KR20020081746A

KR20020081746A - Ａｌ 전해콘덴서용 전해액

Info

Publication number: KR20020081746A
Application number: KR1020010021090A
Authority: KR
Inventors: 선윤태
Original assignee: 파츠닉(주)
Priority date: 2001-04-19
Filing date: 2001-04-19
Publication date: 2002-10-30

Abstract

Al 전해콘덴서에 주입되는 구동용 전해액의 내수성을 증가시키고 전도도를 향상시켜 콘덴서의 수명특성을 향상시킬 수 있는 Al 전해콘덴서의 전해액이 개시되어 있다. 전해액은 암모늄 시트레이트를 넣어 콘덴서의 고온 장시간 사용시 고온특성을 향상시켜 수명특성을 향상시키며 피막의 열화에 의해 발생된 H₂가스를 니트로 화합물에 의해 흡착하며 인산계화합물을 증가시켜 내수성을 좋게 하였으며 순수의 증가로 화성성을 좋게하고 비저항값을 낮추어 콘덴서의 손실각의 정접의 감소와 산화 유전체 피막의 열화 방지로 제품의 신뢰성을 향상시키는 효과가 있다.

Description

Ａｌ 전해콘덴서용 전해액{Electrolyte of a aluminum condenser}

본 발명은 Al 전해콘덴서의 전해액에 관한 것으로, 보다 상세하게는 Al 전해콘덴서에 주입되는 구동용 전해액의 내수성을 증가시키고 전도도를 향상시켜 콘덴서의 수명특성을 향상시킬 수 있는 Al 전해콘덴서의 전해액에 관한 것이다.

일반적으로 Al(알루미늄) 전해콘덴서는 알루미늄을 전극으로 사용하여 대향되는 두 전극판 사이에 유전체를 개재시켜 직류전압을 인가하면 에너지(전하)를 축적하는 기능을 갖는다. 상기 Al 전해콘덴서(electrolytic capacitor)는 알루미늄박막을 이용하여 제조되며, 에칭공정, 화성공정, 절단공정, 권취공정, 함침공정, 조립공정 및 재화성공정을 통해 Al 전해콘덴서가 제조된다. 즉, 상기 Al 전해콘덴서를 구성하는 양극박(+)과 음극박(-)의 사이에는 절연막이 삽설되어 Al 전해콘덴서를 구성하는 캔에 삽입된다. 상기 Al 전해콘덴서의 캔에 양극박, 절연막, 및 음극박을 삽입한 후 캔의 내부에 전해액을 주입하게 된다. 상기 전해액은 여러가지 화공약품을 조성해서 만든 액체로서 실질적인 음극역할을 한다. 특히, 중고압용 알루미늄 전해콘덴서의 구동용 전해액은 에틸렌 글리콜/붕산 에스테르계의 전해액이 사용되고 있다. 이러한 전해액은 가열에 의해 에틸렌 글리콜과 붕산의 에스테르화 반응이 진행되고, 이때 생성수가 생겨나며, 이 물이 전해콘덴서 중의 콘덴서소자의 재료인 알루미늄박과 반응하여 이것을 용해하고, 또한 수소가스를 발생하여 콘덴서의 내압상승을 초래하기 때문에 이 전해액을 사용한 전해콘덴서는 보다 고온의 목적에 대해서는 사용할 수 없다.

따라서, 전해콘덴서를 보다 고온의 목적에 대해 사용할 수 있도록 같은 계열로 에스테르화를 촉진하여 생성수를 제거한 전해액도 제안되어 있으나, 물과의 반응은 억제되지만 전해액의 점도가 증대되고, 비저항이 현저하게 높아지며, 이 전해액을 사용한 전해콘덴서에서는 손실각의 정접 및 고주파에서의 임피던스가 현저하게 증대되어 고특성에는 사용할 수 없다. 이러한 이유로부터 고온도용 전해 콘덴서에는 에틸렌 글리콜/붕산 에스테르계의 전해액은 사용되지 않고, 비교적 분자량이 큰 유기산 또는 그 염을 용질로 하는 유기산계 전해액이 사용 및 검토되고 있다. 중고압용 유기산계 전해액의 용질로는 1.6-데칸 디카르본산이 공지되어 있으나, 1.6-데칸 디카르본산을 포함하는 전해액을 사용한 전해콘덴서는 용질 그 자체가 콘덴서소자를 형성하는 알루미늄박과 반응하기 때문에 초기 정전용량이 낮고, 또한, 고온 부하시험 또는 고온 무부하시험에 있어서, 정전용량의 극단적인 감소 및 현저한 누설전류의 증대가 나타나서 보다 성능이 높은 전해콘덴서에 사용하기에는 적절하지 않다.

