JPS63221608A - Electrolytic capacitor - Google Patents

Electrolytic capacitor

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JPS63221608A
JPS63221608A JP5481987A JP5481987A JPS63221608A JP S63221608 A JPS63221608 A JP S63221608A JP 5481987 A JP5481987 A JP 5481987A JP 5481987 A JP5481987 A JP 5481987A JP S63221608 A JPS63221608 A JP S63221608A
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JP
Japan
Prior art keywords
quaternary ammonium
electrolytic capacitor
pyromellitic acid
electrolytic
ammonium salt
Prior art date
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Pending
Application number
JP5481987A
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】 [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
極箔をセパレータ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N
4m製のケースにコンデンサ、ilを収納し、密閉した
構造を(イする。
[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 form a capacitor element.Generally, the capacitor element is impregnated with a driving electrolyte, and the capacitor element is made of a metal case made of aluminum or the like. Synthesis N
The capacitor and IL are housed in a 4m case with a sealed structure.

このような電解コンデンサのり動用電解液としては、従
来エチレングリコールなど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が一般に使
用されている(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
リコールの混合溶媒を使用することも知られている。(
特開昭54−7564号公報)。
Conventional electrolytic solutions for electrolytic capacitors include polar organic solvents such as ethylene glycol as the main solvent, and electrolytic solutions in which salts such as ammonium salts of saturated organic acids that do not corrode metal electrodes are dissolved. is generally used (Japanese Patent Publication No. 58-13019). It is also known to use a mixed solvent of γ-butyrolactone and ethylene glycol as a solvent for the electrolyte. (
JP-A 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%に開示された
電解液においては、電気抵抗値の指標である損失角の正
接(tanδ)を下げるために1〜3. OCK−破%
の水を含有させることが行われているが、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(tanδ)の変化が大きいという問題点があっ
た。また、電導度が高く(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
モニウム塩を極性有機溶媒に溶解した電解液の使用が特
開昭59−78522号公報に開示されている。しかし
ながら、同公報中の実施例によれば、この電解液の電4
度はせいぜい9.4mS / c mで、現在要求され
ている水準(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
合溶媒として上述の特開昭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温特性の改善効果が小
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, 1 to 3. OCK-break%
However, 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 changes in the tangent of the loss angle (tan δ). The problem was that it 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 organic solvent has been disclosed in JP-A No. 59-78522. Disclosed in the official gazette. However, according to the examples in the same publication, the electrolyte
The problem was that the degree was 9.4 mS/cm at most, which was insufficient compared to the currently required level (12 to 25 mS/cm). Furthermore, when γ-butyrolactone and ethylene glycol are used as a mixed solvent as seen in the above-mentioned JP-A-54-7564, the viscosity of ethylene glycol increases at low temperatures, which improves the low-temperature 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、電気抵抗が低く
(電導度が高く)、低温特性が優九、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 low electrical resistance (high conductivity), excellent low-temperature characteristics, and excellent high-temperature stability. With the goal.

[問題点を解決するための手段] 本発明は、^q記問題点を解決するために極性有機溶媒
にピロメリット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
サを提供するものである。
[Means for Solving the Problems] In order to solve the problems mentioned above, the present invention uses a driving electrolyte prepared by dissolving a quaternary ammonium salt of pyromellitic acid in a polar organic solvent. The present invention provides an electrolytic capacitor with special characteristics.

本発明において用いられるピロメリット酸の第四アンモ
ニウム塩としては、一般式R4N”で示される第四アン
モニウムのアルキル基(R)の炭素数が1〜10個のも
の、特に1〜4個のものを好適に使用することができ1
例えばピロメリット  −。
The quaternary ammonium salt of pyromellitic acid used in the present invention is one having a quaternary ammonium represented by the general formula R4N'' with an alkyl group (R) having 1 to 10 carbon atoms, especially one having 1 to 4 carbon atoms. can be suitably used 1
For example, pyromeri.

酸テトラメチルアンモニウム、ピロメリット酸テトラエ
チルアンモニウム、ピロメリット酸テトラプロピルアン
モニウム、ピロメリット酸テトラブチルアンモニウムな
どを挙げることができる。
Examples include tetramethylammonium acid, tetraethylammonium pyromellitate, tetrapropylammonium pyromellitate, and tetrabutylammonium pyromellitate.

本発明において、ピロメリット酸の第四アンモニウム塩
を使用するのは、ピロメリット酸が他のアミン塩などの
場合には、電解液の電導度が低く、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 preferable to use a quaternary ammonium salt of pyromellitic acid because if pyromellitic acid is another amine salt, the electrolyte will have low conductivity and the product will have a large tan δ. That's because there isn't.

本発明で用いられるピロメリット酸の第四アンモニウム
塩の電解液組成中における含有!l(1度)は適宜選ぶ
ことができるが、飽和溶液の状態あ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暖看%が
好適である。
Inclusion of the quaternary ammonium salt of pyromellitic acid used in the present invention in the electrolyte composition! l (1 degree) can be selected as appropriate, but considering that the resistivity is the lowest when it is in a saturated solution state, 1 to 50% is appropriate, and in particular, in order to obtain good high temperature stability, 5 to 40% is suitable.

本発明で用いる極性有機溶媒としては前記の間迦点を解
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(以下、A、
0.と称す)を含有する。
The polar organic solvent used in the present invention is at least γ-butyrolactone and 3-alkyl-1,3-oxazolidin-2-one (hereinafter referred to as A,
0. ).

