WO2022044636A1 - 電解コンデンサ - Google Patents

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WO2022044636A1
WO2022044636A1 PCT/JP2021/027360 JP2021027360W WO2022044636A1 WO 2022044636 A1 WO2022044636 A1 WO 2022044636A1 JP 2021027360 W JP2021027360 W JP 2021027360W WO 2022044636 A1 WO2022044636 A1 WO 2022044636A1
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component
group
acid
electrolytic capacitor
base
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PCT/JP2021/027360
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French (fr)
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佳津代 齊藤
雄一郎 椿
達治 青山
賢吾 内橋
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パナソニックIpマネジメント株式会社
三洋化成工業株式会社
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Publication date
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    • H01G9/0029Processes of manufacture
    • H01G9/0036Formation of the solid electrolyte layer

Definitions

  • the present disclosure relates to an electrolytic capacitor containing a conductive polymer component.
  • an electrolytic capacitor including an anode having a dielectric layer, a conductive polymer covering at least a part of the dielectric layer, and an electrolytic solution is used. It is seen as promising.
  • the electrolytic solution a non-aqueous solvent or a liquid component such as a solution in which a solute is dissolved in a non-aqueous solvent is used.
  • Patent Document 1 proposes to use a solvent, an acid, and a base having a base dissociation degree of 10 or more as the electrolytic solution of the electrolytic capacitor.
  • Patent Document 2 describes a salt of a cation of a basic compound and an anion of an acidic compound as an electrolyte for an electrolytic capacitor to be impregnated in the gaps of the solid electrolyte layer of a capacitor element, and the pKa of the conjugated acid of the basic compound is 14.0 or less.
  • Electrolytic capacitors may be used in high temperature environments depending on the application. In recent years, it has been desired to increase the allowable ripple current of an electrolytic capacitor. As the ripple current increases, the heat generated by the electrolytic capacitor increases, and the temperature of the electrolytic capacitor tends to rise. Therefore, further improvement in heat resistance of electrolytic capacitors is required.
  • the first aspect of the present disclosure includes a capacitor element and a liquid component.
  • the capacitor element includes an anode having a dielectric layer on its surface and a conductive polymer component that covers a part of the dielectric layer.
  • the liquid component contains a first solvent, a base component, and an acid component.
  • the first solvent is at least one selected from the group consisting of polyols and derivatives thereof.
  • the base component relates to an electrolytic capacitor containing a first base having an acid dissociation constant of 5 or more and 10 or less and having no boiling point or having a boiling point of 100 ° C. or more.
  • Electrolytic capacitors containing conductive polymer components may be used in high temperature environments depending on the application.
  • the temperature of the electrolytic capacitor may become high due to heat generated by the ripple current. Therefore, the electrolytic capacitor is required to have high heat resistance.
  • the dopant contained in the conductive polymer component is easily dedoped. When dedoping occurs, the conductivity of the conductive polymer component decreases and the ESR increases.
  • the film repairability of the dielectric layer can be improved to some extent, and the acid component makes it easier to suppress dedoping to some extent.
  • the liquid component tends to volatilize, it becomes difficult to secure sufficient film repairability, and the conductive polymer component easily comes into contact with air, so that oxidative deterioration is likely to occur.
  • the concentration of the acid component in the liquid component is likely to decrease due to decomposition or the like, so that the dopant contained in the conductive polymer component is likely to be dedoped.
  • ESR increases when oxidative degradation of the conductive polymer or dedoping of the dopant occurs.
  • a base component having a high boiling point is used, the volatilization of the liquid component can be reduced to some extent even in a high temperature environment.
  • the acid dissociation constant (pKa) of the conjugate acid of the base component is large, it becomes easy to react with the dopant contained in the conductive polymer component, so that the dedoping of the dopant is accelerated.
  • the dedoping can be reduced to some extent, but the dissociation degree of the acid component contained in the liquid component tends to be low, so that the deterioration of the film repairability tends to accelerate.
  • the film repairability decreases, the leakage current increases. As described above, particularly in a high temperature environment, it is difficult to achieve both a high suppression effect of oxidative deterioration and dedoping of the conductive polymer component and an excellent film repair property.
  • the electrolytic capacitor according to the above aspect of the present disclosure is the pKa of at least one kind of first solvent selected from the group consisting of polyols and derivatives thereof and the conjugate acid pKa of 5 or more and 10 or less and has no boiling point?
  • a liquid component containing a base component containing a first base having a boiling point of 100 ° C. or higher and an acid component is used. Therefore, even when the electrolytic capacitor is exposed to a high temperature, the volatilization of the liquid component is reduced, so that the oxidative deterioration of the conductive polymer component is suppressed and the dedoping from the conductive polymer component is suppressed.
  • the acid dissociation constant means the acid dissociation constant in water at a temperature of 25 ° C.
  • the pKa of the conjugate acid of the base is the pKa of the cation of the base.
  • the conjugate acid or acid of the base indicates a plurality of pKa, it is assumed to mean the highest pKa (that is, pKa 1 ).
  • the electrolytic capacitor will be described in more detail below.
  • the electrolytic capacitor includes a capacitor element and a liquid component.
  • the first solvent contained in the liquid component is at least one selected from the group consisting of polyols and derivatives thereof.
  • the polyol derivative preferably has a hydroxy group, and more preferably has two or more hydroxy groups. From the same viewpoint, it is preferable to use the first component having two or more hydroxy groups. Further, when the first component having three or more or four or more hydroxy groups is used, the conductive polymer can be easily oriented, so that the conductivity can be enhanced.
  • the first solvent has a high polarity, it can easily dissolve the base component and the acid component, and it exhibits a high dielectric constant, so that high ionic conductivity can be ensured.
  • the first solvent may be a protonic solvent.
  • the first solvent may itself be one that does not dissociate in the liquid component.
  • the first solvent preferably has no heteroatom other than the oxygen atom (sulfur atom, boron atom, phosphorus atom, nitrogen atom, etc.) and a carbonyl group.
  • Examples of the first solvent include a polyhydroxyalkane component, a polyalkylene glycol component, a glycerin component, a sugar alcohol component, and the like.
  • the polyhydroxyalkane component for example, substances other than glycerin and sugar alcohol can be used.
  • the polyhydroxyalkane component may be a di or trihydroxyalkane component.
  • examples of such a polyhydroxyalkane component include an alkylene glycol component, trimethylolpropane and the like.
  • Examples of the alkylene glycol component include C 2-10 alkylene glycol, and C 2-6 alkylene glycol, particularly C 2-4 alkylene glycol (ethylene glycol, propylene glycol, etc.) is preferable.
  • C xy means that the number of carbon atoms is x or more and y or less.
  • C 2-10 alkylene glycol means an alkylene glycol having 2 to 10 carbon atoms.
  • an alkylene glycol component, a polyalkylene glycol component, a glycerin component, a sugar alcohol component, and the like are preferable.
  • a first solvent when used, when the electrolytic capacitor is exposed to a high temperature, it is easy to suppress the volatilization of the liquid component and secure higher film repairability.
  • a polyalkylene glycol component, a glycerin component, a sugar alcohol component and the like are more preferable.
  • the sugar alcohol component is assumed to include a sugar alcohol having four or more hydroxy groups and a derivative of such a sugar alcohol.
  • a polyalkylene glycol component As the first solvent, a polyalkylene glycol component (solvent 1A) and a first solvent other than the solvent 1A (solvent 1B) may be combined.
  • the solvent 1B include at least one selected from the group consisting of a polyhydroxyalkane component (alkylene glycol component, trimethylolpropane, etc.), a glycerin component, and a sugar alcohol component.
  • the alkylene glycol component of the solvent 1B may be, for example, a polyalkylene glycol component having a weight average molecular weight of less than 150 (diethylene glycol, triethylene glycol, and). Dipropylene glycol) may be used.
  • the first solvent may contain one kind of solvent 1B, or may contain two or more kinds in combination.
  • the solvent 1B When the solvent 1B is combined with the solvent 1A, the effect of suppressing the volatilization of the liquid component is enhanced, so that the contact of the conductive polymer with air is suppressed, and the oxidative deterioration of the conductive polymer can be suppressed. As a result, even when the electrolytic capacitor is exposed to a high temperature, the increase in ESR can be suppressed to a low level.
  • the viscosity of the liquid component tends to increase.
  • the viscosity of the liquid component can be kept relatively low by combining with the polyalkylene glycol component. Therefore, it is easy to secure a high dissociation property of the acid component and the base component, and it is easy to secure a higher film repair property of the dielectric layer.
  • the ratio of the solvent 1A to the first solvent is preferably, for example, 90% by mass or more, and may be 95% by mass or more or 99% by mass or more.
  • the ratio of the solvent 1A is 100% by mass or less.
  • the first solvent may be composed only of the solvent 1A.
  • examples of the polyalkylene glycol component include those having a repeating structure of alkylene oxide.
  • examples of the alkylene oxide include C2-4 alkylene oxide, and C2-3 alkylene oxide may be used.
  • Specific examples of the alkylene oxide include ethylene oxide, propylene oxide, trimethylene oxide, butylene oxide and the like.
  • the polyalkylene glycol component may contain one kind of alkylene oxide unit or may contain two or more kinds of alkylene oxide units.
  • the polyalkylene glycol component containing two or more kinds of alkylene oxide units may contain, for example, an ethylene oxide unit and a C 3-4 alkylene oxide unit. When a polyalkylene glycol component containing two or more types of alkylene oxide units is used, the effect of reducing the viscosity of the liquid component is enhanced.
  • polyalkylene glycol component examples include polyalkylene glycols, copolymers containing two or more alkylene oxide units, and polyalkylene oxide adducts of polyhydric alcohols.
  • Polyhydric alcohols include glycerin, trimethylolpropane, sugar alcohols and the like.
  • sugar alcohols include sugar alcohols having four or more hydroxy groups (monosaccharide alcohols, disaccharide alcohols, etc.).
  • sugar alcohols include sorbitol, mannitol, erythritol, pentaerythritol, threitol, arabinitol, ribitol, xylitol, galactitol, ramnitol, isomaltose, maltitol, lactitol, palatinose, and reduced forms thereof (eg, reduced palatinose).
  • polyalkylene oxide adduct two or more polyalkylene oxide chains may be the same polyalkylene oxide chain, or all polyalkylene oxide chains may be different.
  • the liquid component may contain one kind of polyalkylene glycol component, or may contain two or more kinds of polyalkylene glycol components.
  • the weight average molecular weight (Mw) of the polyalkylene glycol component (or solvent 1A) is, for example, 150 or more, preferably 200 or more.
  • the Mw is preferably 150 or more, more preferably 200 or more, from the viewpoint of ensuring higher film repairability.
  • a polyalkylene glycol component having an Mw of 150 or more (preferably 200 or more) and a polyalkylene glycol component having an Mw of less than 150 (or less than 200) may be combined.
  • Mw is, for example, 20000 or less, may be 10000 or less or 5000 or less, and may be 2000 or less or 1000 or less.
  • the weight average molecular weight (Mw) is a polystyrene-equivalent value measured by gel permeation chromatography (GPC). GPC is usually measured using a polystyrene gel column and water / methanol (volume ratio 8/2) as a mobile phase.
  • the content of the solvent 1A in the liquid component is, for example, 30% by mass or more, preferably 50% by mass or more, or 60% by mass or more. In this case, the effect of reducing the volatilization of the liquid component is enhanced, and higher film repairability can be easily obtained, and the viscosity of the liquid component can be kept low even when combined with the solvent 1B.
  • the content of the solvent 1A in the liquid component is, for example, 95% by mass or less, preferably 90% by mass or less, and 85% by mass or less, 80% by mass or less, 75% by mass or less, or 70% by mass or less. May be good. In this case, even if the electrolytic capacitor is used in a high temperature environment, the thermal deterioration of the electrolytic capacitor can be suppressed more effectively.
  • glycerin component examples include glycerin, glycerin derivative, polyglycerin, and polyglycerin derivative.
  • the liquid component may contain one kind of glycerin component, or may contain two or more kinds of glycerin components.
  • Polyglycerin contains a repeating structure of glycerin units.
  • the number of repetitions of the glycerin unit contained in polyglycerin is, for example, 2 or more and 20 or less, may be 2 or more and 12 or less or 2 or more and less than 12, and may be 2 or more and 10 or less or 2 or more and 6 or less. ..
  • Examples of the glycerin or polyglycerin derivative include an ester in which at least a part of the hydroxy group of glycerin or polyglycerin is esterified, an alkylene oxide adduct of glycerin or polyglycerin, and the like.
  • Examples of the ester include organic acid esters (acetic acid esters and the like).
  • examples of the alkylene oxide adduct include an adduct in which one molecule of alkylene oxide is added to one hydroxy group for at least a part of the hydroxy groups.
  • Examples of the alkylene oxide include C2-4 alkylene oxide, and C2-3 alkylene oxide or ethylene oxide is preferable.
  • the alkylene oxide adduct contains a plurality of alkylene oxide units, at least two alkylene oxide units may be of the same type, or all of the alkylene oxide units may be of different types.
  • the number of hydroxy groups in the derivative is not particularly limited.
  • the derivative does not have to have a hydroxy group.
  • the number of hydroxy groups in the derivative may be, for example, 0 to 10, 0 to 8, 1 to 8, or 2 to 8.
  • a glycerin component having a hydroxy group at at least two adjacent carbon atoms As the derivative, an alkylene oxide adduct is preferable. These glycerin components tend to swell the conductive polymer and also easily orient the conductive polymer. Therefore, the film repair effect of the dielectric layer is enhanced, and the ESR can be reduced.
  • the Mw of the glycerin component is not particularly limited, but may be 100 or more or 150 or more. When the Mw of the glycerin component is 100 or more (or 150 or more), the effect of suppressing the volatilization of the liquid component when the electrolytic capacitor is exposed to a high temperature is enhanced, and the film repairability can be further improved.
  • the Mw of the glycerin component is, for example, 2000 or less, and may be 1500 or less. When Mw is in such a range, it is possible to suppress an increase in the viscosity of the liquid component, and it is possible to further enhance the dissociative property of the acid component and the base component. These lower limit values and upper limit values can be arbitrarily combined.
  • the liquid component may contain one kind of glycerin component, or may contain two or more kinds of glycerin components.
  • examples of the sugar alcohol include sugar alcohols described for the polyalkylene glycol component.
  • the number of hydroxy groups in the sugar alcohol may be, for example, 10 or less, or 8 or less.
  • examples of sugar alcohols include tetritor (erythritol, pentaerythritol, threitol, etc.), pentitol (arabinitol, ribitol, xylitol, etc.), hexitol (mannitol, sorbitol, etc.), heptitol, and octitol.
  • sugar alcohol tetrytol, pentitol, mannitol, sorbitol, heptitol, and octitol are preferable, and mannitol, sorbitol, erythritol, and pentaerythritol are more preferable.
  • sugar alcohols tend to swell the conductive polymer and also easily orient the conductive polymer. Therefore, the film repair effect of the dielectric layer is enhanced, and the ESR can be reduced.
  • the number of hydroxy groups in the sugar alcohol derivative is not particularly limited.
  • the derivative does not have to have a hydroxy group and may have more hydroxy groups than the corresponding sugar alcohol.
  • the number of hydroxy groups in the derivative may be, for example, 0 to 10, 0 to 8, 1 to 8, or 2 to 8.
  • Examples of the derivative include an ester in which at least a part of the hydroxy group of the sugar alcohol is esterified, an alkylene oxide adduct of the sugar alcohol, and the like.
  • the ester include organic acid esters (acetylated sugar alcohols and the like).
  • examples of the alkylene oxide adduct include an adduct in which one molecule of alkylene oxide is added to one hydroxy group for at least a part of the hydroxy groups.
  • alkylene oxide examples include C2-4 alkylene oxide, and C2-3 alkylene oxide or ethylene oxide is preferable. Specific examples of the alkylene oxide include those described for the polyalkylene glycol component. When the alkylene oxide adduct contains a plurality of alkylene oxide units, at least two alkylene oxide units may be of the same type, or all of the alkylene oxide units may be of different types.
  • the liquid component may contain one kind of sugar alcohol component, or may contain two or more kinds of sugar alcohol components.
  • a sugar alcohol component having a hydroxy group at at least two adjacent carbon atoms.
  • sugar alcohol derivatives are preferable.
  • an alkylene oxide adduct is preferable.
  • These sugar alcohol components tend to swell the conductive polymer and also easily orient the conductive polymer. Therefore, the film repair effect of the dielectric layer is enhanced, and the ESR can be reduced.
  • the content of the first solvent in the liquid component is, for example, 5% by mass or more, 10% by mass or more, 25% by mass or more, 30% by mass or more, 50% by mass or more, 75% by mass or more, or 77% by mass. It may be the above. In this case, the dissociative property of the acid component and the base component can be further enhanced, and the film repairability when the electrolytic capacitor is exposed to a high temperature can be further improved.
  • the content of the first solvent in the liquid component is, for example, 99.9% by mass or less, 99.7% by mass or less, 95% by mass or less, 90% by mass or less, less than 90% by mass, 80% by mass or less, It may be 75% by mass or less, 70% by mass or less, or 50% by mass or less.
