KR0144616B1 - 고압용 알루미늄 전해콘덴서용 전해액의 제조방법 - Google Patents
고압용 알루미늄 전해콘덴서용 전해액의 제조방법Info
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Abstract
본 발명은 고압용 Al전해 콘덴서에 사용되는 전해액의 제조 방법에 관한 것으로, 전해액의 제조시 첨가되는 성분들의 조성과 그 첨가량 및 제조조건을 적절히 제어하여 비저항을 낮추고 내전압을 향상시키므로서 제품의 초기 특성이 우수할 뿐만 아니라 화성성이 우수한 고압용 Al전해 콘덴서용 전해액의 제조방법을 제공하는데, 그 목적이 있다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명은 에틸텐 글리콜:50-60중량%(이하 '%'라 한다)에 암모니아와 2-부틸옥탄 디올레이트를 합성한 전해질:30-40%를 첨가한후, 60℃이하의 온도에서 마니톨:3-4%, 암모니아 에스테르 화합물:4.5-5.5%, 니트로기가 붙은 벤젠계 화합물:1-2% 및 인산계 암모늄:1-2%를 첨가하고, 90-100℃의 온도범위로 승온하여 교반하는 것을 포함하여 이루어지는 고압용 Al전해 콘덴서용 전해액의 제공함을 그 요지로 한다.
Description
본 발명은 고압용 알루미늄 전해 콘덴서에 사용되는 전해액의 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세히는 전해액의 비저항(전도도)를 낮추고 내전압을 향상시키므로서 제품 초기 특성인 손실각과 누설전류를 향상시킨 고압용 알루미늄 전해 콘덴서용 전해액의 제조방법에 관한 것이다.
일반적으로 Al전해 콘덴서는 중고압용, 고압용등으로 분류되며, 이러한 분류기준은 전해 콘덴서의 내부에 장입되는 전해액에 따라 결정된다.
고압용 Al전해 콘덴서는 통상 정격전압이 400~450WV인 것으로, 이러한 고압용 Al전해 콘덴서에 사용되는 전해액은 에틸텐 글리콜(EG:Ethylene Glycol)과 디에틸렌 글리콜(DEG; Di-Ethylene Glycol)이 혼합된 주용매에, 용질로 암모늄계 전해질과, 첨가제로는 고온제조시 가스발생을 억제하기 위하여 안식향산을 첨가하여 제조하였다.
그러나 이와같이 제조된 전해액은 고압용에 사용하기위해 비저항을 높여 내전압을 향상시켰기 때문에 전해 콘덴서에 적용되어 제품화 되었을 경우, 손실각(Tan δ) 및 누설전류의 상승으로 인하여 제품의 초기 특성이 불안정해지는 문제점이 있었다.
이에, 본 발명자는 상기한 바와같은 문제점을 해결하기 위하여 연구와 실험을 행하고 그 결과에 근거하여 본 발명을 제안하게 된 것으로, 본 발명은 전해액의 제조시 첨가되는 성분들을 첨가되는 성분들의 조성과 그 첨가량 및 제조조건을 적절히 제어하여 비저항을 낮추고 내전압을 향상시키므로서 제품의 초기 특성이 우수할 뿐만 아니라 화성성이 우수한 고압용 Al전해 콘덴서용 전해액의 제조방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
이하, 본 발명을 설명한다.
본 발명은 에틸텐 글리콜:50-60중량%(이하 '%'라 한다)에 암모니아와 2-부틸옥탄 디올레이트를 합성한 전해질(Ammonia-2Butyl octan diolate):30-40%를 첨가한후, 60℃이하의 온도에서 마니톨:3-4%, 암모니아 에스테르 화합물:4.5-5.5%, 니트로기가 붙은 벤젠계 화합물:1-2% 및 인산계 암모늄:1-2%를첨가하고, 90-100℃의 온도 범위로 승온하여 교반하는 것을 포함하여 이루어지는 고압용 Al전해 콘덴서용 전해액의 제조방법에 관한 것이다.
