JPH0254917A

JPH0254917A - 電解コンデンサ用電解液

Info

Publication number: JPH0254917A
Application number: JP20460988A
Authority: JP
Inventors: Makoto Shimizu; 誠清水; Yutaka Yokoyama; 豊横山
Original assignee: Nippon Chemi Con Corp
Current assignee: Nippon Chemi Con Corp
Priority date: 1988-08-19
Filing date: 1988-08-19
Publication date: 1990-02-23
Anticipated expiration: 2013-01-21
Also published as: JP2701875B2

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、非プロトン溶媒を主体とする溶媒中にアルキ
ルジカルボン酸化合物のモノ−又はジ−スピロアンモニ
ウム化合物の塩を電解質として含有する電解コンデンサ
用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、アルミニウム又はタンタルなどの表
面に絶縁性の酸化皮膜が形成された弁金属を陽極電極に
使用し、前記酸化皮膜層を誘電体とし、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層に
直接接触し、真の陰極としてさようする。即ち、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、電解液の抵抗骨が電解コンデンサに直列に挿入され
ていることになる。故に、その特性が電解コンデンサ特
性を左右する大きな要因となる。例えば、電解液の電導
塵が低いと、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
。このような背景から電導塵の高い電解質がもとめられ
ており、従来から知られた電導塵の高い電解質として、
アジピン酸などの有機酸又はその塩をエチレングリフー
ルなどのグリコール類やアルフール類に溶解したものが
通常の用途に対し主流をなして使用されている。

（発明が解決しようとする課題）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
能の向丘改善の要求が高まり、現状の電解液の電導塵で
は充分とはいえない。特に現状の電解液の場合、所望の
電導塵が得られない場合や、溶解度が低い電解質を用い
た時などは、意図的に水を添加して電導塵の向上を図る
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纏える高温下で長
時間の使用が求められる電解コンデンサの使用状況にお
いては、電解液中の水分の存在は、誘電体皮膜層の劣化
や、電解コンデンサの内部蒸気圧を高め、封口部の破損
や電解液の蒸散による寿命劣化を招来し、長期間に亙っ
て安定した特性を維持出来ない欠点があった。

それ故、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トさせ、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、ヒさせることにある。

（課題を解決するための手段）本発明者等は、非プロトン溶媒を主体とする実質的に非
水系の電解液でかつ高電導度を与える電解質につき鋭意
研究を重ねた結果、アルキルジカルボン化合物のモノ−
又はジ−スピロアンモニウム化合物との塩が非プロトン
溶媒に溶解性が高く、かつ解離度も高く高電導度を付与
することを見出して本発明に到達したものである。

即ち、本発明に係る電解コンデンサ用電解液は、非プロ
トン溶媒を主体とする溶媒中に一般式：（式中、ｎは４〜８の整数、ｍは３〜６の整数、ｙは２
又は３の整数、Ｒは水素原子又は炭素原子１〜１０個の
アルキル基を示し、Ｒの総てが水素原子になることは無
く、Ｘは水素原子又は式中に示されるスピロアンモニウ
ム基と同じ基を表す）のアルキルジカルボン酸化合物の
モノ−又はジ−スピロアンモニウム化合物塩を電解質と
して含有することを特徴とする。

非プロトン溶媒を主体とする溶媒は非プロトン溶媒１０
０〜５０重量部と多価アルコール化合物０〜５０重量部
とからなる。

使用される非プロトン溶媒としては、（＋）　　アミ　ド系Ｎ−メチルホルムアミド、Ｎ、Ｎ−ジメチルホルムアミ
ド、に−エチルホルムアミド、１１．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、＋１．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）オキシド系ジメチルスルホキシド（３）　　ニトリル系アセトニトリル（４）環状エステル、アミド系 γ−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として挙げられるが、これに限定されるもの
でない。

本発明の対象となる多価アルコール化合物は、２価アル
コール化合物又は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又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、（１００〜５Ｇ）　：　（０〜５０）であって、
非プロトン溶媒１００％が適切であるが、約５０％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
、適宜使用して良い。

本発明の対象となるアルキルジカルボン酸化合物はアル
キルコハク酸化合物及びアルキルグルタル酸化合物であ
って、アルキルコハク酸化合物としては、メチルコハク
酸、２，２−ジメチルコハク酸、２．３−ジメチルコハ
ク酸、テトラメチルフハク酸、エヂルコハク酸、２．２
−ジエチルコハク酸、プロピルコハク酸等であり、アル
キルグルタル酸化合物としては、２−メチルグルタル酸
、３−メチルグルタル酸、３．３−ジメチルグルタル酸
、３−メチル−３−エチルグルタル酸、３，３−ジエチ
ルグルタル酸等であるがこれらに限定されるものでない
。

