JPH0225013A - 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〕 この発明は、電解コンデンサに用いられる電解液に関す
る。

〔従来の技術〕

電解コンデンサは、アルミニウム、タンタル、ニオブな
どの表面に絶縁性の酸化皮膜が形成されるいわゆる弁金
属を陽極に用い、電極表面に陽極酸化処理などの操作に
よって、誘電体層となる前記絶縁酸化物層を形成する。

次にこの陽極電極に陰極側の集電極を対峙させこれら電
極間に電解液を介在させて構成されている。

電解コンデンサの電極は、一般に箔状の弁金属を帯状に
切断して、電解、液の保持と陽極、陰極分離のために挿
入されるセパレータとともに巻回して円筒状に形成され
る。

電解液はこのセパレータに保持されて、誘電体である酸
化皮膜表面に接触し、真の陰極として機能する。電解液
は、無機酸、有機酸あるいはこれらの塩を各種の溶媒に
溶解したものが用いられている。

電解液は、その電導性が電解コンデンサの損失やインピ
ーダンス特性に直接影響を与えることから、高い電導度
を持ったものが要求されている。

従来の電解液で、比較的高い電導度を持つものとして、
エチレングリコールにアジピン酸アンモニウムを溶解さ
せたものが良く知られている。

しかしこのような電解液の場合、電導度を高めるために
、水の添加がおこなわれている。しかし、水の存在は１
００°Ｃを越すような高温では水が気化し内部の圧力を
高め、電解コンデンサの封口部を破損させたり、防爆弁
を作動させ、電解コンデンサを不良にしてしまう不都合
があった。また低温では水分が凍結し、充分な電気特性
が得られないなどの欠点があり、広い温度範囲での使用
が求められる目的には、到底用いることができなかった
。

近年このような欠点を改良するものとして、水の含有を
極力減らし、しかも高い電導度が得られる電解液が検討
されている。このような目的に適合するものとして、例
えば特開昭５９−７８５２２号公報のように飽和鎖状ジ
カルボン酸の四級アンモニウム塩を溶質に用いたものや
、特開昭６２−２７６８１５号公報のように不飽和鎖状
ジカルボン酸の第四級アンモニウム塩を溶質として用い
これを極性溶媒に溶解したものがある。これらの従来例
は、既存の電解液に比べては確かに高い電導度を持ち損
失が小さくなるが、より高度な特性を要求される目的に
おいてはその特性は充分でなく、必要に応じて僅かな水
を加えて電導度を向上させているのが現状であった。

〔発明が解決しようとする課題〕

この発明は、従来のこのような技術背景にもとづいて、
実質的に非水系の電解液であって高い電導度を有する新
規な電解液を得ることを目的としている。

〔課題を解決するための手段］ この発明の電解液は、イタコン酸の複素環式第四級アン
モニウム塩が、電解コンデンサ用の電解液用の溶質とし
て高い電導度を呈することを見出したもので、この溶質
を少なくとも電解液の溶質として含むことを特徴として
いる。

イタコン酸は、 の構造式を持った不飽和結合を持つジカルボン酸である
。

また複素環式第四級アンモニウムの具体例としては、Ｎ
、Ｎ−ジメチルピロリジニウム、Ｎ−メチルピリドコリ
ニウム、Ｎ−メチルキヌクリジニウム、Ｎ、Ｎ−ジエチ
ルモルホリニウム、Ｎ、Ｎ−ジエチル−１，２，３，６
−チトラヒドロピリジニウム、Ｎ−メチル−Ｎ−プロピ
ルピペリジニウム、Ｎ−メチルピリジニウム、Ｎ−エチ
ル−２，４，６−トリメチルピリジニウム、Ｎ−メチル
ピリニウム、Ｎ−メチルピリジニウムなどを例示するこ
とができる。

これらの第四級アンモニウム塩を各種の溶媒中に溶解し
て電解液が得られる。

溶媒は、この発明の溶質に対し可溶性を持つものであれ
ば特に限定はないが、具体例を例示すると、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−ジエチルアセトア
ミドなどのアミド類。

γ−ブチロラクトン、γ−バレロラクトンなどのラクト
ン類。

エチレンカーボネート、ブチレンカーボネート、プロピ
レンカーボネートなどのカーボネート類。

エチレングリコール、ジエチレングリコール、プロピレ
ングリコール、エチルセルソルブ、メチルセルソルブな
どのアルコール類。

さらには、Ｎ−メチル−２−ピロリドン、ジメチルスル
ホキシド、アセトニトリルなどの各種の溶媒が使用可能
である。

これらの溶媒は単一用いてもよいし、二種以上の溶媒を
組み合わせた混合溶媒であってもよい。

〔作　　用〕

この発明のイタコン酸の複素環式第四級アンモニウム塩
は溶質として、各種の溶媒への溶解度が高く、高い電導
度が得られる。また電導度を高めるだめに水を添加する
必要がないので、高温での使用により電解コンデンサの
内圧が上昇することがない。また低温での凍結や溶質の
析出が起きにくい。

