KR20020091964A - 중압용 알루미늄 전해콘덴서 전해액 및 이를 함유하는알루미늄 전해콘덴서 - Google Patents
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Abstract
비저항값이 작아 제품에 적용시 우수한 손실각 및 신뢰성을 나타내는 전해콘덴서용 전해액 및 이를 함유하는 전해콘덴서에 관한 것으로, 전해액의 총 중량을 기준으로 용매로서 에틸렌 글리콜 75∼85중량% 및 물 1∼5중량%;
전해질로서 암모늄 세바케이트 10∼15중량%, 암모늄 아질레이트 6∼9중량% 및 부틸 카르비톨 1∼3중량%; 및 EDTA 0.5∼3.0중량%;로 구성되는 중압용 알루미늄 전해콘덴서 전해액 및 이를 포함하는 알루미늄 전해콘덴서가 제공된다. 본 발명의 전해액은 비저항이 감소된 것으로 전도도가 좋고 따라서 이를 중압용 알루미늄 전해 콘덴서에 적용하는 경우 임피던스 및 손실각등 전기적 특성이 우수하다.
Description
본 발명은 중압용 알루미늄 전해콘덴서 전해액 및 이를 포함하는 전해콘덴서에 관한 것이며, 보다 상세하게는 비저항값이 작아 제품에 적용하는 경우 우수한 손실각 및 신뢰성을 나타내는 전해콘덴서용 전해액 및 이를 포함하는 전해콘덴서에 관한 것이다.
전해콘덴서는 알루미늄박을 에칭 및 화성처리하여 전극으로 사용하고 알루미늄박 사이에는 절연층을 형성하여 두 알루미늄 박은 서로 전기적으로 격리된다. 이를 권취하고 일정한 형태의 용기내에 장입하고 전해액을 채워 전해콘덴서로 제조된다.
이때, 전해액은 전해콘덴서의 유전체층과 전극주위에 위치하며 전해액의 저항이 전해콘덴서에 직렬로 삽입된다. 따라서, 전해액의 전도도가 낮으면 전해콘덴서 내부의 등가직렬 저항이 증대되어 고주파 특성 및 손실각 특성이 저하된다. 따라서, 전해액의 비저항, 전도도 및 온도특성은 전해콘덴서의 전기적 특성을 결정하는 중요한 요소이다.
일반적으로 알루미늄 전해 콘덴서는 저압용(160WV이하), 중압용(160∼250WV), 고압용(400WV이상)으로 분류되며, 이러한 분류기준은 일반적으로 전해 콘덴서에 장입되는 전해액에 따라 결정된다.
최근 고도의 전기적 특성을 갖는 전해콘덴서가 요구되며, 특히 100℃를 넘는 고온에서 장기간 사용할 수 있는 전해콘덴서는 전도도등 전기적특성 뿐만아니라 고전도도 전해액 사용에 따른 임피던스 및 손실각등 전해콘덴서의 신뢰성 개선이 요구된다.
상기와 같이 분류되는 전해액중 정격전압이 160-250WV정도인 중압용 알루미늄 전해콘덴서에 사용되는 전해액으로는 에틸렌글리콜과 디에틸렌 글리콜의 혼합용매, 암모늄 세바케이트 전해질 및 파라 니트로벤질 알코올등의 수소가스 흡수제로 구성되는 전해액이 사용되어 왔다. 그러나 상기 전해액은 비저항이 600-700Ω㎝/25℃로 비교적 높은 편이어서 제품화시 손실각(tan δ)이 크고 또한 단자부식등이 발생할 확률이 높다.
76.3%의 에틸렌글리콜과 5.5%의 물의 혼합용매, 암모늄 세바케이트와 암모늄 벤조에이트로된 혼합용질 및 파라 니트로벤질 알코올과 암모늄 하이포포스파이트로된 첨가제로 구성되는 전해액이 또한 중압용 알루미늄 전해콘덴서 전해액으로 사용된다. 그러나, 상기 전해액은 비저항이 350-450Ω/25℃로 비교적 높은 편이어서 제품화시, 손실각(tan δ)이 크고 적용온도 또한 한정된다.
