KR102165432B1 - 전해 콘덴서용 전해액 및 전해 콘덴서 - Google Patents
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Abstract
저온에서의 낮은 임피던스와 고온 사용 조건 하에서의 높은 내구성을 가지는 100WV급의 전해 콘덴서를 위해서 바람직하게 사용되는 전해액을 제공한다.
본 발명의 술포란과 γ-부티로락톤을 함유하는 혼합 유기 용매와, 물과, 카르복실산의 4급화 이미다졸리늄염 및 4급화 피리미디늄염으로 이루어진 군에서 선택된 전해질과, 붕산과, 만니톨을 함유하는 전해 콘덴서용 전해액은 붕산과 만니톨의 질량비가 1:1.2~1:1.6의 범위이고, 또한 붕산과 만니톨의 합계량이 전해액 전체의 10.0~14.5질량%이며, 물의 함유량이 전해액 전체의 1.5~2.0질량%이다.
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Description
본 발명은 100WV급의 전해 콘덴서를 위해서 바람직하게 사용되는 전해액, 및 이 전해액을 사용한 전해 콘덴서에 관한 것이다.
전해액을 함유하는 전해 콘덴서는 알루미늄, 탄탈, 니오브 등의 밸브 금속박의 표면에 유전체로서의 산화 피막이 형성되어 있는 양극과, 집전용의 음극(외관상의 음극)과, 양극과 음극 사이에 배치된 전해액을 유지한 세퍼레이터가 밀봉 케이스 내에 수용된 구조를 가지고 있고, 권회형, 적층형 등의 형상인 것이 널리 사용되고 있다. 이들 콘덴서에 있어서, 전해액이 유전체에 직접 접촉해서 참된 음극으로서 작용하여 전해액의 종류에 따라 전해 콘덴서의 특성이 크게 좌우된다.
그런데, 자동차 산업 분야에서 사용되는 전해 콘덴서에는 50WV 이상의 내전압성에 추가해서, -40℃의 저온 사용에도 견디는 성능이 요구되어 왔다. 또한, 고온의 엔진룸 내 등에서의 사용에도 견디는 고온 내구성이 요구되어, 125℃에서의 장기 사용 후에 있어서도 정전 용량이나 임피던스 특성 등의 열화가 적고, 액 누출 등의 문제도 없는 콘덴서가 요구되고 있다. 출원인은 특허문헌 1(일본 특허공개 2001-223136호 공보)에 있어서, 이 요구에 부응하는 것이 가능한 알루미늄 전해 콘덴서를 제안했다. 이 콘덴서에 있어서의 전해액은 술포란과 γ-부티로락톤과 에틸렌글리콜을 함유하는 혼합 용매와, 프탈산 등의 카르복실산의 4급화 이미다졸리늄염 또는 4급화 피리미디늄염과, 전해액 전체의 0.5~2.5질량%의 붕산과, 전해액 전체의 0.5~2.5질량%의 만니톨을 함유한다. 특히, 상기 혼합 용매의 20~60질량%가 γ-부티로락톤이면, 콘덴서의 유전 손실이 저하되고 또한 고온 수명 특성 및 저온 특성이 향상된다.
그러나, 최근에는 이들 콘덴서에 대하여 한층 더 고성능화가 요구되고 있다. 특히, 자동차 엔진의 연료 분출 장치의 제어 회로용 전해 콘덴서 등에는 125℃ 사용 하에 있어서의 100WV급의 동작 보증이 요구되고 있다. 그래서, 이 요구에 부응하기 위해 발명자가 특허문헌 1에 개시된 전해액을 사용하여 100WV급의 콘덴서의 실현 가능성을 검토한 결과, 고온에서의 장기 사용 후에 있어서의 저온 임피던스 특성을 충분히 만족시킬 수 있는 것은 아닌 것을 알 수 있었다.
그래서, 본 발명의 목적은 저온에서의 낮은 임피던스와 고온 사용 조건 하에서의 높은 내구성을 가지는 100WV급의 전해 콘덴서를 위해서 바람직하게 사용되는 전해액, 및 이 전해액을 사용한 전해 콘덴서를 제공하는 것이다.
고온에서의 장기 사용 후에 있어서의 저온 임피던스 특성의 열화는 혼합 용매 중의 에틸렌글리콜이 원인인 것을 알 수 있다. 에틸렌글리콜은 붕산과 만니톨에 대한 양용매이지만, 고온 내구 시험 후의 저온 임피던스 특성의 점에서는 바람직하지 않아서 전해액에 있어서의 에틸렌글리콜의 사용량을 현저하게 감소시키거나, 전혀 사용하지 않는 것이 바람직하다.