ここで、アルキル基としてはメチル、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善上、
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
媒であればいずれも使用でき、アミド類、ラクトン類、
グリコール類、硫直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具体的な例として
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
−メチルピロリドン、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
・ジアルキルエーテル、ジメチルスルホキシド、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、これら溶媒は慎独で、あるいは複数の組合せで適
宜混合して使用される。
Here, the alkyl group includes methyl, ethyl, propyl, etc. Among them, for improving low temperature characteristics,
Methyl and ethyl are preferred. Furthermore, any polar organic solvent commonly used in electrolytic capacitors can be used as the solvent to be mixed, including amides, lactones, etc.
Glycols, sulfur compounds or carbon salts can be suitably used. Specific examples of preferred miscible solvents include N,N-dimethylformamide, N-methylformamide, β-butyrolactone, γ-valerolactone, N
- Examples include methylpyrrolidone, ethylene glycol, ethylene glycol monoalkyl ether, ethylene glycol dialkyl ether, dimethyl sulfoxide, propylene carbonate, ethylene cyanohydrin, etc. These solvents may be used individually or in multiple combinations as appropriate. used.

本発明において、ピロメリット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が、溶媒中でピロ
メリット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, in order to obtain a driving electrolyte containing a quaternary ammonium salt of pyromellitic acid, this quaternary ammonium salt may be added to a polar organic solvent. The quaternary ammonium salt may be produced by reacting substances capable of producing the salt.

本発明では電解液中に水を含有させることは必ずしも必
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。ただし、ある限度以上に水の含4T貨を多く
すると、内部ガ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[]的のためには、水の含有量はなる
べく少ない方が好ましい。したがって、電解コンデンサ
の使用目的に対応して、水の含有量は電解液組成中0.
1〜20重墳%の範囲が好ましく、0.5〜15重(遥
%の範囲がさらに好ましい。
In the present invention, it is not necessary to include water in the electrolytic solution, but it is effective to lower the specific resistance. However, if the amount of water containing 4T exceeds a certain limit, it will increase the swelling of the case of the electrolytic capacitor due to the generation of internal gas and the corrosion of the electrode foil. It is preferable that the water content be as small as possible. Therefore, depending on the purpose of use of the electrolytic capacitor, the water content in the electrolyte composition should be 0.
The range of 1 to 20% by weight is preferable, and the range of 0.5 to 15% by weight is more preferable.

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。電解液の含uffl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
された素子は、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 electrolyte content uffl is as follows for the separator:
Preferably it is 50 to 300% by weight. The element impregnated with the electrolyte is housed in a case made of corrosion-resistant metal, synthetic resin, or the like, and has a sealed structure.

[実施例コ 以下、本発明を実施例および比較例にもとづいて具体的
に説明するつ 水酸化テトラアルキルアンモニウム(アルキル基の炭素
a1〜3)の10%水溶液とピロメリット酸とを等モル
数になるように混合してビロメリッl−酸を溶解させた
後、エバポレータにより水を除去してピロメリット酸の
第四アンモニウム塩を生成させ、これらを溶質として所
定量を極性有機溶媒に溶解させて実施例1〜9の電解液
とした。
[Example] The present invention will be explained in detail based on Examples and Comparative Examples below. A 10% aqueous solution of tetraalkylammonium hydroxide (carbons a1 to a3 of the alkyl group) and pyromellitic acid were mixed in equal moles. After dissolving the pyromellitic acid by mixing the mixture so that the pyromellitic acid is dissolved, water is removed using an evaporator to produce a quaternary ammonium salt of pyromellitic acid. The electrolytes of Examples 1 to 9 were prepared.

電解液のpHは5〜7になるようJl !I L/た。Make sure the pH of the electrolyte is between 5 and 7! I L/ta.

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、330μF)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、損失角の正接(tanδ)の変化を測定し
、その結果を第1表に示した。また、ピロメリット酸の
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行ない、その結
果を第1表に示した。
Using these electrolytes, we manufactured an electrolytic capacitor (rated 16V, 330μF) with aluminum electrodes, and conducted a high-temperature load test (rated voltage applied, 125℃, 1000 hours).
The changes in the tangent (tan δ) of the loss angle were measured, and the results are shown in Table 1. In addition, Comparative Examples 1 to 4 are cases in which a solute other than the quaternary ammonium salt of pyromellitic acid is used. Electrolytic capacitors were manufactured in the same manner as in the example, and a high temperature load test was conducted under the same conditions as in the example. The results are shown in Table 1.

第1表中、M、O,およびE、0.は前述のA、0.の
アルキル基がメチルのものおよびエチルのものをそれぞ
れ表わす。
In Table 1, M, O, and E, 0. is the above-mentioned A, 0. represents methyl and ethyl alkyl groups, respectively.

第1表 電解液組成例と高温負荷試験 水に、第2表に電解コンデンサの低温特性を示す。電解
コンデンサ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
ΔC/C20℃は20℃に対する容量変化率、Z/22
0℃は20℃に対するインピーダンス比をそれぞれ示す
Table 1 shows examples of electrolyte composition and high-temperature load test water, and 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. ΔC/C20℃ in the table is the rate of change in capacity at 20℃, Z/22
0°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 for n=10, the change in the tangent of the loss angle is large in the comparative example in the high temperature load test, whereas this change can be made small in the example.

また、第2表から分るように、比較例は低温特性におい
て八〇/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 at 80/C20℃ and Z/Z 20℃ is large in low temperature characteristics, whereas in the example it is possible to reduce this rate of change. It is possible.

[発明の効果] 以上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 above, 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 do.

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ピロ
メリット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) The use of a driving electrolytic solution made by dissolving a quaternary ammonium salt of pyromellitic acid in a polar organic solvent consisting of γ-butyrolactone and 3-alkyl-1,3-oxazolidin-2-one. electrolytic capacitor.
(2)駆動用電解液中のピロメリット酸の第四アンモニ
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 pyromellitic 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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