JPH02133909A - 電解コンデンサ用電解液 - Google Patents

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類
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転性
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、ｍ＋ｎ＝４、ｍ＝２〜４、ｎ＝２〜０、Ｒ１、
Ｒ２は各々同じまたは異なってよい炭素原子１〜６個の
アルキル基、Ｒ３、Ｒ４は各々同じまたは異なってよい
水素原子、炭素原子１〜６個のアルコキシ基、または炭
素原子１〜６個のアルキル基を表す）のケイ酸のＮ、Ｎ
−ジアルキルテトラヒドロオキサジ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、（＋）　　
アミド系として、Ｎ−メチルホルムアミド、Ｎ、ｌ／−
ジメチルホルムアミド、Ｎ−エチルホルムアミド、Ｎ、
Ｎ−ジエチルホルムアミド、Ｎ−メチルアセトアミド、
Ｎ、Ｎ−ジメチルアセトアミド、Ｎ−エチルアセトアミ
ド、Ｎ、Ｎ−ジエチルアセトアミド、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−ブチロラクトン、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−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１’）、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５０Ｚまで
の多価アルコール化合物は実質的に製品劣化を避は得て
適宜使用してよい。

また、Ｎ、Ｎ−ジアルキルテトラヒドロオキサジニウム
化合物の代表的な具体例は、次の構造式で示される。

し２ＮＳ し２１１５ 本発明にかかる電解コンデンサ用電解液は、静的に非プ
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
ケイ酸モノまたはジーＮ、Ｎジアルキルテトラヒドロオ
キサジニウム化合物塩を添力旧容解して得られる。

〔実施例〕

以下、本発明にかかる電解コンデンサ用電解液の実施例
につき、ケイ酸モノまたはジーＮ、Ｎ−ジアルキルテト
ラヒドロオキサジニウム化合物塩の各種非プロトン溶媒
とエチレングリコールからなる溶液の電導度を第１表に
示す。

なお、従来例として標準的なホウ酸系の電解液および従
来提案された電解液の電導度を示している。

二の発明で使用されるＮ、Ｎ−ジアルキルテトラヒドロ
オキサジニウム化合物の合成原料となるテトラヒドロオ
キサジン化合物は、例えばテトラヒドロ−１，４−オキ
サジン（モルホリン）は、ジェタノールアミンを硫酸等
による脱水閉環により工業的に製造される。これをハロ
ゲン化アルキル、例えば沃化メチルで常法によりＮメチ
ル化して対応すると沃化Ｎ、Ｎ−ジメチルモルホリニウ
ム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、Ｎ−ジメチ
ルモルホリニウムの水溶液を得る。この水溶液に所望の
二酸化ケイ素を添加し、中和反応させ、減圧下に蒸発乾
固してケイ酸のモノまたはジーＮ、Ｎ−ジメチルモルホ
リニウム塩を得ることができる。

また、１．３−オキサジンまたは１，２−オキサジンは
、例えばＨ，キング：ジャーナル・ケミカル・ソサイエ
ティ１９４２年　第４３２頁に記載の方法により適宜合
成することができ、例えば１．２−オキサジンはヒドロ
キサム酸エチルと１．４−ジブロムブタンを原料にして
下記のようにして合成することができる。

第上表 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、セパレータ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一５５°Ｃ下での静電容量（Ｃ
ＡＰ、　　μＦ）、損失角の正接（ｔａｎδ）　、１０
０ＫＨ２におけるインピーダンス（Ｚ、Ω）を表してい
る。

男Ｕ また第３表は、試料の電解コンデンサの初期値ならびに
１３０°Ｃで定格電圧を印加して１０００時間経過後の
静電容量変化率（八ＣＡＰ、χ）、損失角の正接（ｔａ
ｎδ）、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いる。

め、５００時間経過後の値を示している。

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 (1)

【特許請求の範囲】
1. （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、ｍ＋ｎ＝４、ｍ＝２〜４、ｎ＝２〜０、Ｒ＿１
   、Ｒ＿２は各々同じまたは異なってよい炭素原子１〜６
   個のアルキル基、Ｒ＿３、Ｒ＿４は各々同じまたは異な
   ってよい水素原子、炭素原子１〜６個のアルコキシ基、
   または炭素原子１〜６個のアルキル基を表す）のケイ酸
   のＮ，Ｎ−ジアルキルテトラヒドロオキサジニウム化合
   物塩を電解質として含有する電解コンデンサ用電解液。