에틸렌글리콜, 1,6 디칸디카르복시레이트 및 암모니아로 구성된 전해액 및 에틸렌글리콜, 암모늄 세바케이트, 암모늄 펜타보레이트 및 붕산을 이용한 중압용 전해액이 사용된다. 그러나 이와 같은 전해액은 대용량 제품에서 전기화학적 발열에 의한 쇼트현상으로 인하여 공정에서의 불량률이 높다.
이에, 본 발명의 목적은 비저항이 감소되어 제품에 적용시 고주파영역에서 우수한 임피던스 및 손실각 특성을 갖는 중압용 알루미늄 전해콘덴서 전해액을 제공하는것이다.
본 발명의 다른 목적은 본 발명의 전해액이 함침된 손실각 특성 및 신뢰성이 우수한 중압용 알루미늄 전해콘덴서를 제공하는 것이다.
도 1은 전해 콘덴서의 일예를 나타내는 사시도이다.
* 도면의 주요부위에 대한 간단한 설명 *
10.... 알루미늄 전해콘덴서 11.... 소자
12, 14.... 리드
본 발명의 일 견지에 의하면,
전해액의 총 중량을 기준으로,
용매로서 에틸렌 글리콜 75∼85중량% 및 물 1∼5중량%;
전해질로서 암모늄 세바케이트 10∼15중량%, 암모늄 아질레이트 6∼9중량% 및 부틸 카르비톨 1∼3중량%; 및
에틸렌디아민테트라아세트산 0.5∼3.0중량%;
로 구성되는 중압용 알루미늄 전해콘덴서 전해액이 제공된다.
본 발명의 다른 견지에 의하면,
전해액의 총 중량을 기준으로,
용매로서 에틸렌 글리콜 75∼85중량% 및 물 1∼5중량%;
전해질로서 암모늄 세바케이트 10∼15중량%, 암모늄 아질레이트 6∼9중량% 및 부틸 카르비톨 1∼3중량%; 및
에틸렌디아민테트라아세트산 0.5∼3.0중량%;
로 구성되는 전해액이 함침된 중압용 알루미늄 전해콘덴서가 제공된다.
이하, 본 발명에 대하여 상세히 설명한다.
전해액을 구성하는 용매, 용질 및 첨가제로서 전해액의 비저항, 내전압 및 제품에 적용시 손실각등의 전기적 특성을 고려하여 특정한 물질을 선정하고 또한, 이들을 특정한 조성으로 혼합함에 의한 중압용 알루미늄 전해콘덴서에 사용되는 고전도도 전해액이 제공된다.
본 발명의 비저항이 감소된 전해액이 적용된 전해콘덴서는 전해액의 전도도 증가로 인하여 우수한 손실각 특성을 나타내며 전기적 특성 및 신뢰성이 개선된다.
전해질을 용해시키는 용매로는 에틸렌글리콜과 물이 함께 사용된다. 전해액의 총 중량을 기준으로 에틸렌 글리콜은 75∼85중량% 그리고 물은 1∼50중량%로 사용된다.
에틸렌글리콜이 75중량%미만인 경우에는 전해질의 용해도가 저하되어 용질이 석출되고 또한 비저항이 커진다. 85중량%를 초과하면, pH 및 내전압저하로 인하여 제품 에 적용시 신뢰성을 보증할 수 없다.
물은 전도도를 높이기 위해 첨가하는 것으로 1중량%미만인 경우 또한, 전해질의 용해도가 저하되어 용질이 석출하고 비저항이 상승한다. 5중량%를 초과하면, 용량변화가 커지고, pH, 내전압 및 비점이 낮아져 105℃에서 적용이 불가능하고 신뢰성이 저하된다. 또한, 고무 패킹과 케이스 탈기가 발생할 수 있다.
용매에 용해되어 전해액으로서 사용될 수 있도록 작용하는 전해질로는 전해액의 총 중량을 기준으로 암모늄 세바케이트 10∼15중량%, 암모늄 아질레이트 6∼9중량% 그리고 부틸 카르비톨 1∼3중량%가 사용된다.
암모늄 세바케이트가 10중량%미만으로 사용되면 비저항이 상승하고 15중량%를 초과하면 용해도 저하로 인하여 용질이 석출하고 내전압이 감소되며 pH가 상승한다.
