JPS63226912A - 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、電解コンデンサの電解液の改良に関するも
のである。

〔従来の技術〕

電解液を用いた電解コンデンサは、アルミニウム、タン
タル、ニオブなど表面に絶縁性の酸化皮膜層が形成され
るいわゆる弁金属の表面に、誘電体層となる酸化皮膜層
を陽極酸化処理等の操作で形成したものを陽極に用い、
セパレータを介して陰極を対抗させ、このセパレータ部
に電解液を保持させて構成されている。

電解液は、実質的に誘電体である酸化皮膜層に接し、真
の陰極として機能する。このため電解液自身の比抵抗等
の特性が電解コンデンサ自身の電気特性に直接影響を及
ぼすので、高性能の電解コンデンサを得るためには、優
れた特性の電解液を用いることが不可欠の条件といえる
。

〔発明が解決しようとする問題点〕

近年、優れた特性の電解液として、ジカルボン酸のテト
ラアルキルアンモニウム塩を非プロトン極性溶媒に溶解
した電解液が検討されている。

ジカルボン酸のテトラメチルアンモニウム塩は、低比抵
抗特性を有する電解質として着目されており、しかも他
のテトラアルキルアンモニウム塩に比べて合成が容易で
ある。しかしながら、非プロトン極性溶媒に対する溶解
度が低いので、比抵抗が十分低減しない、低温での特性
が悪いなどと言った問題点があり、電解質としての特性
を十分に引き出せないのが現状である。

ジカルボン酸のテトラメチルアンモニウム塩を電解質に
用いたものとして、例えば（特開昭５９−７８５２２号
公報）がある。この場合比抵抗値の低減（電導度の向上
）や化成性の向上を、非プロトン極性溶媒中に若干の水
の添加と、電解質のアニオンとカチオンとの当量比をカ
チオン過多にすることにより達成している。

しかしながら、水の存在は１００℃を超える高温度下で
の使用において、電解コンデンサ内部の圧力上昇を招き
電解コンデンサの寿命を縮めることになる。また低温で
の特性の劣化にもつながるなどの欠点を有している。

この発明は、非プロトン溶媒に対するジカルボン酸のテ
トラメチルアンモニウム塩を構成するアニオンとカチオ
ンとの当量比が一定の範囲、特に゛アニオン過多の範囲
にある場合、非プロトン溶媒に対する溶解度が上昇する
こと着目して、非水でしかも比抵抗値が低く、温度特性
の優れた電解液を得ようとするものである。

〔問題点を解決するための手段〕

この発明の電解液は、非プロトン極性溶媒中にテトラメ
チルアンモニウムのジカルボン酸塩を電解質として含む
電解液において、前記電解質のカチオン対アニオンの当
量比を１：１．０５〜１：１．７５の範囲にしたことを
特徴としている。

〔作　用〕

この発明の電解液は、電解質であるジカルボン酸のテト
ラエチルアンモニウム塩を上述した当量比の範囲におく
ことで、溶解度が向上する。この結果比抵抗値の低減と
、温度特性とくに低温度領域での特性が改善される。

この発明で用いられる電解質としては、ジカルボン酸で
ある、しゅう酸、マロン酸、こはく酸、ゲルタン酸、ア
ジピン酸、ピメリン酸、スペリン酸、アゼライン酸、セ
バシン酸、マレイン酸、フマル酸、メチルマレイン酸、
フタル酸などのテトラメチルアンモニウム塩などが例示
できる。なお、この発明の電解質はこの例示のものに限
定されるものではない。また電解質を単独で溶解したも
のに限らず、必要に応じてこれら電解質を二種もしくは
それ以上を溶解して用いることも可能である。

〔実施例〕

次に実施例に基づき、この発明をさらに詳しく−説明す
る。

まず、電解質のアニオンとカチオンとの当量比の違いに
よる溶解度の変化と比抵抗の変化を調べた。

第１図と第２図のグラフは、溶媒としてＮ、Ｎ−ジメチ
ルホルムアミドを用い、電解質としてフタル酸の塩であ
るテトラメチルアンモニウムフタレート（○）、マレイ
ン酸の塩であるテトラメチルアンモニウムマレエート（
・）、こはく酸の塩であるテトラメチルアンモニウムス
クシネート（△）（図中のグラフにも各々の電解質に相
当するかっこ内の記号が付しである）を各々溶解した電
解液の特性を調べたものである。第１図は電解質のアニ
オン対カチオンの当量比の変化に対する溶解度の変化を
、また第２図は同様に当量比の変化（ただし電解質濃度
は溶媒に対していずれも２０重量％溶解したものに統一
して測定した）に対する比抵抗の変化を示している。