발명자는 에틸렌글리콜을 사용하지 않는 전해액에 대해서 예의 검토한 결과, 물을 극소량 함유하는 전해액이 내전압성을 확보하기 위해서 충분한 양의 붕산과 만니톨을 용해하고, 이 전해액의 사용에 의해 저온에서의 낮은 임피던스와 고온 사용 조건 하에서의 높은 내구성을 가지는 100WV급의 전해 콘덴서가 얻어지는 것을 발견했다.
따라서, 본 발명은 우선 술포란과 γ-부티로락톤을 함유하는 혼합 유기 용매와, 물과, 카르복실산의 4급화 이미다졸리늄염 및 4급화 피리미디늄염으로 이루어진 군에서 선택된 전해질과, 붕산과, 만니톨을 함유하는 전해 콘덴서용 전해액으로서, 붕산과 만니톨의 질량비가 1:1.2~1:1.6의 범위이고, 또한 붕산과 만니톨의 합계량이 전해액 전체의 10.0~14.5질량%이며, 물의 함유량이 전해액 전체의 1.5~2.0질량%인 것을 특징으로 하는 전해 콘덴서용 전해액에 관한 것이다.
붕산과 만니톨의 질량비가 1:1.2~1:1.6의 범위이고, 또한 붕산과 만니톨의 합계량이 12.5~14.5질량%의 범위이면, 100WV급의 콘덴서에 요구되는 저온에서의 낮은 임피던스 및 고온 사용 조건 하에서의 내구성의 점에서 매우 뛰어난 콘덴서가 얻어지기 때문에 바람직하다. 물의 함유량이 전해액 전체의 1.5질량% 미만이면, 이 바람직한 범위의 양의 붕산과 만니톨을 용해시킬 수 없다. 붕산과 만니톨의 질량비가 1:1.2~1:1.6의 범위이고, 또한 붕산과 만니톨의 합계량이 10.0질량% 이상 12.5질량% 미만일 경우에는 물의 함유량이 전해액 전체의 1.5질량% 미만이어도 이 범위의 양의 붕산과 만니톨을 용해시킬 수 있지만, 물의 함유량이 전해액 전체의 1.5질량% 미만에서는 100WV급의 콘덴서에 요구되는 저온에서의 낮은 임피던스와 고온 사용 조건 하에서의 내구성 양쪽의 요구를 만족시키는 콘덴서가 얻어지지 않는다. 또한, 물의 함유량이 전해액 전체의 2.0질량%를 초과하면, 고온에서의 장기 사용 후에 내전압성이 저하되거나 또는 고온에서의 장기 사용 후에 -40℃에서의 임피던스가 상승한다. 또한, 만니톨이 붕산에 대하여 1.2배 미만이어도, 1.6배보다 많아도, 전해액 전체의 1.5~2.0질량%의 물을 함유하는 액에 용해되지 않게 된다. 또한, 붕산과 만니톨의 합계량이 전해액 전체의 10.0질량% 미만일 경우에는 100WV급의 콘덴서를 위해서 필요한 내전압성이 얻어지지 않는다. 또한, 붕산과 만니톨의 합계량이 전해액 전체의 14.5질량%를 초과하면, 고온에서의 장기 사용 후에 -40℃에서의 임피던스가 상승한다.
본 발명의 전해액에 의해, 저온에서의 낮은 임피던스와 고온 사용 조건 하에서의 높은 내구성을 가지는 100WV급의 전해 콘덴서가 얻어진다. 따라서, 본 발명은 또한 표면에 산화 피막을 구비한 밸브 금속박으로 이루어진 양극과, 밸브 금속박으로 이루어진 음극과, 양극과 음극 사이에 배치된 전해액을 유지한 세퍼레이터를 구비한 전해 콘덴서이며, 전해액으로서 본 발명의 전해액을 사용한 전해 콘덴서를 제공한다.
(발명의 효과)
본 발명의 전해 콘덴서용 전해액은 콘덴서의 고온 사용 하에 있어서의 100WV급의 동작을 보증하고, 저온에 있어서도 낮은 비저항을 가지고, 또한 고온에서의 장기 사용 후에 있어서도 내전압성이나 임피던스 특성의 열화가 적은 콘덴서를 제공한다.
(1) 전해 콘덴서용 전해액
본 발명의 전해 콘덴서용 전해액은 술포란과 γ-부티로락톤을 함유하는 혼합 유기 용매와, 물과, 카르복실산의 4급화 이미다졸리늄염 및 4급화 피리미디늄염으로 이루어진 군에서 선택된 전해질과, 붕산과, 만니톨을 필수 성분으로서 함유한다.
