KR20080021295A - 전해콘덴서용 전해액 - Google Patents

Abstract

전해콘덴서용 전해액으로서 고온 신뢰성 수명 특성을 우수하게 유지하면서도 -55℃의 저온 특성이 우수한 전해콘덴서용 전해액이 개시된다.

본발명에 의하면, 35~74중량%의 에틸렌글리콜과 20~45중량%의 물로 구성되는 혼합액을 주용매로 하고, 5~15중량%의 포믹산암모늄염을 주용질로 하여, 0.1~3중량%의 니트로화합물과 0.05~3%의 인산류가 첨가되는, 전해콘덴서용 전해액을 제공함으로써 그 목적이 달성된다.

Description

전해콘덴서용 전해액{An electrolyte for an electrolytic condenser}

본발명은 전해콘덴서용 전해액에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 에틸렌글리콜과 물을 주용매로 사용하고도 -55℃의 저온 특성이 우수한 전해콘덴서용 전해액에 관한 것이다.

일반적으로 전해콘덴서는 전기부품의 하나로서 다양한 전자기 부품에 대하여 주로 전원회로용이나 디지털 회로의 노이즈 필터용 등으로 사용되고 있다.

상기와 같은 전해콘덴서에는 알루미늄전해콘덴서, 탄탈전해콘덴서, 세라믹전해콘덴서, 필름전해콘덴서, 전기이중층전해콘덴서 등의 여러 가지가 있으며 이들 전해콘덴서용 전해액에 대하여는 콘덴서의 종류만큼이나 다양한 개발이 있어 왔고, 그 중 대표적인 것으로는 전해콘덴서용 전해액으로는 용매인 에틸렌글리콜에 전해질을 용해시켜 제조한 것을 사용하였으나 비저항이 높고, 임피던스 특성이 나빠서 물을 첨가하여 제조하는 방법이 개발되어 왔다.

즉, 종래에는 프로톤계 용매인 에틸렌글리콜을 주용매로 하고 여기에 물을 10~60중량% 첨가하여 용매로 하고 아디핀산, 안식향산 등의 카르복실산 또는 그 염등을 전해질로한 전해액을 사용하여 왔는데, 이 때의 비저항은 150~15Ω㎝정도지 만, 이러한 전해액은 -55℃정도의 저온과 20℃ 상온에서의 임피던스비로 나타내는 저온특성이 떨어지는 단점이 있게 되고, 이를 해결하기 위해 비프로톤계 용매인 γ-부치로락톤을 용매로 사용하여 저온특성을 만족시킬 수도 있지만 상지 γ-부치로락톤의 비용이 고가여서 대량생산 등 산업화에 적용하기가 곤란하다는 문제점이 있었다.

따라서 본 발명은 상기한 바와 같은 종래기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 고가인 γ-부치로락톤을 사용하지 않고 저가인 에틸렌글로콜과 물을 주용매로 하여도 저온특성을 만족시킬 수 있는 저가의 전해콘덴서용 전해액을 제공함에 그 목적이 있다.

상기의 목적을 위해 본발명에서는 에틸렌글리콜과 물을 주용매로 하고, 포믹산 암모늄염을 주용질로 하며 여기에 니트로화합물, 인산류, 킬레이트화합물류를 첨가하여 -55℃의 저온특성이 우수한 전해콘덴서용 전해액을 제공하고자 한다.

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위하여 본발명은;

35~74%의 에틸렌글리콜과 20~45%의 물로 구성된 혼합액을 주용매로 하고, 5~15%의 포믹산암모늄염을 주용질로 첨가하고, 0.1~3%의 니트로화합물과, 0.05~3%의 인산류를 첨가한 전해콘덴서용 전해액을 제공한다.

상기 본발명의 전해액에는 0.5~3%의 킬레이트화합물류가 더 첨가될 수도 있다. 본발명에서의 상기 %는 중량%이다.

상기에서 물의 첨가량은 20%이하에서는 비저항이 높아 저 임피던스 특성과 tanδ특성이 저하되고, 45%이상이 되면 보증특성이 없어지므로 상기와 같이 정하고, 포믹산암모늄은 비저항과 저온임피던스 특성을 우수하게 하기 위한 것으로 5%이하에서는 비저항 및 저온임피던스 특성이 저하되고, 15%이상에서는 내전압과 신뢰성 보증특성이 저하되므로 상기와 같이 정한다.

또한 상기에서의 니트로화합물은 발생되는 내부가스를 줄여주는 신뢰성 특성을 장시간 유지시켜 주는 역할을 하는 것으로 0.1%이하에서는 목적하는 특성효과가 적고 3%를 넘게 되면 내전압 특성이 저하되어 역효과가 나기 때문에 상기와 같이 정하며, P-니트로안식향산, P-니트로페놀 또는 시트릭산 중에서 선택하여 사용할 수 있다.