이하, 본 발명을 보다 상세히 설명한다.
상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명에서는 전해액 중량에 대하여 50-60중량%(이하, '%'라 한다)의 에틸렌 글리콜을 주용매로 하여 여기에 합성전해질을 30-40중량% 첨가함이 바람직하며 그 이유는 다음과 같다.
주용매인 에틸렌 글리콜은 전해질을 용해시키고 특성을 좌우하는 역할을 하는 것으로, 그 함량이 50%이하일 경우에는 용해도의 저하로 석출 및 전도도 저하의 문제점이 있으며, 60%이상일 경우에는 내전압 저하의 문제점이 있기 때문에 에틸렌 글리콜의 양은 50-60%로 제한함이 바람직하다.
합성전해질은 내전압 향상과 전도도 상승의 역할을 하는 것으로, 그 첨가량이 30%이하일 경우에는 전도도가 저하하여 제품화시 손실이 발생하는 문제점이 있으며, 40%이상일 경우에는 다량 사용으로 인한 내전압 저하의 문제점이 있기 때문에 그 첨가량을 30-40%로 제한함이 바람직하다.
상기와 같이 주용매에 전해질을 첨가하여 혼합한후에는 60℃이하의 온도에서 첨가제로 마니톨:3-4%, 암모니아 에스테르 화합물:4.5-5.5%, 니트로기가 붙은 벤젠계 화합물:1-2% 및 인산계 암모늄:1-2%를 첨가함이 바람직하며, 그 이유는 다음과 같다.
마니톨은 내전압 상승안정화제로서으 역할을 하는 것으로, 그 첨가량이 3%이하일 경우에는 스파킹블티지(Sparking Voltage)에서 격렬한 불꽃이 발생되는 문제점이 있으며, 4%이상일 경우에는 내전압 상승저지와 전해질 다량으로 인한 이온생성이 많아져 신뢰성시 용량변화의 문제점이 있으므로, 그 첨가량은 3-4%로 제한함이 바람직하다.
암모니아 에스테르 화합물을 주전해질로서 내전압을 결정할 수 있는 역할을 하는 것으로, 그 첨가량이 4.5%이하일 경우에는 내전압을 낮추므로 고압용에 적응하는데 문제점이 있으며, 5.5%이상일 경우에는 비저항의 상승과 용질의 석출우려가 있기 때문에, 그 첨가량을 4.5-5.5%로 제한함이 바람직하다.
이때, 암모니아 에스테르 화합물로는 암모늄 펜타보레이트(Ammonium Penta borate), 암모늄 석시네이트(Ammonium Succinate) 및 암모늄 세바케이트(Ammonium Sebacate)로 이루어지는 그룹중 선택된 1종 또는 2종이상의 것이 사용가능하며, 이중에서도 특히 암모늄 펜타보레이트가 보다 효과적이다.
니트로기가 붙은 벤젠계 화합물을 전압인가시 생성되는 수소가스를 흡수하는 역할을 하는 것으로 그 첨가량이 1%이하일 경우에는 수소가스 흡수제로서의 역할을 다하지 못하는 문제점이 있으며, 2%이상일 경우에는 비저항 상승의 문제점이 있으므로, 그 첨가량은 1-2%로 제한함이 바람직하다.
이때 니트로기가 붙은 벤젠계 화합물을 플리니트로 벤조익산(p-Nitro Benzoic Acid), 플리 니트로 벤질알콜(p-Nitro Benzyl achol) 및 암모늄 플리 니트로 벤조 에이트(Ammonium p-Nitro Benzoate)로 이루어지는 것들중 선택된 1종 또는 2종 이상이 사용가능하며, 그중에서도 특히 플리 니트로 벤질 알콜이 보다 효과적이다.
인산계 암모늄은 알루미늄 산화피막 보호제의 역할을 하는 것으로, 그 첨가량이 1%이하일 경우에는 산화피막의 불안정하므로 화성성이 나빠지는 문제점이 있으며, 2%이상일 경우에는 비저항 상승의 문제점이 있기 때문에, 그 첨가량은 1-2%로 제한함이 바람직하다.
