JPH02132814A

JPH02132814A - 電解コンデンサ用電解液

Info

Publication number: JPH02132814A
Application number: JP28722388A
Authority: JP
Inventors: Makoto Shimizu; 誠清水; Akio Otake; 大竹　章夫; Tetsuya Koseki; 小関　哲哉; Yutaka Yokoyama; 豊横山
Original assignee: Nippon Chemi Con Corp
Current assignee: Nippon Chemi Con Corp
Priority date: 1988-11-14
Filing date: 1988-11-14
Publication date: 1990-05-22

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本発明は、電解コンデンサに用いる電解液に関し、特に
非プロトン溶媒を主溶媒とした電解液に関するものであ
る．〔従来の技術〕電解コンデンサは、表面に絶縁性の酸化皮膜が形成され
たアルミニウムまたはタンタルなどの弁金属を電極箔に
使用し、前記酸化皮膜層を誘電体とするとともに、この
酸化皮膜層の表面に電解質層となる電解液を接触させ、
更に通常陰極と称する集電用の電極を配置して構成され
ている。

電解コンデンサ用電解液は、上述したように誘電体に直
接接触し、真の陰極として作用する。すなわち、電解液
は電解コンデンサの誘電体層と集電陰極との間に介在し
て、電解液の抵抗分が電解コンデンサに直列に挿入され
ていることになる．そのため、電解液の特性は、電解コ
ンデンサ特性を左右する大きな要因となっている。例え
ば、電解液の電導度が低いと、電解コンデンサの内部の
等価直列抵抗分を増大させ、高周波特性や損失特性が悪
くなる欠点がある。

従来では、高周波特性、損失特性等の向上を図るために
、電導度の高い電解質として、アジピン酸などの有機酸
またはその塩をエチレングリコールなどのグリコール頬
やアルコール類に溶解したものが使用されている。

〔発明が解決しようとする課題〕

ところが、近年の電子機器の利用範囲の増大から電解コ
ンデンサ性能の向上改善の要求が高まり、現状の電解液
の電導度では充分とはいえない。特に現状の電解液の場
合、所望の電導度が得られない場合や、溶解度が低い電
解質を用いた場合などは、意図的に水を添加して電導度
の向上を図ることが行われている。

しかしながら、最近のように従来品を越える広範囲にわ
たる温度環境下での長時間の使用が求められる電解コン
デンサでは、電解液中の水分の存在が誘電体皮膜層の劣
化、電解コンデンサの内部蒸気圧の異常上昇、封口体の
破損や電解液の蒸散による寿命劣化等を招来してしまい
、長期間にわたる安定した特性を維持することが困難に
なっている。

本発明の目的は、非プロトン溶媒を主体とする実質的に
非水系の高電導度の電解液を提供することにより、電解
コンデンサの電気的特性を向上させ、かつ安定した特性
を長期間維持することによって電解コンデンサの信頼性
を向上させることにある。

〔課題を解決するための手段〕

この発明は、電解コンデンサ用の電解液として、非プロ
トン溶媒を主体とする溶媒中に、一般式：（式中、ｐは０，１．２または３であり、Ｐ＝０のとき
、ｍ＝Ｏ〜３、ｎ＝０〜３であり、ｐ−１，２．３のと
きｍ＝２．３、ｎ＝２．３の整数である。またＲは炭素
原子１〜１０個のアルキル基である。）のケイ酸のＮ−
アルキルーｌ−アザビシクロ（ＬＬＩ’）アルヵニウム
化合物塩を電解質として含有していることを特徴として
いる。

また、使用される非プロトン溶媒としては、（１）　　
アミド系として、Ｎ−メチルホルムアミド、Ｎ．Ｎ−ジ
メチルホルムアミド、Ｎ一エチルホルムアミド、Ｎ，Ｎ
−ジェチルホルムアミド、Ｎ−メチルアセトアミド、Ｎ
．Ｎ−ジメチルアセトアミド、Ｎ一エチルアセトアミド
、Ｎ，Ｎ−ジェチルアセトアミド、ヘキサメチルホスホ
リックアミド、（２）　　オキシド系としてジメチルスルホキシド、（
３）　　ニトリル系としてアセトニトリル、（４）環状
エステル、アミド系として、Ｔ−プチロラクトン、Ｎ−
メチル−２−ピロリドン、エチレンカーボネート、プロ
ピレンーカーボネート、などが代表的に挙げられる。

また更に本発明の対象となる多価アルコール化合物は、
２価アルコール化合物または２価アルコール化合物のモ
ノアルキルエーテルが好適で、２価アルコール化合物が
エチレングリコールであり、２価エルコールモノアルキ
ルエーテル化合物がメチルセルソンブまたはエチルセル
ソルブである。