또한, 상기에서의 인산류는 적용되는 포일(foil)열화를 억제해 주어 신뢰성 특성을 장시간 유지시켜주는 역할을 하는 것으로, 인산, 아인산, 차아인산 중에서 1종 이상을 선택하여 사용할 수 있으며, 0.05% 이하에서는 목적하는 특성 효과가 적고, 3% 이상에서는 내전압 특성 등이 저하되어 역효과를 나타내므로 상기와 같이 정한다.

본 발명에서는 또한, 상기 인산류의 첨가에도 부족한 포일열화를 더욱 억제해주어 신뢰성 특성을 장시간 유지 시켜주기 위하여 킬레이트 화합물류를 추가로 첨가하여 사용할 수가 있는데 0.5% 이하에서는 목적하는 특성 효과가 적고 3%를 넘게 되어도 특성 등에는 더 이상의 효과를 발휘할 수 없으므로 상기와 같이 정하고, EDTA, EDTPO, DTPA, DTPA-OH 중에서 1종 이상을 선택하여 사용할 수 있다.

[실시 예]

상기한 바와 같은 본 발명에서, 에틸렌글리콜 65%, H₂O 20%, 암모늄포메이트12%, 인산 1%, P-니트로안식향산 1%로 구성되는 전해액을 사용하는 (본 발명1) 콘덴서와, 에틸렌글리콜 39%, H₂O 45%, 암모늄포메이트 12%, 인산 1%, P-니트로페놀 2%, EDTA 1%를 함유하는 전해액(본 발명2)을 사용하는 콘덴서와 종래의 전해액을 사용하는 콘덴서의 적용 예를 동일 조건에서 실험한 결과를 표 1로 나타내었다.

표 1

	전해액 조성		비저항 Ω㎝(30℃)	Z比	105℃ 1000시간후
	성분	중량%		[-55/20℃] 120H	용량(㎌)	tanδ(%)	L/C(㎂)
종래 1	에칠렌글리콜 H2O 아디핀산암모늄	45 40 15	25	18.4	가스발생에 의해 1000시간에서 Vent 작동
본발명1	에칠렌글리콜 H2O 암모늄포메이트 인산 p-니트로안식향산	65 20 12 1 2	45	1.3	946	4.6	5.2
본발명2	에칠렌글리콜 H2O 암모늄포메이트 인산 p-니트로페놀 EDTA	39 45 12 1 2 1	18	1.1	944	4.1	5.1
종래 2	에칠렌글리콜 H2O 아디핀산암모늄 인산 p-니트로페놀 EDTA	39 45 12 1 2 1	23	16.9	945	4.2	6.3

상기 표에서 확인할 수 있듯이, 주 용질로서 포믹산암모늄인 암모늄포메이트를 첨가한 본 발명의 전해액을 사용하면 -55℃의 저온 특성이 우수하고 고온 신뢰성 수명 특성도 우수하게 나타남을 알 수 있다.

특히 주 용질로 본 발명의 암모늄포메이트 대신 아디핀산암모늄을 사용하면 상기 표의 종래 2에서와 같이 고온 신뢰성 수명 특성은 유지되지만 -55℃ 저온 특성이 본 발명에 비해 현저히 나빠짐을 알 수 있다.

상기한 바와 같이 본 발명의 전해액은 비저항과 저온임피던스 특성을 우수하게 할 수 있는 포믹산암모늄염을 사용함으로서 고온 신뢰성 수명 특성을 우수하게 유지하면서도 -55℃의 저온 특성이 우수한 콘덴서를 제공할 수 있어서 저온에서 사용되는 콘덴서의 제공이 용이한 효과를 얻을 수 있다.

Claims (4)

1. 전해 콘덴서용 전해액에 있어서, 35~74중량%의 에틸렌글리콜과 20~45중량%의 물로 구성되는 혼합액을 주 용매로 하고, 5~15중량%의 포믹산암모늄염을 주 용질로 하여, 0.1~3%의 니트로화합물과 0.05~3%의 인산류가 첨가됨을 특징으로 하는 전해 콘덴서용 전해액
2. 제1항에 있어서, 상기 전해액은 0.5~3%의 킬레이트화합물류를 더 첨가됨을 특징으로 하는 전해 콘덴서용 전해액
3. 제1항에 있어서, 상기 니트로화합물류는 P-니트로안식향산, P-니트로페놀, 시트릭산 중에서 선택되는 1종 이상이고, 상기 인산류는 인산, 아인산, 차아인산 중에서 선택되는 1종 이상임을 특징으로 하는 전해 콘덴서용 전해액
4. 제2항에 있어서, 상기 킬레이트화합물류는 EDTA, EDTPO, DTPA, DTPA-OH 중에서 선택된 1종 이상임을 특징으로 하는 전해 콘덴서용 전해액