KR0122882B1 - 전해콘덴서용 전해액 - Google Patents

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내용없음.

Description

전해콘덴서용 전해액

제1도는 본 발명의 전해액의 용매의 혼합비와 비저항치와의 관계를 나타낸 그래프.

제2도는 본 발명의 전해액을 사용한 전해콘덴서의 -55℃에 있어서 등가직렬저항치와 전해액과의 관계를 나타낸 그래프.

본 발명은 콘덴서용의 전해액에 관한 것이다.

전해액콘덴서는 알루미늄, 탄탈, 티탄, 니오브 등의 절연성의 산화피막이 형성되는 변금속을 적어도 양극측 전극으로 사용하고, 이 변금속 표면에 양극산화처리 등의 조작에 의하여 유전체층으로 되는 절연성의 산화피막을 형성한다.

그리고 이 산화피막의 외면에 전해질층을 형성하고, 더욱 그 외면에 음극인출을 위한 수단을 설치하여 구성되어 있다.

전해질층을 구성하는 전해액은 각종 용매에 유기산, 무기산 혹은 이들의 염 등을 용해한 것으로 상술한 양극측 전극표면의 절연성의 양극산화피막층과 접하고 참음극으로서 기능한다.

이 때문에 전해액의 특성은 전해콘덴서의 특성에 직접 영향을 미치는 중요한 요인으로 된다.

최근 고성능화하는 전자기기에 대응하여 전해콘덴서의 전기특성 또는 사용온도범위 등과 같은 제특성의 향상이 요구되고 있다.

특히 전해액 자체의 비저항은 전해콘덴서의 손실, 임피이던스 특성 등의 전기적 특성에 대하여 영향이 크다.

종래부터 전해액의 비저항을 내리기 위하여, 이를 테면 에틸렌글리콜 등 다가(多價)알코올류를 용매로 사용한 전해액에서는 물을 첨가하므로서 비저항의 저감을 도모하고 오던중, 물의 존재는 100℃를 넘는 고온역에서의 사용은 전해액 중의 물이 기화하여 전해콘덴서의 내압을 상승시켜 봉구부의 파괴 등의 사고를 일으키는 것으로 된다.

또 저온도영역에서도 물이 존재하는 것으로서 특성이 악화하기 때문에 -25℃까지의 사용이 고작이고, 넓은 온도범위에서의 사용으로 요구하는 용도에는 도저히 사용할 수 없는 것이다.

또 저비저항의 전해액으로서 N, N-디메틸포름아미드 등의 산아미드류에 말레인산의 트리에틸아민염을 용해한 것은 비저항이 30℃로 100

가까이 까지 저하하지만, 가스의 발생이 많고 실용되지 못한다.

더욱 N-메틸포름아미드에 개미산의 암모늄염을 용해한 전해액에서는 70 내지 80

정도까지 비저항을 내릴 수 있지만 역시 전해콘덴서로서 장시간 사용하면 가스가 발생하여 실용적이 못된다.

최근 용질로서 테트라알킬암모늄의 디카르복시산염 또는 모노카르복시산염을 γ-부틸로락톤 등의 비프로톤용매에 용해한 전해액이 본질적으로 물을 포함하지 않는 전해액이고, 그리고 낮은 비저항치이므로 광범위한 사용온도범위와 우수한 전기특성이 얻어지는 전해액으로 주목되고 있다.

이 테트라알킬암모늄의 카르복시산염계의 전해액을 γ-부틸로락톤만의 단일용매나 혹은 아세트니트릴만의 단일용매에 용해하는 시도가 이루어지고 있다.

그러나 이와 같은 단일용매를 사용한 전해액의 경우, 이를 테면 낮은 비저항치를 얻는 용매를 선택하면 사용온도범위가 한정되는가, 역으로 사용온도범위의 넓은 용매를 선택하면 비저항치가 상승하는 등의 결점이 있었다.

본 발명은 종래의 이와 같은 결점을 개량한 것으로 우수한 전기특성과 넓은 사용온도범위가 요구되는 전기기기용에 사용되는 전해콘덴서에 적합한 전해액을 제공하는 것을 목적으로 하고 있다.

본 발명의 전해액용 전해액은 용매로서 γ-부틸로락톤과 아세트니트릴로 되는 혼합용매를 사용하고, 이 혼합용매 중에 용질로서 테트라알킬암모늄의 모노카르복시산염 또는 디카르복시산염 중에서 선택된 1종 또는 2종 이상을 포함하는 것이다.

본 발명의 전해액은 용매가 γ-부틸로락톤과 아세트니트릴의 혼합용매를 사용하므로서 비저항의 저감과 사용온도범위 특히 저온도영역에서의 사용의 확대를 도모할 수 있다.

γ-부틸로락톤과 아세트니트릴과의 혼합비는 혼합하는 것으로서 본 발명의 목적에 적합하지만, 바람직하기로서는 γ-부틸로락톤이 5-82중량%에 대하여 아세트니트릴 82-5중량%의 범위로 혼합하였을 때 보다 우수한 특성이 얻어진다.

용질로서는 테트라알킬암모늄의 모노카르복시산염 혹은 디카르복시산염을 사용할 수가 있다.