이때 인산계 암모늄으로는 일염기(mono basic) 인산암모늄(Ammonium phosphite ), 이염기(dibasic) 인산암모늄 및 암모늄 하이포 포스파이트(Ammonium Hypophosphite)중 선택중 1종 또는 2종 이상이 사용가능하며 그중에서도 특히 암모늄 하이포 포스파이트가 보다 효과적이다.
이와같은 첨가제들은 60℃이하의 온도에서 주용매와 합성전해질에 혼합됨이 바람직한데, 그 이유는 상기 온도가 60℃이상일 경우에는 용해도 또는 특성값이 변화되는 문제점이 발생할 우려가 크기 때문이다.
상기와 같은 조건하에서 첨가제를 첨가한 후에는 90-100℃의 온도범위로 승온하여 교반함이 바람직하다. 그 이유는 상기 교반온도가 90℃이하일 경우에는 반응이 완전히 완성되지 못하는 문제점이 있으며, 100℃이상일 경우에는 몇가지 성분이 휘발되거나 또는 부반응에 의해 특성값이 변화되는(내전압 향상) 문제점이 있기 때문이다.
이상과 같은 조건하에서 제조된 전해액은 비저항이 낮고 내전압이 향상되어 제품화 되었을 경우 초기 특성이 우수한 특성이 나타내게 된다.
이하, 실시예를 통하여 본 발명을 보다 구체적으로 설명한다.
[실시예]
하기표 1과 같은 조건으로 전해 콘덴서용 전해액을 제조한 후, 전해액의 초기 특성인 비저항 및 내전압을 25℃에서 측정하고 그 결과를 하기표 2에 나타내었다.
또한, 상기와 같이 제조된 전해액을 LUG타입의 고압용 전해콘센서에 적용하여 제품화한후, 제품 초기 특성인 손실각(Tan δ) 및 누설전류를 주파수 120Hz에서 측정하고 그 결과를 하기표 2에 나타내었다.
*상기표 1에서 발명예 및 비교예의 전해질은 2-부틸옥탄 디올레이트(2-butyl octan diolate)이며, 종래에는 전해질은 암모늄 세바케이트(Ammonium Sebacate)이다.
또한, 암모니아 에스테르 화합물은 암모늄 펜타브레이트(Ammonium pantabra te)이며, 니트로기가 붙은 벤젠계 화합물을 폴리니트로 벤질알콜(p-Nitro benzyl alchol)이며, 인산계 암모늄은 암모늄 하이포 포스파이트(Ammonium Hypophosphit e)이다.
상기표 1,2에서와 같이, 본 발명의 범위를 만족하는 발명예(1)의 경우, 본 발명의 범위를 벗어나는 비교예(1~2) 및 종래예(1)에 비하여 전해액의 초기특성 및 제품초기특성에 있어서 보다 우수함을 알 수 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명은 전해액의 제조시 첨가되는 성분 및 그 첨가량, 그리고 제조조건을 제어하므로서 비저항 및 내전압과 같은 초기 특성이 우수한 전해액의 제조가 가능할 뿐만 아니라 제품화 했을 경우 손실각 및 누설전류를 감소시켜 제품의 초기특성을 향상시키는 효과가 있다.
Claims (1)
- 에틸텐 글리콜:50-60중량%(이하 '%'라 한다)에 암모니아와 2-부틸옥탄 디올레이트를 합성한 전해질:30-40%를 첨가한후, 60℃이하의 온도에서 마니톨:3-4%, 암모니아 에스테르 화합물:4.5-5.5%, 니트로기가 붙은 벤젠계 화합물:1-2% 및 인산계 암모늄:1-2%를 첨가하고, 90-100℃의 온도범위로 승온하여 교반하는 것을 포함하여 이루어짐을 특징으로 하는 고압용 Al전해 콘덴서용 전해액의 제조방법.
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