TWI313882B - Electrolytic solution for an electrolytic condenser and an electrolytic condenser using the same - Google Patents

Description

1313882 五、發明說明（1) 一、【發明所屬之技術領域】 液之電解m於尤=電解電容器用電解液及採用此電解 電壓特性之電解電容器=一種具有低阻抗特性及高对 容器。 。電解液及採用此電解液之電解電 一、【先前技術】 行化ΐί;:學係於帶狀之高純編，先進 此㈣表面擴大，同時，將 面形成氧化皮膜層。而陰極m中：行反應處理，使表 面純度鋁羯所構成的。電解丄泊係由僅進行蝕刻處理之 成的分隔物，將該陽極電極、c著由牛皮紙等所形 形成電容器元件。然後，此；：以陰極電極落予以捲繞而 驅動用電解液之後，收納於由浸潰電解電容器 中。外殼之開口部分係裝設由彈成的有底筒狀外殼 經收縮加工而將外殼密封。橡膠所形成的封口物， 有人提出以γ _ 丁内酯作A — 脒化合物之陽離子的咪唑啉餘為溶劑；溶質則以4級化環 或〇米。坐鑷（imidazoUum)陽二dAaZ〇Unium)陽離子 共軛鹽基作為陰離子成分的鹽作為陽離子成分、酸之 之溶液作為浸潰電容器元件之I右^ =鹽類溶解於溶劑後 驅動用之電解液使肖（參照曰：u率的電解電容器 32144〇號及第平8-321441號）。“汗1公報第平8-

1313882 五、發明說明（2) 然而，近年來雷2 a 等電子資訊設備之重要::二：：逐步數位化，再者，此 之高速化邁進。因而處；機已漸漸朝驅動頻率 大增，明顯地增加所㈣ ^子零件的消耗電力將 之電解電容器具有低動電流，要求使用於此電路 另外，尤其於車輛承載領域，隨著汽車性处 二匕’對於該低阻抗特性之要求提高 ：之高機能 =驅動電塵為m，但隨著消耗電力：增大車二承載用電 v，對應於如此之驅動電壓，電、，增加 rr28V、84^h再者，此領域要求^耐Λ遷特 用，並要求電解電容器之高溫壽命要長。欠於^皿下使 特性Ϊ:欠該電容器用電解液無法因應於如此低阻广 2av "Λ , 4 V；l!" "ov- - …，去滿足如84V以上之高耐電壓的要求。 二、【發明内容】 本發明之目的在於提供一 用此電解液之電解電容器 m電解液及採 等級之高耐電壓特性、與/良： = 更具有 本發明之電解電容器用^ π °卩特性。 沸點溶劑。 糸3有四氟化鋁鹽及高 另外’使用環丁硬、3_曱基環丁楓 颯作為該高沸點溶劑。 2，f二甲基環丁 而且，本發明之電解電容器係使用該電解電容器用電 1313882

