the characteristics of the capacitor deteriorate at high temperatures due to corrosion of the cathode foil and transpiration of dissociated ammonia (NH3), especially the tangent of the loss angle (t). There was a problem that the change in a n δ) was large. In addition, as an electrolytic solution that has high conductivity (low electrical resistance) and is stable at high temperatures, the use of an electrolytic solution in which a quaternary ammonium salt of a saturated chain dicarboxylic acid is dissolved in a polar 41 solvent has been disclosed in JP-A-59-78522. It has been disclosed in the publication No. However, according to the examples in the same publication, the conductivity of this electrolyte is at most 9.4 mS/cm, which is insufficient compared to the currently required C level (12 to 25 mS/cm). There was a problem. moreover,
When γ-butyrolactone and ethylene glycol are used as a mixed solvent as seen in the double series of JP-A-54-7564, the viscosity of ethylene glycol increases at low temperatures, which improves the low humidity characteristics of the capacitor. The problem was that it was small.

本発明はこのような問題点を解決して、′市電)」℃杭
が低く(主導度か高く)、低温特性か優れ、かつ高温安
定性の優れた駆動用電解液を使用した電解コンデンサを
提供することを目的とする。
The present invention solves these problems and provides an electrolytic capacitor that uses a driving electrolyte that has a low ℃ pile (high conductivity), excellent low-temperature characteristics, and excellent high-temperature stability. The purpose is to provide.

E問題点を解決するための手段] 本発明は、前記問題点を解決するために極性有機溶媒に
安息香酸の第四アンモニウム塩を溶解しCなる駆動用電
解液を使用したことを特徴と−・Vる電解コンデンサを
提供するものである。
Means for Solving Problem E] In order to solve the above problem, the present invention is characterized in that a driving electrolyte C, which is obtained by dissolving a quaternary ammonium salt of benzoic acid in a polar organic solvent, is used.・Provides Vru electrolytic capacitors.

本発明において用いられる安息香酸の第四アンモニウム
塩としては、一般式R,,,N“て示される第四アンモ
ニウムのアルギル基(R)のノ1に素数か1〜10個の
もの、特に1〜4個のものを好適に使用することかでき
、例えば安息香酸デトラメチルアンモニウム、安息再酸
テトラエチルアンモーウノ4、安息香酸テトラプロピル
アン(−ニウム、安息香酸ブトラブチルアンモニウムな
どをやけることができる。
The quaternary ammonium salt of benzoic acid used in the present invention is preferably a quaternary ammonium having the general formula R,,,N'' having 1 to 10 prime numbers in the argyl group (R), especially 1 to 10. -4 can be suitably used, for example, detramethylammonium benzoate, tetraethylammonium benzoate, tetrapropylammonium benzoate, butrabutylammonium benzoate, etc. Can be done.

本発明において、安息香酸の第四アンモニウム塩を使用
するのは、安息香酸か他のアミン塩なとの場合には、電
解液の主導度が低く、製品のtanδが大きくなってし
まい、好ましくないからである。
In the present invention, it is not preferable to use a quaternary ammonium salt of benzoic acid because, in the case of benzoic acid or other amine salts, the electrolyte has a low conductivity and the tan δ of the product becomes large. It is from.

本発明で用いられる安息香酸の第四アンモニウム塩の電
解液組成中における含有量(濃度)は適宜選ぶことがで
きるが、飽和溶液の状態のときに比抵抗が最も小さいこ
とを考慮すると1〜50%が適当であり、なかでも良好
な高温安定性を得るためには5〜40重量%が好適であ
る。
The content (concentration) of the quaternary ammonium salt of benzoic acid used in the present invention in the electrolyte composition can be selected as appropriate, but considering that the specific resistance is the lowest in the state of a saturated solution, it is 1 to 50%. % is suitable, and in particular, 5 to 40% by weight is suitable in order to obtain good high temperature stability.

本発明で用いる極性有機溶媒としては前記の問題点を解
決するために少なくともγ−ブチロラクトンと3−アル
キル−1,3−オキサゾリジン−2−オン(以7’、、
A、O,と称す)を含有する。
In order to solve the above problems, the polar organic solvent used in the present invention includes at least γ-butyrolactone and 3-alkyl-1,3-oxazolidin-2-one (hereinafter referred to as 7').
(referred to as A, O,).

