JPS6369215A - 新規な電解コンデンサ - 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） 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。

（従来の技術） アルミニウム等の弁作用金属の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
ム等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。

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等の極性有機溶媒を主溶媒とし、
これに電解質として飽和有機酸のアンモニウム塩のよう
に金属より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
）。

（発明が解決しようとする問題点） しかしながら、前記の電解液においては、電気抵抗値の
指標である損失（ｔａｎ　δ）を下げるために１〜２０
重世％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（ＮＨｉ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（ｔａｎ　δ）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
安定な液として飽和鎖状ジカルボン酸の第４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５
９−７８５２２号公報に開示されている。しかしながら
、その実施例によれば、この電解液の電温度は９．４　
ｍｓ／■程度で、現在要求されている水準（１２〜２５
ｍ５／ｃｍ）から見れば不十分であるという問題点があ
った。また、前記溶媒は、Ｎ、Ｎ−ジメチルアセトアミ
ド（ＤＭＡ）、Ｎ−メチルアセトアミド（ＮＭＡ）　、
Ｎ、Ｎ−ジメチルホルムアミド（ＤＭＦ）などのアミド
類に限定されているが、アミド類はゴム製のシール材（
封口材）を透過し易く、高温で使用した場合には電解液
の揮散が著しく、長期間の使用に耐え難いという問題点
があった。

本発明は前記の問題点を解決して、電気抵抗が小さく、
高温安定性の優れた電解コンデンサを提供することを目
的とする。

（問題点を解決するための手段） 前記の問題点を解決するため本発明は、極性有機溶媒に
マロン酸またはコハク酸の第４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。

本発明においてマロン酸またはコハク酸の第４アンモニ
ウム塩を使用するのは、これらの酸の他のアミン塩の場
合には電解液の電導度が著しく低下してしまい好ましく
ないためである。一般式Ｒ４Ｎ“で表される第４アンモ
ニウムにおいて、Ｒは芳香族置換基を有することのある
アルキル基であり、その炭素数が１〜１０個のものが適
当であり、特に１〜４個のものが好適である。具体的な
例としては、マロン酸テトラメチルアンモニウム、マロ
ン酸テトラエチルアンモニウム、マロン酸テトラプロピ
ルアンモニウム、マロン酸テトラブチルアンモニウム、
コハク酸テトラメチルアンモニウム、コハク酸テトラエ
チルアンモニウム、コハク酸テトラプロピルアンモニウ
ム、コハク酸テトラブチルアンモニウムなどがあげられ
る。

本発明で用いられるマロン酸またはコハク酸の第４アン
モニウム塩の電解液中での含有量（ｔＭｉ度）は、適宜
選ぶことができるが、飽和溶液の状態が最も比抵抗が小
さい点を考慮すると１〜５０重世％が好ましく、優れた
高温安定性を得るためには５〜４０重量％が好適である
。

本発明で用いる極性有機溶媒としては、電解コンデンサ
に通常使用される極性有機溶媒であればいずれも使用可
能である。これらの溶媒の中で、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酸塩類が好適に
使用できる。好ましい溶媒の具体的な例としては、ジメ
チルホルムアミド、Ｎ−メチルホルムアミド、γ−ブチ
ロラクトン、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、ジエチ
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
ヒドリンなどがあげられ、これらの溶媒は単独で、ある
いは適宜混合して使用される。

本発明で用いる溶媒のうち、ゴム製のシール材（封口材
）を透過しに＜＜、高温での使用に特に好適なものとし
て、グリコール類、ラクトン類あるいは、これらの混合
物よりなる溶媒を主溶媒としたものがあげられる。これ
らの溶媒の具体例としては、エチレングリコール、ジエ
チレングリコール、プロピレングリコール、Ｔ−ブチロ
ラクトン、β−ブチロラクトン　、γ−バレロラクトン
、δ−バレロラクトン、δ−ノナラクトンなどがあげら
れるが、これらの溶媒に限定されるものではない。

