JPH0254918A - 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、非プロトン溶媒を主体とする溶媒中に脂環式
モノ又は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。故に、その特性が電解フンデンサ特
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ちとめられ
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
能の向上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越える高温下で長
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
や電角’４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同一ヒさせ、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） 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、脂環式モノ又はジルカルボン酸化合
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、Ｒは炭
素原子数３〜１０個の脂環基、Ｘは水素原子又カルボキ
シル基又はこのカルボキシル基と式中に示されるスピロ
アンモニウム基と同じ基との塩基を表す）の脂環式モノ
又は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、ト、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−ツメチル
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 ジメチルホルホキンド （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１割
合は、（１００〜５０）　：　（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脂環式モノ又はジカルボン酸化合物
はシクロプロパンカルボン酸シクロプロパン刊、ｌ−ジ
カルボン酸、シクロブタンカルボン酸、シクロブタン−
１，１−ジカルボン酸、シクロベンクンカルボン酸、シ
クロペンタンジカルボン酸、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−チトラヒドロ
フタルｅ、１．２，３．４−テトラヒドロテレフタル酸
、ショウノウ酸、インショウノウ酸、フ５ンチョル酸、
シクロオクタテトラエンカルボン酸、シクロへブタンカ
ルボン酸、シクロへブタンジカルボン酸等である。

スピロアンモニウム酸化合物は、！、１°−スピビロ［
アゼチジン１，１°−ビビペリジニウム］スピロアンモ
ニウム化合物は、Ｊ、Ｙ、ブラウン、ベリヒナ。第４９
巻、第４６６頁（１９１６）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゛−スビロピ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−スピ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１．１゛−スピロビピロリジニウム水溶
液に所望の脂環式モノ又は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脂環
式モノ又はジカルボン酸化合物の１，１°−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
脂環式モノ又はジカルボン酸化合物のスピロアンモニウ
ム化合物塩の当屑又は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液の実施例に
つき、各種脂肪族飽和ジカルボン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
１６Ｙ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℃
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。

また、本質的に水を含まないので高温負荷状態に置いて
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。

（発明の効果） 本発明に係る電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。

Claims (7)

【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、ｎは４〜８の整数、ｍは３〜６の整数、Ｒは炭
   素原子数３〜１０個の脂環基、Ｘは水素原子又カルボキ
   シル基又はこのカルボキシル基と式中に示されるスピロ
   アンモニウム基と同じ基との塩基を表す）の脂環式モノ
   又は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. （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. （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
   オキシド、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. （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. （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. （６）　脂環式モノ又はジカルボン酸化合物はシクロプ
   ロパン−１，１−ジカルボン酸、シクロブタン−１，１
   −ジカルボン酸、ヘキサヒドロフタル酸、ヘキサヒドロ
   安息香酸である請求項１記載の電解コンデンサ用電解液
   。
7. （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。