  • the content of the first solvent in the liquid component is, for example, 50% by mass or more and 99.9% by mass or less, 75% by mass or more and 99.9% by mass or less, or 77% by mass or more and 99.7% by mass or less. May be good. Within these ranges, the content of the first solvent is preferably 85% by mass or more and 99.9% by mass or less, and 90% by mass or more and 99.7% by mass, from the viewpoint of further suppressing the initial ESR and ESR fluctuations. % Or less is more preferable.
  • the content of the first solvent is preferably 75% by mass or more and 95% by mass or less, and more preferably 77% by mass or more and 90% by mass or less.
  • the liquid component may contain a non-aqueous solvent other than the first solvent (hereinafter, may be referred to as a second solvent).
  • a second solvent examples include sulfone compounds, lactone compounds, carbonate compounds and the like.
  • the second solvent may be an aprotic solvent.
  • Examples of the sulfone compound include sulfolane, dimethyl sulfoxide and diethyl sulfoxide.
  • Examples of the lactone compound include ⁇ -butyrolactone and ⁇ -valerolactone.
  • Examples of the carbonate compound include dimethyl carbonate, diethyl carbonate, ethylmethyl carbonate, ethylene carbonate, propylene carbonate and fluoroethylene carbonate.
  • the liquid component may contain one kind of these second solvents, or may contain two or more kinds.
  • the content of such a second solvent in the liquid component is preferably 10% by mass or less, preferably 5% by mass. % Or less or 1% by mass or less is more preferable.
  • the liquid component includes an acid component and a base component.
  • the acid component and the base component have an action as a solute.
  • the liquid component contains an acid component
  • the dedoping phenomenon of the dopant can be suppressed and the conductivity of the conductive polymer component can be stabilized.
  • the acid component is redoped into the site of the dedoped trace, so that the ESR can be easily maintained low.
  • the acid component and the base component those different from the solvent are used. It is preferable that the dissociative properties of the acid component and the basic component in the liquid component are higher than the dissociative properties of the solvent.
  • the liquid component contains a basic component
  • at least a part of the acid component is neutralized by the basic component. Therefore, it is possible to suppress the corrosion of the electrode due to the acid component while increasing the concentration of the acid component.
  • the liquid component may contain an acid component and a base component in a free state, or may be contained in the form of a salt.
  • the acid component examples include carboxylic acids, acids containing heteroatoms other than oxygen atoms, acidic coordination compounds, oxocarbonic acids, Meldrum's acid, picric acid and the like.
  • Heteroatoms include at least one selected from the group consisting of sulfur atoms, boron atoms, phosphorus atoms, and nitrogen atoms.
  • the acid containing the above heteroatom may contain an oxygen atom in addition to the heteroatom other than the oxygen atom.
  • Examples of the acid containing the hetero atom include sulfur-containing acids (sulfuric acid, sulfonic acid, saccharin, etc.), boron-containing acids (boric acid, halogenated boric acid (tetrafluoroboric acid, etc.), or partial esters thereof).
  • Examples include phosphorus-containing acids (phosphoric acid, halogenated phosphoric acid (hexafluorophosphate, etc.), phosphonic acid, phosphinic acid, or partial esters thereof), nitrogen-containing acids (nitrite, nitrite, etc.).
  • Examples of the sulfonic acid include an aliphatic sulfonic acid having 1 to 30 carbon atoms and an aromatic sulfonic acid having 6 to 30 carbon atoms.
  • the liquid component may contain one kind of acid component or two or more kinds.
  • carboxylic acid carboxylic acid, coordination compound, saccharin, oxocarbonic acid, Meldrum's acid, picric acid and the like are preferable.
  • carboxylic acid examples include an aliphatic carboxylic acid and an aromatic carboxylic acid.
  • aromatic carboxylic acids are preferable because of their high stability.
  • a polycarboxylic acid having two or more hydroxy groups is also preferable.
  • aromatic carboxylic acid phthalic acid, pyromellitic acid and the like can be used. Of these, phthalic acid is preferable.
  • the coordination compound includes, for example, at least one central atom selected from the group consisting of boron, aluminum and silicon, and an organic molecule having a plurality of coordination atoms bonded to the central atom.
  • an organic molecule has a plurality of coordinating atoms bonded to a central atom.
  • the plurality of coordinating atoms are at least one selected from the group consisting of, for example, oxygen atoms and nitrogen atoms.
  • an organic molecule having a plurality of coordination atoms bonded to a central atom is also referred to as a “coordination organic molecule”.
  • the coordination atom is at least one selected from the group consisting of oxygen atom and nitrogen atom.
  • the coordination compound may contain both a coordination atom bonded to a carbonyl group and a coordination atom bonded to a carbon atom having no oxo group.
  • the coordination atom is an oxygen atom
  • the oxygen atom is an oxygen atom that does not form a carboxy group or a carboxy anion.
  • the oxygen atom which is a coordination atom can be an alcoholic or phenolic hydroxyl group or alkoxy oxygen, or an oxy group or a carboxy group.
  • the bond with the central atom is stable, it is preferable that at least one of the alcoholic or phenolic alkoxy oxygen and the oxy group of the carboxy group is bonded to the central atom.
  • the coordinating atom is a nitrogen atom
  • the nitrogen atom is a nitrogen atom forming an amino group, an amide group, an imide group, an imide anion, or the like.
  • the coordinated organic molecule is not particularly limited, but may form a complex anion together with the central atom.
  • the coordinated organic molecule may be, for example, an organic group in which the proton bonded to the coordinated atom is deprotoned.
  • the coordinated organic molecule contains a substituent having an electron-withdrawing property. Since such a substituent tends to stabilize the electron of the coordinating atom of the organic molecule, the product during hydrolysis is unlikely to corrode the electrode of the capacitor.
  • the electron-attracting substituent include a nitro group, a carboxy group, an ester group, a halogen atom (fluorine atom, chlorine atom, etc.), an acyl group, a tosyl group, a keto group, a cyano group, a methylsulfonyl group and the like. Be done.
  • the organic molecule may contain a substituent having an electron donating property.
  • a substituent contributes to the stability of the liquid component especially at the time of water addition or in a high humidity environment because electrons easily flow into the empty orbital on the central atom and stabilize it.
  • the electron-donating substituent include an amino group, an alkyl group, an aryl group (phenyl group and the like), an alkoxy group and the like.
  • Examples of the coordinated organic molecule include hydroxy acids and polycarboxylic acids (dicarboxylic acids and the like).
  • Hydroxy acids include aliphatic hydroxy acids (glycolic acid, lactic acid, tartronic acid, ⁇ -, ⁇ - or ⁇ -hydroxybutyric acid, malic acid, citric acid, etc.) and aromatic hydroxy acids (salicylic acid, hydroxybenzoic acid, mandelic acid, etc.). , Hydroxy acids, gallic acids, etc.) and the like.
  • polycarboxylic acid examples include aliphatic polycarboxylic acids (such as oxalic acid, malonic acid, succinic acid, adipic acid and maleic acid) and aromatic polycarboxylic acids (such as phthalic acid).
  • aliphatic polycarboxylic acids such as oxalic acid, malonic acid, succinic acid, adipic acid and maleic acid
  • aromatic polycarboxylic acids such as phthalic acid
  • the coordinating organic molecule may be, for example, a polyol having an aromatic ring and a group containing at least a first hydroxy group and a second hydroxy group.
  • the first hydroxy group may be attached to an aromatic ring.
  • the group containing the second hydroxy group may be bonded to the first hydroxy group of the aromatic ring at the ortho position.
  • the group containing a second hydroxy group may be a second hydroxy group or an alkyl group having a second hydroxy group. Examples of the alkyl group having a second hydroxy group include an alkyl group having a second hydroxy group and having 1 to 4 carbon atoms.
  • alkyl group having a second hydroxy group examples include a methylol group, an ethylol group, a propyrrole group, or a butyrol group.
  • a methylol group is preferable from the viewpoint of stability of the complex anion.
  • a coordinated organic molecule represented by the following general formulas (1), (2), (3), (4), (5) or (6) can be mentioned.
  • R 1 , R 2 , R 3 , R 4 , R 5 and R 6 each independently have a hydrogen atom, a halogen atom, a hydroxy group, an alkoxy group having 1 to 10 carbon atoms, a carboxy group, and an ester bond. 2 to 10 groups, a saturated aliphatic hydrocarbon group having 1 to 24 carbon atoms which may have a substituent, and an unsaturated aliphatic hydrocarbon group having 2 to 24 carbon atoms which may have a substituent. , Or an aromatic hydrocarbon group having 6 to 14 carbon atoms which may have a substituent. ]
  • halogen atom examples include a fluorine atom, a chlorine atom, and a bromine atom.
  • Alkoxy groups having 1 to 10 carbon atoms include methoxy group, ethoxy group, n- or iso-propoxy group, n-, sec-, iso- or tert-butoxy group, n-pentoxy group, n-hexoxy group and octoxy.
  • Groups, decoxy groups, phenoxy groups and the like can be mentioned.
  • Examples of the group having 2 to 10 carbon atoms having an ester bond include an alkoxycarbonyl group having 2 to 10 carbon atoms.
  • Examples of the alkoxycarbonyl group include a group in which the hydrogen atom of the carboxy group is replaced with a methyl group, an ethyl group, a propyl group, a butyl group, a pentyl group, a hexyl group, a pentyl group, an octyl group or a nonyl group.
  • Examples of the saturated aliphatic hydrocarbon group having 1 to 24 carbon atoms which may have a substituent include an alkyl group having 1 to 24 carbon atoms and a cycloalkyl group having 3 to 24 carbon atoms.
  • the alkyl group includes methyl group, ethyl group, n-propyl group, iso-propyl group, n-butyl group, iso-butyl group, sec-butyl group, tert-butyl group, n-pentyl group and 2-methylbutyl group.
  • the number of carbon atoms of the alkyl group may be 1 to 20, 1 to 16, or 1 to 12.
  • Examples of the cycloalkyl group include a cyclopentyl group, a cyclohexyl group, a cyclopentyl group, a cyclooctyl group and the like.
  • the cycloalkyl group may have 5 to 10 or 5 to 8 carbon atoms.
  • Examples of the unsaturated aliphatic hydrocarbon group having 2 to 24 carbon atoms which may have a substituent include an alkenyl group.
  • Examples of the alkenyl group include a vinyl group, a propenyl group, a butenyl group, a pentenyl group, a hexenyl group, an octenyl group, a decenyl group, an isopropenyl group and the like.
  • the unsaturated aliphatic hydrocarbon group may have 2 to 18 carbon atoms.
  • Examples of the substituent that the saturated aliphatic hydrocarbon group having 1 to 24 carbon atoms or the unsaturated aliphatic hydrocarbon group having 2 to 24 carbon atoms may have include a hydroxy group and an alkoxy group (1 to 24 carbon atoms). Examples thereof include an alkoxy group (4, etc.), a carboxy group, a nitro group, a halogen atom, a cyano group, an amino group, and the like.
  • Examples of the aromatic hydrocarbon group having 6 to 14 carbon atoms which may have a substituent include an aryl group and an arylalkyl group (or an aralkyl group).
  • Examples of the aryl group include a phenyl group, a tolyl group, a xylyl group, a naphthyl group and the like.
  • the aryl group may have an aromatic hydrocarbon ring having 6 to 10 carbon atoms.
  • Examples of the arylalkyl group include an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms having an aryl group having 6 to 10 carbon atoms.
  • Examples of the arylalkyl group include a benzyl group and a phenethyl group.
  • substituents examples include an alkyl group (such as an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms), a hydroxy group, an alkoxy group (such as an alkoxy group having 1 to 4 carbon atoms), a carboxy group, a nitro group, a halogen atom and a cyano group. Amino groups and the like can be mentioned.
  • examples of the polyol having a second hydroxy group bonded to an aromatic ring include catechol, pyrogallol, gallic acid, gallic acid ester (alkyl gallate (ester with alkyl having 1 to 4 carbon atoms, etc.)). , Hexahydroxybenzene, 1,2-dihydroxynaphthalene, 2,3-dihydroxynaphthalene, 4,4'-(2,3-dimethyltetramethylene) dipyrrocatechol, 2,3,4,4'-tetrahydroxydiphenylmethane, etc. Can be mentioned. Substituents may be attached to the aromatic rings of these polyols.
  • Typical polyols having a primary hydroxy group and an alkyl group having a secondary hydroxy group are salicyl alcohol, 2,5-dihydroxybenzyl alcohol, and 2,6-bis (hydroxymethyl).
  • -P-cresol and the like can be mentioned.
  • Substituents may be attached to the aromatic rings of these polyols.
  • Examples of the substituent that the aromatic ring of the polyol may have include the groups or atoms described for R 1 to R 6 (excluding hydrogen atoms).
  • the central atom is coordinated with at least one coordinated organic molecule selected from the group consisting of, for example, hydroxy acids, polycarboxylic acids, and polyols.
  • the number of molecules of the coordinated organic molecule coordinated per central atom may be one molecule or two or more molecules. From the viewpoint of the stability of the complex anion, a coordinated organic molecule may be selected so that two or more (for example, two or three molecules) coordinated organic molecules are coordinated per two central atoms.
  • the central atom is boron or aluminum, for example, tetra-coordinated complex anions can be formed.
  • a complex anion in which two coordinated organic molecules (for example, hydroxy acid, dicarboxylic acid, diol) are coordinated with a boron atom or an aluminum atom as a coordinated organic molecule can be mentioned.
  • Examples of such complex anions include, but are limited to, borodisalicylic acid, borodisuccinic acid, borodiglycolic acid, borodicatechol, borodipyrogallol, borodigallic acid, and borodigallic acid alkyl esters. It's not a thing.
  • alkyl of the gallic acid alkyl ester examples include C 1-6 alkyl (eg, methyl, ethyl, n-propyl, isobutyl, n-butyl), preferably C 1-4 alkyl.
  • the central atom is silicon
  • a pentacoordinated or hexacoordinated complex anion can be formed.
  • a complex anion in which three diols are coordinated as a coordinated organic molecule to a silicon atom can be mentioned.
  • the central atom and the coordinated organic molecule (or complex anion) bonded to the central atom exhibit acidity, it can contribute to controlling the pH of the liquid component in the range described later.
  • the concentration of the complex anion contained in the liquid component may exceed, for example, 0.1% by mass, or may be 1.0% by mass or more.
  • the content of the complex anion contained in the liquid component may be, for example, 30% by mass or less, or 20% by mass or less.
  • the concentration of complex anion is defined as the maximum amount of complex anion that can be formed by the central atom contained in the liquid component and the organic molecule having a plurality of coordinate atoms having the above structure.
  • the maximum amount is calculated on the assumption that the central atom and the organic molecule all form a complex ion regardless of whether or not the complex anion is actually formed.
  • the equivalent of the central atom and the equivalent of the organic molecule are different, the maximum amount may be calculated by the smaller equivalent as a matter of course.
  • Quantitative and qualitative analysis of complex anions can be performed, for example, by the following methods.
  • ⁇ Qualitative analysis> First, 30 mL of the liquid component is weighed in a glass container having a closed lid, and the infrared absorption spectrum (IR) of the liquid component in the container is measured by a predetermined measuring device (IRSprit [manufactured by Shimadzu Corporation]). Next, the container containing the liquid component is sealed and held in a high temperature environment for a certain period of time. Then, after allowing the liquid component in the container to cool down, the IR is measured again.
  • the stability of the complex anion can be evaluated by the change in the expansion and contraction vibration spectrum of the bond between the central atom and the coordination atom. It can be said that the smaller the spectral change, the higher the stability of the complex anion.
  • ⁇ Quantitative analysis> First, 30 mL of the liquid component is weighed in a glass container having a closed lid, and the nuclear magnetic resonance spectrum (NMR) of the liquid component in the container is measured with a predetermined measuring device ([AVANCE III HD [BRUKER]), and the peak is measured. The initial complex anion formation ratio (G0) is obtained from the strength. Next, the container containing the liquid component is sealed and held in a high temperature environment for a certain period of time. Then, after allowing the liquid component in the container to cool down, NMR is measured again to determine the production ratio (G1) of the complex anion and the unreacted organic molecule.
  • the decomposition rate of complex anions can be determined using the following equation, and the stability of complex anions can be evaluated. It can be said that the smaller the decomposition rate, the higher the stability of the complex anion.
  • the above-mentioned coordination compounds saccharin, oxocarbonic acid, Meldrum's acid, picric acid and the like are unlikely to undergo a dehydration condensation reaction with the hydroxy group of the first solvent, unlike carboxylic acids. .. Therefore, the effect of suppressing the volatilization of the liquid component is further enhanced, and a higher effect of suppressing dedoping can be obtained. Further, since the above-mentioned coordination compound has a relatively low pKa, high dissociation of the acid component and the basic component can be ensured even when combined with a base component having a relatively low pKa of the conjugate acid. Therefore, it is advantageous to use the above-mentioned coordination compound from the viewpoint of ensuring higher film repairability and conductivity.
  • the oxocarbonic acid include deltic acid, squaric acid, croconic acid, logizonic acid, heptagonic acid and the like.
  • carboxylic acids these acid components do not emit carbon dioxide even when the electrolytic capacitor is exposed to high temperatures.
