JPH02185010A - 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閃し、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”Ｊ−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、Ｒｌ＋　Ｒｔ、　Ｒ’ｓ、　Ｒ４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は
炭素原子３〜１０個の脂環基、Ｘは水素原子、カルボキ
シル基またはこの基と式中に示されるテトラアルキルア
ルソニウム化合物基と同じ塩基から選択される基を表す
。）の脂環式モノまたはジカルボン酸化合物のモノまた
はジテトラアルキルアルソニウム化合物塩を電解質とし
て含有す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−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り、２価アルコールモノアルキ
ルエーテル化合物がメチルセルソル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５ｏｚ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。

また具体的な脂環式モノまたはジカルボン酸としては、
シクロプロパンカルボン酸、シクロプロパンジカルボン
酸、シクロブタンカルボン酸、シクロブタンジカルボン
酸、シクロペンタンカルボン酸、シクロベンクンジカル
ボン酸、シクロへブタンカルボン酸、シクロヘプタンジ
カルボン酸、ヘキサヒドロ安息香酸、ヘキサヒドロフタ
ル酸、ヘキサヒドロイソフタル酸、ヘキサヒドロテレフ
タル酸、３．４．５．６−テトラヒドロフタル酸、２．
３．４−テトラヒドロテレフタル酸、ショウノウ酸、イ
ソショウノウ酸、フェンチロル酸、カンホロン酸、イソ
カンホロン酸、シクロオクタテトラカルボン酸等がある
。

更に、テトラアルキルアルソニウム化合物の代表的な具
体例はとしては、テトラメチルアルソニウム、トリエチ
ルメチルアルソニウム、トリメチルエチルアルソニウム
、ジエチルジメチルアルソニウム、テトラエチルアルソ
ニウム、トリメチルイソブａピルアルソニウム、テトラ
プロピルアルソニウム、テトラブチルアルソニウム、テ
トラペンチルアルソニウム等を例示することができる。

本発明で使用されるテトラアルキルアルソニウム化合物
は、例えば三塩化ヒ素とジメチル亜鉛との反応により、
トリメチルアルシンを合成し、これをハロゲン化アルキ
ルで常法によりアルキル化して、対応するハロゲン化ｌ
−アルキルトリメチルアルソニウム化合物塩を得、これ
にイオン交換膜を使用した電気透析を行い、アニオン交
換を行う脱ハロゲンと脱塩して、水酸化−１−アルキル
トリメチルアルソニウム化合物の水溶液を得る。この得
られた水酸化−１−アルキルトリメチルアルソニウム化
合物の水溶液に、所望の脂環式モノまたはジカルボン酸
化合物を等モルまたは１／２モル添加し、中和反応させ
て減圧下で蒸発固化させ、脂環式モノまたはジカルボン
酸化合物のモノまたはジ１−アルキルトリメチルアルソ
ニウム化合物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、船釣に非プ
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
脂環式モノまたはジカルボン酸化合物のモノまたは外ｌ
−アルキルトリメチルアルソニウム化合物塩を添加溶解
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、脂環式モノまたはジカルボン酸の化合物のモノ
またはジー１−アルキルトリメチルアルソニウム化合物
塩の各種非プロトン溶媒またはこれと多価アルコール溶
液の電導度を第１表に示す。なお、従来例として標準的
な電解液を示している。

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１−１０および比較例の電解液を用いて各
１０個の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
１６Ｖ、定格容量１８０μＦである。

第２表はこれら電解コンデンサの初期値ならびに１１０
℃で定格電圧を印加して１０００時間経過後の静電容量
値（ＣＡＰ：　ｕ　Ｆ）、損失角の正接（ｔａｎδ）、
および２分値による漏れ電流（ＬＣ：μ＾）を表してい
る。

」じし良 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、Ｒ＿１，Ｒ＿２，Ｒ＿３，Ｒ＿４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は
   炭素原子３〜１０個の脂環基、Ｘは水素原子、カルボキ
   シル基またはこの基と式中に示されるテトラアルキルア
   ルソニウム化合物基と同じ塩基から選択される基を表す
   。）の脂環式モノまたはジカルボン酸化合物のモノまた
   はジテトラアルキルアルソ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。