본 발명에서는 술포란과 γ-부티로락톤을 함유하는 혼합 유기 용매가 사용된다. 술포란과 γ-부티로락톤의 비율은 질량비로 20:80~5:95인 것이 바람직하다. 본 발명의 전해액에는 본 발명에 악영향이 발생하지 않는 범위 내에서 미량의 다른 용매가 함유되어 있어도 좋지만, 다른 용매가 함유되어 있지 않은 것이 바람직하다. 함유 가능한 용매로서는 1가 알콜류(에탄올, 프로판올, 부탄올, 시클로부탄올, 시클로펜탄올, 벤질알콜 등), 다가 알콜류 및 옥시알콜 화합물류(프로필렌글리콜, 글리세린, 메틸셀로솔브, 에틸셀로솔브, 메톡시프로필렌글리콜, 디메톡시프로판올 등), 아미드류(N-메틸포름아미드, N,N-디메틸포름아미드, N-에틸포름아미드, N,N-디에틸포름아미드, N-메틸아세트아미드, N-메틸-2-피롤리돈 등), 락톤류(δ-발레로락톤, γ-발레로락톤 등), 니트릴류(아세토니트릴 등), 옥사이드류(디메틸술폭사이드 등), 2-이미다졸리디논류(1,3-디메틸-2-이미다졸리디논, 1,3-디에틸-2-이미다졸리디논, 1,3,4-트리메틸-2-이미다졸리디논) 등을 들 수 있다.
본 발명의 전해액에는 전해질로서 카르복실산의 4급화 이미다졸리늄염 및 4급화 피리미디늄염으로 이루어진 군에서 선택된 화합물이 사용된다. 이들 화합물은 비저항이 낮고 내열성이 뛰어난 전해액을 제공한다.
4급화 이미다졸리늄염 또는 4급화 피리미디늄염을 구성하는 카르복실산 음이온으로서는 프탈산, 이소프탈산, 테레프탈산, 말레산, 벤조산, 톨루일산, 에난트산, 말론산 등의 음이온을 들 수 있다. 특히, 프탈산 음이온은 열 안정성이 뛰어나고 또한 전해액의 비저항값의 상승을 바람직하게 억제하기 때문에 바람직하다.
카르복실산염을 구성하는 4급화 이미다졸리늄 양이온으로서는 1,3-디메틸이미다졸리늄 양이온, 1,2,3-트리메틸이미다졸리늄 양이온, 1,2,3,4-테트라메틸이미다졸리늄 양이온, 1-에틸-3-메틸이미다졸리늄 양이온, 1-에틸-2,3-디메틸이미다졸리늄 양이온 등을 들 수 있다.
카르복실산염을 구성하는 4급화 피리미디늄 양이온으로서는 1,3-디메틸-4,5,6-트리히드로피리미디늄 양이온, 1,2,3-트리메틸-4,5,6-트리히드로피리미디늄 양이온, 1,2,3,4-테트라메틸-5,6-디히드로피리미디늄 양이온, 1-에틸-3-메틸-4,5,6-트리히드로피리미디늄 양이온, 1-에틸-2,3-디메틸-4,5,6-트리히드로피리미디늄 양이온 등을 들 수 있다.
카르복실산의 4급화 이미다졸리늄염 및 4급화 피리미디늄염에서 선택된 화합물은 단일인 화합물어도 좋고, 2종 이상의 화합물을 혼합해서 사용해도 좋다. 이것들의 함유량은 전해액의 비저항값이 허용 범위이면 특별히 한정이 없지만, 전해액 전체의 8~20질량%인 것이 바람직하고, 10~15질량%인 것이 특히 바람직하다.
본 발명의 전해액에는 내전압 향상제로서 붕산과 만니톨이 사용된다. 붕산과 만니톨이 착화합물을 형성하고, 이 착화합물이 전해액의 내전압성을 향상시킨다. 단, 착화합물의 형성 과정에서 물이 발생한다. 본 발명에서는 최종적으로 얻어지는 전해액에 있어서의 물의 함유량이 1.5~2질량%의 범위로 조정된다.
