KR920008116B1

KR920008116B1 - 전해콘덴서 구동용 전해액 및 전해콘덴서

Info

Publication number: KR920008116B1
Application number: KR1019900004675A
Authority: KR
Inventors: 히사오 나가라; 히데끼 시마모도; 모리게이지; 노리끼 우시호; 가쯔지 시오노; 다까아끼 기시
Original assignee: 마쯔시다덴기산교 가부시기가이샤; 다니이 아끼오; 산요오가세이고오교오 가부시기가이샤; 후지모도 다께히꼬
Priority date: 1989-04-04
Filing date: 1990-04-04
Publication date: 1992-09-22
Also published as: EP0391333A3; KR900017058A; EP0391333A2; EP0391333B1; DE69016239T2; DE69016239D1; US5177673A

Abstract

내용 없음.

Description

전해콘덴서 구동용 전해액 및 전해콘덴서

제1도는 전해콘덴서의 소자부분을 표시한 사시도.

제2도∼제4도는, 종래의 전해액 및 본 발명의 전해액을 사용한 정격 10V, 220μF의 알루미 전해콘덴서의 105℃에 있어서 특성의 경시변화를 표시한 것이고, 제2도는 정격전압인가에 있어서 정전(靜電)용량변화를 표시한 특성도.

제3도는 정격전압인가에 있어서 손실각의 정접(正接)변화를 표시한 특성도.

제4도는 전압인가 없는데 있어서의 누설전류변화를 표시한 특성도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 양극박 2 : 음극박

3 : 세퍼레이터 4 : 인출리이드

본 발명은 전해콘덴서 구동용 전해액 및 그것을 사용한 전해콘덴서에 관한 것이다.

일반적으로 전해콘덴서 구동용 전해액으로서는, 에틸렌글리콜을 주체로하는 용매예, 용질로서 아디핀산의 암모늄염을 용해시킨 것이 잘 알려져 있지만, 이것은 비전도도가 낮고, 고온속에서의 비전도도 변화가 크다고 하는 결점이 있었다.

이 결점을 개량하기 위하여, 일본국 특개소 59-78522호 공보에는 쌍극성 유기용매와 물(2∼10중량%)의 혼합용매에 2염기성카르복시산 HOOC-(CH₂)_n-COOH(4

n

8)의 4급 암모늄염을 용해시켜서 이루어진 비전도도가 높은 전해콘덴서 구동용 전해액이 공개되어 있다.

한편, 동특개소 62-248217호 공보에는, r-부틸로락톤을 주체로하는 용매에 총탄소수 2∼10의 지방족 포화디카르복시산의 4급 암모늄염을 용해시켜서 이루어진, 비전도도가 높고, 또 고온속에서도 사용가능한 전해콘덴서 구동용 전해액이 공개되어 있다.

그러나, 이들의 전해액은 증기압이 높은 N,N-디메틸아세트아미드나 r-부틸로락톤을 주체로한 용매를 사용하고 있기 때문에, 전해액 자체의 증기압도 높아지고, 그 결과, 실제로 전해콘덴서의 구동용에 사용했을 경우, 고무등의 봉합부를 투과해서 증발하는 전해액량이 종래의 전해액에 비해서 많아지기 때문에, 실질적인 전해콘덴서의 수명은 향상되지 않는 다른 문제가 있었다.

그래서 본 발명은, 전해콘덴서 구동용 전해액 및 그것을 사용한 전해콘덴서에 있어서, 구동용 전해액으로서, 지방족 폴리올을 주체로하는 용매에, 총탄소수가 6∼10개의 지방족 포화디카르복시산의 4급 암모늄염을 1종 또는 2종이상 혹은 글루타르산의 4급 암모늄염을 용해한 것을 사용하므서, 전해콘덴서의 손실특성, 및 고온에서의 특성의 경시변화를 개선하고, 수명 장기화를 가능하게 하고져 하는 것이다.

본 발명은 지방족 폴리올을 주체로 하는 용매에, 총탄소수가 6∼10의 지방족 포화디카르복시산의 4급 암모늄염을 1종 또는 2종 이상 혹은 글루타르산의 4급 암모늄염을 용해한 전해콘덴서 구동용 전해액 및 그것을 사용한 전해콘덴서이다.

지방족 폴리올로서 다음의 것이 있다.