암모늄 아질레이트가 6중량%미만으로 사용되면 내전압이 충분치 못하고 9중량%를 초과하면 용해도가 감소되어 전해질이 석출된다.
부틸 카르비톨은 내전압 향상제로 사용되는 것으로 1중량%미만으로 사용되면 의도하는 내전압 향상효과를 나타내지 못하며, 3중량%를 초과하여 첨가하더라도 더 이상의 내전압 상승효과를 나타내지 않으므로 비경제적이다.
에틸렌디아민테트라아세트산(EDTA)은 수소가스를 흡수하여 부식을 방지하는 작용을 하는 것으로 전해액의 총중량을 기준으로 0.5∼3.0중량%의 양으로 첨가된다. EDTA의 양이 0.5중량%미만이면, 알루미늄 호일과의 전기화학반응시 수소가스를 흡수하지 못하여 제품의 방폭변 작동을 하게되고 신뢰성이 확보되지 않으며 3.0중량%이상이면 용해도가 저하되어 석출된다.
전해액은 낮은 비저항과 높은 내전압 특성을 필요로하는 것으로 본 발명의 전해액은 특정하게 선택된 용매, 전해질 및 첨가제로 구성되어 비저항과 내전압이 상호 균형을 이루어 최적치를 나타내도록 각각 상기 범위의 양으로 사용된다.
도 1은 본 발명의 전해액이 사용될 수 있는 전해콘덴서(10)의 일예를 나타내는 도면으로 부호 11은 소자, 12 및 14는 리드를 나타내는 전해액은 전해콘덴서(10)의 내부에 함침되어진다.
상기와 같이 조성된 중압용 알루미늄 전해 콘덴서 전해액은 비저항이 약 360Ω㎝/25℃이하로 전도도가 우수하며 160∼250WV의 중압용 알루미늄 전해콘덴서에 적용되어 우수한 손실각 및 신뢰도를 나타내는 것으로 초저임피던스 제품에 적용시 사용자의 요구사항을 충족하는 것이다. 나아가, 본 발명의 전해액은 105℃이하에서 적용가능한 것이다.
이하, 실시예를 통하여 본 발명에 대하여 상세히 설명한다. 하기 실시예는 본 발명을 예시하는 것으로 이로써 본 발명을 한정하는 것은 아니다.
실시예 1-전해액 제조 및 특성평가
상온에서 에틸렌 글리콜과 물을 혼합한 후 30℃로 승온시키고 암모늄 세바케이트, 암모늄 아질레이트 및 부틸 카르비톨을 각각 별도로 첨가한 후 75℃로 승온시킨다. 75℃를 유지하면서 EDTA 1.75g를 첨가하여 30분간 교반하였다.
그 후, 105℃로 승온시키고 2시간동안 교반한 다음 40℃로 자연냉각시켜 비교예 1-3 및 발명예 1-3의 전해액을 제조하였다. 각 성분은 하기 표 1에 나타낸 양으로 혼합하였다. 각 전해액에 대한 비저항을 전도도측정기로 측정하여 하기 표 1에 나타내었다.
| EG(g) | H2O(g) | AS(g) | AA(g) | BC(g) | 비저항(Ω㎝/30℃) | |
| 발명예 1 | 75 | 1 | 15 | 9 | 1 | 325 |
| 발명예 2 | 75 | 3 | 10 | 6 | 3 | 361 |
| 발명예 3 | 85 | 5 | 15 | 6 | 2 | 351 |
| 비교예 1 | 75 | 3 | 5 | 3 | 3 | 581 |
| 비교예 2 | 75 | 10 | 10 | 6 | 2 | 246 |
| 비교예 3 | 85 | 1 | 10 | 3 | 5 | 576 |
상기 표 1에서 알 수 있듯이, 본 발명에 의한 전해액은 비저항이 감소되며 따라서, 전도도가 증대되는 것이다.