ここで、アルキル基と1ノではメチル、エチル、プロピ
ル・・・などがあるが、そのうちでも低温特性の改瀉上
、メチルおよびエチルが好ましい。さらに混合する溶媒
としては電解コンデンサに通常使用されている極性有機
溶媒であわばいずれも使用でき、アミド類、ラクトン類
、グリコール類、硫黄化合物類または炭素塩類が好適に
使用できる。混合可能な好ましい溶媒の其体的な例とし
′Cは、N、N−ジメチルホルムアミド、N−メチルホ
ルムアミド、β−ブチロラクトン、γ−バレロラクトン
、N−メチルピロ1,7ドン、エチレングリコール、エ
チレングリコール・モノアルキルエーテル、エチレング
リコール・シアル痺ルエーテル、ジメチルスルホキシト
、炭酸プロピレン、エチレンシアノヒドリンなどを挙げ
ることができ、これら溶媒は単独゛で、あるいは複数の
組合せで適宜混合して使用される。
Here, examples of the alkyl group include methyl, ethyl, propyl, etc., among which methyl and ethyl are preferred from the viewpoint of improving low-temperature properties. Further, as the solvent to be mixed, any polar organic solvent commonly used in electrolytic capacitors can be used, and amides, lactones, glycols, sulfur compounds, or carbon salts are preferably used. Specific examples of preferred miscible solvents include 'C is N, N-dimethylformamide, N-methylformamide, β-butyrolactone, γ-valerolactone, N-methylpyro-1,7done, ethylene glycol, ethylene glycol. Examples include monoalkyl ether, ethylene glycol sialyl ether, dimethyl sulfoxide, propylene carbonate, and ethylene cyanohydrin.

本発明において、安息香酸の第四アンモニウム塩を含有
する駆動用電解液を得るにはこの第四アンモニウム塩を
極性有機溶媒に添加してもよいか、溶媒中で安息香酸の
第四アンモニウム塩を生成可能な物質を反応させること
によって、この第四アンモニウム塩を生成させてもよい
In the present invention, to obtain a driving electrolyte containing a quaternary ammonium salt of benzoic acid, the quaternary ammonium salt may be added to a polar organic solvent, or the quaternary ammonium salt of benzoic acid may be added to a polar organic solvent. This quaternary ammonium salt may be produced by reacting substances that can be produced.

本発明では電解液中に水を含有させることは必すしも必
要ではないが、比抵抗を下げるためには水の含有は効果
的である。たたし、ある限度以−トに水の含有量を多く
すると、内部カスの発生に伴う電解コンデンサのケース
膨れや電極箔の侵食を増大させる要因になるので高温度
で長時間使用する目的のためには、水の含h′量はなる
べく少ない方が好ましい。したがっ゛C1電解コンデン
サの使用目的に対応して、水の含イーf量は電解液組成
中0.1〜20重量%の範囲が好ましく、0.5〜【5
市−七%の範囲がさらに好ましい。
In the present invention, it is not absolutely necessary to include water in the electrolyte, but it is effective to lower the specific resistance. However, if the water content is increased beyond a certain limit, it will increase the swelling of the electrolytic capacitor's case due to the generation of internal scum and the corrosion of the electrode foil. In order to achieve this, it is preferable that the water content h' be as small as possible. Therefore, depending on the purpose of use of the C1 electrolytic capacitor, the amount of water contained in the electrolytic solution is preferably in the range of 0.1 to 20% by weight, and 0.5 to [5% by weight.
A range of -7% is more preferred.

本発明の電解コンデンサには、種々の態様のコンデンサ
が包含される。典型的な態様としては、紙などの適宜の
セパレータで分離したアルミニウム箔陽極とアルミニウ
ム箔陰極とを使用し、これらを円筒状に巻いたものをコ
ンデンサ素子とし、この素子に駆動用電解液を含浸させ
る。電解液のN浸量としてはセパレータに対して、好ま
しくは50〜300重量%とされる。電解液が含浸され
た素r−は、耐食性を有する金属や合成樹脂などのケー
スに収納し、密封した構造にされる。
The electrolytic capacitor of the present invention includes various types of capacitors. In a typical embodiment, an aluminum foil anode and an aluminum foil cathode are separated by a suitable separator such as paper, and these are wound into a cylindrical shape to form a capacitor element, and this element is impregnated with a driving electrolyte. let The amount of N immersed in the electrolytic solution is preferably 50 to 300% by weight based on the separator. The element r- impregnated with the electrolytic solution is housed in a case made of corrosion-resistant metal or synthetic resin, and is sealed.

[実施例] 以下、本発明を実施例および比較例にもとづいて具体的
に説明する。
[Examples] The present invention will be specifically described below based on Examples and Comparative Examples.

水酸化テトラアルキルアンモニウム(アルキル基の炭素
数1〜3)の10%水溶液と安息香酸とを等モル数にな
るように混合して安息香酸を溶解させた後、エバポレー
タ虹よ一つ水を除去1ノで安息香酸の第四アンモニウム
塩を生成させ、これらを溶質として所定はを極性有機溶
媒に溶解させ°C実施例1〜8の電解液とした。電解液
のpHは5〜7になるよう調整した。
A 10% aqueous solution of tetraalkylammonium hydroxide (alkyl group has 1 to 3 carbon atoms) and benzoic acid are mixed to have an equimolar number to dissolve the benzoic acid, and then the evaporator removes the water. A quaternary ammonium salt of benzoic acid was produced at 1°C, and a certain amount was dissolved in a polar organic solvent using these as solutes to prepare the electrolytes of Examples 1 to 8 at °C. The pH of the electrolyte was adjusted to 5-7.