1. 포화, 불포화지방족 폴리올 예를들면, 에틸렌글리콜, 프로필렌글리콜, 2,3-부탄디올, 비나콜, 1,2-핵산디올, 1,2-데칸디올, 1,2-도데칸디올, 글리세린, 1,2,4-트리히드록시부탄, 1,2,3-헵타트리올, 1,2,6-트리히드록시헥산, 1,2,3,4-테트라히드록시부탄, 1,2,7,8-옥탄테트롤, 5-헥센-1,2-디올, 1,4-부탄디올, 2,4-펜탄디올, 1,5-펜탄디올, 네오펜틸글로콜, 1,6-헥산디올, 2,5-헥산디올, 2-메틸-1,3-펜탄디올, 헥실렌글리콜, 2,2-디메틸롤부탄, 2,4-헵탄디올, 2-에틸-1,3-헥산디올, 에트헥산디올, 2-에틸-2-n-부틸-1,3-프로판디올, 시스-2-부텐-1,4-디올, 트란스-2-부텐-1,4-디올, 2-부틴-1, 4-디올, 디메틸헥실디올, 트리메틸롤프로판, 펜타에리트리톨등을 들 수 있다.

2. 에테르기 함유 폴리올

2-① 알콕시알칸폴리올 예를들면, 3-메톡기-1,2-프로판디올, 3-에톡시-1,2-프로판디올, 3-프로폭시-1,2-프로판디올, 3-부톡시-1,2-프로판디올, 3-페닐메톡시-1,2-프로판디올, 3-시클로헥시록시-1,22-프로판디올, 디글리세린등을 들 수 있다.

2-② 폴리알킬렌폴리올 예를들면, 디에틸렌글리콜, 트리에틸렌글리콜, 테트라에틸렌글리콜, 디프포필렌글리콜, 트리프로필렌글리콜, 테트라프로필렌글리콜, 폴리에틸렌글리콜, 폴리프로필렌글리콜, 폴리부틸렌글리콜, 또는 그들의 공중합체, 미국특허 제4116846호 명세서기재의 폴리옥시알킬렌폴리올등을 들 수 있다.

이들중, 바람직하게는 1. 포화, 불포화 지방족 폴리올에서는 에틸렌글리콜, 2-① 알콕시알칸폴리올에서는 3-메톡시 1,2-프로판디올, 2-② 폴리알킬렌폴리올에서 디에틸렌글리콜이고, 특히 바람직하게는 에틸렌 글리콜이다. 또, 총탄소수가 6∼10의 지방족 포화디카르복시산의 4급 암모늄염중, 산으로서는 아디핀산, 피멜산, 스베르산, 아젤라산, 세바스산등의 직사슬 디카르복시산 및 3-메틸아디핀산, 3-메틸글루타르산, 2,2-디메틸숙신산, 3,3-디메틸글루타르산, 디에틸말산등의 옆사슬 디카르복시산등을 들 수 있다.

또, 4급 암모늄염으로서는, 테트라알킬(알킬기의 탄소수는 통상1∼12) 암모늄(테트라메틸암모늄, 테트라에틸암모늄, 테트라프로필암모늄, 테트라부틸암모늄, 메틸트리에틸암모늄, 디메틸디에틸암모늄, 에틸트리메틸암모늄등, 아릴트리알킬암모늄(페닐트리메틸암모늄등), 시클로헥실트리알킬암모늄(시클로헥실트리메틸암모늄등) 아릴알킬트리알킬암모늄(벤질트리메틸암모늄등) 및 N,N-디알킬피페리디늄(N,N-디메틸피페리디늄등)의 염과, 이들의 2종 이상의 혼합물등을 들 수 있다. 이들중, 바람직한 것은 테트라알킬암모늄의 염이다. 특히 바람직하게는 비대칭(4개의 알킬기가 모두 동일하지 않다) 테트라알킬암모늄의 염이다.

또한, 본 발명의 용매로서는 지방족 폴리올단체 혹은, 지방족 폴리올을 통상 전체용매의 50중량%를 초과하고, 바람직하게는 70중량%이상, 특히 바람직하게는 80중량%이상 함유하는 부용매와의 혼합물을 들 수 있다.