〔実　施　例〕

次にこの発明を、実施例に基づいて説明する。

まずこの発明のイタコン酸の複素環式第四級アンモニウ
ムと、各種の溶媒とを組み合わせて電解液を作成し、そ
の電導度を調べた。なお比較のため、アジピン酸アンモ
ニウム−エチレングリコール系の電解液および、イタコ
ン酸の第四級のアルキルアンモニウム塩を用いた電解液
とを併せて試験した。

以下に組成と電導度とを列挙する。なおいずれの例も組
成割合は重量％、電導度はｍ　Ｓ　／　ｃｍ・３０°Ｃ
の単位である。

一主主里±土− （組　成） Ｔ−ブチロラクトン　　　　　　　　８０イタコン酸モ
ノ−Ｎ、　Ｎ− ジエチルピロリジニウム （電導度） 一生主班拠又一 （組　成） γ−ブチロラクトン アセトニトリル イタコン酸モノ−Ｎ、Ｎ− ジエチルピペリジニウム （電導度） 一本発皿斑主− （組　成） Ｎ、Ｎ−ジメチルホルムアミド イタコン酸モノ−Ｎ、Ｎ ジメチルモルホリニウム （電導度） 一本立１阻土− （組　成） Ｎ、Ｎ−ジメチルホルムアミド エチレングリコール イタコン酸モノ−Ｎ〜 １１．５ １５．４ １５．３ メチルキヌクリジニウム （電導度） 一本生豆皿ｉ− （組　成） Ｎ−メチルホルムアミド イタコン酸ジーＮ、Ｎ− ジメチルピロリジニウム （電導度） 一本主皿斑旦一 （ａ　成） Ｔ−ブチロラクトン メチルセルソルブ イタコン酸モノ−Ｎ〜 エチルキヌクリジニウム （電導度） 一本主匪皿工一 （＆［ｌ　　成） アセトニトリル エチレングリコール イタコン酸モノ−Ｎ、Ｎ− １４，０ １８，２ １３，３ ジメチルピロリジニウム （電導度） ＪｋＵ旧１ （組　成） エチレングリコール 水 アジピン酸アンモニウム （電導度） 一止較１ （組　成） エチレングリコール γ−ブチロラクトン 水 イタコン酸 テトラメチルアンモニウム （電導度） 一止較貫主一 （組　成） ブロビレンカーボネー［・ 水 １４．９ イタコン酸 テトラエチルアンモニウム　　　２０ イタコン酸　　　　　　　　　　　　１０（電導度）５
．９ これら組成かられかるように、この発明の電解液はいず
れも非水系の電解液でありながら、高い電導度を示すこ
とがわかる。

次にこれらの電解液を用いて電解コンデンサを作成し、
寿命試験をおこなった結果を示す。

作成した電解コンデンサは、アルミニウム箔を陽極に用
いた巻回型のコンデンサ素子からなる定格電圧１６Ｖ、
静電容量１８０μＦのものである。

このコンデンサ素子に前記の各電解液を含浸させ、金属
製の外装ケースに収納し、開口部を弾性ゴムで密封して
コンデンサとした。

各電解コンデンサについて、静電容量、損失（Ｔ　ａ　
ｎδ）および漏れ電流（２分値）についての初期値を第
１表に、また１１０°Ｃで１０００時間の負荷（定格電
圧印加）で高温寿命試験を実施した後を値を第２表に示
す、なお、いずれの測定もコンデンサ１０個の平均値で
ある。

−」しＩ良− （１１０’Ｃ，１０００時間経過値） の電導度が高く、かつ非水の電解液であるので、損失や
、インピーダンスが低く、かつ使用温度範囲が広い電解
コンデンサを得ることができる。また高温で長期間使用
しても、内圧が上昇しないので、長期間安定した特性が
得られ、長寿命で信顛性の高い電解コンデンサを得るこ
とができる。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）イタコン酸の複素環式第四級アンモニウム塩を溶
   質として含むことを特徴とする電解コンデンサ用電解液
   。
2. （２）複素環式第四級アンモニウムが、Ｎ，Ｎ−ジメチ
   ルピロリジニウム、Ｎ−メチルピリドコリニウム、Ｎ−
   メチルキヌクリジニウム、Ｎ，Ｎ−ジエチルモルホリニ
   ウム、Ｎ，Ｎ−ジエチル−１，２，３，６−テトラヒド
   ロピリジニウム、Ｎ−メチル−Ｎ−プロピルピペリジニ
   ウム、Ｎ−メチルピリジニウム、Ｎ−エチル−２，４，
   ６−トリメチルピリジニウム、Ｎ−メチルレピジニウム
   、Ｎ−メチルチアルジニウムから選ばれた一種もしくは
   二種以上の組み合わせであるところの請求項１記載の電
   解コンデンサ用電解液。