사용되는 붕산과 만니톨의 질량비는 1:1.2~1:1.6의 범위이고, 붕산과 만니톨의 합계량은 전해액 전체의 10.0~14.5질량%, 바람직하게는 12.5~14.5질량%이다. 만니톨이 붕산에 대해서 1.2배 미만이어도, 1.6배보다 많아도, 전해액 전체의 1.5~2.0질량%의 물을 함유하는 액에 용해되지 않게 된다. 또한, 붕산과 만니톨의 합계량이 전해액 전체의 10.0질량% 미만이면, 100WV급의 콘덴서를 위해서 필요한 내전압성이 얻어지지 않는다. 붕산과 만니톨의 합계량이 전해액 전체의 14.5질량%를 초과하면, 고온에서의 장기 사용 후에 -40℃에서의 임피던스가 상승한다.
붕산과 만니톨의 질량비가 1:1.2~1:1.6의 범위이고, 또한 붕산과 만니톨의 합계량이 12.5~14.5질량%의 범위이면, 100WV급의 콘덴서에 요구되는 저온에서의 낮은 임피던스 및 고온 사용 조건 하에서의 내구성의 점에서 매우 뛰어난 콘덴서가 얻어지기 때문에 바람직하다. 물의 함유량이 전해액 전체의 1.5질량% 미만이면, 이 바람직한 범위의 양의 붕산과 만니톨을 용해시킬 수 없다. 또한, 물의 함유량이 전해액 전체의 2.0질량%를 초과하면, 콘덴서의 고온에서의 장기 사용 후에 -40℃에서의 임피던스가 상승한다.
붕산과 만니톨의 질량비가 1:1.2~1:1.6의 범위이고, 또한 붕산과 만니톨의 합계량이 10.0질량% 이상 12.5질량% 미만일 경우에는, 물의 함유량이 전해액 전체의 약 1.0질량%보다 많으면 1.5질량% 미만이어도 이 범위의 양의 붕산과 만니톨을 용해시킬 수 있지만, 물의 함유량이 전해액 전체의 1.5질량% 미만에서는 100WV급의 콘덴서에 요구되는 저온에서의 낮은 임피던스와 고온 사용 조건 하에서의 내구성 양쪽의 요구를 만족시키는 콘덴서가 얻어지지 않는다. 일반적으로, 콘덴서의 고온 사용 하에 있어서 내전압성의 저하가 확인되지 않는 시간이 짧을수록 -40℃의 저온에서 보다 낮은 임피던스가 요구되는 경향이 있다. 전해액 전체의 1.5질량% 미만의 물과, 합계로 10.0질량% 이상 12.5질량% 미만의 붕산과 만니톨을 함유하는 전해액을 사용한 콘덴서는 고온 사용 하에 있어서 100WV급의 내전압성을 나타내는 시간이 비교적 짧고, 따라서 이 콘덴서에는 보다 낮은 임피던스가 요구되지만, 이 저온에서의 보다 낮은 임피던스의 요구가 만족되지 않는다. 또한, 전해액 전체의 2.0질량%를 초과하는 물과, 합계로 10.0질량% 이상 12.5질량% 미만인 붕산과 만니톨을 포함하는 전해액을 사용하면, 역시 콘덴서의 고온에서의 장기 사용 후에 내전압성이 저하된다.
본 발명의 전해액에는, 본 발명의 효과를 손상시키지 않는 범위에서 다른 첨가물을 사용할 수 있다. 사용 가능한 첨가물로서는 인산, 규산, 탄산 등의 무기산 전해질, 내전압성을 향상시키기 위한 비이온 계면활성제, 콜로이달 실리카, 폴리옥시에틸렌글리세린, 전해 콘덴서 내부에서 발생할 수 있는 수소를 흡수하기 위한 p-니트로페놀, p-니트로벤조산 등의 니트로 화합물, 전극박의 수화 열화를 방지하기 위한 메틸인산 에스테르, 에틸인산 에스테르 등의 인산 에스테르 화합물 등을 들 수 있다.
술포란과 γ-부티로락톤을 함유하는 혼합 유기 용매에, 필요에 따라 가열하면서 카르복실산의 4급화 이미다졸리늄염 및 4급화 피리미디늄염에서 선택된 화합물, 붕산, 만니톨, 및 필요에 따라 다른 첨가물을 용해시키고, 이것들의 원재료에 포함되어 있던 물이나 붕산과 만니톨의 착화합물 형성시에 발생한 물을 부분적으로 제거해서 물의 함유량을 상술의 범위로 조정함으로써 본 발명의 전해 콘덴서용 전해액을 얻을 수 있다. 또한, 상기 원재료에 포함되어 있던 물이나 붕산과 만니톨의 착화합물 형성시에 발생한 물을 모두 제거한 후, 물을 첨가함으로써 물의 함유량을 상술의 범위로 조정해도 좋다. 물의 함유량은 칼 피셔 적정법에 의해 측정할 수 있다.