  • the electrolytic capacitor is solder-bonded to the substrate through a reflow process that is generally exposed to high temperatures. When a large amount of gas is generated in the reflow process, the airtightness of the electrolytic capacitor is lowered and the reliability is lowered. Therefore, by using the acid component as described above, it is possible to suppress a decrease in airtightness and reliability in the reflow process.
  • the pKa of the acid component is preferably 7 or less, more preferably 6 or less or 5 or less. From the viewpoint of reducing corrosion of the electrode, the pKa of the acid component is preferably 1 or more, and more preferably 2 or more. These upper limit values and lower limit values can be arbitrarily combined.
  • the acid component may contain an acid having a pKa of 1 or more and 6 or less (for example, 1 or more and 5 or less, 2 or more and 6 or less, or 2 or more and 5 or less).
  • an acid component When such an acid component is used, it is easy to secure higher film repairability even when a base component having a relatively low dissociation property is used.
  • the base component includes a first base having a pKa of the conjugate acid of 5 or more and 10 or less and having no boiling point or having a boiling point of 100 ° C. or more. Since the liquid component contains the first base, the volatilization of the liquid component is suppressed even when the electrolytic capacitor is exposed to a high temperature, and it is possible to achieve both a high dedoping suppressing effect by the acid component and a high film repair property. ..
  • the pKa of the conjugate acid of the first base may be 5 or more and 10 or less, 5 or more and 8 or less, 6 or more and 8 or less, 6 or more and 10 or less, and 7 It may be 10 or more and 10 or less, and may be 8 or more and 10 or less.
  • the pKa of the conjugate acid exceeds 10, the dedoping inhibitory effect of the acid component is reduced. In addition, corrosion of the electrodes is likely to occur.
  • the pKa of the conjugate acid is less than 5, the dissociation of the acid component and the base component is greatly reduced, the volatilization of the liquid component becomes remarkable, the film repairability is lowered, and the conductivity is lowered.
  • the base component may include, as the first base, a conjugate acid having a pKa of 5 or more and 8 or less (for example, 6 or more and 8 or less), and a conjugate acid having a pKa of 6 or more and 10 or less (for example, 7 or more and 10 or less). The following, or more than 8 and 10 or less) may be included.
  • a first base having a conjugate acid pKa of 5 or more and 8 or less it is preferable to use at least a coordination compound as an acid component.
  • a first base having a pKa of 5 or more and 8 or less as a conjugate acid it is also preferable to use an acid having a pKa of at least 2 or more and 5 or less as an acid component.
  • a carboxylic acid aromatic carboxylic acid or the like
  • the boiling point of the first base may be 100 ° C. or higher. From the viewpoint of suppressing the volatilization of the liquid component and easily obtaining higher film repairability, the boiling point of the first component is preferably 130 ° C. or higher, more preferably 150 ° C. or higher.
  • the first base may have no boiling point.
  • the thermal decomposition temperature of the first base having no boiling point may be in the temperature range described as the above boiling point.
  • the first base is preferably liquid at room temperature (temperature of 20 ° C. or higher and 35 ° C. or lower) from the viewpoint of suppressing the precipitation of the first base and easily maintaining the viscosity of the liquid component low.
  • the melting point of the first base is more preferably 30 ° C. or lower.
  • the first base examples include amine compounds and ammonium compounds.
  • the amine compound may be any of a primary amine, a secondary amine, and a tertiary amine. It is advantageous to use at least one of the secondary amine and the tertiary amine because the corrosion of the electrode can be suppressed while ensuring the high dissociation of the acid component and the high dedoping suppressing effect of the acid component. ..
  • Examples of the ammonium compound include a quaternary ammonium compound corresponding to a tertiary amine. Such a quaternary ammonium compound has one organic group (alkyl group, aryl group, etc.) on the nitrogen atom of the tertiary amine.
  • the base component may contain one kind of first base, or may contain two or more kinds of first bases.
  • the amine compound may be any of an aliphatic amine, an alicyclic amine (for example, cycloalkylamine such as cyclohexylamine, amantazine), an aromatic amine, and a heterocyclic amine. Further, these amines may be referred to as a first amine compound.
  • the first amine compound does not contain a polyalkylene oxide chain (or a polyoxyalkylene chain). Of these, aliphatic amines and heterocyclic amines are preferable from the viewpoint of easily controlling each of the boiling point and the pKa of the conjugate acid within the above ranges.
  • the amine compound also includes a second amine compound containing a polyalkylene oxide chain.
  • Examples of such a second amine compound include a first amine compound or a polyalkylene oxide adduct in which a polyalkylene oxide is added to ammonia.
  • a first amine compound or a polyalkylene oxide adduct in which a polyalkylene oxide is added to ammonia.
  • the number of carbon atoms of the organic group bonded to the nitrogen atom of the amine, the structure of the organic group, the functional group of the organic group, the number of repetitions of the alkylene oxide in the polyalkylene oxide chain, and the number of groups having the polyalkylene oxide chain By selecting at least one such as, the boiling point of the pKa of the conjugated acid and the base component can be adjusted.
  • aliphatic amine examples include trialkylamines having at least one C 4-20 alkyl group, tertiary alkanolamines, polyalkylene polyamines and the like.
  • the above trialkylamine may have a C 1-4 alkyl group in addition to a C 4-20 alkyl group (preferably a C 4-10 alkyl group).
  • the three alkyl groups in the trialkylamine at least two may be the same or all may be different.
  • Specific examples of such trialkylamines include tributylamine, triisobutylamine, dimethylhexylamine, diethylhexylamine and the like.
  • the tertiary alkanolamine may have at least one hydroxyalkyl group and may have a hydrocarbon group in addition to the hydroxyalkyl group.
  • a hydroxy C 1-10 alkyl group is preferable, and a hydroxy C 1-6 alkyl group or a hydroxy C 1-4 alkyl group may be used.
  • the hydrocarbon group may be an alicyclic group or an aromatic hydrocarbon group, but an aliphatic hydrocarbon group is preferable, and an alkyl group is more preferable.
  • alkyl group examples include a C 1-22 alkyl group, which may be a C 1-20 alkyl group, a C 1-10 alkyl group, a C 1-6 alkyl group or a C 1 -4 It may be an alkyl group.
  • the alkyl group may be a C 8-22 alkyl group, a C 10-22 alkyl group, or a C 14-22 alkyl group.
  • Specific examples of the tertiary alkanolamine include dimethylethanolamine, diethylethanolamine, triethanolamine, stearyldiethanolamine, octadecyldiethanolamine, behenyldiethanolamine and the like.
  • polyalkylene polyamine examples include poly (C 2-4 alkylene) polyamines.
  • the number of alkylene units in the polyalkylene polyamine is, for example, 2 or more and 10 or less, and may be 2 or more and 6 or less.
  • Specific examples of the polyalkylene polyamine include ethylenediamine, diethylenetriamine, triethylenetetramine, tetraethylenepentamine, pentaethylenehexamine, spermidine, and spermine.
  • Polyalkylene polyamines also include those having a substituent such as an alkyl group or a hydroxyalkyl group on a nitrogen atom. Examples of the alkyl moiety of the alkyl group or hydroxyalkyl group include C 1-20 alkyl, which may be C 1-10 alkyl, C 1-6 alkyl or C 1-4 alkyl.
  • the first base contains at least a heterocyclic amine from the viewpoint of further enhancing the effect of reducing changes in ESR and leakage current.
  • the heterocyclic amine include heterocyclic amines having 4 or more and 20 or less members or 4 or more and 10 or less members.
  • the heterocycle may be a crosslinked heterocycle.
  • the heterocyclic amine may have one nitrogen atom constituting the heterocycle, or may have two or more nitrogen atoms.
  • the heterocycle may have one or two or more heteroatoms (oxygen atom, sulfur atom, etc.) other than the nitrogen atom as the constituent atoms of the ring.
  • the heterocycle may be saturated or unsaturated.
  • the heterocyclic amine may be a secondary amine or a tertiary amine. In particular, it is preferable to use at least a heterocyclic amine which is a tertiary amine. Further, the heterocyclic amine may have a heterocycle having one or more substituents (for example, a hydroxy group, an amino group or a substituted amino group, an alkyl group, an alkoxy group, a hydroxyalkyl group, etc.). Be included.
  • heterocyclic amine examples include, for example, pyrrolidine, piperidine, piperazine, morpholine, N-alkylmorpholine (N-methylmorpholine, N-butylmorpholine, etc.), N-hydroxyalkylmorpholine, pyridine, hydroxyalkylpyridine (hydroxyl). (Ethylpyridine, etc.), pyridazine, pyrimidine, pyrazine, 4-dimethylaminopyridine and the like.
  • heterocyclic amines a tertiary amine is preferable, and an unsaturated tertiary amine is more preferable, from the viewpoint that the boiling point and the pKa of the conjugate acid can be easily adjusted in a suitable range. Further, from the viewpoint of maintaining a high dedoping suppressing effect due to the acid component and easily suppressing corrosion of the electrode, the heterocyclic amine is preferably one having no free amino group.
  • pyridine, N-alkylmorpholine, N-hydroxyalkylmorpholine and the like are more preferable.
  • the alkyl moiety on the nitrogen atom of morpholine or the alkyl moiety of the hydroxyalkyl group may have 1 to 20 carbon atoms or 1 to 10 carbon atoms.
  • the alkyl moiety may be methyl or ethyl, but from the viewpoint of easily adjusting the boiling point and the pKa of the conjugate acid to a suitable range, C 3-20 alkyl is preferable, and C 4-20 alkyl or C 4-10 is preferable. It may be alkyl (butyl, etc.).
  • the number of carbon atoms in the alkyl portion of the alkyl group or hydroxyalkyl group on the nitrogen atom of morpholine is preferably 1 to 4.
  • the carbon number of such an alkyl group is in such a range.
  • Examples of the polyalkylene oxide chain in the second amine compound include a poly C 2-4 alkylene oxide chain, and a poly C 2-3 alkylene oxide chain (particularly, a polyethylene oxide chain) may be used.
  • the number of repetitions of the alkylene oxide may be, for example, 2 or more or 4 or more.
  • the number of repetitions of the alkylene oxide may be 100 or less, 50 or less, or 30 or less. These lower limit values and upper limit values can be arbitrarily combined.
  • the types of alkylene oxide units contained in the second amine compound may all be the same, or two or more types of alkylene oxide units may be contained.
  • alkanolamine moiety is a primary, secondary or tertiary alkanolamine having 1-3 hydroxyalkyl groups.
  • examples of the tertiary alkanolamine include the above.
  • Examples of the primary or secondary alkanolamine include mono or di C 1-10 alkanolamines, which may be mono or di C 1-6 alkanolamines, mono or di C 1-4 . It may be an alkanolamine.
  • Specific examples of the primary or secondary alkanolamines include ethanolamine, diethanolamine, propanolamine, and dipropanolamine.
  • the alkylene oxide unit may be added to the nitrogen atom of the first amine compound or ammonia, and when the first amine compound is an alkanolamine, hydroxy bonded to the nitrogen atom of the amine.
  • An alkylene oxide unit may be added to the hydroxy moiety of the alkyl group.
  • the alkylene oxide unit is added to the hydroxy moiety of the hydroxyalkyl group, the number of repetitions of the above alkylene oxide is counted including the portion of the oxyalkylene group corresponding to the hydroxyalkyl group (that is, the nitrogen atom). (Counting for the entire polyalkylene oxide chain bound to).
  • the base component may contain at least the first base, and may contain a second base other than the first base. It is preferable that the ratio of the first base to the base component is large so that the effect of the first base is sufficiently exhibited.
  • the ratio of the first base to the base component is, for example, 90% by mass or more, 95% by mass or more, or 99% by mass or more.
  • the ratio of the first base to the base component is 100% by mass or less.
  • the base component may be composed of only the first base.
  • (2nd base) As the second base, for example, (a) the pKa of the conjugate acid is more than 10 or less than 5, or (b) the boiling point is less than 100 ° C., or both (a) and (b) are used. Examples include the base to be satisfied.
  • the secondary base examples include ammonia, amines (specifically, primary amines, secondary amines, and tertiary amines), quaternary ammonium compounds, and amidinium compounds.
  • the liquid component may contain one kind of the second base, or may contain two or more kinds.
  • the amine may be any of an aliphatic, alicyclic, aromatic, and heterocyclic formula.
  • the amine include mono, di or tri-C 1-4 alkylamines (methylamine, dimethylamine, trimethylamine, ethylamine, diethylamine, triethylamine, N, N-diisopropylethylamine, etc.), aniline, phenethylamine, toluidin and the like. ..
  • Examples of the quaternary ammonium compound include amidine compounds (including imidazole compounds).
  • the imidazole compound include imidazole, 1,2,3,4-tetramethylimidazole, 1,3-dimethyl-2-ethylimidazole and the like.
  • the molar ratio of the acid component to the base component is, for example, 0.1 or more, may be 0.2 or more, and may be 0.5 or more or 0.8 or more. It may be 1 or more or 1.01 or more, 1.02 or more or 1.05 or more, or 1.1 or more.
  • the molar ratio is preferably 1.01 or more or 1.02 or more, and may be 1.05 or more or 1.1 or more.
  • the molar ratio of the acid component to the base component is, for example, 50 or less, 30 or less, or 10 or less.
  • the total concentration of the acid component and the base component in the liquid component is, for example, 0.1% by mass or more, 0.3% by mass or more, 0.5% by mass or more, 5% by mass or more, or 10% by mass or more. There may be.
  • concentration of the solute is in such a range, the acid component and the base component can be dissociated with high dissociation in the liquid component by combining with the first solvent, and the higher film repair property of the dielectric layer can be obtained. Can be secured.
  • the total concentration of the acid component and the base component may be 25% by mass or less, 23% by mass or less, 15% by mass or less, 12% by mass or less, or 10% by mass or less.
  • the total concentration of the acid component and the base component in the liquid component may be, for example, 0.1% by mass or more and 25% by mass or less, or 0.3% by mass or more and 23% by mass or less.
  • the total concentration of the acid component and the base component is preferably 0.1% by mass or more and 12% by mass or less, preferably 0.3% by mass or more, from the viewpoint of further suppressing the initial ESR and ESR fluctuations. More preferably, it is 10% by mass or less.
  • the total concentration of the acid component and the base component is preferably 5% by mass or more and 25% by mass or less, and more preferably 10% by mass or more and 23% by mass or less. preferable.
  • the pH of the liquid component is preferably 6 or less, more preferably 4 or less, and may be 3.8 or less, or 3.6 or less. By setting the pH of the electrolytic solution in such a range, deterioration of the conductive polymer component can be easily suppressed.
  • the pH is preferably 1.0 or higher.
  • the capacitor element contains at least an anode having a dielectric layer on its surface and a conductive polymer component covering a part of the dielectric layer.
  • the anode body can include a valve acting metal, an alloy containing a valve acting metal, a compound containing a valve acting metal, and the like. These materials can be used alone or in combination of two or more.
  • the valve acting metal for example, aluminum, tantalum, niobium, and titanium are preferably used.
  • the anode body having a porous surface can be obtained by, for example, roughening the surface of a base material (such as a foil-shaped or plate-shaped base material) containing a valve acting metal by etching or the like.
  • the anode body may be a molded body of particles containing a valve acting metal or a sintered body thereof.
  • the sintered body has a porous structure.
  • the dielectric layer is formed by anodizing the valve acting metal on the surface of the anode body by chemical conversion treatment or the like.
  • the dielectric layer may be formed so as to cover at least a part of the anode body.
  • the dielectric layer is usually formed on the surface of the anode. Since the dielectric layer is formed on the porous surface of the anode body, it is formed along the inner wall surface of the holes and pits on the surface of the anode body.
  • the dielectric layer contains an oxide of the valve acting metal.
  • the dielectric layer when tantalum is used as the valve acting metal contains Ta 2 O 5
  • the dielectric layer when aluminum is used as the valve acting metal contains Al 2 O 3 .
  • the dielectric layer is not limited to this, and may be any one that functions as a dielectric.
  • the dielectric layer is formed along the surface of the anode, including the inner wall of the hole.
  • the conductive polymer component includes, for example, a conductive polymer and a dopant.
  • the conductive polymer component is attached so as to cover a part of the dielectric layer.
  • the conductive polymer component adhering to the surface of the dielectric layer may constitute the conductive polymer layer.
  • the conductive polymer layer is sometimes called a solid electrolyte layer.
  • the conductive polymer component constitutes at least a part of the cathode body in the electrolytic capacitor. If necessary, the conductive polymer component may further contain an additive.
  • Examples of the conductive polymer include a ⁇ -conjugated polymer.
  • Examples of the conductive polymer include polypyrrole, polythiophene, polyfuran, polyaniline, polyacetylene, polyphenylene, polyphenylene vinylene, polyacene, polythiophene vinylene and the like. These may be used alone or in combination of two or more, or may be a copolymer of two or more monomers.
  • polypyrrole, polythiophene, polyfuran, polyaniline, etc. mean macromolecules having polypyrrole, polythiophene, polyfuran, polyaniline, etc. as basic skeletons, respectively. Therefore, polypyrrole, polythiophene, polyfuran, polyaniline and the like may also contain their respective derivatives.
  • polythiophene includes poly (3,4-ethylenedioxythiophene) and the like.