五、發明說明（3) 解液。 四、【實施方式】 氟化铭鹽及南〉弗 而且，高溫安定 本發明之電解電容器用電解液含有四 點；谷劑’具有點火電麼兩、低阻抗特性， 性良好。 四氟化銘鹽係將四氟化銘作為陰離子成分之鹽類，此 鹽類能夠使用以銨鹽、胺鹽、4級銨鹽、或4級化環狀脒鑰 離子為陽離子成分的鹽類。構成胺鹽之胺，可列舉級 胺（甲基胺、乙基胺、丙基胺、丁基胺、乙撐二胺、一乙 醇胺等）、2級胺（二曱基胺、二乙基胺、二%基胺、乙 基甲基胺、二苯基胺、二乙醇胺等）、3級胺（三甲基 胺、三乙基胺、三丁基胺、三乙醇胺等）。另外，構"成4 級敍鹽之4級銨’可列舉：四烷基銨（四甲基録、四乙美 銨、四丙基銨、四丁基銨、曱基三乙基銨、二曱基二乙^臭 按等）、吡啶鏺（1 -曱基吡啶鑰、1 -乙基吡啶鐵亡 乙基吡啶鑰等）。 ’一 再者，對於將4級化環狀脒鐵離子作為陽離早士八 睡齡， 4力乂分的 1頭’成為陽離子成分之4級化環狀脒鑰離子係將具有 N’ N，『-取代脒基的環狀化合物予以4級化的、 Μ -r- t，可列 牛乂下之化合物作為具有N，N，N’ -取代脒基的環狀化人 物。例如’咪唑單環化合物（丨-甲基咪唑、1 —苯基味\坐 12 -二甲基咪唑、卜乙基_2一甲基咪唑、乙基、 σ坐、1 〇 〒基味 1，2-二乙基咪唑、h 2, 4_三甲基咪唑等之咪唾同 1313882 五'發明說明（4) 物、1-甲基-2-羥曱基咪唑、1-曱基-2-羥乙基咪唑等之羥 烷基衍生物、1 -曱基-4 ( 5 )-硝基咪唑等之硝基衍生物、 1，2-二曱基-5(4)-氨基咪唑等之氨基衍生物等）、苯并咪 。坐化合物（1-甲基苯并β米σ坐、1_曱基_2 -苯甲基苯并p米 唑、1 -曱基-5 ( 6 )-硝基苯并咪唑等）、具有2 -咪唑啉環之 化合物（1 -甲基咪唑啉、1，2 -二曱基咪唑啉、1，2，4 -三曱 基咪唑啉、1-甲基-2 -苯基咪唑啉、1-乙基-2-曱基咪唑 啉、1,4 -二甲基-2-乙基咪唑啉、1-曱基-2-乙氧基甲基咪 唑啉等）、具有四氫嘧啶環之化合物（1-甲基-1,4, 5,6-四氫嘧啶、1，2-二曱基-1，4,5,6-四氫嘧啶、1，2-二甲基-1，4, 5, 6 -四氫嘧啶、1，8 -二氮雜奠雙環[5, 4,0]十一烯-7、1，5 -二氮雜奠雙環[4, 3, 0]壬烯-5等）等。 而且，可以列舉以下之溶劑作為使用於本發明之高沸 點溶劑。亦即，環丁砜類：環丁砜、3 -甲基環丁砜、2，4 -二甲基環丁砜等、1,3-二乙基-2-咪唑酮、1,3-二丙基- 2-咪唑酮、1-甲基-3-乙基-2-咪唑酮等、1,3,4 -三烷基- 2-咪唑酮：1，3,4-三甲基-2-咪唑酮等、1，3,4,5 -四烷基-2-咪唑酮：1，3，4, 5 -四甲基-2 -咪唑酮等、3 -乙基-1, 3 -噁唑 烷-2 -酮等、碳酸酯：乙撐碳酸酯、丙基碳酸酯等。於此 等溶劑之中，最好能使用環丁砜、3 -甲基環丁砜、2，4 -二 甲基環丁颯，因為耐液漏特性良好。亦即，通常陰極電流 流向陰極導線而生成氫氧離子，鹼度因而提高，但是，因 為即使此等溶劑之pH達7以上也不會分解，使用4級銨鹽、 4級環狀脒鑰鹽之情形，不會歸因於溶劑之分解而造成液

第12頁 1313882 五、發明說明（5) 漏狀態。 本發明之電解液含有高沸點溶劑，除了該等溶劑之 外，也可以使用以下之溶劑。亦即，可以使用質子性極性 溶劑、非質子性溶劑及此等溶劑之混合物。可列舉：一價 醇類（乙醇、丙醇、丁醇、戊醇、己醇、環丁醇、環戊 醇、環己醇、苯甲醇等）、多價醇類及羥基醇化合物類 (乙撐乙二醇、丙撐乙二醇、甘油、甲基溶纖劑、乙基溶 纖劑、曱氧基丙撐乙二醇、二曱氧基丙醇等）等作為質子 性極性溶劑。另外，可列舉：醯胺系（N -曱基曱醯胺、 N，N -二甲基甲醯胺、N-乙基甲醯胺、N，N -二乙基曱醯胺、 N-甲基乙醯胺、Ν,Ν -二甲基乙醯胺、N-乙基乙醯胺、N，N-二乙基乙醯胺、六甲基磷醯胺等）、内酯類（7- 丁内酯、 T -戊内酯、5 -戊内酯等）、環狀醯胺系（N-曱基-2-毗咯 烷酮等）、腈系（乙腈等）、亞礙系（二曱基亞礙等）等 代表非質子性溶劑。 而且，溶劑内高沸點溶劑之溶劑中的含量低於 25wt%，較佳為1〜20wt%，最好為3〜15wt%。若超過此範 圍，比阻抗將上升，若為此範圍之下限以上，高溫安定性 將提高。 以上，因為本發明之電解電容器用電解液具有低阻抗 特性，點火電壓也高，高溫安定性良好，使用此電解電容 器用電解液的電容器，具有低阻抗特性及1 0 0 V等級之高耐 電壓特性，與良好的高溫壽命特性之電解電容器。 再者，於本發明使用已進行磷酸處理的電極箔作為電