(2) 전해 콘덴서
전해 콘덴서는 표면에 산화 피막을 구비한 밸브 금속박으로 이루어진 양극과, 밸브 금속박으로 이루어진 음극과, 양극과 음극 사이에 배치된 전해액을 유지한 세퍼레이터를 구비하고 있다.
양극으로서는 알루미늄박, 탄탈박, 니오브박, 티탄박과 같은 밸브 금속박, 바람직하게는 알루미늄박에 화학적 또는 전기 화학적인 방법에 의해 에칭 처리를 실시하여 표면을 확대시키고, 또한 아디프산 암모늄 수용액, 인산 암모늄 수용액 등을 사용하여 화성 처리하여 밸브 금속박의 표면에 산화 피막을 형성한 것이 사용된다. 음극으로서는 알루미늄박, 탄탈박, 니오브박, 티탄박과 같은 밸브 금속박, 바람직하게는 알루미늄박에 화학적 또는 전기 화학적인 방법에 의해 에칭 처리를 실시하여 표면을 확대시킨 것이 사용된다. 세퍼레이터로서는 마닐라지, 크래프트지, 합성 섬유지, 글래스페이퍼, 글래스페이퍼와 마닐라지, 크래프트지와 혼초지(混抄紙) 등을 사용할 수 있다.
양극 및 음극에 리드선을 부착한 후, 양극 및 음극을 세퍼레이터를 통해서 권회 또는 적층하여 콘덴서 소자를 얻는다. 이 콘덴서 소자에 상술한 본 발명의 전해액을 함침시킨 후, 얻어진 소자를 바닥이 있는 통 형상의 외장 케이스에 수용시킨다. 또한, 부틸고무 등의 탄성 고무로 형성되어 있고 리드선을 도출하는 관통 구멍을 구비한 봉구체를 외장 케이스의 개구부에 장착하고, 외장 케이스의 단부에 드로잉 가공을 실시하여 외장 케이스를 밀봉함으로써 전해 콘덴서가 얻어진다.
실시예
이하에 실시예를 이용하여 본 발명을 설명하지만, 본 발명은 이하의 실시예에 한정되지 않는다.
(1) 전해액의 조제
이하의 표 1에 나타내어져 있는 술포란(SUL)과 γ-부티로락톤(GBL)을 함유하는 혼합 유기 용매와, 프탈산 1-에틸-2,3-디메틸이미다졸리늄(EDMIP)과, 붕산(BA)과, 만니톨(MAN)과, 물과, 디부틸인산(DBP)과, p-니트로벤조산(NBA)을 함유하는, 조성이 다른 전해액을 조제했다. 비교예 1~4는 물의 함유량이 전해액 전체의 1.5질량% 미만이거나 2.0질량%보다 많은 전해액의 예이다. 또한, 비교예 5~8은 만니톨이 붕산에 대하여 질량비로 1.2배 미만이거나 1.6배보다 많은 전해액의 예이다. 비교예 9, 10은 붕산과 만니톨의 합계량이 전해액 전체의 10.0질량% 미만이거나 14.5질량%보다 많은 전해액의 예이다. 비교예 11은 에틸렌글리콜(EG)을 함유하는 전해액(특허문헌 1 참조)의 예이다.
비교예 1의 전해액에는 붕산과 만니톨의 합계량을 전해액 전체의 12.5질량%로 감소시켜도 여전히 붕산과 만니톨로 이루어진 불용물이 존재했다. 비교예 5, 6의 전해액에는 붕산과 만니톨의 합계량을 전해액 전체의 12.5질량%로 감소시키고 물을 전해액 전체의 2.0질량%로 증가시켜도 여전히 불용물이 존재했다. 비교예 7, 8의 전해액에는 붕산과 만니톨의 합계량을 전해액 전체의 10.0질량%로 감소시키고 물을 전해액 전체의 2.0질량%로 증가시켜도 여전히 불용물이 존재했다. 실시예 1~10, 비교예 2~4, 9~11의 전해액에는 불용물이 존재하지 않았다. 따라서, 붕산과 만니톨의 비율이 질량비로 1:1.2~1:1.6의 범위가 아니면 전해액에 용해되지 않는 것을 알 수 있었다. 또한, 붕산과 만니톨의 비율이 질량비로 1:1.2~1:1.6의 범위여도, 합계로 12.5질량% 이상의 붕산과 만니톨을 전해액에 용해시키기 위해서는 전해액 전체의 1.5질량% 이상의 물이 필요한 것을 알 수 있었다.