  • the dopant may be a polyanion.
  • the polyanion include polyvinyl sulfonic acid, polystyrene sulfonic acid, polyallyl sulfonic acid, polyacrylic sulfonic acid, polymethacrylic sulfonic acid, poly (2-acrylamide-2-methylpropanesulfonic acid), polyisoprene sulfonic acid, and poly. Acrylic acid and the like can be mentioned. These may be used alone or in combination of two or more. Further, these may be polymers of a single monomer or may be a copolymer of two or more kinds of monomers. Of these, a polyanion derived from polystyrene sulfonic acid is preferable.
  • the conductive polymer layer can be formed, for example, by chemically polymerizing and / or electrolytically polymerizing the raw material monomer on the dielectric layer. Alternatively, it can be formed by contacting the dielectric layer with a solution in which the conductive polymer is dissolved or a dispersion in which the conductive polymer is dispersed. The conductive polymer layer may be formed so as to cover at least a part of the dielectric layer.
  • a metal foil may be used for the cathode body.
  • the type of metal is not particularly limited, but it is preferable to use a valve acting metal such as aluminum, tantalum, niobium, or an alloy containing a valve acting metal. If necessary, the surface of the metal foil may be roughened.
  • the surface of the metal foil may be provided with a chemical conversion film, or may be provided with a metal (dissimilar metal) or non-metal film different from the metal constituting the metal foil. Examples of the dissimilar metal and the non-metal include a metal such as titanium and a non-metal such as carbon.
  • a separator When the metal foil is used for the cathode body, a separator may be arranged between the metal foil and the anode body.
  • the separator is not particularly limited, and for example, a non-woven fabric containing fibers of cellulose, polyethylene terephthalate, vinylon, polyamide (for example, aromatic polyamide such as aliphatic polyamide and aramid) may be used.
  • the electrolytic capacitor may be a wound type and may be a chip type or a laminated type.
  • the configuration of the capacitor element may be selected according to the type of electrolytic capacitor.
  • the electrolytic capacitor may have at least one capacitor element, and may have a plurality of capacitor elements.
  • the number of capacitor elements included in the electrolytic capacitor may be determined according to the application.
  • the electrolytic capacitor of the present disclosure will be described more specifically based on the embodiment.
  • the electrolytic capacitor of the present disclosure is not limited to the following embodiments.
  • FIG. 1 is a schematic cross-sectional view of an electrolytic capacitor according to the present embodiment
  • FIG. 2 is a schematic view showing a part of a capacitor element related to the electrolytic capacitor.
  • the electrolytic capacitor shown in FIG. 1 includes a capacitor element 10, a bottomed case 11 that houses the capacitor element 10, a sealing member 12 that closes the opening of the bottomed case 11, and a seat plate 13 that covers the sealing member 12. It includes lead wires 14A and 14B derived from the sealing member 12 and penetrating the seat plate 13, lead tabs 15A and 15B connecting the lead wires and the electrodes of the capacitor element 10, and a liquid component (not shown).
  • the open end of the bottomed case 11 is curled so as to be crimped to the sealing member 12.
  • the capacitor element 10 is manufactured from a winding body as shown in FIG.
  • the wound body is a semi-finished product of the capacitor element 10, and means that a conductive polymer is not arranged between the anode body 21 having a dielectric layer on the surface and the cathode body 22.
  • the winding body is formed by winding an anode body 21 connected to the lead tab 15A and a cathode body 22 connected to the lead tab 15B via a separator 23.
  • the outermost circumference of the winding body is fixed by the winding stop tape 24. Note that FIG. 2 shows a partially unfolded state before fixing the outermost circumference of the winding body.
  • the anode body 21 is provided with a metal foil whose surface is roughened, and a dielectric layer is formed on the roughened surface.
  • the capacitor element 10 is formed by adhering a conductive polymer to at least a part of the surface of the dielectric layer.
  • the capacitor element 10 is housed in an outer case together with a liquid component (not shown).
  • Step of preparing the anode body 21 and the cathode body 22 having the dielectric layer As the raw materials of the anode body 21 and the cathode body 22, a metal foil formed of a valve acting metal is used. In the case of the anode body 21, the surface of the metal foil is roughened by an etching process or the like, and a plurality of irregularities are formed on the surface of the metal foil. Next, a dielectric layer is formed on the surface of the roughened metal foil by chemical conversion treatment or the like. If necessary, the surface of the cathode body 22 may be roughened.
  • the anode body 21 and the cathode body 22 are wound via the separator 23 to prepare a wound body.
  • a non-woven fabric containing synthetic cellulose or the like as a main component can be used as the separator 23 .
  • the winding stop tape 24 is arranged on the outer surface of the cathode body 22 located on the outermost layer of the winding body, and the end portion of the cathode body 22 is fixed. If necessary, the wound body is further subjected to chemical conversion treatment.
  • Step of Forming Capacitor Element 10 For example, a liquid polymer dispersion is impregnated into a dielectric layer to form a conductive polymer film covering at least a part of the dielectric layer. As a result, the capacitor element 10 in which the conductive polymer is arranged between the anode body 21 and the cathode body 22 is obtained. The step of applying the polymer dispersion to the surface of the dielectric layer may be repeated twice or more. After that, the capacitor element 10 may be impregnated with a liquid component. As a result, an electrolytic capacitor having a conductive polymer and a liquid component can be obtained.
  • the winding type electrolytic capacitor has been described, but the scope of application of the present invention is not limited to the above, and other electrolytic capacitors, for example, chip type electrolysis using a metal sintered body as an anode body. It can also be applied to capacitors and laminated electrolytic capacitors that use a metal plate as an anode.
  • a wound electrolytic capacitor (diameter 10 mm ⁇ L (length) 10 mm) having a rated voltage of 25 V and a rated capacitance of 330 ⁇ F was manufactured.
  • the specific manufacturing method of the electrolytic capacitor will be described below.
  • An aluminum foil having a thickness of 100 ⁇ m was subjected to an etching treatment to roughen the surface of the aluminum foil. Then, a dielectric layer was formed on the surface of the aluminum foil by chemical conversion treatment. The chemical conversion treatment was carried out by immersing an aluminum foil in an ammonium adipate solution and applying a voltage of 45 V to the aluminum foil. Then, the aluminum foil was cut to prepare an anode body.
  • the anode lead tab and the cathode lead tab were connected to the anode body and the cathode body, and the anode body and the cathode body were wound through the separator while winding the lead tab.
  • An anode lead wire and a cathode lead wire were connected to the end of each lead tab protruding from the winding body.
  • the produced wound body was subjected to chemical conversion treatment again to form a dielectric layer at the cut end of the anode body.
  • the end portion of the outer surface of the winding body was fixed with a winding stop tape to prepare a winding body.
  • the winding body was immersed in the polymer dispersion contained in a predetermined container for 5 minutes in a reduced pressure atmosphere (40 kPa), and then the winding body was pulled up from the polymer dispersion. Next, the wound body impregnated with the polymer dispersion was dried in a drying oven at 150 ° C. for 20 minutes to form a conductive polymer layer covering at least a part of the dielectric layer. The capacitor element was formed in this way.
  • ESR initial ESR (Z0)
  • Z0 initial ESR
  • the ESR (Z1) and leakage current (L1) of the electrolytic capacitor after being held at 145 ° C. were measured in a 20 ° C. environment by the same procedure as the initial ESR and leakage current.