本発明においてマロン酸またはコハク酸の第４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４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
中でマロン酸またはコハク酸に第４アンモニウム塩を生
成可能な物質（水酸化テトラアルキルアンモニウム）を
反応させることによって、この第４アンモニウム塩を生
成させてもよい。

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有量を多く
すると、電解コンデンサのケースの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、水の含有量はなるべく少ない方が好まし
い、したがって、コンデンサの使用目的に対応して水の
含有量は０．１〜２０重量％の範囲にすることが好まし
く、０．５〜１５重量％がさらに好ましい。

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。典型的態様としては、紙等の適宜のセパ
レータで分離したアルミニウム箔陰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
子は、耐食性を有する金属や合成樹脂等のケースに収納
し、密封した構造にされる。

（実施例） 以下、本発明を実施例および比較例に基づいて具体的に
説明する。

各実施例は、水酸化テトラアルキルアンモニウム水溶液
（１０重景気水溶液）に、マロン酸またはコハク酸を等
モル量の割合で混合溶解させたものをエバポレータによ
り水を蒸発させてマロン酸またはコハク酸の第４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１〜１０の電解液とした。

電解液のｐＨは５〜７になるように調整した。

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１０Ｖ、１０００μＦ）を製作し、
高温負荷試験（定格電圧印加、１２５℃、１０００時間
）を行って、損失（ｔａｎ　δ）の変化を測定しその結
果を第１表に示した。また、マロン酸またはコハク酸の
第４アンモニウム塩以外の溶質を使用した場合を比較例
１．２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ってその結果
を比較のため第１表に示した。

次に、極性有機溶媒としてγ−ブチロラクトンを選び、
溶質としてコハク酸テトラメチルアンモニウム（実験例
１）および、アジピン酸テトラメチルアンモニウム（実
験例２）を種々の濃度に溶解し、密閉容器中で１２５℃
において１０００時間保存後、４０℃における比抵抗と
８５℃における火花電圧を測定した。第１図にその結果
をそれぞれグラフ１および２として示した。第１図にお
いて実験例１および２とも溶質の濃度が高い程、比抵抗
も火花電圧も小さくなる傾向を示した。電解液としては
比抵抗が小さく、かつ火花電圧が大きい程、好ましく、
図中左上部にプロットされるものが好ましい。したがっ
て、実験例１　（実施例１に対応）の電解液が実験例２
（比較例１に対応）の電解液よりも高温特性が優れてい
ることが分る。

第２図にはγ−ブチロラクトンにコハク酸テトラメチル
アンモニウムを種々の濃度で溶解させた電解液の４０℃
における比抵抗の値を示す。この図から明らかなように
溶質の濃度の増加とともに、電解液の比抵抗は小さくな
るが、）；度が３０〜４０％になると飽和状態になって
沈澱が生成するようになり、これ以上比抵抗を下げるこ
とはできない。

（本頁、以下余白） 第　　１　　表 （発明の効果） 以上説明したように本発明によれば、窩温条件下での損
失（ｔａｎ　δ）の変化が小さい高温安定性の優れた電
解コンデンサが得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、実験例１．２における電解液の比抵抗と火花
電圧との関係を示すグラフであり、第２図は本発明で使
用するコハク酸の第４アンモニウム塩の濃度（重量％）
と比抵抗との関係を示すグラフである。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）極性有機溶媒にマロン酸またはコハク酸の第４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。
2. （２）前記電解液中のマロン酸またはコハク酸の第４ア
   ンモニウム塩の含有量が１〜５０重量％である特許請求
   の範囲第１項記載の電解コンデンサ。
3. （３）一般式Ｒ＿４Ｎ＾＋で表される第４アンモニウム
   のアルキル基（Ｒ）の炭素数が１〜１０個である特許請
   求の範囲第１項または第２項記載の電解コンデンサ。
4. （４）前記極性有機溶媒が、グリコール類、ラクトン類
   あるいはこれらの混合物を主溶媒とする極性有機溶媒で
   ある特許請求の範囲第１項、第２項または第３項記載の
   電解コンデンサ。