(2) 전해 콘덴서의 작성
알루미늄박을 에칭 처리해서 실효 표면적을 확대시켜 표면에 양극 산화에 의해 유전체 산화 알류미늄 피막을 형성한 양극박과, 알루미늄박을 에칭 처리한 음극박을 세퍼레이터를 통해서 권회함으로써 콘덴서 소자를 구성하고, 이 콘덴서 소자에 실시예 1~11 및 비교예 2~4, 9~11의 전해액을 함침시킴과 아울러 이 콘덴서 소자를 외장 케이스 내에 밀봉하여 정격 전압이 100V, 정격 정전 용량이 100㎌, 직경이 φ12.5㎜이고 길이가 20㎜인 알루미늄 전해 콘덴서를 각 100개 제조했다.
(3) 전해 콘덴서의 특성 평가
얻어진 전해 콘덴서에 대해서 -40℃에서의 임피던스를 측정한 결과, 어느 콘덴서도 2Ω 이하의 값을 나타냈다. 이어서, 125℃의 고온에 있어서의 정격 전압을 초과한 125V 및 150V의 전압을 전류값 50A의 조건으로 인가했을 때의 쇼트율을 측정했다. 125V 또는 150V 인가시의 쇼트율의 합계가 2% 이상일 경우를 불량으로 했다. 결과를 표 2에 정리해서 나타낸다. 150V의 인가에서는 실시예 9~12 및 비교예 2~4, 9, 10의 콘덴서가 2%보다 높은 쇼트율을 나타냈지만, 125V의 인가에서는 어느 콘덴서의 쇼트율도 낮고, 쇼트율에 관한 한 어느 콘덴서도 100WV급으로서의 사용 가능성을 가지고 있었다.
각 전해 콘덴서에 대해서, 125℃에서 100V를 1000시간 인가하는 고온 부하 시험을 행하였다. 고온 부하 시험 도중에 1개라도 콘덴서가 쇼트됐을 경우를 불량으로 했다. 모든 콘덴서가 쇼트되지 않고 높은 내전압성을 유지하고 있었던 것에 대해서 -40℃에서의 임피던스를 측정하고, 125℃에서 100V를 1000시간(합계로 2000시간) 더 인가하는 고온 부하 시험을 행하였다. 이 고온 부하 시험 도중에 1개라도 콘덴서가 쇼트됐을 경우를 불량으로 했다. 모든 콘덴서가 쇼트되지 않고 높은 내전압성을 유지하고 있었던 것에 대해서 -40℃에서의 임피던스를 측정하고, 125℃에서 100V를 500시간(합계로 2500시간) 더 인가하는 고온 부하 시험을 행하였다. 이 고온 부하 시험 도중에 1개라도 콘덴서가 쇼트됐을 경우를 불량으로 했다. 모든 콘덴서가 쇼트되지 않고 높은 내전압성을 유지하고 있었던 것에 대해서 -40℃에서의 임피던스를 측정했다.
결과를 표 2에 정리해서 나타낸다. 100WV급의 콘덴서로서 사용하기 위해서는, 적어도 125℃에서 100V를 1000시간 경험하는 동안에 쇼트되지 않고 높은 내전압성을 나타내고 또한 저온에서의 낮은 임피던스를 유지하고 있을 필요가 있고, 125℃에서 100V를 2000시간 이상, 특히 바람직하게는 2500시간 이상 경험해도 쇼트되지 않고 높은 내전압성을 나타내고 또한 저온에서의 낮은 임피던스를 유지하고 있는 것이 바람직하다. 또한, 일반적으로 콘덴서의 고온 사용 하에 있어서 내전압성의 저하가 확인되지 않는 시간이 짧을수록 -40℃에서의 보다 낮은 임피던스가 요구되는 경향이 있다. 그 때문에, 125℃에서 100V를 1000시간 경험하기 전에 쇼트됐을 경우에는 100WV급의 콘덴서로서 사용 불가능하기 때문에 임피던스의 양호·불량의 평가는 행하지 않았다. 또한, 125℃에서 100V를 1000시간 경험한 후, 2000시간을 경험하기 전에 쇼트가 발생한 콘덴서에 대해서는 -40℃에서의 임피던스가 1.8Ω 이하일 경우를 양호로 했다. 125℃에서 100V를 2000시간 경험해도 쇼트가 발생하지 않지만, 2000시간 후의 -40℃에서의 임피던스가 2.0Ω를 초과하고 있을 경우에는 결과적으로 2000시간의 내구성이 얻어지지 않는 것이 되기 때문에, 초기 및 1000시간 후의 -40℃에서의 임피던스에 대해서는 1.8Ω 이하인 경우를 양호로 했다. 125℃에서 100V를 2000시간 경험해도 쇼트가 발생하지 않고, 또한 2000시간 후의 -40℃에서의 임피던스가 2.0Ω 이하인 경우에는 2000시간의 내구성을 가지고 있다고 판단되기 때문에, 초기, 1000시간 후, 2000시간 후, 2500시간 후의 모든 평가에 있어서 -40℃에서의 임피던스가 2.0Ω 이하인 경우를 양호로 했다.