これらの電解液を使用してアルミニウムを電極とする電
解コンデンサ(定格16V、1000μF)を製作し、
高温負荷試験(定格電圧印加、125℃、1000時間
)を行なって、損失角の1F接(tanδ)の変化を測
定し、その結果を第1表に示した。また、安息香酸の第
四アンモニウム塩以外の溶質を使用した場合を比較例1
〜4とし、実施例と同様にして電解コンデンサを製作し
、実施例と同じ条件で高温負荷試験をネ■ない、その結
果を第1表に示した。
Using these electrolytes, we manufactured an electrolytic capacitor (rated 16V, 1000μF) with aluminum electrodes,
A high-temperature load test (rated voltage applied, 125° C., 1000 hours) was conducted to measure the change in the 1F tangent (tan δ) of the loss angle, and the results are shown in Table 1. In addition, Comparative Example 1 shows the case where a solute other than the quaternary ammonium salt of benzoic acid is used.
-4, electrolytic capacitors were manufactured in the same manner as in the examples, and a high temperature load test was conducted under the same conditions as in the examples.The results are shown in Table 1.

第1表中、M、0.およびE、0.は前述のA、0.の
アルキル基かメチルの・乙のおよびエチルの乙のをそれ
ぞれ表わす。
In Table 1, M, 0. and E, 0. is the above-mentioned A, 0. represents the alkyl group of methyl and ethyl, respectively.

次に、第2表に電解コンデンサの低温特性を示す。電解
コンデンナは上述したものと同一であり、試料個数は各
10個である。測定周波数は120Hzである。表中の
八〇/C20℃は20℃に対する容量変化率、7./Z
 20℃は20℃に対するインピーダンス比をそれぞれ
示す。
Next, Table 2 shows the low temperature characteristics of electrolytic capacitors. The electrolytic capacitors were the same as those described above, and the number of samples was 10 each. The measurement frequency is 120Hz. 80/C20°C in the table is the capacity change rate at 20°C. /Z
20°C indicates the impedance ratio with respect to 20°C.

n−10の平均値 第1表から分るように、比較例は高温負荷試験において
、損失角の正接の変化が大きいのに対して、実施例では
この変化を小さい・ものとすることができる。
As can be seen from Table 1, the average value of n-10, in the comparative example, the change in the tangent of the loss angle is large in the high temperature load test, whereas in the example, this change can be kept small. .

また、第2表から分るように、比較例は低温特性におい
て△C/C20℃およびZ/Z 20℃の変化率が大き
いのに対して、実施例ではこの変化率の低減を図ること
ができるものである。
Furthermore, as can be seen from Table 2, in the comparative example, the rate of change in △C/C20℃ and Z/Z 20℃ is large in the low-temperature characteristics, whereas in the example, it is possible to reduce this rate of change. It is possible.

[発明の効果コ 以−トにて説明したように本発明によれば、低温特性が
優れ、かつ高温条件下での損失角の正接(tanδ)の
変化が小さい高温安定性の優れた電解コンデンサを提供
することができる。
[Effects of the Invention As explained in the sidebar, the present invention provides an electrolytic capacitor with excellent low-temperature characteristics and excellent high-temperature stability with small change in tangent of loss angle (tan δ) under high-temperature conditions. can be provided.

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)γ−ブチロラクトンと3−アルキル−1、3−オ
キサゾリジン−2−オンとからなる極性有機溶媒に安息
香酸の第四アンモニウム塩を溶解してなる駆動用電解液
を使用したことを特徴とする電解コンデンサ。
(1) A driving electrolyte is used, which is obtained by dissolving a quaternary ammonium salt of benzoic acid in a polar organic solvent consisting of γ-butyrolactone and 3-alkyl-1,3-oxazolidin-2-one. electrolytic capacitor.
(2)駆動用電解液中の安息香酸の第四アンモニウム塩
の含有量が1〜50重量%であることを特徴とした特許
請求の範囲第1項記載の電解コンデンサ。
(2) The electrolytic capacitor according to claim 1, wherein the content of the quaternary ammonium salt of benzoic acid in the driving electrolyte is 1 to 50% by weight.
(3)一般式R_4N^+で表される第四アンモニウム
のアルキル基(R)の炭素数が1〜10個であることを
特徴とした特許請求の範囲第1項または第2項記載の電
解コンデンサ。
(3) The electrolysis according to claim 1 or 2, wherein the alkyl group (R) of the quaternary ammonium represented by the general formula R_4N^+ has 1 to 10 carbon atoms. capacitor.
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