非プロトン溶媒に対する多価アルコール化合物の重量割
合は、（１００〜５０）　：　（０〜５０）であって、
非プロトン溶媒１００χが適切であるが、約５０χまで
の多価アルコール化合物は実質的に製品劣化を避け得て
適宜使用してよい。

また、Ｎ−アルキルー１−アザビシクロアルカニウム化
合物の代表的な化合物例は、前記一般式において、・ｍ−ｎ＝４　　Ｎ−アルキルキノリジジニウム・ｍ＝
４，ｎ＝３Ｎ−７ルキルピ口コリジニウムＮ−アルキルー１−アザビシクロアルカニウム化合物は
、Ｎ−アルキルーｌ−アザビシクロアルカンを合成し、
これをハロゲン化アルキルで常法によりＮアルキル化し
て対応するハロゲン化Ｎ−アルキルーｌ−アザビシクロ
アルカニウム化合物を得ることができる。これをイオン
交換膜を使用した電気透析を行いアニオン交換して水酸
化Ｎ−アルキルー１−アザビシク口アルカニウム化合物
の水溶液を得る。得られたＮ−アルキルー１−アザビシ
ク口アルカニウム化合物水溶液に所望の二酸化ケイ素を
添加し、中和反応させ、減圧下に蒸発乾固してケイ酸の
Ｎ−アルキルー１−アザビシク口アルカニウム塩を得る
ことができる。

本発明にかかる電解コンデンサ用電解液は、一般的に非
プロトン溶媒に必要に応じ多価アルコール化合物または
そのモノアルキルエーテル化合物を混合した溶媒に所望
のケイ酸Ｎ−アルキルー１−アザビシクロアルカニウム
塩を添加溶解して得られる。

〔実施例］以下、本発明の実施例によるケイ酸系の電解液の電導度
を第１表に示す。なお、第１の従来例として標準的なホ
ウ酸系の電解液、第２の従来例として従前から提案され
ているホウ酸系の電解液の電導度を併せて示している。

第１表以上の結果から分かるように、本発明の電解液は、従来
のものに比べて高い電導度を示している。

次に、実施例１〜８および比較例１〜２の電解液を用い
て電解コンデンサを製作し、その特性の比較を行った。

製作した電解コンデンサは、アルミニウム箔を陽極なら
びに陰極に用い、セパレー夕紙を挟んで重ね合わせて巻
回して円筒状のコンデンサ素子としたものに、各々の実
施例および比較例の電解液を含浸して外装ケースに収納
して密封したものである。

いずれも同一のコンデンサ素子を用いており、定格電圧
２５０Ｖ、定格容量２２μＦである。

第２表は、上記の電解コンデンサの室温（２０゜Ｃ）に
おける初期特性ならびに−５５゜Ｃ下での静電容量（Ｃ
ＡＰ．　μＦ）、損失角の正接（ｔａｎδ）　、１００
ＫＨｚにおけるインピーダンス（Ｚ、Ω）を表している
。

』」シ友また第３表は試料の電解コンデンサの初期値ならびに１
３０℃で定格電圧を印加して１０００時間経過後の静電
容量変化率（ΔＣＡＰ．χ）、損失角の正接（ｔａｎδ
）、漏れ電流（ＬＣ，　μＡ）の２分値および各実施例
毎の製品１０個中の外観不良発生個数を表して認められ
た。

この試験の結果から明らかなように、本発明の電解液の
電導度が高いことから、従来のものに比べ、損失すなわ
ちｔａｎδの値が低くなる。

また、本質的に水を含まないので、低温環境下であって
もその特性の変化が少なく、かつ高温負荷状態での内圧
上昇による外観異常発生や静電容量の減少率は極めて少
ないことが理解される。

〔発明の効果〕

本発明にかかる電解液を用いた電解コンデンサは、低い
損失値と、広範囲にわたる温度環境下でも長時間安定し
た特性を維持することができるので、高い周波数で使用
され、かつ高効率が求められるスイッチングレギュレー
タなどの電源装置や、高温度で長時間使用される各種電
気機器等に用いることができる。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）非プロトン溶媒を主体とする溶媒中に、一般式：
▲数式、化学式、表等があります▼ （式中、ｐは０，１，２または３であり、ｐ＝０のとき
、ｍ＝０〜３、ｎ＝０〜３であり、ｐ＝１，２，３のと
きｍ＝２，３、ｎ＝２，３の整数である。またＲは炭素
原子１〜１０個のアルキル基である。）のケイ酸のＮ−
アルキル−１−アザビシクロ〔ｍ，ｎ，ｐ〕アルカニウ
ム化合物塩を電解質として含有する電解コンデンサ用電
解液。