  • the ESR increase rate ( ⁇ ESR) the ratio (Z1 / Z0) of the ESR (Z1) of the electrolytic capacitor after holding at 145 ° C. to the initial value (Z0) was determined.
  • the leakage current change the ratio (L1 / L0) of the leakage current (L1) of the electrolytic capacitor after being held at 145 ° C. with respect to the initial value (L0) was obtained.
  • the evaluation results are shown in Tables 1 to 4 below.
  • A1 to A35 are examples, and B1 to B5 are comparative examples.
  • the ESR and leakage current after holding at 145 ° C. are described as the ESR and leakage current after holding at high temperature.
  • electrolytic capacitor disclosed in this disclosure can be used as a hybrid electrolytic capacitor. Electrolytic capacitors are particularly suitable for applications that require high heat resistance. However, the use of electrolytic capacitors is not limited to these.
  • Capacitor element 11 Bottomed case 12: Sealing member 13: Seat plate 14A, 14B: Lead wire 15A, 15B: Lead tab 21: Anode body 22: Cathode body 23: Separator 24: Winding tape

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Abstract

電解コンデンサは、コンデンサ素子と、液状成分とを含む。前記コンデンサ素子は、表面に誘電体層を備える陽極体と、前記誘電体層の一部を覆う導電性高分子成分と、を含む。前記液状成分は、第1溶媒と、塩基成分と、酸成分と、を含む。前記第1溶媒は、ポリオールおよびその誘導体からなる群より選択される少なくとも一種である。前記塩基成分は、共役酸の酸解離定数が5以上10以下であり、かつ、沸点を有さないかまたは沸点が100℃以上である第1塩基を含む。

Description

電解コンデンサ
 本開示は、導電性高分子成分を含む電解コンデンサに関する。
 小型かつ大容量でESR(等価直列抵抗)の低いコンデンサとして、誘電体層を形成した陽極体と、誘電体層の少なくとも一部を覆う導電性高分子と、電解液とを備える、電解コンデンサが有望視されている。電解液としては、非水溶媒、または溶質を非水溶媒に溶解させた溶液などの液状成分が用いられる。
 特許文献1は、電解コンデンサの電解液に、溶媒と、酸と、塩基解離度が10以上の塩基とを用いることを提案している。
 特許文献2は、コンデンサ素子の固体電解質層の隙間に含浸させる電解コンデンサ用電解質として、塩基性化合物のカチオンと酸性化合物のアニオンの塩で、塩基性化合物の共役酸のpKaが14.0以下であり、かつ塩基性化合物の沸点が90℃以上である電解質を提案している。
特開2017-224646号公報 特開2016-15365号公報
 電解コンデンサは、用途によって高温環境下で用いられることがある。近年、電解コンデンサの許容リプル電流を高めることが望まれている。リプル電流が大きくなると、電解コンデンサの発熱が大きくなり、電解コンデンサの温度が上昇する傾向がある。そのため、電解コンデンサの耐熱性のさらなる向上が求められている。
 本開示の第1側面は、コンデンサ素子と、液状成分とを含み、
 前記コンデンサ素子は、表面に誘電体層を備える陽極体と、前記誘電体層の一部を覆う導電性高分子成分と、を含み、
 前記液状成分は、第1溶媒と、塩基成分と、酸成分と、を含み、
 前記第1溶媒は、ポリオールおよびその誘導体からなる群より選択される少なくとも一種であり、
 前記塩基成分は、共役酸の酸解離定数が5以上10以下であり、かつ、沸点を有さないかまたは沸点が100℃以上である第1塩基を含む、電解コンデンサに関する。
 耐熱性に優れる電解コンデンサを提供できる。
本開示の一実施形態に係る電解コンデンサの断面模式図である。 図1のコンデンサ素子の構成を説明するための概略図である。
 導電性高分子成分を含む電解コンデンサは、用途によっては、高温環境下で用いられることがある。また、リプル電流による発熱により、電解コンデンサの温度が高温になることがある。そのため、電解コンデンサには高い耐熱性が求められる。電解コンデンサが高温に晒されると、導電性高分子成分に含まれるドーパントが脱ドープし易くなる。脱ドープが起こると、導電性高分子成分の導電性が低下して、ESRが増加する。
 電解コンデンサのコンデンサ素子に、酸成分および塩基成分を含む液状成分を含浸させると、誘電体層の皮膜修復性をある程度高めることができるとともに、酸成分により脱ドープをある程度抑制し易くなる。しかし、高温環境下では、液状成分が揮散し易くなり、十分な皮膜修復性を確保し難くなることに加え、導電性高分子成分が空気と接触し易くなることで、酸化劣化し易くなる。また、高温環境下では、分解等により液状成分内で酸成分の濃度が減少し易くなることで、導電性高分子成分に含まれるドーパントの脱ドープが起こり易くなる。導電性高分子の酸化劣化またはドーパントの脱ドープが起こると、ESRが増加する。塩基成分として、高沸点のものを用いると、高温環境下でも、液状成分の揮散をある程度低減することができる。しかし、塩基成分の共役酸の酸解離定数(pKa)が大きい場合には、導電性高分子成分に含まれるドーパントと反応しやすくなるため、ドーパントの脱ドープが加速する。一方、塩基成分の共役酸のpKaが小さい場合、脱ドープはある程度軽減できるが、液状成分に含まれる酸成分の解離度が低くなる傾向があるため、皮膜修復性の低下が加速し易い。皮膜修復性が低下すると、漏れ電流が増加する。このように、特に、高温環境下では、導電性高分子成分の酸化劣化および脱ドープの高い抑制効果と、優れた皮膜修復性とを両立させることが難しい。
 本開示の上記側面に係る電解コンデンサでは、ポリオールおよびその誘導体からなる群より選択される少なくとも一種の第1溶媒と、共役酸のpKaが5以上10以下であり、かつ、沸点を有さないかまたは沸点が100℃以上である第1塩基を含む塩基成分と、酸成分とを含む液状成分を用いる。そのため、電解コンデンサが高温に晒された場合でも、液状成分の揮散が低減されることで、導電性高分子成分の酸化劣化が抑制されるとともに、導電性高分子成分からの脱ドープが抑制される。また、誘電体層の高い皮膜修復性が確保されることで、電解コンデンサの熱劣化を抑制することができる。よって、ESRの増加を抑制しながらも、漏れ電流の増加を抑制することができる。このように、本開示によれば、電解コンデンサが高温に晒された場合でも、電解コンデンサの性能の低下が抑制される。よって、本開示によれば、優れた耐熱性を有する電解コンデンサを得ることができる。このように、特に、高温環境下では、導電性高分子成分の酸化劣化および脱ドープの高い抑制効果と、優れた皮膜修復性との両立には、塩基成分のpKaの制御が重要となる。
 なお、本明細書中、酸解離定数(pKa)とは、25℃の温度の水中における酸解離定数を意味する。塩基の共役酸のpKaとは、塩基のカチオンのpKaである。塩基の共役酸または酸が、複数のpKaを示す場合には、最も高いpKa(つまり、pKa)を意味するものとする。
 以下に、電解コンデンサについてより詳細に説明する。
[電解コンデンサ]
 電解コンデンサは、コンデンサ素子と液状成分とを含む。
(液状成分)
 (溶媒)
 (第1溶媒)
 液状成分に含まれる第1溶媒は、ポリオールおよびその誘導体からなる群より選択される少なくとも一種である。より高い被膜修復性を確保する観点から、ポリオール誘導体は、ヒドロキシ基を有することが好ましく、2つ以上のヒドロキシ基を有することがより好ましい。同様の観点から、2つ以上のヒドロキシ基を有する第1成分を用いることが好ましい。また、3つ以上または4つ以上のヒドロキシ基を有する第1成分を用いると、導電性高分子が配向し易くなることで、導電性を高めることができる。
 第1溶媒は、高い極性を有するため、塩基成分および酸成分を容易に溶解することができるとともに、高い誘電率を示すため、高いイオン伝導性を確保することができる。第1溶媒は、プロトン性溶媒であってもよい。第1溶媒は、それ自身、液状成分中では解離しないものであってもよい。第1溶媒は、酸素原子以外のヘテロ原子(硫黄原子、ホウ素原子、リン原子、および窒素原子など)およびカルボニル基を有さないことが好ましい。
 第1溶媒としては、ポリヒドロキシアルカン成分、ポリアルキレングリコール成分、グリセリン成分、および糖アルコール成分などが挙げられる。
 ポリヒドロキシアルカン成分としては、例えば、グリセリンおよび糖アルコール以外のものが使用できる。ポリヒドロキシアルカン成分は、ジまたはトリヒドロキシアルカン成分であってもよい。このようなポリヒドロキシアルカン成分としては、アルキレングリコール成分、トリメチロールプロパンなどが挙げられる。アルキレングリコール成分としては、例えば、C2-10アルキレングリコールが挙げられ、C2-6アルキレングルコール、中でも、C2-4アルキレングリコール(エチレングリコール、プロピレングリコールなど)が好ましい。
 なお、本明細書中Cx-yとは、炭素数がx個以上y個以下であることを意味する。例えば、C2-10アルキレングリコールとは、炭素数2~10のアルキレングリコールを意味する。
 これらのうち、アルキレングリコール成分、ポリアルキレングリコール成分、グリセリン成分、および糖アルコール成分などが好ましい。このような第1溶媒を用いると、電解コンデンサが高温に晒された場合に、液状成分の揮散を抑制して、より高い皮膜修復性を確保し易い。さらに高い皮膜修復性が得られ易い観点からは、ポリアルキレングリコール成分、グリセリン成分、および糖アルコール成分などがより好ましい。なお、糖アルコール成分には、4つ以上のヒドロキシ基を有する糖アルコール、およびこのような糖アルコールの誘導体が含まれるものとする。
 第1溶媒として、少なくともポリアルキレングリコール成分を用いることが好ましく、重量平均分子量が150以上のポリアルキレングリコール成分を少なくとも用いることがより好ましい。第1溶媒として、ポリアルキレングリコール成分(溶媒1A)と、溶媒1A以外の第1溶媒(溶媒1B)とを組み合わせてもよい。溶媒1Bとしては、具体的には、ポリヒドロキシアルカン成分(アルキレングリコール成分、トリメチロールプロパンなど)、グリセリン成分、および糖アルコール成分からなる群より選択される少なくとも一種が挙げられる。第1溶媒として、重量平均分子量が150以上のポリアルキレングリコール成分を用いる場合、溶媒1Bのアルキレングリコール成分としては、例えば、重量平均分子量が150未満のポリアルキレングリコール成分(ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、およびジプロピレングリコール)を用いてもよい。第1溶媒は、溶媒1Bを一種含んでもよく、二種以上組み合わせて含んでもよい。
 溶媒1Bを溶媒1Aと組み合わせると、液状成分の揮発を抑制する効果が高まるため、導電性高分子の空気との接触が抑制され、導電性高分子の酸化劣化を抑制することができる。これにより、電解コンデンサが高温に晒された場合でも、ESRの増加を低く抑えることができる。
 また、グリセリン成分および糖アルコール成分の少なくとも一方を用いると、液状成分の粘度が増加する傾向がある。これらの成分を用いる場合には、ポリアルキレングリコール成分と組み合わせると、液状成分の粘度を比較的低く保つことができる。そのため、酸成分および塩基成分の高い解離性を確保し易く、誘電体層のより高い皮膜修復性を確保し易くなる。
 第1溶媒に占める溶媒1Aの比率は、例えば、90質量%以上が好ましく、95質量%以上または99質量%以上であってもよい。溶媒1Aの比率は、100質量%以下である。第1溶媒を、溶媒1Aのみで構成してもよい。
 第1溶媒のうち、ポリアルキレングリコール成分としては、アルキレンオキサイドの繰り返し構造を有するものが挙げられる。アルキレンオキサイドとしては、例えば、C2-4アルキレンオキサイドが挙げられ、C2-3アルキレンオキサイドであってもよい。アルキレンオキサイドの具体例としては、エチレンオキサイド、プロピレンオキサイド、トリメチレンオキサイド、ブチレンオキサイドなどが挙げられる。ポリアルキレングリコール成分は、一種のアルキレンオキサイド単位を含むものであってもよく、二種以上のアルキレンオキサイド単位を含むものであってもよい。二種以上のアルキレンオキサイド単位を含むポリアルキレングリコール成分は、例えば、エチレンオキサイド単位とC3-4アルキレンオキサイド単位とを含むものであってもよい。二種以上のアルキレンオキサイド単位を含むポリアルキレングリコール成分を用いると、液状成分の粘度を低減する効果が高まる。
 ポリアルキレングリコール成分としては、例えば、ポリアルキレングリコール、二種以上のアルキレンオキサイド単位を含む共重合体、および多価アルコールのポリアルキレンオキサイド付加体が挙げられる。多価アルコールとしては、グリセリン、トリメチロールプロパン、および糖アルコールなどが挙げられる。糖アルコールとしては、4つ以上のヒドロキシ基を有する糖アルコール(単糖アルコール、二糖アルコールなど)が挙げられる。糖アルコールとしては、例えば、ソルビトール、マンニトール、エリスリトール、ペンタエリスリトール、トレイトール、アラビニトール、リビトール、キシリトール、ガラクチトール、ラムニトール、イソマルトース、マルチトール、ラクチトール、パラチノース、およびこれらの還元体(例えば、還元パラチノース)が挙げられる。ポリアルキレンオキサイド付加体において、2つ以上のポリアルキレンオキサイド鎖が同じポリアルキレンオキサイド鎖であってもよく、全てのポリアルキレンオキサイド鎖が異なるものであってもよい。
 液状成分は、一種のポリアルキレングリコール成分を含んでもよく、二種以上のポリアルキレングリコール成分を含んでもよい。
 ポリアルキレングリコール成分(または溶媒1A)の重量平均分子量(Mw)は、例えば、150以上であり、200以上が好ましい。特に、ポリアルキレングリコールについては、より高い皮膜修復性を確保する観点から、Mwは、150以上が好ましく、200以上がより好ましい。また、Mwが150以上(好ましくは200以上)のポリアルキレングリコール成分と、Mwが150未満(または200未満)のポリアルキレングリコール成分とを組み合わせてもよい。Mwは、例えば、20000以下であり、10000以下または5000以下であってもよく、2000以下または1000以下であってもよい。Mwがこのような範囲である場合、液状成分の揮発を抑制する効果を高めることができる。また、液状成分の粘度を比較的低く保ち易いため、酸成分および塩基成分の解離性を高めることができ、脱ドープの抑制効果を高めることができるとともに、高い導電性を確保し易くなる。これらの下限値と上限値とは任意に組み合わせることができる。
 なお、本明細書中、重量平均分子量(Mw)は、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)で測定されるポリスチレン換算の値である。なお、GPCは、通常は、ポリスチレンゲルカラムと、移動相としての水/メタノール(体積比8/2)とを用いて測定される。
 液状成分中の溶媒1Aの含有量は、例えば、30質量%以上であり、50質量%以上、または60質量%以上が好ましい。この場合、液状成分の揮散を低減する効果が高まるとともに、より高い皮膜修復性が得られやすく、溶媒1Bと組み合わせる場合にも、液状成分の粘度を低く抑えることができる。液状成分中の溶媒1Aの含有量は、例えば、95質量%以下であり、90質量%以下が好ましく、85質量%以下、80質量%以下、75質量%以下、または70質量%以下であってもよい。この場合、高温環境下で電解コンデンサを用いても、電解コンデンサの熱劣化をより効果的に抑制できる。これらの下限値と上限値とは任意に組み合わせることができる。
 グリセリン成分としては、グリセリン、グリセリン誘導体、ポリグリセリン、ポリグリセリン誘導体などが挙げられる。液状成分は、一種のグリセリン成分を含んでもよく、二種以上のグリセリン成分を含んでもよい。
 ポリグリセリンは、グリセリン単位の繰り返し構造を含む。ポリグリセリンに含まれるグリセリン単位の繰り返し数は、例えば、2以上20以下であり、2以上12以下または2以上12未満であってもよく、2以上10以下または2以上6以下であってもよい。ポリグリセリンとしては、ジグリセリン、トリグリセリンなども好ましい。
 グリセリンまたはポリグリセリンの誘導体としては、例えば、グリセリンまたはポリグリセリンの少なくとも一部のヒドロキシ基がエステル化されたエステル、グリセリンまたはポリグリセリンのアルキレンオキサイド付加体などが挙げられる。エステルとしては、例えば、有機酸エステル(酢酸エステルなど)が挙げられる。アルキレンオキサイド付加体としては、より具体的には、少なくとも一部のヒドロキシ基について、1つのヒドロキシ基に対し1分子のアルキレンオキサイドが付加した付加体が挙げられる。アルキレンオキサイドとしては、例えば、C2-4アルキレンオキサイドが挙げられ、C2-3アルキレンオキサイドまたはエチレンオキサイドが好ましい。アルキレンオキサイド付加体が複数のアルキレンオキサイドユニットを含む場合、少なくとも2つのアルキレンオキサイドユニットは同じ種類のものであってもよく、全てのアルキレンオキサイドユニットの種類が異なるものであってもよい。
 誘導体のヒドロキシ基の個数は特に制限されない。誘導体は、ヒドロキシ基を有していなくてもよい。誘導体のヒドロキシ基の個数は、例えば、0~10個、0~8個、1~8個、または2~8個であってもよい。
 導電性高分子を配向し易い観点からは、少なくとも隣接する2つの炭素原子にヒドロキシ基を有するグリセリン成分を用いることが好ましい。誘導体としては、アルキレンオキサイド付加体が好ましい。これらのグリセリン成分は、導電性高分子を膨潤し易いことに加え、導電性高分子を配向させ易い。そのため、誘電体層の皮膜修復効果が高まるとともに、ESRを低減することができる。
 グリセリン成分のMwは、特に制限されないが、100以上または150以上であってもよい。グリセリン成分のMwが100以上(または150以上)であると、電解コンデンサが高温に晒された場合の液状成分の揮散を抑制する効果が高まり、皮膜修復性をさらに向上することができる。グリセリン成分のMwは、例えば、2000以下であり、1500以下であってもよい。Mwがこのような範囲である場合、液状成分の粘度が高くなることを抑制でき、酸成分および塩基成分の解離性をさらに高めることができる。これらの下限値と上限値とは任意に組み合わせることができる。
 液状成分は、一種のグリセリン成分を含んでもよく、二種以上のグリセリン成分を含んでもよい。