에틸렌글리콜을 함유하는 비교예 11의 전해액을 사용한 콘덴서에 있어서, 고온 부하 시험 후에 임피던스의 현저한 상승이 확인되었다. 또한, 붕산과 만니톨의 합계량이 10.0질량% 미만인 비교예 9의 전해액을 사용한 전해 콘덴서, 및 2.0질량%보다 많은 물 함유량을 가지는 비교예 4의 전해액을 사용한 콘덴서는 125℃ 1000시간의 고온 부하 시험 중에 콘덴서가 쇼트되고 내전압성이 불충분해서 100WV급의 콘덴서로서 사용 불가능한 것을 알 수 있었다.
붕산과 만니톨의 합계량이 14.5질량%보다 많은 비교예 10의 전해액을 사용한 전해 콘덴서, 2.0질량%보다 많은 물 함유량을 가지는 비교예 2의 전해액을 사용한 콘덴서는 125℃에서 100V를 2000시간 경험해도 쇼트는 발생하지 않았다. 이들 콘덴서의 -40℃에서의 임피던스는 초기 및 125℃에서 100V를 1000시간 경험한 후의 측정에서는 1.8Ω보다 크고 2.0Ω 이하의 값이었지만, 125℃에서 100V를 2000시간 경험한 후의 측정에서는 2.0Ω보다 커졌다. 2000시간 후의 -40℃에서의 임피던스가 2.0Ω를 초과하고 있고, 결과적으로 2000시간의 내구성이 얻어지지 않는 것이 되기 때문에, 초기 및 1000시간 후의 -40℃에서의 임피던스에 대해서는 1.8Ω 이하일 경우를 양호로 해서 평가한 결과, 표 2에 나타내는 바와 같이 이들 콘덴서의 -40℃에서의 임피던스는 초기에 있어서 이미 불량이었다.
붕산과 만니톨의 합계량이 10.0질량%이고, 물 함유량이 2.0질량% 이하인 실시예 10, 11 및 비교예 3의 전해액을 사용한 콘덴서는 125℃에서 100V를 1000시간 경험해도 쇼트가 발생하지 않았지만, 1000~2000시간 동안에 쇼트가 발생했다. 따라서, 1.8Ω 이하의 -40℃에서의 임피던스를 유지하면 100WV급의 콘덴서로서 사용 가능하다고 판단된다. 그러나, 비교예 3의 전해액을 사용한 콘덴서의 임피던스는 1.8Ω보다 컸다. 실시예 10, 11의 전해액을 사용한 콘덴서는 1.8Ω 이하의 -40℃에서의 임피던스를 유지했기 때문에 100WV급의 콘덴서로서 사용 가능하다고 판단되었다. 따라서, 붕산과 만니톨의 합계량이 10.0질량%로 적은 경우에도 전해액이 1.5질량%의 물을 함유할 필요가 있는 것을 알 수 있었다.
이에 대하여, 실시예 1~8의 전해액을 사용한 콘덴서는 -40℃에서도 2Ω 이하의 낮은 임피던스를 가지고 있고, 150V 인가에 있어서도 쇼트율이 낮고, 또한 125℃ 100V 2500시간의 부하 시험 후에 있어서도 임피던스 및 내전압성 중 어느 것에 대해서도 문제가 없어 100WV급 콘덴서로서 매우 뛰어난 것을 알 수 있었다. 이들 결과로부터, 붕산과 만니톨의 합계량은 전해액 전체의 12.5~14.5질량%인 것이 바람직한 것을 알 수 있었다.
표 3에는 실시예 8의 전해액을 사용한 콘덴서에 대한 초기(고온 부하 시험 전)의 정전 용량 및 임피던스의 값과, 125℃ 100V 2500시간의 고온 부하 시험 후의 정전 용량 변화율 및 임피던스의 값을 나타냈다. 또한, 상기 고온 부하 시험 대신에 125℃에서 전압을 인가하지 않고 2500시간 방치하는 고온 무부하 시험을 행한 후의 정전 용량 변화율 및 임피던스의 값도 동시에 나타냈다.