부용제로서는, 예를 들면 알코올류{1가 알콜올(메틸알코올, 에틸알코올, 프로필알코올, 부틸알코올, 디아세톤알코올, 벤질알코올, 아민노알콜올등)}, 에테르류{모노에테르(에틸렌글리콜 모노메틸에테르, 에틸렌글리콜 모노에틸에테르, 디에틸렌글리콜 모노메틸에테르, 디에틸렌글리콜, 모노에틸에테르, 에틸렌글리콜페닐에테르등 ; 디에테르(에틸렌글리콜 디메틸에테르, 에틸렌르리콜디에틸에테르, 디에틸렌글리콜, 디메틸에테르, 디에틸렌글리콜 디에틸에테르등)}, 아미드류{포름아미드류(N-메틸포름아미드, N,N-디메틸포름아미드, N- 에틸포름아미드, N,N-디에틸포름아미드등) ; 아세트아미드류(N-메틸아세트아미드, N,N-디메틸아세트아미드, N-에틸아세트아미드, N,N-디에틸아세트아미드등) ; 프로피온아미드류(N,N-디메틸프로피온아미드등) ; 헥사메틸포스포릴아미드등}, 옥사졸리디논류(N-메틸-2-옥사졸리디논, 3,5-디메틸-2-옥사졸리디논등), 락톤류(r-부틸로락톤, α-아세틸-r-부틸로락톤, β-부틸로락톤, r-발레로락톤등, δ-발레로락톤등) 니트릴류(아세트니트릴, 아크릴로니트릴등), 디메틸술폭사이드, 술포란, 1,3-디메틸-2-이미다졸리디논, N-메틸피롤리돈, 방향족제(톨루엔, 크실렌등), 파라핀계용제(노오멀파라핀, 이소파라핀등)와, 이들의 2종 이상의 혼합물을 들 수 있다.

또, 본 발명의 전해액에 있어서 총탄소수가 6∼10의 지방족 포화디카르복시산 또는 글루타르산의 4급 암모늄염의 함유량은, 통상 1∼50중량%이지만, 바람직하게는 5∼40중량%의 범위이다.

그리고 또, 본 발명의 전해액에 있어서 총탄소수가 6∼10의 지방족 포화디카르복시산 또는 글루타르산의 4급 암모늄염의 염의 산과 염기의 몰비는 1:2.5∼2:1의 범위에서 사용된다.

또, 본 발명의 전해액은 2중량% 이상의 물을 함유시켜서 사용해도 좋지만, 바람직하게는 2중량% 미만의 함유량이다.

상기와 같은 구성에 의해, 비전도도가 높고, 고온에서의 안정성에 뛰어난 전해액을 얻게 된다. 또, 이 전해액을 사용하므로서, 저임피이던스로, 또한 고온에서 안정적인 전해콘덴서를 얻게 된다. 즉, 용매에 저증기압의 지방족 폴리올을 주체로서 사용, 또한 용질로서 총탄소수가 6∼10의 지방족 포화디카르복시산의 4급 암모늄염을 1종 또는 2종 이상, 혹은 글루타르산의 4급 암모늄염을 사용하고 있기 때문에, 비전도도가 높고, 또 고온에서의 봉합재 투과량이 작고, 또한 비전도도 변화도 작다고 하는 뛰어난 특성을 얻을 수 있는 것이다.

또, 본 발명에 있어서 전해액속에 함유되는 수분을 2중량% 미만으로 억제하므로서, 125℃ 이상의 고온에 있어서도, 전극과 물과의 반응에 의한 알루미수화물의 생성을 억제할 수 있음과 동시에 가스의 발생도 낮게 억제할 수 있고, 그 결과 125℃ 이상의 고온에서도 사용할 수 있다. 또한, 본 발명에 있어서 지방족 폴리올의 전체용매에 있어서의 함유량을 50중량%로 한 것은 50중량% 이하에서는, 고온에서의 봉압재투과량, 비전도도 변화관점에서 성능이 나빠지기 때문이다. 그리고 또, 본 발명에 있어서 4급 암모늄염의 농도를 1중량%∼40중량%로 한 것은, 1중량% 미만에서는 비전도도가 충분히 높지 않고, 40중량%를 초과하는 농도에서는 석출하기 때문이다.

이하, 본 발명에 의한 실시예에 대해서 설명한다. 표1에 본 발명의 실시예 및 종래의 전해액조성예 및 상온에 있어서 비전도도를 표시함.

