KR19990004259A - 고압용 알루미늄 전해콘덴서의 전해액 및 그 제조방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 전해액의 제조시 첨가되는 성분들의 조성과 그 첨가량을 적절히 제어하므로서, 고압용의 전해액이 가지고 있는 고 비저항을 개선하여 제품화시 손실각 특성이 향상되는 고압용 알루미늄 전해 콘덴서의 전해액 및 그 전해액의 제조방법을 제공하고자 하는데, 그 목적이 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은 고압용 알루미늄 전해 콘덴서에 사용되는 전해액에 있어서, 에틸렌 글리콜:55-65중량%(이하, %라 한다), 디에틸렌 글리콜:10-15%, 벤질 알콜:5-10%의 용매; 암모늄 세바케이트:1.0-2.5%, 암모늄 도데칸디오에이트:1.0-2.5%, 암모늄 펜타보레이트:1.0-2.5%의 용질; 만니톨:0.5-1.5, 파라 니트로벤질 알콜:0.1-0.2, 하이포인산:0.05-0.2%의 첨가제;를 포함하는 고압용 알루미늄 콘덴서의 전해액에 관한 것이며, 또한 그 제조방법에 관한 것을 그 요지로 한다.
Description
본 발명은 고압용 알루미늄 전해 콘덴서에 사용되는 전해액에 관한 것으로, 보다 상세하게는 비저항이 낮아 제품화시 손실각특성이 우수한 고압용 알루미늄 전해 콘덴서의 전해액 및 그 제조방법에 관한 것이다.
일반적으로 알루미늄 전해 콘덴서는 저압용(100WV이하), 중압용(160-350WV), 고압용(400WV이상)으로 분류되며, 이러한 분류의 기준은 일반적으로 전해 콘덴서의 내부에 장입되는 전해액에 따라 결정된다.
상기와 같이 분류되는 전해액 중에서 정격전압이 450WV급인 고압용 알루미늄 전해 콘덴서에 사용되는 전해액의 일예를 들면, 20-30%의 에틸렌 글리콜(Ethylene Glycol)과 50-60%의 디에틸렌 글리콜(Diethylene Glycol)로 이루어지는 용매, 5-15%의 암모늄 세바케이트(Ammonium Sebacate)로 이루어지는 용질 및 1-5%의 폴리 니트로벤질 알콜(p-Nitrobenzyl Alchol) 등의 수소가스 흡수제로 구성되는 전해액을 들 수 있다. 이러한 전해액은 에틸렌 글리콜과 디에틸렌 글리콜의 혼합용매를 적용하여, 470V 이상의 내전압 (sparking voltage)특성을 보이는 것으로, 고압용 전해 콘덴서에 적용된다.
하지만, 상기와 같은 전해액은 비저항이 1000Ω·cm/25℃ 정도로서 비교적 높기 때문에 손실특성이 좋지 않으며, 또한 고온에서 제조함으로서 관리상의 문제점을 내포하고 있다.
이에, 본 발명자는 상기한 바와같은 문제점을 해결하기 위하여 연구와 실험을 거듭하고, 그 결과에 근거하여 본 발명을 제안하게 된 것으로, 본 발명은 전해액의 제조시 첨가되는 성분들의 조성과 그 첨가량을 적절히 제어하므로서, 고압용의 전해액이 가지고 있는 고 비저항을 개선하여 제품화시 손실각 특성이 향상되는 고압용 알루미늄 전해 콘덴서의 전해액을 제공하고자 하는데, 그 목적이 있으며, 또한, 본 발명은 전해액의 제조공정을 제어하여, 특성관리의 효율이 증대되는 고압용 알루미늄 전해 콘덴서의 전해액을 제조하는 방법을 제공하고자 하는데, 그 목적이 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은 고압용 알루미늄 전해 콘덴서에 사용되는 전해액에 있어서, 에틸렌 글리콜:55-65중량%(이하, %라 한다), 디에틸렌 글리콜:10-15%, 벤질알콜:5-10%의 용매; 암모늄 세바케이트 1.0-2.5%, 암모늄 도데칸디오에이트:1.0-2.5%, 암모늄 펜타보레이트:1.0-2.5%의 용질; 만니톨:0.5-15, 파라 니트로벤질 알콜:0.1-0.2, 하이포인산:0.05-0.2%의 첨가제;를 포함하는 고압용 알루미늄 콘덴서의 전해액에 관한 것이며, 또한, 본 발명은 고압용 알루미늄 전해 콘덴서에 사용되는 전해액을 제조하는 방법에 있어서, 에틸렌 글리콜:55-65중량%, 디에틸렌 글리콜:10-15%, 벤질알콜:5-10%를 혼합하여 65-75℃의 온도범위로 가열한 후, 그 혼합물에 암모늄 세바케이트 1.0-2.5%, 암모늄 도데칸디오에이트:1.0-2.5%, 암모늄 펜타보레이트:1.0-2.5%, 만니톨:0.5-15, 파라 니트로벤질 알콜:0.1-0.2 및 하이포인산:0.05-0.2%를 투입하여 상기 온도범위에서 60-180분 동안 교반하는 것을 특징으로 하는 고압용 알루미늄 콘덴서의 전해액 제조방법에 관한 것이다.