실시예 8의 전해액을 사용한 콘덴서는 125℃ 100V 2500시간의 고온 부하 시험 및 125℃ 2500시간의 고온 무부하 시험 후에 있어서도 안정된 정전 용량 및 임피던스를 가지고 있었다.
<산업상의 이용 가능성>
본 발명의 전해 콘덴서용 전해액은 콘덴서의 고온 사용 하에 있어서의 100WV급의 동작을 보증하고, 저온에 있어서도 낮은 비저항을 나타내고, 또한 고온에서의 장기 사용 후에 있어서도 정전 용량이나 임피던스 특성의 열화가 적은 콘덴서를 제공한다. 따라서, 본 발명의 전해액을 사용한 콘덴서는 자동차의 엔진의 연료 분출 장치의 제어 회로용 전해 콘덴서 등을 위해서 매우 바람직하다.
Claims (3)
- 술포란과 γ-부티로락톤을 함유하는 혼합 유기 용매와,
물과,
카르복실산의 4급화 이미다졸리늄염 및 4급화 피리미디늄염으로 이루어진 군에서 선택된 전해질과,
붕산과,
만니톨을 함유하는 전해 콘덴서용 전해액으로서,
붕산과 만니톨의 질량비가 1:1.2~1:1.6의 범위이고, 또한 붕산과 만니톨의 합계량이 전해액 전체의 12.5~14.5질량%이며,
물의 함유량이 전해액 전체의 1.5~2.0질량%인 것을 특징으로 하는 100WV급의 전해 콘덴서용 전해액. - 표면에 산화 피막을 구비한 밸브 금속박으로 이루어진 양극과, 밸브 금속박으로 이루어진 음극과, 양극과 음극 사이에 배치된 전해액을 유지한 세퍼레이터를 구비한 전해 콘덴서로서,
상기 전해액이 제 1 항에 기재된 100WV급의 전해 콘덴서용 전해액인 것을 특징으로 하는 100WV급의 전해 콘덴서. - 삭제
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Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007273926A (ja) * | 2006-03-31 | 2007-10-18 | Nippon Chemicon Corp | 電解コンデンサ |
| JP2011204949A (ja) * | 2010-03-26 | 2011-10-13 | Nippon Chemicon Corp | 電解コンデンサ用電解液 |
Family Cites Families (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB1046238A (en) * | 1963-10-16 | 1966-10-19 | Telegraph Condenser Co Ltd | Improvements in or relating to electrolytic capacitors |
| US6166899A (en) * | 1997-12-18 | 2000-12-26 | Nippon Chemi-Con Corporation | Electrolyte for electrolytic capacitor and electrolytic capacitor having the same |
| JPH11283874A (ja) * | 1998-01-28 | 1999-10-15 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 電解コンデンサ |
| US6208502B1 (en) * | 1998-07-06 | 2001-03-27 | Aerovox, Inc. | Non-symmetric capacitor |
| JP4548553B2 (ja) | 2000-02-09 | 2010-09-22 | 日本ケミコン株式会社 | アルミニウム電解コンデンサ |
| JP2005223122A (ja) * | 2004-02-05 | 2005-08-18 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | チップ型アルミ電解コンデンサ及びその製造方法 |
| JP4707538B2 (ja) * | 2005-11-10 | 2011-06-22 | ニチコン株式会社 | 電解コンデンサの駆動用電解液及びそれを用いた電解コンデンサ |
| JP4830455B2 (ja) * | 2005-11-10 | 2011-12-07 | ルネサスエレクトロニクス株式会社 | 半導体装置 |
| JP2007273928A (ja) * | 2006-03-31 | 2007-10-18 | Nippon Chemicon Corp | 電解コンデンサ |
| JP4925219B2 (ja) * | 2008-05-21 | 2012-04-25 | ニチコン株式会社 | 電解コンデンサの駆動用電解液 |
| JP2012186209A (ja) * | 2011-03-03 | 2012-09-27 | Sanyo Chem Ind Ltd | アルミニウム電解コンデンサ用電解液、およびそれを用いたアルミニウム電解コンデンサ |
-
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Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007273926A (ja) * | 2006-03-31 | 2007-10-18 | Nippon Chemicon Corp | 電解コンデンサ |
| JP2011204949A (ja) * | 2010-03-26 | 2011-10-13 | Nippon Chemicon Corp | 電解コンデンサ用電解液 |
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