スピロアンモニウム酸化合物は、１．１°−スピピロ［
アゼチジン１．１°−ビビベリジニウム］でない。

スピロアンモニウム化合物は、＋４．ブラウン、ベリヒ
ナ。第４９巻、第４６６頁（１９１Ｂ）に記載の方法に
より合成出来、例えば、ピロリジンに１．４−ジブロム
ブタンを作用させて臭化１．１−スピロビピロリジニウ
ムを得ることが出来る。

得られた臭化１，１−スビロビピロリジニウムをイオン
交換膜を使用した電気透析を行いアニオン交換を行うこ
とにより水酸化１，１゛−スビロビピロリジニウム水溶
液が合成出来る。

得られた水酸化１．ｌｏ−スピロビピロリジニウム水溶
液に所望のアルキルジカルボン酸化合物を添加し、中和
反応させ、減圧乾燥して水を除くことによりアル牛ルジ
カルボン酸化９　’ｔＪの１１゛−スピロビピロリジニ
ウム塩を得ることが出来る。

本発明に係る電解コンデンサ用電解液は、−膜内に、非
プロトン溶媒に必要に応じ多価アルコール化合物又はそ
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
アルキルコハク酸化合物又はアルキルグルタル酸化合物
のスピロアンモニウム化合物塩の当量又は２当量を添加
溶解して得られる。

（実施例）以下、本発明に係る電解コンデンサ用電解コンデンサ用
電解液の実施例につき、各種アルキルコハク酸化合物又
はアルキルグルタル酸化合物のスピロアンモニウム化合
物塩の各種非プロトン溶媒又はこれとエチレングリコー
ル又はメチルセルソルブ（エチレングリフールモノメチ
ルエーテル）に対する１５．２０重量％溶液の電導度を
第１表に示す。なお、比較例として従来の標準的電解液
（エチレングリコール７８重量％、水１０％、アジピン
酸アンモニウム１２％）を示している。

以ヒの結果から分かるように、本発明の電＋？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及び比較例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並び
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
例及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
＋６Ｖ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並びに８５°
Ｃで定格電圧を印加して１０００時間経過後の静電容量
値（μＦ）、損失角の正接（ｔａｎδ）漏れ電流（μ＾
）（２分値）を表している。

ニス人（発明の効果）本発明に係る１ｉ解液を用いた電解コンデンサは、低い
損失値と、高温で長時間使用しても安定した特性が維持
出来るので、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
温度で長期間使用される各種電気機器等に用いることが
出来る。

特許出願人　　　日本ケミコン株式会社この試験の結果
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、即ちｔａｎδの値が低
くなる。

また、本質的に水を含まないので高温負荷状ス、虫に置
いても、内圧上昇による外観異常や静電容量の減少がな
く、初期値と１０００時間後の特性値の比較におしても
、本発明のものは極めて変化が少ない。

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、ｎは４〜８の整数、ｍは３〜６の整数、ｙは２
又は３の整数、Ｒは水素原子又は炭素原子１〜１０個の
アルキル基を示し、Ｒの総てが水素原子になることは無
く、ｘは水素原子又は式中に示されるスピロアンモニウ
ム基と同じ基を表す）のアルキルジカルボン酸化合物の
モノ−又はジ−スピロアンモ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。
（２）　非プロトン溶媒を主体とする溶媒は非プロトン
溶媒１００〜５０重量部と多価アルコール化合物０〜５
０重量部とからなる請求項１記載の電解コンデンサ用電
解液。
（３）　非プロトン溶媒は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、γ−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、ジメチルスルホ
キシド、アセトニトリル又はこれらの混合物の群より選
択される請求項１又は請求項２に記載の電解コンデンサ
用電解液。
（４）　多価アルコール化合物は２価アルコール化合物
又は２価アルコール化合物のモノアルキルエーテルであ
る請求項２記載の電解コンデンサ用電解液。
（５）　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
チルセルソルブ又はエチルセルソルブである請求項２記
載の電解コンデンサ用電解液。
（６）　アルキルジカルボン酸化合物はアルキルコハク
酸化合物、又はアルキルグルタル酸化合物である請求項
１記載の電解コンデンサ用電解液。
（７）　スピロアンモニウム化合物は１．１’−スピロ
ビピロリジニウム、スピロ［ピペリジン−１，１’−ピ
ロリジニウム］、１，１’−スピロビピペリジニウム又
は１，１’−スピロビピロリジニウムである請求項１記
載の電解コンデンサ用電解液。