第13頁 Ϊ313882 五、發明說明（6) :箱仍用於陽極電極落或陰極電極fl之其“ 仍具有本發明之效果， 电《冶之其令的一 兩電極㈣化，所以通常兩=;=用進則：抑制 理的電極箱。通常對高純度翁箱進，，已進行磷酸處 處理而作成蝕亥’但是本發明之電：J電：學之蝕刻 列製稃之交▲蝕刻的前處理、巾間處理、或％ J用在此蝕 /進行磷酸鹽水溶液浸潰處ίΐ等所得到二处理時，藉 電極羯。而且，對此钱刻笛片…：：刻箱片作為陰 由 - 對此蝕刻箔片。戈未谁〜* χΙ泊片作為陰 進行磷酸反應，或是於反應前、c理之钱刻 抒鱗跋浸潰？電㈣作為陽極電極使；：或後處理時進 艿外’若於該電解電宏s田兩h . 極 碘酸…—认4 士 ..…〜似电徑萡使用。 ，右於该電解電容器用電解 未發明‘效果將提高。可以列舉以下之化：加磷化合物’ 本 ^，正磷酸、亞磷酸、次亞球A 5物作為此磷化 、銘鹽、鈉鹽、趟越、加Γ ^、及其鹽類’可 舍f7 ·銨鹽、鋁鹽、鈉醆、钮瞄 ' /入六溫頰， 列舉.」·碟酸“旨：磷鹽乙：鹽作為其鹽類。另2日、碟酸丁_、填酸 外，町列聲 /,一。_、 丫酯等之碘酸化合物、卜羥亞乙基]，卜 5膦酸、苯基膦酸等膦酸化合物一膦馱、虱基二 =酸、次膦酸η旨等之次膦酸化合ί外，可列舉：甲基 …可列舉如下之縮合鱗酸或 三聚磷酸、四聚磷酸等二'。可以使用吡 咯 為I，可列舉如下之縮合磷酸 β、彡聚磷酸、四臂石来缺β 〃、皿類。可以使用吡 六斧、磷酸等環狀之縮合磷酸；，之鈿合磷酸；焦磷 磷酸的化合物。而且，1疋鍵結如此直鏈狀、 36^ % / ' . 办之縮合私酸的化合物 環狀1 A_, B£ A* ., t 而且 可以使用銨越、叙_、 鉀鹽專作為此等縮合峨 ^ L 〇· 05 〜，忽 ^、，_ ^ ° 綠、鈣獎、鉀鹽等作為此箄絵人战心 " 鈉藥 # ΛΠ π.。寺鈿合磷酸之鹽葬添加重為0.05〜3wt%，最好為〇1〜2^/ 第14頁 I3l3882

五、發明說明⑺ 之高耐ΐίϊ::的電解電容器具有低阻抗特性及10〇v等級 *而==溫壽命測試之情形，雖然“二 性。電解液與電極箱之反應，更進-步安定高溫4特 共聚物：：：：丁：：：丁烯、異戊二烯與二乙烯基笨之 j劑的過氧化物部分架橋τ :加過氧化物作為架 舉：過氧化酮類、過氧化缩^ 為封口物使用。可列 類等4使2 類、過氧化二碳酸顆類、過 乍為:用於過氧化物加硫之加乳= 其、A- 基過乳化戊酯、過氡化-里$ —匕 基過氣化苯甲酸酯、過氧化一匕一異丙本酉曰、卜丁 t 丁基過氧化己炔3、卜丁基過氧化里5 ;甲基-2, 5~二、 (過氧化-t-丁基）二異丙基苯等。/、丙本§曰、雙 如上所述’因為本發明雷 歸、異戍二稀與二乙烯基苯之ίί::器係使用於由異丁 合物中，添加過氧化物作為架橋劑的丁基橡膠聚 基橡膠作為封口物，並使用含有四：=物部分架橋丁 具有低阻抗特性及麵等級之高耐之=;用：