[표 1]

표 2에 표 1의 종래예 1, 종래예2 및 실시예 1,2,3의 전해액을 사용한 콘덴서의 초기특성을 표시한다. 시료콘덴서는 10V 220μF의 알루미 전해콘덴서이다. 제1도에 이 알루미 전해콘덴서의 소자부분의 구성을 표시하고 있고, 제1도에 있어서, 알루미늄으로 이루어진 양극전극으로서의 양극박(1)과 마찬가지로 알루미늄으로 이루어진 음극전극으로서의 음극박(2)을, 사이에 세퍼레이터(3)를 개재시켜서 대향하도록 감아올리므로서 소자가 구성되어 있다. 또, 이 소자의 양극박(1) 및 음극박(2)의 각각에는, 인출리이드(4)가 접속되어 있다.

이와 같은 구성 소자에 구동용 전해액을 함침하고, 알루미늄 케이스등의 케이스내에 봉입하므로서, 전해콘덴서가 구성된다.

[표 2]

상기 표에서 명백한 바와 같이, 본 발명의 실시예의 전해액은, 종래예와 비교해서, 손실특성을 개선할 수가 있다.

제2도∼제4도에 표 2에서 표시한 종래예 1,2 및 실시예 1,2,3,4의 알루미 전해콘덴서의 105℃에 있어서 특성의 경시변화를 표시하고 있다. 제2도는 정격전압인가에 있어서 정전용량변화, 제3도는 정격전압인가에 있어서 손실각의 정접변화, 제4도는 전압인가 없을 때의 누설전류변환이다.

이들 제2도∼제4도에서 명백한 바와 같이, 고온속에 있어서도 특성변화는 매우 작고, 신뢰성이 높은 콘덴서를 얻을 수 있다. 또 함수율을 2중량% 미만으로 억제하므로서, 특성변화를 더욱 작게할 수가 있다.

이상 설명한 바와 같이 본 발명의 전해콘덴서 구동용 전해액 및 그것을 사용한 전해콘덴서는, 비전도도를 높게할 수가 있고, 콘덴성의 손실을 개선할 수 있다. 또 구동용 전해액이 고온에 있어서도 열화되기 어렵고 또한 봉합재를 투과하기 어렵기 때문에, 장시간 특성의 변화가 없는 전해콘덴서를 얻을 수 있는 즉, 본 발명에 의하면, 저손실로 안정적인 특성을 구비한 전해콘덴서를 얻을 수 있는 것이다.

Claims

지방족 폴리올을 주체로 하는 용매에, 총탄소수가 6∼10개의 지방족 포화디카르복시산의 4급 암모늄염을 1종 또는 2종이상 용해한 것을 특징으로 하는 전해콘덴서 구동용 전해액.
제1항에 있어서, 지방족 폴리올이 에틸렌글리콜인 전해콘덴서 구동용 전해액.
제1항에 있어서, 지방족 폴리올이 3-메톡시-1,2-프로판디올인 전해콘덴서 구동용 전해액.
제1항에 있어서, 전해액속에 함유되는 수분이 2중량% 미만인 전해콘덴서 구동용 전해액.
지방족 폴리올을 주체로하는 용매에, 글루타르산의 4급 암모늄염을 용해한 것을 특징으로 하는 전해콘덴서 구동용 전해액.
제5항에 있어서, 지방족 폴리올이 에틸렌글리콜인 전해콘덴서 구동용 전해액.
제5항에 있어서, 지방족 폴리올이 3-메톡시-1,2-프로판디올인 전해콘덴서 구동용 전해액.
양극전극과 음극전극 사이에 세퍼레이터를 개재해서 대향시키므로서 소자를 구성한 전해콘덴서에 있어서, 지방족 폴리올을 주체로하는 용매에, 총탄소수가 6∼10의 지방족 포화디카르복시산의 4급 암모늄염을 1종 또는 2종 이상 용해한 구동용 전해액을 사용한 것을 특징으로 하는 전해콘덴서.
양극전극과 음극전극 사이에 세퍼레이터를 개재해서 대향시키므로서 소자를 구성한 전해콘덴서에 있어서, 지방족 폴리올을 주체로하는 용매에, 글루타르산의 4급 암모늄염을 용해한 구동용 전해액을 사용한 것을 특징으로 하는 전해콘덴서.