이하, 본 발명을 상세히 설명한다.
본 발명은 에틸렌 글리콜(Ethylene Glycol)과 디에틸렌 글리콜(Diethylene Glycol) 및 벤질알콜(Benzyl alcohol)로 이루어지는 용매, 암모늄 세바케이트(Ammonium Sebacate), 암모늄 도데칸디오에이트(Ammonium dodecandioate)및 암모늄 펜타보레이트(Ammonium pentaborate)로 이루어지는 용질, 만니톨(Mannitol), 파라 니트로벤질 알콜(p-Nitrobenzyl alchol) 및 하이포인산(Hypophosphoric acid)으로 이루어지는 첨가제로 구성되는 전해액에 관한 것으로, 다음에서는 이들의 함유량 한정 이유를 설명한다.
상기 용매는 용질을 용해시키고 특성을 좌우하는 역할을 하는데, 이러한 용매 중에서 상기 에틸렌 글리콜은 그 함량이 55%미만인 경우에는 용해도의 저하로 비저항이 상승하고, 65%를 초과하는 경우에는 내전압이 저하되어 신뢰성이 불량하다. 따라서, 본 발명에서는 에틸렌 글리콜 함량을 55-65%로 한정함이 바람직하다.
상기 디에티렌 글리콜은 그 함량이 10%미만인 경우에는 내전압이 저하되고, 15%를 초과하는 경우에는 신뢰성이 저하된다. 따라서, 본 발명에서는 디에틸렌 글리콜의 함량을 10-15%로 한정함이 바람직하다.
상기 벤질알콜은 그 함량이 5%미만인 경우에는 비저항이 상승하고, 10%를 초과하는 경우에는 신뢰성이 저하된다. 따라서, 본 발명에서는 벤질알콜의 함량을 5-10%로 한정함이 바람직하다.
상기 용질은 전해질 역할을 하는데, 용질 중에서 상기 암모늄 세바케이트는 그 함량이 1.0%미만인 경우에는 비저항이 상승하고, 2.5%를 초과하는 경우에는 용해도 저하로 용질이 석출되는 문제점이 있다. 따라서, 본 발명에서는 암모늄 세바케이트의 함량을 1.0-2.5%로 한정함이 바람직하다.
상기 암모늄 도데칸디오에이트는 그 함량이 1.0%미만인 경우에는 내전압이 저하하고, 2.5%를 초과하는 경우에는 용해도 저하로 용질이 석출되는 문제점이 있다. 따라서, 본 발명에서는 암모늄 도데칸디오에이트의 함량을 1.0-2.5%로 한정함이 바람직하다.
상기 암모늄 펜타보레이트는 그 함량이 1.0%미만인 경우에는 내전압이 저하하고, 2.5%를 초과하는 경우에는 비저항이 상승되는 문제점이 있다.
따라서, 본 발명에서는 암모늄 펜타보레이트의 함량을 1.0-2.5%로 한정함이 바람직하다.
상기 첨가제는 수소가스를 흡수하여 부식발생을 억제시키고, 내전압특성 및 신뢰성을 고려하여 첨가하는데, 상기 만니톨은 그 함량이 0.5%미만인 경우에는 내전압이 저하하고, 1.5%를 초과하는 경우에는 신뢰성이 저하하는 문제점이 있다. 따라서, 본 발명에서는 만니톨의 함량을 0.5-1.5%로 한정함이 바람직하다.
상기 파라 니트로벤질 알콜은 그 함량이 0.1% 미만인 경우에는 가스발생이 증가되고, 0.2%를 초과하는 경우에는 신뢰성이 저하하는 문제점이 있다. 따라서, 본 발명에서는 파라 니트로벤질 알콜의 함량을 0.1-0.2%로 한정함이 바람직하다.
상기 하이포인산은 그 함량이 0.05%미만인 경우에는 부식방지 효과가 미미하고, 0.2%를 초과하는 경우에는 내전압이 상승하는 문제점이 있다. 따라서, 본 발명에서는 하이포인산의 함량을 0.05-0.2%로 한정함이 바람직하다.
또한, 본 발명은 상기과 같은 함량을 구성되는 전해액을 제조하는 방법에 관한 것으로, 다음에서 이를 보다 상세히 설명한다.
본 발명에서는 상기와 같은 함량을 갖는 에틸렌 글리콜, 디에틸렌 글리콜 및 벤질알콜의 용매를 혼합하여65-75℃의 온도범위로 가열한다.