또한, 종래 Al 전해콘덴서에는 에틸렌 글리콜을 용매로 하여 아디핀산 또는 그 염을 용해한 것에 순수(H₂O)를 약 20∼30% 정도를 첨가한 전해액이 많이 사용되고 있다. 상기 전해액은 전해액의 전도도가 낮고 비저항이 높아서 저압용 LOW ESR 제품에는 적용하기가 어려웠고 순수에 의해 알루미늄 전해콘덴서를 고온에서 장시간 사용시 Al 및 Al₂O₃와의 반응에 따라 피막의 열화와 H₂가스의 생성으로 내압이 상승하는 문제점이 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 Al 전해콘덴서에 주입되는 전해액의 내수성을 증가시키고 전해액의 전도도를 높여 전해 콘덴서의 손실값을 낮추고 고온특성을 보완하여 수명특성을 향상시키는 Al 전해콘덴서용 전해액을 제공하는데 있다.

상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 Al 전해콘덴서에 주입되는 전해액에는 아디핀산 암모늄과 암모늄 시트레이트, 인산계 화합물을 넣고 암모늄니트로 벤조에이트를 넣은 후 순수(H₂O)를 40∼50% 까지 첨가하여 제조하는 Al 전해콘덴서용 전해액을 제공한다.

본 발명에 의하면, Al 전해콘덴서용 전해액은 암모늄 시트레이트를 넣어 콘덴서의 고온 장시간 사용시 고온도의 특성을 향상시켜 수명을 향상시키며 용질의 용해도를 증가하여 전도도를 향상시켰고 순수의 증가로 화성성을 좋게 하고 충분한 내전압에 의해 사용온도 범위가 넓어 장시간 사용이 가능한 효과가 있다.

이하, 본 발명을 상세히 설명하면 다음과 같다.

먼저, Al 전해콘덴서에 사용되는 전해액은 Al 전해콘덴서의 특성을 잘 구현할 수 있어야 하며, Al 전해콘덴서가 정격전압에 잘 견딜 수 있도록 하는데 많은 비중을 차지하므로 Al 전해콘덴서는 스파크전압(spark voltage)값이 높아지고, 낮은 비저항값을 갖으며, 넓은 온도범위에서 사용할 수 있는 전해액을 사용해야 한다. 따라서, 상기와 같은 특성을 실현할 수 있도록 에틸렌 글리콜을 50∼60% 로 하고, 순수는 40∼50%로 하며, 아디핀산은 6∼10%로 하고, 암모늄 포스페이트 및 암모늄 시트레이트는 0.5∼2%로 하며, 파라 니트로 벤조나이트는 0.5∼3%로 하여 제조한다.

실시예를 통해 본 발명을 설명하면, 에틸렌 글리콜을 50∼60% 로 하고, 순수는 40∼50%로 하며, 아디핀산은 6∼10%로 하고, 암모늄 포스페이트 및 암모늄 시트레이트는 0.5∼2%로 하며, 파라 니트로 벤조나이트는 0.5∼3%로 하여 제조한다.

본 발명의 전해액에서 용매인 에틸렌 글리콜을 주제로 하여 아디핀산과 암모늄 포스페이트, 암모늄 시트레이트를 수%씩 첨가한 다음 파라 니트로 벤조나이트를 넣어서 수소가스를 전해액 자체에서 흡수하도록 한다. 상기 조성으로 정격 100V 22㎌과 100V 470㎌의 알루미늄 전해 콘덴서를 제작하여 105℃ 1000Hrs 부하 방치후의 제품 특성을 비교한 결과표를 표 1 및 표 2로 나타내었다.

표 1) 정격 100V / 22㎌

표 2) 정격 100V / 470㎌

이상 설명에서 알 수 있는 바와 같이, 본 발명의 전해액은 암모늄 시트레이트를 넣어 콘덴서의 고온 장시간 사용시 고온특성을 향상시켜 수명특성을 향상시키며 피막의 열화에 의해 발생된 H2 가스를 니트로 화합물에 의해 흡착하며 인산계화합물을 증가시켜 내수성을 좋게 하였으며 순수의 증가로 화성성을 좋게하고 비저항값을 낮추어 콘덴서의 손실각의 정접의 감소와 산화 유전체 피막의 열화 방지로 제품의 신뢰성을 향상시키는 효과가 있다.

Claims

Al 전해콘덴서에 주입되는 전해액에는 아디핀산 암모늄과 암모늄 시트레이트, 인산계 화합물을 넣고 암모늄니트로 벤조에이트를 넣은 후 순수(H2O)를 40∼50% 까지 첨가하여 제조하는 Al 전해콘덴서용 전해액.