第15頁 1313882 五、發明說明（8) _ 本發明之封口物與電艇、为〜 步改善高温壽命特性。具有之良好的高溫特性，進 另外，習知之4級各 導線附近所產生的氫氧離化與☆陰極拉出用 為封口物之貫穿孔與導線之間："子：二傾向，本發明認 本發明之電解液與氫氧離子的反：性低，出以及使用於 作用而能防止液漏狀態。 心'糟由此等之加乘 (實施例） :妾著’揭示實施例以說明本發 刀隔物，將陽極電極箔與陰極電令器π件係隔著 另外，陽極拉出用導線 /以捲繞所形成的。 電極落、陰極電極箱 陰極拉出用導線分別連接於陽極 此等導線係由連挺 分-體成型的圓棒部分連接邹分、與此連接部 連接部分所構成的。 姐f於圓棒部分前面之外部 之紹所構成的；外部’連：：分及圓棒部分係由99% ::線）所構成的。藉鋼線（以下稱為 :至少於此導線之圓棒 冷凌所進行之反應處 =陽極氧化皮犋。利用自動：形成由氧化鋁所構成 陽極電4使;電：输兩電極之電= :層係於酸性溶液中，以皮膜層，此陽極氧化皮 99· 9%之鋁箔，$ 乂化子或電化學方彳為mm亦 /白再、經面積擴大處王里之德方士式钱刻純度 ——__ 芝’在己二酸銨水溶 第16頁 1313882 五、發明說明（9) 液中進行反應處理，而於其表面所形成的。 然後，將浸潰電解液之電容器元件收納於由有底筒狀 之鋁所形成的外殼中，外殼之開口部分係裝設封口物，於 外殼邊緣進行收縮加工而將外殼密封。封口物具備分別將 導線導出之貫穿孔。

表1顯示於此實施態樣所用之電解電容器用電解液。 還有，比較例則使用習知電解液之T - 丁内酯9 Owt %、鄰苯二 甲酸氫-1 -乙基-2, 3 -二曱基咯咪啉鑰1 0 w t %。點火電壓為 105V、比阻抗為142Ω(：πι。 如上所構成之電解電容器的規格為lOOWV-33/zF，進行 此等電解電容器之特性評估。測試條件為1 2 5 °C、負載 1 0 0 0小時。將其結果顯示於表2。 (表1 ) CBL SL A 钻火電* CV) 比 抗〔Ωαιι) T施例1 85 5 10 210 77 霄铯例2 80 10 10 207 80 實滟例3 75 15 10 211 84 賞掩例4 70 20 10 204 88 比Μ例 90 - 10 205 73

GBL :丨- 丁内酯 SL :環丁砜 A : 四氟化銘酸_1_乙基_2,3_二曱基。各口米琳鐵

第17頁 1313882 五、發明說明（ίο) (表2 ) 初期特性 125’C — 1000 小時 Cap ⑻ tan ό Δ Cap (%) tan 0 t艳例1 33.6 0.014 -2.2 0.019 賞施例2 33.5 0.014 -2.2 0.019 賞绝例3 33. S 0.015 -2.1 0.018 賞砲例4 33.5 0.015 -2.0 Ο.ΟΠ 比較例 33.5 0.014 2.0 0.023

Cap :靜電容量 tan (5 :介電損耗之正切值 △ Cap :靜電容量變化率 由表1可明確得知，相較於比較例，實施例之電解電 容器用電解液的點火電壓較高，比阻抗也較低。而且，由 表2可以得知，相較於比較例，使用此電解液之1 0 0 W V電解 電容器的t a η 5較低，高溫壽命特性也較佳。另外，取代環 丁颯而改用1，3 -二乙基咪唑酮也可以得到同樣的結果。 而且，使用已進行磷酸處理之電極箔作為陽極電極箔 或陰極電極箔的情形，進一步提高了高溫壽命特性，還 有，若於電解液中添加磷化合物，更加提高了高溫壽命特 性。另外，於由異丁烯、異戊二烯與二乙烯基苯之共聚物 所形成的丁基橡膠聚合物中，添加過氧化物作為架橋劑的 過氧化物部分架橋丁基橡膠作為封口物使用的情形，也改 善了液漏效果。

第18頁 1313882 五、發明說明（11) 產業上利用性 根據此發明，因為使用含有四氟化鋁鹽、及高沸點溶 劑的電解電容器用電解液，能夠提供一種具有低阻抗特 性、高耐電壓特性、與良好的高溫壽命特性之電解電容 器。

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Claims (1)

1313882 六、申請專利範圍 1. 一種電解電容器用電解液，含有四氟化鋁鹽及高沸點 溶劑。 2. 如申請專利範圍第1項之電解電容器用電解液，其中， 該高沸點溶劑為環丁砸、3 -甲基環丁砜、2，4 -二甲基環丁 礙。 3. 一種電解電容器，使用如申請專利範圍第1或2項之電 解電容器用電解液。 4. 如申請專利範圍第3項之電解電容器，其中，使用已進 行磷酸處理之電極箔作為陽極電極箔或陰極電極箔。 5. 如申請專利範圍第3項之電解電容器，其封口物係採用 於由異丁烯、異戊二烯與二乙烯基苯之共聚物所形成的丁 基橡膠聚合物中，添加過氧化物作為架橋劑而成之過氧化 物部分架橋丁基橡膠。

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