구체적인 용질을 예시하면 테트라부틸암모늄포름메이트, 테트라에틸암모늄아세테이트, 테트라메틸암모늄프로피온산염, 테트라부틸암모늄부틸산염, 테트라부틸암모늄아디핀산염, 테트라에틸암모늄수크시네이트, 테트라에틸암모늄마레산염, 테트라부틸암모늄이다콘산염, 테트라메틸암모늄살리실산염, 테트라메틸암모늄벤젠산염 등을 들 수 있지만 이들에 한정되는 것은 아니다.

또 이들 용질을 2종 이상 조합하여 사용하여도 좋다.

이하 실시예에 입각하여 본 발명을 더욱 상세히 설명한다.

제1도는 각종 테트라알킬암모늄의 카르복시산염을 γ-부틸로락톤과 아세트니트릴의 혼합용매에 용해한 전해액의 비저항과 용매의 혼합비와의 관계를 나타낸 그래프이다.

이 그래프는 γ-부틸로락톤과 아세트니트릴과의 혼합비에 대한 전해액의 비저항치의 관계를 나타내고 있고, 사용한 용질은 테트라메틸암모늄수쿠시네이트(○), 테트라메틸암모늄프탈레이트(×), 테트라에틸암모늄마레이트(●), 테트라에틸암모늄살리틸레이트(△), 테트라부틸암모늄아세테이트(▲)이다. (어느 것이든 괄호안의 기호가 그래프의 기호에 대응하고 있음.)

이들 용질을 혼합비로 바꾼 용매 중에 15중량% 용해하여 그의 비저항치(

130℃)를 구하고 있다.

이 그래프에서 명백한 바와 같이 사용하는 용질에 따라 절대치는 상이하지만 어느 경우이든지 γ-부틸로락톤만(아세트니트릴이 0)의 경우의 비저항치가 높고 아세트니트릴의 혼합비율이 높아짐에 따라 비저항치가 낮아지는 것을 알 수 있다.

단지 비저항치의 저감은 아세트니트릴의 혼합비가 50중량%을 넘는 부근에서 비저항치의 변화는 거의 없어진다.

또 아세트니트릴의 혼합비가 82중량%을 넘는 부근부터 -55℃ 정도로 되면 용해도가 떨어져 용질의 석출이나 응고가 시작되고 전해액으로 사용 못하게 된다.

따라서 혼합용매로서는 아세트니트릴이 82중량%까지의 영역이 본 발명의 바람직한 범위이다.

다음에 이들 전해액을 사용하여 전해콘덴서를 제작하여 그 특성을 조사하였다.

제작한 전해콘덴서는 정격전압 10V, 정전용량 220μF의 것으로 띠모양의 알루미늄양극박을 세퍼레이터와 음극박과 더불어 두루감아서 원통형상의 콘덴서소자를 형성하고, 이 콘덴서소자에 각종 전해액을 함침하고 그 후 금속케이스에 수납하여 봉구고무로 밀폐한 것이다.

제2도의 그래프는 이 전해콘덴서의 특성을 표시한 것으로서 -55℃에 있어서 전해콘덴서의 등가직열저항치(ESR)와 용매의 혼합비와의 관계를 나타낸 것이다.

더욱 이 그래프에서 사용한 용질은 제1도의 그래프에서 사용한 용질과 같은 것을 사용하고 같은 부호를 사용하고 있다.

이 그래프에서 명백한 바와 같이 저온에 있어서 전해콘덴서의 특성(ESR)도 전해액 자체의 비저항치와 마찬가지의 경향을 표시하고, 혼합용매를 사용하므로서 -55℃의 저온에서도 낮은 ESR치가 얻어지고 있음을 알 수 있다.

본 발명에 의하면 전해액의 용매에 γ-부틸로락톤과 아세트니트릴과의 혼합용매를 사용하였으므로 γ-부틸로락톤만을 용매로 하는 전해액에서는 얻을 수 없었던 낮은 비저항치를 얻을 수 있다.

또 아세트니트릴만을 용매로 하는 전해액에서는 종래 사용할 수 없었던 -55℃라는 저온도에서도 사용이 가능하고 우수한 전기특성과 넓은 사용온도범위를 같이 갖는 전해콘덴서를 얻을 수 있다.

Claims (4)

1. 용매로서, γ-부틸로락톤과 아세트니트릴로서 되는 혼합용매를 사용하고, 이 혼합용매중에 용질로서 테트라알킬암모늄의 모노카르복시산염 중에서 선택된 1종 또는 2종 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 전해콘덴서용 전해액.
2. 제1항에 있어서, γ-부틸로락톤과 아세트니트릴과의 혼합비가 γ-부틸로락톤 5∼82중량%에 대하여 아세트니트릴이 82∼5중량%의 범위에 있는 것을 특징으로 하는 전해콘덴서용 전해액.
3. 용매로서, γ-부틸로락톤과 아세트니트릴로서 되는 혼합용매를 사용하고, 이 혼합용매 중에 용질로서 테트라알킬암모늄의 디카르복시산염중에서 선택된 1종 또는 2종 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 전해콘덴서용 전해액.
4. 제3항에 있어서, γ-부틸로락톤과 아세트니트릴과의 혼합비가 γ-부틸로락톤 5∼82중량%에 대하여 아세트니트릴이 82∼5중량%의 범위에 있는 것을 특징으로 하는 전해콘덴서용 전해액.

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