 糖アルコール成分のうち、糖アルコールとしては、例えば、ポリアルキレングリコール成分について記載した糖アルコールが挙げられる。糖アルコールのヒドロキシ基の数は、例えば、10個以下であってもよく、8個以下であってもよい。糖アルコールとしては、テトリトール(エリスリトール、ペンタエリスリトール、トレイトールなど)、ペンチトール(アラビニトール、リビトール、キシリトールなど)、ヘキシトール(マンニトール、ソルビトールなど)、ヘプチトール、およびオクチトールなどが挙げられる。
 糖アルコールとしては、テトリトール、ペンチトール、マンニトール、ソルビトール、ヘプチトール、およびオクチトールが好ましく、マンニトール、ソルビトール、エリスリトール、およびペンタエリスリトールがより好ましい。これらの糖アルコールは、導電性高分子を膨潤し易いことに加え、導電性高分子を配向させ易い。そのため、誘電体層の皮膜修復効果が高まるとともに、ESRを低減することができる。
 糖アルコールの誘導体のヒドロキシ基の個数は特に制限されない。誘導体は、ヒドロキシ基を有していなくてもよく、対応する糖アルコールよりも多くのヒドロキシ基を有するものであってもよい。誘導体のヒドロキシ基の個数は、例えば、0~10個、0~8個、1~8個、または2~8個であってもよい。誘導体としては、例えば、糖アルコールの少なくとも一部のヒドロキシ基がエステル化されたエステル、糖アルコールのアルキレンオキサイド付加体などが挙げられる。エステルとしては、例えば、有機酸エステル(アセチル化糖アルコールなど)が挙げられる。アルキレンオキサイド付加体としては、より具体的には、少なくとも一部のヒドロキシ基について、1つのヒドロキシ基に対し1分子のアルキレンオキサイドが付加した付加体が挙げられる。アルキレンオキサイドとしては、例えば、C2-4アルキレンオキサイドが挙げられ、C2-3アルキレンオキサイドまたはエチレンオキサイドが好ましい。アルキレンオキサイドの具体例としては、ポリアルキレングリコール成分について記載したものが挙げられる。アルキレンオキサイド付加体が複数のアルキレンオキサイドユニットを含む場合、少なくとも2つのアルキレンオキサイドユニットは同じ種類のものであってもよく、全てのアルキレンオキサイドユニットの種類が異なるものであってもよい。
 液状成分は、一種の糖アルコール成分を含んでもよく、二種以上の糖アルコール成分を含んでもよい。
 導電性高分子を配向し易い観点からは、少なくとも隣接する2つの炭素原子にヒドロキシ基を有する糖アルコール成分を用いることが好ましい。
 糖アルコール成分のうち、糖アルコール誘導体が好ましい。糖アルコール誘導体としては、アルキレンオキサイド付加体が好ましい。これらの糖アルコール成分は、導電性高分子を膨潤し易いことに加え、導電性高分子を配向させ易い。そのため、誘電体層の皮膜修復効果が高まるとともに、ESRを低減することができる。
 液状成分中の第1溶媒の含有量は、例えば、5質量%以上であり、10質量%以上、25質量%以上、30質量%以上、50質量%以上、75質量%以上、または77質量%以上であってもよい。この場合、酸成分および塩基成分の解離性をより高めることができるとともに、電解コンデンサが高温に晒された場合の皮膜修復性をさらに向上できる。液状成分中の第1溶媒の含有量は、例えば、99.9質量%以下であり、99.7質量%以下、95質量%以下、90質量%以下、90質量%未満、80質量%以下、75質量%以下、70質量%以下、または50質量%以下であってもよい。この場合、相対的に酸成分および塩基成分の含有量を多くすることができるため、脱ドープを抑制する効果をさらに高めることができる。これらの下限値と上限値とは任意に組み合わせることができる。液状成分中の第1溶媒の含有量は、例えば、50質量%以上99.9質量%以下、75質量%以上99.9質量%以下、または77質量%以上99.7質量%以下であってもよい。これらの範囲の中でも、初期のESRおよびESRの変動をさらに低く抑える観点からは、第1溶媒の含有量は、85質量%以上99.9質量%以下が好ましく、90質量%以上99.7質量%以下がより好ましい。また、初期の漏れ電流および漏れ電流の変動をさらに小さく抑える観点からは、第1溶媒の含有量は、75質量%以上95質量%以下が好ましく、77質量%以上90質量%以下がより好ましい。
 (非水溶媒(第2溶媒))
 液状成分は、第1溶媒以外の非水溶媒(以下、第2溶媒と称することがある。)を含んでもよい。第2溶媒としては、スルホン化合物、ラクトン化合物、カーボネート化合物などが挙げられる。第2溶媒は、非プロトン性溶媒であってもよい。
 スルホン化合物としては、スルホラン、ジメチルスルホキシドおよびジエチルスルホキシド等が挙げられる。ラクトン化合物としては、γ-ブチロラクトン、γ-バレロラクトン等が挙げられる。カーボネート化合物としては、ジメチルカーボネート、ジエチルカーボネート、エチルメチルカーボネート、エチレンカーボネート、プロピレンカーボネートおよびフルオロエチレンカーボネート等が挙げられる。
 液状成分は、これらの第2溶媒を一種含んでいてもよく、二種以上含んでもよい。
 電解コンデンサが高温に晒された場合の誘電体層のより高い皮膜修復性を確保する観点からは、このような第2溶媒の液状成分中の含有量は、10質量%以下が好ましく、5質量%以下または1質量%以下がより好ましい。
 (溶質)
 液状成分は、酸成分および塩基成分を含む。酸成分および塩基成分は、溶質としての作用を有する。液状成分が酸成分を含むことで、ドーパントの脱ドープ現象を抑制し、導電性高分子成分の導電性を安定化させることができる。また、導電性高分子成分からドーパントが脱ドープした場合でも、脱ドープ跡のサイトに酸成分が再ドープされるため、ESRが低く維持され易くなる。酸成分および塩基成分としては、溶媒とは異なるものが使用される。液状成分中における酸成分および塩基成分のそれぞれの解離性は、溶媒の解離性よりも高いことが好ましい。
 また、液状成分が塩基成分を含むことで、塩基成分により、酸成分の少なくとも一部が中和される。よって、酸成分の濃度を高めつつ、酸成分による電極の腐食を抑制することができる。
 液状成分は、酸成分および塩基成分をそれぞれ遊離の状態で含んでいてもよく、塩の形態で含んでいてもよい。
 (酸成分)
 酸成分としては、例えば、カルボン酸、酸素原子以外のヘテロ原子を含む酸、酸性の配位化合物、オキソカーボン酸、メルドラム酸、ピクリン酸などが挙げられる。ヘテロ原子としては、イオウ原子、ホウ素原子、リン原子、および窒素原子からなる群より選択される少なくとも一種が挙げられる。上記のヘテロ原子を含む酸は、酸素原子以外のヘテロ原子に加え、酸素原子を含んでもよい。上記のヘテロ原子を含む酸としては、イオウ含有酸(硫酸、スルホン酸、サッカリンなど)、ホウ素含有酸(ホウ酸、ハロゲン化ホウ酸(テトラフルオロホウ酸など)、またはこれらの部分エステルなど)、リン含有酸(リン酸、ハロゲン化リン酸(ヘキサフルオロリン酸など)、ホスホン酸、ホスフィン酸、またはこれらの部分エステル)、窒素含有酸(硝酸、亜硝酸など)が挙げられる。スルホン酸としては、例えば、炭素数1~30の脂肪族スルホン酸、炭素数6~30の芳香族スルホン酸が挙げられる。
 液状成分は、酸成分を一種含んでいてもよく、二種以上含んでいてもよい。
 酸成分のうち、カルボン酸、配位化合物、サッカリン、オキソカーボン酸、メルドラム酸、ピクリン酸などが好ましい。
 カルボン酸としては、脂肪族カルボン酸、芳香族カルボン酸などが挙げられる。中でも、安定性が高いことから、芳香族カルボン酸が好適である。また、2つ以上のヒドロキシ基を有するポリカルボン酸も好ましい。具体的には、芳香族カルボン酸として、フタル酸、ピロメリット酸などを用い得る。中でも、フタル酸が好ましい。
 酸成分のうち、配位化合物としては、例えば、ホウ素、アルミニウムおよびケイ素からなる群より選択される少なくとも一種の中心原子と、中心原子に結合する複数の配位原子を有する有機分子とを含むものが挙げられる。有機分子は、言い換えれば、中心原子に結合する複数の配位原子を有する。ここで、複数の配位原子は、例えば、酸素原子および窒素原子からなる群より選択される少なくとも一種である。以下、中心原子に結合する複数の配位原子を有する有機分子を、「配位有機分子」とも称する。
 配位原子は、酸素原子および窒素原子からなる群より選択される少なくとも一種である。
 配位原子が酸素原子である場合、配位原子は、カルボニル基に結合していてもよく、オキソ基(=O)を有さない炭素原子に結合していてもよい。配位化合物は、カルボニル基に結合した配位原子と、オキソ基を有さない炭素原子に結合した配位原子との双方を含んでいてもよい。配位原子が酸素原子である場合、その酸素原子はカルボキシ基もしくはカルボキシアニオンを形成しない酸素原子である。
 より具体的には、配位原子である酸素原子は、アルコール性もしくはフェノール性の水酸基もしくはアルコキシ酸素や、オキシ基、カルボキシ基のオキシ基であり得る。中でも、中心原子との結合が安定であることから、アルコール性もしくはフェノール性のアルコキシ酸素、およびカルボキシ基のオキシ基の少なくとも一方が中心原子に結合していることが好ましい。
 一方、配位原子が窒素原子である場合、その窒素原子は、アミノ基、アミド基、イミド基、イミドアニオンなどを形成する窒素原子である。
 配位有機分子は、特に限定されないが、中心原子とともに錯アニオンを形成していてもよい。このとき、配位有機分子は、例えば、配位原子に結合していたプロトンが脱プロトンした有機基になっていてもよい。
 配位有機分子は、電子求引性を有する置換基を含むことが望ましい。このような置換基は、有機分子の配位原子の電子を安定化させやすいため、加水分解時の生成物がコンデンサの電極を腐食させにくい。ここで、電子求引性の置換基として、ニトロ基、カルボキシ基、エステル基、ハロゲン原子(フッ素原子、塩素原子等)、アシル基、トシル基、ケト基、シアノ基、メチルスルホニル基などが挙げられる。
 一方、有機分子は、電子供与性を有する置換基を含んでもよい。このような置換基は、中心原子上の空軌道に電子が流れ込み安定化させやすいため、特に加水時や高湿環境における液状成分の安定性に寄与する。ここで、電子供与性の置換基として、アミノ基、アルキル基、アリール基(フェニル基など)、アルコキシ基などが挙げられる。
 配位有機分子としては、例えば、ヒドロキシ酸、ポリカルボン酸(ジカルボン酸など)が挙げられる。ヒドロキシ酸としては、脂肪族ヒドロキシ酸(グリコール酸、乳酸、タルトロン酸、α-、β-またはγ-ヒドロキシ酪酸、リンゴ酸、クエン酸など)、芳香族ヒドロキシ酸(サリチル酸、ヒドロキシ安息香酸、マンデル酸、ベンジル酸、没食子酸など)などが挙げられる。ポリカルボン酸としては、脂肪族ポリカルボン酸(シュウ酸、マロン酸、コハク酸、アジピン酸、マレイン酸など)、芳香族ポリカルボン酸(フタル酸など)などが挙げられる。
 配位有機分子は、例えば、芳香環と、少なくとも第1ヒドロキシ基および第2ヒドロキシ基を含む基とを有するポリオールであってもよい。第1ヒドロキシ基は、芳香環に結合していてもよい。第2ヒドロキシ基を含む基は、芳香環の第1ヒドロキシ基に対してオルト位に結合していてもよい。第2ヒドロキシ基を含む基は、第2ヒドロキシ基であってもよく、第2ヒドロキシ基を有するアルキル基であってもよい。第2ヒドロキシ基を有するアルキル基としては、例えば、第2ヒドロキシ基を有する炭素数1~4のアルキル基が挙げられる。第2ヒドロキシ基を有するアルキル基としては、例えば、メチロール基、エチロール基、プロピロール基、またはブチロール基が挙げられる。錯アニオンの安定性の観点でメチロール基が好ましい。
 更に好ましくは、下記一般式(1)、(2)、(3)、(4)、(5)又は(6)で表される配位有機分子などが挙げられる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000001
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000002
[R、R、R、R、R及びRはそれぞれ独立に、水素原子、ハロゲン原子、ヒドロキシ基、炭素数1~10のアルコキシ基、カルボキシ基、エステル結合を有する炭素数2~10の基、置換基を有していてもよい炭素数1~24の飽和脂肪族炭化水素基、置換基を有していてもよい炭素数2~24の不飽和脂肪族炭化水素基、又は置換基を有していてもよい炭素数6~14の芳香族炭化水素基を示す。]
 ハロゲン原子としては、フッ素原子、塩素原子、臭素原子などが挙げられる。
 炭素数1~10のアルコキシ基としては、メトキシ基、エトキシ基、n-又はiso-プロポキシ基、n-、sec-、iso-又はtert-ブトキシ基、n-ペントキシ基、n-ヘキソキシ基、オクトキシ基、デコキシ基及びフェノキシ基などが挙げられる。
 エステル結合を有する炭素数2~10の基としては、炭素数2~10のアルコキシカルボニル基が挙げられる。アルコキシカルボニル基としては、カルボキシ基の水素原子をメチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基、ペンチル基、ヘキシル基、ペンチル基、オクチル基若しくはノニル基に置換した基などが挙げられる。
 置換基を有していてもよい炭素数1~24の飽和脂肪族炭化水素基としては、例えば、炭素数1~24のアルキル基、炭素数3~24のシクロアルキル基が挙げられる。アルキル基としては、メチル基、エチル基、n-プロピル基、iso-プロピル基、n-ブチル基、iso-ブチル基、sec-ブチル基、tert-ブチル基、n-ペンチル基、2-メチルブチル基、3-メチルブチル基、2-エチルプロピル基、n-ヘキシル基、1-メチルペンチル基、2-メチルペンチル基、3-メチルペンチル基、4-メチルペンチル基、1-エチルブチル基、2-エチルブチル基、1-プロピルプロピル基、2-プロピルプロピル基、1-iso-プロピルプロピル基、2-iso-プロピルプロピル基、n-ヘプチル基、1-メチルヘキシル基、2-メチルヘキシル基、3-メチルヘキシル基、4-メチルヘキシル基、5-メチルヘキシル基、1-エチルペンチル基、2-エチルペンチル基、3-エチルペンチル基、2,2-ジメチルプロピル基、1-プロピルブチル基、2-プロピルブチル基、1-iso-プロピルブチル基、2-iso-プロピルブチル基、n-オクチル基、1-メチルヘプチル基、2-メチルヘプチル基、3-メチルヘプチル基、4-メチルヘプチル基、5-メチルヘプチル基、6-メチルヘプチル基、1-エチルヘキシル基、2-エチルヘキシル基、3-エチルヘキシル基、4-エチルヘキシル基、1-プロピルペンチル基、2-プロピルペンチル基、1-iso-プロピルペンチル基、2-iso-プロピルペンチル基、3-プロピルペンチル基、3-iso-プロピルペンチル基、1-ブチルブチル基、2-ブチルブチル基、1-iso-ブチルブチル基、2-iso-ブチルブチル基、1-tert-ブチルブチル基、2-tert-ブチルブチル基、1,1,3,3-テトラメチルブチル基、ノニル基及びデシル基などが挙げられる。アルキル基の炭素数は、1~20、1~16、または1~12などであってもよい。シクロアルキル基としては、シクロペンチル基、シクロヘキシル基、シクロペンチル基、シクロオクチル基などが挙げられる。シクロアルキル基の炭素数は、5~10、または5~8であってもよい。
 置換基を有していてもよい炭素数2~24の不飽和脂肪族炭化水素基としては、例えば、アルケニル基が挙げられる。アルケニル基としては、ビニル基、プロペニル基、ブテニル基、ペンテニル基、ヘキセニル基、オクテニル基、デセニル基、イソプロペニル基などが挙げられる。不飽和脂肪族炭化水素基の炭素数は、2~18であってもよい。
 炭素数1~24の飽和脂肪族炭化水素基または炭素数2~24の不飽和脂肪族炭化水素基が有していてもよい置換基としては、例えば、ヒドロキシ基、アルコキシ基(炭素数1~4のアルコキシ基など)、カルボキシ基、ニトロ基、ハロゲン原子、シアノ基、アミノ基などが挙げられる。
 置換基を有していてもよい炭素数6~14の芳香族炭化水素基としては、アリール基、アリールアルキル基(またはアラルキル基)などが挙げられる。アリール基としては、フェニル基、トリル基、キシリル基、ナフチル基などが挙げられる。アリール基は、炭素数6~10の芳香族炭化水素環を有するものであってもよい。アリールアルキル基としては、例えば、炭素数6~10のアリール基を有する炭素数1~4のアルキル基が挙げられる。アリールアルキル基としては、例えば、ベンジル基、フェネチル基が挙げられる。置換基としては、例えば、アルキル基(炭素数1~6のアルキル基など)、ヒドロキシ基、アルコキシ基(炭素数1~4のアルコキシ基など)、カルボキシ基、ニトロ基、ハロゲン原子、シアノ基、アミノ基などが挙げられる。
 より具体的には、芳香環に結合した第2ヒドロキシ基を有するポリオールとしては、カテコール、ピロガロール、没食子酸、没食子酸エステル(没食子酸アルキル(炭素数1~4のアルキルとのエステルなど)など)、ヘキサヒドロキシベンゼン、1,2-ジヒドロキシナフタレン、2,3-ジヒドロキシナフタレン、4,4’-(2,3-ジメチルテトラメチレン)ジピロカテコール,2,3,4,4’-テトラヒドロキシジフェニルメタンなどが挙げられる。これらのポリオールの芳香環には、置換基が結合していてもよい。
 第1ヒドロキシ基と第2ヒドロキシ基を有するアルキル基(メチロール基など)とを有するポリオールとしては、典型的には、サリチルアルコール、2,5-ジヒドロキシベンジルアルコール、2,6-ビス(ヒドロキシメチル)-p-クレゾールなどが挙げられる。これらのポリオールの芳香環には、置換基が結合していてもよい。
 ポリオールの芳香環が有していてもよい置換基としては、例えば、R~Rについて記載した基または原子(ただし、水素原子は除く)が挙げられる。
 中心原子には、例えば、ヒドロキシ酸、ポリカルボン酸、およびポリオールからなる群より選択される少なくとも1つの配位有機分子が配位している。1つの中心原子あたりに配位する配位有機分子の分子数は、1分子であってもよく、2分子以上であってもよい。錯アニオンの安定性の観点から、2つの中心原子あたり2分子以上(例えば、2分子または3分子)の配位有機分子が配位するような配位有機分子を選択してもよい。
 中心原子がホウ素またはアルミニウムである場合、例えば、四配位の錯アニオンが形成され得る。典型的には、ホウ素原子またはアルミニウム原子に配位有機分子として2分子の配位有機分子(例えば、ヒドロキシ酸、ジカルボン酸、ジオール)が配位した錯アニオンが挙げられる。このような錯アニオンとしては、例えば、ボロジサリチル酸、ボロジシュウ酸、ボロジグリコール酸、ボロジカテコール、ボロジピロガロール、ボロジ没食子酸、ボロジ没食酸アルキルエステルが挙げられるが、これらに限定されるものではない。ボロジ没食子酸アルキルエステルのアルキルとしては、例えば、C1-6アルキル(例えば、メチル、エチル、n-プロピル、イソブチル、n-ブチル)、好ましくはC1-4アルキルが挙げられる。また、中心原子がケイ素である場合、例えば、五配位または六配位の錯アニオンが形成され得る。典型的には、ケイ素原子に配位有機分子として3分子のジオールが配位した錯アニオンが挙げられる。
 中心原子およびこれと結合した配位有機分子(もしくは錯アニオン)は、酸性を呈するため、液状成分のpHを後述の範囲に制御するのに寄与し得る。
 液状成分中に含まれる錯アニオンの濃度は、例えば、0.1質量%を超えてもよく、1.0質量%以上であってもよい。このように錯アニオンを含むことで、液状成分の高温での安定性が大きく高められ、電解コンデンサの耐熱性も顕著に向上する。ただし、液状成分の粘度を好適に維持する観点から、液状成分中に含まれる錯アニオンの含有量は、例えば、30質量%以下であってもよく、20質量%以下であってもよい。