실시예 2 - 전해콘덴서의 제품특성 평가
양극박과 음극박 사이에 마닐라 섬유로된 분리기를 개재시키고, 이 권취형(rolled-up) 알루미늄 전해콘덴서에 상기 비교예 3 및 발명예 3의 전해액을 함침시켜서 정격전압 250WV-정전용량 390㎌(크기:Ф25 x L40) 및 정격전압 200WV-정전용량 470㎌(크기:Ф22 x L 40)의 알루미늄 전해 콘덴서를 제조하였다.
이 콘덴서 소자를 봉함재와 함께 알루미늄제의 외장 케이스에 봉입한 후, 컬링 가공으로 개구부를 봉지하였다. 봉함재로는 이소부틸렌-이소프렌-디비닐벤젠과의 공중합체로된 부틸 고무 중합체를 사용하였다.
상기 전해콘덴서를 2000hrs 동안 105℃, 6.3V에서 고온부하시험을 행한 후, 콘덴서의 손실각 특정을 측정하여 하기 표 2에 나타내었다.
| 기종 | 비교예 3의 전해질이 사용된 전해콘덴서의 Tan δ | 발명예 3의 전해질이 사용된 전해콘덴서의 Tan δ |
| 250WV-390㎌(Ф25 x L 40) | 0.0813 | 0.0408 |
| 200WV-470㎌(Ф22 x L 40) | 0.0811 | 0.0533 |
상기 표 2에서 알 수 있듯이, 본 발명의 전해액을 사용함으로써 전해콘덴서의 손실각이 35-50% 개선된다.
본 발명의 전해액은 비저항이 감소된 것으로 전도도가 우수하고 따라서 이를 중압용 알루미늄 전해 콘덴서에 적용하는 경우 임피던스 및 손실각에 있어서 우수한 전기적 특성을 갖는다. 또한, 저렴한 용매를 사용함으로 경제적이다.
Claims (2)
- 전해액의 총 중량을 기준으로,용매로서 에틸렌 글리콜 75∼85중량% 및 물 1∼5중량%;전해질로서 암모늄 세바케이트 10∼15중량%, 암모늄 아질레이트 6∼9중량% 및 부틸 카르비톨 1∼3중량%; 및에틸렌디아민테트라아세트산 0.5∼3.0중량%;로 구성되는 중압용 알루미늄 전해콘덴서 전해액.
- 전해액의 총 중량을 기준으로,용매로서 에틸렌 글리콜 75∼85중량% 및 물 1∼5중량%;전해질로서 암모늄 세바케이트 10∼15중량%, 암모늄 아질레이트 6∼9중량% 및 부틸 카르비톨 1∼3중량%; 그리고에틸렌디아민테트라아세트산 0.5∼3.0중량%;로 구성되는 전해액이 함침된 중압용 알루미늄 전해콘덴서.
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020010030790A KR20020091964A (ko) | 2001-06-01 | 2001-06-01 | 중압용 알루미늄 전해콘덴서 전해액 및 이를 함유하는알루미늄 전해콘덴서 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| KR (1) | KR20020091964A (ko) |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0277109A (ja) * | 1988-09-13 | 1990-03-16 | Nichicon Corp | 電解コンデンサの駆動用電解液 |
| KR920008105A (ko) * | 1990-10-19 | 1992-05-27 | 다께바야시 쇼오고 | 포화 폴리에스테르제 병 |
| JPH0969471A (ja) * | 1995-08-31 | 1997-03-11 | Hitachi Aic Inc | 電解コンデンサ用電解液 |
| JP2000124076A (ja) * | 1998-10-12 | 2000-04-28 | Hitachi Aic Inc | 電解コンデンサ用電解液 |
-
2001
- 2001-06-01 KR KR1020010030790A patent/KR20020091964A/ko not_active Application Discontinuation
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0277109A (ja) * | 1988-09-13 | 1990-03-16 | Nichicon Corp | 電解コンデンサの駆動用電解液 |
| KR920008105A (ko) * | 1990-10-19 | 1992-05-27 | 다께바야시 쇼오고 | 포화 폴리에스테르제 병 |
| JPH0969471A (ja) * | 1995-08-31 | 1997-03-11 | Hitachi Aic Inc | 電解コンデンサ用電解液 |
| JP2000124076A (ja) * | 1998-10-12 | 2000-04-28 | Hitachi Aic Inc | 電解コンデンサ用電解液 |
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