また第３図、第４図は、それぞれ溶媒にＴ−ブチロラク
トンを用い、電解質は第１図と第２図と同じものを用い
た場合の溶解度と比抵抗と関係をあられしたものである
。

これら結果かられかるように、電解質の溶解度１は、第
１図、第３図のグラフのいずれもアニオンとカチオンが
等量すなわち比が１のときは、溶解度が低くアニオンの
割合が高まるにつれ溶解度が増えてゆ（ことがわかる。

たたこの溶解度は当量比が１．５あたりを最大にしてそ
の後漸減してゆく傾向がみられる。

また第２図、第４図の比抵抗について見ると、何れのグ
ラフについても絶対値は異なるが、当量比が大きくなる
につれて比抵抗値も上昇してゆ（傾向が測定できた。

以上のことから、溶解度が高くかつ比抵抗値が著しく高
くならない領域の当量比の範囲にあるように電解質を選
択すれば、この発明の目的に合致した電解液が得られる
ことがわかる。すなわち当量比が１．０５未満では溶解
度にさしたる改善効果がみられない。また当量比が１．
７５を超えると比抵抗値の上昇が著しいとともに溶解度
も再び低下してくる。従って、好ましいカチオン対アニ
オンの当量比の範囲は、１　：　　１．０５〜１：１．
７５の範囲である。

なお、この測定では二種の溶媒と三種の電解質を用いた
が、他の非プロトン溶媒や他のジカルボン酸のテトラメ
チルアンモニウム塩の電解質であっても同じ傾向が得ら
れることが確認されている。

次に実際に電解液を作成して、その特性を調べるととも
に、作成した電解液を用いて電解コンデンサを製作して
電解コンデンサとしての特性を測定した結果を示す。

まず第１表にこの発明の実施例（当量比が１．２５のも
の）と、比較例（当量比が１のもの）の電解液組成と比
抵抗値を示す。

−」■」１− 同一番号を付した比較例と本発明例をみると、同一の溶
媒、電解質を用いているが電解質のアニオン対カチオン
の当量比が異なることにより、本発明例は溶解度が大き
く取れ（実施例ではいずれも溶解濃度を比較例は１０重
量％、本発明例は２５重量％に統一しである）、この結
果比抵抗値が低減していることがわかる。

次にこれらの電解液を用いて実際の電解コンデンサを製
作した。製作した電解コンデンサは、定格電圧１６Ｖ、
定格静電容量５６μＦの仕様のもので、コンデンサ素子
は誘電体酸化皮膜層が形成された高純度アルミニウム箔
を陽極とし、セパレータ紙と陰極アルミニウム箔とを重
ね合わせて巻回したものである。このコンデンサ素子に
第１表に示す各々の電解液を含浸し、金属ケースに収納
し開口部をゴム製封口体で密封して完成させた。

この電解コンデンサについて、その静電容量、損失角の
正接（ｔａｎδ）、漏れ電流、１００ＫＨｚにおける等
価直列抵抗値（ＥＳＲ）を測定した。なお測定の値は各
々１０個づつの電解コンデンサの平均である。

この結果を第２表に示す。

−」しし１− 何れの結果をみても、本発明例とそれに対応する比較例
とを比べると、いずれの場合も損失角の正接、漏れ電流
、等個直列抵抗の各特性について優れた値が得られてい
ることがわかる。

〔発明の効果〕

以上述べたように、この発明の電解液は、従来の電解液
に比べて高い溶解度が得られるので、電解液の比抵抗が
減少する。この結果、低い損失や等個直列抵抗値が達成
できる。

また溶解度が高いので、化成性の改善による漏れ電流の
低減や、使用温度範囲特に低温領域の拡大が図れる。

このため優れた電気特性とともに、広範な使用環境が求
められる電解コンデンサの電解液として好適なものであ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図および第３図は、この発明の電解質の当量比と溶
解度との関係をあられすグラフ。第２図および第４図は
、この発明の電解質の当量比と比抵抗値との関係をあら
れしたグラフである。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）非プロトン極性溶媒中に、テトラメチルアンモニ
   ウムのジカルボン酸塩を電解質として含む電解液におい
   て、前記電解質のカチオン対アニオンの当量比が１：１
   ．０５〜１：１．７５の範囲であることを特徴とする電
   解コンデンサ用電解液。