 ここで、錯アニオンの濃度とは、液状成分に含まれる中心原子と上記構造を有する複数の配位原子を有する有機分子とが形成し得る錯アニオンの最大量と定義する。ここでは、実際に錯アニオンを形成しているか否かに関わらず、中心原子と有機分子とが全て錯イオンを形成していると仮定して最大量を算出する。ただし、中心原子の当量と有機分子の当量とが異なる場合には、上記最大量は、当然に、少ない方の当量で算出すればよい。
 錯アニオンの定量および定性分析は、例えば、以下の方法で行うことができる。
<定性分析>
 まず、液状成分30mLを、密閉蓋を有するガラス製容器に秤量し、容器内の液状成分の赤外線吸収スペクトル(IR)を所定の測定装置(IRSprit[島津製作所(株)製])で測定する。次に、液状成分を収容した容器を密閉して、高温環境下で一定時間保持する。その後、容器内の液状成分を放冷したあと再度IRを測定する。中心原子-配位原子間の結合の伸縮振動スペクトルの変化で錯アニオンの安定性を評価できる。スペクトル変化が小さい方が錯アニオンの安定性が高いと言える。
<定量分析>
 まず、液状成分30mLを、密閉蓋を有するガラス製容器に秤量し、容器内の液状成分の核磁気共鳴スペクトル(NMR)を所定の測定装置([AVANCEIII HD[BRUKER製])で測定し、ピーク強度から初期の錯アニオンの生成比(G0)を求める。次に、液状成分を収容した容器を密閉して、高温環境下で一定時間保持する。その後、容器内の液状成分を放冷したあと再度NMRを測定し、錯アニオンと未反応の有機分子との生成比(G1)を求める。以下の式を用いて錯アニオンの分解率を求め、錯アニオンの安定性を評価できる。分解率が小さい方が錯アニオンの安定性が高いと言える。
錯アニオンの生成比G1(%)=(錯アニオンのピーク強度)/(錯アニオンのピーク強度+未反応有機分子のピーク強度)×100
錯アニオンの分解率(%)=初期の錯アニオンの生成比G0(%)-錯アニオンの生成比G1(%)
 酸成分のうち、上記の配位化合物や、サッカリン、オキソカーボン酸、メルドラム酸、ピクリン酸などは、カルボン酸とは異なり、第1溶媒が有するヒドロキシ基との間での脱水縮合反応が起こり難い。そのため、液状成分の揮散を抑制効果がさらに高まり、脱ドープのより高い抑制効果を得ることができる。また、上記の配位化合物は、pKaが比較的低いため、共役酸のpKaが比較的低い塩基成分と組み合わせても、酸成分および塩基成分の高い解離性を確保することができる。よって、より高い皮膜修復性および導電性を確保する観点から、上記の配位化合物を用いると有利である。
 また、サッカリン、オキソカーボン酸、メルドラム酸、およびピクリン酸からなる群より選択される少なくとも一種を用いる場合も好ましい。オキソカーボン酸としては、デルタ酸、スクアリン酸、クロコン酸、ロジゾン酸、ヘプタゴン酸などが挙げられる。これらの酸成分は、カルボン酸とは異なり、電解コンデンサが高温に晒されても、炭酸ガスを放出しない。電解コンデンサは、一般に高温に晒されるリフロー工程を経て基板に、はんだ接合される。リフロー工程において、多量のガスが発生すると、電解コンデンサの気密性が低下して、信頼性が低下する。そのため、上記のような酸成分を用いることで、リフロー工程における気密性および信頼性の低下を抑制することができる。
 酸成分のより高い解離性を確保し易い観点からは、酸成分のpKaは、7以下であることが好ましく、6以下または5以下であることがより好ましい。電極の腐食を低減する観点からは、酸成分のpKaは、1以上が好ましく、2以上がより好ましい。これらの上限値と下限値とは任意に組み合わせることができる。
 酸成分は、pKaが1以上6以下(例えば、1以上5以下、2以上6以下、または2以上5以下)の酸を含んでもよい。このような酸成分を用いる場合、比較的解離性が低い塩基成分を用いる場合でも、より高い皮膜修復性を確保し易い。
 (塩基成分)
 (第1塩基)
 塩基成分は、共役酸のpKaが5以上10以下であり、かつ沸点を有さないかまたは沸点が100℃以上である第1塩基を含む。液状成分が第1塩基を含むことで、電解コンデンサが高温に晒されても、液状成分の揮散が抑制され、酸成分による高い脱ドープ抑制効果と、高い皮膜修復性とを両立することができる。
 第1塩基の共役酸のpKaは、5以上10以下であればよく、5以上8以下であってもよく、6以上8以下であってもよく、6以上10以下であってもよく、7以上10以下であってもよく、8を超え10以下であってもよい。共役酸のpKaが10を超えると、酸成分による脱ドープ抑制効果が低下する。また、電極の腐食が生じやすくなる。共役酸のpKaが5未満の場合には、酸成分および塩基成分の解離性が大きく低下し、液状成分の揮散が顕著になり、皮膜修復性が低下するとともに、導電性が低下する。また、塩基成分は、第1塩基として、共役酸のpKaが5以上8以下(例えば、6以上8以下)のものを含んでもよく、共役酸のpKaが6以上10以下(例えば、7以上10以下、または8を超え10以下)のものを含んでもよい。
 共役酸のpKaが5以上8以下の第1塩基を用いる場合には、酸成分として、配位化合物を少なくとも用いることが好ましい。共役酸のpKaが5以上8以下の第1塩基を用いる場合には、酸成分として、少なくともpKaが2以上5以下である酸を用いる場合も好ましい。酸成分として、カルボン酸(芳香族カルボン酸など)を用いる場合には、共役酸のpKaが8より大きく10以下の第1塩基を少なくとも用いることが好ましい。このような組み合わせの場合には、より高い脱ドープ抑制効果を確保することができるとともに、酸成分および塩基成分の解離性が高まり、より高い皮膜修復性を確保し易い。
 第1塩基の沸点は、100℃以上であればよい。液状成分の揮散を抑制して、より高い皮膜修復性が得られ易い観点からは、第1成分の沸点は、130℃以上が好ましく、150℃以上がより好ましい。第1塩基は、沸点を有さないものであってもよい。沸点を有さない第1塩基は、熱分解温度が、上記の沸点として記載した温度範囲であってもよい。
 液状成分中で、第1塩基の析出を抑制するとともに、液状成分の粘度を低く維持し易い観点から、第1塩基は、室温(20℃以上35℃以下の温度)では液体であることが好ましく、第1塩基の融点は、30℃以下であることがより好ましい。
 第1塩基としては、アミン化合物、およびアンモニウム化合物などが挙げられる。アミン化合物は、第1級アミン、第2級アミン、および第3級アミンのいずれであってもよい。第2級アミンおよび第3級アミンの少なくとも一方を用いると、酸成分の高い解離性および酸成分による高い脱ドープ抑制効果を確保しながら、電極の腐食を抑制することができるため、有利である。アンモニウム化合物としては、例えば、第3級アミンに対応する第4級アンモニウム化合物が挙げられる。このような第4級アンモニウム化合物は、第3級アミンの窒素原子上に、さらに1つの有機基(アルキル基、アリール基など)を有するものである。塩基成分は、一種の第1塩基を含んでいてもよく、二種以上の第1塩基を含んでいてもよい。
 アミン化合物は、脂肪族アミン、脂環族アミン(例えば、シクロヘキシルアミンなどのシクロアルキルアミン、アマンタジン)、芳香族アミン、複素環式アミンのいずれであってもよい。また、これらのアミンを第1アミン化合物と称することがある。第1アミン化合物は、ポリアルキレンオキサイド鎖(またはポリオキシアルキレン鎖)を含まないものである。これらのうち、沸点および共役酸のpKaのそれぞれを上記の範囲に制御し易い観点から、脂肪族アミン、複素環式アミンが好ましい。また、アミン化合物には、ポリアルキレンオキサイド鎖を含む第2アミン化合物も包含される。このような第2アミン化合物としては、例えば、第1アミン化合物またはアンモニアにポリアルキレンオキサイドが付加したポリアルキレンオキサイド付加体が挙げられる。アミン化合物において、アミンの窒素原子に結合する有機基の炭素数、有機基の構造、有機基が有する官能基、ポリアルキレンオキサイド鎖におけるアルキレンオキサイドの繰り返し数、およびポリアルキレンオキサイド鎖を有する基の個数などの少なくとも1つを選択することで、共役酸のpKaおよび塩基成分の沸点を調節することができる。
 脂肪族アミンとしては、例えば、C4-20アルキル基を少なくとも1つ有するトリアルキルアミン、第3級アルカノールアミン、ポリアルキレンポリアミンなどが挙げられる。
 上記のトリアルキルアミンは、C4-20アルキル基(好ましくはC4-10アルキル基)に加え、C1-4アルキル基を有するものであってもよい。トリアルキルアミンにおけるC4-20アルキル基の個数n1は、1~3であり、C1-4アルキル基の個数n2は、0~2であり、n1+n2=3である。トリアルキルアミンにおける3つのアルキル基のうち、少なくとも2つは同じであってもよく、全てが異なっていてもよい。このようなトリアルキルアミンの具体例としては、トリブチルアミン、トリイソブチルアミン、ジメチルヘキシルアミン、ジエチルヘキシルアミンなどが挙げられる。
 第3級アルカノールアミンは、少なくとも1つのヒドロキシアルキル基を有していればよく、ヒドロキシアルキル基以外に炭化水素基を有していてもよい。アルカノールアミンにおけるヒドロキシアルキル基の個数n3は、1~3であり、炭化水素基の個数n4は、0~2であり、n3+n4=3である。ヒドロキシアルキル基としては、ヒドロキシC1-10アルキル基が好ましく、ヒドロキシC1-6アルキル基またはヒドロキシC1-4アルキル基であってもよい。炭化水素基としては、脂環族または芳香族炭化水素基であってもよいが、脂肪族炭化水素基が好ましく、中でも、アルキル基がより好ましい。アルキル基としては、例えば、C1-22アルキル基が挙げられ、C1-20アルキル基であってもよく、C1-10アルキル基であってもよく、C1-6アルキル基またはC1-4アルキル基であってもよい。アルキル基は、C8-22アルキル基、C10-22アルキル基、またはC14-22アルキル基であってもよい。第3級アルカノールアミンの具体例としては、ジメチルエタノールアミン、ジエチルエタノールアミン、トリエタノールアミン、ステアリルジエタノールアミン、オクタデシルジエタノールアミン、ベヘニルジエタノールアミンなどが挙げられる。
 ポリアルキレンポリアミンとしては、例えば、ポリ(C2-4アルキレン)ポリアミンが挙げられる。ポリアルキレンポリアミンにおけるアルキレン単位の個数は、例えば、2以上10以下であり、2以上6以下であってもよい。ポリアルキレンポリアミンの具体例としては、例えば、エチレンジアミン、ジエチレントリアミン、トリエチレンテトラミン、テトラエチレンペンタミン、ペンタエチレンヘキサミン、スペルミジン、スペルミンなどが挙げられる。ポリアルキレンポリアミンには、窒素原子上に、アルキル基またはヒドロキシアルキル基などの置換基を有するものも包含される。アルキル基またはヒドロキシアルキル基のアルキル部分としては、C1-20アルキルが挙げられ、C1-10アルキルであってもよく、C1-6アルキルまたはC1-4アルキルであってもよい。
 ESRおよび漏れ電流の変化を低減する効果がさらに高まる観点から、第1塩基が少なくとも複素環式アミンを含む場合も好ましい。複素環式アミンとしては、例えば、4員以上20員以下または4員以上10員以下の複素環式アミンが挙げられる。複素環は、架橋式複素環であってもよい。複素環式アミンは、複素環を構成する窒素原子を1つ有していてもよく、2つ以上有していてもよい。複素環は、環の構成原子として、窒素原子以外のヘテロ原子(酸素原子、硫黄原子など)を1つまたは2つ以上有していてもよい。複素環は、飽和でも、不飽和でもよい。複素環式アミンは、第2級アミンでも第3級アミンでもよい。特に、3級アミンである複素環式アミンを少なくとも用いる場合が好ましい。また、複素環式アミンには、複素環に、1つまたは2つ以上の置換基(例えば、ヒドロキシ基、アミノ基または置換アミノ基、アルキル基、アルコキシ基、ヒドロキシアルキル基など)を有するものも包含される。複素環式アミンの具体例としては、例えば、ピロリジン、ピペリジン、ピペラジン、モルホリン、N-アルキルモルホリン(N-メチルモルホリン、N-ブチルモルホリンなど)、N-ヒドロキシアルキルモルホリン、ピリジン、ヒドロキシアルキルピリジン(ヒドロキシエチルピリジンなど)、ピリダジン、ピリミジン、ピラジン、4-ジメチルアミノピリジンなどが挙げられる。複素環式アミンのうち、沸点および共役酸のpKaを好適な範囲に調節し易い観点から、第3級アミンが好ましく、不飽和の第3級アミンがより好ましい。また、酸成分による高い脱ドープ抑制効果を保持して、電極の腐食を抑制し易い観点から、複素環式アミンは、遊離のアミノ基を有さないものが好ましい。複素環式アミンのうち、ピリジン、N-アルキルモルホリン、N-ヒドロキシアルキルモルホリンなどがより好ましい。モルホリンの窒素原子上のアルキル基またはヒドロキシアルキル基のアルキル部分の炭素数は1~20であってもよく、1~10であってもよい。アルキル部分は、メチルやエチルであってもよいが、沸点および共役酸のpKaを好適な範囲に調節し易い観点からは、C3-20アルキルが好ましく、C4-20アルキルまたはC4-10アルキル(ブチルなど)であってもよい。第1アミン化合物の解離度を適度な範囲に調節し易い観点からは、モルホリンの窒素原子上のアルキル基またはヒドロキシアルキル基のアルキル部分の炭素数は1~4が好ましい。特に、N-アルキルモルホリンにおいて、このようなアルキル基の炭素数がこのような範囲である場合が好ましい。
 第2アミン化合物におけるポリアルキレンオキサイド鎖としては、例えば、ポリC2-4アルキレンオキサイド鎖が挙げられ、ポリC2-3アルキレンオキサイド鎖(特に、ポリエチレンオキサイド鎖)であってもよい。1つのポリアルキレンオキサイド鎖において、アルキレンオキサイドの繰り返し数は、例えば、2以上または4以上であってもよい。また、1つの有機基において、アルキレンオキサイドの繰り返し数は、100以下であってもよく、50以下または30以下であってもよい。これらの下限値と上限値とは任意に組み合わせることができる。第2アミン化合物に含まれるアルキレンオキサイド単位の種類は全て同じであってもよく、2種類以上のアルキレンオキサイド単位を含んでもよい。
 第2アミン化合物のうち、アルカノールアミンのアルキレンオキサイド付加体が好ましい。アルカノールアミンの部分は、1~3個のヒドロキシアルキル基を有する第1級、第2級または第3級のアルカノールアミンである。第3級のアルカノールアミンとしては、上記のものが挙げられる。第1級または第2級のアルカノールアミンとしては、例えば、モノまたはジC1-10アルカノールアミンが挙げられ、モノまたはジC1-6アルカノールアミンであってもよく、モノまたはジC1-4アルカノールアミンであってもよい。第1級または第2級のアルカノールアミンの具体例としては、エタノールアミン、ジエタノールアミン、プロパノールアミン、ジプロパノールアミンが挙げられる。
 なお、第2アミン化合物において、アルキレンオキサイド単位は、第1アミン化合物またはアンモニアの窒素原子に付加していてもよく、第1アミン化合物がアルカノールアミンの場合には、アミンの窒素原子に結合したヒドロキシアルキル基のヒドロキシ部位に、アルキレンオキサイド単位が付加していてもよい。アルキレンオキサイド単位がヒドロキシアルキル基のヒドロキシ部位に付加している場合には、上記のアルキレンオキサイドの繰り返し数は、便宜上、ヒドロキシアルキル基に対応するオキシアルキレン基の部分も含めて数える(つまり、窒素原子に結合したポリアルキレンオキサイド鎖全体について数える)ものとする。
 塩基成分は、少なくとも第1塩基を含んでいればよく、第1塩基以外の第2塩基を含んでもよい。第1塩基による効果が十分に発揮されるように、塩基成分に占める第1塩基の比率は、多い方が好ましい。塩基成分に占める第1塩基の比率は、例えば、90質量%以上であり、95質量%以上であってもよく、99質量%以上であってもよい。塩基成分に占める第1塩基の比率は、100質量%以下である。塩基成分を第1塩基のみで構成してもよい。
 (第2塩基)
 第2塩基としては、例えば、(a)共役酸のpKaが10を超えるかまたは5未満であるか、もしくは(b)沸点が100℃未満であるか、(a)および(b)の双方を満たす塩基が挙げられる。
 第2塩基としては、例えば、アンモニア、アミン(具体的には、第1級アミン、第2級アミン、第3級アミン)、第4級アンモニウム化合物およびアミジニウム化合物等が挙げられる。液状成分は、第2塩基を一種含んでいてもよく、二種以上含んでいてもよい。
 アミンは、脂肪族、脂環族、芳香族、および複素環式のいずれでもよい。アミンとしては、例えば、モノ、ジまたはトリC1-4アルキルアミン(メチルアミン、ジメチルアミン、トリメチルアミン、エチルアミン、ジエチルアミン、トリエチルアミン、N,N-ジイソプロピルエチルアミンなど)、アニリン、フェネチルアミン、トルイジンなどが挙げられる。第4級アンモニウム化合物としては、例えば、アミジン化合物(イミダゾール化合物も含む)が挙げられる。イミダゾール化合物としては、イミダゾール、1,2,3,4-テトラメチルイミダゾール、1,3-ジメチル-2-エチルイミダゾールなどが挙げられる。
 (その他)
 酸成分の塩基成分に対するモル比(=酸成分/塩基成分)は、例えば、0.1以上であり、0.2以上であってもよく、0.5以上または0.8以上であってもよく、1以上または1.01以上であってもよく、1.02以上または1.05以上であってもよく、1.1以上であってもよい。酸成分として、カルボン酸を用いる場合には、より高い脱ドープ抑制効果を確保する観点から、酸成分を塩基成分よりも過剰に用いることが好ましい。この場合の上記モル比は、1.01以上または1.02以上が好ましく、1.05以上または1.1以上であってもよい。酸成分の塩基成分に対するモル比は、例えば、50以下であり、30以下であってもよく、10以下であってもよい。これらの下限値と上限値とは任意に組み合わせることができる。
 液状成分中の酸成分および塩基成分の合計濃度は、例えば、0.1質量%以上であり、0.3質量%以上、0.5質量%以上、5質量%以上、または10質量%以上であってもよい。溶質の濃度がこのような範囲である場合、第1溶媒と組み合わせることで、酸成分および塩基成分を液状成分中で高い解離性で解離させることができ、誘電体層のより高い皮膜修復性を確保することができる。酸成分および塩基成分の合計濃度は、25質量%以下、23質量%以下、15質量%以下、12質量%以下または10質量%以下であってもよい。溶質の濃度がこのような範囲である場合、ドーパントの脱ドープを抑制する効果をさらに高めることができることができる。これらの下限値と上限値とは任意に組み合わせることができる。液状成分中の酸成分および塩基成分の合計濃度は、例えば、0.1質量%以上25質量%以下、または0.3質量%以上23質量%以下であってもよい。これらの範囲の中でも、初期のESRおよびESRの変動をさらに低く抑える観点からは、酸成分および塩基成分の合計濃度は、0.1質量%以上12質量%以下が好ましく、0.3質量%以上10質量%以下がより好ましい。また、初期の漏れ電流および漏れ電流の変動をさらに小さく抑える観点からは、酸成分および塩基成分の合計濃度は、5質量%以上25質量%以下が好ましく、10質量%以上23質量%以下がより好ましい。
 液状成分のpHは、6以下であることが好ましく、4以下であることがより好ましく、3.8以下、または3.6以下であってもよい。電解液のpHをこのような範囲とすることで、導電性高分子成分の劣化は抑制され易くなる。pHは1.0以上が好ましい。
(コンデンサ素子)
 コンデンサ素子は、表面に誘電体層を備える陽極体と、誘電体層の一部を覆う導電性高分子成分と、を少なくとも含む。
 (陽極体)