상기 온도가 65℃ 미만인 경우에는 잘 녹지 않거나, 반응시간이 길어지는 단점이 있고, 75℃를 초과하는 경우에는 비저항이 저하하여 내전압이 떨어지는 현상을 보이기 때문이다.
상기와 같이 혼합되어 가열된 혼합물에 상기한 바와같은 함량을 갖는 암모늄 세바케이트, 암모늄 도데칸디오에이트, 암모늄 펜타보레이트, 만니톨, 파라 니트로벤질 알콜 및 하이포인산을 투입하여 상기 온도범위에서 60-180분 동안 교반한다.
상기 교반 시간이 60분에 미치지 못하면, 용해가 완전히 행해지지 않아서 특성치가 제대로 발휘되지 않고, 180분을 초과하면, 비저항이 상승하는 문제점 보이기도 하기 때문이다.
이하, 실시예를 통하여 본 발명을 보다 상세히 설명한다.
(실시예)
에틸렌 글리콜, 디에틸렌 글리콜 및 벤질알콜을 혼합하여 70℃의 온도로 가열한 다음, 암모늄 세바케이트, 암모늄 도데칸디오에이트, 암모늄 펜타보레이트, 만니톨, 파라 니트로벤질 알콜 및 하이포인산를 투입하여 70℃를 유지하면서 120분 동안 교반한 후 자연냉각시켜 전해액을 제조하였다.
또한, 종래 방법에 의해, 에틸렌 글리콜과 티에틸렌 글리콜을 혼합시킨 후, 암모늄 세바케이트와 파라 니트로벤질 알콜 을 첨가하여 전해액을 제조하였다.
이때, 상기 물질들의 첨가량은 하기 표1과 같았으며, 상기 제조된 전해액의 비저항(Ω·cm/25℃), 내전압, pH를 측정하여 하기 표1에 나타내었다.
하기 표1에서 에틸렌 글리콜은 'EG'로, 디에틸렌 글리콜은 'DEG'로, 벤질알콜은 'BA'로, 암모늄 세바케이트는 'AS'로, 암모늄 도데칸디오에이트는 'AD'로, 암모늄 펜타보레이트는 'AP'로, 만니톨은 'MT'로, 하이포인산은 'HP'로, 파라 니트로벤질 알콜은 'p-NBA'로 표기하였다.
[표 1]
상기 표1에서 알 수 있는 바와같이, 본 발명의 조건을 만족하는 발명예는 종래예에 비하여 내전압특성을 비슷한 수준으로 유지하면서도, 비저항이 상당히 낮음을 알 수 있다.
이에 반하여, 비교예(1,2)는 본 발명과 같은 성분을 갖기는 하지만, 그 조성범위가 본 발명의 한정범위를 벗어났기 때문에, 그 전해액의 내전압이 낮아지거나 전해액상에 석출물이 형성되었다.
상술한 바와같이, 본 발명에 의하면, 정격전압이 450WV급의 고압용 알루미늄 전해 콘덴서에 사용되는 전해액에 있어, 그 성분 조성을 적절히 제어하므로서, 전해액의 비저항이 낮아져, 제품화시 손실각 특성이 향상되는 고압용 알루미늄 콘덴서의 전해액이 제공되는 효과가 있다.
Claims (2)
- 고압용 알루미늄 전해 콘덴서에 사용되는 전해액에 있어서, 에틸렌 글리콜:55-65중량%(이하, %라 한다), 디에틸렌 글리콜:10-15%, 벤질알콜 5-10%의 용매; 암모늄 세바케이트:1.0-2.5%, 암모늄 도데칸디오에이트:1.0-2.5%, 암모늄 펜타보레이트:1.0-2.5%의 용질; 만니톨:0.5-1.5, 파라 니트로벤질 알콜:0.1-0.2, 하이포인산:0.05-0.2%의 첨가제;를 포함하는 고압용 알루미늄 콘덴서의 전해액
- 고압용 알루미늄 전해 콘덴서에 사용되는 전해액을 제조하는 방법에 있어서, 에틸렌 글리콜:55-65%, 디에틸렌 글리콜:10-15%, 벤질알콜:5-10%를 혼합하여 65-75℃의 온도범위로 가열한 후, 그 혼합물에 암모늄 세바케이트:1.0-2.5%, 암모늄 도데칸디오에이트:1.0-2.5%, 암모늄 펜타보레이트:1.0-2.5%, 만니톨:0.5-1.5, 파라 니트로벤질 알콜:0.1-0.2 및 하이포인산:0.05-0.2%를 투입하여 상기 온도범위에서 60-180분 동안 교반하는 것을 특징으로 하는 고압용 알루미늄 콘덴서의 전해액 제조방법
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