 陽極体は、弁作用金属、弁作用金属を含む合金、および弁作用金属を含む化合物などを含むことができる。これらの材料は一種を単独でまたは二種以上を組み合わせて使用できる。弁作用金属としては、例えば、アルミニウム、タンタル、ニオブ、チタンが好ましく使用される。表面が多孔質である陽極体は、例えば、エッチングなどにより弁作用金属を含む基材(箔状または板状の基材など)の表面を粗面化することで得られる。また、陽極体は、弁作用金属を含む粒子の成形体またはその焼結体でもよい。なお、焼結体は、多孔質構造を有する。
 (誘電体層)
 誘電体層は、陽極体の表面の弁作用金属を、化成処理などにより陽極酸化することで形成される。誘電体層は、陽極体の少なくとも一部を覆うように形成されていればよい。誘電体層は、通常、陽極体の表面に形成される。誘電体層は、陽極体の多孔質の表面に形成されるため、陽極体の表面の孔や窪み(ピット)の内壁面に沿って形成される。
 誘電体層は弁作用金属の酸化物を含む。例えば、弁作用金属としてタンタルを用いた場合の誘電体層はTa25を含み、弁作用金属としてアルミニウムを用いた場合の誘電体層はAl23を含む。尚、誘電体層はこれに限らず、誘電体として機能するものであればよい。陽極体の表面が多孔質である場合、誘電体層は、陽極体の表面(孔の内壁面を含む)に沿って形成される。
 (導電性高分子成分)
 導電性高分子成分は、例えば、導電性高分子とドーパントとを含む。導電性高分子成分は、誘電体層の一部を覆うように付着している。誘電体層の表面に付着した導電性高分子成分は、導電性高分子層を構成していてもよい。導電性高分子層は、固体電解質層と呼ばれることもある。導電性高分子成分は、電解コンデンサにおける陰極体の少なくとも一部を構成する。導電性高分子成分は、必要に応じて、さらに、添加剤を含んでもよい。
 導電性高分子としては、例えば、π共役系高分子が挙げられる。導電性高分子としては、ポリピロール、ポリチオフェン、ポリフラン、ポリアニリン、ポリアセチレン、ポリフェニレン、ポリフェニレンビニレン、ポリアセン、ポリチオフェンビニレンなどが挙げられる。これらは単独で用いてもよく、2種以上を組み合わせて用いてもよく、2種以上のモノマーの共重合体でもよい。
 なお、本明細書では、ポリピロール、ポリチオフェン、ポリフラン、ポリアニリンなどは、それぞれ、ポリピロール、ポリチオフェン、ポリフラン、ポリアニリンなどを基本骨格とする高分子を意味する。したがって、ポリピロール、ポリチオフェン、ポリフラン、ポリアニリンなどには、それぞれの誘導体も含まれ得る。例えば、ポリチオフェンには、ポリ(3,4-エチレンジオキシチオフェン)などが含まれる。
 ドーパントは、ポリアニオンであってよい。ポリアニオンの具体例としては、ポリビニルスルホン酸、ポリスチレンスルホン酸、ポリアリルスルホン酸、ポリアクリルスルホン酸、ポリメタクリルスルホン酸、ポリ(2-アクリルアミド-2-メチルプロパンスルホン酸)、ポリイソプレンスルホン酸、ポリアクリル酸などが挙げられる。これらは単独で用いてもよく、2種以上を組み合わせて用いてもよい。また、これらは単独モノマーの重合体であってもよく、2種以上のモノマーの共重合体であってもよい。なかでも、ポリスチレンスルホン酸由来のポリアニオンが好ましい。
 導電性高分子層は、例えば、原料モノマーを誘電体層上で化学重合および/または電解重合することにより、形成することができる。あるいは、導電性高分子が溶解した溶液、または、導電性高分子が分散した分散液を、誘電体層に接触させることにより、形成することができる。導電性高分子層は、誘電体層の少なくとも一部を覆うように形成されていればよい。
 陰極体にも、陽極体と同様、金属箔を用いてもよい。金属の種類は特に限定されないが、アルミニウム、タンタル、ニオブなどの弁作用金属または弁作用金属を含む合金を用いることが好ましい。必要に応じて、金属箔の表面を粗面化してもよい。金属箔の表面には、化成皮膜が設けられていてもよく、金属箔を構成する金属とは異なる金属(異種金属)や非金属の被膜が設けられていてもよい。異種金属や非金属としては、例えば、チタンのような金属やカーボンのような非金属などを挙げることができる。
 (セパレータ)
 金属箔を陰極体に用いる場合、金属箔と陽極体との間にはセパレータを配置してもよい。セパレータとしては、特に制限されず、例えば、セルロース、ポリエチレンテレフタレート、ビニロン、ポリアミド(例えば、脂肪族ポリアミド、アラミドなどの芳香族ポリアミド)の繊維を含む不織布などを用いてもよい。
 (その他)
 電解コンデンサは、巻回型であってもよく、チップ型または積層型のいずれであってもよい。コンデンサ素子の構成は、電解コンデンサのタイプに応じて、選択すればよい。
 電解コンデンサは、少なくとも1つのコンデンサ素子を有していればよく、複数のコンデンサ素子を有していてもよい。電解コンデンサに含まれるコンデンサ素子の数は、用途に応じて決定すればよい。
 以下、本開示の電解コンデンサを実施形態に基づいて、より具体的に説明する。ただし、本開示の電解コンデンサは、以下の実施形態に限定されるものではない。
 図1は、本実施形態に係る電解コンデンサの断面模式図であり、図2は、同電解コンデンサに係るコンデンサ素子の一部を展開した概略図である。
 図1に示す電解コンデンサは、コンデンサ素子10と、コンデンサ素子10を収容する有底ケース11と、有底ケース11の開口を塞ぐ封止部材12と、封止部材12を覆う座板13と、封止部材12から導出され、座板13を貫通するリード線14A、14Bと、リード線とコンデンサ素子10の電極とを接続するリードタブ15A、15Bと、液状成分(図示せず)とを備える。有底ケース11の開口端は封止部材12にかしめるようにカール加工されている。
 コンデンサ素子10は、図2に示すような巻回体から作製される。巻回体とは、コンデンサ素子10の半製品であり、表面に誘電体層を有する陽極体21と陰極体22との間に導電性高分子が配置されていないものをいう。巻回体は、リードタブ15Aと接続された陽極体21と、リードタブ15Bと接続された陰極体22とを、セパレータ23を介して巻回したものである。巻回体の最外周は巻止めテープ24により固定される。なお、図2は、巻回体の最外周を固定する前の一部が展開された状態を示している。
 陽極体21は表面が粗面化された金属箔を具備し、粗面化された表面には誘電体層が形成されている。誘電体層の表面の少なくとも一部に導電性高分子を付着させることにより、コンデンサ素子10が形成される。コンデンサ素子10は、図示しない液状成分とともに外装ケースに収容されている。
 以下、電解コンデンサの製造方法の一例について説明する。
(i)誘電体層を有する陽極体21および陰極体22を準備する工程
 陽極体21および陰極体22の原料には、弁作用金属で形成された金属箔が用いられる。陽極体21の場合、エッチング処理等により、金属箔の表面が粗面化され、金属箔の表面に複数の凹凸が形成される。次に、化成処理等により、粗面化された金属箔の表面に誘電体層が形成される。必要に応じて、陰極体22の表面を粗面化してもよい。
(ii)巻回体の作製
 陽極体21と陰極体22とをセパレータ23を介して巻回し、巻回体を作製する。セパレータ23には、合成セルロースなどを主成分とする不織布を用い得る。巻回体の最外層に位置する陰極体22の外表面に巻止めテープ24を配置し、陰極体22の端部を固定する。必要に応じて、巻回体に対し、更に化成処理が行われる。
(iii)コンデンサ素子10を形成する工程
 例えば液状の高分子分散体を誘電体層に含浸させ、誘電体層の少なくとも一部を覆う導電性高分子の膜を形成する。これにより、陽極体21と陰極体22との間に導電性高分子が配置されたコンデンサ素子10が得られる。高分子分散体を誘電体層の表面に付与する工程は2回以上繰り返してもよい。その後、コンデンサ素子10に液状成分を含浸させればよい。これにより、導電性高分子と液状成分とを具備する電解コンデンサが得られる。
(iv)コンデンサ素子を封止する工程
 リード線14A、14Bが有底ケース11の開口側に位置するようにコンデンサ素子10を液状成分とともに有底ケース11に収納する。次に、各リード線が貫通する封止部材12で有底ケース11の開口を塞ぎ、開口端を封止部材12にかしめてカール加工し、カール部分に座板13を配置すれば、図1に示すような電解コンデンサが完成する。
 上記の実施形態では、巻回型の電解コンデンサについて説明したが、本発明の適用範囲は上記に限定されず、他の電解コンデンサ、例えば、陽極体として金属の焼結体を用いるチップ型の電解コンデンサや、金属板を陽極体として用いる積層型の電解コンデンサにも適用することができる。
[実施例]
 以下、本発明を実施例および比較例に基づいて具体的に説明するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。
《電解コンデンサA1~A35およびB1~B5の作製》
 定格電圧25V、定格静電容量330μFの巻回型の電解コンデンサ(直径10mm×L(長さ)10mm)を作製した。以下に、電解コンデンサの具体的な製造方法について説明する。
(陽極体の準備)
 厚さ100μmのアルミニウム箔にエッチング処理を行い、アルミニウム箔の表面を粗面化した。その後、アルミニウム箔の表面に化成処理により誘電体層を形成した。化成処理は、アジピン酸アンモニウム溶液にアルミニウム箔を浸漬し、これに45Vの電圧を印加することにより行った。その後、アルミニウム箔を裁断して、陽極体を準備した。
(陰極体の準備)
 厚さ50μmのアルミニウム箔にエッチング処理を行い、アルミニウム箔の表面を粗面化した。その後、アルミニウム箔を裁断して、陰極体を準備した。
(巻回体の作製)
 陽極体および陰極体に陽極リードタブおよび陰極リードタブを接続し、陽極体と陰極体とをリードタブを巻き込みながらセパレータを介して巻回した。巻回体から突出する各リードタブの端部には、陽極リード線および陰極リード線をそれぞれ接続した。作製された巻回体に対して、再度化成処理を行い、陽極体の切断された端部に誘電体層を形成した。次に、巻回体の外側表面の端部を巻止めテープで固定して巻回体を作製した。
(高分子分散体の調製)
 3,4-エチレンジオキシチオフェンと、高分子ドーパントであるポリスチレンスルホン酸(PSS、重量平均分子量10万)とを、イオン交換水に溶かし、混合溶液を調製した。混合溶液を撹拌しながらイオン交換水に溶かした硫酸鉄(III)(酸化剤)を添加し
、重合反応を行った。反応後、得られた反応液を透析し、未反応モノマーおよび過剰な酸化剤を除去し、約5質量%のPSSがドープされたポリエチレンジオキシチオフェン(PEDOT/PSS)を含む高分子分散体を得た。
(導電性高分子層の形成)
 減圧雰囲気(40kPa)中で、所定容器に収容された高分子分散体に巻回体を5分間浸漬し、その後、高分子分散体から巻回体を引き上げた。次に、高分子分散体を含浸した巻回体を、150℃の乾燥炉内で20分間乾燥させ、誘電体層の少なくとも一部を被覆する導電性高分子層を形成した。このようにしてコンデンサ素子を形成した。
(液状成分の調製)
 表に示す溶媒を準備した。このとき、必要に応じて、溶媒の混合物を撹拌下で95℃に加熱した。準備した溶媒に、表に示す酸成分および塩基成分を、それぞれの液状成分中の濃度が表に示す値となるように加え、混合した。このようにして液状成分を調製した。
(電解コンデンサの組み立て)
 液状成分中に、減圧雰囲気(40kPa)中で、導電性高分子層を形成した上記の巻回体を5分間浸漬した。これにより、液状成分を含浸させたコンデンサ素子を得た。得られたコンデンサ素子を、封止して、図1に示すような電解コンデンサを完成させた。その後、定格電圧を印加しながら、130℃で2時間エージング処理を行った。
[評価:ESRおよび漏れ電流の測定]
 20℃の環境下で、4端子測定用のLCRメータを用いて、電解コンデンサの周波数100kHzにおけるESR(初期ESR(Z0))を測定した。また、20℃の環境下で、電解コンデンサに定格電圧を印加し、2分間経過した後の漏れ電流(初期漏れ電流L0)を測定した。
 次いで、145℃で定格電圧を印加しながら、電解コンデンサを2000時間保持した。この145℃で保持した後の電解コンデンサのESR(Z1)および漏れ電流(L1)を、初期ESRおよび漏れ電流と同様の手順で、20℃環境下で測定した。ESRの増加率(ΔESR)として、初期値(Z0)に対する145℃で保持した後の電解コンデンサのESR(Z1)の比率(Z1/Z0)を求めた。また、漏れ電流変化として、初期値(L0)に対する145℃で保持した後の電解コンデンサの漏れ電流(L1)の比率(L1/L0)を求めた。
 評価結果を以下の表1~表4に示す。表中、A1~A35は実施例であり、B1~B5は比較例である。表中では、145℃で保持した後のESRおよび漏れ電流を、高温保持後のESRおよび漏れ電流として記載した。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000003
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000004
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000005
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000006
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000007
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000008
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000009
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000010
 本発明を現時点での好ましい実施態様に関して説明したが、そのような開示を限定的に解釈してはならない。種々の変形および改変は、上記開示を読むことによって本発明に属する技術分野における当業者には間違いなく明らかになるであろう。したがって、添付の請求の範囲は、本発明の真の精神および範囲から逸脱することなく、すべての変形および改変を包含する、と解釈されるべきものである。
 本開示の電解コンデンサは、ハイブリッド型電解コンデンサとして利用できる。電解コンデンサは、特に、高い耐熱性が求められる用途に適している。しかし、電解コンデンサの用途はこれらに限定されるものではない。
 10:コンデンサ素子
11:有底ケース
12:封止部材
13:座板
14A,14B:リード線
15A,15B:リードタブ
21:陽極体
22:陰極体
23:セパレータ
24:巻止めテープ

Claims (24)

  1.  コンデンサ素子と、液状成分とを含み、
     前記コンデンサ素子は、表面に誘電体層を備える陽極体と、前記誘電体層の一部を覆う導電性高分子成分と、を含み、
     前記液状成分は、第1溶媒と、塩基成分と、酸成分と、を含み、
     前記第1溶媒は、ポリオールおよびその誘導体からなる群より選択される少なくとも一種であり、
     前記塩基成分は、共役酸の酸解離定数が5以上10以下であり、かつ、沸点を有さないかまたは沸点が100℃以上である第1塩基を含む、電解コンデンサ。
  2.  前記第1塩基は、脂肪族アミン、脂環族アミン、芳香族アミン、および複素環式アミンからなる群より選択される少なくとも一種の第1アミン化合物を含む、請求項1に記載の電解コンデンサ。
  3.  前記脂肪族アミンは、C4-20アルキル基を少なくとも1つ有するトリアルキルアミン、第3級アルカノールアミン、およびポリアルキレンポリアミンからなる群より選択される少なくとも一種である、請求項2に記載の電解コンデンサ。
  4.  前記第1塩基は、少なくとも前記複素環式アミンを含む、請求項2または3に記載の電解コンデンサ。
  5.  前記第1塩基は、少なくとも第3級の前記複素環式アミンを含む、請求項2~4のいずれか1項に記載の電解コンデンサ。
  6.  前記第1塩基は、少なくともN-アルキルモルホリンを含み、
     前記N-アルキルモルホリンにおいて、モルホリンの窒素原子上のアルキル基の炭素数は1~4である、請求項2~5のいずれか1項に記載の電解コンデンサ。
  7.  前記液状成分中の前記酸成分および前記塩基成分の合計濃度は、0.1質量%以上25質量%以下である、請求項1~6のいずれか1項に記載の電解コンデンサ。
  8.  前記第1塩基は、ポリアルキレンオキサイド鎖を含む第2アミン化合物を含む、請求項1~7のいずれか1項に記載の電解コンデンサ。
  9.  前記第1塩基の沸点は、150℃以上である、請求項1~8のいずれか1項に記載の電解コンデンサ。
  10.  前記第1塩基の融点は、30℃以下である、請求項1~9のいずれか1項に記載の電解コンデンサ。
  11.  前記第1溶媒は、ポリヒドロキシアルカン成分、ポリアルキレングリコール成分、グリセリン成分、および糖アルコール成分からなる群より選択される少なくとも一種を含む、請求項1~10のいずれか1項に記載の電解コンデンサ。
  12.  前記ポリヒドロキシアルカン成分は、アルキレングリコール成分およびトリメチロールプロパンからなる群より選択される少なくとも一種を含む、請求項11に記載の電解コンデンサ。
  13.  前記第1溶媒は、重量平均分子量が150以上のポリアルキレングリコール成分を含む、請求項1~12のいずれか1項に記載の電解コンデンサ。
  14.  前記第1溶媒は、ポリヒドロキシアルカン成分、グリセリン成分、および糖アルコール成分からなる群より選択される少なくとも一種を含む、請求項1~13のいずれか1項に記載の電解コンデンサ。
  15.  前記ポリアルキレングリコール成分の重量平均分子量は、200以上20000以下である、請求項11~13のいずれか1項に記載の電解コンデンサ。
  16.  前記糖アルコール成分は、マンニトール、ソルビトール、エリスリトール、ペンタエリスリトール、およびこれらの誘導体からなる群より選択される少なくとも一種を含む、請求項11~15のいずれか1項に記載の電解コンデンサ。
  17.  前記酸成分は、芳香族カルボン酸を含む、請求項1~16のいずれか1項に記載の電解コンデンサ。
  18.  前記酸成分は、ホウ素、アルミニウムおよびケイ素からなる群より選択される少なくとも一種の中心原子と、中心原子に結合する複数の配位原子を有する有機分子を含む配位化合物を含み、前記複数の配位原子は、酸素原子および窒素原子からなる群より選択される少なくとも一種である、請求項1~17のいずれか1項に記載の電解コンデンサ。
  19.  前記有機分子は、ボロジサリチル酸、ボロジシュウ酸、ボロジグリコール酸、ボロジカテコール、ボロジピロガロール、ボロジ没食子酸、およびボロジ没食酸アルキルエステルからなる群より選択される少なくとも一種を含む、請求項18に記載の電解コンデンサ。
  20.  前記塩基成分は、共役酸の酸解離定数が5以上8以下である前記第1塩基を含む、請求項1~19のいずれか1項に記載の電解コンデンサ。
  21.  前記酸成分は、サッカリン、オキソカーボン酸、メルドラム酸、およびピクリン酸からなる群より選択される少なくとも一種を含む、請求項1~20のいずれか1項に記載の電解コンデンサ。
  22.  前記酸成分は、酸解離定数が2以上5以下である酸を含む、請求項1~21のいずれか1項に記載の電解コンデンサ。
  23.  前記液状成分中の前記第1溶媒の含有量は、5質量%以上である、請求項1~22のいずれか1項に記載の電解コンデンサ。
  24.  前記酸成分の前記塩基成分に対するモル比(=酸成分/塩基成分)は、0.1以上50以下である、請求項1~23のいずれか1項に記載の電解コンデンサ。
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